JP2013508600A - Fuel vapor system for fuel economizer for internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
内燃機関用燃料気化装置は、ある容積を画成して加熱される閉鎖された圧力室と、液体燃料噴霧を噴射するように配置された液体燃料供給システムを有する。この閉鎖された圧力室は、少なくとも一つの出口と熱伝導面の間に混合領域を形成するように、熱伝導面に関して構成されると共に配置され、この混合領域では、燃料の噴霧が、前述の容積を通ってその出口から前進するにつれて、以前に熱伝導面上を移動することによって熱伝導面から熱を受領し、かつ、再循環されて加熱された、燃料蒸気と混合することによって、実質的に加熱されて気化される。この燃料気化装置は蒸気流出通路と連絡し、この蒸気流出通路を介して、加圧された蒸気は、少なくとも一つの燃焼領域に供給されるように、閉鎖された圧力室に流出する。この熱伝導面は、閉鎖された圧力室の外部の周りを循環する内燃機関の冷却剤によって加熱されるように配置することができる。A fuel vaporizer for an internal combustion engine has a closed pressure chamber that is heated to define a volume and a liquid fuel supply system that is arranged to inject a liquid fuel spray. The closed pressure chamber is configured and arranged with respect to the heat transfer surface so as to form a mixing region between the at least one outlet and the heat transfer surface, in which the fuel spray is aforesaid. As it advances through its volume from its outlet, it has received heat from the heat transfer surface by moving on the heat transfer surface previously and is mixed with fuel vapor that has been recirculated and heated. Is heated and vaporized. The fuel vaporizer communicates with a steam outlet passage, through which the pressurized steam flows into a closed pressure chamber so as to be supplied to at least one combustion region. This heat conducting surface can be arranged to be heated by the coolant of the internal combustion engine circulating around the outside of the closed pressure chamber.
Description
本発明は、内燃機関の燃焼を改善するために液体燃料を燃料蒸気に変えるシステムに関するものである。 The present invention relates to a system that converts liquid fuel into fuel vapor to improve combustion in an internal combustion engine.
燃料がエンジンに供給される方法は、燃料効率と排気物質の両方に重大な影響を及ぼす。気化器を備えたピストン・エンジンにおいては、液体ガソリンが燃焼用空気流の中央に導入され、その後、空気と燃料の混合気はエンジンのシリンダに分岐されて分配される。複数のシリンダに燃料噴射装置を備えたピストン・エンジンでは、加圧された液体燃料は、液体燃料粒子群の噴霧を噴射するように、燃料噴射装置のノズルを強制的に通過させられる。これらの噴霧は、シリンダの吸気ポートで混合気に噴射されるか、又は、直接、燃焼領域に噴射される。これらのエンジンやその他のエンジンにおける燃料の不完全燃焼は、燃料の節約に悪影響を及ぼすと共に、有害な排気物質を生成する。 The manner in which fuel is supplied to the engine has a significant impact on both fuel efficiency and exhaust emissions. In a piston engine with a carburetor, liquid gasoline is introduced into the center of the combustion air stream, after which the air / fuel mixture is branched and distributed to the engine cylinders. In a piston engine having a fuel injection device in a plurality of cylinders, pressurized liquid fuel is forced through a nozzle of the fuel injection device so as to inject a spray of liquid fuel particles. These sprays are injected into the mixture at the intake port of the cylinder or directly into the combustion zone. Incomplete combustion of fuel in these and other engines adversely affects fuel savings and produces harmful emissions.
過去数十年にわたり、内燃機関の燃料効率を向上させ、排気物質を減少させるための手段として、予め気化された燃料についての種々の提案がなされている。 Over the past several decades, various proposals have been made for pre-vaporized fuel as a means for improving the fuel efficiency of internal combustion engines and reducing exhaust emissions.
クーク(米国特許第5746188号)及びシェトレイ(米国特許第6758194号)は、電気加熱要素を用いた燃料気化装置のいくつかの実施例を説明している。 Cooke (US Pat. No. 5,746,188) and Shetley (US Pat. No. 6,758,194) describe several examples of fuel vaporizers using electric heating elements.
前述の提案にも関わらず、燃料効率を向上させ、排気物質を減少させるための余地はかなり存在する。 Despite the above proposals, there is considerable room for improving fuel efficiency and reducing emissions.
