CN101952019B

CN101952019B - 流体的动态混合

Info

Publication number: CN101952019B
Application number: CN200880113560.0A
Authority: CN
Inventors: D·利夫希茨; L·泰西纳
Original assignee: CONCORD MATERIAL TECHNOLOGIES
Current assignee: CONCORD MATERIAL TECHNOLOGIES
Priority date: 2007-09-07
Filing date: 2008-09-05
Publication date: 2014-03-12
Anticipated expiration: 2028-09-05
Also published as: JP5905044B2; US20100281766A1; US20100243953A1; US8746965B2; WO2009033005A3; WO2009033005A2; WO2009033000A1; JP2014155922A; US20140286122A1; BRPI0816704A2; CN103768968A; CN101952019A; EP2185274A2; JP2010538152A; EP2185275A4; EP2185275A1; EP2185274A4

Abstract

本发明公开了用于制备和活化液体和气体燃料的方法、系统和设备。公开了涡流冷却压缩气体流和从空气中除去水的方法。

Description

流体的动态混合

优先权要求

本申请要求以下美国临时申请的优选权：2007年9月7日提交的且名称为“用于燃料的制备和活化的方法和设备”的美国临时申请U.S.S.N.60/970,655；2007年9月25日提交的且名称为“用于燃料的制备和活化的方法和设备”的美国临时申请U.S.S.N.60/974,909；2007年10月10日提交的且名称为“用于燃料的制备和活化的方法和设备”的美国临时申请U.S.S.N.60/978,932；2007年12月7日提交的且名称为“用于燃料的制备和活化的方法和设备”的美国临时申请U.S.S.N.61/012,334；2007年12月7日提交的且名称为“用于燃料的制备和活化的方法和设备”的美国临时申请U.S.S.N.61/012,337；2007年12月7日提交的且名称为“燃料制备”的美国临时申请U.S.S.N.61/012,340；以及2008年3月17日提交的且名称为“用于混合气体组分的设备和方法”的美国临时申请U.S.S.N.61/037,032。所有的前述申请以其全部内容被结合来作为参考。

技术领域

发明涉及用于流体的动态混合的方法、设备和系统。

背景技术

混合物中的混合组分是众所周知的。用于确定混合过程的效率的基本标准为确定合成的混合物的均匀性的那些参数。但是不仅通过合成的混合物的合成均匀性来确定混合加工的效率，而且还包括例如能量消耗、加工过程开发的时间、混合物状态的稳定性、混合物的动能的加工参数的考虑事项以及其他的考虑的事项。

在一些技术中，希望混合各种不同特性的组分，例如，有机的和/或无机的液体、液体和气体、具有如天然气、氢气或者其他气体的不同特性的各种气体和为空气或氧气的气体氧化剂。

一些有效的已知混合方法利用所谓的用于处理对混合物的组分的加强和影响的动态效应。

实例包括使用喷射器、雾化器或者比机械混合设备更有效的文丘里管设备的那些设备，并且通常仅使一种组分处于动态状态中。

除了气体和液体组分的通常混合之外，关于制备气体燃料混合物并将其供给到各种设备的燃烧室中的技术选用通常是已知的。

发动机(例如，内燃机)燃烧燃料来为设备提供动力。有时候，所述发动机在燃烧燃料方面具有小于百分之一百的效率。所述低效率导致了在燃料循环之后一部分燃料未被燃烧。发动机的低效率可能导致进入大气中的有毒排放物增加并且可能需要大量的燃料来产生所选择的能量水平。已经采用了不同方法来试图提高燃烧室的效率。通常，提高发动机的效率是所希望的，因为效率的提高会由于减少了燃料的消耗量而节省金钱，，并且可以减少排放。

在所述系统中，认为各种可燃气体的混合物和燃料液体与气体的混合物(例如，带有空气或氧气的天然气或者带有空气和辅助的液体组分的汽油或柴油燃料)具有提高气体燃料或者液体-气体燃料的混合物的燃烧效率的目的，例如，通过增加向燃烧区域提供氧化剂、改进燃烧器设计、改进汽缸或其他的发动机部件的设计、改进换热器的表面和设计、产生增加的紊流、在系统中产生涡流条件、使用涡轮增压器来在压力下补充燃烧空气等等。

发明内容

在一个方面，本发明涉及动态地影响各种液体和/或气体环境、它们的混合和加强它们的动势的技术。

更具体是，所述技术可以延伸至利用对加工的关键参数的完全和持续控制来按不同的可控比例和组合来混合各种液体和/或气体的领域，从而限定出混合物的质量和参数。

在一些实施例中，使用领域可以表示为包括动态混合具有不同的物理和化学性质及活化度的不同流体源-有机和/或无机-的任何应用。例如，所述原理可以适用于按不同组合和比例来混合液体和液体、液体和气体、气体和气雾介质、气体和气体。

所述技术条件的应用可以运用到用于制备燃料混合物的工艺和设备中、用于所有行业的混合技术的工艺中和用于大量的其他非工业的应用中。

实施例涉及这样的技术，混合物的特性和混合物的组分的特性变化的标志根据该技术对混合过程的动态参数的控制所产生。作为对混合物组分的动态影响的结果，混合物组分的动势水平和合成的混合物的动势水平一样地变化。

因此，实施例还涉及合成的变化，所述变化是由混合期间在混合物的组分上的各种动态影响的综合作用所引起的。

在另一方面，本发明还涉及用于内燃室的燃料混合物的动态燃料制备和活化技术。

在另一方面，发明涉及气体和/或带有气体的液体、带有氧化剂的天然气的混合的总领域；例如，实施例涉及用于制备气体混合物和/或液体混合物(包括在被供应到燃烧室中之前的管道中的气体燃料的混合物)的方法和设备。

在另一方面，本发明涉及以下设备和工艺中的一种或多种：用于包括液体和气体组分的起泡形式的混合物的动态混合和活化的设备和工艺；用于包括液体和气体组分的燃料混合物的动态混合和活化的设备和方法；用于包括气体组分(例如，由气体组分组成)的燃料混合物的动态混合和活化的设备和方法；用于多种液体组分的动态混合和活化的设备和方法；用于气体组分的动态混合的设备和方法；以及用于多种气体组分的混合和冷却的设备和方法。

在一些实施例中，组分(无论是液体、气体或它们的组合)混合的特征是来自同步的液流中的伯努利效应和气流中的伯努利效应的正面效果的重叠，其在使用相同能源的一个设备中来执行并且在相同的结构细节的限制内。该特征减少了能源的消耗、减小了设备的尺寸、简化了设备的设计并且提高了设备的操作性能和效率。

通过例如液流和气流组分的压力的技术参数来形成所述设备的混合结果。可以由设备产出的起泡混合物的介电渗透率的测量结果来确定对混合过程质量的评定。

在一些实施例中，当应用到设备上时，组分混合的特征是绝热膨胀(焦耳-汤姆逊热电效应)和兰克(Ranque)效应现象的正面效果的重叠，所述设备用来连续地冷却压缩空气流并且析出水。所述重叠效应不需要额外的能源，并且实质上使用和传统方法相同量的能量，可以降低空气温度并且可以提高设备生产率和效率。

通过重叠本文中所描述的设备中的几种物理现象的效应，可以由液体和气体组分产生利用其他方法不可能获得的新的混合物形式。

在采用所述特征的设备中，可以应用另外派生的原理，通过它们的累积效应来提供效率的附加增益。例如，应用将液力流从圆形系统流变换为环状系统流的原理、形成降低压力的连续的体积区域并且在高压下将各种混合物组分输入到所述区域中的原理和/或将气体组分嵌入液体组分中的原理，每种原理可以改善混合物的均匀性和其性能。例如，当两者都以相同的工作参数来使用时，具有环形区域并且施加综合效应的设备在增大动能方面可以比具有带平面环形区域结构的圆柱形区域的一些喷射器更有效9.6倍。

本文中描述的设备和方法还可以包括对燃料管道中流动的气体燃料流或液体燃料流具有显著的液力影响和气动影响的多个阶段。

用于活化一些现有系统的燃料管道中的燃料的工艺可以使用最小的能量消耗以显著地提高燃烧室中燃烧过程的效率，而同时减小用于燃烧室中的典型的燃烧周期的有机燃料的体积。可以仅使用下列来获得用于燃料活化作用的能量的高效工艺：在燃料系统中将燃料组分输入到燃料活化模块的液力部分中的现有的燃料泵；用于燃料活化模块的气动部分的输入的能量高效的压缩机的输出端，所述压缩机由使用燃料的设备的现有的输出轴来提供动力；以及，应用伯努里定理来形成低压区，以用于产生紊流、燃料组分的混合物和微小气泡形式。

在另一方面，本发明使设备和方法具有用于燃料活化作用(给定体积的燃料的更大的可燃性)的特征以提高内燃室中的燃料效率，结果在用于产生单位能量水平的燃料的体积方面有相应的减小。

燃料在燃烧室中燃烧的过程可以确定带有所述燃烧室的设备的效率，环境清洁度、热力学参数和机械特性。因此，正确的燃料制备具有很高的价值，具体是，如果在燃烧室中燃烧之前进行空气/燃料混合物的制备，则更好地控制可以产生所期望的结果的变量。因此，使用的领域是用于制备和活化在燃烧室中燃烧的燃料的系统。

在另一方面，发明具有增加燃料的可燃性的特征，并且因此，增加了相同体积的燃料燃烧的能量，其从而可以减少排出气体的毒性并且提高了总效率。

在另一方面，发明具有增加燃烧空气的数的特征，所增加的燃烧空气可以通过燃料管道补充到燃烧室中，因为空气在喷射到燃烧室中之前被嵌入到液体燃料组分的混合物中。在燃烧之前，通过受控的预混合工艺将空气补充到燃料管中和传统的涡轮增压器具有相同的效果，但是没有移动机械构件并且具有空气/燃料混合物爆燃的更精确的正时；调节空气/燃料混合物和具有空气的预混合好的燃料混合物进入燃烧室的喷射速度的能力允许由在活塞位置的最优点处将燃料微滴(其不大于10微米)喷射到燃烧室中的正时能力来提高效率。

另外，在不改进发动机的情况下，该涡轮增压器的作用可以被传递给现有的燃烧室，可以降低进入燃烧室的燃料的温度而起到隔热作用，并且由于燃料与空气混合的非常均匀的紊流的良好燃烧特性，可以减少排放和振动。

在另一方面，在柴油机中，如果水是被添加到燃料活化设备的燃料中的一种燃料组分，则：通过在压力下将空气嵌入活化设备的燃料混合物中，柴油机燃料混合物的增大的压缩率允许柴油机喷油器的泵压降低；水与燃料泡沫中的其它燃料组分一起成为乳化液，并且显著地降低了在低燃料管道压力下否则通过机械方法混合到燃料中的水的通常的腐蚀作用；添加到燃烧室中的水还显著地减少排放物并且产生了降低燃烧温度的冷却效果。

实施例在所有类型的内燃设备中有广泛的应用，所述设备例如包括使用在以下中的那些：用燃料作动力的发动机和发电机的所有类型的商业和工业设备、如飞机和军舰的涡轮机与发动机的军事装备等，而与所燃烧的燃料(汽油、柴油、煤油、喷气燃料、丙烷、乙醇、它们的组合等)无关。

在一些方面，制备供燃烧设备使用的燃料和气体的混合物的方法包括从燃料罐接收包含燃料的第一液体组分并且通过在所述活化设备中移动第一液体组分来形成增大紊流的第一局部低压区域。

所述方法还可以包括接收进入到第一局部低压区域中的第二液体组分并且在第一局部低压区域的涡流中混合第一和第二液体组分以形成双组分的燃料混合物。所述方法还可以包括接收压缩气体并且形成具有比所述双组分的燃料混合物的进入流处的压力更低的第二局部低压区域。所述方法还可以包括将双组分的燃料混合物驱动到第二局部低压区域中以在已组合的燃料气体混合物中形成局部的伪沸腾状态，增大燃料气体混合物流中的压力以形成微小的气泡流。

实施例可能包括以下的一种或多种情况：

第一液体组分可以是有机燃料。接收第二液体组分可以包括在比第一局部低压区域中的压力更高的压力下将第二液体组分驱动到第一局部低压区域中。

第二液体组分可以是水、另一种燃料、相同的燃料或者其他液体。形成第二低压区域可以包括与双组分的液体燃料和气体混合物的运动方向相反地在压力下将气体输入到管道中，并且在气体进入到第二低压区域中之前改变气体的运动方向和形式。微小的气泡流可以是泡沫流和均匀流。可以通过优选地利用伯努利定律的物理原理所形成的流体动力效应来在燃料混合物的至少一种液体组分的流中形成增加紊流的局部区域。可以通过优选地利用伯努利定律的物理原理所形成的流体动力效应来在燃料混合物的至少一种液体组分的流中形成局部低压区域。可以通过优选地利用伯努利定律的物理原理所形成的空气动力效应来在燃料气体混合物的至少一种气体组分的流中形成局部低压区域。可以通过优选地利用伯努利定律的物理原理所形成的结合的流体动力效应和空气动力效应来在燃料混合物的流中形成伪沸腾体积的局部区域。燃料混合物的有机组分可以被用作液体工作介质。气体介质可以是压缩空气。

在一些方面，用于制备供应到燃烧室中的燃料气体混合物的方法可以包括接收来自储罐的第一液体组分，所接收的第一液体组分处于压力下。所述方法还可以包括生成多个分散的第一液体组分的流以形成增大紊流的局部区域。所述方法还可以包括形成压力小于第一液体组分的进入流处的压力的第一局部低压区域。所述方法还可以包括形成第二局部低压区域。所述方法还可以包括将压缩气体输入到第二局部低压区域中。所述方法还可以包括将紊流的燃料流从第一低压区域驱动到第二局部低压区域中，以在燃料流中形成局部的伪沸腾状态。所述方法还可以包括增大燃料流中的压力以将燃料流从伪沸腾状态转变为微小的气泡流。

实施例可能包括以下的一种或多种情况：

第一液体组分可以是有机燃料。形成第二低压区域可以包括与双组分的液体燃料气体混合物的运动方向相反地在压力下将气体输入到管道中，并且在气体进入到第二低压区域中之前改变气体的运动方向和形式。微小的气泡流可以是起泡的均匀流。

在一些方面，用于制备输入到燃烧室中的燃料气体混合物的设备可以包括带有产生流体动力效应的机械接口件的液力系统。所述设备还可以包括带有机械接口件的气动系统，所述机械接口件产生空气动力效应并且连接到产生流体动力效应的机械接口件上。所述设备还可以包括用于将液体组分输入到液力系统中的第一管道。

所述设备还可以包括用于将气体组分从压缩机输入到气动系统中的第二管道。所述设备还可以包括用于输入至少一种燃料组分的第三管道。所述设备还可以包括用于输出包含燃料组分、气体组分和液体组分的燃料混合物的系统。设备还可以包括配置成容纳所述液力系统的第一外壳。设备还可以包括配置成容纳所述气动系统的第二外壳，所述第一外壳和第二外壳被配置成位于燃料管道中，其中所述设备的液力系统和气动系统位于第一外壳和第二外壳内的圆柱形销上以提供结合的机械-液力的和机械-空气动力的接口件。

实施例可以包括以下的一种或多种情况：

液力系统可能包括对称地设置在燃料管道的轴线周围的多个通道，所述通道具有逐渐减小的横截面积。气动系统还可以包括对称地设置在燃料管道的轴线周围的多个通道，所述通道具有逐渐减小的横截面积。气动系统还可以包括至少一个通道，所述通道具有入口和在燃料混合物的运动方向上导向燃烧室的出口。设备还可以包括锥形反射器。

产生流体动力效应的机械接口件和产生空气动力效应的机械接口件可以通过锥形反射器来连接。所述结合的液力接口件和气动接口件可以通过锥形面顶部上的锥形反射器来连接。所述结合的液力和空气动力的接口件可以各自具有带有外部和内部锥形面的反射器，其中内部锥形面处理气动(气体)流并且外部锥形面处理液力(液体)流。

在一些方面，用于制备输入到燃烧室中的燃料气体混合物的设备可以包括设置在燃料管道中的活化模块，所述活化模块包括液力系统和连接到液力系统上的气动系统。设备还可以包括具有燃料混合物的一种或多种组分的至少一个储罐，所述至少一个储罐通过燃料泵和管道连接到活化模块的液力系统上。设备还可以包括由具有燃烧室的设备的轴来驱动的压缩机，压缩机的输出端连接到活化模块上。设备还可以包括至少一个用于将已活化的燃料混合物从活化模块输出到雾化器中用于进入到燃烧室中的设备。

实施例可能包括以下的一种或多种情况：

活化模块可以包括第一外壳结构、第二外壳结构和结合第一外壳结构与第二外壳结构并提供连接到燃料管道上的位置的部件；所述部件、第一外壳结构和第二外壳结构被配置成产生用于形成适用于伯努里定理的效应的条件并且产生两个连续的局部活化区域。所述液力系统包括处于截头圆锥形状的圆锥形燃料进入空腔，所述截头圆锥的直径在燃料组分的输入端处较大并且沿着燃料组分运动的方向变小，所述气动系统包括处于截头圆锥形状的圆锥形气体进入空腔，所述截头圆锥的直径在气体组分的输入端处较大并且沿着气体组分运动的方向变小。

所述装置还包括设置在所述液力系统中的截头圆锥的较小直径的端部处的毛细管孔，所述毛细管孔的轴线平行于燃料管道的轴线并且与所述截头圆锥的圆同心。所述装置还包括设置在所述气动系统中的截头圆锥的较小直径的端部处的毛细管孔，所述毛细管孔的轴线平行于燃料管道的轴线并且与所述截头圆锥的圆同心。燃料混合物的活化模块的液力和气动的工作介质的输入结构各自处于截头圆锥的形式；在所述液力的结构中，首先从小直径处开始流动，然后流入到大直径处，并且在气动结构中，首先从大直径处开始，然后流入到小直径处。可以从模块的两侧来执行将液体和气体工作介质输入到活化模块中，并且在与燃料混合物移动到燃烧室中的方向相反的方向上执行将气体工作介质输入。

在一些方面，供内燃室中使用的燃料混合物可以包括多个相互接触的多级燃料球，每个多级燃料球具有压缩气体芯和围绕所述压缩气体芯的紊流的有机燃料的壳层。

实施例可能包括以下的一种或多种情况：

多个多级燃料球可以包括多个脉冲式多级燃料球。

在一些方面，供内燃室中使用的燃料混合物可以包括多个相互接触的多级燃料球。每个多级燃料球可以具有压缩气体芯和围绕所述压缩气体芯的壳层。壳层可以包括有机燃料组分的混合物。

实施例可能包括以下的一种或多种情况：

多个多级燃料球可以包括多个脉冲式多级燃料球。有机燃料组分的混合物可以包括汽油和乙醇的混合物。

在一些方面，主要是供内燃室中使用的燃料混合物可以包括多个相互接触的多级燃料球。

每个多级燃料球可以包括压缩气体芯和围绕所述压缩气体芯的壳层，所述壳层包括有机燃料组分和无机燃料组分的混合物。

实施例可能包括以下的一种或多种情况：

多个多级燃料球可以包括多个脉冲式多级燃料球。有机燃料组分的混合物可以包括汽油和水的混合物。

在一些方面，用于制备和活化输入到燃烧室中的燃料气体混合物的设备可以包括位于燃料管道中的燃料混合物的活化模块。燃料混合物的活化模块可以包括液力系统和连接到所述液力系统上的功能性的气动系统。设备还可以包括配置来容纳燃料混合物的组分的储罐，所述储罐通过燃料泵和燃料管道连接到活化模块的液力系统上。设备还可以包括通过具有内燃室的设备的输出转动轴的旋转来驱动的压缩机，所述压缩机通过管道连接到活化模块的气动系统上。设备还可以包括用于将已活化的燃料混合物从活化模块输出到雾化器中以用于将所述活化过燃料混合物输送到燃烧室中的设备。

