BR0308625B1

BR0308625B1 - injetor de combustÍvel para um motor de combustço interna

Info

Publication number: BR0308625B1
Application number: BRPI0308625-9A
Authority: BR
Inventors: John Baron; Francis Murphy Sprinkel; Jan-Roger Linna; Peter Loftus; John Paul Mello; Stuart Bennett Sprague; Peter Palmer; Roberto O Pellizzari
Priority date: 2002-03-22
Filing date: 2003-03-24
Publication date: 2012-03-06
Also published as: KR20050002880A; EP1488098B1; CN100379978C; MXPA04009181A; AU2003223348A1; BR0308625A; JP2005520989A; ATE366361T1; WO2003083281A1; EP1488098A1; DE60314737D1; JP4323325B2; CA2480083C; CN1653261A; KR100764529B1; CA2480083A1; DE60314737T2

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção Para "INJETOR DE COMBUSTÍVEL PARA MOTOR DE COMBUSTÃO INTERNA"

A presente invenção se refere à distribuição de combustível em um motor de combustão interna. Mais particularmente, um método e aparelho de acordo com a invenção proporcionam pelo menos uma passagem de fluxo capilar aquecida para vaporização de combustível fornecido a um motor de combustão interna.

Uma variedade de sistemas foi projetado para fornecer gotículas finas de combustível líquido e ar a motores de combustão interna. Esses sistemas fornecem combustível diretamente na câmara de combustão (injeção direta) ou utilizam um carburador ou injetor(es) de combustível para fornecer a mistura através de uma tubulação de admissão em uma câmara de combustão (injeção indireta). Nos sistemas presentemente empregados, a mistura de combustível-ar é produzida através de atomização de um combustível liquido e fornecimento do mesmo como gotículas em uma corrente de ar.

Em motores com ignição a centelha convencionais empregando injeção de combustível por orifício, o combustível injetado é vaporizado direcionando-se as gotículas de combustível líquido para os componentes quentes no orifício ou tubulação de admissão, sob condições normais de operação. Os filmes de combustível líquido sobre as superfícies dos componentes quentes é subseqüentemente vaporizado. A mistura de combustível vaporizado e ar de admissão é, então, aspirada do cilindro pelo diferencial de pressão criado a medida que a válvula de admissão se abre e o pistão se move em direção ao centro inferior parado. Para assegurar um grau de controle que seja compatível com os motores modernos, essa técnica de vaporização é, tipicamente, otimizada para ocorrer em menos de um ciclo do motor.

Sob a maioria das condições de operação do motor, a temperatura dos componentes de admissão é suficiente para vaporizar rapidamente as gotículas de combustível líquido que colidem. Contudo, sob condições tais como partida a frio e aquecimento, o combustível não é vaporizado através de colisão sobre os componentes relativamente frios do motor. Ao contrário, a operação do motor sob essas condições é assegurada fornecendo-se combustível em excesso, de modo que uma fração suficiente evapora através do calor e transferência de massa à medida que ele trafega através do ar antes de colisão sobre um componente de admis são frio. A taxa de evaporação desse mecanismo é uma função das propriedades do combustível, da temperatura, pressão, velocidades relativas da gotícula e do ar e diâmetro das gotículas. Naturalmente, essa abordagem não é possível em partidas a frio em ambientes extremos, nas quais a volatilidade do combustível é insuficiente para produzir vapor em concentrações passíveis de ignição com o ar.

De forma que a combustão esteja quimicamente completa, a mistura de combustível-ar deve ser vaporizada em uma mistura estequiométrica em fase gasosa. Uma mistura estequiométrica de combustível contém as quantidades exatas de ar (oxigênio) e combustível requeridas para combustão completa. Para a gasolina, essa proporção de ar-combustível é cerca de 14,7:1 em peso. A mistura de combustível-ar que não é completamente vaporizada, nem estequiométrica, resulta em combustão incompleta e eficácia térmica reduzida. Os produtos de um processo de combustão ideal são água (H2O) e dióxido de carbono (CO2) . Se a combustão é incompleta, algum carbono não é totalmente oxidado, proporcionado monóxido de carbono (CO) e hidrocarbonetos não queimados (HC).

A obrigatoriedade de reduzir a poluição do ar tem resultado em tentativas para compensar as ineficiências da combustão com uma multiplicidade de modificações do motor e do sistema de combustível. Conforme evidenciado pela técnica anterior relacionada ao preparo de combustível e sistemas de distribuição, muito esforço tem sido dirigido à redução do tamanho de goticula do combustível líquido, aumentando a turbulência do sistema e proporcionando calor suficiente para vaporizar o combustível a fim de permitir combustão mais completa.

Contudo, o preparo ineficaz de combustível em temperatura mais baixas do motor permanece um problema, o qual resulta em maiores emissões, requerendo pós-tratamento e estratégias complexas de controle. Tais estratégias de controle podem incluir recirculação do gás de escapamento, sincronização variável da válvula, momento retardado de ignição, proporções de compressão reduzidas, o uso de conversores catalíticos e injeção de ar para oxidar hidrocarbonetos não queimados e produzir uma reação exotérmica que se beneficia da conversão do conversor catalítico.

O combustível em excesso no motor durante a partida a frio e aquecimento é uma fonte significativa de emissões de hidrocarbonetos não queimados em motores convencionais. Compondo o problema está o fato de que o conversor catalítico também está frio durante esse período de operação e, assim, não reduz uma quantidade significativa dos hidrocarbonetos não queimados que passam através do escapamento do motor. Como resultado, as elevadas concentrações de hidrocarbonetos não queimados do motor passam essencialmente não reagidas através do conversor catalitico e são emitidas do cano de descarga. Estima-se que tanto quanto 80 por cento das emissões totais de hidrocarbonetos produzidas por um carro de passageiros moderno tipico ocorrem durante o período de partida a frio e aquecimento, no qual o motor está com combustível em excesso e o conversor catalitico está essencialmente inativo.

Dada a proporção relativamente grande de hidrocarbonetos não queimados emitidos durante partida, esse aspecto de operação do motor de um carro de passageiros tem sido foco de esforços significativos de desenvolvimento de tecnologia. Além disso, uma vez que têm surgido normas crescentemente rigorosas com relação às emissões na legislação e os consumidores continuam sensíveis ao preço e desenvolvimento, esses esforços de desenvolvimento continuarão a ser supremos. Tais esforços para reduzir as emissões de motores convencionais quando de partida geralmente caem dentro de duas categorias: 1) redução do tempo de aquecimento para sistemas com catalisador em três vias e 2) aperfeiçoamento das técnicas para vaporização de combustível. Os esforços para reduzir o tempo de aquecimento de catalisadores em três vias, até o momento, têm incluído: retardo do momento de ignição para elevar a temperatura de escapamento; abertura das válvulas de escapamento prematuramente; aquecimento elétrico do catalisador; aquecimento por queimador ou chama do catalisador; e aquecimento catalitico do catalisador. Como um todo, esses esforços são caros e não dirigidos às emissões de HC durante e imediatamente após partida a frio.

Uma variedade de técnicas foi proposta para se dirigir à questão de vaporização do combustível. Patentes U.S. propondo técnicas de vaporização de combustível incluem Patente U.S. No. 5.195.477 emitida para Hudson, Jr. e colaboradores, Patente U.S. No. 5.331.937 emitida para Clarke, Patente U.S. No. 4.886.032 emitida para Asmus, Patente U.S. No. 4.955.351 emitida para Lewis e colaboradores, Patente U.S. No. 4.458.655 emitida para Oza, Patente U.S. No. 6.189.518 emitida para Cooke, Patente U.S. No. 5.482.023 emitida para Hunt, Patente U.S. No. 6.109.247 emitida para Hunt, Patente U.S. No. 6.067.970 emitida para Awarzamani e colaboradores, Patente U.S. No. 5.947.091 emitida para Krohn e colaboradores, Patente U.S. No. 5.758.826 emitida para Nines, Patente U.S. No. 5.836.289 emitida para Thring e Patente U.S. No. 5.813.388 emitida para Cikanek, Jr. e colaboradores.

