CN100434686C - 抗爆燃的燃料供给*** - Google Patents

Abstract

用于产生由尺寸为50微米或更小的燃料滴组成的稳定的雾的设备(200，200a，200b)，其以封闭的方式包含一个燃料计量装置和燃料处理装置，所述雾在与燃烧空气混合时彻底燃烧，减少或消除了内燃引擎中的爆燃(爆缸)并降低了燃料辛烷值要求。该设备可包括对外部运载气体封闭的运载气体存储部分(216，216a)。可采用加热器(205)使一部分液体燃料快速转变为汽，以生成运载气体。在用于喷气或涡轮引擎的实施例中，从引擎泄漏的气体可以被用于提供通过一个燃料处理器(254)的运载气体，或者燃料可被加热器(260)加热以使某些燃料快速转变为汽，从而提供通过燃料处理器的运载气体，以产生燃料滴的稳定的雾。

Description

抗爆燃的燃料供给***

相关申请的交叉引用

本申请是2003年3月19日递交的未决PCT申请PCT/US03/08635的部分继续申请；PCT申请PCT/US03/08635要求了2002年3月19日递交的未决美国专利申请第10/101,250号的优先权。

技术领域

本发明涉及燃料供给***，且具体涉及这样一种燃料供给***，即该燃料供给***包括一个燃料喷嘴，而该燃料喷嘴包括一个星管^TM，该***提供了尺寸为50微米或更小且主要在10-30微米范围的燃料滴组成的雾，同时使汽的产生变为最小。

背景技术

有大量的已知方法，被用于为诸如四冲程循环引擎、柴油引擎、2冲程引擎、Wankel式引擎的往复内燃引擎和其他压缩式引擎产生燃料-空气混合物，且很多这些方法都获得了专利保护。然而，就本申请人所知，许多以前公布的方法，除了柴油和喷气引擎之外，都试图产生与空气彻底混合的燃料汽。在这些方法里的许多方法中，燃料被加热，在有些例子中被加热至接近燃料的沸点，以在把燃料引入到燃烧腔之前把燃料转化成气体。几乎所有使燃料滴的产生达到最小并使燃料汽的产生达到最大的努力，都基于这样的信念，即，燃料/空气混合物中的燃料滴造成了无效率的燃烧，并产生了废气中的更多污染物。在大多数引擎中，从汽化器或燃料注入器喷射出的燃料被喷射到引擎的进流管汇中。

在汽油引擎中，提供其中燃料处于汽态的化学计量燃料/空气混合物的一个主要缺点，是汽提供了一种容易***的混合物。当对一个引擎的加载在燃烧腔中产生了足以把燃料/空气混合物的温度提高至等于或高于其燃烧点的温度的情况下，这就会产生问题。这会使燃料/空气混合物立即***(而不是从火花塞沿着向外的方向均匀地燃烧)，这就是通常所说的“爆震”或旧的引擎中的“爆缸”，它是由于连接着杆的活塞轴承在***的力的作用下与曲轴猛烈撞击而产生的撞击声而得名。可以想象，这样的情况对引擎的轴承和其他部分是破坏性的，并会大大地缩短引擎寿命。为本申请的目的，“爆震”和“爆缸”都被用来表示燃料汽/空气混合物不同于受控燃烧的、与***类似的一种情况。

当汽油只是从诸如的汽化器或燃料注入器被喷射到一个引擎管汇中时，所有尺寸的液滴都进入了燃烧腔。在此，本申请人发现，大于50微米左右的燃料滴不会完全燃烧，从而产生了未燃烧的碳氢化合物污染物。对于柴油和喷气引擎燃料，不完全燃烧除了气态污染物之外还产生了碳颗粒污染物。

发明内容

在本发明中，主要由尺寸被限制在50微米或更小的燃料滴的雾构成了燃料/空气混合物的燃料成分；根据本发明，提供了这样的设备，即其把由一个燃料注入器、燃料阀(或其他喷嘴)或任何其他燃料计量装置提供的计量的燃料，处理成具有小于50微米直径的滴并具有最少的汽的带有悬浮粒的气体雾。如将要说明的，本发明的目的，是使得诸如四冲程循环引擎、柴油引擎、2冲程引擎、Wankel式引擎的内燃引擎和对空气/燃料混合物进行压缩的其他引擎的工作更为有效、产生的污染物更少且不发生以前可能发生的爆缸。已经发现，直径约等于或小于50微米的燃料滴的燃烧速度比发生***的燃料汽/空气混合物更慢，但比目前使用的传统燃料供给***所提供的更大的液体燃料滴要快得多。另外，已经发现，这些较小的燃料滴，当与空气彻底混合时，以比更大的燃料滴更符合化学计量的方式燃烧。据信，较大的燃料滴在完全燃烧之前会耗尽其周围微环境里的氧，从而产生废气中的未燃烧的碳氢化合物污染物。相反地，直径小于约50微米的燃料滴，由于其非常小的尺寸，在燃烧时会以一种化学计量的方式消耗周围的氧，从而使燃烧腔中的净燃料/空气加载量被完全、迅速、且没有碳氢化合物污染物地被燃烧掉。还可相信的是，由于在本发明的一个实施例中燃料被初始喷射到一个大体封闭的、包含涡流引发装置的管(在本申请中被称为“星管^TM”)中，该管中的空气的汽饱和阻止了燃料滴的进一步汽化，从而在燃料滴通过该管行进的过程中以机械的方式而不是以汽化的方式而使燃料滴的尺寸得到了减小。在此，在燃料且特别是汽油和其他挥发性的燃料被从燃料管线的压强下释放并经过打开的进流阀而暴露于附近的活塞的向下运动所产生的部分真空时，燃料中的较轻、更具有挥发性的成分立即汽化并增大了该管内的碳氢化合物汽压强，从而抑制了燃料滴的进一步汽化。另外，由于燃料的汽化的较轻成分的急剧膨胀所造成的冷却，冷却和稳定了星管^TM的封闭环境内的燃料滴。该燃料随后受到星管^TM中的涡流引发装置的机械处理，直到这些滴达到足够小的尺寸，从而在有局部区域的燃料饱和空气的情况下向着燃烧腔行进。燃料/空气混合物在其通过进流阀时被彻底混合并在燃烧腔中被压缩，造成了燃料的迅速而均匀的燃烧。

除了上述的以外，还已知的是，当一个冷的引擎被启动时，只有约1/5的燃料被燃烧。只有在该引擎热了之后，它才能够以化学计量的方式燃烧燃料。在预热期间，引擎所产生的未燃烧的碳氢化合物污染物的量要远大于已经预热好的引擎。本申请人的燃料处理***还通过提供迅速而完全地燃烧的空气/燃料混合物而大大地减少了由冷的引擎产生的这种污染物。

诸如柴油或其他直接注入引擎的引擎，也能够从被处理成50微米或更小的滴的燃料获得好处。在此，具有50微米或更小的滴的柴油燃料的带有悬浮粒的气体雾，将比更大滴的喷射燃料更快地燃烧和更容易点火，这种燃料雾提高了效率并减小了柴油引擎的废气中的未燃烧的碳氢化合物污染物和颗粒。另外，这样的燃烧性质使得能够采用更符合化学计量的柴油燃料/空气比例。类似地，涡轮机或其他喷气引擎也能够从尺寸为50微米或更小的滴组成的雾形式的燃料获得好处，而这样的引擎通常会由于差的燃料管理特别是加力燃烧器工作模式而成为未燃烧碳氢化合物污染物和颗粒的发生源。这些液滴燃烧得更快且更容易点火。这使得喷气引擎燃料的燃烧更符合化学计量、减少了废气中的颗粒和碳氢化合物污染物、提高了引擎的效率，甚至会延长喷气引擎的寿命。

