KR20050002880A - Fuel injector for an internal combustion engine - Google Patents

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KR20050002880A KR10-2004-7014919A KR20047014919A KR20050002880A KR 20050002880 A KR20050002880 A KR 20050002880A KR 20047014919 A KR20047014919 A KR 20047014919A KR 20050002880 A KR20050002880 A KR 20050002880A
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Abstract

A fuel injector for vaporizing a liquid fuel for use in an internal combustion engine. The fuel injector includes at least one capillary flow passage (12) , the at least one capillary flow passage (12) having an inlet end (14) and an outlet end (16), the capillary flow passage comprises a channel formed within a monolithic body produced from a material selected from the group consisting of ceramics, polymers, metals and composites thereof or a multi-layer ceramic body, a fluid control valve (18) for placing the inlet end of the at least one capillary flow passage (12) in fluid communication with the liquid fuel source and introducing the liquid fuel in a substantially liquid state, a heat source (20) arranged along the at least one capillary flow passage, the heat source (20) operable to heat the liquid fuel in the at least one capillary flow passage (12) to a level sufficient to change at least a portion thereof from the liquid state to a vapor state and deliver a stream of substantially vaporized fuel from the outlet end of the at least one capillary flow passage.

Description

내연기관용 연료 분사기{Fuel injector for an internal combustion engine}Fuel injector for an internal combustion engine

미세 액체 연료 액적 및 공기를 내연기관에 공급하기 위한 다양한 시스템이 고안되어 있다. 이들 시스템은 연소 챔버 내로 직접 연료를 공급(직접 분사식)하거나 흡기 매니폴드를 통해 연소 챔버 내로 혼합물을 공급하기 위해 기화기(carburetor) 또는 연료 분사기(들)를 이용(간접 분사식)한다. 현재 이용되는 시스템에서, 연료-공기 혼합물은 액체 연료를 분무화하여 이를 미세 액적으로서 공기 스트림으로 공급함으로써 생성된다.Various systems have been devised to supply fine liquid fuel droplets and air to the internal combustion engine. These systems use a carburetor or fuel injector (s) (indirect injection) to feed fuel directly into the combustion chamber (direct injection) or to feed the mixture through the intake manifold into the combustion chamber. In current systems, the fuel-air mixture is produced by atomizing liquid fuel and feeding it as air droplets into the air stream.

포트 연료 분사(port-fuel injection)를 채용하는 종래의 불꽃 점화식 엔진에서, 분사된 연료는 정상 작동 조건 하에서 흡기 포트 또는 매니폴드 내의 고온 성분에 액체 연료 액적을 지향시킴으로써 기화된다. 액체 연료는 고온 부품의 표면 상에 성막되고 이어서 기화된다. 다음, 기화된 연료와 흡입 공기의 혼합물은 흡기 밸브가 개방되고 피스톤이 하사점을 향해 이동함에 따라 생성된 압력 차이에 의해 실린더 내로 흡인된다. 현대식 엔진과 호환될 수 있는 제어 정도를 보장하기위해, 이 기화 기술은 통상적으로 1 미만의 엔진 사이클에서 발생하도록 최적화된다.In conventional flame ignition engines employing port-fuel injection, the injected fuel is vaporized by directing liquid fuel droplets to hot components in the intake port or manifold under normal operating conditions. The liquid fuel is deposited on the surface of the hot component and then vaporized. The mixture of vaporized fuel and intake air is then aspirated into the cylinder by the pressure difference created as the intake valve opens and the piston moves toward the bottom dead center. In order to ensure a degree of control compatible with modern engines, this vaporization technique is typically optimized to occur in less than one engine cycle.

현대식 엔진 작동 조건 하에서, 흡기 부품의 온도는 충돌하는 액체 연료 액적을 급속하게 기화하기에 충분하다. 그러나, 냉간 시동 및 워밍업과 같은 조건 하에서는, 연료가 비교적 저온의 엔진 부품 상으로의 충돌을 통해 기화되지 않는다. 대신에, 이들 조건 하에서의 엔진 작동은 충분한 부분이 저온의 흡기 부품에 충돌하기 전에 공기를 통해 진행함에 따라 열 및 질량 전달을 통해 증발되도록 과잉의 연료를 공급함으로써 보장된다. 이 메카니즘을 통한 증발율은 연료 특성, 온도, 압력, 상대 액적 및 공기 속도, 및 액적 직경의 함수이다. 물론, 이 접근법은 연료 휘발성이 공기와의 점화 가능한 농도의 증기를 생성하기에 불충분한 극한 분위기의 냉간 시동에서는 실패한다.Under modern engine operating conditions, the temperature of the intake components is sufficient to rapidly vaporize the colliding liquid fuel droplets. However, under conditions such as cold start and warm up, fuel does not vaporize through collisions on relatively low temperature engine parts. Instead, engine operation under these conditions is ensured by supplying excess fuel such that sufficient portion evaporates through heat and mass transfer as it progresses through the air before it hits the cold intake components. The evaporation rate through this mechanism is a function of fuel properties, temperature, pressure, relative droplet and air velocity, and droplet diameter. Of course, this approach fails in cold start in extreme atmospheres where fuel volatility is insufficient to produce an ignitable concentration of vapor with air.

화학적으로 완전한 연소를 하기 위해, 연료-공기 혼합물은 이론 가스상 혼합물(stoichiometric gas-phase mixture)로 기화되어야 한다. 이론 연소 가능 혼합물은 완전 연소를 위해 요구되는 정확한 양의 공기(산소) 및 연료를 함유한다. 가솔린에 대해서, 이 공연비는 약 14.7:1 중량비이다. 완전하게 기화되지 않거나 이론비가 아닌 연료-공기 혼합물은 불완전 연소 및 감소된 열 효율을 초래한다. 이상 연소 프로세스의 생성물은 물(H2O)과 이산화탄소(CO2)이다. 연소가 불완전하면, 몇몇 탄소가 완전히 산화되지 않고, 일산화탄소(CO) 및 미연소 탄화수소(HC)를 생성한다.To achieve chemically complete combustion, the fuel-air mixture must be vaporized into a stoichiometric gas-phase mixture. The theoretical combustible mixture contains the exact amount of air (oxygen) and fuel required for complete combustion. For gasoline, this air-fuel ratio is about 14.7: 1 weight ratio. Fuel-air mixtures that are not completely vaporized or are not theoretical will result in incomplete combustion and reduced thermal efficiency. The products of the anomalous combustion process are water (H 2 O) and carbon dioxide (CO 2 ). If combustion is incomplete, some of the carbon is not completely oxidized and produces carbon monoxide (CO) and unburned hydrocarbons (HC).

공기 오염을 감소시키기 위한 방침은 다양한 연료 시스템 및 엔진 변형으로 연소 비효율성을 보상하기 위한 시도를 초래하였다. 연료 준비 및 공급 시스템에 관한 종래 기술에서 명백한 바와 같이, 액체 연료 액적 크기를 감소시키고, 시스템 난류를 증가시키고, 더 완전한 연소를 허용하도록 연료를 기화시키기 위해 충분한 열을 제공하는 것에 대한 다수의 노력이 수행되었다.The policy to reduce air pollution has resulted in attempts to compensate for combustion inefficiencies with various fuel system and engine modifications. As is evident in the prior art for fuel preparation and supply systems, a number of efforts have been made to provide sufficient heat to reduce liquid fuel droplet size, increase system turbulence, and vaporize fuel to allow more complete combustion. Was performed.

그러나, 낮은 엔진 온도에서의 비효율적인 연료 준비는 더 높은 배기물을 발생시켜 후처리 및 복잡한 제어 계획을 필요로 하는 문제점을 잔류시킨다. 이러한 제어 계획은 배기 가스 재순환, 가변 밸브 시기, 점화 시기 지연, 압축비 감소, 촉매 변환기의 사용 및 미연소 탄화수소를 산화하고 촉매 변환기 활성화(light-off)를 이점으로 하는 발열 반응을 생성하기 위한 공기 분사를 포함할 수 있다.However, inefficient fuel preparation at low engine temperatures generates higher emissions, leaving the problem of requiring post-treatment and complex control schemes. These control schemes include exhaust gas recirculation, variable valve timing, ignition timing delays, reduced compression ratios, the use of catalytic converters and air injection to oxidize unburned hydrocarbons and produce exothermic reactions that benefit from catalytic converter light-off. It may include.

냉간 시동 및 워밍업 중의 엔진의 과잉 연료 공급이 종래의 엔진에서의 미연소 탄화수소 배기물의 중요한 원인이다. 또한, 촉매 변환기는 이 작동 기간 동안 저온이고 따라서 엔진 배기부를 통과하는 상당한 양의 미연소 탄화수소를 감소시키지 않는다는 사실이 문제를 심각하게 한다. 그 결과, 높은 엔진 유출(engine-out) 농도의 미연소 탄화수소가 촉매 변환기를 통해 실질적으로 반응하지 않고 통과되어 배기관으로부터 배출된다. 전형적인 현대식 승용차에 의해 생성되는 총 탄화수소 배기물의 80% 정도가, 엔진에 연료가 과잉 공급되고 촉매 변환기가 실질적으로 비활성 상태인 냉간 시동 및 워밍업 기간 중에 발생하는 것으로 추정된다.The excess fuel supply of the engine during cold start and warm up is an important cause of unburned hydrocarbon exhaust in conventional engines. In addition, the fact that the catalytic converter is low temperature during this operating period and therefore does not reduce the significant amount of unburned hydrocarbons passing through the engine exhaust is a serious problem. As a result, unburned hydrocarbons of high engine-out concentration pass through the catalytic converter without substantially reacting and exit from the exhaust pipe. It is estimated that around 80% of the total hydrocarbon emissions produced by typical modern passenger cars occur during cold start-up and warm-up periods when the engine is oversupply and the catalytic converter is substantially inactive.

시동 중에 배출되는 미연소 탄화수소의 비교적 큰 부분을 고려하여, 이 승용차 엔진 작동의 양태는 중요한 기술 개발 노력의 초점이 되어 왔다. 더욱이, 더욱더 엄격한 배기 표준이 법률로 제정되고 소비자들은 가격 및 성능에 여전히 민감하기 때문에, 이들 개발 노력은 주안점으로 계속될 것이다. 종래의 엔진으로부터 시동 배기물을 감소하기 위한 이러한 노력은 일반적으로 2개의 카테고리, 즉 1) 3방향 촉매 시스템을 위한 워밍업 시간의 감소, 및 2) 연료 기화를 위한 기술의 개선으로 분류된다. 종래 3방향 촉매를 위한 워밍업 시간의 감소를 위한 노력은, 배기 온도를 상승시키기 위한 점화 시기의 지연, 배기 밸브의 조기 개방, 촉매의 전기적 가열, 촉매를 가열하는 버너 또는 화염, 및 촉매의 촉매 작용에 의한 가열을 포함한다. 전체적으로, 이들 노력은 비용이 많이 들고 냉간 시동 중의 및 직후의 HC 배기물을 대처하지 못한다.In view of the relatively large fraction of unburned hydrocarbons emitted during start-up, this aspect of car engine operation has been the focus of significant technical development efforts. Moreover, these development efforts will continue to focus, as more stringent exhaust standards are enacted and consumers are still sensitive to price and performance. This effort to reduce starting emissions from conventional engines is generally classified into two categories: 1) reduction of warm-up time for three-way catalyst systems, and 2) improvement of techniques for fuel vaporization. Efforts to reduce the warm-up time for conventional three-way catalysts include delays in ignition timing to raise the exhaust temperature, premature opening of the exhaust valve, electrical heating of the catalyst, burners or flames heating the catalyst, and catalysis of the catalyst. By heating. Overall, these efforts are expensive and fail to cope with HC emissions during and immediately after cold start.

연료 기화의 논점에 대처하기 위한 다양한 기술이 제안되어 있다. 연료 기화 기술을 제안하고 있는 미국 특허들은, 허드슨 2세(Hudson, Jr.) 등에 허여된 미국 특허 제 5,195,477호, 클락(Clarke)에 허여된 미국 특허 제 5,331,937호, 아스머스(Asmus)에 허여된 미국 특허 제 4,88,032호, 루이스(Lewis) 등에 허여된 미국 특허 제 4,955,351호, 오자(Oza)에 허여된 미국 특허 제 4,458,655호, 쿡(Cooke)에 허여된 미국 특허 제 6,189,518호, 헌트(Hunt)에 허여된 미국 특허 제 5,482,023호, 헌트에 허여된 미국 특허 제 6,109,247호, 아와자마니(Awarzamani) 등에 허여된 미국 특허 제 6,067,970호, 크론(Krohn) 등에 허여된 미국 특허 제 5,947,091호, 나인스(Nines)에 허여된 미국 특허 제 5,758, 826호, 스링(Thring)에 허여된 미국 특허 제 5,836,289호, 시카넥 2세(Cikanek, Jr.) 등에 허여된 미국 특허 제 5,813,388호를 포함한다.Various techniques have been proposed to address the issue of fuel vaporization. US patents suggesting fuel vaporization techniques are described in US Pat. No. 5,195,477 to Hudson, Jr. et al., US Pat. No. 5,331,937 to Clarke, Asmus. U.S. Patent 4,88,032, Lewis et al. U.S. Patent 4,955,351, Oza U.S. Patent 4,458,655, Cooke U.S. Patent 6,189,518, Hunt US Patent No. 5,482,023 to Hunt, US Patent No. 6,109,247 to Hunt, US Patent No. 6,067,970 to Awarzamani, and US Patent No. 5,947,091 to Krohn et al. US Pat. No. 5,758, 826 to Nines, US Pat. No. 5,836,289 to Thring, US Pat. No. 5,813,388 to Cikanek, Jr., and the like.

제안된 다른 연료 공급 장치는, 연료 전지 시스템에 사용하기 위한 연료 계량 장치를 개시하고 있는 미국 특허 제 3,716,416호를 포함한다. 연료 전지 시스템은 미리 결정된 레벨로 자체 조절되어 전력을 생성하도록 구성된다. 제안된 연료 계량 시스템은 후속의 연소를 위한 개선된 연료 준비를 제공하기보다는, 연료 전지의 전력 출력에 응답하여 연료 유동을 교축하기 위한 모세관 유동 제어 장치를 포함한다. 대신에, 연료는 H2로의 변환을 위해 연료 개질제로 공급되도록 의도되고 이어서 연료 전지로 공급된다. 바람직한 실시예에서, 모세관 튜브는 금속으로 제조되고, 모세관 자체는 연료 전지의 전압 출력부에 전기적으로 접촉하는 레지스터로서 사용된다. 증기의 유동 저항은 액체보다 크기 때문에, 유동은 전력 출력이 증가함에 따라 교축된다. 사용을 위해 제안된 연료는 열을 인가함으로써 액상으로부터 기상으로 용이하게 변환되고 모세관을 통해 자유롭게 유동하는 임의의 유체를 포함한다. 기화는 증기 로크(vapor lock)가 자동차 엔진 내에서 발생하는 방식으로 성취되는 것으로 판명된다.Other proposed fuel supply devices include US Pat. No. 3,716,416, which discloses a fuel metering device for use in a fuel cell system. The fuel cell system is configured to self regulate to a predetermined level to generate power. The proposed fuel metering system includes a capillary flow control device for throttling fuel flow in response to the power output of the fuel cell, rather than providing improved fuel preparation for subsequent combustion. Instead, the fuel is intended to be supplied to the fuel modifier for conversion to H 2 and then to the fuel cell. In a preferred embodiment, the capillary tube is made of metal and the capillary tube itself is used as a resistor in electrical contact with the voltage output of the fuel cell. Since the flow resistance of the vapor is greater than the liquid, the flow is throttled as the power output increases. Fuels proposed for use include any fluid that readily converts from the liquid phase to the gas phase by applying heat and freely flows through the capillary. Vaporization turns out to be achieved in such a way that a vapor lock occurs in the automobile engine.

미국 특허 제 6,276,347호에는 액체의 분무화 또는 기화를 성취하기 위한 초임계 또는 근초임계(near-supercritical) 분무기 및 방법이 제안되어 있다. 미국 특허 제 6,276,347호의 초임계 분무기는 통상적으로 가솔린을 연소하는 소형, 경량, 저압축비의 불꽃 점화 피스톤 엔진을 점화하기 위해 중유의 사용을 가능하게 한다고 기재되어 있다. 분무기는 그들의 초임계 온도를 향해 연료를 이동시키고 연료와 연관된 상 다이어그램에서의 가스 안정화 필드의 더 낮은 압력의 구역으로연료를 방출시킴으로써 액체 또는 액상 연료로부터 미세 액적의 스프레이를 생성하여, 연료의 미세 분무화 또는 기화를 발생시키도록 구성된다. 연소 엔진, 과학적 설비, 화학 처리, 폐기물 폐기 제어, 세척, 에칭, 곤충 제어, 표면 개질, 가습 및 기화와 같은 적용에 대한 실용성이 개시되어 있다.U.S. Patent No. 6,276,347 proposes a supercritical or near-supercritical nebulizer and method for achieving atomization or vaporization of liquids. The supercritical nebulizer of US Pat. No. 6,276,347 is described as enabling the use of heavy oil to ignite a small, light weight, low compression ratio spark ignition piston engine that typically burns gasoline. The nebulizer produces a spray of fine droplets from the liquid or liquid fuel by moving the fuel towards their supercritical temperature and releasing the fuel to the lower pressure zone of the gas stabilization field in the phase diagram associated with the fuel, thereby atomizing the fuel. It is configured to generate fire or vaporization. Practicality is disclosed for applications such as combustion engines, scientific equipment, chemical treatment, waste disposal control, cleaning, etching, insect control, surface modification, humidification and vaporization.

