發動機燃油能效的磁載能催化方法和磁載體催化器的製造方法

2023-06-04 00:33:41

發動機燃油能效的磁載能催化方法和磁載體催化器的製造方法
【專利摘要】一種發動機燃油能效的磁載能催化方法，設置表面磁感應強度為0.51～1.00T的永磁體組件（20）；在永磁體組件（20）的磁場橫貫燃油輸入管路的磁力線範圍內，在該永磁體組件（20）外部磁路各橫斷面（a、b、c、d、e和/或f）上設置厚度總和為10～2100μm的至少一層燃油催化物材料層；對催化物材料層進行現有技術的緻密處理和常規防腐、防氧化處理；將永磁體組件（20）容置於殼體中成為催化器，並將其安裝於發動機的燃油輸入管路上，使燃油首先正交流經催化器的強磁場，在常溫下被催化，再進入發動機。既不減少穿過油管的磁力線，又保證磁路中有足夠的催化能量物質存在，既降低有害氣體排放又減少發動機油耗。
【專利說明】發動機燃油能效的磁載能催化方法和磁載體催化器
[0001]【【技術領域】】
本發明涉及用於發動機的燃料，空氣，或燃料空氣混合氣的預處理方法和裝置，尤其涉及通過催化、電法、磁法、輻射、聲波或其它類似方法進行處理用的裝置，特別是涉及在永磁體組件的外部設置「催化物材料層」的催化器，尤指提高發動機燃油能效的方法及其所用催化器。
[0002]【【背景技術】】
現有技術機動車燃油含較大的分子團，使其不能徹底燃燒，造成尾氣中含可燃性有害氣體，主要是一氧化碳CO、氮氧化合物NOx和碳氫化合物He。在當前城市機動車數量持續增長的態勢下，機動車尾氣中的這些有害成分已經成為城市空氣的主要汙染源之一。減少機動車尾氣中這些有害氣體的排放是提高城市空氣品質的關鍵。現有技術之三元催化法是目前比較有效的降低機動車尾氣有害氣體排放的方法。利用三元催化法製成的三元催化器廣泛使用於各類型機動車上。
[0003]所謂三元催化就是使用鉬Pt、鈀Pd、銠Rh三種貴金屬作為催化物，促使機動車尾氣排出的C0、HC和NOx等有害氣體通過氧化和還原作用轉變為無害的二氧化碳、水、氮氣和氧氣。三元催化器安裝於發動機排氣口的後端，對在發動機中沒有燃燒殆盡的廢氣進行淨化，其工作原理是:當高溫的機動車尾氣通過催化器時，催化器中的鉬、鈀、銠三種貴金屬會增強CO、HC和NOx三種氣體的活性，促使其進行一定的氧化-還原化學反應，其中CO在高溫下氧化成為無色、無毒的二氧化碳氣體；HC化合物在高溫下氧化成水H2O和二氧化碳CO2 ；NOx還原成氮氣和氧氣。三種有害氣體變為無害氣體，使機動車尾氣的排放質量大幅提高。
[0004]然而，現有技術三元催化器安裝於廢氣排出發動機氣缸之後的部位，它只能改善發動機尾氣的排放質量，減`少有害氣體對環境的汙染，不能改變機動車燃油的質量，同時還因為三元催化阻礙了排氣的順暢，降低了壓縮比、導致油耗增加，其增加量高達安裝所述催化器之前油耗的10 %左右。
[0005]三元催化器之所以只能安裝於發動機氣缸之後，是因為作為其催化物所用的三種貴金屬鉬、鈀、銠元素只有在高溫下才能對有害氣體催化激活，發動機排放的尾氣溫度在400°C至800°C之間，鉬、鈀、銠分別在這一溫度區域的不同溫度段上發揮催化作用，三種元素的催化作用覆蓋整個溫度區。但是鉬、鈀、銠三種貴金屬元素在常溫下對燃油催化作用甚微，難以改善燃油的燃燒特性。
[0006]【
【發明內容】
】
本發明要解決的技術問題在於避免上述現有技術的不足之處而提供一種將催化物設置在永磁體組件的外部，並將其設置於發動機輸入燃油的部位，以確保有足夠的催化物質所具有的催化能可被強大的磁場運載，從而改善燃油的燃燒特性、增強燃油燃燒時的爆發力，既減少有害氣體的排放又降低發動機油耗、並進一步地能清排發動機積炭的、提高發動機燃油能效的磁載能催化方法和磁載體催化器。
