用于利用醇类燃料的系统和方法_3

文档序号:9221173阅读:来源:国知局
现。等离子体的产生通过再利用电子控制器122来驱动适当的燃料喷射阀和变压器线圈120和/或其它电路组件,根据需要来提供适当的有关电压、电流、波形和所需的相关量的电力过程。
[0047]例如,在这种气态成分从存储容器或处理电路中逸散的情况中,泄漏的气态成分比液态前体更加迅速地离开泄漏区域(例如按大小顺序)并在大气中扩散到可燃和毒性危险限度的浓度之下。这种蒸汽化和/或气化作用显著减少了可能发生的燃烧的持续时间,例如,当与同等能量的等价物比如液态燃料醇类、汽油或柴油燃料的渗漏或泄露进行比较时(例如几秒与几天或更长时间相比)。
[0048]例如,系统100可在目前的发动机系统中实现,以提供对目前活塞动力交通工具(例如当前大约十亿)的快速和经济的转换,这些交通工具目前专注于汽油或柴油燃料以改良关于安全性和热效率的操作。例如,传统的燃料存储和测量系统中的大多数组件可作为综合系统再利用,以实现本专利中公开的新成果来提供实质上更高的安全性。目前由钢或聚合物制成的燃料存储容器,例如像注塑吹塑成形的聚烯烃容器,可被再利用,作为存储容器102使用,来存储像公开的湿醇这样的液态燃料,例如,在前示的方程式3和4中湿醇的一些例子通常作为示范性的反应物混合物展示。例如,传统的燃料泵设计(例如,像那些包括铝或镁合金的)可被燃料泵104替代(例如,像钢或不锈钢机械和/或电子燃料泵),例如,包括隔膜式,来避免与这些反应物混合物的潜在的化学反应。
[0049]在某些实施例中,用于将来自容器102的燃料转换成增压冷却的气态成分的燃料转换单元的一个或多个额外电路,可与图1A所示的系统100以控制的周期时间并联操作。例如,热交换器/反应器部件110和112的一个或多个额外电路以及相应管道可合并到系统100中。在某些实施例中,系统100包括控制器122。控制器122借助通过喷射器152的有用的压强排放提供对这样的并联电路减压的能力,从而允许以足够的液体库存对减压电路低压再充入,用于后续的增压蒸汽化和/或产物气体产生,而高压气态燃料由另一个并联电路提供给喷射器116。因此,例如,相对低压的液体泵(例如,像泵104)可提供间歇性的并流以在一个或多个并联和/或串联电路中,例如像在电路110和112中所示的那些,装载升压热交换器,来提供像方程式3或4中所示的那些反应,并可包括一个或多个蓄能器(图中未显示)以减少压强波动和/或允许冷的燃料电池或发动机的后续启动。
[0050]例如,系统100可与发动机150连接,这样目前的空气过滤器128继续按照设计使用。例如,之前利用的进气口喷射器152可被使用或可不被使用,但其可留在原处为了系统100的电路中的压强的间歇性排放,例如包括热交换器部件110和112,以允许流体转换单元重新充满来自容器102的液体和/或保留初始燃料传送到节流的空气中的选项。同样地,例如,系统100可包括氧气传感器154,其可被使用或可不被使用,但其可留在原处为了保留重新使用原始燃料控制系统和操作的选项。
[0051]例如,在示范性的喷射器152被用来排放示范性电路110和/或112中的压强的例子中,与发动机150的进气阀156的打开一同操作喷射器152是有益的,因为它提供了加速进入燃烧室158中的空气的动量,并提高了发动机的整体容积效率。在某些例子中,根据满足功率和性能需要所需的燃烧率,燃料通过喷射器152注入的速率相比通过使用喷射器116的喷射和通过射频或其它借助通过缆线连接件118传送的能量的等离子体产生的点火实现更高的空气利用效率的机会而言是相对小的。
[0052]系统100可在包括燃料电池和二冲程或四冲程的活塞发动机的各种应用中实现。例如,当应用于二冲程或四冲程的活塞发动机时,在活塞到达上止点位置后将高压气态燃料成分喷射到燃烧室中并因此通过增加扭矩和产生功率的方式为性能增加压强潜能是特别有利的。这种氢化成分的燃料喷射和快速燃烧可进一步被根据燃烧室几何形状和任何旋涡或压强波条件被定制,以显著减少像活塞、汽缸壁、阀和顶部表面等燃烧室组件的热损失。
[0053]图1B所示的是显示为系统180的系统100的另一实施例。系统180为跨海洋和/或跨大陆的应用以及其它应用配置。在这些应用中,经安全培训的人员可实行例如包括甲醇、乙醇等燃料的更稠密的无水形式的高效运输。在针对公众的配送点可以添加水以实现本文所描述的目的,比如,包括有助于健康安全。系统180可提供像燃料醇这样的燃料的密集储存,并可收集来自燃料电池和/或发动机的排气的水用于相似的操作,以获取系统100的实施例中所描述的效益。
[0054]例如,有时收集来自排出气流的冷凝水是满足需要的,例如像排气管道114,在该管道中,系统180的阀182将用于传送的最冷的燃料从容器102中通过管道111转移到燃料转换单元的吸热反应器和热交换器部件112,以提供冷却废气库存,从而在冷凝收集器和/或接收器184中足以将水冷凝以便收集(precipitate)。冷凝收集器和/或接收器184可以是任何适当的设计,例如,包括如图1B中所示的外围配置。例如,因此燃料转换单元的部件112的设计成包括最大化热传递并通过收集器/接收器184在操作区域给予废气旋涡加速的螺旋状的翅片管部件有助于分离。在收集器/接收器184的某些实施例中,合适的机械吊环可以提高这种冷凝分离和收集。这些机械吊环可由废气或合适的动力推动,例如像电动机和/或风,它们会由可包括风寒效益的车辆的运动提供。在某些实施例中,系统180被配置成利用控制122操作泵186将这些收集的冷凝水传送到容器102用于与醇类混合,例如,在寒冷的天气中提供保护以防冻结。在某些实施例中,系统180被配置成利用控制器122操作泵186通过连接件188传送这些收集的冷凝水以在燃料转换单元的额外电路192中被再生式地加热。在某些实施例中,电路192可在与逆流热交换器部件110相同的装甲保护的外壳内被容纳。提供反应物水的公开方法可产生用系统180实现的效益和产物,例如像方程式3或4中所示。