분해를 최소화하기 위해, 미국 특허 제 6,276,347호에는 분무화를 위한 제한기의 말단부를 통과하기 전에 연료를 초임계 온도 이하로 유지하는 것을 제한하고 있다. 특정 적용에서, 단지 제한기의 팁만의 가열이 화학 반응 또는 침전의 가능성을 최소화하도록 요구된다. 이는 이외의 경우에 용액으로부터 배출되어 라인 및 필터를 폐색하는 경향이 있는 연료 스트림 내의 불순물, 반응물 또는 재료와 연관된 문제점을 감소시킨다고 기재되어 있다. 초임계 또는 근초임계 압력에서의 작동은, 연료 공급 시스템이 21.1 내지 56.2Kg/㎠(300 내지 800psi)의 범위에서 작동하는 것을 제안한다. 초임계 압력 및 온도의 사용은 분무기의 폐색을 감소시킬 수는 있지만, 이들 상승된 압력에서 작동하는 것이 가능한 비교적 더 고가의 연료 펌프, 뿐만 아니라 연료 라인, 피팅(fitting) 등의 사용을 필요로 하는 것으로 판명된다.In order to minimize degradation, US Pat. No. 6,276,347 limits the maintenance of fuel below the supercritical temperature before passing through the distal end of the limiter for atomization. In certain applications, heating only the tip of the restrictor is required to minimize the possibility of chemical reactions or precipitation. This has been described as reducing the problems associated with impurities, reactants or materials in the fuel stream that otherwise tend to drain out of solution and block lines and filters. Operation at supercritical or near supercritical pressure suggests that the fuel supply system operates in the range of 21.1 to 56.2 Kg / cm 2 (300 to 800 psi). The use of supercritical pressures and temperatures can reduce the blockage of the nebulizer, but requires the use of relatively more expensive fuel pumps capable of operating at these elevated pressures, as well as fuel lines, fittings, and the like. It turns out.

본 발명은 내연기관에서의 연료 공급에 관한 것이다. 더 구체적으로는, 본 발명에 따른 방법 및 장치는 내연기관에 공급된 연료를 기화하기 위한 적어도 하나의 가열된 모세관 유동 통로를 제공하는 것이다.The present invention relates to fuel supply in an internal combustion engine. More specifically, the method and apparatus according to the present invention is to provide at least one heated capillary flow passage for vaporizing fuel supplied to the internal combustion engine.

도 1은 바람직한 형태에 따른 모세관 유동 통로를 포함하는 변형된 연료 분사기의 부분 단면도.1 is a partial cross-sectional view of a modified fuel injector including capillary flow passages in accordance with a preferred configuration.

도 2는 다른 바람직한 형태에 따른 연료 분사기의 실시예의 측면도.2 is a side view of an embodiment of a fuel injector according to another preferred form;

도 2a는 도 2에 도시된 실시예의 모세관의 출구의 등척도.FIG. 2A is an isometric view of the outlet of the capillary of the embodiment shown in FIG. 2. FIG.

도 3은 다른 바람직한 형태에 따른 연료 분사기의 다른 실시예의 측면도.3 is a side view of another embodiment of a fuel injector according to another preferred form;

도 3a는 도 3에 도시된 실시예의 모세관의 다른 출구 디자인의 등척도.3A is an isometric view of another outlet design of the capillary of the embodiment shown in FIG. 3.

도 4는 바람직한 형태에 따른 연료 분사기의 또 다른 실시예의 측면도.4 is a side view of another embodiment of a fuel injector of the preferred form;

도 4a는 도 4에 도시된 실시예의 모세관의 다른 출구 디자인의 등척도.4A is an isometric view of another outlet design of the capillary of the embodiment shown in FIG. 4.

도 5는 바람직한 형태에 따른 연료 분사기의 또 다른 실시예의 개략도.5 is a schematic diagram of another embodiment of a fuel injector according to a preferred form;

도 6은 바람직한 형태에 따른 연료 분사기의 또 다른 실시예의 측면도.6 is a side view of another embodiment of a fuel injector of the preferred form;

도 7은 또 다른 바람직한 형태에 따른 연료 분사기의 다른 실시예의 단면도.7 is a sectional view of another embodiment of a fuel injector according to another preferred form.

도 8은 또 다른 바람직한 형태에 따른 2중 분사기(dual injector)를 채용하는 다른 실시예의 측면도.8 is a side view of another embodiment employing a dual injector according to another preferred form.

도 9는 부분 단면도로 도시된 바람직한 형태에 따른 연료 분사기의 다른 실시예의 측면도.9 is a side view of another embodiment of a fuel injector of the preferred form shown in partial cross-sectional view.

도 9a는 도 9에 도시된 실시예의 동일 부분의 확대도.9A is an enlarged view of the same part of the embodiment shown in FIG.

도 10은 부분 단면도로 도시된 바람직한 형태에 따른 연료 분사기의 다른 실시예의 측면도.10 is a side view of another embodiment of a fuel injector according to the preferred form shown in partial cross-sectional view.

도 10a는 도 10에 도시된 실시예의 동일 부분의 확대도.10A is an enlarged view of the same part of the embodiment shown in FIG.

도 11은 바람직한 형태에 따른 연료 분사기의 또 다른 바람직한 형태의 측면도.11 is a side view of another preferred form of a fuel injector according to the preferred form;

도 11a는 도 11에 도시된 실시예의 모세관의 다른 출구 디자인의 등척도.11A is an isometric view of another outlet design of the capillary of the embodiment shown in FIG. 11.

도 12는 재순환된 배기 가스에 의해 가열된 모세관 통로를 갖는 연료 분사기의 다른 실시예의 측면도.12 is a side view of another embodiment of a fuel injector having capillary passages heated by recycled exhaust gas.

도 13은 바람직한 형태에 따른 연료 공급 및 제어 시스템의 개략도.13 is a schematic diagram of a fuel supply and control system in accordance with a preferred form;

도 14는 본 발명의 연료 공급 장치를 사용하는 엔진의 시동의 최초 20초 동안의 엔진 파라미터를 설명하는 차트.Fig. 14 is a chart for explaining engine parameters during the first 20 seconds of starting of the engine using the fuel supply device of the present invention.

도 15는 종래의 포트 연료 분사기와 본 발명의 연료 공급 장치로부터의 엔진 배기물의 비교를 설명하는 차트.15 is a chart for explaining a comparison between a conventional port fuel injector and engine exhaust from the fuel supply device of the present invention.

도 16은 본 발명의 산화 세척 방법의 사용을 통해 성취되는 작동에 대한 이점을 도시하는 시간의 함수로서의 가솔린 질량 유동의 그래프.FIG. 16 is a graph of gasoline mass flow as a function of time showing the benefits to operation achieved through the use of the oxidative cleaning method of the present invention. FIG.

도 17은 상업용 가솔린에 있어서의 연료 유량 대 시간의 그래프.17 is a graph of fuel flow rate versus time for commercial gasoline.

도 18은 다양한 가솔린을 비교하는 연료 유량 대 시간의 그래프.18 is a graph of fuel flow versus time comparing various gasolines.

도 19는 No.2 디젤 연료와 제트 연료를 비교하는 연료 유량 대 시간의 그래프.19 is a graph of fuel flow rate versus time comparing No. 2 diesel fuel and jet fuel.

도 20은 산화 세척의 효과를 도시하는 미첨가 디젤 연료에 있어서의 연료 유량 대 시간의 그래프.20 is a graph of fuel flow rate versus time in an unadded diesel fuel showing the effect of oxidative cleaning.

도 21은 오염 방지 첨가제를 함유하는 디젤 연료와 미첨가 디젤 연료를 비교하는 연료 유량 대 시간의 그래프.FIG. 21 is a graph of fuel flow versus time comparing diesel fuel with an antifouling additive to an unadded diesel fuel. FIG.

일 양태에서, 본 발명은 내연기관에 사용하기 위한 액체 연료를 기화하기 위한 연료 분사기로서,In one aspect, the invention is a fuel injector for vaporizing liquid fuel for use in an internal combustion engine,

(a) 입구 단부 및 출구 단부를 갖는 적어도 하나의 모세관 유동 통로;(a) at least one capillary flow passage having an inlet end and an outlet end;

(b) 상기 적어도 하나의 모세관 유동 통로의 입구 단부를 액체 연료 공급원과 유체 연통 상태로 배치하고 실질적으로 액체 상태로 액체 연료를 도입하기 위한유체 제어 밸브; 및(b) a fluid control valve for placing the inlet end of said at least one capillary flow passage in fluid communication with a liquid fuel source and for introducing liquid fuel into a substantially liquid state; And

(c) 상기 적어도 하나의 모세관 유동 통로를 따라 배열되고, 액체 상태로부터 증기 상태로 그의 적어도 일부를 변화시키는데 충분한 레벨로 상기 적어도 하나의 모세관 유동 통로 내의 액체 연료를 가열하고 상기 적어도 하나의 모세관 유동 통로의 출구 단부로부터 실질적으로 기화된 연료의 스트림을 공급하도록 작동 가능한 열원을 포함하는 연료 분사기에 관한 것이다.(c) is arranged along the at least one capillary flow passage and heats the liquid fuel in the at least one capillary flow passage to a level sufficient to change at least a portion thereof from the liquid state to the vapor state and the at least one capillary flow passage A fuel injector comprising a heat source operable to supply a stream of substantially vaporized fuel from an outlet end of the.

다른 양태에서, 본 발명은 내연기관에 사용하기 위한 연료 시스템으로서,In another aspect, the present invention provides a fuel system for use in an internal combustion engine.

(a) (i) 입구 단부 및 출구 단부를 갖는 적어도 하나의 모세관 유동 통로; (ⅱ) 상기 적어도 하나의 모세관 유동 통로의 입구 단부를 액체 연료 공급원과 유체 연통하여 배치하고 실질적으로 액체 상태의 액체 연료를 도입하기 위한 유체 제어 밸브; 및 (ⅲ) 상기 적어도 하나의 모세관 유동 통로를 따라 배열되고, 액체 상태로부터 증기 상태로 그의 적어도 일부를 변화시키는데 충분한 레벨로 상기 적어도 하나의 모세관 유동 통로 내의 액체 연료를 가열하고 상기 적어도 하나의 모세관 유동 통로의 출구 단부로부터 실질적으로 기화된 연료의 스트림을 공급하도록 작동 가능한 열원을 각각 포함하는 복수의 연료 분사기;(a) (i) at least one capillary flow passage having an inlet end and an outlet end; (Ii) a fluid control valve for placing the inlet end of said at least one capillary flow passage in fluid communication with a liquid fuel source and for introducing substantially liquid liquid fuel; And (iii) arranged along the at least one capillary flow passage, heating the liquid fuel in the at least one capillary flow passage to a level sufficient to change at least a portion thereof from the liquid state to the vapor state and the at least one capillary flow passage. A plurality of fuel injectors each including a heat source operable to supply a stream of substantially vaporized fuel from an outlet end of the passageway;

(b) 상기 복수의 연료 분사기와 유체 연통하는 액체 연료 공급 시스템; 및(b) a liquid fuel supply system in fluid communication with the plurality of fuel injectors; And

(c) 상기 복수의 연료 분사기로의 연료의 공급을 제어하기 위한 제어기를 포함하는 연료 시스템에 관한 것이다.(c) a fuel system comprising a controller for controlling the supply of fuel to the plurality of fuel injectors.

또 다른 양태에서, 본 발명은 내연기관에 연료를 공급하는 방법으로서,In another aspect, the present invention provides a method of supplying fuel to an internal combustion engine,

(a) 연료 분사기의 적어도 하나의 모세관 유동 통로에 액체 연료를 공급하는단계;(a) supplying liquid fuel to at least one capillary flow passage of the fuel injector;

(b) 상기 적어도 하나의 모세관 유동 통로 내의 액체 연료를 가열함으로써 실질적으로 기화된 연료의 스트림이 상기 적어도 하나의 모세관 유동 통로의 출구를 통과하도록 하는 단계;(b) heating the liquid fuel in the at least one capillary flow passage to allow a stream of substantially vaporized fuel to pass through the outlet of the at least one capillary flow passage;

(c) 상기 내연기관의 연소 챔버에 기화된 연료를 공급하는 단계를 포함하고,(c) supplying vaporized fuel to a combustion chamber of the internal combustion engine,

상기 모세관 유동 통로는 세라믹, 폴리머, 금속 및 이들의 복합물로 이루어진 그룹으로부터 선택된 재료로 제조된 단일체의 본체 또는 다층 세라믹 본체 내에 형성된 채널을 포함하는 방법에 관한 것이다.The capillary flow passages are directed to a method comprising channels formed in a monolithic body or multilayer ceramic body made of a material selected from the group consisting of ceramics, polymers, metals and composites thereof.

본 발명은 종래의 포트 연료 분사식, 하이브리드 전기식, 가솔린 직접 분사식, 및 알코올 연료식 엔진을 포함하는 다수의 구조에 이용될 수도 있는, 고압 연료 공급 시스템에 대한 필요성 없이 최소 전력 및 워밍업 시간을 요구하면서 기화된 연료를 공급할 수 있는 연료 분사기 및 공급 시스템을 제공한다.The present invention vaporizes while requiring minimum power and warm up time without the need for a high pressure fuel supply system, which may be used in a number of structures including conventional port fuel injection, hybrid electric, gasoline direct injection, and alcohol fueled engines. It provides a fuel injector and a supply system capable of supplying the fuel.

이제, 예시적으로만 제공된 본 발명의 바람직한 형태를 참조하고, 첨부 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.Reference will now be made in detail to the preferred embodiments of the present invention, provided by way of example only, and with reference to the accompanying drawings.

이제, 유사한 도면 부호가 그 전체에 걸쳐 유사한 부분을 나타내는데 사용되는 도 1 내지 도 21에 도시된 실시예를 참조한다.Reference is now made to the embodiment shown in FIGS. 1 to 21 where like reference numerals are used to denote like parts throughout.

본 발명은 내연기관의 냉간 시동, 워밍업 및 정상 작동에 유용한 연료 준비 및 공급을 제공한다. 연료 시스템은 실질적으로 기화된 연료가 엔진 실린더 내로 공급되도록 액체 연료를 가열하는 것이 가능한 모세관 유동 통로를 갖는 연료 분사기를 포함한다. 실질적으로 기화된 연료는 종래의 연료 분사기 시스템과 비교하여 감소된 배기물로 연소될 수 있다. 더욱이, 본 발명의 연료 공급 시스템은 낮은 전력을 필요로 하고, 다른 기화 기술보다 짧은 워밍업 시간을 갖는다.The present invention provides fuel preparation and supply useful for cold start, warm up and normal operation of an internal combustion engine. The fuel system includes a fuel injector having a capillary flow passage capable of heating liquid fuel such that substantially vaporized fuel is supplied into the engine cylinder. Substantially vaporized fuel may be burned with reduced emissions compared to conventional fuel injector systems. Moreover, the fuel supply system of the present invention requires low power and has a shorter warm up time than other vaporization techniques.

일반적으로, 가솔린은 낮은 온도에서 즉시 기화하지 않는다. 냉간 시동 및 워밍업 기간 중에, 비교적 적은 액체 연료의 기화가 발생한다. 이와 같이, 연소될 수 있는 공기/연료 혼합물을 성취하기 위해 엔진의 각각의 실린더로 과잉의 액체 연료를 제공해야 할 필요가 있다. 과잉의 액체 연료로부터 생성된 연료 증기의 점화시에, 실린더로부터 배출된 연소 가스는 미연소 연료 및 바람직하지 않은 기체 배기물을 포함한다. 그러나, 정상 작동 온도에 도달할 때, 액체 연료는 즉시 기화되어 즉시 연소될 수 있는 공기/연료 혼합물을 성취하는데 적은 연료가 요구된다. 유리하게는, 정상 작동 온도에 도달할 때, 공기/연료 혼합물은 이론비 또는 거의 이론비로 제어되어 미연소 탄화수소 및 일산화탄소의 배기물을 감소시킬 수 있다. 부가적으로, 연료 공급이 이론비 또는 거의 이론비로 제어되면, 단지 필요한 공기가 미연소 탄화수소 및 일산화탄소의 동시 산화 및 3방향 촉매(TWC)에 걸친 질소 산화물의 감소를 위해 배기 스트림 내에 이용 가능하다.In general, gasoline does not vaporize immediately at low temperatures. During cold start and warm up periods, relatively little vaporization of liquid fuel occurs. As such, there is a need to provide excess liquid fuel to each cylinder of the engine to achieve a combustible air / fuel mixture. Upon ignition of fuel vapor produced from excess liquid fuel, the combustion gases discharged from the cylinder include unburned fuel and undesirable gaseous emissions. However, when the normal operating temperature is reached, less fuel is required to achieve an air / fuel mixture that can be vaporized immediately and burned immediately. Advantageously, when the normal operating temperature is reached, the air / fuel mixture can be controlled at theoretical or near theoretical ratios to reduce emissions of unburned hydrocarbons and carbon monoxide. Additionally, if the fuel supply is controlled at theoretical or near theoretical ratios, only the required air is available in the exhaust stream for the simultaneous oxidation of unburned hydrocarbons and carbon monoxide and the reduction of nitrogen oxides across the three-way catalyst (TWC).

본 발명의 시스템 및 방법은 실질적으로 기화되어 있는 연료를 흡기 유동 통로 내로 또는 엔진 실린더 내로 직접 분사하여, 엔진의 시동 및 워밍업 기간 동안의 과잉 연료의 필요성을 제거한다. 연료는 이론 또는 공기, 또는 공기 및 희석제를 갖는 연료 희박(fuel-lean) 혼합물로 엔진으로 공급되어 실질적으로 모든 연료가 냉간 시동 및 워밍업 기간 중에 연소되는 것이 바람직하다The systems and methods of the present invention inject substantially vaporized fuel directly into the intake flow passages or into the engine cylinders, eliminating the need for excess fuel during engine start-up and warm-up periods. It is preferred that the fuel is supplied to the engine in theory or air, or a fuel-lean mixture with air and diluent so that substantially all of the fuel is burned during the cold start and warm up periods.

