CN103459817A - 用于蒸发燃料混合物的设备、系统和方法 - Google Patents

Abstract

公开了一种用于蒸发燃料的设备、系统以及方法。用于蒸发燃料的方法包括提供燃料蒸发器300。燃料蒸发器300包括用于接收液体的腔室306，所述腔室包含至少一个入口310和至少一个出口316。燃料蒸发器还包括：驱动器模块302，其与腔室306耦合；以及振荡器304，其被设置在腔室306内并且被配置为由驱动器模块302驱动。本方法包括通过至少一个入口的入口310，将水供给至腔室306中。本方法包括使用驱动器模块302以预定频率驱动振荡器304，其中由液体生成雾。本方法还包括经由至少一个出口的出口306，将雾从腔室306引入到内燃机的进口中。

Description

用于蒸发燃料混合物的设备、系统和方法

相关申请的交叉引用

本申请要求Walt Jenkins在2011年1月24日提交的题为“H2G127System”的美国临时专利申请61/435,613，以及Walt Jenkins在2011年1月24日提交的题为“Spark Plug Design”的美国临时专利申请61/435,618的权益，全部内容通过引用合并在此。

技术领域

本发明涉及蒸发液体，更具体地涉及蒸发液体用于输入至内燃机中。

背景技术

燃烧是这样的一种化学过程，其涉及燃料和氧化剂，该化学过程使化学物质转换，并且产生热。一般地，内燃机基本上将化学计量比的燃料和氧化剂组合在汽缸内，火花塞点燃反应物，并且开始燃烧过程。燃烧反应的放热性质造成汽缸内的温度和压力增加，这使汽缸通过向外猛推活塞而膨胀，继而产生动力以驱动曲轴并且产生期望的结果（加速车辆、推进割草机刀片等）。由内燃机产生的动力量与燃烧反应的完全性以及燃料和氧化剂的特性成正比。

尽管燃烧反应取决于许多不同的变量，但是高效的燃烧反应中最重要的因素之一是反应物，即燃料分子和氧化剂分子，彼此作用的能力。因此，高效的燃烧反应将涉及使燃料分子基本上均匀地分布在氧化剂分子中，由此允许反应物之间充分作用，并且促进燃烧反应。然而，内燃机中使用的多数燃料是液体，例如汽油、柴油、生物燃油等，并且因为燃烧发生在气相，所以难以实现将燃料分子基本均匀地分散在氧化剂分子中。由于液体的蒸汽压力，多数液体燃料至少具有在液体表面蒸发的最低浓度的蒸汽燃料分子，这使得燃烧能够发生。然而，这个有限浓度的气相燃料分子严重地限制了燃烧反应的初始速率。

常规的系统和方法试图通过增加液体燃料的温度以增加蒸汽压力，从而增加气相燃料分子的数量来弥补该问题。同样地，常规的系统和方法涉及将液体燃料喷射成细雾粒子，从而有助于蒸发。尽管这类系统可能成功地增加了可用于燃烧的蒸汽分子的浓度，但是仍存在这样的问题，即无论气相反应物分子的数量如何，燃烧过程的反应速率极大地依赖于燃烧前反应物分子被均匀混合的能力。

发明内容

根据上述讨论，明显的是需要一种均匀混合反应物分子的设备、系统和方法。有利地，这种设备、系统和方法将生成具有小粒子尺寸的雾。

响应于当前技术，尤其是响应于本领域中当前可用的燃料蒸发器尚未完全解决的问题和需要而研制出本发明。因此，本发明的研制是为了提供一种克服了本领域的许多或者所有上述缺点的设备、系统以及方法。

用于蒸发燃料的方法包括提供燃料蒸发器。燃料蒸发器包括用于接收液体的腔室，腔室包含至少一个入口和至少一个出口。燃料蒸发器还包括与腔室耦合的驱动器模块，以及被设置在腔室内并且被配置为由驱动器模块驱动的振荡器。方法包括通过至少一个入口的入口将水供给至腔室内。方法包括使用驱动器模块以预定频率驱动振荡器，其中由液体生成雾。方法还包括经由至少一个出口的出口将雾从腔室引入到内燃机的进口中。

