CN101737207A - 超声波与远红外线共同作用于发动机的系统装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种超声波与远红外线共同作用于发动机的系统装置，包括燃油、机油和冷却水三个作用单元、超声发生器、燃油温度传感器和单片机。各作用单元配置有远红外线陶瓷和超声换能器，超声换能器与超声发生器电连接。三个作用单元配置的电加热器与加热温度控制器电连接，加热温度控制器、超声发生器以及一个或多个传感器经接口电路连接于单片机。系统装置利用超声波在液体介质中产生的声压作用来提升燃油、机油和冷却水介质的温度，从而激发介质中的远红外线陶瓷，使介质的大分子团在远红外线作用下变为小分子团或单个分子，可使介质得到充分活化。从而可显著提高发动机的动力性、经济性和环保性。系统装置还可做为燃油滤清器和机油滤清器使用。

Description

超声波与远红外线共同作用于发动机的系统装置

技术领域

本发明涉及一种超声波与远红外线共同作用于发动机的系统装置。属于发动机技术领域。

背景技术

由于燃油在燃烧前其分子通常都处于聚集状态，其聚集状态的大分子团使得燃油从喷嘴喷出时不能达到完全汽雾化状态，从而使燃油在发动机中不能被充分燃烧。进而就不能进一步提高发动机的燃油经济性、动力性以及减少尾气排放的环保性。

而在目前的现有节油技术中，其节油装置的形式一般是简单地在发动机进油管中串接或是在进油管外加装远红外线功能材料的方法。其中在油管外加装远红外线功能材料的方法，因远红外线要穿透油管而间接作用于燃油，使其对燃油的作用力减弱，因而会影响节油效果。在油管中串装的方法中，远红外线功能材料虽然与燃油直接接触，但长时间使用后材料容易受燃油中杂质和胶质物的污染，并且其功能材料完全依赖环境温度而激发其能量的发射，但环境温度存在有不确定性，致使都会影响其远红外线的发射效率，从而也会影响到节油效果。

由于远红外功能材料是靠其所吸收的热能，再将热能转换并以远红外光波的形式发射出来的。也就是说随着物体表面温度的升高其远红外线辐射能量就会相应增强，这是红外辐射的一个重要特征。由此可知，为了增大远红外功能材料的辐射能量，就得提高其材料的表面温度。经验表明，当燃油温度在70～80℃范围内时，会使得与燃油直接接触的远红外功能材料的远红外线发射能量达到最佳理想效果。而上述二种方法本身并不提供用于提高该材料辐射远红外线能量的热能，都是靠发动机舱内的所散热能来提供激励能量。因此，使得其远红外性能很不稳定，其远红外功能不可能达到最佳理想效果。在四季分明的地区尤其是在冬季低温冷车起动运行时，因为发动机舱内的环境温度较低，其远红外功能就会变得不起作用。这时电就不会有什么节油环保效果。所以这类产品在实际当中都尚未被广泛使用。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于针对上述问题，提供一种结构简单、具有节能环保并具燃油和机油滤清器功能的超声波与远红外线共同作用于发动机的系统装置。

为解决上述技术问题，本发明超声波与远红外线共同作用于发动机的系统装置(以下简称系统装置)包括燃油作用单元、超声发生器、信号线、电源线、单片机。所述燃油作用单元的主体结构包括具有开口的中空壳体、封盖、密封圈、进油口、出油口、过滤滤芯总成、超声换能器。所述超声换能器经信号线与超声发生器电连接，所述超声发生器与燃油作用单元构成燃油作用单元系统。所述单片机经接口电路电连接于超声发生器，所述电源线连接于发动机的起动电路，所述壳体内收容有远红外线陶瓷。所述超声换能器固定于壳体或封盖。

所述系统装置还包括燃油作用单元、超声发生器、信号线、电源线、单片机、燃油温度传感器。所述燃油作用单元的主体结构包括具有开口的中空壳体、封盖、密封圈、进油口、出油口、过滤滤芯总成、超声换能器。所述燃油作用单元中的超声换能器经信号线与超声发生器电连接，所述单片机经接口电路分别电连接于超声发生器和燃油温度传感器，所述燃油温度传感器固定于燃油作用单元的壳体或封盖。所述电源线连接于发动机的起动电路，所述壳体内收容有远红外线陶瓷。所述超声换能器固定于壳体或封盖。

所述系统装置还可包括具有燃油作用单元、冷却水作用单元以及润滑机油作用单元、超声发生器、信号线、电源线、单片机、燃油温度传感器。各作用单元中包括带有封盖和密封圈的中空壳体、进油/或水口、出油/或水口、过滤滤芯总成、固定于壳体或封盖平壁上的超声换能器。超声发生器经信号线与各单元中的超声换能器电连接，所述电源线连接于发动机的起动电路，所述壳体内收容有远红外线陶瓷。单片机分别与燃油温度传感器、超声发生器通过接口电路电连接。所述燃油温度传感器固定于燃油作用单元的壳体或封盖。

