DE60300979T2

DE60300979T2 - Flüssigbrennstoffmodifikationsvorrichtung

Info

Publication number: DE60300979T2
Application number: DE60300979T
Authority: DE
Inventors: Yuzo Hosoda; Waichi Sugiyama
Original assignee: Hosoda Electric Co Ltd
Current assignee: Hosoda Electric Co Ltd
Priority date: 2002-03-29
Filing date: 2003-02-04
Publication date: 2006-05-18
Anticipated expiration: 2023-02-05
Also published as: CN1306161C; KR20040097123A; HK1068072A1; CN1551948A; WO2003083279A1; EP1445467B1; EP1445467A1; US7527024B2; ES2242168T3; AU2003258302A1; US20050103284A1; EP1445467A4; JPWO2003083279A1; CA2451512A1; CA2451512C; KR100778195B1; DE60300979D1; JP4162235B2; ATE299237T1

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Flüssigbrennstoffmodifikationsvorrichtung zur Modifikation von in Flüssigbrennstoff für Benzin- oder Dieselmotoren enthaltenen Substanzen, die Kohlenmonoxid (CO), Kohlenwasserstoff (HC), Stickoxyd (NO_x), Schwarzrauch und andere im vom Fahrzeug ausgestoßenen Abgas vorhandene Emissionen freisetzen.
Hintergrund der Erfindung
Um die im Abgas eines Fahrzeugs enthaltenen gefährlichen Substanzen wie etwa CO, HC oder NO_x zu entfernen, ist es mittlerweile allgemeine Praxis, im Abgassystem zwischen Motor und Auspuff eine katalytische Umformvorrichtung anzuordnen. Als katalytische Umformvorrichtung wird ein Dreielementkatalysator unter Verwendung von Platin (Pt), Palladium (Pd), Rhodium (Rh), Zeolith, etc. am meisten verwendet. Dieser Dreielementkatalysator wird in einer bienenstockartigen Struktur aus drei Materialien hergestellt. Während der Nutzung des Katalysators wird Abgas mit einer Temperatur von 800°C durch das Öffnungsteilstück der bienenstockartigen Struktur geleitet, so dass die Oxidation und Reduktion mit den im Abgas enthaltenen gefährlichen Substanzen stattfinden kann. Giftiges CO und HC wird jeweils zu harmlosem CO₂ und H₂O oxidiert. Desweiteren wird giftiges NO_x zu harmlosem N₂ und O₂ reduziert. Dies ist das Betriebsprinzip des Dreielementkatalysator. Der Dreielementkatalysator kann die Form eines planen oder elliptischen Zylinders mit einer Länge von 20 bis 50 cm und einer Dicke von 10 bis 20 cm aufweisen. Das Gewicht der Einheit inklusive Zubehör beträgt zwischen 10 und 20 kg.
Auf der anderen Seite wird das Gasgemisch bei Dieselmotoren durch die Kompression in der Verbrennungskammer selbst gezündet und das Abgas durch die Abgasleitung abgeleitet. Wegen dieses Betriebsprinzips ist es unmöglich, das Gasgemisch vollkommen zu verbrennen. Daher ist es im Falle von Dieselmotoren schwierig, den in Verbindung mit einer unvollständigen Verbrennung auftretenden Schwarzrauch zu unterdrücken. Der Schwarzrauch verursacht nicht nur Luftverschmutzung, sondern ebenfalls hoch giftige Dioxine oder durch Reaktion mit Cl eine karzinogene Substanz, etc.. Zur Zeit bestehen Dieselpartikelfilter (DPF) aus einem Nachbrenner und einem wechselbaren Filter, der auf der Abgasseite installiert ist, um den vom Dieselmotor erzeugten Schwarzrauch zu entfernen.
Wegen einer Verschärfung der Abgasrichtlinien ist es notwendig geworden, zwei oder drei katalytische Modifikationsvorrichtungen im Abgassystem der Benzinmotoren zu installieren.
1 zeigt drei an einem Fahrzeug angebrachte Katalysatoren. Die Dreielementkatalysatoren 1 sind in Serie zwischen dem Abgaskrümmer 2 und dem Auspuff 4 im zwischen dem Motor 5 und dem Auspuff 4 gelegenen Abgassystem angeordnet. Da der Katalysator ein beträchtliches Volumen aufweist, tritt, wie zuvor beschrieben, ein Problem auf, den für die Platzierung von zwei bis drei Katalysatoren notwendigen Platz bereit zu halten. Zusätzlich muss der Fahrzeugboden, bei einer Installation des Katalysators unter dem Fahrzeugboden, höher gelegt werden, wo durch der Fahrgastraum verkleinert wird, da der Katalysator eine beträchtliche Dicke von 10 cm aufweist.
Desweiteren bedeutet die Installation von drei Katalysatoren, bei 10 bis 20 kg pro Einheit, ein Fahrzeugmehrgewicht von einigen zehn Kilogramm. Da der DPF für den Dieselmotor etwa 100 kg pro Einheit wiegt, ist das Mehrgewicht bei Dieselmotoren problematischer als bei Benzinmotoren. Ein derartiges Mehrgewicht verursacht überdies das Problem einer Zunahme des Brennstoffverbrauchs. Außerdem ist der DPF recht teuer und verursacht somit bei seinem Einsatz in Fahrzeugen ein wirtschaftliches Problem.