蒸发燃料的设备和系统被配置为功能性地执行上述方法的必要步骤。所公开的实施例中的设备和系统基本上包括执行以上针对所述方法呈现的功能所需的模块和特征。

在整个说明书中，对特征、优势或者类似语言的引用并非暗示本发明可以实现的所有特征和优势应该在本发明的任何单个实施例中。而是，引用特征和优势的语言应被理解为是指，与实施例相关描述的特定特征、优势或者特性被包括在本发明的至少一个实施例中。因此，在整个该说明书中，特征和优势的讨论以及类似语言可以并非必须指同一实施例。

此外，本发明所描述的特征、优势和特性可以以任何合适的方式组合在一个或更多实施例中。本领域技术人员将认识到，本发明可以在没有特定实施例的一个或更多具体特征或者优势的情况下实施。在其他情况下，在某些实施例中可以认识到可能不存在于本发明的所有实施例中的额外的特征和优势。

根据下列描述和所附的权利要求，本发明的这些特征和优势将更加显而易见，或者可以通过如下文所阐述地实施本发明而获得。

附图说明

为了易于理解本发明的优势，通过参考附图所示的特定实施例，将提供以上简述的本发明的更具体的描述。应理解，这些附图仅示出本发明的典型实施例，因此不被认为是对其范围的限制，通过使用附图，将描述和解释本发明的额外说明和细节，其中：

图1是示出根据本发明的燃料蒸发器的横截面的方框图；

图2是示出根据本发明的混合燃料系统的横截面的方框图；

图3是根据本发明的示出用于将水雾化成微米粒径雾的系统实施例的方框图；

图4是根据本发明的示出用于水解水的装置400的实施例的示意性方框图；

图5是根据本发明的示出火花塞的一个实施例的示意性方框图；

图6是示出根据本发明的混合燃料系统的另一个实施例的横截面的方框图；

图7A和图7B示出根据本发明的可以用于混合燃料系统的喷嘴的示例性实施例；

图8示出根据本发明的使用两个喷嘴的混合燃料系统的一个实施例；

图9示出根据本发明的用于燃烧水/促进剂混合物的过程的一个实施例；以及

图10示出根据本发明的用于燃烧水/促进剂混合物的过程的另一个实施例。

具体实施方式

在整个说明书中，引用“一个实施例”、“实施例”或者类似语言意为与实施例相关描述的具体特征、结构或者特性被包括在本发明的至少一个实施例中。因此，在整个说明书中，短语“在一个实施例中”、“在实施例中”以及类似语言的出现可以但不必均指代同一实施例。

此外，本发明所描述的特征、结构和特性在一个或更多实施例中可以任何合适的方式结合。在下列描述中，提供许多具体细节，例如编程、软件模块、用户选择、网络交易、数据库查询、数据库结构、硬件模块、硬件电路、硬件芯片等的示例，是为了提供对本发明实施例的彻底理解。然而，相关技术人员将认识到，本发明可以在没有一个或更多具体细节的情况下实施，或者可以使用其他方法、组件、材料等实施。在其他示例中，已知的结构、材料或者操作未被具体示出或者描述，以避免模糊本发明各方面。

如此处所使用的，术语“促进剂”和“燃料”可以交换使用，以指示任何可燃材料。示例性的促进剂或者燃料包括酒精、柴油、汽油、石油、煤油、喷射燃料、AV气体等。示例性的促进剂可以包括能够点燃的来自有机源或者矿物源的任何液体。在一些实施例中，燃料/促进剂可以包括气体。示例性的气体燃料/促进剂可以包括氢、氧、丁烷、丙烷、甲烷或者能够点燃的任何其他气体。

图1是示出燃料蒸发器100的横截面的方框图。在一个实施例中，燃料蒸发器（下文称为“蒸发器”）100由包含蒸汽室104和液体室106的细长容器形成。蒸汽室104和液体室106彼此流体连通。也就是，流体可以从液体室106传递到蒸汽室104。

蒸发器100还包括多个流体入口和流体出口。如此处所使用的，术语“流体”指代在所施加的力下变形或者流动并且与容器轮廓一致的物质。此外，术语“流体”，如此处所使用的，可以指代液相物质或者气相物质。因此，以下所描述的入口可以用于将气体、液体或者其组合引入到蒸发器100中。在一个实施例中，蒸发器100包括耦合至管道110的空气入口108，管道110延伸至接近蒸发器100底部的区域。尽管所示的空气入口108被放置在蒸发器100的顶部附近，但是空气入口108可以被放置在不同地方，同时仍有效地将环境空气引入到蒸发器100中。管道110中的开口112被放置为使得开口112被液体燃料114浸没。能够用于蒸发器100的液体燃料114的示例包括但不限制于汽油、柴油、生物燃料、煤油等。

