技术领域
[0002]本
发明涉及通过供应由裂解和/或压缩空气
气化的
燃料 以提高例如功率输出、效率、可替代的燃料的能
力以及减少对环境有 害的排放而改善
内燃机性能的系统和装置。
背景技术
[0003]很多年来有许多尝试通过在化油作用和/或喷射之前或 之后将部分和/或全部燃料加热到高温促进燃料
汽化以改善机动车内 燃机的性能，但是没有教导将在
发动机操作期间所需燃料供应的仅一 部分(作为液体)在环境
温度供给燃料裂解喷射器，所述燃料裂解喷 射器在高压操作以开始裂解燃料并将空气与裂解、气化的燃料混合， 同时，应用来自在高温正常操作的常规发动机部件的废
热能以维持裂 解并在相对低温(不高于
环境温度)将裂解的燃料-空气混合物直接供 给进气
歧管用于在操作期间和供应给发动机的燃料的其余部分一起燃 烧。
[0004]此外，虽然供应压缩空气的设备(通常公知为增强的进 气设备)多年来作为常规的
涡轮增压器(turbocharger)和
增压器 (supercharge)已被广泛商业使用在柴油机和高性能
汽油发动机中， 但是，这些设备遭受各种缺点，比如操作中的延迟(缠绕(spooling) 时间/滞后)和/或与
进气歧管中燃料流的干扰以及进气空气的
过热(需 要所谓的“
中间冷却器”)。
[0005]还有许多尝试用以提供具有经过小的变更或者不变更的 使用可替代燃料而能够有效操作的内燃机，但是现有的方案在实现或 操作上也遭受各种实际的缺点。
[0006]现有方法的一个例子在当前的
发明人于2003年7月1日 提交的PCT/IL03/00549以及后续的US2005/0279334中公开，其公开 内容通过引用并入本文。但是，这些文献教导在喷射之前在压力下预 热发动机操作所需燃料的一部分以使所述燃料部分在高温时喷射到进 气中，所述高温多倍于平均环境温度，例如，在60℃和100℃之间 处，优选地在70℃和85℃之间处。
[0007]上述
专利公布的教导的缺点在于在喷射之前在压力下预 热燃料产生不合需要的燃料化学属性的变化。这是现有的系统不适于 柴油燃料的原因。
[0008]此外，该专利教导引导用于在巡航(较高的拉姆达值) 期间获得稀空气/燃料混合物并因此改善燃料效率，这种方法不能用于 柴油机。不同的汽化不支持可替代燃料。另外，因为供给到进气的燃 料-空气混合物处在显著的高温，
氧气浓度相对于未受热的燃料-空气 混合物降低而降低了潜在的燃烧效率。
发明内容
[0009]本发明的目标是克服或改善与现有燃料供应系统和/或 现有空气增压机关联的缺点中的至少一些以提高发动机性能和利于使 用可替代的、有成本效益的燃料。本发明的另一目标是改善内燃机的 性能，通过在相对低(环境)温将气化的燃料-空气混合物中未受热的 发动机燃料的一部分供应给内燃机的进气歧管，以及通过借助于发动 机燃料所述部分的高压喷射以提供突然的压降而开始(initiate)裂 解并在足以维持连续的裂解与气化的喷射(喷射之后温度的提升没有 明显地高于环境温度)之后将来自于发动机部件正常操作的废热的能 量应用到裂解燃料。
[0010]由于在高压下供应给喷射器的
液体燃料没有加热，不出 现不希望的燃料化学变化。由于在环境温度或更低温度时给进气供应 燃料-空气混合物，氧气浓度(已经由燃料裂解提高)相对高，不仅改 善所述裂解部分的燃烧效率而且增强常规/主未裂解燃料供应的燃烧 效率。
[0011]在环境温度和高压(3-4个
大气压/bar)时液体燃料的一 部分喷射进裂解反应器与气化室的入口，所述裂解反应器与气化室也 具有空气进气口，因此由喷射的燃料和空气混合物形成的燃料流接收 来自取决于燃料的
蒸汽压力由发动机冷却剂、发动机排气或由发动机
涡轮增压器放出的废热的