Outros dispositivos de distribuição de combustível propostos incluem a Patente U.S. No. 3.716.416, a qual divulga um dispositivo para medição de combustível para uso em um sistema de compartimento de combustível. O sistema de compartimento de combustível se destina a ser auto- regulado, produzindo energia em um nível predeterminado. O sistema para medição de combustível proposto inclui um dispositivo de controle de fluxo capilar para estrangulamento do fluxo de combustível em resposta à produção de energia do compartimento de combustível, ao invés de proporcionar um preparado aperfeiçoado de combustível para subseqüente combustão. Ao contrário, o combustível se destina a ser alimentado em uma célula de combustível para conversão em H2 e, então, alimentação a um compartimento de combustível. Em uma concretização preferida, os tubos capilares são feitos de metal e o capilar em si é usado como um resistor, o qual está em contato elétrico com a produção de energia do compartimento de combustível. Devido ao fato de a resistência de fluxo de um vapor ser maior do que aquela de um líquido, o fluxo é estrangulado à medida que a produção de energia aumenta. Os combustíveis sugeridos para uso incluem qualquer fluido que é facilmente transformado de uma fase líquida para vapor através de aplicação de calor e flui livremente através de um capilar. A vaporização parece ser obtida da maneira pela qual retenção de vapor ocorre em motores automotivos.

A Patente U.S. No. 6.276.347 propõe um atomizador supercritico ou próximo do supercritico e um método para obtenção de atomização ou vaporização de um liquido. O atomizador da Patente U.S. No. 6.276.347 é mencionado como capaz do uso de combustíveis pesados para pequenos motores a pistão com ignição a centelha, com baixa proporção de compressão, de peso leve e de combustão que queimam, tipicamente, gasolina. O atomizador se destina a criar um borrifo de gotículas finas de combustíveis líquidos ou semelhantes a líquidos através de movimento dos combustíveis em direção à sua temperatura supercrítica e liberação dos combustíveis em uma região de pressão inferior sobre o campo de estabilidade do gás no diagrama de fase associado aos combustíveis, causando uma atomização ou vaporização fina do combustível. É divulgada utilidade para várias aplicações, tais como motores de combustão, equipamento cientifico, processamento químico, controle de descarte de resíduos, limpeza, causticação, controle de insetos, modificação de superfície, umidificação e vaporização.

Para minimizar a decomposição, a Patente U.S. No. 6.276.347 propõe manutenção do combustível abaixo da temperatura supercrítica até passagem na extremidade distai de um restritor para atomização. Para determinadas aplicações, o aquecimento apenas da ponta do restritor é desejado a fim de minimizar o potencial por reações químicas ou precipitações. É mencionado que isso reduz os problemas associados às impurezas, reagentes ou outros materiais na corrente de combustível os quais, de outro modo, tenderiam a ser expelidos da solução, obstruir as linhas e filtros. O funcionamento em ou próximo da pressão supercrítica sugere que o sistema de suprimento de combustível opere na faixa de 300 a 800 psig. Embora o uso de pressões e temperaturas supercríticas possa reduzir a obstrução do atomizador, isso parece requerer o uso de uma bomba de combustível relativamente mais cara, bem como linhas de combustível, acessórios e semelhantes que são capazes de operação nessas pressões elevadas.

Em um aspecto, a presente invenção é dirigida a um injetor de combustível para vaporização de um combustível líquido para uso em um motor de combustão interna compreendendo:

(a) pelo menos uma passagem de fluxo capilar, a referida pelo menos uma passagem de fluxo capilar tendo uma extremidade de entrada e uma extremidade de saída, a referida passagem de fluxo capilar compreendendo um canal formado dentro de um corpo monolítico produzido a partir de um material selecionado do grupo consistindo de cerâmica, polímeros, metais e compostos dos mesmos ou de um corpo cerâmico em multi-camadas;

(b) uma válvula de controle de fluido para colocação da referida extremidade de entrada da referida pelo menos uma passagem de fluxo capilar em comunicação de fluido com a fonte de combustível líquido e introdução do combustível líquido em um estado substancialmente líquido; e

(c) uma fonte de calor disposta ao longo da referida pelo menos uma passagem de fluxo capilar, a referida fonte de calor operável para aquecer o combustível líquido na referida pelo menos uma passagem de fluxo capilar em um nível suficiente para alterar pelo menos uma parte do mesmo do estado líquido para um estado de vapor e distribuir uma corrente de combustível substancialmente vaporizado a partir da referida extremidade de saída da referida pelo menos uma passagem de fluxo capilar.

Em outro aspecto, a presente invenção é dirigida a um sistema de combustível para uso em um motor de combustão interna compreendendo:

(a) uma pluralidade de injetores de combustível, cada injetor incluindo (i) pelo menos uma passagem de fluxo capilar, a referida pelo menos uma passagem de fluxo capilar tendo uma extremidade de entrada e uma extremidade de saída, a referida passagem de fluxo capilar compreendendo um canal formado dentro de um corpo monolítico produzido a partir de um material selecionado do grupo consistindo de cerâmica, polímeros, metais e compostos dos mesmos ou de um corpo cerâmico em multi- camadas; (ii) uma válvula de controle de fluido para colocação da referida extremidade de entrada e da referida pelo mesmo em uma passagem de fluxo capilar em comunicação de fluido com a fonte de combustível líquido e introdução do combustível líquido em um estado substancialmente líquido; e (iii) uma fonte de calor disposta ao longo da pelo menos uma passagem de fluxo capilar, a referida fonte operável para aquecer o combustível líquido na referida pelo menos uma passagem de fluxo capilar em um nível suficiente para alterar pelo menos uma parte do mesmo do estado líquido para o estado de vapor e distribuir uma corrente de combustível substancialmente vaporizado a partir da referida extremidade de saída da referida pelo menos uma passagem de fluxo capilar;

(b) um sistema de suprimento de combustível líquido em comunicação de fluido com a referida pluralidade de injetores de combustível; e (c) um controlador para controlar o suprimento de combustível à referida pluralidade de injetores de combustível.

Em ainda outro aspecto, a presente invenção é dirigida a um método de distribuição de combustível para um motor de combustão interna compreendendo as etapas de:

(a) fornecimento de combustível líquido a pelo menos uma passagem de fluxo capilar de um injetor de combustível;

(b) fazer com que uma corrente de combustível substancialmente vaporizado passe através de uma saída,

de pelo menos, uma passagem de fluxo capilar através de aquecimento do combustível líquido, em pelo menos uma passagem de fluxo capilar; e

(c) distribuição do combustível vaporizado a uma câmara de combustão do motor de combustão interna,

em que a passagem de fluxo capilar compreende um canal formado dentro de um corpo monolítico produzido de um material selecionado do grupo consistindo de cerâmica, polímeros e metais.

A presente invenção proporciona um injetor e um sistema de distribuição de combustível que podem fornecer combustível vaporizado ao mesmo tempo em que requer energia e tempo de aquecimento mínimos, sem a necessidade de um sistema de suprimento de combustível em alta pressão, os quais podem ser utilizados em uma série de configurações, incluindo motores com injeção de combustível por orifício, híbrido-elétricos, com injeção direta de gasolina e a álcool convencionais.