Dementsprechend ist es ein Gegenstand der Erfindung, eine kompakte, leicht und kostengünstige Flüssigbrennstoffmodifikationsvorrichtung bereitzustellen, die es ermöglicht, gefährliche Substanzen vom Abgas des Fahrzeuges zu entfernen.
Zusammenfassung der Erfindung
Der zuvor genannte Gegenstand der Erfindung wird durch eine Flüssigbrennstoffmodifikationsvorrichtung, bestehend aus einem ersten Magnetbehälter aus magnetischem Material, in dem sich ein erstes anisotropes magnetisches Material befindet, einem zweiten Magnetbehälter aus einem magnetischen Material, in dem sich ein zweites anisotropes magnetisches Material befindet, und einem Verbindungsrohr 24 aus nicht magnetischem Material, durch das der Flüssigbrennstoff fließt, wobei der erste Magnetbehälter und der zweite Magnetbehälter in solcher Weise magnetisch befestigt sind, dass sie einen Teil eines magnetischen Induktionskreises an jeder Fuge bilden und das Verbindungsrohr aus nicht magnetischem Material, durch das der Brennstoff fließt, einklemmen, wobei die magnetischen Felder, die von dem ersten anisotropen magnetischen Material und dem zweiten anisotropen magnetischen Material erzeugt werden, senkrecht auf dem Verbindungsrohr stehen. Diese Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungsrohr aus einem äusseren Rohr aus einem Nichteisenmetall und einem inneren Rohr aus einem anderen Nichteisenmetall besteht, das sich im äußeren Rohr befindet und einen Durchflussweg aufweist, der sich von der Einlassseite bis zur Auslassseite des Verbindungsrohres zwischen der Außenfläche des inneren Rohres und der Innenfläche des äusseren Rohres erstreckt, wobei die beiden Nichtmetallarten derart gewählt werden, dass sie ein elektrisches Spannungsgefälle zwischen dem äußeren und inneren Rohr erzeugen.
Auf die im Flüssigbrennstoff vorhandenen metallischen Elemente wirkt im Verbindungsrohr ein senkrecht aufgebrachtes Magnetfeld und statische Ladungen entstehen. Diese geladenen metallischen Teilchen werden durch die Lorentzkraft aus dem Flüssigbrennstoff entfernt. Als Ergebnis bildet der durch die Flüssigbrennstoffmodifikationsvorrichtung laufende Flüssigbrennstoff keinen Schwarzrauch oder Dioxin, etc..
Auf der anderen Seite wird durch das Aufbringen eines magnetischen Feldes auf den durch das Verbindungsrohr fließenden Flüssigbrennstoff eine elektromotorische Kraft im Flüssigbrennstoff hervorgerufen, die die Kettenbindung der Kohlenwasserstoffverbindung im Flüssigbrennstoff verfeinert. Wenn die Kettenbindung der Kohlenwasserstoffverbindung verfeinert wird, vergrößert sich die Brennstoffoberfläche wegen der Verringerung der Verbrennungstemperatur. Wenn die Verbrennungstemperatur gesenkt wird, wird kein NO_x produziert. Die Verbrennung wird beschleunigt und die Schwarzrauchproduktion wegen der vollkommenen Verbrennung unterdrückt und die Verbrennungseffizienz wird verbessert.
Zwischen den beiden Nichteisenmetallen, die jeweils das innere oder äußere Rohr bilden, herrschte eine elektrische Potentialdifferenz (unter der Annahme, dass das Standartpotential H = 0 ist). Somit wird eine Batterie zwischen dem inneren und äußeren Rohr gebildet. Die elektrische Potentialdifferenz wird verfeinert ebenso wie die zuvor genannte elektromotorische Kraft sowie die Kettenbindung der Kohlenwasserstoffe im durch das äußere und innere Rohr fließenden Flüssigbrennstoff. Folglich wird die Kettenbindung der Kohlenwasserstoffe durch diese beiden Operationen effizient verfeinert. Dies ist der Grund für die enorme Verringerung der gebildeten Menge an CO, HC, NO_x und Schwarzrauch im Abgas durch die Flüssigbrennstoffmodifikationsvorrichtung gemäß der Erfindung.
Die Flüssigbrennstoffmodifikationsvorrichtung gemäß dem abhängigen Anspruch 2 ist dadurch gekennzeichnet, dass das äußere Rohr aus Nichtmetall besteht, das eine positiv polarisierte Spannung erzeugt, und dass das innere Rohr aus Nichtmetall besteht, das eine negativ polarisierte Spannung erzeugt.
Bevorzugt wird ein solches Nichteisenmetall verwendet, das physikochemische Charakteristika aufweist, schwer zu oxidieren oder korrodieren ist, eine geringe Ionisierungsneigung aufweist, monovalent, bivalent oder trivalent ist, und dessen einheitliches Polpotential positiv ist, genauer gesagt Au, Ag, Cu oder Pt als Material für das äußere Rohr.
Auf der anderen Seite wird für das innere Rohr bevorzugt ein solches Nichteisenmetall verwendet, das physiko-chemische Charakteristika aufweist, eine hohe Ionisierungsneigung aufweist, monovalent ist, und dessen einheitliches Polpotential negativ ist, genauer gesagt Ti, W oder Al.