根据上述，本发明的一个目的，是提供一种燃料供给***，它把燃料处理成包含具有一个最大预定尺寸的燃料滴的燃料雾。本发明的另一个目的，是提供一种用于生成燃料/空气混合物的设备，其中该燃料具有一种雾的形式，该雾在尽可能大的程度上由尺寸为50微米或更小的滴构成，且该燃料中的汽尽可能地少。本发明的再一个目的，是提供作为单个的整体单元或组件的、具有适当的尺寸从而作为传统的燃料注入器的一种直接替代的一种封闭的星管^TM和燃料注入器或其他燃料喷嘴。通过阅读以下的说明书，可以理解本发明的其他目的。

附图说明

图1是本发明的燃料供给***在其工作环境下的示意图；

图1a是示意图，显示了与本发明的一个不同的实施例有关的构造的细节；

图1b是示意图，显示了与本发明的另一个实施例有关的构造的细节；

图2是本发明的星管^TM的一个实施例的剖视图；

图2a是接收一个燃料注入器的一个星管^TM的一个端部的视图；

图2b是显示本发明的另一个实施例的细节的剖视图；

图3是本发明的一个星形旋转-剪切板的顶视图；

图4是图3所示的星形旋转-剪切板的侧视图；

图5是星形旋转-剪切板的剖视图，显示了操作的细节；

图6是装有本发明的星管^TM的一个柴油引擎的缸和燃烧腔的剖视示意图；

图7是把星管^TM、空气存储部分和燃料计量阀集成到一个单个的集成单元中的本发明的一个实施例；

图7a是把一个星管^TM、一个更小的空气存储部分和一个燃料计量***集成到一个单个的集成单元中的本发明的另一实施例；

图7b是本发明的又一个实施例，其中把一个星管^TM和一个燃料计量阀集成到一个单个的集成单元中而没有单独的空气存储部分，而运载气体是由星管^TM内的空气和气体提供的。

图8是显示一个星管^TM如何被装到一个喷气引擎中的示意图；

图8a是显示一个星管^TM被装到一个喷气引擎中的另一种方式的示意图。

具体实施方式

本发明的操作的基本原理，涉及提供一种燃料雾，该燃料雾包括燃料滴，该燃料滴具有从约50微米直径的最大预定尺寸小至刚好大于通常被认为是汽的亚微米燃料颗粒的尺寸。虽然在某些燃料中，例如在汽油中，由于燃料的较轻成分的高挥发性而无法避免某些汽的产生，仍然可以确信的是本申请人的***的一个特征通过产生其中燃料雾被输送的一个冷却的燃料汽饱和区而使得燃料汽的产生降到了最低并最大限度地把燃料保持在液滴的状态，该区的冷却和饱和稳定了燃料雾并阻止了燃料滴的进一步汽化。在此状态下，已知雾的滴是特别稳定的，而扩散是液滴消散的主要方式。在此，这样的燃料雾中的燃料滴的表面张力也被认为有助于阻止燃料滴的汽化和消散直到这些滴被燃烧。

在本发明的一个最基本的实施例中，且如图1所示，一个节流体或进流管汇1被提供了一个装置2，该装置2能够接收来自一个燃料罐3和相关的燃料泵4的液体燃料并把该燃料处理成直径约50微米或更小的滴。这些滴以雾的形式加入内燃引擎或诸如加热器或炉的能够有利地采用这种形式的燃料的任何其他装置的引入空气流中。大于约50微米等尺寸的滴可以经过管线6而被送回罐3。这种尺寸过大的滴可以在一个涡旋或其他受控流动路径中借助离心力而被分离，也可以采用具有能够允许较小的滴通过并捕获较大的滴的网眼的屏网。如所述，已经发现，由50微米或更小的燃料滴组成的雾比传统的燃料注入器或汽化器提供的喷射燃料燃烧得更快更清洁，而且是以一种受控的方式燃烧。实际上，这样的燃料雾出人预料地阻止了在要求较高辛烷值燃料的较高压缩的引擎中较低辛烷值燃料的爆燃，如将要进一步描述的。

按照本申请人的***，可以用本申请人具体指出的设备之外的装置来产生燃料雾，这些装置诸如压电雾化器、接收加压燃料的陶瓷筛、诸如SIMPLEX^TM喷嘴和LASKIN喷嘴的专用喷嘴、压气雾化器、旋转杯式雾化器、类似喷墨装置的采用喷墨或气泡喷射技术的装置、杀虫喷雾喷嘴和其他喷嘴(诸如可以从新泽西的CHARGEDINJECTION CORPORATION公司获得的SPRAYTRON^TM型喷嘴)。这些替代装置可以被设置在一个节流体或进流管汇中，并可以带有或不带有本发明人所设计的星管^TM。另外，还有诸如可以从德国的IGEBAGERAETEBAU CORPORATION公司获得的NEBUROTOR^TM的装置。这种装置采用了马达驱动的转动叶片来把液体燃料打碎成所希望的尺寸的液滴。然而，可能所希望的是在一个封闭的环境中产生该燃料雾以利用其中产生该燃料雾的环境的汽饱和和冷却的好处。因此，这些装置可以被安装在与所述引入空气流相连通的某些形式的管或外壳中。本申请人的星管^TM的其他应用包括了喷涂颜料、喷撒杀虫剂、除草剂或化肥、粉末涂覆和希望把液体分成比较均匀的预定尺寸的液滴的其他应用。进一步地，这种液滴雾的产生，可以通过与作为输送和处理通过星管^TM的液滴的运载或输送物的气体相结合，而有利地得到实现。这种处理的一个例子，是其中一种产品由二元化合物形成，其中一种化合物是液体而另一种是气体或汽。在此，利用本申请人的星管^TM，这两种化合物的混合几乎会立即发生而且是以非常均匀的方式发生。这样一种应用在药物生产中会是有用的，其中药物的一种液态前体被用诸如氢或氧的气体进行处理。在这种应用中，该气体和液态前体可以通过一个星管^TM以化学计量比例而施加，而在目前所采用的方法中该气体只是以气泡的形式通过包含该液态前体的溶液。

本申请人的星管^TM所产生的液滴的尺寸借助一种实验台而得到测量，其中如在此所公布的星管^TM和一个相关的燃料注入器被设置在由一种透明材料制成的仿真节流体中。一个抽吸装置被用来使空气以代表引入空气流的流量通过所述仿真节流体。传统的激光干涉设备，诸如用于测量杀虫剂液滴尺寸的那种，被用来测量从星管^TM出去的燃料滴的尺寸。如所述，最大的燃料滴尺寸被发现是约50微米，大多数的液滴在10-30微米的范围。

