用于产生加气燃料的系统技术方案

本发明专利技术涉及一种用于产生加气燃料的系统，其包括：泵，该泵位于高剪切装置的上游，该泵与所述高剪切装置的入口处于流体连通；所述高剪切装置，所述高剪切装置产生含气体的燃料的乳状液，该乳状液具有小于大约1.5μm的平均气泡直径；以及发动机，该发动机被构造为使所述乳状液燃烧。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及一种用于产生加气燃料的系统，其包括：泵，该泵位于高剪切装置的上游，该泵与所述高剪切装置的入口处于流体连通；所述高剪切装置，所述高剪切装置产生含气体的燃料的乳状液，该乳状液具有小于大约1.5μm的平均气泡直径；以及发动机，该发动机被构造为使所述乳状液燃烧。【专利说明】用于产生加气燃料的系统 分案申请 本申请是申请号为200980125728. 4的中国专利申请的分案申请，上述申请的申 请日为2009年6月2日，专利技术名称为"用于产生加气燃料的方法"。 关于联邦资助研究或开发的申明 不适用。
本公开总体涉及内燃发动机。更具体地，本公开涉及内燃发动机的运行，尤其是用 于产生加气燃料的系统。
技术介绍
油料和油料馏出物的不稳定的市场影响着消费者的燃料成本。成本的增加可能表 现为煤油、汽油和柴油的价格增长。随着需求和价格的增长，消费者力求提高其内燃发动机 的效率。发动机效率与燃料消耗有关，它通常涉及将燃料中的总化学能与从燃料中以动能 形式获取的有用能量进行比较。发动机效率的最基本概念是由热力学循环限定的从燃料中 获取能量的热力学极限。最广泛且经济上最重要的概念是发动机的经验燃料经济性，例如 汽车应用中的每加仑里程。 内燃发动机（例如汽车中使用的内燃发动机）是燃料和氧化剂发生混合并且在燃 烧室内燃烧的发动机。通常，这些发动机是四冲程发动机。四冲程循环包括进气行程、压缩 行程、燃烧行程和排气行程。燃烧反应产生热和被允许膨胀的加压气体。产物气体的膨胀 作用在发动机的机械部件上，以产生有用功。该产物气体比压缩的燃料/氧化剂混合物具 有更多的可用能量。一旦可用能量已被取出，则未转化为功的热被冷却系统作为废热去除。 在排气行程期间，未燃烧的燃料从发动机排出。为了实现几乎完全的燃烧，需要使 发动机在燃料与氧化剂的化学计量比附近运行。虽然这降低了未燃烧燃料的量，但这也增 加了某些受到管制的污染物的排放。这些污染物可能与如下情况有关：即，燃料和氧化剂 在被引入到燃烧室中之前的不良混合。另外，在化学计量比附近的运行增加了爆震的风险。 爆震是一种有害的状况，其中燃料在压缩行程完成之前在发动机内自燃。爆震可能导致严 重的发动机故障。为避免这些情况，使发动机以过量燃料运行。 因此，工业中需要改进在燃料和氧化剂被喷射到内燃发动机之前将燃料和氧化剂 进行混合的方法。
技术实现思路
本专利技术公开了一种用于产生加气燃料的系统，其包括：泵，该泵位于高剪切装置的 上游，该泵与所述高剪切装置的入口处于流体连通；所述高剪切装置，所述高剪切装置产生 含气体的燃料的乳状液，该乳状液具有小于大约1. 5 μ m的平均气泡直径；以及发动机，该 发动机被构造为使所述乳状液燃烧。 toon] 还公开了一种用于产生加气燃料的高剪切系统和工艺。用于形成乳状液的方法包 括：获得高剪切装置，该高剪切装置具有至少一个转子/定子组，该至少一个转子/定子组 被构造为用于产生至少5m/s的末端速度；将液体燃料和气体引入到所述高剪切装置内；以 及，形成液体燃料和气体的乳状液，其中，所述气体包括平均直径小于大约5 μ m的气泡。 在本公开中描述的一实施例中，其工艺采用了高剪切机械装置来提供增强的时间 条件、温度条件和压力条件，从而改进了多相混合物的分散。 在以下详细描述和附图中，这些及其他实施例、特征和优点将显而易见。 【专利附图】【附图说明】 为更详细地描述本专利技术的优选实施例，现在将参考附图，在附图中： 图1是根据本公开的一实施例的高剪切燃料系统的示意图。 图2是用于产生加气燃料的高剪切装置的剖面图。 【具体实施方式】 综述 本公开提供了一种用于产生加气燃料的系统和方法，其包括使用高剪切装置来混 合液体燃料和氧化剂气体。