Die Flüssigbrennstoffmodifikationsvorrichtung gemäß dem abhängigen Anspruch 5 ist dadurch gekennzeichnet, dass das anisotrope magnetische Material aus einem Quader mit rechteckiger Oberfläche besteht. Ein anisotropes magnetisches Material mit einer rechteckigen Oberfläche bildet ein stärkeres Magnetfeld als ein anderes mit einer Oberfläche, dessen Form nicht rechteckig ist (zum Beispiel rund).
Die Flüssigbrennstoffmodifikationsvorrichtung gemäß dem abhängigen Anspruch 6 ist dadurch gekennzeichnet, dass an der Ecke des Magnetbehälters eine Kurve mit einer Krümmung von 56° oder mehr gebildet wird. Dies kann einen starken magnetischen geschlossenen Induktionskreis ohne magnetische Fliessleckage bilden. Der magnetische geschlossene Induktionskreis meint, dass das Magnetfeld des Kreises nicht außerhalb des Magnetbehälters existiert.
In dieser Patentanmeldung meint der Begriff „Flüssigbrennstoff" irgendeine Art Brennstoff mit natürlichen Kohlenwasserstoffen (CH) wie etwa Benzin, Leichtöl, Kerosin, Schweröl oder Ethanol.
In dieser Patentanmeldung meint der Begriff „Fahrzeug" irgendeine Art an Fortbewegungsmittel auf dem Land mit einem Benzin- oder Dieselmotor wie etwa einen Personenkraftwagen, einen Lastkraftwagen, einen Bus, einen Diesel-Personenkraftwagen, einen Bagger, ein Motorrad, ein Schneemobil, etc.. Der Benzinmotor oder Dieselmotor mit der Flüssigbrennstoffmodifikationsvorrichtung gemäß der Erfindung kann ebenfalls für Transportzwecke auf dem Wasser oder unter Wasser eingesetzt werden wie etwa bei einem Motorboot oder einem Schiff, etc..
Das Betriebsprinzip der Flüssigbrennstoffmodifikationsvorrichtung gemäß der Erfindung kann ebenfalls bei einem Strahltriebwerk angewendet werden. Daher ist es durch eine Installation der Flüssigbrennstoffmodifikationsvorrichtung gemäß der Erfindung sogar im Falle von Strahltriebwerken möglich, gefährliche Substanzen aus dem Abgas zu entfernen.
Das Strahltriebwerk mit der Flüssigbrennstoffmodifikationsvorrichtung gemäß der Erfindung ist ebenfalls für ein Flugzeug verfügbar.
Es sei angemerkt, dass im Dokument JP 11 333 286 eine Flüssigbrennstoffmodifikationsvorrichtung mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 beschriebenen Merkmalen bereits offenbart ist. Die Flüssigbrennstoffmodifikationsvorrichtung aus JP 11 333 286 besitzt jedoch ein einzelnes einfaches Verbindungsrohr.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 zeigt ein Fahrzeug mit einer katalytischen Umformvorrichtung.
2 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Flüssigbrennstoffmodifikationsvorrichtung gemäß der Erfindung.
3 zeigt eine Frontansicht des Magnetbehälters der Flüssigbrennstoffmodifikationsvorrichtung gemäß der Erfindung.
4 zeigt eine Querschnittsansicht in der Mitte des Magnetbehälters.
5 zeigt perspektivische Sicht eines Magnetbehälters (von dem ein Teil weggelassen wurde)
6 zeigt die Struktur des Brennstoffzuleitungssystem des Benzinmotors eines Fahrzeugs.
7 stellt eine Zeichnung zur Erklärung der Verbindung zwischen dem Verbindungsrohr der Flüssigbrennstoffmodifikationsvorrichtung gemäß der Erfindung und der Brennstoffzuleitung des Benzinmotorbrennstoffsystems dar.
8 zeigt die Messresultate in einer Beziehung zwischen der Umdrehungsgeschwindigkeit und der Drehzahl des Fahrzeugs mit einem Dreielementkatalysator.
9 zeigt die Messergebisse eines ersten Beispiels der Erfindung.
10 zeigt die Messergebnisse eines zweiten Beispiels der Erfindung.
11 zeigt die Messergebnisse eines dritten Beispiels der Erfindung.
12 zeigt die Struktur eines Brennstoffzuleitungssystems eines Dieselmotors des Fahrzeugs.
13 stellt eine Zeichnung zur Erklärung der Verbindung zwischen dem Verbindungsrohr der Flüssigbrennstoffmodifikationsvorrichtung gemäß der Erfindung und der Brennstoffzuleitung des Dieselmotorbrennstoffsystems dar.
Detaillierte Beschreibung der Ausgestaltungen
Die Flüssigbrennstoffmodifikationsvorrichtung gemäß der Erfindung besteht aus einem Magnetbehälter 3, einem andern Magnetbehälter 3' und dem Verbindungsrohr 24, wie in 2 dargestellt.
