CN105464846A - 一种汽车发动机富氧阻燃减排装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种汽车发动机富氧阻燃减排装置，包括控制驱动单元、臭氧发生单元和磁化单元；每一组臭氧发生单元上设有一组磁化单元，一组臭氧发生单元与一组磁化单元构成组合体，二组以上的组合体从一端到另一端依次连接，一端的组合体上设有进风口，另一端的组合体上设有富氧出口，从进风口到富氧出口组合体的截面逐渐减小；磁化单元包括分别设在臭氧发生单元两侧的永磁体，每组磁化单元中的两永磁体相对的磁极相反；相邻组的磁化单元的同侧永磁体的磁极相反；控制驱动单元连接在臭氧发生单元上。本发明所要解决的技术问题在于提供一种使用安全、设计生产难度适中、简便安装、运行稳定、工作寿命长、低耗能的汽车发动机富氧助燃减排装置。
Description
技术领域
本发明涉及一般发动机节能减排技术领域，具体涉及一种适用于汽车发动机配套使用的降低尾气指标排放的富氧助燃减排装置。
背景技术
在能源短缺趋势日渐明显，油价连年上涨的情况下，中国汽车消费市场仍保持高速增长态势，但燃油经济性水平比国外先进水平低10%～15%。汽车发动机作为将热能转换为机械能的动力装置，其热能转换效率偏低。热能以各种方式损失严重，而尾气排放值则偏高。目前各种工业运输车辆和民用车辆在我国已经得到广泛使用，汽车尾气排放业已成为影响PM2.5浓度的主要污染源。
汽车发动机的工作过程分为进气、压缩、做功、排气行程。在压缩行程中，活塞将发动机气缸中的雾化油和空气全部压缩到气缸顶部的燃烧室，燃烧室的压力达到最大值，火花塞发出高压点燃混合油气。燃烧后的气体猛烈膨胀，这时的膨胀压力决定于混合气的燃烧程度，而燃烧程度与燃油与空气的氧气比例有关。所以，进气中的空气氧气含量直接影响燃烧程度。新出厂汽车的发动机燃烧效率可达到95%，而旧车辆的燃烧效率可低于83%，车辆越旧燃烧效率越低。
提高汽车发动机进气中的氧气含量形成富氧，有助于提高燃烧效率，使油气燃烧更加充分猛烈、燃烧室温度压力增加、气缸积碳排除，尾气排放中的一氧化碳、氮氧、碳氢化合物的浓度大大降低，达到省油减排的目的。实验证明，进气中的氧气相对于氮气的比例提高10%，汽车尾气中的CO、HC、NOx的排放浓度下降10～50%，尤其是在城市运行中的中低速状况下特别明显。
目前适合汽车发动机进气部部位安装，通常使用的富氧产生制备方法有顺磁梯度法、臭氧高温转换法、吸附法和富氧膜法等。顺磁梯度法结构简单，可以连续使用，还不需要能源，但效率偏低，需要一定富集时间。臭氧高温转换法实际上制备的是臭氧，在燃烧室高温状态下还原成富氧，可以连续工作，效率较高，无富集时间限制，但结构较复杂，需要少量能量消耗。吸附法不能连续地制备富氧，不适合与汽车发动机配套使用。富氧膜法虽然可连续供给发动机富氧空气，但富氧膜成本高，且遇水、油易失效，使富氧助燃技术的推广受到限制。
顺磁梯度富氧实现是根据空气中的主要成分氧气和氮气对于高强度磁场分别有不同的顺磁性和逆磁性。高磁磁场对于进入磁场的空气成分自然会发生引力作用，氮气和氧气会形成不同的气体组团，从而产生不同的富氮空气团和富氧空气团。顺磁梯度富氧节能技术是一项最新的富氧空气制造方式。在二十世纪八十年代提出理论，九十年代处于实验室阶段，但目前为止实际可有效运行的装置很少。仍处于试验摸索阶段。富氧燃烧节能技术是一项切实可行的节能技术，在未来的节能减排应用中将会得到更广泛的应用。
在中国专利申请号为200910152415.X的专利文献中公开了一种多级隧道式顺磁分离富氧装置，多级隧道式顺磁分离富氧装置包括多个截面为等腰三角形或等腰梯形的长条形永久性磁铁分层分级堆积，并由支承框架支承固定；两组相同的三角形隧道组以三角形尖角相对或梯形短边相对并对称放置，组成鳄鱼嘴式的对称多级隧道式顺磁富氧装置。并介绍其优点为结构简单、使用方便、产氧量可大可中可小、产氧浓度可高可中可低且成本较低、运行成本低等。
在中国专利申请号为201010157885.8的专利文献中也公开了一种多级隧道式强磁梯度间隙分离富氧系统，包括多个截面为三角形或梯形的长条形永久性磁铁分层分级堆积，并由支承框架支承固定；两组相同的三角形隧道组以三角形尖角相对或梯形短边相对并对称放置，组成鳄鱼嘴式的对称多级隧道式强磁梯度间隙分离富氧装置，也说明该装置为结构简单、使用方便、产氧量可大可中可小、运行成本更低。