在本发明的一个具体实施例中，且作为一个例子，通过一个引擎的进流管汇的引入空气流的一部分，可以被分流和用来把由一或多个燃料注入器喷射的燃料处理成尺寸50微米和更小的液滴以提供燃料雾。该实施例采用了两或更多个盘，且为每个星管^TM采用五个盘在产生具有大多在10-30微米左右的范围内且50微米是最大尺寸的液滴尺寸的雾上效果最佳。每个盘都具有一个中心开口，一系列的缝或叶片从该中心开口沿着径向向外延伸，且每个叶片沿着圆周角设置以使分流的引入空气流和燃料滴旋转。叶片之间的缝随着与中心开口的距离的增大而收敛，迫使空气和燃料滴沿着通过所述中心开口和叶片之间的缝的一条路径流动。为了本申请的目的，这些板被称为“星形旋转-剪切板”或简称为“星板”。另外，虽然在此公布的某些实施例采用了传统的燃料注入器或类似装置，但应该理解的是燃料注入器只是用于液体燃料的计量阀，且提供选定量的燃料的任何燃料计量装置都可以取代燃料注入器并与本申请人的星管^TM结合使用。

在此，一个燃料注入器可以被任何其他的燃料管理装置，如一个凸轮致动的活塞、一个螺线管致动的活塞、或一个可变速燃料泵，所取代。这样的燃料泵可以特别适用于涡轮机或其他类型的喷气引擎。另外，上述任何装置可以被单独使用以产生用于与引入空气流相混合的、用于在一个内燃引擎中燃烧的燃料雾，并最好应该被安装在与所述引入空气流相连通的一个外壳中以对其中产生所述燃料雾的环境进行饱和和冷却。

星板的叶片在流动路径中产生涡流，以机械方式使燃料分成更小的液滴。在这些结合的作用中，旋转或螺旋的路径产生了在燃料滴上的离心力，迫使它们在星管^TM中沿着径向向外运动，在那里它们通过了叶片之间的缝的比较窄的部分，而在该比较窄的部分处涡流更强，从而使较大的滴被破碎成更小的液滴。在液滴在通过各个星管^TM而变得越来越小时，离心和剪切力克服了液体燃料滴中的表面张力，直到在离心和剪切力与液滴的表面张力之间达到了一个平衡。因此，该混合物可具有绕星管^TM的轴的一种引致的涡流旋转，以及由于通过叶片而引起的旋转。在离开星管^TM之后，所产生的带有悬浮粒的气体雾被提供给引入空气流的其余部分，且该燃料/空气混合物被引入燃烧腔。

另外，且对于使用汽油的引擎，利用燃料注入器的引擎中采用的汽油在较大的压强(通常是在30PSI的范围)下被提供给该燃料注入器。在该星管^TM中，汽油的一些比较轻的成分，诸如戊烷和己烷，以及某些庚烷，在从燃料管线的压强下被释放并暴露于进流管汇的真空时迅速转变成了汽。这提供了工作期间对星管^TM内的环境的冷却。这样的冷却阻止了燃料滴的进一步汽化，并在燃料雾通过星管^TM时使燃料雾稳定。这样的冷却大于利用传统的燃料注入器本身所能够获得的冷却，因为这样的传统燃料注入器提供了液滴较大而汽化较小的喷射燃料，且是在一个开放的环境中，而不象在一个星管^TM的基本封闭的环境中。虽然燃料雾的某些冷却在正常的工作温度下被认为是有利的，在冷的天气中燃料特别是诸如柴油燃料的较重燃料可能需要被加热以进行适当的流动或提供一种运载气体，如将要进一步说明的。另外，燃料可以被加热，直到引擎达到了其正常的工作温度，这有助于减少冷的引擎所产生的污染物。

如所述，在此描述的方法和设备产生了一种稳定的燃料雾，这使得具有较低的辛烷值标称的汽油燃料能够意外地被用在原来要求较高辛烷值标称的高压缩引擎中而不是发生爆缸。在本发明中，对于汽油，据信引擎爆缸减少或消除的程度大体取决于燃料滴受到控制的程度。如所述，大于约50微米左右的燃料滴在缺氧的微环境中燃烧，造成了“富”燃料条件下特有的功率损失和碳氢化合物副产品的产生。另一方面，如果生成了太多的汽，汽会由于引擎加载时引擎压缩的增大或者由于引擎的压缩比大于燃料的辛烷值标称所规定的值而自发爆燃(爆缸)。如所述，经验导出的结果显示，火花点火引擎的可接受的燃料滴尺寸是直径50微米或更小至小到刚好大于通常被认为是汽的亚微米燃料颗粒的尺寸。在此范围内，约10-30微米左右之间的液滴尺寸表现为最佳。

在装有本申请人的星管^TM且废气由一个传统的引擎控制器所密切监测的引擎中，星管^TM所造成的更完全、更快速和更有效的燃烧使得引擎控制器提供了接近化学计量的燃料/空气加载。相比之下，提供包含较大的液滴的喷射燃料的传统的燃料注入器或汽化器式装置产生了废气中的未燃烧的碳氢化合物，这又使得引擎控制器减少燃料空气加载中的燃料，产生了贫乏的、小于化学计量的混合物，使引擎不能产生标称的功率。

在具有监测废气产物以确定将要提供给引入的空气的燃料量的计算机和检测器***的现代引擎中，经过星管^TM而加给引入的空气的上述气体或汽被引擎控制器所补偿，以把燃料/空气混合物保持在接近化学计量比例的水平。进一步地，在其中每个燃烧腔都有一个燃料注入器的场合，一种后市场(aftermarket)或OEM的管汇可带有适当的设置以在燃烧腔的各注入端口附近的一个位置容纳燃料注入器和相应的星管^TM，且可以在进流管汇内部浇制或安装一个进气口或独立的引入空气通道以引导适当比例的引入空气通过星管^TM。或者，可以用诸如引擎控制器的计算机控制一定量的作为运载气体的气体或汽，以保持或有助于保持接近化学计量的燃料/空气混合物或增大或减小通过星管^TM的运动气体流以补偿引入的空气流的改变，如在加速踏板被或多或少地踩下时。另外，可以为通过星管^TM的运动气体流的这种增大和减小采用与阀装置相耦合的机械联结装置。

在专门设计成“贫燃烧”引擎的汽油引擎中，在燃料/空气加载中混合了过量的空气。在这些引擎中，由50微米或更小的液滴组成的燃料雾的燃烧比其他情况下的更快速和完全。因此，借助星管^TM，这些引擎工作得更有效且产生的污染物更少，且极少或没有爆燃。

