冷却剂‑催化剂燃料改进方法和设备技术

公开了一种催化设备，用于有效地在燃烧前改善车辆发动机中化石燃料，其包括细长外金属管道，该外金属管道容纳较小直径的细长不锈钢内管。该外管道被压接或焊接到内管上面，以与连接器形成燃料室，用于化石燃料的流入和流出。所述燃料室包括至少三个催化元件，每个催化元件包括选自组Au、Cu、Ir、Ni、Pd、Pt、Zn和铂铱合金的不同金属。当发动机冷却剂被引导通过内管时，过量的热量被传递到流入的燃料。该燃料被强制在该内管附近流动以最大化对流，并且在通过至燃料喷射器的燃料管线流出之前经过催化元件，用于更有效的燃烧。

【技术实现步骤摘要】
分案申请本申请为分案申请，原案申请的申请号为201180044228.5，申请日为2011年7月14日，专利技术名称为“冷却剂-催化剂燃料改进方法和设备”。
本专利技术涉及用于增加效率的化石燃料改善(refinement)领域。更具体地，本专利技术涉及在燃烧冲程中从汽油和柴油驱动的发动机得到更多功率的冷却剂-催化剂燃料改进(modification)系统。
技术介绍
当内燃发动机运行时，一些燃料点燃而不在曲轴处产生功率。燃料以液体喷雾的方式被引入到内燃发动机中，该液体喷雾未最优地燃烧，从而形成更多不期望的排放物。如果较长烃链确实在燃烧室中蒸发，那么该较长烃链直到燃烧过程的后期才会蒸发。在当燃料相对冷时的较低操作温度下，情况尤其如此。燃烧性能随着燃料的热量而增加，从而增加燃料在进气歧管内部以及在气缸内部蒸发的能力。当发动机加热到操作温度时，对流加热从油箱进入的燃料，但是仅通过该对流不能够充分加热燃料。不充分或不完全燃烧的化石燃料导致释放附加污染物，该附加污染物排放到催化转化器和大气中。因此，期望在燃烧之前将燃料温度增加至接近发动机操作温度。期望在不向发动机增加热量的情况下来实现该目的。因此期望的是，发动机冷却剂系统中的过量热量被用于加热该燃料。还期望催化燃料分子以其在燃烧过程的早期被更有效地利用。仍期望的是，燃料催化随加热催化剂产生。
技术实现思路
本专利技术教导了一种新颖的冷却剂-燃料热交换器和多级催化设备和方法。发动机冷却剂中的废弃或未被使用的热量被再引导以在燃烧之前加热催化室中的该燃料和催化剂。结果是允许进入到发动机中的更多燃料更早地蒸发。这使得更多的功率来自较少的燃料，这是因为较少的燃料作为排气中的热量被浪费或者作为空气污染物被释放。本专利技术请求保护一种在燃烧前处理化石燃料的设备，所述设备包括：腔室，所述腔室具有化石燃料流入端口和化石燃料流出端口；管，所述管延伸通过所述腔室；至少三个催化元件，所述催化元件被设置在所述管的位于所述腔室内的外表面上，每个催化元件包括选自Au、Cu、Ir、Ni、Pd、Pt、Zn和铂铱合金的不同金属。优选地，所述金属被电镀在至少一个金属筛上。优选地，所述金属筛是100×100网筛。优选地，所述金属筛绕所述管卷绕。优选地，所述管被构造为并形成尺寸为适合于连接到热发动机冷却剂的全体积流的源。优选地，所述管被构造为并形成尺寸为适合于以成直线的形式连接到燃烧发动机的加热器软管。优选地，所述设备还包括电连接到所述腔室的接地螺柱。本专利技术还请求保护一种在化石燃料在发动机中燃烧之前预处理所述化石燃料的方法，所述方法包括：提供一种设备，所述设备包括：腔室，所述腔室具有化石燃料流入端口和化石燃料流出端口；管，所述管延伸穿过所述腔室；至少三个催化元件，这些催化元件被设置在与所述管热交换的所述腔室内，每个催化元件包括选自Au、Cu、Ir、Ni、Pd、Pt、Zn和铂铱合金的组的金属；将发动机冷却剂流引导通过所述管，以加热所述催化元件；将化石燃料流引导通过所述流入端口、通过与所述催化元件接触的所述腔室、并且从所述流出端口引导出，以在所述发动机内的燃料燃烧之前预处理所述化石燃料。优选地，所述催化元件接触所述管的外表面，并且将冷却剂流引导通过所述管的步骤包括将热冷却剂的全体积流引导通过所述管以加热所述催化元件。优选地，所述催化元件接触所述管的外表面，并且将冷却剂流引导通过所述管的步骤包括将热冷却剂的全体积流从车辆加热器软管引导通过所述管以加热所述催化元件。优选地，还包括将所述腔室电接地，以防止静电积累。在本专利技术的实施方式中，热交换催化剂包括细长金属管，优选地不锈钢管。金属冷却剂管具有第一端和第二端。第一端和第二端均可移除地连接到内燃发动机的加热器软管。该连接允许发动机冷却剂或水从其循环通过，而不存在泄漏或受阻碍的流量。通过冷却剂管的内腔的全体积流量是必要的，但是在该冷却剂管内的流动方向是不重要的。冷却剂管设置在细长外金属管或“腔管”内。外腔管具有第一端和第二端。冷却剂管尺寸适合于比金属腔管的长度更长，使得冷却剂管的第一端从金属腔管的第一端向外延伸，并且冷却剂管的第二端从金属腔管的第二端向外延伸。细长外腔管是金属，优选地由黑铁、低碳钢或锰基合金制成。