專利名稱：用于實現(xiàn)節(jié)油及減少排放的裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于降低熱機燃料消耗、并減少排放到大氣中的排放物的裝置，其中的排放物例如為氣態(tài)排放物。
但是，需要明確指出的是本發(fā)明具有非常寬泛的適用范圍。
例如，本發(fā)明不僅可應用到機動車的發(fā)動機上，還可應用到任何形式的熱機上。
液態(tài)燃料的不完全燃燒會增大發(fā)動機的運行成本。另外，經(jīng)發(fā)動機排氣口排放到大氣中的未燃燃料(例如為碳氫化合物)通常對大氣環(huán)境是有害的。
排放到大氣中的某些氣體包括一氧化碳、各種氮氧化物、以及未燃燒的碳氫化合物。
因而，很自然的是任何能減少燃料消耗、從而降低車輛運行成本并減輕對大氣污染的裝置都將成為本領域中很重要的技術進步，并在總體上帶來極大的社會效益。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，本文提供了一種節(jié)油裝置，其包括磁性裝置，該裝置用于在由燃料微滴與空氣組成的混合物被吸入到發(fā)動機中之前向其施加磁力，其中的混合物即為發(fā)動機的燃料供給，所述磁性裝置設置在燃料/空氣混合裝置與通入到發(fā)動機中的歧管的中間。
這樣，磁性裝置就向微滴施加了一個磁力，該磁力使得微滴的尺寸變小，這反過來又能使得燃燒更徹底、排放更少。
大小超過一定尺寸的大液滴容易造成燃燒不完全。
一般來講，采用該裝置的發(fā)動機通常是吸氣式發(fā)動機，例如為汽油內(nèi)燃機，因而，本發(fā)明裝置位于化油器與通向氣缸的進氣總管之間。
作為備選方案，發(fā)動機也可以是燃料噴射式的，此時，磁性裝置設置在燃料噴射器的上游位置。
在裝置的一種形式中，裝置可與一燃料共軌相聯(lián)接。在另一種形式中，裝置可被設置在燃料共軌與噴射器之間。
裝置可具有一支撐件，該支撐件例如是一隔板，該隔板為燃料空氣混合物形成一條流道，該隔板與燃料管路的支架相串接。
通常，該磁性裝置包括安裝在支撐件上的多個磁體，這些磁體例如為永磁體。
在一種優(yōu)選形式中，在支撐件上安裝了偶數(shù)個磁體，且磁體的極性是相互反置的。
裝置最好具有至少四個磁體，且各相鄰磁體的極性是相反的。
在一種優(yōu)選形式中，磁體的N/S磁軸大致上就是燃料/空氣在該裝置中的流過方向，也就是說，磁軸是在縱向上設置的。
但是，需要提醒的是在某些實施例中，磁體N/S磁軸的方向也可以與支撐件中的流道方向橫交。
各個磁體最好是相互分開地環(huán)繞在燃料/空氣流道的外周。
但是，還應當記住的是磁體也可以是在軸向上相互分開的，例如，磁體在燃料/空氣流道的方向上相互分開。
如磁體是強力磁體將是有利的，例如可以是稀土磁體。
磁體優(yōu)選地是釹-鐵-硼磁體，更為理想的是采用特定等級的此類磁體。
在一種最為優(yōu)選的實施方式中，采用了由澳大利亞新南威士州Warriewood地方的A MAGNETIC FORCE公司提供的N-30級磁體。
上述稀土磁體能產(chǎn)生很強的磁場。這樣，當燃料微滴從裝置中流過時，就能增強作用微滴上的磁力。因此，能增強對裝置中流過微滴的破碎能力，從而減小微滴的尺寸。
盡管釹-鐵-硼磁體是特別推薦的，但申請人相信其它的磁體也是適用的，盡管它們的效果可能不如釹-鐵-硼磁體好，其它的磁體例如為AlNiCo磁體。
當然，磁體的大小將會影響燃料/空氣流道中的磁場強度。在一種具體的方式中，每塊磁體的橫截面面積在20-50毫米×20-50毫米的范圍的。此尺寸范圍的磁體就足以在直徑為22-40毫米的燃料空氣流道中產(chǎn)生合適的磁場，其中，流道的直徑最好約為25毫米或38毫米。磁體的高度或厚度一般為10到30毫米，其實際高度受安裝該磁體的隔板的厚度影響。但可以理解磁體的尺寸是可變的。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，本文提供了一種節(jié)油裝置，其包括一支撐體，該支撐體的中央制有一孔洞，有多塊在徑向上分開的磁體與該支撐體相聯(lián)接，這些磁體圍繞孔洞的圓周布置，它們的排列形式能在孔洞的斷面內(nèi)形成連續(xù)的磁場。
所述支撐體可以是盤狀的，且在該支撐體上設置有多個小孔，以便于將支撐體固定到燃料/空氣管中，其中的燃料/空氣管通向內(nèi)燃機的燃燒室。
所述支撐體上可合適地設置頂蓋板和底蓋板，這兩蓋板固定住磁體，以防止它們在支撐體的頂面和底面之間發(fā)生位移。
可通過形狀互配的鍵槽將磁體固定到支撐體上。
