CN111980831A - 发动机节能发生装置和车辆 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种发动机节能发生装置和车辆，发动机节能发生装置用于设置于发动机的进气管内，其包括：壳体(10)，呈管状，具有轴向(A)、径向(R)和周向；正电极(20)，用于与电源的正极相连，设置于所述壳体(10)的中央，包括沿所述轴向(A)设置的导电轴(21)和环绕所述导电轴(21)的齿组件(22)；负电极(30)，用于与电源的负极相连，呈环形，设置于所述壳体(10)的内周、所述正电极(20)的外周。根据本发明的发动机节能发生装置结构简单且提高燃料能量转换效率和减少排放量。

Description

发动机节能发生装置和车辆
技术领域
本发明涉及发动机领域，更具体地涉及一种提高发动机燃烧效率的发动机节能发生装置和包括该装置的车辆。
背景技术
对于例如燃油发动机或者是使用热能进行发电的电机，其以燃料(如燃油或天然气)作为能源，并将化学能转变为动能或电能。燃料能否充分燃烧直接影响发动机的燃料能量转换效率，同时也影响污染物的排放量。
为了提高燃料能量转换效率和减少排放，现有技术中有使用高压共轨喷射、发动机缸内直喷、废气涡轮增压和机械增压等技术，然而这些设置结构复杂且燃烧效果并不理想。
发明内容
本发明的目的在于克服或至少减轻上述现有技术存在的不足，提供一种结构简单的并能提高燃烧效率的发动机节能发生装置和包括该装置的车辆。
根据本发明的第一方面，提供一种发动机节能发生装置，其用于设置于发动机的进气管内，其特征在于，包括：
壳体，呈管状，具有轴向、径向和周向；
正电极，用于与电源的正极相连，设置于所述壳体的中央，包括沿所述轴向设置的导电轴和环绕所述导电轴的齿组件；
负电极，用于与电源的负极相连，呈环形，设置于所述壳体的内周、所述正电极的外周。
在至少一个实施方式中，所述负电极紧贴所述壳体的内壁设置。
在至少一个实施方式中，所述齿组件包括套设于所述导电轴的一个或多个齿环，所述齿环的外周部具有在所述周向上排列的多个齿。
在至少一个实施方式中，所述齿环有多个，相邻的所述齿环在所述轴向上由间隔柱间隔开，所述间隔柱具有内螺纹，所述导电轴具有外螺纹，所述间隔柱与所述导电轴螺合。
在至少一个实施方式中，所述齿环的外周边缘与所述负电极之间的距离为10mm至20mm，
所述齿环的外径为10mm至40mm，所述齿环的在所述轴向上的尺寸为0.4mm至2mm，
每个所述齿环上的所述齿的数量为30个至120个，所述齿在所述径向上的深度为0.5mm至3mm。
在至少一个实施方式中，所述齿环的数量为1至6个。
在至少一个实施方式中，所述齿组件包括多个在所述周向上间隔开的齿叶，所述齿叶的外周部具有多个齿。
在至少一个实施方式中，所述齿组件还包括套管，所述套管套设于所述导电轴并能相对于所述导电轴转动，所述齿叶固定于所述套管。
在至少一个实施方式中，所述正电极还包括空心的螺旋柱，所述螺旋柱套设于所述导电轴，所述螺旋柱具有外螺纹。
在至少一个实施方式中，所述发动机节能发生装置还包括绝缘的第一端帽和第二端帽，所述第一端帽和所述第二端帽分别设置于所述正电极的所述轴向上的两个端部。
在至少一个实施方式中，所述发动机节能发生装置还包括内支架，所述内支架由绝缘材料制成，所述内支架连接所述正电极和所述壳体。
在至少一个实施方式中，所述发动机节能发生装置还包括外支架，所述外支架与所述壳体的外周壁相连，所述外支架用于将所述发动机节能发生装置固定于所述进气管。
在至少一个实施方式中，所述外支架包括多个沿所述周向布置的多个弹簧片，在所述发动机节能发生装置安装于所述进气管的情况下，所述弹簧片在所述径向上处于压缩状态。
根据本发明的第二方面，提供一种车辆，包括彼此连通的空气滤清器和进气管，所述进气管位于所述空气滤清器的下游，其特征在于，所述车辆还包括控制模块和根据本发明的发动机节能发生装置，
所述发动机节能发生装置安装在所述进气管内，
所述控制模块为所述发动机节能发生装置提供高压电。
根据本发明的发动机节能发生装置结构简单且能提高燃料能量转换效率和减少排放量。
根据本发明的车辆具有同样的优点。
附图说明
图1是根据本发明的第一实施方式的发生装置的示意图。
图2是图1的沿轴向剖开的示意图。
图3是根据本发明的第二实施方式的发生装置的部分结构的轴向视图。