종래의 포트 연료 분사에서는, 과잉 연료 공급이 확고하고 신속한 엔진 시동을 보장하도록 요구되었다. 연료 과잉(fuel-rich) 조건 하에서, 3방향 촉매에 도달하는 배기 스트림은 촉매가 워밍업 함에 따라 과잉의 연료 및 미연소 탄화수소를 산화시키는데 충분한 공기를 함유하지 않는다. 이 문제점에 대처하기 위한 하나의 접근법은 촉매 변환기의 상류의 배기 스트림에 부가의 공기를 공급하도록 공기 펌프를 이용하는 것이다. 그 목적은 촉매가 그의 활성화 온도에 도달하면 촉매 표면 상에서 반응할 수 있는 이론 또는 근소한 연료 희박 배기 스트림을 생성하는 것이다. 대조적으로, 본 발명의 시스템 및 방법은 엔진이 냉간 시동 및 워밍업 기간 동안 이론 또는 심지어는 근소한 연료 희박 조건에서 작동할 수 있게 하여, 과잉 연료 공급이 필요성 및 부가의 배기 공기 펌프의 필요성 모두를 제거하고, 배기 후처리 시스템의 비용 및 복잡성을 감소시킨다.In conventional port fuel injection, excess fuel supply has been required to ensure a firm and fast engine start. Under fuel-rich conditions, the exhaust stream reaching the three-way catalyst does not contain enough air to oxidize excess fuel and unburned hydrocarbons as the catalyst warms up. One approach to address this problem is to use an air pump to supply additional air to the exhaust stream upstream of the catalytic converter. The aim is to produce a theoretical or sparse fuel lean exhaust stream that can react on the catalyst surface once the catalyst reaches its activation temperature. In contrast, the systems and methods of the present invention allow the engine to operate in theoretical or even fuel lean conditions during cold start and warm up periods, eliminating both the need for excess fuel supply and the need for additional exhaust air pumps. This reduces the cost and complexity of the exhaust aftertreatment system.

상술한 바와 같이, 냉간 시동 및 워밍업 기간 동안, 3방향 촉매는 초기에는 저온이고 촉매를 통과하는 상당한 양의 미연소 탄화수소를 감소시키는 것이 불가능하다. 다수의 노력이 냉간 시동 및 워밍업 기간 동안 방출되는 미연소 탄화수소의 더 많은 부분을 변환하도록 3방향 촉매의 워밍업 시간의 감소에 전념되었다. 하나의 이러한 개념은 냉간 시동 및 워밍업 기간 동안 매우 연료 과잉 상태로 엔진을 의도적으로 작동시키는 것이다. 이 연료 과잉 배기 스트림에 공기를 공급하기 위해 배기 공기 펌프를 사용하여, 촉매 변환기의 상류의 또는 그 내부의 소정의 점화원에 의해 또는 자동 점화에 의해 연소되는 연소 가능 혼합물이 생성될 수 있다. 이 산화 프로세스에 의해 생성되는 발열은 배기 가스를 상당히 가열하고 열은 배기가 촉매를 통과할 때 촉매 변환기로 대부분 전달된다. 본 발명의 시스템 및 방법을 사용하여, 엔진은 공기 펌프의 필요성 없이 동일한 효과를 성취하기 위해 실린더를 연료 과잉 및 연료 희박 상태로 교번적으로 작동시키도록 제어될 수 있다. 예를 들면, 4-실린더 엔진에서, 2개의 실린더는 배기 내에 미연소 탄화수소를 생성하도록 냉간 시동 및 워밍업 기간 동안 연료 과잉 상태로 작동할 수 있다. 2개의 나머지 실린더는 배기 스트림에 산소를 제공하도록 냉간 시동 및 워밍업 동안 연료 희박 상태로 작동할 수 있다.As mentioned above, during the cold start-up and warm-up periods, the three-way catalyst is initially cold and it is not possible to reduce the significant amount of unburned hydrocarbons passing through the catalyst. Many efforts have been devoted to reducing the warm up time of the three-way catalyst to convert more of the unburned hydrocarbons released during the cold start and warm up periods. One such concept is to intentionally operate the engine in a very fuel surplus during cold start and warm up periods. Using an exhaust air pump to supply air to this excess fuel exhaust stream, a combustible mixture can be produced which is combusted by a predetermined ignition source upstream or within the catalytic converter or by automatic ignition. The exotherm generated by this oxidation process heats the exhaust gas considerably and heat is mostly transferred to the catalytic converter as the exhaust passes through the catalyst. Using the system and method of the present invention, the engine can be controlled to alternately operate the cylinders in fuel surplus and fuel lean to achieve the same effect without the need for an air pump. For example, in a four-cylinder engine, two cylinders may operate in fuel surplus during cold start and warm up periods to produce unburned hydrocarbons in the exhaust. The two remaining cylinders can operate in a fuel lean state during cold start and warm up to provide oxygen to the exhaust stream.

본 발명의 시스템 및 방법은 가솔린 직접 분사식 엔진(GDI)에 또한 이용될 수도 있다. GDI 엔진에서, 연료는 점화 전에 공기 및 증발 연료의 미리 혼합된 충전물(charge)을 형성하도록 증발되어 공기와 혼합하는 미세하게 분무화된 스프레이로서 실린더 내로 직접 분사된다. 최신의 GDI 엔진은 연료 스프레이를 분무화하기 위해 높은 연료 압력을 요구한다. GDI 엔진은 종래의 직접 분사식 엔진에서 고유한 펌핑 손실을 감소시키도록 부분 부하에서 성층 충전으로 작동한다. 성층 충전, 불꽃 점화식 엔진은 개선된 연료 소비 및 감소된 배기물을 위해 희박 혼합물을 연소하는 가능성을 갖는다. 바람직하게는, 전체적인 희박 혼합물이 연소 챔버 내에 형성되지만, 점화시에 점화 플러그의 부근에는 이론 또는 근소한 연료 과잉 상태로 제어된다. 따라서, 이론 상태 부분은 용이하게 점화되고, 이는 이어서 잔여 희박 혼합물을 점화시킨다. 펌핑 손실이 감소될 수 있지만, 성층 충전에 현재 이용 가능한 작동 윈도우는 낮은 엔진 속도 및 비교적 경량의 엔진 부하에 제한된다. 제한 팩터는 높은 엔진 속도에서의 혼합 및 기화를 위한 불충분한 시간과, 높은 부하에서의 불충분한 혼합 또는 열악한 공기 이용을 포함한다. 기화된 연료를 제공함으로써, 본 발명의 시스템 및 방법은 성층 충전 작동을 위한 작동 윈도우를 확장시켜, 기화 및 혼합을 위한 불충분한 시간과 관련된 문제점을 해결할 수 있다. 유리하게는, 종래의 GDI 연료 시스템과는 달리, 본 발명의 실시에 채용되는 연료 압력이 낮아져, 연료 시스템의 전체 비용 및 복잡성을 감소시킬 수 있다.The systems and methods of the present invention may also be used in gasoline direct injection engines (GDI). In a GDI engine, fuel is injected directly into the cylinder as a finely atomized spray that evaporates and mixes with air to form a premixed charge of air and evaporative fuel prior to ignition. Modern GDI engines require high fuel pressure to atomize the fuel spray. The GDI engine operates with stratified charge at partial load to reduce the pumping losses inherent in conventional direct injection engines. Stratified, spark ignition engines have the potential to burn lean mixtures for improved fuel consumption and reduced emissions. Preferably, the entire lean mixture is formed in the combustion chamber, but in the vicinity of the spark plug upon ignition is controlled in a theoretical or slightly fuel surplus state. Thus, the theoretical state portion is easily ignited, which then ignites the remaining lean mixture. Although pumping losses can be reduced, the operating windows currently available for stratified charging are limited to low engine speeds and relatively light engine loads. Limiting factors include insufficient time for mixing and vaporization at high engine speeds, and insufficient mixing or poor air utilization at high loads. By providing vaporized fuel, the systems and methods of the present invention can extend the operating window for stratified filling operations, thereby solving the problems associated with insufficient time for vaporization and mixing. Advantageously, unlike conventional GDI fuel systems, the fuel pressure employed in the practice of the present invention can be lowered, reducing the overall cost and complexity of the fuel system.

본 발명은 압력 하에서 액체 연료를 공급하는 가압 액체 연료 공급원, 액체 연료 공급원에 연결된 적어도 하나의 모세관 유동 통로, 및 적어도 하나의 모세관 유동 통로를 따라 배열된 열원을 포함하는 내연기관용 연료 공급 장치를 제공한다. 열원은 실질적으로 기화된 연료의 스트림을 충분히 공급하기 위해 적어도 하나의 모세관 유동 통로 내의 액체 연료를 가열하도록 작동 가능하다. 연료 공급 장치는 내연기관의 시동, 워밍업 및 다른 작동 조건 중에 내연기관의 하나 이상의 연소 챔버에 기화된 연료의 스트림을 공급하도록 작동되는 것이 바람직하다. 원한다면, 적어도 하나의 모세관 유동 통로는 정상 작동 조건 하에서 엔진에 액체 연료를 공급하는데 사용될 수 있다.The present invention provides a fuel supply apparatus for an internal combustion engine comprising a pressurized liquid fuel source for supplying liquid fuel under pressure, at least one capillary flow passage connected to the liquid fuel source, and a heat source arranged along the at least one capillary flow passage. . The heat source is operable to heat the liquid fuel in the at least one capillary flow passage to sufficiently supply a stream of substantially vaporized fuel. The fuel supply device is preferably operated to supply a stream of vaporized fuel to one or more combustion chambers of the internal combustion engine during start up, warm up and other operating conditions of the internal combustion engine. If desired, at least one capillary flow passage may be used to supply liquid fuel to the engine under normal operating conditions.

본 발명은 또한 적어도 하나의 모세관 유동 통로에 가압 액체 연료를 공급하는 단계와, 내연기관의 시동, 워밍업 및 다른 작동 조건 중에 내연기관의 적어도 하나의 연소 챔버에 기화된 연료의 스트림이 충분히 공급될 수 있도록 적어도 하나의 모세관 유동 통로 내의 가압 액체 연료를 가열하는 단계를 포함하는 내연기관에 연료를 공급하는 방법을 제공한다.The invention also provides a step of supplying pressurized liquid fuel to at least one capillary flow passage and a sufficient stream of vaporized fuel to be supplied to at least one combustion chamber of the internal combustion engine during start up, warm up and other operating conditions of the internal combustion engine. And heating the pressurized liquid fuel in the at least one capillary flow passage.

본 발명에 따른 연료 공급 시스템은, 연소를 위해 엔진 내로 분사되기 전에가압 연료가 그를 통해 유동하는 적어도 하나의 모세관-크기 유동 통로를 포함한다. 모세관-크기 유동 통로는 바람직하게는 2mm 미만, 더욱 바람직하게는 1mm 미만, 가장 바람직하게는 0.5mm 미만인 유압 직경을 구비할 수 있다. 유압 직경은 유체 운반 요소를 통하는 유체 유동을 계산하는데 사용된다. 유압 반경은 유체와 접촉하는 고체 경계의 주변 길이(perimeter)[일반적으로 "접수(wetted)" 주변 길이라 칭함]에 의해 분할된 유체 운반 요소의 유동 영역으로서 정의된다. 원형 단면의 유체 운반 요소의 경우, 유압 반경은 요소가 완전히 유동할 때 (πD2/4)/πD=D/4이다. 비원형 유체 운반 요소에서의 유체의 유동의 경우, 유압 직경이 사용된다. 유압 반경의 정의로부터, 원형 단면을 갖는 유체 운반 요소의 직경은 그의 유압 반경의 4배이다. 따라서, 유압 직경은 유압 반경의 4배로서 정의된다.The fuel supply system according to the invention comprises at least one capillary-size flow passage through which pressurized fuel flows before being injected into the engine for combustion. The capillary-size flow passage may have a hydraulic diameter which is preferably less than 2 mm, more preferably less than 1 mm, most preferably less than 0.5 mm. The hydraulic diameter is used to calculate the fluid flow through the fluid carrying element. The hydraulic radius is defined as the flow region of the fluid conveying element divided by the perimeter of the solid boundary in contact with the fluid (generally referred to as the "wetted" peripheral length). In the case of fluid transport elements of circular cross section, the hydraulic radius when the element is fully flow (πD 2/4) / πD = D / 4. For flow of fluid in non-circular fluid conveying elements, hydraulic diameters are used. From the definition of the hydraulic radius, the diameter of the fluid conveying element having a circular cross section is four times its hydraulic radius. Therefore, the hydraulic diameter is defined as four times the hydraulic radius.

열이 모세관 통로를 따라 인가되어, 유동 통로로 유입되는 액체 연료의 적어도 일부가 통로를 따라 이동할 때 증기로 변환되게 한다. 연료는 기화되지 않은 소수의 비율의 가열된 액체 연료를 선택적으로 함유하는 증기로서 모세관 통로로부터 유출된다. 실질적으로 기화되는 것은, 액체 연료의 체적의 적어도 50%가 열원에 의해 기화되는, 더욱 바람직하게는 적어도 70%, 가장 바람직하게는 액체 연료의 적어도 80%가 기화되는 것을 의미한다. 발생하는 복잡한 물리적 영향들에 기인하여 100% 기화를 성취하는 것이 곤란할 수도 있지만, 그럼에도 불구하고 완전한 기화가 바람직할 수 있다. 이들 복잡한 물리적 영향들은 비등점이 압력 의존성이고 압력은 모세관 유동 통로에서 변화될 수 있기 때문에 연료의 비등점에서의 편차를포함한다. 따라서, 연료의 대부분이 모세관 유동 통로 내에서 가열 중에 비등점에 도달한 것으로 고려되더라도, 액체 연료의 일부가 기화된 액체와 함께 모세관 유동 통로의 출구를 통과하는 것에 의해 액체 연료의 일부는 완전히 기화되도록 충분히 가열되지 않을 수도 있다.Heat is applied along the capillary passageway so that at least a portion of the liquid fuel entering the flow passage is converted to steam as it moves along the passageway. The fuel exits the capillary passageway as a vapor that optionally contains a small percentage of the heated liquid fuel that is not vaporized. Substantially vaporized means that at least 50% of the volume of the liquid fuel is vaporized by the heat source, more preferably at least 70%, most preferably at least 80% of the liquid fuel is vaporized. Although it may be difficult to achieve 100% vaporization due to the complex physical effects that occur, complete vaporization may nevertheless be desirable. These complex physical effects include deviations in the boiling point of fuel because the boiling point is pressure dependent and the pressure can be varied in the capillary flow passages. Thus, even though most of the fuel is considered to have reached the boiling point during heating in the capillary flow passage, it is sufficient to allow some of the liquid fuel to fully vaporize by passing through the outlet of the capillary flow passage with the vaporized liquid. It may not be heated.

모세관-크기 유체 통로는 단일 또는 다층 금속, 세라믹 또는 글래스 본체와 같은 모세관 본체에 형성되는 것이 바람직하다. 통로는, 그 중 하나 또는 모두가 모세관 본체의 외부로 개방될 수도 있거나 또는 동일한 본체 또는 다른 본체 내의 다른 통로, 또는 피팅에 연결될 수도 있는 입구 및 출구로의 포위 체적 개구를 갖는다. 가열기는 스테인레스 강관의 섹션과 같은 본체의 일부로 형성될 수 있고, 또는 가열기는 모세관 본체 내에 또는 그 상부에 합체된 저항 가열 재료의 와이어 또는 개별층일 수 있다. 유체 통로는 그를 통해 유체가 통과될 수도 있는 입구 및 출구로의 포위 체적 개구를 포함하는 임의의 형상일 수도 있다. 유체 통로는 균일한 직경의 원인 바람직한 단면을 갖는 임의의 소정의 단면을 가질 수도 있다. 다른 모세관 유체 통로 단면은 삼각형, 정사각형, 직사각형, 타원형 또는 다른 단면과 같은 비원형 형상을 포함하고 유체 통로의 단면은 균일할 필요는 없다. 유체 통로는 직선형 또는 비직선형으로 연장될 수 있고, 단일 유체 통로 또는 다중 경로 유체 통로일 수도 있다. 모세관 통로가 금속 모세관 튜브에 의해 규정되는 경우, 튜브는 0.01 내지 3mm, 바람직하게는 0.1 내지 1mm, 가장 바람직하게는 0.15 내지 0.5mm의 내경을 가질 수 있다. 대안적으로, 모세관 통로는 8×10-5내지 7㎟, 바람직하게는 8×10-3내지 8×10-1㎟, 더욱 바람직하게는 2×10-3내지 2×10-1 일 수 있는 통로의 횡단면적에 의해 규정될 수 있다. 단일 또는 다중 모세관, 다양한 압력, 다양한 모세관 길이, 모세관에 인가된 열량, 및 상이한 단면적의 다수의 조합이 소정 적용에 적합할 수 있다.The capillary-sized fluid passage is preferably formed in a capillary body, such as a single or multilayer metal, ceramic or glass body. The passageway has an enclosed volume opening to the inlet and outlet, either or both of which may be open to the outside of the capillary body or may be connected to another passageway or fitting in the same body or other body. The heater may be formed as part of a body, such as a section of stainless steel pipe, or the heater may be a wire or a separate layer of resistance heating material incorporated into or on top of the capillary body. The fluid passageway may be of any shape, including an enclosed volume opening to an inlet and an outlet through which fluid may pass. The fluid passageway may have any desired cross section with a desired cross section causing a uniform diameter. Other capillary fluid passage cross sections include non-circular shapes such as triangles, squares, rectangles, ellipses or other cross sections and the cross sections of the fluid passages need not be uniform. The fluid passage may extend straight or non-linear, and may be a single fluid passage or a multipath fluid passage. If the capillary passage is defined by a metal capillary tube, the tube may have an inner diameter of 0.01 to 3 mm, preferably 0.1 to 1 mm and most preferably 0.15 to 0.5 mm. Alternatively, the capillary passages are 8 × 10-5To 7 mm 2, preferably 8 × 10-3To 8 × 10-OneMm 2, more preferably 2 × 10-3To 2 × 10-OneMm2 It may be defined by the cross sectional area of the passageway, which may be. Multiple or multiple combinations of single or multiple capillaries, various pressures, various capillary lengths, amount of heat applied to the capillaries, and different cross-sectional areas may be suitable for certain applications.