内燃機関用の燃料蒸発装置は、少なくとも一部を壁で囲繞された第一の容積を画成する第一の閉鎖された室と、この第一の閉鎖された室の内部の熱伝達面と、この第一の閉鎖された室を少なくとも部分的に囲繞し、第二の容積を画成する、第二の閉鎖された室と、液体燃料供給ラインと燃料噴射装置を有し、この燃料噴射装置は、加圧下で、熱伝達面から間隔をおいた少なくとも一つのオリフィスから、液体燃料の噴霧の拡大されたパターンを第一の容積内に噴射するように配置されている、液体燃料供給システムを含む。熱流体システムは、加熱された流体を第二の容積に導入し、この加熱された流体から第一の閉鎖された室の全てを介して熱を伝達するように構成され、そして、気化された燃料の出口は、気化された燃料を、第一の閉鎖された室から、エンジンの少なくとも一つの燃焼領域に燃料を供給する燃焼燃料供給ラインに移動させるように構成されている。 A fuel evaporation apparatus for an internal combustion engine includes a first closed chamber defining a first volume at least partially surrounded by a wall, and a heat transfer surface inside the first closed chamber. A second closed chamber, at least partially surrounding the first closed chamber and defining a second volume, a liquid fuel supply line and a fuel injection device, the fuel injection The apparatus is arranged to inject a magnified pattern of liquid fuel spray into the first volume under pressure from at least one orifice spaced from the heat transfer surface including. The thermal fluid system is configured to introduce a heated fluid into the second volume, transfer heat from the heated fluid through all of the first closed chamber, and is vaporized The fuel outlet is configured to move the vaporized fuel from the first closed chamber to a combustion fuel supply line that supplies fuel to at least one combustion region of the engine.
いくつかの実施例においては、第一の閉鎖された室の熱伝達面は、第一の閉鎖された室の壁である。随意に、この熱伝達面は、供給ステムの壁と熱伝導する、表面積を増加された部材であることができる。 In some embodiments, the heat transfer surface of the first closed chamber is the wall of the first closed chamber. Optionally, the heat transfer surface can be an increased surface area member that conducts heat with the walls of the supply stem.
この気化システムは、また、最適な圧力逃し弁を含むことができる。この圧力逃し弁は、第一の閉鎖された室の内部の圧力が、予め定められたしきい値を超えると開放し、かつ、気化された燃料を液体燃料供給システムに移動させるように構成することができる。第一の閉鎖された室は、また、上端と下端を含み、この上端に、気化された燃料の出口を構成し、この下端に、液体燃料のリターンが構成することができる。 The vaporization system can also include an optimal pressure relief valve. The pressure relief valve is configured to open when the pressure inside the first closed chamber exceeds a predetermined threshold and move the vaporized fuel to the liquid fuel supply system. be able to. The first closed chamber may also include an upper end and a lower end, which may constitute a vaporized fuel outlet, at which the liquid fuel return may be configured.
いくつかの実施例は、内燃機関の少なくとも一つの燃焼領域に燃料を供給する方法を提供することができる。この方法は、気化室を少なくとも部分的に囲繞する容積に、加熱された流体を導入し、この加熱された流体から気化室に熱を移動し、液体燃料供給ラインを介して燃料を気化室に供給し、超大気圧でほぼ液体の燃料を気化室に噴射し、このほぼ液体の燃料を気化室内で気化し、そして、気化された燃料を気化室から燃焼室燃料供給ラインに吐出させることを含む。 Some embodiments may provide a method of supplying fuel to at least one combustion region of an internal combustion engine. The method introduces a heated fluid into a volume that at least partially surrounds the vaporization chamber, transfers heat from the heated fluid to the vaporization chamber, and transfers fuel to the vaporization chamber via a liquid fuel supply line. Supplying and injecting substantially liquid fuel into the vaporization chamber at superatmospheric pressure, vaporizing the substantially liquid fuel in the vaporization chamber, and discharging the vaporized fuel from the vaporization chamber to the combustion chamber fuel supply line. .
本発明の方法は、更に、液体燃料バイパス弁で、気化室から供給される気化された燃料が燃焼領域で必要とされる燃料に不十分であることを示す信号を受信し、液体燃料バイパス弁を少なくとも部分的に開放し、液体燃料を液体燃料供給ラインから燃焼室燃料供給ラインにそらせることによって、気化室を迂回させることを含むことができる。本発明の方法は、また、液体燃料を気化室から液体燃料供給ラインに戻すことを含むことができる。更に、本発明の方法は、気化室内の圧力が予め定められたしきい値を超えると、圧力逃し弁を開放させることを含むことができる。 The method of the present invention further receives at the liquid fuel bypass valve a signal indicating that the vaporized fuel supplied from the vaporization chamber is insufficient for the fuel required in the combustion zone, and the liquid fuel bypass valve At least partially, and diverting the vaporization chamber by diverting the liquid fuel from the liquid fuel supply line to the combustion chamber fuel supply line. The method of the present invention can also include returning liquid fuel from the vaporization chamber to the liquid fuel supply line. Further, the method of the present invention can include opening the pressure relief valve when the pressure in the vaporization chamber exceeds a predetermined threshold.