A invenção será agora descrita em maiores detalhes com referência às formas preferidas da invenção, fornecidas apenas à guisa de exemplo e com referência aos desenhos em anexo, nos quais:

A FIG. 1 ilustra um injetor de combustível modificado, em seção transversal parcial, o qual inclui uma passagem de fluxo capilar de acordo com uma forma preferida;

A FIG. 2 é uma vista lateral em elevação de uma concretização do injetor de combustível de acordo com outra forma preferida;

A FIG. 2A é uma vista isométrica de uma saída do capilar da concretização ilustrada na Fig. 2;

A FIG. 3 é uma vista lateral de elevação de outra concretização de um injetor de combustível de acordo com outra forma preferida;

A FIG. 3A é uma vista isométrica de outro modelo de saída do capilar da concretização ilustrada na Fig. 3; A FIG. 4 é uma vista lateral de elevação, ainda outra concretização de um injetor de combustível de acordo com uma forma preferida;

A FIG. 4A é uma vista isométrica de outro modelo de saída do capilar da concretização ilustrada na Fig. 4;

A FIG. 5 é uma ilustração esquemática de ainda outra concretização de um injetor de combustível de acordo com uma forma preferida;

A FIG. 6 é uma vista lateral de ainda outra concretização de um injetor de combustível de acordo com uma forma preferida;

A FIG. 7 é uma vista seccional transversal de outra concretização do injetor de combustível de acordo com ainda outra forma preferida;

A FIG. 8 é uma vista lateral de outra concretização empregando injetores duplos de acordo com ainda outra forma preferida;

A FIG. 9 é uma vista lateral de outra concretização de um injetor de combustível de acordo com uma forma preferida mostrada em seção transversal parcial;

A FIG. 9A é uma vista ampliada de uma parte identificada da concretização mostrada na Fig. 9; A FIG. 10 é uma vista lateral de outra concretização de um injetor de combustível de acordo com uma forma preferida, mostrada em seção transversal parcial;

A FIG. 10A é uma vista ampliada de uma parte identificada da concretização mostrada na Fig. 10;

A FIG. 11 é uma vista elevacional lateral de ainda outra forma preferida de um injetor de combustível de acordo com o aqui incluso;

A FIG. IlA é uma vista isométrica de outro modelo de saída do capilar da concretização ilustrada na Fig. 11;

A FIG. 12 é uma vista lateral de outra concretização de um injetor de combustível tendo uma passagem capilar aquecida com gás de escapamento recirculado;

A FIG. 13 é um esquema de um sistema de distribuição e controle de combustível, de acordo com uma forma preferida;

A FIG. 14 é um diagrama ilustrando os parâmetros do motor durante os primeiros 20 segundos de partida do motor usando-se o dispositivo de distribuição de combustível da invenção;

A FIG. 15 é um diagrama ilustrando uma comparação das emissões do motor do dispositivo de distribuição de combustível da invenção com injetores de combustível por orifício convencionais; A FIG. 16 é um gráfico da taxa de escoamento de massa de gasolina como uma função do tempo mostrando o benefício da operação obtida através do uso do método de limpeza por oxidação da presente invenção;

A FIG. 17 é um gráfico da taxa de escoamento de combustível vs. tempo para uma gasolina de grau comercial;

A FIG. 18 apresenta um gráfico da taxa de escoamento de combustível vs. tempo comparando várias gasolinas;

A FIG. 19 é um gráfico da taxa de escoamento de combustível vs. tempo comparando um combustível para jato a um combustível diesel No. 2;

A FIG. 20 apresenta um gráfico da taxa de escoamento de combustível vs. tempo para um combustível diesel não aditivado mostrando o efeito da limpeza por oxidação; e

A FIG. 21 é um gráfico da taxa de escoamento de combustível vs. tempo comparando um combustível diesel não aditivado a um combustível diesel contendo um aditivo anti- incrustação.

Referência é feita agora às concretizações ilustradas nas Figuras 1-21, em que numerais iguais são usados para designar partes iguais.

A presente invenção proporciona um sistema de preparo e distribuição de combustível útil para operação normal, de partida a frio e aquecimento de um motor de combustão interna. O sistema de combustível inclui um injetor de combustível tendo uma passagem de fluxo capilar, capaz de aquecimento de combustível líquido de modo que combustível substancialmente vaporizado é fornecido a um cilindro do motor. 0 combustível substancialmente vaporizado pode entrar em combustão com emissões reduzidas comparado aos sistemas de injetor de combustível convencionais. Além disso, o sistema de distribuição de combustível da presente invenção requer menos energia e tem tempos de aquecimento mais curtos do que outras técnicas de vaporização.

Em geral, as gasolinas não se vaporizam prontamente em baixas temperaturas. Durante o período de partida a frio e aquecimento, relativamente pouca vaporização do combustível líquido ocorre. Como tal, é necessário proporcionar um excesso de combustível líquido a cada cilindro do motor de forma a se obter uma mistura de ar/combustível que entrará em combustão. Quando de ignição do vapor de combustível, o qual é gerado a partir do excesso de combustível líquido, os gases de combustão descarregados dos cilindros incluem combustível não queimado e emissões gasosas indesejáveis.

Contudo, quando se atinge a temperatura normal de operação, o combustível líquido se vaporiza prontamente, de modo que menos combustível é necessário para se obter uma mistura de ar/combustível que entrará prontamente em combustão. Vantajosamente, quando se atinge a temperatura normal de operação, a mistura de ar/combustivel pode ser controlada em ou próximo da estequiometria, desse modo, reduzindo as emissões de hidrocarbonetos não queimados e monóxido de carbono. Adicionalmente, quando o abastecimento é controlado em ou próximo da estequiometria, apenas ar o bastante está disponível na corrente de escapamento para oxidação simultânea de hidrocarbonetos não queimados e monóxido de carbono e redução de óxidos de nitrogênio em um catalisador em três vias (TWC).

O sistema e método da presente invenção injeta combustível que tenha sido substancialmente vaporizado na passagem de fluxo de admissão ou diretamente em um cilindro do motor, desse modo, eliminando a necessidade de combustível em excesso durante o período de partida a frio e aquecimento de um motor. 0 combustível é, de preferência, distribuído ao motor em uma mistura estequiométrica ou pobre em combustível, com ar, ou ar e diluente, de modo que virtualmente todo o combustível é queimado durante o período de partida a frio e aquecimento.

Com a injeção de combustível por orifício convencional, o abastecimento em excesso é requerido a fim de assegurar partidas robustas e rápidas do motor. Sob condições ricas em combustível, a corrente de escapamento que atinge o catalisador em três vias não contém ar o bastante para oxidar o combustível em excesso e hidrocarbonetos não queimados à medida que o catalisador aquece. Uma abordagem para se dirigir a essa questão é utilizar uma bomba a ar para fornecer ar adicional à corrente de escapamento a montante do conversor catalítico.

0 objetivo é gerar uma corrente de escapamento estequiométrica ou ligeiramente pobre em combustível que pode reagir sobre a superfície do catalisador uma vez que o catalisador atinja sua temperatura de conversão. Em contraste, o sistema e método da presente invenção possibilitam que o motor opere em condições estequiométricas ou mesmo ligeiramente pobre em combustível durante o período de partida a frio e aquecimento, eliminando a necessidade de combustível em excesso e a necessidade de uma bomba de ar de escapamento adicional, reduzindo o custo e complexidade do escapamento após tratamento do sistema.

