CN104612868A - 一种提高汽油发动机和柴油发动机燃烧效率的方法及应用 - Google Patents
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Abstract
本发明属于汽油发动机和柴油发动机新型节能材料领域。本发明将功能性微米/纳米微粒覆合在汽油发动机和柴油发动机的燃油系统中的过滤器、输油管路及油箱材料的表面上,通过表面上的微米/纳米微粒对燃油分子的催化作用提高燃油的燃烧效率达到节能减排的效果。本技术在汽车上应用的节油效率在10～35％之间，在柴油车上的节油效率可达到10～25％，和其它的节能技术相比较其节能效果有大幅度的提高。在节油的同时，增强动力性，并大大降低尾气排放的污染，其环境保护效果非常明显。
Description
技术领域
本发明属于汽油发动机和柴油发动机新型节能材料领域。具体涉及一种提高汽油发动机和柴油发动机燃烧效率的方法及应用。
背景技术
随着世界工业持续快速增长，由此带来的石油需求增长也是显著的。由于石油资源的不可再生性以及目前还没有有效的替代资源的情况下，如何能够降低燃油消耗量是人们关注的焦点，各个国家为此都在进行着持续不断的努力。另外，随着国际社会日益重视全球变暖问题和CO2减排问题，节能将逐渐成为第一重要问题。
自然界中绝大部分的燃料仍然是以燃烧的方式转换成可用能或功，而被人与社会所利用。在今后可预测的一段时期，内燃烧方式仍将是燃料能量转化与利用的一种重要技术途径。因此，在能源高效转化和洁净利用方面，燃烧将继续发挥重要的作用。
内燃机主要指柴油机和汽油机，使用的燃料有柴油、汽油和代用燃料。柴油机采用高压喷雾压燃着火燃烧方式，是非均相混合气燃烧，汽油机采用预混合气火花点火燃烧方式，是均相混合气燃烧。
目前全球汽车保有量已接近10亿辆，其中汽油车约占60％～70％。目前人们经过几十年的对于提高燃油燃烧效率和发动机热机效率的研究，通过采用电喷汽油机、汽油机稀燃技术、缸内直接喷射技术、分层燃烧缸内直喷汽油机、涡轮增压、高压缩比、直喷开式燃烧室、高压共轨技术等技术，燃油的平均油耗降低了20～30％。研究显示，动力技术的进步仍可使汽、柴油机的热效率提高25～50％。
现有技术中，中国发明专利CN102840063A公开了一种用于汽、柴油机，安装于油路中的节油净化器，通过强磁场，能够使燃油中的燃油分子团被强制裂解成为燃油分子，能够提高燃油的燃烧效率，从而降低油耗3～5％。实用新型专利CN 201096037Y公布了一种节油装置，其包括节油箱体、安装于节油箱体两端的箱盖以及安装于箱盖外部的油管，在节油箱体内部设置有混合发光材料的激发孔板，通过激发后可以改善燃油效率，从而降低油耗3％左右。中国发明专利CN101684419 B公开了一种纳米镍燃油添加剂，可以使燃油充分、均匀燃烧，消除积碳。中国发明专利CN101570709 B公布了一种适用于发动机的AlcPdaXb合金粉机油添加剂及其制备方法，对发动机起到润滑、清洁、冷却、密封、减磨等作用，节省2.5～4.0％的燃油。
综上所述，国内外现有节油技术多集中于采用强磁场环境改善燃油分子聚集态、燃油添加剂、机油润滑剂等，仅能有限的降低油耗(<5％)或仅能清理积炭、提升动力，并且多是针对较为老旧的发动机，在强磁场环境下长期使用对于发动机的运行有较大影响。与国内外现有技术相比，本发明采用完全不同的设计原理，不用改变汽车原有的任何装置结构，不用添加额外的装置，对于所有新旧车型均可以大幅度降低油耗达10～37％，不影响发动机性能，并能增强动力、减少废气排放。
发明内容
本发明的目的是为了进一步提高燃油的燃烧效率，达到节能减排的效果，而提出了一种提高汽油发动机和柴油发动机燃烧效率的方法及应用。
本发明的技术方案如下：
一种提高汽油发动机和柴油发动机燃烧效率的方法，在汽油发动机和柴油发动机燃油系统部件表面覆合上以下对燃油具有催化作用的微米/纳米级材料：
