ES2896883T3

ES2896883T3 - Atomizador de líquido y métodos

Info

Publication number: ES2896883T3
Application number: ES19208240T
Authority: ES
Inventors: John Amaya; Luke Cruff; Joseph Lull; Marcel Prado; Bradley J Vieau
Original assignee: Enginetics LLC
Current assignee: Enginetics LLC
Priority date: 2010-05-20
Filing date: 2011-05-09
Publication date: 2022-02-28
Anticipated expiration: 2031-05-09
Also published as: IL223114A; ES2775124T3; WO2011146274A1; ZA201208595B; EP2571624B1; NZ603509A; JP5990510B2; US20140191055A1; PT2571624T; MX2012013399A; DK2571624T3; US20160245241A1; EP3650125B1; US20190107085A1; AU2011256471B2; US9441580B2; US8672234B2; EP2571624A1; EP2571624A4; RU2569797C2

Abstract

Un atomizador (16), que comprende: un alojamiento (40) que tiene una entrada (44) de líquido; al menos un orificio primario situado en la entrada (44) de líquido, estando el al menos un orificio primario configurado para dispersar una corriente de líquido en una pluralidad de gotitas de líquido; una superficie (46) de impacto contra la cual contacta la pluralidad de gotitas de líquido para romper la pluralidad de gotitas de líquido en una pluralidad de gotitas de líquido secundarias más pequeñas y crear una película fina de gotitas de líquido secundarias en la superficie (46) de impacto, estando una porción de la superficie (46) de impacto dispuesta en un ángulo en el intervalo de aproximadamente 0° a aproximadamente 60° con respecto a un plano perpendicular a un eje (72) longitudinal del alojamiento (40); al menos un canal (48) de aire presurizado configurado para suministrar un flujo de aire en contacto con las gotitas de líquido secundarias; una pluralidad de orificios secundarios (52) a través de los cuales pasan las gotitas de líquido secundarias para salir del alojamiento (40), en donde un tamaño de la pluralidad de gotitas de líquido secundarias se reduce cuando pasan a través de la pluralidad de orificios secundarios (52); una cámara (50) de mezcla definida al menos en parte rodeando la superficie (46) de impacto radialmente hacia fuera desde la superficie (46) de impacto, y que incluye una región anular que se extiende axialmente desde la superficie (46) de impacto hacia la pluralidad de orificios secundarios (52), en donde el al menos un canal (48) de aire presurizado está dispuesto en un ángulo radial en el intervalo de aproximadamente 30° a aproximadamente 60° con respecto al eje (72) longitudinal del alojamiento (40), caracterizado por que está también dispuesto en un ángulo tangencial para ayudar a proporcionar un giro helicoidal al flujo de aire alrededor del eje (72) longitudinal del alojamiento (40) y crear un flujo de vórtice dentro del alojamiento (40) y un efecto de vórtice en la región anular.

Description

DESCRIPCIÓN

Atomizador de líquido y métodos

Sector de la técnica

La presente descripción se refiere a sistemas de combustible, y más en particular, se refiere a sistemas de suministro de combustible que usan múltiples fases para mejorar la evaporación del combustible.

Estado de la técnica

A lo largo de los años, se han desarrollado muchos tipos de dispositivos con el fin de convertir líquidos en aerosoles o partículas finas que se conviertan fácilmente en una fase gaseosa. Muchos de estos dispositivos se han desarrollado, por ejemplo, para preparar combustible para su uso en motores de combustión interna. Para optimizar la oxidación del combustible dentro de la cámara de combustión de un motor, el combustible debe vaporizarse, homogeneizarse con aire y en una mezcla de fase gaseosa químicamente estequiométrica. La atomización y la vaporización óptimas del combustible permiten una combustión más completa y, por consiguiente, una menor contaminación del motor.

Más específicamente, con respecto a los motores de combustión interna, la estequiometría es una condición donde la cantidad de oxígeno requerida para quemar por completo una cantidad determinada de combustible se suministra en una mezcla homogénea que resulta en una combustión óptimamente correcta sin restos de oxidación incompleta o ineficiente. De manera óptima, el combustible debe ser completamente vaporizado, mezclado con aire y homogeneizado antes de la ignición para una oxidación adecuada. Las gotitas de combustible no vaporizadas no se encienden ni combustionan por completo en los motores de combustión interna y externa convencionales, lo que degrada la eficiencia del combustible y aumenta la contaminación del motor.

Los intentos de reducir o controlar los subproductos de la emisión ajustando la temperatura y la presión generalmente afectan el subproducto de NOx. Para cumplir con los estándares de emisión, hay que ocuparse de estos residuos, requiriendo típicamente después tratamiento en un convertidor catalítico o un depurador. Dicho tratamiento de estos residuos da como resultado costes de combustible adicionales para hacer funcionar el convertidor catalítico o depurador y puede requerir costes de componentes adicionales, así como implicaciones de empaquetado y masa. Por consiguiente, cualquier reducción en los residuos del motor resultante de una combustión incompleta sería beneficiosa desde el punto de vista económico y medioambiental.

Además de los problemas comentados anteriormente, un combustible que no se vaporiza por completo en una mezcla de aire/combustible químicamente estequiométrica hace que el motor de combustión funcione por debajo de la eficiencia máxima. Una porción más pequeña de la energía química del combustible se convierte en energía mecánica cuando el combustible no se quema por completo. Se desperdicia energía de combustible y se crea contaminación innecesaria. Así, al descomponer más y vaporizar más completamente la mezcla de combustible y aire, puede estar disponible una mejor eficiencia del combustible.

Se han hecho muchos intentos para mitigar los problemas descritos anteriormente con respecto a la vaporización del combustible y la combustión incompleta del combustible. En los motores de automóviles, por ejemplo, el puerto de entrada o la inyección directa de combustible han reemplazado casi universalmente la carburación para el suministro de combustible. Los inyectores de combustible rocían combustible directamente en el puerto de entrada o en el cilindro del motor y se controlan electrónicamente. Los inyectores facilitan la medición y el control más precisos de la cantidad de combustible suministrado a cada cilindro independientemente con respecto a la carburación. Esto reduce o elimina el tiempo de transporte de carga facilitando una operación de tránsito óptima. Sin embargo, el tamaño de gotita de combustible de un pulverizador de inyector de combustible no es óptimo y hay poco tiempo para que el combustible se mezcle con el aire antes de la ignición.

Además, se ha descubierto recientemente que los pulverizadores de los inyectores de combustible van acompañados de una onda de choque en el pulverizador de combustible. La onda de choque puede evitar que el combustible se mezcle completamente con el aire. La onda de choque parece limitar la masa de combustible a ciertas áreas del pistón, lo que limita el acceso de las gotitas de combustible al aire.

