专利名称：一种含有纳米材料的节油装置及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种含有纳米材料的节油装置及其制造方法，或者说，涉及一种用纳米材料作催化剂减少内燃机运转时尾气排放量并节约燃料油的方法及装置。
在现有技术中，汽车、摩托车、机动船、发电机等内燃机在运转中会排放大量的尾气，尤其是内燃机经过机械磨损后，燃料油不能完全燃烧，既增加了尾气排放量，造成空气污染，又使油耗增加。当前，减少尾气排放量、节约燃料油的产品和方法很多，有对燃料油进行磁化、向燃料油中加入助燃剂、强制怠速节油、加装尾气过滤装置以及对化油器、喷油嘴和点火装置进行各种改造等，但均具有磁化及助燃效果不理想、机械工作不稳定、过滤装置效果单一、安装复杂难度大且费用高等问题，推广应用受到限制。现有技术中还公开了一些技术哈尔滨天力化工有限公司在“节油理论与实践”P219中记载的天力燃油助燃剂(TL-001汽油型)是采用稀土材料作为主要成份的有机金属盐催化助燃剂，促进大分子链裂解，使活化分子增加，助燃剂可加速燃烧速率，从而达到节油的目的；辽宁省华美环保设备有限公司在“节油理论与实践”P227中记载的载体式节油增加净化器(QJ-II型)采用化学与物理相结合原理，利用稀有金属活化剂和强磁场的双重作用达到节油目的；公开号为CN1113949A的专利申请技术公开了一种应用远红外线辐射材料的流过式人工陈酿酒类的方法及装置，是将远红外陶瓷材料粉末或涂有该材料的PVC薄膜装入密封的玻璃管内，所处理的白酒在管外流动，属于非接触式流过状态，对白酒有催化作用。上述技术各有特点，但还具有效果欠佳、实施较困难及成本偏高等缺点。
本发明的目的在于提供一种含有纳米材料的节油装置及其制造方法，即通过纳米材料对燃油的催化作用减少内燃机运转时尾气排放量并节约燃料油的方法，同时提供一种结构简单的纳米环保节油装置。
为了达到上述目的，本发明提供了如下的技术方案设计一种含有纳米材料的节油装置，所含的纳米材料与混合稀土配合使用，纳米材料各组份粒径为15～30nm，混合稀土的细度为50～100目，纳米材料和混合稀土的组份和重量百分含量为氧化硅(SiO2)50～70，氧化铝(AL2O3)10～20，氧化铁(Fe2O3)7～12，氧化钛(TiO2)3～7，氧化锂(Li2O)3～7，混合稀土4～8，混合稀土为原子序数57～71的从镧到镥之一种、两种或多种元素任意比例的混合物，节油装置是一段套合在化油器或燃油喷油装置前的进油管外的圆管状物，该圆管状物是一个整体或有两个边缘彼此能贴合的弧形板拼合而成，其有效长度为30～80毫米，内壁套合并紧贴于进油管的外壁，内壁上涂敷有纳米材料和混合稀土定量均匀混合的糊状混合物，该管为陶瓷管、耐温塑胶管、胶木管或玻璃管。
在实施本发明的过程中，纳米氧化硅起催化作用和充填作用，其具有新的发光功能，它从紫外到可见光范围出现了四个发光带，与普通氧化硅比较，该发光带发生了平移且普遍宽化，与稀土元素配合有较强的电致发光现象，呈现较强的催化功能；纳米氧化铝则具有较高的催化氧化活性，并兼有高助燃作用；纳米氧化钛在有光照射的条件下，对碳氢化合物有较强的催化功能，是金属氧化物中具有较强光致发光能力的一种；纳米氧化锂有极强的发光不稳定性，发光能带较强，具有很好的催化性能；纳米氧化铁粒子具有强磁性和高表面活性，在中红外线范围有很强的光吸收能力和光催化能力，受到天然能量波长的影响，铁离子的核旋转和电子旋转发生变化，成为激发状态而具有高阶能量；混合稀土是原子序数57～71的从镧到镥之一种、两种或多种元素任意比例的混合物，由于其共同具有的特异的电子构型而具有特异的性能，与所述的纳米材料相比，其催化活性更高，它们的能量差的变化导致了可见光和电子移动，激发光致发光和电致发光的纳米微粒产生光波，给催化带来无穷的动力能源。