无机微米/纳米粒子：氧化钛、氧化镍、氧化钴、氧化镧、氧化钯、铁钴锰酸镁、、锰钴酸、镍钴酸、铁镍酸、磷酸铁、磷酸铁镁、镍钴锰酸锂及其它锂金属盐、锂金属碱和碳纳米管；
金属微米/纳米粒子：铁、钴、镍、铑、钯、钌、铂、银、钛或钼中的一种及多种混合物；
合金微米/纳米微粒：铁镍合金、钴镍合金、铁钴镍合金、铁铑合金、铁钯合金、镍钯合金、镍铑合金、钴钯合金、钴铑合金；
以及上述合金微米/纳米微粒与金属微米/纳米粒子的混合物；
所述一种提高汽油发动机和柴油发动机燃烧效率的方法在汽油发动机和柴油发动机燃油系统滤清器上的应用，按以下方式制备滤件：
采用将所述的微米/纳米材料用乙醇/水溶液分散加入偶联剂再加入高分子粘接剂涂覆在过滤材料表面的方式；
或在造纸时将所述的微米/纳米材料加入纸浆中获得含有该粒子材料的复合滤纸；
或在制造毛毡、炭毡纤维滤件时将所述的微米/纳米微粒复合在毛毡、炭毡中；
或将所述的微米/纳米粉混入尼龙等高分子材料中喷丝剪切后放入模具中烧结成型获得滤件。
所述的一种提高汽油发动机和柴油发动机燃烧效率的方法在汽油发动机和柴油发动机油箱上的应用，将所述的微米/纳米粒子材料用乙醇/水溶液分散加入偶联剂再加入高分子粘接剂涂覆在油箱箱体内壁表面上，或将微米/纳米粒子材料混入高分子内衬膜层中再和油箱复合成型。
所述的一种提高汽油发动机和柴油发动机燃烧效率的方法在汽油发动机和柴油发动机输油管路中的应用，将所述的微米/纳米粒子材料用乙醇/水溶液分散加入偶联剂再加入高分子粘接剂覆合在油管内壁上，或在制作油管时将所述微米/纳米粒子用物理共混的方法混入油管材料后再成管。
以上所述方法在汽油发动机和柴油发动机燃油系统部件表面的应用，所述的粘接剂可以是任意耐水、耐油的有机、无机粘接剂。
本发明的有益效果：
本发明将功能性微米/纳米微粒覆合在汽油发动机和柴油发动机的燃油系统部件表面，在部件表面上的微米/纳米微粒对燃油分子产生催化作用，减少燃油缔合分子的含量，从而提高燃油的燃烧效率，达到节能减排的效果。本技术在汽车上应用的节油效率在10～35％之间，在柴油车上的节油效率可达到10～25％，和其它的节能技术相比较其节能效果有大幅度的提高。在节油的同时，增强动力性，并大大降低尾气排放的污染。其环境保护效果非常明显。
具体实施方式
通过以下实施例对本发明作进一步详细的说明。并无意于以任何方式限制或限定本发明的范围，也不应认为是提供唯一可以实现本发明的条件、参数或数据。
本发明所采用的提高燃油效率的微米/纳米材料可以由本发明所述的单一品种的微米/纳米粒子构成也可以由各种微米/纳米粒子以各种比例混合的组合物构成。
一、应用本发明的方法在制备汽、柴油机燃油滤清器上的应用
实施例1
将铁微米/纳米粉20g、镍微米/纳米2g在惰性气体保护下，加入500ml无水乙醇溶液中(Wt30％)中，用球磨机预分散2小时，之后加入表面活性剂100ml(含硅烷偶联剂6g)继续分散1小时后加入高分子粘结剂400g(含聚丙烯酸酯胶黏剂4g),再分散2小时。之后将混合溶液均匀地涂覆在特制的滤纸上，在80℃条件下烘干40分钟，折叠成型，之后在150℃条件下固化50分钟定型得到滤件。将成型后的滤件装入滤清器壳体中，密封后既得具有节能功能的滤清器。该滤清器装入实验车辆上经公路路面测试(GB/T12545.1-2008汽车燃料消耗试验方法)其节油率达到15％。
实施例2
将银微米/纳米粉20g、镍微米/纳米粉2g在惰性气体保护下，加入500ml乙醇/水溶液中(Wt30％)中，用球磨机预分散2小时，之后加入表面活性剂100ml(含硅烷偶联剂6g)继续分散1小时后加入高分子粘结剂400g(含聚丙烯酸酯胶黏剂4g),再分散2小时。之后将混合溶液均匀地涂覆在厚度为0.45mm—1mm的木纤维黏胶炭毡上，在80℃条件下烘干40分钟，卷曲成型，之后在150℃条件下固化50分钟定型得到滤件。将成型后的滤件装入滤清器壳体中，密封后既得具有节能功能的滤清器。该滤清器装入实验车辆上经公路路面测试(GB/T12545.1-2008汽车燃料消耗试验方法)其节油率达到17％。
