专利名称：一种实现节能减排的装置及方法
技术领域：
本发明涉及一种节能减排的装置及方法，特别是一种用于控制燃料燃烧实现节能
减排的装置及方法。
背景技术：
随着我国经济的高速发展，机动车及各厂矿企业的工业排放污染越来越严重，在 全球气候变暖、世界石油价格日益攀升的情况下，我国目前拥有各种机动车约1. 2亿辆，而 且还会高速度的增长，我国的能源紧缺问题将更加严重。为了节省使用燃油(或可燃气体) 成本，减少大气中一氧化碳的排放，很多地方应用了节能减排装置。但现有技术的节能减排 装置主要是通过在燃油中加入添加剂来提高燃油的效率，从而达到节能的目的；这种方法 虽然可以提高燃油效率，但对燃油效率的提高非常有限，且每次加油均必须添加添加剂，如 不添加则无效，给用户增加使用成本，节油效果也不明显，而长期使用将对动力设备有较大 损伤。现有技术中也有采取通过补充燃油装置的进氧量来提高燃油的效率的装置，例如专 利号为"ZL02135664.5"，名称为"汽油机、柴油机加氧节油器"的中国发明专禾l」，公开了一种 通过向汽油机或柴油机的进气管中补充氧气使其燃油中的碳氢化合物得到充分燃烧，从而 达到节油的目的，但是改装置需设置专门的氧气仓，占用空间较大，且其补充的氧气量不易 控制，节油效果有限。 另外，市场上大多数节油器，通常是对燃油进行磁化，使燃油黏度降低，以达到燃 油充分燃烧的目的，从而提高燃油效率，例如申请号为"93101272. 4"，名称为"燃油发动机 节油器"的中国发明申请，公开的一种由预磁化过滤级和再磁化处理级组成的燃油发动机 节油器，通过对燃油的磁化实现节油目的，但这种磁场的磁力有限，磁化后的油分子还原很 快，无法保持持续效果， 一定程度上限制了燃油效率的进一步提高，长时间使用后，磁力减 弱，节油效果更差。申请号为"95104769. 8"，名称为"用于内燃机中的燃油净化装置"的中 国发明专利申请，公开了一种内燃机用燃油净化装置，包括供油管、输油管、缠绕在输油管 外周上的导电线圈及交流信号发生器，虽然该装置可提高燃油品质进而达到节能的效果， 但该装置不能实时检测输油管燃油状态，交流信号发生器无法根据具体使用情况动态调整 其低频/电压/电流信号，其实用性和方便性以及节能效果均欠佳。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种适用于各种机动车辆、船舶、航空器、燃油
锅炉及各种水处理设施且性能稳定，节能效率高的实现节能减排的装置及方法。 为了实现上述目的，本发明提供了 一种用于控制燃料燃烧实现节能减排的装置，
其中，包括燃料输送管、交变电磁场发生装置、振荡信号控制装置、信号采集器和电源；所述
交变电磁场发生装置沿所述燃料输送管长度方向覆盖在所述燃料输送管外表面，所述交变
电磁场发生装置通过导线与所述振荡信号控制装置相连，所述信号采集器设置在燃料燃烧
后排放口处或者分别设置在燃料燃烧后排放口处和所述燃料输送管输入端处，所述振荡信号控制装置根据所述信号采集器的检测信号发送振荡信号给所述交变电磁场发生装置，控 制作用在所述燃料输送管上的交变电磁场，所述交变电磁场发生装置用于发生交变电磁场 的工作频率范围300Hz-100KHz。 上述的实现节能减排的装置，其中，所述交变电磁场发生装置为一包覆有绝缘材 料的导线，所述导线紧密盘绕形成交变电磁场发生线圈；所述交变电磁场发生线圈以环绕 完全包覆方式设置在所述燃料输送管上；或者分别以上下部分包覆方式设置在所述燃料输 送管上。 上述的实现节能减排的装置，其中，所述信号采集器包括一排放检测装置；或者所 述信号采集器包括排放检测装置和流量检测装置。 上述的实现节能减排的装置，其中，振荡信号控制装置包括一由微处理器控制的 振荡信号发生器，所述微处理器对接收所述排放检测装置或所述排放检测装置和流量检测 装置的检测信号进行数据分析处理，并通过相应调整输出振荡信号的有效功率，使尾气碳 排放达到最小值。 上述的实现节能减排的装置，其中，所述排放检测装置为尾气排放检测传感器，所
述尾气排放检测传感器对排放尾气中CO的排放量进行采集并检测，所述微处理器根据CO
排放量与工作频率的对应关系，来相应调整输出振荡信号的频率段。 上述的实现节能减排的装置，其中，所述工作频率分为多个频率段。 上述的实现节能减排的装置，其中，所述流量检测装置为流速检测传感器，所述流