Conforme mencionado, durante o período de partida a frio e aquecimento, o catalisador em três vias está inicialmente frio e não é capaz de reduzir uma quantidade significativa dos hidrocarbonetos não queimados que passam através do catalisador. Muito esforço tem sido devotado à redução do tempo de aquecimento para catalisadores em três vias, para converter uma fração maior dos hidrocarbonetos não queimados emitidos durante o período de partida a frio e aquecimento. Um de tais conceitos é operar deliberadamente o motor muito rico em combustível durante o período de partida a frio e aquecimento. Usando-se uma bomba de ar de escapamento para fornecer ar nessa corrente de escapamento rica em combustível, uma mistura de combustível pode ser gerada, a qual é queimada através de auto-ignição ou através de alguma fonte de ignição a montante de, ou no, conversor catalítico. A liberação de calor produzida por esse processo de oxidação aquece significativamente o gás de escapamento e o calor é grandemente transferido para o conversor catalítico à medida que o escapamento passa através do conversor.

Usando-se o sistema e método da presente invenção, o motor poderia ser controlado para operar alternando cilindros ricos em combustível e pobre em combustível para obter o mesmo efeito, mas sem a necessidade de uma bomba de ar. Por exemplo, com um motor de quatro cilindros, dois cilindros poderiam ser operados ricos em combustível durante o período de partida a frio e aquecimento para gerar hidrocarbonetos não queimados no escapamento. Os dois cilindros restantes operariam pobres em combustível durante partida a frio e aquecimento, a fim de proporcionar oxigênio na corrente de escapamento.

0 sistema e método da presente invenção também podem ser utilizados com motores a injeção direta de gasolina (GDI). Em motores GDI, o combustível é injetado diretamente no cilindro como um borrifo finamente atomizado que se evapora e mistura com ar a fim de formar uma carga pré- misturada de ar e combustível vaporizado antes de ignição. Os motores GDI contemporâneos requerem altas pressões do combustível para atomizar o borrifo de combustível. Motores GDI operam com carga estratifiçada em carga parcial para reduzir as perdas de bombeamento inerentes aos motores com injeção direta convencionais. Um motor com ignição a centelhas, com carga estratifiçada, tem o potencial para queima de misturas pobres para economia aperfeiçoada de combustível e emissões reduzidas. De preferência, uma mistura pobre global é formada na câmara de combustão, mas é controlada para ser estequiométrica ou ligeiramente rica em combustível na proximidade da vela de ignição no momento de ignição. A porção estequiométrica, assim, entra facilmente em ignição e essa, por sua vez, leva à ignição a mistura pobre restante. Embora as perdas de bombeamento possam ser reduzidas, a janela de operação presentemente disponível para carga estratifiçada está limitada às baixas velocidades do motor e cargas relativamente leves do motor.

Os fatores limitantes incluem tempo insuficiente para vaporização e mistura em velocidades maiores do motor e mistura insuficiente ou pobre utilização do ar em cargas maiores. Através do fornecimento de combustível vaporizado, o sistema e método da presente invenção podem ampliar a janela de operação para carga estratifiçada, resolvendo o problema associado ao tempo insuficiente para vaporização e mistura. Vantajosamente, diferente dos sistemas de combustível GDI convencionais, a pressão de combustível empregada na prática da presente invenção pode ser diminuída, reduzindo custo global e complexidade do sistema de combustível.

A invenção proporciona um dispositivo de distribuição de combustível para um motor de combustão interna o qual inclui um suprimento de combustível líquido pressurizado que fornece combustível líquido sob pressão, pelo menos uma passagem de fluxo capilar conectada ao suprimento de combustível líquido e uma fonte de calor disposta ao longo de, pelo menos, uma passagem de fluxo capilar. A fonte de calor é operável para aquecer combustível líquido, em pelo menos uma passagem de fluxo capilar suficientemente para distribuir uma corrente de combustível substancialmente vaporizado. O dispositivo de distribuição de combustível é, de preferência, operado para distribuir a corrente de combustível vaporizado a uma ou mais câmaras de combustão de um motor de combustão interna durante condições de operação de partida a frio, aquecimento e outras do motor de combustão interna. Se desejado, pelo menos uma passagem de fluxo capilar pode ser usada para distribuir combustível líquido ao motor sob condições normais de operação.

A invenção também proporciona um método de distribuição de combustível a um motor de combustão interna, incluindo as etapas de fornecimento de combustível líquido pressurizado, pelo menos uma passagem de fluxo capilar e aquecimento do combustível líquido pressurizado em pelo menos uma passagem de fluxo capilar suficientemente para fazer com que uma corrente de combustível vaporizado seja distribuída, a pelo menos, uma câmara de combustão de um motor de combustão interna, durante condições de operação de partida a frio, aquecimento e outras do motor de combustão interna.

Um sistema de distribuição de combustível de acordo com a invenção inclui pelo menos uma passagem de fluxo de dimensão capilar através da qual combustível pressurizado flui antes de ser injetado em um motor para combustão. Uma passagem de fluxo de dimensão capilar pode ser proporcionada com um diâmetro hidráulico que é, de preferência, menor do que 2 mm, mais preferivelmente menor do que 1 mm e ainda mais preferivelmente menor do que 0,5 mm. 0 diâmetro hidráulico é usado no cálculo do fluxo de fluido através de um elemento que conduz fluido. O diâmetro hidráulico é definido com a área de fluxo do elemento que conduz o fluido dividida pelo perímetro do limite sólido em contato com o fluido (geralmente referido como o perímetro "molhado"). No caso de um elemento que conduz fluido de seção transversal circular, o raio hidráulico, quando o elemento não está com fluxo total, é (πϋ2/4) / πϋ=ϋ/4. Para o fluxo de fluidos de elementos que conduzem fluido não circulares, o diâmetro hidráulico é usado. A partir da definição de raio hidráulico, o diâmetro de um elemento que conduz fluido tendo seção transversal circular é quatro vezes seu raio hidráulico. Portanto, o diâmetro hidráulico é definido como quatro vezes o raio hidráulico.

0 calor é aplicado ao longo da passagem de fluxo capilar, resultando em pelo menos uma parte do combustível líquido que entra na passagem capilar sendo convertido a um vapor à medida que ele trafega ao longo da passagem. 0 combustível sai da passagem capilar como um vapor, o qual contém, opcionalmente, uma proporção mínima de combustível líquido aquecida, o qual não tenha sido vaporizado. Por substancialmente vaporizado entenda-se que pelo menos 50% do volume do combustível líquido é vaporizado pela fonte de calor, mais preferivelmente pelo menos 70% e ainda mais preferivelmente pelo menos 80% do combustível líquido é vaporizado. Embora possa ser difícil obter 100% de vaporização devido a efeitos físicos complexos que ocorrem, todavia, vaporização completa seria desejável.

Esses efeitos físicos complexos incluem variações no ponto de ebulição do combustível , uma vez que o ponto de ebulição é dependente da pressão e a pressão pode variar na passagem de fluxo capilar. Assim, embora acredita-se que uma grande parte do combustível atinge o ponto de ebulição durante aquecimento da passagem de fluxo capilar, um pouco de combustível líquido pode não ser aquecido o bastante para ser totalmente vaporizado, com o resultado de que uma parte do combustível líquido passa através da saída da passagem de fluxo capilar junto com o fluido vaporizado.