蒸发器100还包括燃料入口115，用于将燃料114输送至蒸发器100的液体室106。燃料入口115将蒸发器100耦合至燃料源（未示出），例如燃料箱。在一个实施例中，蒸发器100包括浮动开关（float switch）116，其检测蒸发器100内的燃料114的量。浮动开关116将燃料量传递给阀门118，阀门118继而测量了允许进入蒸发器100中的燃料114的量。在预定的燃料位处，浮动开关116向阀门118指示液体室106近满，响应于此，阀门118关闭以停止燃料114流入液体室106中。在替换实施例中，浮动开关116将燃料位传递给发动机控制模块（ECM），ECM随后向阀门118发送命令以指示阀门118应当关闭。

在另一个实施例中，蒸发器100包括将蒸发器100连接至电机进口的出口或者燃料供应线路120。燃料供应线路120包括可调节阀门122，用于调节来自蒸发器的出口流。由内燃机所产生的真空压力从蒸汽室104中抽取空气燃料混合物，并且生成低压区域，这随后经由管道110通过空气入口108抽取空气。当空气被抽入蒸汽室104时，空气冒泡通过燃料114，并且生成燃料和空气混合物的雾化粒子。

第二液体物质可以被引入液体室106中，并且与燃料114混合。当电机处于操作状态时，真空压力在液体室106中引起湍流，使得燃料114和第二液体物质均匀（homogenize）成掺和的混合物，接着该混合物被来自空气入口108的冒泡空气蒸发。第二液体物质的示例包括任何类型的期望的燃料114添加剂，用于增加电机的功率、效率或者两者。在另一个示例中，第二液体物质可以包括水，水的量可以被选择为降低燃料消耗，同时还提供可燃空气/燃料/水混合物。

图2是示出混合燃料系统200的横截面的方框图。在一个实施例中，混合燃料系统（下文称为“系统”）200包括容器202，其具有分别类似于图1-3的蒸发器100、200、300的多个入口和出口。具体地，容器202包括空气入口204、水入口206以及燃料入口208。根据使用系统200的环境可以确定入口204、206、208的放置。也就是，根据便利性可以确定入口204、206、208的放置。

在一个实施例中，根据容器202的尺寸和所需的水/燃料混合物的深度，选择入口204、206、208的管道进入容器的长度。例如，水入口206延伸至容器202中并且向下延伸至水/燃料混合物。在又一个实施例中，水入口206管道延伸到液面控制器210下方3-6英寸。相反地，空气入口204从容器的外部延伸至液面控制器210上方约3-6英寸之间的距离。在一个示例中，燃料入口208从燃料源（未示出）延伸至容器202，并且达到类似于液面控制器210的深度。

液面控制器210检测水/燃料混合物的液面和成分，并且将该信息传递给控制模块212。然后，控制模块212通过控制流过水入口206的水流和流过燃料入口208的燃料流，能够维持容器202内的燃料和水的适当比例。这可以通过例如控制与水入口206和燃料入口208耦合的各个阀门来完成。替换地，控制模块212可以控制泵机，从而控制水和/或燃料流入容器202中。在一个实施例中，控制模块212是与液面控制器210分离的元件，如图所示。在不同实施例中，控制模块212与液面控制器210是一体的，并且被放置在容器202的内部。

控制模块212将水/燃料混合物维持在预定水平。在所示实施例中，燃料214薄层漂浮在水216上，由液面控制器210控制燃料214与水216的比率。在一个示例中，液面控制器210是浮动开关，其检测容器202中的水/燃料混合物的上升或下降水平。然后，液面控制器210将水/燃料混合物的数量传递给控制模块212，如上所述。替换地，液面控制器210是光学传感器或者是电导传感器。