速检测传感器对所述燃料输送管中燃料流速进行检测，所述微处理器根据所述燃料流速与
有效功率的对应关系，来相应调整输出振荡信号的有效功率。 上述的实现节能减排的装置，其中，所述微处理器包括一记录存储单元，用于存储 CO排放量与工作频率的对应关系、CO排放量与有效功率对应关系、频段范围与有效功率的 对应关系和/或燃料流速与有效功率的对应关系。 上述的实现节能减排的装置，其中，所述微处理器还包括一与所述记录存储单元
连接的控制比较单元，用于执行CO排放自动控制和/或频段周期控制程序。 上述的实现节能减排的装置，其中，所述振荡信号发生器又包括用于控制CO排
放量的可变频信号电路、信号放大驱动电路以及电源稳压电路，所述电源稳压电路分别与
所述可变频信号电路和信号放大驱动电路连接，所述可变频信号电路与所述信号放大驱动
电路连接。 上述的实现节能减排的装置，其中，所述振荡信号发生器又包括用于控制CO排 放量的可变频信号电路、受流量控制的方波电路、整形放大电路、信号放大驱动电路以及连 接的电源稳压电路；所述可变频信号电路分别连接所述受流量控制的方波电路和信号放大 驱动电路，所述受流量控制的方波电路通过所述整形放大电路连接至所述信号放大驱动电 路。 上述的实现节能减排的装置，其中，所述燃料输送管为汽油输送管、柴油输送管或 液化天然气输送管。 上述的实现节能减排的装置，其中，所述燃料燃烧后排放口为车辆的尾气排放口、 船舶的尾气排放口 、航空器的尾气排放口或锅炉的尾气排放口 。 为了更好地实现上述目的，本发明还提供了 一种用于控制燃料燃烧实现节能减排的方法，其中，包括如下步骤 将一交变电磁场发生装置沿一燃料输送管长度方向覆盖在所述燃料输送管外表 面上； 设置一振荡信号控制装置通过导线与所述交变电磁场发生装置连接； 在一燃料燃烧后排放口处或者在燃料燃烧后排放口处和所述燃料输送管输入端
处设置信号采集器，将所述信号采集器与所述振荡信号控制装置电性连接； 尾气排放量控制步骤，利用所述振荡信号控制装置根据所述信号采集器的检测信
号发送振荡信号给所述交变电磁场发生装置，控制作用在所述燃料输送管上的交变电磁
场，其中所述交变电磁场的工作频率范围300Hz-100KHz。 上述的实现节能减排的方法，其中，在尾气排放量控制步骤中，所述振荡信号控制 装置通过一微处理器控制振荡信号发生器来产生振荡信号，所述微处理器对接收所述排放 检测装置或所述排放检测装置和流量检测装置的检测信号进行数据分析处理，并通过相应 调整输出振荡信号的有效功率，使尾气碳排放达到最小值。 上述的实现节能减排的方法，其中，所述微处理器根据CO排放量与工作频率的对 应关系，来相应调整输出振荡信号的多个频率段。 上述的实现节能减排的方法，其中，所述微处理器根据所述燃料流速与有效功率 的对应关系，来相应调整输出振荡信号的有效功率。 上述的实现节能减排的方法，其中，在尾气排放量控制步骤中，还包括一CO排放 自动控制步骤和/或频段周期控制步骤。
本发明的技术效果在于 1、通过计算机产生一个可变的高频信号，经过放大后驱动一个线圈，在线圈内形 成一个交变的电磁场； 2、将发动机等动力设备的输油(或可燃气体)管道放入该电磁场内，当输油管内 的油(或可燃气体)经过该电磁场时，油分子(或可燃气体分子)将发生变化(激发活性、 分子拉长或细化、杂质分离等)； 3、经过处理的燃油(或可燃气体)与空气充分混合后送入燃烧室燃烧，以达到完 全燃烧或提高燃烧效能，燃烧不完全的部分通过尾气排出； 4、安装了排放检测传感器，将检测排放的碳信号转换成电信号，送入计算机分析
处理后，产生一个控制信号，控制交变电磁场的强度，使排放达到最小值； 5、安装了流速传感器，将检测到的输油管内的流量数据送入计算机，分析处理后
产生一个控制信号，控制驱动器的功率，也控制了交变电磁场的大小，达到节能减排的目的。 总之，本发明适用于各种机动车辆、船舶、航空器、燃油锅炉及各种水处理设施，性 能稳定，节能效率高。 以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。
图1为本发明实现节能减排的装置结构框图；
图2为本发明的节能减排装置原理
图3为本发明一实施例的装置组成示意图4为本发明的电路原理图5为本发明的电源电路图6为本发明的CPU板电路图7A 图7C为电磁场控制信号波形图8为本发明的C0排放与频率关系曲线示意图9为本发明的功率与流速关系曲线图10为本发明的co排放量与有效功率关系曲线图 图11为本发明的频段范围与有效功率关系曲线图12为本发明CO排放自动控制程序流程图13为本发明频段周期控制流程图。 其中，附图标记