可設置偶數(shù)個磁體，它們的極性相互反置。
裝置可具有四塊磁體，它們環(huán)繞支撐體上一圓形孔洞的圓周基本等距地分布，從而被布置成相互之間大約有90°的間隔角。
裝置可包括六塊磁體，它們環(huán)繞支撐體上一基本為橢圓形孔洞的周邊基本等距地分布。
根據(jù)本發(fā)明的又一方面，本文提供了一種用于內(nèi)燃機的節(jié)油系統(tǒng)，其包括一單喉腔或雙喉腔化油器以及一前述的節(jié)油裝置，節(jié)油裝置設置在化油器與發(fā)動機燃燒室的進氣口之間。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，本文提供了一種用于內(nèi)燃機的供油系統(tǒng)，其包括一單喉腔或雙喉腔化油器以及一前述的節(jié)油裝置，節(jié)油裝置設置在化油器與發(fā)動機各燃燒室的總進氣口之間。
根據(jù)本發(fā)明的再一個方面，本文提供了一種用于熱機的燃料系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括一單點或多點燃料噴射系統(tǒng)、以及至少一個上述的節(jié)油裝置，節(jié)油裝置設置在燃料噴射共軌與噴射器之間。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，本文提供了一種用于熱機的燃料系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括上述的節(jié)油裝置，該裝置安裝在發(fā)動機燃燒室(一個或多個)的進氣口上。
根據(jù)本發(fā)明的節(jié)油、減排裝置可以用多種方式來顯現(xiàn)其自身的特性。在下文中，參照附圖對本發(fā)明的幾種優(yōu)選實施方式作詳細描述將是便利的。作此詳細描述的目的在于教會那些對本發(fā)明技術主題感興趣的人員如何將本發(fā)明應用在實踐中。但需要明確指出的是此描述說明中的具體特征并不破壞上文敘述內(nèi)容的一般普遍性。
具體實施例方式
在
圖1到圖3中，數(shù)字標號1總體上指代根據(jù)本發(fā)明的節(jié)油/排放控制裝置。
概括地講，裝置1包括一支撐件2，該支撐件是一扁平的矩形板塊，在該板塊上貫通地制有一燃料/空氣流道3。
環(huán)繞著流道3的周邊設置了多個永磁體4。
圖1中表示出了幾個凹窩或小孔，為了清楚起見，圖中這些凹窩或小孔中未安裝或插置磁體。
每塊磁體都是釹-鐵-硼磁體。這種磁體是新近出現(xiàn)的高強永磁體。
從上述提到的那家澳大利亞公司可獲得這種磁體的詳細參數(shù)。
在圖3中表示出了磁體4的南-北級排列。
磁體的極軸基本上是沿著空氣/燃料流道的延伸方向。
如圖所示，相鄰磁體的N-S級定向狀態(tài)是相反的。
在使用時，支撐件2與化油器以及內(nèi)燃機的進氣總管聯(lián)在一路管線上，從而燃料空氣混合物能從流道3中流過。
這樣就會將從化油器流向進氣總管的燃料微滴暴露在磁體產(chǎn)生的磁場中，從而造成微滴的尺寸減小。
當燃料進入到氣缸中之后，微滴尺寸的減小能帶來更完全的燃燒，從而燃料消耗減少，并減輕了廢氣污染。
未受理論上的束縛，本申請人相信由各種磁體所產(chǎn)生的磁場對燃料微滴施加的磁力能顯著減小微滴的尺寸。
本申請人相信強磁場能將微滴破碎，從而可將微滴的尺寸減小到直徑為3微米的程度。
結(jié)果就是，燃料微滴與空氣接觸的表面積顯著加大，從而使得燃料隨后在氣缸中的燃燒更完全，因而熱效率更高。
在接近于完全燃燒的情況下，幾乎所有的碳氫化合物都與氧氣發(fā)生了反應。
由本申請人進行的實驗表明該裝置的確能充分地減少流到氣缸中的燃料中的大液滴數(shù)目。
實驗還表明使用該裝置能夠降低燃油消耗量。
實驗還表明裝置的某些實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。
上面強調(diào)了該裝置的節(jié)油性能，與此同時，裝置的減排性能也是顯著而重要的。
本申請人通過將根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選裝置用在一臺四缸汽油機上，取得了高達63％的節(jié)油效果圖4表示了根據(jù)本發(fā)明第二種可能實施方式的裝置。
該裝置的結(jié)構(gòu)和功能與圖3所示裝置都非常類似，因而除非特別指出，否則的話所有相同的部件都將用相同的附圖標號進行指代。
該裝置被用在一臺帶有雙喉腔化油器的車輛上，所以這就能解釋為何該裝置的流道截面為長橢圓形，其截面積顯著大于圖1中實施例的情況。