燃料与水的比率可以变化很大。在一个实施例中，混合物可以包括少于5%的燃料或者促进剂。其他实施例可以包括20%或者50%的促进剂。此外，燃料/促进剂类型也可以变化。在一个实施例中，液态气体或者柴油可以与水混合。在另一个实施例中，气态氢（H）和/或氧（H）可以与水混合。在该实施例中，这可以生成全部源于水的燃料混合物。在一些实施例中，该混合物包含供给至燃烧室的所有物质，因此，燃烧室可以是100%源于水的点火燃料。

容器202还包括由多个振荡器盘220形成的振荡器阵列218。振荡器盘220能够产生高频振荡，从而干扰、混合以及蒸发水/燃料混合物221。能够进行这种高频振荡的振荡盘220的一个示例包括但不限制于压电材料。压电材料包括自然出现的晶体和人造陶瓷，例如但不限制于钛酸钡、钛酸铅、锆钛酸铅等。

在一个实施例中，根据在约0.5至5.0MHz之间的范围内的频率下振动的能力，选择压电材料。在进一步实施例中，根据在约1.6至3.0MHz之间的范围内的频率下振动的能力，选择压电材料。在该实施例中，振荡盘220产生针对燃烧具有理想尺寸的水/燃料粒子。一般地，振荡盘的频率越高，水/燃料粒子的尺寸越小。理想的尺寸粒子可以取决于各种发动机参数，包括发动机排量以及燃烧技术。在一个实施例中，粒子尺寸可以在约2微米或者更少的范围内。在一个实施例中，粒子尺寸可以在约1.8微米或者更少的范围内。在一个实施例中，粒子尺寸可以在约1.6微米或者更少的范围内。在一个实施例中，粒子具有约1.6至1.8微米（μm）范围内的尺寸。产生于振荡盘220的粒子尺寸的一个示例是1.7μm。

根据一个实施例，粒子尺寸越小，燃料和/或水混合物燃烧越好。例如，较小尺寸可以允许水和/或促进剂混合物的更完全的燃烧。在一个实施例中，约2um或者更少的粒子尺寸允许燃料与水的比率约为5%至95%。一些实施例包括少于5%的燃料配给。

在一个实施例中，根据容器202的横截面面积确定振荡盘220的数量。在管状容器202中，例如，具有约6英寸的直径，振荡器阵列218可以具有范围在约3和12之间的振荡器盘220。

根据一个实施例，水槽喷雾器可以被用作振荡器阵列218。例如，www.mainlandmar.com出售海洋雾化器（TM）喷雾器，其可以在一个实施例中被用作振荡器阵列218。其他示例性喷雾器包括由中国北京Siansonic技术有限公司制造的在www.siansonic.com可供出售的那些。其他水槽喷雾器，例如，具有上述频率的那些水槽喷雾器可以被用于一些实施例中。根据一个实施例，超音速喷嘴可以被用于蒸发促进剂和/或水（参看图7和图8）。

在一个实施例中，容器202包括与容器202形状一致的丝网衬套（screen liner）222。丝网衬套222与电源耦合，从而对丝网衬套222充正电或负电。丝网衬套222由导电材料形成。丝网衬套222有效地对蒸发的水/燃料混合物充电。相反充电的丝网筛（screen mesh）224耦合至出口226。出口226与电机的入口连接。

在一个实施例中，丝网衬套222和丝网筛224相对于彼此被电偏置。例如，如果丝网衬套222是带正电的，则丝网筛224可以是带负电的。在一个实施例中，电偏置的丝网衬套222和丝网筛224引起蒸发的水/燃料粒子与磁场或者电场对齐（align）。例如，通过将至少一部分的分子与磁场或者电场对齐，可以增加水分子和燃料分子在彼此之间的分散。

图3是示出用于将水雾化为微米粒径雾的系统300的另一个实施例的方框图。在一个实施例中，系统300包括驱动器模块302、振动盘304、腔室30以及耦合器308。驱动器模块302被配置为将动力提供给振动盘304，并且控制振动频率。在一个实施例中，驱动器模块302将DC输入电压转换成AC输出电压，以便驱动高频振动装置，例如，压电盘。