Da der eine Magnetbehälter 3 und der andere Magnetbehälter 3' dieselbe Struktur aufweisen, wird nachfolgend nur der eine Magnetbehälter 3 beschrieben. Der Magnetbehälter 3 besteht aus einem weichen Eisenmaterial und weist eine kastenförmige Struktur auf. Die Länge des Magnetbehälters 3 und 3' in 2 beträgt 40 mm. Der Magnetbehälter 3 weist eine Bodenfläche 3A, eine linke und rechte Fläche 3B und 3C, und eine Front- und Rückseitenfläche 3D du 3E auf. An der peripheren Kante der Front- und Rückseitenfläche wird eine halbkreisförmige Öffnung gebildet. Ein Dauermagnet 7 in Form eines Quaders, dessen Dicke 10 mm und dessen Oberfläche rechteckig ist (Abmessungen 20 mm × 25 mm) wird fest an der inneren Oberfläche der Bodenfläche 3A des Magnetbehälter 3 angebracht. Der Permanentmagnet 7 besteht aus einem anisotropen magnetischen Material. Im Magnetbehälter 3 wird ein synthetischer Kunstharz, ein nichtmagnetisches Material, als Füllmaterial 8, zum Beispiel bestehend aus Epoxydharz, aufgefüllt, um den Magneten zu befestigen. In der Mitte des Füllmaterials 8 liegt der Dauermagnet 7 teilweise frei. Um die Leckage von magnetischem Fluss zu verhindern, wird eine Kurve mit einer Krümmung von 56° oder mehr an der Ecke des Magnetbehälters 3 gebildet.
Wie in 3 dargestellt, werden die Magnetbehälter 3 und 3' mittels einer wechselseitigen magnetischen Kraft derart miteinander verbunden, dass eine kreisförmige Öffnung gebildet wird, in die das Verbindungsrohr 24 durch die halbkreisförmigen Öffnungen 6 und 6' eingeführt wird. Das Verbindungsrohr 24 aus einem nicht magnetischen Material besteht aus einem äußeren Rohr 24A und einem inneren Rohr 24B. Der innere Durchmesser und der äußere Durchmesser des äußeren Rohres 24A des Verbindungsrohrs 24 sind jeweils 5 bis 6 mm und 7 bis 8 mm. Der innere Durchmesser und der äußere Durchmesser des inneren Rohres 24B des Verbindungsrohres 24 betragen jeweils ungefähr 3 mm und 4 mm. Die Länge des äußeren Rohres 24A beträgt 115 mm und die des inneren Rohres 24B 24 mm. Das Gesamtgewicht des äußeren und inneren Rohrkörpers beträgt 250 g. Das äußere Rohr 24A besteht aus einem Nichteisenmetall, das schwer oxidierbar und korrodierbar ist und eine geringe Ionisierungsneigung aufweist. Das Nichteisenmaterial mit einer geringen Ionisierungsneigung kann Au, Ag, Cu oder Pt sein.
An jeder Seite dieses äußeren Rohres 24A wird jeweils ein Verbindungsstück 9 für 8 mm Zuleitungen und ein Verbindungsstück 10 für 9 mm Zuleitungen bereitgestellt. Das Verbindungsstück 9 für 8 mm Zuleitungen weist ein erweitertes Teilstück 11 und ein Hakenstück 12 zur Sicherung gegen ein Abfallen auf, und das Ver bindungsstück 10 für 9 mm Zuleitungen weist ein erweitertes Teilstück 13 und ein Hakenstück 14 zur Sicherung gegen ein Abfallen auf.
Ein Material mit physiko-chemische Charakteristiken, das eine hohe Ionisierungsneigung aufweist, monovalent ist, und dessen einheitliches Polpotential negativ ist, zum Beispiel Ti, W oder Al wird als ein Material für das innere Rohr 24B verwendet.
Wie in 4 dargestellt, wird ein geknautschtes Teilstück 30 durch Knautschen der gegenüberliegenden Teile in der Mitte des äußeren Rohres 24A gebildet, wobei das innere Rohr 24B konzentrisch im äußeren Rohr 24A angeordnet ist. Das innere Rohr 24B ist konzentrisch im äußeren Rohr 24A angeordnet und wird mittels des geknautschten Teilstücks 30 befestigt. Zwischen dem inneren Rohr 24B und dem äußeren Rohr 24A wird außerhalb des geknautschten Teils 30 ein äußerer Strömungsweg gebildet.
Wie in 4 dargestellt, werden die Magnetbehälter 3 und 3' an den jeweiligen Fugen (Kantenteil) 3a und 3a' befestigt und das Verbindungsrohr 24 läuft durch die von den halbkreisförmigen Öffnungen 6 und 6' gebildete kreisförmige Öffnung (siehe 5). Die Permanentmagnete 7 und 7' liegen sich, das Verbindungsrohr einkreisend, gegenüber. Die sich gegenüberliegenden Kanten des Permanentmagneten 7 bilden den S-Pol und die sich gegenüberliegende Kanten des Permanentmagneten 7' bilden den N-Pol.
Wie in 4 dargestellt, bilden die Magnetbehälter 3 und 3' zusammen einen kontinuierlichen Rahmenkörper. Der Rahmenkörper bildet einen geschlossenen magnetischen Induktionskreis. Die Größe des in 4 dargestellten Querschnitts beträgt 40 mm × 40 mm und das Gesamtgewicht des Magnetbehälters 3 und 3' beträgt 200 g. Der Rahmenkörper bildet einen so genannten „magnetischen Kreis". Ein Ma gnetfeld mit einer hohen magnetischen Flussdichte (6000 bis 8000 Gauß) wird von der Vorderfläche des Endstückes (S-Pol) 7a des Permanentmagneten 7 bis zur Vorderfläche des Endstückes (N-Pol) 7a' des Permanentmagneten 7' im Magnetbehälter 3 gebildet. Die magnetischen Feldlinien F verlaufen durch das Verbindungsrohr 24, die Mitte des Rahmenkörpers 10 und konvergieren zum Permanentmagneten 7. Der magnetische Kreis (induzierte magnetische Kreis) wird durch die magnetischen Feldlinien F gebildet. Durch die Bildung einer Kurve mit einer Krümmung von 56° oder mehr an der Ecke des Magnetbehälters wird ein geschlossener magnetischer Induktionskreis ohne magnetische Fliessverluste realisiert.
