CN104755842A

CN104755842A - 使用限流电气元件的电动燃烧控制

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Publication number: CN104755842A
Application number: CN201380046734.7A
Authority: CN
Inventors: 伊戈·A·克里克塔弗维奇; 克里斯多佛·A·威克洛夫
Original assignee: Clearsign Combustion Corp
Current assignee: Clearsign Technologies Corp
Priority date: 2012-09-10
Filing date: 2013-09-10
Publication date: 2015-07-01
Anticipated expiration: 2033-09-10
Also published as: US20170122553A1; WO2014040075A1; US20150241057A1; US9494317B2; US10359189B2; CN104755842B

Abstract

本发明提供了一种靠近燃烧反应体设置的电荷元件，其被致使携带电压而同时通过与所述电荷元件电导通的限流元件来防止对所述燃烧反应体电弧放电或防止来自所述燃烧反应体的电弧充电。

Description

使用限流电气元件的电动燃烧控制

相关申请的交叉引用

本申请要求2012年11月30日提交的名称为“COMBUSTORELECTRODE WITH CURRENT LIMITING ELECTRICAL ELEMENT”(具有限流电气元件的燃烧器电极)的美国临时专利申请No.61/731,639以及2012年9月10日提交的名称为“COMBUSTION SYSTEM HAVINGMULTIPLEXED ELECTRODES WITH ARC SUPPRESSION”(具有带灭弧的复用电极的燃烧系统)的美国临时专利申请No.61/698,820的优先权权益；并且上述两个专利申请在不与本文公开内容相抵触的程度上以引用方式并入本文。

发明内容

根据实施例，燃烧系统包括被配置为靠近燃烧反应体设置的电荷元件、被配置为与电荷元件电导通的电节点、以及被设置成可将电导通从电节点传送至电荷元件并且限制从电节点流到电荷元件或者从电荷元件流到电节点的限流元件的电流的限流元件。

根据实施例，用于控制燃烧反应的方法包括提供靠近燃烧反应体的电荷元件，在电节点上建立电压，用限流元件在电荷元件与电节点之间提供电导通，并且用电压在燃烧反应体上造成实际效果。

根据实施例，提供了一种燃烧系统，其包括被构造成支持燃烧反应的燃烧装置、用来将电荷施加至燃烧反应体的充电装置、被配置为在充电装置与燃烧反应体之间提供电压差的电源、以及限流装置，其用来防止电源与该装置之间的电流超过选定阈值。

根据实施例，限流装置电连接在电源与电荷元件装置之间。

根据另一个实施例，限流装置电被连接在燃烧反应体与电路接地点之间的电流路径中。

根据实施例，限流装置被配置为响应于跨介电间隙的初期电弧形成而降低电荷元件装置与燃烧反应体之间的跨介电间隙的电压降。

根据实施例，电荷元件装置包括电荷喷射装置。

根据实施例，电荷喷射装置包括具有多个尖突部的锯齿状电极，每个尖突部用来产生各自的电晕放电。

根据实施例，电荷元件装置包括围绕由燃烧装置占据的空间而设置并且用来将电荷施加至燃烧反应体的多个电荷元件。

根据实施例，限流装置包括多个限流元件，每个限流元件用来防止电源与所述多个电荷元件中的相应者之间的电流超过选定阈值。

根据实施例，燃烧系统包括具有多个电荷元件的第二电荷元件装置，所述电荷元件被设置、成形且配置为充当火焰锚定器并为反电荷提供到燃烧反应的电气路径。

根据实施例，限流装置包括多个限流元件，每个限流元件用来防止电路节点与第二电荷元件装置的所述多个电荷元件中的相应者之间的电流超过选定阈值。

根据实施例，电源被配置为在电荷元件装置与电路节点之间提供电压差。

附图说明

图1为根据实施例的燃烧系统的示意图，该燃烧系统包括电荷元件，所述电荷元件可操作地连接于限流元件或包括限流元件。

图2为根据实施例的燃烧系统的示意图，该燃烧系统包括被构造成燃烧反应被构造成燃烧反应支持面的电荷元件。

图3为根据实施例的燃烧支持面的示意图，该燃烧支持面被形成为多个电极段。

图4为根据实施例的燃烧系统的示意图，该燃烧系统包括连接到限流装置的相应元件的多个电晕电极。

图5为根据实施例的燃烧系统的示意图，该燃烧系统包括多个电晕电极以及一个火焰支撑元件，所述多个电晕电极及火焰支撑元件各自连接于限流装置的相应元件。

图6为根据实施例的燃烧系统的示意图，该燃烧系统包括一个电荷元件以及多个火焰支撑元件，所述电荷元件及多个火焰支撑元件各自连接于限流装置的相应元件。

图7为根据实施例的示出了用于控制燃烧反应的方法的流程图。

具体实施方式

在以下详细描述中，参照构成本文一部分的附图。在附图中，除非上下文另有规定，否则类似的符号或参考标号通常标示类似部件。在以随附有不同小写字母的相同参考标号来指示附图中的多个元件，例如20a、20b、20c等的情况下，将能够实现在随附文本中对多个基本上类似的元件中的独立元件的参考。这仅是为了描述的方便性和清楚性，而且此类命名本身不影响权利要求的范围。

电动燃烧控制(ECC)是指包括用于将电能施加至燃烧反应体(例如火焰)的机构的燃烧系统。ECC可用来控制或修改与燃烧反应相关联的多个参数中的任一个，包括(例如)火焰大小、位置、温度、以及发射光谱、燃料验收、燃烧效率、排放控制等。ECC系统的配置将根据其用来控制的燃烧参数而改变。在一些情况下，直流电压电荷被施加至燃烧反应体，而在其他情况下，所施加的电荷具有交变极性或随时间变化的量级。通常，所施加的电能产生带电离子，所述带电离子被带入燃料/燃烧流中并且可被电气操纵以所需方式控制燃烧反应。为了生成足够量的带电离子，通常将高压电荷施加至燃烧反应体，所述高压电荷可在从低于10kV到高于100kV的范围内，并且如所述，可为恒压信号、振荡或间歇信号等的形式。

尽管用于将电荷施加至燃烧反应体的电压较高，但电流(如果有的话)通常非常低，因为带电离子在介电间隙中产生，所述离子跨越该介电间隙而撞击燃烧反应。所得的电流具有低电子密度，其可转换成低安培值。

就ECC系统而言，电荷元件(例如电极)通常设置在燃烧室内的燃烧反应附近，并且将高电压电位施加至该电荷元件。带电离子在围绕火焰的介电间隙中形成。燃烧室(包括介电间隙区域)内的气氛通常包括空气和烟气，并且是非导电的，或者具有非常高的电阻。然而，燃烧室内的状态经受改变。例如，火焰可突然改变位置，气氛的组成可改变，并且温度可上升或下降。这些事件中的任一者均可改变介电间隙的电阻和击穿电压。如果在任何时候，电荷元件与火焰之间的电压差大于介电间隙的击穿电压，则将经由燃烧反应在电荷元件与接地源之间形成导电路径，从而允许火花形成，并且引发高电流电弧从电荷元件行进到接地点。