驱动器模块302可以被调谐到具体期望的频率。在一个实施例中，期望的频率在约0.5至5.0MHz之间的范围内。在进一步实施例中，期望的频率在约1.6至3.0MHz之间的范围内。在一个实施例中，期望的频率在1.6MHz以上。在一个示例中，振动盘304是由压电材料形成的压电盘，其能够以范围在约0.5至5.0MHz之间的频率振动。能够以范围在约0.5至5.0MHz之间的频率振动的材料的示例包括但不限制于，锆钛酸铅、钛酸铅、钛酸钡、钨酸钠等。

根据期望的雾或者蒸汽粒子尺寸选择频率。振动盘304振动和搅动液体305，从而产生向上朝着耦合器308行进的雾或者蒸汽。也就是，振动盘304的振动频率与雾的粒子尺寸有关，较高振动导致较小的粒子尺寸。在一个实施例中，期望的粒子尺寸在约0.5和4.5微米之间的范围内。在另一个实施例中，期望的粒子尺寸在约1.2和2.2微米之间的范围内。在又一个实施例中，期望的粒子尺寸约为1.7微米。

振动盘304被设置在腔室306的内部，腔室306耦合至驱动器模块302。在一个实施例中，驱动器模块302是脉冲发生器，其在振动盘304上提供电偏置。在一个实施例中，腔室306形成有入口端310和出口端312。入口端310流体耦合到液体源，例如水箱。出口端312也流体耦合到液体源，使得水从液体源循环至腔室306，然后返回至液体源。

耦合器308连接空气入口314和腔室306。空气入口314是用于被抽吸至电机的空气的导管。在自然吸气的电机中，空气被吸入作为电机循环的一部分。在涡轮增压或者机械增压电机中，空气被强制进入电机。在任何情况下，电机的空气入口经过耦合器308，并且将由振动盘所引起的雾抽吸至空气流中。空气/雾混合物流经导管316朝向电机，如下面更加详细的描述。

图4是示出用于水解水的装置400的一个实施例的示意性方框图。装置400与图3的系统300一起工作，从而从水中提取氢和氧。图3的系统300的出口导管316形成装置400的进口402，因此，装置400用于水解由图3的振动盘304所形成的水雾。装置400包括环形磁铁404、反应室406、多个线圈（称为线圈A408、线圈B410以及线圈C412）、换能器414以及LED416环。

环形磁铁404首先作用于进入的雾，从而使雾粒子与电场对齐。在一个实施例中，环形磁铁404是钕圆形磁铁，每个磁铁按照极性为同一方向取向。例如，两个环形磁铁404的北极可以指向反应室406。环形磁铁404可以彼此隔开约一英寸，并且如图所示，被放置在进口导管402处。

在一个实施例中，反应室具有约2至6英寸之间的范围的直径。在另一个实施例中，反应室406具有约4英寸的直径。在一个示例中，反应室406的长度在约6至8英寸之间的范围内。反应室406可以由刚性材料形成，包括但不限制于聚氯乙烯（PVC）。反应室406流体耦合进口导管402，使得雾流过进口402进入反应室406中。

多个线圈408、410、412卷绕反应室406的外表面，并且按相反方向卷绕。线圈408、410、412中的每一个卷绕至一长度，该长度被选择为彼此以谐波频率谐振。线圈A408和线圈C412的极性可以是彼此相反的。在进一步实施例中，线圈B410是闭环线圈。也就是，线圈B410不是从动线圈，而是通过感应接收来自线圈A408和线圈B412的交感能量（sympathetic energy）。

在一个实施例中，由具有50安培的第一和第二脉冲宽度调制器驱动线圈A和线圈C。通过由多个线圈A、B、C所产生的DC电流的交替磁场使雾粒子对齐。这是因为线圈A和C以相反极性且异相180度进行驱动，而中间线圈B被卷绕为以交替时序在线圈A和C谐波处交感谐振。线圈A408和C412可以还卷绕出口导管420，从而进一步影响雾粒子。

当雾流入和流出反应室406时，换能器414将特定频率引入水雾。在一个示例中，频率在约6110Hz的范围内。另外，换能器414可以在雾中引入使光和声音的频率更连贯地相互作用的频率。该频率的一个示例是1.094MHz。

LED416环被配置为将光照入反应室406，从而影响雾。LED被配置为发射宽带UV和红外光谱中的光。在进一步实施例中，LED环包括被配置为以特定狭窄频率发射UV、远UV以及红外光谱中的光的各个LED。可以通过线圈A或者线圈C，或者替换地通过单独的供电电路为LED416环供电。