实施例3
将镍钴合金(镍含量80％)微米/纳米粉2.5g、铁微米/纳米粉0.5g在惰性气体保护下，通过物理共混方法混入100g尼龙中，用含功能性纳米微粒的尼龙喷丝，尼龙丝经剪切放入模具中烧结成型得到滤件，将成型后的滤件装入滤清器壳体中，密封后既得具有节能功能的滤清器。该滤清器装入实验车辆上经公路路面测试(GB/T12545.1-2008汽车燃料消耗试验方法)其节油率达到20％。
实施例4
将铁镍合金(铁含量为70％)微米/纳米粉10g、镍微米/纳米粉15g在惰性气体保护下，加入500ml乙醇/水溶液中(Wt30％)中，用球磨机预分散2小时，之后加入表面活性剂100ml(含硅烷偶联剂8g)继续分散1小时后加入高分子粘结剂400g(含聚丙烯酸酯胶黏剂4g),再分散2小时。之后将混合溶液均匀地涂覆在特制的滤纸上，在80℃条件下烘干40分钟，折叠成型，之后在150℃条件下固化50分钟定型得到滤件。将成型后的滤件装入滤清器壳体中，密封后既得具有节能功能的滤清器。该滤清器装入实验车辆上经公路路面测试(GB/T12545.1-2008汽车燃料消耗试验方法)其节油率达到25％。
实施例5
将铁微米/纳米粉25g，在惰性气体保护下，加入500ml无水乙醇溶液中(Wt30％)中，用球磨机预分散2小时，之后加入表面活性剂100ml(含硅烷偶联剂8g)继续分散1小时后加入高分子粘结剂400g(含聚丙烯酸酯胶黏剂4g),再分散2小时。之后将混合溶液均匀地涂覆在特制的滤纸上，在80℃条件下烘干40分钟，折叠成型，之后在150℃条件下固化50分钟定型得到滤件。将成型后的滤件装入滤清器壳体中，密封后既得具有节能功能的滤清器。该滤清器装入实验车辆上经公路路面测试(GB/T12545.1-2008汽车燃料消耗试验方法)其节油率达到12％。
通过以上实施例所获得的滤清器，是按GB/T12545.1-2008汽车燃料消耗试验方法进行节能测试，先用普通滤清器在实验车辆上运行得到对比数据，再将本发明的节能滤清器装入实验车辆运行得到油耗数据，将此数据与对比数据比较即得到节油率数据。
二、应用本发明的方法在制备汽、柴油机燃油油箱中的应用
实施例6
将铜微米/纳米粉20g、镍微米/纳米粉2g在惰性气体保护下，加入500ml乙醇/水溶液中(Wt30％)中，用球磨机预分散2小时，之后加入表面活性剂100ml(含硅烷偶联剂6g)继续分散1小时后加入高分子粘结剂400g(含聚丙烯酸酯胶黏剂4g),再分散2小时。之后将混合溶液均匀地涂覆在选定的油箱内壁上，在80℃条件下烘干40分钟，之后在150℃条件下固化50分钟。既得到具有节能功能的油箱。该油箱装入实验车辆上经公路路面测试(GB/T12545.1-2008汽车燃料消耗试验方法)其节油率达到5％。
实施例7
将镍钴合金(镍含量为85％)微米/纳米粉20g、镍微米/纳米粉2g在惰性气体保护下，加入500ml乙醇/水溶液中(Wt30％)中，用球磨机预分散2小时，之后加入表面活性剂100ml(含硅烷偶联剂6g)继续分散1小时后加入高分子粘结剂400g(含聚丙烯酸酯胶黏剂4g),再分散2小时。之后将混合溶液均匀地涂覆油箱内壁上，在80℃条件下烘干40分钟，之后在150℃条件下固化50分钟。既得到具有节能功能的油箱。该油箱装入实验车辆上经公路路面测试(GB/T12545.1-2008汽车燃料消耗试验方法)其节油率达到8％。
实施例8
