KR20010102407A - 상온 시동 동안에 탄화수소 배출을 감소시키도록 내부에가열된 팁 분사기를 사용하는 방법 - Google Patents

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이모엘윌리암제임즈
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웰스 러셀 씨
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Abstract

가열된 팁 연료 분사기를 사용하는 연료 가열 방법은 내부 히터를 갖추고 있는 적어도 하나의 분사기를 갖추고 있는 내연 기관을 제공하는 단계; 엔진 시동기 및 내부 히터를 여기하는 단계; 폐쇄된 밸브 분사 개시에 사용하는 연료를 분사기 하는 단계; 엔진에 하중을 변경시키고 그리고 개방 밸브 분사를 실질적으로 동시에 스위칭하는 단계; 그리고 촉매제 착화후에, 실질적으로 동시에 폐쇄된 밸브 분사를 스위칭하는 단계; 를 포함한다.

Description

상온 시동 동안에 탄화수소 배출을 감소시키도록 내부에 가열된 팁 분사기를 사용하는 방법{A METHOD OF USING AN INTERNALLY HEATED TIP INJECTOR TO REDUCE HYDROCARBON EMISSIONS DURING COLD-START}
극히 낮은 배출 차량에 대한 오늘날의 표준은 미연소된 HC 배출에서 증가된 보고서 및 개선을 필요로 하고, 보다 상세하게는 엔진 상온 시동과 같은 작동에 관한 것이다. 이러한 작동 모드에 있어서, 초기 압축 행정은 통상 상온 흡입 밸브와 상온 개구 및 실린더 벽부와 발생한다. 결국, 연료 기화율은 전반적인 공기/연료(A/F) 혼합이 점화 한계내에 있을 지라도 느리다. 이러한 효과는 대기 온도가 0℃이하로 떨어지면 보다 심각하게 된다. 또한, 취급후에 배기 가스용으로 사용된 종래의 3방 촉매 컨버터는 배기가스에서의 열 전달에 의하여 "착화" 온도로 가열될 때까지 미연소된 HCs를 산화시키는데 비효율적이다.
자동차 산업은 촉매의 "착화" 시간을 감소시키도록 많은 노력을 하여 HC 배출을 감소시키고 있다. 좀더 적당한 접근은 미연소 연료가 야기한 이러한 배출때문에 좀더 완전한 미립화 분무로 상온 첨가제를 감소하는데 있다. 여러 연구가 단지 이러한 개량품을 만들도록 공기-조력 분사기, 예열된 흡입구 또는 엔진 블럭과 같은 기술을 사용하여 보고되었다. 그러나, 자동차 산업은 그들의 증가된 엔진의 복잡성 또는 미립화 분무의 불충분한 단계 때문에 수개의 이러한 기술이 채택되었다.
연료 미립화의 단계는 분무 방울이 흡입 공기 유동에 의하여 충분히 혼입되도록 작으면 만족스럽다. 그리고 연료는 흡입구 또는 실린더 벽부에 배치됨이 없이 실린더 내로 이송될 수 있다. 대략 20㎛의 방울 크기는 분무 충돌 포집을 피하고 공기 유동을 따르도록 요구되어, 통상의 흡입구 형태 및 낮은 공기 속도를 고려한다.
본 발명은 특히 상온 시동시에 분사기 내부 가열 연료에 의하여 분무 미립화가 높아진다. 연료의 높은 비율은 액체가 오리피스(순간적인 끓음)를 통과할 때 즉시 기화된다. 순간적인 끓음에서 배출된 에너지는 액체 흐름을 흩뜨려, 증기 혼합물을 25㎛보다 더 작은 방울로 생성한다.
가열에 의한 연료 기화의 장점이 비록 공지되었더라도, 자동차 산업은 그것이 상당히 비실용적이라 생각되기 때문에 여러 개념을 채택하지 않았다. 그럼에도 불구하고, 연료 분사기내의 연료를 가열함으로서, 가열된 팁 분사기는 여러 장점이 있다. 히터는 급속 가열을 촉진시키는 연료와 직접 접촉을 한다. 게다가, 히터는 필요없는 경우에 꺼져서, 가열된 팁 분사기를 잘 구획형성된 타겟으로 수직구 연료 분사기로 작동하도록 한다.
본 발명은 일반적으로 가열된 팁 연료 분사기에 관한 것이고 보다 상세하게는 내연 기관에서 탄화수소(HC) 배출을 감소시키기 위해 가열된 팁 연료 분사기를 사용하는 방법에 관한 것이다.
도 1은 내부 히터와 연료 분사기를 갖춘 내연 기관의 한 부분을 도시하는 개략도.
도 2는 액상에서 끓음, 순간적인 끓음 및 압력 강하를 도시하는 그래프.
도 3 및 도 4는 각각 대기압 아래 위로 연료를 교환하기 위한 통상의 증기 곡선을 도시하는 그래프.
도 5는 분사기 출구에서의 연료 온도 및 분사기 몸체 온도를 도시하는 그래프.
도 6은 히터 표면에서 동력 입력량을 도시하는 그래프.
도 7은 분사기 출구에서 연료 온도를 도시하는 그래프.
도 8은 분사기 몸체 온도를 도시하는 그래프.
도 9는 히터 표면에서 동력 입력량을 도시하는 그래프.
도 10은 분사기 출구에서 연료 온도에 유동 통과 효과를 도시하는 그래프.
도 11은 동력에 대한 유동 통과의 효과를 도시하는 그래프.
도 12는 기본적인 형태의 분사기에 대한 온도 곡선을 도시하는 그래프.
도 13은 0.1 g/s 에서 상이한 히터 온도에 대한 온도 곡선을 도시하는 그래프
도 14는 0.1 g/s 에서 두개의 표면에 대한 온도 곡선을 도시하는 그래프.
도 15는 0.1 g/s 에서 히터 주위 두개의 유동 구역에 대한 온도 곡선을 도시하는 그래프.
도 16은 난류발생기를 사용하여 온도 곡선을 도시하는 그래프.
도 17은 대기압, 분사기 팁-분할 흐름 아래의 50mm에서 체적 플럭스(%)를 도시하는 도해도.
도 18은 전형적인 분무-가열 없음 도시하는 도해도.
도 19A 및 도 19B는 강하 크기 대 시간, 갯수 및 축적 체적 대 대기의 가열 오프된 직경 크기를 도시하는 그래프.
도 20A 및 도 20B는 70kPa의 배압-가열 시작시 분무를 도시하는 도해도.
도 21A 및 도 21B는 플럭스 체적의 분석을 도시하는 도해도.
도 22A 및 도 22B는 40kPa의 배압-가열 시작시 분무를 도시하는 도해도.
도 23A 및 도 23B는 40kPa의 배압에서 체적 플럭스(%)를 도시하는 도해도.
도 24A 및 도 24B는 70kPa의 배압에서 강하 크기 대 시간을 도시하는 그래프.
