專利名稱：流體的動(dòng)態(tài)混合的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
發(fā)明涉及用于流體的動(dòng)態(tài)混合的方法、設(shè)備和系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
混合物中的混合組分是眾所周知的。用于確定混合過(guò)程的效率的基本標(biāo)準(zhǔn)為確定 合成的混合物的均勻性的那些參數(shù)。但是不僅通過(guò)合成的混合物的合成均勻性來(lái)確定混合 加工的效率，而且還包括例如能量消耗、加工過(guò)程開(kāi)發(fā)的時(shí)間、混合物狀態(tài)的穩(wěn)定性、混合 物的動(dòng)能的加工參數(shù)的考慮事項(xiàng)以及其他的考慮的事項(xiàng)。在一些技術(shù)中，希望混合各種不同特性的組分，例如，有機(jī)的和/或無(wú)機(jī)的液體、 液體和氣體、具有如天然氣、氫氣或者其他氣體的不同特性的各種氣體和為空氣或氧氣的 氣體氧化劑。一些有效的已知混合方法利用所謂的用于處理對(duì)混合物的組分的加強(qiáng)和影響的 動(dòng)態(tài)效應(yīng)。實(shí)例包括使用噴射器、霧化器或者比機(jī)械混合設(shè)備更有效的文丘里管設(shè)備的那些 設(shè)備，并且通常僅使一種組分處于動(dòng)態(tài)狀態(tài)中。除了氣體和液體組分的通?；旌现猓P(guān)于制備氣體燃料混合物并將其供給到各 種設(shè)備的燃燒室中的技術(shù)選用通常是已知的。發(fā)動(dòng)機(jī)(例如，內(nèi)燃機(jī))燃燒燃料來(lái)為設(shè)備提供動(dòng)力。有時(shí)候，所述發(fā)動(dòng)機(jī)在燃燒 燃料方面具有小于百分之一百的效率。所述低效率導(dǎo)致了在燃料循環(huán)之后一部分燃料未被 燃燒。發(fā)動(dòng)機(jī)的低效率可能導(dǎo)致進(jìn)入大氣中的有毒排放物增加并且可能需要大量的燃料來(lái) 產(chǎn)生所選擇的能量水平。已經(jīng)采用了不同方法來(lái)試圖提高燃燒室的效率。通常，提高發(fā)動(dòng) 機(jī)的效率是所希望的，因?yàn)樾实奶岣邥?huì)由于減少了燃料的消耗量而節(jié)省金錢，，并且可以 減少排放。
在所述系統(tǒng)中，認(rèn)為各種可燃?xì)怏w的混合物和燃料液體與氣體的混合物(例如， 帶有空氣或氧氣的天然氣或者帶有空氣和輔助的液體組分的汽油或柴油燃料)具有提高 氣體燃料或者液體-氣體燃料的混合物的燃燒效率的目的，例如，通過(guò)增加向燃燒區(qū)域提 供氧化劑、改進(jìn)燃燒器設(shè)計(jì)、改進(jìn)汽缸或其他的發(fā)動(dòng)機(jī)部件的設(shè)計(jì)、改進(jìn)換熱器的表面和設(shè) 計(jì)、產(chǎn)生增加的紊流、在系統(tǒng)中產(chǎn)生渦流條件、使用渦輪增壓器來(lái)在壓力下補(bǔ)充燃燒空氣等寸。

發(fā)明內(nèi)容
在一個(gè)方面，本發(fā)明涉及動(dòng)態(tài)地影響各種液體和/或氣體環(huán)境、它們的混合和加 強(qiáng)它們的動(dòng)勢(shì)的技術(shù)。更具體是，所述技術(shù)可以延伸至利用對(duì)加工的關(guān)鍵參數(shù)的完全和持續(xù)控制來(lái)按不 同的可控比例和組合來(lái)混合各種液體和/或氣體的領(lǐng)域，從而限定出混合物的質(zhì)量和參數(shù)。在一些實(shí)施例中，使用領(lǐng)域可以表示為包括動(dòng)態(tài)混合具有不同的物理和化學(xué)性質(zhì) 及活化度的不同流體源_有機(jī)和/或無(wú)機(jī)_的任何應(yīng)用。例如，所述原理可以適用于按不 同組合和比例來(lái)混合液體和液體、液體和氣體、氣體和氣霧介質(zhì)、氣體和氣體。所述技術(shù)條件的應(yīng)用可以運(yùn)用到用于制備燃料混合物的工藝和設(shè)備中、用于所有 行業(yè)的混合技術(shù)的工藝中和用于大量的其他非工業(yè)的應(yīng)用中。實(shí)施例涉及這樣的技術(shù)，混合物的特性和混合物的組分的特性變化的標(biāo)志根據(jù)該 技術(shù)對(duì)混合過(guò)程的動(dòng)態(tài)參數(shù)的控制所產(chǎn)生。作為對(duì)混合物組分的動(dòng)態(tài)影響的結(jié)果，混合物 組分的動(dòng)勢(shì)水平和合成的混合物的動(dòng)勢(shì)水平一樣地變化。因此，實(shí)施例還涉及合成的變化，所述變化是由混合期間在混合物的組分上的各 種動(dòng)態(tài)影響的綜合作用所引起的。在另一方面，本發(fā)明還涉及用于內(nèi)燃室的燃料混合物的動(dòng)態(tài)燃料制備和活化技 術(shù)。在另一方面，發(fā)明涉及氣體和/或帶有氣體的液體、帶有氧化劑的天然氣的混合 的總領(lǐng)域；例如，實(shí)施例涉及用于制備氣體混合物和/或液體混合物(包括在被供應(yīng)到燃燒 室中之前的管道中的氣體燃料的混合物)的方法和設(shè)備。在另一方面，本發(fā)明涉及以下設(shè)備和工藝中的一種或多種用于包括液體和氣體 組分的起泡形式的混合物的動(dòng)態(tài)混合和活化的設(shè)備和工藝；用于包括液體和氣體組分的燃 料混合物的動(dòng)態(tài)混合和活化的設(shè)備和方法；用于包括氣體組分(例如，由氣體組分組成)的 燃料混合物的動(dòng)態(tài)混合和活化的設(shè)備和方法；用于多種液體組分的動(dòng)態(tài)混合和活化的設(shè)備 和方法；用于氣體組分的動(dòng)態(tài)混合的設(shè)備和方法；以及用于多種氣體組分的混合和冷卻的 設(shè)備和方法。在一些實(shí)施例中，組分(無(wú)論是液體、氣體或它們的組合)混合的特征是來(lái)自同步 的液流中的伯努利效應(yīng)和氣流中的伯努利效應(yīng)的正面效果的重疊，其在使用相同能源的一 個(gè)設(shè)備中來(lái)執(zhí)行并且在相同的結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)的限制內(nèi)。該特征減少了能源的消耗、減小了設(shè)備 的尺寸、簡(jiǎn)化了設(shè)備的設(shè)計(jì)并且提高了設(shè)備的操作性能和效率。通過(guò)例如液流和氣流組分的壓力的技術(shù)參數(shù)來(lái)形成所述設(shè)備的混合結(jié)果?？梢杂稍O(shè)備產(chǎn)出的起泡混合物的介電滲透率的測(cè)量結(jié)果來(lái)確定對(duì)混合過(guò)程質(zhì)量的評(píng)定。在一些實(shí)施例中，當(dāng)應(yīng)用到設(shè)備上時(shí)，組分混合的特征是絕熱膨脹(焦耳_湯姆遜 熱電效應(yīng))和蘭克(Ranque)效應(yīng)現(xiàn)象的正面效果的重疊，所述設(shè)備用來(lái)連續(xù)地冷卻壓縮空 氣流并且析出水。所述重疊效應(yīng)不需要額外的能源，并且實(shí)質(zhì)上使用和傳統(tǒng)方法相同量的 能量，可以降低空氣溫度并且可以提高設(shè)備生產(chǎn)率和效率。通過(guò)重疊本文中所描述的設(shè)備中的幾種物理現(xiàn)象的效應(yīng)，可以由液體和氣體組分 產(chǎn)生利用其他方法不可能獲得的新的混合物形式。在采用所述特征的設(shè)備中，可以應(yīng)用另外派生的原理，通過(guò)它們的累積效應(yīng)來(lái)提 供效率的附加增益。例如，應(yīng)用將液力流從圓形系統(tǒng)流變換為環(huán)狀系統(tǒng)流的原理、形成降低 壓力的連續(xù)的體積區(qū)域并且在高壓下將各種混合物組分輸入到所述區(qū)域中的原理和/或 將氣體組分嵌入液體組分中的原理，每種原理可以改善混合物的均勻性和其性能。例如，當(dāng) 兩者都以相同的工作參數(shù)來(lái)使用時(shí)，具有環(huán)形區(qū)域并且施加綜合效應(yīng)的設(shè)備在增大動(dòng)能方 面可以比具有帶平面環(huán)形區(qū)域結(jié)構(gòu)的圓柱形區(qū)域的一些噴射器更有效9. 6倍。本文中描述的設(shè)備和方法還可以包括對(duì)燃料管道中流動(dòng)的氣體燃料流或液體燃 料流具有顯著的液力影響和氣動(dòng)影響的多個(gè)階段。用于活化一些現(xiàn)有系統(tǒng)的燃料管道中的燃料的工藝可以使用最小的能量消耗以 顯著地提高燃燒室中燃燒過(guò)程的效率，而同時(shí)減小用于燃燒室中的典型的燃燒周期的有機(jī) 燃料的體積?？梢詢H使用下列來(lái)獲得用于燃料活化作用的能量的高效工藝在燃料系統(tǒng)中 將燃料組分輸入到燃料活化模塊的液力部分中的現(xiàn)有的燃料泵；用于燃料活化模塊的氣動(dòng) 部分的輸入的能量高效的壓縮機(jī)的輸出端，所述壓縮機(jī)由使用燃料的設(shè)備的現(xiàn)有的輸出軸 來(lái)提供動(dòng)力；以及，應(yīng)用伯努里定理來(lái)形成低壓區(qū)，以用于產(chǎn)生紊流、燃料組分的混合物和 微小氣泡形式。在另一方面，本發(fā)明使設(shè)備和方法具有用于燃料活化作用(給定體積的燃料的更 大的可燃性)的特征以提高內(nèi)燃室中的燃料效率，結(jié)果在用于產(chǎn)生單位能量水平的燃料的 體積方面有相應(yīng)的減小。燃料在燃燒室中燃燒的過(guò)程可以確定帶有所述燃燒室的設(shè)備的效率，環(huán)境清潔 度、熱力學(xué)參數(shù)和機(jī)械特性。因此，正確的燃料制備具有很高的價(jià)值，具體是，如果在燃燒室 中燃燒之前進(jìn)行空氣/燃料混合物的制備，則更好地控制可以產(chǎn)生所期望的結(jié)果的變量。 因此，使用的領(lǐng)域是用于制備和活化在燃燒室中燃燒的燃料的系統(tǒng)。在另一方面，發(fā)明具有增加燃料的可燃性的特征，并且因此，增加了相同體積的燃 料燃燒的能量，其從而可以減少排出氣體的毒性并且提高了總效率。在另一方面，發(fā)明具有增加燃燒空氣的數(shù)的特征，所增加的燃燒空氣可以通過(guò)燃 料管道補(bǔ)充到燃燒室中，因?yàn)榭諝庠趪娚涞饺紵抑兄氨磺度氲揭后w燃料組分的混合物 中。在燃燒之前，通過(guò)受控的預(yù)混合工藝將空氣補(bǔ)充到燃料管中和傳統(tǒng)的渦輪增壓器具有 相同的效果，但是沒(méi)有移動(dòng)機(jī)械構(gòu)件并且具有空氣/燃料混合物爆燃的更精確的正時(shí)；調(diào) 節(jié)空氣/燃料混合物和具有空氣的預(yù)混合好的燃料混合物進(jìn)入燃燒室的噴射速度的能力 允許由在活塞位置的最優(yōu)點(diǎn)處將燃料微滴(其不大于10微米)噴射到燃燒室中的正時(shí)能 力來(lái)提高效率。另外，在不改進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)的情況下，該渦輪增壓器的作用可以被傳遞給現(xiàn)有的燃燒
20室，可以降低進(jìn)入燃燒室的燃料的溫度而起到隔熱作用，并且由于燃料與空氣混合的非常 均勻的紊流的良好燃燒特性，可以減少排放和振動(dòng)。在另一方面，在柴油機(jī)中，如果水是被添加到燃料活化設(shè)備的燃料中的一種燃料 組分，則通過(guò)在壓力下將空氣嵌入活化設(shè)備的燃料混合物中，柴油機(jī)燃料混合物的增大的 壓縮率允許柴油機(jī)噴油器的泵壓降低；水與燃料泡沫中的其它燃料組分一起成為乳化液， 并且顯著地降低了在低燃料管道壓力下否則通過(guò)機(jī)械方法混合到燃料中的水的通常的腐 蝕作用；添加到燃燒室中的水還顯著地減少排放物并且產(chǎn)生了降低燃燒溫度的冷卻效果。實(shí)施例在所有類型的內(nèi)燃設(shè)備中有廣泛的應(yīng)用，所述設(shè)備例如包括使用在以下中 的那些用燃料作動(dòng)力的發(fā)動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)的所有類型的商業(yè)和工業(yè)設(shè)備、如飛機(jī)和軍艦的 渦輪機(jī)與發(fā)動(dòng)機(jī)的軍事裝備等，而與所燃燒的燃料(汽油、柴油、煤油、噴氣燃料、丙烷、乙 醇、它們的組合等)無(wú)關(guān)。在一些方面，制備供燃燒設(shè)備使用的燃料和氣體的混合物的方法包括從燃料罐接 收包含燃料的第一液體組分并且通過(guò)在所述活化設(shè)備中移動(dòng)第一液體組分來(lái)形成增大紊 流的第一局部低壓區(qū)域。所述方法還可以包括接收進(jìn)入到第一局部低壓區(qū)域中的第二液體組分并且在第 一局部低壓區(qū)域的渦流中混合第一和第二液體組分以形成雙組分的燃料混合物。所述方法 還可以包括接收壓縮氣體并且形成具有比所述雙組分的燃料混合物的進(jìn)入流處的壓力更 低的第二局部低壓區(qū)域。所述方法還可以包括將雙組分的燃料混合物驅(qū)動(dòng)到第二局部低壓 區(qū)域中以在已組合的燃料氣體混合物中形成局部的偽沸騰狀態(tài)，增大燃料氣體混合物流中 的壓力以形成微小的氣泡流。實(shí)施例可能包括以下的一種或多種情況第一液體組分可以是有機(jī)燃料。接收第二液體組分可以包括在比第一局部低壓區(qū) 域中的壓力更高的壓力下將第二液體組分驅(qū)動(dòng)到第一局部低壓區(qū)域中。第二液體組分可以是水、另一種燃料、相同的燃料或者其他液體。形成第二低壓區(qū) 域可以包括與雙組分的液體燃料和氣體混合物的運(yùn)動(dòng)方向相反地在壓力下將氣體輸入到 管道中，并且在氣體進(jìn)入到第二低壓區(qū)域中之前改變氣體的運(yùn)動(dòng)方向和形式。微小的氣泡 流可以是泡沫流和均勻流。可以通過(guò)優(yōu)選地利用伯努利定律的物理原理所形成的流體動(dòng)力 效應(yīng)來(lái)在燃料混合物的至少一種液體組分的流中形成增加紊流的局部區(qū)域。可以通過(guò)優(yōu)選 地利用伯努利定律的物理原理所形成的流體動(dòng)力效應(yīng)來(lái)在燃料混合物的至少一種液體組 分的流中形成局部低壓區(qū)域?？梢酝ㄟ^(guò)優(yōu)選地利用伯努利定律的物理原理所形成的空氣 動(dòng)力效應(yīng)來(lái)在燃料氣體混合物的至少一種氣體組分的流中形成局部低壓區(qū)域?？梢酝ㄟ^(guò)優(yōu) 選地利用伯努利定律的物理原理所形成的結(jié)合的流體動(dòng)力效應(yīng)和空氣動(dòng)力效應(yīng)來(lái)在燃料 混合物的流中形成偽沸騰體積的局部區(qū)域。燃料混合物的有機(jī)組分可以被用作液體工作介 質(zhì)。氣體介質(zhì)可以是壓縮空氣。在一些方面，用于制備供應(yīng)到燃燒室中的燃料氣體混合物的方法可以包括接收來(lái) 自儲(chǔ)罐的第一液體組分，所接收的第一液體組分處于壓力下。所述方法還可以包括生成多 個(gè)分散的第一液體組分的流以形成增大紊流的局部區(qū)域。所述方法還可以包括形成壓力小 于第一液體組分的進(jìn)入流處的壓力的第一局部低壓區(qū)域。所述方法還可以包括形成第二局 部低壓區(qū)域。所述方法還可以包括將壓縮氣體輸入到第二局部低壓區(qū)域中。所述方法還可以包括將紊流的燃料流從第一低壓區(qū)域驅(qū)動(dòng)到第二局部低壓區(qū)域中，以在燃料流中形成局 部的偽沸騰狀態(tài)。所述方法還可以包括增大燃料流中的壓力以將燃料流從偽沸騰狀態(tài)轉(zhuǎn)變 為微小的氣泡流。實(shí)施例可能包括以下的一種或多種情況第一液體組分可以是有機(jī)燃料。形成第二低壓區(qū)域可以包括與雙組分的液體燃料 氣體混合物的運(yùn)動(dòng)方向相反地在壓力下將氣體輸入到管道中，并且在氣體進(jìn)入到第二低壓 區(qū)域中之前改變氣體的運(yùn)動(dòng)方向和形式。微小的氣泡流可以是起泡的均勻流。在一些方面，用于制備輸入到燃燒室中的燃料氣體混合物的設(shè)備可以包括帶有產(chǎn) 生流體動(dòng)力效應(yīng)的機(jī)械接口件的液力系統(tǒng)。所述設(shè)備還可以包括帶有機(jī)械接口件的氣動(dòng)系 統(tǒng)，所述機(jī)械接口件產(chǎn)生空氣動(dòng)力效應(yīng)并且連接到產(chǎn)生流體動(dòng)力效應(yīng)的機(jī)械接口件上。所 述設(shè)備還可以包括用于將液體組分輸入到液力系統(tǒng)中的第一管道。所述設(shè)備還可以包括用于將氣體組分從壓縮機(jī)輸入到氣動(dòng)系統(tǒng)中的第二管道。所 述設(shè)備還可以包括用于輸入至少一種燃料組分的第三管道。所述設(shè)備還可以包括用于輸出 包含燃料組分、氣體組分和液體組分的燃料混合物的系統(tǒng)。設(shè)備還可以包括配置成容納所 述液力系統(tǒng)的第一外殼。設(shè)備還可以包括配置成容納所述氣動(dòng)系統(tǒng)的第二外殼，所述第一 外殼和第二外殼被配置成位于燃料管道中，其中所述設(shè)備的液力系統(tǒng)和氣動(dòng)系統(tǒng)位于第一 外殼和第二外殼內(nèi)的圓柱形銷上以提供結(jié)合的機(jī)械_液力的和機(jī)械_空氣動(dòng)力的接口件。實(shí)施例可以包括以下的一種或多種情況液力系統(tǒng)可能包括對(duì)稱地設(shè)置在燃料管道的軸線周圍的多個(gè)通道，所述通道具有 逐漸減小的橫截面積。氣動(dòng)系統(tǒng)還可以包括對(duì)稱地設(shè)置在燃料管道的軸線周圍的多個(gè)通 道，所述通道具有逐漸減小的橫截面積。氣動(dòng)系統(tǒng)還可以包括至少一個(gè)通道，所述通道具有 入口和在燃料混合物的運(yùn)動(dòng)方向上導(dǎo)向燃燒室的出口。設(shè)備還可以包括錐形反射器。產(chǎn)生流體動(dòng)力效應(yīng)的機(jī)械接口件和產(chǎn)生空氣動(dòng)力效應(yīng)的機(jī)械接口件可以通過(guò)錐 形反射器來(lái)連接。所述結(jié)合的液力接口件和氣動(dòng)接口件可以通過(guò)錐形面頂部上的錐形反射 器來(lái)連接。所述結(jié)合的液力和空氣動(dòng)力的接口件可以各自具有帶有外部和內(nèi)部錐形面的反 射器，其中內(nèi)部錐形面處理氣動(dòng)(氣體)流并且外部錐形面處理液力(液體)流。在一些方面，用于制備輸入到燃燒室中的燃料氣體混合物的設(shè)備可以包括設(shè)置在 燃料管道中的活化模塊，所述活化模塊包括液力系統(tǒng)和連接到液力系統(tǒng)上的氣動(dòng)系統(tǒng)。設(shè) 備還可以包括具有燃料混合物的一種或多種組分的至少一個(gè)儲(chǔ)罐，所述至少一個(gè)儲(chǔ)罐通過(guò) 燃料泵和管道連接到活化模塊的液力系統(tǒng)上。設(shè)備還可以包括由具有燃燒室的設(shè)備的軸來(lái) 驅(qū)動(dòng)的壓縮機(jī)，壓縮機(jī)的輸出端連接到活化模塊上。設(shè)備還可以包括至少一個(gè)用于將已活 化的燃料混合物從活化模塊輸出到霧化器中用于進(jìn)入到燃燒室中的設(shè)備。實(shí)施例可能包括以下的一種或多種情況活化模塊可以包括第一外殼結(jié)構(gòu)、第二外殼結(jié)構(gòu)和結(jié)合第一外殼結(jié)構(gòu)與第二外殼 結(jié)構(gòu)并提供連接到燃料管道上的位置的部件；所述部件、第一外殼結(jié)構(gòu)和第二外殼結(jié)構(gòu)被 配置成產(chǎn)生用于形成適用于伯努里定理的效應(yīng)的條件并且產(chǎn)生兩個(gè)連續(xù)的局部活化區(qū)域。 所述液力系統(tǒng)包括處于截頭圓錐形狀的圓錐形燃料進(jìn)入空腔，所述截頭圓錐的直徑在燃料 組分的輸入端處較大并且沿著燃料組分運(yùn)動(dòng)的方向變小，所述氣動(dòng)系統(tǒng)包括處于截頭圓錐 形狀的圓錐形氣體進(jìn)入空腔，所述截頭圓錐的直徑在氣體組分的輸入端處較大并且沿著氣
22體組分運(yùn)動(dòng)的方向變小。所述裝置還包括設(shè)置在所述液力系統(tǒng)中的截頭圓錐的較小直徑的端部處的毛細(xì) 管孔，所述毛細(xì)管孔的軸線平行于燃料管道的軸線并且與所述截頭圓錐的圓同心。所述裝 置還包括設(shè)置在所述氣動(dòng)系統(tǒng)中的截頭圓錐的較小直徑的端部處的毛細(xì)管孔，所述毛細(xì)管 孔的軸線平行于燃料管道的軸線并且與所述截頭圓錐的圓同心。燃料混合物的活化模塊的 液力和氣動(dòng)的工作介質(zhì)的輸入結(jié)構(gòu)各自處于截頭圓錐的形式；在所述液力的結(jié)構(gòu)中，首先 從小直徑處開(kāi)始流動(dòng)，然后流入到大直徑處，并且在氣動(dòng)結(jié)構(gòu)中，首先從大直徑處開(kāi)始，然 后流入到小直徑處?？梢詮哪K的兩側(cè)來(lái)執(zhí)行將液體和氣體工作介質(zhì)輸入到活化模塊中， 并且在與燃料混合物移動(dòng)到燃燒室中的方向相反的方向上執(zhí)行將氣體工作介質(zhì)輸入。在一些方面，供內(nèi)燃室中使用的燃料混合物可以包括多個(gè)相互接觸的多級(jí)燃料 球，每個(gè)多級(jí)燃料球具有壓縮氣體芯和圍繞所述壓縮氣體芯的紊流的有機(jī)燃料的殼層。實(shí)施例可能包括以下的一種或多種情況多個(gè)多級(jí)燃料球可以包括多個(gè)脈沖式多級(jí)燃料球。在一些方面，供內(nèi)燃室中使用的燃料混合物可以包括多個(gè)相互接觸的多級(jí)燃料 球。每個(gè)多級(jí)燃料球可以具有壓縮氣體芯和圍繞所述壓縮氣體芯的殼層。殼層可以包括有 機(jī)燃料組分的混合物。實(shí)施例可能包括以下的一種或多種情況多個(gè)多級(jí)燃料球可以包括多個(gè)脈沖式多級(jí)燃料球。有機(jī)燃料組分的混合物可以包 括汽油和乙醇的混合物。在一些方面，主要是供內(nèi)燃室中使用的燃料混合物可以包括多個(gè)相互接觸的多級(jí) 燃料球。每個(gè)多級(jí)燃料球可以包括壓縮氣體芯和圍繞所述壓縮氣體芯的殼層，所述殼層包 括有機(jī)燃料組分和無(wú)機(jī)燃料組分的混合物。實(shí)施例可能包括以下的一種或多種情況多個(gè)多級(jí)燃料球可以包括多個(gè)脈沖式多級(jí)燃料球。有機(jī)燃料組分的混合物可以包 括汽油和水的混合物。在一些方面，用于制備和活化輸入到燃燒室中的燃料氣體混合物的設(shè)備可以包括 位于燃料管道中的燃料混合物的活化模塊。燃料混合物的活化模塊可以包括液力系統(tǒng)和連 接到所述液力系統(tǒng)上的功能性的氣動(dòng)系統(tǒng)。設(shè)備還可以包括配置來(lái)容納燃料混合物的組分 的儲(chǔ)罐，所述儲(chǔ)罐通過(guò)燃料泵和燃料管道連接到活化模塊的液力系統(tǒng)上。設(shè)備還可以包括 通過(guò)具有內(nèi)燃室的設(shè)備的輸出轉(zhuǎn)動(dòng)軸的旋轉(zhuǎn)來(lái)驅(qū)動(dòng)的壓縮機(jī)，所述壓縮機(jī)通過(guò)管道連接到 活化模塊的氣動(dòng)系統(tǒng)上。設(shè)備還可以包括用于將已活化的燃料混合物從活化模塊輸出到霧 化器中以用于將所述活化過(guò)燃料混合物輸送到燃燒室中的設(shè)備。在一些方面，用于制備輸入到燃燒室中的燃料氣體混合物的方法可以包括在壓力 下將包含有機(jī)燃料的燃料氣體混合物的第一液體組分從具有燃料的儲(chǔ)罐處在燃料管道中 輸入到活化設(shè)備中。所述方法還可以包括當(dāng)?shù)谝灰后w組分在管道中的燃料流中流動(dòng)時(shí)在所 述活化設(shè)備中形成增大紊流第一局部低壓的區(qū)域。所述方法還可以包括在比所述第一局部 低壓區(qū)域更高的壓力下將包括水的第二液體組分驅(qū)動(dòng)到第一局部低壓區(qū)域中。所述方法還 可以包括通過(guò)與所述燃料管道中的紊流相結(jié)合，在所述活化裝置的渦流中進(jìn)行局部液力混合來(lái)混合第一和第二液體組分，以形成雙組分的液體燃料氣體混合物。所述方法還可以包 括以與所述雙組分的液體燃料氣體混合物流的運(yùn)動(dòng)方向相反的方向在在壓力下所述管道 中輸入包括壓縮空氣的氣體燃料組分，以形成比所述雙組分燃料混合物的進(jìn)入流的壓力更 低的第二局部低壓區(qū)域。所述方法還可以包括驅(qū)動(dòng)所述雙組分的燃料混合物進(jìn)入到第二局 部低壓區(qū)域中以在所述氣體燃料組分和雙組分液體燃料氣體混合物的混合物中形成局部 偽沸騰狀態(tài)。所述方法還可以包括增大所述燃料流中的局部壓力以從所述氣體燃料組分和 雙組分的液體燃料氣體混合物的混合物來(lái)形成起泡的均勻的微小氣泡流。在一些方面，用于制備輸入到燃燒室中的燃料氣體混合物的方法可以包括在壓力 下將來(lái)自具有規(guī)定的液體組分的儲(chǔ)罐的燃料氣體混合物的液體組分輸入到燃料管道中。所述方法還可以包括將所規(guī)定的液體組分變換為多個(gè)分散的微小流以形成增大 紊流的局部區(qū)域并且形成紊流的液體組分的微小流。所述方法還可以包括與紊流的微小流的運(yùn)動(dòng)方向相反地在壓力下將氣體燃料組 分輸入到燃料管道中，以形成比包含壓縮空氣的氣體燃料組分的入口燃料流具有更低壓力 的第二局部低壓區(qū)域。所述方法還可以包括將紊流的的微小流驅(qū)動(dòng)到第二局部低壓區(qū)域中以在燃料流 中形成局部偽沸騰狀態(tài)。所述方法還可以包括增大燃料流中的局部壓力以產(chǎn)生微小氣泡的 起泡均勻流。在一些方面，用于制備和活化輸入到燃燒室中的燃料氣體混合物的設(shè)備可以包括 液力系統(tǒng)，所述液力系統(tǒng)包括包括機(jī)械-液力接口件和第一外殼，所述第一外殼與所述機(jī) 械_液力接口件同軸。所述設(shè)備還可以包括氣動(dòng)系統(tǒng)，所述氣動(dòng)系統(tǒng)包括機(jī)械_氣動(dòng)接口 件和第二外殼，所述第二外殼與所述機(jī)械_氣動(dòng)接口件同軸，所述機(jī)械_氣動(dòng)接口件和所述 機(jī)械_液力接口件功能性地連接。所述設(shè)備還可以包括第一系統(tǒng)，所述第一系統(tǒng)包括配置 來(lái)將液體燃料組分從儲(chǔ)罐輸入到所述液力系統(tǒng)中的第一管道。所述設(shè)備還可以包括第二系統(tǒng)，所述第二系統(tǒng)包括配置來(lái)將氣體燃料組分從壓縮 機(jī)輸入到所述氣動(dòng)系統(tǒng)中的第二管道。所述設(shè)備還可以包括配置來(lái)輸入至少一種燃料組 分的輸入系統(tǒng)和用于輸出燃料混合物的輸出系統(tǒng)，其中所述液力和氣動(dòng)系統(tǒng)設(shè)置在所述輸 入系統(tǒng)和輸出系統(tǒng)之間，其中所述液力系統(tǒng)包括第一外殼內(nèi)的第一圓柱形銷，并且所述氣 動(dòng)系統(tǒng)包括第二外殼內(nèi)的第二圓柱形銷，當(dāng)所述第二圓柱形銷與第一圓柱形銷被壓在一起 時(shí)，提供了結(jié)合的機(jī)械-液力和機(jī)械-氣動(dòng)接口件。在一些方面，設(shè)備可以包括液力系統(tǒng)，所述液力系統(tǒng)包括接收燃料的輸入裝置、配 置來(lái)產(chǎn)生燃料的紊流的多個(gè)燃料通道和配置來(lái)將燃料的紊流從液力系統(tǒng)輸出到第一低壓 區(qū)域中的輸出裝置。設(shè)備還可以包括氣動(dòng)系統(tǒng)，所述氣動(dòng)系統(tǒng)包括配置來(lái)產(chǎn)生壓縮空氣流 的多個(gè)空氣通道和配置來(lái)將壓縮空氣流輸出到連接到第一低壓區(qū)域上的第二低壓區(qū)域中 的輸出裝置。設(shè)備還可以包括位于第一低壓區(qū)域和第二低壓區(qū)域之間的通道，所述通道配 置來(lái)將燃料紊流從第一低壓區(qū)域輸送到第二低壓區(qū)域中以使燃料紊流與壓縮空氣流相混 合以形成多個(gè)燃料的微小氣泡。在一些方面，設(shè)備可以包括配置來(lái)接收燃料并且產(chǎn)生燃料紊流的第一低壓區(qū)域和 配置來(lái)接收燃料紊流及氣體組分并產(chǎn)生多個(gè)燃料球的第二低壓區(qū)域，所述燃料球具有壓縮 氣體芯和圍繞所述壓縮氣體芯的有機(jī)燃料的殼層。