将镍锡合金(镍含量为70％)微米/纳米粉10g、镍微米/纳米粉15g在惰性气体保护下，加入500ml乙醇/水溶液中(Wt30％)中，用球磨机预分散2小时，之后加入表面活性剂100ml(含硅烷偶联剂8g)继续分散1小时后加入高分子粘结剂400g(含聚丙烯酸酯胶黏剂4g),再分散2小时。之后将混合溶液均匀地涂覆在油箱内壁上，在80℃条件下烘干40分钟，之后在150℃条件下固化50分钟。既得到具有节能功能的油箱。该油箱装入实验车辆上经公路路面测试(GB/T12545.1-2008汽车燃料消耗试验方法)其节油率达到10％。
实施例9
将锰酸锂微米/纳米粉15g、镍钴锰酸锂微米/纳米粉10g，碳纳米管纳米粉2g，在惰性气体保护下，加入500ml乙醇/水溶液中(Wt30％)中，用球磨机预分散2小时，之后加入表面活性剂100ml(含硅烷偶联剂8g)继续分散1小时后加入高分子粘结剂400g(含聚丙烯酸酯胶黏剂4g),再分散2小时。之后将混合溶液均匀地涂覆在油箱内壁上，在80℃条件下烘干40分钟，之后在150℃条件下固化50分钟。既得到具有节能功能的油箱。该油箱装入实验车辆上经公路路面测试(GB/T12545.1-2008汽车燃料消耗试验方法)其节油率达到17％。
通过以上实施例所获得的油箱，是按GB/T12545.1-2008汽车燃料消耗试验方法进行节能测试，先用普通油箱在实验车辆上运行得到对比数据，再将本发明的节能油箱装入实验车辆运行得到油耗数据，将此数据与对比数据比较即得到节油率数据。
三、应用本发明的方法在制备汽、柴油机燃油输送管道中的应用
实施例10
将铁镍合金微米/纳米粉20g、铁微米/纳米粉2g在惰性气体保护下，加入500ml无水乙醇溶液中(Wt30％)中，用球磨机预分散2小时，之后加入表面活性剂100ml(含硅烷偶联剂6g)继续分散1小时后加入高分子粘结剂400g(含聚丙烯酸酯胶黏剂4g),再分散2小时。之后将混合溶液均匀地涂覆在选定的燃油输送管道内壁上，在80℃条件下烘干40分钟，之后在150℃条件下固化50分钟。既得到具有节能功能的燃油输送管道。该燃油输送管道装入实验车辆上经公路路面测试(GB/T12545.1-2008汽车燃料消耗试验方法)其节油率达到7％。
实施例11
将锡微米/纳米粉20g、镍微米/纳米粉2g在惰性气体保护下，加入500ml乙醇/水溶液中(Wt30％)中，用球磨机预分散2小时，之后加入表面活性剂100ml(含硅烷偶联剂6g)继续分散1小时后加入高分子粘结剂400g(含聚丙烯酸酯胶黏剂4g),再分散2小时。之后将混合溶液均匀地涂覆燃油输送管道内壁上，在80℃条件下烘干40分钟，之后在150℃条件下固化50分钟。既得到具有节能功能的燃油输送管道。该燃油输送管道装入实验车辆上经公路路面测试(GB/T12545.1-2008汽车燃料消耗试验方法)其节油率达到8％。
实施例12
将钴锰酸锂微米/纳米粉10g、锰酸锂微米/纳米粉15g在惰性气体保护下，加入500ml乙醇/水溶液中(Wt30％)中，用球磨机预分散2小时，之后加入表面活性剂100ml(含硅烷偶联剂8g)继续分散1小时后加入高分子粘结剂400g(含聚丙烯酸酯胶黏剂4g),再分散2小时。之后将混合溶液均匀地涂覆在燃油输送管道内壁上，在80℃条件下烘干40分钟，之后在150℃条件下固化50分钟。既得到具有节能功能的燃油输送管道。该燃油输送管道装入实验车辆上经公路路面测试(GB/T12545.1-2008汽车燃料消耗试验方法)其节油率达到10％。
实施例13
将镍钴锰酸锂微米/纳米粉20g、锰酸锂微米/纳米10g，加入500ml乙醇/水溶液中(Wt30％)中，用球磨机预分散2小时，之后加入表面活性剂100ml(含硅烷偶联剂8g)继续分散1小时后加入高分子粘结剂400g(含聚丙烯酸酯胶黏剂4g),再分散2小时。之后将混合溶液均匀地涂覆在燃油输送管道内壁上，在80℃条件下烘干40分钟，之后在150℃条件下固化50分钟。既得到具有节能功能的燃油输送管道。该燃油输送管道装入实验车辆上经公路路面测试(GB/T12545.1-2008汽车燃料消耗试验方法)其节油率达到18％。
实施例14