本発明のいくつかの実施例は、内燃機関用の燃料気化装置乃至燃料蒸発器を含むことができる。この燃料気化装置は、ある容積を画成する閉鎖された圧力室と、この容積と関係し、かつ、加熱されるように配置された、熱伝導面と、この熱伝導面から間隔をおいた少なくとも一つのオリフィスからこの容積内に、液体燃料の噴霧の拡大されたパターンを超大気圧下で噴射するように配置された、燃料供給装置を含み、この液体燃料供給装置は、燃料を、気化のための容積内に噴射し、内燃機関の少なくとも一つの燃焼領域に供給する。この閉鎖された圧力室と液体燃料供給ラインは、少なくとも一つの出口と熱伝導面との間に混合領域を形成するように、構成されると共に熱伝導面に関して配置され、この混合領域において、燃料の噴霧は、前述の容積を通って前述の出口から前進するときに、以前に熱伝導面上を移動して熱伝導面から熱を受け取っている、再計算された、加熱された燃料蒸気と混合することによって、実質的に加熱されかつ気化される。この燃料気化装置は、加圧された蒸気が、蒸気流出通路を介して、閉鎖された圧力室を出て、前述の少なくとも一つの燃焼領域に供給されるように、蒸気排出通路と連携させることができる。この熱伝導面は、閉鎖された圧力室の外側を循環する冷却剤によって少なくとも部分的に加熱されるように、配置することができる。 Some embodiments of the present invention may include a fuel vaporizer or fuel evaporator for an internal combustion engine. The fuel vaporizer includes a closed pressure chamber defining a volume, a heat conducting surface associated with the volume and arranged to be heated, and spaced from the heat conducting surface. A fuel supply device arranged to inject an enlarged pattern of liquid fuel spray into the volume from at least one orifice under superatmospheric pressure, the liquid fuel supply device comprising a fuel for vaporization For injection into at least one combustion zone of the internal combustion engine. The closed pressure chamber and liquid fuel supply line are configured and arranged with respect to the heat transfer surface so as to form a mixing region between the at least one outlet and the heat transfer surface, in which the fuel is The spray of the recalculated heated fuel vapor that has previously traveled over the heat conducting surface and receiving heat from the heat conducting surface as it advances from the outlet through the aforementioned volume. By mixing, it is substantially heated and vaporized. The fuel vaporizer is linked to the steam discharge passage so that the pressurized steam exits the closed pressure chamber via the steam outlet passage and is supplied to the at least one combustion zone. Can do. This heat conducting surface can be arranged to be at least partly heated by a coolant circulating outside the closed pressure chamber.
いくつかの実施例は、更に、第二の閉鎖された室を含むことができる。この第二の閉鎖された室は、前述の閉鎖された圧力室を少なくとも部分的に囲繞し、かつ、エンジンの冷却剤が循環する容積を画成する。更に、いくつかの実施例は、エンジン冷却剤の入り口と、エンジン冷却剤の出口を含むことができる。これらの実施例では、エンジン冷却剤の入り口を通って入るエンジン冷却剤は、エンジン冷却剤の出口を通って出るエンジン冷却剤よりも、高い温度である。 Some embodiments may further include a second closed chamber. This second closed chamber at least partially surrounds said closed pressure chamber and defines a volume through which engine coolant circulates. Further, some embodiments may include an engine coolant inlet and an engine coolant outlet. In these embodiments, the engine coolant entering through the engine coolant inlet is at a higher temperature than the engine coolant exiting through the engine coolant outlet.
いくつかの実施例は、また、前述の気化装置の流出通路と関係する流れ制御装置を含むことができる。この流れ制御装置は、少なくとも一つの燃料蒸気噴射装置を含み、この少なくとも一つの燃料蒸気噴射装置は、それぞれの要求に応じて動作するように構成された、それぞれの少なくとも一つの燃焼領域に直接に又は間接に連通し、前述の燃料気化装置は、加圧された燃料蒸気がエンジンに流れることを可能にし、他方、前述の蒸気が生成される前述の容積内で実質的な超大気圧を維持するように、構成されると共に配置される。前述の燃料気化装置は、また、液体燃料リターン出口を含むことができる。 Some embodiments may also include a flow control device associated with the outlet passage of the vaporizer described above. The flow control device includes at least one fuel vapor injector, and the at least one fuel vapor injector is directly in each at least one combustion zone configured to operate according to a respective requirement. Alternatively, or indirectly, the fuel vaporizer described above allows pressurized fuel vapor to flow to the engine while maintaining a substantially superatmospheric pressure within the volume where the vapor is generated. Configured and arranged as such. The fuel vaporizer described above can also include a liquid fuel return outlet.