在中国专利申请号为201010515094.8的专利文献中公开了一种分流式多级隧道强磁梯度间隙分离富氧系统，分流式多级隧道强磁梯度间隙分离富氧系统，包括一头小一头大的多个截面为三角形或梯形的长条形永久性磁铁分层分级依次按大小头顺序堆积，并由支承框架支承固定，组成多级三角形隧道组，两组相同的三角形隧道组以三角形尖角相对或梯形短边相对并对称放置，组成鳄鱼嘴式的对称多级隧道式顺磁富氧装置。
但根据多年实际试验表明，以上装置结构由于永磁体形状多达几十种、现状各异、安装固定极其困难，并且各异永磁体生产制作工艺步骤也极其复杂，在现阶段以板状和圆形稀土永磁铁为主的条件下，以上富氧装置难于实际生产应用。
因此，有必要发明一种综合以上各种富氧法优点的、使用规则型永磁体作磁场梯度富氧技术的汽车发动机富氧助燃减排装置，推动汽车节能减排技术的发展。测试效果也表明，新型顺磁富氧技术原理简单明了，富氧装置在汽车发动机中低空气进气流速流量情况下富氧效果明显，而这时城市汽车行车的主要运动模式。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种使用安全、设计生产难度适中、简便安装、运行稳定、工作寿命长、低耗能的汽车发动机富氧助燃减排装置。
解决上述技术问题的技术方案是：一种汽车发动机富氧阻燃减排装置，包括控制驱动单元、二组以上的臭氧发生单元和二组以上的磁化单元；每一组臭氧发生单元上设有一组磁化单元，一组臭氧发生单元与一组磁化单元构成组合体，二组以上的组合体从一端到另一端依次连接，一端的组合体上设有进风口，另一端的组合体上设有富氧出口，从进风口到富氧出口组合体的截面逐渐减小；磁化单元包括分别设在臭氧发生单元两侧的永磁体，每组磁化单元中的两永磁体相对的磁极相反；相邻组的磁化单元的同侧永磁体的磁极相反；控制驱动单元连接在臭氧发生单元上。
进一步的，组合体的截面为方形。
进一步的，相邻组合体之间形成有出气口。
进一步的，从进风口到富氧出口，磁化单元的磁场逐渐增大。
进一步的，所述臭氧发生单元为采用陶瓷基底臭氧发生材料制作的臭氧板。
进一步的，所述的永磁体为稀土永磁体。
进一步的，控制驱动单元包括微处理器电路、汽车运动状态检测电路和高压发生电路，微处理器电路连接在汽车运动状态检测电路和高压发生电路之间，高压发生电路连接在臭氧发生单元上。
本发明的汽车发动机富氧阻燃减排装置的工作原理是：空气经进风口进入到组合体内，空气进入到组合体内后，由于空气中的氧气和氮气的趋磁性不同，在磁化单元的磁场作用下，氮气的流速比氧气慢，而且，氧气可在组合体的中部流动，氮气逐渐向两侧流动，同时，在汽车运行期间，在控制驱动单元的作用下，产生四千伏以上的高压，加载到所有臭氧发生单元上，让臭氧发生单元产生臭氧，这样，从富氧出口出来的气体中，氧气的比例增高，当从富氧出口出来的气体进入到发动机内后，能让燃油燃烧更加的充分，起到了阻燃减排的作用。
本发明装置采用顺磁梯度氮氧分离的富氧结构，侧边安装多组辅助臭氧发生单元，在臭氧发生单元上安装磁化单元，使得结构紧凑、耗能少、富氧效果显著、工作寿命长、安装简单、设计难度低、安全，投资低，是较理想的新型富氧助燃减排装置。
在本发明中，由于相邻组合体同侧的磁极相反，空气经过组合体的过程中，增强了气流的交换，从而进一步提高了富氧效果。
由于设置了出气口，且由于氮氧的趋磁性不同，造成氮气在组合体中流动时流经朝外，因此，部分氮气会从出气口中排出，从而能增大富氧出口的氧气比例。
由于组合体的磁场强度组件增大，因此，空气越靠近富氧出口，氧气的流速越快，氮气的流速越慢，能进一步提高富氧效果。
附图说明
图1为本发明的示意图。
图2为控制驱动单元1的框图。
图3为组合体的截面图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步详细说明。
如图1所示，汽车发动机富氧阻燃减排装置包括控制驱动单元1、二组以上的臭氧发生单元2和二组以上的磁化单元3。