将铁镍合金微米/纳米粉25g、加入500ml乙醇/水溶液中(Wt30％)中，用球磨机预分散2小时，之后加入表面活性剂100ml(含硅烷偶联剂8g)继续分散1小时后加入高分子粘结剂400g(含聚丙烯酸酯胶黏剂4g),再分散2小时。之后将混合溶液均匀地涂覆在燃油输送管道内壁上，在80℃条件下烘干40分钟，之后在150℃条件下固化50分钟。既得到具有节能功能的燃油输送管道。该燃油输送管道装入实验车辆上经公路路面测试(GB/T12545.1-2008汽车燃料消耗试验方法)其节油率达到15％。
实施例15
将镍钴锰酸锂微米/纳米粉25g加入500ml乙醇/水溶液中(Wt30％)中，用球磨机预分散2小时，之后加入表面活性剂100ml(含硅烷偶联剂8g)继续分散1小时后加入高分子粘结剂400g(含聚丙烯酸酯胶黏剂4g),再分散2小时。之后将混合溶液均匀地涂覆在燃油输送管道内壁上，在80℃条件下烘干40分钟，之后在150℃条件下固化50分钟。既得到具有节能功能的燃油输送管道。该燃油输送管道装入实验车辆上经公路路面测试(GB/T12545.1-2008汽车燃料消耗试验方法)其节油率达到20％。
实施例16
将磷酸铁微米/纳米粉50g和磷酸铁镁微米/纳米粉50g加入硅烷偶联剂6g，经研磨机分散一小时，再加入聚乙烯100g分散30分钟，与油管同时挤出时复合在油管的内壁上，即得到具有节能功能的复合燃油输送管道。该燃油输送管道装入实验车辆上经公路路面测试(GB/T12545.1-2008汽车燃料消耗试验方法)其节油率达到17％。
通过以上实施例所获得的燃油管道，是按GB/T12545.1-2008汽车燃料消耗试验方法进行节能测试，先用普通燃油管道在实验车辆上运行得到对比数据，再将本发明的节能燃油管道装入实验车辆运行得到油耗数据，将此数据与对比数据比较即得到节油率数据。
Claims (5)
1.一种提高汽油发动机和柴油发动机燃烧效率的方法，其特征在于：在汽油发动机和柴油发动机的燃油系统部件表面覆合上以下对燃油具有催化作用的微米/纳米级材料：
无机微米/纳米粒子：氧化钛、氧化镍、氧化钴、氧化镧、氧化钯、铁钴锰酸镁、锰钴酸、镍钴酸、铁镍酸、磷酸铁、磷酸铁镁、镍钴锰酸锂及其它锂金属盐、锂金属碱和碳纳米管；
金属微米/纳米粒子：铁、钴、锡、镍、铑、钯、钌、铂、银、钛或钼中的一种及多种混合物；
合金微米/纳米微粒：铁镍合金、钴镍合金、铁钴镍合金、铁铑合金、铁钯合金、镍钯合金、镍铑合金、钴钯合金、钴铑合金；
以及上述合金微米/纳米微粒与金属微米/纳米粒子的混合物。
2.所述的权利要求1的方法在汽油发动机和柴油发动机滤清器上的应用，其特征在于，按以下方式制备滤件：
采用将所述的微米/纳米材料用乙醇/水溶液分散加入偶联剂再加入高分子粘接剂涂覆在过滤材料表面的方式；
或在造纸时将所述的微米/纳米材料加入纸浆中获得含有该粒子材料的复合滤纸；
或在制造毛毡、炭毡纤维滤件时将所述的微米/纳米微粒复合在毛毡、炭毡中；
或将所述的微米/纳米粉混入尼龙等高分子材料中喷丝剪切后放入模具中烧结成型获得滤件。
3.所述的权利要求1的方法在汽油发动机和柴油发动机油箱上的应用，其特征在于，将所述的微米/纳米粒子材料用乙醇/水溶液分散加入偶联剂再加入高分子粘接剂涂覆在油箱箱体内壁表面上，或将微米/纳米粒子材料混入高分子内衬膜层中再和油箱复合成型。
4.所述的权利要求1的方法在汽油发动机和柴油发动机燃油管路中的应用，其特征在于，将所述的微米/纳米粒子材料用乙醇/水溶液分散加入偶联剂再加入高分子粘接剂覆合在油管内壁上，或在制作油管时将所述微米/纳米粒子用物理共混的方法混入油管材料后再成管。
5.根据权利要求2、3、4所述的权利要求1的方法在汽油发动机和柴油发动机燃油系统部件表面的应用，其特征在于：所述的粘接剂可以是任意耐水、耐油的有机、无机粘接剂。
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