NO316089B1 - Magnetisk forbehandling av luft til en forbrenningsmotor - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en anordning for magnetisk forbehandling av luft som passerer gjennom et luftinntaksrør til en forbrenningsmotor, der den magnetisk forbehandlingen skjer ved hjelp av magnetiske elementer

Dagens motonndustn står ovenfor stadige krav og utfordringer med hensyn til en renere og mer effektiv forbrenning for å øke effekten samtidig som utslippene av miljøskadelige avgasser reduseres En ufullstendig forbrenning av drivstoffet i en motor fører til lavere effekt og større utslipp av miljøskadelige avgasser Motonndustnen har tilnærmet seg denne utfordnngen fra nær sagt alle kanter og har forbedret motorene betraktelig i de siste årene Man har utviklet avanserte innsugningsmekanismer som optimaliserer tilførselen og blandingsforholdet av luft og drivstoff til motoren Man har videre utviklet ventilteknikken for å optimalisere forholdet mellom dreiemoment, effekt, slitasje og dnvstofforbruk Man har arbeidet med materialteknologien for å minke vekten og øke styrken til alle bevegelige deler i en motor, samtidig som man har forbedret avgassbehandlingen ved hjelp av katalysatorer Ikke minst har man satt strenge krav til bl a olje og bensinkvaliteten, for å sikre jevne og gode arbeidsvilkår for motorene samt minimalisere utslippene etter forbrenningen Det arbeides nå med en rekke såkalte hybrid løsninger for å bl a omdanne bremseenergien til biler til elektrisk strøm som senere kan nyttiggjøres til å drive bilen fremover I kraftindustnen er det dessuten blitt arbeidet med teknologier som fjerner nitrogen fra luften før forbrenning for å redusere utslippene av så kalte NOX-gasser samt at det forsøkes å utvikle drivverdige måter å lagre C02en på for å hindre at den slipper ut i atmosfæren og bidrar til drivhuseffekten

Uansett hvilke fremgangsmåter man velger for å redusere utslippene, er det av stor betydning at selve forbrenningen i motoren er så fullstendig som mulig

Foreliggende oppfinnelse bidrar til å optimalisere forbrenningen til en nær sagt hvilken som helst motor og kan brukes i kombinasjon med enhver av de ovennevnte teknologiene for å redusere utslipp

Det er i og for seg kjent at en magnetisk behandling av oksidanten og brennstoffet rett før forbrenningen i en motor kan bidra til en renere forbrenning US patent 3 830 621 omhandler bruken av magneter for å forhåndsbehandle luft og/eller drivstoff før en forbrenning og på side syv av beskrivelsen er det poengtert at den beste effekten oppnås ved å anordne en eller flere magneter i nærheten av luftfilteret I denne foretrukne utførelsen anordnes for eksempel én magnet med en styrke fra mellom 1000 til over 20000 Gauss, fortrinnsvis fra mellom 5000 til 10000 Gauss, i nærheten av luftfilteret Ifølge US patent 3 830 621 må magneten som blir anvendt være kraftig nok til at oksygenet ikke avmagnetiseres før den når forbrenningssonen i motoren Ovennevnte patent legger vekt på at oksygenet som behandles får en polarisering og det antas at det er denne polariseringen som bidrar til å forbedre forbrenningen Selv om det kan anvendes flere magneter, er det angitt som viktig at alle magnetene påvirker oksygenet i luften med samme polantet, dvs at oksygenet enten bevirkes av magnetenes nord- eller sørpol Ovennevnte patent gir på side 10 et eksempel på virkningen av magnetbehandlingen I en firetakters, 8-sylinders bensinmotor som går jevnt på 600 opm reduseres mengden av uforbrente hydrokarboner fra 0,10 molprosent til 0,09 molprosent, mengden av uforbrent oksygen reduseres fra 12,82 molprosent til 5,46 molprosent og mengden C02 økes fra 6,19 molprosent til 11,67 molprosent Disse tallene viser entydig at forbrenningen blir renere med magnetbehandlingen Under praktisk bruk ved varierende og høyere turtall og belastning har det imidlertid vist seg at de positive virkningen på utslippene er betydelig lavere

EP 56 570 angir en anordning av to par magneter, ett par posisjonert på hvert innløp for brennstoff og luft, slik at innkommende brennstoff og luft eksponeres for et magnetisk felt Hvert magnetpar er diametnsk anordnet om innløpsrørene med de magnetiske sydpolene pekende bort fra en blandesone (forgasser, innsprøytning el I) Ifølge ovennevnte søknadssknft er det viktig å oppnå en riktig magnetisk poltilstand etter den magnetiske forbehandlingen

