[发明专利]提高发动机燃油能效的方法及其所用催化物和催化器

说明书

 【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，特别是涉及包含稀土族元素、其氧化物或氢氧化物的催化物及其操作或安装，涉及制备催化物之一般方法和一般催化物载体，尤指提高发动机燃油能效的方法及其所用催化物和催化器。

【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HC。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。

所谓三元催化就是使用铂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CO、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，催化器中的铂、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H₂0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。 

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。

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铂、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℃至800℃ 之间，铂、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。但是铂、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。

【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能改善燃油的燃烧特性、使之能更完全燃烧，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方法及其所用催化物和催化器。

本发明解决所述技术问题采用的技术方案之一是：提供一种提高发动机燃油能效的方法，系将组份元素质量百分比为镨Pr 9％～36%、铈Ce 3％～6%、镝Dy 3％～11%、硼B 0.6％～1.3%和铁Fe 45%～84%、余量为其他元素，表面磁感应强度为0.51～1.00 T（特斯拉），亦即5,100～10,000 Gs(高斯)的稀土永磁体材料作为燃油催化物载体放入催化器壳体中，安装于发动机气缸的燃油进油管路上，使燃油先经过催化器的催化，再进入发动机气缸。

所述催化器安装于发动机气缸的燃油进油管路上，包括环绕进油管路外表面安装或放置于油箱内部，还包括作为进油管的一段串接于进油管路中。

本发明基于三元催化原理，利用特种稀土元素在常温下可以改变某些物质反应结构特性的固有属性，使用特种稀土元素制作的永磁体材料作为催化物，催化燃油使其细化。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、HC、NOx含量显著降低，同时达到节油减排的目的。稀土材料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。

同现有技术相比较，本发明的有益效果是：能改善燃油的燃烧特性、使之更完全燃烧，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。