[发明专利]多物理燃料雾化器和方法

说明书

技术领域

本公开涉及燃料系统，且更具体地涉及利用多个阶段来增强燃料的汽化的燃料输送系统。

背景技术

多年来，已经开发出许多类型的用于将液体转变成雾剂或容易转变成气相的细颗粒的目的的装置。许多这样的装置已经被开发出来，例如，用以准备用于在内燃机中使用的燃料。为了优化发动机燃烧室内的燃料氧化，燃料必须被汽化、利用空气均匀化且处于化学计量的气相混合物中。理想的燃料雾化和汽化能够实现更完全的燃烧和随后较低的发动机输出污染。

更具体地，关于内燃机，化学计量是这样一种状况，在该状况下，以均匀混合物供应完全燃烧给定量的燃料所需的氧气量，从而导致最佳正确燃烧，且没有由于从不完全或无效氧化而剩余的残留物。理想地，燃料应完全汽化、与空气相互混合且在点火之前均匀化以正确氧化。未汽化的燃料液滴在常规内燃机和外燃机中不点燃或不完全燃烧，这降低燃料效率并且增加发动机输出污染。

通过调节温度和压力来减小或控制排放副产物的尝试通常影响NO_x副产物。为了满足排放标准，这些残留物必须被处理，且通常需要在催化转化器或洗涤器中进行后处理。这些残留物的这种处理导致额外的燃料成本来操作催化转化器或洗涤器，且可能需要额外的部件成本以及包装和质量卷入。因此，由不完全燃烧引起的发动机输出残留物的任何减少将有经济和环境利益。

除上述问题之外，在化学计量的空气/燃料混合物中没有完全汽化的燃料导致燃烧发动机以低于峰值效率执行。当燃料不完全燃烧时，燃料的化学能的较小部分转化成机械能。燃料被浪费且产生不必要的污染。因此，通过进一步破裂且更完全地汽化燃料-空气混合物，可以得到更好的燃料效率。

已经做出许多尝试，来减轻上述关于燃料汽化和不完全燃料燃烧的问题。在汽车发动机中，例如，为了燃料输送，进气口或直接燃料喷射已经几乎普遍地代替增碳作用。燃料喷射器将燃料直接地喷射到发动机的进气口或气缸中并且是电子控制的。相对于增碳作用，喷射器有利于独立地对输送到每个气缸的燃料量进行更精确的计量和控制。这减小或消除装料输送时间，且促进最佳的瞬间操作。然而，燃料喷射器喷雾的燃料液滴尺寸不是最佳的且几乎没有用于使燃料在点火之前与空气混合的时间。

而且，最近发现，燃料喷射器喷雾伴随有在燃料喷雾中的冲击波。冲击波可防止燃料与空气完全混合。冲击波似乎限制燃料质量到达活塞的某些区域，且限制了燃料液滴有机会接触空气。

还已经开发了其它现有系统诸如加热式喷射器和加热式燃料分配管以尝试弥补与燃料汽化和不完全燃料燃烧有关的问题。

发明内容

本文描述的原理可解决上述缺陷及其它缺陷中的一些。具体地，本文描述的一些原理涉及液体处理器设备和方法。

一个方面提供一种燃料雾化器，其包括具有燃料入口的壳体、至少一个一级燃料离开孔、燃料冲击表面、至少一个空气或氧化剂入口或供应通道以及多个二级雾化器出口孔。至少一个一级孔被定位在燃料入口处，并且被构造成将燃料流分散成多个燃料液滴。燃料冲击表面被构造且被布置成被多个燃料液滴接触，以将所述多个燃料液滴破碎成多个更小的二级液滴、并且在冲击表面上产生二级燃料液滴的薄膜。至少一个加压空气通道被构造成将空气流输送成与所述二级液滴接触。多个二级孔被布置为使二级液滴通过，以离开壳体。在通过多个二级孔时，多个二级液滴的尺寸被减小。

被定位在燃料入口处的至少一个一级孔可与燃料冲击表面同轴地布置。在通过多个二级孔时，多个二级液滴可加速到高速率速度。壳体可为歧管、气缸、盖燃烧室和进入气缸盖的进气口中的一个。燃料冲击表面可关于壳体的纵向轴线成在大约，但不受限于或限于90度至约135度的范围中的角度地布置。多个二级孔可关于壳体的纵向轴线成在约0度和约90度之间的角度布置。燃料雾化器还可包括燃料计量构件，该燃料计量构件限定一级燃料入口孔。

本公开的另一方面涉及一种雾化燃料的方法，该方法包括：提供雾化装置，该雾化装置包括至少一个一级孔、冲击表面、混合室和多个二级孔；使燃料流通过所述至少一个一级孔，以产生多个第一燃料液滴；以及使所述多个第一燃料液滴接触撞击冲击表面，以将所述多个燃料液滴破碎成多个更小尺寸的二级液滴、并在冲击表面上产生二级液滴的薄膜。该方法还包括：使所述多个第二液滴与加压空气流混合，以形成燃料/空气混合物；使燃料/空气混合物通过多个二级孔，以将多个第二液滴剪切成多个更小尺寸的第三液滴；以及从雾化装置分散所述多个第三液滴。