Die Fliessgeschwindigkeit des Flüssigbrennstoffes durch den inneren und äußeren Weg 31, 32 beträgt 1,2 bis 1,6 m/sec, der Flüssigkeitsdruck des Flüssigbrennstoffes beträgt 2 bis 3 kg und die Entladungsrate des Flüssigbrennstoffes 60 bis 110 l/h.
Eine geringe Menge metallischer Elemente wie etwa Ca, Na, Mg, K, Al, Fe und Ti, etc. existiert im Flüssigbrennstoff. Obgleich diese Elemente für sich nicht gefährlich sind, könnten sie gefährliche Verbindungen wie etwa Chloride, Bromide oder Sulfide durch eine chemische Reaktion mit Cl, Br, S, etc. während der Verbrennung des Flüssigbrennstoffes hervorrufen. Da diese Choride, Bromide und Sulfide damit in Verbindung gebracht werden, gefährliche Substanzen wie etwa Schwarzrauch oder Dioxin hervorzurufen, sollten diese im Flüssigbrennstoff enthaltenen Elemente bevorzugt entfernt werden.
Ein Magnetfeld von 6000 bis 8000 Gauß, das rechwinklig auf den Brennstoff aufgebracht wird, bildet statische Ladungen auf die metallischen Elemente im durch das Verbindungsrohr 24 laufenden Flüssigbrennstoff, die dem statischen Strom von ungefähr 0,06 mA und 0,8 mA jeweils für die Fliessraten von 1,2 m/sec und 1,6 m/sec entsprechen. Diese metallischen Elemente werden mittels der Lorentzkraft aus dem Flüssigbrennstoff entfernt. Dies ist der Grund, dass alle metallischen Elemente durch die Flüssigbrennstoffmodifikationsvorrichtung gemäß der Erfindung sogar bei einer geringen Menge aus dem Flüssigbrennstoff entfernt werden und Schwarzrauch oder Dioxin während der Verbrennung des Flüssigbrennstoffes nicht gebildet wird.
Auf der anderen Seite bewirkt das Anbringen eines Magnetfeldes mit der Stärke von 6000 bis 8000 Gauß auf dem im Verbindungsrohr 24 strömenden Flüssigbrennstoff eine elektromotorische Kraft auf den Flüssigbrennstoff, die die Kettenbindung von Kohlenwasserstoffverbindungen im Flüssigbrennstoff verfeinert. Wenn die Kettenbindung der Kohlenwasserstoffverbindung verfeinert wird, vergrößert sich die Brennstoffoberfläche wegen der Verringerung der Verbrennungstemperatur. Wenn die Verbrennungstemperatur gesenkt wird, wird weniger NO_x produziert und die Verbrennungseffizienz wird verbessert. Durch die Verfeinerung der Kettenbindung des Brennstoffes wird die Oberfläche des Brennstoffes vergrößert und die Verbrennung beschleunigt, so dass die Schwarzrauchproduktion wegen der vollkommenen Verbrennung unterdrückt wird.
Zwischen den jeweiligen Potentiale der beiden Nichteisenmetalle (unter der Annahme, dass das Standartpotential H = 0 ist), die jeweils das äußere Rohr und das innere Rohr bilden, existiert eine elektrische Potentialdifferenz. Es wird nämlich eine Batterie zwischen dem äußeren und inneren Rohr gebildet. Zum Beispiel wird unter Verwendung von Au für das äußere Rohr 24A (das Monopolarpotential von Au beträgt 1,7) mit physiko-chemischen Eigenschaften, einem positiven Monopolarpotential, das monovalent und bivalent sein kann, und Verwendung von Ti für das innere Rohr 24B (das Monopolarpotential von Ti beträgt –1,75) mit physiko chemischen Eigenschaften, einem negativen Monopolarpotential, das monovalent ist, zwischen dem äußeren Rohr 24A und dem inneren Rohr 24B eine Potentialdifferenz von 3,45 V gebildet. Diese Potentialdifferenz verfeinert, ebenso wie die zuvor genannte elektromotorische Kraft, die Kettenbindung der Kohlenwasserstoffe im durch die inneren und äußeren Flusswege 31, 32 laufenden Flüssigbrennstoff. Wegen dieser beiden Operationen können die Kettenbindungen der Kohlenwasserstoffe effizient verfeinert werden. Dies ist der Grund, weshalb die Flüssigbrennstoffmodifikationsvorrichtung gemäß der Erfindung die Produktionsmengen an CO, HC, NO_x und Schwarzrauch im Abgas so enorm verringern kann.
Die Kombination der für das äußere Rohr 24A und das innere Rohr 24B verwendeten metallischen Materialien ist nicht auf die Kombination von Au und Ti beschränkt. Für die Kombinationen von Au und Al, Pt und Ti, und Al, Ag und Ti, sowie Cu und Ti werden für das äußere Rohr 24A und das innere Rohr 24B Potentialdifferenzen zwischen den Rohren erreicht.