在一些方面，方法包括接收燃料組分、接收氣體組分、形成多個(gè)燃料球并且將所述 多個(gè)燃料球傳送到燃燒室中，所述燃料球具有壓縮氣體芯和圍繞所述壓縮氣體芯的有機(jī)燃 料的殼層。在一些方面，設(shè)備包括配置來(lái)接收燃料組分的第一輸入端和配置來(lái)接收氣體組分 的第二輸入端。設(shè)備還包括液力系統(tǒng)和連接到該液力系統(tǒng)上的氣動(dòng)系統(tǒng)。所述氣動(dòng)系統(tǒng)和 液力系統(tǒng)可以被配置來(lái)接收燃料組分和氣體組分并且形成多個(gè)燃料球，所述燃料球具有壓 縮氣體芯和圍繞所述壓縮氣體的芯的包括有機(jī)燃料的殼層。設(shè)備還可以包括配置來(lái)將所述 多個(gè)燃料球傳送到燃燒室中的輸出端。實(shí)施例可以包括以下的一種或多種情況所述外殼還可以包括第二液體。所述殼層還可以包括水。所述殼層還可以包括不 同于所述燃料組分的第二燃料組分。在一些方面，設(shè)備包括配置來(lái)接收燃料組分的第一輸入端、配置來(lái)接收液體的第 二輸入端和配置來(lái)接收氣體組分的第三輸入端。設(shè)備還包括液力系統(tǒng)和連接到該液力系統(tǒng) 上的氣動(dòng)系統(tǒng)。所述氣動(dòng)系統(tǒng)和液力系統(tǒng)可以被配置來(lái)接收燃料組分、液體和氣體組分并 且形成多個(gè)燃料球，所述燃料球具有壓縮氣體芯和圍繞所述壓縮氣體芯的、包括燃料組分 和液體的殼層。設(shè)備還可以包括配置來(lái)將所述多個(gè)燃料球傳送到燃燒室中的輸出端。在一些方面，用于制備輸入到燃燒室中的燃料氣體混合物的設(shè)備包括帶有液力系 統(tǒng)外殼的液力系統(tǒng)和同軸地設(shè)置在所述液力系統(tǒng)外殼中的機(jī)械_液力接口件。所述設(shè)備還 包括氣動(dòng)系統(tǒng)，所述氣動(dòng)系統(tǒng)包括氣動(dòng)系統(tǒng)外殼和同軸地設(shè)置在所述氣動(dòng)系統(tǒng)外殼中的機(jī) 械_氣動(dòng)接口件，所述機(jī)械_液力接口件被功能性地連接到機(jī)械_氣動(dòng)接口件上。所述設(shè) 備還包括配置來(lái)將液體組分從具有所述液體燃料組分的儲(chǔ)罐處輸入到液力系統(tǒng)中的管道。 所述設(shè)備還包括配置來(lái)將氣體組分從壓縮機(jī)處輸入到氣動(dòng)系統(tǒng)中的管道。所述設(shè)備還包括 配置來(lái)輸入至少一種燃料組分的系統(tǒng)。所述設(shè)備還包括配置來(lái)輸出燃料混合物的系統(tǒng)。所 述液力系統(tǒng)和氣動(dòng)系統(tǒng)可以位于液力系統(tǒng)外殼和氣動(dòng)系統(tǒng)外殼內(nèi)的圓柱形銷上，并且被壓 在一起時(shí)提供了結(jié)合的機(jī)械_液力和機(jī)械_氣動(dòng)接口件。設(shè)備還包括配置來(lái)從液力系統(tǒng)和氣動(dòng)系統(tǒng)中接收已活化的燃料混合物輸出并且 向液力轉(zhuǎn)換中心供應(yīng)所述已活化的燃料混合物的設(shè)備。設(shè)備還包括與霧化器的輸入通道相連的轉(zhuǎn)換中心，所述霧化器具有配置來(lái)直接進(jìn) 入燃燒室的噴嘴頭。在一些方面，用于制備和活化輸入到燃燒室中的燃料和氣體的混合物的設(shè)備包括 設(shè)置在燃料管道中的燃料混合物的活化模塊?；罨K包括液力系統(tǒng)和連接到該液力系統(tǒng) 上的氣動(dòng)系統(tǒng)。設(shè)備還包括配置來(lái)儲(chǔ)存燃料和氣體混合物組分的儲(chǔ)罐，所述儲(chǔ)罐通過(guò)燃料 泵和管道連接到液力系統(tǒng)上。設(shè)備還包括配置來(lái)由包括內(nèi)燃室的設(shè)備的軸驅(qū)動(dòng)的壓縮機(jī)， 所述壓縮機(jī)的輸出端連接到活化模塊上。設(shè)備還包括配置成從所述活化模塊處接收已活化的燃料和氣體混合物并且將已 活化的燃料和氣體混合物供應(yīng)給霧化器的設(shè)備。設(shè)備還包括配置成從所述活化模塊處接收 已活化的燃料和氣體混合物并且將已活化的燃料和氣體混合物供應(yīng)給液力轉(zhuǎn)換中心的設(shè) 備。設(shè)備還包括與離心式旋流噴嘴的輸入通道相連的轉(zhuǎn)換中心，所述離心式旋流噴嘴具有 配置來(lái)直接進(jìn)入燃燒室的噴嘴頭。
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在一些方面，用于制備供應(yīng)到燃燒室中的燃料氣體混合物的方法包括從燃料罐處 將燃料氣體混合物的第一液體組分提供給燃料管道。第一液體組分可以是有機(jī)燃料。所述 方法還包括通過(guò)第一液體組分在管道的燃料流中的移動(dòng)來(lái)形成增大紊的第一局部低壓區(qū) 域。所述方法還包括將包括水的第二液體組分驅(qū)動(dòng)到第一局部低壓區(qū)域中，所述第二液體 組分處于比第一局部低壓區(qū)域中的壓力更高的壓力下。所述方法還包括與隨后在燃料管道 中形成的紊流結(jié)合來(lái)在渦流中液力地混合第一和第二液體組分以生成雙組分的液體燃料 氣體混合物。方法還包括與所述雙組分的液體燃料氣體混合物流的運(yùn)動(dòng)方向相反地在壓力下 將包含壓縮空氣的氣體燃料組分輸入到管道中。方法還包括改變氣體燃料組分的運(yùn)動(dòng)方向 和形式以形成具有比雙組分的燃料混合物的進(jìn)入流處的壓力更低的壓力的第二局部低壓 區(qū)域。方法還包括將所述雙組分的燃料混合物驅(qū)動(dòng)到第二局部低壓區(qū)域中以結(jié)合氣體燃料 組分和雙組分的液體燃料氣體混合物來(lái)生成燃料氣體混合物并且在燃料氣體混合物中形 成局部的偽沸騰狀態(tài)。所述方法還包括增大燃料氣體混合物的燃料流中的局部壓力以使燃 料流從偽沸騰狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槲⑿〉臍馀萘?。所述方法還包括在霧化器噴嘴的輸入通道之間分配微小氣泡流，所述霧化器噴嘴 包括配置來(lái)進(jìn)入燃燒室的端部，并且包括使起泡的燃料微小氣泡流的比例和形狀適用于所 選擇的燃料混合物的分散度的圓錐形輸出端。在一些實(shí)施例中，微小氣泡流可以是起泡的均勻的微小氣泡的流。在一些方面，用于制備供應(yīng)到燃燒室中的燃料和氣體混合物的方法包括從燃料罐 中將燃料氣體混合物的第一液體組分提供給燃料管道以形成第一液體組分流，所述第一液 體組分包括有機(jī)燃料。所述方法還包括將第一液體組分流轉(zhuǎn)變?yōu)槎鄠€(gè)分散的微小流并且形 成增大紊流的局部區(qū)域。所述方法還包括在所述增大紊流的局部區(qū)域中產(chǎn)生第一液體組分 的紊流。所述方法還包括與所述第一液體組分的紊流的運(yùn)動(dòng)方向相反地在壓力下輸入包含 壓縮空氣的氣體燃料組分。所述方法還包括改變氣體燃料組分的運(yùn)動(dòng)方向和形式以形成壓 力比第一液體組分的紊流的壓力更低的第二局部低壓區(qū)域。所述方法還包括將第一液體組分的紊流驅(qū)動(dòng)到第二局部低壓區(qū)域中以在所述第 一液體組分的紊流中形成局部的偽沸騰狀態(tài)。所述方法還包括增大燃料氣體混合物的燃料 流中的局部壓力以使燃料流從偽沸騰狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槲⑿〉臍馀萘?。所述方法還包括在霧化器 噴嘴的輸入通道之間分配微小氣泡流，所述霧化器噴嘴具有配置成進(jìn)入燃燒室的一個(gè)或多 個(gè)端部并且具有使起泡的燃料微小氣泡流的比例和形狀適用于所選擇的燃料混合物的分 散度的圓錐形輸出腔。在一些方面，用于制備輸入到燃燒室中的燃料和氣體的混合物的多階段活化方法 包括在壓力下將燃料氣體混合物的液體組分從具有所述液體組分的儲(chǔ)罐處輸入到燃料管 道中以形成所述液體組分流。所述方法還包括將所述液體組分流轉(zhuǎn)變?yōu)槎鄠€(gè)分散的微小流。所述方法還包括形 成增大紊流的局部區(qū)域。所述方法還包括與所述第一液體組分的紊流的運(yùn)動(dòng)方向相反地在 壓力下輸入包含壓縮空氣的氣體燃料組分。所述方法還包括改變氣體燃料組分的運(yùn)動(dòng)方向和形式以形成壓力比第一液體組 分的紊流的壓力更低的第二局部低壓區(qū)域。
所述方法還包括將第一液體組分的紊流驅(qū)動(dòng)到第二局部低壓區(qū)域中以在所述第 一液體組分的紊流中形成局部的偽沸騰狀態(tài)。所述方法還包括增大燃料氣體混合物的燃料 流中的局部壓力以使燃料流從偽沸騰狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槲⑿〉臍馀萘鳌Ｋ龇椒ㄟ€包括在霧化器 噴嘴的輸入通道之間分配微小氣泡流，所述霧化器噴嘴具有配置成進(jìn)入燃燒室的一個(gè)或多 個(gè)端部并且具有使起泡的燃料微小氣泡流的比例和形狀適用于所選擇的燃料混合物的分 散度的圓錐形輸出腔。在一些方面，用于制備和活化輸入到燃燒室中的燃料氣體混合物的設(shè)備包括液力 系統(tǒng)，所述液力系統(tǒng)包括液力系統(tǒng)外殼和同軸地設(shè)置在所述液力系統(tǒng)外殼中的機(jī)械_液力 接口件。設(shè)備還包括氣動(dòng)系統(tǒng)，所述氣動(dòng)系統(tǒng)包括氣動(dòng)系統(tǒng)外殼和同軸地設(shè)置在所述氣動(dòng) 系統(tǒng)外殼中的機(jī)械-氣動(dòng)接口件。所述設(shè)備還包括配置來(lái)將液體組分從具有規(guī)定的液體燃 料組分的儲(chǔ)罐處輸入到液力系統(tǒng)中的管道。所述設(shè)備還包括配置來(lái)將氣體組分從壓縮機(jī)處 輸入到氣動(dòng)系統(tǒng)中的管道。所述設(shè)備還包括配置來(lái)輸入至少一種燃料組分的系統(tǒng)。設(shè)備還 包括配置成輸出燃料混合物的系統(tǒng)，其中所述液力系統(tǒng)和氣動(dòng)系統(tǒng)位于液力系統(tǒng)外殼和氣 動(dòng)系統(tǒng)外殼內(nèi)的圓柱形銷上，并且當(dāng)所述液力系統(tǒng)外殼和氣動(dòng)系統(tǒng)外殼內(nèi)的圓柱形銷被壓 在一起時(shí)，提供了結(jié)合的機(jī)械-液力和機(jī)械-氣動(dòng)接口件。設(shè)備還包括配置成從噴嘴式噴 霧器分配所述燃料氣體混合物的系統(tǒng)，所述噴霧器具有圓錐形輸出端，所述圓錐形的較大 直徑面向所述燃燒室。在一些方面，用于制備和活化輸入到燃燒室中的燃料氣體混合物的設(shè)備可以包括 設(shè)置在燃料管道中的燃料混合物的活化模塊?；罨K包括液力系統(tǒng)和連接到該液力系統(tǒng) 上的功能性的氣動(dòng)系統(tǒng)。設(shè)備還包括配置來(lái)儲(chǔ)存燃料混合物組分的至少一個(gè)儲(chǔ)罐，所述儲(chǔ) 罐通過(guò)燃料泵和燃料管道連接到活化模塊的液力系統(tǒng)上。設(shè)備還包括通過(guò)具有內(nèi)燃室的設(shè) 備的輸出軸的旋轉(zhuǎn)來(lái)驅(qū)動(dòng)的壓縮機(jī)，所述壓縮機(jī)通過(guò)管道連接到活化模塊的氣動(dòng)系統(tǒng)上。 所述設(shè)備還包括配置來(lái)接收從活化模塊輸出的已活化的燃料混合物并且將所述已活化的 燃料混合物輸入到直接進(jìn)入燃燒室的霧化器中的設(shè)備。所述設(shè)備還包括配置來(lái)從霧化器的 噴嘴中分配已活化的燃料混合物的系統(tǒng)，所述噴霧器具有圓錐形輸出端，所述圓錐形的較 大直徑面向所述燃燒室。在一些方面，用于制備輸入到燃燒室中的燃料氣體混合物的方法包括多階段的活 化過(guò)程。所述方法可以包括在壓力下將燃料氣體混合物的第一液體組分_主要為有機(jī)燃 料_從儲(chǔ)罐處輸入到燃料管道中。所述方法還可以包括通過(guò)第一液體組分在所述管道中的燃料流中的移動(dòng)形成增 大紊流的第一局部低壓區(qū)域。所述方法還可以包括將包含水的第二液體組分驅(qū)動(dòng)到第一局 部低壓區(qū)域中，所述第二液體組分處于比第一局部低壓區(qū)域中的壓力更高的壓力下。所述 方法還可以包括與隨后在所述燃料管道中形成的紊流相結(jié)合，在渦流中液力地混合第一和 第二液體組分以產(chǎn)生雙組分的液體燃料氣體混合物。所述方法還可以包括以與所述雙組分 的液體燃料氣體混合物的運(yùn)動(dòng)方向相反的方向在壓力下將包括壓縮空氣的氣體燃料組分 輸入到所述管道中。所述方法還可以包括轉(zhuǎn)變所述氣體燃料組分的運(yùn)動(dòng)方向和形式以形成 具有比進(jìn)入的雙組分燃料混合物的壓力更低的壓力的第二局部低壓區(qū)域。所述方法還可以 包括將驅(qū)動(dòng)所述雙組分的燃料混合物進(jìn)入到第二局部低壓區(qū)域中，以結(jié)合所述氣體燃料組分和雙組分的液體燃料氣體混合物從而產(chǎn)生燃料氣體混合物并且在所述燃料氣體混合物 中形成局部偽沸騰狀態(tài)。所述方法還可以包括增大所述燃料氣體混合物的燃料流中的局部 壓力以將所述燃料流從偽沸騰狀態(tài)改變?yōu)槲⑿馀萘?。所述方法還可以包括在離心式旋流 霧化噴嘴的輸入通道之間分配所述微小氣泡流，所述旋流式霧化噴嘴具有進(jìn)入到所述燃燒 室內(nèi)的頂端，并且使起泡的燃料微小起泡流的比例和形狀適用于所選擇的燃料混合物的分 散度的圓錐形的輸出室。在一些方面，內(nèi)燃機(jī)可以包括配置來(lái)輸入燃料混合物的組分、制備燃料混合物、執(zhí) 行燃料混合物的液力活化過(guò)程并且執(zhí)行燃料混合物的氣動(dòng)活化過(guò)程的系統(tǒng)。所述系統(tǒng)可以 配置來(lái)分配、噴射和點(diǎn)燃燃料混合物。發(fā)動(dòng)機(jī)還可以包括一組汽缸和活塞。發(fā)動(dòng)機(jī)還可以 包括配置來(lái)將活塞運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的系統(tǒng)。發(fā)動(dòng)機(jī)還可以包括配置來(lái)冷卻排出氣體并 降低排出氣體的氣動(dòng)噪聲的水平的系統(tǒng)。發(fā)動(dòng)機(jī)還可以包括配置來(lái)至少部分地中和排出氣 體的有毒成分的系統(tǒng)。發(fā)動(dòng)機(jī)還可以包括配置來(lái)執(zhí)行調(diào)節(jié)的電子控制系統(tǒng)。在一些方面，內(nèi)燃機(jī)可以包括配置來(lái)輸入燃料混合物的組分、制備燃料混合物、執(zhí) 行燃料混合物的液力活化過(guò)程并且執(zhí)行燃料混合物的氣動(dòng)活化過(guò)程的系統(tǒng)。發(fā)動(dòng)機(jī)還可以 包括配置來(lái)分配、噴射和點(diǎn)燃燃料混合物的系統(tǒng)。發(fā)動(dòng)機(jī)還可以包括一組汽缸和活塞。發(fā) 動(dòng)機(jī)還可以包括沒(méi)有死點(diǎn)的雙向旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)或曲軸，所述雙向旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)配置成將活塞在汽缸 中的移動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)檩敵鲚S的轉(zhuǎn)動(dòng)。發(fā)動(dòng)機(jī)還可以包括配置來(lái)冷卻排出氣體并降低排出氣體的 氣動(dòng)噪聲的水平的系統(tǒng)。發(fā)動(dòng)機(jī)還可以包括配置來(lái)至少部分地中和排出氣體的有毒成分的 系統(tǒng)。發(fā)動(dòng)機(jī)還可以包括配置來(lái)執(zhí)行調(diào)節(jié)的電子控制系統(tǒng)。在一些方面，所述方法包括產(chǎn)生多級(jí)燃料球，所述燃料球包括壓縮氣體芯和包圍 所述壓縮氣體芯的液體的殼層。所述殼層包括用于在燃燒室中燃燒的燃料。所述方法還包 括在壓力下將所述多級(jí)燃料球維持在燃料管道中以使所述多級(jí)燃料球不會(huì)爆裂。所述方法 還包括促使所述多級(jí)燃料球在燃燒室中爆裂，所述燃燒室具有比燃料管道的壓力更低的壓 力。實(shí)施例可能包括以下的一種或多種情況促使所述多級(jí)燃料球在燃燒室中爆裂可以包括通過(guò)將所述多級(jí)燃料球供應(yīng)給燃 燒室來(lái)促使所述多級(jí)燃料球爆裂。產(chǎn)生多級(jí)燃料球可以包括選擇氣體的體積、選擇氣體的 壓力并且選擇與所述氣體混合的燃料的體積。所述方法還可以包括監(jiān)測(cè)燃料在燃燒室中燃 燒的特征并且調(diào)節(jié)氣體的體積、氣體的壓力和用來(lái)生成多級(jí)燃料球的燃料的體積中的至少 一個(gè)。燃料管道的壓力可以大于50PSI，并且燃燒室的壓力可以小于25PSI。燃料管道的壓 力可以大于70PSI，并且燃燒室的壓力可以小于10PSI。在一些方面，供內(nèi)燃室中使用的多級(jí)燃料球可以包括壓縮氣體芯和包圍所述壓縮 氣體芯的液體殼層，所述殼層包括用于在燃燒室中燃燒的燃料，其中，選擇所述壓縮氣體芯 的厚度及壓力和所述液體殼層的厚度，以使所述燃料球在燃燒室的壓力下爆裂。實(shí)施例可能包括以下的一種或多種情況可以構(gòu)造所述燃料球以使其在連接到燃燒室上的燃料管道的壓力下不會(huì)爆裂。燃 料管道的壓力可以大于50PSI，并且燃燒室的壓力可以小于25PSI。燃料管道的壓力可以大 于70PSI，并且燃燒室的壓力可以小于10PSI。壓縮氣體芯的半徑與包圍所述壓縮氣體芯的 殼層的厚度的比值可以在大約0. 8到大約2. 5之間。所述殼層可以由紊流的有機(jī)燃料來(lái)形
28成。殼層可以由有機(jī)燃料組分的混合物來(lái)形成。有機(jī)燃料組分的混合物可以包括汽油和乙 醇的混合物。殼層可以由有機(jī)燃料組分和無(wú)機(jī)燃料組分的混合物來(lái)形成。有機(jī)燃料組分和 無(wú)機(jī)燃料組分的混合物可以包括汽油和水的混合物。在一些方面，燃料氣泡由于燃料管道和燃燒室之間的壓差而爆裂。取決于壓力，其 突然爆裂成燃料顆粒、燃料微粒和空氣嵌入到燃料顆粒中的的燃料。在燃料氣泡爆裂時(shí)所形成的混合物提供了紊動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)并在燃燒室中混合得非常 均勻以用于提升更高的燃燒效率。可以將所述混合物作為泡沫流從燃料管道或者共同安置的活化設(shè)備的駐地輸送 到汽缸組中。可以使用霧化器或者其它設(shè)備來(lái)將所述混合物噴射到燃燒室中。在一些方 面，可以將所述設(shè)備設(shè)置在燃燒室附近并且通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)的管理系統(tǒng)控制所述設(shè)備以便對(duì)混 合物的改變有快速反應(yīng)時(shí)間。用于任何氣體混合物應(yīng)用的至少兩種不同氣體組分的渦流混合的實(shí)施例特征方 法和設(shè)備包括在管道中按比例混合類似于天然氣、氫氣和/或氣體氧化劑(例如，氧氣或空 氣)的氣體燃料組分，所述比例對(duì)應(yīng)于特殊燃燒環(huán)境所希望的氣體燃料混合物，包括用來(lái) 產(chǎn)生爆炸性混合物(“咔噠響(rattling)混合物”)的比例。在一些實(shí)施例中，第一氣體組分的比重小于第二氣體組分的比重，并且當(dāng)?shù)谝粴?體組分移動(dòng)通過(guò)管道時(shí)，第二氣體組分的切向流在高壓下并且借助于圍繞第一氣體組分在 其中移動(dòng)的所述管道設(shè)置的切向通道系統(tǒng)產(chǎn)生渦流，所述渦流包圍第一氣體組分流并且增 大了混合物的紊流。盡管是在密閉體積中實(shí)施混合過(guò)程，但是可以完全控制第一氣體組分和第二氣體 組分的相對(duì)重量或者體積比例。所述控制可以通過(guò)改變每種氣體組分的壓力、流量和速度來(lái)實(shí)施，所述改變會(huì)立 即改變氣體組分之間的混合比例，從而對(duì)混合過(guò)程提供完全的控制。在氣體組分在管道中移動(dòng)期間進(jìn)行混合的所述方法，由于渦流通道和當(dāng)出現(xiàn)伯努 利效應(yīng)時(shí)的低壓和高壓混合的作用，還增加了氣體混合物的體積均勻性并且同時(shí)加快了混 合的速度，從而允許混合需要低功率并且提高了混合的效率。所述特征使得所述方法的應(yīng)用和為實(shí)現(xiàn)所述方法而設(shè)計(jì)的設(shè)備能用作任何氣體 混合物應(yīng)用的混合設(shè)備，包括醫(yī)療上的應(yīng)用和微電子技術(shù)產(chǎn)品，以及用于在如所有種類的 工業(yè)設(shè)備-其中如發(fā)動(dòng)機(jī)、鍋爐、熔爐、發(fā)電設(shè)備-的燃燒室中燃燒的氣體燃料的制備和用 于農(nóng)業(yè)及其他加工的應(yīng)用。對(duì)于特定的氣體燃料混合物的技術(shù)要求，可以維持稍微小于臨界數(shù)的比例，不然 臨界數(shù)將引起咔噠響混合物的爆炸。按所述方式和比例來(lái)控制的該混合允許形成安全的環(huán) 境，其中燃料混合物進(jìn)入到與咔噠響混合物具有幾乎相同的熱能特性的燃燒室中。按用于產(chǎn)生咔噠響混合物比例的氣體燃料混合物體積的特定情況公知為與未混 入氧化劑的100%的氣體燃料組分的當(dāng)量體積的熱能(在燃燒室中燃燒)具有相同的熱性 能。從而，所述實(shí)施例通過(guò)在燃燒室中燃燒氣體燃料和氧化劑接近咔噠響混合物的比體積、 通過(guò)減少氣體燃料組分來(lái)實(shí)現(xiàn)提高熱性能。研制受控的“近咔噠響”混合物以防止爆炸混 合物的形成。在除了咔噠響混合物之外氣體燃料組分和氧化劑的其他比例中，由于與其他技術(shù)
29相比降低了燃燒用空氣的技術(shù)要求，所以在燃燒期間也提高了熱性能。當(dāng)熱性能提高時(shí)，并且使用更少的氧化劑來(lái)獲得用于特定的燃燒環(huán)境的特定水平 的熱性能，減小了有毒的廢氣排放的體積和水平。所描述的方法和設(shè)備對(duì)于所合成的氣體混合物隨后在燃燒室中的燃燒具有所希 望的額外作用，例如當(dāng)?shù)诙怏w組分流從其通道中流出時(shí)并且當(dāng)其進(jìn)入到第一氣體組分 流中膨脹時(shí)，對(duì)氣體混合物的冷卻作用；增大在管道中移動(dòng)的同心的氣體混合物流中的紊 流程度；以及在向燃燒室的方向移動(dòng)時(shí)，在氣體混合物的管道中產(chǎn)生軸向力矢量。在設(shè)備中利用至少一個(gè)渦流發(fā)生器來(lái)渦流混合氣體燃料組分與壓縮的氣體氧化 劑的工藝的說(shuō)明。1.渦流混合階段的順序1. 1.在通常的工作壓力下將氣體燃料組分流輸入到設(shè)備的管道中。1.2.在設(shè)備的軸向通道中引導(dǎo)氣體燃料組分流。1. 3.在所述通道的范圍內(nèi)，使氣體燃料組分流和與通道的圓柱面相切的壓縮的氣 體氧化劑流連續(xù)地相互作用。1. 4.在相同的管道中，操作最少一個(gè)渦流發(fā)生器使壓縮的氧化劑形成與氣體燃料 組分同心的、在朝著燃燒室的方向上移動(dòng)的空心渦流的螺旋線，形成了具有朝向燃燒室的 矢量的線性的軸向力。當(dāng)氣體氧化劑的壓力比氣體燃料組分的壓力至少大1個(gè)大氣壓力 時(shí)，渦流圓柱的各系統(tǒng)的所述作用力為大約每平方毫米10克。由于壓力的作用，從渦流發(fā) 生器輸出的氣體混合物具有比進(jìn)入渦流發(fā)生器管道的氣流低3-5攝氏度的平均溫度。當(dāng)將 多個(gè)渦流發(fā)生器接合在一起時(shí)，不斷地重復(fù)所述的渦流加工循環(huán)。在序列中的每個(gè)隨后的 渦流發(fā)生器的效果中還進(jìn)一步降低溫度、增大紊流并且增大線性的軸向力矢量。在整個(gè)混 合過(guò)程中，氣體氧化劑與氣體燃料組分的比例是完全被監(jiān)測(cè)和控制的，以形成具有所要求 特性的無(wú)爆炸性的氣體燃料混合物，包括接近爆炸性混合物的混合物。1. 5.所述線性的軸向力防止燃料混合物可能反過(guò)來(lái)自發(fā)地返回而進(jìn)入燃料混合 物的管道中，否則這可能發(fā)生意外的爆炸，所述軸向力的矢量處于燃燒室的方向上。1. 6.當(dāng)氣體氧化劑的比重大于氣體燃料組分的比重時(shí)，圍繞氣體燃料組分所形成 的壓縮的氣體氧化劑的渦流柱面維持氣體燃料組分在結(jié)合的燃料混合物的渦流的中心中 的動(dòng)態(tài)流。該混合作用促使各種氣體混合物組分更完全的混雜，并且促使氣體的相互擴(kuò)散。 因此，當(dāng)在使用所述設(shè)備將渦流的燃料混合物輸入到燃燒室中用于燃燒時(shí)，需要較少的外 部燃燒用空氣，從而減少了所生成的排出氣體的體積、降低了燃料混合物的溫度、減少了燃 燒器火焰的波動(dòng)、使燃燒更均勻且更高速，并且降低了流出氣體中的有毒成份(NOx、COx等 等)的濃度。當(dāng)氣體燃料混合物接近爆炸性的混合物時(shí)，燃料混合物的燃燒特性本身還增 大了熱性能。1. 7.充分混合的氣體燃料組分和氣體氧化劑組分流的相當(dāng)高的紊流還增加了當(dāng) 該燃料混合物在燃燒室中燃燒時(shí)的氧化反應(yīng)的強(qiáng)度水平；增大了氧化反應(yīng)的效果，并且從 而降低了排出氣體中的碳氧化物的濃度。無(wú)論是用于動(dòng)態(tài)混合和活化幾種流體組分、混合、冷卻及從幾種氣體組分中析取 水或者是用于冷卻壓縮空氣流并從其中析取可飲的水，本文中所描述的設(shè)備、系統(tǒng)和方法 的特征包括通過(guò)將幾種公知的物理原理合并到一個(gè)沒(méi)有活動(dòng)部件的設(shè)備中來(lái)獲得正面的功能效應(yīng)并合并到其內(nèi)部的幾何形狀內(nèi)以進(jìn)一步增強(qiáng)該效應(yīng)。所述好處包括在具有更簡(jiǎn)化 的設(shè)計(jì)和更低的操作成本的更小的設(shè)備中在更低的能量輸入量下形成具有更高動(dòng)能的液 體、氣體或者其組合的流量來(lái)獲得所要求的結(jié)果。另外，重疊幾種物理現(xiàn)象的不同效應(yīng)并且還利用改進(jìn)幾何形狀來(lái)增強(qiáng)它們的內(nèi)部 能量的能力允許研制出不同液體和/或氣體組分的新的混合物，換句話說(shuō)，所述新的混合 物不能利用不充分的混合和活化方法來(lái)獲得。所產(chǎn)生的動(dòng)能的總增加可能超過(guò)從輸入相同能量的其他設(shè)備中獲得的動(dòng)能的 5X(5 倍)。所述新的混合物和生產(chǎn)它們的方法的優(yōu)點(diǎn)還促進(jìn)了更高效的燃料燃燒、燃燒過(guò)程 的更好控制和在多個(gè)應(yīng)用中高效的系統(tǒng)設(shè)計(jì)的新的與改進(jìn)的方法。A.所應(yīng)用的基本原則的實(shí)例包括1.關(guān)于幾種液體組分、氣體組分或者液體和氣體的動(dòng)態(tài)混合和活化·伯努利效應(yīng)在液體流和氣體流中的同時(shí)作用和相互影響(僅通過(guò)控制液體和氣 體的壓力來(lái)控制該過(guò)程)。2.關(guān)于動(dòng)態(tài)混合、冷卻幾種氣體組分并從幾種氣體組分中析取水和關(guān)于冷卻壓縮 空氣流并且從其中析取可飲用的水 絕熱膨脹(焦耳_湯普森現(xiàn)象)的冷卻效應(yīng)和蘭克(Ranque)效應(yīng)現(xiàn)象的連續(xù)重疊。B.除了下面的基本原則之外，設(shè)備內(nèi)部的其他幾何形狀設(shè)計(jì)的實(shí)例還加強(qiáng)了由所 述技術(shù)的應(yīng)用所產(chǎn)生的累積效應(yīng)·使液力流從具有圓形橫截面的流變換為具有環(huán)形橫截面的流，形成紊流并且使 氣體組分更好滲入到全部液體體積中；·形成連續(xù)體積的低壓區(qū)域，并且在更高壓力下將不同的混合物組分輸入到所述 區(qū)域中以產(chǎn)生充分混合；以及·形成促使燃料組分產(chǎn)生渦流和紊流的液力和氣動(dòng)通道。


圖1是燃料活化設(shè)備的橫截面。
圖IA是燃料活化設(shè)備的液力系統(tǒng)和氣動(dòng)系統(tǒng)的橫截面的簡(jiǎn)圖。
圖IB是通用形式的燃料活化設(shè)備的橫截面。
圖IC是通用形式的燃料活化設(shè)備的模型。
圖2A是燃料活化設(shè)備的動(dòng)態(tài)流的簡(jiǎn)圖。
圖2B是通用形式的燃料活化設(shè)備的動(dòng)態(tài)流的簡(jiǎn)圖。
圖3A是燃料活化設(shè)備的結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)圖。
圖3B是通用形式的燃料活化設(shè)備的結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)圖。
圖4是燃料活化設(shè)備中的動(dòng)態(tài)流的簡(jiǎn)圖。
圖5是包括燃料活化設(shè)備的系統(tǒng)的方框圖，所述燃料活化設(shè)備活化燃料混合物的
一種液體組分和一種氣體組分。 圖6是包括燃料活化設(shè)備的系統(tǒng)的方框圖，所述燃料活化設(shè)備活化燃料混合物的超過(guò)一種的液體組分。圖7是直接組裝到發(fā)動(dòng)機(jī)上的燃料活化設(shè)備的簡(jiǎn)圖。圖8是直接組裝到發(fā)動(dòng)機(jī)上的燃料活化設(shè)備中的空氣和液體流的簡(jiǎn)圖；圖8B顯示 了燃料活化設(shè)備的各個(gè)尺寸之間的關(guān)系；并且圖8C和8D顯示了位于燃料管道的兩部分之 間的密封系統(tǒng)中的燃料活化設(shè)備。圖9A、9B和9C是反射器設(shè)計(jì)形式的燃料活化設(shè)備的簡(jiǎn)圖。圖10是發(fā)動(dòng)機(jī)的汽缸的橫截面。圖IlA是在設(shè)備的輸出端上具有霧化器的燃料活化設(shè)備的橫截面。圖IlB是可以連接到霧化器上的通用形式的燃料活化設(shè)備的橫截面。圖12A是連接到霧化器上的燃料活化設(shè)備中的空氣和液體燃料流的簡(jiǎn)圖。圖12B是通用的燃料活化設(shè)備的總圖。圖13是帶有兩個(gè)順序連接的燃料活化設(shè)備的系統(tǒng)的方框圖。圖14是順序連接的燃料活化設(shè)備的系統(tǒng)的方框圖，它們中的至少一個(gè)使用多于 一種液體燃料組分。圖15A-15D是燃料的簡(jiǎn)圖。圖16是燃料活化設(shè)備的液力和氣動(dòng)外殼的橫截面。圖17是顯示燃料活化設(shè)備在內(nèi)燃機(jī)中的使用的方框圖。圖18、19、20、21、22和23是燃料活化設(shè)備的系統(tǒng)的比例和尺寸的參數(shù)。圖24-29顯示了液力系統(tǒng)的外殼的幾何關(guān)系和設(shè)計(jì)特點(diǎn)。圖30A和30B是用于天然氣的氣動(dòng)活化、將天然氣與壓縮空氣混合并且在混合時(shí) 冷卻氣體混合物的設(shè)備的簡(jiǎn)圖。圖31-32是用于天然氣和空氣的混合物的氣動(dòng)活化的設(shè)備型式的簡(jiǎn)圖。圖33-34顯示了使用渦流發(fā)生器來(lái)活化天然氣與空氣混合物的設(shè)備的橫截面。圖35A-35B顯示了渦流發(fā)生器的模型橫截面。圖36A-36B顯示了水渦流的產(chǎn)生及冷卻裝置的橫截面和渦流發(fā)生器的模型。圖37A-37B顯示了來(lái)自排氣產(chǎn)生及排氣冷卻裝置的水的渦流的橫截面和渦流發(fā) 生器的模型。圖38顯示了雙渦流發(fā)生器的模型。