所述的燃油作用单元、机油作用单元和冷却水作用单元中的壳体或封盖设置有电加热器。

所述电加热器与加热温度控制器电连接，所述加热温度控制器经接口电路电连接于单片机。

所述的三个作用单元的壳体内配置的远红外线陶瓷的核心材料由具有金属氧化物的混合物、矿石的混合物以及稀土的材料构成。其中金属氧化物的混合物是氧化铝、氧化硅、氧化铁、氧化钠、氧化镁、氧化钙、氧化钾、氧化锌和氧化钛等；矿石是电气石、火山熔岩石、沸石、长石斑岩、石英斑岩的一种、二种或三种或它们的组合。

所述的超声换能器的输出频率范围为20KHz～3MHz

所述的超声换能器基元的输出功率为0～100W连续可调。

所述超声换能器包括外装式换能器和变幅杆式换能器。

所述机油作用单元和燃油作用单元还可构成机油滤清器和燃油滤清器。

所述机油滤清器和燃油滤清器的壳体内包容有过滤滤芯总成和辅助固定装置，还包容有远红外线陶瓷，壳体上配置有超声换能器。

所述机油滤清器中的超声换能器经信号线与超声发生器电连接构成机油滤清器系统。

所述燃油滤清器中的超声换能器经信号线与超声发生器电连接构成燃油滤清器系统。

所述系统装置还包括有声光报警器。

所述三个作用单元的壳体和封盖外配置有绝热保温装置。

所述系统装置中的单片机还可经接口电路电连接于来自发动机的水温传感器、进气温度传感器、节气门开度传感器和/或速度传感器。或者电连接于发动机的电控装置“ECU”。

所述系统装置中的超声换能器或者由单个超声换能器基元构成，或者由二个或二个以上的多个超声换能器组成的基阵构成。

相对于现有技术，本发明具有如下优点：该系统装置的燃油作用单元、机油作用单元和冷却水作用单元中都具有由超声换能器和超声发生器构成的超声系统。所述三个作用单元的壳体内都置有远红外线陶瓷。所述三个作用单元分别串装于发动机的燃油供油管中、机油管路中和冷却水循环管路中。其核心部分是燃油作用单元。燃油作用单元和机油作用单元可以作为燃油滤清器和机油滤清器使用。使装置具有一机多能的特点。

当由所述三个作用单元共同构成系统装置时，三个作用单元的超声换能器并联与超声发生器电连接构成超声系统。当发动机发动后运行时，超声发生器电源随之接通并产生超声电信号，再由超声换能器将电信号转换发射出超声振动波。仅以燃油作用单元举例，该超声波辐射于壳体内的远红外线陶瓷与通过的燃油。由于超声波的机械作用、热作用和超声波在液体介质中所具有的空化作用，一方面使得在壳体内的燃油产生了一定的温度和压力，提升后的油温以热传导的方式将热能传导给远红外线陶瓷，另外，远红外线陶瓷在超声波的辐射下其本身也在提升着热能，经燃油热传导和超声波热辐射共同的作用使远红外线陶瓷得到了能量发射的热能激励，使远红外线陶瓷辐射远红外线的能力加强，从而加强了其对燃油的远红外线作用效果。

另外，由于超声波对远红外线陶瓷的振动清洗作用，使得远红外线陶瓷的表面不会被燃油中的杂质和胶质物污染，远红外线陶瓷可以不断被超声波激励和再生，使得远红外线陶瓷的远红外线的发射效率高且稳定持久，完全不受环境温度等外界因素的影响，即使在寒冷的冬季发动机起动和运行，远红外线陶瓷的发射效率也不会受影响。

以上所述为本系统装置的超声系统的超声作用。以下所述为光波的远红外线作用：

波长为4～20微米的远红外线被誉为“生命光线”。远红外线陶瓷也称生物陶瓷或能量石。其产生的该波段光波振频同油分子和水分子振频相同，其远红外线光子的动能可共振激发油分子和水分子的键能，而使油和水的大分子团结构被打散，致使分子与分子间重新排列成小分子团或单个分子状态。油和水的分子结构发生上述改变后而使分子的表面张力下降，分子比表面积以及分子间的接触面积增大，分子之间吸附力变小，使分子运动加剧，从而提高了油分子和水分子的活性。

另外，远红外线陶瓷中的电气石不仅具有发射远红外线功能，而且还具有热电性、压电性以及发射微电流和负离子的特性。利用超声波在液体中产生的声压作用，可激发电气石充分提高电气石的性能。

综上所述，本系统装置中同时具备了远红外光波、微电流电磁场以及超声机械波的光机电的针对油分子和水分子的三重复合作用，也称之为催化作用。其超声系统作用的结果充分地提高了远红外线陶瓷所具备的热电性、压电性、微电流负离子以及远红外线的辐射性。进而充分提高了油分子和水分子的活性。

在系统装置的燃油作用单元中，经充分活化后的燃油分子的离散性和亲氧性得到加强，其一经喷油嘴喷出便会被完全雾化，可在汽缸中被迅速而完全地燃烧，可起到节油减排提升动力的效果。