A passagem de fluido de dimensão capilar é, de preferência, formada em um corpo capilar tal como um corpo de metal, cerâmica ou vidro com uma camada ou camadas múltiplas. A passagem tem um volume encerrado se abrindo para uma entrada e uma saída, qualquer uma das quais ou ambas podem ser abertas para o exterior do corpo capilar ou podem ser conectadas a outra passagem dentro do mesmo corpo, ou outro corpo ou a acessórios. O aquecedor pode ser formado por uma parte do corpo, tal como uma seção de um tubo de aço inoxidável ou o aquecedor pode ser uma camada ou condutor de resistência distinto que aquece o material incorporado em ou sobre o corpo capilar. A passagem de fluido pode ser de qualquer formato compreendendo um volume encerrado se abrindo para uma abertura e uma saida e através da qual um fluido pode passar. A passagem de fluido pode ter qualquer seção transversal desejada, com uma seção transversal preferida sendo um circulo de diâmetro uniforme. Outras seções transversais da passagem de fluido capilar incluem formatos não circulares, tais como triangular, quadrado, retangular, oval ou outro formato e a seção transversal da passagem de fluido não precisa ser uniforme. A passagem de fluido pode se estender retilineamente ou não retilineamente e pode ser uma passagem de fluido única ou uma passagem de fluido de vias múltiplas. No caso onde a passagem capilar é definida por um tubo capilar de metal, o tubo pode ter um diâmetro interno de 0,01 a 3 mm, de preferência 0,1 a 1 mm, mais preferivelmente 0,15 a 0,5 mm. Alternativamente, a passagem capilar pode ser definida pela área seccional transversal da passagem, a qual pode ser de 8 χ IO"5 a 7 mm2, de preferência 8 χ IO"3 a 8 χ IO"1 mm2 e mais preferivelmente 2 χ 10"3 a 2 χ 10"1 mm2. Muitas combinações de um capilar único ou múltiplo, várias pressões, vários comprimentos de capilar, quantidade de calor aplicado ao capilar e diferentes áreas seccionais transversais serão adequadas a uma determinada aplicação.

O combustível líquido pode ser fornecido à passagem de fluxo capilar sob uma pressão de pelo 0,7 kg/cm2 (10 psig), de preferência pelo menos 1,4 kg/cm2 (20 psig). No caso onde a passagem de fluxo capilar é definida pelo interior de um tubo de aço inoxidável tendo um diâmetro interno de aproximadamente 0,051 cm (0,020 polegadas) e um comprimento de aproximadamente 15,2 cm (6 polegadas), o combustível é, de preferência, fornecido à passagem capilar em uma pressão de 7 kg/cm2 (100 psig) ou menos a fim de se obter as taxas de escoamento em massa requeridas para início estequiométrico do cilindro de um motor automotivo de tamanho típico (da ordem de 100-200 mg/s). A pelo menos uma passagem de fluxo capilar proporciona um fluxo suficiente de combustível substancialmente vaporizado a fim de assegurar uma mistura estequiométrica, ou quase estequiométrica de combustível, e ar que pode entrar em ignição e combustão dentro do(s) cilindro(s) de um motor sem a produção de níveis indesejavelmente elevados de hidrocarbonetos não queimados ou outras emissões. O tubo capilar também é caracterizado por ter uma baixa inércia térmica, de modo que a passagem capilar pode ser levada à temperatura desejada para vaporização do combustível muito rapidamente, de preferência dentro de 2,0 segundos, mais preferivelmente dentro de 0,5 segundos e ainda mais preferivelmente dentro de 0,1 segundo, o que é benéfico em aplicações envolvendo partida a frio de um motor. A baixa inércia térmica também poderia proporcionar vantagens durante operação normal do motor, tal como através de melhora da responsividade da distribuição de combustível a alterações súbitas em demandas de energia do motor.

Durante vaporização de combustível líquido em uma passagem capilar aquecida, depósitos de carbono e/ou hidrocarbonetos pesados podem ser acumular sobre as paredes do capilar e o fluxo de combustível pode ser gravemente limitado o que, em último caso, leva à obstrução da passagem de fluxo capilar. A taxa na qual esses depósitos se acumulam é uma função da temperatura da parede do capilar, da taxa de escoamento de combustível e do tipo de combustível. Acredita-se que aditivos para combustível podem ser úteis na redução de tais depósitos. Contudo, havendo desenvolvimento de obstrução, tal obstrução pode ser eliminada através de oxidação dos depósitos. A FIG. 1 apresenta um injetor de combustível 10 para vaporização de combustível líquido extraído de uma fonte de combustível líquido, de acordo com a presente invenção. O aparelho 10 inclui uma passagem de fluxo capilar 12, tendo uma extremidade de entrada 14 e uma extremidade de saída 16. Uma válvula de controle de fluido 18 é proporcionada para colocação da extremidade de entrada 14 da passagem de fluxo capilar 12 em comunicação de fluido com uma fonte de combustível líquido F e introdução do combustível líquido em um estado substancialmente líquido na passagem de fluxo capilar 12.

Conforme é preferido, a válvula de controle de fluido 18 pode ser operada pela solenóide 28. A solenóide 28 tem enrolamentos em bobina 32 conectados ao conector elétrico 30. Quando os enrolamentos em bobina 32 são energizados, o elemento de solenóide 36 é expelido no centro dos enrolamentos em bobina 32. Quando a eletricidade é cortada dos enrolamentos em bobina 32, uma mola 38 retorna o elemento solenóide à sua posição original. Um pivô 40 é conectado ao elemento solenóide 36. o movimento do elemento solenóide 36, ocasionado através de aplicação de eletricidade aos enrolamentos em bobina 32, faz com que o pivô seja expelido de um orifício 42, permitindo que o combustível flua através do orifício 42. Uma fonte de calor 20 está disposta ao longo da passagem de fluxo capilar 12. Conforme é mais preferido, a fonte de calor 20 é proporcionada através de formação da passagem de fluxo capilar 12 a partir de um tubo de material eletricamente resistivo, uma parte da passagem de fluxo capilar 12 formando um elemento aquecedor quando a fonte de corrente elétrica é conectada ao tubo nas conexões 22 e 24 para distribuição de corrente através do mesmo. A fonte de calor 20, conforme pode ser apreciado, é, então, operável para aquecer o combustível líquido na passagem de fluxo capilar 12 em um nível suficiente para alterar pelo menos uma parte do mesmo de um estado líquido para um estado de vapor e distribuir uma corrente de combustível substancialmente vaporizado a partir da extremidade de saída 16 da passagem de fluxo capilar 12.

O aparelho 10 também inclui dispositivos para a limpeza de depósitos formados durante operação do aparelho 10. O dispositivo para a limpeza de depósitos mostrado na FIG. 1 inclui a válvula de controle de fluido 18, a fonte de calor 20 e uma válvula de controle de oxidante 26 para colocação da passagem de fluxo capilar 12 em comunicação de fluido com uma fonte de oxidante C. Conforme pode ser apreciado, a válvula de controle de oxidante pode estar localizada em ou próximo da extremidade da passagem de fluxo capilar 12 ou configurada para estar em comunicação de fluido com a extremidade da passagem de fluxo capilar 12. Se a válvula de controle de oxigênio está localizada em ou próximo da extremidade de saida 16 da passagem de fluxo capilar 12, então, ela serve para colocar a fonte de oxidante C em comunicação de fluido com a extremidade de saida 16 da passagem de fluxo capilar 12. Em operação, a fonte de calor 20 é usada para aquecer o oxidante C na passagem de fluxo capilar 12 em um nivel suficiente para oxidar os depósitos formados durante o aquecimento do combustível liquido F. Em uma concretização, para trocar de um modo de abastecimento para um modo de limpeza, a válvula de controle de oxidante 26 é operável para alternar entre a introdução de combustível líquido Fea introdução de oxidante C na passagem de fluxo capilar 12 e permitir limpeza in situ da passagem de fluxo capilar 12 quando o oxidante é introduzido em pelo menos uma passagem de fluxo capilar.

