專利名稱：電磁輻射點(diǎn)火的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的點(diǎn)火系統(tǒng)可用于任何適于為工具及其它設(shè)備或者其它目的或活動(dòng)提供驅(qū)動(dòng)力的發(fā)動(dòng)機(jī)。
背景技術(shù)：
現(xiàn)代內(nèi)燃機(jī)利用早期蒸汽機(jī)的基本組成部分，例如曲軸、活塞、燃燒室、汽缸蓋及發(fā)動(dòng)機(jī)本體。與早期的主要區(qū)別在于，利用礦物烴類燃料或液化天然氣代替蒸汽作為能源。過(guò)去對(duì)內(nèi)燃機(jī)的改進(jìn)，導(dǎo)致多汽缸及具有非常先進(jìn)組件的更為小型發(fā)動(dòng)機(jī)的出現(xiàn)。
由于可得到烴類燃料及其它形式的能量，例如液化天然氣及甲醇，因此現(xiàn)代車輛發(fā)動(dòng)機(jī)不使用蒸汽能量。烴類燃料廣泛應(yīng)用于當(dāng)代的汽車、卡車、拖拉機(jī)、發(fā)電機(jī)、摩托車、噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)及其它應(yīng)用中，并已被證明是比蒸汽更為有效、更經(jīng)濟(jì)的能源。
使用蒸汽作為能源，需要加熱大量的水來(lái)產(chǎn)生動(dòng)能。用鍋爐把水加熱成蒸汽要用大量木柴或煤。
使用蒸汽發(fā)動(dòng)機(jī)的一個(gè)缺點(diǎn)是需要大量的水，特別需要在車輛上，即傳統(tǒng)的蒸汽機(jī)車上攜帶大量的水。另外，需要存儲(chǔ)及攜帶大量的煤或木柴，以便提供熱能把水轉(zhuǎn)變成蒸汽。蒸汽發(fā)動(dòng)機(jī)非常可靠，但是維護(hù)及操作工作骯臟。為了產(chǎn)生蒸汽，需要不斷地給鍋爐加添燃料以產(chǎn)生熱。此外，由于現(xiàn)代汽車不能容納在老式蒸汽發(fā)動(dòng)機(jī)中所使用的傳統(tǒng)燃料，因此，蒸汽發(fā)動(dòng)機(jī)不能用在現(xiàn)代汽車中。
使用木柴及煤之類燃料的另一個(gè)缺點(diǎn)是再補(bǔ)給燃料時(shí)，距合適的煤礦及木柴貯藏地的距離通常較遠(yuǎn)。此外，另一個(gè)缺點(diǎn)是鍋爐易于因火花或過(guò)熱而引起失火。還有一個(gè)缺點(diǎn)是蒸汽發(fā)動(dòng)機(jī)鍋爐要排出煙，需要使用那些不能用在現(xiàn)代車輛中的煙囪或煙筒。
正是由于上述原因，人們認(rèn)為蒸汽發(fā)動(dòng)機(jī)效率低、笨重、操作維護(hù)不方便。
從遍及全球的加油站給汽車供給礦物燃料，要比在蒸汽機(jī)機(jī)車上裝載幾噸重的木柴或煤更為容易。使用烴類燃料或液化天然氣的車輛通常更為可靠，更易于操作及維護(hù)。
經(jīng)過(guò)發(fā)明首批使用石油及煤油混合物的烴類發(fā)動(dòng)機(jī)(現(xiàn)稱為狄塞爾柴油機(jī))的Daimler,Otto及Benz的工作，出現(xiàn)了使用礦物燃料的現(xiàn)代車輛發(fā)動(dòng)機(jī)。這種烴類混合燃料，當(dāng)和貧氧混合物一起在最小壓縮比為12∶1的情況下被壓縮時(shí)，這種燃料在沒(méi)有火花塞的情況下，在燃燒室內(nèi)自行爆燃。壓縮比低于12∶1時(shí)，柴油和氧的混合物不會(huì)自行爆燃，燃燒室內(nèi)不會(huì)發(fā)生燃燒。為了便于爆燃，并使馬力值及轉(zhuǎn)矩最大，通常柴油機(jī)在高達(dá)34∶1的壓縮比下工作。柴油機(jī)仍然是運(yùn)輸及其它工業(yè)應(yīng)用中最為有效的發(fā)動(dòng)機(jī)之一，并且不依賴于引燃的電點(diǎn)火源。
石油的其它輕型混合物，例如加鉛汽油，及近幾年的無(wú)鉛汽油的出現(xiàn)促進(jìn)了汽車工業(yè)。汽油發(fā)動(dòng)機(jī)廣泛應(yīng)用于運(yùn)輸以及其它工業(yè)和娛樂(lè)用途。Bosch電點(diǎn)火系統(tǒng)的發(fā)明使汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的出現(xiàn)成為可能。
因此，現(xiàn)代的汽車點(diǎn)火系統(tǒng)通常包括來(lái)自12伏直流鉛-酸電池的電輸入電流，線圈，電容器，裝有的銅電極的轉(zhuǎn)子和一組尖端斷電器。轉(zhuǎn)子和尖端斷電器包容在配電器組件中，配電器組件在配電器蓋下被良好絕緣。被絕緣的高壓電導(dǎo)線從配電器組件引出，連接到通常由金屬和陶瓷材料制成的火花塞。陶瓷芯對(duì)整個(gè)陶瓷芯內(nèi)部并進(jìn)入火花塞基座中的銅芯或金屬芯進(jìn)行電絕緣?；鸹ㄈ幸粋€(gè)擰入發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸頭的帶螺紋的金屬短軸?；鸹ㄈǔ＞哂幸粋€(gè)約0.6～1.5毫米寬的空氣隙，以便當(dāng)高電壓經(jīng)過(guò)高壓電導(dǎo)線傳到火花塞電極時(shí)，在燃燒室內(nèi)跨越空氣隙產(chǎn)生火花。配電器組件和凸輪軸連接，為電子點(diǎn)火系統(tǒng)提供計(jì)時(shí)。
常規(guī)的火花塞通常具有一個(gè)位于電極和金屬基座之間的空氣隙，或者具有產(chǎn)生多個(gè)火花的多個(gè)空氣隙。某些常規(guī)的火花塞的電極上，沒(méi)有構(gòu)成空氣隙的金屬條。這些火花塞是依賴于火花塞的金屬基座上電極產(chǎn)生的高電壓火花，金屬基座通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸頭接地。
除柴油機(jī)之外，所有的汽油發(fā)動(dòng)機(jī)都使用電點(diǎn)火系統(tǒng)。高電壓電流被傳給火花塞。燃燒室內(nèi)含有貧燃料空氣混合物。當(dāng)活塞接近、或者位于上死點(diǎn)時(shí)，貧燃料空氣混合物處于高壓下。這時(shí)火花塞點(diǎn)燃貧燃料空氣混合物。電點(diǎn)火系統(tǒng)中的直流電壓通常為30,000～40,000伏。但是，一些生產(chǎn)商供應(yīng)的電點(diǎn)火系統(tǒng)中的直流電壓值超過(guò)這些值，例如高達(dá)70,000伏，或者低于這些值，例如低到20,000伏。
使用常規(guī)的點(diǎn)火系統(tǒng)及常規(guī)火花塞的一個(gè)缺點(diǎn)是高電壓會(huì)很快損壞火花塞。因此需要頻繁地更換火花塞。
此外，常規(guī)火花塞的另一個(gè)缺點(diǎn)是隨著燃燒的和未燃燒的礦物燃料造成碳沉積的加厚，火花塞常常被堵塞。當(dāng)碳沉積物在火花塞上積累時(shí)，由于碳電導(dǎo)率的緣故，電火花受到影響。有時(shí)甚至不能產(chǎn)生火花，從而不會(huì)接著產(chǎn)生正常的燃燒。這就意味著需要將未燃燒的礦物燃料從發(fā)動(dòng)機(jī)排氣系統(tǒng)排出，這樣，便會(huì)造成環(huán)境污染。