US Patent 4 414 951 besknver en anordning av magneter for magnetisk forbehandling av brennstoff før forbrenningskammeret, der det dannes et hovedsakelig aksialt forløpende magnetfelt Et antall, fortrinnsvis ringformede

magneter er anordnet etter hverandre slik at polretningene forløper aksialt med innløpsrøret Den magnetiske feltstyrken skal fortrinnsvis overstige 6000 gauss

Det er et formål med foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe en fremgangsmåte for forhåndsbehandhng av luften og/eller drivstoffet som er på vei inn til en forbrennmgssone i en motor, idet forhåndsbehandlingen skjer ved hjelp av magnetiske felt som fører til en forbedret forbrenning i forhold til den kjente teknikken

Det er videre et formål med foreliggende oppfinnelse å tiveiebnnge en fremgangsmåte som ikke bare forbedrer utslippene, men også fører til et betydelig redusert drivstofforbruk

Ovennevnte formål oppnås ved en anordning ifølge foreliggende oppfinnelse, idet anordningen er særpreget ved at minst ett magnetisk element er anbrakt på én side av luftinntaksrøret, der det minst ene magnetiske element er orientert slik at dets pol(er) er rettet hovedsakelig på tvers av luftinntaksrørets langsgående transportretning, idet det derved dannes magnetiske flukslmjer som hovedsakelig forløper på tvers av luftinntaksrørets langsgående transportretning

Nedenfor er det gitt en nærmere beskrivelse av foretrukne eksempelutførelser under henvisning til de vedføyde tegninger, der

Fig 1 viser en mulig utførelse ifølge foreliggende oppfinnelse der magnetiske ringer er anordnet på utsiden av et lufttilførselsrør, en drivstofftilførselsledning ell, Fig 2 viser en annen mulig utførelse ifølge foreliggende oppfinnelse der magnetiske ringer er anordnet på innsiden av et lufttilførselsrør, en drivstofftilførselsledning el I, Fig 3 viser en tredje mulig utførelse ifølge foreliggende oppfinnelse der elektromagnetiske elementer er anordnet på utsiden av et lufttilførselsrør, en drivstofftilførselsledning el I, Fig 4 viser en mulig orientering av magnetene ifølge foreliggende oppfinnelse, Fig 5 viser en annen mulig orientering av magnetene ifølge foreliggende oppfinnelse, og Fig 6 viser en foretrukket utførelse av foreliggende med henvisningstall og antydninger av hvordan flukshnjene vil se ut

Det antas at den positive virkningen som den magnetfeltbaserte forhåndsbehandlingen har på forbrenningen kan tilskrives en oppbrytning av større grupperinger eller klaser av oksygen og hydrokarboner Denne klasedannelsen fremmes bl a av negative ioner som forekommer i luftinntaket og tilførselsledntnger Det er kjent at seks O^molekyler vil for eksempel kunne inngå i en O-12-struktur ved tilstedeværelsen av elektrisk kohesive, negative ioner Det antas at denne klasedannelsen minker noe som kan kalles et "reaksjonsoverflateareal" og at man ved å bryte opp klasene øker dette "reaksjonsoverflatearealet" Ved å la luften eller brennstoffet passere et magnetisk felt vil påvirkningen av feltet på 02- og hydrokarbonklasene føre til at klasene dispergeres og at oksygenet og drivstoffet gjøres mer tilgjengelig for forbrenning

I den tidligere kjente teknikken har man vist at det er fordelaktig å la luften passere et magnetfelt før forbrenningen Resultatet har vært en betydelig reduksjon 1 farlige utslipp etter forbrenningen, men man har ikke klart å påvise betydelige besparelser 1 drivstofforbruket Et fellestrekk ved de fremgangsmåtene som har anvendt magnetfelt 1 for eksempel luftinntaket til en motor, er at det kun er anvendt én eller flere magneter som er blitt anordnet slik at de danner et ensartet felt For eksempel er luften bare blitt ført over en eller flere nordpoler eller sørpoler, eller så er to magneter blitt plassert på hver sin side av et rør med nord- og sørpolene pekende 1 samme aksiale retning Videre er det for eksempel i US patent 3 830 621 en inngående diskusjon om magnetfeltets styrke, men det er ikke entydig påvist at et sterkere felt fører til en bedre virkning

Søkerne av det foreliggende patentet har oppdaget at man ved å føre luften og eventuelt drivstoffet over flere magneter med vekslende polantet oppnår bedre resultater enn i den tidligere kjente teknikken, der luften og eventuelt drivstoffet bare passerer magneter med samme polaritet Ifølge foreliggende oppfinnelse forbedres ikke bare utslippene som i den tidligere teknikken, men søkerne kan vise til at drivstoffbesparelsene blir betydelige, opptil 15-17 % Søkerne av det foreliggende patentet har videre oppdaget at den magnetiske feltstyrken til de anvendte magnetene ikke nødvendigvis spiller så stor rolle Det holder at det magnetiske feltet er tilstrekkelig sterkt, men utover det bidrar et vekslende magnetfelt frembrakt av flere magneter oppstilt etter hverandre mye mer til drivstoffbesparelsene og en renere forbrenning enn magnetenes feltstyrke