图4是图3的沿轴向剖开的示意图。
附图标记说明：
10壳体；
20正电极；21导电轴；22齿组件；22a齿环；22b间隔柱；22c齿叶；22d套管；23螺旋柱；
30负电极；
40内支架；41辐条；42内环；43外环；
50外支架；51弹簧片；
60第一端帽；70第二端帽；
W1第一导线；W2第二导线；
A轴向；R径向。
具体实施方式
下面参照附图描述本发明的示例性实施方式。应当理解，这些具体的说明仅用于示教本领域技术人员如何实施本发明，而不用于穷举本发明的所有可行的方式，也不用于限制本发明的范围。
除非特别说明，参照图2和图4，A表示发动机节能发生装置的轴向，该轴向A与其壳体的轴向一致，R表示发动机节能发生装置的径向，该径向R与其壳体的径向一致。
根据本发明的发动机节能发生装置(以下也简称发生装置)用于安装到发动机的进气管内，在通电的情况下，发生装置能产生自由基(·OH和·O2 -)和电子(e)，部分自由基还会转变为负离子(·OH和·O2 2-)，这些高活性的氧自由基、单线态氧和电子能容易地将碳氢化合物(CmHn)的分子链打断，使燃料的大分子变成小分子，加快燃烧的反应速度和完全燃烧的比率，从而提高燃烧效率。
(第一实施方式)
首先，参照图1和图2，介绍根据本发明的第一实施方式的发动机节能发生装置。
在本实施方式中，发动机节能发生装置包括壳体10、正电极20、负电极30、内支架40、外支架50、第一端帽60和第二端帽70。
壳体10呈管状，且在轴向A上贯通。壳体10的制作材料包括绝缘材料，例如是塑料。
正电极20设置于壳体10的中央，其包括导电轴21、齿组件22和螺旋柱23。正电极20与下文介绍的负电极30不接触。
导电轴21由导电材料制成，其与壳体10同轴心地设置。优选地，导电轴21具有外螺纹，以方便与下文介绍的齿组件22和螺旋柱23装配。本实施方式中，在轴向A上，导电轴21的长度略小于壳体10的长度。
齿组件22和螺旋柱23均套设于导电轴21，且在轴向A上齿组件22和螺旋柱23位于不同的区域。
齿组件22包括一个或多个齿环22a和间隔柱22b。
间隔柱22b具有能与导电轴21的外螺纹螺合的内螺纹。当齿环22a有多个时，相邻的齿环22a之间设置一个间隔柱22b，以用于在轴向A上将多个齿环22a间隔开、并将齿环22a定位。
间隔柱22b的制作材料包括金属，例如为铜或钼。
优选地，间隔柱22b在轴向A上的长度为5mm至15mm，以使得相邻的两个齿环22a之间的间隔为5mm至15mm。
齿环22a的外周部具有多个在周向上排列的齿，这些齿是发动机节能发生装置正极放电端的主要部件(下文介绍本装置的作用原理时将进一步说明)。优选地，齿环22a的制作材料包括钼，材料钼可以有效提高装置的使用寿命和放电效果，提高所制备的混合气中的氢离子的浓度(下文进一步介绍)。
齿环22a的数量可以根据发动机排量进行设置，例如，齿环22a的数量可以是1个至6个。
可选地，每个齿环22a的外径为10mm至40mm，齿环22a的在轴向A上的厚度为0.4mm至2mm；每个齿环22a上的齿的数量可以为30个至120个，每个齿在径向R上的深度可以为0.5mm至3mm。
螺旋柱23的中孔具有与导电轴21的外螺纹相螺合的内螺纹，螺旋柱23的外周部具有外螺纹。外螺纹用于保证正电极20和负电极30之间具有合适的爬电距离。
优选地，螺旋柱23的一个端部在轴向A上超出导电轴21的端部，使得螺旋柱23的中孔在端部未完全被导电轴21填满。该部分留空的中孔区域供导线W1伸入。导线W1伸入螺旋柱23的中孔并与导电轴21固定(例如焊接固定)，螺旋柱23包围导线W1与导电轴21的连接区域，也使导线W1和导电轴21的连接更稳固。
正电极20的两个轴向端部分别设有第一端帽60和第二端帽70，第一端帽60和第二端帽70的制作材料包括绝缘材料，例如是聚四氟乙烯塑料。
第一端帽60设置于螺旋柱23的远离齿组件22的轴向端部，且第一端帽60的中部具有轴向贯通的孔，以使得导线W1能穿过。可选地，第一端帽60与螺旋柱23通过螺纹连接。
在本实施方式中，导电轴21穿过齿组件22并部分地露出齿组件22，第二端帽70设置于导电轴21的露出于齿组件22的端部并将该端部完全包覆。可选地，第二端帽70与导电轴21通过螺纹连接。