該裝置與圖1中的裝置的另一個結(jié)構(gòu)區(qū)別在于圍繞流道的周邊設置了六塊磁體。
這樣，在該流道面積較大的橫斷面內(nèi)形成的磁場就能與圖1裝置中四塊磁體的磁場相當了。
圖5表示了根據(jù)本發(fā)明又一實施例的裝置。
在圖示的排列方式中，磁體4(其可以是疊層形式的)基本上為C型的構(gòu)造。
在圖1到圖5所示裝置的情形中，在支撐件2的各個位置上設置了各種形狀的固定孔2a。
設置了頂蓋板和底蓋板(圖中未示出)，這兩蓋板固定住磁體，以防止它們在支撐體的頂面和底面之間發(fā)生位移。
圖6表示了根據(jù)本發(fā)明又一實施例的裝置。該裝置與前敘的幾種實施例在基本結(jié)構(gòu)方面存在區(qū)別。
具體來講，磁體4被設置成這樣它們的N-S級軸橫貫燃料/空氣流道3。在先前的實施例中，N-S級軸是與燃料空氣流道平行的。實質(zhì)上，是將多個磁體4以這樣的方式進行排布使得它們圍繞著流道的周邊頭腳相連，且在兩相鄰磁體之間留有很小的空隙。
在圖示的裝置中，設置了六個磁體4，它們環(huán)繞著支撐體1的圓周分開布置。
相鄰兩磁體的極性是相反的，也就是說，一磁體的N級與相鄰磁體的S級靠近。
在流道3的整個環(huán)周面上都采用這樣的設置樣式。
盡管在該實施例中表示出了六塊磁體，但此確切數(shù)目并不是關鍵因素。
該實施例的另一特征在于燃料空氣流道中只設置了一層磁體4。
圖7表示了另一種實施例，該實施例與圖6所示實施例類似。
圖7所示實施例與圖6實施例相比關鍵的區(qū)別在于其具有多層磁體4，這幾層磁體在縱向上相互離開。
每層磁體都包括數(shù)個磁體，例如有兩個磁體4，每層中多個磁體之間的相互布置方式可采用上述實施例中的排列方式。
磁體被安裝在一套筒5中，該套筒例如是用銅、鋁、鋼或其它材料制成的，且在其上開有一些槽縫。然后將套筒5穿入到一殼體(圖中未示出)中，該殼體安裝到一燃料供應管內(nèi)。
殼體的一端通常帶有凸緣端(未示出)，用于將殼體安裝到鄰近的部件上。套筒5與磁體4的尺寸被設計成能小間隙地安裝到殼體中。
圖8到圖10表示了一種節(jié)油裝置，該裝置用在與化油器系統(tǒng)截然不同的燃料噴射系統(tǒng)上。
圖8所示的裝置安裝在一中心點噴射器系統(tǒng)中。更具體來講，該裝置安裝在燃料噴射共軌與噴射器之間。
典型的作法是為每一噴射器都安裝一此裝置。
在圖中只是示意性地表示出了該節(jié)油裝置。
但其結(jié)構(gòu)與功能都與上文參照圖1到圖6所描述的內(nèi)容相同。
圖9表示了一種裝置，其被合并在噴射器燃料共軌中。
如圖所示，裝置包括多塊磁體4，它們環(huán)繞著燃料共軌的周邊分開布置。
采用該實施方式，一套裝置就可以服務于所有的噴射器。這與圖8所示實施例相反，在圖8的實施例中，為每個噴射器都設置了一個獨立裝置。
圖10表示了一種節(jié)油裝置，其靠近進氣口，并安裝在氣缸等的缸蓋上。
該節(jié)油裝置安裝在每一氣缸上，從而能實現(xiàn)節(jié)油、減排的效果。
盡管圖中的裝置具有六塊磁體，但該具體數(shù)目并不是發(fā)明的要素。該數(shù)目同樣還可以是二或四。
在裝置被安裝到缸蓋上的情況中，裝置可被安裝到一圓形或方形的支撐件上，且該支撐件中可設置內(nèi)安裝螺紋，用于接納并固定一燃料噴射閥。作為備選方案，也可以在制造發(fā)動機時，將類似的結(jié)構(gòu)制在氣缸缸蓋中。
圖11到圖13表示了本發(fā)明裝置的具體安裝位置。
圖11表示了一種電子燃料噴射系統(tǒng)，該裝置可被插入到圖中兩“X”位置中的任一位置上，其中，一個“X”位置位于噴射器7附近的燃燒室開口處，和/或另一“X”位置位于進氣管8中、噴射器7前方的位置處。
在圖12中，表示了一種典型的機械噴射系統(tǒng)，裝置可布置在噴射器7兩側(cè)的兩“X”位置處。
圖13中表示的是一種四缸發(fā)動機的普通進氣歧管9，裝置可被間置在化油器10與歧管總進氣口11之間的“X”位置處。
申請人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)該節(jié)油/減排裝置是非常有效的。
該裝置的具體優(yōu)點在于其結(jié)構(gòu)相對簡單、易于制造、并能用于對現(xiàn)有的機動車進行改造。
裝置用在化油器系統(tǒng)和中點噴射系統(tǒng)上時的效果最好，但其也適用于諸如燃料噴射系統(tǒng)等的其它系統(tǒng)。