También se han desarrollado otros sistemas anteriores, como los inyectores calentados y los rieles de combustible calentados, en un intento por remediar los problemas relacionados con la vaporización del combustible y la combustión incompleta. A partir de los documentos n.° GB2033251A, WO2009/036947A1, WO03/095097A1, US6205983B1 y US6322003B1 se conocen otros sistemas.

Objeto de la invención

Los principios descritos en la presente memoria pueden resolver algunas de las deficiencias descritas anteriormente y otras. Específicamente, algunos de los principios descritos en la presente memoria se refieren a aparatos y métodos de procesamiento de líquidos.

La presente invención proporciona un atomizador de combustible que incluye: un alojamiento que tiene una entrada de combustible, al menos un orificio de salida de combustible primario, una superficie de impacto de combustible, al menos una entrada o canal de suministro de aire u oxidante y una pluralidad de orificios de salida del atomizador secundario. Al menos un orificio primario está situado en la entrada de combustible y está configurado para dispersar una corriente de combustible en una pluralidad de gotitas de combustible. La superficie de impacto del combustible está configurada y dispuesta para ser contactada por la pluralidad de gotitas de combustible para romper la pluralidad de gotitas de combustible en una pluralidad de gotitas secundarias más pequeñas y crear una película fina de gotitas de combustible secundarias en la superficie de impacto. Al menos un canal de aire presurizado está configurado para suministrar un flujo de aire en contacto con las gotitas secundarias. La pluralidad de orificios secundarios está dispuesta para que las gotitas secundarias pasen a través de ellos para salir del alojamiento. El tamaño de la pluralidad de gotitas secundarias se reduce al pasar a través de la pluralidad de orificios secundarios.

Al menos un orificio primario situado en la entrada de combustible puede estar dispuesto coaxialmente con la superficie de impacto del combustible. La pluralidad de gotitas secundarias puede acelerar a alta velocidad cuando pasa a través de la pluralidad de orificios secundarios. El alojamiento puede ser uno de un colector, un cilindro, una cámara de combustión de la culata y un puerto de admisión en una culata de cilindro. La superficie de impacto del combustible puede estar dispuesta en un ángulo en el intervalo de aproximadamente, pero no restringido o limitado a 90 grados hasta aproximadamente 135 grados con respecto a un eje longitudinal del alojamiento. La pluralidad de orificios secundarios puede estar dispuesta en un ángulo entre aproximadamente 0 grados y aproximadamente 90 grados con respecto a un eje longitudinal del alojamiento. El atomizador de combustible puede comprender además un miembro de medición de combustible que define el orificio de entrada de combustible primario.

Otro aspecto de la presente invención se refiere a un método de atomización de combustible que incluye proporcionar un dispositivo atomizador que comprende al menos un orificio primario, una superficie de impacto, una cámara de mezcla y una pluralidad de orificios secundarios, pasar una corriente de combustible a través del al menos un orificio primario para crear una pluralidad de primeras gotitas de combustible, y hacer contactar la pluralidad de primeras gotitas de combustible contra la superficie de impacto para romper la pluralidad de gotitas de combustible en una pluralidad de gotitas secundarias de menor tamaño y crear una película fina de gotitas secundarias en la superficie de impacto. El método también incluye mezclar la pluralidad de segundas gotitas con un flujo de aire presurizado para formar una mezcla de combustible/aire, pasar la mezcla de combustible/aire a través de la pluralidad de orificios secundarios para cortar la pluralidad de segundas gotitas en una pluralidad de terceras gotitas de menor tamaño, y dispersar la pluralidad de terceras gotitas desde el dispositivo atomizador.

La etapa de proporcionar el dispositivo atomizador puede incluir disponer coaxialmente al menos un orificio de combustible primario, la superficie de impacto y una pluralidad de orificios secundarios. Mezclar la pluralidad de segundas gotitas con un flujo de aire presurizado puede incluir suministrar un flujo de aire en una dirección que es al menos parcialmente radial. Pasar la mezcla de combustible/aire a través de la pluralidad de orificios secundarios puede incluir la aceleración rápida de la mezcla de combustible/aire a altas velocidades. El dispositivo atomizador puede incluir además un dispositivo de medición de combustible que define al menos un orificio primario, y pasar una corriente de combustible a través del al menos un orificio primario con el dispositivo de medición de combustible.

Otro aspecto de la presente descripción se refiere a un dispositivo de mezcla de combustible precombustión que incluye un alojamiento, una válvula, un primer elemento de tobera, una superficie de impacto, una cámara de mezcla, una pluralidad de conductos de aire, una pluralidad de segundos orificios y una tobera de dispersión. La válvula está rodeada por el alojamiento y dispuesta para suministrar una corriente de combustible. El primer elemento de tobera incluye una pluralidad de primeros orificios, en donde el paso de la corriente de combustible a través de la pluralidad de primeros orificios crea una pluralidad de primeras gotitas de combustible. La superficie de impacto está dispuesta en una trayectoria de flujo de la pluralidad de primeras gotitas de combustible, en donde hacer contactar la pluralidad de primeras gotitas de combustible contra la superficie de impacto rompe la pluralidad de primeras gotitas de combustible en una pluralidad de segundas gotitas de menor tamaño. La pluralidad de conductos de aire angulados conduce a la cámara de mezcla, en donde se suministra un flujo de aire presurizado a través de los conductos de aire para que se mezcle con la pluralidad de segundas gotitas para crear una mezcla de combustible/aire. La pluralidad de segundos orificios está dispuesta para que la mezcla de combustible y aire pase a través, en donde la pluralidad de segundas gotitas se acelera a altas velocidades (por ejemplo, sónicas) cuando pasa a través de la pluralidad de segundos orificios para reducir el tamaño de la pluralidad de segundas gotitas a una pluralidad de terceras gotitas de menor tamaño. La tobera de dispersión separa la pluralidad de terceras gotitas para permitir un índice de evaporación mayor de la pluralidad de terceras gotitas.

Al menos una porción de la superficie de impacto se puede disponer en un ángulo con respecto a un eje longitudinal del dispositivo. La tobera de dispersión puede montarse de manera amovible en el alojamiento o integrarse por completo como un único componente. La pluralidad de conductos de aire angulados puede disponerse en un ángulo con respecto a un eje longitudinal del dispositivo. La pluralidad de conductos de aire angulados puede incluir un ángulo secundario con respecto a la superficie de impacto, formando así un ángulo compuesto que induce una rotación helicoidal en el flujo de aire presurizado. La pluralidad de orificios secundarios puede disponerse en un

ángulo con respecto al eje longitudinal del dispositivo.