通常，火花塞的不正常放電使發(fā)動(dòng)機(jī)不空轉(zhuǎn)，運(yùn)轉(zhuǎn)不平穩(wěn)。若對(duì)火花塞不做適時(shí)恰當(dāng)?shù)木S護(hù)，由于碳的積累和一種被稱為發(fā)動(dòng)機(jī)上釉的現(xiàn)象，會(huì)使內(nèi)燃機(jī)逐步損壞。另外，燃料效率降低，汽車變得緩慢，導(dǎo)致速度及功率性能的損失。
使用礦物燃料及液體天然氣作能源的最大缺點(diǎn)可能是使現(xiàn)代汽車發(fā)動(dòng)機(jī)效率很低?，F(xiàn)代汽車汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的效率只有30～40％，進(jìn)入燃燒室內(nèi)的大多數(shù)燃料不能完全燃燒，轉(zhuǎn)化為熱或能量。未燃燒的燃料經(jīng)排氣系統(tǒng)從發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室被排入大氣，從而造成空氣污染。
使用礦物烴類燃料及天然氣作為能源的另一個(gè)缺點(diǎn)是它們價(jià)格高，隨著地球石油資源的減少，它們的價(jià)格持續(xù)逐步升高。礦物燃料的供應(yīng)儲(chǔ)備有限，隨著石油儲(chǔ)備不斷消耗，價(jià)格將會(huì)上漲。
此外，礦物燃料的使用加劇了地球的空氣污染，世界上的許多環(huán)境保護(hù)組織越來(lái)越關(guān)注臭氧層及溫室效應(yīng)。由政府提高礦物燃料的進(jìn)口關(guān)稅，對(duì)礦物燃料征稅，和對(duì)消費(fèi)者提高礦物燃料的價(jià)格，有助于減少燃料消耗。
顯然，需要一種價(jià)格便宜，并且容易再補(bǔ)充的清潔能源?；蛘咄ㄟ^(guò)制造代用的運(yùn)輸工具或制造效率更高的發(fā)動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力工具，或許可以實(shí)現(xiàn)所期望的效果。
本發(fā)明的概要本發(fā)明的第一個(gè)內(nèi)容是，提供了一種點(diǎn)火系統(tǒng)，它包括向燃燒室噴入燃料的燃料霧化裝置，電磁輻射發(fā)生器以及和電磁輻射發(fā)生器連接的發(fā)射器，其中，由所述的電磁輻射發(fā)生器產(chǎn)生的電磁輻射照射燃料，使燃料加熱、電離并燃燒。
本發(fā)明的第二個(gè)內(nèi)容是，提供了一種點(diǎn)火方法，它包括向燃燒室中噴入燃料，產(chǎn)生電磁輻射，以及用產(chǎn)生的電磁輻射照射噴入的燃料，使燃料電離并燃燒。
電磁輻射最好和燃料的共振頻率匹配。
最好在燃燒室內(nèi)形成一個(gè)磁場(chǎng)，以便增強(qiáng)燃料的原子電離和選定原子的原子核磁化。這樣，將增強(qiáng)燃料原子的離解。
這個(gè)磁場(chǎng)可在燃燒室附近設(shè)置一個(gè)或多個(gè)磁體形成。例如，可以在燃燒室的殼體，氣缸頭上提供一個(gè)或多個(gè)磁體，形成一個(gè)磁場(chǎng)。磁體可以放在燃燒室里面，也可以放在燃燒室外面。如果磁體放在燃燒室內(nèi)，則磁體應(yīng)能夠承受燃燒過(guò)程中燃燒室內(nèi)產(chǎn)生的高溫高壓。磁體是可拆卸地，例如通過(guò)螺釘，保持在氣缸頭中。
在氣缸頭(限制燃燒室)內(nèi)的燃燒室中往復(fù)運(yùn)動(dòng)的活塞也可安裝一個(gè)或多個(gè)磁體?？稍诨钊吓鋫浯朋w來(lái)替代在氣缸頭中設(shè)置的磁體，或者除了在氣缸頭中設(shè)置磁體外，再在活塞上配備磁體。
在活塞及氣缸頭上均配置磁體的構(gòu)造中，在活塞的上沖程中及在上死點(diǎn)附近，活塞及氣缸頭上的磁體的兩個(gè)相同的極互相排斥，進(jìn)一步促進(jìn)了燃燒室中燃料的電離。
發(fā)射器最好設(shè)有一個(gè)內(nèi)置式磁體，以便在發(fā)射器附近及燃燒室內(nèi)誘發(fā)磁通量密度，從而增強(qiáng)燃料原子電離和原子的原子核磁化。不過(guò)，也可使用沒(méi)有磁性部件的發(fā)射器。
磁體可以是任何適合類型的磁體，包括陶瓷磁體、稀土磁體和直流電流磁體。
本發(fā)明的點(diǎn)火系統(tǒng)及方法中使用磁體，可使燃料的磁性原子共振，從而增強(qiáng)了燃燒過(guò)程。
所產(chǎn)生的磁場(chǎng)的磁通量密度約為0.05～2.0泰斯拉。
最好使用陶瓷磁體，這是因?yàn)樘沾纱朋w通常對(duì)熱具有很好的吸收，并且不容易失去它們的磁通量密度能力。
電磁輻射發(fā)生器產(chǎn)生的電磁輻射頻率的對(duì)應(yīng)波長(zhǎng)，最好可被容納在燃燒室的尺寸內(nèi)。
最好是，電磁輻射發(fā)生器能產(chǎn)生加熱和電離燃料的共振磁性頻率電磁輻射。
電磁輻射發(fā)生器最好產(chǎn)生具有脈沖波形或連續(xù)波形的電磁輻射。
電磁輻射發(fā)生器最好產(chǎn)生頻率為100MHz～100GHz的電磁輻射。
電磁輻射發(fā)生器產(chǎn)生的電磁輻射的最佳頻率是1420MHz，只要燃燒室的尺寸能夠容納這種頻率的電磁輻射的波長(zhǎng)。
電磁輻射發(fā)生器可以是產(chǎn)生微波輻射的微波發(fā)生器，例如磁控管或速調(diào)管。
電磁輻射發(fā)生器的能量輸出最好約為200～10,000瓦。不過(guò)，也可使用較低或較高能量輸出的電磁輻射發(fā)生器。
采用的頻率最好和燃燒室的尺寸匹配，以便確保這些頻率的對(duì)應(yīng)波長(zhǎng)能夠和燃燒室大小相適應(yīng)，而不會(huì)在燃燒室內(nèi)形成駐波。
本發(fā)明的點(diǎn)火系統(tǒng)和方法中使用的燃料可以是能夠由電磁輻射電離并點(diǎn)燃的任何物質(zhì)。
本發(fā)明的點(diǎn)火系統(tǒng)和方法中，包括使用水作為燃料、使用常規(guī)的烴類燃料、乙醇、可燃?xì)怏w、其它富氫化合物以及它們的任何組合物作為燃料。這些燃料可包括增強(qiáng)燃燒的添加物。添加物可包括糖、環(huán)己氨基磺酸鈣、可燃?xì)怏w及化學(xué)添加物。用水作燃料時(shí)，除了上面列舉的以外，添加物還可包括烴類燃料或乙酸衍生物。
燃料霧化裝置以霧滴的形式噴射燃料，燃料霧滴便于快速熱吸收，并且能夠使燃料在呼吸、壓縮以及點(diǎn)火循環(huán)中完全充滿燃燒室。一般來(lái)說(shuō)，噴射燃料霧滴的平均直徑最高約為1,000微米，但是直徑大一點(diǎn)的也可以用。不過(guò)較好的是燃料霧滴平均直徑最高約為100微米。最好是燃料霧滴的平均直徑為1～5微米。
燃料最好在高壓下從燃料霧化裝置中噴射出。這發(fā)生在呼吸循環(huán)過(guò)程中。