另外在机油和冷却水作用单元中，经充分活化和加热后的机油和冷却水更具有浸透附着性和热传导性，在发动机低温冷起动和运行时，可对发动机迅速升温暖机，缩短发动机冷起动时间，改善发动机的工作条件，延长发动机的使用寿命，而发动机升温后在正常温度下运行时，经活化作用后的机油和冷却水又可有利于发动机的散热。

在燃油活化作用的基础上，此时三个作用单元的共同作用又进一步提高了所述的节油减排提升动力的效果。

该系统装置更适用于经常工作在低温状态下的发动机使用，可更显著地提高发动机在低温状态下的工作性能。

本发明由所述燃油作用单元单独构成的系统装置中，配置有温度传感器，采用单片机控制方式。单片机根据燃油温度传感器提供的温度传感信号对燃油作用单元的超声换能器的输出功率大小进行闭环控制。采用单片机的闭环控制，可控制壳体中通过的燃油温度，可使油温被控制在某事先设定的温度范围内，从而提高对燃油温度的可控制性，进而更进一步提高装置的工作效率。

由于燃料的特性不同，使系统装置对其作用的最佳温度点也不同。例如对于以甲醇类代用燃料来说，在常温时通常加热控制温度可比汽柴油低一些。但由于甲醇的蒸发潜热是汽油的三倍多，故发动机在冷起动时，甲醇燃料蒸发困难。会出现发动机动力下降，排放废气高等情况。所以在冷起动时要尽可能快地加热升温并活化甲醇燃料。因此，为使能对通过装置的燃料温度进行可控，在装置的燃油作用单元的壳体或封盖上设置了温度传感器。温度传感器与单片机通过接口电路电连接。本系统装置可使醇类代用燃料在冷起动时迅速提升燃料的温度并使其得到充分活化，从而提高醇类燃料的冷起动性能。

因醇类代用燃料具有一定的腐蚀性。系统装置在用于醇类代用燃料时，相应材料应采用耐醇腐蚀材料。

本发明由所述燃油作用单元单独构成的系统装置中，采用单片机控制方式，但可以不安装燃油温度传感器。单片机只辅助超声发生器与超声换能器的正常工作运行，例如采用频率跟踪等程序措施。此装置由于结构简单，造价相对低廉，所以非常适用于现有在用车的技术改造。

由所述燃油作用单元单独构成的系统装置，其结构简单、安装方便，适用于工作在常温及低温状态下的发动机使用。

以上所述系统装置中的单片机还可经接口电路电连接于来自发动机的水温传感器、进气温度传感器、节气门开度传感器和/或速度传感器。或者电连接于发动机的电控装置“ECU”。

以上所述系统装置中的超声换能器或者由单个超声换能器基元构成，或者由二个或二个以上的多个超声换能器组成的基阵构成。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明。

图1是本发明实施例1的燃油作用单元在单独使用时的结构示意图。

图2是本发明实施例2的带有单片机的包容三个作用单元的系统结构框图。

图3是本发明实施例3的机油滤清器的结构示意图。

图4是本发明的装有变幅杆式换能器的结构简图。

图5是本发明的装有电加热器的冷却水作用单元结构图。

图6是本发明加装电加热器后的全系统结构框图。

图7是本发明燃油滤清器系统和燃油作用单元系统组合使用简图。

图8是本发明的超声波基阵作用原理图。

具体实施方式

下面的实施将对本发明提供的方法给与进一步地说明，但并不因此而限制本发明。

实施例1：

本实施例如图1所示：图1所描述的是本发明系统装置中的燃油作用单元、超声发生器和单片机的组合部分。也是本发明的核心部分。其中包括壳体1，封盖2，密封圈3，进油口4，出油口5，远红外线陶瓷6，过滤滤芯总成7，超声换能器8(以上构成为燃油作用单元)，超声发生器9，信号线10，电源线11，单片机12。

打开封盖2即可将远红外线陶瓷6装入到壳体1中，本实施例中远红外线陶瓷6采用颗粒球状。封盖2和壳体1采用螺纹连接固定并用密封圈3密封，以防止燃油和远红外线陶瓷6漏出。壳体1内部的过滤滤芯总成7用于防止远红外线陶瓷6漏出壳体1，同时也可过滤燃油中的杂质。超声换能器8固定在壳体1的外壁上，壳体1按进出油口方向串装在发动机的进油管上，并用夹紧件将接口处夹紧密封。进油口4、出油口5可以是和壳体1加工成一体的，也可以是采用螺纹分体连接的。超声换能器8用信号线10与超声发生器9电连接。超声发生器9的电源线11连接在发动机的起动电路上，例如汽油发动机的点火开关的点火档位上。其作用是保证当发动机起动运行时，超声发生器9随之同步接通发动机上的电源，使超声发生器9和超声换能器8开始工作。当发动机停止运行时，超声发生器9的供电同步切断而致使超声系统停止工作。超声系统工作时，由超声换能器8向壳体1中发射超声波，其超声作用如前所述：一方面由超声波的机械作用、热作用以及空化作用所产生的温度与压力为远红外线陶瓷6提供了能量激励条件。另一方面，远红外线陶瓷6在超声波的作用下不断地清除掉附于其表面的杂质污染物，使远红外线陶瓷6不断地被激活再生，从而延长其使用寿命并始终保持其高效率的远红外线发射能力。远红外线陶瓷对燃油分子发生如前所述的光波远红外等作用，燃油分子经远红外线光波核磁共振后被活化，致使燃油分子的离散性和亲氧性得到加强，从而可使其在气缸中被迅速充分地燃烧。