액체 연료는 적어도 0.7kg/㎠(10psig), 바람직하게는 적어도 1.4kg/㎠(20psig)의 압력하에서 모세관 유동 통로에 공급될 수 있다. 모세관 유동 통로가 대략 0.051cm(0.020in)의 내경 및 대략 15.2cm(5in)의 길이를 갖는 스테인레스 강관의 내부에 의해 규정되는 경우, 연료는 통상의 크기의 자동차 엔진 실린더(100 내지 200mg/s 정도)의 이론 상태 시동에 요구되는 질량 유량을 성취하기 위해 7kg/㎠(100psig)의 압력에서 모세관 통로에 공급되는 것이 바람직하다. 적어도 하나의 통로가, 바람직하지 않은 높은 레벨의 미연소 탄화수소 또는 다른 배기물을 생성하지 않고 엔진의 실린더(들) 내에서 점화되어 연소될 수 있는 연료 및 공기의 이론 또는 거의 이론 혼합물을 보장하기 위해 실질적으로 기화된 연료의 충분한 유동을 제공한다. 모세관 튜브는 또한, 모세관 통로가 엔진의 냉간 시동과 관련된 적용에서 이점이 있는 매우 신속한, 바람직하게는 2.0초 이내, 더욱 바람직하게는 0.5초 이내, 가장 바람직하게는 0.1초 이내로 연료를 기화하기 위한 소정의 온도까지 도달할 수 있도록, 낮은 열 관성을 갖는 것을 특징으로 한다. 낮은 열 관성은 또한, 엔진 동력 요구의 급격한 변화에 대한 연료 공급의 응답성을 향상시키는 등에 의해 엔진의 정상 작동 중에 장점을 제공할 수 있다.The liquid fuel may be supplied to the capillary flow passages at a pressure of at least 0.7 kg / cm 2 (10 psig), preferably at least 1.4 kg / cm 2 (20 psig). If the capillary flow passage is defined by the interior of a stainless steel pipe having an inner diameter of approximately 0.051 cm (0.020 in) and a length of approximately 15.2 cm (5 in), the fuel may be approximately 100 to 200 mg / s of an automobile engine cylinder of a normal size It is desirable to feed the capillary passages at a pressure of 7 kg / cm < 2 > (100 psig) to achieve the mass flow required for the theoretical state start. At least one passage to ensure a theoretical or nearly theoretical mixture of fuel and air that can be ignited and combusted within the cylinder (s) of the engine without producing undesirable high levels of unburned hydrocarbons or other emissions Provide a sufficient flow of substantially vaporized fuel. The capillary tube is also suitable for vaporizing fuel to very rapid, preferably within 2.0 seconds, more preferably within 0.5 seconds, most preferably within 0.1 seconds, where the capillary passage is advantageous in applications involving cold start of the engine. It is characterized by having a low thermal inertia so that the temperature can be reached. Low thermal inertia can also provide advantages during normal operation of the engine, such as by improving the responsiveness of the fuel supply to sudden changes in engine power requirements.

가열된 모세관 통로 내의 액체 연료의 기화 중에, 탄소 및/또는 대량의 탄화수소의 적층물이 모세관 벽에 축적될 수 있고 최종적으로 모세관 유동 통로의 폐색을 유도할 수 있는 연료의 유동이 엄격하게 규제될 수 있다. 이들 적층물이 축적되는 속도는 모세관 벽 온도, 연료 유량 및 연료 유형의 함수이다. 연료 첨가제는 이러한 적층물을 감소시키는데 유용할 수도 있는 것으로 고려된다. 그러나, 폐색이 전개되면, 이러한 폐색은 적층물을 산화함으로써 해소될 수 있다.During vaporization of the liquid fuel in the heated capillary passages, a stack of carbon and / or large quantities of hydrocarbons may accumulate in the capillary walls and finally the flow of fuel that may lead to blockage of the capillary flow passages may be strictly regulated. have. The rate at which these stacks accumulate is a function of capillary wall temperature, fuel flow rate and fuel type. It is contemplated that fuel additives may be useful for reducing such laminates. However, if the blockage develops, this blockage can be resolved by oxidizing the stack.

도 1은 본 발명에 따른 액체 연료 공급원으로부터 흡인된 액체 연료를 기화하기 위한 연료 분사기(10)를 나타낸다. 장치(10)는 입구 단부(14) 및 출구 단부(16)를 갖는 모세관 유동 통로(12)를 포함한다. 유동 제어 밸브(18)가 액체 연료 공급원(F)과 유체 연통하여 모세관 유동 통로(12)의 입구 단부(14)를 배치하고 모세관 유동 통로(12) 내로 실질적으로 액체 상태로 액체 연료를 도입하기 위해 제공된다.1 shows a fuel injector 10 for vaporizing liquid fuel drawn from a liquid fuel source in accordance with the present invention. The apparatus 10 includes a capillary flow passage 12 having an inlet end 14 and an outlet end 16. Flow control valve 18 is in fluid communication with liquid fuel source F to place inlet end 14 of capillary flow passage 12 and to introduce liquid fuel in a substantially liquid state into capillary flow passage 12. Is provided.

바람직한 바와 같이, 유동 제어 밸브(18)는 솔레노이드(28)에 의해 작동될 수도 있다. 솔레노이드(28)는 전기 커넥터(30)에 접속된 코일 권선(32)을 갖는다. 코일 권선(32)이 여기될 때, 솔레노이드 소자(36)는 코일 권선(32)의 중심 내로 견인된다. 전기가 코일 권선(32)으로부터 차단되면, 스프링(38)은 그의 원래 위치로 솔레노이드 소자를 복귀시킨다. 핀틀(pintle)(40)이 솔레노이드 소자(36)에 접속된다. 코일 권선(32)에 전기를 인가함으로써 발생되는 솔레노이드 소자(36)의 모멘트는 핀틀을 오리피스(42)로부터 이격 견인하여 오리피스(42)를 통해 연료를 유동시킨다.As desired, flow control valve 18 may be actuated by solenoid 28. Solenoid 28 has a coil winding 32 connected to electrical connector 30. When coil winding 32 is excited, solenoid element 36 is pulled into the center of coil winding 32. When electricity is disconnected from the coil winding 32, the spring 38 returns the solenoid element to its original position. Pintle 40 is connected to solenoid element 36. The moment of the solenoid element 36 generated by applying electricity to the coil winding 32 causes the pintle to be pulled apart from the orifice 42 to flow fuel through the orifice 42.

열원(20)이 모세관 유동 통로(12)를 따라 배열된다. 가장 바람직한 바와 같이, 열원(20)은 전기 저항 재료의 튜브로부터 모세관 유동 통로(12)를 형성함으로써 제공되고, 모세관 유동 통로(12)의 부분은 전류원이 그를 통해 전류를 공급하기 위해 접속부(22, 24)에서 튜브에 접속되면 가열기 소자를 형성한다. 다음, 이해될 수 있는 바와 같이, 열원(20)은 액체 상태로부터 증기 상태로 그의 적어도 일부를 변화시키기에 충분한 레벨로 모세관 유동 통로(12) 내의 액체 연료를 가열하고 모세관 유동 통로(12)의 출구 단부(16)로부터 실질적으로 기화된 연료의 스트림을 공급하도록 작동 가능하다.The heat source 20 is arranged along the capillary flow passage 12. As most preferred, the heat source 20 is provided by forming a capillary flow passage 12 from a tube of electrically resistive material, the portion of the capillary flow passage 12 providing a connection 22, for the current source to supply current therethrough. 24 is connected to the tube to form a heater element. As can be appreciated, the heat source 20 then heats the liquid fuel in the capillary flow passage 12 to a level sufficient to change at least a portion thereof from the liquid state to the vapor state and exits the capillary flow passage 12. It is operable to supply a stream of substantially vaporized fuel from the end 16.

장치(10)는 또한 장치(10)의 작동 중에 형성된 적층물을 세척하기 위한 수단을 포함한다. 도 1에 도시된 적층물 세척 수단은 유동 제어 밸브(18), 열원(20) 및 산화제(C)의 소스와 유체 연통하여 모세관 유동 통로(12)를 배치하기 위한 산화제 제어 밸브(26)를 포함한다. 이해될 수 있는 바와 같이, 산화제 제어 밸브는 모세관 유동 통로(12)의 양 단부에 또는 양 단부에 인접하여 위치되거나 또는 모세관 유동 통로(12)의 양 단부와 유체 연통하도록 구성될 수 있다. 산화제 제어 밸브가 모세관 유동 통로(12)의 출구 단부(16)에 또는 그에 인접하여 위치되면, 이는 모세관 유동 통로(12)의 출구 단부(16)와 유체 연통하여 산화제(C)의 소스를 배치시키는 기능을 한다. 작동시에, 열원(20)은 액체 연료(F)의 가열 중에 형성된 적층물을 산화시키기에 충분한 레벨로 모세관 유동 통로(12) 내의 산화제를 가열하는데 사용된다. 일 실시예에서, 연료 공급 모드로부터 세척 모드로 전환하기 위해, 산화제 제어 밸브(26)는 모세관 유동 통로(12) 내로의 액체 연료(F)의 도입과산화제(C)의 도입을 교대로 수행하고 산화제가 적어도 하나의 모세관 유동 통로 내로 도입될 때 모세관 유동 통로(12)의 제자리에서의 세척을 가능하게 하도록 작동 가능하다.The device 10 also includes means for cleaning the stack formed during operation of the device 10. The stack cleaning means shown in FIG. 1 includes an oxidant control valve 26 for placing the capillary flow passage 12 in fluid communication with a flow control valve 18, a heat source 20 and a source of oxidant (C). do. As can be appreciated, the oxidant control valve can be positioned at or adjacent to both ends of the capillary flow passage 12 or configured to be in fluid communication with both ends of the capillary flow passage 12. When the oxidant control valve is positioned at or adjacent to the outlet end 16 of the capillary flow passage 12, it is in fluid communication with the outlet end 16 of the capillary flow passage 12 to place a source of oxidant (C). Function In operation, the heat source 20 is used to heat the oxidant in the capillary flow passage 12 to a level sufficient to oxidize the stack formed during heating of the liquid fuel F. In one embodiment, to switch from the fuel supply mode to the cleaning mode, the oxidant control valve 26 alternately performs the introduction of the liquid fuel F into the capillary flow passage 12 and the introduction of the peroxidant C. It is operable to enable in-situ cleaning of capillary flow passage 12 when an oxidant is introduced into at least one capillary flow passage.

적층물을 산화하기 위한 하나의 기술은 모세관을 통해 공기 또는 스팀을 통과시키는 것을 포함한다. 유동 통로는, 적층물이 소비될 때까지 산화 프로세스가 초기화되어 양성되도록 세척 작동 중에 가열되는 것이 바람직하다. 이 세척 작동을 향상시키기 위해, 세척을 성취하기 위해 요구되는 온도 및/또는 시간을 감소시키도록 촉매 물질이 모세관 벽 상의 코팅으로서 그의 부품으로서 채용될 수도 있다. 연료 공급 시스템의 연속적인 작동을 위해, 폐색 상태가 센서의 사용 등에 의해 검출될 때 연료 유동이 다른 모세관 유동 통로로 전환되고 산화제 유동이 세척될 폐색된 모세관 유동 통로를 통해 초기화될 수 있도록, 하나 이상의 모세관 유동 통로가 사용될 수 있다. 일례로서, 모세관 본체는 내부에 복수의 모세관 유동 통로를 포함할 수 있고, 밸브 장치가 각각의 유동 통로에 액체 연료 또는 공기를 선택적으로 공급하도록 제공될 수 있다.One technique for oxidizing the stack includes passing air or steam through the capillary. The flow passages are preferably heated during the wash operation so that the oxidation process is initiated and positive until the stack is consumed. To improve this wash operation, the catalytic material may be employed as its part as a coating on capillary walls to reduce the temperature and / or time required to achieve the wash. For continuous operation of the fuel supply system, one or more fuel flows can be switched to another capillary flow passage when the occlusion condition is detected by the use of a sensor or the like and the oxidant flow can be initiated through the occluded capillary flow passage to be cleaned. Capillary flow passages may be used. As one example, the capillary body may include a plurality of capillary flow passages therein, and a valve device may be provided to selectively supply liquid fuel or air to each flow passage.

대안적으로, 연료 유동은 미리 설정된 간격으로 초기화된 모세관 유동 통로 및 산화제 유동으로부터 전환될 수 있다. 모세관 유동 통로로의 연료 공급은 제어기에 의해 실행될 수 있다. 예를 들면, 제어기는 미리 설정된 시간 기간 동안 연료 공급을 활성화하고 미리 설정된 양의 시간 후에 연료 공급을 비활성화할 수 있다. 제어기는 또한 하나 이상의 감지된 조건에 기초하여 모세관 유동 통로에 공급된 열량 및/또는 액체 연료의 압력의 조절을 실행할 수도 있다. 감지된 조건은 특히 연료 압력, 모세관 온도, 및 공기 연료 혼합물을 포함할 수도 있다. 제어기는 또한 설비에 부착된 다중의 연료 공급 장치를 제어할 수도 있다. 제어기는 또한 그로부터 폐색물 또는 적층물을 제거하도록 하나 이상의 모세관 유동 통로를 제어할 수도 있다. 예를 들면, 모세관 유동 통로의 세척은 모세관 유동 통로에 열을 인가하고 모세관 유동 통로에 산화제 소스의 유동을 공급함으로써 성취될 수 있다.Alternatively, the fuel flow can be diverted from the capillary flow passage and the oxidant flow initialized at predetermined intervals. The fuel supply to the capillary flow passage can be performed by a controller. For example, the controller may activate the fuel supply for a preset time period and deactivate the fuel supply after a preset amount of time. The controller may also effect adjustment of the amount of heat supplied to the capillary flow passage and / or the pressure of the liquid fuel based on one or more sensed conditions. The conditions sensed may include fuel pressure, capillary temperature, and air fuel mixture in particular. The controller may also control multiple fuel supply devices attached to the installation. The controller may also control one or more capillary flow passages to remove obstructions or stacks therefrom. For example, cleaning of the capillary flow passage may be accomplished by applying heat to the capillary flow passage and supplying a flow of oxidant source to the capillary flow passage.

가열된 모세관 유동 통로(12)는 본 발명에 따르면, 통상적으로 에어로졸이라 칭하는 기화된 연료의 혼합물, 연료 액적, 및 공기의 혼합물을 형성하도록 공기 내에서 응축되는 연료의 기화된 스트림을 생성할 수 있다. 150 내지 200㎛ 사우터 평균 입경(Sauter Mean Diameter; SMD)의 범위의 액적으로 구성된 연료 스프레이를 공급하는 종래의 자동차 포트 연료 분사기와 비교할 때, 에어로졸은 25㎛ SMD 미만, 바람직하게는 15㎛ SMD 미만의 평균 액적 크기를 갖는다. 따라서, 본 발명에 따른 가열된 모세관에 의해 생성된 연료 액적의 대부분은 유동 경로와 무관하게 연소 챔버 내로 공기 스트림에 의해 운반될 수 있다.The heated capillary flow passage 12 may produce a vaporized stream of fuel that is condensed in the air to form a mixture of vaporized fuel, fuel droplets, and air, commonly referred to as an aerosol, according to the present invention. . The aerosol is less than 25 μm SMD, preferably less than 15 μm SMD as compared to a conventional automotive port fuel injector that supplies fuel spray consisting of droplets in the range of 150 to 200 μm Sauter Mean Diameter (SMD). Has an average droplet size. Thus, most of the fuel droplets produced by the heated capillary tubes according to the present invention can be carried by the air stream into the combustion chamber regardless of the flow path.

종래의 분사기와 본 발명에 따른 가열된 모세관 유동 통로의 액적 크기 분포 사이의 차이는 냉간 시동 및 워밍업 상태 동안 특히 중요하다. 구체적으로, 종래의 포트 연료 분사기를 사용하면, 비교적 저온의 흡기 매니폴드 부품은 흡기 부품에 충돌하는 대량의 연료 액적의 충분한 부분이 점화 가능한 연료/공기 혼합물을 생성하기 위해 기화되도록 과잉 연료 공급을 필요로 한다. 반대로, 본 발명의 연료 분사기에 의해 생성된 기화된 연료 및 미세 액적은 시동 시에 엔진 부품의 온도에 의해 본질적으로 영향을 받지 않고, 이와 같이 엔진 시동 조건 동안 과잉 연료 공급의필요성을 제거한다. 본 발명의 가열된 모세관 분사기의 사용을 통해 얻어진 엔진의 공연비에 걸친 더욱 정밀한 제어와 조합된 과잉 연료 공급의 제거는 종래의 연료 분사기 시스템을 채용하는 엔진에 의해 생성된 것과 비교할 때 매우 감소된 냉간 시동 배기물을 발생시킨다. 과잉 연료 공급의 감소에 부가하여, 또한 본 발명에 따른 가열된 모세관 분사기는 냉간 시동 및 워밍업 동안 연료 희박 작동을 가능하게 하고, 이는 촉매 변환기가 워밍업하는 동안 배기관 배기물의 상당한 감소를 유도한다는 것을 주목해야 한다.The difference between the droplet size distribution of the conventional injector and the heated capillary flow passages according to the invention is particularly important during cold start and warm up conditions. Specifically, using conventional port fuel injectors, the relatively low temperature intake manifold component requires an excess fuel supply such that a sufficient portion of the bulk fuel droplets impinging on the intake component is vaporized to produce an ignitable fuel / air mixture. Shall be. In contrast, the vaporized fuel and fine droplets produced by the fuel injectors of the present invention are essentially unaffected by the temperature of the engine parts at start-up, thus eliminating the need for excess fuel supply during engine start-up conditions. The elimination of excess fuel supply, combined with more precise control over the air-fuel ratio of the engine obtained through the use of the heated capillary injector of the present invention, results in a significantly reduced cold start compared to that produced by engines employing conventional fuel injector systems. Generate exhaust. In addition to the reduction of the excess fuel supply, it should also be noted that the heated capillary injector according to the invention enables fuel lean operation during cold start-up and warm-up, which leads to a significant reduction in the exhaust pipe exhaust during the catalytic converter warming up. do.