以平均直徑較小的霧滴形式噴射燃料意味著霧滴的表面積與體積比較大，從而增強(qiáng)對(duì)電磁輻射的吸收，使燃料快速加熱和膨脹。
可使用噴射泵系統(tǒng)來(lái)提供高壓，燃料在高壓下噴射?；蛘呤褂帽脕?lái)實(shí)現(xiàn)這一目的?？稍趶娜剂蟽?chǔ)箱通向燃料霧化噴嘴的燃料輸送管中設(shè)置噴射泵系統(tǒng)或泵。較方便的做法是可在剛好位于燃料進(jìn)入燃料霧化裝置前的氣缸頭外部設(shè)置噴射泵系統(tǒng)或泵。燃料在約為50～250巴的壓強(qiáng)下噴射。
電磁輻射發(fā)生器可直接和發(fā)射器連接。另外，電磁輻射發(fā)生器也可通過(guò)波導(dǎo)器件(例如一個(gè)或多個(gè)絕緣或屏蔽同軸電纜，屏蔽的光纖電纜或其它波導(dǎo)管)之類的連接裝置和發(fā)射器連接。
電磁輻射由發(fā)射器直接射入燃燒室中，燃料由燃料霧化裝置直接噴入燃燒室中。
另一方面，可以設(shè)置預(yù)燃燒室，發(fā)射器把電磁輻射發(fā)射入預(yù)燃燒室中，燃料霧化裝置把燃料噴入預(yù)燃燒室內(nèi)，使燃料在預(yù)燃燒室中被電離及磁化?？砂凑赵谌紵覂?nèi)產(chǎn)生磁場(chǎng)的類似方法，在預(yù)燃燒室中產(chǎn)生一個(gè)磁場(chǎng)。為此，至少在預(yù)燃燒室內(nèi)安裝一個(gè)磁體，以形成磁場(chǎng)。預(yù)燃燒室和燃燒室連通，這樣，電磁輻射及燃料能夠從預(yù)燃燒室進(jìn)入燃燒室。
電磁輻射發(fā)生器產(chǎn)生的電磁輻射，最好由發(fā)射器在點(diǎn)火系統(tǒng)燃燒循環(huán)的預(yù)置時(shí)間以短促脈沖的形式發(fā)射。
最好提供計(jì)時(shí)裝置，并使之產(chǎn)生矩形選通脈沖，使發(fā)射器在預(yù)置時(shí)間發(fā)射電磁輻射。在燃燒室內(nèi)設(shè)有一個(gè)往復(fù)式活塞，預(yù)置時(shí)間對(duì)應(yīng)于往復(fù)式活塞的預(yù)定位置。燃燒室內(nèi)燃料的燃燒使往復(fù)式活塞移動(dòng)，并按照通常的方式使發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸旋轉(zhuǎn)。但是，在其它類型的發(fā)動(dòng)機(jī)中，活塞由類似的組件代替。例如在轉(zhuǎn)缸式發(fā)動(dòng)機(jī)中，使用轉(zhuǎn)子代替往復(fù)式活塞。
最好設(shè)置計(jì)時(shí)裝置，使發(fā)射器在往復(fù)式活塞到達(dá)上死點(diǎn)之前，例如上死點(diǎn)之前約18°開(kāi)始，直到往復(fù)式活塞完成下沖程之前或之時(shí)，發(fā)射電磁輻射，從而增強(qiáng)燃料在燃燒室內(nèi)的加熱及基本完全電離。這樣，發(fā)射器在往復(fù)式活塞到達(dá)上死點(diǎn)之前，到往復(fù)式活塞通過(guò)上死點(diǎn)后，完成活塞下沖程之前或之時(shí)的中間時(shí)發(fā)射電磁輻射。
為了在內(nèi)燃機(jī)的呼吸循環(huán)中吸入空氣，設(shè)有進(jìn)氣裝置。同樣，為了從燃燒室排出燃燒產(chǎn)物，設(shè)置了排氣裝置。進(jìn)氣裝置最好包括一個(gè)用于吸入空氣的單向閥。
最好安裝一個(gè)減壓裝置，以便當(dāng)燃燒室內(nèi)的壓強(qiáng)超過(guò)預(yù)定的水平時(shí)，啟動(dòng)減壓裝置，避免燃燒室內(nèi)過(guò)量增壓。
在燃燒室中設(shè)置有往復(fù)式活塞的情況下，往復(fù)式活塞最好至少具有一個(gè)凹腔，以便增強(qiáng)電磁輻射沿不同方向反射離開(kāi)活塞。在不采用往復(fù)式活塞的其它類型發(fā)動(dòng)機(jī)中，可以在類似于往復(fù)式活塞的組件上設(shè)置凹腔。
最好是，燃料霧化裝置噴射的燃料穿過(guò)磁場(chǎng)。為了使選定的原子，例如氫和氧，在某些頻率下核磁共振，這樣的安排是必要的。
最好把燃料霧化裝置和發(fā)射器布置成彼此偏斜相對(duì)。更好的是使燃料霧化裝置和發(fā)射器彼此偏斜約90°。這樣，將確保原子光譜(或燃料原子)將受到拉莫(Larmor)旋進(jìn)。核磁共振將引起原子(例如氫)的精細(xì)結(jié)構(gòu)，這是由原子的原子核自旋之間的耦合引起的線狀分離，它增強(qiáng)了用于燃燒的原子的離解。
最好好安裝加熱塞，以便為燃料提供附加熱。
電磁輻射發(fā)生器的初始啟動(dòng)能量由外部電源，例如同汽車使用的常規(guī)點(diǎn)火系統(tǒng)中類似的電池提供。電壓可利用倍壓器及三倍器升壓。初始啟動(dòng)后，由交流發(fā)電機(jī)按照和汽車中使用的常規(guī)點(diǎn)火系統(tǒng)中的交流發(fā)電機(jī)的操作相類似的方式，為電磁輻射發(fā)生器提供進(jìn)一步的能量輸入。
除了用在新制造的發(fā)動(dòng)機(jī)中之外，本發(fā)明的點(diǎn)火系統(tǒng)還可作為一種改進(jìn)系統(tǒng)裝在現(xiàn)有發(fā)動(dòng)機(jī)中。因此，現(xiàn)有發(fā)動(dòng)機(jī)的現(xiàn)有進(jìn)氣歧管及進(jìn)氣閥適用于本發(fā)明的點(diǎn)火系統(tǒng)。另一方面，燃料霧化裝置可以直接安裝在現(xiàn)有發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸頭中，從而也就不需要設(shè)有常規(guī)內(nèi)燃機(jī)中的常規(guī)空氣-燃料入口，例如汽化器。
本發(fā)明的點(diǎn)火系統(tǒng)可應(yīng)用于各種內(nèi)燃機(jī)，不論是活塞式還是非活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)中，例如轉(zhuǎn)缸式發(fā)動(dòng)機(jī)、渦輪機(jī)、其它推力發(fā)動(dòng)機(jī)及火箭推進(jìn)系統(tǒng)。
附圖的簡(jiǎn)要說(shuō)明以下將結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)描述。
圖1為根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)內(nèi)容的點(diǎn)火系統(tǒng)的第一實(shí)施例示意圖；圖2為根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)內(nèi)容的點(diǎn)火系統(tǒng)的第二實(shí)施例示意圖；圖3為與電磁發(fā)生器連接的發(fā)射器的一個(gè)實(shí)施例示意圖；圖4為圖1和圖2中所示實(shí)施例的活塞示意圖。
