发动机燃油能效的磁载能催化方法和磁载体催化器的制造方法
【专利摘要】一种发动机燃油能效的磁载能催化方法，设置表面磁感应强度为0.51～1.00T的永磁体组件（20）；在永磁体组件（20）的磁场横贯燃油输入管路的磁力线范围内，在该永磁体组件（20）外部磁路各横断面（a、b、c、d、e和/或f）上设置厚度总和为10～2100μm的至少一层燃油催化物材料层；对催化物材料层进行现有技术的致密处理和常规防腐、防氧化处理；将永磁体组件（20）容置于壳体中成为催化器，并将其安装于发动机的燃油输入管路上，使燃油首先正交流经催化器的强磁场，在常温下被催化，再进入发动机。既不减少穿过油管的磁力线，又保证磁路中有足够的催化能量物质存在，既降低有害气体排放又减少发动机油耗。
【专利说明】发动机燃油能效的磁载能催化方法和磁载体催化器
[0001]【【技术领域】】
本发明涉及用于发动机的燃料，空气，或燃料空气混合气的预处理方法和装置，尤其涉及通过催化、电法、磁法、辐射、声波或其它类似方法进行处理用的装置，特别是涉及在永磁体组件的外部设置“催化物材料层”的催化器，尤指提高发动机燃油能效的方法及其所用催化器。
[0002]【【背景技术】】
现有技术机动车燃油含较大的分子团，使其不能彻底燃烧，造成尾气中含可燃性有害气体，主要是一氧化碳CO、氮氧化合物NOx和碳氢化合物He。在当前城市机动车数量持续增长的态势下，机动车尾气中的这些有害成分已经成为城市空气的主要污染源之一。减少机动车尾气中这些有害气体的排放是提高城市空气质量的关键。现有技术之三元催化法是目前比较有效的降低机动车尾气有害气体排放的方法。利用三元催化法制成的三元催化器广泛使用于各类型机动车上。
[0003]所谓三元催化就是使用钼Pt、钯Pd、铑Rh三种贵金属作为催化物，促使机动车尾气排出的C0、HC和NOx等有害气体通过氧化和还原作用转变为无害的二氧化碳、水、氮气和氧气。三元催化器安装于发动机排气口的后端，对在发动机中没有燃烧殆尽的废气进行净化，其工作原理是:当高温的机动车尾气通过催化器时，催化器中的钼、钯、铑三种贵金属会增强CO、HC和NOx三种气体的活性，促使其进行一定的氧化-还原化学反应，其中CO在高温下氧化成为无色、无毒的二氧化碳气体；HC化合物在高温下氧化成水H2O和二氧化碳CO2 ；NOx还原成氮气和氧气。三种有害气体变为无害气体，使机动车尾气的排放质量大幅提高。
[0004]然而，现有技术三元催化器安装于废气排出发动机气缸之后的部位，它只能改善发动机尾气的排放质量，减`少有害气体对环境的污染，不能改变机动车燃油的质量，同时还因为三元催化阻碍了排气的顺畅，降低了压缩比、导致油耗增加，其增加量高达安装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装于发动机气缸之后，是因为作为其催化物所用的三种贵金属钼、钯、铑元素只有在高温下才能对有害气体催化激活，发动机排放的尾气温度在400°C至800°C之间，钼、钯、铑分别在这一温度区域的不同温度段上发挥催化作用，三种元素的催化作用覆盖整个温度区。但是钼、钯、铑三种贵金属元素在常温下对燃油催化作用甚微，难以改善燃油的燃烧特性。
[0006]【
【发明内容】
】
本发明要解决的技术问题在于避免上述现有技术的不足之处而提供一种将催化物设置在永磁体组件的外部，并将其设置于发动机输入燃油的部位，以确保有足够的催化物质所具有的催化能可被强大的磁场运载，从而改善燃油的燃烧特性、增强燃油燃烧时的爆发力，既减少有害气体的排放又降低发动机油耗、并进一步地能清排发动机积炭的、提高发动机燃油能效的磁载能催化方法和磁载体催化器。