[0055]在特别灵敏的应用中,例如,所描述的装甲保护的实施例提供给管子和管道,例如,像108、109、111、115、116、117和118,以及燃料转换单元的容器部件102和套管元件,还有描述的系统的其它组件。这种装甲结构也可提供针对射频干扰(RFI)的防护。因此,早在任何安全壳故障以前,系统100和/或180可被修复或关闭,以防止出现可能导致偶然的燃料泄漏或射频干扰保护的损失的情况。
[0056]在系统100和/或180的某些示范性的应用中,将排气噪声的声衰减与冷凝水收集相结合以提供带有额外安全功能的轻重量系统是满足需要的。图1C和ID展示了装置700的示范性实施例(图1C中所示的是顶视图,图1D中所示的是部分侧向截面视图)。例如,装置700可被配置成提供直径比传统的设计相对小并具有新的优点和效果的消声器。装置700包括通过轴承组件716和一个或多个合适的支撑翅片720被支撑在静态管轴718上的隔开的转子盘702的系统。示范性的旋转的转子盘702可由合适形状的通道712和/或遮板714的多种优化模式穿孔,用于引导流动从进口管道704到达护罩706,并经过额外排气管道到达空气接口,例如像钟型罩722。护罩706通过包括传送到管子710用于连接到泵,例如像系统180的泵186,的一个或多个泵的收集组件708,进一步冷却并收集冷凝水渐增的液滴,盘702将冷凝水抛到外圈的更大直径上以便收集。
[0057]例如,在进口管道704中来自废气的动能被传递到像齿孔和/或遮板714这样的特征上以引起示范性的液滴集结转子盘702为了冷却的结合目的而旋转,例如,将声波能转换成用于旋转转子盘702的做功,并将水滴抛到护罩706上用于收集。因此,例如,像氮气、二氧化碳和/或氧气这样的废气被干燥到达到由通过管子710移除冷凝水的程度,接着为了非常低的压强下降和结合的废气噪声抑制、水蒸汽冷却和冷凝水收集功能的实现被更改路线到达废气钟型罩722。在某些实施例中,废气钟型罩722可接近支撑翅片720或离它有一定距离,根据车辆应用需求可能被优化。
[0058]所描述的额外功能可用于为蒸汽或气体通过喷射器116和/或喷射器152到达燃烧室158以及通过一个或多个打开的排气阀157到达排气管114以传送给组件700的紧急排放做准备。装置700提供低余隙容积的热淬火系统用于阻止点火和/或火焰从进口管道704的内部蔓延,以及类似地用于阻塞钟形罩722外部的点火源并有效地减弱这种紧急排放的气体的热量和压强,以保护废气流下游区域中的任何人,否则这些废气流会在传统的排气系统中爆炸。
[0059]方程式5描述了用于蒸汽或气相燃料成分通过描述的装甲燃料转换系统进行的有利生产和传送的示范性例子,例如,像有时候系统180无需水的添加也能在燃料转换系统中实现。
[0060]CH3OH+ Δ — C0+2H2 (方程式 5)
[0061]方程式6描述了另一个例子,其中部分吸热能Λ由部分氧化作用产生。在这样的情况下,这种分离的氧气由包括膜或来自大气的变压或变温吸附的过滤来传送。氧气也可从其它像硫酸溶液的电解这样的来源产生,例如像在系统500的电解槽526中,如在2013年3月15日或之前申请的代理人案号为69545-8323.USOl的题为“化学燃料调节和激活”的美国专利申请中所示。该申请的全部通过引用结合到作为本专利文件公开的部分。
[0062]C2H50H+0.502+ Δ — 2CO+3H2 (方程式 6)
[0063]在某些示范性的例子中,以高温喷射蒸汽或气态燃料成分是满足需要的,比如在系统100和/或180或题为“化学燃料调节和激活”的结合的参考中描述的系统500中使用的公开的蒸汽或气态燃料成分。该蒸汽或气态燃料成分可用装置600喷射,正如共同未决申请61/725,448中所示。可应用装置600来提供蒸汽或气态燃料成分的装甲传送到燃烧室区域618。该装置和它的燃料喷射器装置600的操作的描述由在2013年3月15日或之前申请的代理人案号为69545-8333.USOl的题为“用于新的热力循环的机械运动放大”的美国专利申请提供。该申请的全部通过引用结合到作为本专利文件公开的部分。
[0064]图2展示了提供更加安全地将液态燃料转换成气态燃料物质的能力的系统200的示意图。系统200可集成到示范性系统100或180中。系统200包括建构成包括管状结构的热交换器电路208和209,该管状结构可包括,例如导电耦合的钢、不锈钢或超合金管。例如,该管状结构可通过将用于电路208的管放在合
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