在一些方面，用于制备输入到燃烧室中的燃料气体混合物的方法可以包括在压力下将包含有机燃料的燃料气体混合物的第一液体组分从具有燃料的储罐处在燃料管道中输入到活化设备中。所述方法还可以包括当第一液体组分在管道中的燃料流中流动时在所述活化设备中形成增大紊流第一局部低压的区域。所述方法还可以包括在比所述第一局部低压区域更高的压力下将包括水的第二液体组分驱动到第一局部低压区域中。所述方法还可以包括通过与所述燃料管道中的紊流相结合，在所述活化装置的涡流中进行局部液力混合来混合第一和第二液体组分，以形成双组分的液体燃料气体混合物。所述方法还可以包括以与所述双组分的液体燃料气体混合物流的运动方向相反的方向在在压力下所述管道中输入包括压缩空气的气体燃料组分，以形成比所述双组分燃料混合物的进入流的压力更低的第二局部低压区域。所述方法还可以包括驱动所述双组分的燃料混合物进入到第二局部低压区域中以在所述气体燃料组分和双组分液体燃料气体混合物的混合物中形成局部伪沸腾状态。所述方法还可以包括增大所述燃料流中的局部压力以从所述气体燃料组分和双组分的液体燃料气体混合物的混合物来形成起泡的均匀的微小气泡流。

在一些方面，用于制备输入到燃烧室中的燃料气体混合物的方法可以包括在压力下将来自具有规定的液体组分的储罐的燃料气体混合物的液体组分输入到燃料管道中。

所述方法还可以包括将所规定的液体组分变换为多个分散的微小流以形成增大紊流的局部区域并且形成紊流的液体组分的微小流。

所述方法还可以包括与紊流的微小流的运动方向相反地在压力下将气体燃料组分输入到燃料管道中，以形成比包含压缩空气的气体燃料组分的入口燃料流具有更低压力的第二局部低压区域。

所述方法还可以包括将紊流的的微小流驱动到第二局部低压区域中以在燃料流中形成局部伪沸腾状态。所述方法还可以包括增大燃料流中的局部压力以产生微小气泡的起泡均匀流。

在一些方面，用于制备和活化输入到燃烧室中的燃料气体混合物的设备可以包括液力系统，所述液力系统包括包括机械-液力接口件和第一外壳，所述第一外壳与所述机械-液力接口件同轴。所述设备还可以包括气动系统，所述气动系统包括机械-气动接口件和第二外壳，所述第二外壳与所述机械-气动接口件同轴，所述机械-气动接口件和所述机械-液力接口件功能性地连接。所述设备还可以包括第一系统，所述第一系统包括配置来将液体燃料组分从储罐输入到所述液力系统中的第一管道。

所述设备还可以包括第二系统，所述第二系统包括配置来将气体燃料组分从压缩机输入到所述气动系统中的第二管道。所述设备还可以包括配置来输入至少一种燃料组分的输入系统和用于输出燃料混合物的输出系统，其中所述液力和气动系统设置在所述输入系统和输出系统之间，其中所述液力系统包括第一外壳内的第一圆柱形销，并且所述气动系统包括第二外壳内的第二圆柱形销，当所述第二圆柱形销与第一圆柱形销被压在一起时，提供了结合的机械-液力和机械-气动接口件。

在一些方面，设备可以包括液力系统，所述液力系统包括接收燃料的输入装置、配置来产生燃料的紊流的多个燃料通道和配置来将燃料的紊流从液力系统输出到第一低压区域中的输出装置。设备还可以包括气动系统，所述气动系统包括配置来产生压缩空气流的多个空气通道和配置来将压缩空气流输出到连接到第一低压区域上的第二低压区域中的输出装置。设备还可以包括位于第一低压区域和第二低压区域之间的通道，所述通道配置来将燃料紊流从第一低压区域输送到第二低压区域中以使燃料紊流与压缩空气流相混合以形成多个燃料的微小气泡。

在一些方面，设备可以包括配置来接收燃料并且产生燃料紊流的第一低压区域和配置来接收燃料紊流及气体组分并产生多个燃料球的第二低压区域，所述燃料球具有压缩气体芯和围绕所述压缩气体芯的有机燃料的壳层。

在一些方面，方法包括接收燃料组分、接收气体组分、形成多个燃料球并且将所述多个燃料球传送到燃烧室中，所述燃料球具有压缩气体芯和围绕所述压缩气体芯的有机燃料的壳层。

在一些方面，设备包括配置来接收燃料组分的第一输入端和配置来接收气体组分的第二输入端。设备还包括液力系统和连接到该液力系统上的气动系统。所述气动系统和液力系统可以被配置来接收燃料组分和气体组分并且形成多个燃料球，所述燃料球具有压缩气体芯和围绕所述压缩气体的芯的包括有机燃料的壳层。设备还可以包括配置来将所述多个燃料球传送到燃烧室中的输出端。

实施例可以包括以下的一种或多种情况：

所述外壳还可以包括第二液体。所述壳层还可以包括水。所述壳层还可以包括不同于所述燃料组分的第二燃料组分。

在一些方面，设备包括配置来接收燃料组分的第一输入端、配置来接收液体的第二输入端和配置来接收气体组分的第三输入端。设备还包括液力系统和连接到该液力系统上的气动系统。所述气动系统和液力系统可以被配置来接收燃料组分、液体和气体组分并且形成多个燃料球，所述燃料球具有压缩气体芯和围绕所述压缩气体芯的、包括燃料组分和液体的壳层。设备还可以包括配置来将所述多个燃料球传送到燃烧室中的输出端。

在一些方面，用于制备输入到燃烧室中的燃料气体混合物的设备包括带有液力系统外壳的液力系统和同轴地设置在所述液力系统外壳中的机械-液力接口件。所述设备还包括气动系统，所述气动系统包括气动系统外壳和同轴地设置在所述气动系统外壳中的机械-气动接口件，所述机械-液力接口件被功能性地连接到机械-气动接口件上。所述设备还包括配置来将液体组分从具有所述液体燃料组分的储罐处输入到液力系统中的管道。所述设备还包括配置来将气体组分从压缩机处输入到气动系统中的管道。所述设备还包括配置来输入至少一种燃料组分的系统。所述设备还包括配置来输出燃料混合物的系统。所述液力系统和气动系统可以位于液力系统外壳和气动系统外壳内的圆柱形销上，并且被压在一起时提供了结合的机械-液力和机械-气动接口件。

设备还包括配置来从液力系统和气动系统中接收已活化的燃料混合物输出并且向液力转换中心供应所述已活化的燃料混合物的设备。

设备还包括与雾化器的输入通道相连的转换中心，所述雾化器具有配置来直接进入燃烧室的喷嘴头。

在一些方面，用于制备和活化输入到燃烧室中的燃料和气体的混合物的设备包括设置在燃料管道中的燃料混合物的活化模块。活化模块包括液力系统和连接到该液力系统上的气动系统。设备还包括配置来储存燃料和气体混合物组分的储罐，所述储罐通过燃料泵和管道连接到液力系统上。设备还包括配置来由包括内燃室的设备的轴驱动的压缩机，所述压缩机的输出端连接到活化模块上。

设备还包括配置成从所述活化模块处接收已活化的燃料和气体混合物并且将已活化的燃料和气体混合物供应给雾化器的设备。设备还包括配置成从所述活化模块处接收已活化的燃料和气体混合物并且将已活化的燃料和气体混合物供应给液力转换中心的设备。设备还包括与离心式旋流喷嘴的输入通道相连的转换中心，所述离心式旋流喷嘴具有配置来直接进入燃烧室的喷嘴头。

在一些方面，用于制备供应到燃烧室中的燃料气体混合物的方法包括从燃料罐处将燃料气体混合物的第一液体组分提供给燃料管道。第一液体组分可以是有机燃料。所述方法还包括通过第一液体组分在管道的燃料流中的移动来形成增大紊的第一局部低压区域。所述方法还包括将包括水的第二液体组分驱动到第一局部低压区域中，所述第二液体组分处于比第一局部低压区域中的压力更高的压力下。所述方法还包括与随后在燃料管道中形成的紊流结合来在涡流中液力地混合第一和第二液体组分以生成双组分的液体燃料气体混合物。

方法还包括与所述双组分的液体燃料气体混合物流的运动方向相反地在压力下将包含压缩空气的气体燃料组分输入到管道中。方法还包括改变气体燃料组分的运动方向和形式以形成具有比双组分的燃料混合物的进入流处的压力更低的压力的第二局部低压区域。方法还包括将所述双组分的燃料混合物驱动到第二局部低压区域中以结合气体燃料组分和双组分的液体燃料气体混合物来生成燃料气体混合物并且在燃料气体混合物中形成局部的伪沸腾状态。所述方法还包括增大燃料气体混合物的燃料流中的局部压力以使燃料流从伪沸腾状态转变为微小的气泡流。

所述方法还包括在雾化器喷嘴的输入通道之间分配微小气泡流，所述雾化器喷嘴包括配置来进入燃烧室的端部，并且包括使起泡的燃料微小气泡流的比例和形状适用于所选择的燃料混合物的分散度的圆锥形输出端。

在一些实施例中，微小气泡流可以是起泡的均匀的微小气泡的流。

在一些方面，用于制备供应到燃烧室中的燃料和气体混合物的方法包括从燃料罐中将燃料气体混合物的第一液体组分提供给燃料管道以形成第一液体组分流，所述第一液体组分包括有机燃料。所述方法还包括将第一液体组分流转变为多个分散的微小流并且形成增大紊流的局部区域。所述方法还包括在所述增大紊流的局部区域中产生第一液体组分的紊流。所述方法还包括与所述第一液体组分的紊流的运动方向相反地在压力下输入包含压缩空气的气体燃料组分。所述方法还包括改变气体燃料组分的运动方向和形式以形成压力比第一液体组分的紊流的压力更低的第二局部低压区域。

所述方法还包括将第一液体组分的紊流驱动到第二局部低压区域中以在所述第一液体组分的紊流中形成局部的伪沸腾状态。所述方法还包括增大燃料气体混合物的燃料流中的局部压力以使燃料流从伪沸腾状态转变为微小的气泡流。所述方法还包括在雾化器喷嘴的输入通道之间分配微小气泡流，所述雾化器喷嘴具有配置成进入燃烧室的一个或多个端部并且具有使起泡的燃料微小气泡流的比例和形状适用于所选择的燃料混合物的分散度的圆锥形输出腔。

在一些方面，用于制备输入到燃烧室中的燃料和气体的混合物的多阶段活化方法包括在压力下将燃料气体混合物的液体组分从具有所述液体组分的储罐处输入到燃料管道中以形成所述液体组分流。

所述方法还包括将所述液体组分流转变为多个分散的微小流。所述方法还包括形成增大紊流的局部区域。所述方法还包括与所述第一液体组分的紊流的运动方向相反地在压力下输入包含压缩空气的气体燃料组分。

所述方法还包括改变气体燃料组分的运动方向和形式以形成压力比第一液体组分的紊流的压力更低的第二局部低压区域。

在一些方面，用于制备和活化输入到燃烧室中的燃料气体混合物的设备包括液力系统，所述液力系统包括液力系统外壳和同轴地设置在所述液力系统外壳中的机械-液力接口件。

设备还包括气动系统，所述气动系统包括气动系统外壳和同轴地设置在所述气动系统外壳中的机械-气动接口件。所述设备还包括配置来将液体组分从具有规定的液体燃料组分的储罐处输入到液力系统中的管道。所述设备还包括配置来将气体组分从压缩机处输入到气动系统中的管道。所述设备还包括配置来输入至少一种燃料组分的系统。设备还包括配置成输出燃料混合物的系统，其中所述液力系统和气动系统位于液力系统外壳和气动系统外壳内的圆柱形销上，并且当所述液力系统外壳和气动系统外壳内的圆柱形销被压在一起时，提供了结合的机械-液力和机械-气动接口件。设备还包括配置成从喷嘴式喷雾器分配所述燃料气体混合物的系统，所述喷雾器具有圆锥形输出端，所述圆锥形的较大直径面向所述燃烧室。

在一些方面，用于制备和活化输入到燃烧室中的燃料气体混合物的设备可以包括设置在燃料管道中的燃料混合物的活化模块。活化模块包括液力系统和连接到该液力系统上的功能性的气动系统。设备还包括配置来储存燃料混合物组分的至少一个储罐，所述储罐通过燃料泵和燃料管道连接到活化模块的液力系统上。设备还包括通过具有内燃室的设备的输出轴的旋转来驱动的压缩机，所述压缩机通过管道连接到活化模块的气动系统上。所述设备还包括配置来接收从活化模块输出的已活化的燃料混合物并且将所述已活化的燃料混合物输入到直接进入燃烧室的雾化器中的设备。所述设备还包括配置来从雾化器的喷嘴中分配已活化的燃料混合物的系统，所述喷雾器具有圆锥形输出端，所述圆锥形的较大直径面向所述燃烧室。

在一些方面，用于制备输入到燃烧室中的燃料气体混合物的方法包括多阶段的活化过程。所述方法可以包括在压力下将燃料气体混合物的第一液体组分-主要为有机燃料-从储罐处输入到燃料管道中。

所述方法还可以包括通过第一液体组分在所述管道中的燃料流中的移动形成增大紊流的第一局部低压区域。所述方法还可以包括将包含水的第二液体组分驱动到第一局部低压区域中，所述第二液体组分处于比第一局部低压区域中的压力更高的压力下。所述方法还可以包括与随后在所述燃料管道中形成的紊流相结合，在涡流中液力地混合第一和第二液体组分以产生双组分的液体燃料气体混合物。所述方法还可以包括以与所述双组分的液体燃料气体混合物的运动方向相反的方向在压力下将包括压缩空气的气体燃料组分输入到所述管道中。所述方法还可以包括转变所述气体燃料组分的运动方向和形式以形成具有比进入的双组分燃料混合物的压力更低的压力的第二局部低压区域。所述方法还可以包括将驱动所述双组分的燃料混合物进入到第二局部低压区域中，以结合所述气体燃料组分和双组分的液体燃料气体混合物从而产生燃料气体混合物并且在所述燃料气体混合物中形成局部伪沸腾状态。所述方法还可以包括增大所述燃料气体混合物的燃料流中的局部压力以将所述燃料流从伪沸腾状态改变为微小气泡流。所述方法还可以包括在离心式旋流雾化喷嘴的输入通道之间分配所述微小气泡流，所述旋流式雾化喷嘴具有进入到所述燃烧室内的顶端，并且使起泡的燃料微小起泡流的比例和形状适用于所选择的燃料混合物的分散度的圆锥形的输出室。

在一些方面，内燃机可以包括配置来输入燃料混合物的组分、制备燃料混合物、执行燃料混合物的液力活化过程并且执行燃料混合物的气动活化过程的系统。所述系统可以配置来分配、喷射和点燃燃料混合物。发动机还可以包括一组汽缸和活塞。发动机还可以包括配置来将活塞运动转换为旋转运动的系统。发动机还可以包括配置来冷却排出气体并降低排出气体的气动噪声的水平的系统。发动机还可以包括配置来至少部分地中和排出气体的有毒成分的系统。发动机还可以包括配置来执行调节的电子控制系统。

在一些方面，内燃机可以包括配置来输入燃料混合物的组分、制备燃料混合物、执行燃料混合物的液力活化过程并且执行燃料混合物的气动活化过程的系统。发动机还可以包括配置来分配、喷射和点燃燃料混合物的系统。发动机还可以包括一组汽缸和活塞。发动机还可以包括没有死点的双向旋转系统或曲轴，所述双向旋转系统配置成将活塞在汽缸中的移动转变为输出轴的转动。发动机还可以包括配置来冷却排出气体并降低排出气体的气动噪声的水平的系统。发动机还可以包括配置来至少部分地中和排出气体的有毒成分的系统。发动机还可以包括配置来执行调节的电子控制系统。

在一些方面，所述方法包括产生多级燃料球，所述燃料球包括压缩气体芯和包围所述压缩气体芯的液体的壳层。所述壳层包括用于在燃烧室中燃烧的燃料。所述方法还包括在压力下将所述多级燃料球维持在燃料管道中以使所述多级燃料球不会爆裂。所述方法还包括促使所述多级燃料球在燃烧室中爆裂，所述燃烧室具有比燃料管道的压力更低的压力。

实施例可能包括以下的一种或多种情况：

促使所述多级燃料球在燃烧室中爆裂可以包括通过将所述多级燃料球供应给燃烧室来促使所述多级燃料球爆裂。产生多级燃料球可以包括选择气体的体积、选择气体的压力并且选择与所述气体混合的燃料的体积。所述方法还可以包括监测燃料在燃烧室中燃烧的特征并且调节气体的体积、气体的压力和用来生成多级燃料球的燃料的体积中的至少一个。燃料管道的压力可以大于50PSI，并且燃烧室的压力可以小于25PSI。燃料管道的压力可以大于70PSI，并且燃烧室的压力可以小于10PSI。

在一些方面，供内燃室中使用的多级燃料球可以包括压缩气体芯和包围所述压缩气体芯的液体壳层，所述壳层包括用于在燃烧室中燃烧的燃料，其中，选择所述压缩气体芯的厚度及压力和所述液体壳层的厚度，以使所述燃料球在燃烧室的压力下爆裂。

实施例可能包括以下的一种或多种情况：

可以构造所述燃料球以使其在连接到燃烧室上的燃料管道的压力下不会爆裂。燃料管道的压力可以大于50PSI，并且燃烧室的压力可以小于25PSI。燃料管道的压力可以大于70PSI，并且燃烧室的压力可以小于10PSI。压缩气体芯的半径与包围所述压缩气体芯的壳层的厚度的比值可以在大约0.8到大约2.5之间。所述壳层可以由紊流的有机燃料来形成。壳层可以由有机燃料组分的混合物来形成。有机燃料组分的混合物可以包括汽油和乙醇的混合物。壳层可以由有机燃料组分和无机燃料组分的混合物来形成。有机燃料组分和无机燃料组分的混合物可以包括汽油和水的混合物。

在一些方面，燃料气泡由于燃料管道和燃烧室之间的压差而爆裂。取决于压力，其突然爆裂成燃料颗粒、燃料微粒和空气嵌入到燃料颗粒中的的燃料。

在燃料气泡爆裂时所形成的混合物提供了紊动的优点并在燃烧室中混合得非常均匀以用于提升更高的燃烧效率。

可以将所述混合物作为泡沫流从燃料管道或者共同安置的活化设备的驻地输送到汽缸组中。可以使用雾化器或者其它设备来将所述混合物喷射到燃烧室中。在一些方面，可以将所述设备设置在燃烧室附近并且通过发动机的管理系统控制所述设备以便对混合物的改变有快速反应时间。

用于任何气体混合物应用的至少两种不同气体组分的涡流混合的实施例特征方法和设备包括在管道中按比例混合类似于天然气、氢气和/或气体氧化剂(例如，氧气或空气)的气体燃料组分，所述比例对应于特殊燃烧环境所希望的气体燃料混合物，包括用来产生爆炸性混合物(“咔哒响(rattling)混合物”)的比例。

在一些实施例中，第一气体组分的比重小于第二气体组分的比重，并且当第一气体组分移动通过管道时，第二气体组分的切向流在高压下并且借助于围绕第一气体组分在其中移动的所述管道设置的切向通道系统产生涡流，所述涡流包围第一气体组分流并且增大了混合物的紊流。