该系统和方法采用了高剪切机械装置，以在反应物被引入到内 燃发动机中之前使这些反应物在反应器/混合器装置内的受控环境中快速接触并混合。该 高剪切装置使氧化剂气体完全分散到液体燃料中，以改进燃烧。在一些情形中，该系统被构 造为可运输系统。 涉及液体、气体和固体的化学反应及混合取决于涉及时间、温度和压力的动力学 定律，从而限定了反应速度和混合彻底性。当希望将两种或更多种不同相（例如固相和液 相，液相和气相，固相、液相和气相）的原材料组合成乳状液时，控制该反应速度和混合彻 底性的限制因素之一是反应物的接触时间。不限于具体理论，在乳化化学领域中，已知散布 在液体内的亚微米微粒、微团或气泡主要通过布朗运动效应进行扩散运动。 在燃烧之前将氧化剂和燃料混合会带来另外的爆炸风险。通过室温下的体积百分 比来测量空气中的爆炸极限。下文中称为"UEL"的上爆炸极限参数表示气体或蒸气的最大 浓度，若高于此浓度，则物质将不会燃烧或爆炸，因为高于此浓度就没有足够的氧化剂来点 燃燃料。下文中称为"LEL"的下爆炸极限参数表示气体或蒸气在空气中的最小浓度，若低 于此浓度，则物质将不会燃烧或爆炸，因为低于此阈值就没有足够的燃料来点燃。处于这些 极限之间的燃料和氧化剂混合物发生爆炸的风险增大。为了发生燃烧或爆炸，存在以下三 个以适当比例组合的因素：燃料、氧化剂和点火源。在一些情形中，点火源可能包括火花、火 焰、高压或不受限地包括其他来源。对氧化剂/燃料混合物的调节、条件和容器构成了减轻 爆炸风险的可能手段。 对于汽油来说，按体积百分比计，LEL大约为1.4%，而UEL大约为7. 6%。与汽油 相比，柴油的爆炸风险降低了，这是因为柴油的高闪点，这防止了柴油容易地蒸发并产生可 燃气溶胶。按体积百分比计，柴油燃料的LEL大约为3.5%，而UEL大约为6. 9%。对于降 低爆炸风险来说，使诸如汽油或柴油等的燃料混合物保持低于LEL或高于UEL是重要的。 高剪切燃料系统 如图1所示，高剪切燃料系统（HSFS) 100包括容器50、泵5、高剪切装置40和发动 机10。该HSFS 100与车辆30布置在一起。车辆30包括轿车、卡车、拖拉机、火车或不受限 地包括其他运输车辆。替代地，车辆30可以包括可移动的便携式或可运输型发动机，例如 发电机。车辆30由发动机10驱动并提供动力。发动机10包括内燃发动机。在一些实施 例中，发动机10包括柴油机或汽油机。替代地，发动机10可包括通过任何燃料和氧化剂的 燃烧而运行的任何发动机，例如不受限地包括煤油发动机或丙烷发动机。 燃料储存在容器50内。容器50构造为用于储存、运输和消耗液体燃料。容器50 包括至少两个开口，即入口 51和出口 52。可从车辆30的外部接近该容器50,以经由入口 51再填充。容器50至少经由出口 52与发动机10流体连通。在一些情形中，容器50包括 燃料箱或燃料单元。在一些情形中，容器50可被加压。替代地，容器50可构造为储存气态 燃料。 出口 52联接到燃料管线20,该燃料管线20通向泵5。泵5被构造为用于将燃料从 容器50中移动到发动机10。在实施例中，泵5与容器50及发动机10流体连通。泵5被构 造为用于对燃料管线20加压，以形成加压的燃料管线12。泵5与加压的燃料管线12流体 连通。另外，泵5可构造为用于对HS本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于产生加气燃料的系统，包括：泵，所述泵位于高剪切装置的上游，所述泵与所述高剪切装置的入口处于流体连通；所述高剪切装置，所述高剪切装置产生含气体的燃料的乳状液，所述乳状液具有小于大约1.5μm的平均气泡直径；以及发动机，所述发动机被构造为使所述乳状液燃烧。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：阿巴斯·哈桑，雷福德·G·安东尼，格雷戈里·博尔西格，阿齐兹·哈桑，易卜拉西姆·巴盖尔扎德，
申请(专利权)人：HRD有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US