Nachfolgend wird ein Beispiel für eine Flüssigbrennstoffmodifikationsvorrichtung gemäß der Erfindung für die Anwendung in einem Fahrzeug mit Benzinmotor mit Bezug auf 6 und 7 beschrieben. Das Brennstoffsystem des Fahrzeugs mit Benzinmotor bringt ein Brennstoffgasgemisch und Luft in einen Zylinder. Wie in 6 dargestellt, weist die Flüssigbrennstoffmodifikationsvorrichtung einen Brennstofftank 21, eine Bennstoffpumpe 23 im Brennstofftank 21, einen Brennstofffilter 23A, der durch die Brennstoffzuleitung 22 mit der Entladeseite der Brennstoffpumpe 23 verbunden wird, und eine Einspritzdüse 25, die mit dem Brennstofffilter 23A durch die Brennstoffzuleitung 27 verbunden ist und auf der Seite des Brennstoffleitungseinlasses 26A befestigt wird, auf. Benzin wird als Flüssigbrennstoff in der Brennstoffzuleitung 23 im Brennstofftank 21 mit der Brennstoffpumpe bereitgestellt und das von der Brennstoffpumpe 23 abgegebene Benzin wird nach der Filterung im Brennstofffilter 23A zur Einspritzvorrichtung 25 bewegt und daraufhin vergast und in den Zylinder eingespritzt. Hier ist der Druckregulator mit 25A gekennzeichnet.
Eine Brennstoffzuleitung 27 mit einem Durchmesser von 8 mm aus Synthetikharz ist mit der Abgabeseite der Brennstoffpumpe 23 verbunden. Ein Ende des Verbindungsrohres 24 der Modifikationsvorrichtung A ist mit dem Ende 27a der Brennstoffzuleitung 27 über das Verbindungsstück 9 für 8 mm Brennstoffzuleitungen verbunden. Das Ende 28a einer anderen Brennstoffzuleitung 28 ist mit einem anderen Ende des Verbindungsrohres 24 der Modifikationsvorrichtung A mit einem Verbindungsstück 9 für 8 mm Brennstoffzuleitungen verbunden, und das andere Ende dieser Brennstoffzuleitung 28 ist mit der Einspritzvorrichtung 25 verbunden.
Wie zuvor beschrieben, ist die Flüssigbrennstoffmodifikationsvorrichtung gemäß der Erfindung leicht und kompakt, weil die Abmessungen der Magnetbehälter 3 und 3' 40 mm betragen, die Länge des Verbindungsrohrs 115 mm ist und das Gesamtgewicht nur 250 g beträgt. Daher kann die Vorrichtung, wie zuvor bereits beschrieben, direkt an die Brennstoffzuleitung angeschlossen werden, die den Motor und den Brennstofftank miteinander verbindet. Darüber hinaus wird, anders als beim herkömmlichen katalytischen Umformer, der das Abgas des Motors bearbeitet, dem Motor sehr sauberer Flüssigbrennstoff bereitgestellt, da die Flüssigbrennstoffmodifikationsvorrichtung gemäß der Erfindung die gefährlichen Substanzen im dem Motor bereitgestellten Flüssigbrennstoff entfernt. Folglich wird die Menge an gefährlichen Substanzen enorm reduziert und die effiziente Entfernung gefährlicher Substanzen ist beträchtlich größer als bei einem herkömmlichen katalytischen Umformer. Im Gegensatz dazu ist der katalytische Umformer bis zu 50 cm × 10 cm × 10 cm groß und bis zu 10 kg schwer. Folglich zeigt die Betrachtung der Größe und des Gewichts, wobei das Gewicht der Flüssigbrennstoffmodifikationsvorrichtung gemäß der Erfindung nicht einmal 1/200 des Gewichts des herkömmlichen katalytischen Umformers ist, und die Entfernung gefährlicher Substanzen besser ist als bei der herkömmlichen Vorrichtung, wie groß der technische Fortschritt der Erdfindung wirklich ist.
Unter Verwendung eines Abgasmessgerätes MEXA – 554J der Firma Horiba wurde unter der Annahme eines konstanten Luft/Brennstoff Verhältnisses Abgasbestandteilmessungen für einen 2400 ccm Datsun mit der Flüssigbrennstoffmodifikationsvorrichtung gemäß der Erfindung, wobei das äußere Rohr 24A aus Au und das innere Rohr 24B aus Ti besteht, und ohne die Flüssigbrennstoffmodifikationsvorrichtung vorgenommen. Gemäß der Ergebnisse für den Fall, dass die Modifikationsvorrichtung gemäß der Erfindung nicht installiert wurde, betrug die Menge an ausgestoßenem CO und HC jeweils 0,10 Vol% und 31 ppmvol, bei Verwendung der Modifikationsvorrichtung gemäß der Erfindung betrug die Menge an CO und HC jeweils 0,01 Vol% und –2 ppmvol (was unter dem Messfehler liegt, so dass eine Messung unmöglich ist). Die Menge an CO wurde enorm auf 1/10 reduziert, und die Menge an HC wurde um 31 ppmvol bis zur Unmessbarkeit gesenkt.
Nachfolgend werden die Messergebnisse für Personenkraftwagen mit herkömmlichen Dreielementkatalysatoren und für Personenkraftwagen mit der Flüssigbrennstoffmodifikationsvorrichtung gemäß der Erfindung dargestellt.