Uma técnica para oxidação de depósitos inclui passagem de ar ou vapor através do capilar. A passagem de fluxo é, de preferência, aquecida durante a operação de limpeza de modo que o processo de oxidação é iniciado e sustentado até que os depósitos sejam consumidos. Para intensificar essa operação de limpeza, uma substância catalítica pode ser empregada, como um revestimento, ou como um componente da parede do capilar a fim de reduzir a temperatura e/ou tempo requerido para realizar a limpeza. Para operação continua do sistema de distribuição de combustível, mais de uma passagem de fluxo capilar pode ser usada, de modo que quando uma condição de obstrução é detectada, tal como através do uso de um sensor, o fluxo de combustível pode ser desviado para outra passagem de fluxo capilar e fluxo de oxidante iniciado através da passagem de fluxo capilar obstruída a ser limpa. Como um exemplo, um corpo capilar pode incluir uma pluralidade de passagens de fluxo capilar no mesmo e uma disposição em válvula pode ser proporcionada para fornecer combustível líquido ou ar a cada passagem de fluxo.

Alternativamente, o fluxo de combustível pode ser desviado de uma passagem de fluxo capilar e o fluxo de oxidante iniciado em intervalos pré-ajustados. A distribuição de combustível a uma passagem de fluxo capilar pode ser realizada por um controlador. Por exemplo, o controlador pode ativar a distribuição de combustível durante um período de tempo pré-ajustado e desativar a distribuição de combustível após a quantidade pré-ajustada de tempo. O controlador também pode realizar ajuste da pressão do combustível líquido e/ou da quantidade de calor fornecido à passagem de fluxo capilar baseado em uma ou mais condições percebidas. Essas condições percebidas incluem, entre outros : a pressão do combustível; a temperatura do capilar; e a mistura de ar/combustivel. 0 controlador também pode controlar uma ou mais passagens de fluxo capilar para limpar depósitos e obstruções das mesmas. Por exemplo, a limpeza de uma passagem de fluxo capilar pode ser obtida através de aplicação de calor à passagem de fluxo capilar e fornecimento de um fluxo de uma fonte de oxidante à passagem de fluxo capilar.

A passagem de fluxo capilar aquecida 12 de acordo com a invenção pode produzir uma corrente vaporizada de combustível, a qual se condensa em ar a fim de formar uma mistura de combustível vaporizado, gotículas de combustível e ar comumente referida como um aerossol. Comparado ao injetor de combustível por orifício automotivo convencional, o qual distribui um borrifo de combustível compreendido de gotículas com um Diâmetro Médio de Sauter (SMD) na faixa de 150 a 200 μπι, o aerossol tem um tamanho médio de gotícula com um SMD de menos de 25 μπι, de preferência um SMD de menos de 15 |om. Assim, a maioria das gotículas de combustível produzidas pelo capilar aquecido de acordo com a invenção pode ser transportada por uma corrente de ar, a despeito da via de fluxo, na câmara de combustão.

A diferença entre as distribuições de tamanho de goticula de um injetor convencional e a passagem de fluxo capilar aquecida de acordo com a invenção é particularmente critica durante condições de partida a frio e aquecimento. Especificamente, usando-se um injetor de combustível por orifício convencional, os componentes da tubulação de admissão relativamente frios precisam de combustível em excesso de modo que uma fração suficiente das gotículas de combustível grandes que colidem sobre os componentes de admissão sejam vaporizadas a fim de produzir uma mistura de combustível/ar passível de ignição. Inversamente, o combustível vaporizado e as gotículas finas produzidas pelo injetor de combustível da presente invenção são essencialmente não afetados pela temperatura dos componentes do motor quando de partida e, como tal, eliminam a necessidade de combustível em excesso durante condições de partida. A eliminação do combustível em excesso combinado com o controle mais preciso sobre a proporção de combustível/ar do motor proporcionado através de uso do injetor capilar aquecido da presente invenção resulta em emissões quando de partida a frio grandemente reduzidas, comparado àquelas produzidas por motores empregando sistemas injetores de combustível convencionais. Além de uma redução no combustível em excesso, também deve ser observado que o injetor capilar aquecido de acordo com a presente invenção ainda possibilita operação pobre em combustível durante partida a frio e aquecimento, o que resulta em maior redução nas emissões do cano de descarga enquanto o conversor catalítico aquece.

Fazendo referência ainda à FIG. 1, a passagem de fluxo capilar 12 pode compreender um tubo de metal, tal como um tubo capilar de aço inoxidável, e o aquecer compreendendo um comprimento do tubo 20 através do qual corrente elétrica é passada. Em uma concretização preferida, o tubo capilar é proporcionado com um diâmetro interno de 0,051 a 0,076 cm (0,020 a 0,030 polegadas), um comprimento aquecido de aproximadamente 5,08 a 25,4 cm (2 a 10 polegadas) e o combustível pode ser fornecido ao tubo 12 em uma pressão de menos de 7,0 kg/cm2 (100 psig) , de preferência menos de 4,9 kg/cm2 (70 psig), mais preferivelmente menos de 4,2 kg/cm2 (60 psig) e ainda mais preferivelmente menos de 3,1 kg/cm2 (45 psig) ou menos. Foi mostrado que essa concretização produz combustível vaporizado, o qual forma uma distribuição de gotículas em aerossol, que tem um tamanho que oscila principalmente de um SMD de 2 a 30 μπι com um tamanho médio de gotícula de cerca com um SMD de 5 a 15 μm, quando o combustível vaporizado é condensado em ar em temperatura ambiente. 0 tamanho de goticulas de combustível preferido para obter vaporização rápida e aproximadamente completa em temperaturas de partida é de menos do que cerca de 25 μπι. Esse resultado pode ser obtido aplicando-se aproximadamente 10,2 a 40,8 kg/seg. (100 a 400W), por exemplo, 20,4 kg/seg. (200W) de energia elétrica, a qual corresponde a 2-3% do teor de energia do combustível vaporizado, para um tubo capilar de aço inoxidável de seis polegadas.

A energia elétrica pode ser aplicada ao tubo capilar através de formação do tubo totalmente a partir de um material eletricamente condutor, tal como aço inoxidável ou através do fornecimento de um material condutor, sobre pelo menos uma parte de um tubo não eletricamente condutor, ou laminado tendo uma passagem de fluxo no mesmo, tal como através de laminação ou revestimento de um material eletricamente resistivo a fim de formar um aquecedor a resistência sobre o tubo ou laminado. Condutores elétricos podem ser conectados ao material eletricamente condutor para fornecer a corrente elétrica ao aquecedor de modo a aquecer o tubo ao longo de seu comprimento. Alternativas para aquecimento do tubo ao longo de seu comprimento poderiam incluir aquecimento indutivo, tal como através de uma bobina elétrica posicionada em torno da passagem de fluxo ou outras fontes de calor posicionadas com relação à passagem de fluxo para aquecer o comprimento da passagem de fluxo através de um ou uma combinação de transferência de calor condutiva, convectiva ou radiativa.

Embora um tubo capilar preferido tenha um comprimento aquecido de aproximadamente 15,2 cm (6 polegadas) e um diâmetro interno de aproximadamente 0,051 cm (0.020 polegadas), outras configurações de capilares proporcionam qualidade de vapor aceitável. Por exemplo, o diâmetro interno pode oscilar de 0,05 a 0,08 cm (0,02 a 0.03 polegadas) e a parte aquecida do tubo capilar pode oscilar de 2,5 a 25,4 cm (1 a 10 polegadas). Após partida a frio e aquecimento, não é necessário aquecer o tubo capilar de modo que o tubo capilar não aquecido pode ser usado para fornecer combustível líquido adequado a um motor operando em temperatura normal.