[0007]本發明解決所述技術問題採用的技術方案之一是:提供一種發動機燃油能效的磁載能催化方法，包括如下步驟:A.設置表面磁感應強度為0.51~1.00 T的永磁體組件，以其磁力作為提高 發動機燃油能效的催化物能量載體；
B.在所述永磁體組件的磁場橫貫燃油輸入管路的磁力線範圍內，在該永磁體組件外部磁路各橫斷面上設置厚度總和為10~2100 u m的至少一層稀土元素鐠Pr或氧化鋁、分子篩、沸石之一種或幾種材料層，作為燃油催化物；
C.對所述催化物材料層進行現有技術的緻密處理和常規防腐、防氧化處理；
D.將設置了所述催化物材料層的永磁體組件容置於殼體中成為催化器，並將其安裝於發動機的燃油輸入管路上，使燃油首先正交流經所述催化器的強磁場，在常溫下被催化，再進入發動機。
[0008]作為本發明發動機燃油能效的磁載能催化方法之具體實施，本發明還提供一種磁載體燃油能效催化器，包括表面磁感應強度為0.51~1.00 T的永磁體組件，其磁力被用作提高發動機燃油能效的催化物能量載體；在所述永磁體組件的磁場橫貫燃油輸入管路的磁力線範圍內，在該永磁體組件外部磁路各橫斷面上設置厚度總和為10~2100 u m的至少一層稀土元素鐠Pr或氧化鋁、分子篩、沸石之一種或幾種材料層，作為燃油催化物；所述各催化物材料層的外表面還設置有防腐層和防氧化層。
[0009]作為磁載體燃油能效催化器的一種具體結構一屏蔽式磁載體燃油能效催化器，其還包括作為殼體的倆構造相同的上單體和下單體，所述永磁體組件容置於該倆單體內；所述倆單體的左右兩端均有豎向通槽，該倆單體藉助倆結構相同的屏蔽體聯結在一起，中部形成通孔，供發動機燃油輸入管穿越；各該屏蔽體是具有一長邊和一短邊的、近似希臘字母n形的、與通槽相適配的薄片形結構，其短邊插進所述殼體之一單體一端的通槽、長邊則穿越該同一單體另一端的通槽後又繼續插進另一單體的通槽中，兩片屏蔽體上下交互相插，並通過其邊上的倒鉤鉤於倆單體的邊上，使殼體之倆單體互相拉緊；所述永磁體組件外部磁路各橫斷面上設置的厚度總和為10~2100 u m的至少一層稀土元素鐠Pr或氧化鋁、分子篩、沸石之一種或幾種催化物材料層，其附著在所述永磁體組件磁極面上的催化物材料層的厚度，以及所述兩片屏蔽體上下交互相插重疊處的催化物材料層的厚度，各厚度之和須滿足:1Oiim ≤ a』 +b』 +c，+d』 +e』 +f』 ( 2100 um。
[0010]進一步地，所述設置在永磁體組件外部磁路各橫斷面上作為燃油催化物的材料層，採用真空鍍膜、離子濺射和磁控靶、噴塗、膠粘或材料生長的方式形成。
[0011]進一步地,所述永磁體組件為稀土元素永磁體組件。
[0012]進一步地，所述催化器安裝於發動機的燃油輸入管路上，包括騎跨於所述燃油輸入管路外表面安裝或作為該燃油輸入管路的一段串接於所述管路中。
[0013]本發明基於三元催化原理，以鐠金屬及其化合物、氧化鋁、分子篩和沸石中的一種或多種為「催化物材料層」，以磁為載體，通過磁力線把鐠等催化劑對燃油的催化能量穿過油管壁透入進入燃油發動機之前的燃油中，對燃油進行催化賦能，細化後的燃油分子可以與氧分子充分接觸、充分燃燒，催化能在磁力線的運載作用下對燃油進行催化，被催化的燃油分子價帶電子發生帶間躍遷，被增強的導帶電子流，使燃油分子變得更加活躍，進一步提高了燃油的燃燒質量，不但能增強發動機的動力，還使得尾氣中的有害氣體CO、He、NOx含量顯著降低，同時達到節油減排的目的。「催化物材料層」是憑藉物理方法來改變燃油的分子團特性，使用過程中其本身不分解、不消耗，使用壽命長。另外，經本發明燃油催化器催化的燃油分子攜帶的催化能量滲透到因沒有完全燃燒而產生膠狀物的積碳中，促使燃燒室內的積炭再次潛燒排出，改善的燃燒條件使燃燒室不再產生積炭，有效延長了發動機的使用壽命。