尽管是在密闭体积中实施混合过程，但是可以完全控制第一气体组分和第二气体组分的相对重量或者体积比例。

所述控制可以通过改变每种气体组分的压力、流量和速度来实施，所述改变会立即改变气体组分之间的混合比例，从而对混合过程提供完全的控制。

在气体组分在管道中移动期间进行混合的所述方法，由于涡流通道和当出现伯努利效应时的低压和高压混合的作用，还增加了气体混合物的体积均匀性并且同时加快了混合的速度，从而允许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应用和为实现所述方法而设计的设备能用作任何气体混合物应用的混合设备，包括医疗上的应用和微电子技术产品，以及用于在如所有种类的工业设备-其中如发动机、锅炉、熔炉、发电设备-的燃烧室中燃烧的气体燃料的制备和用于农业及其他加工的应用。

对于特定的气体燃料混合物的技术要求，可以维持稍微小于临界数的比例，不然临界数将引起咔哒响混合物的爆炸。按所述方式和比例来控制的该混合允许形成安全的环境，其中燃料混合物进入到与咔哒响混合物具有几乎相同的热能特性的燃烧室中。

按用于产生咔哒响混合物比例的气体燃料混合物体积的特定情况公知为与未混入氧化剂的100％的气体燃料组分的当量体积的热能(在燃烧室中燃烧)具有相同的热性能。从而，所述实施例通过在燃烧室中燃烧气体燃料和氧化剂接近咔哒响混合物的比体积、通过减少气体燃料组分来实现提高热性能。研制受控的“近咔哒响”混合物以防止爆炸混合物的形成。

在除了咔哒响混合物之外气体燃料组分和氧化剂的其他比例中，由于与其他技术相比降低了燃烧用空气的技术要求，所以在燃烧期间也提高了热性能。

当热性能提高时，并且使用更少的氧化剂来获得用于特定的燃烧环境的特定水平的热性能，减小了有毒的废气排放的体积和水平。

所描述的方法和设备对于所合成的气体混合物随后在燃烧室中的燃烧具有所希望的额外作用，例如：当第二气体组分流从其通道中流出时并且当其进入到第一气体组分流中膨胀时，对气体混合物的冷却作用；增大在管道中移动的同心的气体混合物流中的紊流程度；以及在向燃烧室的方向移动时，在气体混合物的管道中产生轴向力矢量。

在设备中利用至少一个涡流发生器来涡流混合气体燃料组分与压缩的气体氧化剂的工艺的说明。

1.涡流混合阶段的顺序：

1.1.在通常的工作压力下将气体燃料组分流输入到设备的管道中。

1.2.在设备的轴向通道中引导气体燃料组分流。

1.3.在所述通道的范围内，使气体燃料组分流和与通道的圆柱面相切的压缩的气体氧化剂流连续地相互作用。

1.4.在相同的管道中，操作最少一个涡流发生器使压缩的氧化剂形成与气体燃料组分同心的、在朝着燃烧室的方向上移动的空心涡流的螺旋线，形成了具有朝向燃烧室的矢量的线性的轴向力。当气体氧化剂的压力比气体燃料组分的压力至少大1个大气压力时，涡流圆柱的各系统的所述作用力为大约每平方毫米10克。由于压力的作用，从涡流发生器输出的气体混合物具有比进入涡流发生器管道的气流低3-5摄氏度的平均温度。当将多个涡流发生器接合在一起时，不断地重复所述的涡流加工循环。在序列中的每个随后的涡流发生器的效果中还进一步降低温度、增大紊流并且增大线性的轴向力矢量。在整个混合过程中，气体氧化剂与气体燃料组分的比例是完全被监测和控制的，以形成具有所要求特性的无爆炸性的气体燃料混合物，包括接近爆炸性混合物的混合物。

1.5.所述线性的轴向力防止燃料混合物可能反过来自发地返回而进入燃料混合物的管道中，否则这可能发生意外的爆炸，所述轴向力的矢量处于燃烧室的方向上。

1.6.当气体氧化剂的比重大于气体燃料组分的比重时，围绕气体燃料组分所形成的压缩的气体氧化剂的涡流柱面维持气体燃料组分在结合的燃料混合物的涡流的中心中的动态流。该混合作用促使各种气体混合物组分更完全的混杂，并且促使气体的相互扩散。因此，当在使用所述设备将涡流的燃料混合物输入到燃烧室中用于燃烧时，需要较少的外部燃烧用空气，从而减少了所生成的排出气体的体积、降低了燃料混合物的温度、减少了燃烧器火焰的波动、使燃烧更均匀且更高速，并且降低了流出气体中的有毒成份(NOx、COx等等)的浓度。当气体燃料混合物接近爆炸性的混合物时，燃料混合物的燃烧特性本身还增大了热性能。

1.7.充分混合的气体燃料组分和气体氧化剂组分流的相当高的紊流还增加了当该燃料混合物在燃烧室中燃烧时的氧化反应的强度水平；增大了氧化反应的效果，并且从而降低了排出气体中的碳氧化物的浓度。

无论是用于动态混合和活化几种流体组分、混合、冷却及从几种气体组分中析取水或者是用于冷却压缩空气流并从其中析取可饮的水，本文中所描述的设备、系统和方法的特征包括通过将几种公知的物理原理合并到一个没有活动部件的设备中来获得正面的功能效应并合并到其内部的几何形状内以进一步增强该效应。所述好处包括在具有更简化的设计和更低的操作成本的更小的设备中在更低的能量输入量下形成具有更高动能的液体、气体或者其组合的流量来获得所要求的结果。

另外，重叠几种物理现象的不同效应并且还利用改进几何形状来增强它们的内部能量的能力允许研制出不同液体和/或气体组分的新的混合物，换句话说，所述新的混合物不能利用不充分的混合和活化方法来获得。

所产生的动能的总增加可能超过从输入相同能量的其他设备中获得的动能的5X(5倍)。

所述新的混合物和生产它们的方法的优点还促进了更高效的燃料燃烧、燃烧过程的更好控制和在多个应用中高效的系统设计的新的与改进的方法。

A.所应用的基本原则的实例包括：

1.关于几种液体组分、气体组分或者液体和气体的动态混合和活化：

·伯努利效应在液体流和气体流中的同时作用和相互影响(仅通过控制液体和气体的压力来控制该过程)。

2.关于动态混合、冷却几种气体组分并从几种气体组分中析取水和关于冷却压缩空气流并且从其中析取可饮用的水：

·绝热膨胀(焦耳-汤普森现象)的冷却效应和兰克(Ranque)效应现象的连续重叠。

B.除了下面的基本原则之外，设备内部的其他几何形状设计的实例还加强了由所述技术的应用所产生的累积效应：

·使液力流从具有圆形横截面的流变换为具有环形横截面的流，形成紊流并且使气体组分更好渗入到全部液体体积中；

·形成连续体积的低压区域，并且在更高压力下将不同的混合物组分输入到所述区域中以产生充分混合；以及

·形成促使燃料组分产生涡流和紊流的液力和气动通道。

附图说明

图1是燃料活化设备的横截面。

图1A是燃料活化设备的液力系统和气动系统的横截面的简图。

图1B是通用形式的燃料活化设备的横截面。

图1C是通用形式的燃料活化设备的模型。

图2A是燃料活化设备的动态流的简图。

图2B是通用形式的燃料活化设备的动态流的简图。

图3A是燃料活化设备的结构的简图。

图3B是通用形式的燃料活化设备的结构的简图。

图4是燃料活化设备中的动态流的简图。

图5是包括燃料活化设备的系统的方框图，所述燃料活化设备活化燃料混合物的一种液体组分和一种气体组分。

图6是包括燃料活化设备的系统的方框图，所述燃料活化设备活化燃料混合物的超过一种的液体组分。

图7是直接组装到发动机上的燃料活化设备的简图。

图8是直接组装到发动机上的燃料活化设备中的空气和液体流的简图；图8B显示了燃料活化设备的各个尺寸之间的关系；并且图8C和8D显示了位于燃料管道的两部分之间的密封系统中的燃料活化设备。

图9A、9B和9C是反射器设计形式的燃料活化设备的简图。

图10是发动机的汽缸的横截面。

图11A是在设备的输出端上具有雾化器的燃料活化设备的横截面。

图11B是可以连接到雾化器上的通用形式的燃料活化设备的横截面。

图12A是连接到雾化器上的燃料活化设备中的空气和液体燃料流的简图。

图12B是通用的燃料活化设备的总图。

图13是带有两个顺序连接的燃料活化设备的系统的方框图。

图14是顺序连接的燃料活化设备的系统的方框图，它们中的至少一个使用多于一种液体燃料组分。

图15A-15D是燃料的简图。

图16是燃料活化设备的液力和气动外壳的横截面。

图17是显示燃料活化设备在内燃机中的使用的方框图。

图18、19、20、21、22和23是燃料活化设备的系统的比例和尺寸的参数。

图24-29显示了液力系统的外壳的几何关系和设计特点。

图30A和30B是用于天然气的气动活化、将天然气与压缩空气混合并且在混合时冷却气体混合物的设备的简图。

图31-32是用于天然气和空气的混合物的气动活化的设备型式的简图。

图33-34显示了使用涡流发生器来活化天然气与空气混合物的设备的横截面。

图35A-35B显示了涡流发生器的模型横截面。

图36A-36B显示了水涡流的产生及冷却装置的横截面和涡流发生器的模型。

图37A-37B显示了来自排气产生及排气冷却装置的水的涡流的横截面和涡流发生器的模型。

图38显示了双涡流发生器的模型。

具体实施方式

当燃料具有多种组分，例如，两种不相似的组分，如汽油和水；或者两种相似的组分，如汽油和乙醇；或者至少三种不同的组分，如汽油、乙醇和水时可以应用本文中所描述的设备和方法。在燃料仅具有一种组分(例如仅有汽油燃料或者仅有柴油机燃料)的情况中，可以应用所述设备和方法。

在一些实施例中，所述设备和方法包括当燃料在燃料管道中移动的同时加工燃料混合物，同时连续地应用流体力学和空气动力学的基本原理来活化燃料；

对于所有的应用，设备包括燃料泵和燃料管道(产生紊流的液力机械和液力部件)，所述燃料管道在结构上和功能上与气动燃料泡沫产生活化器相连，所述活化器本身连接到由连接到燃料使用设备上的动力输出轴提供动力的压缩机上。从而，加工过的燃料混合物从燃料管道输出并输入到燃烧室中以用于随后的燃烧。在一些实施例中，可以由设备中的空气调节器或者其他压缩机来提供压缩空气。

所述设备和方法还可以按相等的效率提供有机燃料组分和无机燃料组分的液力混合，具有随后均匀的气动氧饱和、具有均匀燃料流的全部或局部泡沫化或者产生紊流、还具有随后均匀的气动氧饱和。与所描述的燃料混合物的变化无关，这样处理过的燃料的物理-化学性质保持到燃烧。

在一些实施例中，一种制备用于随后供应到燃烧室中的燃料气体混合物的方法包括：

-在压力下将来自具有第一液体组分(主要为有机燃料)的燃料从储罐输入到燃料管道中；

-将所述的第一液体组分分散到在燃料管道中移动的燃料流中，并且形成增大紊流和低压的局部区域；

-在超过第一局部低压区域中的压力的压力下将第二液体组分(主要为水的形式)推入到第一局部低压区域中；

-使两种所述的液体组分和与燃料管道中形成的紊流运动结合在一起的涡流液力地混合；以及

-在压力下并与如上所述的双组分燃料混合物流的运动方向相反地将气体组分(主要为压缩空气的形式)推入到管道中，形成第二局部低压区域，所述第二局部低压区域的压力比双组分的燃料混合物流在与气体组分相互作用以前的压力低。

当燃料混合物在燃烧室的方向上移动时，在第二低压区域中的燃料混合物中形成了局部伪沸腾状态。

燃料流中逐渐增大的局部压力使来自伪沸腾状态的燃料混合物的燃料流变为均匀的燃料混合物的微小气泡流。

在一些实施例中，制备用于输入到燃烧室中的燃料气体混合物的方法包括：

-在压力下将来自燃料罐的所述液体燃料组分供应到燃料管道中；

-将在管道中移动的所述液体组分流转变为多个微小流并且分散到在燃料管道中移动的燃料流中，并且形成了增大紊流和低压第一局部区域；

-在压力下并与如上所述的微小流的局部区域的运动方向相反地将气体燃料组分(主要为压缩空气的形式)推入到管道中，形成第二局部低压区域，所述第二局部低压区域的压力比在所指定的区域之前的流中的压力低；

-当燃料混合物在燃烧室的方向上移动时，在第二低压区域中形成了局部伪沸腾状态；和

-燃料流中逐渐增大的局部压力使来自伪沸腾状态的混合物变为均匀的微小气泡的燃料流。

用于制备随后在燃烧室中燃烧的燃料气体混合物的设备可以包括：

-功能性相连的结合的机械接口件、产生流体动力效应的一个系统和产生空气动力效应的另一个接口件。

-至少一个系统，其包括燃料罐和用于将所述燃料组分输入到所述设备的液力系统中的管道；

-至少一个系统，其包括用于将气体燃料组分从压缩机供应到所述设备的气动系统中的管道；和

-至少一个用于输入至少一种燃料组分的系统和一个用于输出来自所述设备的燃料混合物的系统，在所述两个系统之间设置在燃料管道内是所述所述设备的液力系统和气动系统。设备的液力系统和气动系统处于分开的外壳中，所述外壳是同轴的、位于各系统外壳内部的圆柱形销上，并且一起提供结合的液力和气动部件。

图1显示了用于分步活化有机燃料的设备的横截面，其中第一步是将有机燃料与水混合，并且其中第二步是在压力下将压缩空气输入到有机燃料与水的混合物中，在应用伯努利定律导致的情况下，产生了伪沸腾状态，然后以微小气泡的泡沫流形式移动到燃烧室中。

图1、1A、1B和1C包括以下部件：

在位置101处是燃料管道；

在位置102处是液力部件的外壳，其产生紊流并且活化燃料混合物流；

在位置103处是用于将燃料流从圆柱形流变换为锥形流的锥体；

在位置104处是空腔，在其中使燃料变换；

在位置105处是环形空腔，水在该环形空腔中移动；

在位置106处是通道，该通道以固定间隔分布在圆上，每个通道的长度比其直径至少大10倍；

在位置107处是通道圈，其位于管道的内径和外壳102之间；

在位置108处是锥形反射器；

在位置109处是锥形毛细管环形通道，其中增加流的速度并且同时增加流的紊流；

在位置110处是局部压力降低的区域，燃料混合物的液体组分在其中进行液力混合；

在位置111处是开口，其将压缩气体流分成均匀的毛细管微小流；

在位置112处是锥形的通道圈，压缩气体流在其中改变移动的方向，并且由于高速移动，形成了局部低压区域；

在位置处113是锥形针，其开始变换压缩气体流形式的过程；

在位置114处是空气动力设备和变换系统的压缩气体流的气动系统的外壳；

在位置115处是支持气体高速移动的锥形反射器的稳定器；

在位置116处是设备的环形区域，其中形成了燃料混合物的稳定的伪沸腾体积；

在位置117处是环形区域和连续区域116，其中伪沸腾体积以微小气泡的泡沫通过；

在位置118处是用于输入压缩气体的管道；

在位置119(图1B)处是用于已活化的燃料混合物的收集器；

在位置120处是压缩空气的输入端；

在位置121处是附加燃料组分的输入端；

在位置122处是用于已活化的燃料混合物的出口的收集管；

在位置123处是套筒，所述套筒可以更换为电磁加速器或者加热设备；

在位置124处是输出连接器；以及

在位置125处是输入连接器。

在图2A中，示意性地显示了用于分步活化燃料混合物的设备的横截面，其中示出了输入的最初组分和输出的已活化的燃料混合物流。在图2B中，显示了通用的燃料活化设备的横截面。图2A和2B包括以下部件：

在位置201处是无机燃料组分的输入通道；

在位置202处是压缩气体的输入通道；

在位置203处是有机燃料组分的输入通道；

在位置204处是管道中的环形区域，在该环形区域中，无机燃料组分与在低压下流动的有机燃料组分混合，同时在该区域中产生伪沸腾体积；

在位置205处是压缩空气流的分配区域，当压缩空气流流向出口孔时被加速；

在位置206处是环形区域，在其中形成了第二局部低压区域和伪沸腾体积；

在位置207处是环形区域，其中形成了微小气泡体积；以及

在位置208处是环形区域，其中形成了微小气泡的起泡体积。

在图3A中，显示了用于分步活化燃料混合物的设备的横截面，所述燃料混合物仅包括有机组分和压缩空气。在图3B中，显示了通用的燃料活化设备的横截面。图3A和3B包括以下部件：