如在此所述的，图1a以例子的形式显示了一个星管^TM10的一种实施例。星管^TM10被安装在一个节流体16(虚线)中的一个传统的燃料注入器12与注入端口14之间，或被安装在一个内燃引擎的接近各个进流阀的一个进流管汇的一个端口中，或者在两冲程引擎的情况下被安装在一个进流端口中。传统上，一个燃料注入器12与一个注入端口14相配合，从而向如箭头18所示的、流过该节流体和进流管汇的引入空气提供喷射燃料。如所示，星管^TM10的一个端部B被配置成一个燃料注入器端口以接收燃料注入器12的注入端，而星管^TM的另一端A被配置成一个燃料注入器端部以能够被安装到燃料注入端口14中，而在其他情况下该燃料注入端口14是接收燃料注入器的。在某些目前生产的引擎中，在一个节流体的各个端口中安装有一个以上的燃料注入器，该节流体向引擎的所有缸提供燃料。在此情况下，为每个相应的注入器提供了一个星管^TM。流过节流体(或进流管汇)16的引入空气18进入星管^TM的端部B上的开口0中，以产生一个运载气体流，该运载气体流产生所述的涡流和剪切力以把燃料滴打碎成雾。在有用于各个燃烧腔的一个燃料注入器和相应的注入端口的其他引擎中，这些端口通常位于一个相应的进流端口或阀附近的进流管汇中，而燃料注入器本体被安装在该进流管汇之外。在此，如所述，星管^TM的端部A可以被配置成与燃料注入器端口相配合的一个燃料注入器，且另一端部B可以被配置成一个燃料注入器端口以接收一个燃料注入器的注入端。在此情况下，引入的空气的一部分可以被引导通过星管^TM以产生通过星管^TM的一个运动空气流，或者可以提供与该引入的空气流相独立的一种运载气体。这种运载气体可以与引入的空气流相分离，并且可以是诸如干燥的氮或过滤的大气气体的惰性气体，或者是诸如丙烷或丁烷的可燃烧气体。在用丙烷和丁烷作运载气体的情况下，由于丙烷和丁烷的较高的辛烷值标称，包含低辛烷值标称的液体燃料的燃料/空气加载的辛烷值标称被有利地提高了。在其他实施例中，运载气体可以是或包括诸如氧化氮的一种氧化气体，它可以通过星管^TM而提供，该流具有足够高的流量以产生把燃料滴机械打碎成具有上述的预定范围内的尺寸的较小液滴的涡流并把这些燃料颗粒从星管^TM排走。当从一个外部源提供一个运动气体流时，该气体流可以是连续的，或者是利用提供给燃料注入器的通-断信号而以通-断的方式脉冲的，并可以有一个短的延迟以使燃料滴能够被从星管^TM清除。类似地，引入空气流的该部分可以与来自燃料注入器的燃料脉冲相应地被通一断切换。

如图1b的实施例中所示，一个气体源22可以通过一个计量阀24而与封闭的星管^TM相耦合并可以响应于至燃料注入器的信号而被通-断激励。一个环形中空套筒20接收来自阀24的气体，且其底部可以是开放的，或者可以带有与星管^TM的上内端相连通的内部开口0。一个注入器12以可封闭的方式被装在环形套筒20的该开口上并与星管^TM的内部相连通。如所述，阀24可以与受到激励以释放喷射燃料的燃料注入器相关联地释放气体脉冲。在其他例子中，诸如在涡轮机和其他类型的喷气引擎中，该气体可以与来自喷气引擎的燃料喷嘴的连续的计量燃料流相关联地连续流过星管^TM。在此实施例中，参见图8，燃料源250与一个燃料泵252相耦合，而燃料泵252提供了至星管^TM254的喷射燃料；星管^TM254的配置基本上与图1b所示的相同，只是该星管^TM的构造是为涡轮机和喷气引擎优化的并用与喷气引擎设计相符合的材料制成。在此，星管^TM254可以被安装在燃烧腔256上喷气引擎的燃料喷嘴所在的大***置。少量的压缩机放气可以被从喷气引擎的压缩机部分258取出并作为运载气体经星管^TM而被施加，如图1b所示。在具有多燃料喷嘴的喷气引擎中，为每一个燃料喷嘴都设置一个星管^TM。在某些例子中，可以采用一个不同的压缩气体源，诸如冲压空气。另外，且如上所述，具有有利或选定的性质的一种气体，诸如氧化氮，可以被临时用作运载气体的一部分或全部，以提供临时的功率提升，或者，能够临时减小或消除污染的一种气体可以被临时包括在运载气体中以在喷气引擎的污染造成问题的地方促进更完全的燃烧。另外，在暴露于燃烧腔的热量时会迅速变为汽的某些液体，诸如酒精，可以被用来产生运载气体。可具有有利的性质的其他气体或液体(诸如水)也可以持续或临时地被采用。理想地，但不是一定地，在喷气或涡轮引擎中的气体-燃料比例应该是这样的，即燃料/空气比例太高而不能在星管^TM内燃烧，且将产生浓密的喷气燃料雾，这种燃料雾能够以比喷气引擎的现行喷射燃料管理方法所实现的更有效和完全的方式进行燃烧。另外，喷气或涡轮引擎的优化液滴尺寸可以不同于火花点火引擎的液滴尺寸。在此，可以通过提供带有更多或更少星形旋转-剪切板的较大的星管^TM和调节中央开口和缝的尺寸，而调节用于喷气或涡轮引擎的液滴尺寸。星板和管的尺寸的这种调节对其他引擎和燃料也是适用的。在此，较小的缝和较多的星板会产生较小的燃料滴，而较大的缝和较少的板产生较大的液滴。另外，流过星管^TM的运载气体的流速影响液滴尺寸，较快的流动产生较小的液滴且较慢的流动产生较大的液滴。图8a显示了安装在一个喷气引擎中的一个星管^TM254，其中该星管^TM对外部运载气体封闭。在此，燃料流过一个加热器260，该加热器260由喷气引擎的燃烧腔256中的燃烧温度所加热。受到这样的加热，一部分燃料在被加到星管^TM上时快速变为汽，从而提供了使液体燃料的其余部分通过星管^TM的运载气体。

通过在喷气引擎中采用星管^TM而把燃料转化成雾，燃料显然可受到控制从而产生更为有效和符合化学计量的燃烧，进而提高效率、减少污染物并节约燃料。

在另外的实施例中，诸如在汽油引擎中，已经发现外部的运载气体不是必需的，而通过星管^TM的运动气体流由周围气体或星管^TM内的空气提供，或者由快速变为汽的液体燃料的较轻成分提供。在这些不提供外部运载气体的实施例中，已经发现，快速转变为汽的汽油燃料的较轻成分把星管^TM内的环境冷却至约华氏35-45度之间。如所述，这使燃料雾得到稳定。另外，引擎产生的真空有助于使燃料的较轻成分快速转变为汽。在此，由于喷射燃料是由燃料注入器提供的，相关的活塞开始其在进流冲程中的向下行进，在进流管汇中产生了部分真空，这种真空被星管^TM中的空气体所感受到。在该部分真空由于活塞继续其向下行进而增大时，空气和燃料汽连同来自燃料注入器的燃料滴被向外吸，把燃料滴拉过星管^TM。在进流阀关闭之后，该部分真空消失，使进流管汇中的空气能够重新进入星管^TM。当然，这种作用是附加于所述的任何产生的燃料汽的，且对运载气体流动有贡献。该实施例在改型应用中是有用的，因为在各个燃料注入器及其相应的端口之间只需要安装一个封闭的星管^TM。在所有例子中，星管^TM和燃料注入器组件由支架或其他类似结构(图1a中的虚线)安装和支撑，如本领域的技术人员所应该理解的。

再参见图1a，且如上所述，星管^TM10可以被安装在一个相应的燃料注入器和一个相关的注入端口之间的节流体或进流管汇16中。通常，液体燃料由一个燃料罐中的低压燃料泵26泵送至一个在约30PSI之类的量级的高压燃料泵28，该高压燃料泵28以传统方式产生燃料压力和如所示至燃料注入器12的流动。燃料注入器12在一个引擎控制器(未显示)的控制下产生喷射燃料的脉冲，而该引擎控制器确定燃料脉冲的持续时间和时序。这些喷射的燃料的脉冲被直接馈送到星管^TM10中，在那里喷射的燃料被处理成直径50微米或更小的液滴组成的燃料雾，并随后被供给到所述节流体、进流管汇或燃料能够被适当注入的其他区域中。星管^TM所产生的该燃料雾和引入空气随后被送到一个燃烧腔(未显示)。馈送给所述燃料注入器的燃料可以由燃料压强调节器30按照传统方式调节至一个恒定的压强；该燃料压强调节器30，通过以可控的方式通过一个返回管线32把高压燃料连同在高压供给管线或燃料管线内已经形成的任何汽一起如箭头36所示地返回到燃料罐34，而释放过量的压力。当然，且如所述，可以为星管^TM10替换图1所示和描述的所有装置，优选地是在与引入空气流相连通的一个封闭环境中。