[0014]本發明以鐠(也可以是其它元素催化劑)為「催化物材料層」，以磁為載體，通過磁力線把鐠(或其它元素催化劑)對燃油的催化能量穿過油管壁透入進入燃油發動機之前的燃油中。需要兩個條件:一是強大的磁感應強度，也就是要有足夠的磁力線參與運載，二是要有足夠的催化物質所具有的催化能可被強大的磁場運載。現有的強磁體用釹鐵硼合金材料製成，並且釹的成分不能超過30%，用少量的鐠替代一部分釹是不會影響磁特性的，其中鐠替代磁體中的釹元素不能超過釹在磁體中佔的最高比例30%中的20%，也就是不超過磁體總質量的6%，超過這一比例磁感應強度就會下降，並且隨著鐠比例的增加，磁體磁感應強度越弱，當鐠含量超過釹在磁體中佔的最高比例30%中的25%，也就是鐠含量超過磁體質量的7.5%時，也不能達到催化器對所含催化物總量的要求，而且此時鐠在磁體中的分布不均勻，磁體鬆散，這也就是不能做出作用明顯的催化器的主要原因。
[0015]因此，要想充分發揮「燃油能效催化器」的作用，其本身既要有足夠的磁感應強度(磁力線)，同時磁力線作用範圍內要有足夠量的鐠或其它催化物質存在，並且這些催化物質的存在不能明顯影響到磁力線穿過油管的密度。本發明提供的一具體解決方案如下:催化器中的磁體採用釹鐵硼製作，磁體中的稀土元素可以採用純釹製造，也可以用部分鐠(或鐠釹合金)替代磁體中的釹元素的方法製造，將鐠(或其它催化物)作為「催化物材料層」，置於穿過油管的磁路中、永磁體組件之外，既不減少穿過油管的磁力線,又保證磁路中有足夠的催化能量物質存在，而對永磁體內鐠含量的多少不作任何要求，也就是說，永磁體內可含鐠，也可不含鐠。
[0016]以一種屏蔽式磁載體燃油能效催化器為例，其「催化物材料層」可附著在磁體N、S磁極面，磁極與屏蔽體之間，屏蔽體與屏蔽體之間。具體方法如下。
[0017]1、可以採用真空鍍膜的方式將「催化物材料層」汽化附著於磁極表面、磁極與屏蔽體之間、各屏蔽體面或將「催化物材料層」做成薄片夾設在各屏蔽體之間。
[0018]2、可以採用離子濺射和磁控靶將「催化物材料層」附著於磁極表面、磁極與屏蔽體之間、各屏蔽體面或將「催化物材料層」做成薄片夾設在各屏蔽體之間。
[0019]3、可以採用噴塗的方式將「催化物材料層」附著於磁極表面、磁極與屏蔽體之間、各屏蔽體面或將「催化物材料層」做成薄片夾設在各屏蔽體之間。
[0020]4、可以採用膠粘的方式將「催化物材料層」附著於磁極表面、磁極與屏蔽體之間、各屏蔽體面或將「催化物材料層」做成薄片夾設在各屏蔽體之間。
[0021]5、可以採用材料的生長方式將「催化物材料層」附著於磁極表面、磁極與屏蔽體之間、各屏蔽體面或將「催化物材料層」做成薄片夾設在各屏蔽體之間。
[0022]對磁路中附著的「催化物材料層」進行緻密處理，並且保證磁路中的「催化物材料層」在磁力線方向的總厚度總和為10?2100微米。
[0023]同現有技術相比較，本發明的有益效果是:將鐠(或其它催化物)作為「催化物材料層」，置於穿過油管的磁路中、永磁體組件之外，從而既不減少穿過油管的磁力線，又保證磁路中有足夠的催化能量物質存在，進而改善燃油的燃燒特性、增強燃油燃燒時的爆發力，既降低有害氣體排放又減少發動機油耗、並能清排發動機積炭，延長發動機的使用壽命。[0024]【【專利附圖】