도 25A 및 도 25B는 40kPa의 배압에서 방울 크기 대 시간을 도시하는 그래프.
도 26A 및 도 26B는 70kPa의 배압에서 갯수 및 축적 체적 대 지름 크기 대 시간을 도시하는 그래프.
도 27A 및 도 27B는 40kPa의 배압에서 갯수 및 축적 체적 대 지름 크기 대 시간을 도시하는 그래프.
도 28은 분사 끝부의 기능으로서 제동 비 HCs 및 제동 비 Nox를 도시하는 분사 타이밍 곡선을 도시하는 그래프.
도 29는 점화 타이밍의 기능으로서 제동 비 배출 및 배기 온도를 도시하는 점화 곡선을 도시하는 그래프.
도 30은 부 하중 단계동안에 HC 배출 및 람다를 도시하는 그래프.
도 31은 정 하중 단계동안에 HC 배출 및 람다를 도시하는 그래프.
도 32는 실내 온도 개시용 HC 배출을 도시하는 그래프.
도 33은 가열된 팁 분사기의 비가열된 폐쇄된 밸브 분사와 비교되는 평균 HC 감소를 도시하는 그래프.
본 발명의 목적은 내연 기관의 상온 시동시에 HC 배출을 감소시키도록 가열된 팁 연료 분사기를 사용하는 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 목적과 다른 목적은 내부 히터를 갖고 적어도 하나의 연료 분사기를 갖추고 있는 내연 기관을 제공하는 가열된 팁 연료 분사기를 사용하는 연료를 가열하는 단계 및 실질적으로 동시에 엔진 시동기 및 내부 히터를 여기하는 단계의 방법에 의해서 달성된다.
바람직하게는, 본 방법은 여기 단계 이후에, 폐쇄된 밸브 분사를 사용하여 연료를 분사하는 단계를 더 포함한다. 그리고, 폐쇄된 밸브 분사를 사용하여 연료 분사 단계 후에, 본 방법은 엔진에 하중을 변경하는 단계 및 실질적으로 동시에 개방 밸브를 스위칭 하는 단계를 포함한다. 다음에, 본 방법은 촉매의 착화단계 및 실질적으로 동시에 폐쇄된 밸브 분사를 스위칭 하는 단계를 포함한다.
또 다른 실시예에 있어서, 가열된 팁 연료 분사기를 사용하는 본 발명의 연료 가열 방법은 내부 히터를 갖추고 있는 적어도 하나의 연료 분사기를 갖추고 있는 내연 기관을 제공하는 단계; 엔진을 시동거는 단계; 그리고 내부 히터를 여기하는 단계; 를 포함한다.
게다가 또 다른 실시예에 있어서, 가열된 팁 연료 분사기를 사용하는 본 발명의 연료를 가열 방법은 내부 히터를 갖추고 있는 적어도 하나의 연료 분사기를 갖추고 있는 내연 기관을 제공하는 단계; 내부 히터를 여기하는 단계; 그리고 그때 엔진을 시동거는 단계; 를 포함한다.
본 발명의 또 다른 목적, 특징 및 장점은 첨부한 도면과 관련하여 취해진 다음 상세한 설명으로부터 명확할 것이다.
본 발명은 내부 히터(가열된 팁 연료 분사기)를 갖춘 연료 분사기를 사용하는 연료 가열방법에 관한 것이다. 예를 들면, 가열된 팁 연료 분사기는 미국 특허 제 5,758,826 호; 제 3,868,939 호; 제 4,458,655 호; 및 제 4,898,142 호에 공지되었다. 이로써 상기 네개의 미국 특허는 참조되어 명확하게 구체화되었다. 본 발명은 내연 기관의 상온 시동에 가열된 팁 분사기로 연료 미립화를 최적화하여 HC 배출을 감소시킨다.
도 1은 헤드 캐스팅(12), 흡입구(18), 내부 히터(16)를 갖추고 있는 연료 분사기(14) 및 흡입 밸브(20)를 포함하는 내연 기관의 한 부분을 개략적으로 도시한다. 연료 흐름(22)은 분사기(14)에서 흡입구(18)로 방출된다. 본 발명은 내부 히터(16)를 여기 및 비여기시키는 방법에 관한 것으로 이는 상온 시동동안에 HC 배출이 감소된다. 명확하게 하기 위하여 하나의 분사기(14)만이 도시되었으나, 본 발명은 많은 실린더 및 연료 분사기로서 엔진에 적용할 수 있다.
차량 키이가 차량의 점화기 스위치에 넣어졌을 때, 키이가 처음에 "키이-온" 위치로 회전됨으로서 전원이 차량 전기 시스템에 공급되나, 그러나 엔진 시동기는 아직 여기되지 않는다. 본 발명의 한 실시예에 있어서, 내부 히터(16)는 "키이-온" 위치로 여기된다. 키이는 그때 더 회전되어 엔진을 시동하도록 엔진 시동기를 여기시킨다. 키이가 점화 스위치에 넣어져서 키이-온 위치를 통하여 시동 위치(대부분의 경우에서와 같이)로 빠르게 회전되면, 내부 히터(16)는 실질적으로 동시에 엔진 시동기를 여기시킴으로서 여기된다.
다른 한편으로는, 키이-온 위치에서 시동 위치로 키이를 회전시킬 때에 어떤 지연이 있으면, 그때 내부 히터(16)는 엔진 시동기가 여기되기 전에 여기된다. 따라서, 시간의 정도에 따라 점화 스위치는 키이-온 위치에 있게 되고, 내부 히터(16)는 사전에 또는 실질적으로 엔진 시동기의 여기와 동시에 여기될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 있어서, 내부 히터(16)는 엔진이 시동된 후까지 여기되지 않는다. 예를 들면, 이러한 실시예는 추운 날씨 시동에서와 같이 배터리에의 하중이 최소화될 필요가 있을 때 유용하다.
본 발명의 모든 실시예에 있어서, 연료 분사는 폐쇄 흡입 밸브(20)에서 시작한다. 더구나, 내부 히터(16)는 항상 촉매 착화후에 비여기되는 것은 아니다.
엔진이 시동으로 촉매의 착화로 공회전하면, 그때 연료 분사는 항상 폐쇄 흡입 밸브(20)에 있다. 다른 한편으로는, 엔진에 하중이 촉매의 착화전에 변경되면,그때 연료 분사는 실질적으로 동시에 하중 변화로 개방 밸브 분사가 스위치된다. 그리고, 촉매의 착화후에, 연료 분사는 실질적으로 동시에 폐쇄된 밸브 분사 뒤쪽에 스위치된다.
본 발명은 순간적인 끓음을 사용하는 연료를 가열함으로써 미립화 강화에 기초를 둔다. 액체는 대기압이 증기압 이하로 떨어질 때 주어진 연료 온도에서 끓는다. 순간적인 끓음은 갑작스런 압력강하, 즉 대기압이 대략 일정 액체 온도에서 액체의 증기압 아래로 떨어질 때 발생한다(도 2 참조).