其中，为能使在壳体内部产生稳定的驻波，封盖2的内表面作为声波反射面，其内表面与超声换能器8的发射面之间的距离应等于声波半波长(λ/2)的整数倍。从而可使壳体内部构成一个共振腔。

本发明所采用的超声波频率可选范围为20KHz～3MHz，单个超声换能器基元输出功率为0～100W连续可调。

本实施例是本发明系统装置中的基础核心部分，可很方便地安装在发动机中使用，本实施例更适用于现有在用车的技术改造，也适用于汽车生产厂商的原整车安装。

实施例2：

如图2所示，是本发明的带有单片机的包容燃油作用单元、冷却水作用单元、润滑机油作用单元在内的电控系统示意框图。

其中包括燃油作用单元、冷却水作用单元、机油作用单元、超声发生器9、单片机12、燃油温度传感器13、水温传感器14、进气温度传感器15、节气门开度传感器和/或速度传感器16。所述单片机12分别与燃油温度传感器13、水温传感器14、进气温度传感器15、节气门开度传感器和/或速度传感器16以及超声发生器9通过接口电路连接。上述三个作用单元的燃油作用单元即为实施例1所述的燃油作用单元，在此基础上本实施例又扩充了机油作用单元和冷却水作用单元。目的是更全面地进一步提高发动机的性能和工作效率。冷却水作用单元和机油作用单元的主体结构组成与燃油作用单元基本上是一样的，也是由包容有远红外线陶瓷6的壳体1和超声换能器8等构成。其作用原理与实施例1是相同的。本实施例中，将所述三个作用单元一同并联接入超声发生器9。燃油作用单元与超声发生器9电连接构成燃油作用单元系统。其余分别构成机油作用单元系统和冷却水作用单元系统。单片机接收来自所述的各个传感器的传感信号并据此控制超声发生器9，超声发生器9在单片机程序控制下，分别控制三个作用单元的工作运行状态。图2所示大虚线框中的部分是本发明的自有装置部分，虚线框外所示的水温传感器14、进气温度传感器15、节气门开度传感器和/或速度传感器16则来自于发动机，是发动机上现有的技术装置。

本实施例是实施例1的升级版本，可更加全面地提升发动机的动力性、经济性和环保性。

在发动机工作过程中，一般汽车的机油工作温度在80～110℃左右。但在寒冷季节的早上起动汽车时，由于机油温度低、粘度大、流动性差，使发动机的起动和运转阻力大，会消耗较多的蓄电池电能和燃油。其次由于机油流动性不好，在机油温度上升到某一定温度之前，发动机各摩擦副不能获得正常的润滑，从而会影响到发动机的工作效率和性能。同时由于汽缸温度低，进入汽缸中的雾状汽油很难汽化，所以混合气十分稀薄很难着火。为此必须供给加浓的混合气，这时的发动机在冷起动之后燃烧和转速很不稳定，致使发动机油耗和废气排放都比较高。

另外，在发动机冷起动时，应尽快地提高发动机冷却水的温度(正常工作时约为85℃左右)。如果冷却水温度长时间升不起来的话，对发动机本身也不利，将会相对影响到发动机的使用寿命。

上述这些不利因素都会直接影响到发动机的动力性、经济性和环保性。

为此，本实施例在实施例1的基础上增加了冷却水作用单元和机油作用单元。冷却水作用单元相应安装在发动机的冷却水循环管路中。机油作用单元相应安装在发动机的机油循环管路中。发动机一经起动，单片机12检测来自发动机的水温传感器14和进气温度传感器15的信号，并据此控制超声发生器9和所述三个作用单元的超声换能器8以最大输出功率同时工作。

在冷却水作用单元中，超声换能器8发射的超声波对壳体1中的冷却水和远红外线陶瓷6产生机械作用、热作用和空化作用，驱使冷却水和远红外线陶瓷6迅速升温。聚热升温后的远红外线陶瓷6放射远红外线的能力得到加强，冷却水又经远红外线辐射后，水分子表面张力下降，水分子间吸附力变小，水分子运动加剧，使水分子处于活性状态，致使水分子更具流动附着性和热传导性。从而可使冷却水温度迅速得以提高，缩短发动机的冷起动时间。

同理，在机油作用单元中，被超声波加热以及经远红外线作用后的机油也被充分活化，充分活化后的机油其流动附着性和热传导性得到加强，提高了机油的浸透性、润滑性和油膜的保持性。可使发动机运动机件得到更迅速更充分有效的润滑，减少了发动机机件的磨损，降低了发动机的功耗，进而提高了发动机的工作效率。同时，经作用后的机油和冷却水温度迅速地升高，有助于发动机的迅速暖机，缩短了发动机冷起动时间，改善了发动机较恶劣的工作状况，促使发动机提前进入正常工作状态。