【附圖說明】】
圖1是本發明磁載體燃油能效催化器優選實施例的軸測投影示意圖；
圖2是所述優選實施例正投影的主視示意圖。
[0025]【【具體實施方式】】
下面參照圖1、圖2對本發明的內容進一步詳述。
[0026]一種發動機燃油能效的磁載能催化方法，包括如下步驟:
A.設置表面磁感應強度為0.51~1.00 T的稀土元素永磁體組件20，以其磁力作為提高發動機燃油能效的催化物能量載體；
B.在所述永磁體組件20的磁場橫貫燃油輸入管路的磁力線範圍內，在該永磁體組件20外部磁路各橫斷面a、b、c、d、e和/或f上設置厚度總和為10~2100 u m的至少一層稀土元素鐠Pr或氧化鋁、分子篩、沸石之一種或幾種材料層，作為燃油催化物；所述設置在永磁體組件20外部磁路各橫斷面a、b、C、d、e和/或f上作為燃油催化物的材料層，採用真空鍍膜、離子濺射和磁控靶、噴塗、膠粘或材料生長的方式形成；
C.對所述催化物材料層進行現有技術的緻密處理和常規防腐、防氧化處理；
D.將設置了所述催化物材料層的永磁體組件20容置於殼體中成為催化器，並將其安裝於發動機的燃油輸入管路上，包括騎跨於所述燃油輸入管路外表面安裝或作為該燃油輸入管路的一段串接於所述管路中。使燃油首先正交流經所述催化器的強磁場，在常溫下被催化，再進入發動機。
[0027]圖1和圖2所不一種磁載體燃油能效催化器,包括表面磁感應強度為0.51~1.00T的永磁體組件20，其磁力被用作提高發動機燃油能效的催化物能量載體；在所述永磁體組件20的磁場橫貫燃油輸入管路的磁力線範圍內，在該永磁體組件20外部磁路各橫斷面
a、b、c、d、e和/或f上設置厚度總和為10~2100 u m的至少一層稀土元素鐠Pr或氧化招、分子篩、沸石之一種或幾種材料層，作為燃油催化物；所述各催化物材料層的外表面還設置有防腐層和防氧化層，還包括作為殼體的倆構造相同的上單體10和下單體11，所述永磁體組件20容置於該倆單體10、11內；所述倆單體10、11的左右兩端均有豎向通槽，該倆單體藉助倆結構相同的屏蔽體30，31聯結在一起，中部形成通孔40，供發動機燃油輸入管穿越；各該屏蔽體30，31是具有一長邊和一短邊的、近似希臘字母n形的、與通槽相適配的薄片形結構，其短邊插進所述殼體之一單體一端的通槽、長邊則穿越該同一單體另一端的通槽後又繼續插進另一單體的通槽中，兩片屏蔽體30，31上下交互相插，並通過其邊上的倒鉤鉤於倆單體的邊上，使殼體之倆單體互相拉緊；所述永磁體組件20外部磁路各橫斷面a、b、c、d、e和/或f上設置的厚度總和為10~2100 u m的至少一層稀土元素鐠Pr或氧化招、分子篩、沸石之一種或幾種催化物材料層，其附著在所述永磁體組件20磁極面上的催化物材料層a』，b』，c』，d』的厚度，以及所述兩片屏蔽體30，31上下交互相插重疊處的催化物材料層e』，f』的厚度，各厚度之和須滿足:IOiim≤a』 +b』 +c』 +d』 +e』 +f』 ( 2100 U m。
[0028]所述設置在永磁體組件20外部磁路各橫斷面a、b、C、d、e和/或f上作為燃油催化物的材料層，採用真空鍍膜、離子濺射和磁控靶、噴塗、膠粘或材料生長的方式形成。
[0029]所述永磁體組件20為稀土元素永磁體組件。
[0030]所述催化器安裝於發動機的燃油輸入管路上，包括騎跨於所述燃油輸入管路外表面安裝或作為該燃油輸入管路的一段串接於所述管路中。[0031]下面是「催化物材料層」附著在磁極上的具體方式。