具體實(shí)施例方式當(dāng)燃料具有多種組分，例如，兩種不相似的組分，如汽油和水；或者兩種相似的組 分，如汽油和乙醇；或者至少三種不同的組分，如汽油、乙醇和水時(shí)可以應(yīng)用本文中所描述 的設(shè)備和方法。在燃料僅具有一種組分(例如僅有汽油燃料或者僅有柴油機(jī)燃料)的情況 中，可以應(yīng)用所述設(shè)備和方法。在一些實(shí)施例中，所述設(shè)備和方法包括當(dāng)燃料在燃料管道中移動(dòng)的同時(shí)加工燃料 混合物，同時(shí)連續(xù)地應(yīng)用流體力學(xué)和空氣動(dòng)力學(xué)的基本原理來(lái)活化燃料；對(duì)于所有的應(yīng)用，設(shè)備包括燃料泵和燃料管道(產(chǎn)生紊流的液力機(jī)械和液力部 件)，所述燃料管道在結(jié)構(gòu)上和功能上與氣動(dòng)燃料泡沫產(chǎn)生活化器相連，所述活化器本身連 接到由連接到燃料使用設(shè)備上的動(dòng)力輸出軸提供動(dòng)力的壓縮機(jī)上。從而，加工過(guò)的燃料混合物從燃料管道輸出并輸入到燃燒室中以用于隨后的燃燒。在一些實(shí)施例中，可以由設(shè)備 中的空氣調(diào)節(jié)器或者其他壓縮機(jī)來(lái)提供壓縮空氣。所述設(shè)備和方法還可以按相等的效率提供有機(jī)燃料組分和無(wú)機(jī)燃料組分的液力 混合，具有隨后均勻的氣動(dòng)氧飽和、具有均勻燃料流的全部或局部泡沫化或者產(chǎn)生紊流、還 具有隨后均勻的氣動(dòng)氧飽和。與所描述的燃料混合物的變化無(wú)關(guān)，這樣處理過(guò)的燃料的物 理-化學(xué)性質(zhì)保持到燃燒。在一些實(shí)施例中，一種制備用于隨后供應(yīng)到燃燒室中的燃料氣體混合物的方法包 括_在壓力下將來(lái)自具有第一液體組分(主要為有機(jī)燃料)的燃料從儲(chǔ)罐輸入到燃 料管道中；-將所述的第一液體組分分散到在燃料管道中移動(dòng)的燃料流中，并且形成增大紊 流和低壓的局部區(qū)域；-在超過(guò)第一局部低壓區(qū)域中的壓力的壓力下將第二液體組分(主要為水的形 式)推入到第一局部低壓區(qū)域中；-使兩種所述的液體組分和與燃料管道中形成的紊流運(yùn)動(dòng)結(jié)合在一起的渦流液力 地混合；以及_在壓力下并與如上所述的雙組分燃料混合物流的運(yùn)動(dòng)方向相反地將氣體組分 (主要為壓縮空氣的形式)推入到管道中，形成第二局部低壓區(qū)域，所述第二局部低壓區(qū)域 的壓力比雙組分的燃料混合物流在與氣體組分相互作用以前的壓力低。當(dāng)燃料混合物在燃燒室的方向上移動(dòng)時(shí)，在第二低壓區(qū)域中的燃料混合物中形成 了局部偽沸騰狀態(tài)。燃料流中逐漸增大的局部壓力使來(lái)自偽沸騰狀態(tài)的燃料混合物的燃料流變?yōu)榫?勻的燃料混合物的微小氣泡流。在一些實(shí)施例中，制備用于輸入到燃燒室中的燃料氣體混合物的方法包括-在壓力下將來(lái)自燃料罐的所述液體燃料組分供應(yīng)到燃料管道中；-將在管道中移動(dòng)的所述液體組分流轉(zhuǎn)變?yōu)槎鄠€(gè)微小流并且分散到在燃料管道中 移動(dòng)的燃料流中，并且形成了增大紊流和低壓第一局部區(qū)域；-在壓力下并與如上所述的微小流的局部區(qū)域的運(yùn)動(dòng)方向相反地將氣體燃料組分 (主要為壓縮空氣的形式)推入到管道中，形成第二局部低壓區(qū)域，所述第二局部低壓區(qū)域 的壓力比在所指定的區(qū)域之前的流中的壓力低；-當(dāng)燃料混合物在燃燒室的方向上移動(dòng)時(shí)，在第二低壓區(qū)域中形成了局部偽沸騰 狀態(tài)；和-燃料流中逐漸增大的局部壓力使來(lái)自偽沸騰狀態(tài)的混合物變?yōu)榫鶆虻奈⑿馀?的燃料流。用于制備隨后在燃燒室中燃燒的燃料氣體混合物的設(shè)備可以包括-功能性相連的結(jié)合的機(jī)械接口件、產(chǎn)生流體動(dòng)力效應(yīng)的一個(gè)系統(tǒng)和產(chǎn)生空氣動(dòng) 力效應(yīng)的另一個(gè)接口件。-至少一個(gè)系統(tǒng)，其包括燃料罐和用于將所述燃料組分輸入到所述設(shè)備的液力系 統(tǒng)中的管道；
-至少一個(gè)系統(tǒng)，其包括用于將氣體燃料組分從壓縮機(jī)供應(yīng)到所述設(shè)備的氣動(dòng)系 統(tǒng)中的管道；和-至少一個(gè)用于輸入至少一種燃料組分的系統(tǒng)和一個(gè)用于輸出來(lái)自所述設(shè)備的燃 料混合物的系統(tǒng)，在所述兩個(gè)系統(tǒng)之間設(shè)置在燃料管道內(nèi)是所述所述設(shè)備的液力系統(tǒng)和氣 動(dòng)系統(tǒng)。設(shè)備的液力系統(tǒng)和氣動(dòng)系統(tǒng)處于分開(kāi)的外殼中，所述外殼是同軸的、位于各系統(tǒng)外 殼內(nèi)部的圓柱形銷上，并且一起提供結(jié)合的液力和氣動(dòng)部件。圖1顯示了用于分步活化有機(jī)燃料的設(shè)備的橫截面，其中第一步是將有機(jī)燃料與 水混合，并且其中第二步是在壓力下將壓縮空氣輸入到有機(jī)燃料與水的混合物中，在應(yīng)用 伯努利定律導(dǎo)致的情況下，產(chǎn)生了偽沸騰狀態(tài)，然后以微小氣泡的泡沫流形式移動(dòng)到燃燒室中。
圖1、1A、1B和IC包括以下部件


在位置 在位置 在位置 在位置 在位置 在位置
至少大10倍；
在位置
流；
合；
在位置 在位置
在位置
在位置 在位置
速移動(dòng)，形成了局
01處是燃料管道；
02處是液力部件的外殼，其產(chǎn)生紊流并且活化燃料混合物流； 03處是用于將燃料流從圓柱形流變換為錐形流的錐體； 04處是空腔，在其中使燃料變換； 05處是環(huán)形空腔，水在該環(huán)形空腔中移動(dòng)；
06處是通道，該通道以固定間隔分布在圓上，每個(gè)通道的長(zhǎng)度比其直徑
07處是通道圈，其位于管道的內(nèi)徑和外殼102之間； 08處是錐形反射器；
09處是錐形毛細(xì)管環(huán)形通道，其中增加流的速度并且同時(shí)增加流的紊
10處是局部壓力降低的區(qū)域，燃料混合物的液體組分在其中進(jìn)行液力混
11處是開(kāi)口，其將壓縮氣體流分成均勻的毛細(xì)管微小流； 12處是錐形的通道圈，壓縮氣體流在其中改變移動(dòng)的方向，并且由于高 部低壓區(qū)域；

過(guò)；
在位置 在位置 在位置 在位置
在位置 在位置 在位置 在位置 在位置 在位置
在位置處113是錐形針，其開(kāi)始變換壓縮氣體流形式的過(guò)程；
14處是空氣動(dòng)力設(shè)備和變換系統(tǒng)的壓縮氣體流的氣動(dòng)系統(tǒng)的外殼； 15處是支持氣體高速移動(dòng)的錐形反射器的穩(wěn)定器； 16處是設(shè)備的環(huán)形區(qū)域，其中形成了燃料混合物的穩(wěn)定的偽沸騰體積； 17處是環(huán)形區(qū)域和連續(xù)區(qū)域116，其中偽沸騰體積以微小氣泡的泡沫通
18處是用于輸入壓縮氣體的管道；
19 (圖1B)處是用于已活化的燃料混合物的收集器；
20處是壓縮空氣的輸入端；
21處是附加燃料組分的輸入端；
22處是用于已活化的燃料混合物的出口的收集管；
23處是套筒，所述套筒可以更換為電磁加速器或者加熱設(shè)備；
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在位置124處是輸出連接器；以及在位置125處是輸入連接器。在圖2A中，示意性地顯示了用于分步活化燃料混合物的設(shè)備的橫截面，其中示出 了輸入的最初組分和輸出的已活化的燃料混合物流。在圖2B中，顯示了通用的燃料活化設(shè) 備的橫截面。圖2A和2B包括以下部件在位置201處是無(wú)機(jī)燃料組分的輸入通道；在位置202處是壓縮氣體的輸入通道；在位置203處是有機(jī)燃料組分的輸入通道；在位置204處是管道中的環(huán)形區(qū)域，在該環(huán)形區(qū)域中，無(wú)機(jī)燃料組分與在低壓下 流動(dòng)的有機(jī)燃料組分混合，同時(shí)在該區(qū)域中產(chǎn)生偽沸騰體積；在位置205處是壓縮空氣流的分配區(qū)域，當(dāng)壓縮空氣流流向出口孔時(shí)被加速；在位置206處是環(huán)形區(qū)域，在其中形成了第二局部低壓區(qū)域和偽沸騰體積；在位置207處是環(huán)形區(qū)域，其中形成了微小氣泡體積；以及在位置208處是環(huán)形區(qū)域，其中形成了微小氣泡的起泡體積。在圖3A中，顯示了用于分步活化燃料混合物的設(shè)備的橫截面，所述燃料混合物僅 包括有機(jī)組分和壓縮空氣。在圖3B中，顯示了通用的燃料活化設(shè)備的橫截面。圖3A和3B 包括以下部件在位置301處是燃料管道；在位置302處是用于在燃料混合物中形成局部紊流的系統(tǒng)的外殼；在位置303處是用于在燃料流中局部氣動(dòng)地增強(qiáng)偽沸騰體積的形成過(guò)程的系統(tǒng) 的外殼；在位置304處是錐形空腔，其橫截面逐漸地減小，并且液體在其中流動(dòng)的速度逐 漸地增大；在位置305處是用于將燃料流從圓柱形流變換為錐形流的錐體；在位置306處是外殼302和管道301之間的間隙，通常外殼被輕輕地壓入到管道 中；在位置307處是已固定間隔分布在錐形空腔304的底部上的毛細(xì)管孔，每個(gè)毛細(xì) 管孔的長(zhǎng)度比其直徑至少大10倍；在位置308處是用于毛細(xì)管孔307的輸出端的毛細(xì)管錐形通道；在位置309處是包圍反射器的錐形罩；在位置310處是用于活化燃料混合物的設(shè)備的液力系統(tǒng)和氣動(dòng)系統(tǒng)之間的錐形 通道圈；在位置311處是氣動(dòng)系統(tǒng)的錐形反射器；在位置312處是局部環(huán)形區(qū)域，壓縮氣體流在該局部環(huán)形區(qū)域中轉(zhuǎn)向180度；在位置313處是以固定間隔地分布在外殼303的端面上的開(kāi)口，壓縮空氣在其中 被分散并且開(kāi)始形成局部低壓；在位置314處是局部低壓的環(huán)形區(qū)域，其中壓縮空氣的高速流在位置315處被推 入到紊流的微小燃料流中，在位置315處是環(huán)形通道，在其中形成壓縮空氣的最大流動(dòng)速 度；
在位置316處是局部環(huán)形區(qū)域，其中形成了微小氣泡的起泡體積；在位置317處是錐形通道，其中散布有壓縮空氣；在位置318處是氣動(dòng)反射器的錐形系統(tǒng)；在位置319處是氣動(dòng)反射器的錐形針；以及在位置320處是用于輸入壓縮空氣的管道。在圖4中，顯示了用于逐步活化燃料混合物(僅包括有機(jī)組分和壓縮空氣)的設(shè) 備中的液體和氣體流的簡(jiǎn)圖。圖4包括以下部件在位置401處是分配到以固定間隔設(shè)置的孔中的進(jìn)入燃料流；在位置402處是在與燃料流的方向相反的方向上輸入的壓縮空氣流；在位置403處是穿過(guò)毛細(xì)管孔的微小燃料流；在位置404處是已經(jīng)離開(kāi)毛細(xì)管孔的燃料的分布；在位置405處是空腔，其中壓縮空氣被分配到以固定間隔設(shè)置的孔中；在位置406處是環(huán)形空腔，燃料的紊流從該環(huán)形空腔中流出，在壓力下以高速流 動(dòng)；在位置407處是壓縮空氣流的180度的轉(zhuǎn)向；在位置408處是壓縮氣體流的散布并形成了局部低壓區(qū)域；在位置409處，在高壓下將流推入到低壓區(qū)域中，開(kāi)始形成偽沸騰流；在位置410處形成了偽沸騰區(qū)域的局部區(qū)域，該偽沸騰區(qū)域逐漸變成微小氣泡的 體積；在位置411處是燃料氣體混合物的微小氣泡的起泡流。在圖5中，顯示了用于在燃燒室中燃燒的燃料氣體混合物的連續(xù)制備過(guò)程的簡(jiǎn) 圖。圖5包括以下部件在位置501處是具有燃料的儲(chǔ)罐；在位置502處是燃料泵；在位置503處是用于活化燃料混合物的設(shè)備的液力系統(tǒng)；在位置504處是用于活化燃料混合物的設(shè)備的氣動(dòng)系統(tǒng)；在位置505處是壓縮機(jī)；在位置506處是霧化器；在位置507處是燃燒室的汽缸；以及在位置508處是內(nèi)燃室的曲柄機(jī)構(gòu)。在圖6中，描述了用于在燃燒室中燃燒的多組分的燃料氣體混合物的連續(xù)制備和 活化過(guò)程的簡(jiǎn)圖。圖6包括以下部件在位置601處是具有有機(jī)燃料的儲(chǔ)罐；在位置602處是具有無(wú)機(jī)混合物的儲(chǔ)罐；在位置603處是用于將無(wú)機(jī)燃料組分輸入到用于液力混合的設(shè)備中的管子；在位置604處是燃料泵；在位置605處是用于有機(jī)燃料組分和無(wú)機(jī)燃料組分的液力混合的設(shè)備；在位置606處是功能性連接到一個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)上的機(jī)械_液力和機(jī)械_氣動(dòng)部件， 所述閉環(huán)系統(tǒng)是給燃料混合物提供流體動(dòng)力和空氣動(dòng)力效應(yīng)的設(shè)備；
在位置607處是用于在燃料混合物上產(chǎn)生復(fù)雜的空氣動(dòng)力效應(yīng)的設(shè)備，包括混合 燃料組分并且變換所接收的混合物的形式和物理狀態(tài)；在位置608處是壓縮機(jī)，所述壓縮機(jī)由具有內(nèi)燃室的設(shè)備的軸來(lái)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)的；在位置609處是燃料霧化器系統(tǒng)；以及在位置610處是內(nèi)燃室內(nèi)部的汽缸。在圖7中，顯示了活化模塊的軸向系統(tǒng)以及用于輸入燃料混合物的液體燃料組分 的系統(tǒng)和用于輸出制備并已活化的燃料混合物的系統(tǒng)的研究結(jié)果。圖7包括以下部件在位置701處是燃料管道的橫截面，活化模塊被安裝到該燃料管道中；在位置702處是設(shè)備的液力系統(tǒng)；在位置703處是用于輸入來(lái)自儲(chǔ)罐的有機(jī)燃料的燃料管道；在位置704處是液力的“0”形環(huán)。在位置705處是用于輸入無(wú)機(jī)燃料組分(例如，水)的管道；在位置706是空腔，在無(wú)機(jī)燃料組分在被推入到用于與紊流的有機(jī)燃料組分混合 的區(qū)域中之前積聚在該空腔中；在位置707處是產(chǎn)生流體動(dòng)力效應(yīng)的設(shè)備的外殼；通過(guò)外殼701的內(nèi)徑和外殼 707的外徑之間的區(qū)域形成了用于流體動(dòng)力效應(yīng)的環(huán)形的毛細(xì)管通道；在位置708處是環(huán)形的毛細(xì)管通道；在位置709處是產(chǎn)生空氣動(dòng)力效應(yīng)的設(shè)備的錐形反射器；在位置710處是局部環(huán)形區(qū)域，燃料的液體組分在該局部的環(huán)形區(qū)域中被液力地 混合并且形成紊流；在位置711處是環(huán)形區(qū)域，在該環(huán)形區(qū)域中，在液體_氣體燃料混合物中形成了偽 沸騰的第一階段；在位置712處是用于輸出來(lái)自橫截面701處的已活化的燃料混合物的通道，所述 通道以固定間隔圍繞輸入壓縮空氣的管道設(shè)置；在位置713處是用于輸入來(lái)自壓縮機(jī)的壓縮空氣的管道；以及位置714類似于位置712。在圖8中，顯示了在用于制備燃料氣體混合物的設(shè)備中的燃料混合物組分流的簡(jiǎn) 圖。圖8A包括以下部件在位置801處是具有有機(jī)源(例如汽油)的燃料混合物的液體組分的輸入；在由 燃料泵形成的壓力下執(zhí)行所述輸入；在位置802處是具有無(wú)機(jī)源(例如水)的燃料混合物的液體組分的輸入；在不增 加壓力的情況下，在重力作用下執(zhí)行所述輸入；在位置803是空腔，在該空腔中濃縮無(wú)機(jī)燃料組分；在位置804處是空腔，有機(jī)燃料組分和無(wú)機(jī)燃料組分在該空腔中按以下順序進(jìn)行 混合分散有機(jī)燃料組分，產(chǎn)生紊流，并且形成與空腔803同軸并對(duì)稱的局部低壓區(qū)域；然 后，在毛細(xì)管環(huán)形通道上的低壓區(qū)域中，由于所有的所述空腔的連接的幾何形狀和形式，也 與空腔803對(duì)稱并同軸地，分配無(wú)機(jī)燃料組分并以固定間隔與有機(jī)燃料組分的紊流體積混 合；因此，所得到的混合物保存紊流水平和804中的壓力水平；在位置805處是與所有上述 空腔對(duì)稱并同軸的環(huán)形空腔，壓縮空氣在該環(huán)形空腔中形成局部低壓區(qū)域；當(dāng)前述的液力空腔的壓力比氣動(dòng)的低壓區(qū)域的壓力高時(shí)，該空腔805中的燃料以偽沸騰的方式與高速的 渦流混合，其中所形成的燃料混合物流的結(jié)構(gòu)具有移動(dòng)的微小氣泡的泡沫結(jié)構(gòu)；以及在位置806處是與所有前述空腔同軸的、位于圓上的對(duì)稱空腔中的燃料混合物的 輸出。在圖9A中，顯示了用于制備燃料混合物的設(shè)備的兩個(gè)錐形反射器之間的接口件； 在圖9B和9C中，顯示了通用的燃料活化設(shè)備的接口件的模型。圖9A、9B和9C包括以下部 件在位置901處是燃料管道；在位置902處是接口件的液力系統(tǒng)的錐形軸向銷；在位置903處是圓柱形的軸向銷，液力系統(tǒng)的外殼位于該圓柱形的軸向銷上；在位置904處是圓柱形的軸向銷，氣動(dòng)系統(tǒng)的外殼位于該圓柱形的軸向銷上；在位置905處是接口件的氣動(dòng)系統(tǒng)的錐形軸向銷；在位置906處是接口件的液力系統(tǒng)的錐形反射器；在位置907處是接口件的氣動(dòng)系統(tǒng)的組合錐形反射器；以及在位置908處是反射器907的罩。在圖10中，顯示了內(nèi)燃室汽缸蓋的橫截面，其中活化模塊直接配置到燃燒室上， 并且將已活化的燃料混合物噴入到燃燒室中。圖10包括以下部件在位置1001處是用于制備燃料混合物的設(shè)備；在位置1002處是用于將已活化的燃料混合物從活化模塊輸出到(例如)霧化器 中的通道；在位置1003處是霧化器；在位置1006處是汽缸蓋的外殼；在位置1007處是內(nèi)燃室中的汽缸組的外殼；以及在位置1008處是活塞。在圖IlA中，顯示了用于制備和活化僅包括一種液體和一種氣體的雙組分的燃料 混合物的設(shè)備的軸向截面，其中所述設(shè)備可以直接進(jìn)入到燃燒室中。在圖IlB中，顯示了用 于燃料活化的通用設(shè)備的軸向截面。圖IlA和IlB包括以下部件在位置1101處是設(shè)備的外部圓筒形外殼；在位置1102處是設(shè)備的液力系統(tǒng)的外殼的軸；在位置1103處是連接設(shè)備的液力系統(tǒng)和氣動(dòng)系統(tǒng)的、設(shè)計(jì)來(lái)用作設(shè)備的液力系 統(tǒng)的結(jié)合的接口件的圓柱形銷；在位置1104處是接口件的液力系統(tǒng)的錐形軸向銷；在位置1105處是接口件的氣動(dòng)系統(tǒng)的錐形軸向銷；在位置1106處是設(shè)備的氣動(dòng)系統(tǒng)的外殼；在位置1107處是固定地設(shè)置在外殼1106的前端面上的孔；在位置1108處是外殼1106的內(nèi)部空腔；在位置1109處是等間隔地分布在結(jié)合到接口件的設(shè)計(jì)中的兩個(gè)錐形反射器的直 徑上的螺旋狀的毛細(xì)管通道；在位置1110處是結(jié)合的接口件的反射器的內(nèi)部錐形面，其位于設(shè)備的氣動(dòng)系統(tǒng)
38流中；在位置1111處是結(jié)合的接口件的反射器的外部錐形面，其位于設(shè)備的液力系統(tǒng) 流中；在位置1112處是以固定間隔地分布的用于分散液體有機(jī)燃料組分的通道，其中 心位于與接口件的所有的銷同軸的圓上；在位置1113處是液力的“0”形環(huán)；在位置1114處是設(shè)備的液力系統(tǒng)的外殼的內(nèi)部錐形面；在位置1115處是用于輸出(例如)霧化器中的燃料混合物的通道；在位置1116處是用于供給壓縮空氣的管道；在位置1117處是霧化器；以及在位置1118處是燃料管道。在圖12A中顯示了燃料的混合物組分在用于制備和活化燃料氣體混合物的設(shè)備 中的輸入、輸出和移動(dòng)的簡(jiǎn)圖。在圖12B中，顯示了相同設(shè)備的通用型式。圖12A和12B包 括以下部件在位置1201處是有機(jī)燃料組分流的輸入并且在錐形腔中變換了該形式；在位置1202是用于分散有機(jī)燃料組分流并且增加其紊流的區(qū)域；在位置1203處是用于在改變壓縮空氣流的移動(dòng)方向之后分散壓縮空氣流的區(qū) 域；在位置1204處是在低壓力下，形成了(例如)以微小氣泡的起泡流的形式流向霧 化器的偽沸騰體積的區(qū)域，在所述區(qū)域中，燃料的有機(jī)液體組分的紊流與壓縮空氣混合；在位置1207處，微小氣泡的起泡流通過(guò)霧化器中的輸出通道輸出；以及在位置1208是結(jié)合的霧化器。對(duì)于所描述的用于制備和活化燃料氣體混合物的裝置的所有實(shí)施例，制備和活化 過(guò)程包括相同的技術(shù)轉(zhuǎn)換。在不考慮液體組分的量的情況下，工藝流程具有以下特征-液體燃料組分借助于燃料泵裝置502被從圖5中的儲(chǔ)罐501中移動(dòng)到用于制備、 變換和活化燃料混合物的裝置的液力系統(tǒng)503中。在該裝置中，來(lái)自圖1中的燃料管道101 的液體燃料組分進(jìn)入到錐形空腔104中，隨著液體在變化的橫截面的圓錐形區(qū)域中移動(dòng)時(shí) 并且當(dāng)液體流處于相同的壓力下時(shí)，液體移動(dòng)的速度逐漸增大，在進(jìn)入到外殼102的毛細(xì) 管孔106中之前達(dá)到其最大速度。由于所有開(kāi)口的總橫截面積小于包括錐體基部的外殼空腔的面積，因此，液體更 多地散布在所述開(kāi)口中，其增大了所述液體流的雷諾數(shù)，并且顯著地增加了紊流度。因此， 當(dāng)燃料從裝置的液力系統(tǒng)中流出時(shí)，燃料混合物具有很高的流速、很高的紊流度，以及由圖 3中的液力反射器309的幾何尺寸確定的流中的渦旋。與該過(guò)程同時(shí)，在裝置的氣動(dòng)系統(tǒng)中，存在來(lái)源于圖5中的壓縮機(jī)505的壓縮空氣 流的輸入和轉(zhuǎn)化，所述壓縮機(jī)連接到具有內(nèi)燃室508的裝置的轉(zhuǎn)動(dòng)軸上。圖1的外殼114內(nèi) 部的壓縮空氣被逐漸地壓縮并且進(jìn)入到毛細(xì)管孔111中，其中，壓縮空氣被分散并且按與 反射器115的錐形面平行地流出，改變180度的方向，并且從反射器的錐形空腔中流出，從 而形成低壓區(qū)域，在其中高速地混合液體燃料流。因此，在該處兩種流相會(huì)，形成了偽沸騰 體積，在該偽沸騰體積中出現(xiàn)了由大的空氣氣泡的爆裂所形成的模擬沸騰過(guò)程。當(dāng)該流加
39速時(shí)，形成了越來(lái)越小的氣泡。隨著燃料混合物流流向(例如)圖11中的霧化器1117中 或者流向?qū)⑷剂匣旌衔飮娚涞饺紵抑械娜魏我环N其他的燃料輸入裝置中時(shí)，發(fā)生該整個(gè) 過(guò)程。如上所述，系統(tǒng)和方法可以用來(lái)形成包圍壓縮氣體芯的紊流的有機(jī)燃料的殼層。 在一些實(shí)施例中，壓縮氣體可以是空氣。在一些另外的實(shí)施例中，壓縮氣體可以是除了空氣 以外的氣體，例如，氫氣。在一些實(shí)施例中，氫氣在壓力下可以被用于在航空渦輪或者沖壓噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的燃 燒室中燃燒。氫氣的使用可以提供各種優(yōu)點(diǎn)。例如，高密度的氫氣濺濕(slush)可用于冷 卻飛機(jī)的機(jī)翼，并且然后達(dá)到燃燒溫度，很象氣體一樣。在一些實(shí)施例中，氫氣可以作為液 體來(lái)使用，其可以起泡沫。可以在氣動(dòng)系統(tǒng)中將空氣或者氣態(tài)氫噴射到液態(tài)氫中以形成微 小的氣泡。照此，可以形成被液態(tài)氫包圍的氫氣泡。在圖13中，顯示了用于燃料混合物的連續(xù)的活化過(guò)程的分步方式的工藝的方框 圖。在該實(shí)例中，燃料混合物僅由有機(jī)液體燃料組成。燃料混合物作為均勻的高效的高卡 路里的燃料被輸入到燃燒室中。在燃料混合物從燃料罐流入到燃燒室中的期間，活化作用的過(guò)程按一組連續(xù)的步 驟發(fā)生。在圖13中，該過(guò)程以框圖繪出，顯示了兩個(gè)不同的活化階段。第一活化階段是在液 體燃料組分從燃料罐輸出到燃料管道中之后，并且第二活化階段是在燃料混合物輸入(或 者噴射)到燃燒室中之前。圖13包括以下部件在位置1301是燃料罐；在位置1302處是燃料泵；在位置1303處是在第一活化階段之前的燃料管道的地點(diǎn)；在位置1304處是第一活化模塊的液力系統(tǒng)；在位置1305處是連接到壓縮氣體介質(zhì)的壓縮機(jī)或者其他源上的第一活化模塊的 氣動(dòng)系統(tǒng)；在位置1306處是壓縮氣體介質(zhì)的源，例如，壓縮機(jī)；在位置1307處是第二活化模塊的液力系統(tǒng)，其連接到到第一活化模塊的氣動(dòng)系 統(tǒng)1305的輸出端，并且位于燃料被噴射到燃燒室中之前；在位置1308處是第二活化模塊的裝置的氣動(dòng)系統(tǒng)，其與壓縮氣體1306的源相連 接，并且具有連接到燃燒室的輸入端的輸出端；在位置1309處是燃燒室的輸入裝置，例如，霧化器的形式；以及在位置1310處是燃燒室。在圖14中，顯示了用于具有不同液體組分的多組分燃料混合物的連續(xù)的活化過(guò) 程的分步方式的工藝的方框圖。在該實(shí)例中，燃料混合物包括至少兩種液體燃料組分，其中 一種可以是無(wú)機(jī)的。已活化的燃料混合物作為均勻的燃料進(jìn)入到燃燒室中，從而提供效率 很高的燃燒過(guò)程。圖14包括以下部件在位置1401處是用于燃料混合物的有機(jī)組分的燃料罐；在位置1402處是用于燃料混合物的無(wú)機(jī)組分的燃料罐；在位置1403處是燃料泵；
在位置1404處是連接燃料罐1401的具有燃料泵1403的管道；在位置1405處是連接燃料罐1402的具有第一燃料活化模塊的液力系統(tǒng)的管道；在位置1406處是連接燃料泵的具有第一燃料活化模塊的液力系統(tǒng)的管道；在位置1407處是第一燃料活化模塊的液力系統(tǒng)；在位置1408處是第一燃料活化模塊的氣動(dòng)系統(tǒng)，其與壓縮氣體的源相連接；該模 塊然后連接到第二活化模塊上；在位置1409是連接具有壓縮氣體源的活化模塊1408的氣動(dòng)系統(tǒng)的管道；在位置1410處是裝置的第二活化模塊的液力系統(tǒng)；在位置1411處是第二活化模塊的氣動(dòng)系統(tǒng)；在位置1412處是壓縮的氣態(tài)工作介質(zhì)的源，例如，壓縮機(jī)；在位置1413處是將具有輸入裝置(例如，霧化器)的壓縮機(jī)連接到到燃燒室上的 管道；在位置1414處是將第二活化模塊的輸出裝置(例如，霧化器)連接到燃燒室上的
管道；在位置1415處是用于將燃料混合物輸入到燃燒室中的裝置；以及在位置1416處是燃燒室。在圖15中，顯示了在活化過(guò)程之后的燃料混合物的體積結(jié)構(gòu)。圖15A顯示了在第 一活化階段之后的體積結(jié)構(gòu)，在第一活化階段由泡沫狀氣泡形成的體積還沒(méi)有開(kāi)始在燃料 管道的空間中變換并且好象被相互壓在一起時(shí)。圖15B顯示了在氣泡已經(jīng)開(kāi)始變換到燃料混合物中、相互分開(kāi)期間的體積結(jié)構(gòu)。圖15C和15D顯示了當(dāng)燃料混合物在燃料管道中移動(dòng)時(shí)燃料混合物的已活化的體 積中的內(nèi)在過(guò)程。當(dāng)在一個(gè)工作循環(huán)期間噴射到燃燒室中時(shí)，燃料混合物的已活化的體積 的動(dòng)力參數(shù)與已活化的單位劑量的燃料的大的活性表面積相結(jié)合使得燃燒過(guò)程的效率很
尚ο圖15A-15D包括以下部件在位置1501處是在從第一活化模塊移動(dòng)到第二活化模塊期間變換模式的合成燃 料球；在位置1502處是在變換期間合成燃料球之間的接觸形式；在位置1503處是在第二活化模塊步驟之后均勻模式的燃料球之間的接觸形式；在位置1504處是在第二活化模塊步驟之后均勻模式的燃料球之間的接觸形式；在位置1505處是在第二活化模塊步驟之后均勻模式的合成燃料球；在位置1506處是在沒(méi)有壓縮氣體芯的情況下第一活化模塊步驟之后的變換模式 的燃料球的變型；在位置1507處是具有壓縮氣體芯的燃料球的變型；在位置1508處是由可燃的復(fù)合材料制成的燃料球上的包覆層，例如，汽油或者汽 油和水的混合物；在位置1509處是具有最大直徑的壓縮氣體芯和最小厚度的可燃復(fù)合材料包覆層 的燃料球的變型；在位置1510處是具有最小厚度的燃料球的包覆層；
在位置1511處是具有最小直徑的燃料球的芯；在位置1512處是燃料球上的包覆層，其厚度不足以提供由于表面張力的作用力 帶來(lái)的穩(wěn)定性；在位置1513處是實(shí)際上沒(méi)有包覆層的燃料球的芯；在位置1514處是具有最佳尺寸的燃料球的芯；在位置1515處是最佳尺寸的燃料球上的包覆層，其中，芯的直徑等于包覆層的厚 度；以及在位置1516處是具有過(guò)渡尺寸的燃料球，其中，包覆層的厚度等于芯的半徑。圖16顯示了液力和氣動(dòng)外殼的結(jié)構(gòu)，其與燃料混合物活化模塊的部件壓在一起 并且分開(kāi)來(lái)顯示它們的獨(dú)立細(xì)節(jié)。圖16包括以下部件在位置1601處是液力外殼；在位置1602處是氣動(dòng)外殼；在位置1603處是中心定向孔；在位置1604處是中心定向孔；在位置1605處是錐形室的內(nèi)部；在位置1606處是錐形室的內(nèi)部；在位置1607處是微小孔；