裝置可被用在柴油機的排氣裝置上，在這樣的情況下，發(fā)現(xiàn)能減少廢氣排放物(例如是包括黑煙粒的排放物)下面列出的是一常規(guī)的排放指標對比示例，該對比試驗是最近進行的，試驗中，將燃料系統(tǒng)中安裝有本發(fā)明裝置的熱機與未安裝裝置的熱機進行比較。
指標 發(fā)動機轉(zhuǎn)速 ％CO 發(fā)動機冷機840 1.2CO2且未安裝裝置 840 3.2O2840 13.8HC 840 200PPMCO發(fā)動機處于高熱狀態(tài) 860 2.3CO2但未安裝裝置 8603O2860 13.8HC 860 200PPMCO發(fā)動機處于暖機狀態(tài) 780 0.1CO2已安裝裝置780 3.4O2780 15HC 78080PPMCO 1440 0.1CO21440 3.9O21440 14HC 144040PPMCO 1430 0.1CO21430 4.1O21430 14HC 143020PPMCO 1410 0.1CO214104O21410 14HC 141020PPM
CO890 0CO28900.3O2890 20.2HC890 60PPMCO890 0CO28900.3O2890 20.2HC890 60PPMCO890 0CO28900.8O2890 20.3HC890 40PPMCO發(fā)動機處于高熱狀態(tài) 890 0CO2已安裝裝置 890 0O2890 20.5HC890 20PPMCO發(fā)動機停機后再次啟動810 0CO28104.7O2810 12.3HC810 140PPM當然，不難理解上述以示例形式給出的本發(fā)明實施例，以及對這些實施例作出的、對本領域技術人員來講是顯而易見的所有改動和變型都應當被認為是在本發(fā)明寬泛的范圍及界限內(nèi)。
權(quán)利要求書(按照條約第19條的修改)1.一種節(jié)油裝置，其包括一盤狀的非磁性固態(tài)支撐體，該支撐體的中央具有一孔洞，該支撐體具有連續(xù)的外周邊，從而適于將支撐體布置在一熱機燃料系統(tǒng)的密封的空氣/燃料環(huán)境中，該布置方式使得孔洞的縱軸與空氣/燃料環(huán)境中流體的流動路徑同軸；多組具有相反磁極的永磁體，它們由支撐體的周邊支撐，并被布置成能在支撐體孔洞的斷面內(nèi)產(chǎn)生連續(xù)的磁場。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的節(jié)油裝置，其特征在于磁體對通過鍵槽的形式卡到支撐體的周邊中，并具有一磁性面，該磁性面延伸向中央孔洞，并與中央孔洞直接相通。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的節(jié)油裝置，其特征在于所述支撐體上設置有多個小孔，以便于將支撐體固定到一燃料/空氣管中，其中的燃料/空氣管通向一內(nèi)燃機的燃燒室。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的節(jié)油裝置，其特征在于支撐體上設置有頂蓋板和底蓋板，這兩蓋板固定住磁體，以防止它們在支撐體的頂面和底面之間發(fā)生位移。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的節(jié)油裝置，其特征在于設置偶數(shù)個磁體，且每對相對磁體的極性都是相互反置的。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的節(jié)油裝置，其特征在于裝置具有四塊磁體，它們環(huán)繞支撐體上一圓形孔洞的圓周基本等距地分布，從而被布置成相互之間大約有90°的間隔角。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的節(jié)油裝置，其特征在于裝置具有六塊磁體，它們環(huán)繞支撐體上一基本為橢圓形孔洞的周邊基本等距地分布。
8.一種用于內(nèi)燃機的節(jié)油系統(tǒng)，其包括一單喉腔或雙喉腔化油器、以及一根據(jù)權(quán)利要求1所述的節(jié)油裝置，節(jié)油裝置設置在化油器與發(fā)動機燃燒室的進氣口之間。
9.一種用于內(nèi)燃機的燃料系統(tǒng)，其包括一單喉腔或雙喉腔化油器、以及一根據(jù)權(quán)利要求1所述的節(jié)油裝置，節(jié)油裝置設置在化油器與各個發(fā)動機燃燒室的總進氣口之間。