Referenzbeispiel
Die Veränderung des Drehmomentes wurde für einen Personenkraftwagen mit Frontantrieb und einem Automatikgetriebe sowie einer Maximalgeschwindigkeit von 240 Km/h, in dem der Dreielementkatalysator installiert ist in veränderten Umdrehungsgeschwindigkeiten des Motors gemessen. Die Ergebnisse sind in 8 dargestellt. In 8 bis 11 entspricht die vertikale Achse dem Drehmoment des Motors (Einheit: Nm) und die horizontale Achse entspricht der Umdrehungsgeschwindigkeit (rpm) des Motors. Wie in 8 dargestellt, liegt das Drehmoment für das Fahrzeug mit dem Dreielementkatalysator im Bereich von 0 bis 3200 rpm nur bei ungefähr 50 Nm.
Beispiel 1
Nach Veränderung der Umdrehungsgeschwindigkeit des Motors für einen Personenkraftwagen mit Frontantrieb, Automatikgetriebe und einer Maximalgeschwindigkeit von 200 Km/h mit einer Modifikationsvorrichtung gemäß der Erfindung, in dem Au für das äußere Rohr 24A und Ti für das innere Rohr 24B verwendet wird und das Magnetfeld 6500 Gauß beträgt, wird die Drehmomentveränderung gemessen. Das Ergebnis der Messung ist in 9 dargestellt. Der Vergleich zwischen 9 und 8 zeigt, dass in Beispiel 1 das Drehmoment über den gesamten Bereich der Umdrehungsgeschwindigkeit, besonders unter 4000 rpm, deutlich verbessert wurde.
Beispiel 2
Nach Veränderung der Umdrehungsgeschwindigkeit des Motors für einen Personenkraftwagen mit Frontantrieb, Automatikgetriebe und einer Maximalgeschwindigkeit von 200 Km/h mit einer Modifikationsvorrichtung gemäß der Erfindung, in der Ti für das äußere Rohr 24A und Al für das innere Rohr 24B verwendet wird und das Magnetfeld 6500 Gauß beträgt, wird die Drehmomentveränderung gemessen. Das Ergebnis der Messung ist in 10 dargestellt. Der Vergleich von 10 und 8 zeigt, dass das Drehmoment in Beispiel 2 über den gesamten Bereich von 0 bis 4200 rpm verbessert wurde. Zum Beispiel ist das Drehmoment in Beispiel 2 bei 3000 rpm vier mal höher als das Drehmoment des Vergleichsbeispiels.
Beispiel 3
Nach Veränderung der Umdrehungsgeschwindigkeit des Motors für einen Personenkraftwagen mit Frontantrieb, Automatikgetriebe und einer Maximalgeschwindigkeit von 200 Km/h mit einer Modifikationsvorrichtung gemäß der Erfindung, in der Au für das äußere Rohr 24A und Ti für das innere Rohr 24B verwendet wird und das Magnetfeld 6500 Gauß beträgt, wird die Drehmomentveränderung gemessen. Das Ergebnis der Messung wird in 11 dargestellt. Der Vergleich von 11 und 8 zeigt, dass das Drehmoment im Beispiel 3 über den gesamten Bereich der Umdrehungsgeschwindigkeit, besonders unterhalb von 4000 rpm, deutlich verbessert wurde.
Nachfolgend wird mit Bezug auf 12 und 13 das Beispiel beschrieben, in dem die Flüssigbrennstoffmodifikationsvorrichtung A gemäß der Erfindung im Brennstoffzuleitsystem des Dieselmotors eines Fahrzeugs installiert ist.
Das Brennstoffzuleitsystem des Fahrzeugs mit Dieselmotor besteht aus einem Brennstofftank 40, einer Brennstoffpumpe 42 im Brennstofftank 40, einer Verteilerdüse 45, die durch die Brennstoffzuleitung 41 über den Brennstofffilter 48 mit der Entladeseite der Brennstoffpumpe 42 verbunden ist, und einer Zerstäuberdüse, die über das Zerstäuberrohr 46 mit der Verteilerdüse 45 verbunden ist.
Eine Brennstoffzuleitung 50 mit 9 mm Durchmesser, bestehend aus Synthetikharz, ist mit der Auslassseite des Brennstofffilters 48 verbunden. Am hinteren Ende 50a der Brennstoffzuleitung 50 wird ein Ende des Verbindungsrohrs 24 des Modifikationsvorrichtung A mittels eines Verbindungsstücks 10 mit der 9 mm Brennstoffzuleitung verbunden. Das Ende 51a der anderen Brennstoffzuleitung 51 wird mit dem anderen Ende des Verbindungsrohrs 24 der Modifikationsvorrichtung A über ein Verbindungsstück 10 für die 8 mm Brennstoffzuleitung verbunden, und das andere Ende dieser Brennstoffzuleitung 51 wird mit der Verteilerdüse 45 verbunden.
Die Flüssigbrennstoffmodifikationsvorrichtung kann an der Einlassseite des Brennstofffilters 48 angeordnet sein. In diesem Fall wird die Flüssigbrennstoffmodifikationsvorrichtung nicht an der Auslassseite des Brennstofffilters 48 angebracht.