在位置1608處是微小孔；在位置1609處是小直徑；在位置1610處是大直徑；在位置1611處是燃料管；在位置1612處是小直徑；在位置1613處是大直徑；在位置1614處是液體工作介質(zhì)的輸入端；以及在位置1615處是氣態(tài)工作介質(zhì)的輸入端；在圖17中，顯示了內(nèi)燃機(jī)組的簡(jiǎn)圖。在圖18-23中，顯示了液力系統(tǒng)的外殼的幾何關(guān)系和設(shè)計(jì)特點(diǎn)。在圖20中，顯示 了液力系統(tǒng)的外殼2603，并且顯示了孔2601的直徑和同一孔的長(zhǎng)度2602的幾何關(guān)系；此 外，圖18顯示了反射器2402和參數(shù)2401、2403、2404、2405、2406和2407的幾何關(guān)系；圖19 顯示了參數(shù) 2501、2502、2503、2504 ；在圖24、25、26、27、28和29中，顯示了燃料活化裝置的各種設(shè)計(jì)型式。在圖30A和30B中，顯示了具有輸入渦流發(fā)生器的氣體組分和空氣的混合裝置。在圖31和32中，顯示了用于通過(guò)將氣體與壓縮空氣混合并且在混合過(guò)程中冷卻 氣體混合物來(lái)氣動(dòng)地活化氣體組分的裝置及其部件。在圖33、34、35中，顯示了用于混合并冷卻氣體組分與空氣的裝置。在圖36A、36B、37A、37B和38中，顯示了使用渦流發(fā)生器模型的水的產(chǎn)生和冷卻裝 置。用于生成包括兩種液體組分的燃料混合物的燃料活化裝置參見(jiàn)圖1、1A、1B和1C，圖1顯示了示例性的燃料活化裝置100的橫截面視圖，并且 圖2A顯示了液體和空氣在圖1的燃料活化裝置100內(nèi)部流動(dòng)以生成起泡燃料。燃料活化裝置100位于燃料管道101中，并且包括液力部分210和氣動(dòng)部分212 (圖2A)。所述液力 部分210和氣動(dòng)部分212在分界區(qū)域重疊。液力部分210混合兩種(或更多種)液體并且 在液體中產(chǎn)生紊流，并且氣動(dòng)部分212將紊流的液體與壓縮氣體混合以形成微小氣泡207。如本文中更詳細(xì)地描述的，在使用期間，將燃料和另一種液體(例如，水、相同的 燃料或者不同的燃料)輸入到燃料活化裝置100的液力部分210中(如通過(guò)箭頭203和 201所表示的)。利用伯努里定理的流體動(dòng)力效應(yīng)來(lái)在低壓區(qū)域110中混合燃料及其他液 體。在將燃料與另一種液體混合之后，燃料混合物按紊流狀態(tài)流過(guò)燃料活化裝置100的氣 動(dòng)部分212。在氣動(dòng)部分212中，如壓縮空氣的氣體被供給到燃料活化裝置100的氣動(dòng)部分 212中(如通過(guò)箭頭205所表示的)，并且在低壓區(qū)域116中與燃料混合物混合。在燃料與 氣體混合之后，在燃料混合物中形成了偽沸騰層。該偽沸騰層穩(wěn)定地形成了輸出到燃燒室 中(如通過(guò)箭頭208所表示)用于燃燒的起泡燃料(如通過(guò)箭頭207所表示的)。更具體是，燃料活化裝置100提供了一種用于制備供應(yīng)給燃燒室的燃料氣體混合 物的方法。在使用期間，來(lái)自儲(chǔ)罐的燃料(例如，有機(jī)燃料)在壓力下被輸入到燃料管道 101中。燃料被分散成在燃料管道101中移動(dòng)的燃料流，并且形成了增大紊流和低壓的局部 區(qū)域110。在超過(guò)局部低壓區(qū)110壓力的壓力下，將第二液體組分(例如，水)推入到所述 局部低壓區(qū)110中。兩種液體組分在燃料活化裝置100的渦流內(nèi)被液力地混合，并且在燃 料管道101中形成紊流。在壓力下并且與所述雙組分的燃料混合物流的運(yùn)動(dòng)方向相反地將 如壓縮空氣的氣體組分推入到管道101中。壓縮空氣在燃料活化裝置100中形成第二局部 低壓區(qū)域116。低壓區(qū)域116的壓力比雙組分的燃料混合物流在與氣體組分相互作用之前 的壓力低。隨著燃料混合物在燃燒室的方向上移動(dòng)，在第二低壓區(qū)域116中的燃料混合物 中形成了局部偽沸騰狀態(tài)。燃料流中逐漸增大的局部壓力使來(lái)自偽沸騰狀態(tài)的燃料混合物 的燃料流變?yōu)榛旧暇鶆虻娜剂匣旌衔锏奈⑿馀萘?。如上所述，燃料活化裝置100包括液力部分210和氣動(dòng)部分212。燃料活化裝置 100的液力部分210包括形成空腔104的外殼102。在使用期間，所述空腔104接收來(lái)自燃 料管道101的燃料。所述空腔104在形狀上為在燃料流動(dòng)方向上橫截面積逐漸減小的錐形。更具體 是，空腔104在靠近燃料進(jìn)入燃料活化裝置100中的端部處的直徑比在燃料進(jìn)入之后沿燃 料流動(dòng)的路徑的位置處的直徑大?？涨?04的逐漸減小的直徑增大了空腔104中液體流中 的紊流，并且隨著燃料在燃料活化裝置100中流動(dòng)燃料的壓力增大。錐體103位于空腔104內(nèi)部，以使通過(guò)空腔104的燃料從錐體103上經(jīng)過(guò)。錐體 103具有圓錐形形狀，錐體103的尖端119指向燃料進(jìn)入燃料活化裝置100中的空腔104的 端部?？涨?04中包含錐體103進(jìn)一步減小了燃料可以流動(dòng)的面積并且隨著燃料通過(guò)燃料 活化裝置100增大了燃料中的壓力。隨著燃料流過(guò)管道，由于增加了液體與錐體103表面 的接觸，所以空腔104和錐體103的圓錐形形狀還增加了燃料中的紊流。通常，在燃料管道 中，紊流在靠近管道表面處最大，并且在管道中間較小。錐形表面(例如，空腔104和103 的錐形面)通過(guò)增大與燃料接觸的表面積來(lái)增大燃料中的紊流。如圖1所示，錐體103還 將燃料流的流動(dòng)從圓柱形流轉(zhuǎn)變?yōu)殄F形流。在包含錐體的部位之前的燃料管道中，燃料具 有層流。在所述層流中，最靠近管道的一部分燃料具有增大的紊流。當(dāng)燃料從錐體103上 通過(guò)時(shí)，錐體103將圓柱形流轉(zhuǎn)變?yōu)殄F形流。錐體103還增大了燃料中的紊流，因?yàn)槿剂吓c錐體的邊緣接觸促使燃料流動(dòng)的方向發(fā)生改變。照此，由于存在錐體103，所以增大了燃料 流動(dòng)中的紊流。燃料活化裝置100的液力部分210包括位于空腔104的與燃料進(jìn)入燃料活化裝置 100中的端部相反的一端的多個(gè)通道106。在燃料流過(guò)空腔104之后，燃料進(jìn)入到所述通道 106中。通道106以固定間隔分布在圓周上并且具有比其直徑至少大10倍的長(zhǎng)度。通常， 根據(jù)燃料活化裝置的尺寸來(lái)確定所述通道的間隔。在錐形反射器103的基部處，通道的一 個(gè)端部流體地連接到錐形空腔104上，并且另一個(gè)端部流體地連接到圓錐形的毛細(xì)管環(huán)形 通道109上。所述圓錐形的環(huán)形通道109是燃料可以在其中流動(dòng)的圓錐形通道。所述圓錐 形的環(huán)形通道109形成在兩個(gè)不同尺寸的圓錐形表面之間的區(qū)域中。在使用期間，來(lái)自空 腔104的燃料被引導(dǎo)通過(guò)通道106并且通過(guò)圓錐形的環(huán)形通道109。當(dāng)燃料從空腔104中 移動(dòng)通過(guò)所述通道106和109時(shí)，燃料流的速度增大了，并且同時(shí)流中的紊流增加了。燃料活化裝置100的液力部分210還包括環(huán)形的空腔105，所述環(huán)形空腔105接收 如水、相同的燃料或者不同的燃料的第二液體。所述環(huán)形空腔105流體地連接到環(huán)形通道 107上。環(huán)形空腔105和環(huán)形通道107位于管道101的內(nèi)表面和液力部分210的外殼102 的外表面之間。在使用期間，液體流過(guò)所述環(huán)形空腔105并且進(jìn)入到環(huán)形通道107中(如 通過(guò)箭頭201所顯示的)。環(huán)形空腔105的寬度大于環(huán)形通道107的寬度。照此，當(dāng)流體從 所述環(huán)形空腔105流過(guò)環(huán)形通道107時(shí)，液體的壓力和紊流增大了。燃料活化裝置100包括位于液力部分210和氣動(dòng)部分212的相交處的低壓區(qū)域 110。來(lái)自環(huán)形通道107的液體和來(lái)自圓錐形的環(huán)形通道109的燃料被輸入到所述低壓區(qū) 域110中。來(lái)自圓錐形的環(huán)形通道109的燃料相對(duì)于來(lái)自環(huán)形通道107的液體進(jìn)入低壓區(qū) 域110的流動(dòng)方向成一定角度地被引導(dǎo)到低壓區(qū)域110中，從而促進(jìn)了兩種液體的混合。低壓區(qū)域110的形狀促進(jìn)來(lái)自環(huán)形通道107和環(huán)形通道109的液體組分的液力混 合以形成燃料混合物并且增大燃料混合物中的紊流。局部低壓區(qū)域110增大了由應(yīng)用伯努 利定律的物理原理所形成的流體動(dòng)力效應(yīng)而引起的燃料混合物的液體組分中的紊流。低壓 區(qū)域110中紊流的燃料混合物被引導(dǎo)到燃料活化裝置100的氣動(dòng)部分212中，在所述氣動(dòng) 部分212中，燃料混合物與如空氣的氣體組分進(jìn)一步混合。燃料活化裝置100的氣動(dòng)部分212包括接收壓縮氣體流并且變換壓縮氣體的流動(dòng) 方向的外殼114。管道118提供了用于壓縮氣體進(jìn)入到氣動(dòng)部分212(如由箭頭202所表 示的)中的輸入裝置。用于輸入壓縮氣體的管道118具有比燃料管道101的直徑更小的直 徑。氣動(dòng)部分212的外殼114形成了接收來(lái)自管道118的壓縮氣體的空腔123。空腔123 包括第一部分122和第二部分120，所述第一部分122具有和管道118的形狀和直徑類似的 形狀和直徑，所述第二部分120具有逐漸減小的橫截面積的圓錐形的形狀。更具體是，空腔 123的部分120在壓縮氣體從部分122進(jìn)入部分120的一端處的直徑比在壓縮氣體進(jìn)入之 后沿氣體流動(dòng)的路徑的位置的直徑大?？涨?23在部分120中逐漸減小的直徑使當(dāng)氣體流 過(guò)燃料活化裝置100時(shí)增大了氣體的空氣壓力。圓錐形的形狀也增大了氣體流中的紊流。錐體113位于空腔123的內(nèi)部，以使通過(guò)空腔123的氣體從錐體113上經(jīng)過(guò)。錐 體113具有帶有尖端125的圓錐形的形狀，所述尖端指向壓縮氣體從管道118進(jìn)入到燃料 活化裝置100中的空腔123的那個(gè)端部。照此，空腔123中包含錐體113還減小了氣體可 以流動(dòng)的面積并且增大了氣體的壓力。錐體113還更改了空氣在燃料活化裝置100中流動(dòng)
44的方向并且將壓縮空氣引導(dǎo)到一組開(kāi)口 111中。開(kāi)口 111將壓縮氣體流分成毛細(xì)管狀的微 小的壓縮氣體流。開(kāi)口 111以固定間隔分布在錐體113的基部周圍。通常，開(kāi)口 111的間 隔和開(kāi)口 111的數(shù)量可以燃料活化裝置100的尺寸為基準(zhǔn)。開(kāi)口 111的一個(gè)端部連接到錐 體113的基部附近的空腔123上并且另一端部連接到開(kāi)口 126上。開(kāi)口 126連接到圓錐形 的環(huán)形通道112上。當(dāng)氣體從空腔123流出、通過(guò)開(kāi)口 111并且進(jìn)入圓錐形的環(huán)形通道112 中時(shí)，壓縮氣體流改變方向。更具體是，氣體在與燃料流的方向基本上相反的方向上進(jìn)入燃料活化裝置100的 氣動(dòng)部分212中，并且在與燃料流的方向基本上相同的方向上從燃料活化裝置100的氣動(dòng) 部分212中流出。錐形反射器中包含的穩(wěn)定器115支持氣體的高速移動(dòng)。穩(wěn)定器將已活化 的燃料混合物流的厚度維持在極限內(nèi)(所述厚度的極限將流速維持在與其成比例的極限 內(nèi))，并且將流和其各部分的動(dòng)能水平維持在某一個(gè)極限內(nèi)。穩(wěn)定器115形成了與環(huán)形通道112成一定角度地設(shè)置的通道127。由于壓縮氣體 流通過(guò)圓錐形的環(huán)形通道112和穩(wěn)定器的通道127的高速移動(dòng)，所以當(dāng)壓縮氣體從圓錐形 的環(huán)形通道112和穩(wěn)定器的通道127中流出時(shí)，在壓縮氣體從圓錐形的環(huán)形通道112和穩(wěn) 定器的通道127中流出的地點(diǎn)處形成了局部低壓區(qū)域116。來(lái)自低壓區(qū)域110的燃料混合 物通過(guò)通道128被輸送到所述局部低壓區(qū)域116中，以使來(lái)自穩(wěn)定器通道127的壓縮氣體 與燃料混合物混合。氣體和燃料的混合物在燃料活化裝置100的低壓區(qū)域116中產(chǎn)生了偽 沸騰體積(如由箭頭206所表示的)。燃料和氣體的混合物從所述低壓區(qū)域116中流出并 流入到環(huán)形區(qū)域117中。環(huán)形區(qū)域117具有比低壓區(qū)域116的直徑更大的直徑。隨著偽沸 騰體積從低壓區(qū)域116中流出并流入到環(huán)形區(qū)域117中，液體和空氣的混合物中的壓力增 大。在環(huán)形區(qū)域117中，燃料和氣體的偽沸騰體積至少局部地穩(wěn)定以形成燃料的微小氣泡 的泡沫(如由箭頭207和208所表示的)。通常，燃料的微小氣泡是由燃料或者燃料與另一種液體混合在一起的殼層包圍的 壓縮氣體的芯所形成的。在微小氣泡的泡沫中，氣體體積與燃料體積的比值可以從大約 10%到大約30% (例如，從大約10%到大約15%、從大約15%到大約25%、從大約25%到 大約30% )。微小氣泡的尺寸還可以不同。例如，壓縮氣體的芯的直徑可以是從大約0. 15 毫米到大約0. 3毫米(例如，從大約0. 15毫米到大約0. 2毫米、從大約0. 2毫米到大約0. 25 毫米、從大約0. 25毫米到大約0. 3毫米)。為了在微小氣泡進(jìn)入到燃燒室中之前使微小氣泡保持穩(wěn)定一段時(shí)間，包圍壓縮氣 體的液體殼層足夠厚以防止微小氣泡爆裂。例如，微小氣泡的殼層厚度可以從大約0.1毫 米到大約0. 3毫米(例如，從大約0. 1毫米到大約0. 2毫米、從大約0. 2毫米到大約0. 25 毫米、從大約0. 25毫米到大約0. 3毫米)。壓縮氣體芯的直徑和液體殼層的厚度可以在起 泡燃料體積中變化。例如，不是所有燃料必須處于起泡的微小氣泡狀態(tài)。在一些實(shí)施例中， 在通過(guò)燃料活化裝置100處理后的燃料的物理-化學(xué)性質(zhì)維持直到燃燒。為了維持處理過(guò) 的燃料的特性，將燃料活化裝置100放置在燃燒設(shè)備附近可以是有益的。雖然在如上所述的至少一些實(shí)例中，通常是按混合燃料和水來(lái)描述所述燃料活化 裝置的，但是燃料活化裝置可以混合不同類型的液體組分。例如，燃料活化裝置可以混合如 汽油和水的兩種不同的液體組分。在一些實(shí)例中，燃料活化裝置可以混合如汽油和乙醇的 兩種相似的組分。仍然在另外的實(shí)例中，燃料活化裝置可以混合如汽油、乙醇和水的至少三種不同的組分。在所述實(shí)施例中，向燃料活化裝置100的液力部分的一個(gè)液體輸入端供應(yīng) 兩種組分。仍然在其他實(shí)例中，可以向燃料活化裝置100的兩個(gè)輸入端供應(yīng)相同的液體，例 如，可以向燃料活化裝置100的兩個(gè)液體輸入端供應(yīng)如汽油的燃料。圖6顯示了系統(tǒng)的方框圖，所述系統(tǒng)包括用于產(chǎn)生和活化用來(lái)在燃燒室中燃燒的 多組分燃料氣體混合物的燃料活化裝置。所述系統(tǒng)600包括儲(chǔ)存有機(jī)燃料的儲(chǔ)罐601和儲(chǔ) 存如與來(lái)自儲(chǔ)罐601的有機(jī)燃料混合的無(wú)機(jī)液體的第二液體組分的儲(chǔ)罐602。管子603連 接在儲(chǔ)罐602和燃料活化裝置的液力系統(tǒng)605之間，并且向活化裝置提供無(wú)機(jī)燃料組分的 輸入用于與有機(jī)燃料液力地混合。燃料泵604將燃料從儲(chǔ)罐601抽出通過(guò)管道進(jìn)入到燃料 活化裝置的液力系統(tǒng)605中。在使用期間，燃料活化裝置的液力系統(tǒng)605液力地混合有機(jī) 和無(wú)機(jī)燃料組分。燃料活化裝置的液力系統(tǒng)605連接到在燃料混合物上產(chǎn)生復(fù)雜的空氣動(dòng) 力效應(yīng)的氣動(dòng)系統(tǒng)607上。更具體是，氣動(dòng)系統(tǒng)607將來(lái)自液力系統(tǒng)的液體與氣體組分混 合?？梢杂蓧嚎s機(jī)608來(lái)供應(yīng)氣動(dòng)系統(tǒng)607中所使用的空氣，所述壓縮機(jī)利用具有內(nèi)燃室 的裝置的軸的轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)驅(qū)動(dòng)。在燃料已經(jīng)被活化之后(例如，空氣和液體被混合以形成微小 的氣泡)，可以通過(guò)燃料霧化器609的系統(tǒng)將燃料混合物供給到內(nèi)燃室610內(nèi)的汽缸中。燃料活化裝置的元件的尺寸相關(guān)性在一些實(shí)施例中，可以設(shè)置燃料活化裝置內(nèi)部的各種尺寸關(guān)系來(lái)增加燃料內(nèi)部的 紊流并且產(chǎn)生泡沫。可以通過(guò)燃料管道的尺寸以及在該管道中移動(dòng)的燃料混合物流的參數(shù) (例如，燃料混合物流中的壓力、在單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)燃料管道系統(tǒng)的燃料混合物的量、燃料 混合物的粘性、燃料混合物的密度、燃料混合物的溫度和燃料混合物流的雷諾數(shù))來(lái)限制 燃料活化裝置的幾何形式。在圖7中以L_1、8A和8B來(lái)介紹實(shí)例性的尺寸關(guān)系，然而，也可 能有其他的尺寸相關(guān)性。在燃料管道中引入燃料活化裝置具有改變管道中的壓力、流速和紊流狀態(tài)的可 能，并且如果燃料未保持合適地壓縮，則可能導(dǎo)致燃料流的變換。照此，基于特定實(shí)施例中 的狀態(tài)選擇燃料管道的直徑和燃料活化裝置部件尺寸的面積之間的比值來(lái)加快燃料通過(guò) 燃料活化裝置的輸送以及泡燃料的形成。圖7、8A和8B顯示了燃料活化裝置的不同尺寸之間的關(guān)系。在圖7、8A和8B中， 顯示了以下尺寸dl=燃料活化裝置的液力外殼的外徑，容納活化裝置D的管道的內(nèi)徑和dl之間的 差值形成了直徑d2;d =輸入端的燃料管道的內(nèi)徑；D =放置燃料活化裝置的管道的內(nèi)徑；S=系統(tǒng)的面積；L =形成錐形反射器的長(zhǎng)度；Ll =活化裝置外殼的液力系統(tǒng)的目標(biāo)錐體的開(kāi)口的有效工作表面的長(zhǎng)度；d2 =外殼中的毛細(xì)管孔的直徑；以及d3 =活化裝置中的輸入端上的截錐體的較小基部的直徑。在一些實(shí)施例中，可以使用以下的經(jīng)驗(yàn)公式來(lái)確定燃料活化裝置中的各種部件的 尺寸S(D-dl) = S(d)
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S(D-dl) = 0. 9S(d)；L = min 15 (d2)；以及Ll = min 8 (d2)。在一些實(shí)施例中，燃料活化裝置的液力系統(tǒng)的橫截面面積不應(yīng)比輸入端的燃料管 道的橫截面面積大超過(guò)10%。在一些實(shí)施例中，在圖1中的燃料活化裝置109中的液力反射器的錐形面的長(zhǎng)度 應(yīng)該比圖1中的裝置106的液力系統(tǒng)外殼中的毛細(xì)管孔的直徑至少大15倍。在一些實(shí)施例中，燃料活化裝置的液力系統(tǒng)外殼的錐體在圖8B中的錐形面的長(zhǎng) 度L比圖1中的裝置106的液力系統(tǒng)外殼中的毛細(xì)管孔的直徑至少大8倍。預(yù)先活化過(guò)和已活化的燃料混合物的結(jié)構(gòu)在沒(méi)有被理論約束的情況下，圖15A-D顯示了燃料混合物在燃料活化裝置內(nèi)部的 燃料活化的不同階段的示例性結(jié)構(gòu)。在圖15A中，顯示在第一活化階段之后(例如，在第一低壓區(qū)域中燃料與第二液體 組分混合后)燃料混合物的體積結(jié)構(gòu)。如圖所示，在該活化階段期間，氣泡被相互緊緊地壓 在一起。在燃料體積中，多個(gè)燃料球1501如由線1502所表示地相互接觸。在該階段，燃料 還沒(méi)有與氣體組分混合。在圖15B中，顯示了在燃料混合物剛從低壓區(qū)域110進(jìn)入到低壓區(qū)域116期間的 體積結(jié)構(gòu)。在該活化階段期間，由于燃料中的紊流，大量的氣泡已經(jīng)開(kāi)始相互分開(kāi)。燃料的 體積結(jié)構(gòu)包括處于均勻模式的多個(gè)燃料球。所述多個(gè)燃料球如線1504和1505所表示地相
互接觸。圖15C和15D顯示了在低壓區(qū)域116中使氣體與燃料混合之后燃料混合物在燃料 管道中移動(dòng)時(shí)已活化的燃料混合物的體積。如圖15C所示，當(dāng)燃料混合物首先在低壓區(qū)域 116中與壓縮氣體混合時(shí)，燃料的球形隨機(jī)排列地形成。在最初混合時(shí)，在沒(méi)有壓縮氣體的 內(nèi)部型芯的情況下，一些燃料形成了燃料的微小球形，而燃料的其他部分維持燃料的球形 1517。另外，壓縮氣體1506的芯處于燃料混合物之中，并且還沒(méi)有被燃料包覆以形成微球 體?；旌衔镞€包括微球體1507，其中微球體包括由液體的殼層1508包圍的壓縮氣體的芯。 燃料球上的殼層1508是由可燃液體構(gòu)成的，例如，汽油或者汽油和水的混合物。在混合物 中的不同燃料球之間包覆層1508的厚度可以不同。例如，燃料球1509是具有最大直徑的 壓縮氣體芯和最小厚度的的可燃復(fù)合材料的包覆層1510的燃料球，而燃料球1518顯示了 更小的氣體芯1519和更厚的燃料包覆層1520。如圖15D所示，隨著燃料-空氣的混合物穩(wěn)定，燃料的氣泡排列以形成泡沫。在穩(wěn) 定的燃料空氣的混合物中，燃料球的平均直徑(例如，壓縮氣體芯(如果存在)和燃料殼層 的直徑)變成類似的。當(dāng)燃料球的平均直徑是恒定值時(shí)，在燃料球之間壓縮氣體芯的直徑 可以不同。例如，一些燃料球(例如，燃料球1511)具有小的或者最小直徑的芯，而其他燃 料球(例如，燃料球1512)具有這樣大的芯，以致燃料球上的包覆層沒(méi)有足夠的厚度來(lái)提供 由表面張力的作用力帶來(lái)的穩(wěn)定性。隨著時(shí)間的流逝，例如燃料球1512的燃料球很可能爆 裂。為了減少在燃燒之前爆裂的燃料球的數(shù)量，可以縮短形成起泡燃料和燃燒燃料之間的 時(shí)間。例如燃料球1513的其他燃料球具有不完全的包覆層。其他燃料球具有大小能形
47成大致穩(wěn)定的微小氣泡的壓縮氣體芯和液體殼層。通常，可能希望形成壓縮氣體芯的半徑 和液體殼層的厚度的比值在大約0. 8到2. 5(例如，在大約1到大約2之間、在大約1. 5到 大約2之間，大約為2)之間的微小氣泡。所述比值可以提供不太可能爆裂而仍然提供增大 的燃料表面積的穩(wěn)定的微小氣泡。例如，微球體1517具有直徑大致等于包覆所述芯1514 的液體殼層1515的厚度的壓縮氣體的芯1514，并且微球體1519具有半徑大致等于包覆所 述芯1516的液體殼層1518的厚度的壓縮氣體的芯1516。起泡燃料(例如，如圖15D中所示的燃料)被加入到燃燒室中。當(dāng)在工作循環(huán)期 間噴射到燃燒室中時(shí)，已活化的燃料混合物體積的動(dòng)力參數(shù)與已活化的單位劑量的燃料的 大的有效表面積相結(jié)合使得燃燒過(guò)程的效率很高。例如，在活化之后燃料的表面積與活化 之前燃料的表面積的比值可以是從大約100到大約1000(例如，從大約100到大約250、從 大約250到大約500、從大約500到大約1000)。用于產(chǎn)生包括單一液體組分和氣體組分的燃料混合物的燃料活化裝置參見(jiàn)圖3A、3B、4和5，在一些實(shí)施例中，燃料活化裝置可以包括單一的液體輸入。 圖5顯示了燃料活化系統(tǒng)500的方框圖。燃料活化系統(tǒng)500包括燃料活化裝置510，所述燃 料活化裝置510具有單一的液體輸入。燃料活化裝置510接收燃料并且產(chǎn)生用于供給到燃 燒室507中的起泡燃料混合物。燃料活化裝置510包括液力系統(tǒng)503和氣動(dòng)系統(tǒng)504。在使用期間，燃料泵502將液體燃料組分從儲(chǔ)罐501移入到燃料活化裝置510的 液力系統(tǒng)503中。燃料活化裝置510的液力系統(tǒng)503增大了流的雷諾數(shù)并且增大了液體燃 料組分中的紊流度。在從液力系統(tǒng)503中流出時(shí)，燃料具有很高的流動(dòng)速度和很高的紊流 度。在燃料活化裝置510的氣動(dòng)系統(tǒng)504中，從壓縮機(jī)505處接收壓縮空氣流。壓縮機(jī)連 接到具有內(nèi)燃室507的裝置的旋轉(zhuǎn)軸508上。燃料活化裝置510的氣動(dòng)系統(tǒng)504引導(dǎo)壓縮 空氣通過(guò)毛細(xì)管孔并且使空氣流動(dòng)的方向改變大約180度。在從燃料活化裝置510的氣動(dòng) 系統(tǒng)504中流出時(shí)，形成低壓區(qū)域，在該低壓區(qū)域中，液體燃料流與壓縮空氣混合并且形成 偽沸騰體積。在偽沸騰體積中，出現(xiàn)模擬的沸騰過(guò)程，其中大的空氣泡的爆裂使燃料流加速 并且形成越來(lái)越小的氣泡而產(chǎn)生從燃料活化裝置510中輸出的起泡燃料。起泡燃料混合物 流流入到霧化器506中或者流入到將起泡燃料混合物噴射到燃燒室507的任何一種其他的 燃料輸入裝置中。圖3A、3B和4顯示了燃料活化裝置510的橫截面視圖，所述燃料活化裝置510具 有單一的液體輸入和在燃料活化裝置510內(nèi)的液體和空氣流。燃料活化裝置510位于燃料 管道301中并且包括液力部分503和氣動(dòng)的部分504。所述液力部分503和氣動(dòng)部分504 在分界部位重疊。通常，液力部分503在液體中產(chǎn)生紊流，并且氣動(dòng)部分504將紊流的液體 與壓縮氣體混合以形成微小的氣泡410。如以下更詳細(xì)地描述的，在使用期間，液體燃料組分被輸入到燃料活化裝置510 的液力部分503的輸入裝置304中。液體燃料組分可以被供應(yīng)到放置有燃料活化裝置510 的燃料管道301中。液體流被轉(zhuǎn)變成多個(gè)微小流并且被分散到在燃料管道中移動(dòng)的燃料流 中以形成增大紊流和低壓的第一局部區(qū)域314。例如壓縮空氣的氣體組分在壓力下并且在 與在管道301中燃料流相反的方向上被推入到管道320中。氣體組分形成壓力比液體流中 的壓力更低的第二局部低壓區(qū)域330。當(dāng)燃料從燃料罐處朝燃燒室的方向移動(dòng)(如由410 所表示的)時(shí)，液體和氣體在燃料活化裝置510中的移動(dòng)而在第二低壓區(qū)域330中形成了局部偽沸騰狀態(tài)。當(dāng)燃料和空氣的混合物從低壓區(qū)域330中流出時(shí)，所述流中逐漸增大的 局部壓力使混合物從偽沸騰狀態(tài)變成均勻的微小氣泡的燃料流(如由箭頭411所表示的)。通常，單一液體的燃料活化裝置510用于制備隨后在燃燒室中燃燒的燃料氣體混 合物。燃料活化裝置包括功能性連接的結(jié)合的機(jī)械-液力和機(jī)械-氣動(dòng)的接口件。燃料活 化裝置510可以通過(guò)其中放置有燃料活化裝置的管道流體地連接到燃料罐上。通過(guò)管道 301向燃料活化裝置510的液力系統(tǒng)提供燃料組分。第二管道320向燃料活化裝置510的 氣動(dòng)系統(tǒng)504提供氣體組分的輸入，例如，從壓縮機(jī)供應(yīng)到氣動(dòng)系統(tǒng)中。如上所述，燃料活化裝置510包括液力部分503和氣動(dòng)部分504。液力部分503和 氣動(dòng)部分504分別位于同軸的獨(dú)立外殼中。所述外殼位于各自系統(tǒng)的外殼內(nèi)部的圓柱形銷 上，并且兩者一起提供了結(jié)合的機(jī)械_液力和機(jī)械_氣動(dòng)的接口件。燃料活化裝置510的 液力部分503的外殼302形成了接收來(lái)自燃料管道301的燃料的空腔304?？涨?04在形 狀上是具有逐漸減小直徑的圓錐形。更具體是，空腔304在燃料進(jìn)入燃料活化裝置510中 的端部處的直徑比在燃料進(jìn)入之后沿燃料流動(dòng)的路徑的位置處的直徑大。當(dāng)燃料在燃料活化裝置510中流動(dòng)時(shí)，空腔304的逐漸減小的直徑增大了燃料的 紊流。液力部分503包括位于空腔304內(nèi)部的錐體305。錐體305具有帶有錐體尖端的圓 錐形形狀，所述尖端指向燃料進(jìn)入燃料活化裝置510中的空腔304的端部。在使用中，通過(guò) 空腔304的燃料從錐體305上經(jīng)過(guò)。照此，空腔304中包含錐體305進(jìn)一步減小了燃料可 以流動(dòng)的面積并且隨著燃料通過(guò)燃料活化裝置510時(shí)增大了燃料中的壓力和紊流。所述錐 體還將燃料流的流從圓柱形流變換為錐形流，而增加了燃料中的紊流。燃料活化裝置510的液力部分503還包括位于空腔304的、與燃料進(jìn)入燃料活化 裝置510中的端部相反的一端上的多個(gè)通道307。在燃料流過(guò)空腔304之后，燃料進(jìn)入到通 道307中(如由箭頭403所表示的)。通道307圍繞錐體305的基部分布(例如，以固定間 隔在一圓周上)并且具有比其直徑至少大10倍的長(zhǎng)度。通常，根據(jù)燃料活化裝置510的尺 寸來(lái)確定所述通道307的間隔。在錐形反射器305的基部處，通道的一個(gè)端部流體地連接 到錐形空腔304上，另一個(gè)端部流體地連接到圓錐形的環(huán)形通道308上。在使用期間，來(lái)自 空腔304的燃料被引導(dǎo)通過(guò)通道307(如由箭頭403所表示的)并且通過(guò)圓錐形的環(huán)形通 道308 (如由箭頭404所表示的)。當(dāng)燃料從空腔304中移動(dòng)通過(guò)所述通道307和308時(shí)， 燃料流的速度增大了，并且同時(shí)流中的紊流增加了。燃料活化裝置510包括位于液力部分503和氣動(dòng)部分504相交處的低壓區(qū)域314。 來(lái)自環(huán)形通道308的液體被輸出到低壓區(qū)域314中以形成液體的紊流。局部低壓區(qū)域314 增大了由應(yīng)用伯努利定律的物理原理所形成的流體動(dòng)力效應(yīng)而引起的液體中的紊流。低壓 區(qū)域314中紊流的燃料被引導(dǎo)到燃料活化裝置510的氣動(dòng)部分504中，在所述氣動(dòng)部分504 中，燃料與如空氣的氣體組分混合。燃料活化裝置510的氣動(dòng)部分504包括接收來(lái)自管道320的壓縮氣體流(如由箭 頭402所表示的)的外殼303。用于輸入壓縮氣體的管道320具有比燃料管道301的直徑 更小的直徑。氣動(dòng)部分504的外殼303形成了接收來(lái)自管道320的壓縮氣體的空腔321。 空腔321包括第一部分和第二部分，所述第一部分具有和管道320的形狀和直徑類似的形 狀和直徑，所述第二部分120具有逐漸減小的橫截面積的圓錐形的形狀。隨著氣體在燃料 活化裝置510中流動(dòng)空腔321中逐漸減小的直徑增大了氣體的空氣壓力。錐體319位于