图2显示了一个星管^TM10的横截面图。在接收燃料注入器的一个注入端部38的星管^TM的一个端部B，如图2a所放大显示的一个盖或其他部分40可以带有一个开口41；开口41可以是渐细的，以与燃料注入端38的一个渐细部分相匹配。在盖40上位于注入端38周围处，有多个开口0(所显示的是9个)，这些开口0可以具有适当的尺寸以为具体的引擎处理通过星管^TM的空气流。虽然公布了多个开口0，也可以采用其他尺寸和类型的开口。例如，如图2b中所示，可以提供围绕着燃料注入器12的端38的一个单个的环形开口37，其可能向外至星管^TM的内径，或者可以在星管^TM的端部B上形成数目较少的开口0。如所述，这些开口也可以被省略，而注入器和盖被封闭而形成至星管^TM的一个封闭端。在此实施例中，星管^TM的内部的空间形成了一个气体和燃料汽存储部分，它提供了响应于在进流冲程的活塞的抽吸的流动，且燃料的较轻成分快速转变为汽。在某些例子中，星管^TM的直径可以加大，或者其长度被延长，从而在星管^TM里形成较大的气体/汽存储部分。

在图2的例子中，显示了为在一个350立方英寸的位移引擎中使用而构造的星管^TM。在这种引擎的一种流行的传统型号中，在直接位于引擎的节流体的空气流中的端口里安装了四个燃料注入器。在用星管^TM改装时，这些燃料注入器和星管^TM由支架(在图中用虚线示意显示)安装和支撑，从而在每一个燃料注入器和燃料注入器端口之间都安装有一个星管^TM。利用引入空气流的一部分作为运载气体的星管^TM实施例，在被安装在一个节流体中时，可以表现得更好，这是由于活塞的进流冲程所产生的低压脉冲由于进流阀与节流体之间的距离而被衰减了。相比之下，一个封闭星管^TM和位于进流阀附近的相关的燃料计量阀会工作得很好，因为星管^TM中的液体燃料/气体更强烈地感受到与一个开放的进流阀相关的低压脉冲。

图2中显示了被发现对上述350立方英寸引擎工作良好的一种星管^TM。在此实施例中，管部分42的外径约为1.5英寸，内径约1英寸，长约3至4英寸。盖40带有在盖的周边上的多个(显示的是9个)开口0，这些开口0每一个的直径都是约0.187英寸。盖40上的一个中央开口44的直径约0.5英寸以接收燃料注入端38。在其中盖40上只有围绕着燃料注入端38的一个开口从而形成了一个环形开口的场合，或者在盖40整个被省略的场合，注入器本体将在星管^TM之外受到支撑，从而使端38大体与星管^TM同轴地得到定位。

与厚约0.250英寸的盖40紧密相邻的管部分42的区域，在该管部分的内侧在大约0.5英寸的长度上，可以是渐细的(如所示)，以为开口0提供一个空隙，并为从注入器喷射的燃料提供了一个馈送区。另外，这种渐细在一定程度上压缩了流过开口0的空气，从而有利地提高了流过星管^TM的空气的速度。或者，该星管^TM可以用更薄的材料制成。这样的话，从燃料注入器喷射的燃料先与一个空气流一起被引入星管^TM。该空气流和喷射的燃料滴随后遇到多个(显示的是5个)涡流引发装置，即彼此相距约0.75英寸地串联设置的星形旋转-剪切板46，距离注入器最近的一个星板与渐细部分的内部转变部分相距约0.75英寸。如所述，该空间，以及在一定程度上星形旋转-剪切板之间的空间，形成了其中星管^TM中的空气和燃料汽构成运载气体的一个存储部分(在没有开口0的情况下)。

这些星板，可以通过各个板的边缘与管的内侧的过盈配合、通过沿着板所倚靠的管的内表面构造的凸缘或支撑部、通过板在管内的接合、通过固定器、或通过把板固定在管内的任何已知的手段，而被安装在管中，如在图2中由块48所代表的。进一步地，为了应付板在星管^TM中意外地松动的情况，星管^TM最靠近进流管汇端口或节流体端口的一端可以略微窄些或具有其他的构造，从而使星形旋转-剪切板不被吸到进流管汇中。

星形旋转-剪切板46每一个都具有多种开口(图3)，这些开口是直径约0.5英寸的一个中央开口50和多个(在此例中为6个)与中央开口50相连通并从中央开口50沿着径向向外延伸的变窄的轮幅状缝或开口52。如图3所示，开口52在中央开口50处可以比较宽，并随着与中央开口50的距离的增大而收敛至一个点54，点54位于沿着径向处于板46的直径的大约50％至85％处。板46的直径与中央开口50的比值可以是约3比1，但约1.5比1直到约5比1的范围都被发现是可工作的。

作为本发明的一个特征，图3-5还显示了位于各个开口52的边缘上的向下悬的叶片56。叶片56可以向下地与板的平面成从约几度到几乎90度的角度，如图4和5中所示。然而，在一个工作良好的实施例中，采用了约40度的叶片角度。叶片56，与开口52的相对的边缘58一起，用于提供边缘60(图5)，而边缘60当空气流通过一个相应的开口52时产生涡流。当燃料滴通过相继的星板46时，这种涡流把较大的燃料滴剪切和***成较小的液滴，直到达到了约50微米的所希望的液滴尺寸。另外，由于所有的叶片56都可以被适当取向以使空气流沿着相同的方向流动，可以提供通过星管^TM的雾化混合物的一种净旋转(在图3中是沿着顺时针方向)，使得较大的燃料滴由于离心力而向外漂移向星管^TM的周边，在星管^TM的周边较大的燃料滴被强迫通过开口52的较窄的部分，而通过该较窄的部分的涡流更强。在此，由开口52的较窄区域产生的这种更强的涡流，与尖锐或突变的边缘60相结合，使得较大的液滴被***成较小的液滴。这样，受到离心力的影响不那样大的较小的燃料滴容易通过开口52的接近中心开口50的部分，或者通过中心开口50。

另外，已发现，叶片既可以呈向上的角度也可以呈向下的角度，而在把较大的液滴***成较小的液滴上的性能几乎是相同的。在此，除了上述的在开口52的边缘周围的剪切作用之外，向下延伸的叶片引起的旋转造成了通过星管^TM的燃料/空气混合物的轴向旋转，而向上延伸的叶片也产生了通过星管^TM的旋转。