本实施例实现了以燃油作用单元为核心，通过三个单元的共同作用，更加起到了提升动力、降低油耗、减少尾气排放的效果，全面提高了发动机的性能和工作效率。另外本实施例对发动机工作条件的改善也有助于相对延长了发动机的使用寿命。

燃油温度传感器13可固定在燃油作用单元壳体1或封盖2的外壁上，用来检测壳体1中的燃油温度，并将该油温信号传送于单片机12。燃油的油温将被限制在一定的范围内，油温通常被控制在40～80℃安全范围内，优选70～80℃。因为油温太过高也会有一定危险性。

在发动机暖机后正常运行中，单片机可根据本实施例中的各传感器信号情况，控制所述三个作用单元中的超声换能器8的输出功率大小并使其或连续或间断性工作或者使其停机。

在发动机正常运行时，此时经远红外线作用后的机油和冷却水所提高的热传导率，可起到对发动机更好的散热效果。与冷起动时的作用正好相反，此时工作的目的是在利用经活化后的机油和冷却水所具有的高流动性和热传导性来提高对发动机的散热能力。

单片机12可根据节气门开度传感器和/或速度传感器16、燃油温度传感器13、水温传感器14以及进气温度传感器15的信号情况，(单片机12或者经接口电路与发动机的电控装置“ECU”互连，通过“ECU”来获得以上各传感器的传感信号。)控制燃油作用单元、冷却水作用单元和机油作用单元的工作状态。如环境温度高或发动机负荷小时，控制减少超声系统的输出功率，相反则增加超声系统的输出功率。一定时间后也可控制所述单元的超声发生器9和超声换能器8停止工作。此时，远红外线陶瓷6靠自身储备的能量以及较高的环境温度对燃油、冷却水和机油进行远红外线作用，然后单片机再根据信号情况可随时起动所述超声发生器9和超声换能器8工作。

实施例3：

在实施例2中，本发明中所述的燃油作用单元和机油作用单元还可扩展其功能应用，即可分别将其作为燃油滤清器和机油滤清器使用。

下面仅以将机油作用单元扩展用于机油滤清器时举例说明：

如图3中虚线框内所示，是本实施例的机油作用单元主体结构的视图。其结构组成为壳体1，封盖2，密封圈3，进油口4，出油口5，远红外线陶瓷6，纸质滤芯7-1，金属过滤网7-2，压板7-3，密封垫7-4，支撑管7-5，超声换能器8，弹性支撑件17，支撑座18。

本发明中所述的过滤滤芯总成7在这里是由位于外层的纸质滤芯7-1、内层和上层的金属过滤网7-2、压板7-3、密封垫7-4以及支撑管7-5组成的。其中，外层纸质滤芯7-1两端用密封垫7-4密封，内层和上层的金属过滤网7-2为一体结构。支撑管7-5用来支撑过滤滤芯总成7，支撑管7-5可制成呈蜂窝孔状的远红外线陶瓷管，也可制成管壁上加工有若干个过油孔的金属管，以便于机油能够通过。封盖2的内表面加工有凸台，用以定位并支撑固定过滤滤芯总成7的上部。弹性支撑件17位于壳体的底部中央，用来弹性支撑固定过滤滤芯总成7的下部。支撑座18用来固定弹性支撑件17。也可采用其它的定位支撑固定方式，如通常在滤清器中采用的中心拉杆并用螺母锁紧的方式等等。上述的定位支撑固定件统称为过滤滤芯总成7的辅助固定装置。

将本实施例按机油滤清器的工作位置接入发动机润滑系管路中，当其工作时，机油从进油口4进入壳体1内，先经过侧面的外层纸质滤芯7-1的滤清，再通过内层金属过滤网7-2的过滤之后清洁的机油流入中央的中心孔内，与中心孔内的远红外线陶瓷6发生远红外作用和超声作用。之后经封盖2上的出油口5进入油路主油道。过滤滤芯总成7中的面对且靠近着超声换能器8的一边的材料的选择，应使其材料的声阻与介质的声阻尽可能一致。如选择尼龙或高分子树脂材料或远红外线陶瓷材料。以便使超声波能量可在较少损耗的情况下透射过该材料，从而对中心孔内的远红外线陶瓷6和机油发生超声作用。本实施例中的压板7-3属于这种情况，其材料为远红外线陶瓷。

本实施例的机油作用单元既完成了充分活化机油的作用效果，又达到了将其用于机油滤清器滤清机油的目的，具有一机多用的使用功能，可最大限度地提升其价值空间。过滤滤芯总成7可以定期进行拆换，其中的金属过滤网7-2、压板7-3和支撑管7-5可以长期使用。

本实施例的应用，可替换掉汽车上的原有机油滤清器。

同样道理，燃油作用单元也可扩展用于燃油滤清器。并可替换汽车的原有燃油滤清器。

本实施例只示意了本发明机油滤清器的主体结构，有关滤清器中一些有如放油螺塞等常规附属配置不再示意出。本发明机油滤清器和燃油滤清器与通常使用的普通滤清器整体结构大体相同，即壳体内都包容有过滤滤芯总成和辅助固定装置。所不同的是本发明的滤清器壳体中还包容有所述远红外线陶瓷6并壳体上置有所述超声换能器8。