已经显示，红外和UV频率影响或者增强水分子中的共价键的分离。然而，这些频率单独仅在它们共振的动态曲线内的狭窄范围上起作用，并且仅在目标介质或者液体（在该情况中是水）的粒子相互作用上起作用。已知将水分离成氢和氧的动态反应特性并不局限于窄带反应，而是在频率的动态变化区域内呈现最大反应的移动目标。因此，以上参考图4描述的组件共同作用以呈现多个目标频率，这些目标频率破坏了水分子中的氢和氧的共价键。

所实现的效果是水粒子的质子化作用和/或质子自旋。虽然一些水粒子被分离成氢和氧，但是未分离的其他水粒子被预先处理成当它们受到电或热变化作用（例如内燃机汽缸内的热和火花）时分离成氢和氧。为了更好地实现这个目的，可以使用具有约150,000至200,000伏之间的范围内的较高电压的火花塞。另外，可以通过火花塞重复点火来加宽火花正时，以在每个汽缸的整个向下冲程驱动火花，直到活塞移至下止点。

图5是示出可以用于内燃机的火花塞500的一个实施例的示意性方框图。根据一个实施例，示出的火花塞是独特类型的塞，其采用了增强其在内燃机中的用途的设计和形状原则。火花塞200包括绝缘陶瓷套管502、在帽状连接器506和球形电极508之间延伸的导电杆504以及锥形电极510。

球形电极508被放置在锥形电极510附近。球形电极508包括大致是球形的部分。在一个实施例中，球形电极508可以由任何导电材料制成。在一个实施例中，球形电极至少部分由铂制成。根据Nikola Tesla原理，球形保持电荷要长于锐缘形状，锐缘形状易于从最尖锐的点泄漏电流，因此选择这个球形设计。典型的火花塞采用带有切断的平坦末端、留下环形锐缘的杆。球形电极e508修饰了（lace）尖点，因此更好地保持电荷。因此，球形电极508可以保持电荷，直到以最小泄漏积累了最大量的电荷。这可以得到较大或者更多火花，使得燃烧室内的燃料和/或水燃烧更大。

在球形电极508和锥形电极510之间可以通过相对于彼此电偏置电极508、510形成火花。在一个实施例中，可以通过在球形电极和锥形电极510之间的电弧形成火花。类似于球形电极508，锥形电极510可以由任何导电材料形成。在一个实施例中，锥形电极510由铂形成。在一个实施例中，锥形电极510具有截头圆锥形状的内表面。在一个实施例中，锥形电极510的内表面呈45度。在一个实施例中，锥形电极510不延伸到低于球形电极508的底部。这可以确保火花在球形电极508和锥形电极510下方不会形成电弧，或者形成锥形电极510和导电杆504或者球形电极508之间的短路。

在一个实施例中，相对于连接至球形电极508的导电杆504部分，连接至导电帽506的导电杆504部分带有螺纹。在一个实施例中，结合锥形电极510的锥形的螺纹方面的设计允许通过旋转帽状连接器506，调节球形电极508接近或者远离地面锥。在一个实施例中，通过旋转调节螺纹管插入或者投向（casting）通过螺纹中心导体。

图6是示出混合燃料系统600的另一个实施例的横截面的方框图，其类似于图2的混合燃料系统200。系统600示出可以插入燃料，水在蒸发室内蒸发。为简洁起见，省略系统600的一些部分。混合燃料系统600包括容器602空气入口604、空气出口606、水入口（未示出）以及燃料入口608。在燃料入口608上示出燃料偏振器610，在空气出口606上示出水偏振器612。在空气出口614上示出阀门614。在容器602内，在一定量的水618中示出振荡器阵列616。

类似于图2的实施例，振荡器阵列616可以振荡，以在容器602的腔室内生成雾或者蒸汽620。当通过容器602抽取空气时，经由空气入口602和空气出口606，携带走一些雾620。

在所示实施例中，燃料被插入容器602腔室后面。更具体地，燃料可以插入通过燃料入口608，在空气出口606后面。在一个实施例中，与水相比，更易于获得燃料的分散雾或者蒸汽。