虽然公布了一种星形旋转-剪切板，还测试了有开口的板的其他构造，并发现它们也能够起作用，虽然程度略微差些但仍然是实用的程度。例如，在一个测试中，星形旋转-剪切板被传统的平垫圈所取代。在该例中，空气流的旋转被消除了，而在垫圈中提供了围绕中心开口的、产生涡流的、比较尖锐或突变的边缘。该实施例的作用约为具有径向延伸的缝的所述星形旋转-剪切板的40％。在另一个测试中，星形旋转-剪切板被与星板类似地配置的TENON式快速连接螺母所取代。这些的工作效果约为星形旋转-剪切板的70-80。由此可见，板上的任何开口形式都可以被采用。这包括星形的开口、矩形开口、正方形开口、或任何其他形式的开口。另外，相继的板上的这些开口可以是变化的，从而第一个板可以具有一种具体形式的开口而下一个板上可以具有不同形式的开口，依此类推。另外，已经发现，其他类型的垫圈或垫圈状装置，诸如星式锁垫圈(其也具有与星板类似的构造)也工作得良好。被发现在一定程度上可用的另一种装置是一个盘或板，它与星式锁垫圈类似但缺少中央开口。在后一实施例中，燃料限制是个问题，但比较宽的、向外延伸的、在板的周边处终结的径向开口可改善性能。

虽然显示了在星形旋转-剪切板中有6个轮幅状的缝52，但可以采用更少或更多的这些缝，诸如约3个或更多。类似地，虽然显示了5个星板且5个被发现是优化的，但可采用更多或更少的板，诸如从1个或2个至7个等等。另外，星管^TM和星板可以根据引擎的位移和每个缸的燃料注入器/星管^TM组件的数目而按需要地被缩放。如所述，较多的板和较小的开口和缝产生较小的液滴，而较少的板和较大的开口和缝产生较大的液滴。另外，较大的流动速度产生较小的液滴，而较慢的流动速度产生较大的液滴。

由于燃料注入器的主要功能是提供由一个引擎控制器所确定的选定量的燃料，燃料注入器只是起响应于引擎控制器的一个可变燃料计量阀装置的作用。因此，可以用一个计量阀来取代燃料注入器，而该阀响应于来自一个引擎控制器的信号而向星管^TM提供所要求的量的燃料，且通常是喷射或射流形式的，且所述星管^TM把燃料***成具有约50微米或更小的预定尺寸的液滴。

已经发现，在其中采用了运载气体的场合，通过一个引擎的所有星管^TM的运载气体最大可以多至通过节流体和进流管汇的总引入空气流的约5％。在任何星管^TM***中，把较大的液滴打碎的过程可以通过在燃料中添加限制把液滴打碎到选定的最小尺寸(例如1-10微米)之外的添加剂，而得到进一步的促进或调节。在此，该添加剂可以被适当选择以增大燃料滴的表面张力，从而使燃料雾的的最小液滴不被打碎成更小的液滴。例如，向汽油中添加少量的重油或燃料油，或在酒精中添加少量的甘油(glycerin)或蓖麻油，可以增大表面张力或减小燃料的挥发性，从而便利小液滴的形成并使汽的产生达到最小。

如所述，当较轻的燃料，诸如汽油，被从燃料注入器或类似的喷嘴喷射到星管^TM中时，燃料的更具有挥发性的成分，由于从燃料管线或燃料***中的压强(可以是约30PSI等)下的释放和暴露于进流阀附近的进流管汇中的真空脉冲，而立即汽化。这种至汽的快速转变使得星管^TM中的环境被饱和和冷却，从而使其余的比较重成分的燃料滴的进一步汽化被阻止。进一步地，当被吸入引入空气流时，包含较重成分燃料滴的较轻成分燃料汽形成了一个冷的、碳氢化合物燃料饱和的空气的气体和汽团，它稳定了较重成分的燃料滴并阻止这些燃料滴在被送入燃烧腔时发生汽化。因此，在对外部运载气体源封闭的实施例中，各个进流冲程的加载燃料是由悬浮在被冷却的较轻成分燃料汽所部分饱和的空气中的较重成分燃料的燃料滴(50微米或更小)所构成的。这样的把燃料分成较轻成分的汽和较重成分的、尺寸受到限制的液滴，通过使火焰锋更快速地通过燃料汽/液滴/空气混合物传播，有助于更有效和快速的燃料燃烧。

在几种测试引擎上采用了本发明，以测试星管^TM的可行性、实用性和可操作性。例如，在一种这样的引擎上采用了本发明，且其在功率计上的性能如下：

引擎：

Chevrolet 350 CID引擎，膛孔0.030(bored out 0.030)以提供约355 CID和约10.6∶1的压缩比。

总的实验次数：160。

4个星管^TM：(由星形旋转增强的分级雾化器板)安装在一个节流体上，

六个星轮幅状开口，基至基：3/4英寸。

在采用5至7个星板的情况下这种引擎达到了峰值抗爆燃效果。在多于7个板的情况下，功率开始下降，可能是由于燃料的限制。在3个星板的情况下，其效果仍然在采用5个星板的效果的80％以上。在此引擎中：

星板外径：15/16英寸。

管内径：13/16英寸。

管外径：1.25英寸。

管长度约为4英寸

尺寸更小的星板和管仍然能够产生效果，但引擎的功率成比例地降低。因而星板的尺寸的确定应该是通过引擎的空气流的函数(几乎类似于引擎尺寸)。适用范围呈现出较大的适应余地，但较大面积的星板在位移较大的引擎中工作得较好，且反之亦然。作为一个一般的规律，当星管^TM接收通过节流体的总引入空气流的约5％时，它们工作得良好。在燃料注入器的端部周围的盖12上的一或多个开口的尺寸，只要基本不限制通过所述管的气体流就行。通常，引擎是从5000rpm降至2500rpm，且数据读取由传统的引擎监测设备进行。

引擎测量是在1500rpm至约4500rpm之间以每250rpm的间隔进行。临界的爆燃数据通常出现在3000与3500rpm之间。峰值力矩通常出现在3000与4000rpm之间。火花行进为最佳的力矩而设定(在没有爆燃的情况下，如果可能有的话)。对C-12(被用来建立一个基准的108辛烷值标称的燃料)，不论火花行进量如何(这不超过36度)，都没有任何爆燃。利用辛烷值标称约为80的汽油，采用星管^TM时的峰值力矩通常在约30度火花行进时在没有爆缸的情况下出现。采用星管^TM和80辛烷值汽油的峰值力矩总是等于或好于C-12和传统燃料注入器的峰值力矩。采用星管^TM时获得峰值力矩的较小的火花行进，表明80辛烷值燃料雾燃烧得比C-12更快。进一步地，已经发现，利用星管^TM和80辛烷值的汽油，在为峰值力矩设定的火花行进处于28-30度的火花行进的情况下，废气更冷，表明更多可用的功率被转换成了机械能而不是作为热而被浪费了。

在航空应用中，在一个直升飞机中的一个ROTORWAY^TM直升飞机引擎被用星管^TM改装并进行了深入的测试。在星管^TM的这个实施例中，这些管与在所述的Chevroet^TM引擎中采用的管类似，只是它们对所有外部运载气体是关闭的。该星管^TM的汽油馈送区被用作一个气体/汽存储部分。该ROTORWAY^TM引擎是标称145马力的燃料注入航空引擎，引擎的每个缸都有一个燃料注入器，每个燃料注入器的注入端被装在刚好在一个相应的进流阀上游的一个燃料注入器端口中。这些燃料注入器被除去，且一个星管^TM被安装在各个燃料注入器端口中。该燃料注入器随后被安装在星管^TM的另一端，并如所述地，对所有外部运载气体源关闭，从而在燃料注入器的端与第一个星板之间有大约3/4″-1″的一个小的空气存储部分。在全功率的功率计测试中，装有星管^TM的ROTORWAY引擎产生了超过200马力，而在传统型号的该引擎的全功率测试下只有145马力。在一个30分钟的盘旋测试中，装有星管^TM的该ROTORWAY直升飞机在1/3功率节流设定下使用了略微少于3加仑的汽油，而在同样的30分钟盘旋测试中未使用星管^TM的相同的直升飞机在2/3功率节流设定下使用了4加仑的汽油。显然，采用对所有外部运载气体关闭的星管^TM的该实施例，至少对该ROTORWAY引擎来说，提高了约25％的功率和效率。