Otro aspecto de la presente descripción se refiere a un método para vaporizar combustible, que incluye proporcionar un dispositivo atomizador de combustible que incluye un dispositivo de medición de combustible, una superficie de

impacto y una pluralidad de orificios de salida, controlar un flujo de aire presurizado para proporcionar aire a través

del alojamiento y hacia fuera de la pluralidad de orificios de salida para crear un flujo de aire, y controlar un suministro de combustible para proporcionar un flujo de combustible desde el dispositivo de medición de combustible

sobre la superficie de impacto, incluyendo el flujo de combustible una pluralidad de primeras gotitas de combustible

que se rompen en segundas gotitas de combustible de menor tamaño tras entrar en contacto con la superficie de impacto. El método también incluye mezclar las segundas gotitas de combustible con el flujo de aire, mover las segundas gotitas de combustible a través de la pluralidad de orificios de salida, rompiéndose las segundas gotitas de combustible en terceras gotitas de combustible de menor tamaño tras salir de la pluralidad de orificios de salida, mejorando, acelerando o fomentando la vaporización rápida de las terceras gotitas de combustible a medida que las terceras gotitas de combustible se dispersan de la pluralidad de orificios de salida. El método puede incluir, además, controlar la fuente de combustible para apagar el flujo de combustible mientras se mantiene el flujo de aire, y controlar la fuente de aire presurizado para apagar el flujo de aire.

Descripción de las figuras

Los dibujos adjuntos ilustran ciertas realizaciones comentadas a continuación y que son parte de la memoria descriptiva.

La figura 1 es una vista en perspectiva de un sistema de combustible de ejemplo según la presente descripción. La figura 2 es una vista en perspectiva despiezada del sistema de combustible de la figura 1.

La figura 3 es una vista lateral del sistema de combustible de la figura 1.

La figura 4 es una vista superior del sistema de combustible de la figura 1.

La figura 5 es una vista frontal del sistema de combustible de la figura 1.

La figura 6 es una vista lateral en sección transversal del sistema de combustible de la figura 4 tomada a lo

largo de los indicadores de sección transversal 4-4.

La figura 7 es una vista superior en sección transversal del sistema de combustible de la figura 3 tomada a lo

largo de los indicadores de sección transversal 3-3.

La figura 8 es una vista detallada de una porción del sistema de combustible de la figura 7.

La figura 9 es una vista superior de otro sistema de combustible de ejemplo según la presente descripción. La figura 10 es una vista lateral en sección transversal del sistema de combustible de la figura 9 tomada a lo

largo de los indicadores de sección transversal 10-10.

La figura 11 es una vista detallada de una porción del sistema de combustible mostrado en la figura 10.

La figura 12 es una vista lateral de otro ejemplo de sistema de combustible según la presente descripción.

La figura 13 es una vista inferior del sistema de combustible de la figura 13.

La figura 14 es una vista lateral en sección transversal del sistema de combustible

la figura 12 tomada a l largo de los indicadores de sección transversal 14-14.

La figura 15 es una vista detallada de una porción del sistema de combustible de la figura 14.

La figura 16 es una vista lateral de un atomizador de combustible del sistema de combustible de la figura 1. La figura 17 es una vista posterior del atomizador de la figura 16.

La figura 18 es una vista frontal del atomizador de la figura 16.

La figura 19 es una vista en sección transversal del atomizador de la figura 16 tomada a lo largo de los indicadores de sección transversal 19-19.

La figura 20 es una vista en sección transversal del atomizador de la figura 19 tomada a lo largo de los indicadores de sección transversal 20-20.

La figura 21 muestra una fase de funcionamiento de presurización del sistema de combustible de la figura 1.

La figura 22 muestra un mayor desarrollo de la fase de presurización de la figura 21.

La figura 23 muestra una primera fase de funcionamiento de ruptura del orificio del sistema de combustible de la

figura 1.

La figura 24 muestra una fase de funcionamiento de ruptura por impacto del sistema de combustible de la figura

1.

La figura 25 muestra una fase de funcionamiento de ruptura de la película fina del sistema de combustible de la

figura 1.

La figura 26 muestra una fase de funcionamiento de ruptura de velocidad sónica del sistema de combustible de

la figura 1.

La figura 27 muestra una fase de funcionamiento de purga de combustible del sistema de combustible de la

figura 1.

La figura 28 muestra una fase de funcionamiento de evacuación de aire del sistema de combustible de la figura

1.

La figura 29 ilustra una fase de funcionamiento inactiva del sistema de combustible de la figura 1.

La figura 30 es un gráfico que muestra un ejemplo de secuenciación de aire y combustible de un sistema de combustible según la presente descripción.

Durante todos los dibujos, los caracteres de referencia y las descripciones idénticos indican elementos similares, pero no necesariamente idénticos.

Descripción detallada de la invención

A continuación se describen realizaciones y aspectos ilustrativos. Evidentemente, habrá que señalar que en el desarrollo de cualquier realización real, se deben tomar numerosas decisiones específicas de implementación para lograr los objetivos específicos de los desarrolladores, como el cumplimiento de las restricciones relacionadas con el sistema y las relacionadas con el negocio, que variarán de una implementación a otra. Además, habrá que señalar que dicho esfuerzo de desarrollo podría ser complejo y requerir mucho tiempo, pero que, sin embargo, sería una tarea rutinaria para los expertos en la materia que tienen el beneficio de esta descripción.

Como se usa a lo largo de la especificación y las reivindicaciones, el término "gotita" se refiere a una gota de líquido de pequeño tamaño. La gota de líquido puede tener cualquier forma y volumen. Una gotita puede incluir una sola gota del líquido o múltiples gotas del líquido combinadas, posiblemente en una disposición en serie. Las palabras "que incluye" y "que tiene", como se usan en la memoria descriptiva, incluidas las reivindicaciones, tienen el mismo significado que la palabra "que comprende".