能量，所述裂解反应器与气化室还具有连接 到在环境温度或较低温度时供应裂解与气化的燃料-空气流的进气歧 管的出口。在有涡轮增压器的情况下，与使用常规涡轮增压器相比可 以获得燃料-空气混合物歧管温度读数70％-80％的数字下降。
[0012]在没有涡轮增压器的常规发动机的情况下，歧管温度的 下降大约是30-40％。
[0013]在也使用可替代燃料的供应的涡轮增压器
柴油发动机 中，实际上反应器与气化室可基本上由发动机涡轮增压器本身的内部 形成，可替代燃料在高压时喷射进涡轮增压器的空气进气。在操作期 间涡轮增压器获得非常高的温度，提供维持经过涡轮增压器的燃料流 裂解的热
能源。
[0014]热也传递到任何燃料滴，所述燃料滴可能被喷射(通过 与热的室壁和/或产生额外的热量裂解的受热空气冲击)的压降未完全 裂解。
[0015]发动机燃料的一部分可从主
燃料箱分流或由额外的可替 代燃料供应给主燃料箱。
[0016]本发明包括一种改进内燃机性能的系统，所述系统包括：包含室的燃料裂解反应器，所述室具有入口和出口；
用于将空气源连接到入口的装置；
用于裂解反应器的燃料裂解喷射器，布置所述裂解反应器以在 高压将燃料喷射进入口；
用于将出口连接到内燃机的进气歧管的装置；
用于在正常操作期间给所述室供应由选择的发动机部件放出 的废热的装置；
用于在环境温度将发动机燃料的一部分供应给裂解喷射器的 装置；
计算机控制系统，连接所述计算机控制系统以从如下接收信 号：
a)用于检测发动机冷却剂温度的发动机温度检测装置；
b)用于检测发动机燃气
踏板和节气
门阀位置之一位置的装置；
c)用于感测在发动机燃料箱中存在的燃料类型的装置；
对所述计算机控制系统进行编程以响应于从发动机温度检测 装置接收到的
信号(该信号对应于发动机的最低温度)开始操作喷射 器和节气门阀从而操作反应器喷射器，以使喷射的燃料部分与空气混 合并经受在室中的连续裂解与气化，所述连续裂解与气化由供应自所 选择的发动机部件的热能维持，而且作为连续的气化流在环境温度供 应给进气歧管。
[0017]在一
实施例中，用于给裂解喷射器供应发动机燃料的一 部分的装置将这些部分从发动机燃料供应分流。
[0018]在另一实施例中，燃料供应装置将所述燃料的部分从在 额外可替代发动机燃料箱中的可替代燃料的额外供应供给反应器喷射 器，以及燃料等级感测装置再连接到计算机以感测在可替代发动机燃 料箱中存在的燃料量。
[0019]优选地，电气速度计和主发动机燃料喷射器的
真空传感 器之一连接到计算机以使在由计算机从燃气踏板接收到显示燃气踏板 被压下的信号和从速度计接收到显示由发动机驱动的车辆静止的信号 之一时，计算机在启动喷射器之前实施大约2-4秒的时间延迟。该延 长通常保证车辆以合理的速度移动以防止施加在
齿轮箱上的过大的转 矩。
[0020]在
汽油发动机中，将计算机连接到氧气
传感器并对计算 机进行编程以检测氧气等级。
[0021]在优选实施例中，反应器室是伸长的，在相应相对的伸 长端部处具有入口和出口使得仅有最大程度气化的燃料混合物通过出 口排出室。[00221喷射器和反应器室的数量和大小可随发动机大小的增加 而增加。
[0023]
汽车电池操作的
冷启动电热元件可集成或关联到可操作 以在启动发动机之前数秒将少量的主常规燃料供应加温。
[0024]一种用于供应压缩空气或空气增压机的设备，所述设备 包括压缩空气箱和阀装置，所述压缩空气箱由电驱动
泵充气或直接由 泵供应，所述阀装置由计算机响应于发动机操作参数致动，以当
活塞 处在
下止点(BDC)时在压力下将计量的空气从箱传送或直接泵送进相 应的