本发明的星管^TM还可以被用于其中燃料通过压缩点火的某些柴油或柴油型引擎。在此情况下，且参见图6，显示了一个柴油机缸和燃烧腔60的示意剖视图。在这种具体类型的柴油引擎中，在燃烧腔的头部64中以传统方式设置有一个涡旋腔62，且在一个活塞68中以传统方式设置有一个涡旋切去部分66。一个通道70连通在涡旋腔62与一个燃烧腔72之间。安装了一个燃料注入器74以把燃料注入到涡旋腔62中，而本发明的星管^TM76被安装在通道70中以接收来自燃料注入器74的燃料并把燃料雾传送到燃烧腔72。应该注意的是，星管^TM76的尺寸使它并不完全填充通道70，从而使得某些燃烧空气能够旁路星管^TM76。如所述，用于柴油引擎的星管^TM和星板的尺寸可以被调整，以在发现小于50微米以外的颗粒尺寸是优化尺寸的情况下，获得不同的颗粒尺寸。

图6的实施例的工作如下。在压缩行程中，基本上所有燃烧空气都被压缩到涡旋腔中。在适当的时刻，对柴油引擎通常是在上死点之前2度左右，燃料被注入到星管^TM中。在燃料注入开始时，相信在星管^TM中发生了小的燃烧，耗尽了该管中的氧并使得其余的燃料滴能够被喷射到星管^TM中。这些其余的燃料滴受到星管^TM的如上所述的处理，且来自涡旋腔的某些气体通过了该星管^TM，且从该星管^TM喷射并在空气中燃烧的燃料雾经过通道70而旁路了所述星管^TM。在冷的时候，引擎可以借助位于星管^TM76下方的一个传统的热线点火塞80来启动。

在另外的、具体适用于汽油或其他火花点火引擎的实施例中，且参见图7的例子，结合的燃料注入器或燃料喷嘴和星管形成了一个整体组件200，其在长度上比如上所述地结合的封闭燃料注入器和星管^TM更紧凑。这是通过把燃料喷嘴或其他燃料供应孔212向上移动到该组件200中接近一个燃料管线230的位置，而得到实现的。星管^TM208被适当安装，以在一个端部接收来自燃料端口或喷嘴212的燃料，而星管^TM的另一端被配置成可被安装到一个进流管汇或节流体236的一个燃料注入器端口中。组件200，借助如O形环209，而在燃料管线230和端口238处得到传统方式的密封。重要的是，为了提供通过星管^TM的运动气体流，可以提供一个空气/汽存储部分216，且其与星管^TM208的一个顶部可封闭地耦合，而喷嘴或管212如所示地通过存储部分216延伸至接近星管^TM的入口的一点。在其他实施例中，管212和存储部分216可以被缩短或完全省略，以缩短组件200，而燃料直接从计量阀提供到星管^TM中。这样的实施例可以与对燃料进行加热以生成被用作运载气体的汽的手段结合采用，如将要进一步描述的。

组件200带有一个中空的外壳202，外壳202带有一个端口232，而端口232以可封闭的方式与燃料管线230相连通，而结合的燃料阀和星管^TM组件204被装在外壳202中。外壳202可以具有适当的构造，以把组件204在内部牢固支撑在接合区206中，虽然也可以采用其他内部安装设置，如本领域的技术人员显而易见的。在外壳202与组件204之间提供了一个电枢组件218，且该电枢组件218带有对螺线管222所产生的磁场作出反应的磁铁部分220。因此，电枢组件218响应于施加到螺线管222的控制电流而被提高或降低。一个针阀的针部分224也被连接到电枢218的上部223；安装该针阀是为了当电枢被提高时通过喷嘴212的一个入口226而释放一个燃料流。一个弹簧228把电枢218向下偏置，把针224压在入口226处的一个针阀座229上，直到该电枢被提供到螺线管222的一个激励电流脉冲所举起。在电枢218和外壳202的内表面上，可以设置纵向或其他的导向装置(未显示)，从而在电枢被上下致动时把针224保持在相对于座229的一个准确位置。如所述，燃料管线230通过开口232而向外壳202内部提供燃料，从开口232加压的燃料流向开口226。为了减小电枢上下运动时的流体静力学阻力，该电枢可以带有开口，或者可以具有笼状结构，如本领域的技术人员从本申请人的公开所显而易见的。进一步地，电枢的外缘可以被缩短，以几乎不在所述存储部分上延伸，从而减小其质量。在此例子中，线圈222被适当设置。如从本申请人的公开所显而易见的，所述电枢和燃料阀可以采用多种形式，主要的特征是是与一个星管^TM相结合的燃料计量阀，其带有或不带有空气存储部分，且都是单个的、整体的、紧凑的单元的形式。

在操作中，且如所述地，具有适当极性的电流的脉冲被加到螺线管222上；该脉冲可以是约1-15毫秒之类的量级且取决于引擎的燃料需要。响应于这些脉冲，电枢218抵抗弹簧228的偏置而被提起，从而在大约等于各个脉冲的持续时间的一个期间里通过开口226而释放燃料。刚好在各个脉冲之前或与各个脉冲同时地，引擎中的一个进流阀打开且一个相关的活塞开始进流冲程的向下行进，在进流管汇中产生了一个临时的真空脉冲。这种临时真空脉冲使空气存储部分216(当提供了该存储部分时)中的空气向下冲过星管^TM和外端口238。另外，这样的临时真空脉冲与在燃料管线中的压强相结合，有助于汽化燃料中的较轻成分，这如上所述地产生了更多的运载气体和汽并使星管^TM中的空气冷却和饱和。来自喷嘴212的燃料滴连同来自存储部分216的与汽化的燃料较轻成分一起的冲过的空气一同被运载，并得到星板210的如上所述的处理。在进流阀关闭之后，该部分真空脉冲被消除，且空气填充了星管^TM。因此，在此实施例中，不需要向星管^TM供外部的气体或空气源，且整个组件200可以具有更为紧凑的形式，可能象传统的一个燃料注入器一样长。在不采用外部运载气体的这些实施例中，可能在一个短的工作时间之后，特别是在引擎的RPM较高时，存储部分216会充满在引擎的每一个冲程中前后振荡的燃料汽，而所述存储部分中的燃料汽实际上不会被清除。在此情况下，所述存储部分中较轻成分、燃料饱和的环境，有助于阻止较重成分的燃料液滴的进一步汽化。当然，当燃料的较轻成分在从燃料管线的压强下被释放而快速转变为汽时，新形成的燃料汽排走了星管^TM中的剩余的燃料汽和较重成分的液滴。