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燃料输送管 输入端
交变电磁场发生装置
交变电磁场发生线圈
交变电磁场
振荡信号控制装置
微处理器
振荡信号发生器
可变频信号电路
信号放大驱动电路
电源稳压电路
受流量控制的方波电路
整形放大电路
电源输入电路
工作状态指示电路
放大驱动器
信号采集器
排放检测装置
尾气排放检测传感器
A/D转换器
流量检测装置
流速检测传感器
A/D转换器
电源
第一级滤波单元 DC/DC或AC/DC转换器
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53第二级滤波单元54电压控制单元55输出级6燃料燃烧后排放口61尾气排放口100动力装置 V。、V、V'高频信号
具体实施例方式
下面结合附图对本发明的结构原理和工作原理作具体的描述
参见图1、图2及图3，图1为本发明实现节能减排的装置结构框图；图2为本发明 的节能减排装置原理图，图3为本发明一实施例的装置组成示意图。本发明的用于控制燃 料燃烧实现节能减排的装置，包括燃料输送管1、交变电磁场发生装置2、振荡信号控制装 置3、信号采集器4和电源5 ;所述交变电磁场发生装置2沿所述燃料输送管1长度方向覆 盖在所述燃料输送管1外表面，所述交变电磁场发生装置2通过导线21与所述振荡信号控 制装置3相连，所述信号采集器4设置在燃料燃烧后排放口 6处或者分别设置在燃料燃烧 后排放口 6处和所述燃料输送管1的输入端11处，所述振荡信号控制装置3根据所述信号 采集器4的检测信号发送振荡信号给所述交变电磁场发生装置2，控制作用在所述燃料输 送管1上的交变电磁场23，所述交变电磁场发生装置2用于发生交变电磁场23的工作频率 范围为300Hz-100KHz。 其工作原理如下(参见图2):由微处理器31控制产生一个高频信号V，经放大驱 动器33输出给交变电磁场发生线圈22，在交变电磁场发生线圈22内产生一个交变电磁场 23，当动力设备100的输油(或可燃气体)管道经过该交变电磁场23时，输油(或可燃气 体)管道内的燃料分子在该交变电磁场23的作用下产生变化(激发活性、分子拉长或细 化、杂质分离等)；已经变化的燃料分子送入动力设备100进行充分燃烧，排出的一氧化碳 分子被排放检测装置41检测到，检测信号经处理后送入微处理器31，同时流量检测装置42 也检测到燃油(或可燃气体)的流量信息，经处理后送入微处理器31 ;微处理器31将检测 到的反馈信号进行分析处理，调整高频信号V的频率f和功率N，使动力设备100的碳排放 达到最小值。 参见图4，图4为本发明的电路原理图。其中，Cl， C2， QL1， J3组成电源输入电路 326，具有防止电源接反功能，输入电压范围7 60伏；C3， C4， VR1， Rl， Ll， Dl， IC1组成直 流电源变换器，即电源稳压电路323，输出稳定的直流电压5 12VDC ;VR2， R4， C8， IC3及 J4组成可补偿的RC振荡器，即受流量控制的方波电路324，输出受J4(即流速检测传感器 421)控制的方波信号；IC2，R3，R6，R7，C6，C7组成振荡信号发生器，即可变频信号电路321， 产生受J5(即C0的尾气排放检测传感器411)信号控制的可变高频信号V。 ；IC4完成信号整 形放大功能，即整形放大电路325 ;IC5完成信号放大驱动功能，即信号放大驱动电路322 ; R7，R8是输出电路，把信号接入(J1，J2)，即交变电磁场发生线圈22，完成加载电磁场功能； IC6， Ql， Rll， R12， R13， R15， R16组成工作状态指示电路327。 参见图5，图5为本发明的电源电路图。本实施例中的外供电电源5为直流7 60伏或交流110/220V电源，经过第一级滤波单元51滤除干扰后，送入DC/DC或AC/DC转换 器52，输出一个稳定的电压，再送入第二级滤波单元53滤除杂波，最后由电压控制54控制 输出级55输出供微处理器31及各传感部件需要的稳定电源。 参见图6，图6为本发明的CPU板电路图。振荡信号发生器32产生一个能激活油分 子的高频信号V。