在位置301处是燃料管道；

在位置302处是用于在燃料混合物中形成局部紊流的系统的外壳；

在位置303处是用于在燃料流中局部气动地增强伪沸腾体积的形成过程的系统的外壳；

在位置304处是锥形空腔，其横截面逐渐地减小，并且液体在其中流动的速度逐渐地增大；

在位置305处是用于将燃料流从圆柱形流变换为锥形流的锥体；

在位置306处是外壳302和管道301之间的间隙，通常外壳被轻轻地压入到管道中；

在位置307处是已固定间隔分布在锥形空腔304的底部上的毛细管孔，每个毛细管孔的长度比其直径至少大10倍；

在位置308处是用于毛细管孔307的输出端的毛细管锥形通道；

在位置309处是包围反射器的锥形罩；

在位置310处是用于活化燃料混合物的设备的液力系统和气动系统之间的锥形通道圈；

在位置311处是气动系统的锥形反射器；

在位置312处是局部环形区域，压缩气体流在该局部环形区域中转向180度；

在位置313处是以固定间隔地分布在外壳303的端面上的开口，压缩空气在其中被分散并且开始形成局部低压；

在位置314处是局部低压的环形区域，其中压缩空气的高速流在位置315处被推入到紊流的微小燃料流中，在位置315处是环形通道，在其中形成压缩空气的最大流动速度；

在位置316处是局部环形区域，其中形成了微小气泡的起泡体积；

在位置317处是锥形通道，其中散布有压缩空气；

在位置318处是气动反射器的锥形系统；

在位置319处是气动反射器的锥形针；以及

在位置320处是用于输入压缩空气的管道。

在图4中，显示了用于逐步活化燃料混合物(仅包括有机组分和压缩空气)的设备中的液体和气体流的简图。图4包括以下部件：

在位置401处是分配到以固定间隔设置的孔中的进入燃料流；

在位置402处是在与燃料流的方向相反的方向上输入的压缩空气流；

在位置403处是穿过毛细管孔的微小燃料流；

在位置404处是已经离开毛细管孔的燃料的分布；

在位置405处是空腔，其中压缩空气被分配到以固定间隔设置的孔中；

在位置406处是环形空腔，燃料的紊流从该环形空腔中流出，在压力下以高速流动；

在位置407处是压缩空气流的180度的转向；

在位置408处是压缩气体流的散布并形成了局部低压区域；

在位置409处，在高压下将流推入到低压区域中，开始形成伪沸腾流；

在位置410处形成了伪沸腾区域的局部区域，该伪沸腾区域逐渐变成微小气泡的体积；

在位置411处是燃料气体混合物的微小气泡的起泡流。

在图5中，显示了用于在燃烧室中燃烧的燃料气体混合物的连续制备过程的简图。图5包括以下部件：

在位置501处是具有燃料的储罐；

在位置502处是燃料泵；

在位置503处是用于活化燃料混合物的设备的液力系统；

在位置504处是用于活化燃料混合物的设备的气动系统；

在位置505处是压缩机；

在位置506处是雾化器；

在位置507处是燃烧室的汽缸；以及

在位置508处是内燃室的曲柄机构。

在图6中，描述了用于在燃烧室中燃烧的多组分的燃料气体混合物的连续制备和活化过程的简图。图6包括以下部件：

在位置601处是具有有机燃料的储罐；

在位置602处是具有无机混合物的储罐；

在位置603处是用于将无机燃料组分输入到用于液力混合的设备中的管子；

在位置604处是燃料泵；

在位置605处是用于有机燃料组分和无机燃料组分的液力混合的设备；

在位置606处是功能性连接到一个闭环系统上的机械-液力和机械-气动部件，所述闭环系统是给燃料混合物提供流体动力和空气动力效应的设备；

在位置607处是用于在燃料混合物上产生复杂的空气动力效应的设备，包括混合燃料组分并且变换所接收的混合物的形式和物理状态；

在位置608处是压缩机，所述压缩机由具有内燃室的设备的轴来驱动转动的；

在位置609处是燃料雾化器系统；以及

在位置610处是内燃室内部的汽缸。

在图7中，显示了活化模块的轴向系统以及用于输入燃料混合物的液体燃料组分的系统和用于输出制备并已活化的燃料混合物的系统的研究结果。图7包括以下部件：

在位置701处是燃料管道的横截面，活化模块被安装到该燃料管道中；

在位置702处是设备的液力系统；

在位置703处是用于输入来自储罐的有机燃料的燃料管道；

在位置704处是液力的“O”形环。

在位置705处是用于输入无机燃料组分(例如，水)的管道；

在位置706是空腔，在无机燃料组分在被推入到用于与紊流的有机燃料组分混合的区域中之前积聚在该空腔中；

在位置707处是产生流体动力效应的设备的外壳；通过外壳701的内径和外壳707的外径之间的区域形成了用于流体动力效应的环形的毛细管通道；

在位置708处是环形的毛细管通道；

在位置709处是产生空气动力效应的设备的锥形反射器；

在位置710处是局部环形区域，燃料的液体组分在该局部的环形区域中被液力地混合并且形成紊流；

在位置711处是环形区域，在该环形区域中，在液体-气体燃料混合物中形成了伪沸腾的第一阶段；

在位置712处是用于输出来自横截面701处的已活化的燃料混合物的通道，所述通道以固定间隔围绕输入压缩空气的管道设置；

在位置713处是用于输入来自压缩机的压缩空气的管道；以及

位置714类似于位置712。

在图8中，显示了在用于制备燃料气体混合物的设备中的燃料混合物组分流的简图。图8A包括以下部件：

在位置801处是具有有机源(例如汽油)的燃料混合物的液体组分的输入；在由燃料泵形成的压力下执行所述输入；

在位置802处是具有无机源(例如水)的燃料混合物的液体组分的输入；在不增加压力的情况下，在重力作用下执行所述输入；

在位置803是空腔，在该空腔中浓缩无机燃料组分；

在位置804处是空腔，有机燃料组分和无机燃料组分在该空腔中按以下顺序进行混合：分散有机燃料组分，产生紊流，并且形成与空腔803同轴并对称的局部低压区域；然后，在毛细管环形通道上的低压区域中，由于所有的所述空腔的连接的几何形状和形式，也与空腔803对称并同轴地，分配无机燃料组分并以固定间隔与有机燃料组分的紊流体积混合；因此，所得到的混合物保存紊流水平和804中的压力水平；在位置805处是与所有上述空腔对称并同轴的环形空腔，压缩空气在该环形空腔中形成局部低压区域；当前述的液力空腔的压力比气动的低压区域的压力高时，该空腔805中的燃料以伪沸腾的方式与高速的涡流混合，其中所形成的燃料混合物流的结构具有移动的微小气泡的泡沫结构；以及

在位置806处是与所有前述空腔同轴的、位于圆上的对称空腔中的燃料混合物的输出。

在图9A中，显示了用于制备燃料混合物的设备的两个锥形反射器之间的接口件；在图9B和9C中，显示了通用的燃料活化设备的接口件的模型。图9A、9B和9C包括以下部件：

在位置901处是燃料管道；

在位置902处是接口件的液力系统的锥形轴向销；

在位置903处是圆柱形的轴向销，液力系统的外壳位于该圆柱形的轴向销上；

在位置904处是圆柱形的轴向销，气动系统的外壳位于该圆柱形的轴向销上；

在位置905处是接口件的气动系统的锥形轴向销；

在位置906处是接口件的液力系统的锥形反射器；

在位置907处是接口件的气动系统的组合锥形反射器；以及

在位置908处是反射器907的罩。

在图10中，显示了内燃室汽缸盖的横截面，其中活化模块直接配置到燃烧室上，并且将已活化的燃料混合物喷入到燃烧室中。图10包括以下部件：

在位置1001处是用于制备燃料混合物的设备；

在位置1002处是用于将已活化的燃料混合物从活化模块输出到(例如)雾化器中的通道；

在位置1003处是雾化器；

在位置1006处是汽缸盖的外壳；

在位置1007处是内燃室中的汽缸组的外壳；以及

在位置1008处是活塞。

在图11A中，显示了用于制备和活化仅包括一种液体和一种气体的双组分的燃料混合物的设备的轴向截面，其中所述设备可以直接进入到燃烧室中。在图11B中，显示了用于燃料活化的通用设备的轴向截面。图11A和11B包括以下部件：

在位置1101处是设备的外部圆筒形外壳；

在位置1102处是设备的液力系统的外壳的轴；

在位置1103处是连接设备的液力系统和气动系统的、设计来用作设备的液力系统的结合的接口件的圆柱形销；

在位置1104处是接口件的液力系统的锥形轴向销；

在位置1105处是接口件的气动系统的锥形轴向销；

在位置1106处是设备的气动系统的外壳；

在位置1107处是固定地设置在外壳1106的前端面上的孔；

在位置1108处是外壳1106的内部空腔；

在位置1109处是等间隔地分布在结合到接口件的设计中的两个锥形反射器的直径上的螺旋状的毛细管通道；

在位置1110处是结合的接口件的反射器的内部锥形面，其位于设备的气动系统流中；

在位置1111处是结合的接口件的反射器的外部锥形面，其位于设备的液力系统流中；

在位置1112处是以固定间隔地分布的用于分散液体有机燃料组分的通道，其中心位于与接口件的所有的销同轴的圆上；

在位置1113处是液力的“O”形环；

在位置1114处是设备的液力系统的外壳的内部锥形面；

在位置1115处是用于输出(例如)雾化器中的燃料混合物的通道；

在位置1116处是用于供给压缩空气的管道；

在位置1117处是雾化器；以及

在位置1118处是燃料管道。

在图12A中显示了燃料的混合物组分在用于制备和活化燃料气体混合物的设备中的输入、输出和移动的简图。在图12B中，显示了相同设备的通用型式。图12A和12B包括以下部件：

在位置1201处是有机燃料组分流的输入并且在锥形腔中变换了该形式；

在位置1202是用于分散有机燃料组分流并且增加其紊流的区域；

在位置1203处是用于在改变压缩空气流的移动方向之后分散压缩空气流的区域；

在位置1204处是在低压力下，形成了(例如)以微小气泡的起泡流的形式流向雾化器的伪沸腾体积的区域，在所述区域中，燃料的有机液体组分的紊流与压缩空气混合；

在位置1207处，微小气泡的起泡流通过雾化器中的输出通道输出；以及

在位置1208是结合的雾化器。

对于所描述的用于制备和活化燃料气体混合物的装置的所有实施例，制备和活化过程包括相同的技术转换。在不考虑液体组分的量的情况下，工艺流程具有以下特征：

-液体燃料组分借助于燃料泵装置502被从图5中的储罐501中移动到用于制备、变换和活化燃料混合物的装置的液力系统503中。在该装置中，来自图1中的燃料管道101的液体燃料组分进入到锥形空腔104中，随着液体在变化的横截面的圆锥形区域中移动时并且当液体流处于相同的压力下时，液体移动的速度逐渐增大，在进入到外壳102的毛细管孔106中之前达到其最大速度。

由于所有开口的总横截面积小于包括锥体基部的外壳空腔的面积，因此，液体更多地散布在所述开口中，其增大了所述液体流的雷诺数，并且显著地增加了紊流度。因此，当燃料从装置的液力系统中流出时，燃料混合物具有很高的流速、很高的紊流度，以及由图3中的液力反射器309的几何尺寸确定的流中的涡旋。

与该过程同时，在装置的气动系统中，存在来源于图5中的压缩机505的压缩空气流的输入和转化，所述压缩机连接到具有内燃室508的装置的转动轴上。图1的外壳114内部的压缩空气被逐渐地压缩并且进入到毛细管孔111中，其中，压缩空气被分散并且按与反射器115的锥形面平行地流出，改变180度的方向，并且从反射器的锥形空腔中流出，从而形成低压区域，在其中高速地混合液体燃料流。因此，在该处两种流相会，形成了伪沸腾体积，在该伪沸腾体积中出现了由大的空气气泡的爆裂所形成的模拟沸腾过程。当该流加速时，形成了越来越小的气泡。随着燃料混合物流流向(例如)图11中的雾化器1117中或者流向将燃料混合物喷射到燃烧室中的任何一种其他的燃料输入装置中时，发生该整个过程。

如上所述，系统和方法可以用来形成包围压缩气体芯的紊流的有机燃料的壳层。在一些实施例中，压缩气体可以是空气。在一些另外的实施例中，压缩气体可以是除了空气以外的气体，例如，氢气。

在一些实施例中，氢气在压力下可以被用于在航空涡轮或者冲压喷气发动机的燃烧室中燃烧。氢气的使用可以提供各种优点。例如，高密度的氢气溅湿(slush)可用于冷却飞机的机翼，并且然后达到燃烧温度，很象气体一样。在一些实施例中，氢气可以作为液体来使用，其可以起泡沫。可以在气动系统中将空气或者气态氢喷射到液态氢中以形成微小的气泡。照此，可以形成被液态氢包围的氢气泡。

在图13中，显示了用于燃料混合物的连续的活化过程的分步方式的工艺的方框图。在该实例中，燃料混合物仅由有机液体燃料组成。燃料混合物作为均匀的高效的高卡路里的燃料被输入到燃烧室中。

在燃料混合物从燃料罐流入到燃烧室中的期间，活化作用的过程按一组连续的步骤发生。在图13中，该过程以框图绘出，显示了两个不同的活化阶段。第一活化阶段是在液体燃料组分从燃料罐输出到燃料管道中之后，并且第二活化阶段是在燃料混合物输入(或者喷射)到燃烧室中之前。

图13包括以下部件：

在位置1301是燃料罐；

在位置1302处是燃料泵；

在位置1303处是在第一活化阶段之前的燃料管道的地点；

在位置1304处是第一活化模块的液力系统；

在位置1305处是连接到压缩气体介质的压缩机或者其他源上的第一活化模块的气动系统；

在位置1306处是压缩气体介质的源，例如，压缩机；

在位置1307处是第二活化模块的液力系统，其连接到到第一活化模块的气动系统1305的输出端，并且位于燃料被喷射到燃烧室中之前；

在位置1308处是第二活化模块的装置的气动系统，其与压缩气体1306的源相连接，并且具有连接到燃烧室的输入端的输出端；

在位置1309处是燃烧室的输入装置，例如，雾化器的形式；以及

在位置1310处是燃烧室。

在图14中，显示了用于具有不同液体组分的多组分燃料混合物的连续的活化过程的分步方式的工艺的方框图。在该实例中，燃料混合物包括至少两种液体燃料组分，其中一种可以是无机的。已活化的燃料混合物作为均匀的燃料进入到燃烧室中，从而提供效率很高的燃烧过程。图14包括以下部件：

在位置1401处是用于燃料混合物的有机组分的燃料罐；

在位置1402处是用于燃料混合物的无机组分的燃料罐；

在位置1403处是燃料泵；

在位置1404处是连接燃料罐1401的具有燃料泵1403的管道；

在位置1405处是连接燃料罐1402的具有第一燃料活化模块的液力系统的管道；

在位置1406处是连接燃料泵的具有第一燃料活化模块的液力系统的管道；

在位置1407处是第一燃料活化模块的液力系统；

在位置1408处是第一燃料活化模块的气动系统，其与压缩气体的源相连接；该模块然后连接到第二活化模块上；

在位置1409是连接具有压缩气体源的活化模块1408的气动系统的管道；

在位置1410处是装置的第二活化模块的液力系统；

在位置1411处是第二活化模块的气动系统；

在位置1412处是压缩的气态工作介质的源，例如，压缩机；

在位置1413处是将具有输入装置(例如，雾化器)的压缩机连接到到燃烧室上的管道；

在位置1414处是将第二活化模块的输出装置(例如，雾化器)连接到燃烧室上的管道；

在位置1415处是用于将燃料混合物输入到燃烧室中的装置；以及

在位置1416处是燃烧室。

在图15中，显示了在活化过程之后的燃料混合物的体积结构。图15A显示了在第一活化阶段之后的体积结构，在第一活化阶段由泡沫状气泡形成的体积还没有开始在燃料管道的空间中变换并且好象被相互压在一起时。

图15B显示了在气泡已经开始变换到燃料混合物中、相互分开期间的体积结构。

图15C和15D显示了当燃料混合物在燃料管道中移动时燃料混合物的已活化的体积中的内在过程。当在一个工作循环期间喷射到燃烧室中时，燃料混合物的已活化的体积的动力参数与已活化的单位剂量的燃料的大的活性表面积相结合使得燃烧过程的效率很高。

图15A-15D包括以下部件：

在位置1501处是在从第一活化模块移动到第二活化模块期间变换模式的合成燃料球；

在位置1502处是在变换期间合成燃料球之间的接触形式；

在位置1503处是在第二活化模块步骤之后均匀模式的燃料球之间的接触形式；

在位置1504处是在第二活化模块步骤之后均匀模式的燃料球之间的接触形式；

在位置1505处是在第二活化模块步骤之后均匀模式的合成燃料球；

在位置1506处是在没有压缩气体芯的情况下第一活化模块步骤之后的变换模式的燃料球的变型；

在位置1507处是具有压缩气体芯的燃料球的变型；

在位置1508处是由可燃的复合材料制成的燃料球上的包覆层，例如，汽油或者汽油和水的混合物；

在位置1509处是具有最大直径的压缩气体芯和最小厚度的可燃复合材料包覆层的燃料球的变型；

在位置1510处是具有最小厚度的燃料球的包覆层；

在位置1511处是具有最小直径的燃料球的芯；

在位置1512处是燃料球上的包覆层，其厚度不足以提供由于表面张力的作用力带来的稳定性；

在位置1513处是实际上没有包覆层的燃料球的芯；

在位置1514处是具有最佳尺寸的燃料球的芯；

在位置1515处是最佳尺寸的燃料球上的包覆层，其中，芯的直径等于包覆层的厚度；以及

在位置1516处是具有过渡尺寸的燃料球，其中，包覆层的厚度等于芯的半径。

图16显示了液力和气动外壳的结构，其与燃料混合物活化模块的部件压在一起并且分开来显示它们的独立细节。图16包括以下部件：

在位置1601处是液力外壳；

在位置1602处是气动外壳；

在位置1603处是中心定向孔；

在位置1604处是中心定向孔；

在位置1605处是锥形室的内部；

在位置1606处是锥形室的内部；

在位置1607处是微小孔；

在位置1608处是微小孔；

在位置1609处是小直径；

在位置1610处是大直径；在位置1611处是燃料管；

在位置1612处是小直径；

在位置1613处是大直径；

在位置1614处是液体工作介质的输入端；以及

在位置1615处是气态工作介质的输入端；

在图17中，显示了内燃机组的简图。

在图18-23中，显示了液力系统的外壳的几何关系和设计特点。在图20中，显示了液力系统的外壳2603，并且显示了孔2601的直径和同一孔的长度2602的几何关系；此外，图18显示了反射器2402和参数2401、2403、2404、2405、2406和2407的几何关系；图19显示了参数2501、2502、2503、2504；

在图24、25、26、27、28和29中，显示了燃料活化装置的各种设计型式。

在图30A和30B中，显示了具有输入涡流发生器的气体组分和空气的混合装置。

在图31和32中，显示了用于通过将气体与压缩空气混合并且在混合过程中冷却气体混合物来气动地活化气体组分的装置及其部件。

在图33、34、35中，显示了用于混合并冷却气体组分与空气的装置。

在图36A、36B、37A、37B和38中，显示了使用涡流发生器模型的水的产生和冷却装置。

用于生成包括两种液体组分的燃料混合物的燃料活化装置：

参见图1、1A、1B和1C，图1显示了示例性的燃料活化装置100的横截面视图，并且图2A显示了液体和空气在图1的燃料活化装置100内部流动以生成起泡燃料。燃料活化装置100位于燃料管道101中，并且包括液力部分210和气动部分212(图2A)。所述液力部分210和气动部分212在分界区域重叠。液力部分210混合两种(或更多种)液体并且在液体中产生紊流，并且气动部分212将紊流的液体与压缩气体混合以形成微小气泡207。

如本文中更详细地描述的，在使用期间，将燃料和另一种液体(例如，水、相同的燃料或者不同的燃料)输入到燃料活化装置100的液力部分210中(如通过箭头203和201所表示的)。利用伯努里定理的流体动力效应来在低压区域110中混合燃料及其他液体。在将燃料与另一种液体混合之后，燃料混合物按紊流状态流过燃料活化装置100的气动部分212。在气动部分212中，如压缩空气的气体被供给到燃料活化装置100的气动部分212中(如通过箭头205所表示的)，并且在低压区域116中与燃料混合物混合。在燃料与气体混合之后，在燃料混合物中形成了伪沸腾层。该伪沸腾层稳定地形成了输出到燃烧室中(如通过箭头208所表示)用于燃烧的起泡燃料(如通过箭头207所表示的)。

更具体是，燃料活化装置100提供了一种用于制备供应给燃烧室的燃料气体混合物的方法。在使用期间，来自储罐的燃料(例如，有机燃料)在压力下被输入到燃料管道101中。燃料被分散成在燃料管道101中移动的燃料流，并且形成了增大紊流和低压的局部区域110。在超过局部低压区110压力的压力下，将第二液体组分(例如，水)推入到所述局部低压区110中。两种液体组分在燃料活化装置100的涡流内被液力地混合，并且在燃料管道101中形成紊流。在压力下并且与所述双组分的燃料混合物流的运动方向相反地将如压缩空气的气体组分推入到管道101中。压缩空气在燃料活化装置100中形成第二局部低压区域116。低压区域116的压力比双组分的燃料混合物流在与气体组分相互作用之前的压力低。随着燃料混合物在燃烧室的方向上移动，在第二低压区域116中的燃料混合物中形成了局部伪沸腾状态。燃料流中逐渐增大的局部压力使来自伪沸腾状态的燃料混合物的燃料流变为基本上均匀的燃料混合物的微小气泡流。

如上所述，燃料活化装置100包括液力部分210和气动部分212。燃料活化装置100的液力部分210包括形成空腔104的外壳102。在使用期间，所述空腔104接收来自燃料管道101的燃料。

所述空腔104在形状上为在燃料流动方向上横截面积逐渐减小的锥形。更具体是，空腔104在靠近燃料进入燃料活化装置100中的端部处的直径比在燃料进入之后沿燃料流动的路径的位置处的直径大。空腔104的逐渐减小的直径增大了空腔104中液体流中的紊流，并且随着燃料在燃料活化装置100中流动燃料的压力增大。

锥体103位于空腔104内部，以使通过空腔104的燃料从锥体103上经过。锥体103具有圆锥形形状，锥体103的尖端119指向燃料进入燃料活化装置100中的空腔104的端部。空腔104中包含锥体103进一步减小了燃料可以流动的面积并且随着燃料通过燃料活化装置100增大了燃料中的压力。随着燃料流过管道，由于增加了液体与锥体103表面的接触，所以空腔104和锥体103的圆锥形形状还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处最大，并且在管道中间较小。锥形表面(例如，空腔104和103的锥形面)通过增大与燃料接触的表面积来增大燃料中的紊流。如图1所示，锥体103还将燃料流的流动从圆柱形流转变为锥形流。在包含锥体的部位之前的燃料管道中，燃料具有层流。在所述层流中，最靠近管道的一部分燃料具有增大的紊流。当燃料从锥体103上通过时，锥体103将圆柱形流转变为锥形流。锥体103还增大了燃料中的紊流，因为燃料与锥体的边缘接触促使燃料流动的方向发生改变。照此，由于存在锥体103，所以增大了燃料流动中的紊流。