Søkerne antar at magnetenes dispergerende virkning på Oi2-strukturene blir kraftig forsterket ved at luften og eventuelt drivstoffet passerer flere magneter som er blitt oppstilt med vekslende polaritet Selv om også en eller flere magneter med samme polaritet danner felt som i og for seg veksler, tyder undersøkelser altså på at den dispergerende virkningen på Oi2-strukturene blir kraftig forsterket ved at luften og eventuelt drivstoffet passerer flere magneter som er blitt oppstilt med vekslende polantet

I to uavhengige kontroller utført av Bilprovningen i Saffle, Sverige på to forskjellige trekkvogner, ble avgassenes såkalte K-verdier redusert fra 0,7 % og 0,2 % til henholdsvis 0,4 % og en ikke målbarverdi etter at magneter anordnet ifølge foreliggende oppfinnelse ble montert Disse undersøkelsene viser at magneter anordnet ifølge foreliggende oppfinnelse forbedrer utslippsverdtene betydelig

I en blindtest utført i samarbeid med Harlem Transport i Fredrikstad våren 2001 på dieselforbruket til en MAN 12-224 med et komplett dnvstoffmålingsutstyr av typen som de fleste større trekkvogner er utstyrt med, gikk drivstofforbruket ned fra gjennomsnittlig 2,18 liter per mil til 2,05 liter per mil I tillegg ble det uten oppfordring rapportert om en betydelig bedre seigdragningevne Det var heller ikke mulig å måle noe CO i avgassene Tilsvarende undersøkelser på en 90 mod Chevrolet med en 6,2 I dieselmotor viste at drivstoff forbruket i gjennomsnitt gikk ned fra 1,4 liter per mil til 1,15 liter per mil, altså en reduksjon på over 15 %, etter at magneter anordnet ifølge foreliggende oppfinnelse

Ved å la luften som skal til en forbrenningsmotor passere flere magnetiske felter med motsatt fortegn, vil luften pulsere/ polariseres Dette gjør at luften reagerer raskere og mer fullstendig med dnvstoffet

For at utstyret skal få best mulig effekt bør det monteres direkte i luftstrømmen Dette for at feltene ikke skal deflekteres og miste effekt Men også fordi magnetene da kan være færre og mindre Dette er også gunstig for lufthastigheten Ved å plassere magnetene inne i rør, filterboks, filter el I er det lettere å finne plassen der lufta har størst hastighet på den type utstyr det skal brukes på Feltene med motsatt fortegn står da etter hverandre inne i luftstrømmen, og all luft som passerer vil pulsere Dette er den mest gunstige måten å bryte ned klasene med 02-molekyler Dnvstoffet sprutes inn senere, og lufta som nå er i mindre enheter reagerer letter Testene fra uavhengige stasjoner viser økt effekt og renere utslipp

Det er flere måter å oppnå flere felter etter hverandre som hver for seg har forskjellige fortegn ( + -+,- + -) Det kan gjøres med strømførende spoler, spesialproduserte filtre, osv Ifølge en foretrukket utførelse anvendes permanente magneter som er anordnet på innsiden av et lufttilførselsrør, en drivstofftilførselsledning De er enkle å produsere, er pålitelige, er lette å anordne og tar liten plass slik at strømningsforholdene ikke påvirkes negativt

I pnnsippet kan det anvendes enhver type magnetiske elementer, det være seg permanente magneter, strømførende spoler som produserer magnetfelt el I