本発明の範囲内で選択された設計事項の詳細が、添付図面と下記の説明に記載されている。 Details of design matters selected within the scope of the invention are set forth in the accompanying drawings and the description below.
ここに開示された複数の実施例は、単に、本発明を製造し、使用するための特徴的な方法で例示されているから、本発明の範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。 The embodiments disclosed herein are merely illustrative in a characteristic manner for making and using the invention and should not be construed as limiting the scope of the invention.
本発明は、ある程度詳細に記載されているが、この開示の精神及び範囲から離れることなく、本発明の構造の詳細とその構成要素の配置において、多くの変更態様が可能であることに留意するべきである。本発明は、例示することを目的としてここに記載された複数の実施例に限定されるべきではない。 While the invention has been described in some detail, it should be noted that many variations in the details of the structure of the invention and the arrangement of its components are possible without departing from the spirit and scope of this disclosure. Should. The present invention should not be limited to the embodiments described herein for purposes of illustration.
本発明の複数の好ましい実施例が図1乃至4に記載されており、ここで、エンジン冷却剤は気化室を加熱するために使用されている。図1に示された蒸発装置の実施例では、気化室900は冷却剤室905によって少なくとも部分的に囲繞され、これにより冷却剤キャビティ910を形成している。
Several preferred embodiments of the present invention are described in FIGS. 1-4, where engine coolant is used to heat the vaporization chamber. In the vaporizer embodiment shown in FIG. 1, the
液体で冷却される既知の内燃機関においては、冷却剤のような液体は、エンジン及びシリンダーヘッドを通って延在する複数の導管路に分配されて運ばれる。この液体は水でよいが、一般には、水と、エチレングリコールやプロピレングリコールのような不凍剤との混合液である。この冷却剤は、その後、ラジエーターに分配されて運ばれて、この流体の内部からその周囲の外気に、熱が移動させられる。遠心ポンプのようなポンプが、このシステムに冷却剤を循環させる。この冷却剤は、閉じられたシステム内で機能し、再循環される。 In known internal combustion engines that are cooled with a liquid, a liquid such as a coolant is delivered in a plurality of conduits that extend through the engine and cylinder head. This liquid may be water, but is generally a mixture of water and an antifreeze such as ethylene glycol or propylene glycol. This coolant is then distributed and carried to the radiator to transfer heat from the interior of the fluid to the surrounding ambient air. A pump, such as a centrifugal pump, circulates coolant through the system. This coolant functions in a closed system and is recirculated.
図1の実施例では、相対的に高温の冷却剤が、冷却剤入り口915を通って、冷却剤キャビティ内に入り、気化室900の外部の周りを流れて、冷却剤出口920で冷却剤キャビティ910を出る。この高温の冷却剤は、この冷却剤から相対的に低温の気化室に熱を移動させることによって、気化室900を加熱する役割を果たす。種々の実施例では、冷却剤から気化室900に移動する熱量を増加させるため、この気化室の外部は、複数のフィンやその他の表面改良要素を含むことができる。更に、気化室の壁を通って冷却剤から気化室内の燃料に熱が移動することを促進するため、気化室を熱伝導率の高い材料で作ることができる。冷却剤室905は、冷却剤室内の熱の保持力を促進し、更に、気化室900への熱の移動を促進するため、断熱材や熱伝導率の低い材料で作ることができる。
In the embodiment of FIG. 1, a relatively hot coolant enters the coolant cavity through the
図1の実施例では、好ましくは、冷却剤は、例えばサーモスタットで冷却剤が最高温度又はその付近にあるときに、従来技術で周知のように、自動車の標準的な冷却システムから引き出すことができる。最高温度の冷却剤を気化に用いることが、より効率的な作用を提供する。 In the embodiment of FIG. 1, preferably the coolant can be drawn from a standard automotive cooling system, as is well known in the prior art, for example when the coolant is at or near the maximum temperature in a thermostat. . Using the highest temperature coolant for vaporization provides a more efficient effect.