燃料活化装置100的液力部分210包括位于空腔104的与燃料进入燃料活化装置100中的端部相反的一端的多个通道106。在燃料流过空腔104之后，燃料进入到所述通道106中。通道106以固定间隔分布在圆周上并且具有比其直径至少大10倍的长度。通常，根据燃料活化装置的尺寸来确定所述通道的间隔。在锥形反射器103的基部处，通道的一个端部流体地连接到锥形空腔104上，并且另一个端部流体地连接到圆锥形的毛细管环形通道109上。所述圆锥形的环形通道109是燃料可以在其中流动的圆锥形通道。所述圆锥形的环形通道109形成在两个不同尺寸的圆锥形表面之间的区域中。在使用期间，来自空腔104的燃料被引导通过通道106并且通过圆锥形的环形通道109。当燃料从空腔104中移动通过所述通道106和109时，燃料流的速度增大了，并且同时流中的紊流增加了。

燃料活化装置100的液力部分210还包括环形的空腔105，所述环形空腔105接收如水、相同的燃料或者不同的燃料的第二液体。所述环形空腔105流体地连接到环形通道107上。环形空腔105和环形通道107位于管道101的内表面和液力部分210的外壳102的外表面之间。在使用期间，液体流过所述环形空腔105并且进入到环形通道107中(如通过箭头201所显示的)。环形空腔105的宽度大于环形通道107的宽度。照此，当流体从所述环形空腔105流过环形通道107时，液体的压力和紊流增大了。

燃料活化装置100包括位于液力部分210和气动部分212的相交处的低压区域110。来自环形通道107的液体和来自圆锥形的环形通道109的燃料被输入到所述低压区域110中。来自圆锥形的环形通道109的燃料相对于来自环形通道107的液体进入低压区域110的流动方向成一定角度地被引导到低压区域110中，从而促进了两种液体的混合。

低压区域110的形状促进来自环形通道107和环形通道109的液体组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。局部低压区域110增大了由应用伯努利定律的物理原理所形成的流体动力效应而引起的燃料混合物的液体组分中的紊流。低压区域110中紊流的燃料混合物被引导到燃料活化装置100的气动部分212中，在所述气动部分212中，燃料混合物与如空气的气体组分进一步混合。

燃料活化装置100的气动部分212包括接收压缩气体流并且变换压缩气体的流动方向的外壳114。管道118提供了用于压缩气体进入到气动部分212(如由箭头202所表示的)中的输入装置。用于输入压缩气体的管道118具有比燃料管道101的直径更小的直径。气动部分212的外壳114形成了接收来自管道118的压缩气体的空腔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的形状和直径类似的形状和直径，所述第二部分120具有逐渐减小的横截面积的圆锥形的形状。更具体是，空腔123的部分120在压缩气体从部分122进入部分120的一端处的直径比在压缩气体进入之后沿气体流动的路径的位置的直径大。空腔123在部分120中逐渐减小的直径使当气体流过燃料活化装置100时增大了气体的空气压力。圆锥形的形状也增大了气体流中的紊流。

锥体113位于空腔123的内部，以使通过空腔123的气体从锥体113上经过。锥体113具有带有尖端125的圆锥形的形状，所述尖端指向压缩气体从管道118进入到燃料活化装置100中的空腔123的那个端部。照此，空腔123中包含锥体113还减小了气体可以流动的面积并且增大了气体的压力。锥体113还更改了空气在燃料活化装置100中流动的方向并且将压缩空气引导到一组开口111中。开口111将压缩气体流分成毛细管状的微小的压缩气体流。开口111以固定间隔分布在锥体113的基部周围。通常，开口111的间隔和开口111的数量可以燃料活化装置100的尺寸为基准。开口111的一个端部连接到锥体113的基部附近的空腔123上并且另一端部连接到开口126上。开口126连接到圆锥形的环形通道112上。当气体从空腔123流出、通过开口111并且进入圆锥形的环形通道112中时，压缩气体流改变方向。

更具体是，气体在与燃料流的方向基本上相反的方向上进入燃料活化装置100的气动部分212中，并且在与燃料流的方向基本上相同的方向上从燃料活化装置100的气动部分212中流出。锥形反射器中包含的稳定器115支持气体的高速移动。稳定器将已活化的燃料混合物流的厚度维持在极限内(所述厚度的极限将流速维持在与其成比例的极限内)，并且将流和其各部分的动能水平维持在某一个极限内。

稳定器115形成了与环形通道112成一定角度地设置的通道127。由于压缩气体流通过圆锥形的环形通道112和稳定器的通道127的高速移动，所以当压缩气体从圆锥形的环形通道112和稳定器的通道127中流出时，在压缩气体从圆锥形的环形通道112和稳定器的通道127中流出的地点处形成了局部低压区域116。来自低压区域110的燃料混合物通过通道128被输送到所述局部低压区域116中，以使来自稳定器通道127的压缩气体与燃料混合物混合。气体和燃料的混合物在燃料活化装置100的低压区域116中产生了伪沸腾体积(如由箭头206所表示的)。燃料和气体的混合物从所述低压区域116中流出并流入到环形区域117中。环形区域117具有比低压区域116的直径更大的直径。随着伪沸腾体积从低压区域116中流出并流入到环形区域117中，液体和空气的混合物中的压力增大。在环形区域117中，燃料和气体的伪沸腾体积至少局部地稳定以形成燃料的微小气泡的泡沫(如由箭头207和208所表示的)。

通常，燃料的微小气泡是由燃料或者燃料与另一种液体混合在一起的壳层包围的压缩气体的芯所形成的。在微小气泡的泡沫中，气体体积与燃料体积的比值可以从大约10％到大约30％(例如，从大约10％到大约15％、从大约15％到大约25％、从大约25％到大约30％)。微小气泡的尺寸还可以不同。例如，压缩气体的芯的直径可以是从大约0.15毫米到大约0.3毫米(例如，从大约0.15毫米到大约0.2毫米、从大约0.2毫米到大约0.25毫米、从大约0.25毫米到大约0.3毫米)。

为了在微小气泡进入到燃烧室中之前使微小气泡保持稳定一段时间，包围压缩气体的液体壳层足够厚以防止微小气泡爆裂。例如，微小气泡的壳层厚度可以从大约0.1毫米到大约0.3毫米(例如，从大约0.1毫米到大约0.2毫米、从大约0.2毫米到大约0.25毫米、从大约0.25毫米到大约0.3毫米)。压缩气体芯的直径和液体壳层的厚度可以在起泡燃料体积中变化。例如，不是所有燃料必须处于起泡的微小气泡状态。在一些实施例中，在通过燃料活化装置100处理后的燃料的物理-化学性质维持直到燃烧。为了维持处理过的燃料的特性，将燃料活化装置100放置在燃烧设备附近可以是有益的。

虽然在如上所述的至少一些实例中，通常是按混合燃料和水来描述所述燃料活化装置的，但是燃料活化装置可以混合不同类型的液体组分。例如，燃料活化装置可以混合如汽油和水的两种不同的液体组分。在一些实例中，燃料活化装置可以混合如汽油和乙醇的两种相似的组分。仍然在另外的实例中，燃料活化装置可以混合如汽油、乙醇和水的至少三种不同的组分。在所述实施例中，向燃料活化装置100的液力部分的一个液体输入端供应两种组分。仍然在其他实例中，可以向燃料活化装置100的两个输入端供应相同的液体，例如，可以向燃料活化装置100的两个液体输入端供应如汽油的燃料。

图6显示了系统的方框图，所述系统包括用于产生和活化用来在燃烧室中燃烧的多组分燃料气体混合物的燃料活化装置。所述系统600包括储存有机燃料的储罐601和储存如与来自储罐601的有机燃料混合的无机液体的第二液体组分的储罐602。管子603连接在储罐602和燃料活化装置的液力系统605之间，并且向活化装置提供无机燃料组分的输入用于与有机燃料液力地混合。燃料泵604将燃料从储罐601抽出通过管道进入到燃料活化装置的液力系统605中。在使用期间，燃料活化装置的液力系统605液力地混合有机和无机燃料组分。燃料活化装置的液力系统605连接到在燃料混合物上产生复杂的空气动力效应的气动系统607上。更具体是，气动系统607将来自液力系统的液体与气体组分混合。可以由压缩机608来供应气动系统607中所使用的空气，所述压缩机利用具有内燃室的装置的轴的转动来驱动。在燃料已经被活化之后(例如，空气和液体被混合以形成微小的气泡)，可以通过燃料雾化器609的系统将燃料混合物供给到内燃室610内的汽缸中。

燃料活化装置的元件的尺寸相关性：

在一些实施例中，可以设置燃料活化装置内部的各种尺寸关系来增加燃料内部的紊流并且产生泡沫。可以通过燃料管道的尺寸以及在该管道中移动的燃料混合物流的参数(例如，燃料混合物流中的压力、在单位时间内通过燃料管道系统的燃料混合物的量、燃料混合物的粘性、燃料混合物的密度、燃料混合物的温度和燃料混合物流的雷诺数)来限制燃料活化装置的几何形式。在图7中以L-1、8A和8B来介绍实例性的尺寸关系，然而，也可能有其他的尺寸相关性。

在燃料管道中引入燃料活化装置具有改变管道中的压力、流速和紊流状态的可能，并且如果燃料未保持合适地压缩，则可能导致燃料流的变换。照此，基于特定实施例中的状态选择燃料管道的直径和燃料活化装置部件尺寸的面积之间的比值来加快燃料通过燃料活化装置的输送以及泡燃料的形成。

图7、8A和8B显示了燃料活化装置的不同尺寸之间的关系。在图7、8A和8B中，显示了以下尺寸：

d1＝燃料活化装置的液力外壳的外径，容纳活化装置D的管道的内径和d1之间的差值形成了直径d2；

d＝输入端的燃料管道的内径；

D＝放置燃料活化装置的管道的内径；

S＝系统的面积；

L＝形成锥形反射器的长度；

L1＝活化装置外壳的液力系统的目标锥体的开口的有效工作表面的长度；

d2＝外壳中的毛细管孔的直径；以及

d3＝活化装置中的输入端上的截锥体的较小基部的直径。

在一些实施例中，可以使用以下的经验公式来确定燃料活化装置中的各种部件的尺寸：

S(D-d1)＝S(d)

S(D-d1)＝0.9S(d)；

L＝min 15(d2)；以及

L1＝min 8(d2)。

在一些实施例中，燃料活化装置的液力系统的横截面面积不应比输入端的燃料管道的横截面面积大超过10％。

在一些实施例中，在图1中的燃料活化装置109中的液力反射器的锥形面的长度应该比图1中的装置106的液力系统外壳中的毛细管孔的直径至少大15倍。

在一些实施例中，燃料活化装置的液力系统外壳的锥体在图8B中的锥形面的长度L比图1中的装置106的液力系统外壳中的毛细管孔的直径至少大8倍。

预先活化过和已活化的燃料混合物的结构：

在没有被理论约束的情况下，图15A-D显示了燃料混合物在燃料活化装置内部的燃料活化的不同阶段的示例性结构。

在图15A中，显示在第一活化阶段之后(例如，在第一低压区域中燃料与第二液体组分混合后)燃料混合物的体积结构。如图所示，在该活化阶段期间，气泡被相互紧紧地压在一起。在燃料体积中，多个燃料球1501如由线1502所表示地相互接触。在该阶段，燃料还没有与气体组分混合。

在图15B中，显示了在燃料混合物刚从低压区域110进入到低压区域116期间的体积结构。在该活化阶段期间，由于燃料中的紊流，大量的气泡已经开始相互分开。燃料的体积结构包括处于均匀模式的多个燃料球。所述多个燃料球如线1504和1505所表示地相互接触。

图15C和15D显示了在低压区域116中使气体与燃料混合之后燃料混合物在燃料管道中移动时已活化的燃料混合物的体积。如图15C所示，当燃料混合物首先在低压区域116中与压缩气体混合时，燃料的球形随机排列地形成。在最初混合时，在没有压缩气体的内部型芯的情况下，一些燃料形成了燃料的微小球形，而燃料的其他部分维持燃料的球形1517。另外，压缩气体1506的芯处于燃料混合物之中，并且还没有被燃料包覆以形成微球体。混合物还包括微球体1507，其中微球体包括由液体的壳层1508包围的压缩气体的芯。燃料球上的壳层1508是由可燃液体构成的，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间包覆层1508的厚度可以不同。例如，燃料球1509是具有最大直径的压缩气体芯和最小厚度的的可燃复合材料的包覆层1510的燃料球，而燃料球1518显示了更小的气体芯1519和更厚的燃料包覆层1520。

如图15D所示，随着燃料-空气的混合物稳定，燃料的气泡排列以形成泡沫。在稳定的燃料空气的混合物中，燃料球的平均直径(例如，压缩气体芯(如果存在)和燃料壳层的直径)变成类似的。当燃料球的平均直径是恒定值时，在燃料球之间压缩气体芯的直径可以不同。例如，一些燃料球(例如，燃料球1511)具有小的或者最小直径的芯，而其他燃料球(例如，燃料球1512)具有这样大的芯，以致燃料球上的包覆层没有足够的厚度来提供由表面张力的作用力带来的稳定性。随着时间的流逝，例如燃料球1512的燃料球很可能爆裂。为了减少在燃烧之前爆裂的燃料球的数量，可以缩短形成起泡燃料和燃烧燃料之间的时间。

例如燃料球1513的其他燃料球具有不完全的包覆层。其他燃料球具有大小能形成大致稳定的微小气泡的压缩气体芯和液体壳层。通常，可能希望形成压缩气体芯的半径和液体壳层的厚度的比值在大约0.8到2.5(例如，在大约1到大约2之间、在大约1.5到大约2之间，大约为2)之间的微小气泡。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积的稳定的微小气泡。例如，微球体1517具有直径大致等于包覆所述芯1514的液体壳层1515的厚度的压缩气体的芯1514，并且微球体1519具有半径大致等于包覆所述芯1516的液体壳层1518的厚度的压缩气体的芯1516。

起泡燃料(例如，如图15D中所示的燃料)被加入到燃烧室中。当在工作循环期间喷射到燃烧室中时，已活化的燃料混合物体积的动力参数与已活化的单位剂量的燃料的大的有效表面积相结合使得燃烧过程的效率很高。例如，在活化之后燃料的表面积与活化之前燃料的表面积的比值可以是从大约100到大约1000(例如，从大约100到大约250、从大约250到大约500、从大约500到大约1000)。

用于产生包括单一液体组分和气体组分的燃料混合物的燃料活化装置：

参见图3A、3B、4和5，在一些实施例中，燃料活化装置可以包括单一的液体输入。图5显示了燃料活化系统500的方框图。燃料活化系统500包括燃料活化装置510，所述燃料活化装置510具有单一的液体输入。燃料活化装置510接收燃料并且产生用于供给到燃烧室507中的起泡燃料混合物。燃料活化装置510包括液力系统503和气动系统504。

在使用期间，燃料泵502将液体燃料组分从储罐501移入到燃料活化装置510的液力系统503中。燃料活化装置510的液力系统503增大了流的雷诺数并且增大了液体燃料组分中的紊流度。在从液力系统503中流出时，燃料具有很高的流动速度和很高的紊流度。在燃料活化装置510的气动系统504中，从压缩机505处接收压缩空气流。压缩机连接到具有内燃室507的装置的旋转轴508上。燃料活化装置510的气动系统504引导压缩空气通过毛细管孔并且使空气流动的方向改变大约180度。在从燃料活化装置510的气动系统504中流出时，形成低压区域，在该低压区域中，液体燃料流与压缩空气混合并且形成伪沸腾体积。在伪沸腾体积中，出现模拟的沸腾过程，其中大的空气泡的爆裂使燃料流加速并且形成越来越小的气泡而产生从燃料活化装置510中输出的起泡燃料。起泡燃料混合物流流入到雾化器506中或者流入到将起泡燃料混合物喷射到燃烧室507的任何一种其他的燃料输入装置中。

图3A、3B和4显示了燃料活化装置510的横截面视图，所述燃料活化装置510具有单一的液体输入和在燃料活化装置510内的液体和空气流。燃料活化装置510位于燃料管道301中并且包括液力部分503和气动的部分504。所述液力部分503和气动部分504在分界部位重叠。通常，液力部分503在液体中产生紊流，并且气动部分504将紊流的液体与压缩气体混合以形成微小的气泡410。

如以下更详细地描述的，在使用期间，液体燃料组分被输入到燃料活化装置510的液力部分503的输入装置304中。液体燃料组分可以被供应到放置有燃料活化装置510的燃料管道301中。液体流被转变成多个微小流并且被分散到在燃料管道中移动的燃料流中以形成增大紊流和低压的第一局部区域314。例如压缩空气的气体组分在压力下并且在与在管道301中燃料流相反的方向上被推入到管道320中。气体组分形成压力比液体流中的压力更低的第二局部低压区域330。当燃料从燃料罐处朝燃烧室的方向移动(如由410所表示的)时，液体和气体在燃料活化装置510中的移动而在第二低压区域330中形成了局部伪沸腾状态。当燃料和空气的混合物从低压区域330中流出时，所述流中逐渐增大的局部压力使混合物从伪沸腾状态变成均匀的微小气泡的燃料流(如由箭头411所表示的)。

通常，单一液体的燃料活化装置510用于制备随后在燃烧室中燃烧的燃料气体混合物。燃料活化装置包括功能性连接的结合的机械-液力和机械-气动的接口件。燃料活化装置510可以通过其中放置有燃料活化装置的管道流体地连接到燃料罐上。通过管道301向燃料活化装置510的液力系统提供燃料组分。第二管道320向燃料活化装置510的气动系统504提供气体组分的输入，例如，从压缩机供应到气动系统中。

如上所述，燃料活化装置510包括液力部分503和气动部分504。液力部分503和气动部分504分别位于同轴的独立外壳中。所述外壳位于各自系统的外壳内部的圆柱形销上，并且两者一起提供了结合的机械-液力和机械-气动的接口件。燃料活化装置510的液力部分503的外壳302形成了接收来自燃料管道301的燃料的空腔304。空腔304在形状上是具有逐渐减小直径的圆锥形。更具体是，空腔304在燃料进入燃料活化装置510中的端部处的直径比在燃料进入之后沿燃料流动的路径的位置处的直径大。

当燃料在燃料活化装置510中流动时，空腔304的逐渐减小的直径增大了燃料的紊流。液力部分503包括位于空腔304内部的锥体305。锥体305具有带有锥体尖端的圆锥形形状，所述尖端指向燃料进入燃料活化装置510中的空腔304的端部。在使用中，通过空腔304的燃料从锥体305上经过。照此，空腔304中包含锥体305进一步减小了燃料可以流动的面积并且随着燃料通过燃料活化装置510时增大了燃料中的压力和紊流。所述锥体还将燃料流的流从圆柱形流变换为锥形流，而增加了燃料中的紊流。

燃料活化装置510的液力部分503还包括位于空腔304的、与燃料进入燃料活化装置510中的端部相反的一端上的多个通道307。在燃料流过空腔304之后，燃料进入到通道307中(如由箭头403所表示的)。通道307围绕锥体305的基部分布(例如，以固定间隔在一圆周上)并且具有比其直径至少大10倍的长度。通常，根据燃料活化装置510的尺寸来确定所述通道307的间隔。在锥形反射器305的基部处，通道的一个端部流体地连接到锥形空腔304上，另一个端部流体地连接到圆锥形的环形通道308上。在使用期间，来自空腔304的燃料被引导通过通道307(如由箭头403所表示的)并且通过圆锥形的环形通道308(如由箭头404所表示的)。当燃料从空腔304中移动通过所述通道307和308时，燃料流的速度增大了，并且同时流中的紊流增加了。