La presente descripción se refiere a sistemas y métodos de preparación de combustible. Sin embargo, la tecnología de partículas pequeñas tiene beneficios en muchas aplicaciones, como aplicaciones de gran altitud o baja órbita y aplicaciones subacuáticas. Un aspecto de la presente descripción se refiere al uso de múltiples fenómenos físicos para cambiar un combustible en estado líquido a una mezcla de partículas finas fácilmente convertible a un estado gaseoso. El cambio de líquido a gas puede ocurrir en una pluralidad de etapas cada una de las cuales utiliza un fenómeno físico diferente. Por ejemplo, una primera etapa puede incluir descomponer una corriente continua de combustible líquido en una pluralidad de primeras gotitas o series de primeras gotitas conectadas pasando la corriente de combustible a través de un orificio único o múltiples orificios utilizando energía líquida. En esta etapa, una corriente de fluido bajo presión puede forzarse a través de pequeños orificios de, por ejemplo, un dispositivo de medición controlado, para crear la formación inicial de las primeras gotitas. Se pueden emplear corrientes medidas únicas o múltiples para mejorar la formación inicial de las primeras gotitas y dirigir las gotitas hacia la siguiente fase. En una segunda etapa, las primeras gotitas se rompen por medio de impacto mecánico utilizando energía líquida. En esta segunda etapa, las primeras gotitas o series de las primeras gotitas se impactan contra un obstáculo, tal como una superficie de impacto. Este impacto da como resultado la ruptura de las primeras gotitas en segundas gotitas de menor tamaño debido a la desaceleración rápida y la considerable deformación de las gotitas. La superficie de impacto se coloca típicamente dentro de una distancia optimizada del dispositivo de medición para facilitar la ruptura de las primeras gotitas en segundas gotitas más pequeñas.

En una tercera etapa, la película, o las gotitas que salen de la característica de impacto, experimentan un alto corte al entrar en el flujo de aire circundante. El corte provoca una mayor distorsión de las gotitas y una mayor ruptura. En una cuarta etapa, las terceras gotitas se cortan al pasar a través de múltiples orificios utilizando energía de gas. Las terceras gotitas se introducen en un flujo de aire dentro de una cámara de mezcla para formar una mezcla de dos fases de aire y gotitas de combustible. La mezcla de dos fases es forzada a través de una pluralidad secundaria de orificios donde las terceras gotitas se aceleran rápidamente a alta velocidad (por ejemplo, sónica). La rápida aceleración corta y rompe las terceras gotitas en cuartas gotitas de menor tamaño. La velocidad sónica está típicamente en el intervalo de aproximadamente 1235,98 km/h (768 mph) a temperatura ambiente o aproximadamente 330 m/s a 20 °C.

El sistema generalmente utiliza velocidades de gas sónicas para causar la ruptura de las gotitas. La celeridad sónica (o velocidad sónica) funciones una función de las propiedades y condiciones del fluido. Para el aire a condiciones estándar de temperatura, presión y humedad a nivel del mar, la velocidad sónica es de aproximadamente 341 m/s. Para aire comprimido a 4 bares, 350K, la velocidad sónica es típicamente de 375 m/s. El sistema puede funcionar utilizando un intervalo de fluidos, temperaturas y presiones que causan un cambio en la velocidad sónica. Sin embargo, la relación de la velocidad real alcanzada y la velocidad sónica (conocida como el número de Mach) debería permanecer relativamente constante y puede ser de hasta 1,0.

En una quinta etapa, las cuartas gotitas se dispersan en un patrón de pulverización en el que las cuartas gotitas se separan entre sí. La separación aumentada entre las cuartas gotitas facilita una vaporización más rápida debido a gradientes de concentración de vapor localmente más pronunciados en donde hay menos interferencia entre las nubes de vapor de las gotitas adyacentes. Una diferencia de presión presente a medida que se dispensan las cuartas gotitas del sistema también puede tender a aumentar los índices de vaporización de las cuartas gotitas. Volviendo ahora a las figuras, y en particular a las figuras 1-8 y 16-20, se muestra una realización de un sistema 10 de combustible. El sistema 10 de combustible puede comprender, por ejemplo, una base 12, un dispositivo 14 de medición de combustible y un atomizador 16. El sistema 10 de combustible puede proporcionar un suministro premezclado de combustible y oxidante a un dispositivo tal como, por ejemplo, un motor de combustión interna. La figura 1 ilustra el sistema 10 de combustible en una aplicación de colector en donde la base 12 define al menos en parte un colector para su uso en un motor de combustión.

La base 12 es una estructura generalmente rígida que puede estar hecha de metal, cerámica, material compuesto, plástico u otros materiales. La base 12 puede contener una serie de componentes internos. La base 12 puede incluir una serie de cavidades o características de asiento dentro de las cuales se montan varios componentes. Por ejemplo, la base 12 puede incluir una cavidad 20 de atomizador dentro de la cual están montados al menos una porción del dispositivo 14 de medición de combustible y el atomizador 16. La base 12 también puede incluir una cavidad 22 dispensadora en donde el atomizador 16 dispensa una pulverización de aire/combustible en dos fases. La base 12 también puede incluir un conjunto 24 de admisión de aire que proporciona un suministro de aire al atomizador 16. La base 12 puede comprender cualquier tamaño o forma. La base 12 puede configurarse en otras realizaciones en forma de, por ejemplo, una porción de base de un puerto 112 de admisión (véanse las figuras 9-11) o una porción de base de culata 212 de cilindro (véanse las figuras 12-15) como se describe con más detalle a continuación.

Haciendo referencia a las figuras 2 y 8, el dispositivo 14 de medición de combustible incluye un conjunto 30 de válvula y una salida 32 situada en un extremo 34 distal. Un dispositivo 14 de medición de combustible puede configurarse para proporcionar flujo de combustible controlado al atomizador 16. El dispositivo 14 de medición de combustible puede incluir al menos un orificio que proporciona la ruptura de una corriente de combustible en una pluralidad de gotitas o series de gotitas de combustible. En algunos ejemplos, el dispositivo 14 de medición de combustible incluye una pluralidad de orificios. Se suministra un suministro de combustible desde el dispositivo de medición de combustible presurizado y se fuerza a través de un orificio u orificios relativamente pequeños para la formación inicial de gotitas. Se pueden crear múltiples corrientes medidas de gotitas a medida que el combustible sale de la salida del dispositivo 14 de medición de combustible. Las corrientes de gotitas se pueden dirigir hacia otra porción del atomizador, tal como una superficie de impacto, como se describe con más detalle a continuación.

En algunas realizaciones, las características del dispositivo 14 de medición de combustible pueden incluirse con el atomizador 16. Por ejemplo, uno o más orificios utilizados para crear gotitas a partir del suministro de combustible controlado por el dispositivo 14 de medición de combustible pueden integrarse en el atomizador 16. En otras disposiciones, las características del atomizador 16 pueden integrarse en el dispositivo 14 de medición de combustible. En algunos ejemplos, el dispositivo 14 de medición de combustible y el atomizador 16 pueden formarse o ensamblarse de manera integral como un solo dispositivo.

