利用磁和光触媒及光作用提高内燃机燃料燃烧率的方法及其装置

摘要

本发明属于一种利用磁和光触媒及光作用提高内燃机燃料燃烧率的方法及其装置，方法是将进入发动机前的燃料同时经过磁场、波长为175～400nm的光源中照射和光触媒处理,再进入发动机爆燃。其装置是在燃料输送管道上设有一个围绕波长为175～400nm光源的、供燃料从一端流入和另一端流出的、且位于磁场中的光触媒通道，光触媒通道内设有光触媒体,光触媒通道外侧设有使光触媒通道位于磁场中的磁场发生器,光触媒通道的进口和出口与燃料输送管道导通并呈封闭状态。本发明能使进入发动机前的燃料同时经过磁场、光源照射和光触媒处理,再进入发动机的气缸内充分的燃烧，有降低碳排放，减少环境污染，提高发动机工作效率的优点。

说明书

 

技术领域

本发明属于一种利用磁和光触媒及光作用提高内燃机燃料燃烧率的方法及其装置。

背景技术

据测算内燃机能量转换做功率仅占燃烧值的38%，其余部分为33%的排气损失，29%的冷却损失。在排气过程中，有相当成分是燃烧负反应产物，包括：一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化合物、二氧化硫、烟尘微粒（某些重金属化合物、铅化合物、黑烟及油雾）、甲醛等。这些负反应产物都是内燃机燃烧的产物，负反应产物不仅造成能源浪费，也污染环境。因此有效地降低内燃机燃烧中的负反应产物就可以大大地提高燃料的燃烧功效率，同时也降低有害气体的排放，促进环保。

为达到降低内燃机燃烧中的负反应产物、提高燃料的燃烧做功效率，目前使用最广泛的技术大体分为两种：一种是用改变燃料分子结构的方法来达到提高燃料的燃烧效率，如磁性节油器、纳米节油器等等；另一种方法是增加进入发动机空气中的氧气含量来达到提高燃烧效率的目的；例如，稀土增氧器、涡轮增压器或磁化空气等。最新的技术是利用远红外线作为燃料激化的技术方案，该方案的工作原理是，在输送燃料的管路上，设置一远红外线的发射装置，一般选择的波长为3~20微米的远红外线。当燃料位于远红外线辐射光光场时，在远红外线光子能量的作用下，燃料中的碳氢分子间的键能通过共振吸收光子动能而提高，使得燃料被激化、活化而提高其燃烧效率。现代燃烧理论认为：烃类的氧化过程本质上是一系列通过自由基的链反应过程。通过热、电、磁、声、光等高能物理方法对燃料照射光源，令燃料分子层甚至是原子层产生共振和能量跃迁，令燃料饱和分子链断裂,释放出自由电子，产生大量“自由基”，能够提高燃料的燃烧效率。然而，大量的实践证明，几乎所有的远红外类的产品其助燃的效果并不明显。

光触媒技术主要应用在空气净化、杀菌、除臭和防污等技术领域,没有在提高内燃机燃料燃烧率方面的应用。

发明内容

本发明的目的是设计一种利用磁和光触媒及光作用提高内燃机燃料燃烧率的方法及其装置，能使进入发动机前的燃料同时经过磁场、光源照射和光触媒处理,再进入发动机的气缸内充分的燃烧，有降低碳排放，减少环境污染，提高发动机工作效率的优点。

为此,本发明的方法是将进入发动机前的燃料同时经过磁场、波长为175～400nm的光源中照射和光触媒处理,再进入发动机爆燃；

包括, 在燃料输送管道上设一个围绕该光源的、供燃料从一端流入和另一端流出的、且位于磁场中的光触媒通道；

通道内设有光触媒体,使该光触媒通道内的光触媒体充分接触由波长为175～400nm的光源射出的光;

光触媒通道的进口和出口与燃料输送管道导通并呈封闭状态；

使流经该光触媒通道的燃料与通道内的光触媒体充分接触;

光触媒通道的燃料与通道内的光触媒体接触过程是在磁场中完成,经过磁和光触媒及光作用的燃料立即进入发动机爆燃。所述的光触媒通道内设有匀磁螺旋体。所述的磁场为永磁体产生的磁场、或为电磁场。

一种实现本发明方法的装置, 主要由光触媒通道所组成,在燃料输送管道上设有一个围绕波长为175～400nm光源的、供燃料从一端流入和另一端流出的、且位于磁场中的光触媒通道, 光触媒通道内设有光触媒体, 光触媒通道外侧设有使光触媒通道位于磁场中的磁场发生器,光触媒通道的进口和出口与燃料输送管道导通并呈封闭状态。所述的光触媒通道内设有匀磁螺旋体。所述的光触媒通道为环形体通道,或为螺旋形通道,或为环球形通道。所述的波长175～400nm的照射光源是纳米灯，或是黑光灯。所述的光触媒体位于光触媒通道内的向光内壁上。所述的光触媒体位于光触媒通道内,或同时位于光触媒通道内和该通道内向光内壁上。所述的光触媒体为位于光触媒通道内壁上的含二氧化钛的涂层,或为位于光触媒通道内的含二氧化钛的网架体。上述结构设计实现了本发明的目的。