10.一種用于熱機的燃料系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括一單點或多點燃料噴射系統(tǒng)、以及至少一個根據(jù)權(quán)利要求1所述的節(jié)油裝置，節(jié)油裝置設置在燃料噴射共軌與噴射器之間。
11.一種用于熱機的燃料系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括根據(jù)權(quán)利要求1所述的節(jié)油裝置，該裝置安裝在發(fā)動機燃燒室(一個或多個)的進氣口上。
12.一種減少排放的設備，其包括根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，該裝置與熱機的排氣系統(tǒng)相連接。
權(quán)利要求
1.一種節(jié)油裝置，其包括支撐體，該支撐體的中央制有一孔洞；多塊在徑向上分開的磁體，它們與所述支撐體相聯(lián)接，并圍繞孔洞的周邊布置，它們的排列形式能在孔洞的斷面內(nèi)產(chǎn)生連續(xù)的磁場。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的節(jié)油裝置，其特征在于所述支撐體是盤狀的，且在該支撐體上設置有多個小孔，以便于將支撐體固定到燃料/空氣管中，其中的燃料/空氣管通向內(nèi)燃機的燃燒室。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的節(jié)油裝置，其特征在于支撐體上設置有頂蓋板和底蓋板，這兩蓋板固定住磁體，以防止它們在支撐體的頂面和底面之間發(fā)生位移。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的節(jié)油裝置，其特征在于磁體通過具有互補形狀的鍵槽固定到支撐體上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的節(jié)油裝置，其特征在于設置偶數(shù)個磁體，且每對相對磁體的極性都是相互反置的。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的節(jié)油裝置，其特征在于裝置具有四塊磁體，它們環(huán)繞支撐體上一圓形孔洞的圓周基本等距地分布，從而被布置成相互之間大約有90°的間隔角。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的節(jié)油裝置，其特征在于裝置具有六塊磁體，它們環(huán)繞支撐體上一基本為橢圓形孔洞的周邊基本等距地分布。
8.一種用于內(nèi)燃機的節(jié)油系統(tǒng)，其包括一單喉腔或雙喉腔化油器、以及根據(jù)權(quán)利要求1所述的節(jié)油裝置，節(jié)油裝置設置在化油器與發(fā)動機燃燒室的進氣口之間。
9.一種用于內(nèi)燃機的燃料系統(tǒng)，其包括一單喉腔或雙喉腔化油器、以及根據(jù)權(quán)利要求1所述的節(jié)油裝置，節(jié)油裝置設置在化油器與各個發(fā)動機燃燒室的總進氣口之間。
10.一種用于熱機的燃料系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括一單點或多點燃料噴射系統(tǒng)、以及至少一個根據(jù)權(quán)利要求1所述的節(jié)油裝置，節(jié)油裝置設置在燃料噴射共軌與噴射器之間。
11.一種用于熱機的燃料系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括根據(jù)權(quán)利要求1所述的節(jié)油裝置，該裝置安裝在發(fā)動機燃燒室的進氣口上。
12.一種減少排放的設備，其包括根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，該裝置與熱機的排氣系統(tǒng)相連接。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種節(jié)油裝置的幾種實施方式，其包括一支撐體，該支撐體上安裝了多塊極性互反的磁體，這樣的設計使得裝置能被間置在熱機的燃料系統(tǒng)中，使發(fā)動機的燃料消耗降低，并減少排放。
文檔編號F02M27/04GK1430700SQ01809802
公開日2003年7月16日 申請日期2001年5月21日 優(yōu)先權(quán)日2000年5月19日
發(fā)明者杰弗里·艾倫·穆勒 申請人:世界空氣保護公司