[0032]1、使用磁體製造的常規工藝，用25%的鐠Pr替代釹來製成鐠釹合金含量為28%的稀土永磁體組件，經防腐處理、充磁後裝夾在夾具上，安放在真空鍍膜機的金屬體上，磁極對著金屬板，洗淨磁極表面的油跡與汙物，溫度控制在80°C以下，把含量99.99%的鐠放置於鎢絲容器上，通電以氣化方式附著在磁極上，厚度總和為10微米，將其翻面重複以上過程。完成後將形成的「催化物材料層」做常規防腐、防氧化處理。
[0033]2、使用磁體製造的常規工藝，用25%的鐠Pr替代釹Nd來製成鐠釹合金含量為28%的稀土永磁體組件，經防腐處理、充磁後裝夾在夾具上；安放在離子濺射鍍膜機的金屬體上，磁極對著金屬板，洗淨磁極表面的油跡與汙物，用99.99%的鐠製作靶材，對磁極面濺射鍍膜膜厚為10微米，將其翻面重複以上過程。完成後將形成的「催化物材料層」做常規防腐、防氧化處理。
[0034]3、使用磁體製造的常規工藝，用25%的鐠替代釹來製成鐠Pr釹Nd合金含量為28%的稀土永磁體組件，經防腐處理、充磁後裝夾在夾具上，安放在金屬轉盤上，磁極對著金屬板，金屬盤連接直流電源的負極，洗淨磁極表面的油跡與汙物。在磁表面刷上鐠「增長液」；電源正極包裹吸水物，滴上鐠「增長液」斷續的接觸洗淨的磁極，電流控制在22安正負5安，過程中持續補充「增長液」，直至鐠增長層厚度達到525微米，將其翻面重複以上過程。完成後將形成的「催化物材料層」做常規防腐、防氧化處理。
[0035]4、使用磁體製造的常規工藝，用25%的鐠替代釹來製成鐠Pr釹Nd合金含量為28%的稀土永磁體組件，經防腐處理、充磁後裝夾在夾具上，安放在金屬轉盤上，磁極對著金屬板，金屬盤連接直流電源的負極，洗淨磁極表面的油跡與汙物。在磁表面刷上鐠「增長液」；電源正極包裹吸水物，滴上鐠「增長液」斷續的接觸洗淨的磁極，電流控制在22安正負5安，過程中持續補充「增長液」，直至鐠增長層厚度達到300微米，將其翻面重複以上過程。完成後將形成的「催化物材料層」做常規防腐、防氧化處理。
[0036]鐠增長液的製作工藝為:將250克氯化鐠含水結晶體溶入一升水中(氯化鐠:水=1:4),攪拌使氯化鐠完全溶解成氯化鐠溶液,在溶液中加入60克檸檬酸氨,攪拌使其完全溶化，再用檸檬酸調節溶液PH值到1-2。少量加入檸檬酸鈉(不出現不溶物為準)。
[0037]在磁表面刷鐠「增長液」的工藝為:
1:使用電淨液陽極接+12電源V，在工件表面移動30-40秒，用清水衝洗檢驗，以水完全擴散為準；
2:將鐠增長液滴入電源正極，使用+12.8V-14V電源，滾/刷致表面達到厚度，改用鎳刷鍍液，用石墨電極接+12.8V電源，刷致能看見鎳層。期間用清水衝洗；並吃幹。反覆三次。最後一層鎳要加厚，層厚控制在15-17微米之間，並吹乾；
3:整體翻面重複以上步驟2。
[0038]備註:電極採用可溶性金屬製成。
【權利要求】
1.一種發動機燃油能效的磁載能催化方法，包括如下步驟: A.設置表面磁感應強度為0.51~1.0O T的永磁體組件(20)，以其磁力作為提高 發動機燃油能效的催化物能量載體； B.在所述永磁體組件(20)的磁場橫貫燃油輸入管路的磁力線範圍內，在該永磁體組件(20)外部磁路各橫斷面(a、b、c、d、e和/或f)上設置厚度總和為10~2100 μ m的至少一層稀土元素鐠Pr或氧化鋁、分子篩、沸石之一種或幾種材料層，作為燃油催化物； C.對所述催化物材料層進行現有技術的緻密處理和常規防腐、防氧化處理； D.將設置了所述催化物材料層的永磁體組件(20)容置於殼體中成為催化器，並將其安裝於發動機的燃油輸入管路上，使燃油首先正交流經所述催化器的強磁場，在常溫下被催化，再進入發動機。