實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的最佳方式圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)內(nèi)容的點(diǎn)火系統(tǒng)1，該點(diǎn)火系統(tǒng)1和具有往復(fù)式活塞4的發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室2一起使用。燃燒室2自身構(gòu)成發(fā)動(dòng)機(jī)(圖中未示出)的一部分。
點(diǎn)火系統(tǒng)1包括一個(gè)燃料霧化噴嘴6和一個(gè)電磁輻射發(fā)生器8。燃料霧化噴嘴6噴射燃料10。燃料10被引入燃燒室2中。電磁輻射發(fā)生器8產(chǎn)生的電磁輻射可由發(fā)射器12發(fā)射出去，輻射燃料10。
燃料霧化噴嘴6把燃料10噴入燃燒室2中。發(fā)射器12能夠把電磁輻射11射入燃燒室2中。
磁體18被固定在容納燃燒室2的汽缸頭20上。磁體18被配置成使燃料霧化噴嘴6噴出的燃料10通過(guò)磁體18形成磁場(chǎng)。
磁體18可以是磁通量密度約為0.6-2.0泰斯拉的稀土永磁體。但是也可使用其它磁通量密度。
燃料10通過(guò)燃料輸送管22，從燃料箱(圖中未示出)送到燃料霧化噴嘴6。
燃料10在高壓下通過(guò)噴射泵系統(tǒng)21被泵送。噴射泵系統(tǒng)21類似于柴油機(jī)的噴射系統(tǒng)。應(yīng)當(dāng)明白，噴射泵系統(tǒng)21可以是常規(guī)類型的。燃料霧化噴嘴6可構(gòu)成噴射泵系統(tǒng)21的一部分。
為了在燃料10燃燒過(guò)程中，控制需要的能量值，計(jì)量高壓下通過(guò)噴射泵系統(tǒng)21引入燃燒室2的燃料10，是很重要的。所需要的燃料10的體積由發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室2的大小及要求的馬力(千瓦)功率值確定。要使用點(diǎn)火系統(tǒng)1的發(fā)動(dòng)機(jī)輸出加速，或提高速度，可用常規(guī)的汽油或柴油機(jī)所用的類似方法，通過(guò)燃料霧化噴嘴6向燃燒室2中增加燃料10。
燃料10以細(xì)霧或霧翳狀從燃料霧化噴嘴6噴出。一般地說(shuō)，霧滴越細(xì)微，則燃料10的爆燃越好，燃燒效率更高。
燃料霧化噴嘴6的輸出口很小，能夠向燃燒室2中噴入非常少量的液滴尺寸較小的燃料霧。若噴入過(guò)量的燃料霧會(huì)導(dǎo)致劇烈的爆燃，會(huì)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)部件產(chǎn)生不可恢復(fù)的損害。燃料霧或霧滴的平均直徑一般情況下可以達(dá)到1,000微米或更大。
較好的是燃料霧或霧滴的平均直徑達(dá)到100微米。
最好，燃料霧或霧滴的平均直徑為1-5微米。
燃料霧或霧滴的尺寸小，便于實(shí)現(xiàn)化學(xué)計(jì)量混合物，快速熱吸收，并且能夠在發(fā)動(dòng)機(jī)呼吸、壓縮及點(diǎn)火循環(huán)中實(shí)現(xiàn)燃燒室2的完全飽和。
在發(fā)動(dòng)機(jī)上使用噴射泵系統(tǒng)不可行或不可能的情況下，可以使用小型的直流電驅(qū)動(dòng)高壓低容量液流泵，能獲得滿意的結(jié)果。
燃料霧化噴嘴6可用鋼或其它金屬，包括合金和非合金金屬制成，只要這些金屬能夠承受在鄰近燃燒室2的位置中產(chǎn)生的熱和壓力。
發(fā)射器12直接和電磁輻射發(fā)生器8連接。
另一種做法是，發(fā)射器12可通過(guò)一條高壓絕緣電纜和電磁輻射發(fā)生器8連接，這種絕緣電纜可以是同軸電纜或光纖電纜。在圖3中示出了這種備選方案。
最好是，在電磁輻射發(fā)生器8和燃燒室2非常接近的情況下，使用高壓絕緣電纜23，因?yàn)殡姶泡椛浒l(fā)生器8和燃燒室2緊鄰，會(huì)使電磁輻射發(fā)生器8過(guò)度地受到從燃燒室2發(fā)出來(lái)的熱輻射。這種過(guò)量的熱輻射，可能對(duì)電磁輻射發(fā)生器8的性能造成不利的影響。這種高壓絕緣電纜23可以是同軸電纜或光纖電纜，并且和金屬外套25良好絕緣，以防止電磁輻射從中逸出。從電磁輻射發(fā)生器8接到發(fā)射器12的電纜23的連接點(diǎn)，也被牢固固定并絕緣，以防止電磁輻射泄漏。電纜23和發(fā)射器12之間的連接點(diǎn)也由帽罩25絕緣。
圖3中所示的發(fā)射器12具有類似于常規(guī)火花塞的結(jié)構(gòu)。它具有陶瓷芯絕緣體27，帶螺紋的短軸29及(六角形)螺母31。發(fā)射器12還具有用于和電纜23連接，發(fā)射電磁輻射11的電極33。在發(fā)射器12有一個(gè)由軸套39(見(jiàn)圖3)所表示的內(nèi)置式磁體的情況下，磁體39產(chǎn)生的磁場(chǎng)在圖3中以41標(biāo)示。另一種做法是，軸套39也可以是非磁性的，這種情況下，它是金屬絕緣體。
發(fā)射器12也可使用其它的各種具體方案。
為了防止干擾，電磁輻射發(fā)生器8被絕緣。例如，當(dāng)電磁輻射發(fā)生器8被用作產(chǎn)生微波的磁控電子管時(shí)，需要對(duì)它進(jìn)行絕緣，防止無(wú)線電干擾。
燃料霧化噴嘴6和發(fā)射器12彼此偏斜相對(duì)安裝。如圖1所示，它們之間的偏斜角約為90度。
為了在點(diǎn)火系統(tǒng)1的呼吸循環(huán)中吸入空氣，裝有一個(gè)進(jìn)氣閥24。進(jìn)氣閥24使空氣進(jìn)入用于化學(xué)計(jì)量混合物及燃料10燃燒的燃燒室2中。進(jìn)氣閥24可以是一種吸入空氣的單向閥。
裝有一個(gè)從燃燒室2排出燃燒產(chǎn)物的排氣閥26。
另外，還裝有一個(gè)減壓閥(圖中未示出)，當(dāng)燃燒室2中的內(nèi)部壓強(qiáng)超過(guò)選定水平時(shí)，開(kāi)動(dòng)減壓閥，避免燃燒室2中過(guò)高加壓。
電磁輻射發(fā)生器8和電子計(jì)時(shí)器28連接。電子計(jì)時(shí)器28使用矩形選通脈沖代替衰減正弦波，從而，在燃燒室2中的活塞4的預(yù)定位置上，精確地調(diào)整進(jìn)入燃燒室2的電磁輻射的短促脈沖。
最好設(shè)定電子計(jì)時(shí)器28，使得發(fā)射器12從活塞4到達(dá)上死點(diǎn)之前約18°開(kāi)始，到活塞4完成下沖程之前或完成下沖程時(shí)發(fā)射電磁輻射11，從而增強(qiáng)加熱，并且，充分完成燃料10在燃燒室2中的電離及燃燒。
飛輪30固定在遠(yuǎn)離活塞4的活塞臂32的端部。導(dǎo)線45連接在飛輪30和電子計(jì)時(shí)器28之間。這樣，使得適當(dāng)?shù)男盘?hào)能夠從飛輪30送到電子計(jì)時(shí)器28，從而，控制電磁輻射發(fā)生器8產(chǎn)生的、并由發(fā)射器12發(fā)射的電磁輻射11的短促脈沖的持續(xù)時(shí)間。