汽缸盖。可选择地，空气直接泵送进反应器室。这两种方法消除 与常规涡轮增压器正常关连的缠绕(spooling)延迟或滞后和与安装 在进气歧管中的燃料通道中的增压器正常关连的燃料流中断。此外， 当空气增压机仅在运行模式
加速时的时间中操作几秒时，通常不需要 中间冷却器。空气供应设备由计算机控制以仅当发动机在高负荷下操 作时操作，然而常规涡轮增压器连续操作。
[0025]整个系统被改型为实际任意大小的常规汽油或柴油汽车 发动机。
[0026]可选择地，压缩空气可直接喷射进反应器室的入口而不 是依赖于通过减小的歧管压力进气(induction)。
[0027]应当理解，本发明的整个系统是额外到常规发动机燃料 供应/燃烧系统，并能改型到现有的常规发动机和燃料供应系统而不干 扰对常规部件先前的操作。然而，由于常规发动机操作和燃料供应系 统响应于从检测各种操作参数(如氧气等级、进气口/进气压力和燃气 踏板位置)的装置接收的信号而由计算机控制，由于这些操参数受本 发明的系统影响以及相应的信号由常规计算机和本发明的系统计算机 接收，将导致对受常规系统决定的发动机的操作的影响。例如，由于 通过反应器的燃料供应增加和功率需求下降，作为由常规系统计算机 接收的信号的结果，常规的先前的系统的燃料供应将降低。
[0028]虽然如描述的改型的系统，但是系统能被OEM与常规系 统集成，例如，仅使用单独的计算机。
[0029]根据另一方面，本发明提供燃料裂解反应器，所述燃料 裂解反应器包括伸长的热传导材料室和热交换设备，所述室在纵向的 一端处具有空气入口孔和燃料裂解喷射器和在相对的纵向的一端处具 有用于裂解燃料-空气混合物的出口，所述热交换设备包括中
心轴向脊 柱形的金属带，所述带沿所述室离开一端轴向延伸，所述带具有相对 的面，热交换
反射器散热片的相应排从所述面延伸，从所述脊柱形的 带和该一端以在轴向间隔开的平行关系穿过所述室向相应的相对的室
侧壁倾斜地离开，所述
散热片具有相应的自由端，所述自由端朝相应 相对的室壁离开所述脊柱形的带向外翻转以产生混合
涡流；从一端在 每一排中的至少第二散热片和第三散热片具有互相轴向排列以及与第 一散热片的自由端轴向排列的细网格栅网以使仅良好雾化的和气化的 燃料和空气通过所述网格并因此直接进入所述出口，而较大的带有较 少裂解的分子的滴将由所述网格偏转进涡流并由室壁和散热片进一步 加热，以增加在室中的驻留周期从而使更多暴露用于另外的裂解、雾 化和气化。
附图说明
[0030]为了容易理解本发明，现在将仅以示例的方式并结合附 图描述其中的具体的实施例，其中：
[0031]图1是从一侧的示意性透视图，示出了本发明的第一实 施例的主部件；
[0032]图2是集成在燃料轨中的低温燃料预热器的放大的透视 图；
[0033]图3是图2的预热器的示意性截面图；
[0034]图4与图1相似的缩小视图，示出了省略反应器室的第 二节的升高的歧管；
[0035]图5是与图1-4视
角垂直的透视图(省略了反应器室的 第二节)；
[0036]图6反应器室的示意性部分截面图；
[0037]图7是带有处在适当位置的反应器室的第二节的第一实 施例的透视图；
[0039]图9从另一侧的透视图，示出了主部件(省略了反应器 室的第二节)，尤其是空气压缩器或增压机；
[0040]图10是示出空气增压机位置的本发明的透视图；
[0041]图11是本发明的
片段视图，示出邻接于发动机汽缸体的 空气压缩器或增压机的部件；
[0042]图12是与空气压缩器或增压机相连接的汽缸的示意性截 面图；
[0043]图13用于空气压缩器或增压机的可选择空气的端口设备 的透视图；
[0044]图14是用于将
乙醇用作额外的可替代燃料的柴油发动机 的本发明的第二实施例的主部件的透视图，其中，涡轮增压器提供用 于维持裂解的热而且入口