図1に示された実施例に加えて、気化室用の燃料入り口925は、前述のように、燃料噴射装置であることができる。気化された燃料の出口930は、気化された燃料が、気化室900を出て、少なくとも一つの燃焼領域に供給されるように設けられる。気化された燃料の出口930は、気化室900の燃料入り口925と同じ端部に位置するように、すなわち、気化された燃料の出口が、燃料が噴射される方向に沿って、全体として燃料噴射装置と一致しないように、示されている。この配置は、気化された燃料の出口930を通ってこの蒸気が外に出る前に、気化室内の燃料の再循環を促進する助けになる。邪魔板935は、新たに噴射された、ほぼ液体の燃料が、気化された燃料の出口930を通って放出されることを防止するために、設けることができる。この邪魔板935は、更に、燃料入り口925を通って流入する新たに噴射された燃料の蒸発を補助するための、ヒートシンクとしても機能する。
In addition to the embodiment shown in FIG. 1, the
液体燃料出口940は、液体燃料が蒸発容積901を出ることを許容するように、気化室900の内部に設けることができる。液体燃料は冷却剤から熱を吸収する可能性があり、かつ、液体燃料は気化のために気化室内に入る燃料が使用可能な容積を損なうから、気化室900の内部に残る液体燃料は気化室内で蒸気の生成に有害である可能性がある。流出する液体燃料がシステムから更に熱を奪うことを防止するため、液体燃料出口は、遮蔽部材945によって冷却剤キャビティ910から断熱されることができる。気化室900から取出された液体燃料は、燃料タンクに、又は、蒸発装置に供給する燃料ラインに、戻すことができる。
The
本発明の他の典型的な実施例は、図2の気化器に説明されている。図2の実施例は、図1の実施例に似ている。気化室950は、冷却剤キャビティ960を形成する冷却剤室955によって、ほぼ囲繞され、冷却剤の入り口965と冷却剤の出口970の両方を含む。この図示された実施例は、更に、燃料噴射装置として示された燃料入口975と、少なくとも一つの燃焼領域に供給するための気化された燃料の出口980と、燃料システムに戻すための液体燃料出口985とを含む。図2の実施例は、更に、気化室950と流入燃料の噴霧との間で効率的な熱伝達を行わせるための熱交換エレメント990を含む。この熱交換エレメントは網又はフィン付き部材であることができるが、熱交換エレメント990が存在しないときに使用することができる表面積よりも、全体として、大きな表面積からなる領域を含む。この増加した表面積は、液体燃料をより完全に、かつ、より効果的に気化させる、流入燃料表面に使用することができる、より大きな熱交換面を提供する。この熱交換エレメントは、いかなる材料で構成することもできるが、気化室950の壁とこの熱交換エレメントの間の熱交換を促進するため、熱伝導率の高い材料で構成されることが好ましい。
Another exemplary embodiment of the present invention is illustrated in the vaporizer of FIG. The embodiment of FIG. 2 is similar to the embodiment of FIG. The
本発明の燃料気化システムは、特に、電気的な加熱要素を含まない実施例は、更に、冷間状態でのエンジン始動状況や高荷重の状況などの種々の条件下で、燃料を燃焼領域に適切に供給することを確実にするための設備を含むことができる。 The fuel vaporization system of the present invention, particularly in embodiments that do not include an electrical heating element, further provides fuel to the combustion zone under various conditions, such as cold engine starting conditions and high load conditions. Equipment can be included to ensure proper delivery.
図3は、冷間状態でのエンジン始動と高荷重を許容する設備を含む、本発明の一つの典型的な実施例の概略図である。導電路は点線で示されているのに対し、流体通路は実線で示されている。図式的に表された気化器1000は、冷却剤の入口1005と冷却剤の出口1010を含む。気化器1000は、更に、液体燃料の入り口1015と燃料蒸気(気化された燃料)の出口1020を含む。液体燃料の出口を設けることができるが、説明を簡略にするため、液体燃料の出口は図示されていない。液体燃料は、燃料ライン1025を介して、燃料タンクから供給され、燃料ライン1030は、液体の形態及び/又は蒸気の形態の燃料を、エンジンの少なくとも一つの燃焼領域に供給する。説明を簡略にするため、高荷重用液体燃料バイパス弁1040と冷間状態でのエンジン始動用液体燃料バイパス弁1045は別々に描かれているが、これらの弁は、同一の機能を持つ単一の弁に結合することができる。この概略図には、一般的な構成要素が描かれているが、ここに、更なる動作状況が記載されることになる。
FIG. 3 is a schematic diagram of one exemplary embodiment of the present invention, including equipment that allows cold engine starting and high loads. The conductive path is indicated by a dotted line, whereas the fluid path is indicated by a solid line. The schematic representation of the
図3を再び参照すると、通常の動作状態(すなわち、エンジンの冷却剤が動作温度にあり、通常荷重の状態)では、加熱されたエンジン冷却剤は、冷却剤入口ライン1005を通って気化器システムに入り、冷却剤出口ライン1010を通って気化器システムから出る。液体燃料は、燃料タンクから液体燃料ライン1025に沿って流れ、弁1085を通って、気化器の液体燃料入口1015に導入される。気化された燃料は、気化された燃料の出口1020で気化器から流出し、弁1055を通り、燃料ライン1030を通ってエンジンの少なくとも一つの燃焼領域に至る。
Referring again to FIG. 3, under normal operating conditions (ie, engine coolant is at operating temperature and normal load), the heated engine coolant passes through the