燃料活化装置510包括位于液力部分503和气动部分504相交处的低压区域314。来自环形通道308的液体被输出到低压区域314中以形成液体的紊流。局部低压区域314增大了由应用伯努利定律的物理原理所形成的流体动力效应而引起的液体中的紊流。低压区域314中紊流的燃料被引导到燃料活化装置510的气动部分504中，在所述气动部分504中，燃料与如空气的气体组分混合。

燃料活化装置510的气动部分504包括接收来自管道320的压缩气体流(如由箭头402所表示的)的外壳303。用于输入压缩气体的管道320具有比燃料管道301的直径更小的直径。气动部分504的外壳303形成了接收来自管道320的压缩气体的空腔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的形状和直径类似的形状和直径，所述第二部分120具有逐渐减小的横截面积的圆锥形的形状。随着气体在燃料活化装置510中流动空腔321中逐渐减小的直径增大了气体的空气压力。锥体319位于空腔321的内部，以使通过空腔321的气体从锥体319的上经过。锥体319具有带有锥体319的尖端的圆锥形形状，所述尖端指向气体从管道320处进入空腔321的端部。照此，锥体319和空腔321的逐渐减小的横截面积相结合减小了气体可以流动的面积并且更改了气流的方向。气动部分504还包括将压缩气体流分成压缩气体的毛细管状微小流的多个开口313。通常，开口313的间隔和开口313的数量可以燃料活化装置510的尺寸为基准。开口313的一个端部连接到空腔321上，另一个端部处连接到开口312上。开口312连接到圆锥形的环形通道317上。随着气体从空腔321中流出、通过开口313并且进入圆锥形的环形通道317中时，压缩气体流改变方向。更具体是，气体在与燃料流方向相反的方向上进入到气动部分504中，并且在大致与燃料流方向相同的方向上流出。

由于压缩气体流通过圆锥形的环形通道317的高速移动，所以当压缩气体从所述环形通道中流出时，在压缩气体从圆锥形的环形通道317中流出的地点处形成了局部低压区域330。来自低压区域314的燃料混合物通过通道323被输送到所述局部低压区域330中，以使压缩气体与燃料混合。气体和燃料的混合物在低压区域330中产生了伪沸腾体积(如由箭头410所表示的)。燃料和气体的混合物从所述低压区域330中流出并流入到环形区域316中。环形区域316具有比低压区域330的直径更大的直径。由于增大了面积，所以当伪沸腾体积从低压区域330中流出时，液体和空气混合物中的压力减小了。在环形区域322中，燃料和气体的伪沸腾体积至少局部地稳定以形成燃料的微小气泡的泡沫(如由箭头411所表示的)。通常，燃料的微小气泡是由燃料或者燃料与另一种液体(例如，如本文中所描述的)混合在一起的壳层包围的压缩气体的芯所形成的。

位于燃烧室附近的燃料活化装置：

虽然在如上所述的一些实施例中，燃料活化装置已经被描述为位于燃料管道中，但是燃料活化装置可以位于其它地方。例如，燃料活化装置可以和燃料管道分开。在一些实施例中，燃料活化装置可以位于燃烧室附近。

图7和8A分别显示了燃料活化装置的的轴向截面和液体与气体在所述装置中的流动。燃料活化装置容纳在外壳701中，，所述外壳701的一端连接到燃料管道703上并且另一端连接到用于将已活化的燃料混合物输出到燃烧室中的多个通道(例如，通道712和714)上。

如上所述，燃料活化装置包括液力部分702和气动部分709。燃料管道703连接到液力部分702的输入端上，并且从燃料罐向液力部分702提供燃料(如由箭头801所表示的)。通常，由燃料管道703提供的液体组分可以是具有有机源(例如，汽油)的燃料混合物。来自管道703的燃料流过装置的外壳707而产生流体动力效应。可能在管道联接到外壳701上的位置处形成凝结。在压缩气体流中，在从压力下降区域的输出端上存在符合已知的物理定律的温度下降。

在具有上升的紊流度的液体流与所述的气体流的相会处，发生不对活化过程具有负面作用的局部凝结过程。

另一条管道705提供如无机燃料组分(例如，水)的第二液体组分的输入(如由箭头802所表示的)。通过重力而不用过量的压力来将第二液体输入到空腔706中(如由箭头803所表示的)。来自管道705的液体在空腔706中聚集并且通过环形的毛细管道708被吸入到低压区域710中。在低压区域710中，液力地混合无机燃料组分并且使其与来自管道703的燃料产生紊流(如由箭头804所表示的)。低压区域710形成在有机燃料组分和无机燃料组分发生混合的空腔中。在混合期间，有机燃料组分被分散、产生紊流并且形成与区域706同轴且对称的局部低压区域。在所述低压区域中，由于全部所述空腔的连接件的几何尺寸和形式，所以无机燃料组分以固定间隔分配到有机燃料组分的紊流体积中并且与其混合。因此，所产生的混合物保持紊流度和体积内的压力水平。管道713附接到气动部分709上，并且将压缩空气从压缩机输入到气动部分709中。来自管道713的空气流过产生空气动力效应的锥形反射器709。来自气动部分709的压缩空气被输出到环形区域711中，在该环形区域11中，空气与来自区域710的液体混合并且在所述液体-气体的混合物中形成伪沸腾状态。所述环形空腔711是与所述空腔对称的和同轴的。在空腔711中，压缩空气产生促使该空腔711中的燃料与压缩空气混合的局部低压区域，所述局部低压区域具有比液力空腔710中的压力更低的压力。空气和燃料的混合物形成了伪沸腾体积，在该伪沸腾体积中，燃料流具有微小气泡的移动泡沫的结构。多个通道712和714连接到空腔711上。通道712和714位于圆周上、与上述空腔同轴并且设置在管道713的周围。通道712和714将已活化的燃料混合物从横截面711处输出到燃烧室中。

用于燃料活化过程的密封系统：

虽然在如上所述的一些实施例中，燃料活化装置直接位于燃料管道的内部，但是在一些实施例中，如图8C所示，燃料活化装置可以位于两个燃料管道部分730和748之间的密封系统中。例如，在一些燃烧系统中，燃料管道的直径可以为大约10毫米或者更小。由于燃料管道的小尺寸，所以燃料活化装置可以位于直径比燃料管道的直径更大的部分744中。一对锥形过渡部分740和732将具有较小直径的燃料管道部分730和748与放置燃料活化装置的具有更大直径的部分744连接在一起。所述锥形过渡部分740和732可以被密封以在燃料管道的所述部分730与748和放置燃料活化装置部分744之间提供液体和气密密封。放置燃料活化装置的那部分744还可以包括用于液体燃料组分的进口736、用于另一种液体组分的进口734和用于压缩空气的进口742。

用于使已活化的燃料直接进入燃烧汽缸中的系统：

在一些实施例中，可以设置用于产生起泡燃料的燃料活化装置以允许已活化的燃料直接进入到燃烧室中。图10显示了内燃室的汽缸盖的示例性横截面，所述内燃室具有安装到系统中、供已活化的燃料直接进入汽缸之用的燃料活化装置。所述汽缸包括汽缸盖外壳1006、内燃室中的汽缸组的外壳1007和活塞1008。在使用中，致动活塞以使燃料燃烧。燃料活化装置1001设置成燃料活化装置的出口位于汽缸内部。燃料活化装置1001产生起泡燃料(例如，如本文中所描述的)以用于在汽缸中燃烧。燃料活化装置1001包括多个将已活化的燃料混合物从活化模块处输出到雾化器1003中的通道1002。所述雾化器1003将起泡燃料分配到汽缸中。

人们普遍相信，设置燃料活化装置以允许起泡燃料直接进入到汽缸中可以提供多种优点。例如，燃料活化装置设置具有通入汽缸的输出口减少了已活化的燃料在燃烧之前处于微小气泡状态的时间。这减小了燃料的微小气泡在进入到燃烧室中之前爆裂的可能性。

图11A显示了用于已活化的燃料直接进入的示例性的燃料活化装置1100，所述燃料活化装置1100已经被安装在内燃室的汽缸盖中，并且图12A显示了液体和气体流过图11A的燃料活化装置1100并且将已活化的燃料从燃料活化装置1101处输出到燃烧室中(例如，如图10中所示)。

燃料活化装置1100流体地连接到将液体组分(例如，有机燃料组分)供应到燃料活化装置1100中的管道1118上。如箭头1201所表示的，燃料从管道1118处输入到室1120中。所述室1120是由装置1102的液力系统的外壳的轴形成的。通常，室1120包括两个部分。第一部分是大致圆筒形的并且具有稍微小于管道1118的直径的直径。因为所述直径小于管道1118的直径，所以随着燃料从管道1118流入室1120中，燃油流的速度和燃料中的压力增大了。所述室的第二部分在形状上是大致圆锥形的并且朝燃料流动的方向具有增大的横截面积。更具体是，空腔1120在燃料进入燃料活化装置1100中的端部处具有比在燃料进入之后沿燃料流动路径的位置处的直径更小的直径。通常，所述增大的横截面积允许使燃料允许泡沫流动而不变形。

为了防止燃料活化装置中不希望的流体阻力，需要所述装置的系统内部的所有系统的几何流体通道之间的比例尺寸的相关性；在活化之后，装置内部的横截面的面积增大了以防止燃料混合物泡沫在从装置流出到燃料管道中时发生变形。

燃料活化装置1100还包括圆柱形销1103，所述圆柱形销1103是将装置1100的液力系统和气动系统连接在一起的结合的接口件的系统。将圆锥形的轴向销1104连接到圆柱形销1103上，使圆锥形的轴向销1104的尖端指燃料从管道1118进入燃料活化装置1100处的空腔1120的那个端部。如由箭头1201所表示的，有机燃料组分流被输入到所述空腔1120中并且从圆柱形流转换为锥形流以增加液体中的紊流。在使用中，通过空腔1120的燃料从锥体1104的上经过。燃料活化装置1100还包括位于空腔1120上与燃料进入燃料活化装置1100的端部相反的一端处的多个通道1112。通道1112以固定间隔分布在圆柱形销1103的周围以用于有机燃料组分的分散。通道1112的一端流体地连接到锥形反射器1104的基部处的锥形空腔1120上，另一端连接到圆锥形的环形通道1121上，所述圆锥形的环形通道1121是由接口件的反射器的外部锥形面1111和装置的液力系统的外壳的内部锥形面1114所形成的。在使用期间，来自空腔1120的燃料被引导通过通道1112并且通过圆锥形的环形通道1121(如由箭头1202所表示的)。当燃料从空腔1120中移动通过所述通道1112和1121时，燃料流的速度增大了，并且同时流中的紊流增加了。燃料在空腔1122中与空气混合。在与燃料混合之前，压缩空气被从管道1116输入到燃料活化装置1100的气动系统中。燃料活化装置1100的气动系统是由外壳1107和接口件的气动系统的圆锥形的轴向销1105所形成的。所述外壳形成连接到管道1116上的内部空腔1108。所述空腔具有第一部位和第二部位，在第一部位中室的横截面积增大，在第二部位中，室的横截面积减小。增大的横截面部位提供了多种优点。设计目标是消除输入到燃料活化装置中的燃料和从燃料活化装置中输出的燃料之间的液力阻力；系统；因此，燃料活化装置的液力系统内部的横截面的面积将不会比输入端的燃料管道的横截面的面积大超过10％；在活化区域后的系统，当燃料混合物从燃料活化装置流出到燃料管道中时，用于积聚起泡的燃料混合物的横截面的面积大超过50-70％，但是仅在过渡区域内。这在活化作用后增大了横截面的面积，以防止在已活化的燃料被注入到燃烧室中之前和在该期间已活化的燃料的结构变形和破坏。

通常，空腔1108的形状和圆锥形的轴向销1105形成了用于分散压缩空气流的区域(如由箭头1206所表示的)。在外壳1106的前端面上设置多个有规则地定位的开口1107。开口1107的一端连接到空腔1108上，另一端连接到开口1123上，在开口1123中，空气移动的方向被改变(如由箭头1205所表示的)。

在已经改变了空气流的方向之后，空气流过由气动装置的接口件的反射器的内部锥形面和装置1100的气动系统的外壳的外表面所形成的圆锥形的环形通道1124。当从通道1124中流出时，空气与燃料混合。由于低压，在区域1122中，燃料的有机液体组分的紊流与压缩空气混合，并且从而形成了(以微小气泡的起泡流)流向雾化器的伪沸腾体积(如由箭头1204所表示的)。一组通道1115连接到区域1122上，以用于向(例如)雾化器1117输出燃料混合物(如由箭头1207所表示的)。雾化器1117将起泡燃料输送到燃烧室中(如由箭头1208所表示的)。所述装置包括压力下降的或者负压力的由锥形反射器的厚度来隔开的两个区域。所述区域具有公共的输出端。人们普遍相信，所述两个区域接近地设置减小了连通的长度并且提高了装置的效率。

具有多个燃料活化装置的系统：

在一些实施例中，系统可以包括多个用于产生用于在燃烧室中燃烧的起泡燃料(例如，燃料的微小气泡)的燃料活化装置。

图13显示了系统的方框图，所述系统包括两个燃料活化装置1312和1314。燃料活化装置1312和1314将有机液体燃料与空气混合以形成作为均匀的高效高热量的燃料输入到燃烧室1310中的燃料混合物。在燃料混合物从燃料罐1301流入到燃烧室中的期间，活化的过程按连续的活化阶段而发生。第一活化阶段是在液体燃料组分从燃料罐输出到燃料管道中之后，并且第二活化阶段是在燃料混合物输入到燃烧室中之前。在第一活化阶段期间，燃料泵1302通过燃料管道1303将燃料从燃料罐1301处供应到第一活化模块1312的液力系统1304中。压缩气体源1306(例如，压缩机)将压缩气体供应给第一活化模块1312的气动系统1305。在第一活化模块1312中，空气和气体混合以形成微小气泡的起泡流。第一活化模块1312的输出连接到第二活化模块1314的输入上。在第一活化模块1312中产生的该微小气泡流作为输入被供应到第二活化模块1314的液力系统1307中，并且来自压缩气体源1306的压缩气体被供应到第二活化模块1314的装置的气动系统1308中。压缩气体与来自第一活化模块的起泡燃料混合以在燃料中产生进一步的紊流并且形成另外的微小气泡。第二活化模块1314位于燃料被喷射到燃烧室1310中之前。来自第二活化模块1314的起泡燃料被供应给燃烧室1310的输入装置1309(例如，以雾化器的形式)。

图14显示了用于连续地活化多组分燃料混合物的系统的方框图。所述多组分燃料混合物包括不同的液体组分，其中一种可以是无机物。所述系统包括第一燃料活化装置1420和第二燃料活化装置1422，所述第一燃料活化装置1420包括液力系统1407和气动系统1408，所述第二燃料活化装置1422包括液力系统1410和气动系统1411。两个燃料活化装置1420和1422产生作为均匀的燃料进入到燃烧室中的已活化的燃料混合物，从而提供了效率很高的燃烧过程。

第一燃料活化装置1420接收两种液体组分。第一液体组分是通过管道1405从燃料罐1401处所接收的有机燃料组分。管道1405将第一燃料活化装置的液力部分1407连接到从燃料罐1401处供给燃料的燃料泵1403上。第二液体组分是通过管道1405从燃料罐1402处所接收的，并且其可以是有机燃料组分或者无机组分。管道1409将燃料活化装置1420的气动部分连接到压缩气体源上，例如压缩机1412。在使用期间，第一燃料活化装置1420将来自燃料罐1401的第一液体组分与来自储罐1402的第二液体组分混合。所述液体混合物还进一步与来自压缩机1412的空气混合以形成大量的微小气泡。

第二燃料活化装置1422具有连接到液力系统1410的单一输入端。所述输入端连接到第一燃料活化装置1420的输出端上。在使用期间，第二燃料活化装置1422接收来自第一燃料活化装置的起泡燃料。第二活化模块1422的气动系统1411连接到压缩机1412上。压缩气体与来自第一活化模块的起泡燃料混合以在燃料中产生进一步的紊流并且形成另外的微小气泡。第二燃料活化装置1422的输出端通过配置成将燃料混合物输入到燃烧室1416中的输入装置1415来连接到燃烧室1416上。所述输入装置还通过管道1413连接到压缩机1412上。输入装置1415接收来自压缩机1412的压缩气体并且在管道与大气隔离开的地点输入压缩气体流以用于保留压缩气体流的参数。

使用起泡燃料的雾化器：

如上所述，可以使用各种型式的装置来产生起泡燃料，所述起泡燃料包括具有由液体壳层包围的压缩气体的芯的燃料气泡。通常，雾化器接收起泡燃料并且将泡沫转化为微小气泡的细微喷雾。所述雾化器包括促使起泡燃料按细微的喷雾分散到燃烧室中的喷嘴。

使用起泡燃料的内燃机：

图17显示了内燃机单元的方框图，例如，汽车中的内燃机。在使用中，燃料泵2307通过燃料管道将燃料从燃料罐2306处泵送到燃料活化装置2305中。在燃料活化装置中，燃料可以选择性地与来自储罐2311的另一种液体混合。

燃料还与来自压缩机2308的压缩空气混合，所述压缩机2308是由动力输出轴2309提供动力的。燃料活化装置2305输出具有压缩气体芯和液体壳层的燃料的微小气泡。已活化的燃料被供应给分配(液力开关)机构2304，所述分配机构2304控制提供给发动机组2301的燃料的量。已活化的燃料被引导通过雾化器2303并且进入燃烧室中。通过排气管2310释放来自燃烧单元2301的过量的废气。人们普遍相信，由于增大了微小气泡的表面积而使燃料燃烧的百分比更高，所以包含燃料活化装置2305并且产生用于燃烧的起泡燃料降低了通过排气管2310排出的废气水平，。

用于制造燃料活化装置的示例性部件：

可以使用各种方法来制造本文中描述的燃料活化装置。在一些实施例中，如图16所示，可以由包括液力外壳1600、具有两个圆锥形反射器的接口件1602和气动外壳1604的三个独立部件来制造燃料活化装置。液力外壳1600和气动外壳1604被制造成套在具有两个圆锥形反射器的接口件1602上以形成燃料活化装置。

更具体是，液力外壳1600包括位于内部圆锥形的室1606和圆锥形的开口1610之间的中心定向的孔1608。圆锥形的开口1610被配置成套在接口件1602的液力系统的锥形反射器1616上。中心定向的孔1608被配置成套在接口件1602的圆柱形的轴向销1614上，以便当液体外壳1600和接口件1602连接时，接口件的液力系统的圆锥形的轴向销1612位于液力外壳的圆锥形的室1606的内部。

类似地，气动外壳1604包括连接到到圆锥形的室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的气动系统的圆柱形的轴向销1619上，以便当气动外壳1604和接口件1602连接时，接口件1602的气动系统的圆锥形的轴向销1619位于气动外壳1604的圆锥形的室1624的内部。

除了圆锥形销1612和1619之外，接口件1602还包括接口件的液力系统的锥形反射器1616和接口件的气动系统的组合的锥形反射器1617。

通常，液力外壳1600、具有两个锥形反射器的接口件1602和气动外壳1604可以由能在具有燃料和空气的情况下经得起相当大的降解作用的材料制成的。示例性的材料包括不锈钢、塑料、陶瓷和钛。

由配置成相互连接在一起的三个独立部件来形成燃料活化装置可以提供多种优点。例如，独立部件制造起来可能不太复杂。在一些实施例中，可以压铸零件而排除了对昂贵的机加工的需要。

