[发明专利]电场辅助的燃料雾化系统及其使用方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求享有于2006年10月31日提交的美国临时专利申请 No.60/855646的优先权。

背景技术

在诸如内燃机或燃油器等大部分燃烧系统中，采用了燃料喷射技术。 众所周知，雾化在燃烧效率和污染物排放方面具有重要作用，具体而言， 更加精细的燃料雾允许燃料更加高效的燃烧，从而获得更大的功率输出和 更少的有害排放。这是因为燃烧是从燃料与空气(氧气)之间的界面处开 始的。如果减小燃料液滴的尺寸，则开始燃烧过程的总表面积增大，从而 提高了燃烧效率并改善了排放。

一种减小燃料液滴尺寸的方法是为汽油提供燃料喷射器，该燃料喷射 器采用诸如达到200巴(20000KPa)的高压，以将燃料液滴的直径尺寸减 小到25μm。然而，这种喷射器需要对车辆中的燃料管路进行重大改变，原 因在于当前的汽油燃料管路仅能承受小于3巴(300KPa)的燃料压力。

另一种已知的减小燃料液滴尺寸的方法是静电雾化，该方法使所有燃 料液滴都带负电。如果燃料液滴上的电荷密度高，则燃料液滴的尺寸就小。 此外，由于带负电的燃料液滴彼此排斥，因此不会发生结块。当前的静电 雾化技术需要特殊的燃料喷射器，直接向每个喷射器的喷嘴施加非常高的 电压。发射阴极发射负电荷，以将燃料传递到阳极，并且发射阴极不会向 下运动而靠近喷嘴，以便停止喷射。使用这种喷射器需要对现有车辆燃料 系统进行重大改变。

需要提供一种利用燃料喷射器产生比当前产生的燃料雾更加精细的燃 料雾的方法，以便实现更清洁的燃烧、更高的功率输出和更高的燃料效率。

发明内容

简单地讲，本发明提供了一种用于减小喷射器喷射的燃料颗粒的尺寸 的方法。该方法包括如下步骤：通过燃料管路提供燃料流；对流体施加足 以降低从所述燃料管路传输到所述喷射器的流体的粘度的电场；将所述流 体从所述燃料管路传输到所述喷射器；以及从所述喷射器喷射所述流体。

本发明还提供了一种用于减小喷射到燃烧室中的燃料颗粒的尺寸的设 备。该设备包括燃料管路、设置于所述燃料管路之内的第一金属网以及设 置于所述燃料管路之内的第二金属网，所述第二金属网位于所述第一金属 网的上游或下游。电源电耦合到第一金属网和第二金属网。电源的操作在 第一金属网与第二金属网之间产生电场。燃料喷射器设置于燃料管路的末 端、所述金属网的下游。

此外，本发明提供了一种改善车辆的汽油里程的方法、一种提高内燃 机的功率输出的方法以及一种改善内燃机排放的方法，其实现方式如下： 使燃料流经燃料管路；沿着平行于燃料流动方向的方向向所述燃料管路之 内的燃料施加电场以降低其粘度；以及通过燃料喷射器将粘度降低的燃料 排出到燃烧室中以进行燃烧。

附图说明

附图被并入到本说明书中并构成本说明书的一部分，附图示出了本发 明的实施例并与以上给出的一般性描述和以下给出的具体实施方式一起用 于解释本发明的特征。在附图中：

图1是利用了根据本发明示例性实施例的电场辅助燃料喷射器系统的 试验装置的示意图；

图2是利用图1的喷射器系统向板上喷射燃料液滴的图案；

图3的曲线图示出了在通过电场辅助燃料喷射器系统之后的柴油液滴 的尺寸与总液滴的百分比之间的关系；

图4的曲线图示出了在通过电场辅助燃料喷射器系统之后的混合了20％ 乙醇的汽油液滴的尺寸与总液滴的百分比之间的关系；

图5是示出了使用图1所示系统的方法的流程图；以及

图6是车辆燃料系统的透视图，其示出了车辆燃料系统中安装的电场 辅助燃料喷射系统的示例性实施例。

具体实施方式

在下列描述中使用特定术语仅仅是为了方便而非用于限制。术语包括 上文明确提到的单词、其派生词和类似意思的单词。下文举例说明的实施 例并非意在穷举或将本发明限制为所披露的精确形式。选择并描述本实施 例是为了最好地介绍本发明的原理及其应用和实际使用，并且使本领域的 其他技术人员能够最好地利用本发明。