虽然此类事件并不罕见，并且通常不会显著地干扰ECC系统的操作，但发明人已认识到，如果防止此类瞬态火花的发生，或者在大小和/或频率上限制此类瞬态火花，则可获得多种有益效果。例如，在易受周期性高电流放电影响的系统中，放电所穿过的任何电元件必须能够在不招致损坏的情况下传输所述放电。因此，消除或降低此类放电的量能允许使用会因高电流放电而被损坏或破坏的小型或较不稳健的部件，和/或增加可能因为高电流放电而被点蚀或以其他方式退化的电极的寿命。这继而又可：(1)降低部件的成本，(2)增加部件的工作寿命，和/或(3)扩展系统设计师在部件和系统设计方面可用的选项数量。

另一有益效果是降低功耗。在极低电流或在没有电流的情况下生成高电压电位的成本主要由提供电压发生器的一次性成本组成。就大多数ECC系统而言，在没有电弧放电以及伴随的电流放电的情况下，所消耗的功率通常以数十瓦特或更少来计量。然而，在电弧放电事件期间，可能在瞬间内耗用兆瓦量级的功率。取决于此类事件的频率，功耗和成本可能变得显著。

最后，电流放电事件的减少或消除可使更好的系统控制成为可能。例如，取决于电源的设计，在一种配置中可能存在多个电容器，所述配置使每个电容器能够携带总电压电荷的一部分。在启动时，在振荡供电电压的逐次循环期间，电容器被依次充电。只有当在供电电压的若干循环之后所有电容器均已充电时，才会实现电源的满输出电压。在电流放电事件期间，这些电容器中的一些或全部可被放电，这就意味着，紧接这之后，在电容器重新充电之前，没有电荷可施加至火焰。因此，在一些系统设计中，在电压源从放电恢复时，可能短暂地失去火焰控制。这种短暂的失控可对燃烧系统的操作具有显著影响。例如，ECC的一个用途是将火焰锚定于火焰稳定器。在经由电荷元件将电荷施加至火焰并且将反电荷施加至火焰稳定器时，即使在燃料流以远超正常火焰传播速度的速度从燃料喷嘴中喷射时，也可使火焰锚定于火焰稳定器。如果所施加的电荷丢失，则火焰会立即离开火焰稳定器并且变得不稳定，或甚至熄灭。在此类情况下，一旦电源恢复，就可能必须执行重启程序，该重启程序可涉及清洗未燃烧燃料的系统、使传热表面复位等等。

清楚的是，放电事件的减少或消除以及火焰控制连续性的对应提高将对整个系统的操作具有积极的影响。

上文所述的有益效果和优点仅是示例性的。如所建议，可获得的有益效果将取决于给定系统的特定设计，并且可包括或可不包括上文所述的那些。

图1为根据实施例的燃烧系统100的示意图，包括电荷元件102，该电荷元件可操作地连接于限流元件104或包括该限流元件，所述限流元件用来限制电流从中通过。电节点106通过限流元件104与电荷元件102电连接。限流元件108用来限制电流从电节点106流到电荷元件102或者从电荷元件102流到电节点106。燃烧系统100包括被配置为将燃料提供至燃烧反应体104的燃料喷嘴110。任选地，燃料喷嘴110可被作为电荷元件102配置。在所示实施例中，电源114连接到电节点106以将功率提供至系统100。

传热表面112被配置为接收来自燃烧反应体104的热量。根据各种实施例，燃烧系统100可包括(例如)可操作地连接到传热表面112的推进系统、化学过程或发电系统。

根据实施例，电荷元件102用来将电场施加至燃烧反应体104。电荷元件102可另外地或替代地用来将电荷施加至燃烧反应体104。电荷元件102可另外地或替代地用来将电压施加至燃烧反应体104。

在某些情况下，电荷元件102易遭受在与燃烧反应体104之间形成电弧。限流元件108被配置为基本上防止或显著地限制电弧的形成。

图2为包括第二电荷元件202的燃烧系统200的示意图，第二电荷元件在该实施例中被配置为包括燃烧反应支持面204。在燃烧反应体104包括火焰的实施例中，燃烧反应支持面204可被称为火焰稳定器，如下文更详细地阐述。第一电荷元件102用来将电荷或电压施加至燃烧反应体104，而第二电荷元件202用来提供从燃烧反应体104到电压接地点的路径。燃烧反应支持面204设置在燃料流或喷射流206的周边。例如，燃烧反应支持面204可设置在燃料流206的周边并与该燃料流分离。或者，燃烧反应支持面204可设置在燃料流206的周边和附近。燃烧系统200还包括电源114，该电源被配置为在第一电荷元件102与第二电荷元件202之间建立高电压电位。在图2的实施例中，限流元件108设置在电荷元件202与电路接地点210之间的电气路径中。根据其他实施例，限流元件108可设置在电源114与电荷元件102之间的电气路径中。在任一种情况下，穿过燃烧反应体104而形成的任何电路还穿过限流元件108。除非另有明确指明，否则说明书或权利要求中对术语电荷元件的使用应被理解为在其范围内包括被设置和配置为将电能(例如电荷、电压、电场等)施加至燃烧反应体的任何元件。电荷元件的例子包括电晕放电电极、钝电极、反电极、电场网格等。

火焰稳定器广泛地用在燃烧系统中以稳定火焰。尤其是在将包括燃料和氧化剂的燃烧流体流以超火焰传播速度的速度引入到燃烧体积或燃烧室中的系统中，火焰稳定器被提供用于防止火焰从燃烧体积内的最佳位置抬升或防止火焰熄灭。典型的火焰稳定器包括一种元件，该元件将湍流引入到燃烧流体流中，从而得到受保护的空间，在该空间中，流体流被足够地减慢以支持火焰。基于发明人及其他人开展的实验，即使在不存在与传统火焰稳定器相关联的湍流的情况下，也可以制作设置在燃料喷嘴附近并连接在ECC电路中的电荷元件来锚定火焰。因此，如本文所用，术语火焰稳定器还在其范围内包括此类电驱动装置。

根据实施例，通过经由电荷元件102施加例如高电压电荷，来将燃烧反应体104驱动至具有第一极性的多数电荷或火焰电压。电节点106被保持为在极性上与多数电荷或火焰电压相反的电压，或者保持在接地电压上。燃烧反应体104响应于燃烧反应体104与电荷元件202/支持面204之间的电流而锚定于燃烧反应支持面204。

限流元件108可用来维持电节点106与燃烧反应体104之间的电位。例如，限流元件108可使电荷元件202浮动至介于燃烧反应体104的电位与电节点106的电位之间的电位。可使燃烧反应体104响应于限流元件108所提供的电流限制而维持与电荷元件202/支持面204的接触。

图3为示出了根据实施例的燃烧系统300的一部分的示意图，该部分包括形成为多个电极段202a、202b和202c的燃烧反应支持面204。限流元件108包括对应的多个限流元件108a、108b和108c。所述多个限流元件108各自被配置为在限制电流穿过其中，同时在所述多个电极段202中的相应者与电节点106之间传送电流。

在操作期间，通过由所述多个限流元件中的对应者108a提供的电流限制，来阻止或限制例如在燃烧反应体104与所述多个电极段中的一者202a之间形成的火花或初期电弧。电弧往往需要相对高的电流来形成或持续。通过在电弧的一端(例如，电极段202a)限制可获得的电流电弧便就不能完全形成，因为响应于电弧形成的开始而出现的电压跌落或电流切断会使电弧崩溃。同时，所述多个电极段中的其余电极段202b、202c继续正常工作，使得在燃烧反应体104与其余电极段202b、202c之间保持高电压电位。以此方式，电动燃烧控制得到维持，同时还减少或防止了不希望有的放电事件。