在活塞4限定燃燒室2的表面上設(shè)有凹腔34。凹腔34增強(qiáng)了電磁輻射11從活塞4向不同方向的反射。
活塞4具有一系列密封燃燒室2內(nèi)壁38的活塞環(huán)36。
動(dòng)力源46向電磁輻射發(fā)生器8提供初始啟動(dòng)能量輸入。
另外，還設(shè)有交流發(fā)電機(jī)37，以便在初始啟動(dòng)后，交流發(fā)電機(jī)37能夠?yàn)殡姶泡椛浒l(fā)生器8的運(yùn)轉(zhuǎn)提供電力。
圖2所示為本發(fā)明的第二實(shí)施例點(diǎn)火系統(tǒng)100。除了電磁輻射發(fā)生器8，發(fā)射器12及燃料霧化噴嘴6的布置，及提供了預(yù)燃燒室50之外，點(diǎn)火系統(tǒng)100的其余部分均與點(diǎn)火系統(tǒng)1相同。因此，在下面對(duì)第二實(shí)施例點(diǎn)火系統(tǒng)100的說(shuō)明中，仍用在第一實(shí)施例點(diǎn)火系統(tǒng)1中使用的附圖標(biāo)示符號(hào)。由于這些部件相同，也按照相同的方式操作。
預(yù)燃燒室50與燃燒室2連通。
發(fā)射器12向預(yù)燃燒室50中發(fā)射電磁輻射發(fā)生器8產(chǎn)生的電磁輻射11。另外，燃料霧化噴嘴6把燃料10噴入預(yù)燃燒室50中。為了在預(yù)燃燒室50中產(chǎn)生磁場(chǎng)，裝有磁體52。
燃料在預(yù)燃燒室中被電離，并被磁化，并從預(yù)燃燒室50經(jīng)過(guò)連通口54進(jìn)入燃燒室2。
在其它方面，點(diǎn)火系統(tǒng)100與點(diǎn)火系統(tǒng)1相同。
盡管不想束縛于任何關(guān)于點(diǎn)火系統(tǒng)操作及本發(fā)明方法的特定理論，下面仍將說(shuō)明點(diǎn)火系統(tǒng)1和100的操作方式，包括點(diǎn)火系統(tǒng)1和100操作的基礎(chǔ)理論。下面的說(shuō)明還包括在燃料為水的情況下，對(duì)點(diǎn)火系統(tǒng)1和100的操作的具體說(shuō)明。
開(kāi)始，用動(dòng)力源46啟動(dòng)電磁輻射發(fā)生器8。然后，由交流發(fā)電機(jī)37提供電力。在裝有點(diǎn)火系統(tǒng)1或100的發(fā)動(dòng)機(jī)的呼吸循環(huán)過(guò)程中，燃料10在高壓下以細(xì)霧或霧滴的形式被噴入燃燒室2或預(yù)燃燒室50中。燃料霧滴的大的表面積/體積比增強(qiáng)了化學(xué)計(jì)量混合和對(duì)發(fā)射器12發(fā)射的電磁輻射的吸收，使燃料10快速加熱和膨脹。在燃料為水的情況下，這種快速加熱和膨脹形成高于水汽化臨界點(diǎn)的超過(guò)熱蒸汽。
在呼吸循環(huán)中，空氣通過(guò)入氣閥24進(jìn)入燃燒室2。當(dāng)加熱時(shí)，空氣中的惰性氣體可提供彈性。
電磁輻射10(應(yīng)為11-譯注)由發(fā)射器12以短促脈沖的形式發(fā)射，借助從飛輪30傳給計(jì)時(shí)器28的信號(hào)調(diào)整短促脈沖，使其和活塞4及飛輪30的運(yùn)動(dòng)同步，計(jì)時(shí)器28隨后控制電磁輻射發(fā)生器8的運(yùn)作。最好是，發(fā)射器12剛好在活塞4到達(dá)上死點(diǎn)之前，例如上死點(diǎn)之前18°時(shí)發(fā)射電磁輻射11，并且，持續(xù)到活塞4完成下沖程之前或完成下沖程時(shí)，從而完成電離、加熱及燃燒循環(huán)。
使燃料霧化噴嘴6的操作和電磁輻射發(fā)生器8及發(fā)射器12的操作同步，以便在發(fā)射器12發(fā)射電磁輻射11的同時(shí)，向燃燒室2或預(yù)燃燒室50中噴入燃料10。
發(fā)射器12發(fā)射的電磁輻射11不能夠穿透或者逸出燃燒室2或預(yù)燃燒室50的室壁，被封閉在室內(nèi)，導(dǎo)致在燃燒室2或預(yù)燃燒室50中產(chǎn)生強(qiáng)烈的電弧放電現(xiàn)象，另外還引起極強(qiáng)的照明。夾雜的燃料霧狀分子吸收從燃燒室2或預(yù)燃燒室50內(nèi)被持續(xù)四處反射的電磁輻射11的能量。
壓縮沖程中，電磁輻射使燃料10加熱、電離和核磁共振。這將導(dǎo)致細(xì)小的霧狀燃料顆?？焖俜纸?，并分離為燃料10的組成原子。在燃料為水的情況下，水被分解為水分子的兩個(gè)氫原子及一個(gè)氧原子。這將在水滴被磁化，飽和電磁輻射11產(chǎn)生的能量，并且在100℃(水的沸點(diǎn))以上不能夠吸收足夠的熱之后發(fā)生的。由于燃燒室內(nèi)由位于或接近上死點(diǎn)的活塞4引起的壓力差別的增大，水將在沸點(diǎn)100℃以上繼續(xù)吸收額外的熱量。但是，在有電磁輻射11的情況下，水蒸汽將變成超過(guò)熱水蒸汽，并且借助拉莫(Larmor)旋進(jìn)運(yùn)動(dòng)離解成氫原子和氧原子。
在燃料為水的情況下，離解的氧原子將為氫原子提供用于燃燒的氧。但是，入氣閥24也將為化學(xué)計(jì)量燃燒過(guò)程引入空氣，從而，向燃燒室2或預(yù)燃燒室50中引入惰性氣體。
燃燒室2中的磁場(chǎng)(由點(diǎn)火系統(tǒng)1中的磁體18，和點(diǎn)火系統(tǒng)100中的磁體52產(chǎn)生的)增強(qiáng)了燃料10的原子核磁化及燃燒。由于旋磁運(yùn)動(dòng)，以及在相應(yīng)頻率下原子旋進(jìn)和原子弛豫的電磁輻射引起的擾動(dòng)而產(chǎn)生的燃料原子同位素，將使高自旋溫度原子在燃燒過(guò)程中放出它們獲得的內(nèi)能。
發(fā)射器12在如前所述范圍內(nèi)發(fā)射的電磁輻射11，包括氫及燃料中的其它原子，例如氧的共振頻率。不論燃料是水、烴類燃料、乙醇或者其它富氫物質(zhì)，例如糖，情況都是這樣。
在燃料為水的情況下，共振頻率最好為1420MHz，該頻率對(duì)應(yīng)于氫的核磁共振頻率。在1420MHz下，通過(guò)核磁共振，氫原子被激發(fā)，將打破它們的價(jià)鍵，并和水分子中的那個(gè)氧原子分離。
不同的原子在不同的頻率下共振，因此，其它頻率也可用作共振頻率。磁場(chǎng)強(qiáng)度也會(huì)影響使原子核磁化和原子共振的頻率。
這樣，在存在磁場(chǎng)(如前所述)的情況下，燃燒室2或預(yù)燃燒室50中燃料10的原子電離和原子核磁化，使燃料10在活塞4的壓縮沖程中過(guò)熱、電離、離解和燃燒，引起爆炸迫使活塞4向下運(yùn)動(dòng)(如圖1和2中所示)，并使發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸43旋轉(zhuǎn)。發(fā)射器12在活塞4的整個(gè)下沖程中，或者在其部分下沖程中，持續(xù)發(fā)射電磁輻射11，增強(qiáng)了燃料10的加熱、完全電離和燃燒。發(fā)射器12只在活塞4的部分下沖程中發(fā)射電磁輻射11，為燃料原子提供了在排氣循環(huán)開(kāi)始之前放出它們獲得的內(nèi)能的機(jī)會(huì)。