导管实际上形成裂解反应器的裂解与气化室 的下游部分；
[0045]图15是带有两个喷射器的甲醇喷射区域的示意性截面 图，所述喷射器安装在涡轮增压器的进气部分上的管状裂解室部分上；
[0046]图16是涡轮汽油发动机反应器系统的示意性视图；
[0047]图17是柴油发动机反应器系统的示意性视图；
[0048]图18是涡轮柴油发动机反应器系统的示意性视图；
[0049]图19a和图19b是裂解反应器的另一实施例的在
正交平 面中的截面图；
[0050]图19c是裂解反应器的热交换设备的散热片的片段视图；
[0051]图20a和图20b分别是示意性图形表示，示出了离开包 含反应器的涡轮增压器的燃料-空气混合物和仅通过常规涡轮增压器 (没有反应器)的仅空气的温度的相对变化；以及
[0052]图21是示出与常规涡轮柴油发动机相比的本发明的涡轮 柴油发动机(MFS-分子燃料系统)的输出增加的曲线图。
具体实施方式
[0053]如图1所示，系统的主部件被改型，所述主部件包括： 作为燃料轨的低温液体燃料预热器11；燃料裂解与气化反应器12；用 于燃料裂解反应器的空气调节器16；燃料流控制阀17和空气压缩器或 增压机18，所述燃料裂解与气化反应器12包括输出到具有较高温度供 热的第二节设备14(见图6)的具有较低温度供热的第一节设备13。
[0054]更具体地如图2和3所示，低温液体燃料预热器11是热 交换器，包括具有内轴向通道22和四个燃料出口24的管状壳21，所 述内轴向通道22用于被护套形式的室23环绕的热的
散热器流体，护 套形式的室23用于接收将要被预热的液体燃料，所述燃料出口24直 接连接到安装在相应进气歧管通道中的相应燃料喷射
喷嘴25。燃料入 口27和出口28被燃料供应管路29和
回流管路30分别连接到流体流 调节器17的输出端口32和燃料回流管路36，所述流体流调节器17通 过燃料管路35从燃料箱接收燃料，所述燃料回流管路36从所述调节 器的底部端口39延伸到所述箱。在一实施例中，回流管路30被具有 出口管路31的电驱动的冷启动加热器40所阻断，所述出口管路31用 于受热的燃料、直接延伸到进气歧管中。邻接于预热器，燃料回流管 路30形成有直径在0.2到0.3mm的限流部或文氏管以限制回流的燃料 流，从而在压力下维持
热交换器充满适当预热的燃料，使适当预热的 燃料被安全的加热而没有汽化并阻止受热的燃料回流到所述箱。所述 限流部也允许任何意外形成的蒸汽排回到油箱。
[0055]在循环经过所述裂解与气化反应器12的低温节13后热 的散热器流体通过流体管路42供应给通道22，通过流体管路43供应 到裂解与气化反应器12，流体通路43从散热器软管44分接，散热器 软管44将发动机受热流体回流到散热器45。在通过热交换器后，较凉 的散热器流体通过流体管路46回流到发动机汽缸体。最大燃料温度被 限制在大约80℃。
[0056]如图6和7所示，高温燃料裂解/气化装置12包括第一 节(由散热器流体加热的低温热交换器13)和由废气歧管空气加热的 第二高温节14。(可替换地，裂解/气化反应器包含在图14所示的柴 油发动机中的现有的发动机涡轮增压器本身中)。
[0057]第一节的壳包括下部的壳部分51和上部的壳部分，所述 下部的壳部分51具有加热流体的通路54，所述的通路54具有分别连 接到流体管路43和42的入口和出口，所述上部的壳部分具有在前部 的加热室55和安装在后部以将燃料喷射进所述室的燃料喷射喷嘴57。 燃料经接头(fitting)通过燃料管路59供给喷嘴57，燃料管路59延 伸到燃料流控制阀17的上部主体上的上部端口，通过端口60经空气 管路61从空气调节器16引入空气。电气加热元件82也安装在上部的 壳中用于持续时间大约为3秒的冷启动激活。受热的裂解室衬有栅网 以增加与燃料