根据包括多个电极段202及对应的多个限流元件108的一些实施例，所述多个限流元件108被配置为在电节点106与所述多个电荷元件202之间共同传送超过由电弧携带的电流量的电流，尽管限流元件108中的单个部件各自被配置为允许低于支持电弧所需的电流电平的最大电流。因此，即使在单个电极段202的载流容量受限时，对于多个电荷元件(例如电极段202)的总载流容量还是有很高的限值。

根据实施例，限流元件108包括线性限流元件。例如，限流元件108可包括电阻器。根据另一个实施例，限流元件108包括非线性限流电元件。例如，限流元件108可包括机械开关或电子开关，例如，比如晶体管。

根据实施例，电荷元件102、202中的任一者以及限流元件108可为集成式的。例如，根据一些实施例，限流元件108和/或电荷元件102、202中的一者被形成为兼具这两种功能的单个部件。

根据另一个实施例，限流元件108与电源114集成为单个部件，在这种情况下，来自电源114的输出被限流。

根据各种实施例，ECC系统的部件至少部分地由半导体材料形成或形成于半导体材料基板中。例如，电荷元件102、202中的任一者或两者可由半导体材料(例如硅和/或锗)形成。同样，电源114和/或限流元件108的元件可由半导体材料基板形成或形成于半导体材料基板上。

根据另一个实施例，电源114用来在电荷元件102之外或替代电荷元件102而驱动电节点106。

图4为示出了根据实施例的燃烧系统400的示意图，该燃烧系统包括用于将电荷施加至燃烧反应体104的ECC系统401。ECC系统401包括被配置为输出1000伏或更高电压的电源114。根据各种实施例，电源114可被配置为输出超过50-100kV的电压。多个电荷元件102可操作地连接到电源114并用来将电能(例如，电压电位、电场或带电离子)提供至燃烧反应体104或者靠近燃烧反应体104的区域408。电荷元件复用器410可操作地连接在电源114与所述多个电荷元件102之间并被配置为基本上防止电弧在所述多个电荷元件102中的任一者与燃烧反应体104之间形成。

根据实施例，所述多个电荷元件102各自包括锯齿状电极402，每个锯齿状电极具有多个尖突部412，所述尖突部被成形为可响应于从电源114接收到电压而促进离子喷射到区域408中。

锯齿状电极402为电晕电极的例子，其被配置为将带电离子喷射到区域408中。区域408有时称为介电间隙。介电间隙可包含例如空气和/或烟气，并且通常具有高介电值。

电荷元件复用器410被配置为可在例如燃烧反应体104横贯介电间隙408到达所述多个电荷元件102中的一者时和/或在火花或电弧开始在所述多个电荷元件102中的一者与燃烧反应体104之间形成时，限制电流流过所述多个电荷元件102中的任一者。

电荷元件复用器410包括多个限流元件108，每个限流元件可操作地连接到所述多个电荷元件102中的对应者。在图4所示的实施例中，所述多个限流元件108各自包括电气上线性的限流元件，例如电阻器。除此之外或作为另外一种选择，所述多个限流元件108中的每一者均可包括一个或多个电气上非线性的限流元件，例如变阻器、放大器、比较器和/或开关。所述多个限流元件108可包括有源器件和/或无源器件。所述多个限流元件108可包括分立器件和/或集成器件。根据实施例，所述多个限流元件108包括半导体器件。根据各种实施例，所述多个限流元件108各自包括被配置为检测电流浪涌的一个或多个传感器以及被配置为对对应传感器做出响应的一个或多个可编程器件。

根据一示例性实施例，所述多个限流元件各自包括一个电阻器，该电阻器被选择为在穿过电荷元件102的电流增加超过选定值时使相应电荷元件102两端的电压跌落。

根据实施例，燃烧系统400包括被构造成支持燃烧反应体104的燃料燃烧器结构416。根据实施例，ECC系统401包括被配置为响应于由所述多个电荷元件102喷射的离子而在燃烧反应体104与电路接地点210之间至少间歇地传输电流的反电荷元件202。由反电荷元件202传输的电流的值被选择成可将燃烧反应体104锚定得靠近反电极202。燃烧系统400可包括被被电连接至地的导电燃料喷嘴头110。根据实施例，导电燃料喷嘴头110充当反电极。

根据实施例，反电极202包括在由燃料源424输出的燃料流或喷射流206的圆周上保持的环面结构。

根据由发明人做的测试，已经发现环面反电荷元件202的内径可被制成在对应位置处显著大于燃料喷嘴206的直径，并且反电荷元件202可仍锚定燃烧反应体104。

图5为根据实施例的包括ECC系统501的燃烧系统500的示意图。ECC系统501包括多个电荷元件102。如图5所示，ECC系统501包括四个电荷元件102a、102b、102c和102d，图中示为锯齿状电晕电极402。然而，这仅作为示例提供，因为电荷元件的实际数量和设计取决于设计选择。发明人已确定，如果存在不止两个电荷元件102及对应限流元件108，则电荷元件复用器410可在抑制电弧放电方面更有效。更多数量的电荷元件102使限流元件108能够更有效地限流而不抑制系统的正常运行。电流可被限制的最小值与电荷元件102的数量成反比。

燃烧系统500还包括被配置为在燃烧反应体104与电压源108和/或电路接地点210之间传输电流的火焰稳定电荷元件202。所传输的电流的值经选择足以将燃烧反应体104锚定到火焰稳定电荷元件202上。

电荷元件202是接收电流还是将电流提供至燃烧反应体104取决于电荷元件102是被驱动为正还是负。例如对于电源108以交流电压驱动电荷元件102的燃烧系统200而言，火焰稳定电极202将周期性地在接收电流与将电流提供至燃烧反应体104之间切换。换句话讲，电路中电流的方向将根据电源电压的极性而交变。

燃烧系统500还可包括可操作地连接在火焰稳定电荷元件202与电源108之间或在火焰稳定电荷元件202与电压接地点210之间的电流传输装置504。

根据图5所示的实施例，电荷元件复用器410包括可操作地连接到所述多个电荷元件102a-102d中的对应者的多个限流元件108a、108b、108c和108d。所述多个限流元件108各自被配置为具有一个电流容量，该电流容量基本上等于电流传输装置504的电流容量除以电荷元件102和对应限流元件108的数量。因此，假设燃烧反应体内的电压电位各处基本一致，则电荷元件102中的每一者均传导电流时，通过每个限流元件108的电流量将基本上相同，并且等于通过电流传输装置504的总电流量的四分之一。同时，每个限流元件108两端的电压降和电流传输装置504两端的电压降会相等。

根据一个实施例，电流传输装置504包括具有第一电阻R₁的电阻器。所述多个限流元件108各自包括具有第二电阻值R₂的相应电阻器，该第二电阻值大约等于电阻R₁乘以限流元件108的数量。所述多个电荷元件102及其相应限流元件108在EEC系统501中基本上作为并联元件工作。可通过将多个大小相同的并联电阻器的电阻之和除以电阻器数量来计算出这些电阻器的总值。因此，如果所述多个限流元件108中的每一者均具有等于第一电阻R₁乘以元件数量的电阻R₂，则所述多个限流元件108的总电阻实际上等于在相同电路中串联连接的第一电阻R₁的值。组合的总电阻因此等于约2R₁。