2.根據權利要求1所述的發動機燃油能效的磁載能催化方法，其特徵在於:所述設置在永磁體組件(20)外部磁路各橫斷面(a、b、c、d、e和/或f)上作為燃油催化物的材料層，採用真空鍍膜、離子濺射和磁控靶、噴塗、膠粘或材料生長的方式形成。
3.根據權利要求1所述的發動機燃油能效的磁載能催化方法，其特徵在於:所述永磁體組件(20)為稀土元素永磁體組件。
4.根據權利要求1所述的發動機燃油能效的磁載能催化方法，其特徵在於:所述催化器安裝於發動機的燃油輸入管路上，包括騎跨於所述燃油輸入管路外表面安裝或作為該燃油輸入管路的一段串接於所述管路中。
5.一種磁載體燃油`能效催化器，包括表面磁感應強度為0.51~1.00 T的永磁體組件(20)，其磁力被用作提高發動機燃油能效的催化物能量載體；在所述永磁體組件(20)的磁場橫貫燃油輸入管路的磁力線範圍內，在該永磁體組件(20)外部磁路各橫斷面(a、b、c、d、e和/或f)上設置厚度總和為10~2100 μ m的至少一層稀土元素鐠Pr或氧化鋁、分子篩、沸石之一種或幾種材料層，作為燃油催化物；所述各催化物材料層的外表面還設置有防腐層和防氧化層。
6.根據權利要求5所述的磁載體燃油能效催化器，其特徵在於:還包括作為殼體的倆構造相同的上單體(10)和下單體(11)，所述永磁體組件(20)容置於該倆單體(10、11)內；所述倆單體(10、11)的左右兩端均有豎向通槽，該倆單體藉助倆結構相同的屏蔽體(30，31)聯結在一起，中部形成通孔(40)，供發動機燃油輸入管穿越；各該屏蔽體(30，31)是具有一長邊和一短邊的、近似希臘字母η形的、與通槽相適配的薄片形結構，其短邊插進所述殼體之一單體一端的通槽、長邊則穿越該同一單體另一端的通槽後又繼續插進另一單體的通槽中，兩片屏蔽體(30，31)上下交互相插，並通過其邊上的倒鉤鉤於倆單體的邊上，使殼體之倆單體互相拉緊； 所述永磁體組件(20)外部磁路各橫斷面(a、b、C、d、e和/或f)上設置的厚度總和為10~2100 μ m的至少一層稀土元素鐠Pr或氧化鋁、分子篩、沸石之一種或幾種催化物材料層，其附著在所述永磁體組件(20)磁極面上的催化物材料層(a』，b』，c』，d』)的厚度，以及所述兩片屏蔽體(30，31)上下交互相插重疊處的催化物材料層(e』，f』 )的厚度，各厚度之和須滿足:10 u m < a，+b，+C，+d，+e，+f，^ 2100 μ m。
7.根據權利要求5所述的磁載體燃油能效催化器，其特徵在於:所述設置在永磁體組件(20)外部磁路各橫斷面(a、b、c、d、e和/或f )上作為燃油催化物的材料層，採用真空鍍膜、離子濺射和磁控靶、噴塗、膠粘或材料生長的方式形成。
8.根據權利要求5所述的磁載體燃油能效催化器，其特徵在於:所述永磁體組件(20)為稀土元素永磁體組件。
9.根據權利要求5所述的磁載體燃油能效催化器，其特徵在於:所述催化器安裝於發動機的燃油輸入管路上，包括騎跨於所述燃油輸入管路外表面安裝或作為該燃油輸入管路的一段串接於所述管路中。
【文檔編號】F02M27/02GK103670820SQ201210353507
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2012年9月21日 優先權日:2012年9月21日
【發明者】陳永生 申請人:陳永生