CN1430700A - 用于实现节油及减少排放的装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种节油装置的几种实施方式，其包括一支撑体，该支撑体上安装了多块极性互反的磁体，这样的设计使得装置能被间置在热机的燃料系统中，使发动机的燃料消耗降低，并减少排放。

Description

用于实现节油及减少排放的装置
技术领域
本发明涉及一种用于降低热机燃料消耗、并减少排放到大气中的排放物的装置，其中的排放物例如为气态排放物。
背景技术
本发明尤其涉及一种用在内燃机上的节油、减排装置，其中的内燃机例如为普通的吸气式内燃机和燃料喷射式内燃机，但这一点不并是排它性的。因而，结合这些示例应用环境对本发明进行描述将是很方便的。
但是，需要明确指出的是：本发明具有非常宽泛的适用范围。
例如，本发明不仅可应用到机动车的发动机上，还可应用到任何形式的热机上。
液态燃料的不完全燃烧会增大发动机的运行成本。另外，经发动机排气口排放到大气中的未燃燃料(例如为碳氢化合物)通常对大气环境是有害的。
排放到大气中的某些气体包括一氧化碳、各种氮氧化物、以及未燃烧的碳氢化合物。
因而，很自然的是：任何能减少燃料消耗、从而降低车辆运行成本并减轻对大气污染的装置都将成为本领域中很重要的技术进步，并在总体上带来极大的社会效益。
发明内容
根据本发明的一个方面，本文提供了一种节油装置，其包括磁性装置，该装置用于在由燃料微滴与空气组成的混合物被吸入到发动机中之前向其施加磁力，其中的混合物即为发动机的燃料供给，所述磁性装置设置在燃料/空气混合装置与通入到发动机中的歧管的中间。
这样，磁性装置就向微滴施加了一个磁力，该磁力使得微滴的尺寸变小，这反过来又能使得燃烧更彻底、排放更少。
大小超过一定尺寸的大液滴容易造成燃烧不完全。
一般来讲，采用该装置的发动机通常是吸气式发动机，例如为汽油内燃机，因而，本发明装置位于化油器与通向气缸的进气总管之间。
作为备选方案，发动机也可以是燃料喷射式的，此时，磁性装置设置在燃料喷射器的上游位置。
在装置的一种形式中，装置可与一燃料共轨相联接。在另一种形式中，装置可被设置在燃料共轨与喷射器之间。
装置可具有一支撑件，该支撑件例如是一隔板，该隔板为燃料空气混合物形成一条流道，该隔板与燃料管路的支架相串接。
通常，该磁性装置包括安装在支撑件上的多个磁体，这些磁体例如为永磁体。
在一种优选形式中，在支撑件上安装了偶数个磁体，且磁体的极性是相互反置的。
装置最好具有至少四个磁体，且各相邻磁体的极性是相反的。
在一种优选形式中，磁体的N/S磁轴大致上就是燃料/空气在该装置中的流过方向，也就是说，磁轴是在纵向上设置的。
但是，需要提醒的是：在某些实施例中，磁体N/S磁轴的方向也可以与支撑件中的流道方向横交。
各个磁体最好是相互分开地环绕在燃料/空气流道的外周。
但是，还应当记住的是：磁体也可以是在轴向上相互分开的，例如，磁体在燃料/空气流道的方向上相互分开。
如磁体是强力磁体将是有利的，例如可以是稀土磁体。
磁体优选地是钕-铁-硼磁体，更为理想的是采用特定等级的此类磁体。
在一种最为优选的实施方式中，采用了由澳大利亚新南威士州Warriewood地方的A MAGNETIC FORCE公司提供的N-30级磁体。
上述稀土磁体能产生很强的磁场。这样，当燃料微滴从装置中流过时，就能增强作用微滴上的磁力。因此，能增强对装置中流过微滴的破碎能力，从而减小微滴的尺寸。
尽管钕-铁-硼磁体是特别推荐的，但申请人相信：其它的磁体也是适用的，尽管它们的效果可能不如钕-铁-硼磁体好，其它的磁体例如为AlNiCo磁体。
当然，磁体的大小将会影响燃料/空气流道中的磁场强度。在一种具体的方式中，每块磁体的横截面面积在20-50毫米×20-50毫米的范围的。此尺寸范围的磁体就足以在直径为22-40毫米的燃料空气流道中产生合适的磁场，其中，流道的直径最好约为25毫米或38毫米。磁体的高度或厚度一般为10到30毫米，其实际高度受安装该磁体的隔板的厚度影响。但可以理解：磁体的尺寸是可变的。
根据本发明的另一方面，本文提供了一种节油装置，其包括一支撑体，该支撑体的中央制有一孔洞，有多块在径向上分开的磁体与该支撑体相联接，这些磁体围绕孔洞的圆周布置，它们的排列形式能在孔洞的断面内形成连续的磁场。