综上所述，在实施本发明的过程中，应选用前述的纳米材料和混合稀土配方范围，当配方中SiO2、AL2O3和混合稀土的含量低于前述的配方范围，Fe2O3、TiO2、Li2O的含量高于前述的配方范围时，其催化作用约仅提高2％～7％，而成本则提高了25％以上；反之，则催化裂解效果差，达不到应有的技术效果。燃油通过按前述配方制造的节油装置，即经过圆形的催化作用通道，促进燃油大分子链裂解，使其分子更加细微和活化，进入汽缸燃烧更充分，从而达到节省燃油和减少排放的目的。
在实施本发明的过程中，可先将纳米材料和混合稀土定量混合，用水溶胶充分润湿，搅拌，将所得糊状混合物涂敷在用作节油装置材料如管状或半管状的陶瓷、硬质塑胶、胶木或玻璃的内壁，按所述的配方范围用水溶胶，例如普通的胶水、粘木用的白胶将其充分湿润、机械搅拌使配方各组份充分混合均匀呈糊状物，再将其截取一定长度套在化油器或燃油喷油装置前的进油管上做节油装置，当节油装置为两个弧形曲板拼合而成时，则用相应的配件将其固定在进油管上，此时的陶瓷管、硬质塑料管或玻璃管粗细应与进油管相适应，即二者应套合而无间隙，才能起到较好的技术效果。
本发明较好的技术方案可以是制造内壁表面涂敷糊状混合物的陶瓷管方法为瓷土加工定型成圆管或类似半圆形管坯后阴干脱水60％～70％，将按所述配比配制并用水溶胶湿润的均匀糊状混合物涂敷于瓷坯内表面，放置并充分吸收，再涂敷1～2次，经1300℃高温烧结，上釉，烘烤。将用以制造节油装置的陶瓷管土坯进行如上处理，即得所需的套在进油管上的节油装置，制造时必须确定其合适的内径。
本发明较好的技术方案也可以是制造内壁表面涂敷糊状混合物的耐温塑胶管、胶木管、玻璃管的方法为这些加工成型后或直接购用成品，将按所述配比配制并用水溶胶湿润的均匀糊状混合物涂敷于其内表面，放置干燥，涂以树脂胶保护膜，120～150℃烘烤至树脂固化。将用以制造节油装置的耐温塑胶管、胶木管、玻璃管进行如上处理，即得所需的套在进油管上的节油装置，制造时必须确定其合适的内径。
本发明较好的技术方案还可以是节油装置的有效长度为55～65毫米，燃料油流经节油装置的行程为55～65毫米，从而确定了纳米材料和混合稀土对燃油的作用长度，当燃油的流速一定时，该纳米材料和混合稀土对燃油的作用时间也就一定了。实验证明1、当节油装置的长度即燃油流经节油装置的的长度为25毫米时CO(一氧化碳)降低率28～45％，HC(碳氢化合物)降低率30％～35％，FSN(烟度)降低率15％，节油率6％～8％；2、当节油装置的长度即燃油流经节油装置的的长度为60毫米时CO降低率92～100％，HC降低率96％～100％，FSN降低率36％～78％，节油率10％～20％；3、当节油装置的长度即燃油流经节油装置的的长度为80毫米时CO降低率95～100％，HC降低率98％～100％，FSN降低率48％～80％，节油率15％～20％。由上列数字可以看出当节油装置的长度为25毫米时，CO降低率、HC降低率、FSN降低率和节油率均偏低，即技术效果不显著；当节油装置的长度为80毫米时，CO降低率、HC降低率、FSN降低率和节油率均较理想，但较长度为60毫米时的技术效果增加不明显。因此，节油装置的有效长度最好是55～65毫米，当其过短时技术效果不明显，当其过长时则增加了节油装置的制作成本。