가열된 팁 분사기를 위한 압력 강하는 종래의 분사기 연료 입구와 같이 오리피스 디스크에서 발생한다. 가열된 팁 분사기를 위한 미립화 효율은 분사기 내부 온도 및 압력 뿐만 아니라 매니폴드에서의 온도 및 압력에 따른다.
가열된 팁 분사기는 연료 끓음이 분사기 내부에서 피해지면 잘 작동한다. 분사기 내부의 끓음은: 가열 요소로부터 연료로의 열전달은 상당히 줄어들고 그리고 연료 계량이 어렵다는 2개의 중요한 문제를 야기한다. 연료가 대략 270개의 상이한 성분으로 이루어지기 때문에, 단일-성분의 액체에 대한 것과 같이 끓는 온도와 증기압사이에는 일정한 관계가 없다. 따라서, 대기압에의 증기곡선은 약 20℃와 200℃사이의 범위에서 통상적으로 연료에 대해 주어진다. 이러한 증기곡선은 매니폴드에서와 같이 진공 상태를 위해 더 낮은 온도로 이동한다(도 3 참조). 이와는 반대로, 분사기에서 연료압과 같이 고압을 위한 고온으로 이동한다(도 4 참조).
도 3 및 도 4에서의 그래프는 연료의 거의 100% 기화하도록 나타내고, 연료온도는 공회전 속도(400mbar)에서 대략 130℃임이 틀림이 없다. 연료 온도는 부분 부하(700mbar) 및 완전 부하(1000mbar)에서 연료의 대부분을 기화하도록 145℃내지 180℃임이 틀림이 없다.
그러나, 오히려 더 높은 연료 온도는 매니폴드에서 증기가 액체로 상변화가 피해질 필요가 있다. 순간적인 끓음동안에 매우 신속한 증기 발생은 연료에서 기화열이 떨어지기 때문에 연료 증기를 빠르게 냉각시킨다. 따라서, 냉각시의 온도는 증기를 액체로 응축하는 임계 혼합 온도아래로 떨어짐을 방지하게 된다. 이러한 온도는 압력, 연료 휘발성 및 람다 값(람다는 화학량론의 공기/연료비에 의하여 나뉘어진 작동 공기/연료비 임)에 달려있다. 공회전 속도 및 부분 부하 및 완전 하중 상태에서의 화학량론의 람다는 각각 14℃, 26℃, 34℃ 이다. 완전한 연료 기화를 위해 필요한 연료 온도는 완전한 기화 ΔTf에서 냉각 온도를 통하여 계산될 수 있다.
rf- 기화열
Cpf- 연료의 비열
분사기 내부에 필요한 연료 온도는 공회전 속도 및 부분 부하 및 완전 하중 상태에 대하여 각각 165℃, 177℃, 185℃이다. 추정의 15bar의 연료 압력은 이러한 온도에서 분사기 내부에서 끓지 않을 필요가 있다. 더 높은 연료압은 부분 및완전 부하 상태동안에 완전히 기화할 필요가 있다.
차량용 시스템 비용이 연료 분사 개구를 위하여 이러한 고 연료압으로 중요하게 증가되기 때문에, 100% 기화기로서 가열된 팁 분사기를 필요한 크기로 하는 것은 비현실적이다. 그러나, 연료의 제한된 비율 만이 기화될지라도, 연료 미립화는 높아질 것이다. 고 휘발성 연료 성분의 액체 대 기체의 상 이동을 통하여 배출되는 에너지는 보다 작은 휘발성 성분용 제동 기구를 강화한다.
실시예
가열된 팁 분사기 디자인용으로 선택된 6bar의 연료압에서, 100℃의 연료 온도는 거품 형성(도 3 참조)없이 분사기 내부로 도달할 수 있다. 연료 체적의 75퍼센트는 연료가 오리피스 디스크를 빠져나오면 공회전 속도 상태하에서 기화될 수 있다. 연료의 35% 및 55%는 각각 부분-부하 및 완전-부하 상태하에서 기화될 수 있다(도 3 참조). 연료를 20℃에서 100℃로 가열하는데 필요한 에너지는 다음 방정식을 사용하여 산정할 수 있다.
Q = CP·ΔT·m (2)
Q = 가열 동력
CP= 연료의 비열
ΔT = 가열 온도
m = 연료 유량
공회전 속도에서 분사기의 동적 유량이 대략 0.1 g/s이라 하면, 연료를 가열하는데 필요한 에너지는 대략 20W이다. 소비 동력은 더 많은 유량 또는 더 차가운 연료 온도를 위하여 증가한다. 예를 들면, 7℃에서 가열 동력은 부분 부하에서 125W 또는 공회전 속도에서 대략 25W이다. 4-실린더 또는 6-실린더 엔진을 사용하면, 가열된 팁 분사기의 소비 에너지는 각각 총계가 80W 또는 120W이다. 이러한 크기는 필요한 어느 정도의 에너지가 분사기의 주위에서 흡수되기 때문에 실제 필요량이 대략 50%보다 더 큰것을 나타낸다.
수치 해석
가열된 팁 분사기가 상온 시동동안에 미립화를 높이도록 디자인되었기 때문에, 에너지는 가능한 빨리 히터에서 액체로 전달된다. 컴퓨터의 유체 동적 모델을 사용하는 수치 계산은 분사기 내부로 열전달 과정을 해석하도록 그리고 액체 연료의 가열 공정을 형상화하는 키이 파라미터를 확인하도록 실행된다.
밸브 몸체의 상부에서 분사기 출구까지의 구역을 덮는 컴퓨터의 영역에서, 히터는 위치되고 대부분의 압력 강하가 발생한다. 본 시뮬레이션은 축방향 대칭을 취하고 원통형 좌표 시스템을 사용하는 2개의 차원에서 실행된다. 속도 및 압력장이 온도장보다 더 빠르게 정상 상태로 도달한다. 따라서, 각각의 계산은 2단계로 이루어진다. 연속적인 정상 상태 및 운동량 방정식은 분사기가 90㎛ 상승에 완전 개방이 유지될 때 제 1 단계에서 해결된다. 과도한 열전달 공정이 제 2 단계에서 해결된다. 제 1 단계 계산에서 결정된 압력 및 속도장은 제 2 단계의 계산에서 사용된 초기 상태의 부분이다. 유동은 모든 계산상 난류일 것으로 고려되고, RNG k-ε모델은 난류 효과를 시뮬레이트하도록 사용된다. 해석이 간단하도록, 니들 및밸브 몸체내에 열전달은 고려되지 않는다.
압력 경계 상태는 기준선 경우에 0.6 MPa의 차이의 압력으로 입구 및 출구에 적용된다. 히터 표면에서의 온도 분포가 측정되고 히터를 나타내는 벽부에서 온도 경계 조건으로 사용된다. 분사기 몸체와 주위 공기사이의 자유 대류는 제로이다. 히터는 유동장이 정상 상태에 도달할 때, 제로시에 켜진다. 처음 분사기 몸체 및 액체 연료 온도는 20℃이다. 작동 유체로 사용되는 N-헵탄은 표 1에 도시된 물리적인 특성을 갖추고 있다.