當(dāng)活塞從其下沖程的端部向上返回到上死點(diǎn)時(shí)，再重復(fù)上述循環(huán)。
在活塞4再次到達(dá)其上沖程位置之前，最后的排放物已通過(guò)排氣閥26排出，在上沖程位置上，發(fā)射器12發(fā)射電磁輻射11，燃料霧化噴嘴6噴入燃料10，燃燒循環(huán)再次開(kāi)始。
在燃料10為水的情況下，排放物主要是蒸汽和壓力(以及由水的任何添加物引起的任何排放物)。這樣，排放物將非常干凈，不存在常規(guī)烴類燃料產(chǎn)生的通常含量的有毒烴類副產(chǎn)物。
通過(guò)進(jìn)氣閥24吸入燃燒室2的空氣具有兩個(gè)主要效果。首先，空氣中的氧將為燃料的燃燒過(guò)程提供化學(xué)計(jì)量燃料-空氣混合物。其次，在呼吸循環(huán)中，吸入燃燒室2中的諸如氮、氬之類的惰性氣體(為空氣的一部分)而不燃燒，但是，當(dāng)惰性氣體受熱時(shí)將發(fā)生膨脹，有助于為向下驅(qū)動(dòng)活塞4提供彈力。關(guān)于這一點(diǎn)，在使用礦物燃料或液化氣燃料時(shí)，這些氣體在本發(fā)明的點(diǎn)火系統(tǒng)1和100中起著同樣的作用。
通常，汽油燃燒的化學(xué)計(jì)量比為14～16份空氣比1份汽油。在本發(fā)明中使用水作為燃料的情況下，氫燃燒的化學(xué)計(jì)量比為8份氧比1份氫。
在使用水作為燃料的情況下，水可以是淡水、蒸餾水、過(guò)濾后的鹽水、過(guò)濾后的半咸水、過(guò)濾后的再處理或過(guò)濾后的再循環(huán)廢水，但是，并不限于上面例舉的類型。
使用共振頻率電磁輻射，尤其是在有磁場(chǎng)的情況下使用共振頻率電磁輻射，使得燃料中的氫原子獲得高的自旋溫度，產(chǎn)生共振而與燃料中的其它原子分離。
工業(yè)應(yīng)用性本發(fā)明的點(diǎn)火系統(tǒng)和常規(guī)的點(diǎn)火系統(tǒng)相比具有許多優(yōu)點(diǎn)。下面將說(shuō)明其中的部分優(yōu)點(diǎn)。
不論燃料是水、烴類、乙醇、可燃?xì)怏w還是富氫化合物，本發(fā)明的點(diǎn)火系統(tǒng)都能使燃料更有效地燃燒。本發(fā)明的點(diǎn)火系統(tǒng)的許多應(yīng)用均可減少使用烴類作為燃料時(shí)所產(chǎn)生的有毒排放物的數(shù)量。
用水作燃料還具有其它優(yōu)點(diǎn)。例如，排出物中不會(huì)含有有毒成分(除了可能由加入水燃料中的少量添加物引起的有毒成分之外)。用水作燃料時(shí)，排出成分是蒸汽和壓力。蒸汽是在當(dāng)發(fā)射器停止發(fā)射電磁輻射時(shí)，氫原子和氧原子重新結(jié)合形成水時(shí)產(chǎn)生的。這發(fā)生在活塞的上沖程過(guò)程中。排出的蒸汽可收集、冷凝(用一個(gè)冷凝器)，并返回燃料箱中，供點(diǎn)火系統(tǒng)再使用。這樣，就不需要給點(diǎn)火系統(tǒng)輸送大量燃料儲(chǔ)備。另外，由于水在室溫下不會(huì)燃燒，因此，使用水作為燃料比使用烴類安全。由于車輛、飛機(jī)及船舶可攜帶顯著減少的燃料儲(chǔ)備，因此這些優(yōu)點(diǎn)特別適合于運(yùn)輸、航空及航海業(yè)。此外，常規(guī)車輛、飛機(jī)及船舶中使用烴類燃料，在碰撞及其它事故中存在燃料爆炸及起火的危險(xiǎn)。使用水作為燃料，則可消除這些潛在的危險(xiǎn)。
使用水作為燃料帶來(lái)的其它優(yōu)點(diǎn)包括消除燃燒室中的碳沉積。這樣，發(fā)動(dòng)機(jī)壽命更長(zhǎng)，服務(wù)壽命更長(zhǎng)。
本發(fā)明的點(diǎn)火系統(tǒng)的其它優(yōu)點(diǎn)對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)是顯而易見(jiàn)的。
對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，顯而易見(jiàn)的修改及變更均在本發(fā)明權(quán)利保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1．一種點(diǎn)火系統(tǒng)，其特征在于它包括向燃燒室噴入燃料的燃料霧化裝置，電磁輻射發(fā)生器以及和電磁輻射發(fā)生器連接的發(fā)射器，其中，所述的電磁輻射發(fā)生器產(chǎn)生的電磁輻射由所述的發(fā)射器發(fā)射，并照射所述的燃料，使所述的燃料加熱、電離并燃燒。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的點(diǎn)火系統(tǒng)，其特征在于有一個(gè)或多個(gè)磁場(chǎng)，以增強(qiáng)原子電離，并使所述燃料的選定原子的原子核磁化。
3．根據(jù)權(quán)利要求2所述的點(diǎn)火系統(tǒng)，其特征在于在所述的燃燒室殼體上至少裝有一個(gè)磁體，以產(chǎn)生所述的磁場(chǎng)。
4．根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的點(diǎn)火系統(tǒng)，其特征在于在所述的燃燒室中設(shè)置的活塞頭上至少裝有一個(gè)磁體。
5．根據(jù)權(quán)利要求2至4中所述的任何一種點(diǎn)火系統(tǒng)，其特征在于所述的發(fā)射器至少裝有一個(gè)磁體。
6．根據(jù)權(quán)利要求3至5中所述的任何一種點(diǎn)火系統(tǒng)，其特征在于所述的磁體是陶瓷磁體。
7．根據(jù)權(quán)利要求3至6中所述的任何一種點(diǎn)火系統(tǒng)，其特征在于所述的磁體是稀土磁體。
8．根據(jù)權(quán)利要求3至7中所述的任何一種點(diǎn)火系統(tǒng)，其特征在于所述的磁體是直流電流磁體。
9．根據(jù)權(quán)利要求3至8中所述的任何一種點(diǎn)火系統(tǒng)，其特征在于所述的磁場(chǎng)產(chǎn)生約為0.05～2.0泰斯拉的磁通量密度。
10．根據(jù)權(quán)利要求1至9中所述的任何一種點(diǎn)火系統(tǒng)，其特征在于；所述的電磁輻射發(fā)生器，產(chǎn)生使所述的燃燒室中的所述燃料電離的共振頻率電磁輻射。
11．根據(jù)權(quán)利要求1至10中所述的任何一種點(diǎn)火系統(tǒng)，其特征在于所述的電磁輻射發(fā)生器產(chǎn)生加熱和電離所述燃料的共振磁性頻率電磁輻射。