El dispositivo 14 de medición de combustible puede ser un dispositivo de medición de combustible listo para usar, inyector de combustible u otro dispositivo de medición o control de combustible fácilmente disponible. En al menos un ejemplo, el dispositivo 14 de medición de combustible puede ser cualquier dispositivo que proporcione un flujo controlado de combustible al atomizador 16 y dirija ese flujo de combustible hacia una superficie del atomizador, tal como una superficie de impacto. En un ejemplo, el dispositivo 14 de medición de combustible puede ser un inyector de taladro que proporciona una única corriente de gotitas o series de gotitas de combustible. En otros ejemplos, el dispositivo 14 de medición de combustible proporciona dos o más corrientes de gotitas, una corriente de combustible parcialmente rota o una corriente continua de combustible.

Haciendo referencia ahora a las figuras 2, 8 y 16-20, el atomizador 16 incluye un alojamiento 40, una cavidad 42 del dispositivo de medición de combustible y una entrada 44 de combustible. El alojamiento 40 está montado dentro de la cavidad 20 de atomizador de la base 12. El alojamiento 40 define la cavidad 42 del dispositivo de medición de combustible, cavidad que tiene el tamaño para recibir al menos una porción del dispositivo 14 de medición de combustible. El primer y el segundo miembros 56, 58 de sellado de aire presurizados pueden situarse entre el alojamiento 40 y la cavidad 20 de atomizador. Un tercer miembro 60 de sellado puede situarse entre el dispositivo 14 de medición de combustible y la cavidad 42 del dispositivo de medición de combustible dentro del alojamiento 40. El primer y el segundo miembros 56, 58 de sellado pueden situarse en lados opuestos de una entrada de aire en el atomizador 16, por ejemplo, el conjunto 24 de admisión de aire. El tercer miembro 60 de sellado puede proporcionar un sello hermético a los fluidos entre el alojamiento 40 y el atomizador 16.

El atomizador 16 también incluye una entrada 44 de combustible, una superficie 46 de impacto, una pluralidad de canales 48 de aire, una cámara 50 de mezcla y una pluralidad de orificios 52 de salida secundarios en la salida 54. Una cara de la salida 54 puede ser perpendicular a un eje longitudinal del alojamiento 40, o puede estar dispuesta en un ángulo no perpendicular con respecto al eje longitudinal del alojamiento 40 para formar una cara de salida cónica que proporciona una cara de salida casi perpendicular a los orificios 52 secundarios. La entrada 44 de combustible puede situarse alineada con la salida 32 del dispositivo 14 de medición de combustible. La entrada 44 de combustible puede definir un orificio de entrada único o una pluralidad de orificios de entrada a través de los cuales pasa el suministro de combustible proporcionado por el dispositivo 14 de medición de combustible para crear ruptura de gotitas a medida que el flujo presurizado de combustible se mueve hacia el atomizador 16.

La superficie 46 de impacto puede estar dispuesta en alineación con la salida 32 del dispositivo 14 de medición de combustible y la entrada 44 de combustible del atomizador 16. En algunas disposiciones, la superficie 46 de impacto está dispuesta coaxialmente con la salida 32. La superficie 46 de impacto puede tener una forma generalmente cónica, que se puede disminuir aún más para representar una superficie llana (es decir, plana). En al menos un ejemplo, la superficie 46 de impacto incluye una porción que está dispuesta en un ángulo 74 (véase la figura 19) con respecto a un eje 72 longitudinal del atomizador 16. Normalmente, el ángulo 74 está en el intervalo de aproximadamente 0 grados a aproximadamente 60 grados, y más preferiblemente en el intervalo de aproximadamente 0 grados a aproximadamente 30 grados. Típicamente, cuanto más pequeño es el ángulo 74, mayor es la fuerza de impacto ejercida cuando las gotitas entran en contacto con la superficie 46 de impacto para provocar la ruptura de las gotitas. Algunas de las gotitas que entran en contacto con la superficie 46 de impacto rebotan de la superficie 46 de impacto hacia la cámara 50 de mezcla. Cuanto mayor es el ángulo 74, mayor es la probabilidad de deflexión de las gotitas desde la superficie 46 de impacto, habiendo menos posibilidades de que ocurra la ruptura de las gotitas.

La superficie 46 de impacto se muestra con una forma generalmente cónica con superficies lineales. En otras disposiciones, la superficie 46 de impacto puede tener una forma contorneada o incluir porciones que están contorneadas. En algunas disposiciones, la superficie 46 de impacto puede ser ligeramente cóncava o ahuecada.

La superficie de impacto puede incluir al menos una característica de superficie, tal como una pluralidad de protuberancias, surcos, huecos u otro tipo de irregularidad. Proporcionar una característica de superficie puede mejorar la ruptura de las gotitas de combustible cuando se ponen en contacto con la superficie 46 de impacto. La superficie de impacto puede tratarse en la superficie o construirse con un material diferente para limitar cualquier cambio en el contorno de la superficie del impacto continuo resultante.

La superficie 46 de impacto puede incluir un borde 76 extendido o mejorado que tiene características que sobresalen, están dentadas u otras. Las gotitas de combustible o porciones de gotitas de combustible que entran en contacto con la superficie 46 de impacto pueden moverse a lo largo de la superficie 46 de impacto hasta el borde 76 donde las gotitas se rompen aún más en el borde 76 a medida que las gotitas se mueven hacia la cámara 50 de mezcla. En algunas disposiciones, una película fina de gotitas de combustible puede acumularse a lo largo de la superficie 46 de impacto y moverse radialmente hacia afuera hasta el borde 76, donde las gotitas se rompen en gotitas de menor tamaño. La creación de una película fina de combustible puede ocurrir casualmente con la ruptura de las gotitas al impactar la superficie 46 de impacto y el rebote de las gotitas de varios tamaños después de contactar con la superficie 46 de impacto.

La superficie 46 de impacto puede presentar una construcción de cualquier forma o tamaño. Cualquier porción de la superficie 46 de impacto puede tener cualquier orientación deseada con respecto al dispositivo 14 de medición de combustible y eje longitudinal 72 del atomizador 16.

Los canales 48 de aire presurizados del atomizador 16 pueden estar separados radialmente alrededor de la superficie 46 de impacto para proporcionar un flujo de aire a la cámara 50 de mezcla y las áreas que rodean la superficie 46 de impacto. Los canales 48 de aire pueden extenderse a una periferia exterior del atomizador 16, donde se proporciona un suministro de aire presurizado a través de, por ejemplo, el conjunto 24 de entrada de aire (véase la figura 6). Los canales 48 de aire pueden estar dispuestos en un ángulo 78 con respecto al eje 72 longitudinal (véase la figura 19). Los canales 48 de aire pueden tener una dimensión D¹máxima (es decir, diámetro máximo). La cantidad de aire suministrado a la cámara 50 de mezcla puede determinarse al menos en parte por el número de canales 48 de aire y la dimensión D¹. El ángulo 78 está normalmente en el intervalo de aproximadamente 30 grados a aproximadamente 90 grados y más preferentemente en el intervalo de aproximadamente 30 grados a aproximadamente 60 grados. La dimensión D¹está típicamente en el intervalo de aproximadamente 0,5 mm a aproximadamente 5 mm, y más preferiblemente en el intervalo de aproximadamente 1 mm a aproximadamente 2 mm.