도 1을 계속 참조하면, 모세관 유동 통로(12)는 스테인레스강 모세관 튜브와 같은 금속 튜브와, 그를 통해 전류가 통과되는 소정 길이의 튜브(20)를 구비하는 가열기를 포함할 수 있다. 바람직한 실시예에서, 모세관 튜브는 대략 0.051 내지 0.076cm(0.020 내지 0.030in)의 내경, 대략 5.08 내지 25.4cm(2 내지 10in)의 가열 길이를 구비하고, 연료는 7.0kg/㎠(100psig) 미만, 바람직하게는 4.9kg/㎠(70psig) 미만, 더욱 바람직하게는 4.2kg/㎠(60psig) 미만, 더욱 더 바람직하게는 3.1kg/㎠(45psig) 이하의 압력에서 튜브(12)에 공급될 수 있다. 본 실시예는 기화된 연료가 주위 온도에서 공기 내에서 응축될 때 대부분 5 내지 15㎛ SMD의 평균 액적 크기를 갖는 2 내지 30㎛ SMD의 크기의 범위인 에어로졸 액적의 분포를 형성하는 기화된 연료를 생성하는 것으로 도시되어 있다. 냉간 시동 온도에서 급속하고 거의 완전한 기화를 성취하기 위한 연료 액적의 바람직한 크기는 약 25㎛ 미만이다. 이 결과는 대략 10.2 내지 40.8kg/sec(100 내지 400W), 예를 들면 기화된 연료의 에너지 함량의 2 내지 3%에 대응하는 20.4kg/sec(200W)의 전력을 15.24cm (6in) 스테인레스강 모세관 튜브에 인가함으로써 성취될 수 있다. 전력은 스테인레스강과 같은 전기 도전성 재료로 튜브를 전적으로 형성하거나, 또는 튜브 또는 적층체 상에 저항 가열기를 형성하도록 전기 저항 재료를 적층하거나 코팅하는 등에 의해 내부에 유동 통로를 갖는 비전기 도전성 튜브 또는 적층체의 적어도 일부에 걸쳐 도전성 재료를 제공함으로써 모세관 튜브에 인가될 수 있다. 전기 도선이 그 길이를 따라 튜브를 가열하기 위해 가열기에 전류를 공급하도록 전기 도전성 재료에 접속될 수 있다. 그의 길이를 따라 튜브를 가열하기 위한 대안은 유동 통로 둘레에 위치된 전기 코일 또는 전도, 대류 또는 복사 열 전달 중 하나 또는 조합을 통해 소정 길이의 유동 통로를 가열하기 위해 유동 통로에 대해 위치된 다른 열원에 의한 유도 가열을 포함할 수 있다.With continued reference to FIG. 1, the capillary flow passage 12 may comprise a heater having a metal tube, such as a stainless steel capillary tube, and a tube 20 of predetermined length through which a current passes. In a preferred embodiment, the capillary tube has an inner diameter of approximately 0.051 to 0.076 cm (0.020 to 0.030 in), a heating length of approximately 5.08 to 25.4 cm (2 to 10 in), and the fuel is less than 7.0 kg / cm 2 (100 psig), Preferably it may be fed to the tube 12 at a pressure of less than 4.9 kg / cm 2 (70 psig), more preferably less than 4.2 kg / cm 2 (60 psig), even more preferably 3.1 kg / cm 2 (45 psig). . This embodiment provides a vaporized fuel that forms a distribution of aerosol droplets that range in size from 2 to 30 μm SMD with an average droplet size of 5 to 15 μm SMD when the vaporized fuel is condensed in air at ambient temperature. It is shown to produce. The preferred size of the fuel droplet to achieve rapid and nearly complete vaporization at cold start temperatures is less than about 25 μm. This results in approximately 15.24 cm (6 in) stainless steel with a power of approximately 10.2 to 40.8 kg / sec (100 to 400 W), for example 20.4 kg / sec (200 W) corresponding to 2-3% of the energy content of the vaporized fuel. By applying it to a capillary tube. The electric power is a non-electrically conductive tube or laminate having a flow passage therein, such as forming the tube entirely with an electrically conductive material such as stainless steel, or laminating or coating the electrically resistive material to form a resistance heater on the tube or laminate. It can be applied to the capillary tube by providing a conductive material over at least a portion of the. Electrical conductors may be connected to the electrically conductive material to supply current to the heater to heat the tube along its length. An alternative for heating the tube along its length is an electrical coil located around the flow passage or another heat source positioned relative to the flow passage for heating the flow passage of any length via one or a combination of conduction, convection or radiative heat transfer. Induction heating by may include.

바람직한 모세관 튜브는 대략 15.2cm(6in)의 가열 길이 및 대략 0.051cm (0.020in)의 내경을 갖지만, 다른 모세관 형상이 허용 가능한 증기 품질을 제공한다. 예를 들면, 내경은 0.05 내지 0.08cm(0.02 내지 0.03in)의 범위일 수 있고 모세관 튜브의 가열부는 2.5 내지 25.4cm(1 내지 10in)의 범위일 수 있다. 냉간 시동 및 워밍업 후에, 미가열 모세관 튜브가 정상 온도에서 작동하는 엔진에 적절한 액체 연료를 공급하는데 사용될 수 있도록 모세관 튜브를 가열하는 것이 불필요하다.Preferred capillary tubes have a heating length of approximately 15.2 cm (6 in) and an inner diameter of approximately 0.051 cm (0.020 in), but other capillary shapes provide acceptable vapor quality. For example, the inner diameter can range from 0.05 to 0.08 cm (0.02 to 0.03 in) and the heating portion of the capillary tube can range from 2.5 to 25.4 cm (1 to 10 in). After cold start and warm up, it is not necessary to heat the capillary tube so that the unheated capillary tube can be used to supply the appropriate liquid fuel to the engine operating at normal temperature.

본 발명에 따른 연료 모세관으로부터 유출되는 기화된 연료는 현존하는 포트 연료 분사기와 동일한 위치 또는 흡기 매니폴드를 따르는 다른 위치에서 엔진 흡기 매니폴드 내로 분사될 수 있다. 그러나, 원한다면, 연료 모세관은 엔진의 각각의실린더 내로 직접 기화된 연료를 공급하도록 배열될 수 있다. 연료 모세관은 엔진을 시동하는 동안 폐쇄된 흡기 밸브의 후방면에 대해 분사되어야 하는 연료의 더 큰 액적을 생성하는 시스템에 비해 장점을 제공한다. 바람직하게는, 연료 모세관 튜브의 출구는 종래의 연료 분사기의 출구의 배열과 유사한 흡기 매니폴드 벽과 동일 높이에 위치된다.The vaporized fuel exiting the fuel capillary according to the invention can be injected into the engine intake manifold at the same location as the existing port fuel injector or at another location along the intake manifold. However, if desired, the fuel capillary can be arranged to supply the vaporized fuel directly into each cylinder of the engine. Fuel capillaries provide an advantage over systems that produce larger droplets of fuel that must be injected against the rear face of a closed intake valve during engine start up. Preferably, the outlet of the fuel capillary tube is located flush with the intake manifold wall, similar to the arrangement of outlets of conventional fuel injectors.

엔진의 시동으로부터 대략 20초(또는 바람직하게는 그 이하) 후에, 모세관 유동 통로(12)를 가열하는데 사용된 전력이 턴 오프되고 정상 엔진 작동을 위해 종래의 연료 분사기를 사용하여 액체 분사가 초기화된다. 정상 엔진 작동은 대안적으로 연속 분사 또는 가능하게는 펄스식 분사에 의해 미가열 모세관 유동 통로(12)를 통하는 액체 연료 분사에 의해 수행될 수 있다.Approximately 20 seconds (or preferably less) after starting the engine, the power used to heat the capillary flow passage 12 is turned off and liquid injection is initiated using a conventional fuel injector for normal engine operation. . Normal engine operation may alternatively be performed by liquid fuel injection through the unheated capillary flow passage 12 by continuous injection or possibly pulsed injection.

도 2를 참조하면, 본 발명의 제 2 예시적인 실시예가 도시되어 있다. 연료 분사기(100)는 모세관 유동 통로(112)를 갖는다. 모세관 유동 통로(112)는 도 1에 도시된 바와 유사한 방식으로 전기 접속부에 의해 규정된 가열 길이(20)를 따라 가열된다. 모세관 유동 통로(112)는 도 2a에 도시된 바와 같이 전개형 단부(flared end)(150)를 덮는 플레이트(154)에 복수의 천공부(152)를 갖는 전개형 단부(150)를 구비한다. 연료 분사기(100)는, 모세관 유동 통로(112)로의 가압 액체 연료의 공급을 허용하는 도 1에 도시되고 상술된 유형의 솔레노이드 밸브와 같은 유체 제어 밸브를 포함할 수 있다. 엔진이 충분히 워밍업된 후에, 모세관 유동 통로(112)의 가열은 종료될 수 있고 액체 연료는 모세관 유동 통로(112)를 통해 공급될 수 있다.2, a second exemplary embodiment of the present invention is shown. The fuel injector 100 has a capillary flow passage 112. The capillary flow passage 112 is heated along the heating length 20 defined by the electrical connections in a manner similar to that shown in FIG. 1. Capillary flow passage 112 has a deployable end 150 having a plurality of perforations 152 in a plate 154 that covers the flared end 150 as shown in FIG. 2A. The fuel injector 100 may include a fluid control valve, such as a solenoid valve of the type shown in FIG. 1 and described above that allows the supply of pressurized liquid fuel to the capillary flow passage 112. After the engine has sufficiently warmed up, the heating of the capillary flow passage 112 may be terminated and liquid fuel may be supplied through the capillary flow passage 112.

이제, 도 3을 참조하면, 본 발명의 제 3 예시적인 실시예가 도시되어 있다. 연료 분사기(200)는 모세관 유동 통로(212)를 갖고 도시되어 있다. 모세관 유동 통로(212)는 도 1에 도시된 바와 유사한 방식으로 전기 접속부에 의해 규정된 가열 길이(220)를 따라 가열된다. 모세관 유동 통로(212)는 도 3a에 도시된 바와 같이 편평 단부(250)를 덮는 플레이트(254)에 복수의 천공부(252)를 갖는 편평 단부(250)를 구비한다. 연료 분사기(200)는, 모세관 유동 통로(212)로의 가압 액체 연료의 공급을 허용하는 도 1에 도시되고 상술한 유형의 솔레노이드 밸브와 같은 유체 제어 밸브를 포함할 수 있다. 상술한 바와 같이, 복수의 연료 분사기(200)를 이용하는 엔진이 충분히 워밍업된 후, 모세관 유동 통로(212)의 가열은 종료될 수 있고 액체 연료가 모세관 유동 통로(212)를 통해 공급될 수 있다. 분사기(200)는 상술한 산화 기술의 사용에 의해 세척될 수 있는 것이 바람직하다.Referring now to FIG. 3, a third exemplary embodiment of the present invention is shown. The fuel injector 200 is shown with a capillary flow passage 212. The capillary flow passage 212 is heated along the heating length 220 defined by the electrical connections in a manner similar to that shown in FIG. 1. Capillary flow passage 212 has a flat end 250 having a plurality of perforations 252 in a plate 254 that covers flat end 250 as shown in FIG. 3A. The fuel injector 200 may include a fluid control valve, such as a solenoid valve of the type shown in FIG. 1 and described above that allows the supply of pressurized liquid fuel to the capillary flow passage 212. As described above, after the engine using the plurality of fuel injectors 200 is sufficiently warmed up, the heating of the capillary flow passage 212 may be terminated and liquid fuel may be supplied through the capillary flow passage 212. The injector 200 is preferably capable of being cleaned by the use of the oxidation techniques described above.

이제, 도 4를 참조하면, 본 발명의 제 4 예시적인 실시예가 도시되어 있다. 모세관 유동 통로(312)를 갖는 연료 분사기(300)가 도시되어 있다. 모세관 유동 통로(312)는 도 1에 도시된 바와 유사한 방식으로 전기 접속부에 의해 규정된 가열 길이(320)를 따라 가열된다. 모세관 유동 통로(312)는 도 4a에 도시된 바와 같이 원추형 단부(350)를 덮는 원추형 플레이트(354)에 복수의 천공부(352)를 갖는 원추형 단부(350)를 구비한다. 연료 분사기(300)는, 모세관 유동 통로(312)로의 가압 액체 연료의 공급을 허용하는 도 1에 도시되고 상술된 유형의 솔레노이드 밸브와 같은 유체 제어 밸브를 포함할 수 있다. 상술한 바와 같이, 복수의 연료 분사기(300)를 이용하는 엔진이 충분히 워밍업된 후, 모세관 유동 통로(312)의 가열이 종료될 수 있고 액체 연료는 모세관 유동 통로(212)를 통해 공급될 수 있다. 분사기(300)는 상술된 산화 기술의 사용에 의해 세척될 수 있는 것이 바람직하다.Referring now to FIG. 4, a fourth exemplary embodiment of the present invention is shown. A fuel injector 300 with a capillary flow passage 312 is shown. The capillary flow passage 312 is heated along the heating length 320 defined by the electrical connections in a manner similar to that shown in FIG. 1. Capillary flow passage 312 has a conical end 350 having a plurality of perforations 352 in conical plate 354 covering conical end 350 as shown in FIG. 4A. The fuel injector 300 may include a fluid control valve, such as a solenoid valve of the type shown in FIG. 1 and described above that allows the supply of pressurized liquid fuel to the capillary flow passage 312. As described above, after the engine using the plurality of fuel injectors 300 is sufficiently warmed up, the heating of the capillary flow passage 312 may be terminated and liquid fuel may be supplied through the capillary flow passage 212. Injector 300 is preferably capable of being cleaned by the use of the oxidation techniques described above.

이제, 도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 2중 연료 분사기(400)가 도시되어 있다. 도 5는 종래의 유형의 연료 분사기(460) 및 가열된 모세관 분사기(410)를 포함할 수도 있는 2중 기능 연료 분사기(400)를 도시한다. 본 실시예에서, 가열된 모세관 유동 통로(412)는 연료 분사기(400) 내에 일체화된다. 엔진 시동으로부터 약 20초, 또는 그 이하의 시간 후에, 모세관 분사기(410)는 솔레노이드 작동식 플런저(436)를 경유하여 비활성화되고 종래의 분사기(460)는 엔진의 연속 작동을 위해 다른 솔레노이드 작동식 플런저(470)를 경유하여 활성화될 수 있다.Referring now to FIG. 5, a dual fuel injector 400 in accordance with the present invention is shown. 5 illustrates a dual function fuel injector 400, which may include a conventional type of fuel injector 460 and a heated capillary injector 410. In this embodiment, the heated capillary flow passage 412 is integrated within the fuel injector 400. About 20 seconds or less after engine start, capillary injector 410 is deactivated via solenoid-operated plunger 436 and conventional injector 460 is another solenoid-operated plunger for continuous operation of the engine. It may be activated via 470.

본 발명의 다른 예시적인 실시예는 도 6에 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 연료 분사기(500)는 가열된 모세관 유동 통로(512) 및 액체 연료 분사기 노즐(560)을 구비할 수도 있다. 연료 유동은 도 6에 도시된 바와 같이 기화된 연료를 제공하기 위해 가열된 모세관 유동 통로(512) 또는 밸브 장치(540)의 사용에 의해 액체 연료를 제공하기 위해 노즐(560)로 선택적으로 지향될 수 있다. 엔진의 시동으로부터 대략 20초, 또는 그 이하의 시간 후에, 연료 유동은 엔진의 정상 작동을 위한 밸브 장치(540)에 의해 모세관 유동 통로(512)로부터 액체 유동 노즐(560)로 전환될 수 있다. 밸브 장치(540)는 전자식 엔진 제어 시스템의 부분을 형성하는 제어기에 의해 작동될 수 있다.Another exemplary embodiment of the invention is shown in FIG. 6. As shown, the fuel injector 500 may have a heated capillary flow passage 512 and a liquid fuel injector nozzle 560. The fuel flow may be selectively directed to the nozzle 560 to provide liquid fuel by the use of a heated capillary flow passage 512 or valve arrangement 540 to provide vaporized fuel as shown in FIG. 6. Can be. Approximately 20 seconds or less after starting the engine, the fuel flow may be diverted from the capillary flow passage 512 to the liquid flow nozzle 560 by a valve device 540 for normal operation of the engine. The valve device 540 can be operated by a controller that forms part of an electronic engine control system.