负电极30呈环状且固定于壳体10的内壁。负电极30由导电材料制成，例如为不锈钢、电气石粉末冶金、镍钼合金、镍铜合金、铜钨合金和铱合金中的一者或多者。
在轴向A上，负电极30不超出壳体10，且负电极30将齿组件22完全包覆。负电极30与导线W2相连。
内支架40用于将正电极20固定在壳体10内。内支架40包括辐条41、内环42和外环43。内支架40的制作材料包括绝缘材料，例如为聚四氟乙烯塑料。
内环42与正电极20固定连接。具体地，在本实施方式中，内环42与螺旋柱23螺纹连接。外环43固定于壳体10的内壁。多个(本实施方式中为三个)辐条41连接内环42和外环43。
可选地，外环43的壁上设有在轴向A上贯通的线槽。导线W2穿过线槽而连接到负电极30，且优选地，导线W2与负电极30通过焊接相连。
可选地，壳体10和内支架40的制作材料均包括耐高温的、耐老化的、阻燃的材料。
可选地，壳体10、内支架40、负电极30和导线W2通过浇铸工艺形成为一体。例如，首先分别单独准备内支架40、负电极30和导线W2，并将负电极30和导线W2连接在一起；然后将内支架40和负电极30在轴向A上并列地、同轴心地设置；最后使用浇铸工艺形成壳体10，壳体10将内支架40、负电极30和导线W2连接在一起。
外支架50设置于壳体10的外周，其由在径向R上具有弹性的材料制成，例如为弹簧钢带。外支架50用于将发生装置定位于发动机的进气管内。
参照图1和图2，外支架50包括多个(本实施方式中为4个)沿周向均匀间隔开地布置的多个弹簧片51。在发生装置安装于进气管的情况下，弹簧片51在径向R上处于压缩状态，以在进气管壁和壳体10之间提供支持力。
进气管位于空气滤清器的下游。此外，可选地，进气管位于涡轮增压器的上游，或者，进气管为安装于涡轮增压器上游的节气门之前的高压管。
导线W1和导线W2可以进一步与控制模块相连。控制模块用于提供稳定的高压直流电、或者是脉冲式的高压直流电。控制模块输出端的电压例如为8kv至30kv，控制模块的输出功率例如为5瓦至100瓦。
可选地，控制模块的输入端的正极与汽车启动保险盒连接，控制模块输入端的负极与汽车蓄电池的负极连接。发动机启动，发生装置开始工作；发动机熄火，发生装置停止工作。
接下来介绍根据本发明的发生装置在促进发动机的燃烧方面的作用。
在发生装置通电的情况下，正电极20的齿环22a的齿向位于外周的负电极30放电，发射正离子。
当空气流经齿环22a与负电极30之间的间隙时，高电压正电晕对空气(通常相对湿度为20％至100％)进行放电，正离子撞击气体分子和水分子，产生大量的正离子和电子，其中有离子态的H+、Oˉ。离子态的H+得到电子后，变成H2。
根据氢氧催化原理，在高温燃烧过程中可产生O、H和OH等活性原子，可促进汽油中中长碳氢链的高温裂解，使氧化反应的速度加快。
综上，发生装置通过对进气管内的空气放电，提供了O、H和OH等活性原子，能够大幅度增加火焰的传播速度，实现助燃，以此达到提高汽车燃料燃烧效率、节油减排的目的。
(第二实施方式)
接下来，结合图3和图4介绍根据本发明的第二实施方式的发生装置。
第二实施方式是第一实施方式的变型，与第一实施方式相同或相似的部件使用相同的附图标记，并略去对这些部件的说明。图3和图4中还略去了导线和外支架。
在本实施方式中，齿组件22被设置成能绕导电轴21旋转的形式。齿组件22包括套管22d和多个齿叶22c。
套管22d套设在导电轴21的外周。套管22d在轴向A上固定，在周向上能相对于导电轴21转动。
多个齿叶22c在周向上间隔开并以风扇扇叶的形式固定于套管22d的外周，当气体沿轴向A通过壳体10的内腔时，齿叶22c被气流搅动而绕导电轴21转动。
齿叶22c的转动使得齿叶22c的表面不容易积累灰尘等异物，从而能保证较佳的放电效果。
每个齿叶22c的外周部形成多个齿，且这些齿在轴向A上覆盖一定的距离。优选地，在轴向A上，齿叶22c的具有齿的部分的尺寸略小于负电极30的尺寸。
在本实施方式中，未设置螺旋柱23，因此第一端帽60直接与导电轴21连接(例如为螺纹连接)。并且，为方便导线的设置，第一端帽60在轴向A上突出于导电轴21，以给导线预留伸入的空间。
应当理解，对于第二实施方式，也可以在导电轴21的未被套管22d覆盖的区域套设螺旋柱23。
应当理解，本发明还提供一种包括根据本发明的发生装置的车辆。
本发明至少具有以下优点中的一个优点：