O combustível vaporizado, que sai do capilar de combustível de acordo com a invenção, pode ser injetado em uma tubulação de admissão do motor no mesmo local que os injetores de combustível por orifício existentes ou em outro local ao longo da tubulação de admissão. Se desejado, contudo, o capilar de combustível pode estar disposto para distribuir combustível vaporizado diretamente em cada cilindro do motor. 0 capilar de combustível proporciona vantagens com relação a sistemas que produzem gotículas maiores de combustível que devem ser injetadas contra a parte de trás de uma válvula de admissão, fechada quando de partida do motor. De preferência, a saída do tubo capilar de combustível está posicionada para fluxo com a parede da tubulação de admissão, similar à disposição das saídas dos injetores de combustível convencionais.

Após aproximadamente 20 segundos (ou de preferência menos) de partida do motor, a energia usada para aquecer a passagem de fluxo capilar 12 pode ser desligada e a injeção de líquido iniciada usando-se injetores de combustível convencionais, para operação normal do motor. A operação normal do motor pode, alternativamente, ser realizada por meio de injeção de combustível líquido através de uma passagem de fluxo capilar não aquecida 12 via injeção contínua ou possivelmente injeção pulsada.

Fazendo referência à FIG. 2, uma segunda concretização exemplificativa da presente invenção é mostrada. Um injetor de combustível 100 tem uma passagem de fluxo capilar 112. A passagem de fluxo capilar 112 é aquecida ao longo de seu comprimento 120. A passagem de fluxo capilar 112 é adaptada com uma extremidade afunilada 150 com uma pluralidade de perfurações 152 em uma placa 154 que cobre a extremidade afunilada 150, conforme ilustrado pela FIG. 2A. O injetor de combustível 100 pode incluir uma válvula de controle de fluido, tal como uma válvula solenóide do tipo descrito acima e mostrado na FIG. 1, a qual permite distribuição de combustível líquido pressurizado à passagem de fluxo capilar 112. Após o motor ter sido suficientemente aquecido, o aquecimento da passagem de fluxo capilar 112 pode ser terminado e combustível líquido pode ser fornecido através da passagem de fluxo capilar 112.

Fazendo referência agora à FIG. 3, uma terceira concretização exemplificativa da presente invenção é mostrada. Um injetor de combustível 200 é representado, tendo uma passagem de fluxo capilar 212. A passagem de fluxo capilar 212 é aquecida ao longo de seu comprimento aquecido 220. A passagem de fluxo capilar 212 é adaptada com uma extremidade plana 250 com uma pluralidade de perfurações 252 em uma placa 254 que cobre a extremidade plana 250, conforme ilustrado pela FIG. 3A. O injetor de combustível 200 pode incluir uma válvula de controle de fluido, tal como uma válvula solenóide do tipo descrito acima e mostrado na FIG. 1, a qual permite distribuição de combustível líquido pressurizado à passagem de fluxo capilar 212. Conforme descrito acima, após um motor utilizando uma pluralidade de injetores de combustível 200 ter sido suficientemente aquecido, o aquecimento da passagem de fluxo capilar 212 pode ser terminado e combustível líquido pode ser fornecido através da passagem de fluxo capilar 212. O injetor 200 pode, vantajosamente, ser limpo através do uso da técnica de oxidação descrita acima.

Fazendo referência agora à FIG. 4, uma quarta concretização exemplificativa da presente invenção é mostrada. Um injetor de combustível 300 é representado, tendo uma passagem de fluxo capilar 312. A passagem de fluxo capilar 312 é aquecida ao longo de seu comprimento aquecido 320. A passagem de fluxo capilar 312 é adaptada com uma extremidade cônica 350 com uma pluralidade de perfurações 352 em uma placa cônica 354 cobrindo a extremidade cônica 350, conforme ilustrado pela FIG. 4A. O injetor de combustível 300 pode incluir uma válvula de controle de fluido, tal como uma válvula solenóide do tipo descrito acima e mostrado na FIG. 1, a qual permite distribuição de combustível líquido pressurizado à passagem de fluxo capilar 312. Conforme descrito acima, após um motor utilizando uma pluralidade de injetores de combustível 300 ter sido suficientemente aquecido, o aquecimento da passagem de fluxo capilar 312 pode ser terminado e combustível líquido pode ser fornecido através da passagem de fluxo capilar 212. O injetor 300 pode, vantajosamente, ser limpo através do uso da técnica de oxidação descrita acima.

Fazendo referência agora à FIG. 5, um injetor de combustível duplo 400, de acordo com a presente invenção, é mostrado. A FIG. 5 ilustra o injetor de combustível com função dupla 400, o qual pode compreender um injetor de combustível do tipo convencional 460 e um injetor capilar aquecido 410. Nessa concretização, uma passagem de fluxo capilar aquecida 412 é integrada ao injetor de combustível 400. Após cerca de 20 segundos de partida do motor, ou de preferência menos, o injetor capilar 410 pode ser desativado via um êmbolo ativador de solenóide 436 e o injetor convencional 460 ativado via outro êmbolo solenóide-ativado 470 para operação do motor.

Outra concretização exemplificativa da presente invenção é mostrada na FIG. 6. Conforme mostrado, um injetor de combustível 500 pode ser adaptado com uma passagem de fluxo capilar aquecida 512 e um bocal injetor de combustível líquido 560. O fluxo de combustível pode ser seletivamente dirigido para a passagem de fluxo capilar aquecida 512 a fim de proporcionar combustível vaporizado, ou ao bocal 560 a fim de proporcionar combustível líquido, através do uso da disposição em válvulas 540, conforme mostrado na FIG. 6. Após aproximadamente 2 0 segundos da partida do motor, ou de preferência menos, o fluxo de combustível pode ser comutado da passagem de fluxo capilar 512 para o bocal de fluxo de líquido 560 através da disposição em válvulas 540 para operação normal do motor. A disposição em válvulas 540 pode ser operada por um controlador, formando parte de um sistema de controle de motor eletrônico.

Fazendo referência agora à FIG. 7, ainda outra concretização exemplificativa da presente invenção é mostrada. Um injetor de combustível 600 tem uma passagem de fluxo capilar helicoidal 612aquecida, a qual é enrolada, dentro do interior do injetor de combustível 600, conforme ilustrado na FIG. 7. Nessa concretização, a passagem de fluxo capilar 612 é enrolada em torno do conjunto solenóide 628 e é aquecida ao longo de seu comprimento aquecido 620, definido pelas conexões elétricas 622 e 624. Essa concretização é útil em uma situação onde o espaço é limitado e um tubo capilar linear não é possível. Além disso, essa concretização poderia ser adaptada para uso com um injetor de combustível convencional (vide FIG. 8) para distribuição de combustível a um motor durante condições normais de operação. Fazendo referência agora à FIG. 8, um orifício de admissão do motor 7 00 é adaptado com um injetor capilar aquecido 10 (do tipo descrito com referência à FIG. 1) e um injetor de combustível líquido convencional 750. Nessa concretização, o combustível será distribuído ao motor através da passagem de fluxo capilar 12, aquecida ao longo de seu comprimento 20, durante a partida a frio e aquecimento do motor. Após os primeiros aproximadamente 20 segundos de partida do motor, ou de preferência menos, o injetor capilar aquecido 10 será desativado e o injetor de combustível convencional 750 ativado para operação normal do motor.