49空腔321的內(nèi)部，以使通過(guò)空腔321的氣體從錐體319的上經(jīng)過(guò)。錐體319具有帶有錐體 319的尖端的圓錐形形狀，所述尖端指向氣體從管道320處進(jìn)入空腔321的端部。照此，錐 體319和空腔321的逐漸減小的橫截面積相結(jié)合減小了氣體可以流動(dòng)的面積并且更改了氣 流的方向。氣動(dòng)部分504還包括將壓縮氣體流分成壓縮氣體的毛細(xì)管狀微小流的多個(gè)開(kāi)口 313。通常，開(kāi)口 313的間隔和開(kāi)口 313的數(shù)量可以燃料活化裝置510的尺寸為基準(zhǔn)。開(kāi)口 313的一個(gè)端部連接到空腔321上，另一個(gè)端部處連接到開(kāi)口 312上。開(kāi)口 312連接到圓錐 形的環(huán)形通道317上。隨著氣體從空腔321中流出、通過(guò)開(kāi)口 313并且進(jìn)入圓錐形的環(huán)形 通道317中時(shí)，壓縮氣體流改變方向。更具體是，氣體在與燃料流方向相反的方向上進(jìn)入到 氣動(dòng)部分504中，并且在大致與燃料流方向相同的方向上流出。由于壓縮氣體流通過(guò)圓錐形的環(huán)形通道317的高速移動(dòng)，所以當(dāng)壓縮氣體從所述 環(huán)形通道中流出時(shí)，在壓縮氣體從圓錐形的環(huán)形通道317中流出的地點(diǎn)處形成了局部低壓 區(qū)域330。來(lái)自低壓區(qū)域314的燃料混合物通過(guò)通道323被輸送到所述局部低壓區(qū)域330 中，以使壓縮氣體與燃料混合。氣體和燃料的混合物在低壓區(qū)域330中產(chǎn)生了偽沸騰體積 (如由箭頭410所表示的)。燃料和氣體的混合物從所述低壓區(qū)域330中流出并流入到環(huán) 形區(qū)域316中。環(huán)形區(qū)域316具有比低壓區(qū)域330的直徑更大的直徑。由于增大了面積， 所以當(dāng)偽沸騰體積從低壓區(qū)域330中流出時(shí)，液體和空氣混合物中的壓力減小了。在環(huán)形 區(qū)域322中，燃料和氣體的偽沸騰體積至少局部地穩(wěn)定以形成燃料的微小氣泡的泡沫(如 由箭頭411所表示的)。通常，燃料的微小氣泡是由燃料或者燃料與另一種液體(例如，如 本文中所描述的)混合在一起的殼層包圍的壓縮氣體的芯所形成的。位于燃燒室附近的燃料活化裝置雖然在如上所述的一些實(shí)施例中，燃料活化裝置已經(jīng)被描述為位于燃料管道中， 但是燃料活化裝置可以位于其它地方。例如，燃料活化裝置可以和燃料管道分開(kāi)。在一些 實(shí)施例中，燃料活化裝置可以位于燃燒室附近。圖7和8A分別顯示了燃料活化裝置的的軸向截面和液體與氣體在所述裝置中的 流動(dòng)。燃料活化裝置容納在外殼701中，，所述外殼701的一端連接到燃料管道703上并且 另一端連接到用于將已活化的燃料混合物輸出到燃燒室中的多個(gè)通道(例如，通道712和 714)上。如上所述，燃料活化裝置包括液力部分702和氣動(dòng)部分709。燃料管道703連接到 液力部分702的輸入端上，并且從燃料罐向液力部分702提供燃料(如由箭頭801所表示 的)。通常，由燃料管道703提供的液體組分可以是具有有機(jī)源(例如，汽油)的燃料混合 物。來(lái)自管道703的燃料流過(guò)裝置的外殼707而產(chǎn)生流體動(dòng)力效應(yīng)。可能在管道聯(lián)接到外 殼701上的位置處形成凝結(jié)。在壓縮氣體流中，在從壓力下降區(qū)域的輸出端上存在符合已 知的物理定律的溫度下降。在具有上升的紊流度的液體流與所述的氣體流的相會(huì)處，發(fā)生不對(duì)活化過(guò)程具有 負(fù)面作用的局部凝結(jié)過(guò)程。另一條管道705提供如無(wú)機(jī)燃料組分(例如，水)的第二液體組分的輸入(如由 箭頭802所表示的)。通過(guò)重力而不用過(guò)量的壓力來(lái)將第二液體輸入到空腔706中(如由 箭頭803所表示的)。來(lái)自管道705的液體在空腔706中聚集并且通過(guò)環(huán)形的毛細(xì)管道708 被吸入到低壓區(qū)域710中。在低壓區(qū)域710中，液力地混合無(wú)機(jī)燃料組分并且使其與來(lái)自管道703的燃料產(chǎn)生紊流(如由箭頭804所表示的)。低壓區(qū)域710形成在有機(jī)燃料組分和 無(wú)機(jī)燃料組分發(fā)生混合的空腔中。在混合期間，有機(jī)燃料組分被分散、產(chǎn)生紊流并且形成與 區(qū)域706同軸且對(duì)稱的局部低壓區(qū)域。在所述低壓區(qū)域中，由于全部所述空腔的連接件的 幾何尺寸和形式，所以無(wú)機(jī)燃料組分以固定間隔分配到有機(jī)燃料組分的紊流體積中并且與 其混合。因此，所產(chǎn)生的混合物保持紊流度和體積內(nèi)的壓力水平。管道713附接到氣動(dòng)部 分709上，并且將壓縮空氣從壓縮機(jī)輸入到氣動(dòng)部分709中。來(lái)自管道713的空氣流過(guò)產(chǎn) 生空氣動(dòng)力效應(yīng)的錐形反射器709。來(lái)自氣動(dòng)部分709的壓縮空氣被輸出到環(huán)形區(qū)域711 中，在該環(huán)形區(qū)域11中，空氣與來(lái)自區(qū)域710的液體混合并且在所述液體-氣體的混合物 中形成偽沸騰狀態(tài)。所述環(huán)形空腔711是與所述空腔對(duì)稱的和同軸的。在空腔711中，壓 縮空氣產(chǎn)生促使該空腔711中的燃料與壓縮空氣混合的局部低壓區(qū)域，所述局部低壓區(qū)域 具有比液力空腔710中的壓力更低的壓力?？諝夂腿剂系幕旌衔镄纬闪藗畏序v體積，在該 偽沸騰體積中，燃料流具有微小氣泡的移動(dòng)泡沫的結(jié)構(gòu)。多個(gè)通道712和714連接到空腔 711上。通道712和714位于圓周上、與上述空腔同軸并且設(shè)置在管道713的周圍。通道 712和714將已活化的燃料混合物從橫截面711處輸出到燃燒室中。用于燃料活化過(guò)程的密封系統(tǒng)雖然在如上所述的一些實(shí)施例中，燃料活化裝置直接位于燃料管道的內(nèi)部，但是 在一些實(shí)施例中，如圖8C所示，燃料活化裝置可以位于兩個(gè)燃料管道部分730和748之間 的密封系統(tǒng)中。例如，在一些燃燒系統(tǒng)中，燃料管道的直徑可以為大約10毫米或者更小。由 于燃料管道的小尺寸，所以燃料活化裝置可以位于直徑比燃料管道的直徑更大的部分744 中。一對(duì)錐形過(guò)渡部分740和732將具有較小直徑的燃料管道部分730和748與放置燃料 活化裝置的具有更大直徑的部分744連接在一起。所述錐形過(guò)渡部分740和732可以被密 封以在燃料管道的所述部分730與748和放置燃料活化裝置部分744之間提供液體和氣密 密封。放置燃料活化裝置的那部分744還可以包括用于液體燃料組分的進(jìn)口 736、用于另一 種液體組分的進(jìn)口 734和用于壓縮空氣的進(jìn)口 742。用于使已活化的燃料直接進(jìn)入燃燒汽缸中的系統(tǒng)在一些實(shí)施例中，可以設(shè)置用于產(chǎn)生起泡燃料的燃料活化裝置以允許已活化的燃 料直接進(jìn)入到燃燒室中。圖10顯示了內(nèi)燃室的汽缸蓋的示例性橫截面，所述內(nèi)燃室具有安 裝到系統(tǒng)中、供已活化的燃料直接進(jìn)入汽缸之用的燃料活化裝置。所述汽缸包括汽缸蓋外 殼1006、內(nèi)燃室中的汽缸組的外殼1007和活塞1008。在使用中，致動(dòng)活塞以使燃料燃燒。 燃料活化裝置1001設(shè)置成燃料活化裝置的出口位于汽缸內(nèi)部。燃料活化裝置1001產(chǎn)生起 泡燃料(例如，如本文中所描述的)以用于在汽缸中燃燒。燃料活化裝置1001包括多個(gè)將 已活化的燃料混合物從活化模塊處輸出到霧化器1003中的通道1002。所述霧化器1003將 起泡燃料分配到汽缸中。人們普遍相信，設(shè)置燃料活化裝置以允許起泡燃料直接進(jìn)入到汽缸中可以提供多 種優(yōu)點(diǎn)。例如，燃料活化裝置設(shè)置具有通入汽缸的輸出口減少了已活化的燃料在燃燒之前 處于微小氣泡狀態(tài)的時(shí)間。這減小了燃料的微小氣泡在進(jìn)入到燃燒室中之前爆裂的可能性。圖11A顯示了用于已活化的燃料直接進(jìn)入的示例性的燃料活化裝置1100，所述燃 料活化裝置1100已經(jīng)被安裝在內(nèi)燃室的汽缸蓋中，并且圖12A顯示了液體和氣體流過(guò)圖11A的燃料活化裝置1100并且將已活化的燃料從燃料活化裝置1101處輸出到燃燒室中 (例如，如圖10中所示)。燃料活化裝置1100流體地連接到將液體組分(例如，有機(jī)燃料組分)供應(yīng)到燃 料活化裝置1100中的管道1118上。如箭頭1201所表示的，燃料從管道1118處輸入到室 1120中。所述室1120是由裝置1102的液力系統(tǒng)的外殼的軸形成的。通常，室1120包括兩 個(gè)部分。第一部分是大致圓筒形的并且具有稍微小于管道1118的直徑的直徑。因?yàn)樗?直徑小于管道1118的直徑，所以隨著燃料從管道1118流入室1120中，燃油流的速度和燃 料中的壓力增大了。所述室的第二部分在形狀上是大致圓錐形的并且朝燃料流動(dòng)的方向具 有增大的橫截面積。更具體是，空腔1120在燃料進(jìn)入燃料活化裝置1100中的端部處具有 比在燃料進(jìn)入之后沿燃料流動(dòng)路徑的位置處的直徑更小的直徑。通常，所述增大的橫截面 積允許使燃料允許泡沫流動(dòng)而不變形。為了防止燃料活化裝置中不希望的流體阻力，需要所述裝置的系統(tǒng)內(nèi)部的所有系 統(tǒng)的幾何流體通道之間的比例尺寸的相關(guān)性；在活化之后，裝置內(nèi)部的橫截面的面積增大 了以防止燃料混合物泡沫在從裝置流出到燃料管道中時(shí)發(fā)生變形。燃料活化裝置1100還包括圓柱形銷1103，所述圓柱形銷1103是將裝置1100的液 力系統(tǒng)和氣動(dòng)系統(tǒng)連接在一起的結(jié)合的接口件的系統(tǒng)。將圓錐形的軸向銷1104連接到圓 柱形銷1103上，使圓錐形的軸向銷1104的尖端指燃料從管道1118進(jìn)入燃料活化裝置1100 處的空腔1120的那個(gè)端部。如由箭頭1201所表示的，有機(jī)燃料組分流被輸入到所述空腔 1120中并且從圓柱形流轉(zhuǎn)換為錐形流以增加液體中的紊流。在使用中，通過(guò)空腔1120的燃 料從錐體1104的上經(jīng)過(guò)。燃料活化裝置1100還包括位于空腔1120上與燃料進(jìn)入燃料活 化裝置1100的端部相反的一端處的多個(gè)通道1112。通道1112以固定間隔分布在圓柱形銷 1103的周圍以用于有機(jī)燃料組分的分散。通道1112的一端流體地連接到錐形反射器1104 的基部處的錐形空腔1120上，另一端連接到圓錐形的環(huán)形通道1121上，所述圓錐形的環(huán)形 通道1121是由接口件的反射器的外部錐形面1111和裝置的液力系統(tǒng)的外殼的內(nèi)部錐形面 1114所形成的。在使用期間，來(lái)自空腔1120的燃料被引導(dǎo)通過(guò)通道1112并且通過(guò)圓錐形的 環(huán)形通道1121 (如由箭頭1202所表示的)。當(dāng)燃料從空腔1120中移動(dòng)通過(guò)所述通道1112 和1121時(shí)，燃料流的速度增大了，并且同時(shí)流中的紊流增加了。燃料在空腔1122中與空氣 混合。在與燃料混合之前，壓縮空氣被從管道1116輸入到燃料活化裝置1100的氣動(dòng)系統(tǒng) 中。燃料活化裝置1100的氣動(dòng)系統(tǒng)是由外殼1107和接口件的氣動(dòng)系統(tǒng)的圓錐形的軸向銷 1105所形成的。所述外殼形成連接到管道1116上的內(nèi)部空腔1108。所述空腔具有第一部 位和第二部位，在第一部位中室的橫截面積增大，在第二部位中，室的橫截面積減小。增大 的橫截面部位提供了多種優(yōu)點(diǎn)。設(shè)計(jì)目標(biāo)是消除輸入到燃料活化裝置中的燃料和從燃料活 化裝置中輸出的燃料之間的液力阻力；系統(tǒng)；因此，燃料活化裝置的液力系統(tǒng)內(nèi)部的橫截 面的面積將不會(huì)比輸入端的燃料管道的橫截面的面積大超過(guò)10% ；在活化區(qū)域后的系統(tǒng)， 當(dāng)燃料混合物從燃料活化裝置流出到燃料管道中時(shí)，用于積聚起泡的燃料混合物的橫截面 的面積大超過(guò)50-70%，但是僅在過(guò)渡區(qū)域內(nèi)。這在活化作用后增大了橫截面的面積，以防 止在已活化的燃料被注入到燃燒室中之前和在該期間已活化的燃料的結(jié)構(gòu)變形和破壞。通常，空腔1108的形狀和圓錐形的軸向銷1105形成了用于分散壓縮空氣流的區(qū) 域(如由箭頭1206所表示的)。在外殼1106的前端面上設(shè)置多個(gè)有規(guī)則地定位的開(kāi)口1107。開(kāi)口 1107的一端連接到空腔1108上，另一端連接到開(kāi)口 1123上，在開(kāi)口 1123中， 空氣移動(dòng)的方向被改變(如由箭頭1205所表示的)。在已經(jīng)改變了空氣流的方向之后，空氣流過(guò)由氣動(dòng)裝置的接口件的反射器的內(nèi)部 錐形面和裝置1100的氣動(dòng)系統(tǒng)的外殼的外表面所形成的圓錐形的環(huán)形通道1124。當(dāng)從 通道1124中流出時(shí)，空氣與燃料混合。由于低壓，在區(qū)域1122中，燃料的有機(jī)液體組分的 紊流與壓縮空氣混合，并且從而形成了(以微小氣泡的起泡流)流向霧化器的偽沸騰體積 (如由箭頭1204所表示的)。一組通道1115連接到區(qū)域1122上，以用于向(例如)霧化 器1117輸出燃料混合物(如由箭頭1207所表示的)。霧化器1117將起泡燃料輸送到燃燒 室中(如由箭頭1208所表示的)。所述裝置包括壓力下降的或者負(fù)壓力的由錐形反射器的 厚度來(lái)隔開(kāi)的兩個(gè)區(qū)域。所述區(qū)域具有公共的輸出端。人們普遍相信，所述兩個(gè)區(qū)域接近 地設(shè)置減小了連通的長(zhǎng)度并且提高了裝置的效率。具有多個(gè)燃料活化裝置的系統(tǒng)在一些實(shí)施例中，系統(tǒng)可以包括多個(gè)用于產(chǎn)生用于在燃燒室中燃燒的起泡燃料 (例如，燃料的微小氣泡)的燃料活化裝置。圖13顯示了系統(tǒng)的方框圖，所述系統(tǒng)包括兩個(gè)燃料活化裝置1312和1314。燃料 活化裝置1312和1314將有機(jī)液體燃料與空氣混合以形成作為均勻的高效高熱量的燃料輸 入到燃燒室1310中的燃料混合物。在燃料混合物從燃料罐1301流入到燃燒室中的期間，活 化的過(guò)程按連續(xù)的活化階段而發(fā)生。第一活化階段是在液體燃料組分從燃料罐輸出到燃料 管道中之后，并且第二活化階段是在燃料混合物輸入到燃燒室中之前。在第一活化階段期 間，燃料泵1302通過(guò)燃料管道1303將燃料從燃料罐1301處供應(yīng)到第一活化模塊1312的 液力系統(tǒng)1304中。壓縮氣體源1306 (例如，壓縮機(jī))將壓縮氣體供應(yīng)給第一活化模塊1312 的氣動(dòng)系統(tǒng)1305。在第一活化模塊1312中，空氣和氣體混合以形成微小氣泡的起泡流。第 一活化模塊1312的輸出連接到第二活化模塊1314的輸入上。在第一活化模塊1312中產(chǎn) 生的該微小氣泡流作為輸入被供應(yīng)到第二活化模塊1314的液力系統(tǒng)1307中，并且來(lái)自壓 縮氣體源1306的壓縮氣體被供應(yīng)到第二活化模塊1314的裝置的氣動(dòng)系統(tǒng)1308中。壓縮 氣體與來(lái)自第一活化模塊的起泡燃料混合以在燃料中產(chǎn)生進(jìn)一步的紊流并且形成另外的 微小氣泡。第二活化模塊1314位于燃料被噴射到燃燒室1310中之前。來(lái)自第二活化模塊 1314的起泡燃料被供應(yīng)給燃燒室1310的輸入裝置1309 (例如，以霧化器的形式)。圖14顯示了用于連續(xù)地活化多組分燃料混合物的系統(tǒng)的方框圖。所述多組分燃 料混合物包括不同的液體組分，其中一種可以是無(wú)機(jī)物。所述系統(tǒng)包括第一燃料活化裝置 1420和第二燃料活化裝置1422，所述第一燃料活化裝置1420包括液力系統(tǒng)1407和氣動(dòng)系 統(tǒng)1408，所述第二燃料活化裝置1422包括液力系統(tǒng)1410和氣動(dòng)系統(tǒng)1411。兩個(gè)燃料活化 裝置1420和1422產(chǎn)生作為均勻的燃料進(jìn)入到燃燒室中的已活化的燃料混合物，從而提供 了效率很高的燃燒過(guò)程。第一燃料活化裝置1420接收兩種液體組分。第一液體組分是通過(guò)管道1405從燃 料罐1401處所接收的有機(jī)燃料組分。管道1405將第一燃料活化裝置的液力部分1407連 接到從燃料罐1401處供給燃料的燃料泵1403上。第二液體組分是通過(guò)管道1405從燃料 罐1402處所接收的，并且其可以是有機(jī)燃料組分或者無(wú)機(jī)組分。管道1409將燃料活化裝 置1420的氣動(dòng)部分連接到壓縮氣體源上，例如壓縮機(jī)1412。在使用期間，第一燃料活化裝
53置1420將來(lái)自燃料罐1401的第一液體組分與來(lái)自儲(chǔ)罐1402的第二液體組分混合。所述 液體混合物還進(jìn)一步與來(lái)自壓縮機(jī)1412的空氣混合以形成大量的微小氣泡。第二燃料活化裝置1422具有連接到液力系統(tǒng)1410的單一輸入端。所述輸入端連 接到第一燃料活化裝置1420的輸出端上。在使用期間，第二燃料活化裝置1422接收來(lái)自 第一燃料活化裝置的起泡燃料。第二活化模塊1422的氣動(dòng)系統(tǒng)1411連接到壓縮機(jī)1412 上。壓縮氣體與來(lái)自第一活化模塊的起泡燃料混合以在燃料中產(chǎn)生進(jìn)一步的紊流并且形成 另外的微小氣泡。第二燃料活化裝置1422的輸出端通過(guò)配置成將燃料混合物輸入到燃燒 室1416中的輸入裝置1415來(lái)連接到燃燒室1416上。所述輸入裝置還通過(guò)管道1413連接 到壓縮機(jī)1412上。輸入裝置1415接收來(lái)自壓縮機(jī)1412的壓縮氣體并且在管道與大氣隔 離開(kāi)的地點(diǎn)輸入壓縮氣體流以用于保留壓縮氣體流的參數(shù)。使用起泡燃料的霧化器如上所述，可以使用各種型式的裝置來(lái)產(chǎn)生起泡燃料，所述起泡燃料包括具有由 液體殼層包圍的壓縮氣體的芯的燃料氣泡。通常，霧化器接收起泡燃料并且將泡沫轉(zhuǎn)化為 微小氣泡的細(xì)微噴霧。所述霧化器包括促使起泡燃料按細(xì)微的噴霧分散到燃燒室中的噴 嘴。使用起泡燃料的內(nèi)燃機(jī)圖17顯示了內(nèi)燃機(jī)單元的方框圖，例如，汽車中的內(nèi)燃機(jī)。在使用中，燃料泵2307 通過(guò)燃料管道將燃料從燃料罐2306處泵送到燃料活化裝置2305中。在燃料活化裝置中， 燃料可以選擇性地與來(lái)自儲(chǔ)罐2311的另一種液體混合。燃料還與來(lái)自壓縮機(jī)2308的壓縮空氣混合，所述壓縮機(jī)2308是由動(dòng)力輸出軸 2309提供動(dòng)力的。燃料活化裝置2305輸出具有壓縮氣體芯和液體殼層的燃料的微小氣泡。 已活化的燃料被供應(yīng)給分配(液力開(kāi)關(guān))機(jī)構(gòu)2304，所述分配機(jī)構(gòu)2304控制提供給發(fā)動(dòng)機(jī) 組2301的燃料的量。已活化的燃料被引導(dǎo)通過(guò)霧化器2303并且進(jìn)入燃燒室中。通過(guò)排氣 管2310釋放來(lái)自燃燒單元2301的過(guò)量的廢氣。人們普遍相信，由于增大了微小氣泡的表 面積而使燃料燃燒的百分比更高，所以包含燃料活化裝置2305并且產(chǎn)生用于燃燒的起泡 燃料降低了通過(guò)排氣管2310排出的廢氣水平，。用于制造燃料活化裝置的示例性部件可以使用各種方法來(lái)制造本文中描述的燃料活化裝置。在一些實(shí)施例中，如圖16 所示，可以由包括液力外殼1600、具有兩個(gè)圓錐形反射器的接口件1602和氣動(dòng)外殼1604的 三個(gè)獨(dú)立部件來(lái)制造燃料活化裝置。液力外殼1600和氣動(dòng)外殼1604被制造成套在具有兩 個(gè)圓錐形反射器的接口件1602上以形成燃料活化裝置。更具體是，液力外殼1600包括位于內(nèi)部圓錐形的室1606和圓錐形的開(kāi)口 1610之 間的中心定向的孔1608。圓錐形的開(kāi)口 1610被配置成套在接口件1602的液力系統(tǒng)的錐 形反射器1616上。中心定向的孔1608被配置成套在接口件1602的圓柱形的軸向銷1614 上，以便當(dāng)液體外殼1600和接口件1602連接時(shí)，接口件的液力系統(tǒng)的圓錐形的軸向銷1612 位于液力外殼的圓錐形的室1606的內(nèi)部。類似地，氣動(dòng)外殼1604包括連接到到圓錐形的室1624上的中心定向的孔1622。 中心定向的孔1622被配置成套在接口件1602的氣動(dòng)系統(tǒng)的圓柱形的軸向銷1619上，以便 當(dāng)氣動(dòng)外殼1604和接口件1602連接時(shí)，接口件1602的氣動(dòng)系統(tǒng)的圓錐形的軸向銷1619位于氣動(dòng)外殼1604的圓錐形的室1624的內(nèi)部。除了圓錐形銷1612和1619之外，接口件1602還包括接口件的液力系統(tǒng)的錐形反 射器1616和接口件的氣動(dòng)系統(tǒng)的組合的錐形反射器1617。通常，液力外殼1600、具有兩個(gè)錐形反射器的接口件1602和氣動(dòng)外殼1604可以由 能在具有燃料和空氣的情況下經(jīng)得起相當(dāng)大的降解作用的材料制成的。示例性的材料包括 不銹鋼、塑料、陶瓷和鈦。由配置成相互連接在一起的三個(gè)獨(dú)立部件來(lái)形成燃料活化裝置可以提供多種優(yōu) 點(diǎn)。例如，獨(dú)立部件制造起來(lái)可能不太復(fù)雜。在一些實(shí)施例中，可以壓鑄零件而排除了對(duì)昂 貴的機(jī)加工的需要。系統(tǒng)管理在一些實(shí)施例中，可以通過(guò)電子控制系統(tǒng)來(lái)控制燃燒設(shè)備?？刂迫紵O(shè)備的所述 控制系統(tǒng)還可以用來(lái)控制燃料活化裝置的一個(gè)或多個(gè)方面。利用現(xiàn)有的電子控制系統(tǒng)可以 提供多種優(yōu)點(diǎn)，例如，允許在不需要將另外的控制系統(tǒng)添加到燃燒系統(tǒng)上的情況中使用和 控制燃料活化裝置。照此，可以將發(fā)動(dòng)機(jī)或者其他燃燒系統(tǒng)改造為包括不需要另外的控制 系統(tǒng)的燃料活化裝置和/或發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)造成以單個(gè)控制系統(tǒng)來(lái)控制燃燒室和燃料活化裝置 兩者。例如，電子控制系統(tǒng)可以控制一個(gè)或多個(gè)以下特征輸送到燃料活化裝置中的燃 料或者其他液體的壓力、輸送到燃料活化裝置中的空氣或者別的氣體的壓力、輸送到燃料 活化裝置中的燃料或者其他液體的體積、和/或輸送到燃料活化裝置中的空氣或者別的氣 體的體積。在包括兩種液體組分輸入的燃料活化裝置中，電子控制系統(tǒng)可以另外控制第二 液體的壓力、第二液體的體積和/或第一液體與第二液體的量的比值。在一些實(shí)施例中，電子控制系統(tǒng)可以根據(jù)與輸出的起泡燃料的特征有關(guān)的反饋來(lái) 調(diào)節(jié)液體或者氣體組分的一個(gè)或多個(gè)輸入?yún)?shù)。例如，可以在燃燒設(shè)備中包含傳感器來(lái)測(cè) 量一個(gè)或多個(gè)以下特征燃料流量、汽缸中的溫度、燃燒過(guò)的燃料的數(shù)量(例如，基于排放 物)和/或燃燒室的效率。根據(jù)所測(cè)量的特征，電子控制系統(tǒng)可以調(diào)節(jié)燃料活化裝置的液 體或者氣體組分的一個(gè)或多個(gè)輸入?yún)?shù)。例如，如果電子控制系統(tǒng)確定燃燒室的效率較低， 則電子控制系統(tǒng)可以調(diào)節(jié)空氣的輸入壓力來(lái)在燃料中產(chǎn)生更多氣泡和/或改變第一和第 二液體的比值來(lái)獲得液體的更好的平衡。管理發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行以使發(fā)動(dòng)機(jī)的性能最佳的電子控制裝置還可以用來(lái)為燃料活 化裝置提供電子控制。利用相同的電子控制系統(tǒng)可以提供多種優(yōu)點(diǎn)，例如，允許在不需要將 另外的控制系統(tǒng)添加到燃燒系統(tǒng)上的情況中控制燃料活化裝置的輸入。雖然在一些實(shí)施例中，可以使用控制燃燒設(shè)備的控制系統(tǒng)來(lái)控制燃料活化裝置， 但是在其他實(shí)施例中，可以使用獨(dú)立的控制系統(tǒng)來(lái)控制燃料活化裝置。在一些實(shí)施例中，諧振傳感器可以提供關(guān)于起泡燃料的反饋，并且可以根據(jù)由所 述諧振傳感器所提供的測(cè)量值來(lái)調(diào)節(jié)燃料活化裝置的輸入。人們普遍相信，對(duì)于特殊的燃料系統(tǒng)，存在空氣與燃料的最佳比值?？梢詼y(cè)量出具 有空氣與燃料的最佳值(或者，別的參考值)的燃料混合物的介質(zhì)磁導(dǎo)率并且將其用作隨 后測(cè)量的標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)由諧振傳感器所測(cè)的介質(zhì)磁導(dǎo)率不同于為最佳混合物所測(cè)的介質(zhì)磁導(dǎo)率 時(shí)，可以調(diào)節(jié)燃料活化裝置的一個(gè)或多個(gè)輸入。