如图2所示，控制驱动单元1包括微处理器电路11、汽车运动状态检测电路12和高压发生电路13。微处理器电路11连接在汽车运动状态检测电路12和高压发生电路13之间，汽车运动状态监测电路12用于检测汽车是否运动，如果汽车运动，汽车运动状态监测电路12采集汽车运动信号，并将运动信号送入到微处理器电路11中，由微处理器电路11控制高压发生电路产生高压，如果汽车不运动，则微处理器电路11控制高压发生电路13停止工作。高压发生电路13连接在臭氧发生单元2上。在汽车运行期间，高压发生电路13产生四千伏以上的高压，加载到所有臭氧发生单元2上。发动机熄火关闭时，高压发生电路13也被关闭。
如图1和图3所示，每一组臭氧发生单元2上设有一组磁化单元3，一组臭氧发生单元2与一组磁化单元3构成组合体，二组以上的组合体从一端到另一端依次连接，一端的组合体上设有进风口4，另一端的组合体上设有富氧出口5，相邻组合体之间形成有出气口6。
所述臭氧发生单元2为采用陶瓷基底臭氧发生材料制作的臭氧板，磁化单元3包括分别设在臭氧发生单元两侧的永磁体，永磁体为稀土永磁体。如图3所示，在臭氧板的上下两端分别安装有永磁体，每组磁化单元中的两永磁体相对的磁极相反。所述的组合体的截面为方形，从进风口4到富氧出口5组合体的截面逐渐减小；相邻组的磁化单元的同侧永磁体的磁极相反。从进风口到富氧出口，磁化单元的磁场逐渐增大。
本发明的汽车发动机富氧阻燃减排装置的工作原理是：空气经进风口4进入到组合体内，空气进入到组合体内后，由于空气中的氧气和氮气的趋磁性不同，在磁化单元的磁场作用下，氮气的流速比氧气慢，而且，氧气可在组合体的中部流动，氮气逐渐向两侧流动，同时，在汽车运行期间，在控制驱动单元的作用下，产生四千伏以上的高压，加载到所有臭氧发生单元上，让臭氧发生单元产生臭氧，这样，从富氧出口出来的气体中，氧气的比例增高，当从富氧出口出来的气体进入到发动机内后，能让燃油燃烧更加的充分，起到了阻燃减排的作用。
本发明装置采用顺磁梯度氮氧分离的富氧结构，侧边安装多组辅助臭氧发生单元，在臭氧发生单元上安装磁化单元，使得结构紧凑、耗能少、富氧效果显著、工作寿命长、安装简单、设计难度低、安全，投资低，是较理想的新型富氧助燃减排装置。由于设置了出气口6，且由于氮氧的趋磁性不同，造成氮气在组合体中流动时流经朝外，因此，部分氮气会从出气口6中排出，从而能增大富氧出口的氧气比例。由于组合体的磁场强度逐渐增大，因此，空气越靠近富氧出口，氧气的流速越快，氮气的流速越慢，能进一步提高富氧效果。在本发明中，由于相邻组合体同侧的磁极相反，空气经过组合体的过程中，增强了气流的交换，从而进一步提高了富氧效果。
Claims (7)
1.一种汽车发动机富氧阻燃减排装置，其特征在于：包括控制驱动单元、二组以上的臭氧发生单元和二组以上的磁化单元；每一组臭氧发生单元上设有一组磁化单元，一组臭氧发生单元与一组磁化单元构成组合体，二组以上的组合体从一端到另一端依次连接，一端的组合体上设有进风口，另一端的组合体上设有富氧出口，从进风口到富氧出口组合体的截面逐渐减小；磁化单元包括分别设在臭氧发生单元两侧的永磁体，每组磁化单元中的两永磁体相对的磁极相反；相邻组的磁化单元的同侧永磁体的磁极相反；控制驱动单元连接在臭氧发生单元上。
2.根据权利要求1所述的汽车发动机富氧阻燃减排装置，其特征在于：组合体的截面为方形。
3.根据权利要求1所述的汽车发动机富氧阻燃减排装置，其特征在于：相邻组合体之间形成有出气口。
4.根据权利要求1所述的汽车发动机富氧阻燃减排装置，其特征在于：从进风口到富氧出口，磁化单元的磁场逐渐增大。
5.根据权利要求1所述的汽车发动机富氧阻燃减排装置，其特征在于：所述臭氧发生单元为采用陶瓷基底臭氧发生材料制作的臭氧板。
6.根据权利要求1所述的汽车发动机富氧阻燃减排装置，其特征在于：所述的永磁体为稀土永磁体。
7.根据权利要求1所述的汽车发动机富氧阻燃减排装置，其特征在于：控制驱动单元包括微处理器电路、汽车运动状态检测电路和高压发生电路，微处理器电路连接在汽车运动状态检测电路和高压发生电路之间，高压发生电路连接在臭氧发生单元上。
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