[0007]本发明解决所述技术问题采用的技术方案之一是:提供一种发动机燃油能效的磁载能催化方法，包括如下步骤:A.设置表面磁感应强度为0.51~1.00 T的永磁体组件，以其磁力作为提高 发动机燃油能效的催化物能量载体；
B.在所述永磁体组件的磁场横贯燃油输入管路的磁力线范围内，在该永磁体组件外部磁路各横断面上设置厚度总和为10~2100 u m的至少一层稀土元素镨Pr或氧化铝、分子筛、沸石之一种或几种材料层，作为燃油催化物；
C.对所述催化物材料层进行现有技术的致密处理和常规防腐、防氧化处理；
D.将设置了所述催化物材料层的永磁体组件容置于壳体中成为催化器，并将其安装于发动机的燃油输入管路上，使燃油首先正交流经所述催化器的强磁场，在常温下被催化，再进入发动机。
[0008]作为本发明发动机燃油能效的磁载能催化方法之具体实施，本发明还提供一种磁载体燃油能效催化器，包括表面磁感应强度为0.51~1.00 T的永磁体组件，其磁力被用作提高发动机燃油能效的催化物能量载体；在所述永磁体组件的磁场横贯燃油输入管路的磁力线范围内，在该永磁体组件外部磁路各横断面上设置厚度总和为10~2100 u m的至少一层稀土元素镨Pr或氧化铝、分子筛、沸石之一种或几种材料层，作为燃油催化物；所述各催化物材料层的外表面还设置有防腐层和防氧化层。
[0009]作为磁载体燃油能效催化器的一种具体结构一屏蔽式磁载体燃油能效催化器，其还包括作为壳体的俩构造相同的上单体和下单体，所述永磁体组件容置于该俩单体内；所述俩单体的左右两端均有竖向通槽，该俩单体借助俩结构相同的屏蔽体联结在一起，中部形成通孔，供发动机燃油输入管穿越；各该屏蔽体是具有一长边和一短边的、近似希腊字母n形的、与通槽相适配的薄片形结构，其短边插进所述壳体之一单体一端的通槽、长边则穿越该同一单体另一端的通槽后又继续插进另一单体的通槽中，两片屏蔽体上下交互相插，并通过其边上的倒钩钩于俩单体的边上，使壳体之俩单体互相拉紧；所述永磁体组件外部磁路各横断面上设置的厚度总和为10~2100 u m的至少一层稀土元素镨Pr或氧化铝、分子筛、沸石之一种或几种催化物材料层，其附着在所述永磁体组件磁极面上的催化物材料层的厚度，以及所述两片屏蔽体上下交互相插重叠处的催化物材料层的厚度，各厚度之和须满足:1Oiim ≤ a’ +b’ +c，+d’ +e’ +f’ ( 2100 um。
[0010]进一步地，所述设置在永磁体组件外部磁路各横断面上作为燃油催化物的材料层，采用真空镀膜、离子溅射和磁控靶、喷涂、胶粘或材料生长的方式形成。
[0011]进一步地,所述永磁体组件为稀土元素永磁体组件。
[0012]进一步地，所述催化器安装于发动机的燃油输入管路上，包括骑跨于所述燃油输入管路外表面安装或作为该燃油输入管路的一段串接于所述管路中。
[0013]本发明基于三元催化原理，以镨金属及其化合物、氧化铝、分子筛和沸石中的一种或多种为“催化物材料层”，以磁为载体，通过磁力线把镨等催化剂对燃油的催化能量穿过油管壁透入进入燃油发动机之前的燃油中，对燃油进行催化赋能，细化后的燃油分子可以与氧分子充分接触、充分燃烧，催化能在磁力线的运载作用下对燃油进行催化，被催化的燃油分子价带电子发生带间跃迁，被增强的导带电子流，使燃油分子变得更加活跃，进一步提高了燃油的燃烧质量，不但能增强发动机的动力，还使得尾气中的有害气体CO、He、NOx含量显著降低，同时达到节油减排的目的。“催化物材料层”是凭借物理方法来改变燃油的分子团特性，使用过程中其本身不分解、不消耗，使用寿命长。另外，经本发明燃油催化器催化的燃油分子携带的催化能量渗透到因没有完全燃烧而产生胶状物的积碳中，促使燃烧室内的积炭再次潜烧排出，改善的燃烧条件使燃烧室不再产生积炭，有效延长了发动机的使用寿命。