在ECC系统501的正常操作期间，介电区域408和燃烧反应体104的组合电阻可为接近约20MΩ。因此，即使如一假设实例，假设接近1MΩ的电阻R₁，则施加在介电区域408和燃烧反应体104两端的电压的超过90％被下降。因此，在正常操作期间，电路中电流传输装置504和限流元件108的影响是微小的。

给定(例如)约1MΩ的电阻R₁、约4MΩ的电阻R₂以及约20kV的电压，则系统501中的正常电流将为约100μA，其中功耗为约18瓦。

另一方面，如果达到介电区域408的击穿电压，则电弧开始在例如电荷元件102a与燃烧反应体104之间形成。在电弧形成期间，介电区域408和燃烧反应体104的电阻实际上下降至接近零。由于电流放电以电弧而不是分散的电场形式传播，因此电流放电仅穿过连接到电荷元件102a的单个限流元件108a，并且因此“看到”5MΩ的电阻，该电阻是限流元件108a的电阻(4MΩ)与电流传输装置504的电阻(1MΩ)之和，而不是并联的所述多个限流元件108的电阻。在电弧使介电间隙408的电阻下降至接近零时，相对于正常操作期间的总电阻，电路中由电弧形成的其余电阻扩大2¹/₂倍。因此，放电路径中的电流被限于约4mA。更重要的是，实际上电路中全部20KV在所述多个限流元件中的一者108a和电流传输装置504的5MΩ串联电阻两端下降。在介电间隙408两端剩余极少电压或不剩余电压的情况下，维持电弧的能量不足，并且放电路径崩溃。

在实际操作中，尽管非常快，但电压降从介电间隙408两端转移到电阻R₁和R₂两端不是瞬时的，而是在火花开始跨间隙形成时开始发生，并基本上防止电流放电的发生。在火花开始形成时，燃烧反应体104和介电区域408的有效电阻开始非常快速地减小。电压根据电阻器在电路中的相对比例而在电路中分压。因此，在燃烧反应体104和介电区域408的有效电阻下降时，在电阻器R₁和R₂的两端发生越来越大的电压降。这使火花失去了其充分扩展所需的电压，从而在放电事件可以发生之前中断电弧的形成。

根据实施例，电流传输装置504包括总电流传感器。所述多个限流元件108各自包括通道电流传感器及对应开关，所述开关用来将电流限制为一个电流量，该电流量基本上等于总电流传感器所测得的电流除以限流元件108的数量。

在发明人做的实验中发现，在包括通常在20kV到40kV下通电的八个锯齿状电极402的系统中，通过将6MΩ到7MΩ的电阻器插入在电源114与锯齿状电极402的每一者之间，基本上消除了锯齿状电极402与燃烧反应体104之间的电弧放电。在其他实验中，发明人在基本上消除电弧放电的同时将电荷元件驱动至约40kV。

上文所述的电荷元件复用方法也可用来降低电弧放电，并且从而改善燃烧反应体104与火焰稳定电极段202之间的接触。

根据另一个实施例，所述多个限流元件108各自包括一电流控制式开关，该电流控制式开关被配置为在穿过开关的电流电平超过选定阈值时打开。与将电阻器用作限流元件的实施例相比，电流控制式开关可被制成在导电的同时具有可忽略的电阻。因此，在正常操作期间不将另外的电阻引入到电路中，但在通过一个特定开关的电流超过选定阈值时，该开关立即打开，从而断开其电路部分并防止可能的放电事件。

电流控制式开关可为多种类型的开关中的任一种，包括(例如)基于半导体的开关、刀片开关、螺线管控制式开关等。基于半导体的开关可形成于半导体基板上并且可结合有源半导体器件，例如晶体管，并且可被配置为使得电流的上升导致施加至晶体管控制端子的关闭偏压。取决于晶体管的设计以及相关联的集成电路的设计，晶体管开关可被制成随着电流增加逐渐断开，这将具有根据电流电平而引入增大电阻的效果。或者，晶体管可被构造成在电流达到选定阈值前保持在全导通状态，达到阈值后晶体管就关闭，从而有效地断开电流路径。

有许多种类的可用作限流元件并且可结合到相应实施例中的已知的基于机械的电流控制式开关及开关组件。例如，可以配置螺线管操控式开关，使得燃烧控制包括螺线管线圈。在低电流电平下，例如在正常系统操作期间，电流容易地流经螺线管线圈，从而生成非常少量的磁通量。随着电流增加，线圈所产生的磁通量也增加。在所产生的磁力足以克服弹簧元件时，开关被移动至断开即非导通状况，从而断开电路。当然，只要开关被致动且电路断开，电流便将下降至零，从而使开关能够重新闭合，正常操作得以继续。

开关可被构造成立即重新闭合(因为开关一断开，电流就会已降至零)，或者可以包括选定的延迟。尤其在采用极其快速的开关的一些基于半导体的电路中，预设延迟可能是有利的，因为可以让开关在电流放电事件完全终止之前重新闭合。如果当初导致事件的状况持续，过早地重新闭合开关可重新引发事件。在预设延迟的情况下，开关在达到或超过电流阈值时断开，然后在选定延迟时间内保持断开，选定延迟可以不超过几个毫秒。在延迟周期之后，开关自动重新闭合。

尽管许多基于机械的开关使用起来足够快，但大多数都不足以快得使另外的延迟重置是必要的。图6为根据实施例的用来增强火焰稳定的燃烧系统600的示意图。燃烧系统600包括被配置用于将电荷或电压施加至燃烧反应体104的至少一个电荷元件102(例如电晕电极)。被配置为分段式火焰稳定器204的电荷元件用来锚定燃烧反应体104。分段式火焰稳定器204包括多个电极段202。燃烧系统600还包括电荷元件复用器410。电荷元件复用器410包括多个限流元件108，所述限流元件可操作地连接在分段式火焰稳定器204的相应段与电节点210例如电压接地点之间。每个限流元件108可操作地连接在所述多个电极段202的对应者与电节点210之间。电节点210可另外地或替代地包括来自电源114的输出。例如，可将补充信号提供至电荷元件102和电节点210。补充信号可例如包括交流电压，该交流电压被选择成使电流流向和流出自火焰稳定器204。

电荷元件复用器410和分段式火焰稳定器204被配置为可协同维持燃烧反应体104与分段式火焰稳定器204之间的接触。此外，分段式火焰稳定器204被支撑在燃料喷嘴206的附近。

根据实施例，系统300包括导电燃料喷嘴头110。导电燃料喷嘴头110可操作地连接到电压接地点210。

系统600还可包括电源108。电源114用来将电压施加至电荷元件102。任选地，电荷元件102可包括经由电荷元件复用器410可操作地连接到电源114的多个电荷元件，基本上如参考图4所述，其中分段式电荷元件204经由另一电压复用器410可操作地连接到电节点210。