该第一端和第二端被压接或焊接到内冷却剂管。替代地，大约0.187至0.20\厚度并且包含中心孔以允许冷却剂管从其穿过地延伸的端盖被焊接到外腔管的第一端和第二端上并且焊接到冷却剂管上，以形成不可渗透的密封。可采用其他手段来形成不可渗透的密封。形成于外腔管的内周与内冷却剂管的外周之间的封闭腔限定燃料室。腔管壁中的孔允许燃料管线以永久或螺纹连接的方式连接，用于使得燃料循环进出该燃料室。燃料室内的流动方向是不重要的。优选的安装是直线状的(即，在热交换催化单元附近无90°“肘弯”接头)。在压接或焊接之前，至少一个流量控制元件和三个催化元件被安装在燃料室中。流量控制元件被设置在冷却剂管的外周上，并且从其垂直延伸，直到接触外腔管的内周为止。优选实施方式中的流量控制元件包括内盘、压板(squashplate)或垫圈。所述盘构造有孔，所述孔尺寸适合于用于紧贴地压配合到冷却剂管的外周。垫圈可以具有大约0.05至0.07\的厚度，并且还包括大约1/4\的多个凹痕(divot)，这些凹痕绕邻近于冷却剂管的孔设置从而迫使燃料沿邻近于冷却剂管的路径流动。通过靠近冷却剂管流动，更多的热量由燃料吸收。替代地，螺旋状垫圈、“松鼠状物(squirrel)”或内流量控制或引通装置的其他构造可适于最大化与冷却剂管的外周紧密接触的燃料体积。通过以相同半径分裂至少两个标准圆形垫圈，将该径向端部弯曲并焊接在一起以使得形成螺旋，可形成螺旋状垫圈。松鼠状物被定义为具有交错的切除部的多个垫圈，使得流动的燃料形成涡旋。可混合不同类型的流量控制元件，只要总体燃料流不会劣化即可。一个或多个流量控制元件的目的在于引导燃料通过催化元件，并且同时保持燃料紧密接近冷却剂管的外周。当燃料被催化时，这会从冷却剂管传递更多的热量到燃料。当水或冷却剂流经冷却剂管时，热量被燃料室中的燃料吸收并且从循环的冷却剂流体传导到该燃料中。热量也被传递到外腔管自身，从而进一步加热该燃料。燃料室针对在操作中将从其流经的燃料量是可缩放的。热冷却剂管和腔管构造成使得它们可被连接到内燃发动机附近，以最小化热量损失。多个热交换催化单元可以被“聚集”或串联布置。在一些高流量应用中，相对于制造超大尺寸的热交换催化剂，一系列热交换单元可以是优选的，这是因为内燃料室的增加尺寸不能将燃料保持充分接近冷却剂管以吸收足够热量。常规化石燃料系统中包含的热量不足以有效地通过催化构件催化燃料。内燃料室尺寸适合于迫使燃料以尽可以接近外冷却剂管的方式流经催化元件，而不阻碍发动机所设计使用的燃料流率。内盘、压板、松鼠状物或垫圈的孔或切除部还必须尺寸适合于适应燃料流率，在大型发动机安装中，该燃料流率可以高达每小时大约500加仑(1893升)或者更多。燃料室包含至少一个催化构件。该催化构件包括至少三个催化元件。这些催化元件通常是薄的、电镀金属100×100目的筛或片材。催化构件设置在燃料室内。设置在冷却剂管的外表面与外腔管的内表面之间的每个垫圈、螺旋或类似流量控制元件将该燃料室划分为子腔室本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在燃烧前处理化石燃料的设备，所述设备包括：腔室，所述腔室具有化石燃料流入端口和化石燃料流出端口；管，所述管延伸通过所述腔室；至少三个催化元件，所述催化元件被设置在所述管的位于所述腔室内的外表面上，每个催化元件包括选自Au、Cu、Ir、Ni、Pd、Pt、Zn和铂铱合金的不同金属。

【技术特征摘要】
2010.07.14 US 61/364,1321.一种在燃烧前处理化石燃料的设备，所述设备包括：腔室，所述腔室具有化石燃料流入端口和化石燃料流出端口；管，所述管延伸通过所述腔室；至少三个催化元件，所述催化元件被设置在所述管的位于所述腔室内的外表面上，每个催化元件包括选自Au、Cu、Ir、Ni、Pd、Pt、Zn和铂铱合金的不同金属。2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述金属被电镀在至少一个金属筛上。3.根据权利要求2所述的设备，其特征在于，所述金属筛是100×100网筛。4.根据权利要求2或3所述的设备，其特征在于，所述金属筛绕所述管卷绕。5.根据权利要求1-3中任一项所述的设备，其特征在于，所述管被构造为并形成尺寸为适合于连接到热发动机冷却剂的全体积流的源。6.根据权利要求1-3中任一项所述的设备，其特征在于，所述管被构造为并形成尺寸为适合于以成直线的形式连接到燃烧发动机的加热器软管。7.根据权利要求1-3中任一项所述的设备，所述设备还包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：斯科特·托切尔，
申请(专利权)人：催化燃料技术有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US