12．根據(jù)權(quán)利要求1至11中所述的任何一種點(diǎn)火系統(tǒng)，其特征在于所述的電磁輻射發(fā)生器產(chǎn)生頻率約為100MHz～100GHz的電磁輻射。
13．根據(jù)權(quán)利要求12所述的點(diǎn)火系統(tǒng)，其特征在于所述的電磁輻射具有約為1420MHz的頻率。
14．根據(jù)權(quán)利要求1至13中所述的任何一種點(diǎn)火系統(tǒng)，其特征在于所述的電磁輻射發(fā)生器的能量輸出約為200～10,000瓦。
15．根據(jù)權(quán)利要求1至14中所述的任何一種點(diǎn)火系統(tǒng)，其特征在于所述的電磁輻射發(fā)生器有一個(gè)磁控管或速調(diào)管。
16．根據(jù)權(quán)利要求1至15中所述的任何一種點(diǎn)火系統(tǒng)，其特征在于所述的電磁輻射發(fā)生器直接和所述的發(fā)射器連接。
17．根據(jù)權(quán)利要求1至16中所述的任何一種點(diǎn)火系統(tǒng)，其特征在于所述的發(fā)射器通過(guò)波導(dǎo)器件和所述的電磁輻射發(fā)生器連接。
18．根據(jù)權(quán)利要求1至17中所述的任何一種點(diǎn)火系統(tǒng)，其特征在于由所述的電磁輻射發(fā)生器產(chǎn)生的所述的電磁輻射，是由所述的發(fā)射器在點(diǎn)火系統(tǒng)燃燒循環(huán)的預(yù)設(shè)時(shí)間以短促脈沖的形式發(fā)射。
19．根據(jù)權(quán)利要求18所述的點(diǎn)火系統(tǒng)，其特征在于裝有計(jì)時(shí)裝置，并使其產(chǎn)生矩形選通脈沖，從而使所述的發(fā)射器在所述的預(yù)設(shè)時(shí)間發(fā)射所述的電磁輻射。
20．根據(jù)權(quán)利要求18或19所述的點(diǎn)火系統(tǒng)，其特征在于在所述的燃燒室內(nèi)裝有一個(gè)往復(fù)式活塞，以及對(duì)應(yīng)于所述的往復(fù)式活塞的預(yù)定位置設(shè)定的預(yù)設(shè)時(shí)間。
21．根據(jù)權(quán)利要求20所述的點(diǎn)火系統(tǒng)，其特征在于所述的計(jì)時(shí)裝置的安置，使所述的發(fā)射器從所述的往復(fù)式活塞到達(dá)上死點(diǎn)之前約18°，到達(dá)所述的往復(fù)式活塞完成下沖程之前或之時(shí)，發(fā)射所述的電磁輻射，從而增強(qiáng)所述的燃料在所述燃燒室內(nèi)的基本完全電離。
22．根據(jù)權(quán)利要求1至21中所述的任何一種點(diǎn)火系統(tǒng)，其特征在于所述的發(fā)射器直接向所述的燃燒室中發(fā)射所述的電磁輻射，所述的燃料霧化裝置直接向所述的燃燒室中噴入所述燃料。
23．根據(jù)權(quán)利要求1至21中所述的任何一種點(diǎn)火系統(tǒng)，其特征在于裝有預(yù)燃燒室，所述的發(fā)射器把所述的電磁輻射射入所述的預(yù)燃燒室中，所述的燃料霧化裝置把所述的燃料噴入所述的預(yù)燃燒室內(nèi)，使所述的燃料在所述的預(yù)燃燒室中被加熱和電離。
24．根據(jù)權(quán)利要求23所述的點(diǎn)火系統(tǒng)，其特征在于在所述的預(yù)燃燒室中至少產(chǎn)生一個(gè)磁場(chǎng)。
25根據(jù)權(quán)利要求24所述的點(diǎn)火系統(tǒng)，其特征在于所述的預(yù)燃燒室至少有一個(gè)磁體，以產(chǎn)生所述的磁場(chǎng)。
26．根據(jù)權(quán)利要求23至25中所述的任何一種點(diǎn)火系統(tǒng)，其特征在于所述的預(yù)燃燒室和所述的燃燒室連通，從而使所述的電磁輻射和所述的燃料能夠從所述的預(yù)燃燒室進(jìn)入所述燃燒室。
27．根據(jù)權(quán)利要求1至26中所述的任何一種點(diǎn)火系統(tǒng)，其特征在于所述的燃料霧化裝置以燃料霧滴的形式噴射燃料。
28．根據(jù)權(quán)利要求27所述的點(diǎn)火系統(tǒng)，其特征在于所述的燃料霧滴具有約高達(dá)1,000微米的平均直徑。
29．根據(jù)權(quán)利要求28所述的點(diǎn)火系統(tǒng)，其特征在于所述的燃料霧滴具有約高達(dá)100微米的平均直徑。
30．根據(jù)權(quán)利要求28或29所述的點(diǎn)火系統(tǒng)，其特征在于所述的燃料霧滴的平均直徑約為1～5微米。
31．根據(jù)權(quán)利要求1至30中所述的任何一種點(diǎn)火系統(tǒng)，其特征在于所述的燃料在高壓下，從所述的燃料霧化裝置噴射。
32．根據(jù)權(quán)利要求31所述的點(diǎn)火系統(tǒng)，其特征在于裝有燃料噴射泵，使所述的燃料在高壓下噴射。
33．根據(jù)權(quán)利要求31所述的點(diǎn)火系統(tǒng)，其特征在于裝有泵，使所述的燃料在高壓下噴射。
34．根據(jù)權(quán)利要求31至33中所述的任何一種點(diǎn)火系統(tǒng)，其特征在于所述的燃料在約50～250巴的壓強(qiáng)下噴射。
35．根據(jù)權(quán)利要求1至34中所述的任何一種點(diǎn)火系統(tǒng)，其特征在于所述的燃料包括水，水分子被加熱，并分解為氫原子和氧原子，氫原子隨后被電離并燃燒。
36．根據(jù)權(quán)利要求1至34中所述的任何一種點(diǎn)火系統(tǒng)，其特征在于所述的燃料包括烴類化合物，所述的烴類化合物的分子被加熱，并分解為組成原子，隨后氫原子被電離并燃燒。
37．根據(jù)權(quán)利要求35或36所述的點(diǎn)火系統(tǒng)，其特征在于所述的燃料包括增強(qiáng)燃燒的添加物。
38．根據(jù)權(quán)利要求37所述的點(diǎn)火系統(tǒng)，其特征在于所述的添加物選自烴類燃料、乙醇、糖、環(huán)己氨基磺酸鈣、可燃?xì)怏w和化學(xué)添加物。
39．根據(jù)權(quán)利要求1至38中所述的任何一種點(diǎn)火系統(tǒng)，其特征在于設(shè)有在所述的點(diǎn)火系統(tǒng)的呼吸循環(huán)時(shí)吸入空氣的進(jìn)氣裝置。
40．根據(jù)權(quán)利要求39所述的點(diǎn)火系統(tǒng)，其特征在于所述的進(jìn)氣裝置包括空氣吸入的單向閥。
41．根據(jù)權(quán)利要求1至40中所述的任何一種點(diǎn)火系統(tǒng)，其特征在于設(shè)有從所述的燃燒室排出燃燒產(chǎn)物的排氣裝置。
42．根據(jù)權(quán)利要求1至41中所述的任何一種點(diǎn)火系統(tǒng)，其特征在于裝有減壓裝置，當(dāng)所述的燃燒室內(nèi)的壓強(qiáng)超過(guò)了預(yù)定水平時(shí)，啟動(dòng)所述的減壓裝置，避免所述的燃燒室內(nèi)過(guò)量增壓。