电极段202彼此电隔离并且可由物理上分离的导体形成。火焰稳定器电极段202可另外地或替代地由共同的基板支撑。

图7为根据实施例的用于控制燃烧反应的方法700的流程图。在步骤702中，提供燃料以支持燃烧反应。

在步骤704中，提供靠近燃烧反应体的电荷元件。提供靠近燃烧反应体的电荷元件可包括提供多个电荷元件。根据一个实施例，提供靠近燃烧反应体的电荷元件包括提供一个燃烧支持面的多个电荷元件段。根据另一个实施例，提供靠近燃烧反应体的电荷元件包括提供用来喷射带电离子的一个或多个场(例如，“钝”)电极和/或一个或多个电荷喷射(例如“电晕”或“锐”)电极。根据实施例，提供靠近燃烧反应体的电荷元件包括提供靠近火焰且通过介电间隙与火焰分离的多个电晕放电元件。介电间隙可包括空气和/或可包括烟气。所述多个电晕电极可包括多个锯齿状电极。锯齿状电极包括电极主体及多个尖突部。电极主体以及所述多个尖突部可连接到电极主体或者可为电极主体所固有的，即电极主体的一体部分。锯齿状电极的所述多个尖突部各自被成形为可响应于所施加电压导致离子的电晕喷射。例如，图2、图4和图5各示出了一个或多个锯齿状电极，所述锯齿状电极包括相应的多个尖突部，所述尖突部被用作离子喷射电极元件。

在步骤706中，在电节点上建立电压。例如，电节点可包括接地节点。在另一个实施例中，在电节点上建立的电压包括除地之外的基本恒定的(直流)电压。在另一个实施例中，在电节点上建立电压包括建立随时间改变的电压。例如，随时间改变的电压可包括斩波直流波形或交变符号(交流)电压。在电节点上建立电压可包括建立叠加在直流偏置电压上的交流电压。可在电节点上建立的其他电压波形包括正弦形、方形、锯齿形、截顶锯齿形、三角形、截顶三角形和/或其他波形或它们的组合，这些波形被选择成可对燃烧反应产生实际效果。

在步骤706中在电节点上建立电压可包括用电源来将电节点激励到一个电压。步骤706可包括将电节点驱动至高电压。在一实施例中，电节点上的高电压具有超过1000伏的绝对值。根据实施例，高电压具有等于或大于10,000伏的绝对值。或者，在步骤706中在电节点上建立电压可包括将电节点保持在接地电压上。接地电压可由电源维持或可与电源无关。

进行到步骤708，用限流元件在电荷元件与电节点之间提供电导通。在电荷元件与电节点之间提供电导通可包括经由线性限流元件(例如电阻器)来提供导通。在另一个实施例中，经由非线性限流元件在电荷元件与电节点之间提供电导通。例如，可由变阻器、基于半导体的开关或用作限流元件的晶体管来提供电导通。

根据实施例，经由与电荷元件集成的限流元件在电荷元件与电节点之间提供电导通。例如，限流元件可包括形成电荷元件的至少一部分的半导体。半导体可包括例如硅和/或锗。根据实施例，用于控制燃烧反应的方法700包括提供电源以驱动电节点。限流元件可与电源集成为一体。

根据实施例，用限流元件在电荷元件与电节点之间提供电导通包括用对应的多个限流元件将电导通提供至多个电荷元件段以在电节点与所述多个电荷元件段之间传送电流。除此之外或作为另外一种选择，用限流元件在电荷元件与电节点之间提供电导通可包括用对应的多个限流元件在所述多个电荷元件与电节点之间提供电导通。

用于控制燃烧反应的方法700可包括将一个或多个电压施加至电荷元件以实现各种效果。例如，电荷元件可用来将电荷或电压施加至燃烧反应体。根据一些实施例，用于控制燃烧反应的方法700包括将电荷或电压从第二电荷元件施加至燃烧反应体并且可包括经由电荷元件和限流元件在电压接地点与燃烧反应体之间提供路径。

进行到步骤710，用电压对燃烧反应造成的实际效果。用电压对燃烧反应造成的实际效果可包括使燃烧反应由电荷元件保持或锚定。例如，使燃烧反应由电荷元件保持可使燃烧反应由在燃料流周边的电荷元件保持。根据相应实施例，用电压对燃烧反应造成的实际效果包括：改变火焰形状(例如，使火焰变平或拉长)；驱使热量朝向或远离选定表面；增加或降低燃烧反应速率；增加或降低氮氧化物(NOx)、一氧化碳(CO)和/或其他反应产物的产生；以及控制火焰发射率。

在步骤712中，限制或基本上消除电荷元件与燃烧反应体之间的电弧放电。尤其是在高电压差的情况下(例如，如果燃烧反应体处于高电压(高电荷密度)下并且电荷元件处于接地电位或更低电位，或者如果电荷元件具有施加至其的高的正电压或负电压)，电荷元件可能易遭受在与燃烧反应体之间形成电弧。限流元件用来防止电弧的形成。除此之外或作为另外一种选择，步骤712可包括借助所述多个限流元件中的对应者来阻止燃烧反应体与多个电荷元件中的一者之间的初期电弧。所述多个限流元件可在防止此类电弧形成的同时在电节点与所述多个电荷元件之间共同传送超过由电弧携带的电流量的电流。根据实施例，所述多个限流元件各自单独地具有低于由电弧携带的电流量的电流容量。

在步骤714中，用传热表面接收来自燃烧反应的热量。根据实施例，步骤710中造成的实际效果优选地包括驱使热量到传热表面。

进行到步骤716，用所接收的热量来激励一个过程。例如，用所接收的热量来激励一个过程可包括驱动推进系统。在另一个实施例中，用所接收的热量来激励一个过程包括将热量传递至化学过程。在另一个实施例中，步骤716包括发电。

根据实施例，方法700包括致使燃烧反应体具有第一极性的多数电荷或火焰电压。在步骤706中在电节点上建立电压可包括将电节点保持为在极性上与多数电荷或火焰电压相反的电压，或者保持在接地电压上。参考步骤710，在燃烧反应体上造成实际效果可包括响应于燃烧反应体与电荷元件之间的电流而将燃烧反应锚定于电荷元件处。

方法700可包括用限流元件维持电节点与燃烧反应体之间的电位。方法700可包括使用限流元件来使电荷元件浮动至介于燃烧反应体的电位与电节点上的电压之间的电位。根据实施例，响应于限流元件所提供的电流限制而使燃烧反应体维持与电荷元件的接触。

本文根据所接受的惯例使用各种单位和单位符号来指代对应值。“MΩ”指示以兆欧计的电阻值。1MΩ等于1×10⁶欧姆的电阻。“kV”指示以千伏计的电位值。1kV等于1×10³伏的电位。“μA”和“mA”分别指示以微安和毫安计的电流值。1μA等于1×10^-6安培的电流，而1mA等于1×10^-3安培的电流。本发明的说明书摘要作为根据一个实施例对本发明的一些原理的简述提供，而不意在作为对本发明的任何实施例的完整或限定性描述，也不应依靠本发明的说明书摘要来定义说明书或权利要求中所用的术语。说明书摘要不限制权利要求的范围。

虽然本文已经公开了各个方面和实施例，但也可设想其他方面和实施例。在不脱离本发明的精神和范围的情况下，一个实施例中的部分可与其他实施例的要素和/或与本领域中已知的其他要素结合。本文所公开的各个方面和实施例出于说明性目的，而并非旨在进行限制，其具有由以下权利要求书所指明的真实范围和精神。