所述燃油滤清器中的超声换能器经信号线与超声发生器电连接构成燃油滤清器系统。

所述机油滤清器中的超声换能器经信号线与超声发生器电连接构成机油滤清器系统。

实施例4：

系统装置中的各作用单元的超声换能器8通常采用外装式。但发动机经常在寒冷地区工作运行时，针对冷起动，为更迅速提升发动机介质的温度并加强对介质催化作用的效果，各个作用单元中的超声换能器8可采用如图4所示的结构配置。即在外装式超声换能器的对面增配变幅杆式超声换能器。因其变幅杆部分是伸入至壳体中与介质直接接触的，另外由变幅杆所辐射出的超声波是汇聚式的。所以在介质中可产生更大的声强效果，从而可使介质的温度提升得更快，催化作用效果更明显。但另一方面，因变幅杆式换能器产生的高强空化效应会产生一定的空化腐蚀，长时间使用会对装置产生一些不利影响。因此把变幅杆式超声换能器作为发动机在冷起动时的升温的辅助装置，其只在发动机冷起动时短时间使用。在发动机起动运行正常后即将其关闭。之后由外装式超声换能器继续工作。

本实施例中变幅杆换能器频率可选为28KHz，功率为0～100W连续可调。外装式换能器频率可选为60KHz，功率为0～100W连续可调。

如图5和图6所示，图5中虚线框内是装有电加热器的冷却水作用单元结构图，包括壳体1，封盖2，密封圈3，进水口4，出水口5，远红外线陶瓷6，超声换能器8，电加热器(未标号)，支撑垫19。其中电加热器由加热管20、加热元件21、绝缘子22和接线柱23组成。

当发动机在高寒冷地区使用时，系统装置还可以在燃油作用单元、机油作用单元和冷却水作用单元中加装电加热装置。以便进一步增强对发动机的加热效果。以冷却水作用单元举例，如图5所示，电加热装置中的电加热器的加热元件21经绝缘处理后放在加热管20之中，加热管20一端密封，另一端装有绝缘子22和接线柱23，装有接线柱一端固定在封盖2上，密封端伸入到壳体1中。电加热器与加热温度控制器电连接构成电加热装置。加热温度控制器经接口电路与单片机12连接。工作时，由单片机12根据水温传感器14提供的信号情况控制加热温度控制器的输出功率大小和开关机。此时电加热器和超声换能器8共同作用于所述壳体1中的冷却水和远红外线陶瓷6，可使加热速度更快。远红外线陶瓷6可选用中空圆柱体的蜂窝管状，两端用支撑垫19固定支撑。

本实施例可使发动机在低温冷起动运行时，可以更快速度暖机，因电加热装置也是只作为发动机在冷起动时升温的辅助装置。所以当发动机正常起动并暖机后，电加热装置将会被控制停止工作。

电加热器根据结构情况可将其设置在封盖2上或者设置在壳体1上。

图6是本实施例的全系统框图。其工作程序为：系统通电后，单片机检测到水温传感器和进气温度传感器的温度信号。判断发动机是否工作在强低温范围，例如-25℃以下。如是，则在发动机起动时进入低温起动程序模式。即起动三个作用单元的超声换能器和电加热装置工作，当发动机水温提升至正常温度后，关闭电加热装置。超声换能器继续工作。如是温度不是太低，则只起动超声换能器工作。或同时起动电加热装置以较小输出功率工作。

实施例5：

本实施例如图7所示，系统装置中包括燃油作用单元系统和燃油滤清器系统。图中包括燃油滤清器，燃油作用单元，超声发生器9，单片机12，信号线10。

汽车特别是柴油车在冬季行驶时，当天气寒冷，例如室外温度达到-25℃以下时，柴油发动机的油滤器很容易堵塞，而从油滤器到发动机高压油泵的供油管路中的燃油温度也会很低，从而会造成发动机起动困难，动力下降，车辆无法正常行驶。由于油温过低，使得燃油燃烧不充分，会造成发动机油耗高且废气排放多的状况。

为解决上述问题，本实施例在发动机燃油系统中采用了本发明的燃油滤清器系统和燃油作用单元系统联动组合方案。本方案中在靠近发动机油箱一侧安装有所述燃油滤清器，经供油管路至高压油泵前的位置又安装有燃油作用单元。所述燃油滤清器和燃油作用单元中的超声换能器经信号线并接于超声发生器。发动机工作时，燃油从油箱出来进入燃油滤清器。燃油滤清器在过滤燃油的同时，燃油滤清器系统也不断对燃油加热并发生催化作用。之后燃油经供油管到达燃油作用单元，此时的室外低温作用已导致油温有所下降，燃油活性有所降低。而通过燃油作用单元进一步施加同样作用后，燃油的活性和温度又得到了恢复和加强。燃油经高压油泵后经喷油嘴喷入发动机汽缸得到充分燃烧。使得即使在高寒冷的低温下，也可保障整个供油系统中的燃油流动通畅并处于充分活化状态。使发动机工作运行正常，解决了上述低温状态下出现的各种问题。这种双重作用的组合方案，不仅适用于低温条件下的发动机，同时也适用于在常温条件下工作的发动机使用。