所述支撑体可以是盘状的，且在该支撑体上设置有多个小孔，以便于将支撑体固定到燃料/空气管中，其中的燃料/空气管通向内燃机的燃烧室。
所述支撑体上可合适地设置顶盖板和底盖板，这两盖板固定住磁体，以防止它们在支撑体的顶面和底面之间发生位移。
可通过形状互配的键槽将磁体固定到支撑体上。
可设置偶数个磁体，它们的极性相互反置。
装置可具有四块磁体，它们环绕支撑体上一圆形孔洞的圆周基本等距地分布，从而被布置成相互之间大约有90°的间隔角。
装置可包括六块磁体，它们环绕支撑体上一基本为椭圆形孔洞的周边基本等距地分布。
根据本发明的又一方面，本文提供了一种用于内燃机的节油系统，其包括一单喉腔或双喉腔化油器以及一前述的节油装置，节油装置设置在化油器与发动机燃烧室的进气口之间。
根据本发明的另一方面，本文提供了一种用于内燃机的供油系统，其包括一单喉腔或双喉腔化油器以及一前述的节油装置，节油装置设置在化油器与发动机各燃烧室的总进气口之间。
根据本发明的再一个方面，本文提供了一种用于热机的燃料系统，该系统包括一单点或多点燃料喷射系统、以及至少一个上述的节油装置，节油装置设置在燃料喷射共轨与喷射器之间。
根据本发明的另一方面，本文提供了一种用于热机的燃料系统，该系统包括上述的节油装置，该装置安装在发动机燃烧室(一个或多个)的进气口上。
根据本发明的节油、减排装置可以用多种方式来显现其自身的特性。在下文中，参照附图对本发明的几种优选实施方式作详细描述将是便利的。作此详细描述的目的在于教会那些对本发明技术主题感兴趣的人员如何将本发明应用在实践中。但需要明确指出的是：此描述说明中的具体特征并不破坏上文叙述内容的一般普遍性。
附图说明
图1中的三维立体视图表示了根据本发明第一实施例的装置；
图2是图1所示装置的平面视图；
图3中的示意图表示了图1所示装置中磁体的N-S级定向状态；
图4中的平面图表示了根据本发明第二实施例的装置；
图5中的平面图表示了根据本发明另一实施例的装置；
图6中的平面图表示了根据本发明又一实施例的装置；
图7中的三维视图表示了根据本发明再一实施例的装置；
图8中的示意图表示了根据本发明另一实施例的装置；
图9中的示意图表示了图10所示装置的一种改型；
图10是一个示意性的平面图，表示了根据本发明又一实施例的装置；以及
图11到图13表示了本发明装置在普通车用发动机的燃料系统中的几个安装位置示例。
具体实施方式
在图1到图3中，数字标号1总体上指代根据本发明的节油/排放控制装置。
概括地讲，装置1包括一支撑件2，该支撑件是一扁平的矩形板块，在该板块上贯通地制有一燃料/空气流道3。
环绕着流道3的周边设置了多个永磁体4。
图1中表示出了几个凹窝或小孔，为了清楚起见，图中这些凹窝或小孔中未安装或插置磁体。
每块磁体都是钕-铁-硼磁体。这种磁体是新近出现的高强永磁体。
从上述提到的那家澳大利亚公司可获得这种磁体的详细参数。
在图3中表示出了磁体4的南-北级排列。
磁体的极轴基本上是沿着空气/燃料流道的延伸方向。
如图所示，相邻磁体的N-S级定向状态是相反的。
在使用时，支撑件2与化油器以及内燃机的进气总管联在一路管线上，从而燃料空气混合物能从流道3中流过。
这样就会将从化油器流向进气总管的燃料微滴暴露在磁体产生的磁场中，从而造成微滴的尺寸减小。
当燃料进入到气缸中之后，微滴尺寸的减小能带来更完全的燃烧，从而燃料消耗减少，并减轻了废气污染。
未受理论上的束缚，本申请人相信：由各种磁体所产生的磁场对燃料微滴施加的磁力能显著减小微滴的尺寸。
本申请人相信：强磁场能将微滴破碎，从而可将微滴的尺寸减小到直径为3微米的程度。
结果就是，燃料微滴与空气接触的表面积显著加大，从而使得燃料随后在气缸中的燃烧更完全，因而热效率更高。
在接近于完全燃烧的情况下，几乎所有的碳氢化合物都与氧气发生了反应。
由本申请人进行的实验表明：该装置的确能充分地减少流到气缸中的燃料中的大液滴数目。
实验还表明：使用该装置能够降低燃油消耗量。
实验还表明：装置的某些实施形式能充分地降低一氧化碳、二氧化碳以及氮氧化物的排放水平。
上面强调了该装置的节油性能，与此同时，装置的减排性能也是显著而重要的。
本申请人通过将根据本发明的优选装置用在一台四缸汽油机上，取得了高达63％的节油效果
图4表示了根据本发明第二种可能实施方式的装置。
该装置的结构和功能与图3所示装置都非常类似，因而除非特别指出，否则的话所有相同的部件都将用相同的附图标号进行指代。