Además de estar dispuestos en un ángulo 78 con respecto al eje 72 longitudinal, los canales 48 de aire también pueden estar dispuestos en un ángulo con respecto a una tangente en una superficie exterior del atomizador 16. Es decir, los canales 48 de aire pueden comprender un ángulo desde una tangente mayor de 0 grados y menor de 90 grados, en donde 90 grados es alineado, radial o centrado. Esta relación angular adicional de los canales 48 de aire puede proporcionar un ángulo compuesto para los canales 48 de aire y puede ayudar a proporcionar un giro helicoidal al aire que sale, generando así un efecto de remolino o vórtice dentro de la cámara 50 de mezcla. El efecto de vórtice cerca de la superficie de impacto puede mejorar la ruptura, así como ayudar a mejorar la evacuación de partículas residuales durante la purga de combustible, mientras que el efecto de vórtice en la región del anillo puede mejorar la uniformidad de la distribución de mezcla de aire/combustible en dos fases desde los orificios de salida secundarios. Un dispositivo de ejemplo que implementa cámaras de vórtice dentro de una cámara de mezcla de combustible se describe en la Solicitud de patente publicada de los Estados Unidos n.° 2007/0169760, que se incorpora en su totalidad en el presente documento con esta referencia.

La cámara 50 de mezcla puede definirse al menos en parte alrededor de la superficie 46 de impacto radialmente hacia afuera desde la superficie 46 de impacto. La cámara 50 de mezcla también puede incluir un área dentro del atomizador 16, definida entre la superficie 46 de impacto y la entrada 44 de combustible. La cámara 50 de mezcla puede ser una cámara continua y puede extenderse axialmente alejándose de la superficie 46 de impacto hacia la salida 54. La cámara 50 de mezcla puede definir una trayectoria de flujo para que una mezcla de gotitas de aire y combustible se desplace hacia los orificios 52 secundarios en la salida 54. Típicamente, la cámara 50 de mezcla tiene el tamaño y está dispuesta para proporcionar un espacio dentro del cual un flujo de aire provisto a través de los canales 48 de aire puede mezclarse con gotitas de combustible (es decir, al menos esas gotitas de combustible que se han roto al entrar en contacto con la superficie 46 de impacto) para crear una mezcla de aire/combustible.

La superficie 46 de impacto puede definirse como una estructura que se extiende o sobresale en la cámara 50 de mezcla. Como alternativa, la cámara 50 de mezcla puede definirse como un espacio, tal como una cavidad cilíndrica o anillo, que se define alrededor de una superficie de impacto y la estructura que define y soporta la superficie 46 de impacto. La parte inferior del anillo puede ser plana o contorneada para soportar una purga de combustible mejorada.

Los orificios 52 secundarios se pueden situar en una salida 54 del atomizador 16. Los orificios 52 secundarios se pueden situar radialmente y circunferencialmente separados. Los orificios 52 secundarios pueden tener cada uno individualmente una dimensión máxima D²(por ejemplo, diámetro máximo) y estar dispuestos en un ángulo 80 (véase la figura 19). El área de la sección transversal colectiva definida por los orificios 52 secundarios es típicamente menor que el área de la sección transversal de la cámara 50 de mezcla (por ejemplo, el área de la sección transversal en la interfaz entre la cámara 50 de mezcla y los orificios 52 secundarios). Por consiguiente, los fluidos bajo presión ubicados dentro de la cámara 50 de mezcla tienden a acelerarse a medida que se mueven dentro y a través de los orificios 52 secundarios. En al menos algunos ejemplos, la mezcla de aire/combustible en dos fases presente en la cámara 50 de mezcla acelera a altas velocidades (por ejemplo, sónicas) al pasar por los orificios 52 secundarios. Esta rápida aceleración tiende a romper las gotitas de combustible en la mezcla de combustible/aire para formar una pluralidad de gotitas de combustible de menor tamaño. Poner en contacto las gotitas de combustible contra la entrada y las paredes laterales de los orificios 52 secundarios de menor tamaño puede romper físicamente al menos algunas de las gotitas de la mezcla de aire/combustible.

La dimensión D²está típicamente en el intervalo de aproximadamente 0,2 mm a aproximadamente 3 mm y más preferiblemente en el intervalo de aproximadamente 0,5 mm a aproximadamente 1,5 m. Típicamente, el ángulo 80 está en el intervalo de aproximadamente 0 grados a aproximadamente 45 grados con respecto al eje 72 longitudinal, y más preferiblemente en el intervalo de aproximadamente 0 grados a aproximadamente 20 grados. La disposición angulada de los orificios 52 secundarios tiende a dispersar la mezcla de combustible para separar las gotitas de combustible a medida que salen de la salida 54. Esta dispersión de las gotitas de combustible crea una separación adicional entre las gotitas que puede acelerar la vaporización debido a los gradientes de concentración de vapor localmente más pronunciados disponibles porque las nubes de vapor que rodean cada una de las gotitas tienen menos interferencia entre sí.

La salida 54 del atomizador 16 puede construirse como una pieza separada que se monta en el alojamiento 40 en una etapa separada. Las figuras 2 y 19 ilustran la construcción de la salida 54 como una pieza separada. En otras disposiciones, la salida 54 puede formarse de manera integral con el alojamiento 40. Típicamente, la salida 54 define al menos una porción de los orificios 52 secundarios. En algunas disposiciones, la salida 54 cuando se forma como una pieza separada del alojamiento 40, puede intercambiarse con una salida que tiene orificios 52 secundarios de diferentes tamaños y ángulos. Los orificios 52 secundarios de diferentes tamaños y ángulos pueden ser más útiles para un combustible determinado que es manejado por el sistema 10 de combustible. El número de orificios 52 secundarios está típicamente en el intervalo de aproximadamente 2 a aproximadamente 20, y más preferiblemente en el intervalo de aproximadamente 6 a aproximadamente 12. El número y la posición relativa de los orificios 52 secundarios pueden proporcionar ciertas ventajas en el reparto de las gotitas de combustible.