[0014]本发明以镨(也可以是其它元素催化剂)为“催化物材料层”，以磁为载体，通过磁力线把镨(或其它元素催化剂)对燃油的催化能量穿过油管壁透入进入燃油发动机之前的燃油中。需要两个条件:一是强大的磁感应强度，也就是要有足够的磁力线参与运载，二是要有足够的催化物质所具有的催化能可被强大的磁场运载。现有的强磁体用钕铁硼合金材料制成，并且钕的成分不能超过30%，用少量的镨替代一部分钕是不会影响磁特性的，其中镨替代磁体中的钕元素不能超过钕在磁体中占的最高比例30%中的20%，也就是不超过磁体总质量的6%，超过这一比例磁感应强度就会下降，并且随着镨比例的增加，磁体磁感应强度越弱，当镨含量超过钕在磁体中占的最高比例30%中的25%，也就是镨含量超过磁体质量的7.5%时，也不能达到催化器对所含催化物总量的要求，而且此时镨在磁体中的分布不均匀，磁体松散，这也就是不能做出作用明显的催化器的主要原因。
[0015]因此，要想充分发挥“燃油能效催化器”的作用，其本身既要有足够的磁感应强度(磁力线)，同时磁力线作用范围内要有足够量的镨或其它催化物质存在，并且这些催化物质的存在不能明显影响到磁力线穿过油管的密度。本发明提供的一具体解决方案如下:催化器中的磁体采用钕铁硼制作，磁体中的稀土元素可以采用纯钕制造，也可以用部分镨(或镨钕合金)替代磁体中的钕元素的方法制造，将镨(或其它催化物)作为“催化物材料层”，置于穿过油管的磁路中、永磁体组件之外，既不减少穿过油管的磁力线,又保证磁路中有足够的催化能量物质存在，而对永磁体内镨含量的多少不作任何要求，也就是说，永磁体内可含镨，也可不含镨。
[0016]以一种屏蔽式磁载体燃油能效催化器为例，其“催化物材料层”可附着在磁体N、S磁极面，磁极与屏蔽体之间，屏蔽体与屏蔽体之间。具体方法如下。
[0017]1、可以采用真空镀膜的方式将“催化物材料层”汽化附着于磁极表面、磁极与屏蔽体之间、各屏蔽体面或将“催化物材料层”做成薄片夹设在各屏蔽体之间。
[0018]2、可以采用离子溅射和磁控靶将“催化物材料层”附着于磁极表面、磁极与屏蔽体之间、各屏蔽体面或将“催化物材料层”做成薄片夹设在各屏蔽体之间。
[0019]3、可以采用喷涂的方式将“催化物材料层”附着于磁极表面、磁极与屏蔽体之间、各屏蔽体面或将“催化物材料层”做成薄片夹设在各屏蔽体之间。
[0020]4、可以采用胶粘的方式将“催化物材料层”附着于磁极表面、磁极与屏蔽体之间、各屏蔽体面或将“催化物材料层”做成薄片夹设在各屏蔽体之间。
[0021]5、可以采用材料的生长方式将“催化物材料层”附着于磁极表面、磁极与屏蔽体之间、各屏蔽体面或将“催化物材料层”做成薄片夹设在各屏蔽体之间。
[0022]对磁路中附着的“催化物材料层”进行致密处理，并且保证磁路中的“催化物材料层”在磁力线方向的总厚度总和为10?2100微米。
[0023]同现有技术相比较，本发明的有益效果是:将镨(或其它催化物)作为“催化物材料层”，置于穿过油管的磁路中、永磁体组件之外，从而既不减少穿过油管的磁力线，又保证磁路中有足够的催化能量物质存在，进而改善燃油的燃烧特性、增强燃油燃烧时的爆发力，既降低有害气体排放又减少发动机油耗、并能清排发动机积炭，延长发动机的使用寿命。[0024]【【专利附图】
