[发明专利]用于重整内燃机内的空气的设备

说明书

技术领域

本发明主要涉及空气处理，更具体地涉及一种用于重整内燃机的空气的设备。

背景技术

燃料成本的提高以及污染问题严重地影响了经济和环境。在这种情况下，对现有耗能发动机的效率的提高越来越受到关注。

现在的汽油机与老式的汽油机相比更具有效率，然而燃料的消耗和污染问题依然存在。现有的内燃机，尤其是往复式内燃机，由于含碳燃料的不充分燃烧导致污染气体的排放。处理过程中的主要衍生物为二氧化碳，水和一些黑烟灰，也可称为“颗粒物”(PM)。吸入这些颗粒物的后果会导致哮喘，肺癌，心血管组织问题和过早死亡。然而，除此以外，根据操作条件以及空气/燃料的比率，燃烧过程中还产生了其它副产物，包括氮氧化物、硫以及一些未被燃烧的碳氢化合物。

空气和燃料的比率对燃烧过程的效率起着重要作用。考虑到最优化的排放量、燃料经济以及较好的发动机性能，最理想的空气/燃料比率为大约每磅燃料中需要14.7磅的空气。这种理想的空气/燃料比率称为化学计量比，其为反馈燃料控制系统一直所期望的目标。如果空气/燃料的比率大于化学计量比，燃料经济性以及排放都会受到影响，而如果小于该化学计量比，能量和排放就会受到影响。

发动机燃烧的汽油包括化学物；然而这些物质主要由碳氢化合物组成(通常称为HC)。碳氢化合物由化学键合在一起的碳原子与氢原子组成。在汽油中具有许多不同种类的碳氢化合物，其取决于氢原子和碳原子的数目，以及它们的键合方式。

汽油中的碳氢化合物在没有和空气混合的情况下是不会燃烧的。混合了空气后，才能开始燃烧化学反应。空气中含有接近21％的氧气，78％的氮气以及微量其他惰性气体。

燃料中的碳氢化合物一般在燃烧过程中与氧气发生反应，生成水蒸气(H₂O)和二氧化碳(CO₂)，从而在汽缸内产生预期的热量和压力。然而，在某种发动机操作条件下，氮气也会与氧气反应生成氮氧化物(NOx)，这是一种典型的空气污染物。

在理想的燃烧条件下理想工作的发动机中，将会发生以下的化学反应：

碳氢化合物会与氧气反应生成水蒸气(H₂O)和二氧化碳(CO₂)。

氮气(N₂)会不受燃烧过程影响地通过发动机。基本上只有无害的成分残留并进入到大气中。与以前的发动机相比，虽然现在的发动机排放量大大减少，但是它们仍然产生有害的排放。

申请人在本发明中，实现了一种用于重整内燃机内空气的方法和设备，其主要目的在于提供内燃机的效率。

在本申请人的专利号为1-2006-000551的菲律宾专利中涉及一种设备，该设备利用射频(RF)电流计，该射频电流计被电动势驱动到导体表面。所述设备产生的电子辐射便于重整在此通过的空气，从而生成一氧化二氮，该一氧化二氮随后在进入内燃机的燃烧室之前与燃料/空气混合物混合。一氧化二氮的加入促使燃烧效率和发动机功率提高，并使环境有害气体最小化。

该设备在其操作中利用了低电压，这样在空气中便没有产生可见的火花或光，以此防止了发动机损坏的风险。该设备包括用于产生电流的装置，所述电流以射频(RF)振荡，导电介质通过自带的电极线与所述用于产生电流的装置相连。用于产生电流的装置包括一个射频产生单元和倍压器，该倍压器通过合适的电线与所述射频产生单元相连。该倍压器可以通过一个电源(电池)把电压提高800伏，以产生足够的电动势来提供射频电流，该射频电流将促进通过所述导电介质的空气的重整。该设备的导电介质包括一个由导电材料组成的圆柱结构，其中，以射频振荡的电流相互作用并由于趋肤效应而产生电磁辐射。这种电磁辐射被引入空气中以促进空气的重整，以此产生的一氧化二氮随后与发动机中的空气/燃料混合物混合。

上述设备在其预期目的上被证明是有效的，然而，还存在一些影响其预期功能的问题。其中一个问题是：所述导电介质占了很大的空间，这使得电磁辐射与离子之间的相互作用在结构的内表面处比在中心位置处更为活跃。在该发明的另一方面，该导电介质在其结构内具有多个并排设置的圆柱形导电元件。在结构内中间位置的导电元件大大地增加了所述相互作用，然而，由于导电元件的圆柱形结构，形成了一些空隙。在毗连的、没有涂上导电层的导电元件外表面之间形成的这些空隙容许大量空气通过，只留下大概70％至80％的空气有待处理。这样便导致所述处理不能以最佳方式进行。此外，所述射频产生单元和倍压器的外壳由金属材料制成，因此当接近发动机安装时就容易变热。这严重影响了或者完全损坏了射频产生单元和倍压器的电子零件。

发明内容