Haciendo referencia ahora a las figuras 9-11, se muestra otro ejemplo del sistema 100 de combustible. El sistema 100 de combustible incluye una base 112 que está construida como un puerto de admisión a una culata de cilindro de motor. La base 112 incluye una cavidad 120 de atomizador, una cavidad 122 dispensadora y un cilindro 126. Una válvula 128 y un miembro 129 de ignición están expuestos dentro del cilindro 126. El combustible dispensado desde un atomizador 16 es enviado desde la cavidad 122 dispensadora y posteriormente al cilindro 126 donde el combustible es encendido por el miembro de ignición después de la compresión del pistón 129.

Haciendo referencia ahora a las figuras 12-15, se muestra otro ejemplo del sistema 200 de combustible. El sistema 200 de combustible está construido como un sistema de inyección directa en donde la base 212, que está construida como una culata de cilindro, está montada en un cilindro 226. La base 212 incluye una cavidad 220 de atomizador y una cavidad 222 dispensadora. Un miembro 229 de ignición está expuesto dentro del cilindro 226. El combustible dispensado desde el atomizador 16 directamente en el cilindro 226 es encendido por el miembro 229 de ignición después de la compresión del pistón.

Otros tipos de sistemas de combustible pueden beneficiarse del uso de un dispositivo de medición de combustible y atomizador como el descrito en la presente memoria. Los sistemas de combustible descritos en la presente memoria pueden ser compatibles con muchos tipos diferentes de combustibles tales como, por ejemplo, gasolina, combustible diésel y propano líquido. La construcción relativamente sencilla del atomizador, que implementa fenómenos físicos básicos relacionados con la energía líquida y gaseosa, orificios, impacto físico, diferenciales de presión, vaporización, aceleración rápida, velocidades supersónicas y otras consideraciones, puede promover ciertas ventajas tales como, por ejemplo, vaporización mejorada de combustible a presiones más bajas, mayores índices de flujo de combustible para un tamaño de partícula determinado, complejidad reducida en diseño y fabricación, reduciendo así costes y tolerancias menos estrictas en comparación con otros sistemas como inyectores de combustible de inyección directa.

El uso de múltiples mecanismos físicos para romper el combustible en gotitas de menor tamaño en orden secuencial puede ayudar a dividir secuencialmente las gotitas en tamaños más pequeños para mejorar el índice de evaporización después de dispensar desde el atomizador. El índice de evaporización de una gotita de combustible aumenta exponencialmente a medida que disminuye el diámetro de la gotita. La siguiente ecuación 1 puede expresar el índice de difusión de la gotita a la interfaz de vapor líquido entre el núcleo líquido y el vapor que rodea la gotita de combustible:

E c u a c i ó n 1

Y líquido,m = Fracción de masa de vapor lejos de la superficie

Y líquido, = Fracción de masa de vapor en la interfaz líquido/vapor

muquido = índice de transferencia de masa de líquido

Dⁱapor = Difusividad de masa

p = densidad del líquido

r = radio de gotita

n = 3,141593

Haciendo referencia ahora a las figuras 21-29, se muestra y describe un método de ejemplo para dispensar combustible con un sistema de combustible. El sistema 10 de combustible está referenciado en todas las figuras 21 29. Otras realizaciones del sistema de combustible, tales como los sistemas 100, 200 de combustible, pueden funcionar de manera similar.

El método se inicia creando presión de aire dentro del atomizador 16 mediante el encendido de un suministro de aire mientras se mantiene apagado el suministro de combustible, como se muestra en las figuras 21 y 22. Esta etapa también puede denominarse presurización del atomizador 16. Después de obtener suficiente presión de aire dentro del atomizador 16, el exceso de flujo de aire pasa a través de los orificios 52 secundarios fuera de la salida 54. El flujo 90 de aire puede referenciarse como una pluralidad de flechas 90.

En una siguiente etapa de funcionamiento, mientras se mantiene el flujo de aire encendido, se enciende un suministro de combustible y se suministra mediante el dispositivo 14 de medición de combustible al atomizador 16. El suministro de combustible tiene la forma de al menos una corriente de una pluralidad de gotitas de combustible o una serie de gotitas de combustible que se dirigen hacia la superficie 46 de impacto, como se muestra en la figura 23. Al entrar en contacto con la superficie de impacto, las primeras gotitas 91 de combustible se rompen en segundas gotitas 92 más pequeñas, como se muestra en la figura 24.

Una película fina de segundas gotitas puede acumularse en la superficie 46 de impacto como se muestra en la figura 25. Puede producirse una fractura adicional de las primeras y segundas gotitas 91,92 a medida que la película fina se desplaza sobre el borde 76 de la superficie 46 de impacto. Las segundas gotitas 92 se mezclan con el flujo 90 de aire para crear una mezcla de dos partes de aire y segundas gotitas dentro de la cámara 50 de mezcla. La mezcla de combustible/aire se mueve bajo presión hacia los orificios 52 secundarios, en donde se produce una aceleración rápida para aumentar la velocidad de las segundas gotitas. Las segundas gotitas pueden alcanzar velocidades supersónicas. A medida que las segundas gotitas 92 pasan a través de los orificios 52 secundarios, las segundas gotitas 92 se rompen en terceras gotitas 94 de menor tamaño que se dispersan en la salida 54, como se muestra en la figura 26. A medida que las terceras gotitas 94 se dispersan del atomizador 16, las terceras gotitas pueden separarse unas de otras. Un índice de vaporización para las terceras gotitas puede aumentar a medida que las terceras gotitas 94 continúan reduciendo su tamaño.

En otra etapa de funcionamiento, el combustible se apaga mientras el flujo de aire se mantiene encendido, como se muestra en la figura 27. Esta etapa puede denominarse purga de combustible ya que el flujo de aire transporta el combustible restante dentro del atomizador 16 fuera a través de la salida 54.

En una etapa de funcionamiento adicional, el aire se evacua del atomizador 16 apagando el flujo de aire mientras se mantiene el combustible apagado, como se muestra en la figura 28. En una etapa de funcionamiento final, el flujo de aire y el combustible se mantienen en un estado apagado para que el sistema de combustible permanezca inactivo.