Claims

1.一种燃烧系统，包括：

电荷元件，所述电荷元件被配置为靠近燃烧反应体设置；

电节点，所述电节点被配置为与所述电荷元件电导通；以及

限流元件，所述限流元件被设置成可将所述电导通从所述电节点传送至所述电荷元件并且限制所述电节点与所述电荷元件之间的电流。

2.根据权利要求1所述的燃烧系统，还包括：

燃料喷嘴，所述燃料喷嘴被配置为将燃料提供至所述燃烧反应体。

3.根据权利要求1所述的燃烧系统，还包括：

传热表面，所述传热表面被配置为接收来自所述燃烧反应体的热量。

4.根据权利要求3所述的燃烧系统，还包括：

推进系统、化学过程或发电系统，所述推进系统、化学过程或发电系统可操作地连接于所述传热表面。

5.根据权利要求1所述的燃烧系统，其中所述电荷元件用来将电场施加至所述燃烧反应体。

6.根据权利要求1所述的燃烧系统，其中所述电荷元件为用来喷射带电离子的电晕电极。

7.根据权利要求1所述的燃烧系统，其中所述电荷元件用来将电压施加至所述燃烧反应体。

8.根据权利要求1所述的燃烧系统，其中所述电荷元件被配置为在电压接地点与所述燃烧反应体之间提供路径，所述系统还包括用来将电能施加至所述燃烧反应体的第二电荷元件。

9.根据权利要求1所述的燃烧系统，其中所述电荷元件包括燃烧反应支持面。

10.根据权利要求9所述的燃烧系统，其中所述燃烧反应支持面设置在燃料流的周边。

11.根据权利要求10所述的燃烧系统，其中所述燃烧反应支持面设置在所述燃料流的周边并与所述燃料流分离。

12.根据权利要求10所述的燃烧系统，其中所述燃烧反应支持面设置在所述燃料流的周边和附近。

13.根据权利要求1所述的燃烧系统，其中所述电荷元件被构造成燃烧反应支持面；

其中驱使所述燃烧反应体达到第一电压；

其中所述电节点被保持为不同于所述第一电压的第二电压；以及

其中所述燃烧反应支持面被配置为响应于从所述燃烧反应体到所述电荷元件的电流而锚定所述燃烧反应体。

14.根据权利要求13所述的燃烧系统，其中所述电节点被保持为接地电压。

15.根据权利要求13所述的燃烧系统，其中所述第二电压具有与所述第一电压的极性相反的极性。

16.根据权利要求13所述的燃烧系统，其中所述限流元件用来维持所述电节点与所述燃烧反应体之间的电压差。

17.根据权利要求13所述的燃烧系统，其中所述限流元件使所述电荷元件浮动至介于所述燃烧反应体的所述第一电压与所述电节点的所述第二电压之间的电位。

18.根据权利要求17所述的燃烧系统，其中响应于所述限流元件提供的电流限制而使所述燃烧反应体维持与所述电荷元件的接触。

19.根据权利要求1所述的燃烧系统，其中所述电荷元件包括一个燃烧支持面的多个电极段；以及

其中所述限流元件包括对应的多个限流元件，每个限流元件被配置为在所述多个电极段中的对应者与所述电节点之间传导电流。

20.根据权利要求1所述的燃烧系统，其中所述电荷元件易遭受在与所述燃烧反应体之间形成电弧。

21.根据权利要求1所述的燃烧系统，其中所述电节点包括来自电源的输出。

22.根据权利要求1所述的燃烧系统，其中所述电节点包括电压接地点。

23.根据权利要求1所述的燃烧系统，其中所述电荷元件包括多个电荷元件；

其中所述限流元件包括多个限流元件；

其中所述多个电荷元件各自通过所述多个限流元件中的对应者保持与所述电节点的电导通；以及

其中所述多个限流元件各自用来限制电流通过，并从而阻止在所述燃烧反应体与所述多个电荷元件中的所述对应者之间延伸的初期电弧。

24.根据权利要求1所述的燃烧系统，其中所述电荷元件包括多个电极；

其中所述限流元件包括多个限流元件；以及

其中所述多个限流元件被配置为在所述电节点与所述多个电荷元件之间共同传导大于由电弧携带的电流量的电流，并且单独地将电流限制为低于由所述电弧携带的电流量。

25.根据权利要求1所述的燃烧系统，其中所述限流元件包括线性限流元件。

26.根据权利要求1所述的燃烧系统，其中所述限流元件包括电阻器。

27.根据权利要求1所述的燃烧系统，其中所述限流电气元件包括非线性限流元件。

28.根据权利要求1所述的燃烧系统，其中所述电气元件包括开关。

29.根据权利要求28所述的燃烧系统，其中所述开关包括晶体管。

30.根据权利要求1所述的燃烧系统，其中所述电荷元件和所述限流元件被集成并且至少部分地用半导体材料形成。

31.根据权利要求1所述的燃烧系统，还包括：

电源，所述电源用来激励所述电节点。

32.根据权利要求31所述的燃烧系统，其中所述限流元件108与所述电源集成为一体。

33.一种用于控制燃烧反应的方法，包括：

提供靠近燃烧反应体的电荷元件；

在电节点上建立电压；

经由限流元件在所述电荷元件与所述电节点之间提供电导通；以及

用所述电压在所述燃烧反应体上造成实际效果。

34.根据权利要求33所述的用于控制燃烧反应的方法，还包括：

将燃料提供至所述燃烧反应体。

35.根据权利要求33所述的用于控制燃烧反应的方法，还包括：

用传热表面接收来自所述燃烧反应体的热量。

36.根据权利要求35所述的用于控制燃烧反应的方法，还包括：

用所接收的热量来激励一个过程。

37.根据权利要求35所述的用于控制燃烧反应的方法，其中用所接收的热量来激励一个过程包括驱动推进系统。

38.根据权利要求35所述的用于控制燃烧反应的方法，其中用所接收的热量来激励一个过程包括将热量传递至化学过程。

39.根据权利要求35所述的用于控制燃烧反应的方法，其中用所接收的热量来激励一个过程包括发电。

40.根据权利要求33所述的用于控制燃烧反应的方法，还包括：

用所述电荷元件将电场施加至所述燃烧反应体。

41.根据权利要求33所述的用于控制燃烧反应的方法，还包括：

用所述电荷元件将电荷施加至所述燃烧反应体。

42.根据权利要求33所述的用于控制燃烧反应的方法，还包括：

用所述电荷元件将电压施加至所述燃烧反应体。

43.根据权利要求33所述的用于控制燃烧反应的方法，还包括：

将电荷或电压从第二电荷元件施加至所述燃烧反应体；以及

用所述电荷元件提供电压接地点到所述燃烧反应体的路径。

44.根据权利要求33所述的用于控制燃烧反应的方法，其中用所述电压在所述燃烧反应体上造成实际效果包括使所述燃烧反应体由所述电荷元件保持。

45.根据权利要求44所述的用于控制燃烧反应的方法，其中使所述燃烧反应体由所述电荷元件保持包括使所述燃烧反应体由在燃料流周边的所述电荷元件保持。

46.根据权利要求33所述的用于控制燃烧反应的方法，还包括：

驱使所述燃烧反应体达到第一电压；

其中在所述电节点上建立所述电压包括将所述电节点保持为不同于所述第一电压的第二电压；以及

其中在所述燃烧反应体上造成实际效果包括响应于所述燃烧反应体与所述电荷元件之间的电流而将所述燃烧反应体锚定于所述电荷元件处。