図示された実施例において、冷間状態におけるエンジン始動条件では、気化器1000の内部を循環している冷却剤から情報を得ている温度センサー1070は、冷却剤が、一般的に180°Fと220°Fの間にある正常な動作温度でないことを示す。この温度センサーから冷間状態におけるエンジン始動用の液体燃料バイパス弁1045に電気信号が送られると、この弁を開放させ、適正な動作を行うために少なくとも一つの燃焼領域が必要な燃料を確実に受け取るように、液体燃料が液体の形態で燃料ライン1025からライン1030に通ることを許容する。更に、この冷却剤の温度が正常な動作温度よりも低いときには、温度センサー1070は弁1085と弁1055に信号を送り、弁1085と弁1055を閉鎖させ、又は、弁1085と弁1055の閉鎖状態を維持させる。これは、液体燃料が気化器に入って、ついには液体燃料が気化器を満たし、気化器が燃料を気化させるために必要な温度に達するのが遅れたり、気化器が燃料を気化させるために必要な温度に達するのを妨害したりすることを防止する。
In the illustrated embodiment, under cold engine start conditions, the
上述のように正常な状態で機能している間は、エンジンは高出力の要求を経験することができる。この高出力の要求は、自動車エンジンでは、加速し、追い越し、又は、丘を上って行く間に発生し、また、発電用エンジンでは、必要なワット数が付加された電気負荷によって増加するときに発生する。これらの条件下では、この応用に最適な効率を生じるように寸法決めされた気化器によって、燃料需要を瞬時に増加させることに十分に対応することはできないから、追加の燃料が必要になる。この示された概略図において、高負荷用の液体燃料バイパス弁1040は、液体燃料が気化器1000を通過することができるように設けられ、気化器100は、高負荷用の液体燃料バイパス弁1040と燃料ライン1040を介して、燃料ライン1025から燃焼領域に液体燃料を送る。このような状況下において、液体燃料バイパス弁1040がこの気化器で生成された気化された燃料を補うことができるから、弁1085と弁1055は、閉鎖されるか、閉鎖されないかも知れない。高負荷用の液体燃料バイパス弁の制御信号1080は、例えば、自動車の出力制御モジュール(PCM)や発電機のエンジン制御装置や増加した吸気圧を使用するバキュームスイッチなどの制御モジュールから、増加した出力要求の指標として発せられる電気信号によって、供給されることができる。
While functioning normally as described above, the engine can experience high power demands. This high power demand occurs in an automotive engine while accelerating, overtaking, or going up a hill, and in a generator engine when the required wattage is increased by an added electrical load. Occurs. Under these conditions, additional fuel is required because the carburetor sized for optimal efficiency for this application cannot adequately accommodate the instantaneous increase in fuel demand. In the schematic diagram shown, a high load liquid
図3に示した概略図を再度参照すると、一時の間、気化器が定常状態の動作温度で動作した後には、この気化器はかなり大量の熱を保有する。エンジンが停止されると、特に以前に気化室内で燃料のパドリングが生じていたときには、気化室内での蒸気の生成は、暫くの間、連続するが、気化器に対する冷却剤の流れも停止する。図示の実施例において、気化室内の最大圧力を制限すると共に、気化器内で増大した過度の圧力を安全に燃料システムに戻すことができるように、大気放出弁1050を設けることができる。流体圧力調節装置1075が弁に信号を供給することができるが、また、予め決められた圧力のしきい値に達するとこの弁が開放するように構成することもできる。
Referring again to the schematic shown in FIG. 3, after a vaporizer has been operating at a steady state operating temperature for a period of time, the vaporizer retains a significant amount of heat. When the engine is shut down, particularly when fuel puddling has previously occurred in the vaporization chamber, steam generation in the vaporization chamber continues for some time, but the coolant flow to the vaporizer also stops. In the illustrated embodiment, an
本発明のシステムを試験した結果、政府の排出物に関する要求の次の範囲において、際立った改善が認められた。すなわち、少なくとも25%の炭化水素(HC)含有量の低下、少なくとも70%の亜酸化窒素(NOx)含有量の低下、そして、少なくとも75%の酸素(O2)含有量の増加である。 As a result of testing the system of the present invention, significant improvements have been observed in the following ranges of government emissions requirements. That is, a reduction in hydrocarbon (HC) content of at least 25%, a reduction in nitrous oxide (NOx) content of at least 70%, and an increase in oxygen (O 2 ) content of at least 75%.