표 1. N-헵탄의 물리적인 특성
밀도(kg/㎥) 683.7
비열(J/kg K) 2219
점성(kg/m sec) 0.00041
열전도성(W/K m) 0.14
결과
먼저, 기준선 계산은 분사기가 완전 개방을 유지할 때, 이행되고 이것은 정상 유동 상태를 시뮬레이트하고 연료 가열 공정을 위한 최악의 상황이다. 도 5는 분사기 출구에서의 연료 온도를 도시한다. 분사기 몸체 온도 분포가 또한 도시되었다. 분사기는 필요한 온도로 연료를 가열하는데 4.5초만을 필요로 한다. 정상 상태 연료 온도는 38.4℃이고, 분사기가 맥동 모델하에서 작동할 때 연료 온도보다 매우 더 낮다. 몸체 온도는 히터가 켜진후 대략 5초동안 25.2℃의 최대값에 도달한다. 액체 연료에 들어가는 동력은 도 6에 도시되었다.
분사기의 맥동 동작 모드를 시뮬레이트하기 위하여, 0.121g/s, 0.338g/s 및 0.725g/s의 질량 유량이 입구경계에 적용된다. 질량 유량은 각각 5ms/120ms,7ms/6ms 및 10ms/40ms의 펄스 폭/펄스 주기를 나타낸다. 도 7은 분사기 출구에서 연료 온도 분포를 나타내고, 도 8은 세가지 경우를 위한 분사기 몸체 온도를 도시한다. 낮은 질량 유량이 약간 늦은 가열 과정과 동시에 더 높은 정상 상태 연료 온도를 초래한다. 액체 연료에 들어가는 동력이 도 9에 도시되었다. 보다 작은 질량 유량은 보다 높은 출구 온도를 초래할 지라도 보다 작은 동력이 소비된다.
분사기 히터가 니들과 밸브 몸체사이에 있기 때문에, 히터 주위의 유동 통로의 크기는 출구 연료 온도에 중요하게 영향을 미치게 된다. 이러한 결과를 연구하여, 유동 통로의 단면 구역이 50% 감소되는 수정된 밸브 몸체로 실행되어 계산된다. 기준선 온도(도 10 참조) 분사기 출구에서 연료 온도 결과를 비교하면 보다 높은 안정 상태의 온도로 도시된다.
정상 상태 온도로 도달하는데 필요한 시간은 양 경우에 대하여 거의 동일하다. 비교 동력은 증가된 동력 소모로 유동 통로 감소를 도시하는 양 경우(도 11 참조)에 대하여 입력된다. 질량 유량은 양 경우에 동일하게 유지된다.
분사기 성능
온도 대 시간-온도 측정은 가열된 팁 분사기의 성능을 상세하게 연구하여 이루어진다. 서모커플은 오리피스 아래 1.5mm에서 연료와 직접 접촉되어 놓여지고, 그리고 분사기로부터 열적 고립되었다. 서모커플의 응답시간은 40ms이고, 데이터는 100Hz의 동일율로 얻어진다. 모든 온도측정은 N-헵탄에서 이루어진다.
도 12는 가열된 팁 분사기의 기본 형태 및 상이한 동적 유량을 위한 온도 곡선을 도시한다. 그래프는 유량에 따른 온도: 저 유량으로 이루어진 더 높은 최종온도를 도시한다. 온도는 0.1g/s에서 60초후에 약 80℃이고 0.7g/s에서 약 60℃이다. 그러나, 처음 5초에서는 고유량에 대한 더 가파른 온도 기울기를 도시한다. 55℃의 온도는 0.3g/s의 유량에서 이루어지고, 다만 45℃의 온도는 0.1g/s에서 도달한다.
히터에 유체 유동의 열전달은 다양한 요소에 의하여 영향을 받는데, 그 요소는: 유동 패턴 특성, 유체 특성, 유동 통로 형태 및 표면 상태를 포함한다. 간단히 설명하면, 연료 가열은 분사기 팁에 부분적으로 손실되어, 가열 시간이 저 유량에서 더 늦어진다. 보다 많은 시간이 저 유량의 연료 유동에 따른 팁 및 분사기 몸체의 열량을 포함하도록 요구된다. 고 유량에서의 평형 온도는 상온 연료가 분사기안으로 유입되기 때문에 저 유량에 대하여 보다 더 낮다.
히터의 성능은 그의 표면 온도에 의하여 부분적으로 결정된다. 더 높은 히터 표면 온도는 분사기의 성능을 향상시킨다(도 13 참조). 히터의 표면과 액체사이에서의 온도 차이가 증가되어, 더 많은 에너지가 액체내로 전달된다. 그러나, 잠재적인 성능의 향상은 분사기내의 거품 성장에 따른 한계가 있다.
따라서, 성능 향상은 내부 분사기 형태 변경에 초점이 맞춰져 히터에서 연료로 열전달을 증가시킨다. 이러한 것을 행하는 쉬운 방법은 히터의 표면 영역을 증가시키고, 더 많은 표면 영역은 동시에 가열된 보다 많은 연료를 의미한다.
도 14는 높고 낮은 온도에서 분사기 성능상 차이점을 도시한다. 고온 곡선은 더 낮은 곡선으로 생산되는 히터의 표면 영역의 2배만큼 제공되는 히터로 이루어진다. 곡선들 사이에서의 온도의 차이는 약 5초에서 10℃ 그리고 15초 후에 15℃이다. 불행히도, 연료 분사기의 크기 및 히터의 디자인 가능성은 제한적이다. 따라서, 히터 표면 구역은 무한히 증가될 수 없다.
열전달을 향상시키는 또다른 방법은 히터 주위의 연료 속도를 변경시킴으로써 이루어진다. 도 12에서 도시한 바와 같이, 온도는 동적 유량으로 변화한다. 따라서, 히터주위의 유동 영역 감소는 저 유량에서 열전달을 강화시키도록 디자인될 수 있다.
도 15는 70%만큼 감소된 히터주위의 유동 영역에서의 결과를 도시한다. 이것은 기본적인 형태 디자인(도 12 참조)에 비교되는 저 유량(0.1g/s)에서 중요한 향상을 도시한다. 온도는 보다 빠르게 증가된다. 10℃보다 더 큰 차이는 5초 이후에 도시된다. 저온에서는 중요한 차이가 없다. 확실히, 연료 유동은 액체내로 충분한 열을 전달하도록 이미 매우 높다.