Det er i prinsippet likegyldig om magnetene eller spolene anordnes på innsiden eller på utsiden, men dersom de anordnes på utsiden, må den magnetiske feltstyrken være tilstrekkelig kraftig til at den kan trenge gjennom rør- eller ledningsgodset Det er heller ikke av avgjørende betydning hva slags utforming magnetene har, det være seg klosser, hesteskoform, ringform el I Det som er avgjørende er at mest mulig av luften eller drivstoffet blir påvirket av de vekslende magnetfeltene, dvs at magnetene eller spolene er anordnet slik at magnetfeltene de produserer påvirker hele luft- eller drivstoffkanalen Figurene 1-6 viser forskjellige måter å anordne magnetiske elementer (1) på Røret (2) de magnetiske elementene (1) er anordnet i forbindelse med, kan være et lufttilførselsrør, en drivstofftilførselsledning el I, idet rørenes eller ledningenes dimensjoner og matenaler kan bestemmes på grunnlag av hver enkelt applikasjon Figur 6 viser en foretrukket utførelse av oppfinnelsen, der tre permanente magneter (1) er anordnet på utsiden av et lufttilførselsrør for tilførsel av luft til en motor Det forstås at det like gjerne kunne vært brukt flere enn tre magneter, men uansett er det mest fordelaktig med flere enn én magnet for å oppnå den tilsiktede virkningen Orienteringen av magnetene i den foretrukne utførelsen på figur 6 tilsvarer den som er vist på figur 4 Ved å anordne egnede, permanente magneter (1) på innsiden av et lufttilførselsrør (2) for tilførsel av luft til en motor ifølge den utførelsen vist på figur 2, vil man kunne anvende forholdsvis små, og dermed forholdsvis billige, magneter Magneter som anordnes på utsiden vil gjeme måte være noe kraftigere og dermed dyrere Ved å anvende strømførende spoler for å produsere magnetfeltene, vil man være avhengig av en spenningskilde (figur 3) Dette vil være en dyrere løsning enn utførelsen angitt på de andre figurene, men man kan tenke seg at man kan regulere onentenngen og styrken dersom dette skulle vise seg fordelaktig

Uansett feltstyrke, orientering eller anordningssted av magnetene eller spolene, er det ifølge foreliggende oppfinnelse viktig at mediet som skal påvirkes av magnetene eller spolene, passerer et tilstrekkelig antall vekslende magnetfelt, idet dette har vist seg ikke bare å påvirke kvaliteten på avgassene som ved den tidligere kjente teknikken, men også redusere drivstofforbruket og øke motorens seigdragningsevne Hittil har det vist seg at det magnetfeltet som minst tre vekselsvis anordnede, permanente magneter produserer, bidrar til også å redusere drivstofforbruket og øke motorens seigdragningsevne Det vil imidlertid senere kunne vise seg at det optimale antallet permanente magneter er høyere enn tre

Claims (7)

1 Anordning for magnetisk forbehandling av luft som passerer gjennom et luftinntaksrør (2) til en forbrenningsmotor, der den magnetiske forbehandlingen skjer ved hjelp av magnetiske elementer (1), karakterisert ved at minst ett magnetisk element (1) er anordnet på en side av luftinntaksrøret (2), der det minst ene magnetiske element (1) er orientert slik at dets pol(er) er rettet hovedsakelig på tvers av luftinntaksrørets langsgående transportretning (3), idet det derved dannes magnetiske flukshnjer (4) som hovedsakelig forløper på tvers (5) av luftinntaksrørets langsgående transportretning foran polene

2 Anordning ifølge krav 1, der to eller flere magnetiske elementer (1) er anordnet ved siden av hverandre med vekslende polonenteringer, idet de magnetiske elementenes magnetiske momenter er anordnet i rekkefølge med henholdsvis N, S, N osv eller S, N, S osv -polene orientert hovedsakelig på tvers av luftinntaksrørets (2) langsgående transportretning (3)

3 Anordning ifølge krav 1 eller 2, der det fortrinnsvis anvendes tre magnetiske elementer (1), idet de magnetiske elementenes magnetiske momenter er anordnet i rekkefølge med henholdsvis N, S, N eller S, N, S - polene orientert hovedsakelig på tvers av luftinntaksrørets (2) langsgående transportretning (3)

4 Anordning ifølge ett av de foregående krav, der at minst ett magnetisk element (1) er anordnet på en side av drivstofftilførselsrøret (2), der det minst ene magnetiske element (1) er orientert slik at dets pol(er) er rettet hovedsakelig på tvers av drivstofftilførselsrørets (2) langsgående transportretning (3), idet det derved dannes magnetiske flukshnjer (5) foran polene som hovedsakelig forløper på tvers av drivstofftilførselsrørets (2) langsgående transportretning (3)

5 Anordning ifølge krav 4, der to eller flere magnetiske elementer (1) er anordnet ved siden av hverandre med vekslende polonenteringer, idet de magnetiske elementenes magnetiske momenter er anordnet i rekkefølge med henholdsvis N, S, N osv eller S, N, S osv -polene orientert hovedsakelig på tvers av drivstofftilførselsrørets (2) langsgående transportretning (3)

6 Anordning ifølge krav 4 eller 5, der det fortrinnsvis anvendes tre magnetiske elementer (1), idet de magnetiske elementenes magnetiske momenter er anordnet i rekkefølge med henholdsvis N, S, N eller S, N, S - polene orientert hovedsakelig på tvers av drivstofftilførselsrørets (2) langsgående transportretning (3)

7 Anordning ifølge ett av de foregående krav, der de magnetiske elementer (1) fortnnnsvis er anordnet nærmest mulig forbenmngskammeret