供燃料活化裝置使用的空氣過(guò)濾器在一些實(shí)施例中，包含空氣過(guò)濾器以在將空氣提供給燃料活化裝置之前過(guò)濾空 氣。如本文中所描述的，燃料活化裝置將燃料與空氣混合以形成具有由液體殼層包圍的壓 縮空氣芯的燃料氣泡。由于將氣泡形式的燃料提供給燃燒室，所以極大地增加了燃燒室內(nèi) 部存在的空氣的量。因?yàn)檫M(jìn)入到燃燒室中的空氣的總體積增大了，所以為了防止或減小包 含在空氣中的顆粒對(duì)燃燒室功能的影響，在形成微小氣泡之前過(guò)濾空氣是有益的。通過(guò)過(guò) 濾空氣，可以減少進(jìn)入到燃燒室中的顆粒的總數(shù)(例如，將數(shù)量限制為與燃料沒(méi)有起泡時(shí) 所具有的數(shù)量接近)。在一些實(shí)施例中，過(guò)濾器可以包括兩個(gè)用于從空氣中除去灰塵及其他顆粒的連續(xù) 的過(guò)濾步驟。第一過(guò)濾步驟可以包括使空氣通過(guò)如乙醇的液體，并且第二過(guò)濾步驟可以包 括使空氣通過(guò)被礦物油浸漬的多孔礦物。汽車的燃料系統(tǒng)的實(shí)例燃料系統(tǒng)(例如，汽車或者其他機(jī)動(dòng)車的燃料系統(tǒng))在所述燃料系統(tǒng)內(nèi)部具有與 燃料活化裝置連通的路徑。所述燃料系統(tǒng)包括產(chǎn)生起泡燃料的燃料活化裝置，例如，本文中 所描述的燃料活化裝置。所述燃料系統(tǒng)包括燃料活化裝置、控制燃料活化裝置的系統(tǒng)、用于 調(diào)節(jié)和控制發(fā)動(dòng)機(jī)功能的系統(tǒng)、用于與汽車的其他機(jī)構(gòu)通訊的通訊系統(tǒng)和對(duì)來(lái)自汽車燃料 系統(tǒng)中的傳感器控制裝置的反饋信號(hào)作出反應(yīng)的系統(tǒng)。燃料系統(tǒng)包括汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)。發(fā)動(dòng)機(jī)包括壓縮室，在該壓縮室中燃燒液體燃料以 產(chǎn)生能量來(lái)為機(jī)動(dòng)車提供動(dòng)力。將燃料從燃料罐處提供給發(fā)動(dòng)機(jī)以用于燃燒。在燃料進(jìn)入 到發(fā)動(dòng)機(jī)中之前，燃料泵引導(dǎo)燃料通過(guò)燃料活化裝置。燃料活化裝置將燃料與來(lái)自輔助儲(chǔ) 罐的第二液體組分(例如，無(wú)機(jī)組分)混合并且選擇性地與來(lái)自第二輔助儲(chǔ)罐的其他的輔 助有機(jī)燃料組分混合。燃料活化裝置還將液體燃料組分與來(lái)自壓縮機(jī)的空氣混合，所述空 氣已經(jīng)被位于壓縮機(jī)的輸入端之前的空氣過(guò)濾器過(guò)濾。燃料系統(tǒng)包括配置來(lái)控制用于發(fā)動(dòng)機(jī)功能的各種參數(shù)的控制系統(tǒng)。控制系統(tǒng)包括 汽車的中央處理機(jī)。中央處理機(jī)連接到局部處理機(jī)和主處理機(jī)上，所述主處理機(jī)是與從屬 的局部處理機(jī)同步的。局部處理機(jī)管理、控制和調(diào)節(jié)燃料系統(tǒng)的活化系統(tǒng)。主處理機(jī)通過(guò) 與狀態(tài)統(tǒng)計(jì)模型相比較的方法來(lái)執(zhí)行活化裝置的運(yùn)行狀態(tài)的各種更新過(guò)程。信號(hào)放大器集 合來(lái)自燃料系統(tǒng)中的各個(gè)傳感器的信號(hào)并且將所監(jiān)測(cè)的信號(hào)放大并且通過(guò)接口件提供給 處理機(jī)。所述接口件包括用于來(lái)自燃料系統(tǒng)中的各個(gè)傳感器的信號(hào)的識(shí)別和解碼的軟件。 處理機(jī)與燃料系統(tǒng)的部件通訊以響應(yīng)從所述傳感器處接收到的信號(hào)來(lái)更改系統(tǒng)的參數(shù)?？刂葡到y(tǒng)被配置成監(jiān)視和控制燃料的高度和來(lái)自儲(chǔ)罐的燃料的輸入量。第一燃料 罐連接到監(jiān)測(cè)與第二燃料罐有關(guān)的各種參數(shù)的多個(gè)傳感器上。傳感器被配置成計(jì)量第一儲(chǔ) 罐中的燃料的高度。該傳感器通過(guò)通訊線連接到信號(hào)放大器上。與第二燃料罐有關(guān)的另一 傳感器被配置成計(jì)量?jī)?chǔ)罐中的液體的密度。與燃料罐有關(guān)的另一傳感器被配置成計(jì)量?jī)?chǔ)罐 中的液體的粘度。傳感器通過(guò)通訊線連接到信號(hào)放大器上。另一個(gè)傳感器被配置成計(jì)量?jī)?chǔ) 罐中的液體的溫度并且通過(guò)通訊線連接到信號(hào)放大器上。另一個(gè)傳感器監(jiān)測(cè)燃料泵之后的 燃料管道中的壓力并且通過(guò)通訊線連接到信號(hào)放大器上。與第一燃料罐相似，輔助燃料罐還連接到監(jiān)測(cè)與燃料罐有關(guān)的各個(gè)參數(shù)的多個(gè)傳 感器上。傳感器還計(jì)量?jī)?chǔ)罐中的液體的密度并且通過(guò)通訊線連接到信號(hào)放大器上。傳感器還計(jì)量?jī)?chǔ)罐中的液體的密度并且通過(guò)通訊線連接到信號(hào)放大器上。傳感器還計(jì)量?jī)?chǔ)罐中的 液體的粘度并且通過(guò)通訊線連接到信號(hào)放大器上。具有燃料活化裝置的燃料系統(tǒng)還包括與空氣壓縮機(jī)有關(guān)的傳感器。計(jì)量器監(jiān)測(cè)壓 縮空氣的充氣并且計(jì)量器監(jiān)測(cè)壓縮空氣的壓力。所述計(jì)量器可以用來(lái)確定提供給燃料活化 裝置的空氣的量和壓力。計(jì)量器通過(guò)通訊線連接到信號(hào)放大器上。具有燃料活化裝置的燃料系統(tǒng)還包括用于監(jiān)測(cè)來(lái)自排氣管的排放物的傳感器。更 具體是，氣體分析器分析從發(fā)動(dòng)機(jī)處排出的廢氣中的氣體的濃度。廢氣中的氣體濃度可以 表示燃料是如何有效地在發(fā)動(dòng)機(jī)中燃燒的。氣體分析器通過(guò)通訊線連接到信號(hào)放大器上。如上所述，燃料活化裝置產(chǎn)生起泡燃料，所述起泡燃料包括具有壓縮氣體芯的燃 料的微小氣泡。監(jiān)測(cè)燃料的起泡程度是有益的。為了監(jiān)測(cè)燃料活化裝置的效率，具有燃料 活化裝置的燃料系統(tǒng)包括監(jiān)測(cè)活化過(guò)燃料混合物的介質(zhì)磁導(dǎo)率的諧振傳感器。諧振傳感器 通過(guò)通訊線連接到信號(hào)放大器上。由燃料系統(tǒng)中的各個(gè)傳感器和計(jì)量器所監(jiān)測(cè)的參數(shù)可以用來(lái)更改具有燃料活化 裝置的燃料系統(tǒng)的一個(gè)或多個(gè)控制參數(shù)。存在兩個(gè)處理機(jī)的同步系統(tǒng)允許發(fā)動(dòng)機(jī)有效地調(diào) 節(jié)其運(yùn)行，其中，處理機(jī)將來(lái)自計(jì)量器的信號(hào)與過(guò)程的統(tǒng)計(jì)模型進(jìn)行比較。如上所述，系統(tǒng)和方法可以用來(lái)形成包圍壓縮氣體芯的紊流的有機(jī)燃料的殼層。 在一些實(shí)施例中，壓縮氣體可以是空氣。在一些另外的實(shí)施例中，壓縮氣體可以是空氣以外 的氣體，例如氫氣。在一些實(shí)施例中，氫氣在壓力下可以被用于在航空渦輪或者沖壓噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的燃 燒室中燃燒。氫氣的使用可以提供各種優(yōu)點(diǎn)。例如，高密度的氫氣濺濕可用于冷卻飛機(jī)的 機(jī)翼，并且然后達(dá)到燃燒溫度，很象氣體一樣。在一些實(shí)施例中，氫氣可以置于較低的溫度 下并且用作可以起泡的液體?？梢栽跉鈩?dòng)系統(tǒng)中將處于高溫的空氣或者氣態(tài)氫噴射到氫氣 液體中以形成微小氣泡。照此，可以形成被氫氣液體包覆的氫氣泡。在一些實(shí)施例中，人們普遍相信，由于在很差的加工面情況下由流體阻力導(dǎo)致的 動(dòng)能損失上升，裝置元件的內(nèi)表面處理的潔凈度會(huì)影響使用燃料活化裝置的起泡燃料的形 成，燃料混合物流在所述內(nèi)表面上面移動(dòng)。在一些實(shí)施例中，燃料活化裝置是使用微小粗糙 度的高度不超過(guò)大約0. 2微米的材料所形成的。燃料活化裝置中的所有過(guò)渡區(qū)域的圓錐形 的形狀允許加工和磨光表面以獲得很低的微小粗糙度值，并且由此獲得很低的由流體阻力 導(dǎo)致的損耗。用于燃料混合物的活化裝置的示例性的幾何比例和部件尺寸用于例如，液力活化系統(tǒng)和氣動(dòng)活化系統(tǒng)的外殼的構(gòu)造材料可以根據(jù)制造方法而 改變。例如，對(duì)于批量生產(chǎn)，用于制造外殼的一種經(jīng)濟(jì)的方法是通過(guò)模制金屬_陶瓷，利用 來(lái)自鋁或者銅或者銅合金(例如黃銅或者青銅)的微細(xì)粉末。用于接口件的結(jié)構(gòu)材料可以 根據(jù)安裝有活化裝置的發(fā)動(dòng)機(jī)的類型而改變。接口件可以由具有很高機(jī)械特性的材料來(lái)制造，所述很高機(jī)械特性需要用不銹鋼 進(jìn)行特殊的熱處理來(lái)制造。一種經(jīng)濟(jì)的制造方法包括具有后續(xù)熱處理的金屬_陶瓷的模 制?？梢杂删哂秀t、鎳和釩組分(或者作為替換具有鈦粉末)的不銹鋼的微粉末來(lái)實(shí)施制造。液力系統(tǒng)的外殼的幾何關(guān)系和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
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在一些實(shí)施例中，入口通道的橫截面積比毛細(xì)管道的總橫截面積大大約25-30%。 如圖20所示，毛細(xì)管道2602的長(zhǎng)度可以比毛細(xì)管道2601的直徑至少大大約10倍。如圖 18所示，機(jī)械接口反射器的錐形面的頂部邊緣在2403和2404處的外部錐形面2403的直 徑比內(nèi)部錐形面2404的直徑大。調(diào)焦和固定銷2406的直徑可以比錐體2405的高度至少 小1.5倍，所述錐體是液力系統(tǒng)外殼的輸入側(cè)上的錐形反射器。錐形反射器的外徑可能比 活化裝置的燃料管道或者外套的內(nèi)徑小大約0. 7毫米。錐形反射器外徑上的狹縫2401用 于產(chǎn)生燃料混合物流的額外的紊流，并且沿圓柱形銷2402的軸線的徑向形成、以固定間隔 呈螺線形地分布在其直徑上。在圖20中，錐形面2603和2604具有公共軸線，并且孔2601 的軸線平行于該公共軸線，并且所述孔的中心位于與該軸線同軸的的圓周上。接口件的幾何關(guān)系和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，所述接口件成一體并結(jié)合到活化裝置的液力和氣 動(dòng)系統(tǒng)兩者上在圖19中，結(jié)合的接口件具有兩個(gè)錐形反射器，其中，液力系統(tǒng)2501的圓錐形橫 截面的直徑比氣動(dòng)系統(tǒng)2502的錐形反射器的直徑大。結(jié)合的接口件的氣動(dòng)系統(tǒng)的調(diào)焦銷 2503的直徑至少比裝置的氣動(dòng)系統(tǒng)的錐形反射器的錐形面上的長(zhǎng)度2504小1. 5倍。氣動(dòng)系統(tǒng)的燃料管道和外殼之間的幾何和結(jié)構(gòu)關(guān)系圖21、22和23顯示了燃料管道的外殼和橫截面的體積模型。外殼的外部錐形面 2703的直徑大于內(nèi)部錐形面2704的直徑。外殼的外部圓柱面2703和燃料管道的內(nèi)徑2707 之間的距離等于孔2705的直徑的一半。內(nèi)部和外部錐形面2701和2702各自可以具有不 超過(guò)0. 2微米的微小粗糙度。孔2705和2706的長(zhǎng)度可以為所述孔的直徑的至少十倍?？梢阅ス馔鈿?803的 端面的平面和錐形面之間的過(guò)渡部分以形成具有微小粗糙度的平均值為0. 2微米的表面。 外殼的圓柱面和燃料管道的內(nèi)徑之間的同心環(huán)的距離2804可以為直徑的至少10倍并且為 距離2805的長(zhǎng)度的至少5倍。當(dāng)在外殼上制造出凹槽2802時(shí)，當(dāng)機(jī)加工而非模制外殼時(shí)， 凹槽2801用于刀具的退出。外殼的圓錐面和圓柱面之間在2903、2904、2907、2906、2905處 的過(guò)渡部分可以被磨光成具有不超過(guò)0. 2微米的微小粗糙度的高度。底部2901的孔2902 被制造成具有45度的磨光面并且具有不超過(guò)0. 2微米的微小粗糙度的直徑。反射器的錐形面和外殼之間的幾何和結(jié)構(gòu)關(guān)系如下來(lái)確定氣動(dòng)系統(tǒng)中的反射器的內(nèi)部錐形面和外殼的外部錐形面之間的距離 所述距離等于(0. 1毫米)加上(外殼中的毛細(xì)管孔的直徑除以孔的數(shù)量)。如下來(lái)確定液 力系統(tǒng)中的反射器的外部錐形面和外殼的內(nèi)部錐形面之間的距離所述距離等于(0. 1毫 米)加上(外殼中的毛細(xì)管孔的直徑除于孔的數(shù)量)所得的值或者0.02毫米中較小的一 個(gè)。用于示例性的燃料活化裝置的部件的尺寸參見(jiàn)圖24，顯示了用于活化包括一種液體組分(例如，汽油、乙醇或者柴油)的燃 料混合物的裝置。對(duì)于該實(shí)例，選擇燃料管道的直徑等于10毫米。然而，所述總比值、原則 和尺寸可以應(yīng)用到具有其他直徑的燃料管道中。以管子形式的燃料管道3601具有9. 6毫米的內(nèi)徑和0. 65毫米的管壁厚度。具有 特殊法蘭的接套3602例如借助于釬焊緊緊地固定到燃料管道的管子上。燃料管道的管子 3603位于活化裝置之后并且通向燃燒室。接套3604被緊緊地固定在管子3603上。確定活化燃料混合物的裝置的液力系統(tǒng)的外殼3605和活化燃料混合物的裝置的氣動(dòng)系統(tǒng)的外 殼3606的尺寸以分別容納所述液力和氣動(dòng)系統(tǒng)。錐形反射器3607進(jìn)入到活化燃料混合物 的裝置的液力系統(tǒng)中，在構(gòu)造上連接活化燃料混合物的裝置的液力和氣動(dòng)系統(tǒng)。在活化過(guò) 程之后，螺母3608將活化燃料混合物的裝置與燃料管道保持和密封在一起。在活化過(guò)程之 前，螺母3609將活化燃料混合物的裝置與燃料管道保持和密封在一起?；罨剂匣旌衔锏难b置的組件外殼3610被附接到裝置的內(nèi)部構(gòu)件上。收集器 3611被配置成帶來(lái)壓縮空氣并且去除已活化的燃料混合物，所述收集器3611具有遠(yuǎn)程元 件的作用，其在軸線方向上夾緊活化燃料混合物的裝置的目標(biāo)系統(tǒng)并且將其密封。錐形面 3612氣密地密封用于活化燃料混合物的裝置從輸入端開(kāi)始的內(nèi)部體積?；罨剂匣旌衔?的裝置的液力系統(tǒng)的外殼中的環(huán)形通道3613用來(lái)當(dāng)它們可用時(shí)輸入另外的燃料混合物組 分。連接到所述環(huán)形通道3613上的通道3614以固定間隔設(shè)置在活化燃料混合物的裝置的 液力系統(tǒng)的外殼的外徑的圓周上，并且形成壓力下降的局部區(qū)域。錐形環(huán)3615形成了活化 燃料混合物的裝置的液力系統(tǒng)的外殼中的圓錐形孔3615和機(jī)械接口的反射器的外部錐形 面之間的距離。該距離的大小為從大約0. 2直至大約0. 5毫米，并且根據(jù)燃料混合物的液 體組分的粘度和密度而變化。錐形反射器3616形成了活化燃料混合物的裝置的氣動(dòng)系統(tǒng) 的入口。錐形空腔3617聚集用于活化燃料混合物的裝置的氣動(dòng)系統(tǒng)的外殼中的壓縮空氣。 活化燃料混合物的裝置的液力系統(tǒng)的外殼的目標(biāo)通道的錐形面的開(kāi)口系統(tǒng)3618增大了所 述流的紊流并且形成了壓力下降的區(qū)域，在該區(qū)域中，所述流與壓縮空氣流混合以形成燃 料混合物的泡沫。一組通道3619混合燃料管道中的已活化的燃料混合物。一組徑向的孔 3620將通道3619與活化燃料混合物的裝置的目標(biāo)吸熱錐體連接。錐體3621剛好位于來(lái) 自燃料管道的燃料進(jìn)入燃料活化裝置的輸入端之后。為了防止液力沖擊，在距燃料活化裝 置的燃料輸入端10毫米的距離處，錐體的直徑增大到20毫米。圓錐形的系統(tǒng)3622具有帶 凹槽或者通道3623的表面，所述凹槽或通道3623以固定間隔配置在其直徑上。所述通道 增大了燃料混合物流的紊流度。所述通道的長(zhǎng)度可以為大約15毫米、通道的寬度可以為大 約2毫米、通道的深度可以為大約2. 5毫米并且一個(gè)通道的橫截面面積可以為大約5平方 毫米?？傆?jì)起來(lái)，用于液流的12個(gè)截面通道總共為大約60平方毫米。環(huán)形空腔3624形成 了反射器的基部，壓縮空氣在分散之前聚集在其中。凹槽3625以固定間隔分布，并且形成 用于供給和分散壓縮空氣的通道。通道的橫截面可以為大約一個(gè)毫米，并且通道的長(zhǎng)度可 以為大約18毫米。結(jié)合的反射器的圓錐形的鐘形部件3626在外部錐形面上連接到活化裝 置的液力系統(tǒng)上，并且在內(nèi)部錐形面上連接到氣動(dòng)系統(tǒng)上。環(huán)形通道3627位于用于活化的 裝置的氣動(dòng)系統(tǒng)中。形成所述通道的錐形面之間的距離可以從大約0. 15直至大約0. 2毫 米?；罨剂匣旌衔锏难b置的氣動(dòng)系統(tǒng)的外殼的開(kāi)口錐形面3628提供了表面，在所述表面 上，壓縮空氣流被分散并且與紊流的燃料組分或者混合物的流結(jié)合以在燃料混合物流中和 在泡沫狀流移動(dòng)過(guò)程中形成偽沸騰層。徑向通道3629提供了用于將壓縮空氣供給到活化 裝置的氣動(dòng)系統(tǒng)中的路徑，連接輸入裝置3630連接通道與管道3631。氣動(dòng)通道的管道3631連接活化裝置的氣動(dòng)系統(tǒng)與壓縮機(jī)。錐形面3632在活化裝 置的內(nèi)部空腔和已活化的燃料混合物的輸出端之間形成了氣密密封。過(guò)渡的錐形空腔3633 連接燃料混合物的活化裝置與燃料管道。外殼3610可以由鋁制成，隨后硬質(zhì)陽(yáng)極氧化處理內(nèi)表面并且在外表面上用化學(xué)
59方法鍍鎳。機(jī)械接口件可以由不銹鋼制成，所述不銹鋼具有的鉻濃度不少于13%并且持續(xù) 熱處理到洛氏(Rockwell)值的45單位水平。接套3602和3604可以由具有裝飾性的黑色 氧化層的結(jié)構(gòu)鋼所制成。螺母3609和3608可以由全部表面磨光的黃銅制成。其他部件是 由陽(yáng)極氧化處理過(guò)的鋁合金制成的。參見(jiàn)圖25，顯示了一種用于活化燃料混合物的裝置，所述裝置中僅有一種液態(tài)有 機(jī)組分。圖25顯示了所述裝置的示例性的基本幾何特性，其中各個(gè)部件的尺寸是以毫米和 /或英寸來(lái)顯示的。所述裝置通常是以一比一的比例來(lái)表示的。圖25顯示了三種不同的系 統(tǒng)和用于活化燃料混合物的裝置的系統(tǒng)的作用原理，系統(tǒng)的過(guò)渡通道連接各個(gè)目標(biāo)。如圖25所示，通道3701是連接液力系統(tǒng)入口中的圓錐形系統(tǒng)與用于增加所顯示 的燃料混合物流中的紊流度的第一活化段的開(kāi)口。在該實(shí)施例中，裝置包括12個(gè)通道，所 述通道各自具有4. 9平方毫米的橫截面積和15毫米的長(zhǎng)度。照此，所述通道的總面積為 58. 8平方毫米。相反，具有9. 6毫米直徑的燃料管道的橫截面面積為72. 3平方毫米。所述 面積之間的比值為81 %。雖然在該實(shí)例中比值顯示為81 %，但是可以增大通道的寬度，以 使所述比值達(dá)到90%。如圖25所示，顯示了通道3702，所述通道3702將具有用于供給另外的燃料組分 (例如，無(wú)機(jī)燃料組分)的入口管道的局部壓力下降的區(qū)域連接到燃料活化裝置上，包括無(wú) 機(jī)源。在該實(shí)施例中，裝置包括12個(gè)通道，所述通道各自具有0. 5平方毫米的橫截面積和 6平方毫米的總面積。在一些實(shí)施例中，可能希望減小通道的橫截面面積。在該實(shí)施例中， 通道可以包覆有材料。如圖25所示，通道3703連接混合物與橫截面，在該橫截面中形成燃料混合物的泡 沫。每個(gè)通道的面積可能為11平方毫米，并且所有通道的總面積為132平方毫米。通道 3703的總面積比入口通道的面積大大約1. 8倍。通過(guò)圓錐形的空腔的混合物的逐漸變換允 許混合物在沒(méi)有明顯的流體阻力的情況下變換，從而減小對(duì)燃料混合物泡沫的結(jié)構(gòu)上潛在 的破壞影響。如圖26所示，用于活化燃料混合物的裝置的軸向系統(tǒng)提供了三種燃料組分的輸 入端，其中一種或多種組分可以是無(wú)機(jī)的。例如，管道3801可以用來(lái)供給二次燃料組分，并 且燃料管道3802可以用來(lái)供給無(wú)機(jī)燃料組分。提供三個(gè)輸入端允許在不改變裝置的情況 下輸入另外的燃料組分。如果在每個(gè)管道中混合兩種組分，則可以使用多達(dá)6種組分。輸入 端的更新或者改進(jìn)不需要改變裝置的設(shè)計(jì)，以允許試驗(yàn)性工作并且進(jìn)一步地改進(jìn)裝置。圖 26中所顯示的示例性的長(zhǎng)度和尺寸是以毫米計(jì)算的。圖26顯示了形成了局部壓力降的區(qū)域。該區(qū)域連接到用于活化燃料混合物的裝 置的液力系統(tǒng)上。在錐形面上的指定位置處，有凸出位置。室相對(duì)于基本的錐形面的尺寸 構(gòu)成了 1.5度。因此，環(huán)形的圓錐形通道在活化裝置的液力系統(tǒng)的范圍內(nèi)的厚度為0.5毫 米。該結(jié)構(gòu)上的差異彌補(bǔ)了從最大局部負(fù)壓區(qū)域中去除所述流的動(dòng)能的損失。圖27顯示了一區(qū)域，其中形成了局部壓力降。該區(qū)域涉及到用于活化的裝置的氣 動(dòng)系統(tǒng)。在氣動(dòng)系統(tǒng)的外殼的錐形面上的指定位置處，在1. 5度的轉(zhuǎn)彎下的基本的錐形面 處存在凸出位置。外殼的錐形面和活化裝置的氣動(dòng)系統(tǒng)中的反射器之間的距離的大小為 0.15毫米。在圖27所指定的尺寸是以毫米計(jì)的。圖28顯示了用于活化燃料混合物的裝置的軸向系統(tǒng)，所述混合物包括一種沒(méi)有
60另外的液體組分(例如，無(wú)機(jī)或者有機(jī)組分)的有機(jī)組分和壓縮空氣。輸入端4001允許輸 入另外的液體燃料組分，并且輸入端4002允許輸入壓縮空氣。圖28中所顯示的示例性的 長(zhǎng)度和尺寸是以毫米計(jì)的。圖29顯示了燃料組分在用于活化燃料混合物的裝置中移動(dòng)的方案。從燃料管道 4101處輸入燃料、通過(guò)燃料活化裝置來(lái)活化、并且輸出到燃料管道4002中。輸入管道4103 允許將壓縮空氣供給到活化裝置中。徑向通道4104和4105將燃料從活化裝置處輸送到燃 料管道4102中。圖 30A、30B 和 31 描繪了 4201，-用于活化和混合氣體燃料組分與氣體氧化劑組分的裝置的該實(shí)施例的外 殼；在該實(shí)施例中，壓縮的氧化劑組分的最小壓力比氣體燃料組分的壓力高1. 2個(gè)大氣壓 力，所述氣體燃料組分處于超過(guò)4巴的壓力；4202，-螺母，其還具有帶噴嘴開(kāi)口 4220的螺母；
4203，-相對(duì)于渦流室來(lái)定位螺母；
4204，-球面反射器；
4205，-氣體燃料組分流的氣動(dòng)分配器，其增大了所述流的紊流度；
4206，-圓錐形的氣動(dòng)反射器，其用于將氣體燃料組分流的進(jìn)入流壓縮成環(huán)形并且
橫截面面積的減小還增大了紊流；4207，-渦流室的外殼；4208，-連接到環(huán)形室上的渦流室的外殼的內(nèi)部環(huán)形空腔，其中是通過(guò)軸線平行于 圓錐形氣動(dòng)反射器4206的軸線的一些孔來(lái)形成渦流的；4209，-凸緣，其中的通道將壓縮的氣體氧化劑流引向渦流室；4210，-用于供給壓縮的氣體氧化劑的管道；4211，-用于將來(lái)自渦流室的氣體氧化劑流供給和分散到球面反射器上的以固定 間隔設(shè)置的孔；4212，-霧化器；
4213，-外殼4201的螺紋銷；
4214，-連接耦合件；
4215，-用于形成壓縮的氣體氧化劑渦流的通道；
4216，-連接環(huán)形空腔4208與渦流空腔的孔；
4217，-用于形成壓縮的氣體氧化劑渦流的通道外壁；
4218，-用于形成壓縮的氣體氧化劑渦流的通道內(nèi)壁；
4219，-渦流室的圓柱面；以及
4220，-用于固定霧化器4212的螺紋銷。
圖32描繪了
4301，-渦流室的圓筒形壁；
4302，-渦流室；
4303，-向切向通道4215移動(dòng)壓縮的氣體氧化劑流的傳輸孔
4304，-用于形成壓縮的氣體氧化劑渦流的通道內(nèi)壁；
4305，-用于形成壓縮的氣體氧化劑渦流的通道外壁；
4306，-用于形成壓縮的氣體氧化劑渦流的通道內(nèi)壁和渦流室的圓筒形壁的交點(diǎn) (points of crossing)與用于形成壓縮的氣體氧化劑渦流的通道外壁和渦流室的圓筒形 的壁的交點(diǎn)之間的角度；以及4307，-用于形成壓縮的氣體氧化劑渦流的通道內(nèi)壁和外壁之間的角度。在一些方面，控制系統(tǒng)可以控制起泡燃料的形成和使用的一個(gè)或多個(gè)以下方面 活化裝置之前的燃料管道中的燃料壓力、活化裝置之前的燃料管道中的燃料流量、活化裝 置之前的空氣壓力、活化裝置之前的管道中的空氣流量和/或可利用傳感器來(lái)控制的氣泡 的參數(shù)。在從活化裝置輸出后的管道中的已活化的燃料混合物流的介質(zhì)磁導(dǎo)率的精確測(cè)量 允許確定一個(gè)或多個(gè)以下參數(shù)燃料混合物的給定體積中的空氣的濃度；氣泡內(nèi)部的估計(jì) 壓力；燃料混合物的給定體積中是否存在均勻的氣泡結(jié)構(gòu)；燃料混合物的流動(dòng)速度；燃料 混合物的線速度；和燃料混合物流的紊流度；在一些方面，可以通過(guò)假定(按第一近似法) 其為高斯型曲線(正態(tài)的)來(lái)估計(jì)氣泡的分布狀態(tài)。因此，其將以氣泡d的平均尺寸和均 方根差o為特征。所述兩個(gè)參數(shù)和發(fā)動(dòng)機(jī)的特征尺寸之間的關(guān)系將限定出泡沫的“氣泡 度”。人們普遍相信，對(duì)于特定的燃料存在氣泡的最佳尺寸。相信的理由是在微細(xì)氣泡的 極限中，漸近為純粹的液體，而非常大的氣泡恰好是沒(méi)有液體的空氣。氣泡的尺寸取決于表 面張力(按公斤/秒2計(jì)量)、粘度(按米7秒計(jì)量)、密度(按公斤/米3計(jì)量)和流速 的二次方(按米7秒2計(jì)量)。關(guān)于最后的相關(guān)性的理由是伯努利效應(yīng)使壓力與流速的二 次方關(guān)聯(lián)而不與流速本身關(guān)聯(lián)。顯示出了最簡(jiǎn)單的相關(guān)性的量綱分析是L=常數(shù)X(表面張力/密度X速度2)。例如，在最簡(jiǎn)單的情況中，氣泡的尺寸 不依賴于粘度。所述公式在物理上是正確的，因?yàn)槠滹@示出高的表面張力將產(chǎn)生大的氣泡， 并且高的速度將產(chǎn)生小的氣泡。所述常數(shù)可以用實(shí)驗(yàn)方法來(lái)確定?；谒龉?，人們普 遍相信，具有非常高的流速對(duì)于小氣泡可能是關(guān)鍵性的。燃料混合物的復(fù)雜的活化技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)燃料混合物的復(fù)雜的活化技術(shù)提供了另外的優(yōu)點(diǎn)通過(guò)增大來(lái)自壓縮機(jī)的輸出端 的壓縮空氣的壓力，進(jìn)一步壓縮了用于燃料混合物的復(fù)雜活化過(guò)程的裝置的活化室中的壓 縮空氣。這在燃料混合物噴射到燃燒室中之前為在燃料混合物的各種組分的所有體積上的 主動(dòng)的、有效的混合提供了時(shí)機(jī)。例如，在噴射到燃燒室中之前，可以在裝置中控制汽油和 乙醇混合的比例，時(shí)間足以混合隨后飽和的該混合物和氧氣。在密閉容積中空氣在汽油中的溶解度是壓縮空氣的壓力的函數(shù)。例如，在一些外 部條件下，空氣流中的壓力在從一個(gè)大氣壓到3個(gè)大氣壓的界限內(nèi)，空氣和汽油的溫度達(dá) 到20攝氏溫度，氧氣在汽油中的體積溶解度可以不超過(guò)0.22%。當(dāng)壓力增大到10個(gè)大氣 壓時(shí)，在相同的外部條件下，氧氣在汽油的體積溶解度增大到1. 89%。混合汽油與乙醇允許燃料混合物具有更低的總成本和新的運(yùn)行特性，所述新的運(yùn) 行特性改善了內(nèi)燃機(jī)中的燃燒過(guò)程和能量轉(zhuǎn)變的基本參數(shù)。所描述的燃料活化裝置允許在 車輛上通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)的管理系統(tǒng)按所希望的比例動(dòng)態(tài)地制造，當(dāng)條件變化時(shí)可以改變，而不 是作為從燃料再供應(yīng)站的儲(chǔ)槽中輸送的混合物，在該儲(chǔ)槽中，混合物的組分按比例固定，并 且會(huì)隨著時(shí)間“解除混合”或者老化。HCCI發(fā)動(dòng)機(jī)中燃料的微小氣泡破裂的使用在一些實(shí)施例中，在燃燒室中被加壓破裂的燃料的微小氣泡可以結(jié)合均質(zhì)混合氣