【附图说明】】
图1是本发明磁载体燃油能效催化器优选实施例的轴测投影示意图；
图2是所述优选实施例正投影的主视示意图。
[0025]【【具体实施方式】】
下面参照图1、图2对本发明的内容进一步详述。
[0026]一种发动机燃油能效的磁载能催化方法，包括如下步骤:
A.设置表面磁感应强度为0.51~1.00 T的稀土元素永磁体组件20，以其磁力作为提高发动机燃油能效的催化物能量载体；
B.在所述永磁体组件20的磁场横贯燃油输入管路的磁力线范围内，在该永磁体组件20外部磁路各横断面a、b、c、d、e和/或f上设置厚度总和为10~2100 u m的至少一层稀土元素镨Pr或氧化铝、分子筛、沸石之一种或几种材料层，作为燃油催化物；所述设置在永磁体组件20外部磁路各横断面a、b、C、d、e和/或f上作为燃油催化物的材料层，采用真空镀膜、离子溅射和磁控靶、喷涂、胶粘或材料生长的方式形成；
C.对所述催化物材料层进行现有技术的致密处理和常规防腐、防氧化处理；
D.将设置了所述催化物材料层的永磁体组件20容置于壳体中成为催化器，并将其安装于发动机的燃油输入管路上，包括骑跨于所述燃油输入管路外表面安装或作为该燃油输入管路的一段串接于所述管路中。使燃油首先正交流经所述催化器的强磁场，在常温下被催化，再进入发动机。
[0027]图1和图2所不一种磁载体燃油能效催化器,包括表面磁感应强度为0.51~1.00T的永磁体组件20，其磁力被用作提高发动机燃油能效的催化物能量载体；在所述永磁体组件20的磁场横贯燃油输入管路的磁力线范围内，在该永磁体组件20外部磁路各横断面
a、b、c、d、e和/或f上设置厚度总和为10~2100 u m的至少一层稀土元素镨Pr或氧化招、分子筛、沸石之一种或几种材料层，作为燃油催化物；所述各催化物材料层的外表面还设置有防腐层和防氧化层，还包括作为壳体的俩构造相同的上单体10和下单体11，所述永磁体组件20容置于该俩单体10、11内；所述俩单体10、11的左右两端均有竖向通槽，该俩单体借助俩结构相同的屏蔽体30，31联结在一起，中部形成通孔40，供发动机燃油输入管穿越；各该屏蔽体30，31是具有一长边和一短边的、近似希腊字母n形的、与通槽相适配的薄片形结构，其短边插进所述壳体之一单体一端的通槽、长边则穿越该同一单体另一端的通槽后又继续插进另一单体的通槽中，两片屏蔽体30，31上下交互相插，并通过其边上的倒钩钩于俩单体的边上，使壳体之俩单体互相拉紧；所述永磁体组件20外部磁路各横断面a、b、c、d、e和/或f上设置的厚度总和为10~2100 u m的至少一层稀土元素镨Pr或氧化招、分子筛、沸石之一种或几种催化物材料层，其附着在所述永磁体组件20磁极面上的催化物材料层a’，b’，c’，d’的厚度，以及所述两片屏蔽体30，31上下交互相插重叠处的催化物材料层e’，f’的厚度，各厚度之和须满足:IOiim≤a’ +b’ +c’ +d’ +e’ +f’ ( 2100 U m。
[0028]所述设置在永磁体组件20外部磁路各横断面a、b、C、d、e和/或f上作为燃油催化物的材料层，采用真空镀膜、离子溅射和磁控靶、喷涂、胶粘或材料生长的方式形成。
[0029]所述永磁体组件20为稀土元素永磁体组件。
[0030]所述催化器安装于发动机的燃油输入管路上，包括骑跨于所述燃油输入管路外表面安装或作为该燃油输入管路的一段串接于所述管路中。[0031]下面是“催化物材料层”附着在磁极上的具体方式。