接触的有效的表面面积用于有效热交换。实际上，所到 达的最高燃料温度大约是80-90℃。所述室前部的出口通过由带带散 热片的管道63形成的另一热交换器连接到第二节14。液体燃料在高压 (2.5-3个大气压)下喷射进减压区产生压力变化，该压力变化启动吸 热性的裂解膨胀。供应到所述室的热提供维持裂解反应的能量。
[0058]第二节14包括壳64，壳64具有第一废气接收室部分65 和第二燃料裂解、膨胀和气化室或部分66，第一废气接收室部分65具 有分别连接到
排气歧管69中的孔的入口67和出口68，第二燃料裂解、 膨胀和气化室或部分66通过普通的导热壁与第一室分开。第二室轴向 地接纳圆柱形栅网70，圆柱形栅网70在前端闭合并具有接收来自热交 换器管道63的燃料/空气混合物的后部入口。所述栅网具有直径在 0.3-0.5mm的小孔71，其中小孔的数量计算为提供与其不存在时相同 的空气流。所述栅网帮助燃料滴的完全分散、通过增加接触表面积增 强热交换并有助于将燃料向热壁投射。所述栅网和其他内部部件由
铝 做成以增强热传导，同时到歧管的钻孔接头为了强度应由不锈
钢做成。 使用的任何材料在400-500℃(在第二节到达的温度)时不能灼热发 光。在这个室区域，大多数燃料由连续的裂解所气化并且通
过喷射到 第一节而获得负的静态充量(charge)，同时发动机汽缸体也获得负 充量，进一步地抑制或阻止滴形成，这也由较低的压力所辅助。如在 第一节中，废热阻止气化燃料的温度降低得太低(作为裂解和膨胀的 结果)以阻止裂解继续进行。多数气化的燃料在大约-2或-3℃经第 二带散热片的热交换管道73离开出口到节气门下游的进气歧管的节气 门进气口75。
[0059]能够理解，接纳新鲜空气的节气门进气口的开口端通常 连接到空气
过滤器(清晰起见，未示出)。
[0060]如图8中所示，燃料流控制阀或调节器17包括分别通过 环形密封连接的上部的带孔的圆柱形金属
块37和下部的带孔的圆柱形 金属块38。上部块具有一串排列成十字形方式的4个端口，所述端口 与形成在上部块内部中的圆柱形的外室110连通以通过管路35经一个 端口32接收从油箱79泵送的燃料并且经两个其它的端口通过燃料管 路29和59分别输出燃料到第一预加热器11和第二预加热器12，所述 两个其它的端口在预加热器11和12中横向延伸。四个端口被封闭。 内垂直的圆柱形阀本体111容纳有压力
安全阀，通过
弹簧113使球型 构件111偏向阀孔口115而形成，阀孔口115在外室中的燃料压力超 过大约3个大气压时打开以允许燃料进入阀本体111并通过下部部分 中的垂直的孔113(通过端口39出去)排出燃料并通过燃料回流管路 36/78回到所述箱。来自低温预加热器11的燃料回流管路30连接到燃 料回流管路36/78。下部部分38中的其余端口被封闭。
[0061]空气流动
控制器16包括具有阀本体81的螺线管操作 阀，阀本体81带有空气输入接头82和空气输出接头83，空气输入接 头82和空气输出接头83分别连接以从
空气过滤器85接收空气并通过 空气管路61将空气供应给预加热器12的第一低温节13的端口60。控 制信号管路86将致动螺线管87连接到计算机20。
[0062]如图9-13中所示，空气
压缩机或
电子增压机18包括由 车辆电池驱动的电气泵，电气泵为一个或多个箱90填充压缩空气。通 过相应的空气管路91和螺线管阀92将箱的输出连接到
单向阀95，被 弹簧
偏压关闭，插入到处于相应汽缸盖97中的孔96中，位于进气阀 98和排气阀98’之间并在
火花塞100的进气阀侧。弹簧强度调节汽缸内 部的空气压力。