该装置被用在一台带有双喉腔化油器的车辆上，所以这就能解释为何该装置的流道截面为长椭圆形，其截面积显著大于图1中实施例的情况。
该装置与图1中的装置的另一个结构区别在于：围绕流道的周边设置了六块磁体。
这样，在该流道面积较大的横断面内形成的磁场就能与图1装置中四块磁体的磁场相当了。
图5表示了根据本发明又一实施例的装置。
在图示的排列方式中，磁体4(其可以是叠层形式的)基本上为C型的构造。
在图1到图5所示装置的情形中，在支撑件2的各个位置上设置了各种形状的固定孔2a。
设置了顶盖板和底盖板(图中未示出)，这两盖板固定住磁体，以防止它们在支撑体的顶面和底面之间发生位移。
图6表示了根据本发明又一实施例的装置。该装置与前叙的几种实施例在基本结构方面存在区别。
具体来讲，磁体4被设置成这样：它们的N-S级轴横贯燃料/空气流道3。在先前的实施例中，N-S级轴是与燃料空气流道平行的。实质上，是将多个磁体4以这样的方式进行排布：使得它们围绕着流道的周边头脚相连，且在两相邻磁体之间留有很小的空隙。
在图示的装置中，设置了六个磁体4，它们环绕着支撑体1的圆周分开布置。
相邻两磁体的极性是相反的，也就是说，一磁体的N级与相邻磁体的S级靠近。
在流道3的整个环周面上都采用这样的设置样式。
尽管在该实施例中表示出了六块磁体，但此确切数目并不是关键因素。
该实施例的另一特征在于燃料空气流道中只设置了一层磁体4。
图7表示了另一种实施例，该实施例与图6所示实施例类似。
图7所示实施例与图6实施例相比关键的区别在于：其具有多层磁体4，这几层磁体在纵向上相互离开。
每层磁体都包括数个磁体，例如有两个磁体4，每层中多个磁体之间的相互布置方式可采用上述实施例中的排列方式。
磁体被安装在一套筒5中，该套筒例如是用铜、铝、钢或其它材料制成的，且在其上开有一些槽缝。然后将套筒5穿入到一壳体(图中未示出)中，该壳体安装到一燃料供应管内。
壳体的一端通常带有凸缘端(未示出)，用于将壳体安装到邻近的部件上。套筒5与磁体4的尺寸被设计成能小间隙地安装到壳体中。
图8到图10表示了一种节油装置，该装置用在与化油器系统截然不同的燃料喷射系统上。
图8所示的装置安装在一中心点喷射器系统中。更具体来讲，该装置安装在燃料喷射共轨与喷射器之间。
典型的作法是为每一喷射器都安装一此装置。
在图中只是示意性地表示出了该节油装置。
但其结构与功能都与上文参照图1到图6所描述的内容相同。
图9表示了一种装置，其被合并在喷射器燃料共轨中。
如图所示，装置包括多块磁体4，它们环绕着燃料共轨的周边分开布置。
采用该实施方式，一套装置就可以服务于所有的喷射器。这与图8所示实施例相反，在图8的实施例中，为每个喷射器都设置了一个独立装置。
图10表示了一种节油装置，其靠近进气口，并安装在气缸等的缸盖上。
该节油装置安装在每一气缸上，从而能实现节油、减排的效果。
尽管图中的装置具有六块磁体，但该具体数目并不是发明的要素。该数目同样还可以是二或四。
在装置被安装到缸盖上的情况中，装置可被安装到一圆形或方形的支撑件上，且该支撑件中可设置内安装螺纹，用于接纳并固定一燃料喷射阀。作为备选方案，也可以在制造发动机时，将类似的结构制在气缸缸盖中。
图11到图13表示了本发明装置的具体安装位置。
图11表示了一种电子燃料喷射系统，该装置可被插入到图中两“X”位置中的任一位置上，其中，一个“X”位置位于喷射器7附近的燃烧室开口处，和/或另一“X”位置位于进气管8中、喷射器7前方的位置处。
在图12中，表示了一种典型的机械喷射系统，装置可布置在喷射器7两侧的两“X”位置处。
图13中表示的是一种四缸发动机的普通进气歧管9，装置可被间置在化油器10与歧管总进气口11之间的“X”位置处。
申请人已经发现：该节油/减排装置是非常有效的。
该装置的具体优点在于：其结构相对简单、易于制造、并能用于对现有的机动车进行改造。
装置用在化油器系统和中点喷射系统上时的效果最好，但其也适用于诸如燃料喷射系统等的其它系统。
装置可被用在柴油机的排气装置上，在这样的情况下，发现能减少废气排放物(例如是包括黑烟粒的排放物)
下面列出的是一常规的排放指标对比示例，该对比试验是最近进行的，试验中，将燃料系统中安装有本发明装置的热机与未安装装置的热机进行比较。
指标                   发动机转速         ％
CO     发动机冷机        840              1.2