[0032]1、使用磁体制造的常规工艺，用25%的镨Pr替代钕来制成镨钕合金含量为28%的稀土永磁体组件，经防腐处理、充磁后装夹在夹具上，安放在真空镀膜机的金属体上，磁极对着金属板，洗净磁极表面的油迹与污物，温度控制在80°C以下，把含量99.99%的镨放置于钨丝容器上，通电以气化方式附着在磁极上，厚度总和为10微米，将其翻面重复以上过程。完成后将形成的“催化物材料层”做常规防腐、防氧化处理。
[0033]2、使用磁体制造的常规工艺，用25%的镨Pr替代钕Nd来制成镨钕合金含量为28%的稀土永磁体组件，经防腐处理、充磁后装夹在夹具上；安放在离子溅射镀膜机的金属体上，磁极对着金属板，洗净磁极表面的油迹与污物，用99.99%的镨制作靶材，对磁极面溅射镀膜膜厚为10微米，将其翻面重复以上过程。完成后将形成的“催化物材料层”做常规防腐、防氧化处理。
[0034]3、使用磁体制造的常规工艺，用25%的镨替代钕来制成镨Pr钕Nd合金含量为28%的稀土永磁体组件，经防腐处理、充磁后装夹在夹具上，安放在金属转盘上，磁极对着金属板，金属盘连接直流电源的负极，洗净磁极表面的油迹与污物。在磁表面刷上镨“增长液”；电源正极包裹吸水物，滴上镨“增长液”断续的接触洗净的磁极，电流控制在22安正负5安，过程中持续补充“增长液”，直至镨增长层厚度达到525微米，将其翻面重复以上过程。完成后将形成的“催化物材料层”做常规防腐、防氧化处理。
[0035]4、使用磁体制造的常规工艺，用25%的镨替代钕来制成镨Pr钕Nd合金含量为28%的稀土永磁体组件，经防腐处理、充磁后装夹在夹具上，安放在金属转盘上，磁极对着金属板，金属盘连接直流电源的负极，洗净磁极表面的油迹与污物。在磁表面刷上镨“增长液”；电源正极包裹吸水物，滴上镨“增长液”断续的接触洗净的磁极，电流控制在22安正负5安，过程中持续补充“增长液”，直至镨增长层厚度达到300微米，将其翻面重复以上过程。完成后将形成的“催化物材料层”做常规防腐、防氧化处理。
[0036]镨增长液的制作工艺为:将250克氯化镨含水结晶体溶入一升水中(氯化镨:水=1:4),搅拌使氯化镨完全溶解成氯化镨溶液,在溶液中加入60克柠檬酸氨,搅拌使其完全溶化，再用柠檬酸调节溶液PH值到1-2。少量加入柠檬酸钠(不出现不溶物为准)。
[0037]在磁表面刷镨“增长液”的工艺为:
1:使用电净液阳极接+12电源V，在工件表面移动30-40秒，用清水冲洗检验，以水完全扩散为准；
2:将镨增长液滴入电源正极，使用+12.8V-14V电源，滚/刷致表面达到厚度，改用镍刷镀液，用石墨电极接+12.8V电源，刷致能看见镍层。期间用清水冲洗；并吃干。反复三次。最后一层镍要加厚，层厚控制在15-17微米之间，并吹干；
3:整体翻面重复以上步骤2。
[0038]备注:电极采用可溶性金属制成。
【权利要求】
1.一种发动机燃油能效的磁载能催化方法，包括如下步骤: A.设置表面磁感应强度为0.51~1.0O T的永磁体组件(20)，以其磁力作为提高 发动机燃油能效的催化物能量载体； B.在所述永磁体组件(20)的磁场横贯燃油输入管路的磁力线范围内，在该永磁体组件(20)外部磁路各横断面(a、b、c、d、e和/或f)上设置厚度总和为10~2100 μ m的至少一层稀土元素镨Pr或氧化铝、分子筛、沸石之一种或几种材料层，作为燃油催化物； C.对所述催化物材料层进行现有技术的致密处理和常规防腐、防氧化处理； D.将设置了所述催化物材料层的永磁体组件(20)容置于壳体中成为催化器，并将其安装于发动机的燃油输入管路上，使燃油首先正交流经所述催化器的强磁场，在常温下被催化，再进入发动机。