La figura 30 ilustra la secuencia de encendido y apagado del flujo de aire y el suministro de combustible con respecto a la ignición en el cilindro de un motor (debajo del punto muerto superior (BTDC)). Típicamente, para una instalación de colector o puerto de admisión, el aire se mantiene encendido entre aproximadamente 360 grados y aproximadamente 180 grados BTDC, mientras que el combustible se mantiene encendido durante un período de tiempo entre aproximadamente 360 grados y aproximadamente 180 grados BTDC, que es inferior al tiempo que el flujo de aire se mantiene encendido y también dentro del intervalo de 360 grados a 180 grados BTDC cuando el aire se mantiene encendido.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un atomizador (16), que comprende:

un alojamiento (40) que tiene una entrada (44) de líquido;

al menos un orificio primario situado en la entrada (44) de líquido, estando el al menos un orificio primario configurado para dispersar una corriente de líquido en una pluralidad de gotitas de líquido;

una superficie (46) de impacto contra la cual contacta la pluralidad de gotitas de líquido para romper la pluralidad de gotitas de líquido en una pluralidad de gotitas de líquido secundarias más pequeñas y crear una película fina de gotitas de líquido secundarias en la superficie (46) de impacto, estando una porción de la superficie (46) de impacto dispuesta en un ángulo en el intervalo de aproximadamente 0° a aproximadamente 60° con respecto a un plano perpendicular a un eje (72) longitudinal del alojamiento (40);

al menos un canal (48) de aire presurizado configurado para suministrar un flujo de aire en contacto con las gotitas de líquido secundarias;

una pluralidad de orificios secundarios (52) a través de los cuales pasan las gotitas de líquido secundarias para salir del alojamiento (40), en donde un tamaño de la pluralidad de gotitas de líquido secundarias se reduce cuando pasan a través de la pluralidad de orificios secundarios (52);

una cámara (50) de mezcla definida al menos en parte rodeando la superficie (46) de impacto radialmente hacia fuera desde la superficie (46) de impacto, y que incluye una región anular que se extiende axialmente desde la superficie (46) de impacto hacia la pluralidad de orificios secundarios (52), en donde el al menos un canal (48) de aire presurizado está dispuesto en un ángulo radial en el intervalo de aproximadamente 30° a aproximadamente 60° con respecto al eje (72) longitudinal del alojamiento (40), caracterizado por que está también dispuesto en un ángulo tangencial para ayudar a proporcionar un giro helicoidal al flujo de aire alrededor del eje (72) longitudinal del alojamiento (40) y crear un flujo de vórtice dentro del alojamiento (40) y un efecto de vórtice en la región anular.

2. El atomizador (16) de la reivindicación 1, en donde el al menos un orificio primario situado en la entrada está dispuesto coaxialmente con la superficie (46) de impacto.

3. El atomizador (16) de la reivindicación 1, en donde la pluralidad de gotitas de líquido secundarias acelera a velocidad sónica cuando pasa a través de la pluralidad de orificios (52) secundarios.

4. El atomizador (16) de la reivindicación 3, en donde la cámara (50) de mezcla define una trayectoria de flujo para que una mezcla de aire y gotitas de líquido secundarias se desplace hacia la pluralidad de orificios secundarios (52), estando el área en sección transversal colectiva definida por la pluralidad de orificios secundarios (52) inferior al área en sección transversal de la cámara (50) de mezcla para acelerar la mezcla a velocidades sónicas mientras pasa a través de los orificios secundarios (52).

5. El atomizador (16) según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la superficie (46) de impacto incluye al menos una característica de superficie seleccionada del grupo que consiste en una pluralidad de protuberancias, surcos, huecos u otro tipo de irregularidad.

6. El atomizador (16) de la reivindicación 1, en donde la superficie (46) de impacto del combustible está dispuesta en un ángulo en el intervalo de 90 grados a 135 grados con respecto al eje (72) longitudinal del alojamiento (40).

7. El atomizador (16) de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el atomizador (16) es un atomizador de combustible para atomizar combustible.

8. Un método de atomización de líquido, que comprende:

proporcionar un dispositivo (16) atomizador que comprende un alojamiento (40), al menos un orificio de entrada primario, una superficie (46) de impacto, una cámara (50) de mezcla y una pluralidad de orificios (52) secundarios, estando la superficie (46) de impacto dispuesta en un ángulo en un intervalo de aproximadamente 0° a aproximadamente 60° con respecto a un plano perpendicular a un eje (72) longitudinal del alojamiento (40), en donde la cámara (50) de mezcla está definida al menos en parte rodeando la superficie (46) de impacto radialmente hacia fuera desde la superficie de impacto, e incluye una región anular que se extiende axialmente alejada de la superficie (46) de impacto hacia la pluralidad de orificios secundarios (52);

pasar una corriente de líquido a través del al menos un orificio de entrada primario para crear una pluralidad de primeras gotitas de líquido;

hacer contactar la pluralidad de primeras gotitas de líquido contra la superficie (46) de impacto para romper la pluralidad de gotitas de líquido en una pluralidad de segundas gotitas de líquido de menor tamaño y crear una película fina de las segundas gotitas de líquido sobre la superficie (46) de impacto;

mezclar la pluralidad de segundas gotitas con un flujo de aire en la cámara (40) de mezcla para formar una mezcla de líquido/aire, en donde el flujo de aire se forma mediante el suministro de aire a la cámara (50) de mezcla a través de al menos un canal (48) de aire presurizado que está dispuesto en un ángulo radial en el intervalo de aproximadamente 30° a aproximadamente 60° con respecto al eje (72) longitudinal del alojamiento (40), y también está dispuesto en un ángulo tangencial para ayudar a proporcionar un giro helicoidal al flujo de aire alrededor del eje (72) longitudinal del alojamiento (40) y crear un flujo de vórtice dentro del alojamiento (40) y un efecto de vórtice en la región anular;

pasar la mezcla de líquido/aire a través de la pluralidad de orificios (52) secundarios para cortar la pluralidad de segundas gotitas de líquido en una pluralidad de terceras gotitas de líquido de menor tamaño; dispersar la pluralidad de terceras gotitas de líquido desde el dispositivo (16) atomizador.

9. El método según la reivindicación 8, en donde proporcionar el dispositivo (16) atomizador comprende disponer coaxialmente el al menos un orificio primario, la superficie (46) de impacto y una pluralidad de orificios (52) secundarios.

10. El método según la reivindicación 8, en donde el paso de la mezcla de líquido/aire a través de la pluralidad de orificios (52) secundarios incluye la aceleración de la mezcla de líquido/aire a velocidades sónicas.

11. El método según la reivindicación 8, en donde el dispositivo (16) atomizador incluye además un dispositivo (14) de medición de líquido que define el al menos un orificio primario, y pasar una corriente de líquido a través del al menos un orificio primario incluye proporcionar un flujo medido de líquido al al menos un orificio primario con el dispositivo (14) de medición de líquido.

12. El método según la reivindicación 8, en donde la pluralidad de segundas gotitas que se mezcla con el flujo de aire en la cámara (50) de mezcla experimenta distorsión inducida por corte y se rompen aún más a medida que entran en el flujo de aire.

13. El método según una cualquiera de las reivindicaciones 8-12, en donde el líquido que se atomiza es combustible.