本発明は、この明細書に添付した図面に関して記載されているが、ここに図示され又は示唆された事項から離れて、これら以外の、そして、更なる態様の変更を、本発明の精神と本発明の範囲の中で為すことができる。 While the invention has been described with reference to the drawings attached to this specification, it is noted that apart from those shown or suggested herein, other and further modifications of the invention may be made to the spirit of the invention. This can be done within the scope of the invention.
Claims (14)
前記第一の閉鎖された室を少なくとも部分的に囲繞し、第二の容積を画成する、第二の閉鎖された室と、
液体燃料噴射の拡大パターンを、前記熱伝導面から間隔を置いた少なくとも一つのオリフィスから前記第一の容積の内部に噴出させる、液体燃料供給ラインを有する、液体燃料供給システムと、
前記エンジンからの熱流体システムであって、加熱された流体を前記第二の容積を通して循環させ、前記第一の閉鎖された室を通して前記加熱された流体から熱を移動させ、そして、前記液体燃料を気化させるように構成された、前記熱流体システムと、
燃焼用燃料ラインを介して内燃機関の少なくとも一つの燃焼領域に燃料を供給するように、前記第一の閉鎖された室から気化された燃料を移動させるように構成された、気化された燃料の出口と、
前記第一の閉鎖された室の内部の圧力が予め決められたしきい値を超えると開放し、前記液体燃料供給システムに気化された燃料を移動させるように構成された、圧力逃がし弁と、
を有する、内燃機関用の燃料気化システム。 A first closed chamber defining a first volume, the closed chamber having a heat conducting surface, the closed chamber having a cylindrical central portion and a spherical end portion; Said first closed chamber being a pressure chamber having:
A second closed chamber at least partially surrounding the first closed chamber and defining a second volume;
A liquid fuel supply system having a liquid fuel supply line for injecting an enlarged pattern of liquid fuel injection into the first volume from at least one orifice spaced from the heat transfer surface;
A thermal fluid system from the engine for circulating a heated fluid through the second volume, transferring heat from the heated fluid through the first closed chamber, and the liquid fuel Said thermal fluid system configured to vaporize;
A vaporized fuel configured to move the vaporized fuel from the first closed chamber to supply fuel to at least one combustion region of the internal combustion engine via a combustion fuel line; Exit,
A pressure relief valve configured to open when the pressure inside the first closed chamber exceeds a predetermined threshold and to move vaporized fuel to the liquid fuel supply system;
A fuel vaporization system for an internal combustion engine.
気化室を少なくとも部分的に囲繞する室を通して、加熱された流体を循環させ、
前記加熱された流体から前記気化室に熱を移動させ、
液体燃料供給ラインを介して、ほぼ液体の燃料を気化室に供給し、
前記ほぼ液体の燃料を前記気化室内で気化させ、超大気圧に加圧された燃料蒸気を生成し、
前記超大気圧に加圧された燃料蒸気を、前記気化室から燃焼室の燃料供給ラインに排出させ、
前記気化室内の圧力が予め決められたしきい値を超えるときには、圧力逃がし弁を開放して、気化された燃料を液体燃料供給システムに移動させ、
そして、前記内燃機関の燃料需要に見合った十分な燃料を確保するために、
前記気化室からの前記超大気圧に加圧された燃料蒸気が、前記内燃機関の燃料必要量を満足させるには十分でないときには、液体燃料バイパス弁で電気信号を受信し、
前記信号を受信すると前記液体燃料バイパス弁を少なくとも部分的に開放し、そして、
前記液体燃料供給ラインから前記燃焼室に燃料を供給するラインに前記液体燃料バイパス弁を介して、液体燃料を迂回させることによって、前記気化室を少なくとも部分的にバイパスさせ、
これにより、前記内燃機関の燃料需要に見合った十分な燃料を確保する、
内燃機関の少なくとも一つの燃焼領域に燃料を供給する方法。 A method of supplying fuel to at least one combustion region of an internal combustion engine,
Circulating the heated fluid through a chamber at least partially surrounding the vaporization chamber;
Transferring heat from the heated fluid to the vaporization chamber;
Almost liquid fuel is supplied to the vaporization chamber via the liquid fuel supply line,
Vaporizing the substantially liquid fuel in the vaporization chamber to produce fuel vapor pressurized to superatmospheric pressure;
The fuel vapor pressurized to the superatmospheric pressure is discharged from the vaporization chamber to the fuel supply line of the combustion chamber,
When the pressure in the vaporization chamber exceeds a predetermined threshold, the pressure relief valve is opened to move the vaporized fuel to the liquid fuel supply system;
And in order to secure sufficient fuel to meet the fuel demand of the internal combustion engine,
When fuel vapor pressurized to the superatmospheric pressure from the vaporization chamber is not sufficient to satisfy the fuel requirement of the internal combustion engine, an electrical signal is received at the liquid fuel bypass valve;
Receiving the signal, at least partially opening the liquid fuel bypass valve; and
Bypassing the vaporization chamber at least partially by diverting liquid fuel from the liquid fuel supply line to a line supplying fuel to the combustion chamber via the liquid fuel bypass valve;
This ensures sufficient fuel to meet the fuel demand of the internal combustion engine,
A method of supplying fuel to at least one combustion region of an internal combustion engine.