系统管理：

在一些实施例中，可以通过电子控制系统来控制燃烧设备。控制燃烧设备的所述控制系统还可以用来控制燃料活化装置的一个或多个方面。利用现有的电子控制系统可以提供多种优点，例如，允许在不需要将另外的控制系统添加到燃烧系统上的情况中使用和控制燃料活化装置。照此，可以将发动机或者其他燃烧系统改造为包括不需要另外的控制系统的燃料活化装置和/或发动机构造成以单个控制系统来控制燃烧室和燃料活化装置两者。

例如，电子控制系统可以控制一个或多个以下特征：输送到燃料活化装置中的燃料或者其他液体的压力、输送到燃料活化装置中的空气或者别的气体的压力、输送到燃料活化装置中的燃料或者其他液体的体积、和/或输送到燃料活化装置中的空气或者别的气体的体积。在包括两种液体组分输入的燃料活化装置中，电子控制系统可以另外控制第二液体的压力、第二液体的体积和/或第一液体与第二液体的量的比值。

在一些实施例中，电子控制系统可以根据与输出的起泡燃料的特征有关的反馈来调节液体或者气体组分的一个或多个输入参数。例如，可以在燃烧设备中包含传感器来测量一个或多个以下特征：燃料流量、汽缸中的温度、燃烧过的燃料的数量(例如，基于排放物)和/或燃烧室的效率。根据所测量的特征，电子控制系统可以调节燃料活化装置的液体或者气体组分的一个或多个输入参数。例如，如果电子控制系统确定燃烧室的效率较低，则电子控制系统可以调节空气的输入压力来在燃料中产生更多气泡和/或改变第一和第二液体的比值来获得液体的更好的平衡。

管理发动机的运行以使发动机的性能最佳的电子控制装置还可以用来为燃料活化装置提供电子控制。利用相同的电子控制系统可以提供多种优点，例如，允许在不需要将另外的控制系统添加到燃烧系统上的情况中控制燃料活化装置的输入。

虽然在一些实施例中，可以使用控制燃烧设备的控制系统来控制燃料活化装置，但是在其他实施例中，可以使用独立的控制系统来控制燃料活化装置。

在一些实施例中，谐振传感器可以提供关于起泡燃料的反馈，并且可以根据由所述谐振传感器所提供的测量值来调节燃料活化装置的输入。

人们普遍相信，对于特殊的燃料系统，存在空气与燃料的最佳比值。可以测量出具有空气与燃料的最佳值(或者，别的参考值)的燃料混合物的介质磁导率并且将其用作随后测量的标准。当由谐振传感器所测的介质磁导率不同于为最佳混合物所测的介质磁导率时，可以调节燃料活化装置的一个或多个输入。

供燃料活化装置使用的空气过滤器：

在一些实施例中，包含空气过滤器以在将空气提供给燃料活化装置之前过滤空气。如本文中所描述的，燃料活化装置将燃料与空气混合以形成具有由液体壳层包围的压缩空气芯的燃料气泡。由于将气泡形式的燃料提供给燃烧室，所以极大地增加了燃烧室内部存在的空气的量。因为进入到燃烧室中的空气的总体积增大了，所以为了防止或减小包含在空气中的颗粒对燃烧室功能的影响，在形成微小气泡之前过滤空气是有益的。通过过滤空气，可以减少进入到燃烧室中的颗粒的总数(例如，将数量限制为与燃料没有起泡时所具有的数量接近)。

在一些实施例中，过滤器可以包括两个用于从空气中除去灰尘及其他颗粒的连续的过滤步骤。第一过滤步骤可以包括使空气通过如乙醇的液体，并且第二过滤步骤可以包括使空气通过被矿物油浸渍的多孔矿物。

汽车的燃料系统的实例：

燃料系统(例如，汽车或者其他机动车的燃料系统)在所述燃料系统内部具有与燃料活化装置连通的路径。所述燃料系统包括产生起泡燃料的燃料活化装置，例如，本文中所描述的燃料活化装置。所述燃料系统包括燃料活化装置、控制燃料活化装置的系统、用于调节和控制发动机功能的系统、用于与汽车的其他机构通讯的通讯系统和对来自汽车燃料系统中的传感器控制装置的反馈信号作出反应的系统。

燃料系统包括汽车的发动机。发动机包括压缩室，在该压缩室中燃烧液体燃料以产生能量来为机动车提供动力。将燃料从燃料罐处提供给发动机以用于燃烧。在燃料进入到发动机中之前，燃料泵引导燃料通过燃料活化装置。燃料活化装置将燃料与来自辅助储罐的第二液体组分(例如，无机组分)混合并且选择性地与来自第二辅助储罐的其他的辅助有机燃料组分混合。燃料活化装置还将液体燃料组分与来自压缩机的空气混合，所述空气已经被位于压缩机的输入端之前的空气过滤器过滤。

燃料系统包括配置来控制用于发动机功能的各种参数的控制系统。控制系统包括汽车的中央处理机。中央处理机连接到局部处理机和主处理机上，所述主处理机是与从属的局部处理机同步的。局部处理机管理、控制和调节燃料系统的活化系统。主处理机通过与状态统计模型相比较的方法来执行活化装置的运行状态的各种更新过程。信号放大器集合来自燃料系统中的各个传感器的信号并且将所监测的信号放大并且通过接口件提供给处理机。所述接口件包括用于来自燃料系统中的各个传感器的信号的识别和解码的软件。处理机与燃料系统的部件通讯以响应从所述传感器处接收到的信号来更改系统的参数。

控制系统被配置成监视和控制燃料的高度和来自储罐的燃料的输入量。第一燃料罐连接到监测与第二燃料罐有关的各种参数的多个传感器上。传感器被配置成计量第一储罐中的燃料的高度。该传感器通过通讯线连接到信号放大器上。与第二燃料罐有关的另一传感器被配置成计量储罐中的液体的密度。与燃料罐有关的另一传感器被配置成计量储罐中的液体的粘度。传感器通过通讯线连接到信号放大器上。另一个传感器被配置成计量储罐中的液体的温度并且通过通讯线连接到信号放大器上。另一个传感器监测燃料泵之后的燃料管道中的压力并且通过通讯线连接到信号放大器上。

与第一燃料罐相似，辅助燃料罐还连接到监测与燃料罐有关的各个参数的多个传感器上。传感器还计量储罐中的液体的密度并且通过通讯线连接到信号放大器上。传感器还计量储罐中的液体的密度并且通过通讯线连接到信号放大器上。传感器还计量储罐中的液体的粘度并且通过通讯线连接到信号放大器上。

具有燃料活化装置的燃料系统还包括与空气压缩机有关的传感器。计量器监测压缩空气的充气并且计量器监测压缩空气的压力。所述计量器可以用来确定提供给燃料活化装置的空气的量和压力。计量器通过通讯线连接到信号放大器上。

具有燃料活化装置的燃料系统还包括用于监测来自排气管的排放物的传感器。更具体是，气体分析器分析从发动机处排出的废气中的气体的浓度。废气中的气体浓度可以表示燃料是如何有效地在发动机中燃烧的。气体分析器通过通讯线连接到信号放大器上。

如上所述，燃料活化装置产生起泡燃料，所述起泡燃料包括具有压缩气体芯的燃料的微小气泡。监测燃料的起泡程度是有益的。为了监测燃料活化装置的效率，具有燃料活化装置的燃料系统包括监测活化过燃料混合物的介质磁导率的谐振传感器。谐振传感器通过通讯线连接到信号放大器上。

由燃料系统中的各个传感器和计量器所监测的参数可以用来更改具有燃料活化装置的燃料系统的一个或多个控制参数。存在两个处理机的同步系统允许发动机有效地调节其运行，其中，处理机将来自计量器的信号与过程的统计模型进行比较。

如上所述，系统和方法可以用来形成包围压缩气体芯的紊流的有机燃料的壳层。在一些实施例中，压缩气体可以是空气。在一些另外的实施例中，压缩气体可以是空气以外的气体，例如氢气。

在一些实施例中，氢气在压力下可以被用于在航空涡轮或者冲压喷气发动机的燃烧室中燃烧。氢气的使用可以提供各种优点。例如，高密度的氢气溅湿可用于冷却飞机的机翼，并且然后达到燃烧温度，很象气体一样。在一些实施例中，氢气可以置于较低的温度下并且用作可以起泡的液体。可以在气动系统中将处于高温的空气或者气态氢喷射到氢气液体中以形成微小气泡。照此，可以形成被氢气液体包覆的氢气泡。

在一些实施例中，人们普遍相信，由于在很差的加工面情况下由流体阻力导致的动能损失上升，装置元件的内表面处理的洁净度会影响使用燃料活化装置的起泡燃料的形成，燃料混合物流在所述内表面上面移动。在一些实施例中，燃料活化装置是使用微小粗糙度的高度不超过大约0.2微米的材料所形成的。燃料活化装置中的所有过渡区域的圆锥形的形状允许加工和磨光表面以获得很低的微小粗糙度值，并且由此获得很低的由流体阻力导致的损耗。

用于燃料混合物的活化装置的示例性的几何比例和部件尺寸：

用于例如，液力活化系统和气动活化系统的外壳的构造材料可以根据制造方法而改变。例如，对于批量生产，用于制造外壳的一种经济的方法是通过模制金属-陶瓷，利用来自铝或者铜或者铜合金(例如黄铜或者青铜)的微细粉末。用于接口件的结构材料可以根据安装有活化装置的发动机的类型而改变。

接口件可以由具有很高机械特性的材料来制造，所述很高机械特性需要用不锈钢进行特殊的热处理来制造。一种经济的制造方法包括具有后续热处理的金属-陶瓷的模制。可以由具有铬、镍和钒组分(或者作为替换具有钛粉末)的不锈钢的微粉末来实施制造。

液力系统的外壳的几何关系和结构特点：

在一些实施例中，入口通道的横截面积比毛细管道的总横截面积大大约25-30％。如图20所示，毛细管道2602的长度可以比毛细管道2601的直径至少大大约10倍。如图18所示，机械接口反射器的锥形面的顶部边缘在2403和2404处的外部锥形面2403的直径比内部锥形面2404的直径大。调焦和固定销2406的直径可以比锥体2405的高度至少小1.5倍，所述锥体是液力系统外壳的输入侧上的锥形反射器。锥形反射器的外径可能比活化装置的燃料管道或者外套的内径小大约0.7毫米。锥形反射器外径上的狭缝2401用于产生燃料混合物流的额外的紊流，并且沿圆柱形销2402的轴线的径向形成、以固定间隔呈螺线形地分布在其直径上。在图20中，锥形面2603和2604具有公共轴线，并且孔2601的轴线平行于该公共轴线，并且所述孔的中心位于与该轴线同轴的的圆周上。

接口件的几何关系和结构特点，所述接口件成一体并结合到活化装置的液力和气动系统两者上：

在图19中，结合的接口件具有两个锥形反射器，其中，液力系统2501的圆锥形横截面的直径比气动系统2502的锥形反射器的直径大。结合的接口件的气动系统的调焦销2503的直径至少比装置的气动系统的锥形反射器的锥形面上的长度2504小1.5倍。

气动系统的燃料管道和外壳之间的几何和结构关系：

图21、22和23显示了燃料管道的外壳和横截面的体积模型。外壳的外部锥形面2703的直径大于内部锥形面2704的直径。外壳的外部圆柱面2703和燃料管道的内径2707之间的距离等于孔2705的直径的一半。内部和外部锥形面2701和2702各自可以具有不超过0.2微米的微小粗糙度。

孔2705和2706的长度可以为所述孔的直径的至少十倍。可以磨光外壳2803的端面的平面和锥形面之间的过渡部分以形成具有微小粗糙度的平均值为0.2微米的表面。外壳的圆柱面和燃料管道的内径之间的同心环的距离2804可以为直径的至少10倍并且为距离2805的长度的至少5倍。当在外壳上制造出凹槽2802时，当机加工而非模制外壳时，凹槽2801用于刀具的退出。外壳的圆锥面和圆柱面之间在2903、2904、2907、2906、2905处的过渡部分可以被磨光成具有不超过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过0.2微米的微小粗糙度的直径。

反射器的锥形面和外壳之间的几何和结构关系：

如下来确定气动系统中的反射器的内部锥形面和外壳的外部锥形面之间的距离：所述距离等于(0.1毫米)加上(外壳中的毛细管孔的直径除以孔的数量)。如下来确定液力系统中的反射器的外部锥形面和外壳的内部锥形面之间的距离：所述距离等于(0.1毫米)加上(外壳中的毛细管孔的直径除于孔的数量)所得的值或者0.02毫米中较小的一个。

用于示例性的燃料活化装置的部件的尺寸：

参见图24，显示了用于活化包括一种液体组分(例如，汽油、乙醇或者柴油)的燃料混合物的装置。对于该实例，选择燃料管道的直径等于10毫米。然而，所述总比值、原则和尺寸可以应用到具有其他直径的燃料管道中。

以管子形式的燃料管道3601具有9.6毫米的内径和0.65毫米的管壁厚度。具有特殊法兰的接套3602例如借助于钎焊紧紧地固定到燃料管道的管子上。燃料管道的管子3603位于活化装置之后并且通向燃烧室。接套3604被紧紧地固定在管子3603上。确定活化燃料混合物的装置的液力系统的外壳3605和活化燃料混合物的装置的气动系统的外壳3606的尺寸以分别容纳所述液力和气动系统。锥形反射器3607进入到活化燃料混合物的装置的液力系统中，在构造上连接活化燃料混合物的装置的液力和气动系统。在活化过程之后，螺母3608将活化燃料混合物的装置与燃料管道保持和密封在一起。在活化过程之前，螺母3609将活化燃料混合物的装置与燃料管道保持和密封在一起。

活化燃料混合物的装置的组件外壳3610被附接到装置的内部构件上。收集器3611被配置成带来压缩空气并且去除已活化的燃料混合物，所述收集器3611具有远程元件的作用，其在轴线方向上夹紧活化燃料混合物的装置的目标系统并且将其密封。锥形面3612气密地密封用于活化燃料混合物的装置从输入端开始的内部体积。活化燃料混合物的装置的液力系统的外壳中的环形通道3613用来当它们可用时输入另外的燃料混合物组分。连接到所述环形通道3613上的通道3614以固定间隔设置在活化燃料混合物的装置的液力系统的外壳的外径的圆周上，并且形成压力下降的局部区域。锥形环3615形成了活化燃料混合物的装置的液力系统的外壳中的圆锥形孔3615和机械接口的反射器的外部锥形面之间的距离。该距离的大小为从大约0.2直至大约0.5毫米，并且根据燃料混合物的液体组分的粘度和密度而变化。锥形反射器3616形成了活化燃料混合物的装置的气动系统的入口。锥形空腔3617聚集用于活化燃料混合物的装置的气动系统的外壳中的压缩空气。活化燃料混合物的装置的液力系统的外壳的目标通道的锥形面的开口系统3618增大了所述流的紊流并且形成了压力下降的区域，在该区域中，所述流与压缩空气流混合以形成燃料混合物的泡沫。一组通道3619混合燃料管道中的已活化的燃料混合物。一组径向的孔3620将通道3619与活化燃料混合物的装置的目标吸热锥体连接。锥体3621刚好位于来自燃料管道的燃料进入燃料活化装置的输入端之后。为了防止液力冲击，在距燃料活化装置的燃料输入端10毫米的距离处，锥体的直径增大到20毫米。圆锥形的系统3622具有带凹槽或者通道3623的表面，所述凹槽或通道3623以固定间隔配置在其直径上。所述通道增大了燃料混合物流的紊流度。所述通道的长度可以为大约15毫米、通道的宽度可以为大约2毫米、通道的深度可以为大约2.5毫米并且一个通道的横截面面积可以为大约5平方毫米。总计起来，用于液流的12个截面通道总共为大约60平方毫米。环形空腔3624形成了反射器的基部，压缩空气在分散之前聚集在其中。凹槽3625以固定间隔分布，并且形成用于供给和分散压缩空气的通道。通道的横截面可以为大约一个毫米，并且通道的长度可以为大约18毫米。结合的反射器的圆锥形的钟形部件3626在外部锥形面上连接到活化装置的液力系统上，并且在内部锥形面上连接到气动系统上。环形通道3627位于用于活化的装置的气动系统中。形成所述通道的锥形面之间的距离可以从大约0.15直至大约0.2毫米。活化燃料混合物的装置的气动系统的外壳的开口锥形面3628提供了表面，在所述表面上，压缩空气流被分散并且与紊流的燃料组分或者混合物的流结合以在燃料混合物流中和在泡沫状流移动过程中形成伪沸腾层。径向通道3629提供了用于将压缩空气供给到活化装置的气动系统中的路径，连接输入装置3630连接通道与管道3631。

气动通道的管道3631连接活化装置的气动系统与压缩机。锥形面3632在活化装置的内部空腔和已活化的燃料混合物的输出端之间形成了气密密封。过渡的锥形空腔3633连接燃料混合物的活化装置与燃料管道。

外壳3610可以由铝制成，随后硬质阳极氧化处理内表面并且在外表面上用化学方法镀镍。机械接口件可以由不锈钢制成，所述不锈钢具有的铬浓度不少于13％并且持续热处理到洛氏(Rockwell)值的45单位水平。接套3602和3604可以由具有装饰性的黑色氧化层的结构钢所制成。螺母3609和3608可以由全部表面磨光的黄铜制成。其他部件是由阳极氧化处理过的铝合金制成的。

参见图25，显示了一种用于活化燃料混合物的装置，所述装置中仅有一种液态有机组分。图25显示了所述装置的示例性的基本几何特性，其中各个部件的尺寸是以毫米和/或英寸来显示的。所述装置通常是以一比一的比例来表示的。图25显示了三种不同的系统和用于活化燃料混合物的装置的系统的作用原理，系统的过渡通道连接各个目标。

如图25所示，通道3701是连接液力系统入口中的圆锥形系统与用于增加所显示的燃料混合物流中的紊流度的第一活化段的开口。在该实施例中，装置包括12个通道，所述通道各自具有4.9平方毫米的横截面积和15毫米的长度。照此，所述通道的总面积为58.8平方毫米。相反，具有9.6毫米直径的燃料管道的横截面面积为72.3平方毫米。所述面积之间的比值为81％。虽然在该实例中比值显示为81％，但是可以增大通道的宽度，以使所述比值达到90％。

如图25所示，显示了通道3702，所述通道3702将具有用于供给另外的燃料组分(例如，无机燃料组分)的入口管道的局部压力下降的区域连接到燃料活化装置上，包括无机源。在该实施例中，装置包括12个通道，所述通道各自具有0.5平方毫米的横截面积和6平方毫米的总面积。在一些实施例中，可能希望减小通道的横截面面积。在该实施例中，通道可以包覆有材料。

如图25所示，通道3703连接混合物与横截面，在该横截面中形成燃料混合物的泡沫。每个通道的面积可能为11平方毫米，并且所有通道的总面积为132平方毫米。通道3703的总面积比入口通道的面积大大约1.8倍。通过圆锥形的空腔的混合物的逐渐变换允许混合物在没有明显的流体阻力的情况下变换，从而减小对燃料混合物泡沫的结构上潜在的破坏影响。

如图26所示，用于活化燃料混合物的装置的轴向系统提供了三种燃料组分的输入端，其中一种或多种组分可以是无机的。例如，管道3801可以用来供给二次燃料组分，并且燃料管道3802可以用来供给无机燃料组分。提供三个输入端允许在不改变装置的情况下输入另外的燃料组分。如果在每个管道中混合两种组分，则可以使用多达6种组分。输入端的更新或者改进不需要改变装置的设计，以允许试验性工作并且进一步地改进装置。图26中所显示的示例性的长度和尺寸是以毫米计算的。