燃料偏振器610和水偏振器612是线圈，通过这些线圈可以感应电流或者信号。然后，通过线圈的电流或信号可以在相应的空气出口606和燃料入口608内感应出电场或者磁场。在一个实施例中，燃料偏振器610被用于以一个朝向极化进入的燃料，而水偏振器612可以被用于以相反的朝向极化进入的燃料。根据一个实施例，这会导致电磁极性键合，并且可以有助于水蒸汽或者雾与燃料的混合。

在一个实施例中，通过感应相反电流、异相信号或者使两个偏振器610、612之间的线圈接线换向，可以相反地极化燃料和水。例如，可以类似于图4的线圈A408和线圈C412驱动偏振器610、612的线圈。尽管线圈并非如图4所示围绕凸轮室，但是可以使用相同的线圈驱动。此外，可以改变或者修改匝数，以获得期望的极化强度的极化。根据一个实施例，可以以与振荡器阵列或者喷嘴中的振荡器频率对应的频率驱动偏振器610、612。例如，可以以基本相同的频率或者以相同频率的谐波驱动偏振器610、612。例如，如果以1.6MHz驱动压电振荡器，则可以以0.8、1.6或者3.2MHz，或者1.6的任何其他整数倍或者公约数驱动偏振器610、612的线圈。

尽管水偏振器612被示为在通过燃料入口608插入燃料的位置后面，但是水偏振器612也可以位于燃料入口608的位置前面。

图7A和图7B示出可以用于混合燃料系统的喷嘴700的示例性实施例。例如，可以使用喷嘴700而不是使用容器202、602和振荡器阵列来蒸发液体，例如水和促进剂。图7A示出用于混合和蒸发两种液体的喷嘴700的一个实施例的横截面侧视图。图7B示出图7A的喷嘴700的横截面顶视图。

喷嘴700包括喷嘴主体702、喷嘴室704和喷嘴出口706。在一个实施例中，喷嘴室704可以含有用于蒸发液体的一个或更多压电振荡器（例如图3的振荡器）。在一个实施例中，喷嘴主体702可以包括用于驱动喷嘴室704内的振荡器的驱动器模块。根据一个实施例，引入至喷嘴室704的液体可以通过腔室704内的振荡器快速地蒸发，这会增加压力并且使蒸汽或者雾强制通过喷嘴出口706。在一个实施例中，喷嘴700能够得到比水槽喷雾器或者振荡器阵列高得多的液体吞吐量。因此，在大型内燃机内使用喷嘴700是期望的。

喷嘴700包括水入口708和燃料入口710。在一个实施例中，水经由水入口708引入腔室704中，而燃料或者促进剂经由燃料入口710引入腔室中。水和燃料可以以液体、气体、雾或者蒸汽的形式被引入。根据一个实施例，可调节阀门、控制模块或者其他机构或者装置可以用于控制引入至腔室704中的水和燃料的配给量。

在某些实施例中可以使用可供出售的喷嘴。例如，在banrysonic.en.alibaba.com可获得出售的由中国浙江省杭州Banry超声波设备有限公司制造的喷嘴，以及在www.sono-tek.com可获得出售的由纽约弥尔顿的索诺泰克公司制造的喷嘴。在某些实施例中可以使用其他喷嘴，例如那些频率类似于图2的系统200和图6的系统600的振荡器的喷嘴。

图7B示出水入口708上的水偏振器712和燃料入口710上的燃料偏振器714。在一个实施例中，偏振器712、714可以用于使水和燃料按相反方向极化。这可以有助于水和燃料的混合，如上所述。

根据一个实施例，喷嘴700可以用作混合燃料系统。例如，喷嘴700可以替代图2的混合燃料系统200或图6的混合燃料系统600。在一个实施例中，混合燃料系统可以包括两个或更多喷嘴。例如，单个喷嘴可以用于内燃机的每个汽缸，或者单个喷嘴可以用于每种类型的输入。例如，如果燃料和水的混合物用作输入，则单个喷嘴可以用于水，另一个喷嘴可以用于燃料或者促进剂。