[0063]在一
修改例中，如图13中所示，单元101消除用于汽缸 盖中的单独孔的需要，单元101将空气阀102与火花塞
支架103合并 在一起。
[0064]通过计算机20控制螺线管阀的顺序操作，并通过相应的 信号线104从螺线管阀连接到计算机20。
[0065]另外的信号线将计算机20连接到氧气传感器106以从氧 气传感器106接收读数，(线105)连接到点火装置108以及(线107) 连接到预加热器13的喷射器。
[0066]在通常的起动顺序中，将点火钥匙插入到点火装置108 中表示给计算机发信号以开启红色警告灯(LED)(未示出)，并通过
控制信号线发送信号以致动冷启动加热器40大约3-5秒从而将少量 (例如20-25gm)的燃料预热到预定温度，然后关闭警告灯。操作员然 后启动点火钥匙以起动发动机。作为响应，计算机分配大概1分钟用 于发动机预热(warm-up)并交叉检查散热器流体温度，并且散热器流 体循环通过气化器12的低温节13。当流体温度到达大约60℃时，第 二雾化节的温度大约是200-300℃。
[0067]计算机调节氧气传感器读数的拉姆达值(空气燃料比) 和节气门位置，并因此控制供给预加热器11和气化器12的燃料的供 应。计算机20可操作地连接到常规车辆的计算机，常规车辆的计算机 响应于表示感测的真空增加的信号，该感测的真空的增加对应于为了 动力需求通过增加从具有第一低温预热器11的燃料轨的燃料喷射而压 低节气门，同时计算机也响应于由氧气传感器感测的氧气含量，通过 操作螺线管阀：对应于动力模式，增加给各个汽缸的压缩空气的供应， 以及对应于经济模式，响应于巡航条件的较低的真空压力降低供应为 零。在经济模式下，从燃料轨喷射的燃料大体上为零而且仅仅供应给 发动机的燃料由气化器12雾化并且通过节气门进气口传送。供应给燃 料轨的热取决于发动机的操作温度和升高的温度，而且那里的燃料压 力由通过在回流燃料管路中提供直径大约在0.1-0.3mm的限流部或文 氏管而限制给油箱的燃料回流流量得到维持。可允许的最高温度取决 于燃料类型，对于燃气在大约两倍大气压时为70-90度，对于乙醇大 约为80-100℃，这种升高的压力使得燃料过热而没有汽化。
[0068]裂解过程从可替代的(基于甲醇)燃料释放更多的氧气、 氢气和
碳，增进完全燃烧，同时降低的温度增加从气化器输出到汽缸 的燃料的氧气浓度。
[0069]通过与在没有预热或空气增压机的情况下的常规燃气驱 动的发动机比较，在使用M85和100燃气时对于本发明的系统的废气 排放典型的比较的性能数据为： MFS(M85) 常规燃气发动机 MFS(100燃气) C0 0.01ppm 0.50ppm 0.01ppm HC 20 650 20 NOX 175 3500 400 CO2 13 16 12.5 拉姆达值 1.15 1.00 1.29
[0070]根据废气含量CO、HC和NOX的减少，对环境的有利影响 是无疑相当大的。
[0071]通常，对于给定功率输出需要的M85(85％甲醇，15％苯) 的消耗量比汽油大得多，因为甲醇比汽油/石油具有明显小的热值。然 而，本发明的气化器/
雾化器对于提高燃烧的效率/完全性并因此对甲 醇的功率输出是足够有效的(与至少常规发动机中燃气的相比)，因 此在没有添加苯以增加挥发性的情况下使用甲醇可以获得与常规发动 机中燃气等效的功率输出。必然的结果即是，在使用燃气时燃气里程 能从例如常规发动机的24m.p.g增加到由本发明的增强的雾化和其他 特征产生的结果：36m.p.g。