实施例6：

如图8所示：图中仅以燃油作用单元示例。图中包括燃油作用单元以及超声换能器基阵，超声发生器9，信号线10，单片机12。

在用于大功率大排量发动机时，例如船舶发动机等等，其发动机功率较大而燃油消耗量相对较高。与之相配的系统装置的超声功率也应相对加大。系统装置可在三个作用单元中设置超声换能器基阵。所述超声换能器基阵由二个或二个以上的多个换能器基元组成。基阵分为两组可布置在壳体的同一侧，使二种超声波相向发射。也可分别布置在壳体的相对两侧，使二种超声波相对发射。为提高声场的均匀性和声波作用效率，两组超声波采用不同的频率。由于两种声波的频率和相位不同，其可产生均匀性更好的驻波声场，对超声效应有更好的协同作用。由超声发生器产生两路超声信号分别放大输出至两组换能器中。基阵的布置应保障大功率情况下的声场均匀性和作用效率，当两组换能器布置在同一侧时，不同频率换能器交叉排列。当两组换能器布置在相对两侧时，两组换能器的对射距离尽可能保持整数倍的二分之一波长。使壳体内能够产生稳定的驻波场，从而使之构成一个谐振腔。

本实施例两组超声波频率分别为60KHz和80KHz，超声波换能器基元功率为0～100W连续可调。

本发明也可在本系统装置中加装声光报警器，使装置具有故障报警功能，当超声系统一旦发生故障时，可以引起使用者的注意，进而及时排除故障。

本发明所述的过滤滤芯总成7中的过滤材料可以是该技术领域所使用的任何材料，例如可以是纸质滤芯、金属过滤网、高分子树脂材料以及远红外线陶瓷材料中的一种、二种或三种或它们的组合，但过滤材料在用于燃油滤清器和机油滤清器构成时，面对且靠近超声换能器8的一面优选高分子树脂材料、远红外线陶瓷或尼龙。

本发明所采用的远红外线陶瓷的核心材料包含具有金属氧化物的混合物、矿石的混合物以及稀土的材料。其中金属氧化物的混合物如氧化铝、氧化硅、氧化铁、氧化钠、氧化镁、氧化钙、氧化钾、氧化锌和氧化钛等；矿石如电气石、火山熔岩石、沸石、长石斑岩、石英斑岩等。其核心材料是经粘合剂混合后在1500℃左右的高温下烧制而成。其核心材料可制成纳米级的，也可以是常规尺寸的。矿石材料可选自天然的，也可以是经人工合成的。远红外线陶瓷制成的形状可以是颗粒状的球形、条形以及片形，优选为球形。另外还可特制成整体蜂窝形或管形。

本系统装置各个作用单元的壳体1和封盖2的内表面可作抛光处理，用以更好地反射远红外线陶瓷6的远红外线，从而提高其远红外线对介质的作用效率。

本系统装置各个作用单元的壳体1和封盖2的外部可设置绝热保温罩，所述绝热保温罩的外层为金属板或其它材料，内层可衬具有绝热保温功能的耐油纤维棉毡材料，保温罩可加工成两半对合形状，将其对合紧固在壳体1和封盖2的外部，用以对壳体1和封盖2的隔热保温，以提高各作用单元低温工作时的对发动机的升温特性。

本发明中的单片机程序应能使本系统装置不与发动机的起动机同时工作，因为此时的供电都是由蓄电池来完成的，以免浪费蓄电池的电能。在发动机起动完成后，电喷发动机的高怠速使发动机中的发电机会马上向外提供电能，此时单片机通过传感器提供的相关信息再控制系统装置的各作用单元进入工作状态。这时本系统装置使用的是由发电机提供的电能。

本发明可应用于汽柴油发动机、醇类代用燃料发动机、油电混合动力发动机等以及其它燃料燃烧装置中。

Claims (10)

1.一种超声波与远红外线共同作用于发动机的系统装置，其特征在于：包括燃油作用单元、超声发生器(9)、信号线(10)、电源线(11)、单片机(12)，所述燃油作用单元的主体结构包括具有开口的中空壳体(1)、封盖(2)、密封圈(3)、进油口(4)、出油口(5)、过滤滤芯总成(7)、超声换能器(8)，所述燃油作用单元中的超声换能器(8)经信号线(10)与超声发生器(9)电连接，所述单片机(12)经接口电路连接于超声发生器(9)，所述电源线(11)连接于发动机的起动电路，所述壳体内收容有远红外线陶瓷(6)。