图8示出使用两个喷嘴700a、700b的混合燃料系统800的一个实施例。根据一个实施例，喷嘴700可以按关于图7所述的方式操作。在一个实施例中，喷嘴700a、700b中的每一个包括单个入口。喷嘴700a包括水入口708，而喷嘴700b包括燃料入口710。喷嘴700a、700b可以将蒸发的燃料/水雾强制挤入相应的水雾出口802和燃料雾出口804。根据一个实施例，出口802包括偏振器712、714，其可以操作以相反地极化限制性燃料和水雾内的粒子。极化雾被引导至系统出口806，该系统出口通过阀门808来调节，阀门808可以用于调节水/燃料混合物的流动。根据一个实施例，系统出口806被提供至内燃机的进口。例如，系统出口806可以与化油器或者燃烧室流体连通。

图9示出用于燃烧水/促进剂混合物的过程900的一个实施例。该过程开始于生成包含水和/或促进剂的雾。可以按任何方式在步骤902生成雾。根据一个实施例，使用压电振荡器、加压空气、热或者任何其他方式在步骤902生成雾。在一个实施例中，使用腔室内的压电振荡器在步骤902生成雾。

在步骤904雾被引入内燃机的进口。在步骤904雾可以被引入进气口、化油器和/或燃烧室中。在一个实施例中，雾在燃烧前可以与额外的燃料或者空气混合。在一个实施例中，在步骤904雾可以被直接引入燃烧室中，而不进一步添加或者混合燃料或其他成分。

在步骤906触发雾的燃烧。在一些实施例中，在步骤906可以通过火花塞触发燃烧。例如，在四冲程汽油发动机中，来自火花塞的火花可以用于点燃混合物。在一些实施例中，在步骤906可以基于压缩触发燃烧。例如，在步骤906，基于燃烧室的压缩，柴油发动机可以触发燃烧。

根据一个实施例，在步骤906触发燃烧首先点燃燃料/促进剂。点燃可以扩散至水/雾蒸汽，这将水/雾蒸汽中的氢气和氧气转换和/或释放成可燃烧气体燃料。爆炸还可以生成快速蔓延的杆状物（stem）。该过程可以导致促进剂更完全的燃烧，并且能够将运行内燃机所需的化石燃料的量降低至5%或更少。根据一个实施例，在混合物内包括水蒸汽还可以导致低温燃烧，这可以降低发动机的磨损和破损。

图1000示出用于燃烧与燃料或者促进剂混合的水的过程1000的一个实施例。本方法开始于在步骤1002提供燃料蒸发器。蒸发器可以包括蒸发器、喷嘴、混合燃料系统或者本公开中的其他蒸发器或者雾发生器中的任何一种。在一个实施例中，蒸发器包括用于接收液体的腔室，与腔室耦合的驱动器模块以及被设置在腔室内并且被配置为由驱动器模块驱动的振荡器。在一个实施例中，蒸发器可以包括多个腔室。

在步骤1004，水被供给到至少一个腔室中。在步骤1004，可以通过入口，例如液体入口或者水入口供给水。根据一个实施例，在步骤1004，促进剂还可以被供给到腔室或者不同的腔室中。

在步骤1006，振荡器经驱动生成雾。振荡器可以包括由驱动器模块驱动的压电材料。例如，可以将电信号施加至压电材料，使压电材料振荡。振荡器可以使水和任何燃料蒸发成粒子。粒子可以具有本文所公开的任何尺寸。雾可以包括水和/或燃料。

在步骤1008，雾被引入到内燃机的进口中。雾可以被直接引入内燃机的燃烧室中，或者可以通过化油器、进气口或者内燃机的任何其他部分供给。在一个实施例中，触发雾的燃烧。

本发明在不背离其精神或者基本特性的情况下可以体现为其他特定形式。所述实施例在所有方面均被认为仅作为说明而非限制。因此，本发明范围是由所附权利要求而不是以上描述指示。来自权利要求等效物的含义和范围内的所有改变均被包括在其范围内。

Claims (1)

1.一种方法，其包含：

提供燃料蒸发器，所述燃料蒸发器包含：

用于接收液体的腔室，所述腔室包含至少一个入口和至少一个出口，

驱动器模块，其与所述腔室耦合，以及

振荡器，其被设置在所述腔室内，并且被配置为由所述驱动器模块驱动；

通过所述至少一个入口的入口，将水供给至所述腔室；

使用所述驱动器模块以预定频率驱动所述振荡器，其中由所述液体生成雾；以及

经由所述至少一个出口的出口，将所述雾从所述腔室引入到内燃机的进口中。

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