열전달을 증가시키기 위해, 난류발생기는 히터 주위의 흐트러진 유동을 생성하도록 분사기내로 유도된다. 도 16은 난류발생기를 갖춘 분사기로부터의 온도 곡선을 도시하고 히터에서 연료내로의 열 유동을 확대한다. 90℃, 85℃ 및 70℃의 온도는 각각 60초후에 0.1g/s, 0.3g/s, 0.7g/s로 측정된다. 온도 차이는 기본적인 형태 디자인(도 12 참조)과 비교하여 약 10℃이다. 가열된 팁 분사기를 위한 뛰어난 효과는 5초때 도시된 향상이다. 이 지점에서의 온도는 난류발생기 없는 55℃, 52℃ 및 47℃와 비교하여 난류발생기를 갖춘 63℃, 73℃, 55℃이다. 확실하게는 가장 바람직한 향상은 0.3g/s의 유량에서이다.
온도 측정은 연료가 공회전을 위해 필요한 유량에서 가열된 팁 분사기내부로70℃로 신속하게 가열되는 것을 도시한다. 테스트는 온도 응답을 향상시키도록 부가의 가능성을 도시한다. 다음 섹션은 연료 분무가 진공상태하에서 고온 연료를 어떻게 변경하는가가 적용된다.
방울 크기-분무 특성을 평가하기 위하여, 상 도플러 미립자 분석기 측정은 가열시작시, 0.1g/s 및 0.3g/s의 동적 유량, 40kPa 및 70kPa의 배압의 5개의 상이한 상태에서 분사기 팁부터 50mm에서 이루어진다. 분무 기준선은 0.3g/s 및 100kPa 배압으로 평가된다. 모든 측정은 가열된 팁 분사기의 기본적인 형태 디자인 및 인돌렌스(indolence)를 사용하여 만들어진다.
도 17은 히터 오프로서 분할 스팀 분사기의 체적 플럭스를 위한 분사기 팁 아래 50mm에서의 전형적인 플레인을 도시한다. 방울 크기는 플레인에서 91지점에서 측정된다. 샘플은 0.0지점에서 시작하는 x 및 y 위치에서 5만큼의 점진적 단계를 취한다. X축은 -15mm지점에서 +15mm지점까지의 범위이고 그리고 Y축은 -30mm 지점에서 +30mm지점까지의 범위이다. 사우터 평균 직경(SMD) 및 방울의 체적 분포는 설명된 플레인에서 측정된 체적으로부터 계산된다.
가열 끝
도 18은 히터가 꺼졌을 때의 전형적인 분무를 나타낸다. 잘 형성된 콘으로 분할 흐름이 도시될 수 있다. 분무 형식에서 중요한 차이는 히터가 꺼졌을때 유동상태 및 진공을 변화시킨 후에 관찰된다.
도 19A 및 도 19B는 방울크기 대 시간 그리고 방울의 수 및 축적체적 대 도시된 분무 방울크기를 도시한다.
방울크기 대 시간 다이어그램을 해석하면, 대략 100㎛의 방울은 분사의 초기에 도시되었다. 이러한 큰 방울은 분사기의 용기 체적에 의하여 초기에 야기된다. 분사기가 폐쇄될 때, 측정 시도시 최종 통과 방울은 약 50㎛이다. 분사기된 체적의 90%보다 많은 제 1 큰 방울이 마지막 작은 방울에 나타날 때로부터 측정된다.
SMD는 측정된 체적 흐름으로부터 계산된다. 106㎛의 SMD는 비-가열된 연료로 알려졌다. 이러한 방울 크기는 270kPa 및 400kPa사이에서의 압력율에 표준 포트 연료 분사기와 비교하면 20㎛에서 50㎛보다 작다.
방울의 갯수 대 직경을 나타내는 도 19B는 SMD가 75㎛일지라도 분사된 체적의 대부분을 설명하는 수개의 큰 방울을 도시한다. 100㎛아래의 미립자 크기를 갖춘 방울은 분사된 연료 체적의 50%의 만을 나타낸다.
가열 시작
도 20A 및 도 20B는 70kPa의 진공 배압에서 0.1g/s 및 0.3g/s의 유량 분무를 도시한다. 이것은 최초 패턴의 연료 분무 손실을 명확하게 도시한다. 근접 분무시작 시점은 분사기 팁이 0.1g/s의 저 유량을 위하여 약간 폭이 넓을 때 포함된 각도를 도시한다. 보다 많은 연료가 더 높은 연료 온도때문에 더 낮은 연료 유량에서 기화한다.
도 21A 및 도 22B에서의 체적 플럭스의 해석은 도 20A 및 도 20B로부터 만들어진 관찰을 확실하게 한다. 저 유량을 위한 보다 폭 넓은 분무 패턴은 인정될 수 있고, 최초 분무 패턴이 없어진다.
40kPa의 더 낮은 배압으로, 더욱 많은 연료가 기화될 것이다(도 23A 및 도 23B를 참조). 분사기 팁에서 보다 폭 넓은 각도는 70kPa 배압에서 분무 패턴과 비교되는 두개의 분석된 유량에 대해 관찰된다. 상당한 미립화가 0.1g/s 및 40kPa 배압에서 도시된다(도 22A 및 도 22B1 참조).
0.3g/s에서의 체적 유동은 좀더 흩어지나, 더 높은 체적 플럭스로서 큰 영역이 여전히 포함된다. 높은 체적 플럭스로서 더 작은 영역은 0.1g/s 유량으로 관찰된다. 대부분의 연료는 단일 분무를 이끌어내는 이러한 상태하에서 기화된다.
기화의 효과는 방울 크기 분포에 의한 양을 잴 수 있다(도 24A, 도 24B, 도 25A 및 도 25B 참조). 70kPa 배압에서의 0.1g/s, 0.3g/s 뿐만 아니라 40kPa 배압에서의 0.1g/s, 0.3g/s의 SMD는 각각 21㎛, 32㎛, 28㎛, 47㎛이다. 분사 시작시 측정된 가장 큰 방울은 각각 약 28㎛, 40㎛, 38㎛, 60㎛이다. 비-가열된 모드와 비교하면, SMD 및 측정된 가장 큰 미립자는 상당히 더 작다.
게다가, 도 26A, 도 26B, 도 27A 및 도 27B는 분사된 체적에서 더 작은 방울에 관한 큰 향상을 도시한다. 체적의 거의 100%는 0.1g/s에서 50㎛보다 더 작은 방울 크기 및 40kPa 배압을 갖추고 있다. 약 50%의 분무는 이러한 상태하에서 25㎛보다 더 작은 미립자로 이루어진다. 이것은 비-가열된 상태하에서 측정된 분무보다 4배나 더 작다.
0.3g/s의 더 많은 유량 및 70kPa의 더 높은 배압에서, 비-가열된 상태와 비교되는 향상은 여전히 두드러진다. 거의 모든 미립자는 100㎛보다 작고 그리고 체적의 50%는 50㎛보다 더 작은 미립자 크기를 도시한다.
엔진 해석
엔진 동력계를 구동하는 현재 1.4리터의 4-실린더 실린더마다 4밸브, 다중-지점 분사된 엔진은 가열된 팁 분사기의 성능을 평가하도록 사용된다. 분사 및 점화 타이밍 곡선, 부하 단계 및 실내온도 개시는 수년동안 다양한 분사기 설계용으로 목표되고 분무 준비를 평가하도록 사용되어 왔다.