CO2   且未安装装置      840              3.2
O2                      840             13.8
HC                       840           200PPM
CO    发动机处于高热状态 860              2.3
CO2  但未安装装置       860                3
O2                      860             13.8
HC                       860           200PPM
CO    发动机处于暖机状态 780              0.1
CO2   已安装装置        780              3.4
O2                      780               15
HC                       780            80PPM
CO                      1440              0.1
CO2                    1440              3.9
O2                     1440               14
HC                      1440            40PPM
CO                      1430              0.1
CO2                    1430              4.1
O2                     1430               14
HC                      1430            20PPM
CO                      1410              0.1
CO2                    1410                4
O2                     1410               14
HC                      1410            20PPM
CO                        890         0
CO2                      890        0.3
O2                       890       20.2
HC                        890      60PPM
CO                        890          0
CO2                      890        0.3
O2                       890       20.2
HC                        890      60PPM
CO                        890          0
CO2                      890        0.8
O2                       890       20.3
HC                        890      40PPM
CO    发动机处于高热状态  890          0
CO2  已安装装置          890          0
O2                       890       20.5
HC                        890      20PPM
CO    发动机停机后再次启动810          0
CO2                      810        4.7
O2                       810       12.3
HC                        810     140PPM
当然，不难理解：上述以示例形式给出的本发明实施例，以及对这些实施例作出的、对本领域技术人员来讲是显而易见的所有改动和变型都应当被认为是在本发明宽泛的范围及界限内。