，经过整形处理、放大后送入微处理器31 ;由微处理器31输出一个可控的 高频信号V，经预放大、驱动及输出级，将大功率的输出高频信号V'加载到交变电磁场发 生线圈22两端，使交变电磁场发生线圈22内形成一个交变电磁场23 ;尾气排放检测传感 器411将动力设备100排放的一氧化碳检测出来，转换成电信号，经A/D转换器412处理后 送入微处理器31 ;液体(或可燃气体)的流速检测传感器421将动力设备100的燃油(或 可燃气体)的流量检测出来，转换成电信号，经A/D转换器422处理后送入微处理器31 ;微 处理器31收到尾气排放检测传感器411和/或流速检测传感器421送来的信号后，经过分 析处理，输出一个控制信号，调整高频信号V的频率和功率，再将高频信号V放大、驱动、输 出给交变电磁场发生线圈22两端，从而改变交变电磁场23的环境，经过若干次调整，达到 动力设备100排放最小的目的。 参见图7A 图7C，图7A 图7C为电磁场控制信号波形图，其中，图7A为实际电 磁场控制信号波形图，图7B为产生周期为t信号的方波图，图7C为图7A的波形的縮小 图形。图7A是实际的电磁场控制信号波形图，频率f是不断变化的，变化范围从f。(大于 300Hz) ^ (小于100KHz)，周期为t ，幅度f与时间t的关系如图所示；图7B是产生周期 为t信号的方波，周期受流速控制，流速快则t值小，反之，流速大则t值大；图7C是图 7A波形的縮小图形，微处理器31不断地发送以周期为t，频率范围从f。(大于300Hz) fj小于100KHz)的方波信号，作用于交变电磁场23的电磁场区。f。是初始设定值(对于 不同燃料其取值也不同)，^的取值受CO尾气排放检测传感器411控制，当确定排放较低 时，频率&相对稳定，达到动态平衡。 参见图8，图8为本发明的CO排放与频率关系曲线示意图。其中横坐标轴为频段 f，纵坐标轴为CO排放量D。本装置产生的高频频率范围300Hz 100KHz。本装置将该频 段分成若干(N)个频率段f ;每个频率对油分子产生的作用大小是不同的，计算机用自动扫 描方式确定最佳的工作频率段，产生的磁场作用于送入动力设备的燃油(或可燃气体)，至 使动力设备100排放最低，达到减排并节能的目的。参见图10，图10为本发明的C0排放量 与有效功率关系曲线图，其中，横坐标轴为有效功率N，纵坐标轴为CO排放量D。由图可见， CO排放量D随有效功率N的增加而减少。 参见图9，图9为本发明的功率与流速关系曲线图，其中，横坐标轴为流速v，纵坐 标轴为有效作用功率N。 A点、N1点分别为怠速点的燃油流速、有效作用功率，B点、N2点分 别为最高速时的燃油流速及有效作用功率。由图可知，有效作用功率N要求随燃油流速v 的增加而增加。 参见图ll，图11为本发明的频段范围与有效功率关系曲线图，其中，横坐标轴为 频段范围f，纵坐标轴为有效功率N。在小于f。的低频段，频段范围f与有效功率N成正比， 即作用于燃油分子的频谱范围越窄，在单位时间内作用次数增多，即有效功率N越大；在大 于f。时，频段范围f与有效功率N成反比，即作用于燃油分子的频谱范围越大，在单位时间 内作用次数减小，有效功率N随之减小。
参见图12，图12为本发明CO排放自动控制程序流程图。该程序运行如下
a、程序开始，对微处理器31进行初始化，给记录存储单元一个初始值(初始频段 f。值和CO排放量D。值)，初始值的选取通过大量试验获取； b、按初始值的标准数据输出一个频段信号，经整形、放大、驱动、输出给输出电路， 然后加载到交变电磁场发生线圈22上，并建立一个特定的符合f。频段信号特征的交变电 磁场23 ; c、当送入动力装置100的燃料流动经过交变电磁场23时，在该交变电磁场23的 作用下，燃料分子将发生变化(激发活性、分子拉长或细化、杂质分分离等)；
d、经过处理的燃油(或可燃气体)与空气充分混合后送入动力装置100的燃烧室 燃烧，燃烧不完全部分通过尾气排出； e、安装在尾气排放口 61的CO排放检测装置41检测出对应于f。频率信号的排放 值D。 f、微处理器31将检测到的排放值D工与初始值D。进行比较，有两种情况产生