43．根據(jù)權(quán)利要求1至42中所述的任何一種點(diǎn)火系統(tǒng)，其特征在于在所述的燃燒室內(nèi)設(shè)有至少有一個(gè)凹腔的往復(fù)式活塞，所述的凹腔用于增強(qiáng)所述的電磁輻射沿不同方向反射離開(kāi)所述的活塞。
44．根據(jù)權(quán)利要求1至43中所述的任何一種點(diǎn)火系統(tǒng)，其特征在于所述的燃料霧化裝置，沿著約90°角度穿過(guò)所述磁場(chǎng)的方向噴射所述燃料。
45．根據(jù)權(quán)利要求1至44中所述的任何一種點(diǎn)火系統(tǒng)，其特征在于所述的燃料霧化裝置和所述的發(fā)射器是彼此偏斜相對(duì)配置的。
46．根據(jù)權(quán)利要求45所述的點(diǎn)火系統(tǒng)，其特征在于所述的燃料霧化裝置和所述的發(fā)射器彼此偏斜約90°。
47．根據(jù)權(quán)利要求1至46中所述的任何一種點(diǎn)火系統(tǒng)，其特征在于裝有加熱塞，為所述的燃料提供附加加熱。
48．根據(jù)權(quán)利要求1至47中所述的任何一種點(diǎn)火系統(tǒng)，其特征在于裝有為所述的電磁輻射發(fā)生器提供初始啟動(dòng)能量輸入的電源。
49．根據(jù)權(quán)利要求1至48中所述的任何一種點(diǎn)火系統(tǒng)，其特征在于裝有在初始啟動(dòng)后向所述的電磁輻射發(fā)生器提供能量輸入的交流發(fā)電裝置。
50．根據(jù)權(quán)利要求1至49中所述的任何一種點(diǎn)火系統(tǒng)，其特征在于所述的點(diǎn)火系統(tǒng)作為改進(jìn)系統(tǒng)安裝在現(xiàn)有的發(fā)動(dòng)機(jī)中。
51．一種點(diǎn)火方法，它包括向燃燒室中噴入燃料，產(chǎn)生電磁輻射，并用所述的電磁輻射照射所述燃料，使所述燃料加熱、電離并燃燒。
52．根據(jù)權(quán)利要求51所述的方法，其特征在于提供了一個(gè)或多個(gè)磁場(chǎng)，以增強(qiáng)原子電離，并使所述燃料的選定原子的原子核磁化。
53．根據(jù)權(quán)利要求52所述的方法，其特征在于所述的磁場(chǎng)產(chǎn)生約為0.05～2.0泰斯拉的磁通量密度。
54．根據(jù)權(quán)利要求51至53中所述的任何一種方法，其特征在于產(chǎn)生的電磁輻射的頻率約為100MHz～100GHz。
55．根據(jù)權(quán)利要求54所述的方法，其特征在于所述的電磁輻射的頻率約為1420MHz。
56．根據(jù)權(quán)利要求51至55中所述的任何一種方法，其特征在于在燃燒循環(huán)的預(yù)設(shè)時(shí)間以短促脈沖的形式發(fā)射所述的電磁輻射。
57．根據(jù)權(quán)利要求56所述的方法，其特征在于從燃燒室中的往復(fù)式活塞到達(dá)上死點(diǎn)之前約18°開(kāi)始，到所述的活塞完成下沖程之前或之時(shí)，發(fā)射所述的電磁輻射，從而增強(qiáng)所述燃料的基本完全電離。
58．根據(jù)權(quán)利要求51至57中所述的任何一種方法，其特征在于所述的電磁輻射直接射入所述的燃燒室，所述燃料被直接噴入所述燃燒室。
59．根據(jù)權(quán)利要求1(似應(yīng)為51-譯注)至58中所述的任何一種方法，其特征在于所述的電磁輻射射入預(yù)燃燒室，所述燃料被噴入所述的預(yù)燃燒室，使所述燃料在所述的預(yù)燃燒室中被加熱和電離。
60．根據(jù)權(quán)利要求1(似應(yīng)為51-譯注)至59中所述的任何一種方法，其特征在于所述燃料以霧滴的形式噴入。
61．根據(jù)權(quán)利要求60所述的方法，其特征在于所述的霧滴具有約高達(dá)1,000微米的平均直徑。
62．根據(jù)權(quán)利要求61所述的方法，其特征在于所述的霧滴具有約高達(dá)100微米的平均直徑。
63．根據(jù)權(quán)利要求62所述的方法，其特征在于所述的霧滴的平均直徑約為1～5微米。
64．根據(jù)權(quán)利要求51至63中所述的任何一種方法，其特征在于在高壓下噴射所述燃料。
65．根據(jù)權(quán)利要求64所述的方法，其特征在于在約為50～250巴的壓強(qiáng)下噴射所述燃料。
66．根據(jù)權(quán)利要求51至65中所述的任何一種方法，其特征在于所述燃料被分解為其組成原子，并且隨后被電離和燃料。
67．根據(jù)權(quán)利要求51至66中所述的任何一種方法，其特征在于向燃料中加入添加物以增強(qiáng)燃燒。
68．根據(jù)權(quán)利要求51至67中所述的任何一種方法，其特征在于在呼吸循環(huán)中，空氣被吸入燃燒室中。
69．根據(jù)權(quán)利要求51至68中所述的任何一種方法，其特征在于燃燒產(chǎn)物被從所述的燃燒室中排出。
70．根據(jù)權(quán)利要求51至69中所述的任何一種方法，其特征在于如果燃燒室內(nèi)的壓強(qiáng)超過(guò)預(yù)定水平，釋放所述的燃燒室中的壓強(qiáng)，避免在所述的燃燒室中過(guò)量增壓。
71．根據(jù)權(quán)利要求51至70中所述的任何一種方法，其特征在于沿著約90°角度穿過(guò)所述磁場(chǎng)的方向噴射所述燃料。
72．根據(jù)權(quán)利要求51至71中所述的任何一種方法，其特征在于所述的電磁輻射和所述燃料噴射以彼此偏斜相對(duì)的方式相對(duì)引入。
73．根據(jù)權(quán)利要求72所述的方法，其特征在于所述的電磁輻射和所述燃料噴射彼此偏斜約90°引入。
74．根據(jù)權(quán)利要求1至50中所述的任何一種點(diǎn)火系統(tǒng)，其特征在于所述的電磁輻射發(fā)生器產(chǎn)生具有脈沖波形的電磁輻射。
75．根據(jù)權(quán)利要求1至50中所述的任何一種或74所述的點(diǎn)火系統(tǒng)，其特征在于所述的電磁輻射發(fā)生器產(chǎn)生具有連續(xù)波形的電磁輻射。
76．根據(jù)權(quán)利要求1至50中所述的任何一種或74或75所述的點(diǎn)火系統(tǒng)，其特征在于所述燃料包括能夠被電磁輻射電離和點(diǎn)燃的一種物質(zhì)或多種物質(zhì)。
全文摘要
一種點(diǎn)火系統(tǒng)(1),它包括向燃燒室(2)中噴入燃料(10)的燃料霧化裝置(6)。一個(gè)電磁輻射發(fā)生器(8)和發(fā)射電磁輻射(11)的發(fā)射器(12)相連。電磁輻射(11)照射燃料(10),使燃料(10)電離并燃燒?？稍谌紵抑行纬梢粋€(gè)磁場(chǎng),以增強(qiáng)燃燒室中燃料的原子電離。
文檔編號(hào)F02P23/04GK1233314SQ97198800
公開(kāi)日1999年10月27日 申請(qǐng)日期1997年9月30日 優(yōu)先權(quán)日1996年9月30日
發(fā)明者馬修·馬克·貝比克 申請(qǐng)人:馬修·馬克·貝比克