本发明的优点是能使进入发动机前的燃料同时经过磁场、光源照射和光触媒处理,再进入发动机的气缸内充分的燃烧，有降低碳排放，减少环境污染，提高发动机工作效率。

本发明的技术方案将进入发动机前的燃料同时经过磁场、波长为175～400nm的光源中照射和光触媒处理,再进入发动机爆燃, 使磁场、波长为175～400nm的光源和光触媒同时作用于燃料。

本发明的工作机理：内燃机的燃料通常是指汽油、柴油、煤油、乙醇汽油、甲醇等有机液体及液化气、天然气、酒精等有机气体，它们的主要成分是多种烷烃、芳香烃、苯、羟基等有机化合物，它们都是长碳链的有机混合物，分子量大，分子量越大，粘度越大，分子量小，热值越高，雾化燃烧越好，氢氧根自由基是高能量燃料。现代燃烧理论认为，有机化合物的氧化过程本质上是一系列通过自由基的链反应过程。而自由基聚合分子链后的状态影响着燃烧的速度和燃烧后的负反应产物，有机化合物的分子链的长短决定了燃烧反应能量的大小。酚、醇等化合物可分解出氢、氢氧根离子均是助燃物，并且没有金属离子参与的有机物燃料燃烧速度更快更彻底，无机盐类难生成氧化物污染环境。通过磁环境下的燃料发生催化氧化反应，燃料燃气分子链断裂释放出氢氧自由基，所含的硫醇、噻吩等可分解出氢气，产生大量的自由基和氢气，自由基聚合反应后，使得自由基聚合的分子运动状态由过去的布朗运动变成空芯管状运动，可以提高燃速。同时本发明位于燃料中的光触媒体在波长为175～400nm的光源照射下，由于吸收了光能而产生电子空穴对。这些空穴对（光载流子）会迅速迁移至表面，并激活其表面附着的H₂O与O₂而产生氢氧基（-OH）和活性氧（-O）,有促进提高燃速的作用。众所周知,汽油的燃烧值约为10500大卡/升，而氢气的燃烧值约为20000大卡/升，氢点火所需的能量小，只为汽油的1/6，氢燃烧的火焰传播速度快，是汽油的9倍，燃料中混合渗入了氢，加快了火焰传播的速度，增加热值的能量释放基，这样就可以提高混合气燃烧的点燃速度和燃烧速度，避免了因失火而造成的能源浪费和负反应物生成，生成的无机盐类减少了生成的氧化物，既节能又减少污染。

本发明的效果是显著的，本发明在不改变原内燃机设计结构的基础上，增加了能量释放基数，有效地提高了燃料的燃速，改变了燃烧曲线，提早、集中地完成了能量释放过程，同时，无机态化合物如硫化物等在这个过程中形成盐类，减少了对环境的污染。试验表明，使用本方案后，改变了燃烧曲线，提早、集中地完成了能量释放过程，发动机噪音明显降低，扭矩显著增强，发动机工作效率明显提高，同时有效地减少了燃烧负反应产物。本发明产品经具国家资质单位检测, 检测条件：依GB18352.3-2005标准，测试用基础燃料93号燃油。测试车型：奥迪FV7201TCVTG轿车。结果是：原车奥迪FV7201TCVTG轿车CO(g／Km)7.79， NOX(g／Km)0.14，油耗(1／100Km)10.76；该车加装本发明后CO(g／Km)5.25， NOX(g／Km)0.13，油耗(1／100Km)10.50。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明光触媒体的网架体结构示意图。

图3是本发明的匀磁螺旋体结构示意图。

图4为本发明的另一实施例结构示意图。

具体实施方式

一种利用磁和光触媒及光作用提高内燃机燃料燃烧率的方法是：将进入发动机前的燃料同时经过磁场、波长为175～400nm的光源中照射和光触媒处理,再进入发动机爆燃。

包括, 在燃料输送管道上设一个围绕该光源的、供燃料从一端流入和另一端流出的、且位于磁场中的光触媒通道；

通道内设有光触媒体,使该光触媒通道内的光触媒体充分接触由波长为175～400nm的光源射出的光;

光触媒通道的进口和出口与燃料输送管道导通并呈封闭状态；

使流经该光触媒通道的燃料与通道内的光触媒体充分接触;

光触媒通道的燃料与通道内的光触媒体接触过程是在磁场中完成,经过磁和光触媒及光作用的燃料立即进入发动机爆燃。所述的光触媒通道内设有匀磁螺旋体。所述的磁场为永磁体产生的磁场、或为电磁场。