第一种，当D工大于D。时，微处理器31将记录存储单元中的f。值降低，变成为^ =f。—》，步长可以调整，但确定后程序不能改变。同时将新的^值替代原来的f。值，新的D工 值替代原来的D。值； 第二种，当D工小于D。时，微处理器31将记录存储单元中的f。值增加，变成为 4 (f。+1)，步长可以调整，但确定后程序不能改变。同时将新的^值替代原来的f。值，新的D工 值替代原来的D。值； g、此时，微处理器31按新的^和D工值的标准数据输出一个频段信号，经整形、放 大、驱动、输出给输出电路，然后加载到交变电磁场发生线圈22上，并建立一个特定的符合 4频段信号特征的交变电磁场23 ; h、再经过上述第3、4、5、6步骤，进入第二次比较过程； i、同理，经过若干(N)次循环后，Di与D卜工的值相近，进入动态平衡的过程。该排 放值Di认为是最小值； j、通过此过程分析得出频段信号f值受控于C0排放数据D值。 装置产生的工作频率段在300Hz-100KHz之间变化，每个工作频率段作用于燃油
分子后，产生的排放参数被传感器检测，并送入计算机比较处理，当进入动态平衡的过程
时，检测到的碳排放最低，装置的工作频率段，进入最佳工作状态。 参见图13，图13为本发明频段周期控制流程图。该程序运行如下 a、程序开始，对微处理器31进行初始化，给记录存储单元一个初始值(初始频段
周期t 。值、排放数据D。值、流量数据M。值)，初始值的选取通过大量试验获取； b、按初始值的标准数据输出一个频段信号，经整形、放大、驱动、输出给输出电路，
然后加载到交变电磁场发生线圈22上，并建立一个特定的符合f频段信号特征(其频段信
号的周期为t 。)的交变电磁场23 ; c、当送入动力装置100的燃料流动经过交变电磁场23时，在该交变电磁场23的 作用下，燃料分子将发生变化(激发活性、分子拉长或细化、杂质分分离等)；
d、经过处理的燃油(或可燃气体)与空气充分混合后送入动力装置100的燃烧室 燃烧，燃烧不完全部分通过尾气排出；
e、安装在尾气排放口 61的C0排放检测装置41检测出对应于f频段、周期为、 时的排放数据D工； f、安装在燃料输送管1上的流量检测装置42检测出对应于f频率、周期为t 。信 号的流量值M工； g、处理器将检测到的流量值M工与初始值M。进行比较，同时将检测到的CO排放数 据D丄与D0比较: (1)当M工大于M。时，微处理器31将记录存储单元中的f频率信号的周期、值降 低(原因是流量大了，发送信号要求变快，增加有效功率)，变成为、—》，步长可 以调整，但确定后程序不能改变。同时将新的、值替代原来的、值，新的M工值替代原来 的M。值； (2)当Mjj、于M。时，微处理器31将记录存储单元中的f频率信号的周期、值 增加(原因是流量变小了，发送信号可以变慢些，适当减小有效功率)，变成为 、+1)，步长可以调整，但确定后程序不能改变。同时将新的、值替代原来的、值，新的 M工值替代原来的M。值； h、微处理器31对排放数据D同时进行比较 (1)当D工大于D。时，微处理器31将记录存储单元中的、值降低，变成为h(、 =t。—》，步长可以调整，但确定后程序不能改变。同时将新的、值替代原来的、值，新 的D工值替代原来的D。值； (2)当D^J、于D。时，微处理器31将记录存储单元中的、值增加，变成为 h(T。+》，步长可以调整，但确定后程序不能改变。同时将新的、值替代原来的、值，新 的D工值替代原来的D。值； i、此时，微处理器31按新的t p Dp M工值的标准数据输出一个频段信号，经整形、 放大、驱动、输出给输出电路，然后加载到交变电磁场发生线圈22上，并建立一个特定的符 合f频段信号周期为t工特征的交变电磁场23 ;
j、再经过上述第3、4、5、6、7、8步骤，进入第二次比较过程； k、同理，经过若干(N)次循环后，Di与D「1的值相近，进入动态平衡的过程，此排 放值Di认为是最小值； 1、通过此过程分析得出频段周期t值受控于流量数据M，也受控于CO排放数据 D。 根据以上原理，相应的，请再参见图3，所述交变电磁场发生装置2可以为沿燃料 输送管外周相对设置的弧形导电板、电极或波导管，也可以为缠绕在燃料输送管1外周上 的导电线圈，本实施例中优选为一包覆有绝缘材料的导线21，所述导线21紧密盘绕形成交 变电磁场发生线圈22 ;所述交变电磁场发生线圈22以环绕完全包覆方式设置在所述燃料 输送管1上；或者分别以上下部分包覆方式设置在所述燃料输送管1上。