도 28은 히터의 켜짐 없이 그리고 가열된 팁 분사기와의 성능을 비교하여 분사 타이밍 곡선의 결과를 도시한다. 엔진은 262 kPa의 제동평균 유효압력(BMEP)의 부하, 1500rpm, 상사점전(。BTDC)의 21°에서의 점화 타이밍, 1과 동일한 람다 및 냉각된 워엄-업 상태에 근접하도록 40℃로 냉각된 쿨란트력에서 유지된다. 제동비 탄화수소(BSHC) 및 제동비 NOx(BSNOx)는 상사점(。ATDC) 이후에 크랭크 각도에서 나타나는 분사 끝부의 기능으로서 계획된다. 또한 도면에서는 흡입 밸브 개방 및 폐쇄되는 경우이다. 전형적으로 연소는 표준 분사기를 갖춘 개방 밸브 분사 동안에 저하한다. 이것은 히터가 여기되지 않을 때 해당한다. 연소 저하는 흡입밸브 개방 및 흡입밸브 폐쇄사이에서 HCs 증가 및 NOx 감소를 도시한다. 이것은 아마도 액체 연료가 지역적으로 풍부한 영역을 만들어 내는 연소실내로 유도되기 때문에 야기된다.
도 28은 가열된 팁 분사기의 히터가 여기될 때, HC 배출은 개방 밸브 분사 동안에 상당히 증가하지 않고 그리고 사실 308°(ATDC)의 표준 분사 타이밍을 위하여 약간 감소됨을 도시한다. 유사하게는, NOx 배출은 동일 시간동안에 감소하지 않고, 만약 임의 연소 분쇄는 중요하지 않다. 가열된 팁 분사기는 연료가 뜨거운흡입 밸브에서 미리 기화할 때와 유사하게 연소실에서 혼합 특징을 제공하도록 연료를 효과적으로 기화시키는 것을 보여준다. 응용 기술자는 통상의 배출의 불리함이 없이 상온 엔진에 개방 밸브 분사의 일시적인 장점을 사용할 수 있다.
도 29는 점화 타이밍 곡선의 결과를 도시한다. BSHC, BSNOX 및 배기 온도는 점화 타이밍의 기능으로서 나타내어, 여기된 히터를 갖추고(솔리드 라인) 그리고 여기된 히터 없이(파단선) 가열된 팁 분사기의 성능을 비교한다. 엔진은 262kPa BMEP, 1500rpm, 화학량론의 AFR 및 40℃의 쿨란트로 작동된다. 분사 끝부는 308℃ ATDC(폐쇄 흡입 밸브)이다. 분사 타이밍 곡선과 같이, 특히 히터가 지연 점화 타이밍에서 여기될 때, 약간의 HC배출 감소 결과를 도시한다. 그런 반면, 엔진 성능은 비가열된 경우와 비교되면 나빠지지 않는다. 이것은 응용 기술자가 통상의 촉매 착화 방법을 적용할 수 있다.
일정 엔진 속력에서의 부하 단계가 사용되어 강제 냉각된 엔진의 흡입 통로에서 연료 벽부 필름의 크기를 디자인하는 다양한 분사기 충격을 평가한다. 일반적으로, 엔진이 개방 루프 연료공급으로 작동하면(즉, 분사 제어 알고리즘에서 통상적인 모든 순간 알고리즘이 불가능하고, 분사된 연료량은 엄밀하게 엔진내로 유도된 공기의 기능임), 부하 단계를 통하는 람다 곡선아래에서의 영역은 이러한 단계 동안에 벽부 필름의 양을 변화시킴으로서 비례한다. 따라서, 흡입 밸브를 목표로 분사기 디자인의 능력에 의하여 야기된 흡입 통로에서 벽의 젖음 정도는 하중 단계를 통하여 람다 곡선하에서 영역 관찰을 통하여 또는 적분 수치제어에 의하여 평가될 수 있다. 벽부 필름 크기의 실제 중요성은 필름이 람다 진폭 결과를 완전히 보상할 수 없을 정도로 클 때까지 상온 엔진에서 특히 크다. 이러한 진폭은 촉매 착화 시간 및 효율 뿐만 아니라 엔진 러 배출(raw emission)에 충격을 준다.
도 30은 일정 속력 부하단계 동안에 히터가 여기되지 않고 동일 분사기의 기준선의 경우로 여기된 히터로 가열된 팁 분사기의 성능을 비교한다. 기준선의 경우를(가열 끝) 위한 분사 끝부의 타이밍은 여기된 히터로 450°ATDC(개방 밸브 분사) 및 308°ATDC(폐쇄된 밸브 분사)이다. 엔진 속력은 1500rpm으로 제어되고, 쿨란트는 40℃로 제어된다. 네거티브 부하 단계(팁-아우트)는 95kPa의 흡입 매니폴드 압력으로부터 1초에 45kPa의 압력을 전달함으로써 규정된다. 도면에서 도시된 모든 결과는 6개의 분리 부하 단계의 평균이다. 도면은 영역이 개방 밸브 분사 동안에 여기된 히터로 가열된 팁 분사기에 의하여 최소화되는(최소 벽 필름 변경) 람다 결과하에서 도시된다. 폐쇄된 밸브 분사와 여기된 히터를 갖춘 분사기의 성능은 개방 밸브 분사와 매우 근접하여, 기화된 연료가 벽부(FID)에서 응축하도록 시간을 갖추지 않는 것을 나타낸다. 다시, 경미한 HC의 장점은 히터가 여기되고 폐쇄된 밸브 분사가 사용될 때 볼 수 있다. HC집중은 히터가 여기될 때 부하의 강한 기능이 아님이 중요하고 히터가 꺼질때와 비교된다. 도 31은 반대 방향에서 실행된 동일 부하 단계의 결과를 도시한다(즉, 증가 부하로). 방향은 도 30에서와 동일하다.
테스트를 시작한 방의 온도는 가열된 팁 분사기로 실행된다. 여기 보고된 모든 다른 테스팅과 같이, 시동 테스트는 보편적인 실험실 엔진 제어기를 사용하여 실행되어 분사 및 스파크 타이밍과 같은 변수가 쉽게 조정될 수 있다. 중요한 방향이 이러한 장치를 사용하여 발견될지라도 이러한 제어기를 갖춘 시동 알고리즘은 이러한 작업을 위하여 필요한 반복성을 갖춘 확실한 시동을 충분히 제공하도록 복잡하지 않도록 결정된다. 이러한 사전 작업은 최저의 HC 배출을 갖춘 시동이 폐쇄된 밸브 분사 및 여기된 히터를 갖춘 가열된 팁 분사기를 사용하여 이루어지는 것이 신속하게 도시된다. 폐쇄된 밸브 분사는 분명하게 시동 및 초기 공회전동안에 연료 기화로 가능한 만큼의 열을 공급하는 것을 돕는다. 그러므로 여기서 논의된 모든 시동은 가열된 팁 분사기 및 주문자 상표 부착(OEM) 엔진 제어 유니트 및 알고리즘을 사용하여 이루어진다.