이제, 도 7을 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예가 도시되어 있다. 연료 분사기(600)는 도 7에 도시된 바와 같이 연료 분사기(600)의 내부에, 권취되어 있는 나선형 가열된 모세관 유동 통로(612)를 갖는다. 본 실시예에서, 모세관 유동 통로(612)는 솔레노이드 조립체(628)의 둘레에 권취되고, 전기 접속부(622, 624)에 의해 규정된 가열 길이(620)를 따라 가열된다. 본 실시예는 공간이 한정되고 선형 모세관 튜브가 가능하지 않은 경우에 유용하다. 게다가, 본 실시예는 정상 작동 조건 중에 엔진에 연료를 공급하기 위한 종래의 연료 분사기(도 8 참조)와 함께 사용하기 위해 적응될 수 있다.Referring now to FIG. 7, another embodiment of the present invention is shown. The fuel injector 600 has a spirally heated capillary flow passage 612 wound inside the fuel injector 600 as shown in FIG. 7. In this embodiment, the capillary flow passage 612 is wound around the solenoid assembly 628 and heated along the heating length 620 defined by the electrical connections 622, 624. This embodiment is useful where space is limited and linear capillary tubes are not possible. In addition, this embodiment can be adapted for use with conventional fuel injectors (see FIG. 8) for fueling the engine during normal operating conditions.

이제, 도 8을 참조하면, 엔진 흡기 포트(700)는 가열된 모세관 분사기(10)(도 1을 참조하여 설명된 유형) 및 종래의 액체 연료 분사기(750)를 구비한다. 본 실시예에서, 연료는 엔진의 냉간 시동 및 워밍업 동안 그의 길이(20)를 따라 가열된 모세관 유동 통로(12)에 의해 엔진에 공급될 수 있다. 엔진 시동으로부터 대략 최초 20초, 또는 그 이하의 시간 후에, 가열된 모세관 분사기(10)는 비활성화될 수 있고, 종래의 연료 분사기(750)는 엔진의 정상 작동 동안 활성화된다.Referring now to FIG. 8, engine intake port 700 includes a heated capillary injector 10 (type described with reference to FIG. 1) and a conventional liquid fuel injector 750. In this embodiment, fuel may be supplied to the engine by heated capillary flow passages 12 along its length 20 during cold start and warm up of the engine. After approximately the first 20 seconds or less from the start of the engine, the heated capillary injector 10 can be deactivated and the conventional fuel injector 750 is activated during normal operation of the engine.

이해될 수 있는 바와 같이, 도 1 내지 도 4 및 도 7에 도시된 연료 준비 및 공급을 위한 장치 및 시스템은 또한 본 발명의 다른 실시예와 연관하여 사용될 수도 있다. 도 1을 재차 참조하면, 적층물 세척 수단은 유체 제어 밸브(18), 모세관 유동 통로(12)를 용제와 유체 연통하여 배치하기 위한 용제 제어 밸브(26)를 포함하고, 용제 제어 밸브(26)는 모세관 유동 통로(12)의 일 단부에 배치된다. 용제 세척을 채용하는 장치의 일 실시예에서, 용제 제어 밸브(26)(상술된 산화 세척 기술을 채용하는 바람직한 형태의 산화제 제어 밸브)는 모세관 유동 통로(12) 내로의 액체 연료의 도입 및 용제의 도입을 교대로 수행하도록 작동 가능하여, 용제가 모세관 유동 통로(12) 내로 도입될 때 모세관 유동 통로(12)의 제자리에서의 세척을 가능하게 한다. 광범위한 용제가 유용성을 갖지만, 용제는 액체 연료 공급원으로부터의 액체 연료를 포함할 수도 있다. 이 경우에, 용제 제어 밸브가 요구되지 않는데, 이는 연료와 용제를 교대로 공급할 필요가 없기 때문이며, 열원이 모세관 유동 통로(12)의 세척 중에 시간 경과에 따라 단계적으로 정지(phased-out)하거나 비활성화되어야 한다.As can be appreciated, the apparatus and system for fuel preparation and supply shown in FIGS. 1-4 and 7 may also be used in conjunction with other embodiments of the present invention. Referring again to FIG. 1, the stack cleaning means includes a fluid control valve 18, a solvent control valve 26 for placing the capillary flow passage 12 in fluid communication with the solvent, and the solvent control valve 26. Is disposed at one end of the capillary flow passage 12. In one embodiment of the apparatus employing solvent wash, solvent control valve 26 (preferably an oxidant control valve employing the oxidative wash technique described above) is used to introduce liquid fuel into capillary flow passage 12 and Operable to alternately perform introduction, allowing in situ cleaning of capillary flow passage 12 when solvent is introduced into capillary flow passage 12. Although a wide range of solvents are useful, the solvent may include liquid fuel from a liquid fuel source. In this case, no solvent control valve is required, since there is no need to alternately supply fuel and solvent, and the heat source phased out or deactivates over time during the cleaning of the capillary flow passage 12. Should be.

본 발명의 다른 실시예는 도 9의 부분 단면도에 도시되어 있다. 내연기관에 연료를 공급하기 위한 가열된 모세관 유동 통로 튜브(812)를 갖는 연료 분사기(800)가 도 9에 도시되어 있다. 내연기관에 연료를 공급하기 위한 튜브의 상세는 도 9a에 도시되어 있다. 도시된 바와 같이 축방향 가동 로드(850)가 모세관 유동 통로(812)의 내부에 위치된다. 모세관 유동 통로(812)의 말단부(816)는 전개형이고 축방향 가동 로드(850)의 말단부(852)는 밸브(854)를 형성하도록 테이퍼지며, 여기서 로드(850)의 축방향 이동이 밸브(854)를 개폐한다. 이해될 수 있는 바와 같이, 축방향 가동 로드(850)의 반복 이동이 본 발명의 연료 분사기의 작동 중에 형성된 적층물을 마찰 제거하기 위해 실행된다.Another embodiment of the present invention is shown in the partial cross-sectional view of FIG. A fuel injector 800 having a heated capillary flow passage tube 812 for fueling an internal combustion engine is shown in FIG. 9. Details of the tubes for fueling the internal combustion engine are shown in FIG. 9A. As shown, an axially movable rod 850 is located inside the capillary flow passage 812. The distal end 816 of the capillary flow passage 812 is deployed and the distal end 852 of the axially movable rod 850 is tapered to form a valve 854, where the axial movement of the rod 850 is controlled by the valve ( 854) to open and close. As can be appreciated, repeated movement of the axially movable rod 850 is performed to frictionally remove the stack formed during operation of the fuel injector of the present invention.

이제, 도 10을 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예가 부분 단면도로 도시된다. 내연기관에 연료를 공급하기 위한 가열된 모세관 유동 통로 튜브(912)를 갖는 연료 분사기(900)가 도 10에 도시되어 있다. 내연기관에 연료를 공급하기 위한 튜브의 상세는 도 10a에 도시되어 있다. 도시한 바와 같이, 축방향 가동 로드(950)가 모세관 유동 통로(912)의 내부에 위치된다. 모세관 유동 통로(912)의 말단부(916)는 전개형이고 축방향 가동 로드(950)의 말단부(952)는 밸브(954)를 형성하도록 테이퍼지며, 여기서 로드(950)의 축방향 이동은 밸브(954)를 개폐한다. 모세관 유동 통로(912)의 내부에 또한 배열된 복수의 브러시(960)는 모세관 유동 통로(912)를 세척하기 위해 축방향 가동 로드(950)를 따라 배열된다. 이해될 수 있는 바와 같이, 축방향 가동 로드(950)의 반복 이동은 본 발명의 연료 분사기의 작동 중에 형성된 적층물을 마찰 제거하기 위해 실행된다.Referring now to FIG. 10, another embodiment of the present invention is shown in partial cross-sectional view. A fuel injector 900 having a heated capillary flow passage tube 912 for fueling an internal combustion engine is shown in FIG. 10. Details of the tubes for fueling the internal combustion engine are shown in FIG. 10A. As shown, an axially movable rod 950 is located inside capillary flow passage 912. The distal end 916 of the capillary flow passage 912 is deployed and the distal end 952 of the axially movable rod 950 is tapered to form a valve 954, where the axial movement of the rod 950 is controlled by the valve ( 954). A plurality of brushes 960 also arranged inside the capillary flow passage 912 is arranged along the axial movable rod 950 to clean the capillary flow passage 912. As can be appreciated, repeated movement of the axially movable rod 950 is performed to frictionally remove the stack formed during operation of the fuel injector of the present invention.

이제, 도 11을 참조하면, 본 발명의 다른 예시적인 실시예가 부분 단면도로 도시되어 있다. 연료 분사기(1000)는 내연기관에 연료를 공급하기 위해 평행하게 배열된 다수의 모세관(1012)을 갖는다. 본 실시예에서, 연료는 특정 엔진 작동 기간(예를 들면, 냉간 시동, 워밍업 및 가속 상태) 동안에 도 1에 도시된 바와 유사한 방식으로 전기 접속부에 의해 규정된 그의 길이(1020)를 따라 가열된 모세관 유동 통로(1012) 중 하나 이상에 의해 엔진에 공급될 수 있다. 더 적은 기화된 연료가 미연소 탄화수소의 감소를 위해 요구되기 때문에 이 형태의 하나 이상의 모세관에 대한 가열은 비활성화될 수 있다.Referring now to FIG. 11, another exemplary embodiment of the present invention is shown in partial cross-sectional view. The fuel injector 1000 has a plurality of capillaries 1012 arranged in parallel for supplying fuel to the internal combustion engine. In this embodiment, the fuel is capillary heated along its length 1020 defined by the electrical connections in a manner similar to that shown in FIG. 1 during certain engine operating periods (eg, cold start, warm up and accelerated states). The engine may be supplied by one or more of the flow passages 1012. Heating to one or more capillaries of this type can be deactivated because less vaporized fuel is required for the reduction of unburned hydrocarbons.

도 12는 모세관 유동 통로(12)를 갖는 연료 분사기(10)가 어떠한 방식으로 배열되어 그를 통해 진행하는 액체 연료가 연료 기화 저항 가열기(20)의 전력 요구를 감소시키도록 재순환 배기 가스(EGR)의 사용을 통해 상승된 온도로 가열될 수 있는지를 단순한 형태로 도시한다. 도시된 바와 같이, 모세관 유동 통로(12)는 가열을 위해 EGR 통로(1100)를 통과한다. 초기 엔진 시동 동안, 모세관 유동 통로(12)의 섹션 또는 개별 저항 가열기를 포함하는 저항 가열기(20)가 액체 연료(F)를초기에 기화하도록 배터리와 같은 전원에 접속된다. 작동의 약 20초 후에, 모세관 유동 통로(12)는 이외의 경우에 저항 가열기(20)에 의해 연료의 연속적인 기화를 위해 요구되는 전력을 감소시키도록 EGR의 열에 의해 가열될 수 있다. 따라서, 모세관 유동 통로(12) 내의 연료는 전력이 보존될 수 있도록 저항 가열기(20)를 사용하지 않고 기화될 수 있다.12 shows that fuel injectors 10 having capillary flow passages 12 are arranged in some way such that the liquid fuel flowing through them reduces the power demand of the fuel vaporization resistance heater 20 to reduce the recycle exhaust gas EGR. It is shown in simple form whether it can be heated to elevated temperatures through use. As shown, the capillary flow passage 12 passes through the EGR passage 1100 for heating. During initial engine start-up, a resistive heater 20 comprising sections of capillary flow passages 12 or individual resistive heaters is connected to a power source such as a battery to initially vaporize the liquid fuel F. After about 20 seconds of operation, the capillary flow passage 12 can be heated by the heat of the EGR to otherwise reduce the power required for continuous vaporization of the fuel by the resistance heater 20. Thus, the fuel in the capillary flow passage 12 can be vaporized without using the resistance heater 20 so that power can be conserved.

도 13은 액체 연료 공급원(2010) 및 액체 연료 분사 경로(2260)와 유체 연통하는 액체 연료 공급 밸브(2220), 액체 연료 공급원(2010) 및 모세관 유동 통로(2080)와 유체 연통하는 기화 연료 공급 밸브(2210), 및 산화 가스 공급원(2070) 및 모세관 유동 통로(2080)와 유체 연통하는 산화 가스 공급 밸브(2020)를 구비하는 내연기관(2110)을 작동하는데 사용되는 제어 시스템(2000)의 예시적인 개략도를 도시한다. 제어 시스템은 엔진 속도 센서(2060), 흡기 매니폴드 공기 열전대(2062), 냉각수 온도 센서(2064), 배기 공연비 센서(2150), 연료 공급 압력(2012) 등과 같은 다양한 엔진 센서로부터의 복수의 입력 신호를 통상적으로 수신하는 제어기(2050)를 포함한다. 작동시에, 제어기(2050)는 하나 이상의 입력 신호에 기초하여 제어 알고리즘을 실행하고 이어서 본 발명에 따라 폐색된 모세관 통로를 세척하기 위한 산화제 공급 밸브(2020)에 대한 출력 신호(2024), 액체 연료 공급 밸브(2220)에 대한 출력 신호(2014), 기화 연료 공급 밸브(2210)에 대한 출력 신호(2034), 및 모세관(2080)을 가열하기 위한 전력을 공급하는 전원에 대한 가열 전력 명령(2044)을 생성한다.13 is a vaporized fuel supply valve in fluid communication with a liquid fuel source 2010 and a liquid fuel injection path 2260, a liquid fuel supply valve 2220, a liquid fuel source 2010, and a capillary flow passage 2080. An example of a control system 2000 used to operate 2210 and an internal combustion engine 2110 having an oxidizing gas supply valve 2020 in fluid communication with an oxidizing gas source 2070 and a capillary flow passage 2080. A schematic diagram is shown. The control system includes a plurality of input signals from various engine sensors such as engine speed sensor 2060, intake manifold air thermocouple 2062, coolant temperature sensor 2064, exhaust air-fuel ratio sensor 2150, fuel supply pressure 2012, and the like. Controller 2050 that typically receives. In operation, the controller 2050 executes a control algorithm based on one or more input signals and then outputs the signal 2024 to the oxidant supply valve 2020, liquid fuel, for cleaning the occluded capillary passageway in accordance with the present invention. Heating power command 2044 for an output signal 2014 for supply valve 2220, an output signal 2034 for vaporized fuel supply valve 2210, and a power source for supplying power to heat capillary 2080. Create

작동시에, 본 발명에 따른 시스템은 배기 가스 재순환 가열의 사용을 통해연소 중에 생성된 열을 피드백하도록 구성될 수 있어, 액체 연료는 모세관 유동 통로(2080)를 통과하여 전기적으로 또는 다른 방식으로 모세관 유동 통로(2080)를 가열하기 위한 필요성을 감소시키거나 제거하거나 보충함에 따라 액체 연료를 실질적으로 기화하기에 충분하게 가열된다.In operation, the system according to the invention can be configured to feed back the heat generated during combustion through the use of exhaust gas recirculation heating, such that the liquid fuel passes through the capillary flow passage 2080 and is electrically or otherwise capillary The heating is sufficient to substantially vaporize the liquid fuel as it reduces, eliminates or supplements the need for heating the flow passage 2080.

Yes

예 1Example 1

JP8 제트 연료가 마이크로 다이어프램 펌프 시스템에 의해 일정 압력에서 가열된 모세관 유동 통로에 연료를 공급함으로써 기화되는 시험이 수행되었다. 이들 시험에서, 상이한 직경 및 길이의 모세관 튜브가 사용되었다. 튜브는 2.5 내지 7.6cm(1 내지 3in)의 길이 및 이하와 같이 cm(in)의 순서로 나타낸 내경(ID) 및 외경(OD), 즉 0.025 ID/0.046 OD(0.010 ID/0.018 OD), 0.033 ID/0.083 OD(0.013 ID/0.033 OD), 및 0.043 ID/0.064 OD(0.017 ID./0.025 OD)를 갖는 304 스테인레스강으로 구성된다. 액체 연료를 기화하기 위한 열은 금속 튜브의 부분을 통해 전류를 통과시킴으로써 생성된다. 액적 크기 분포가 맬번(Malvern)에 의해 제조되는 스프레이-테크 레이저 회절 시스템(Spray-Tech laser diffraction system)을 사용하여 측정된다. 1.7 내지 4.0㎛의 사우터 평균 입경(SMD)을 갖는 액적이 생성되었다. SMD는 그의 표면 대 체적비가 전체 스프레이의 것과 동일한 액적의 직경이고 스프레이의 질량 전달 특성에 관련된다.A test was conducted in which the JP8 jet fuel was vaporized by supplying fuel to a capillary flow passage heated at a constant pressure by a micro diaphragm pump system. In these tests, capillary tubes of different diameters and lengths were used. Tubes have an inner diameter (ID) and an outer diameter (OD), i.e. 0.025 ID / 0.046 OD (0.010 ID / 0.018 OD), 0.033, in lengths of 2.5 to 7.6 cm (1 to 3 in) and in the following cm (in) ID / 0.083 OD (0.013 ID / 0.033 OD), and 0.043 ID / 0.064 OD (0.017 ID./0.025 OD). Heat for vaporizing liquid fuel is generated by passing a current through a portion of the metal tube. Droplet size distributions are measured using a Spray-Tech laser diffraction system manufactured by Malvern. Droplets with a Sauter mean particle size (SMD) of 1.7 to 4.0 μm were produced. SMD is the diameter of droplets whose surface-to-volume ratio is the same as that of the entire spray and relates to the mass transfer properties of the spray.

예 2Example 2

마이크로 다이어프램 펌프 시스템에 의해 일정 압력에서 가열된 모세관 유동 통로에 연료를 공급함으로써 기화되는 가솔린을 사용하여 시험이 재차 수행되었다. 이들 시험에서, 상이한 직경 및 길이의 모세관 유동 통로가 사용되었다. 이하의 표는 다양한 모세관 튜브 형태에 대한 실험 결과값을 나타낸다.The test was again performed using gasoline vaporized by fueling a capillary flow passage heated at a constant pressure by a micro diaphragm pump system. In these tests, capillary flow passages of different diameters and lengths were used. The table below shows the experimental results for various capillary tube types.