本实施例中所述信号采集器4包括一排放检测装置41，该处优选为尾气排放检测 传感器411，设置在燃料燃烧后排放口 6处，该尾气排放检测传感器411例如可以是一氧化 碳监测仪，该一氧化碳监测仪采用半导体一氧化碳气敏传感器，能实时监测一氧化碳浓度 值，并用微处理器31进行控制，使用时可以将其半导体C0气敏传感器置入尾气排放口 61 处，用它的电压或电流模拟量输出作为检测信号，经过A/D转换处理后，送入微处理器31进行程序控制。该尾气排放检测传感器411还可以选用采用电化学传感器的一氧化碳(CO) 检测仪，可测量瞬时浓度、峰值、平均值，LCD数字显示，还可声音报警，报警点可设置为测量 范围内的任意值，具有数据存储功能，可存储多次测量的全部数据，包括日期、时间、测试 点数、测点时间间隔和每点的测量值，使用时用其接口连接到微处理器31，微处理器31将 接收到的数据进行分析处理，进入程序控制。 或者所述信号采集器4包括一排放检测装置41和一流量检测装置42，其中，流量 检测装置42可以选用智能流量监测仪，可以用该监测仪的输出模拟量信号作为检测的信 号，经过A/D转换后，送入处理器进行分析处理，以使输出频段信号f的周期随流量变化而 改变。该流量检测装置42还可以选用耗油流量计，将精密机械检测结构与灵敏的检测电路 相结合，可以实时采集瞬时油耗和累计油耗，通过车载LCD显示屏显示，也可使用手持机进 行读取和数据存储，还可通过GPS车载设备实现计量数据的实时传输，特别适用于车辆管 理、油耗统计。使用时可以用该耗油流量计的数据输出接口，把数据信号送入微处理器31， 进行分析处理，依据流量数据来控制频段f的周期。另外，流量传感信号获取的最优选方 法，是从汽车电脑的诊断接口中，直接将控制喷油嘴的喷油脉宽信号取出。脉宽宽，说明喷 油量大；反之脉宽窄，喷油量减小。 本实施例中的信号采集器4优选为尾气排放检测传感器411和流速检测传感器 421，分别设置在燃料燃烧后排放口 6处和所述燃料输送管1的输入端11处。所述尾气排 放检测传感器411对排放尾气中C0的排放量进行采集并检测，所述流速检测传感器421对 所述燃料输送管1中燃料流速进行检测。所述尾气排放检测传感器411和所述流速检测传 感器421可以在上述举例中任选其一。 振荡信号控制装置3包括一 由微处理器31控制的振荡信号发生器32，所述微处理 器31对接收的所述尾气排放检测传感器411或所述尾气排放检测传感器411和流速检测 传感器421的检测信号进行数据分析处理，并通过相应调整输出振荡信号的有效功率，使 尾气碳排放达到最小值。所述微处理器31根据尾气排放检测传感器411检测到的C0排放 量与工作频率的对应关系(参见图8)，来相应调整输出振荡信号的频率段。其中，所述工 作频率分为多个频率段。所述微处理器31根据流速检测传感器421检测到的燃料输送管 1中燃料流速以及所述燃料流速与有效功率的对应关系(参见图9)，来相应调整输出振荡 信号的有效功率。 所述微处理器31包括一记录存储单元，用于存储C0排放量与工作频率的对应关
系(参见图8)、C0排放量与有效功率对应关系(参见图10)、频段范围与有效功率的对应
关系(参见图11)和/或燃料流速与有效功率的对应关系(参见图9)。 所述微处理器31还包括一与所述记录存储单元连接的控制比较单元，用于执行
CO排放自动控制(参见图12)和/或频段周期控制程序(参见图13)。 所述振荡信号发生器32又包括用于控制CO排放量的可变频信号电路321、信号
放大驱动电路322以及电源稳压电路323，所述电源稳压电路323分别与所述可变频信号电
路321和信号放大驱动电路322连接，所述可变频信号电路321与所述信号放大驱动电路
322连接(参见图4)。 所述振荡信号发生器32又包括用于控制CO排放量的可变频信号电路321、受流 量控制的方波电路324、整形放大电路325、信号放大驱动电路322以及连接的电源稳压电
12路323 ;所述可变频信号电路321分别连接所述受流量控制的方波电路324和信号放大驱 动电路322 ，所述受流量控制的方波电路324通过所述整形放大电路325连接至所述信号放 大驱动电路322(参见图4)。 所述燃料输送管1可以为汽油输送管、柴油输送管或液化天然气输送管等。
所述燃料燃烧后排放口 6可以为车辆的尾气排放口 、船舶的尾气排放口 、航空器 的尾气排放口或锅炉的尾气排放口等。 本发明还提供了一种用于控制燃料燃烧实现节能减排的方法，包括如下步骤
a、将一交变电磁场发生装置2沿一燃料输送管1长度方向覆盖在所述燃料输送管 1外表面上； b、设置一振荡信号控制装置3通过导线21与所述交变电磁场发生装置2连接；