엔진은 여기된 분사기 히터를 갖추거나 갖추지 않고 시동된다. 여기에 나타난 모든 데이터는 시동사이에 실내 온도에서 최소 6시간의 소크 타임(soak time)을 갖춘 적어도 5개의 시동 평균이다. 도 32는 배기 가스의 HC 농도 및 시간의 함수으로서 엔진 속력을 도시한다. 엔진-아우트 HC 배출은 가열된 팁 분사기를 사용할 때 상당히 감소된다. HC 량은 각각의 경우에 대하여 시간의 함수로서 계산되고 비가열된 기준선과 비교하여 퍼센티지 감소로서 도 33에 도시된다. 이러한 도면은 엔진-아우트 HCs가 이러한 엔진으로 가열된 팁 분사기를 사용하여 시동후에 처음 20초에 평균 21% 감소됨을 도시한다.
결론적으로, 엔진은:
$ 테스트 엔진에서 가열된 팁 분사기의 사용은 20초의 공회전에 의하여 이해된 실내온도 시동에서 엔진-아우트 HC배출의 21% 감소를 증명한다. 종래의 촉매 워엄-업 기술은 이러한 현상동안에 잘 적용됨을 도시한다.
$ 가열된 팁 분사기의 뛰어난 분무 준비 특성은 배출에 영향을 미치는 감소된 부하 및 상당한 배출 불리함이 없이 개방 밸브 분사를 포함하는 뛰어난 순간 성능을 제공한다. 이러한 관계는 임계 엔진 및 촉매 워엄-업 현상에서 향상된 람다 제어이다.
결론
가열된 팁 분사기 사용에서, 연료는 0.1g/s 와 0.7g/s사이 유량에서 5초이내에 65℃로 가열될 수 있다. 정상 상태 온도는 70℃와 90℃사이의 범위이다. 이러한 상태하에서, 연료의 거의 50%는 낮은 매니폴드 압력으로 기화된다.
수치해석은 더 낮은 질량 유량이 약간 더 느린 가열 공정으로 더 높은 정상 상태 연료 온도를 야기하는 것이 도시된다. 또한 이러한 해석은 히터 주위에서 유동 통로가 연료의 출구 온도에 중요하게 영향을 미침을 도시한다.
또한 히터의 동력에 따른 가열 시간이 설명된다. 그러나, 히터에서 증가하는 퍼텐셜 동력은 분사기 내부의 거품 성장의 위험 때문에 제한된다.
미립자 크기 측정은 진공상태하에서 매우 잘 미립화하는 뜨거운 연료를 도시한다. 21㎛의 SMD는 엔진 공회전 상태(0.1 g/s, 40kPa 배압)에서 측정된다. 보다 상세하게는, 거의 100%의 미립자가 50㎛보다 더 작은 방울크기를 갖춘다.
엔진 테스트는 엔진-아우트 HC 배출에서 중요한 감소 및 뛰어난 순간 성능을 도시하는 소형 배기 엔진을 초래한다. 개방 밸브 분사는 중요한 배출 손해없이 가능하다.
본 발명이 임의의 바람직한 실시예와 관련하여 개시되는 반면, 다수의 변경,수정 및 개시된 실시예의 수정은 첨부한 청구범위로 설명되는 본 발명의 범주를 벗어남이 없이 가능하다.
본 발명의 목적은 내연 기관의 상온 시동시에 HC 배출을 감소시키도록 가열된 팁 연료 분사기를 사용하는 방법을 제공하는데 있다.
발명의 본 목적과 다른 목적은 내부 히터를 갖추고 있는 적어도 하나의 연료 분사기를 갖추고 있는 내연 기관을 제공하는 가열된 팁 연료 분사기를 사용하는 연료를 가열하는 단계 및 실질적으로 동시에 엔진 시동기 및 내부 히터를 여기하는 단계의 방법에 의해서 달성된다.

Claims (21)

  1. 내부 히터를 갖추고 있는 적어도 하나의 연료 분사기를 갖추고 있는 내연 기관을 제공하는 단계; 그리고
    엔진 시동기 및 내부 히터를 실질적으로 동시에 여기시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 가열된 팁 연료 분사기를 사용하여 연료를 가열하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 여기 단계 이후에, 촉매제의 착화후 내부 히터를 비여기시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 여기 단계 이후에, 폐쇄된 밸브 분사를 사용하여 연료를 부사시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제 2 항에 있어서, 비여기 단계와 실질적으로 동시에 폐쇄된 밸브 분사를 사용하여 연료를 분사하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제 3 항에 있어서, 폐쇄된 밸브 분사를 사용하여 연료를 분사하는 단계이후에, 엔진에 부하를 변경하는 단계 및 개방 밸브 분사를 실질적으로 동시에 스위치하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제 5 항에 있어서, 촉매제의 착화 단계 및 폐쇄된 밸브 분사를 실질적으로 동시에 스위치하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제 1 항에 있어서, 제공하는 단계는 내부 히터를 포함하는 각각의 복수의 연료 분사기를 갖추고 있는 내연 기관을 제공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 내부 히터를 갖춘 적어도 하나의 연료 분사기를 갖추고 있는 내연 기관을 제공하는 단계;
    엔진을 시동거는 단계; 그리고 그때
    내부 히터를 여기시키는 단계; 를 포함하고 가열된 팁 연료 분사기를 사용하는 연료를 가열하는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제 8 항에 있어서, 여기 단계 이후에, 촉매제 착화후 내부 히터를 비여기시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제 8 항에 있어서, 여기 단계 이후에, 폐쇄된 밸브 분사를 사용하여 연료를 분사하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제 9 항에 있어서, 비여기 단계와 실질적으로 동시에, 폐쇄된 밸브 분사를사용하여 연료를 분사하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 제 10 항에 있어서, 폐쇄된 밸브 분사를 사용하여 연료를 분사하는 단계 이후에, 엔진에 부하를 변경하는 단계 및 개방 밸브 분사를 실질적으로 동시에 스위치하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 제 12 항에 있어서, 촉매제의 착화 단계 및 폐쇄된 밸브 분사를 실질적으로 동시에 스위치하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  14. 제 8 항에 있어서, 제공 단계는 내부 히터를 포함하는 각각의 복수의 연료 분사기를 갖추고 있는 내연 기관을 제공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  15. 내부 히터를 갖춘 적어도 하나의 연료 분사기를 갖추고 있는 내연 기관을 제공하는 단계;
    내부 히터를 여기하는 단계; 그리고 그때
    엔진을 시동시키는 단계; 를 포함하고 가열된 팁 연료 분사기를 사용하여 연료를 가열하는 방법.