내경cm(in)Inner diameter cm (in) 가열 길이cm(in)Heating length cm (in) 연료 압력kg/㎠(psig)Fuel pressure kg / cm 2 (psig) 결과result 0.069(0.027)0.069 (0.027) 17.2(6.75)17.2 (6.75) 5.3(75)5.3 (75) 완전 기화 유동 및 180mg/s의 유량 생성Full vaporization flow and 180 mg / s flow rate generation 0.074(0.029)0.074 (0.029) 18.4(7.25)18.4 (7.25) 4.6(65)4.6 (65) 20V의 가열 전압을 갖는 고유량 생성High flow rate generation with 20V heating voltage 0.051(0.020)0.051 (0.020) 15.2(6.0)15.2 (6.0) 4.9(70)4.9 (70) 실질적으로 적절한 증기 특성을 갖는 적어도 200mg/s의 유량 생성Generate a flow rate of at least 200 mg / s with substantially adequate steam characteristics

예 3Example 3

포드 4.6 리터 V8 엔진을 사용하는 시험에서, 4개의 실린더의 하나의 뱅크(bank)가 도 1에 도시된 바와 같이 본 발명의 연료 공급 장치를 포함하도록 변형되어 있다. 모세관 가열 요소는 흡기 포트벽과 동일 높이에 위치된 모세관의 팁으로 장착되고, 이는 스톡 연료 분사 노즐의 위치이다. 연속 분사(100% 듀티 사이클)로 시험이 수행되고 따라서 연료 압력이 연료 증기 유량을 규제하는데 사용된다.In tests using a Ford 4.6 liter V8 engine, one bank of four cylinders was modified to include the fuel supply of the present invention as shown in FIG. The capillary heating element is mounted with the tip of the capillary tube flush with the intake port wall, which is the position of the stock fuel injection nozzle. The test is performed with continuous injection (100% duty cycle) and thus fuel pressure is used to regulate fuel vapor flow rate.

도 14를 참조하면, 엔진의 냉간 시동의 최초 20초 동안의 모세관 연료 공급 장치의 결과를 도시하는 그래프가 제공된다. 플롯 라인 1은 시간이 x-축을 따라 경과함에 따른 엔진 속도를 rpm으로 나타낸다. 플롯 라인 2는 시간이 x-축을 따라 경과함에 따른 연료 유량을 g/s로 나타낸다. 플롯 라인 3은 시간이 x-축을 따라 경과함에 따른 람다(lambda)를 나타내고, 여기서 람다 1은 이론 공연비를 나타낸다. 플롯 라인 4는 시간이 x-축을 따라 진행함에 따른 엔진의 배기로부터의 총 탄화수소 배기물 출력을 메탄가 ppm으로 나타낸다.Referring to Figure 14, a graph is provided showing the results of the capillary fuel supply during the first 20 seconds of cold start of the engine. Plot line 1 shows the engine speed in rpm as time passes along the x-axis. Plot line 2 shows fuel flow rate in g / s as time passes along the x-axis. Plot line 3 represents the lambda as time passes along the x-axis, where lambda 1 represents the theoretical air-fuel ratio. Plot line 4 shows the total hydrocarbon emissions output from the exhaust of the engine as ppm methane as time progresses along the x-axis.

도 14의 플롯 라인 3에 의해 도시된 바와 같이, 스톡 엔진 하드웨어 및 제어 계획에 요구되는 초기 과잉 연료 공급이 본 발명의 연료 공급 장치의 사용에 의해 제거된다. 즉, 본 발명의 연료 공급 장치는 엔진이 거의 이론 공연비에서 시동되도록 초기 시동 기간 동안 액체 연료를 효율적으로 기화한다. 도 15는 종래의 과잉 연료 공급 시동 계획(플롯 라인 5)과 비교할 때 본 발명의 연료 공급 장치에 의해 성취되는 거의 이론 상태 시동(플롯 라인 6)으로부터 발생하는 배기물 감소를 도시하는 그래프이다. 구체적으로, 도 15의 결과는 과잉 연료 공급을 필요로 하는 스톡 형태에 비교할 때 본 발명의 연료 공급 장치가 냉간 시동의 최초 10초 동안 46% 만큼 총 탄화수소 배기물을 감소하는 것을 나타낸다. 원 7로 나타낸 영역은 엔진 시동 후 최초 4초 동안 탄화수소 배기물의 극적인 감소를 도시한다.As shown by plot line 3 of FIG. 14, the initial excess fuel supply required for stock engine hardware and control schemes is eliminated by use of the fuel supply device of the present invention. That is, the fuel supply device of the present invention efficiently vaporizes liquid fuel during the initial start-up period so that the engine starts at almost the theoretical air-fuel ratio. FIG. 15 is a graph showing the emission reduction resulting from the near theoretical state start (plot line 6) achieved by the fuel supply of the present invention as compared to the conventional excess fuel supply start plan (plot line 5). Specifically, the results in FIG. 15 show that the fuel supply of the present invention reduces the total hydrocarbon emissions by 46% during the first 10 seconds of cold start compared to the stock form requiring excess fuel supply. The area shown in circle 7 shows a dramatic reduction in hydrocarbon emissions during the first 4 seconds after engine start.

예 4Example 4

고레벨의 적층물 조성을 생성하는 것을 공지된 미첨가 무황 기반 가솔린을 사용하여 가열된 모세관 유동 통로에 대한 산화 세척 기술의 이점을 설명하기 위해 시험이 수행되었다. 이들 시험에 채용된 모세관 유동 통로는 0.058cm(0.023in)의 내경을 갖는 스테인레스강으로 구성된 5.1cm(2in) 길이의 가열된 모세관 튜브이다. 연료 압력은 0.7kg/㎠(10psig)로 유지된다. 전력이 다양한 레벨의 R/R0를 성취하기위해 모세관에 공급되고, 여기서 R은 가열된 모세관 저항이고, R0는 주위 조건 하에서의 모세관 저항이다.Tests were conducted to demonstrate the benefits of oxidative cleaning techniques for heated capillary flow passages using known, unadded sulfur-free gasoline to produce high levels of laminate composition. The capillary flow passages employed in these tests were 5.1 cm (2 in) long heated capillary tubes made of stainless steel with an inner diameter of 0.058 cm (0.023 in). The fuel pressure is maintained at 0.7 kg / cm 2 (10 psig). Power is supplied to the capillary to achieve various levels of R / R 0 , where R is the heated capillary resistance and R 0 is the capillary resistance under ambient conditions.

도 16은 연료 유량 대 시간의 그래프를 도시한다. 도시된 바와 같이, 세정 첨가제가 함유되지 않은 이 가솔린에 대해, 10분 정도 동안 50% 유량 손실이 관찰된 상태로 상당한 폐색이 매우 짧은 시간 기간 동안 경험되었다.16 shows a graph of fuel flow rate versus time. As shown, for this gasoline without a cleaning additive, significant occlusion was experienced for a very short time period with 50% flow rate loss observed for about 10 minutes.

상당한 폐색이 경험된 후에, 연료 유동은 단속되고 0.7kg/㎠(10psig)에서의 공기가 치환되었다. 이 기간 동안 가열이 제공되어 1분 정도 후에 상당한 세척이 유량이 이전 레벨로 복귀된 상태로 성취되었다.After significant occlusion was experienced, the fuel flow was interrupted and air at 0.7 kg / cm 2 (10 psig) was replaced. Heating was provided during this period and after about one minute a significant wash was achieved with the flow rate returned to the previous level.

예 5Example 5

본 예는 유효 첨가제 패키지를 채용하는 상업용 등급의 가솔린이 이용될 때 예 4의 가열된 모세관 유동 통로에서 폐색이 훨씬 덜 심각한 것을 나타낸다. 도 17에 도시된 바와 같이, 연료 유량의 10% 미만의 감소가 거의 4시간 동안 장치의 운전 후에 경험되었다.This example shows that occlusion is much less severe in the heated capillary flow passage of Example 4 when a commercial grade gasoline employing an effective additive package is used. As shown in FIG. 17, less than 10% reduction in fuel flow rate was experienced after operation of the apparatus for nearly 4 hours.

예 6Example 6

다양한 가솔린 및 폐색에 대한 세정 첨가제의 영향을 비교하기 위해, 5개의 시험 연료가 예 4의 가열된 모세관 유동 통로에 유동되었다. 시험된 연료는 300ppm 황을 함유하는 미첨가 기반 가솔린, 황을 함유하지 않는 미첨가 기반 가솔린, 상업적으로 이용 가능한 상용 첨가제(첨가제 A)가 첨가된 무황 기반 가솔린, 및 다른 상업적으로 이용 가능한 상용 첨가제(첨가제 B)가 첨가된 무황 기반 가솔린을 포함한다.In order to compare the effects of the cleaning additives on various gasoline and occlusions, five test fuels were flowed into the heated capillary flow passage of Example 4. The fuels tested included unadded base gasoline containing 300 ppm sulfur, unadded base gasoline containing no sulfur, sulfurless based gasoline added commercially available commercial additives (additive A), and other commercially available commercial additives ( Sulfur-based gasoline added with additive B).

도 18에 도시된 바와 같이 첨가 연료는 유사하게 작용되고, 미첨가 연료는 1시간 미만의 작동 후에 심각한 폐색을 경험한다.As shown in FIG. 18, the additive fuel acts similarly, and the unadded fuel experiences severe occlusion after less than one hour of operation.

예 7Example 7

본 예는 미첨가 제트 연료(JP-8)에 작용하는 모세관 유동 통로의 시간 경과 작동과, 0.036cm(0.014in)의 I.D. 및 5.1cm(2in) 길이를 갖는 모세관 유동 통로에서 작동하는 미첨가 No.2 디젤 연료에 작용하는 동일한 모세관 유동 통로를 비교한다. 연료 압력은 1.1kg/㎠(15psig)으로 설정된다. 1.19의 R/R0의 레벨을 성취하기 위해 전력이 모세관에 공급되고, 여기서 R은 가열된 모세관 저항이고, R0는 주위 조건 하에서의 모세관 저항이다.This example shows a time course operation of a capillary flow passage acting on an unadded jet fuel (JP-8) and an additive no operating on a capillary flow passage having an ID of 0.036 cm (0.014 in) and a length of 5.1 cm (2 in). .2 compare the same capillary flow passages acting on diesel fuel; The fuel pressure is set at 1.1 kg / cm 2 (15 psig). Power is supplied to the capillary to achieve a level of R / R 0 of 1.19, where R is the heated capillary resistance and R 0 is the capillary resistance under ambient conditions.

도 19에 도시된 바와 같이, 연료는 작동 후 최초 10분에 걸쳐 유사하게 작용하고, 그 후에 디젤 연료가 더욱 심각한 폐색을 경험한다.As shown in FIG. 19, the fuel behaves similarly over the first 10 minutes after operation, after which the diesel fuel experiences more severe blockages.

예 8Example 8

고레벨의 적층 조성물을 생성하는 것으로 공지된 미첨가 No.2 디젤 연료를 사용하여 가열된 모세관 유동 통로에 대한 산화 세척 기술의 효율을 설명하기 위해실험이 수행되었다. 이들 시험에 채용된 모세관 유동 통로는 0.036cm(0.014in)의 내경을 갖는 스테인레스강으로 구성된 5.1cm(2in) 길이의 가열된 모세관 튜브이다. 연료 압력은 1.1kg/㎠(15psig)으로 유지된다. 1.19의 R/R0의 레벨을 성취하기 위해 전력이 모세관에 공급되고, 여기서 R은 가열된 모세관 저항이고, R0는 주위 조건 하에서의 모세관 저항이다.Experiments were conducted to demonstrate the efficiency of the oxidative cleaning technique for capillary flow passages heated using no additive No. 2 diesel fuel known to produce high levels of laminated composition. The capillary flow passages employed in these tests were 5.1 cm (2 in) long heated capillary tubes composed of stainless steel with an inner diameter of 0.036 cm (0.014 in). The fuel pressure is maintained at 1.1 kg / cm 2 (15 psig). Power is supplied to the capillary to achieve a level of R / R 0 of 1.19, where R is the heated capillary resistance and R 0 is the capillary resistance under ambient conditions.

도 20은 연료 유량 대 시간의 그래프를 도시한다. 도시된 바와 같이, 세정 첨가제가 함유되지 않은 이 연료에 대해, 약 35분의 연속 작동 후에 50% 유량 손실이 관찰된 상태로 상당한 폐색이 매우 짧은 시간 기간 동안 경험되었다.20 shows a graph of fuel flow rate versus time. As shown, for this fuel without a cleaning additive, significant occlusion was experienced for a very short time period with 50% flow rate loss observed after about 35 minutes of continuous operation.

제 2 운전시에, 5분 작동 후에, 연료 유동은 단속되고 0.7kg/㎠(10psig)에서의 공기가 5분 동안 대체된다. 이 절차는 매 5분마다 반복된다. 도 20에 도시된 바와 같이, 산화 세척 프로세스는 실질적으로 매 순간에 연료 유량을 증가시키고 시간 경과에 따른 연료 유량의 전체 감소를 늦추는 경향이 있다. 그러나, 프로세스의 효율은 에 4에 설명된 바와 같이 미첨가 가솔린을 사용하여 성취되는 것보다 다소 적다.In the second operation, after 5 minutes of operation, the fuel flow is interrupted and air at 0.7 kg / cm 2 (10 psig) is replaced for 5 minutes. This procedure is repeated every 5 minutes. As shown in FIG. 20, the oxidative cleaning process tends to increase fuel flow rate substantially at every instant and slow down the overall decrease in fuel flow rate over time. However, the efficiency of the process is somewhat less than that achieved using unadded gasoline as described in Eq.

예 9Example 9

가열된 모세관 유동 통로의 시간 경과에 따른 연료 유량에 대한 예 8의 No.2 디젤 연료와 혼합된 상업용 등급의 오염 방지 세정 참가제의 영향을 설명하기 위해 시험이 수행되었다. 이들 시험을 위해 채용된 모세관 유동 통로는 마찬가지로0.036cm(0.014in)의 내경을 갖는 스테인레스강으로 구성된 5.1cm(2in) 길이의 가열된 모세관 튜브이다. 연료 압력은 1.1kg/㎠(15psig)으로 유지되고, 1.19의 R/R0의 레벨을 성취하기 위해 전력이 모세관에 공급된다.A test was conducted to demonstrate the effect of a commercial grade anti-fouling cleansing agent mixed with No. 2 diesel fuel of Example 8 on fuel flow rate over time in a heated capillary flow passage. The capillary flow passages employed for these tests were likewise 5.1 cm (2 in) long heated capillary tubes made of stainless steel with an inner diameter of 0.036 cm (0.014 in). The fuel pressure is maintained at 1.1 kg / cm 2 (15 psig) and power is supplied to the capillary to achieve a level of R / R 0 of 1.19.

도 21은 첨가 No.2 디젤 연료 및 미첨가 디젤 연료에 대한 연료 유량 대 시간의 비교를 나타낸다. 도시된 바와 같이, 세정 첨가제를 함유하지 않은 연료에 있어서, 상당한 폐색이 약 35분의 연속 작동에서 관찰된 유량의 50% 손실로 매우 짧은 시간 기간에 경험되었지만, 세정제를 함유하는 동일한 기반의 연료는 연장된 시간 기간 동안 훨씬 적은 폐색을 나타낸다.FIG. 21 shows a comparison of fuel flow rate versus time for added No. 2 diesel fuel and no additive diesel fuel. As shown, for fuels that do not contain a cleaning additive, significant occlusion has been experienced in a very short time period with 50% loss of flow rate observed in about 35 minutes of continuous operation, but the same base fuel containing the cleaning agent There is much less occlusion for an extended period of time.

본 발명을 도면 및 상기 설명에서 상세하게 예시하고 설명하였지만, 개시된 실시예는 예시적인 것이고 특징을 한정하는 것은 아니다. 본 발명의 범주 내에 있는 모든 변경 및 수정이 보호되는 것으로 요구된다. 예로서, 더 높은 체적 유량이 요구되는 경우 연료가 평행하게 통로를 통과하는 복수의 모세관 통로가 제공될 수 있다.Although the invention has been illustrated and described in detail in the drawings and above description, the disclosed embodiments are exemplary and not indicative of limitation. All changes and modifications that fall within the scope of the invention are required to be protected. For example, a plurality of capillary passages may be provided in which fuel passes through the passages in parallel when higher volume flow rates are required.