光触媒通道的燃料与通道内的光触媒体接触过程是在磁场中完成,经过磁和光触媒及光作用的燃料立即进入发动机爆燃。

如图1至图4所示,实现本发明方法的装置, 主要由光触媒通道3所组成。在燃料输送管道上设有一个围绕波长为175～400nm光源7的、供燃料从一端流入和另一端流出的、且位于磁场中的光触媒通道。光触媒通道内设有光触媒体, 光触媒通道外侧设有使光触媒通道位于磁场中的磁场发生器4。光触媒通道的进口8和出口2与燃料输送管道导通并呈封闭状态。

如图3所示, 所述的光触媒通道内设有匀磁螺旋体6。匀磁螺旋体为1～2片并排设置的铁片, 两铁片10被包裹在薄铝片中,并被整体加工成螺旋状,其作用是均匀触媒通道内的磁场，更利于在磁环境下的光触媒通道内的燃料发生催化氧化反应。

所述的光触媒通道为环形体通道,或为螺旋形通道,或为环球形通道。所述的波长175～400nm的照射光源是纳米灯，或是黑光灯。所述的光触媒体位于光触媒通道内的向光内壁上。所述的光触媒体位于光触媒通道内,或同时位于光触媒通道内和该通道内向光内壁上。所述的光触媒体为位于光触媒通道内壁上的含二氧化钛的涂层5,或为位于光触媒通道内的含二氧化钛的网架体9。

如图1所示, 本发明的光触媒通道3包围该照射光源7并使得燃料得以通过的通道可以是由一个位于壳体内中心并与照射光源形状适配的环形体透明罩体, 照射光源位于环形体透明罩体中部的灯室1内。罩体内壁设有含二氧化钛的涂层5。透明罩体内设有含二氧化钛的网架体9(如图2所示,即在网架体外设二氧化钛涂层),以增加光触媒材料与燃料的接触转化面积。在透明罩体外侧或磁场发生器上可设有反光涂层、以使直射光和反光同作用于流经通道内的燃料，加大光解作用。透明罩体用耐热透明材料制成，如耐热玻璃。

如图4所示，光触媒通道包围该照射光源并使得燃料得以通过的通道还可以是一个围绕照射光源的螺旋形通道, 即在环形体透明罩体内设有螺旋分隔片11, 形成一个燃料仅能从头部进口进入并依螺旋形通道流动并从尾部出口流出的螺旋形通道, 以增加磁、光、光触媒材料与燃料的接触转化时间。螺旋形通道内壁设有含二氧化钛的涂层, 透明罩体内设有含二氧化钛的网架体。

磁场由磁场发生器产生, 磁场发生器可以为永磁体；也可以为电磁场发生器,电磁场发生器产生磁场, 磁场由磁场产生线圈形成。其电控装置包括正负方波发生器、功率放大器、稳压器。汽车蓄电池为电控装置提供电源，电源通过正方波发生器产生100～500赫兹的正负方波，经由功率放大器放大后，供给磁场产生线圈，在磁场产生线圈内产生磁场，电源通过稳压器供给向透明罩体内照射光源所需的电源。正方波发生器、功率放大器、稳压器均为市场上所售产品，亦可用传统电路代替，但应保证正方波发生器产生100～500赫兹的正负方波。由功率放大器放大后，供给磁场产生线圈可产生相当于磁表强度为100～500高斯的磁力。显然, 磁场发生器位于光触媒通道外侧。光触媒通道位于磁场发生器的磁场中。

显然,一个程控单元也可以同时为本发明的照射光源和电磁场发生器提供由蓄电池产生的支持转换电源电路, 照射光源和变频磁电磁场均由其控制产生。电磁场发生器也可产生变频磁场, 变频磁场由磁场产生线圈形成。汽车蓄电池通过程控单元产生100～500赫兹的正负方波，供给磁场产生线圈，在磁场产生线圈内产生变频磁场，电源通过程控单元供给向透明罩体内照射光源所需的电源。程控单元的程控电路IC元件均为市场上所售产品,故不再累述。显然, 磁场发生器位于光触媒通道外侧。光触媒通道位于磁场发生器的变频磁场中。

使用时，将装置置在发动机进油口附近上，并固定在对应的发动机或车体上，程控单元与汽车电瓶连接，使磁场产生线圈产生磁场，汽车的燃料从进口先进入到包围该照射光源并使得燃料得以通过的光触媒通道内，同时经过磁场、波长为175～400nm的光源中照射和光触媒处理,再进入发动机爆燃，达到提高发动机工作效率和节油的目的。

总之, 本发明能使进入发动机前的燃料同时经过磁场、光源照射和光触媒处理,再进入发动机的气缸内充分的燃烧，有降低碳排放，减少环境污染，提高发动机工作效率的优点。可推广使用。