与现有技术相比，本发明具有以下明显的优点1、节省燃油由于本发明解决了燃油燃烧充分问题，增加燃油的热效应，使节油率达10％以上，节约了有效的能源；2、增强动力随着燃烧系数和热效应的提高，使内燃机表现动力强劲，汽车的爬坡能力提高15％～18％；3、减少尾气排放量经检测部门检测，CO值降低率达96％以上，HC值减少100％，FSN值减少36％以上；4、延长了内燃机使用寿命因燃料达到较为充分的燃烧，极大程度地减少了气缸内积炭的产生及由此而引起的非正常机械磨损，延长了内燃机的使用寿命；5、降低噪音可明显减少内燃机发出的噪音和震动，使驾驶工作环境更加宁静和舒适；6、易于启动因燃油分子细微和活化且分布均匀，在寒冷的气候条件下，内燃机点火顺畅易于启动；7、设备结构简单、安装方便因节油装置仅为一个套管或一块布或一张纸，故其结构简单，安装十分方便，切由于该节油装置不与燃油和内燃机直接接触，不会造成燃油泄漏或有其他不良影响；8、使用寿命长因催化作用来自于纳米材料本身固有的能量，它不消耗任何其它能量，可长期有效。
以下通过具体的实施例对本发明进行更加详细地描述实施例1制造奥迪5座汽油小客车用的节油装置(发动机号079775)在陶瓷管或其半圆管内涂敷纳米材料，其方法为取浙江舟山明日纳米材料有限公司生产的纳米材料96克，加入江西省稀土研究所生产的混合稀土4克，用聚乙烯醇胶水充分湿润，用实验室的小机械搅拌机搅拌3分钟，得粘稠状糊状混合物，瓷土加工定型成内径大于进油管外径2毫米的管坯后阴干脱水(约脱水60％～70％)，将前述糊状混合物用毛刷均匀涂辅敷于管坯内壁，放置40分钟使糊状物充分吸收，再涂敷1次，放置，吸收，经1300℃高温烧结，上釉，烘烤，截取其长度60毫米管，套在进油管上，用配套的尼龙紧固件锁紧即可。此节油装置用于粤S19191兰色奥迪，经东莞市道路运输车辆综合性能检测站检测，怠速污染物检测结果为未装节油装置时HC39.28，CO0.29，安装节油装置30分钟后HC0.00，CO0.01，HC降低率为100％，CO降低率为96.55％.
实施例2制造五十铃600公斤柴油人货车用的节油装置(发动机号00101)在玻璃管内涂敷纳米材料，其方法为取江苏河海纳米材料股份有限公司生产的纳米材料95克，加入江西省稀土研究所生产的混合稀土5克，用聚乙烯醇胶水充分湿润，用实验室的小机械搅拌机搅拌3分钟，得粘稠状糊状混合物，取内径大于进油管外径2毫米的玻璃管，将前述糊状混合物用毛刷均匀涂辅敷于管内壁，放置约2小时使糊状物充分吸收，再反复涂敷2次，放置，完全干燥，用环氧树脂及其固化剂覆盖成一层保护膜，经130℃温度烧烤30分钟使树脂固化，截取其长度55毫米管，套在进油管上，用配套的紧固件锁紧即可。此节油装置用于粤SQ5551兰色五十铃，经东莞市道路运输车辆综合性能检测站检测，怠速污染物检测结果为未装节油装置时FSN4.26，安装节油装置30分钟后FSN2.72，FSN降低率为36.15％。
实施例3制造三菱吉普车用的节油装置(发动机号4G54LD6395)在在两各半开的聚苯乙烯管内涂敷纳米材料，方法同例2，用东北超细粉制造有限公司生产的纳米材料92克，加入江西省稀土研究所生产的混合稀土8克，截取其长度65毫米管，此节油装置用于粤B-C9591三菱吉普车，经深圳市成功通信技术有限公司、深圳市赛能实业有限公司在广州至深圳路段随车监督检测结果为未装节油装置时实际行程113公里，耗油12.2升，百公里耗油量为10.8升/100公里；安装节油装置时实际行程112.1公里，实际耗油量9.6升，百公里耗油量为8.6升/100公里，节油率为20.4％。