47.根据权利要求46所述的用于控制燃烧反应的方法，其中所述第二电压具有与所述第一电压的极性相反的极性。

48.根据权利要求46所述的用于控制燃烧反应的方法，其中在所述电节点上建立所述电压包括将所述电节点保持在接地电压上。

49.根据权利要求46所述的用于控制燃烧反应的方法，还包括：

用所述限流元件维持所述电节点与所述燃烧反应体之间的电位。

50.根据权利要求46所述的用于控制燃烧反应的方法，还包括：

用所述限流元件使所述电荷元件浮动至介于所述燃烧反应体的所述第一电压与所述电节点上的所述第二电压之间的电位。

51.根据权利要求50所述的用于控制燃烧反应的方法，包括响应于所述限流元件提供的电流限制而使所述燃烧反应体维持与所述电荷元件的接触。

52.根据权利要求33所述的用于控制燃烧反应的方法，其中提供靠近所述燃烧反应体的所述电荷元件包括提供一个燃烧支持面的多个电极段；以及

其中用限流元件在所述电荷元件与所述电节点之间提供电导通包括经由所述多个电极段中的对应者在多个限流元件中的每一者与所述电节点之间传导电流。

53.根据权利要求33所述的用于控制燃烧反应的方法，其中所述电荷元件易遭受在与所述燃烧反应体之间形成电弧；以及

其中用所述限流元件在所述电荷元件与所述电节点之间提供电导通包括防止所述电弧的形成。

54.根据权利要求33所述的用于控制燃烧反应的方法，其中在电节点上建立电压包括用电源来将所述电节点激励到一个电压。

55.根据权利要求33所述的用于控制燃烧反应的方法，其中在电节点上建立电压包括将所述电节点保持在接地电压上。

56.根据权利要求33所述的用于控制燃烧反应的方法，其中提供靠近燃烧反应体的电荷元件包括提供多个电极；

其中经由限流元件在所述电荷元件与所述电节点之间提供电导通包括经由所述多个限流元件中的对应者在所述多个电极中的每一者与所述电节点之间提供电导通；以及

还包括：通过所述多个限流元件中的所述对应者的作用来阻止所述燃烧反应体与所述多个电极中的一者之间的初期电弧。

57.根据权利要求56所述的用于控制燃烧反应的方法，其中所述多个限流元件在所述电节点与所述多个电极之间共同传送超过由电弧携带的电流量的电流；以及

其中所述多个限流元件单独地传送低于由所述电弧携带的电流量的电流。

58.根据权利要求33所述的用于控制燃烧反应的方法，其中经由限流元件在所述电荷元件与所述电节点之间提供电导通包括经由线性限流元件在所述电荷元件与所述电节点之间提供电导通。

59.根据权利要求33所述的用于控制燃烧反应的方法，其中经由限流元件在所述电荷元件与所述电节点之间提供电导通包括经由电阻器在所述电荷元件与所述电节点之间提供电导通。

60.根据权利要求33所述的用于控制燃烧反应的方法，其中经由限流元件在所述电荷元件与所述电节点之间提供电导通包括经由非线性限流元件在所述电荷元件与所述电节点之间提供电导通。

61.根据权利要求33所述的用于控制燃烧反应的方法，其中经由限流元件在所述电荷元件与所述电节点之间提供电导通包括经由开关在所述电荷元件与所述电节点之间提供电导通。

62.根据权利要求33所述的用于控制燃烧反应的方法，其中经由限流元件在所述电荷元件与所述电节点之间提供电导通包括经由与所述电荷元件集成的限流元件提供电导通。

63.根据权利要求33所述的用于控制燃烧反应的方法，其中经由限流元件在所述电荷元件与所述电节点之间提供电导通包括经由形成所述电荷元件的至少一部分的半导体提供电导通。

64.根据权利要求63所述的用于控制燃烧反应的方法，其中所述半导体包括硅或锗中的至少一者。

65.根据权利要求33所述的用于控制燃烧反应的方法，还包括：

提供电源以激励所述电节点；

其中所述限流元件与所述电源集成为一体。

66.一种用于将电施加至燃烧反应体的系统，包括：

电源，所述电源被配置为输出1000伏或更高电压；

多个电荷元件，所述多个电荷元件可操作地连接到所述电源并被配置为将所述电提供至所述燃烧反应体或靠近所述燃烧反应体的区域；以及

电荷元件复用器，所述电荷元件复用器可操作地连接在所述电源与所述多个电荷元件之间并被配置为基本上防止电弧在所述多个电荷元件中的每一者与所述燃烧反应体之间形成。

67.根据权利要求66所述的用于将电施加至燃烧反应体的系统，其中所述燃烧反应体包括火焰。

68.根据权利要求66所述的用于将电施加至燃烧反应体的系统，其中所述多个电荷元件包括锯齿状电极。

69.根据权利要求68所述的用于将电施加至燃烧反应体的系统，其中所述锯齿状电极各自包括多个尖突部，所述尖突部被成形为可随着从所述电源接收电而使离子喷射进所述区域。

70.根据权利要求66所述的用于将电施加至燃烧反应体的系统，其中所述多个电荷元件包括用来将电荷喷射进所述区域的锐电极。

71.根据权利要求70所述的用于将电施加至燃烧反应体的系统，其中所述区域包含介电间隙。

72.根据权利要求70所述的用于将电施加至燃烧反应体的系统，其中所述区域包含空气。

73.根据权利要求70所述的用于将电施加至燃烧反应体的系统，其中所述区域包含烟气。

74.根据权利要求66所述的用于将电施加至燃烧反应体的系统，其中所述电荷元件复用器用来限制电流流向所述多个电荷元件中的每一者。

75.根据权利要求66所述的用于将电施加至燃烧反应体的系统，其中所述电荷元件复用器被配置为可在所述燃烧反应体横贯所述区域到达所述多个电荷元件中的一者时或者在所述电荷元件与所述燃烧反应体形成电弧时，减少送至所述多个电荷元件中的所述一者的电。

76.根据权利要求66所述的用于将电施加至燃烧反应体的系统，其中所述电荷元件复用器包括多个限流元件，每个限流元件均可操作地连接到所述多个电荷元件中的对应者。

77.根据权利要求73所述的用于将电施加至燃烧反应体的系统，其中所述多个限流元件包括电气上线性的限流元件。

78.根据权利要求73所述的用于将电施加至燃烧反应体的系统，其中所述多个限流元件包括电阻器。

79.根据权利要求73所述的用于将电施加至燃烧反应体的系统，其中所述多个限流元件包括电气上非线性的限流元件。

80.根据权利要求73所述的用于将电施加至燃烧反应体的系统，其中所述多个限流元件包括开关。

81.根据权利要求73所述的用于将电施加至燃烧反应体的系统，其中所述多个限流元件包括半导体器件。

82.根据权利要求73所述的用于将电施加至燃烧反应体的系统，其中所述多个限流元件包括变阻器。

83.根据权利要求73所述的用于将电施加至燃烧反应体的系统，其中所述多个限流元件包括有源器件。

84.根据权利要求73所述的用于将电施加至燃烧反应体的系统，其中所述多个限流元件包括无源器件。

85.根据权利要求66所述的用于将电施加至燃烧反应体的系统，还包括多个电阻器，所述电阻器被配置为在所述电荷元件耗散比所需更多的电功率时减少从所述电源提供至相应的多个电荷元件的电。