2.根据权利要求1所述的发动机燃油能效的磁载能催化方法，其特征在于:所述设置在永磁体组件(20)外部磁路各横断面(a、b、c、d、e和/或f)上作为燃油催化物的材料层，采用真空镀膜、离子溅射和磁控靶、喷涂、胶粘或材料生长的方式形成。
3.根据权利要求1所述的发动机燃油能效的磁载能催化方法，其特征在于:所述永磁体组件(20)为稀土元素永磁体组件。
4.根据权利要求1所述的发动机燃油能效的磁载能催化方法，其特征在于:所述催化器安装于发动机的燃油输入管路上，包括骑跨于所述燃油输入管路外表面安装或作为该燃油输入管路的一段串接于所述管路中。
5.一种磁载体燃油`能效催化器，包括表面磁感应强度为0.51~1.00 T的永磁体组件(20)，其磁力被用作提高发动机燃油能效的催化物能量载体；在所述永磁体组件(20)的磁场横贯燃油输入管路的磁力线范围内，在该永磁体组件(20)外部磁路各横断面(a、b、c、d、e和/或f)上设置厚度总和为10~2100 μ m的至少一层稀土元素镨Pr或氧化铝、分子筛、沸石之一种或几种材料层，作为燃油催化物；所述各催化物材料层的外表面还设置有防腐层和防氧化层。
6.根据权利要求5所述的磁载体燃油能效催化器，其特征在于:还包括作为壳体的俩构造相同的上单体(10)和下单体(11)，所述永磁体组件(20)容置于该俩单体(10、11)内；所述俩单体(10、11)的左右两端均有竖向通槽，该俩单体借助俩结构相同的屏蔽体(30，31)联结在一起，中部形成通孔(40)，供发动机燃油输入管穿越；各该屏蔽体(30，31)是具有一长边和一短边的、近似希腊字母η形的、与通槽相适配的薄片形结构，其短边插进所述壳体之一单体一端的通槽、长边则穿越该同一单体另一端的通槽后又继续插进另一单体的通槽中，两片屏蔽体(30，31)上下交互相插，并通过其边上的倒钩钩于俩单体的边上，使壳体之俩单体互相拉紧； 所述永磁体组件(20)外部磁路各横断面(a、b、C、d、e和/或f)上设置的厚度总和为10~2100 μ m的至少一层稀土元素镨Pr或氧化铝、分子筛、沸石之一种或几种催化物材料层，其附着在所述永磁体组件(20)磁极面上的催化物材料层(a’，b’，c’，d’)的厚度，以及所述两片屏蔽体(30，31)上下交互相插重叠处的催化物材料层(e’，f’ )的厚度，各厚度之和须满足:10 u m < a，+b，+C，+d，+e，+f，^ 2100 μ m。
7.根据权利要求5所述的磁载体燃油能效催化器，其特征在于:所述设置在永磁体组件(20)外部磁路各横断面(a、b、c、d、e和/或f )上作为燃油催化物的材料层，采用真空镀膜、离子溅射和磁控靶、喷涂、胶粘或材料生长的方式形成。
8.根据权利要求5所述的磁载体燃油能效催化器，其特征在于:所述永磁体组件(20)为稀土元素永磁体组件。
9.根据权利要求5所述的磁载体燃油能效催化器，其特征在于:所述催化器安装于发动机的燃油输入管路上，包括骑跨于所述燃油输入管路外表面安装或作为该燃油输入管路的一段串接于所述管路中。
【文档编号】F02M27/02GK103670820SQ201210353507
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2012年9月21日 优先权日:2012年9月21日
【发明者】陈永生 申请人:陈永生