前述实施例采用的纳米材料生产厂家为浙江舟山明日纳米材料有限公司、江苏河海纳米材料股份有限公司和东北超细粉制造有限公司。产品的主要技术指标为1、纳米硅基氧化物纯度99.99％，平均粒径15nm，比表面积160m2/g，物相非晶，紫外反射率＞80％，密度＜0.22g/cm3.2、纳米氧化铝纯度≥99.9％，平均粒径15nm，比表面积180m2/g，物相γ相。3、纯度≥99％，平均粒径27nm，比表面积120m2/g，物相锐钛矿相。
所采用的混合稀土由江西省稀土研究生生产，产品的主要技术指标为含氧化镧(La2O3)40％，氧化铈(CeO2)60％，细度50～100目，纯度氧化镧(La2O3)99％，氧化铈(CeO2)99.9％以下是本发明的图面说明
图1是节油装置的工作原理示意图；图2～图4是节油装置的三种横截面结构示意图；图中1是节油装置主体，2是节油装置的纳米材料和混合稀土涂敷层，3是引擎进油管，4是化油器或燃油喷射装置，5是催化前燃油分子结构(大分子)，6是催化后燃油分子结构(小分子)。
图2所示的节油装置为管状整体，图3所示的节油装置为两个半圆形板拼合而成，图4所示的节油装置为两个弧形板(一大一小)拼合而成。
权利要求
1.一种含有纳米材料的节油装置，所含的纳米材料与混合稀土配合使用，纳米材料各组份粒径为15～30nm，混合稀土的细度为50～100目，纳米材料和混合稀土的组份和重量百分含量为氧化硅(SiO2)50～70，氧化铝(AL2O3)10～20，氧化铁(Fe2O3)7～12，氧化钛(TiO2)3～7，氧化锂(Li2O)3～7，混合稀土4～8，混合稀土为原子序数57～71的从镧到镥之一种、两种或多种元素任意比例的混合物，其特征在于节油装置是一段套合在化油器或燃油喷油装置前的进油管外的圆管状物，该圆管状物是一个整体或有两个边缘彼此能贴合的弧形板拼合而成，其有效长度为30～80毫米，内壁套合并紧贴于进油管的外壁，内壁上涂敷有纳米材料和混合稀土定量均匀混合的糊状混合物，该管为陶瓷管、耐温塑胶管、胶木管或玻璃管。
2.权利要求1所述节油装置的制造方法，其特征在于制造内壁表面涂敷糊状混合物的陶瓷管方法为瓷土加工定型成坯后阴干脱水60％～70％，将按所述配比配制并用水溶胶湿润的均匀糊状混合物涂敷于瓷坯内表面，放置并充分吸收，再涂敷1～2次，经1300℃高温烧结，上釉，烘烤。
3.权利要求1所述节油装置的制造方法，其特征在于制造内壁表面涂敷糊状混合物的耐温塑胶管、胶木管、玻璃管的方法为加工成型后，将按所述配比配制并用水溶胶湿润的均匀糊状混合物涂敷于其内表面，放置干燥或烘干，涂以树脂胶保护膜，120～150℃烘烤至树脂固化。
4.根据权利要求1所述的节油装置，其特征在于节油装置的有效长度为55～65毫米。
全文摘要
本发明公开了一种含有纳米材料及混合稀土的节油装置,是一段套合在化油管或燃油喷油装置前的进油管外的管状物,其有效长度为30～80毫米,其内壁涂敷有主要成分为氧化硅的纳米材料和原子序数57～71的从镧到镥的稀土元素混合物,解决了现有内燃机尾气量大和耗油多问题,具有结构简单、节省燃油、尾气排放量少延长内燃机使用寿命等优点,广泛使用于汽车、摩托车、机动船和发电机等各种内燃机使用。
文档编号F02M27/02GK1379173SQ01116409
公开日2002年11月13日 申请日期2001年4月11日 优先权日2001年4月11日
发明者纪伟军 申请人:纪伟军