图26显示了形成了局部压力降的区域。该区域连接到用于活化燃料混合物的装置的液力系统上。在锥形面上的指定位置处，有凸出位置。室相对于基本的锥形面的尺寸构成了1.5度。因此，环形的圆锥形通道在活化装置的液力系统的范围内的厚度为0.5毫米。该结构上的差异弥补了从最大局部负压区域中去除所述流的动能的损失。

图27显示了一区域，其中形成了局部压力降。该区域涉及到用于活化的装置的气动系统。在气动系统的外壳的锥形面上的指定位置处，在1.5度的转弯下的基本的锥形面处存在凸出位置。外壳的锥形面和活化装置的气动系统中的反射器之间的距离的大小为0.15毫米。在图27所指定的尺寸是以毫米计的。

图28显示了用于活化燃料混合物的装置的轴向系统，所述混合物包括一种没有另外的液体组分(例如，无机或者有机组分)的有机组分和压缩空气。输入端4001允许输入另外的液体燃料组分，并且输入端4002允许输入压缩空气。图28中所显示的示例性的长度和尺寸是以毫米计的。

图29显示了燃料组分在用于活化燃料混合物的装置中移动的方案。从燃料管道4101处输入燃料、通过燃料活化装置来活化、并且输出到燃料管道4002中。输入管道4103允许将压缩空气供给到活化装置中。径向通道4104和4105将燃料从活化装置处输送到燃料管道4102中。

图30A、30B和31描绘了：

4201，-用于活化和混合气体燃料组分与气体氧化剂组分的装置的该实施例的外壳；在该实施例中，压缩的氧化剂组分的最小压力比气体燃料组分的压力高1.2个大气压力，所述气体燃料组分处于超过4巴的压力；

4202，-螺母，其还具有带喷嘴开口4220的螺母；

4203，-相对于涡流室来定位螺母；

4204，-球面反射器；

4205，-气体燃料组分流的气动分配器，其增大了所述流的紊流度；

4206，-圆锥形的气动反射器，其用于将气体燃料组分流的进入流压缩成环形并且横截面面积的减小还增大了紊流；

4207，-涡流室的外壳；

4208，-连接到环形室上的涡流室的外壳的内部环形空腔，其中是通过轴线平行于圆锥形气动反射器4206的轴线的一些孔来形成涡流的；

4209，-凸缘，其中的通道将压缩的气体氧化剂流引向涡流室；

4210，-用于供给压缩的气体氧化剂的管道；

4211，-用于将来自涡流室的气体氧化剂流供给和分散到球面反射器上的以固定间隔设置的孔；

4212，-雾化器；

4213，-外壳4201的螺纹销；

4214，-连接耦合件；

4215，-用于形成压缩的气体氧化剂涡流的通道；

4216，-连接环形空腔4208与涡流空腔的孔；

4217，-用于形成压缩的气体氧化剂涡流的通道外壁；

4218，-用于形成压缩的气体氧化剂涡流的通道内壁；

4219，-涡流室的圆柱面；以及

4220，-用于固定雾化器4212的螺纹销。

图32描绘了：

4301，-涡流室的圆筒形壁；

4302，-涡流室；

4303，-向切向通道4215移动压缩的气体氧化剂流的传输孔；

4304，-用于形成压缩的气体氧化剂涡流的通道内壁；

4305，-用于形成压缩的气体氧化剂涡流的通道外壁；

4306，-用于形成压缩的气体氧化剂涡流的通道内壁和涡流室的圆筒形壁的交点(points of crossing)与用于形成压缩的气体氧化剂涡流的通道外壁和涡流室的圆筒形的壁的交点之间的角度；以及

4307，-用于形成压缩的气体氧化剂涡流的通道内壁和外壁之间的角度。

在一些方面，控制系统可以控制起泡燃料的形成和使用的一个或多个以下方面：活化装置之前的燃料管道中的燃料压力、活化装置之前的燃料管道中的燃料流量、活化装置之前的空气压力、活化装置之前的管道中的空气流量和/或可利用传感器来控制的气泡的参数。在从活化装置输出后的管道中的已活化的燃料混合物流的介质磁导率的精确测量允许确定一个或多个以下参数：燃料混合物的给定体积中的空气的浓度；气泡内部的估计压力；燃料混合物的给定体积中是否存在均匀的气泡结构；燃料混合物的流动速度；燃料混合物的线速度；和燃料混合物流的紊流度；在一些方面，可以通过假定(按第一近似法)其为高斯型曲线(正态的)来估计气泡的分布状态。因此，其将以气泡d的平均尺寸和均方根差σ为特征。所述两个参数和发动机的特征尺寸之间的关系将限定出泡沫的“气泡度”。人们普遍相信，对于特定的燃料存在气泡的最佳尺寸。相信的理由是：在微细气泡的极限中，渐近为纯粹的液体，而非常大的气泡恰好是没有液体的空气。气泡的尺寸取决于表面张力(按公斤/秒²计量)、粘度(按米²/秒计量)、密度(按公斤/米³计量)和流速的二次方(按米²/秒²计量)。关于最后的相关性的理由是伯努利效应使压力与流速的二次方关联而不与流速本身关联。显示出了最简单的相关性的量纲分析是：

L＝常数×(表面张力/密度×速度²)。例如，在最简单的情况中，气泡的尺寸不依赖于粘度。所述公式在物理上是正确的，因为其显示出高的表面张力将产生大的气泡，并且高的速度将产生小的气泡。所述常数可以用实验方法来确定。基于所述公式，人们普遍相信，具有非常高的流速对于小气泡可能是关键性的。

燃料混合物的复杂的活化技术的优点：

燃料混合物的复杂的活化技术提供了另外的优点：通过增大来自压缩机的输出端的压缩空气的压力，进一步压缩了用于燃料混合物的复杂活化过程的装置的活化室中的压缩空气。这在燃料混合物喷射到燃烧室中之前为在燃料混合物的各种组分的所有体积上的主动的、有效的混合提供了时机。例如，在喷射到燃烧室中之前，可以在装置中控制汽油和乙醇混合的比例，时间足以混合随后饱和的该混合物和氧气。

在密闭容积中空气在汽油中的溶解度是压缩空气的压力的函数。例如，在一些外部条件下，空气流中的压力在从一个大气压到3个大气压的界限内，空气和汽油的温度达到20摄氏温度，氧气在汽油中的体积溶解度可以不超过0.22％。当压力增大到10个大气压时，在相同的外部条件下，氧气在汽油的体积溶解度增大到1.89％。

混合汽油与乙醇允许燃料混合物具有更低的总成本和新的运行特性，所述新的运行特性改善了内燃机中的燃烧过程和能量转变的基本参数。所描述的燃料活化装置允许在车辆上通过发动机的管理系统按所希望的比例动态地制造，当条件变化时可以改变，而不是作为从燃料再供应站的储槽中输送的混合物，在该储槽中，混合物的组分按比例固定，并且会随着时间“解除混合”或者老化。

HCCI发动机中燃料的微小气泡破裂的使用：

在一些实施例中，在燃烧室中被加压破裂的燃料的微小气泡可以结合均质混合气压燃烧(HCCI)发动机来使用。HCCI发动机是这样一种内燃机，其中与例如空气的氧化剂混合的燃料被压缩到自动点火点。燃料的自动点火产生了释放化学能的放热反应，所述化学能可以由发动机转化为机械能。

HCCI发动机的优点是产生很低的氮氧化物和灰粒的排出量，而同时效率很高。然而，为了有效地运行，HCCI发动机可能必须小心地控制燃料混合物。

在多个HCCI发动机中，发动机包括由可移动的活塞向下限定在汽缸中的燃烧室。活塞在汽缸中的移动被转换为通过连杆连接到活塞上的曲轴的转动。在非起泡燃料的HCCI发动机中，当活塞在汽缸中向下运动时，进气阀被打开以将空气吸入到燃烧室中。同时，燃料泵将燃料喷射到燃烧室中。活塞随后的向上移动促使燃料混合物在燃烧室中的压缩，以使燃料混合物经历温度升高并且燃料混合物达到燃料混合物发生自燃的温度，所述温度升高与压缩程度有关。在燃烧过程期间，在燃烧室中发生膨胀，并且向下推动活塞。

虽然在多个现有的HCCI发动机中，空气和燃料是分别被输入到HCCI燃烧室(例如，通过单独的输入管道)中，但是产生起泡燃料(例如，如上所述)的燃料活化装置的使用允许单个输入端按适当的比例提供燃料和空气。人们普遍相信，使用燃料活化装置来允许引导包括燃料和空气两者的起泡燃料进入到汽缸中可以提供多种优点。例如，人们普遍相信，对于特定的燃料系统(例如，用于特殊的HCCI发动机)，存在空气与燃料的最佳比值。在将燃料供给到燃烧室中之前使用燃料活化装置来使燃料起泡允许更好地控制燃烧室内部的空气与燃料的比值。照此，通过控制燃料活化装置1001的参数，可以将具有所期望性质的燃料和空气的混合物供给到燃烧室中。因为在供给到燃烧室中之前，混合燃料和空气，所以可以测量所述燃料混合物的性质，并且用来调节燃料气泡的产生。例如，可以通过谐振传感器来测量空气和燃料的燃料混合物的介质磁导率并且用来调节燃料活化装置的一个或多个输入量(例如，在美国临时申请No.60/970,655、60/974,909和60/978,932中所描述的，本文中结合其内容作为参考)。

为了形成合适的燃料和空气的比值，电子控制系统可以控制以下一个或多个：被输送到燃料活化装置中的燃料或者其他液体的压力、被输送到燃料活化装置中的空气或者另一种气体的压力、被输送到燃料活化装置中的燃料或者其他液体的体积和/或被输送到燃料活化装置中的空气或者另一种气体的体积。在包括两种液体组分的输入量的燃料活化装置中，电子控制系统可以另外控制第二液体的压力、第二液体的体积和/或第一液体与第二液体的量的比值。电子控制系统可以根据与输出的起泡燃料的特征有关的反馈来调节液体或者气体组分的一个或多个输入参数。例如，可以在燃烧设备中结合入传感器以测量一个或多个燃料流量、汽缸中的温度、已燃烧的燃料的量(例如，基于排放物)和/或燃烧室的效率。根据所测得的特征，电子控制系统可以调节输入燃料活化装置的液体或者气体组分的一个或多个输入参数。

例如，如果电子控制系统确定燃烧室的效率是低的，则电子控制系统可以调节空气输入的压力以在燃料中产生更多气泡和/或改变第一和第二液体的比值来获得更优的液体平衡。

燃料混合物的气体组分

在图33中，介绍了具有压缩的气体氧化剂的气体燃料组分的线性涡流的活化和混合装置的另一个实施例的横截面。如图所示，多个连续的涡流发生器连接到压缩机上；所有的涡流发生器和供给气体燃料组分的管道是与每个涡流发生器的涡流通道共轴的。用于供给气体燃料组分的通道延伸过所有的涡流发生器。在该实施例中的压缩的气体氧化剂的最小压力比气体燃料组分的压力大1.2个大气压力。

图33包括以下部件：

4401，-用于涡流活化和混合气体燃料组分和压缩气体氧化剂组分的装置的外壳；

4402，-用于供给气体燃料组分的管道，其与每个涡流发生器的涡流通道共轴的；

4403，-喷嘴，其起到用于向燃烧室供给气体混合物的喷雾器的作用；

4404，-用于将所有的涡流发生器固定在外壳4401中的螺母；

4405，-当气体燃料组分移动时的第一涡流发生器；该发生器用来在气体燃料组分流中形成初次涡流通道，并且形成气流的向前移动，所述移动的矢量与气体流到燃烧室的运动方向一致；

4406，-第二涡流发生器，其与第一涡流发生器完全相同；

4407，-第三涡流发生器；

4408，-第四涡流发生器；

4409，-形成第四涡流发生器的涡流通道的远程垫圈；

4410，-气密压缩垫圈；

4411，-喷雾器；

4412，-第一涡流发生器的涡流通道；

4413，-用于将压缩气体氧化剂供给到第一涡流发生器中的管道；

4414，-用于将压缩气体氧化剂供给到第三涡流发生器中的管道；

4415，-用于将压缩气体氧化剂供给到第二涡流发生器中的管道；以及

4416，-用于将压缩气体氧化剂供给到第四涡流发生器中的管道。

在图34中，显示了每个涡流发生器中的涡流的切向通道系统。图34包括以下部件：

4501，-用于供给气体燃料组分的通道；

4502，-用于供给气体燃料组分的通道和第一涡流发生器的涡流通道之间的连接件；

4503，-第一涡流发生器的涡流通道；

4504，-第二涡流发生器的涡流通道；

4505，-第三涡流发生器的涡流通道；

4506，-第四涡流发生器的涡流通道；

4507，-用于将气体混合物供给到燃烧室中的通道；

4508，-连接喷雾器的目标通道与涡流发生器的涡流通道系统的通道；

4509，-形成圆锥形管道以将燃料流量输送到燃烧室中的喷雾器的通道；

4510，-用于将压缩气体氧化剂供给到第二涡流发生器中的环形收集器；

4511，-用于将压缩气体氧化剂供给到第一涡流发生器中的环形收集器；

4512，-用于将压缩气体氧化剂供给到涡流发生器的切向通道中的孔；

4513，-涡流发生器的切向通道；

4514，-用于将压缩过的气体氧化剂供给到第四涡流发生器中的环形收集器；以及

4515，-用于将压缩过的气体氧化剂供给到第三涡流发生器中的环形收集器。

图35A和35B描绘了涡流发生器系统的立体图。图35A和35B包括以下部件：

4601，-涡流发生器的圆柱形外壳；

4602，-涡流通道；

4603，-涡流发生器的外壳的凸缘；

4604，-涡流发生器的外壳的环形收集器；

4605，-涡流发生器的切向通道；

4606，-用于将压缩气体氧化剂供给到涡流发生器的切向通道中的孔；以及

4607，-与涡流发生器的涡流通道的圆柱面相切的切向通道的壁。

冷却混合物的气体组分并且生产出饮用水

用于混合和活化气体的环形涡流发生器，其用于涡流装置中；因为离开所指定的发生器的切向通道的压缩空气绝热膨胀，涡流发生器具有用于引起冷却效应的性质。

空气在压缩机的压力下在涡流发生器外壳的集流环通道中移动，并且然后通过过渡通道，并且然后作用在所述切向通道中以形成涡流通道或涡流管。

在从所述切向通道中输出的情况中，空气发生绝热膨胀，并且根据焦耳-汤姆逊热电效应，空气的温度与膨胀压力中的差值成比例地降低。

在空气从所述切向通道输出期间，也存在形成涡流管形式的涡流通道的过程，其形成了用于产生所谓的兰克(Ranque)效应的条件，所述Ranque效应除了所述绝热效应外还导致温度下降。

温度上的累积下降也冷却涡流发生器的外壳：

当在压缩机中压缩时，空气的温度升高，并且在涡流发生器外壳的集流环通道的输入端处，出现水的初步凝结，因而空气的温度下降，所述涡流发生器外壳的温度是基本上低于空气的温度的。

在绝热膨胀下从切向通道中输出时，存在温度的第二下降阶段，所述下降阶段是由绝热膨胀前后的压差来限定的。压力的变化引起了温度的变化，为其提供了露点或者低于的露点的温度水平。因此，如果气流中的温度低于零度，则空气中的水冻结并且变成冰的晶体。

冷却燃烧的排气流以生产出水，并且使用合成的混合物作为另外的燃料组分用于进一步混合

可以借助于应用来混合和活化气体的涡流发生器实现从发动机的排出气体中提取水的方法，以达到其在用于活化燃料混合物的装置中作为另外的组分与有机燃料混合的使用。

所述环形涡流发生器具有使离开所指定发生器的切向通道的压缩空气的压力节流或绝热膨胀来使冷却效应加倍的附加性能，所述环形涡流发生器应用在用于混合和活化气体的涡流装置中。

在从所述切向通道中输出的情况中，空气发生绝热膨胀，并且根据焦耳-汤姆逊热电效应，空气的温度与膨胀压力的差值成比例地降低。

在空气从所述切向通道输出期间，也存在形成涡流管形式的涡流通道的过程，其形成了发生所谓的Ranque效应现象的条件，所述Ranque效应除了产生所述绝热效应外还导致温度下降。

温度的累积下降也冷却涡流发生器的外壳。

排出气体作用在涡流发生器外壳的中央通道中，在所述中央通道中形成了展开的接触面。热排气与涡流发生器外壳的冷表面接触，排气系统的所述水冷凝在已冷却的接触面上。然后，水和烟灰的混合物可有效地被收集并且被用作燃料活化装置中另外的液体混合物组分。

其他实施例在以下权利要求的范围内。

Claims

1.一种制备用于输入到燃烧室中的燃料气体混合物的装置，所述装置包括：

液力系统，其包括机械-液力接口件；

气动系统，其包括连接到所述机械-液力接口件上的机械-气动接口件；

第一管道，其用于将液体组分输入到所述液力系统中；

第二管道，其用于将气体组分从压缩机处输入到所述气动系统中；

第三管道，其用于输入至少一个燃料组分；

系统，其用于输出包括所述燃料组分、气体组分和液体组分的燃料混合物；

第一外壳，其配置来容纳所述液力系统；以及

第二外壳，其配置来容纳所述气动系统，第一外壳和第二外壳被配置成位于燃料管道中，其中，所述装置的液力系统和气动系统位于第一外壳和第二外壳内的圆柱形销上以提供结合的机械-液力和机械-气动接口件。

2.如权利要求1所述的装置，其中，所述液力系统还包括围绕燃料管道的轴线对称地设置的多个通道，所述通道具有逐渐减小的横截面面积。

3.如权利要求1所述的装置，其中，所述气动系统还包括围绕燃料管道的轴线对称地设置的多个通道，所述通道具有逐渐减小的横截面面积。

4.如权利要求1所述的装置，其中，所述气动系统还包括至少一个通道，所述通道具有在燃料混合物移向燃烧室的方向上导向的输入端和输出端。

5.如权利要求1所述的装置，还包括锥形反射器，其中所述结合的机械-液力和机械-气动接口件由所述锥形反射器来连接。

6.如权利要求1所述的装置，还包括锥形反射器，其中所述结合的机械-液力和机械-气动接口件由圆锥形面的顶部上的锥形反射器来连接。

7.如权利要求1所述的装置，其中，所述结合的机械-液力和机械-气动接口件各自具有带外部和内部圆锥形面的反射器，其中，所述内部圆锥形面涉及气动活化，并且所述外部圆锥形面涉及液力活化，所述外部圆锥形面具有以固定间隔围绕较大直径分布的螺旋形的毛细管通道。

8.一种制备用于输入到燃烧室中的燃料气体混合物的装置，包括：

液力系统，其包括液力系统外壳和同轴地设置在所述液力系统外壳中的机械-液力接口件；

气动系统，其包括气动系统外壳和同轴地设置在所述气动系统外壳中的机械-气动接口件，所述机械-液力接口件功能性连接到到所述机械-气动接口件上；

配置来将液体组分从具有液体燃料组分的储罐输入到所述液力系统中的管道；

配置来将气体组分从压缩机输入到所述气动系统中的管道；

配置来输入至少一个燃料组分的系统；以及

配置来输出燃料混合物的系统，其中所述液力系统和气动系统位于所述液力系统外壳和气动系统外壳内的圆柱形销上，并且当所述液力系统外壳和气动系统外壳内的圆柱形销被压在一起时，提供了结合的机械-液力和机械-气动接口件；

配置来接收从所述液力系统和气动系统中输出的已活化的燃料混合物的装置，其将所述已活化的燃料混合物提供给液力转换中心；以及

连接到具有喷嘴的喷雾器的输入通道上的转换中心，所述喷嘴配置成直接进入到燃烧室中。