(i)根据本发明的发动机节能发生装置能有效提高发动机的燃烧效率，且降低废气排放。
(ii)根据本发明的发动机节能发生装置结构简单，且其安装不需要对发动机的结构进行更改，适应性强。
(iii)在第二实施方式中，齿组件22能在空气的搅动下转动，减小了灰尘等异物沉积在齿叶22c的表面的可能性，装置的可靠性高、放电效果好。
当然，本发明不限于上述实施方式，本领域技术人员在本发明的教导下可以对本发明的上述实施方式做出各种变型，而不脱离本发明的范围。

Claims (14)

1.一种发动机节能发生装置，其用于设置于发动机的进气管内，其特征在于，包括：
壳体(10)，呈管状，具有轴向(A)、径向(R)和周向；
正电极(20)，用于与电源的正极相连，设置于所述壳体(10)的中央，包括沿所述轴向(A)设置的导电轴(21)和环绕所述导电轴(21)的齿组件(22)；
负电极(30)，用于与电源的负极相连，呈环形，设置于所述壳体(10)的内周、所述正电极(20)的外周。
2.根据权利要求1所述的发动机节能发生装置，其特征在于，所述负电极(30)紧贴所述壳体(10)的内壁设置。
3.根据权利要求1所述的发动机节能发生装置，其特征在于，所述齿组件(22)包括套设于所述导电轴(21)的一个或多个齿环(22a)，所述齿环(22a)的外周部具有在所述周向上排列的多个齿。
4.根据权利要求3所述的发动机节能发生装置，其特征在于，所述齿环(22a)有多个，相邻的所述齿环(22a)在所述轴向(A)上由间隔柱(22b)间隔开，所述间隔柱(22b)具有内螺纹，所述导电轴(21)具有外螺纹，所述间隔柱(22b)与所述导电轴(21)螺合。
5.根据权利要求3所述的发动机节能发生装置，其特征在于，所述齿环(22a)的外周边缘与所述负电极(30)之间的距离为10mm至20mm，
所述齿环(22a)的外径为10mm至40mm，所述齿环(22a)的在所述轴向(A)上的尺寸为0.4mm至2mm，
每个所述齿环(22a)上的所述齿的数量为30个至120个，所述齿在所述径向(R)上的深度为0.5mm至3mm。
6.根据权利要求3所述的发动机节能发生装置，其特征在于，所述齿环(22a)的数量为1至6个。
7.根据权利要求1所述的发动机节能发生装置，其特征在于，所述齿组件(22)包括多个在所述周向上间隔开的齿叶(22c)，所述齿叶(22c)的外周部具有多个齿。
8.根据权利要求7所述的发动机节能发生装置，其特征在于，所述齿组件(22)还包括套管(22d)，所述套管(22d)套设于所述导电轴(21)并能相对于所述导电轴(21)转动，所述齿叶(22c)固定于所述套管(22d)。
9.根据权利要求1所述的发动机节能发生装置，其特征在于，所述正电极(20)还包括空心的螺旋柱(23)，所述螺旋柱(23)套设于所述导电轴(21)，所述螺旋柱(23)具有外螺纹。
10.根据权利要求1所述的发动机节能发生装置，其特征在于，所述发动机节能发生装置还包括绝缘的第一端帽(60)和第二端帽(70)，所述第一端帽(60)和所述第二端帽(70)分别设置于所述正电极(20)的所述轴向(A)上的两个端部。
11.根据权利要求1所述的发动机节能发生装置，其特征在于，所述发动机节能发生装置还包括内支架(40)，所述内支架(40)由绝缘材料制成，所述内支架(40)连接所述正电极(20)和所述壳体(10)。
12.根据权利要求1所述的发动机节能发生装置，其特征在于，所述发动机节能发生装置还包括外支架(50)，所述外支架(50)与所述壳体(10)的外周壁相连，所述外支架(50)用于将所述发动机节能发生装置固定于所述进气管。
13.根据权利要求12所述的发动机节能发生装置，其特征在于，所述外支架(50)包括多个沿所述周向布置的多个弹簧片(51)，在所述发动机节能发生装置安装于所述进气管的情况下，所述弹簧片(51)在所述径向(R)上处于压缩状态。
14.一种车辆，包括彼此连通的空气滤清器和进气管，所述进气管位于所述空气滤清器的下游，其特征在于，所述车辆还包括控制模块和根据权利要求1至13中任一项所述的发动机节能发生装置，
所述发动机节能发生装置安装在所述进气管内，
所述控制模块为所述发动机节能发生装置提供高压电。
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