62壓燃燒(HCCI)發(fā)動(dòng)機(jī)來(lái)使用。HCCI發(fā)動(dòng)機(jī)是這樣一種內(nèi)燃機(jī)，其中與例如空氣的氧化劑混 合的燃料被壓縮到自動(dòng)點(diǎn)火點(diǎn)。燃料的自動(dòng)點(diǎn)火產(chǎn)生了釋放化學(xué)能的放熱反應(yīng)，所述化學(xué) 能可以由發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。HCCI發(fā)動(dòng)機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是產(chǎn)生很低的氮氧化物和灰粒的排出量，而同時(shí)效率很高。然 而，為了有效地運(yùn)行，HCCI發(fā)動(dòng)機(jī)可能必須小心地控制燃料混合物。在多個(gè)HCCI發(fā)動(dòng)機(jī)中，發(fā)動(dòng)機(jī)包括由可移動(dòng)的活塞向下限定在汽缸中的燃燒室。 活塞在汽缸中的移動(dòng)被轉(zhuǎn)換為通過(guò)連桿連接到活塞上的曲軸的轉(zhuǎn)動(dòng)。在非起泡燃料的HCCI 發(fā)動(dòng)機(jī)中，當(dāng)活塞在汽缸中向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，進(jìn)氣閥被打開(kāi)以將空氣吸入到燃燒室中。同時(shí)，燃 料泵將燃料噴射到燃燒室中?；钊S后的向上移動(dòng)促使燃料混合物在燃燒室中的壓縮，以 使燃料混合物經(jīng)歷溫度升高并且燃料混合物達(dá)到燃料混合物發(fā)生自燃的溫度，所述溫度升 高與壓縮程度有關(guān)。在燃燒過(guò)程期間，在燃燒室中發(fā)生膨脹，并且向下推動(dòng)活塞。雖然在多個(gè)現(xiàn)有的HCCI發(fā)動(dòng)機(jī)中，空氣和燃料是分別被輸入到HCCI燃燒室(例 如，通過(guò)單獨(dú)的輸入管道)中，但是產(chǎn)生起泡燃料(例如，如上所述)的燃料活化裝置的使 用允許單個(gè)輸入端按適當(dāng)?shù)谋壤峁┤剂虾涂諝?。人們普遍相信，使用燃料活化裝置來(lái)允 許引導(dǎo)包括燃料和空氣兩者的起泡燃料進(jìn)入到汽缸中可以提供多種優(yōu)點(diǎn)。例如，人們普遍 相信，對(duì)于特定的燃料系統(tǒng)(例如，用于特殊的HCCI發(fā)動(dòng)機(jī))，存在空氣與燃料的最佳比值。 在將燃料供給到燃燒室中之前使用燃料活化裝置來(lái)使燃料起泡允許更好地控制燃燒室內(nèi) 部的空氣與燃料的比值。照此，通過(guò)控制燃料活化裝置1001的參數(shù)，可以將具有所期望性 質(zhì)的燃料和空氣的混合物供給到燃燒室中。因?yàn)樵诠┙o到燃燒室中之前，混合燃料和空氣， 所以可以測(cè)量所述燃料混合物的性質(zhì)，并且用來(lái)調(diào)節(jié)燃料氣泡的產(chǎn)生。例如，可以通過(guò)諧振 傳感器來(lái)測(cè)量空氣和燃料的燃料混合物的介質(zhì)磁導(dǎo)率并且用來(lái)調(diào)節(jié)燃料活化裝置的一個(gè) 或多個(gè)輸入量(例如，在美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)No. 60/970，655,60/974, 909和60/978，932中所描 述的，本文中結(jié)合其內(nèi)容作為參考)。為了形成合適的燃料和空氣的比值，電子控制系統(tǒng)可以控制以下一個(gè)或多個(gè)被 輸送到燃料活化裝置中的燃料或者其他液體的壓力、被輸送到燃料活化裝置中的空氣或者 另一種氣體的壓力、被輸送到燃料活化裝置中的燃料或者其他液體的體積和/或被輸送到 燃料活化裝置中的空氣或者另一種氣體的體積。在包括兩種液體組分的輸入量的燃料活化 裝置中，電子控制系統(tǒng)可以另外控制第二液體的壓力、第二液體的體積和/或第一液體與 第二液體的量的比值。電子控制系統(tǒng)可以根據(jù)與輸出的起泡燃料的特征有關(guān)的反饋來(lái)調(diào)節(jié) 液體或者氣體組分的一個(gè)或多個(gè)輸入?yún)?shù)。例如，可以在燃燒設(shè)備中結(jié)合入傳感器以測(cè)量 一個(gè)或多個(gè)燃料流量、汽缸中的溫度、已燃燒的燃料的量(例如，基于排放物)和/或燃燒 室的效率。根據(jù)所測(cè)得的特征，電子控制系統(tǒng)可以調(diào)節(jié)輸入燃料活化裝置的液體或者氣體 組分的一個(gè)或多個(gè)輸入?yún)?shù)。例如，如果電子控制系統(tǒng)確定燃燒室的效率是低的，則電子控制系統(tǒng)可以調(diào)節(jié)空 氣輸入的壓力以在燃料中產(chǎn)生更多氣泡和/或改變第一和第二液體的比值來(lái)獲得更優(yōu)的 液體平衡。燃料混合物的氣體組分在圖33中，介紹了具有壓縮的氣體氧化劑的氣體燃料組分的線性渦流的活化和 混合裝置的另一個(gè)實(shí)施例的橫截面。如圖所示，多個(gè)連續(xù)的渦流發(fā)生器連接到壓縮機(jī)上；所有的渦流發(fā)生器和供給氣體燃料組分的管道是與每個(gè)渦流發(fā)生器的渦流通道共軸的。用于 供給氣體燃料組分的通道延伸過(guò)所有的渦流發(fā)生器。在該實(shí)施例中的壓縮的氣體氧化劑的 最小壓力比氣體燃料組分的壓力大1. 2個(gè)大氣壓力。圖33包括以下部件4401，_用于渦流活化和混合氣體燃料組分和壓縮氣體氧化劑組分的裝置的外 殼；4402，-用于供給氣體燃料組分的管道，其與每個(gè)渦流發(fā)生器的渦流通道共軸的；4403，-噴嘴，其起到用于向燃燒室供給氣體混合物的噴霧器的作用；4404，-用于將所有的渦流發(fā)生器固定在外殼4401中的螺母；4405，-當(dāng)氣體燃料組分移動(dòng)時(shí)的第一渦流發(fā)生器；該發(fā)生器用來(lái)在氣體燃料組 分流中形成初次渦流通道，并且形成氣流的向前移動(dòng)，所述移動(dòng)的矢量與氣體流到燃燒室 的運(yùn)動(dòng)方向一致；4406，-第二渦流發(fā)生器，其與第一渦流發(fā)生器完全相同；4407，-第三渦流發(fā)生器；4408，-第四渦流發(fā)生器；4409，-形成第四渦流發(fā)生器的渦流通道的遠(yuǎn)程墊圈；4410，-氣密壓縮墊圈；4411，-噴霧器；4412，-第一渦流發(fā)生器的渦流通道；4413，-用于將壓縮氣體氧化劑供給到第一渦流發(fā)生器中的管道；4414，-用于將壓縮氣體氧化劑供給到第三渦流發(fā)生器中的管道；4415，_用于將壓縮氣體氧化劑供給到第二渦流發(fā)生器中的管道；以及4416，-用于將壓縮氣體氧化劑供給到第四渦流發(fā)生器中的管道。在圖34中，顯示了每個(gè)渦流發(fā)生器中的渦流的切向通道系統(tǒng)。圖34包括以下部 件4501，-用于供給氣體燃料組分的通道；4502，-用于供給氣體燃料組分的通道和第一渦流發(fā)生器的渦流通道之間的連接 件；4503，-第一渦流發(fā)生器的渦流通道；4504，-第二渦流發(fā)生器的渦流通道；4505，-第三渦流發(fā)生器的渦流通道；4506，-第四渦流發(fā)生器的渦流通道；4507，-用于將氣體混合物供給到燃燒室中的通道；4508，-連接噴霧器的目標(biāo)通道與渦流發(fā)生器的渦流通道系統(tǒng)的通道；4509，-形成圓錐形管道以將燃料流量輸送到燃燒室中的噴霧器的通道；4510，-用于將壓縮氣體氧化劑供給到第二渦流發(fā)生器中的環(huán)形收集器；4511，_用于將壓縮氣體氧化劑供給到第一渦流發(fā)生器中的環(huán)形收集器；4512，-用于將壓縮氣體氧化劑供給到渦流發(fā)生器的切向通道中的孔；4513，-渦流發(fā)生器的切向通道；
4514，-用于將壓縮過(guò)的氣體氧化劑供給到第四渦流發(fā)生器中的環(huán)形收集器；以 及4515，-用于將壓縮過(guò)的氣體氧化劑供給到第三渦流發(fā)生器中的環(huán)形收集器。圖35A和35B描繪了渦流發(fā)生器系統(tǒng)的立體圖。圖35A和35B包括以下部件4601，-渦流發(fā)生器的圓柱形外殼；4602，-渦流通道；4603，-渦流發(fā)生器的外殼的凸緣；4604，-渦流發(fā)生器的外殼的環(huán)形收集器；4605，-渦流發(fā)生器的切向通道；4606，-用于將壓縮氣體氧化劑供給到渦流發(fā)生器的切向通道中的孔；以及4607，-與渦流發(fā)生器的渦流通道的圓柱面相切的切向通道的壁。冷卻混合物的氣體組分并且生產(chǎn)出飲用水用于混合和活化氣體的環(huán)形渦流發(fā)生器，其用于渦流裝置中；因?yàn)殡x開(kāi)所指定的 發(fā)生器的切向通道的壓縮空氣絕熱膨脹，渦流發(fā)生器具有用于引起冷卻效應(yīng)的性質(zhì)?？諝庠趬嚎s機(jī)的壓力下在渦流發(fā)生器外殼的集流環(huán)通道中移動(dòng)，并且然后通過(guò)過(guò) 渡通道，并且然后作用在所述切向通道中以形成渦流通道或渦流管。在從所述切向通道中輸出的情況中，空氣發(fā)生絕熱膨脹，并且根據(jù)焦耳_湯姆遜 熱電效應(yīng)，空氣的溫度與膨脹壓力中的差值成比例地降低。在空氣從所述切向通道輸出期間，也存在形成渦流管形式的渦流通道的過(guò)程，其 形成了用于產(chǎn)生所謂的蘭克(Ranque)效應(yīng)的條件，所述Ranque效應(yīng)除了所述絕熱效應(yīng)外 還導(dǎo)致溫度下降。溫度上的累積下降也冷卻渦流發(fā)生器的外殼當(dāng)在壓縮機(jī)中壓縮時(shí)，空氣的溫度升高，并且在渦流發(fā)生器外殼的集流環(huán)通道的 輸入端處，出現(xiàn)水的初步凝結(jié)，因而空氣的溫度下降，所述渦流發(fā)生器外殼的溫度是基本上 低于空氣的溫度的。在絕熱膨脹下從切向通道中輸出時(shí)，存在溫度的第二下降階段，所述下降階段是 由絕熱膨脹前后的壓差來(lái)限定的。壓力的變化引起了溫度的變化，為其提供了露點(diǎn)或者低 于的露點(diǎn)的溫度水平。因此，如果氣流中的溫度低于零度，則空氣中的水凍結(jié)并且變成冰的 晶體。冷卻燃燒的排氣流以生產(chǎn)出水，并且使用合成的混合物作為另外的燃料組分用于
進(jìn)一步混合可以借助于應(yīng)用來(lái)混合和活化氣體的渦流發(fā)生器實(shí)現(xiàn)從發(fā)動(dòng)機(jī)的排出氣體中提 取水的方法，以達(dá)到其在用于活化燃料混合物的裝置中作為另外的組分與有機(jī)燃料混合的 使用。所述環(huán)形渦流發(fā)生器具有使離開(kāi)所指定發(fā)生器的切向通道的壓縮空氣的壓力節(jié) 流或絕熱膨脹來(lái)使冷卻效應(yīng)加倍的附加性能，所述環(huán)形渦流發(fā)生器應(yīng)用在用于混合和活化 氣體的渦流裝置中?？諝庠趬嚎s機(jī)的壓力下在渦流發(fā)生器外殼的集流環(huán)通道中移動(dòng)，并且然后通過(guò)過(guò) 渡通道，并且然后作用在所述切向通道中以形成渦流通道或渦流管。
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在從所述切向通道中輸出的情況中，空氣發(fā)生絕熱膨脹，并且根據(jù)焦耳_湯姆遜 熱電效應(yīng)，空氣的溫度與膨脹壓力的差值成比例地降低。在空氣從所述切向通道輸出期間，也存在形成渦流管形式的渦流通道的過(guò)程，其 形成了發(fā)生所謂的Ranque效應(yīng)現(xiàn)象的條件，所述Ranque效應(yīng)除了產(chǎn)生所述絕熱效應(yīng)外還 導(dǎo)致溫度下降。溫度的累積下降也冷卻渦流發(fā)生器的外殼。當(dāng)在壓縮機(jī)中壓縮時(shí)，空氣的溫度升高，并且在渦流發(fā)生器外殼的集流環(huán)通道的 輸入端處，出現(xiàn)水的初步凝結(jié)，因而空氣的溫度下降，所述渦流發(fā)生器外殼的溫度是基本上 低于空氣的溫度的。在絕熱膨脹下從切向通道中輸出時(shí)，存在溫度的第二下降階段，所述下降階段是 由絕熱膨脹前后的壓差來(lái)限定的。壓力的變化引起了溫度的變化，為其提供了露點(diǎn)或者低 于的露點(diǎn)的溫度水平。因此，如果氣流中的溫度低于零度，則空氣中的水凍結(jié)并且變成冰的 晶體。排出氣體作用在渦流發(fā)生器外殼的中央通道中，在所述中央通道中形成了展開(kāi)的 接觸面。熱排氣與渦流發(fā)生器外殼的冷表面接觸，排氣系統(tǒng)的所述水冷凝在已冷卻的接觸 面上。然后，水和煙灰的混合物可有效地被收集并且被用作燃料活化裝置中另外的液體混 合物組分。其他實(shí)施例在以下權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
一種供內(nèi)燃室使用的燃料混合物，包括多個(gè)相互接觸的多級(jí)燃料球，每個(gè)所述多級(jí)燃料球具有壓縮氣體芯；以及包圍所述壓縮氣體芯的殼層，所述殼層包括燃料，其中，包含在一體積內(nèi)的至少大約50％的所述多級(jí)燃料球具有的所述壓縮氣體芯的半徑與包圍所述壓縮氣體芯的殼層的厚度的比值在至少大約0.8至大約2.5之間。
2.如權(quán)利要求1所述的燃料混合物，其中，所述殼層包括紊流的有機(jī)燃料。
3.如權(quán)利要求1所述的燃料混合物，其中，所述殼層包括有機(jī)燃料組分的混合物。
4.如權(quán)利要求3所述的燃料混合物，其中，所述有機(jī)燃料組分的混合物包括汽油和乙 醇、或者柴油和乙醇、或者甘油和柴油、或者甘油和乙醇的混合物。
5.如權(quán)利要求1所述的燃料混合物，其中所述殼層包括有機(jī)燃料組分和無(wú)機(jī)燃料組分 的混合物。
6.如權(quán)利要求5所述的燃料混合物，其中所述有機(jī)燃料組分和無(wú)機(jī)燃料組分的混合物 包括汽油和水的混合物。
7.如權(quán)利要求1所述的燃料混合物，其中，所述燃料被積聚在所述燃料活化裝置中并 且按定時(shí)間隔從所述燃料活化裝置中脈沖式輸送。
8.如權(quán)利要求1所述的燃料混合物，其中所述壓縮氣體芯的半徑與所述殼層的厚度的 比值在大約1.5到大約2. 5之間。
9.如權(quán)利要求1所述的燃料混合物，其中所述壓縮氣體芯的半徑與所述殼層的厚度的 比值在大約1到大約2之間。
10.如權(quán)利要求1所述的燃料混合物，其中，包含在所述體積內(nèi)的至少大約80%的所述 多級(jí)燃料球具有的所述壓縮氣體芯的半徑與包圍所述壓縮氣體芯的殼層的厚度的比值在 大約0. 8到大約2. 5之間。
11.一種用于制備供燃燒設(shè)備使用的燃料和氣體的混合物的方法，所述方法包括以下 步驟接收包括燃料的第一液體組分；通過(guò)在活化裝置中移動(dòng)所述第一液體組分來(lái)形成增大紊流的第一局部低壓區(qū)域；接收進(jìn)入第一局部低壓區(qū)域中的第二液體組分；在第一局部低壓區(qū)域中混合所述第一液體組分和所述第二液體組分以形成燃料混合物；接收加壓氣體；在第二局部低壓區(qū)域中接收所述燃料混合物；以及在第二局部低壓區(qū)域中混合所述燃料混合物和所述加壓氣體以形成微小氣泡流。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其中，在第二局部低壓區(qū)域中混合所述燃料混合物和 所述加壓氣體以形成微小氣泡流的步驟包括在所述燃料混合物中形成局部的偽沸騰狀態(tài)；以及增大燃料混合物流中的壓力以形成所述微小氣泡流。
13.如權(quán)利要求11所述的方法，其中所述第一液體組分包括有機(jī)燃料；所述第二液體組分包括水；以及 所述加壓氣體包括壓縮空氣。
14.如權(quán)利要求11所述的方法，其中接收第二液體組分的步驟包括在比第一局部低壓區(qū)域中的壓力更高的壓力下將第二 液體組分驅(qū)動(dòng)到第一局部低壓區(qū)域中；以及形成第二局部低壓區(qū)域的步驟包括形成具有比所述燃料混合物的進(jìn)入流更低的壓力 的第二局部低壓區(qū)域。
15.如權(quán)利要求11所述的方法，其中，形成所述第二低壓區(qū)域的步驟包括在壓力下以與液體燃料和氣體的混合物的運(yùn)動(dòng)方向相反的方向?qū)⑺黾訅簹怏w輸入 到管道中；以及在所述氣體進(jìn)入到第二低壓區(qū)域中之前改變所述氣體的運(yùn)動(dòng)方向。
16.如權(quán)利要求11所述的方法，其中形成第一低壓區(qū)域的步驟包括使用通過(guò)利用伯努利定律的物理原理所產(chǎn)生的流體動(dòng) 力效應(yīng)來(lái)形成第一低壓區(qū)域；以及形成第二低壓區(qū)域的步驟包括使用通過(guò)利用伯努利定律的物理原理所產(chǎn)生的空氣動(dòng) 力效應(yīng)來(lái)形成第二低壓區(qū)域。
17.如權(quán)利要求12所述的方法，其中，形成偽沸騰狀態(tài)的步驟包括基于通過(guò)至少利用 伯努利定律的物理原理所產(chǎn)生的空氣動(dòng)力效應(yīng)來(lái)形成所述偽沸騰狀態(tài)。
18.一種制備用于輸入到燃燒室中的燃料氣體混合物的方法，包括利用流體地連接到活化裝置上的燃料管道從容納所述燃料的儲(chǔ)罐中在壓力下輸入包 含有機(jī)燃料的燃料混合物的第一液體組分；隨著第一液體組分在所述管道中流動(dòng)，在所述活化裝置中形成增大紊流的第一局部低 壓區(qū)域；驅(qū)動(dòng)包括水的第二液體組分在比第一局部低壓區(qū)域中的壓力更高的壓力下進(jìn)入第一 局部低壓區(qū)域；通過(guò)與所述燃料管道中的紊流運(yùn)動(dòng)相結(jié)合，在所述活化裝置的渦流中進(jìn)行局部液力混 合來(lái)混合第一和第二液體組分以形成雙組分液體燃料混合物；以與所述雙組分液體燃料混合物流的運(yùn)動(dòng)方向相反的方向在壓力下將氣體組分輸入 到所述活化裝置中，以形成具有比所述雙組分液體燃料混合物的進(jìn)入流更低的壓力的第二 局部低壓區(qū)域，其中，所述氣體組分包括壓縮空氣；驅(qū)動(dòng)所述雙組分液體燃料混合物進(jìn)入到第二低壓區(qū)域中以在所述氣體燃料組分和所 述雙組分液體燃料混合物的混合物中形成局部偽沸騰狀態(tài)；以及增大氣體燃料組分和雙組分液體燃料混合物的混合物中的局部壓力以由所述氣體燃 料組分和雙組分液體燃料混合物的混合物形成起泡的、均勻的微小氣泡流。
19.一種制備用于輸入到燃燒室中的燃料混合物的方法，包括形成配置成接收第一液體組分和第二液體組分的第一低壓區(qū)域，所述第一液體組分包 括燃料；在第一低壓區(qū)域中混合第一液體組分和第二液體組分以產(chǎn)生第一燃料混合物的紊流；以及形成配置成接收第一燃料混合物的紊流和一氣體組分的第二低壓區(qū)域；以及 形成多個(gè)燃料球，所述燃料球具有壓縮氣體芯和包圍所述壓縮氣體芯的有機(jī)燃料的殼層。
20.一種裝置，包括 液力系統(tǒng)，包括第一輸入端，其配置來(lái)接收包括燃料的第一液體組分； 多個(gè)燃料通道，其流體地連接到第一輸入端并配置來(lái)產(chǎn)生燃料的紊流； 輸出端，其流體地連接到所述多個(gè)燃料通道并且配置來(lái)將燃料系統(tǒng)的紊流輸出到第一 低壓區(qū)域中；第二輸入端，其配置來(lái)接收第二液體組分；以及第二輸出端，其流體地連接到第二輸入端并且配置來(lái)將第二液體組分輸出到第一低壓 區(qū)域中；以及氣動(dòng)系統(tǒng)，包括多個(gè)空氣通道，其配置來(lái)產(chǎn)生壓縮空氣流；以及輸出端，其配置來(lái)將所述壓縮空氣流輸出到連接到第一低壓區(qū)域的第二低壓區(qū)域中；以及位于第一低壓區(qū)域和第二低壓區(qū)域之間的通道，其配置來(lái)將第一和第二液體組分的混 合物從第一低壓區(qū)域傳送到第二低壓區(qū)域中，以使第一和第二液體組分與壓縮空氣流混合 從而形成多個(gè)燃料的微小氣泡。
21.一種裝置，包括第一輸入端，其配置來(lái)接收包括燃料的第一液體； 第二輸入端，其配置來(lái)接收第二液體； 第三輸入端，其配置來(lái)接收壓縮氣體； 液力系統(tǒng)；連接到所述液力系統(tǒng)上的氣動(dòng)系統(tǒng)；其中，所述氣動(dòng)系統(tǒng)和液力系統(tǒng)被配置成接收第 一液體、第二液體和氣體組分，并且形成多個(gè)燃料球，所述燃料球具有包括壓縮氣體芯和包 括包圍所述壓縮氣體芯的第一和第二液體組分的殼層；以及 輸出端，其配置成將所述多個(gè)燃料球傳送到燃燒室中。
22.如權(quán)利要求21所述的裝置，其中所述液力系統(tǒng)還包括流體地連接到第一輸入端和第二輸入端并且配置來(lái)混合第一和 第二液體以形成第一和第二液體的紊流的第一低壓區(qū)域；以及所述氣動(dòng)系統(tǒng)包括流體地連接到第一低壓區(qū)域并且流體地連接到第三輸入端的第二 低壓區(qū)域，所述第二低壓區(qū)域被配置來(lái)將第一和第二液體的紊流與所述壓縮氣體混合以形 成多個(gè)燃料球。
23.如權(quán)利要求21所述的裝置，其中所述液力系統(tǒng)包括處于截頭圓錐形狀的圓錐形燃料進(jìn)入空腔，所述截頭圓錐的直徑在 第一液體組分的輸入端處較大并且沿著第一液體組分運(yùn)動(dòng)的方向變??；以及所述氣動(dòng)系統(tǒng)包括處于截頭圓錐形狀的圓錐形氣體進(jìn)入空腔，所述截頭圓錐的直徑在 氣體組分的輸入端處較大并且沿著氣體組分運(yùn)動(dòng)的方向變小。
24.如權(quán)利要求23所述的裝置，其中所述液力系統(tǒng)還包括設(shè)置在所述液力系統(tǒng)中的截頭圓錐的較小直徑的端部處的毛細(xì) 管孔，所述毛細(xì)管孔的軸線平行于燃料管道的軸線并且與所述截頭圓錐的圓同心；以及所述氣動(dòng)系統(tǒng)還包括設(shè)置在所述氣動(dòng)系統(tǒng)中的截頭圓錐的較小直徑的端部處的毛細(xì) 管孔，所述毛細(xì)管孔的軸線平行于燃料管道的軸線并且與所述截頭圓錐的圓同心。
25.如權(quán)利要求21所述的裝置，其中 所述液力系統(tǒng)包括機(jī)械_液力接口件；所述氣動(dòng)系統(tǒng)包括連接到所述機(jī)械_液力接口件上的機(jī)械_氣動(dòng)接口件； 第一輸入端包括用于將所述燃料組分輸入到所述液力系統(tǒng)中的第一管道； 第二輸入端包括用于將液體輸入到所述液力系統(tǒng)中的第二管道；以及 第三輸入端包括用于將氣體組分從壓縮機(jī)輸入到所述氣動(dòng)系統(tǒng)中的管道。
26.如權(quán)利要求25所述的裝置，還包括 第一外殼，其配置來(lái)容納所述液力系統(tǒng)；以及第二外殼，其配置來(lái)容納所述氣動(dòng)系統(tǒng)，第一外殼和第二外殼被配置成位于燃料管道 中，其中，所述液力系統(tǒng)和氣動(dòng)系統(tǒng)位于第一外殼和第二外殼內(nèi)的圓柱形銷上以提供結(jié)合 的機(jī)械_液力和機(jī)械_氣動(dòng)的接口件。
27.如權(quán)利要求25所述的裝置，其中，所述液力系統(tǒng)還包括圍繞所述燃料管道的軸線 對(duì)稱地設(shè)置的多個(gè)通道，所述通道具有逐漸減小的橫截面面積。
28.如權(quán)利要求25所述的裝置，其中，所述氣動(dòng)系統(tǒng)還包括圍繞所述燃料管道的軸線 對(duì)稱地設(shè)置的多個(gè)通道，所述通道具有逐漸減小的橫截面面積。
29.如權(quán)利要求25所述的裝置，其中，所述氣動(dòng)系統(tǒng)還包括至少一個(gè)通道，所述通道具 有在與燃料混合物的運(yùn)動(dòng)方向相反的方向上導(dǎo)向的輸入端和在燃料混合物移向燃燒室的 方向上導(dǎo)向的輸出端。
30.如權(quán)利要求25所述的裝置，還包括錐形反射器，其中所述結(jié)合的液力和氣動(dòng)的機(jī) 械接口件通過(guò)錐形反射器來(lái)連接。
31.如權(quán)利要求25所述的裝置，其中所述結(jié)合的液力和氣動(dòng)的機(jī)械接口件通過(guò)圓錐形 表面頂部上錐形反射器來(lái)連接。
32.如權(quán)利要求25所述的裝置，其中，所述結(jié)合的液力和氣動(dòng)的機(jī)械接口件各自具有 帶外部和內(nèi)部圓錐形面的反射器，其中，所述內(nèi)部圓錐形面涉及氣動(dòng)活化，并且所述外部圓 錐形面涉及液力活化，所述外部圓錐形面具有以固定間隔圍繞較大直徑分布的螺旋形的毛 細(xì)管通道。
33.一種用于制備供燃燒設(shè)備使用的燃料和氣體的混合物的方法，所述方法包括 從燃料罐處接收包括燃料的第一液體組分；通過(guò)在活化裝置中移動(dòng)所述第一液體組分來(lái)形成增大紊流的第一局部低壓區(qū)域； 接收進(jìn)入第一局部低壓區(qū)域中的第二液體組分；在第一局部低壓區(qū)域的渦流中混合所述第一和第二液體組分以形成雙組分的燃料混 合物；接收壓縮氣體；形成具有比所述雙組分燃料混合物的進(jìn)入流更低的壓力的第二局部低壓區(qū)域；驅(qū)動(dòng)所述雙組分的燃料混合物進(jìn)入到第二局部低壓區(qū)域中以在結(jié)合的燃料氣體混合 物中形成局部偽沸騰狀態(tài)；以及增大燃料氣體混合物流中的壓力以形成微小氣泡流。
34.如權(quán)利要求33所述的方法，其中，所述第一液體組分包括有機(jī)燃料。
35.如權(quán)利要求33所述的方法，其中，接收第二液體組分包括在比第一局部低壓區(qū)域 中的壓力更高的壓力下驅(qū)動(dòng)第二液體組分進(jìn)入到第一低壓區(qū)域中。
36.如權(quán)利要求33所述的方法，其中，所述第二液體組分包括水。
37.如權(quán)利要求33所述的方法，其中，形成所述第二低壓區(qū)域包括沿與所述雙組分的液體燃料氣體混合物的運(yùn)動(dòng)方向相反的方向在壓力下將所述氣體 輸入到管道中；以及在所述氣體進(jìn)入到第二低壓區(qū)域中之前改變所述氣體的運(yùn)動(dòng)方向和形式。
38.如權(quán)利要求33所述的方法，其中，所述微小氣泡流包括起泡的均勻的流。
39.如權(quán)利要求33所述的方法，其中，由通過(guò)至少利用伯努利定律的物理原理所產(chǎn)生 的流體動(dòng)力效應(yīng)在所述燃料混合物的至少一個(gè)液體組分流中形成增大紊流的局部區(qū)域。
40.如權(quán)利要求33所述的方法，其中，由通過(guò)至少利用伯努利定律的物理原理所產(chǎn)生 的流體動(dòng)力效應(yīng)在所述燃料混合物的至少一個(gè)液體組分流中形成局部低壓區(qū)域。
41.如權(quán)利要求33所述的方法，其中，由通過(guò)至少利用伯努利定律的物理原理所產(chǎn)生 的空氣動(dòng)力效應(yīng)在所述燃料氣體混合物的至少一個(gè)氣體組分流中形成局部低壓區(qū)域。
42.如權(quán)利要求33所述的方法，其中，由通過(guò)至少利用伯努利定律的物理原理所產(chǎn)生 的綜合的流體動(dòng)力和空氣動(dòng)力效應(yīng)在所述燃料混合物流中形成了偽沸騰體積的局部區(qū)域。
43.如權(quán)利要求33所述的方法，其中，所述燃料混合物的有機(jī)組分被用作液體工作介質(zhì)。
44.如權(quán)利要求33所述的方法，其中，所述氣體介質(zhì)包括壓縮空氣。
45.一種制備用于供給燃燒室的燃料氣體混合物的方法，所述方法包括 從儲(chǔ)罐接收第一液體組分，所接收的第一液體組分處于壓力下； 產(chǎn)生多個(gè)分散的第一液體組分流以形成增大紊流的局部區(qū)域；形成第一局部低壓區(qū)域，所述第一局部低壓區(qū)域具有比第一液體組分的進(jìn)入流更小的 壓力；形成第二局部低壓區(qū)域；將壓縮氣體輸入到第二局部低壓區(qū)域中，將紊流的燃料流從第一局部低壓區(qū)域處驅(qū)動(dòng)到第二局部低壓區(qū)域中以在所述燃料流 中形成局部偽沸騰狀態(tài)；以及增大所述燃料流中的壓力以使所述燃料流從偽沸騰狀態(tài)變成微小氣泡流。
46.如權(quán)利要求45所述的方法，其中，所述第一液體組分包括有機(jī)燃料。
47.如權(quán)利要求45所述的方法，其中，形成所述第二低壓區(qū)域包括沿與所述雙組分的液體燃料氣體混合物的運(yùn)動(dòng)方向相反的方向在壓力下將所述氣體 輸入到管道中；以及在所述氣體進(jìn)入到第二低壓區(qū)域中之前改變所述氣體的運(yùn)動(dòng)方向和形式。
48.如權(quán)利要求45所述的方法，其中，所述微小氣泡流包括起泡的均勻流。
49.一種制備用于輸入到燃燒室中的燃料氣體混合物的裝置，所述裝置包括 液力系統(tǒng)，其包括機(jī)械_液力接口件；氣動(dòng)系統(tǒng)，其包括連接到所述機(jī)械_液力接口件上的機(jī)械_氣動(dòng)接口件； 第一管道，其用于將液體組分輸入到所述液力系統(tǒng)中； 第二管道，其用于將氣體組分從壓縮機(jī)處輸入到所述氣動(dòng)系統(tǒng)中； 第三管道，其用于輸入至少一個(gè)燃料組分；系統(tǒng)，其用于輸出包括所述燃料組分、氣體組分和液體組分的燃料混合物； 第一外殼，其配置來(lái)容納所述液力系統(tǒng)；以及第二外殼，其配置來(lái)容納所述氣動(dòng)系統(tǒng)，第一外殼和第二外殼被配置成位于燃料管道 中，其中，所述裝置的液力系統(tǒng)和氣動(dòng)系統(tǒng)位于第一外殼和第二外殼內(nèi)的圓柱形銷上以提 供結(jié)合的機(jī)械_液力和機(jī)械_氣動(dòng)接口件。
50.如權(quán)利要求49所述的裝置，其中，所述液力系統(tǒng)還包括圍繞燃料管道的軸線對(duì)稱 地設(shè)置的多個(gè)通道，所述通道具有逐漸減小的橫截面面積。
51.如權(quán)利要求49所述的裝置，其中，所述氣動(dòng)系統(tǒng)還包括圍繞燃料管道的軸線對(duì)稱 地設(shè)置的多個(gè)通道，所述通道具有逐漸減小的橫截面面積。
52.如權(quán)利要求49所述的裝置，其中，所述氣動(dòng)系統(tǒng)還包括至少一個(gè)通道，所述通道具 有在燃料混合物移向燃燒室的方向上導(dǎo)向的輸入端和輸出端。
53.如權(quán)利要求49所述的裝置，還包括錐形反射器，其中所述結(jié)合的機(jī)械_液力和機(jī) 械_氣動(dòng)接口件由所述錐形反射器來(lái)連接。
54.如權(quán)利要求49所述的裝置，還包括錐形反射器，其中所述結(jié)合的機(jī)械-液力和機(jī) 械-氣動(dòng)接口件由圓錐形面的頂部上的錐形反射器來(lái)連接。
55.如權(quán)利要求49所述的裝置，其中，所述結(jié)合的機(jī)械_液力和機(jī)械_氣動(dòng)接口件各自 具有帶外部和內(nèi)部圓錐形面的反射器，其中，所述內(nèi)部圓錐形面涉及氣動(dòng)活化，并且所述外 部圓錐形面涉及液力活化，所述外部圓錐形面具有以固定間隔圍繞較大直徑分布的螺旋形 的毛細(xì)管通道。
56.一種制備用于輸入到燃燒室中的燃料氣體混合物的裝置，包括設(shè)置在燃料管道中的活化模塊，所述活化模塊包括液力系統(tǒng)和連接到所述液力系統(tǒng)上 的氣動(dòng)系統(tǒng)；具有燃料混合物的一個(gè)或多個(gè)組分的至少一個(gè)儲(chǔ)罐，所述至少一個(gè)儲(chǔ)罐通過(guò)燃料泵和 管道連接到所述活化模塊的液力系統(tǒng)上；由具有所述燃燒室的裝置的軸驅(qū)動(dòng)的壓縮機(jī)，所述壓縮機(jī)的輸出端連接到所述活化模 塊上；以及用于將已活化的燃料混合物從所述活化模塊輸出到噴霧器中以用于進(jìn)入到所述燃燒 室中的至少一個(gè)裝置。
57.如權(quán)利要求56所述的裝置，其中，所述活化模塊包括 第一外殼結(jié)構(gòu)；第二外殼結(jié)構(gòu)；以及部件，所述部件結(jié)合第一和第二外殼結(jié)構(gòu)并且提供用于連接所述燃料管道的位置；所 述部件、第一外殼和第二外殼被配置成產(chǎn)生適用于由應(yīng)用伯努里定理所形成的效應(yīng)的條件并且產(chǎn)生兩個(gè)連續(xù)的局部活化區(qū)域。
58.如權(quán)利要求56所述的裝置，其中，所述液力系統(tǒng)包括截頭圓錐形狀的圓錐形燃料 入口空腔，所述截頭圓錐的直徑在燃料組分的輸入端處較大并且沿著燃料組分移動(dòng)的方向 變小；并且所述氣動(dòng)系統(tǒng)包括截頭圓錐形狀的圓錐形氣體入口空腔，所述截頭圓錐的直徑 在氣體組分的輸入端處更大并且沿著氣體組分移動(dòng)的方向變小。