86.根据权利要求66所述的用于将电施加至燃烧反应体的系统，还包括被配置为支持所述燃烧反应体的燃料燃烧器结构。

87.根据权利要求66所述的用于将电施加至燃烧反应体的系统，还包括：

至少一个反电极，其被配置为响应于由所述多个电荷元件喷射的离子而至少间歇地从所述燃烧反应体接收电流或将电流提供至所述燃烧反应体。

88.根据权利要求87所述的用于将电施加至燃烧反应体的系统，其中由所述至少一个反电极至少间歇的接收电流或提供电流被选择成靠近所述至少一个反电极锚定所述燃烧反应体。

89.根据权利要求87所述的用于将电施加至燃烧反应体的系统，其中所述至少一个反电极被电连接至地。

90.根据权利要求66所述的用于将电施加至燃烧反应体的系统，还包括被电连接至地的导电燃料喷嘴头。

91.根据权利要求66所述的用于将电施加至燃烧反应体的系统，还包括锚电极，所述锚电极被配置为接收、提供或者接收并提供电流至所述燃烧反应体，

其中所接收、所提供或所接收并提供的电流被选择为可将所述燃烧反应体锚定于所述锚电极。

92.根据权利要求91所述的用于将电施加至燃烧反应体的系统，还包括可操作地连接在所述锚电极与所述电源之间或在所述锚电极与电接地点之间的电流传输装置。

93.根据权利要求92所述的用于将电施加至燃烧反应体的系统，其中所述电荷元件复用器包括可操作地连接到所述多个电荷元件的多个限流元件；以及

其中所述多个限流元件各自用来将送至每个对应电荷元件的电流限制为一个电流量，所述电流量基本上等于通过所述电流传输装置到达所述锚电极的所述电流量除以所述电荷元件及对应限流元件的数量。

94.根据权利要求93所述的用于将电施加至燃烧反应体的系统，其中所述电流传输装置包括具有第一电阻的电阻器；

其中所述电荷元件复用器包括可操作地连接到所述多个电荷元件的多个限流元件；以及

其中每个限流元件均包括具有第二电阻的电阻器，所述第二电阻大约等于所述第一电阻乘以所述限流元件的数量。

95.根据权利要求93所述的用于将电施加至燃烧反应体的系统，其中所述电流传输装置包括总电流传感器；

其中每个限流元件均包括通道电流传感器及对应开关，所述开关用来将电流限制为一个电流量，所述电流量基本上等于所述总电流传感器所测得的电流除以所述限流元件的数量。

96.一种用来增强火焰稳定的燃烧系统，包括：

至少一个充电器或燃烧流体，所述至少一个充电器或燃烧流体用来将电施加至燃烧反应体；

分段式锚电极，所述分段式锚电极用来锚定所述燃烧反应体，所述分段式锚电极包括多个电极段；以及

电荷元件复用器，所述电荷元件复用器包括可操作地连接在所述分段式锚电极与电接地点之间的多个限流元件。

97.根据权利要求96所述的用来增强火焰稳定的燃烧系统，其中每个限流元件均可操作地连接在对应电极段与所述电接地点之间。

98.根据权利要求96所述的用来增强火焰稳定的燃烧系统，其中所述电荷元件复用器和所述分段式锚电极被配置为可协同维持所述燃烧反应体与所述分段式锚电极之间的接触。

99.根据权利要求96所述的用来增强火焰稳定的燃烧系统，其中所述分段式锚电极被支撑在燃料流附近。

100.根据权利要求96所述的用来增强火焰稳定的燃烧系统，还包括可操作地连接到所述电接地点的导电燃料喷嘴。

101.根据权利要求96所述的用来增强火焰稳定的燃烧系统，还包括被配置为将电施加至所述充电器的电源。

102.根据权利要求96所述的用来增强火焰稳定的燃烧系统，其中所述电极段彼此分离。

103.根据权利要求102所述的用来增强火焰稳定的燃烧系统，其中所述电极段由物理上分离的导体形成。

104.根据权利要求96所述的用来增强火焰稳定的燃烧系统，其中所述电极段彼此电隔离。

105.根据权利要求104所述的用来增强火焰稳定的燃烧系统，其中所述电极段由共同的基板支撑。

106.一种用于与燃烧反应体电相互作用的方法，包括：

靠近燃烧反应体或与所述燃烧反应体接触地支撑多个电荷元件或多个电极段；

通过对应的多个限流元件将所述多个电荷元件或所述多个电极段连接到电节点；

将电施加至所述燃烧反应体或所述电节点中的至少一者；以及

在所述多个限流元件防止电弧在所述燃烧反应体与所述多个电荷元件或所述多个电极段之间形成的同时，维持所述燃烧反应体与所述多个电荷元件或所述多个电极段之间的电连接。

107.根据权利要求106所述的用于与燃烧反应体电相互作用的方法，其中靠近所述燃烧反应体或与所述燃烧反应体接触地支撑所述多个电荷元件或所述多个电极段包括靠近所述燃烧反应体并且通过介电间隙与所述燃烧反应体分离地支撑多个离子喷射电极。

108.根据权利要求107所述的用于与燃烧反应体电相互作用的方法，其中所述介电间隙包括空气。

109.根据权利要求107所述的用于与燃烧反应体电相互作用的方法，其中所述介电间隙包括烟气。

110.根据权利要求107所述的用于与燃烧反应体电相互作用的方法，其中所述多个离子喷射电极包括多个锯齿状电极。

111.根据权利要求110所述的用于与燃烧反应体电相互作用的方法，其中所述锯齿状电极包括电极主体和多个尖突部，所述多个尖突部连接到所述电极主体或者为所述电极主体所固有，所述多个尖突部各自被成形为可响应于所施加的电而引起离子电晕喷射。

112.根据权利要求107所述的用于与燃烧反应体电相互作用的方法，其中将电施加至所述燃烧反应体或所述电节点中的至少一者包括将电施加至所述电节点并将电荷从所述多个电荷元件喷射到所述介电间隙中以对所述火焰充电。

113.根据权利要求106所述的用于与燃烧反应体电相互作用的方法，其中靠近所述火焰或与所述火焰接触地支撑所述多个电荷元件或所述多个电极段包括与所述火焰接触地支撑多个锚电极段。

114.根据权利要求106所述的用于与燃烧反应体电相互作用的方法，其中通过对应的多个限流元件将所述多个电荷元件或所述多个电极段连接到所述电节点包括通过对应的多个电阻器将所述多个电荷元件或所述多个电极段连接到电节点。

115.根据权利要求106所述的用于与燃烧反应体电相互作用的方法，其中将电施加至所述火焰或所述电节点中的至少一者包括将至少1000伏施加至所述火焰或所述电节点。

116.根据权利要求106所述的用于与燃烧反应体电相互作用的方法，其中将电施加至所述燃烧反应体或所述电节点中的至少一者包括施加按时序的正电压和负电压。

117.根据权利要求106所述的用于与燃烧反应体电相互作用的方法，还包括支持所述燃烧反应体。