c、在一燃料燃烧后排放口 6处或者在燃料燃烧后排放口 6处和所述燃料输送管1 输入端处设置信号采集器4，将所述信号采集器4与所述振荡信号控制装置3电性连接；
d、尾气排放量控制步骤，利用所述振荡信号控制装置3根据所述信号采集器4的 检测信号发送振荡信号给所述交变电磁场发生装置2，控制作用在所述燃料输送管1上的 交变电磁场23，其中所述交变电磁场23的工作频率范围为300Hz-100KHz。
在尾气排放量控制步骤d中，所述振荡信号控制装置3通过一微处理器31控制振 荡信号发生器32来产生振荡信号，所述微处理器31对接收所述尾气排放检测传感器411 或所述尾气排放检测传感器411和流速检测传感器421的检测信号进行数据分析处理，并 通过相应调整输出振荡信号的有效功率，使尾气碳排放达到最小值。 所述微处理器31根据C0排放量与工作频率的对应关系，来相应调整输出振荡信 号的多个频率段。 所述微处理器31根据所述燃料流速与有效功率的对应关系，来相应调整输出振 荡信号的有效功率。 在尾气排放量控制步骤d中，还包括一 C0排放自动控制步骤(参见图12)和/或
频段周期控制步骤(参见图13)。 综上所述，本发明具有如下特点 (1)计算机技术高速发展，利用计算机控制高频信号技术变得非常简单，电路实现 容易； (2)传感器技术成熟，器件配置方便； (3)电源适应能力强，可使用交流或直流电源，电压范围大，为装置提供源源不断 的动力； (4)需建立的电磁场区位于动力设备的前端，对原动力设备没有影响；而位置任 意选取，安装非常方便、灵活； (5)需建立的电磁场区和该装置主机可以一体安装，也可以分体安装，使得本发明 的装置在大型动力设备上的安装变得简单； (6)需建立的电磁场区可以通过线圈、电极或波导管等腔体内产生。
(7)该装置经国家环保总局机动车排污监控中心测试汽油车节油率2% (碳平衡 法)；机械工业汽车零部件产品质量监督检测中心测试，高、低速平均尾气排放氮氧化合 物降低55. 8%，一氧化碳降低92. 3%，碳氢化合物降低53. 96%。
(8)本发明适用于各种燃油(或可燃气体)机动车、船舶、航空器及燃油锅炉等。
当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟 悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变 形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
权利要求
一种用于控制燃料燃烧实现节能减排的装置，其特征在于，包括燃料输送管、交变电磁场发生装置、振荡信号控制装置、信号采集器和电源；所述交变电磁场发生装置沿所述燃料输送管长度方向覆盖在所述燃料输送管外表面，所述交变电磁场发生装置通过导线与所述振荡信号控制装置相连，所述信号采集器设置在燃料燃烧后排放口处或者分别设置在燃料燃烧后排放口处和所述燃料输送管输入端处，所述振荡信号控制装置根据所述信号采集器的检测信号发送振荡信号给所述交变电磁场发生装置，控制作用在所述燃料输送管上的交变电磁场，所述交变电磁场发生装置用于发生交变电磁场的工作频率范围300Hz-100KHz。
2. 根据权利要求1所述的实现节能减排的装置，其特征在于，所述交变电磁场发生装 置为一包覆有绝缘材料的导线，所述导线紧密盘绕形成交变电磁场发生线圈；所述交变电 磁场发生线圈以环绕完全包覆方式设置在所述燃料输送管上；或者分别以上下部分包覆方 式设置在所述燃料输送管上。
3. 根据权利要求1或2所述的实现节能减排的装置，其特征在于，所述信号采集器包括 一排放检测装置；或者所述信号采集器包括排放检测装置和流量检测装置。
4. 根据权利要求3所述的实现节能减排的装置，其特征在于，振荡信号控制装置包括 一由微处理器控制的振荡信号发生器，所述微处理器对接收所述排放检测装置或所述排放 检测装置和流量检测装置的检测信号进行数据分析处理，并通过相应调整输出振荡信号的 有效功率，使尾气碳排放达到最小值。
5. 根据权利要求4所述的实现节能减排的装置，其特征在于，所述排放检测装置为尾 气排放检测传感器，所述尾气排放检测传感器对排放尾气中C0的排放量进行采集并检测， 所述微处理器根据CO排放量与工作频率的对应关系，来相应调整输出振荡信号的频率段。