[0072]在柴油机和甲醇类型的发动机应用中，如图14所示，带 有用于甲醇的喷射器的管状的初始反应器室区域124介于空气过滤器 进气口85’与涡轮增压器进气口125之间。燃料分配箱123将来自额外 箱的可替代的燃料类型甲醇的额外供应分成三个支路，(根据发动机 大小，1个到3个)，分别连接到处于120度间隔的喷射器。由
涡轮机 产生的热(接近1000℃(没有反应器效果))被传送为通过涡轮机抽 吸的燃料-空气流。反应器效果降低涡轮机温度到接近200℃，燃料- 空气混合物输出到接近10-20℃或环境温度，(避免常规中间冷却器 的需要)，作为增加氧气利用率、加浓或浓度的结果(与常规涡轮机 操作相比由裂解和燃料温度的降低而产生)改善发动机效率。降低的 温度也延长涡轮机的寿命。每个喷射器通过计算机控制进行操作2-3 毫秒。几个单独的喷射器的设置使得对于发动机的最大裂解/气化比较 容易标定。喷射器的大小和数目根据发动机大小计算。
[0073]在柴油机中，除了柴油燃料的主箱(未示出)之外设置 有可替代燃料的分离箱并且只有可替代燃料经喷射器通过涡轮机供 给。
[0074]虽然目前的系统计算机没有连接到车辆中的常规计算 机，但是常规计算机以互补方式将增加或减少供应给常规喷射器的燃 料数量给系统计算机以补偿由于供给反应器喷射器的燃料的减少或增 加引起的功率不足或过量。
[0075]例如，当需要发动机高功率时，不足的功率源于单独的 反应器系统和常规发动机
缺陷，并通过增加给常规喷射器的燃料供应 响应于该不足。在低功率模式，当源于反应器系统的功率足够时，主 计算机减少或关闭给常规反应器的燃料供应。
[0076]冷启动仅使用柴油(没有电气预热)。当系统计算机感 测到发动机温度显著增加时，计算机启动反应器喷射器。
[0077]应当理解，在如此后描述的最新开发的实施例中，反应 器室仅具有一个单独的加热区域而没有在喷射前预热燃料的分离、裂 解部分。反应器仅通过发动机冷却剂、废热或来自涡轮增压器的热其 中之一加热。图2和3中示出了低温液体燃料预加热器11；散热器流 体加热的低温热交换器13；省略了所有的栅格
衬垫62。
[0078]在图16中所示的充气汽油系统中，为了引用方便带撇号 的附图标记分配给与前述相似的一些元件。
[0079]裂解反应器250在图19a和19b中示出，其没有两节而 仅有适于低温和高温两者的单个节，分别通过循环发动机冷却剂或与 排气歧管结合加热，如本实施例中，安装在(没有冷却剂)常规(4汽 缸)即发动机2的排气歧管69’上。单个的燃料箱79’经主燃料管路4 将预先选择的可替代燃料(或常规汽油)供应给常规主喷射泵3和经 支管路5将分流(divert)的部分供应给反应器的喷射器57’。当压下 燃气踏板以打开节气门阀7时新鲜空气经管路6供应给进气歧管8，经 支管路9供应分流的部分给电气空气泵19并从此处经控制阀26给反 应器室。
[0080]来自反应器室的燃料-空气混合物输出经管路130供应给 节气门阀7下游的空气进气歧管以与新鲜空气的进气混合。另外的计 算机(控制系统)20’具有连接到空气泵19、涡轮机输出阀26和裂解 喷射器57’的控制(信号)线，信号线接收来自电气速度计131、发动 机冷却剂输出
温度计132、燃料类型传感器133和燃气踏板
位置传感器 134的(或在巡航控制时用于车辆运动，经管路135来自喷射器中的真 空传感器的)操作操作信号。甚至当在打开阀26之前检测到车辆运动 时计算机提供大约2-4秒的等待状态以启动涡轮机从而消除过大的转 矩
波动危害齿轮箱的危险。
[0081]高压空气喷射进反应器室增加氧气
水平，改善效率并增 加功率。它也避免用于热阻部件和将空气喷射进各自的汽缸所需要的 四个独立的组件的需求。
[0082]虽然涡轮汽油发动机实施例在任一时刻仅使用单一燃料 类型，例如汽油或M85，但是图17和18示出的柴油机和涡轮柴油发动 机系统除了柴油之外使用可替代的燃料源类型，该燃料源是在反应器 中裂解的唯一燃料。当