Obwohl Beispiele für eine Flüssigbrennstoffmodifikationsvorrichtung gemäß der Erfindung anhand eines Benzinmotors und eines Dieselmotors hierin beschrieben wurde, ist das Betriebsprinzip der Flüssigbrennstoffmodifikationsvorrichtung gemäß der Erfindung ebenfalls auf ein Strahltriebwerk angewendet werden. Daher ist es sogar im Falle eines Strahltriebwerks möglich, die gefährlichen Substanzen durch Zuleitung von mit der Flüssigbrennstoffmodifikationsvorrichtung gemäß der Erfindung modifiziertem, Flüssigbrennstoff aus dem Abgas zu entfernen.
Verfügbarkeit für die Industrie
Die Flüssigbrennstoffmodifikationsvorrichtung gemäß der Erfindung ist gut gerüstet für die Verwendung als Vorrichtung zur Entfernung gefährlicher Substanzen aus dem vom Benzinmotor oder Dieselmotor ausgestoßenem Abgas und kann den herkömmlichen Dreielementkatalysator und Dieselpartikelfilter (DPF) ersetzen. Zusätzlich kann die Flüssigbrennstoffmodifikationsvorrichtung gemäß der Erfindung ebenfalls gut bei einer Vorrichtung angewendet werden, die gefährliche Substanzen aus dem von Strahltriebwerken ausgestoßenem Abgas entfernt.

Claims

Eine Flüssigbrennstoffmodifikationsvorrichtung, mit einem ersten Magnetbehälter (3) aus magnetischem Material, in dem sich ein erstes anisotrop magnetisches Material (7) befindet und einem zweiten Magnetbehälter (3') aus magnetischem Material, in dem sich ein zweites anisotrop magnetisches Material (7') befindet und einem Verbindungsrohr (24) aus nicht magnetischem Material, durch das der Flüssigbrennstoff fließt, wobei der erste Magnetbehälter (3) und der zweite Magnetbehälter (3') in solcher Weise magnetisch befestigt sind, dass sie einen Teil eines magnetischen Induktionskreises an jeder Fuge (3a, 3a') bilden und das Verbindungsrohr (24) aus nicht magnetischem Material einklemmen, durch das der Flüssigbrennstoff fließt, wobei die Magnetfelder, die von dem ersten anisotrop magnetischen Material (7) und dem zweiten anisotrop magnetischen Material (7') erzeugt werden, senkrecht auf das Verbindungsrohr stehen, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungsrohr aus einem äußeren Rohr (24A) aus Nichteisenmetall und einem inneren Rohr (24B), das aus einem anderen Nichteisenmetall als dem des äußeren Rohrs besteht und sich im äußeren Rohr befindet und einen Durchflussweg hat, der sich von der Einlassseite bis zur Auslassseite des Verbindungsrohrs zwischen der Außenfläche des inneren Rohrs und der Innenfläche des äußeren Rohrs erstreckt, und wobei diese beiden Arten von Nichteisenmetall so gewählt werden, dass sie ein elektrisches Spannungsgefälle zwischen dem äußeren und dem inneren Rohr erzeugen.
Die Flüssigbrennstoffmodifikationsvorrichtung gemäß Patentanspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass das äußere Rohr (24A) aus Nichteisenmetall besteht, das eine positiv polarisierte Spannung erzeugt, und dass das innere Rohr (24B) aus Nichteisenmetall besteht, das eine negativ polarisierte Spannung erzeugt.
Die Flüssigbrennstoffmodifikationsvorrichtung gemäß Patentanspruch 2 dadurch gekennzeichnet, dass das äußere Rohr (24A) aus einem der Nichteisenmetalle Au, Ag, Cu oder Pt besteht.
Die Flüssigbrennstoffmodifikationsvorrichtung gemäß Patentanspruch 2 oder 3 dadurch gekennzeichnet, dass das innere Rohr (24B) aus einem der Nichteisenmetalle Ti, W oder Al besteht.
Die Flüssigbrennstoffmodifikationsvorrichtung gemäß einem beliebigen der oben genannten Patentansprüche dadurch gekennzeichnet, dass das anisotrop magnetische Material (7, 7') aus einem Quader mit rechteckiger Oberfläche besteht.
Die Flüssigbrennstoffmodifikationsvorrichtung gemäß einem beliebigen der oben genannten Patentansprüche dadurch gekennzeichnet, dass an der Ecke des Magnetbehälters (3, 3') eine Kurve mit einer Krümmung von 56° oder mehr gebildet wird.
Ein Benzinmotor, in dem die Flüssigbrennstoffmodifikationsvorrichtung gemäß einem beliebigen der oben genannten Patentansprüche zwischen dem Motor und dem Flüssigbrennstoffank eingebaut ist.
Ein Dieselmotor, in dem die Flüssigbrennstoffmodifikationsvorrichtung gemäß einem der Patentansprüche 1 bis 5 zwischen dem Motor und dem Flüssigbrennstofftank eingebaut ist.
Ein Düsentriebwerk, in dem die Flüssigbrennstoffmodifikationsvorrichtung gemäß einem der Patentansprüche 1 bis 5 zwischen dem Motor und dem Flüssigbrennstofftank eingebaut ist.
Ein Fahrzeug, in dem ein Motor gemäß Patentanspruch 6 oder 7 eingebaut ist.
Ein Schiff, in dem ein Motor gemäß Patentanspruch 6 oder 7 eingebaut ist.
Ein Flugzeug mit einem Düsentriebwerk gemäß Patentanspruch 9.