  16. 제 15 항에 있어서, 시동 단계 이후에, 촉매제의 착화후 내부 히터를 비여기시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  17. 제 15 항에 있어서, 시동 단계 이후에, 폐쇄된 밸브 분사를 사용하여 연료를 분사하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  18. 제 16 항에 있어서, 비여기 단계와 실질적으로 동시에, 폐쇄된 밸브 분사를 사용하여 연료를 분사하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  19. 제 17 항에 있어서, 폐쇄된 밸브 분사를 사용하여 연료를 분사하는 단계이후에, 엔진에 부하를 변경하는 단계 및 실질적으로 동시에 개방 밸브 분사를 스위치하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  20. 제 19 항에 있어서, 촉매제의 착화 단계 및 폐쇄된 밸브 분사를 실질적으로 동시에 스위치하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  21. 제 15 항에 있어서, 제공 단계는 내부 히터를 포함하는 각각의 복수의 연료 분사기를 갖추고 있는 내연 기관을 제공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
KR1020017010925A 1999-02-26 2000-02-07 상온 시동 동안에 탄화수소 배출을 감소시키도록 내부에가열된 팁 분사기를 사용하는 방법 KR20010102407A (ko)

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US09/316,944 1999-05-21
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Families Citing this family (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6889671B2 (en) * 2001-06-01 2005-05-10 Vaporate Pty Ltd Fuel delivery system
US6688533B2 (en) 2001-06-29 2004-02-10 Siemens Vdo Automotive Corporation Apparatus and method of control for a heated tip fuel injector
US6913005B2 (en) 2002-03-22 2005-07-05 Chrysalis Technologies Incorporated System and methodology for purging fuel from a fuel injector during start-up
US6820598B2 (en) 2002-03-22 2004-11-23 Chrysalis Technologies Incorporated Capillary fuel injector with metering valve for an internal combustion engine
US6913004B2 (en) * 2002-03-22 2005-07-05 Chrysalis Technologies Incorporated Fuel system for an internal combustion engine and method for controlling same
US7249596B2 (en) * 2002-03-22 2007-07-31 Philip Morris Usa Inc. Fuel system for an internal combustion engine and method for controlling same
US7357124B2 (en) * 2002-05-10 2008-04-15 Philip Morris Usa Inc. Multiple capillary fuel injector for an internal combustion engine
US7032576B2 (en) 2002-05-10 2006-04-25 Philip Morris Usa Inc. Capillary heating control and fault detection system and methodology for fuel system in an internal combustion engine
IL150546A0 (en) * 2002-07-02 2009-02-11 Moshe Lerner Operating system, kit and method for engine
MXPA05002769A (es) * 2002-09-11 2005-06-06 Vaporate Pty Ltd Sistema de suministro de combustible.
MXPA05007530A (es) 2003-01-15 2010-05-19 Philip Morris Usa Inc Control de combustible transitorio para motor de combustion interna.
AU2003900748A0 (en) * 2003-02-13 2003-03-06 Vaporate Pty Ltd Fuel delivery system
DE10306145A1 (de) * 2003-02-14 2004-08-26 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Steuerung eines Direktstarts eines Verennungsmotors
US7223178B2 (en) * 2003-11-14 2007-05-29 Mph Golf, Llc Golf ball putter including golf ball alignment indicia
US7337768B2 (en) * 2004-05-07 2008-03-04 Philip Morris Usa Inc. Multiple capillary fuel injector for an internal combustion engine
US20060179819A1 (en) * 2005-02-14 2006-08-17 Sullivan John T System and method for reducing vehicle emissions and/or generating hydrogen
US20090037076A1 (en) * 2007-06-27 2009-02-05 Nissan Motor Co., Ltd. Method of injecting fluid, a method of and apparatus for controlling injection of fluid, and an internal combustion engine
US8281570B2 (en) * 2007-08-09 2012-10-09 Caterpillar Inc. Reducing agent injector having purge heater
US7681558B2 (en) * 2008-01-15 2010-03-23 Ford Global Technologies, Llc System and method to control fuel vaporization
US20130275025A1 (en) * 2012-04-11 2013-10-17 Delphi Technologies, Inc. System and method for controlling a heated fuel injector in an internal combustion engine
GB2502283B (en) * 2012-05-21 2018-12-12 Ford Global Tech Llc An engine system and a method of operating a direct injection engine
CN102852691B (zh) * 2012-09-05 2015-02-25 安徽江淮汽车股份有限公司 一种灵活燃料汽车的冷启动方法及系统
US20140182554A1 (en) * 2012-12-27 2014-07-03 Hyundai Motor Company Injection system for cold start improvement of flexible-fuel vehicle and method of controlling the same
DE102013102120A1 (de) * 2013-03-04 2014-09-18 Faurecia Emissions Control Technologies, Germany Gmbh Verdampfer
KR101679928B1 (ko) * 2014-12-09 2016-12-06 현대자동차주식회사 차량용 히티드 인젝터 시스템의 제어방법
JP2022030578A (ja) * 2020-08-07 2022-02-18 株式会社アイシン 燃料加熱装置
IT202200000686A1 (it) * 2022-01-18 2023-07-18 Ngv Powertrain S R L Sistema di condizionamento del combustibile ed un sistema di propulsione comprendente il sistema di condizionamento
DE102022203409A1 (de) * 2022-04-06 2023-10-12 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Verfahren zur Anpassung einer einzuspritzenden Kraftstoffmasse

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2210250C2 (de) 1972-03-03 1982-05-13 Robert Bosch Gmbh, 7000 Stuttgart Kraftstoffeinspritzvorrichtung für den Kaltstart und den Warmlauf fremdgezündeter Brennkraftmaschinen
US4458655A (en) 1983-06-27 1984-07-10 General Motors Corporation Fuel injection nozzle with heated valve
NL8601384A (nl) 1986-05-29 1987-12-16 Texas Instruments Holland Verbrandingsmotor met brandstofinjectiesysteem en een voor een dergelijke motor bestemde verstuiverklep.
US4760818A (en) 1986-12-16 1988-08-02 Allied Corporation Vapor phase injector
JPH0323364A (ja) 1989-06-20 1991-01-31 Texas Instr Japan Ltd 燃料供給装置及び加熱装置
FR2659114B1 (fr) * 1990-03-02 1994-07-08 Siemens Automotive Sa Procede et dispositif de commande de la richesse du melange air/carburant d'alimentation d'un moteur a combustion interne.
US5003953A (en) * 1990-05-14 1991-04-02 Chrysler Corporation Transient fuel injection
US5218943A (en) 1991-01-07 1993-06-15 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Fuel injection apparatus for internal combustion engine
US5401935A (en) 1993-05-28 1995-03-28 Heaters Engineering, Inc. Fuel heating assembly
EP0677653B1 (de) 1994-04-12 1997-04-23 ULEV GmbH Einrichtung zur Vernebelung von Kraftstoff
US6102303A (en) * 1996-03-29 2000-08-15 Siemens Automotive Corporation Fuel injector with internal heater
US5758826A (en) 1996-03-29 1998-06-02 Siemens Automotive Corporation Fuel injector with internal heater

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