怠速时仅柴油驱动发动机而且在驱动模式下一 些柴油仍然驱动发动机。
[0083]在图17的柴油机系统中，一部分新鲜空气仅借助于感应 压力从空气过滤器分流到反应器，该反应器设置有两个在高压时(3-4 个大气压)调节用于喷射的反应器喷射器。柴油通常从主箱(未示出) 供应给常规喷射泵，可替代燃料的供应在系统计算机/控制系统146的 指引下从可替代燃料的额外箱145由泵144泵送到反应器。计算机146 具有连接以分别从燃料类型传感器147和燃料水平传感器148、从发动 机冷却剂温度计、燃气踏板位置150或节气门阀位置151和喷射器真 空传感器152接收信息的输入参数信号线。当怠速模式时仅供给柴油 而且在驱动模式下供应两种燃料。
[0084]虽然记录了95％的功率增加，但是计算机控制功率增加低 至35％用于安全操作以避免过大的发动机部件
应力。
[0085]在图18示出的涡轮柴油发动机系统中反应器室的下游部 分由如上述关于图14的涡轮增压器主体内部形成。感测控制计算机的 相同输入。维持裂解的能量从涡轮增压器的热中获取。
[0086]图19a和19b示出的裂解反应器的实施例仅包括单个室 250，单个室250具有铝壁251、空气入口孔252和位于空气入口孔管 道(未示出)的轴端处的燃料入口孔253和燃料裂解喷射器255。相对 的轴端形成有用于裂解的燃料-空气混合物的出口孔256。导管257、 258形成在壁厚度内用于循环热的发动机冷却剂以加热室。热交换设备 259安装在室内部，包括分别从相对的面的轴向的、中心脊柱形 (spinal)的带(strip)，所述面延伸两排三个等距热交换反射器散 热片261，所述散热片261随各自的自由端262增加大小，所述自由端 262朝室壁向外翻转以产生混合涡流(mixing vortices)。连续的散 热片具有比前面的散热片更大的厚度和长度。第二和第三散热片具有 60-80微米孔大小的网格栅网264，分别与第一散热片的向外翻转端轴 向对齐以使仅较小的雾化的带有更多裂解分子或气化的燃料分子的滴 直接通过网格并进入出口，而较大的带有较少的未裂解的分子的滴将 由网格偏转进涡流并由室壁和散热片进一步加热，这增加了燃料在室 中的驻留周期以增加暴露从而使更多暴露用于增加裂解。中心脊柱形 的带和散热片由导热和反射热的材料如
铜作成。第一、最小的散热片 是2mm厚的铜片，第二、中间的散热片是4mm厚和第三最后的散热片 是6mm厚。空气入口孔是伸长的并穿过脊柱形的带的纵向边缘部分延 伸以在脊柱形的带相应的相对边上均匀地散布入口空气。
[0087]出口256是漏斗状的以使燃料-空气混合物以
流线型流动 形式通过出口排出。
[0088]热交换散热片安装在出口管道(未示出)以防止裂解的 燃料-空气混合物的温度降的过快。
[0089]当乙醇作为可替代的燃料使用并在室中裂解时，循环热 的发动机冷却剂通过室对于维持裂解是足够的，但对于汽油和具有较 高的
蒸发温度的其他燃料，室仅仅是搭板接合的，或者，否则安装在 与废气歧管邻接以加热到足够高的温度。
[0090]如图20a和20b示意性所示，相对于没有反应器仅有空 气进入歧管，当安装常规的涡轮增压器时，裂解反应器的存在将进入 歧管的燃料-空气混合物的温度降低了大约80％(就数字而言)，在没 有涡轮增压器的情况下，裂解反应器的存在将进入歧管的燃料-空气混 合物的温度降低了大约35％(就数字而言)。相关
申请的交叉引用
[0001]本申请要求于2005年6月15日提交的临时申请 No.60/690670的优先权，上述申请的公开内容通过引用并入本文。