Claims (20)

내연기관에 사용하기 위한 액체 연료를 기화하기 위한 연료 분사기로서,A fuel injector for vaporizing liquid fuel for use in an internal combustion engine, (a) 입구 단부 및 출구 단부를 갖고, 세라믹, 폴리머, 금속 및 이들의 복합물로 이루어진 그룹으로부터 선택된 재료로 제조된 단일체의 본체 또는 다층 세라믹 본체 내에 형성된 채널을 포함하는 적어도 하나의 모세관 유동 통로;(a) at least one capillary flow passage having an inlet end and an outlet end and comprising a channel formed in a monolithic body or a multilayer ceramic body made of a material selected from the group consisting of ceramics, polymers, metals and composites thereof; (b) 상기 적어도 하나의 모세관 유동 통로의 입구 단부를 액체 연료 공급원과 유체 연통 상태로 배치하고 실질적으로 액체 상태로 액체 연료를 도입하기 위한 유체 제어 밸브; 및(b) a fluid control valve for placing the inlet end of said at least one capillary flow passage in fluid communication with a liquid fuel source and for introducing liquid fuel into a substantially liquid state; And (c) 상기 적어도 하나의 모세관 유동 통로를 따라 배열되고, 상기 적어도 하나의 모세관 유동 통로 내의 상기 액체 연료의 적어도 일부를 상기 액체 상태로부터 증기 상태로 변화시키기에 충분한 레벨까지 가열하고 상기 적어도 하나의 모세관 유동 통로의 상기 출구 단부로부터 실질적으로 기화된 연료의 스트림을 공급하도록 작동 가능한 열원을 포함하는 연료 분사기.(c) arranged along said at least one capillary flow passage, heating at least a portion of said liquid fuel in said at least one capillary flow passage to a level sufficient to change from said liquid state to a vapor state and said at least one capillary tube And a heat source operable to supply a stream of substantially vaporized fuel from said outlet end of the flow passage. 제 1 항에 있어서, 상기 모세관 유동 통로는 세라믹 본체 내에 형성되는 연료 분사기.The fuel injector of claim 1, wherein the capillary flow passage is formed in a ceramic body. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, (d) 장치의 작동 중에 형성된 적층물을 세척하기 위한 수단을 부가로 포함하는 연료 분사기.3. The fuel injector of claim 1 or 2, further comprising: (d) means for cleaning the stack formed during operation of the apparatus. 제 3 항에 있어서, 상기 적층물 세척 수단은 상기 유체 제어 밸브, 상기 열원 및 상기 적어도 하나의 모세관 유동 통로를 산화제와 유체 연통하도록 배치하기 위한 산화제 제어 밸브를 포함하고, 상기 열원은 또한 상기 적어도 하나의 모세관 유동 통로 내의 상기 산화제를 상기 액체 연료의 가열 중에 형성된 적층물을 산화하기에 충분한 레벨로 가열하도록 작동 가능하며, 상기 적어도 하나의 모세관 유동 통로를 산화제와 유체 연통하여 배치하기 위한 상기 산화제 제어 밸브는 상기 모세관 유동 통로 내로의 산화제의 도입 및 상기 액체 연료의 도입을 교대로 수행하고 상기 산화제가 상기 적어도 하나의 모세관 유동 통로 내로 도입될 때 상기 모세관 유동 통로의 제자리에서의 세척을 가능하게 하도록 작동 가능한 연료 분사기.4. The oxidant control valve of claim 3, wherein the stack cleaning means comprises an oxidant control valve for disposing the fluid control valve, the heat source and the at least one capillary flow passage in fluid communication with an oxidant, the heat source also being at least one. The oxidant control valve operable to heat the oxidant in a capillary flow passage of a level to a level sufficient to oxidize the stack formed during heating of the liquid fuel, the oxidant control valve for placing the at least one capillary flow passage in fluid communication with an oxidant. Is operable to alternately introduce an oxidant into the capillary flow passage and introduction of the liquid fuel and to enable in-situ cleaning of the capillary flow passage when the oxidant is introduced into the at least one capillary flow passage. Fuel injector. 제 4 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 모세관 유동 통로는 복수의 모세관 유동 통로를 포함하고, 상기 모세관 유동 통로의 각각은 연료 공급원 및 산화 가스 공급원과 유체 연통하고, 상기 유체 제어 밸브 및 상기 산화제 제어 밸브는 제어기에 의해 작동되는 단일 밸브 기구로 구성되는 연료 분사기.5. The method of claim 4, wherein the at least one capillary flow passage comprises a plurality of capillary flow passages, each of the capillary flow passages in fluid communication with a fuel source and an oxidant gas source, the fluid control valve and the oxidant control valve. The fuel injector is composed of a single valve mechanism operated by the controller. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서, 상기 산화제는 공기, 배기 가스, 스팀 및 이들의 혼합물을 포함하는 연료 분사기.6. The fuel injector of claim 4 or 5, wherein the oxidant comprises air, exhaust gas, steam, and mixtures thereof. 제 3 항에 있어서, 상기 적층물 세척 수단은 장치의 작동 중에 형성된 적층물을 마찰 제거하기 위한 수단을 포함하는 연료 분사기.4. The fuel injector of claim 3, wherein the stack cleaning means comprises means for friction removing the stack formed during operation of the apparatus. 제 3 항에 있어서, 상기 적층물 세척 수단은 상기 유체 제어 밸브 및 상기 적어도 하나의 모세관 유동 통로를 용제와 유체 연통하도록 배치하기 위한 용제 제어 밸브를 포함하고, 상기 용제 제어 밸브는 상기 적어도 하나의 모세관 유동 통로의 일 단부에 배치되고, 상기 적어도 하나의 모세관 유동 통로를 용제와 유체 연통하도록 배치하기 위한 상기 용제 제어 밸브는 상기 모세관 유동 통로 내로의 상기 용제의 도입 및 상기 액체 연료의 도입을 교대로 수행하고 상기 용제가 상기 적어도 하나의 모세관 유동 통로 내로 도입될 때 상기 모세관 유동 통로의 제자리에서의 세척을 가능하게 하도록 작동 가능한 연료 분사기.4. The method of claim 3 wherein the stack cleaning means comprises a solvent control valve for disposing the fluid control valve and the at least one capillary flow passage in fluid communication with the solvent, wherein the solvent control valve comprises the at least one capillary tube. The solvent control valve, disposed at one end of the flow passage, for arranging the at least one capillary flow passage in fluid communication with the solvent, performs alternating introduction of the solvent and introduction of the liquid fuel into the capillary flow passage. And enable the in-situ cleaning of the capillary flow passage when the solvent is introduced into the at least one capillary flow passage. 제 3 항에 있어서, 상기 적층물 세척 수단은 상기 유체 제어 밸브를 포함하고, 상기 유체 제어 밸브는 상기 적어도 하나의 모세관 유동 통로를 용제와 유체 연통하도록 배치하고, 상기 용제가 상기 적어도 하나의 모세관 유동 통로 내로 도입될 때 상기 모세관 유동 통로의 제자리에서의 세척을 가능하게 하기 위해 작동 가능한 연료 분사기.4. The method of claim 3, wherein said stack cleaning means comprises said fluid control valve, said fluid control valve being arranged in fluid communication with said at least one capillary flow passage, said solvent being in said at least one capillary flow. A fuel injector operable to enable in-situ cleaning of the capillary flow passage when introduced into the passage. 제 9 항에 있어서, 상기 용제는 상기 액체 연료 공급원으로부터의 액체 연료를 포함하고, 상기 열원은 상기 모세관 유동 통로의 세척 중에 단계적으로 정지(phased-out)되는 연료 분사기.10. The fuel injector of claim 9, wherein the solvent comprises liquid fuel from the liquid fuel source, and the heat source is phased-out during washing of the capillary flow passages. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 액체 연료의 일부를 분무화하기 위한 노즐을 부가로 포함하는 연료 분사기.The fuel injector of claim 1, further comprising a nozzle for atomizing a portion of the liquid fuel. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 입구 단부를 상기 액체 연료 공급원과 유체 연통하도록 배치하기 위한 상기 유체 제어 밸브를 작동하기 위한 솔레노이드를 부가로 포함하는 연료 분사기.12. The fuel injector of any one of the preceding claims, further comprising a solenoid for operating said fluid control valve for positioning said inlet end in fluid communication with said liquid fuel source. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 유체 제어 밸브는 상기 적어도 하나의 모세관 유동 통로의 상기 출구 단부를 개폐하기 위해 상기 적어도 하나의 모세관 유동 통로의 상기 출구 단부에 밸브 요소를 갖는 솔레노이드 작동식 밸브 스템을 포함하는 연료 분사기.The fluid control valve of claim 1, wherein the fluid control valve has a valve element at the outlet end of the at least one capillary flow passage to open and close the outlet end of the at least one capillary flow passage. A fuel injector comprising a solenoid operated valve stem. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서, 비모세관 액체 연료 유동 통로를 부가로 포함하고, 상기 비모세관 액체 연료 유동 통로는 입구 단부 및 출구 단부를 가지며, 상기 입구 단부는 상기 액체 연료 공급원과 유체 연통하고, 상기 비모세관 액체 연료 유동 통로는 상기 출구 단부에 연료 분사기 노즐을 갖는 연료 분사기.The non-capillary liquid fuel flow passage further comprising: a non-capillary liquid fuel flow passage having an inlet end and an outlet end, wherein the inlet end is the liquid fuel supply source. And the non-capillary liquid fuel flow passage in fluid communication with the fuel injector nozzle at the outlet end. 제 1 항에 있어서, 상기 열원은 저항 가열기를 포함하는 연료 분사기.The fuel injector of claim 1, wherein the heat source comprises a resistance heater. 내연기관에 사용하기 위한 연료 시스템으로서,As a fuel system for use in an internal combustion engine, (a) (i) 입구 단부 및 출구 단부를 갖고, 세라믹, 폴리머, 금속 및 이들의 복합물로 이루어진 그룹으로부터 선택된 재료로 제조된 단일체의 본체 또는 다층 세라믹 본체 내에 형성된 채널을 포함하는 적어도 하나의 모세관 유동 통로; (ⅱ) 상기 적어도 하나의 모세관 유동 통로의 상기 입구 단부를 액체 연료 공급원과 유체 연통하도록 배치하고 상기 액체 연료를 실질적으로 액체 상태로 도입하기 위한 유체 제어 밸브; 및 (ⅲ) 상기 적어도 하나의 모세관 유동 통로를 따라 배열되고, 상기 적어도 하나의 모세관 유동 통로 내의 액체 연료의 적어도 일부를 상기 액체 상태로부터 증기 상태로 변화시키기에 충분한 레벨까지 가열하고 상기 적어도 하나의 모세관 유동 통로의 출구 단부로부터 실질적으로 기화된 연료의 스트림을 공급하도록 작동 가능한 열원을 각각 포함하는 복수의 연료 분사기;(a) (i) at least one capillary flow having an inlet end and an outlet end and comprising channels formed in a monolithic body or multilayer ceramic body made of a material selected from the group consisting of ceramics, polymers, metals and composites thereof Passage; (Ii) a fluid control valve for arranging said inlet end of said at least one capillary flow passage in fluid communication with a liquid fuel source and for introducing said liquid fuel into a substantially liquid state; And (iii) arranged along the at least one capillary flow passage, heating at least a portion of the liquid fuel in the at least one capillary flow passage to a level sufficient to change from the liquid state to the vapor state and the at least one capillary tube A plurality of fuel injectors each including a heat source operable to supply a stream of substantially vaporized fuel from an outlet end of the flow passage; (b) 상기 복수의 연료 분사기와 유체 연통하는 액체 연료 공급 시스템; 및(b) a liquid fuel supply system in fluid communication with the plurality of fuel injectors; And (c) 상기 복수의 연료 분사기로의 연료의 공급을 제어하기 위한 제어기를 포함하는 연료 시스템.(c) a controller for controlling the supply of fuel to the plurality of fuel injectors. 제 16 항에 있어서, 상기 모세관 유동 통로는 세라믹 본체 내에 형성되는 연료 시스템.17. The fuel system of claim 16, wherein the capillary flow passage is formed in a ceramic body. 제 16 항 또는 제 17 항에 있어서, 장치의 작동 중에 형성된 적층물을 세척하기 위한 수단을 부가로 포함하는 연료 시스템.18. The fuel system of claim 16 or 17, further comprising means for cleaning the stack formed during operation of the apparatus. 내연기관에 연료를 공급하는 방법으로서,As a method of supplying fuel to an internal combustion engine, (a) 연료 분사기의 적어도 하나의 모세관 유동 통로에 액체 연료를 공급하는 단계;(a) supplying liquid fuel to at least one capillary flow passage of the fuel injector; (b) 상기 적어도 하나의 모세관 유동 통로 내의 상기 액체 연료를 가열함으로써 실질적으로 기화된 연료의 스트림이 상기 적어도 하나의 모세관 유동 통로의 출구를 통과하도록 하는 단계;(b) heating the liquid fuel in the at least one capillary flow passage to allow a stream of substantially vaporized fuel to pass through the outlet of the at least one capillary flow passage; (c) 상기 내연기관의 연소 챔버에 상기 기화된 연료를 공급하는 단계를 포함하고,(c) supplying the vaporized fuel to a combustion chamber of the internal combustion engine, 상기 모세관 유동 통로는 세라믹, 폴리머, 금속 및 이들의 복합물로 이루어진 그룹으로부터 선택된 재료로 제조된 단일체의 본체 또는 다층 세라믹 본체 내에 형성된 채널을 포함하는 내연기관에 연료를 공급하는 방법.Wherein the capillary flow passage comprises a channel formed in a monolithic body or a multilayer ceramic body made of a material selected from the group consisting of ceramics, polymers, metals and composites thereof. 제 19 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 모세관 유동 통로를 주기적으로 세척하는 단계를 부가로 포함하는 내연기관에 연료를 공급하는 방법.20. The method of claim 19, further comprising periodically cleaning the at least one capillary flow passage.
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Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6820598B2 (en) 2002-03-22 2004-11-23 Chrysalis Technologies Incorporated Capillary fuel injector with metering valve for an internal combustion engine
US7357124B2 (en) 2002-05-10 2008-04-15 Philip Morris Usa Inc. Multiple capillary fuel injector for an internal combustion engine
US7237539B2 (en) * 2003-10-30 2007-07-03 Philip Morris Usa Inc. Control method and apparatus for use in an alcohol fueled internal combustion engine
US7337768B2 (en) 2004-05-07 2008-03-04 Philip Morris Usa Inc. Multiple capillary fuel injector for an internal combustion engine
US7766251B2 (en) * 2005-12-22 2010-08-03 Delavan Inc Fuel injection and mixing systems and methods of using the same
US7444230B2 (en) * 2006-03-31 2008-10-28 Transonic Combustion, Inc. Fuel injector having algorithm controlled look-ahead timing for injector-ignition operation
DE102011084719A1 (en) * 2011-10-18 2013-04-18 Robert Bosch Gmbh Fuel injector for use in combustion engine, for injecting liquid fuel i.e. LPG, has heat exchanger provided with transfer part whose wall surface is in contact with liquid fuel and another wall surface is in contact with injected fuel
US20140116032A1 (en) * 2012-10-31 2014-05-01 Tenneco Automotive Operating Company Inc. Injector with Capillary Aerosol Generator
DE102015213141A1 (en) * 2015-07-14 2017-01-19 Robert Bosch Gmbh Switching valve for a fuel injector and fuel injector
CN105386913B (en) * 2015-12-14 2017-09-22 吉林大学 A kind of GDI fuel injectors of utilization PTC thermal sensitive ceramicses heating
CN105484917B (en) * 2016-01-14 2017-09-12 吉林大学 A kind of GDI fuel injectors of utilization PTC thermal sensitive ceramicses heating
DE102018005849A1 (en) * 2018-07-24 2020-01-30 Werrta Gmbh Mixture formation delimitation part and method for its production
JP7169916B2 (en) * 2019-03-19 2022-11-11 日立Astemo株式会社 fuel injector
JP7429859B2 (en) 2022-01-18 2024-02-09 由樹夫 平野 fuel injector
CN115898730B (en) * 2022-11-08 2023-06-13 哈尔滨工程大学 Marine heavy oil accumulator device applied to constant volume bomb

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3716416A (en) 1971-05-20 1973-02-13 Engelhard Min & Chem Fuel metering device for fuel cell
DE3243395C2 (en) * 1982-11-24 1985-07-25 Danfoss A/S, Nordborg Evaporation burners for liquid fuel
US4458655A (en) 1983-06-27 1984-07-10 General Motors Corporation Fuel injection nozzle with heated valve
US4886032A (en) 1988-11-22 1989-12-12 Chrysler Motors Corporation Fuel injector heating method
US4955351A (en) 1989-02-02 1990-09-11 Lewis Alfred M Vapor-accelerated combustion fuel system
US5195477A (en) 1991-12-11 1993-03-23 Walbro Corporation Cold start fuel atomizer and process
CN1085987A (en) * 1992-10-16 1994-04-27 史瑞坤 Method for electroheating of fuel in carburettor of internal-combustion engine
US5331937A (en) 1993-01-07 1994-07-26 Ford Motor Company Charge inlet system for internal combustion engine
DE4438335A1 (en) 1994-10-27 1996-05-02 Bosch Gmbh Robert Fuel injection device for an internal combustion engine
US5482023A (en) 1994-12-27 1996-01-09 Hitachi America, Ltd., Research And Development Division Cold start fuel control system
DE19522074A1 (en) * 1995-06-17 1996-12-19 Bosch Gmbh Robert Fuel supply device for an internal combustion engine
DE19542317A1 (en) 1995-11-14 1997-05-15 Bosch Gmbh Robert Fuel injection device for an internal combustion engine
US5813388A (en) 1997-01-16 1998-09-29 Ford Motor Company Heated assembly for vaporization of fuel in an internal combustion engine
US5836289A (en) 1997-06-10 1998-11-17 Southwest Research Institute Porous element fuel vaporizer
FR2770876B1 (en) * 1997-11-10 1999-12-24 Renault FUEL INJECTION DEVICE FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINE
FR2772432B1 (en) * 1997-12-12 2000-02-18 Magneti Marelli France PETROL INJECTOR WITH ANTI-CALAMINE COATING, FOR DIRECT INJECTION
US6276347B1 (en) 1998-09-25 2001-08-21 Micro Coating Technologies, Inc. Systems and methods for delivering atomized fluids
JP2000110666A (en) * 1998-09-30 2000-04-18 Toyota Motor Corp Gaseous fuel injection valve
US6189518B1 (en) 1999-04-29 2001-02-20 Emission Controls Corp. Fuel supply and cold start apparatus for an internal combustion engine
US6109247A (en) 1999-09-21 2000-08-29 Hitachi America, Ltd. Heater for a cold start fuel injector

Also Published As

Publication number Publication date
EP1488098B1 (en) 2007-07-04
AU2003223348A1 (en) 2003-10-13
ATE366361T1 (en) 2007-07-15
MXPA04009181A (en) 2005-06-20
EP1488098A1 (en) 2004-12-22
CN1653261A (en) 2005-08-10
BR0308625A (en) 2007-01-09
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