59.如權(quán)利要求56所述的裝置，還包括設(shè)置在所述液力系統(tǒng)中的截頭圓錐的較小直徑 端部的毛細(xì)管孔，所述毛細(xì)管孔的軸線平行燃料管道的軸線并且與截頭圓錐的圓同心；并 且在所述氣動(dòng)系統(tǒng)中的截頭圓錐的較小直徑端部設(shè)置多個(gè)毛細(xì)管孔，所述毛細(xì)管孔的軸線 平行于燃料管道的軸線并且與截頭圓錐的圓同心。
60.如權(quán)利要求56所述的裝置，其中，所述燃料混合物的活化模塊的每個(gè)液體和氣體 工作介質(zhì)的輸入結(jié)構(gòu)是截頭圓錐的形式。
61.如權(quán)利要求56所述的裝置，其中，所述裝置配置成從所述活化模塊的兩側(cè)執(zhí)行所 述活化模塊中的液體和氣體工作介質(zhì)的輸入，并在與所述燃料混合物移向燃燒室的方向相 反的方向上執(zhí)行所述氣體工作介質(zhì)的輸入。
62.一種供內(nèi)燃室使用的燃料混合物，包括多個(gè)相互接觸的多級(jí)燃料球，每個(gè)多級(jí)燃料球具有壓縮氣體的芯；以及包圍所述壓縮氣體芯的紊流的有機(jī)燃料的殼層。
63.如權(quán)利要求62所述的燃料混合物，其中，所述多個(gè)多級(jí)燃料球包括多個(gè)脈動(dòng)式多 級(jí)燃料球。
64.一種供內(nèi)燃室使用的燃料混合物，包括多個(gè)相互接觸的多級(jí)燃料球，每個(gè)多級(jí)燃料球具有壓縮氣體的芯；以及包圍所述壓縮氣體芯的殼層，所述殼層包括有機(jī)燃料組分的混合物。
65.如權(quán)利要求64所述的燃料混合物，其中，所述多個(gè)多級(jí)燃料球包括多個(gè)脈動(dòng)的多 級(jí)燃料球。
66.如權(quán)利要求64所述的燃料混合物，其中所述有機(jī)燃料組分的混合物包括汽油和乙 醇的混合物。
67.一種燃料混合物，包括多個(gè)相互接觸的多級(jí)燃料球，每個(gè)多級(jí)燃料球具有壓縮氣體的芯；以及包圍所述壓縮氣體芯的殼層，所述殼層包括有機(jī)的和無(wú)機(jī)的燃料組分的混合物。
68.如權(quán)利要求67所述的燃料混合物，其中，所述多個(gè)多級(jí)燃料球包括多個(gè)脈動(dòng)的多 級(jí)燃料球。
69.如權(quán)利要求67所述的燃料混合物，其中所述有機(jī)的和無(wú)機(jī)的燃料組分的混合物包 括汽油和水的混合物。
70.一種制備和活化用于輸入到燃燒室中的燃料氣體混合物的裝置，包括設(shè)置在燃料管道中的燃料混合物的活化模塊，所述燃料混合物的活化模塊包括液力系 統(tǒng)和連接到所述液力系統(tǒng)上的功能性的氣動(dòng)系統(tǒng)；配置成容納燃料混合物的組分的儲(chǔ)罐，所述儲(chǔ)罐通過(guò)燃料泵和燃料管道連接到所述活化模塊的液力系統(tǒng)上；由具有內(nèi)燃室的裝 置的輸出軸的旋轉(zhuǎn)來(lái)驅(qū)動(dòng)的壓縮機(jī)，所述壓縮機(jī)通過(guò)管道連接到所述活化模塊的氣動(dòng)系統(tǒng) 上；以及用于將已活化的燃料混合物從所述活化模塊輸出到噴霧器以用于將所述已活化的 燃料混合物傳送到燃燒室中的裝置。
71.一種制備用于輸入到燃燒室中的燃料氣體混合物的方法，包括在所述燃料管道中將包含有機(jī)燃料的燃料氣體混合物的第一液體組分從具有燃料的 儲(chǔ)罐中在壓力下輸入到活化裝置中；隨著第一液體組分在所述管道中的燃料流中流動(dòng)，在所述活化裝置中形成增大紊流的 第一局部低壓區(qū)域；在比第一局部低壓區(qū)域中的壓力更高的壓力下將包括水的第二液體組分驅(qū)動(dòng)到第一 局部低壓區(qū)域中；通過(guò)與所述燃料管道中的紊流相結(jié)合，在所述活化裝置的渦流中進(jìn)行局部液力混合來(lái) 混合第一和第二液體組分，以形成雙組分的液體燃料氣體混合物；以與所述雙組分的液體燃料氣體混合物流的運(yùn)動(dòng)方向相反的方向在在壓力下所述管 道中輸入包括壓縮空氣的氣體燃料組分，以形成比所述雙組分燃料混合物的進(jìn)入流的壓力 更低的第二局部低壓區(qū)域；驅(qū)動(dòng)所述雙組分的燃料混合物進(jìn)入到第二局部低壓區(qū)域中以在所述氣體燃料組分和 雙組分液體燃料氣體混合物的混合物中形成局部偽沸騰狀態(tài)；以及增大所述燃料流中的局部壓力以從所述氣體燃料組分和雙組分的液體燃料氣體混合 物的混合物來(lái)形成起泡的均勻的微小氣泡流。
72.—種制備用于輸入到燃燒室中的燃料氣體混合物的方法，包括從具有燃料氣體混合物的液體組分的儲(chǔ)罐在壓力下將所述液體組分輸入到燃料管道中；將所述液體組分轉(zhuǎn)變?yōu)槎鄠€(gè)分散的微小流以形成增大紊流的局部區(qū)域并且形成所述 液體組分的紊流的微小流；以與所述紊流的微小流的運(yùn)動(dòng)方向相反的方向?qū)怏w燃料組分在壓力下輸入到所述 燃料管道中；將所述紊流的微小流驅(qū)動(dòng)到第二局部低壓區(qū)域中以在燃料流中形成局部偽沸騰狀態(tài)；以及增大所述燃料流中的局部壓力以產(chǎn)生起泡的均勻的微小氣泡流。
73.一種制備和活化用于輸入到燃燒室中的燃料氣體混合物的裝置，包括液力系統(tǒng)，其包括機(jī)械_液力接口件和第一外殼，所述第一外殼是與所述機(jī)械_液力接 口件同軸；氣動(dòng)系統(tǒng)，其包括機(jī)械_氣動(dòng)接口件和第二外殼，所述第二外殼與所述機(jī)械_氣動(dòng)接口 件同軸，所述機(jī)械_氣動(dòng)接口件和所述機(jī)械_液力接口件功能性地連接；第一系統(tǒng)，其包括配置來(lái)將液體燃料組分從儲(chǔ)罐輸入到所述液力系統(tǒng)中的第一管道； 第二系統(tǒng)，其包括配置來(lái)將氣體燃料組分從壓縮機(jī)輸入到所述氣動(dòng)系統(tǒng)中的第二管道；輸入系統(tǒng)，其配置來(lái)輸入所述燃料組分；以及用于輸出所述燃料混合物的輸出系統(tǒng)，其中，所述液力系統(tǒng)和氣動(dòng)系統(tǒng)設(shè)置在所述輸 入系統(tǒng)和輸出系統(tǒng)之間，其中，所述液力系統(tǒng)包括第一外殼內(nèi)部的第一圓柱形銷，并且所述 氣動(dòng)系統(tǒng)包括第二外殼內(nèi)的第二圓柱形銷，當(dāng)所述第二圓柱形銷與第一圓柱形銷被壓在一 起時(shí)，提供了結(jié)合的機(jī)械-液力和機(jī)械-氣動(dòng)接口件。
74.一種裝置，包括 液力系統(tǒng)，包括 接收燃料的輸入端；多個(gè)燃料通道，其配置來(lái)產(chǎn)生燃料紊流；輸出端，其配置來(lái)將所述燃料紊流從液力系統(tǒng)處輸出到第一低壓區(qū)域中；以及 氣動(dòng)系統(tǒng)，包括多個(gè)空氣通道，其配置來(lái)產(chǎn)生壓縮空氣流；輸出端，其配置來(lái)將所述壓縮空氣流輸出到連接到所述第一低壓區(qū)域的第二低壓區(qū)域 中；以及位于第一低壓區(qū)域和第二低壓區(qū)域之間的通道，其配置來(lái)將所述燃料紊流從第一低壓 區(qū)域傳送到第二低壓區(qū)域中，以使所述燃料紊流與壓縮空氣流混合從而形成多個(gè)燃料的微 小氣泡。
75.一種裝置，包括第一低壓區(qū)域，其配置來(lái)接收燃料并且產(chǎn)生燃料紊流；以及第二低壓區(qū)域，其配置來(lái)接收燃料紊流和氣體組分并且產(chǎn)生多個(gè)燃料球，所述燃料球 具有壓縮氣體的芯和包圍所述壓縮氣體芯的有機(jī)燃料的殼層。
76.一種方法，包括 接收液體組分； 接收氣體組分； 形成具有壓縮氣體芯和包圍所述壓縮氣體芯的有機(jī)燃料的殼層的多個(gè)燃料球；以及 將所述多個(gè)燃料球傳送到燃燒室中。
77.一種裝置，包括第一輸入端，其配置來(lái)接收燃料組分； 第二輸入端，其配置來(lái)接收氣體組分； 液力系統(tǒng)；以及連接到所述液力系統(tǒng)上的氣動(dòng)系統(tǒng)；其中，所述氣動(dòng)系統(tǒng)和液力系統(tǒng)被配置成接收所 述燃料組分和氣體組分，并且形成多個(gè)燃料球，所述燃料球具有壓縮氣體芯和包圍所述壓 縮氣體芯的有機(jī)燃料的殼層；以及輸出端，其配置成將所述多個(gè)燃料球傳送到燃燒室中。
78.如權(quán)利要求77所述的裝置，其中，所述殼層還包括第二液體。
79.如權(quán)利要求77所述的裝置，其中，所述殼層還包括水。
80.如權(quán)利要求77所述的裝置，其中，所述殼層還包括不同于所述燃料組分的第二燃 料組分。
81.一種裝置，包括第一輸入端，其配置來(lái)接收燃料組分；第二輸入端，其配置來(lái)接收液體； 第三輸入端，其配置來(lái)接收氣體組分； 液力系統(tǒng)；以及連接到所述液力系統(tǒng)上的氣動(dòng)系統(tǒng)；其中，所述氣動(dòng)系統(tǒng)和液力系統(tǒng)被配置成接收所述燃料組分、液體和氣體組分，并且形 成多個(gè)燃料球，所述燃料球具有壓縮氣體芯和包含包圍所述壓縮氣體芯的燃料組分和液體 的殼層；以及輸出端，其配置成將所述多個(gè)燃料球傳送到燃燒室中。
82.—種制備用于輸入到燃燒室中的燃料氣體混合物的裝置，包括液力系統(tǒng)，其包括液力系統(tǒng)外殼和同軸地設(shè)置在所述液力系統(tǒng)外殼中的機(jī)械_液力接 口件；氣動(dòng)系統(tǒng)，其包括氣動(dòng)系統(tǒng)外殼和同軸地設(shè)置在所述氣動(dòng)系統(tǒng)外殼中的機(jī)械_氣動(dòng)接 口件，所述機(jī)械_液力接口件功能性連接到到所述機(jī)械_氣動(dòng)接口件上；配置來(lái)將液體組分從具有液體燃料組分的儲(chǔ)罐輸入到所述液力系統(tǒng)中的管道； 配置來(lái)將氣體組分從壓縮機(jī)輸入到所述氣動(dòng)系統(tǒng)中的管道； 配置來(lái)輸入至少一個(gè)燃料組分的系統(tǒng)；以及配置來(lái)輸出燃料混合物的系統(tǒng)，其中所述液力系統(tǒng)和氣動(dòng)系統(tǒng)位于所述液力系統(tǒng)外殼 和氣動(dòng)系統(tǒng)外殼內(nèi)的圓柱形銷上，并且當(dāng)所述液力系統(tǒng)外殼和氣動(dòng)系統(tǒng)外殼內(nèi)的圓柱形銷 被壓在一起時(shí)，提供了結(jié)合的機(jī)械_液力和機(jī)械_氣動(dòng)接口件；配置來(lái)接收從所述液力系統(tǒng)和氣動(dòng)系統(tǒng)中輸出的已活化的燃料混合物的裝置，其將所 述已活化的燃料混合物提供給液力轉(zhuǎn)換中心；以及連接到具有噴嘴的噴霧器的輸入通道上的轉(zhuǎn)換中心，所述噴嘴配置成直接進(jìn)入到燃燒 室中。
83.一種制備和活化用于輸入到燃燒室中的燃料和氣體混合物的裝置，包括 設(shè)置在燃料管道中的燃料混合物的活化模塊，所述活化模塊包括液力系統(tǒng)；以及連接到所述液力系統(tǒng)上的氣動(dòng)系統(tǒng)；配置成儲(chǔ)存所述燃料和氣體混合物的組分的儲(chǔ)罐，所述儲(chǔ)罐通過(guò)燃料泵和管道連接到 所述液力系統(tǒng)上；配置成由包括所述內(nèi)燃室的裝置的軸來(lái)驅(qū)動(dòng)的壓縮機(jī)；連接到所述活化模塊上的所述 壓縮機(jī)的輸出端；配置成接收來(lái)自所述活化模塊的已活化的燃料和氣體混合物并且將所述已活化的燃 料和氣體混合物供應(yīng)到噴霧器中的裝置；配置成接收來(lái)自所述活化模塊的已活化的燃料和氣體混合物并且將所述已活化的燃 料和氣體混合物供應(yīng)給液力轉(zhuǎn)換中心的裝置；以及，連接到具有噴嘴的離心式旋流噴霧器 的輸入通道上的轉(zhuǎn)換中心，所述噴嘴配置成直接進(jìn)入到所述燃燒室內(nèi)。
84.一種制備用于供給到燃燒室中的燃料氣體混合物的方法，包括將燃料氣體混合物的第一液體組分從燃料罐供給到燃料管道中，所述第一液體組分包 括有機(jī)燃料；通過(guò)第一液體組分在所述管道中的燃料流中的移動(dòng)來(lái)形成增大紊流的第一局部低壓 區(qū)域； 將包括水的第二液體組分驅(qū)動(dòng)到第一局部低壓區(qū)域中，所述第二液體組分處于比第一 局部低壓區(qū)域中的壓力更高的壓力下；與隨后在所述燃料管道形成的紊流相結(jié)合，在渦流中液力地混合第一和第二液體組 分，以產(chǎn)生雙組分的液體燃料氣體混合物；以與所述雙組分的液體燃料氣體混合物流的運(yùn)動(dòng)方向相反的方向在壓力下將包括壓 縮空氣的氣體燃料組分輸入到所述管道中；轉(zhuǎn)變所述氣體燃料組分的運(yùn)動(dòng)方向和形式以形成具有比所述雙組分燃料混合物的進(jìn) 入流更低的壓力的第二局部低壓區(qū)域；驅(qū)動(dòng)所述雙組分的燃料混合物進(jìn)入到第二局部低壓區(qū)域中以結(jié)合所述氣體燃料組分 和所述雙組分的液體燃料氣體混合物來(lái)產(chǎn)生燃料氣體混合物并且在所述燃料氣體混合物 中形成局部偽沸騰狀態(tài)；增大所述燃料氣體混合物的燃料流中的局部壓力以將所述燃料流從偽沸騰狀態(tài)改變 為微小氣泡流；以及在霧化噴嘴的輸入通道之間分配所述微小氣泡流，所述霧化噴嘴包括配置成進(jìn)入到所 述燃燒室內(nèi)的頂端，并且包括使起泡的燃料微小氣泡流的比例和形狀適用于所選擇的燃料 混合物的分散度的圓錐形的輸出室。
85.如權(quán)利要求84所述的方法，其中，所述微小氣泡流包括起泡的均勻的微小氣泡流。
86.一種制備用于供給到燃燒室中的燃料和氣體混合物的方法，包括將燃料氣體混合物的第一液體組分從燃料罐供給到燃料管道中，以形成第一液體組分 流，所述第一液體組分包括有機(jī)燃料；使第一液體組分流轉(zhuǎn)變?yōu)槎鄠€(gè)分散的微小流并且形成增大紊流的局部區(qū)域； 在所述增大紊流的局部區(qū)域中產(chǎn)生第一液體組分的紊流；以與所述第一液體組分的運(yùn)動(dòng)方向相反的方向在壓力下輸入包括壓縮空氣的氣體燃 料組分，轉(zhuǎn)變所述氣體燃料組分的運(yùn)動(dòng)方向和形式以產(chǎn)生在比第一液體組分的紊流更低的壓 力下的第二局部低壓區(qū)域；將第一液體組分的紊流驅(qū)動(dòng)到第二局部低壓區(qū)域中以在第一液體組分的紊流中形成 局部偽沸騰狀態(tài)；增大所述燃料氣體混合物的燃料流中的局部壓力以將所述燃料流從偽沸騰狀態(tài)改變 為微小氣泡流；以及在霧化噴嘴的輸入通道之間分配所述微小氣泡流，所述霧化噴嘴具有配置成進(jìn)入到所 述燃燒室內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)頂端，并且具有使起泡的燃料微小氣泡流的比例和形狀適用于所 選擇的燃料混合物的分散度的圓錐形的輸出室。
87.一種制備用于輸入到燃燒室中的燃料和氣體混合物的多階段的活化方法，包括 在壓力下將燃料氣體混合物的液體組分從具有所述液體組分的儲(chǔ)罐輸入到燃料管道中以形成所述液體組分流；使所述液體組分流轉(zhuǎn)變?yōu)槎鄠€(gè)分散的微小流；形成增大紊流的局部區(qū)域；以與所述第一液體組分的紊流的運(yùn)動(dòng)方向相反的方向在壓力下輸入包括壓縮空氣的 氣體燃料組分；轉(zhuǎn)變所述氣體燃料組分的運(yùn)動(dòng)方向和形式以產(chǎn)生在比第一液體組分的紊流更低的壓 力下的第二局部低壓區(qū)域；將第一液體組分的紊流驅(qū)動(dòng)到第二局部低壓區(qū)域中以在第一液體組分的紊流中形成 局部偽沸騰狀態(tài)；以及增大所述燃料氣體混合物的燃料流中的局部壓力以將所述燃料流從偽沸騰狀態(tài)改變 為微小氣泡流；在霧化噴嘴的輸入通道之間分配所述微小氣泡流，所述霧化噴嘴具有配置成進(jìn)入到所 述燃燒室內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)頂端，并且具有使起泡的燃料微小氣泡流的比例和形狀適用于所 選擇的燃料混合物的分散度的圓錐形的輸出室。
88.一種制備和活化用于輸入到燃燒室中的燃料氣體混合物的裝置，包括液力系統(tǒng)，其包括液力系統(tǒng)外殼和同軸地設(shè)置在所述液力系統(tǒng)外殼中的機(jī)械_液力接 口件；氣動(dòng)系統(tǒng)，其包括氣動(dòng)系統(tǒng)外殼和同軸地設(shè)置在所述氣動(dòng)系統(tǒng)外殼中的機(jī)械_氣動(dòng)接 口件；配置來(lái)將液體組分從具有液體燃料組分的儲(chǔ)罐輸入到所述液力系統(tǒng)中的管道； 配置來(lái)將氣體組分從壓縮機(jī)輸入到所述氣動(dòng)系統(tǒng)中的管道； 配置來(lái)輸入至少一種燃料組分的系統(tǒng)；配置來(lái)輸出燃料混合物的系統(tǒng)，其中所述液力系統(tǒng)和氣動(dòng)系統(tǒng)位于所述液力系統(tǒng)外殼 和氣動(dòng)系統(tǒng)外殼內(nèi)的圓柱形銷上，并且當(dāng)所述液力系統(tǒng)外殼和氣動(dòng)系統(tǒng)外殼內(nèi)的圓柱形銷 被壓在一起時(shí)，提供了結(jié)合的機(jī)械_液力和機(jī)械_氣動(dòng)接口件；以及配置成從噴嘴式噴霧器分配所述燃料氣體混合物的系統(tǒng)，所述噴霧器具有圓錐形輸出 端，所述圓錐形輸出端的較大直徑面向所述燃燒室。
89.一種制備和活化用于輸入到燃燒室中的燃料氣體混合物的裝置，包括 設(shè)置在燃料管道中的燃料混合物的活化模塊，所述活化模塊包括液力系統(tǒng)，以及連接到所述液力系統(tǒng)上的功能性的氣動(dòng)系統(tǒng)；配置成儲(chǔ)存燃料混合物的組分的至少一個(gè)儲(chǔ)罐，所述儲(chǔ)罐通過(guò)燃料泵和燃料管道連接 到所述活化模塊的液力系統(tǒng)上；由具有內(nèi)燃室的裝置的輸出軸的旋轉(zhuǎn)來(lái)驅(qū)動(dòng)的壓縮機(jī)，所述壓縮機(jī)通過(guò)管道連接到所 述活化模塊的氣動(dòng)系統(tǒng)上，配置成接收來(lái)自所述活化模塊的已活化的燃料混合物的輸出并且將所述已活化的燃 料混合物輸入到直接進(jìn)入所述燃燒室內(nèi)的噴霧器中的裝置；配置成從噴霧器的噴嘴分配已活化的燃料混合物的系統(tǒng)，所述噴嘴具有圓錐形輸出 端，所述圓錐形輸出端的較大直徑面向所述燃燒室。
90.一種制備用于輸入到燃燒室中的燃料氣體混合物的包括多個(gè)活化階段的方法，包括在壓力下將主要為有機(jī)燃料的燃料氣體混合物的第一液體組分從儲(chǔ)罐輸入到燃料管 道中；通過(guò)第一液體組分在所述管道中的燃料流中的移動(dòng)形成增大紊流的第一局部低壓區(qū)域；將包括水的第二液體組分驅(qū)動(dòng)到第一局部低壓區(qū)域中，所述第二液體組分處于比第一 局部低壓區(qū)域中的壓力更高的壓力下；與隨后在所述燃料管道中形成的紊流相結(jié)合，在渦流中液力地混合第一和第二液體組 分以產(chǎn)生雙組分的液體燃料氣體混合物；以與所述雙組分的液體燃料氣體混合物的運(yùn)動(dòng)方向相反的方向在壓力下將包括壓縮 空氣的氣體燃料組分輸入到所述管道中；轉(zhuǎn)變所述氣體燃料組分的運(yùn)動(dòng)方向和形式以形成具有比進(jìn)入的雙組分燃料混合物的 壓力更低的壓力的第二局部低壓區(qū)域；驅(qū)動(dòng)所述雙組分的燃料混合物進(jìn)入到第二局部低壓區(qū)域中，以結(jié)合所述氣體燃料組分 和雙組分的液體燃料氣體混合物從而產(chǎn)生燃料氣體混合物并且在所述燃料氣體混合物中 形成局部偽沸騰狀態(tài)；增大所述燃料氣體混合物的燃料流中的局部壓力以將所述燃料流從偽沸騰狀態(tài)改變 為微小氣泡流；在離心式旋流霧化噴嘴的輸入通道之間分配所述微小氣泡流，所述旋流式霧化噴嘴具 有進(jìn)入到所述燃燒室內(nèi)的頂端，并且使起泡的燃料微小起泡流的比例和形狀適用于所選擇 的燃料混合物的分散度的圓錐形的輸出室。
91.一種用于混合氣體燃料組分流與氣體氧化劑組分的方法，包括在壓力下將氣體燃料組分流供給到通道中，所述通道具有將相同通道的圓形橫截面轉(zhuǎn) 變?yōu)橐怨潭ㄩg隔圍繞所述氣體燃料組分的通道的軸線分布的環(huán)形橫截面的系統(tǒng)，氣體燃料 組分流分散在所指定的通道中的；從所述通道中輸出氣體燃料組分流并且在軸線與氣體燃料組分的通道的橫截面的軸 線重合的球面反射器的球面上均勻地分配；以及將所述氣體氧化劑氣動(dòng)地分散到所述球面反射器的區(qū)域中，并且還在該區(qū)域中混合氣 體燃料組分和氣體氧化劑；
92.一種用于混合氣體燃料組分流與氣體氧化劑流的裝置，包括氣體燃料組分的通道，其用于將氣體燃料組分流軸向地供給到隨著燃料流動(dòng)而變化 的可變橫截面面積中，然后流入到所述可變橫截面的圓柱形通道中，然后流入到球面通道 中；雙級(jí)渦流室，其通過(guò)軸線平行于氣體燃料組分的通道的軸線并且與所述氣體燃料組分 的通道的軸線同心地以固定間隔分布的通道的系統(tǒng)連接，然后通過(guò)一系列的移動(dòng)進(jìn)入到球 面系統(tǒng)的頂部，在所述球面系統(tǒng)的頂部處，與所述氣體燃料組分流的運(yùn)動(dòng)方向相同地引導(dǎo) 氣體氧化劑組分；結(jié)合的反射器部件，其軸線與用于軸向地供給氣體燃料組分流的通道的軸線重合，其 使得用于壓縮輸入的氣體燃料的錐形反射器與圓柱形連接件相結(jié)合，所述圓柱形連接件位 于用于壓縮輸入的氣體燃料組分的錐形反射器和用于混合氣體燃料組分與氣體氧化劑的球面反射器之間，所述結(jié)合的反射器部件在圍繞整個(gè)周長(zhǎng)的外緣上具有錐形反射器。
93.根據(jù)權(quán)利要求92所述的裝置，其中，渦流系統(tǒng)包括渦流發(fā)生器，所述渦流發(fā)生器包 括渦流缸，在所述渦流缸中的圓柱面上具有渦流通道的圓孔輸出端，并且在所述渦流缸上 設(shè)置有形成渦流通道的缸壁。
94.根據(jù)權(quán)利要求92所述的裝置，其中，渦流發(fā)生器包括用于形成渦流的、位于渦流缸 的橫截面的同一平面中的至少三個(gè)通道。
95.根據(jù)權(quán)利要求92所述的裝置，其中，所述形成渦流的至少三個(gè)通道至少位于渦流 缸的同一橫截面中。
96.根據(jù)權(quán)利要求92所述的裝置，其中，渦流發(fā)生器包括用于形成渦流通道的孔，包括 所述孔的通道的長(zhǎng)度是相同的。
97.一種通過(guò)將具有較低壓力的氣體燃料組分流和具有較高壓力氣體氧化劑組分流同 時(shí)供給到充分混合區(qū)域中來(lái)紊動(dòng)地混合所述氣體燃料組分與所述氣體氧化劑組分流的方 法，在進(jìn)入到所述充分混合區(qū)域之前，使所述氣體氧化劑流變成紊流，并且產(chǎn)生平行于氣 體燃料組分的方向的氣體氧化劑的移動(dòng)矢量；
98.一種由氣體燃料組分和氣體氧化劑組分來(lái)制備燃料混合物的方法，包括將氣體燃料組分流供給到完全容納在裝置內(nèi)部的封閉體積中；在通道的體積中形成在朝向燃燒室的方向上移動(dòng)的氣體燃料組分流，其中，對(duì)于每個(gè) 隨后的體積，將氣體燃料組分供給到所述體積中的通道的幾何參數(shù)相同；從第一渦旋缸處形成圍繞所述氣體燃料組分流的壓縮的氣體氧化劑的切向流；從作為第一渦旋缸的延續(xù)的第二渦旋缸處連續(xù)地形成圍繞氣體燃料組分流的壓縮的 氣體氧化劑；連續(xù)地形成圍繞作為第二渦旋缸的延續(xù)的第三渦旋缸的氣體燃料組分流的壓縮的氣 體氧化劑；連續(xù)地形成圍繞作為第三渦旋缸的延續(xù)的第四渦旋缸的氣體燃料組分流的壓縮的氣 體氧化劑；控制和調(diào)節(jié)通過(guò)所有的渦旋缸進(jìn)入到所述裝置中的壓縮的氣體氧化劑的總量，以使氣 體燃料組分的體積或重量比相對(duì)于氣體氧化劑總量的比例能夠根據(jù)所期望的燃燒特性而 變化以防止爆裂，所述比例包括維持在稍微小于咔噠響混合物比例的比例。
99.一種在多種氣體組分的至少一種組分的引導(dǎo)流中三維氣動(dòng)地混合所述多種氣體組 分的方法，包括形成主氣體組分流；形成至少一種輔助氣體組分流，用于輸入到所述主氣體組分流中；三維地變換所述輔助氣體組分流，然后以固定間隔將所述輔助氣體組分流分配到與所 述主氣體組分流同心的圓柱形體積上；將每種所述輔助氣體組分流變換為與主氣體組分在其中移動(dòng)的體積相切地移動(dòng)的流；將所述輔助氣體組分的切向流輸入到主氣體組分流的至少一個(gè)橫截面中，并且形成與 該主氣體組分流同心的氣動(dòng)渦旋柱；以及持續(xù)地控制、持續(xù)地調(diào)節(jié)和維持所述主氣體組分流和輔助氣體組分流的至少壓力、流 量和線速度這些參數(shù)的穩(wěn)定性。
100.一種三維氣動(dòng)變換、冷卻和去除來(lái)自被引導(dǎo)的氣體組分流的水的方法，所述氣體 組分優(yōu)選是壓縮空氣，包括形成壓縮氣體組分流，優(yōu)選是壓縮空氣流；三維地變換所述壓縮氣體流，然后以固定間隔將所述壓縮氣體流分配到與圓柱形體積 同心的圓柱形體積上；將每種氣體流變換成與所述圓柱形體積相切地移動(dòng)的流；將多個(gè)切向的壓縮氣體流輸入到所述圓柱形體積的至少一個(gè)橫截面中，減小每個(gè)流中 的壓力，降低每個(gè)流中的溫度，并且形成與所述圓柱形體積同心的氣動(dòng)渦旋柱；改變輸入到所述圓柱形體積中的多個(gè)壓縮氣體流中的每一個(gè)壓縮氣體流的壓力，降低 氣體的溫度，并且在結(jié)合的多個(gè)氣體流的渦流管中接收以壓力和線速度計(jì)的氣體流的紊流 狀態(tài)；以及持續(xù)地控制、持續(xù)地調(diào)節(jié)和維持所述氣體流的至少壓力、流動(dòng)速度和線速度這些參數(shù) 的穩(wěn)定性。
101.一種三維氣動(dòng)轉(zhuǎn)化、冷卻和去除來(lái)自被引導(dǎo)的氣體組分流中的水的方法，所述氣 體組分優(yōu)選是排氣，包括形成壓縮氣體組分流，優(yōu)選是壓縮空氣流；三維地變換所述壓縮氣體流，然后以固定間隔將所述壓縮氣體流分配到與所述圓柱形 體積同心的圓柱形體積上；將每種氣體流變換與所述圓柱形體積相切地移動(dòng)的流；將多個(gè)切向的壓縮氣體流輸入到所述圓柱形體積的至少一個(gè)橫截面中，減小每個(gè)流中 的壓力，降低每個(gè)流中的溫度，并且形成與所述圓柱形體積同心的氣動(dòng)渦旋柱；改變輸入到所述圓柱形體積中的多個(gè)壓縮氣體流中的每一個(gè)壓縮氣體流的壓力，降低 氣體的溫度，并且在結(jié)合的多個(gè)氣體流的渦流管中接收以壓力和線速度計(jì)的氣流的紊流狀 態(tài)；持續(xù)地控制、持續(xù)地調(diào)節(jié)和維持所述氣體流的至少壓力、流動(dòng)速度和線速度這些參數(shù) 的穩(wěn)定性；以及形成與冷的壓縮空氣和冷凝水接觸的來(lái)自排氣的排氣流。
102.一種液體和氣體組分的混合物，包括已動(dòng)態(tài)混合的液體組分的基本形態(tài)，所述液體組分顯示為氣泡上的球形圍繞物； 氣泡，在壓力下進(jìn)入到所述已動(dòng)態(tài)混合的液體組分的體積中，所述氣泡具有大于大氣 壓力的內(nèi)部壓力；由具有大于大氣壓力的內(nèi)部壓力的所述氣泡和已動(dòng)態(tài)混合的液體組分的圍繞物中的 已動(dòng)態(tài)混合的液體組分所構(gòu)成的一組氣體_液體的囊狀物；以及一群氣體_液體囊狀物的組，其中所述囊狀物在囊狀物的圍繞物的球面的極點(diǎn)上相互 接觸。
103.一種動(dòng)態(tài)混合所述液體和氣體圍繞物的方法，包括 動(dòng)態(tài)地分散和變換混合物的第一液體組分流；將混合物的第一液體組分最大程度地分散到壓力下降的外部環(huán)形區(qū)域中； 與之同時(shí)，動(dòng)態(tài)地分散和變換混合物的氣體組分流或者氣體組分的混合物流； 將所述氣體組分或者氣體組分的混合物最完全地分散到壓力下降的內(nèi)部環(huán)形區(qū)域中；以及使第二液體進(jìn)入同軸的壓力下降的環(huán)形區(qū)域中，使第二液體與混合物的第一液體組分 動(dòng)態(tài)地混合，同時(shí)在壓力下輸入氣體組分流或者氣體混合物流并且使其與液體組分的混合 物混雜，使得形成氣體-液體囊狀物形式的一組氣泡和它們的群及連接部分，并且隨著繼 續(xù)壓縮氣體-液體混合物的體積，氣泡的內(nèi)部壓力增大并且直徑減小。
104.一種氣體圍繞物的混合物，包括 混合物的一種氣體組分的動(dòng)態(tài)流的基本流；與所述基本流同軸的、包括混合物的隨后的氣體組分的渦旋管； 隨后的氣體組分的徑向流以固定間隔被導(dǎo)入到所述基本動(dòng)態(tài)流中，并且定期地，所述 徑向流在混合物的渦旋管內(nèi)的軸向的線性矢量的影響下已經(jīng)改變了軌跡。
105.一種動(dòng)態(tài)混合氣體圍繞物的方法，包括 形成混合物的第一氣體組分的圓柱形流； 控制和調(diào)節(jié)所述第一氣體組分流的基本動(dòng)態(tài)參數(shù)；在與所述第一氣體組分流的圓柱形相切的方向上圍繞所產(chǎn)生的第一氣體組分的動(dòng)態(tài) 流來(lái)均勻地分散混合物的輔助壓縮氣體組分流；由該隨后的壓縮氣體組分的切向流的組來(lái)形成渦旋管，所述切向流與所產(chǎn)生的混合物 的氣體組分的動(dòng)態(tài)流同心；以及控制和調(diào)節(jié)所述混合物的第一氣體組分流和輔助壓縮氣體組分流的基本動(dòng)態(tài)參數(shù)并 使其同步。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了用于制備和活化液體和氣體燃料的方法、系統(tǒng)和設(shè)備。公開(kāi)了渦流冷卻壓縮氣體流和從空氣中除去水的方法。
文檔編號(hào)B01F5/04GK101952019SQ200880113560
公開(kāi)日2011年1月19日 申請(qǐng)日期2008年9月5日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月7日
發(fā)明者D·利夫希茨, L·泰西納 申請(qǐng)人:湍流能量公司