ある容積を画成する閉鎖された圧力室と、
前記容積に連合し、加熱されるように配置された、熱伝導面と、
液体燃料噴霧の拡大パターンを、前記熱伝導面から間隔を置いた少なくとも一つのオリフィスから、前記容積内に、超大気圧下で噴射するように配置された、液体燃料供給システムであって、前記液体燃料供給システムは、蒸発用の容積に燃料を噴射し、前記内燃機関の少なくとも一つの燃焼領域に供給する、前記液体燃料供給システムと、及び
少なくとも一つの燃料蒸気噴射装置を有する流量制御であって、前記少なくとも一つの燃料蒸気噴出装置は、それぞれ、それぞれの少なくとも一つの燃焼領域に直接に、又は、間接に、連絡し、かつ、内燃機関の出力の要求に応じて動作するように構成され、これにより、前記閉鎖された圧力室内で実質的に超大気圧が維持される間に、加圧された燃料蒸気は前記内燃機関に流入することができる、前記流量制御とを有し、
前記閉鎖された圧力室と前記液体燃料供給システムは、前記少なくとも一つのオリフィスと前記熱伝達面の間に、混合領域を形成するように、前記熱伝導面に関して、構成されると共に配置され、前記混合領域において、前記燃料の噴霧は、前記オリフィスから前記容積を通って前進するにつれて、以前に前記熱伝達面上を移動して前記熱伝達面から熱を受領した、再循環された加熱燃料蒸気と混合することによって、実質的に加熱されて気化され、
前記燃料気化装置は、前記少なくとも一つの燃焼領域に供給されるように、前記閉鎖された圧力室に加圧された蒸気を流出させる、蒸気流出通路と連絡し、
前記熱伝達面は、前記閉鎖された圧力室の外部の周りを循環する内燃機関の冷却剤によって、少なくとも部分的に加熱されるように配置された、
内燃機関の燃料気化装置。 A fuel vaporizer for an internal combustion engine, wherein the fuel vaporizer is
A closed pressure chamber defining a volume;
A heat conducting surface associated with the volume and arranged to be heated;
A liquid fuel supply system, arranged to inject an enlarged pattern of liquid fuel spray into the volume under superatmospheric pressure from at least one orifice spaced from the heat conducting surface, wherein the liquid A fuel supply system is a flow rate control comprising the liquid fuel supply system, which injects fuel into an evaporation volume and supplies the fuel to at least one combustion region of the internal combustion engine, and at least one fuel vapor injection device. Each of the at least one fuel vapor injection device is configured to communicate directly or indirectly with the respective at least one combustion region and to operate in response to an output demand of the internal combustion engine; Thereby, the pressurized fuel vapor can flow into the internal combustion engine while a substantially superatmospheric pressure is maintained in the closed pressure chamber. The flow rate control,
The closed pressure chamber and the liquid fuel supply system are configured and arranged with respect to the heat transfer surface to form a mixing region between the at least one orifice and the heat transfer surface; In the mixing zone, the fuel spray is recirculated heated fuel vapor that has previously traveled over the heat transfer surface and received heat from the heat transfer surface as it advances through the volume from the orifice. Is substantially heated and vaporized by mixing with
The fuel vaporizer communicates with a steam outflow passage for flowing pressurized steam into the closed pressure chamber to be supplied to the at least one combustion region;
The heat transfer surface is arranged to be at least partially heated by an internal combustion engine coolant circulating around the exterior of the closed pressure chamber;
A fuel vaporizer for an internal combustion engine.
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