6. 根据权利要求5所述的实现节能减排的装置，其特征在于，所述工作频率分为多个 频率段。
7. 根据权利要求4所述的实现节能减排的装置，其特征在于，所述流量检测装置为流 速检测传感器，所述流速检测传感器对所述燃料输送管中燃料流速进行检测，所述微处理 器根据所述燃料流速与有效功率的对应关系，来相应调整输出振荡信号的有效功率。
8. 根据权利要求4所述的实现节能减排的装置，其特征在于，所述微处理器包括一记 录存储单元，用于存储C0排放量与工作频率的对应关系、CO排放量与有效功率对应关系、 频段范围与有效功率的对应关系和/或燃料流速与有效功率的对应关系。
9. 根据权利要求9所述的实现节能减排的装置，其特征在于，所述微处理器还包括一 与所述记录存储单元连接的控制比较单元，用于执行C0排放自动控制和/或频段周期控制 程序。
10. 根据权利要求4所述的实现节能减排的装置，其特征在于，所述振荡信号发生器又 包括用于控制C0排放量的可变频信号电路、信号放大驱动电路以及电源稳压电路，所述 电源稳压电路分别与所述可变频信号电路和信号放大驱动电路连接，所述可变频信号电路 与所述信号放大驱动电路连接。
11. 根据权利要求4所述的实现节能减排的装置，其特征在于，所述振荡信号发生器又 包括用于控制C0排放量的可变频信号电路、受流量控制的方波电路、整形放大电路、信号 放大驱动电路以及连接的电源稳压电路；所述可变频信号电路分别连接所述受流量控制的方波电路和信号放大驱动电路，所述受流量控制的方波电路通过所述整形放大电路连接至 所述信号放大驱动电路。
12. 根据权利要求1所述的实现节能减排的装置，其特征在于，所述燃料输送管为汽油 输送管、柴油输送管或液化天然气输送管。
13. 根据权利要求12所述的实现节能减排的装置，其特征在于，所述燃料燃烧后排放 口为车辆的尾气排放口、船舶的尾气排放口、航空器的尾气排放口或锅炉的尾气排放口。
14. 一种用于控制燃料燃烧实现节能减排的方法，其特征在于，包括如下步骤 将一交变电磁场发生装置沿一燃料输送管长度方向覆盖在所述燃料输送管外表面上；设置一振荡信号控制装置通过导线与所述交变电磁场发生装置连接； 在一燃料燃烧后排放口处或者在燃料燃烧后排放口处和所述燃料输送管输入端处设置信号采集器，将所述信号采集器与所述振荡信号控制装置电性连接；尾气排放量控制步骤，利用所述振荡信号控制装置根据所述信号采集器的检测信号发送振荡信号给所述交变电磁场发生装置，控制作用在所述燃料输送管上的交变电磁场，其中所述交变电磁场的工作频率范围300Hz-100KHz。
15. 根据权利要求14所述的实现节能减排的方法，其特征在于，在尾气排放量控制步 骤中，所述振荡信号控制装置通过一微处理器控制振荡信号发生器来产生振荡信号，所述 微处理器对接收所述排放检测装置或所述排放检测装置和流量检测装置的检测信号进行 数据分析处理，并通过相应调整输出振荡信号的有效功率，使尾气碳排放达到最小值。
16. 根据权利要求15所述的实现节能减排的方法，其特征在于，所述微处理器根据C0 排放量与工作频率的对应关系，来相应调整输出振荡信号的多个频率段。
17. 根据权利要求15所述的实现节能减排的方法，其特征在于，所述微处理器根据所 述燃料流速与有效功率的对应关系，来相应调整输出振荡信号的有效功率。
18. 根据权利要求15所述的实现节能减排的方法，其特征在于，在尾气排放量控制步 骤中，还包括一 C0排放自动控制步骤和/或频段周期控制步骤。
全文摘要
一种用于控制燃料燃烧实现节能减排的装置及方法，包括燃料输送管、交变电磁场发生装置、振荡信号控制装置、信号采集器和电源；交变电磁场发生装置沿燃料输送管长度方向覆盖在燃料输送管外表面，交变电磁场发生装置通过导线与所述振荡信号控制装置相连，信号采集器设置在燃料燃烧后排放口处或者分别设置在燃料燃烧后排放口处和燃料输送管输入端处，振荡信号控制装置根据信号采集器的检测信号发送振荡信号给交变电磁场发生装置，控制作用在燃料输送管上的交变电磁场，交变电磁场发生装置用于发生交变电磁场的工作频率范围300Hz-100KHz。本发明适用于各种机动车辆、船舶、航空器、燃油锅炉及各种水处理设施，性能稳定，节能效率高。
文档编号F02M27/04GK101713355SQ20091024167
公开日2010年5月26日 申请日期2009年11月30日 优先权日2009年11月30日
发明者张竹梅 申请人:张竹梅