图7a和7b各显示了与图7类似的整体装置，只是在图7a中存储部分更窄且与星管^TM对准。在图7b中，只有一个非常小的存储部分或者没有存储部分，星管^TM直接位于燃料阀下方。该实施例在功能上与ROTORWAY^TM直升飞机的测试情况相同。除了在此描述的设计之外，本领域的技术人员从本申请人的公开显而易见的是，结合的燃料喷嘴/星管^TM可以具有多种形式。例如，一个燃料供应管可以与星管^TM大体垂直地延伸，或者成一个角度地在星管^TM的顶部上方延伸，以在刚好在第一个星板上方的一个点处注入液体燃料。在星管^TM的顶部上方的封闭的气体/汽存储部分将如上所述地在进流冲程时提供运载气体和汽，或者燃料可以被加热以使某些燃料快速转变为汽从而提供运载气体。另外，可以在星管^TM的顶部附近安装一个燃料注入器喷嘴，以把燃料送到星管^TM的顶部并沿着与该星管^TM大体垂直的方向。在此实施例中，燃料注入器部分可以与星管^TM并排，因而该组件比图7、7a和7b的实施例更宽和更短。当然，在这些实施例中，一个管或喷嘴可以延伸以与星管^TM大体同轴地引导燃料。

图7b以例子的方式显示了位于或安装到组件204的一个外部上部的一个小的加热器或加热元件205，用于在液体燃料刚好要通过针阀之前对燃料进行加热。这种或类似的实施例可以被用在冷的环境中，在冷的环境中较少的燃料快速转变为汽，而这在其他情况下将减少流过星管^TM的运载气体。在此，这样一个实施例可以被用于航空的场合，其中诸如加热器205的加热器可以在较冷、较高的海拔被持续地使用并在较低、较温暖的海拔下被关掉。当然，这样的加热器可以被用于在冷、暖气候之间行进的地面车辆上。这样的加热器可以被用于启动一个冷的引擎以生成更多的运载气体/汽，而这又会使得更多的流量通过星管^TM，把冷的液体燃料打碎成更小的、更容易点火的液滴。如上所述，当冷的引擎被启动时，由于冷引擎中的冷燃料的燃烧特性差，会产生较大量的污染物。另外，这样的燃料加热可以对使用不容易快速转变为汽的较重燃料(诸如喷气燃料)的引擎有利，以使更多的燃料快速转变为汽或以其他方式使燃料更容易点火。在此实施例中，燃料可以被持续加热，或者只在需要时被加热，以实现更快速的燃料燃烧和更少或没有污染物产生。

虽然图7b显示的组件200中有一个加热器，本领域的技术人员从本申请人的公开显而易见的是，可以实施包括燃料加热的若干种实施例。例如，整个组件200可以通过诸如用外部加热元件缠绕该组件而被绝缘和加热，或者燃料可以在燃料管线或燃料管线与组件200之间的一个连接区中被加热。或者，组件200中的较大体积的燃料可以被加热，如通过设置在螺线管222附近的一个加热元件，或者在螺线管222中包含一个加热元件。另外，管212可以被加热，以使燃料的一部分快速转变为汽而生成运载气体，或者星管^TM部分本身可以被加热以使一部分燃料快速转变为汽。或者，如图7b中的虚线所示，某些或所有燃料可以从燃料计量阀直接被喷射到一个加热屏网、带孔的板或类似的加热器207上，以使燃料的一部分刚好在液体燃料的其余部分通过星管^TM之前发生汽化而生成运载气体。

其他的比汽油更具有挥发性的燃料也可以与星管^TM***一起采用。例如，诸如液化丙烷或液化自然气的低温燃料甚至是氢，可以被采用。在此，可以采用一种逐级液体-液体调节器以把燃料的输出压强调整至约40psi等，而运送这种低压燃料的燃料管线被热绝缘以把低压燃料保持在温度极低的液态。在燃料管线中生成的所有汽都可被送回到罐。在此情况下，一个标准燃料注入器或类似的计量阀可以被用来分送温度极低的液体燃料。操作将与汽油的情况相同，一部分的液体燃料快速转变为汽，使星管^TM的环境为碳氢化合物气体所饱和并进一步使液滴的雾冷却，从而稳定液滴并阻止液滴在直到它们燃烧时的进一步汽化。

如本领域的技术人员从本申请人的公开所显而易见的，包含星管^TM燃料注入器或燃料阀或诸如以前描述过的其他液滴生成器的一个整体单元的配置方式可以有多种，且可以带有也可以不带有单独的空气/气体存储部分。另外，该存储部分的大小和星板之间的距离可以被调节至一个设定的大小和距离，从而利用一个引擎的具体RPM范围，或者可以“根据实际情况”而得到调节从而可以在一个引擎的整个RPM范围上得到调整以有助于或便利该引擎的功率范围的扩展。存储部分的大小和/或星板之间的距离的这种变化或调整，可以根据星管^TM内的空气柱的和声或谐振，并可与存储部分的谐振相结合，以使气体更有效地流过星管^TM、增大燃料流动或增大或减小星管^TM和存储部分(当采用时)中的气体压强剧变。这样的调谐大体与废气***的调谐类似，以使空气更为有效地流过引擎。

以上描述了本发明及其使用方式，本领域的技术人员应该理解的是，在权利要求书所限定的本发明的范围内，可以对以上描述的情况进行改变。

Claims (12)

1.一种液体燃料供给***，用于向利用所述液体燃料的燃烧所产生的能量的设备供给液体燃料，所述液体燃料供给***包括：

所述液体燃料的一个源，

一个液体燃料计量装置，其与所述液体燃料的所述源相耦合并用于提供计量的量的所述液体燃料，

一个封闭的液体燃料雾产生装置，其与所述液体燃料计量装置相耦合并接收所述计量的量的所述液体燃料，所述液体燃料雾产生装置被适当配置以把所述计量的量的所述液体燃料处理成由具有一个最大预定尺寸的燃料滴所组成的雾，并把由具有一个最大预定尺寸的燃料滴所组成的所述雾提供给所述设备。

2.根据权利要求1的液体燃料供给***，其中所述燃料滴的所述最大预定尺寸是直径约50微米，且大部分的燃料滴在从10微米至30微米的范围内。

3.根据权利要求2的液体燃料供给***，其中所述液体燃料计量装置和所述封闭的液体燃料雾产生装置被包含在与所述设备的一个引入流相连通的一个单个的、整体外壳中。

4.根据权利要求2的液体燃料供给***，其中所述液体燃料计量装置和所述液体燃料雾产生装置是对外部气体源封闭的、单独的、分立的部分。

5.根据权利要求2的液体燃料供给***，其中所述液体燃料雾产生装置包括具有多个涡流引发装置的一个管，其中所述液体燃料液滴的雾通过某些所述液体燃料的汽化而得到冷却，以使所述液体燃料液滴的雾稳定。

6.根据权利要求5的液体燃料供给***，其中所述涡流引发装置的每一个涡流引发装置都包括具有一个中央开口的一个盘。

7.根据权利要求6的液体燃料供给***，其中每一个所述盘进一步包括从所述中央开口向外延伸的缝。

8.根据权利要求5的液体燃料供给***，进一步包括与所述管相连通的一个气体存储部分。

9.根据权利要求8的液体燃料供给***，其中所述计量的量的所述液体燃料被注入与所述气体存储部分相连通的所述管的一个端部。

10.根据权利要求5的液体燃料供给***，进一步包括一个液体燃料加热器，该加热器被适当地设置以使所述液体燃料的一部分在从所述液体燃料计量装置释放时快速转变为汽。

11.根据权利要求2的液体燃料供给***，其中所述液体燃料计量装置和所述液体燃料雾产生装置是一个汽油引擎的一部分。

12.根据权利要求2的液体燃料供给***，其中所述液体燃料计量装置和所述液体燃料雾产生装置是一个涡轮或喷气引擎的一部分。

Images