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.一种节油装置，其包括：一盘状的非磁性固态支撑体，该支撑体的中央具有一孔洞，该支撑体具有连续的外周边，从而适于将支撑体布置在一热机燃料系统的密封的空气/燃料环境中，该布置方式使得孔洞的纵轴与空气/燃料环境中流体的流动路径同轴；多组具有相反磁极的永磁体，它们由支撑体的周边支撑，并被布置成能在支撑体孔洞的断面内产生连续的磁场。
2.根据权利要求1所述的节油装置，其特征在于：磁体对通过键槽的形式卡到支撑体的周边中，并具有一磁性面，该磁性面延伸向中央孔洞，并与中央孔洞直接相通。
3.根据权利要求1所述的节油装置，其特征在于：所述支撑体上设置有多个小孔，以便于将支撑体固定到一燃料/空气管中，其中的燃料/空气管通向一内燃机的燃烧室。
4.根据权利要求1所述的节油装置，其特征在于：支撑体上设置有顶盖板和底盖板，这两盖板固定住磁体，以防止它们在支撑体的顶面和底面之间发生位移。
5.根据权利要求1所述的节油装置，其特征在于：设置偶数个磁体，且每对相对磁体的极性都是相互反置的。
6.根据权利要求1所述的节油装置，其特征在于：装置具有四块磁体，它们环绕支撑体上一圆形孔洞的圆周基本等距地分布，从而被布置成相互之间大约有90°的间隔角。
7.根据权利要求1所述的节油装置，其特征在于：装置具有六块磁体，它们环绕支撑体上一基本为椭圆形孔洞的周边基本等距地分布。
8.一种用于内燃机的节油系统，其包括：一单喉腔或双喉腔化油器、以及一根据权利要求1所述的节油装置，节油装置设置在化油器与发动机燃烧室的进气口之间。
9.一种用于内燃机的燃料系统，其包括：一单喉腔或双喉腔化油器、以及一根据权利要求1所述的节油装置，节油装置设置在化油器与各个发动机燃烧室的总进气口之间。
10.一种用于热机的燃料系统，该系统包括：一单点或多点燃料喷射系统、以及至少一个根据权利要求1所述的节油装置，节油装置设置在燃料喷射共轨与喷射器之间。
11.一种用于热机的燃料系统，该系统包括：根据权利要求1所述的节油装置，该装置安装在发动机燃烧室(一个或多个)的进气口上。
12.一种减少排放的设备，其包括：根据权利要求1所述的装置，该装置与热机的排气系统相连接。

Claims (12)

1.一种节油装置，其包括：支撑体，该支撑体的中央制有一孔洞；多块在径向上分开的磁体，它们与所述支撑体相联接，并围绕孔洞的周边布置，它们的排列形式能在孔洞的断面内产生连续的磁场。
2.根据权利要求1所述的节油装置，其特征在于：所述支撑体是盘状的，且在该支撑体上设置有多个小孔，以便于将支撑体固定到燃料/空气管中，其中的燃料/空气管通向内燃机的燃烧室。
3.根据权利要求1所述的节油装置，其特征在于：支撑体上设置有顶盖板和底盖板，这两盖板固定住磁体，以防止它们在支撑体的顶面和底面之间发生位移。
4.根据权利要求1所述的节油装置，其特征在于：磁体通过具有互补形状的键槽固定到支撑体上。
5.根据权利要求1所述的节油装置，其特征在于：设置偶数个磁体，且每对相对磁体的极性都是相互反置的。
6.根据权利要求1所述的节油装置，其特征在于：装置具有四块磁体，它们环绕支撑体上一圆形孔洞的圆周基本等距地分布，从而被布置成相互之间大约有90°的间隔角。
7.根据权利要求1所述的节油装置，其特征在于：装置具有六块磁体，它们环绕支撑体上一基本为椭圆形孔洞的周边基本等距地分布。
8.一种用于内燃机的节油系统，其包括：一单喉腔或双喉腔化油器、以及根据权利要求1所述的节油装置，节油装置设置在化油器与发动机燃烧室的进气口之间。
9.一种用于内燃机的燃料系统，其包括：一单喉腔或双喉腔化油器、以及根据权利要求1所述的节油装置，节油装置设置在化油器与各个发动机燃烧室的总进气口之间。
10.一种用于热机的燃料系统，该系统包括：一单点或多点燃料喷射系统、以及至少一个根据权利要求1所述的节油装置，节油装置设置在燃料喷射共轨与喷射器之间。
11.一种用于热机的燃料系统，该系统包括：根据权利要求1所述的节油装置，该装置安装在发动机燃烧室的进气口上。
12.一种减少排放的设备，其包括：根据权利要求1所述的装置，该装置与热机的排气系统相连接。
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