2.一种超声波与远红外线共同作用于发动机的系统装置，其特征在于：包括燃油作用单元、超声发生器(9)、信号线(10)、单片机(12)、燃油温度传感器(13)，所述燃油作用单元的主体结构包括具有开口的中空壳体(1)、封盖(2)、密封圈(3)、进油口(4)、出油口(5)、过滤滤芯总成(7)、超声换能器(8)，所述燃油作用单元中的超声换能器(8)经信号线(10)与超声发生器(9)电连接，所述单片机(12)经接口电路分别连接于超声发生器(9)和燃油温度传感器(13)，所述燃油温度传感器(13)固定于燃油作用单元的壳体(1)或封盖(2)，所述壳体内收容有远红外线陶瓷(6)。

3.一种超声波与远红外线共同作用于发动机的系统装置，其特征在于：包括燃油作用单元、机油作用单元、冷却水作用单元、超声发生器(9)、信号线(10)、单片机(12)、燃油温度传感器(13)，所述燃油作用单元、机油作用单元和冷却水作用单元的主体结构均包括具有开口的中空壳体(1)、封盖(2)、密封圈(3)、进油/或水口(4)、出油/或水口(5)、过滤滤芯总成(7)、超声换能器(8)，所述三个作用单元中的超声换能器(8)经信号线(10)与超声发生器(9)电连接，所述单片机(12)经接口电路分别连接于超声发生器(9)和燃油温度传感器(13)，所述燃油温度传感器(13)固定于燃油作用单元的壳体(1)或封盖(2)，所述壳体内收容有远红外线陶瓷(6)。

4.根据权利要求1或权利要求2或权利要求3所述的超声波与远红外线共同作用于发动机的系统装置，其特征在于：所述单片机(12)经接口电路还连接于来自发动机的水温传感器(14)、进气温度传感器(15)、节气门开度传感器和/或速度传感器(16)，或还连接于发动机的电控装置“ECU”。

5.根据权利要求1或权利要求2或权利要求3所述的超声波与远红外线共同作用于发动机的系统装置，其特征在于：所述燃油作用单元和/或机油作用单元中的过滤滤芯总成(7)中的过滤材料是纸质滤芯、金属过滤网、高分子树脂材料以及远红外线陶瓷材料中的一种、二种或三种或它们的组合。

6.根据权利要求1或权利要求2或权利要求3所述的超声波与远红外线共同作用于发动机的系统装置，其特征在于：所述燃油作用单元和/或机油作用单元还可构成燃油滤清器和/或机油滤清器，所述燃油滤清器和机油滤清器的壳体内包容有过滤滤芯总成(7)和辅助固定装置，还包容有远红外线陶瓷(6)，所述壳体配置有超声换能器(8)，所述过滤滤芯总成(7)中的过滤材料是纸质滤芯、金属过滤网、高分子树脂材料以及远红外线陶瓷材料中的一种、二种或三种或它们的组合，但面对且靠近超声换能器(8)的一面优选高分子树脂材料和/或远红外线陶瓷和/或尼龙，所述燃油滤清器中的超声换能器(8)经信号线与超声发生器(9)电连接构成燃油滤清器系统，所述机油滤清器中的超声换能器(8)经信号线与超声发生器(9)电连接构成机油滤清器系统。

7.根据权利要求1或权利要求2或权利要求3所述的超声波与远红外线共同作用于发动机的系统装置，其特征在于：所述的燃油作用单元、机油作用单元和冷却水作用单元中的壳体(1)或封盖(2)设置有电加热器或变幅杆式换能器，所述电加热器与加热温度控制器电连接构成冷起动辅助加热装置，所述变幅杆式换能器与超声发生器(9)电连接构成冷起动辅助加热装置，所述加热温度控制器和超声发生器(9)经接口电路连接于单片机(12)。

8.根据权利要求1或权利要求2或权利要求3所述的超声波与远红外线共同作用于发动机的系统装置，其特征在于：所述壳体(1)和封盖(2)的外部设置有绝热保温罩。

9.根据权利要求1或权利要求2或权利要求3所述的超声波与远红外线共同作用于发动机的系统装置，其特征在于：所述超声换能器(8)或由单个基元构成，或由二个以上(包括二个)的超声换能器基元组成的换能器基阵构成，所述换能器基阵分为两组，两组之间的超声波频率不同，所述两组换能器可布置在壳体的同一侧，使二种频率超声波相向发射，也可分别布置在壳体的相对两侧，使二种频率超声波相对发射，超声发生器(9)产生两路超声信号分别放大输出至两组超声换能器，所述超声换能器(8)为外装式和/或变幅杆式。

10.根据权利要求1或权利要求2或权利要求3所述的超声波与远红外线共同作用于发动机的系统装置，其特征在于：所述壳体(1)内配置的远红外线陶瓷(6)的核心材料由具有金属氧化物的混合物、矿石的混合物以及稀土的材料构成，其中金属氧化物的混合物是氧化铝、氧化硅、氧化铁、氧化钠、氧化镁、氧化钙、氧化钾、氧化锌和氧化钛，矿石是电气石、火山熔岩石、沸石、长石斑岩、石英斑岩中的一种、二种或三种或它们的组合，所述远红外线陶瓷(6)制成的形状包括颗粒状的球形、条形、片形、整体蜂窝形或管形。

Images