Conforme será apreciado, o aparelho e sistema para preparo e distribuição de combustível representado nas FIGS. 1 a 4 e 7 também podem ser usados junto com outra concretização da presente invenção. Fazendo referência novamente à FIG. 1, o dispositivo para a limpeza de depósitos inclui a válvula de controle de fluido 28, uma válvula de controle de solvente 26 para colocação da passagem de fluxo capilar 12 em comunicação de fluido com um solvente, a válvula de controle de solvente 26 disposta em uma extremidade da passagem de fluxo capilar 12. Em uma concretização do aparelho empregando limpeza com solvente, a válvula de controle de solvente 26 (a válvula de controle de oxidante na forma preferida empregando a técnica de limpeza por oxidação, descrita acima) é operável para alternar entre a introdução de combustível líquido e a introdução de solvente na passagem de fluxo capilar 12, possibilitando a limpeza in situ da passagem de fluxo capilar 12 quando o solvente é introduzido na passagem de fluxo capilar 12. Embora uma ampla variedade de solventes tenha utilidade, o solvente pode compreender combustível líquido da fonte de combustível líquido. Quando esse é o caso, nenhuma válvula de controle de solvente é requerida, uma vez que não existe necessidade de alternar entre combustível e solvente e a fonte de calor deverá estar fora de fase, ao longo do tempo, ou desativada durante a limpeza da passagem de fluxo capilar 12.

Outra concretização da presente invenção é mostrada em seção transversal parcial na FIG. 9. Um injetor de combustível 800 tendo uma passagem de fluxo capilar aquecida 812 para distribuição de combustível a um motor de combustão interna é mostrado na FIG. 9. Detalhes do tubo para a distribuição de combustível a um motor de combustão interna são ilustrados na FIG. 9A. Conforme mostrado, uma haste axialmente móvel 850 está posicionada dentro da passagem de fluxo capilar 812. A extremidade distai 816 da passagem de fluxo capilar 812 é afunilada e a extremidade distai 852 da haste axialmente móvel 850 é cônica a fim de formar uma válvula 854, em que movimento axial da haste 850 abre e fecha a válvula 854. Conforme pode ser apreciado, o movimento repetido da haste axialmente móvel 850 é eficaz para abrasão de depósitos formados durante a operação do injetor de combustível da presente invenção.

Fazendo referência agora à FIG. 10, ainda outra concretização da presente invenção é mostrada em seção transversal parcial. Um injetor de combustível 900 tendo um tubo de passagem de fluxo capilar aquecido 912 para distribuição de combustível a um motor de combustão interna é mostrado na FIG. 10. Detalhes do tubo para a distribuição de combustível a um motor de combustão interna são ilustrados na FIG. 10A. Conforme mostrado, uma haste axialmente móvel 950 está posicionada dentro da passagem de fluxo capilar 912. A extremidade distai 916 da passagem de fluxo capilar 912 é afunilada e a extremidade distai 952 da haste axialmente móvel 950 é cônica a fim de formar uma válvula 954 em que movimento axial da haste 950 abre e fecha a válvula 954. Também disposta dentro da passagem de fluxo capilar 912 está uma pluralidade de escovas 960 dispostas ao longo da haste axialmente móvel 950 para limpeza da passagem de fluxo capilar 912. Conforme pode ser apreciado, o movimento repetido da hasta axialmente móvel 950 é eficaz para abrasão dos depósitos formados durante operação do injetor de combustível da presente invenção.

Fazendo referência agora à FIG. 11, outra concretização exemplificativa da presente invenção é mostrada em seção transversal parcial. Um injetor de combustível 1000 tem capilares múltiplos 1012 dispostos em paralelo para distribuição de combustível a um motor de combustão interna. Nessa concretização, o combustível será distribuído ao motor por meio de uma ou mais das passagens de fluxo capilar 1012, aquecidas ao longo de seu comprimento 1020, durante períodos específicos de operação do motor (por exemplo, condições de partida a frio, aquecimento e aceleração). Uma vez que um combustível menos vaporizado é requerido para redução de hidrocarbonetos não queimados, o calor para um ou mais capilares nessa configuração pode ser desativado.

A FIG. 12 mostra, na forma simplificada, como um injetor de combustível 10, tendo uma passagem de fluxo capilar 12, pode ser disposto de modo que o combustível líquido que trafega através da mesma pode ser aquecido para uma temperatura elevada através do uso de gás de escapamento recirculado (EGR) a fim de reduzir os requisitos de energia do aquecedor a resistência para vaporização de combustível 20. Conforme mostrado, a passagem de fluxo capilar 12 passa através da passagem de EGR 1100 para aquecimento. Para partida inicial do motor, o aquecedor a resistência 20 compreendendo uma seção da passagem de fluxo capilar 12 ou um aquecedor a resistência distinto é conectado a uma fonte de energia, tal como uma bateria, para vaporizar inicialmente o combustível liquido F. Após cerca de 20 segundos de operação, a passagem de fluxo capilar 12 pode ser aquecida pelo calor do EGR a fim de reduzir a energia, de outro modo, necessária para vaporização contínua do combustível pelo aquecedor a resistência 20. Assim, o combustível na passagem de fluxo capilar 12 pode ser vaporizado sem o uso do aquecedor a resistência 20, de modo que a energia pode ser preservada.

A FIG. 13 mostra um esquema exemplificativo de um sistema de controle 2000 usado para operar um motor de combustão interna 2110 incorporando uma válvula de suprimento de combustível liquido 2220 em comunicação de fluido com um suprimento de combustível liquido 2010 e uma via de injeção de combustível líquido 22 60, uma válvula de suprimento de combustível vaporizado 2210 em comunicação de fluido com um suprimento de combustível liquido 2010 e passagens de fluxo capilar 2080 e uma válvula de suprimento de gás de oxidação 2020 em comunicação de fluido com um suprimento de gás de oxidação 2070 e passagens de fluxo capilar 2080. O sistema de controle inclui um controlador 2050 o qual recebe, tipicamente, uma pluralidade de sinais de entrada de uma variedade de sensores do motor, tal como o sensor de velocidade do motor 2060, o termoacoplador de ar da tubulação de admissão 2062, o sensor de temperatura de refrigerante 2064, o sensor de proporção de combustível- ar de escapamento 2150, a pressão do suprimento de combustível 2012, etc. Em operação, o controlador 2050 executa um algoritmo de controle baseado em um ou mais sinais de entrada e gera, subseqüentemente, um sinal de saída 2024 para a válvula de suprimento de oxidante 2020 para limpeza das passagens capilares obstruídas de acordo com a invenção, um sinal de saída 2014 para a válvula de suprimento de combustível liquido 2220, um sinal de saída 2034 para a válvula de suprimento de combustível vaporizado 2210 e um comando de energia de aquecimento 2044 para um suprimento de energia o qual distribui energia para aquecer os capilares 2080.

Em operação, o sistema de acordo com a invenção pode ser configurado para alimentar de volta o calor produzido durante combustão através do uso de aquecimento reciclável do gás de escapamento, de modo que o combustível liquido é aquecido suficientemente para vaporizar substancialmente o combustível liquido à medida que ele passa através das passagens de fluxo capilar 2080, reduzindo, eliminando ou suplementando a necessidade de aquecer eletricamente ou de outro modo as passagens de fluxo capilar 2080.

Exemplos

Exemplo 1

Testes foram realizados em que combustível para jato JP 8 foi vaporizado através de fornecimento do combustível a uma passagem de fluxo capilar aquecida em pressão constante com um sistema de bomba com micro-diafragma. Nesses testes, tubos capilares de diferentes diâmetros e comprimentos foram usados. Os tubos foram construídos de aço inoxidável 304 tendo comprimentos de 2,5 a 7,6 cm (1 a 3 polegadas) e diâmetros internos (ID) e diâmetros externos (OD), em cm (polegada) como segue: 0,025 ID/0,046 OD (0,010 ID/0,018 OD), 0,033 ID/0,083 OD (0,013 ID/0,033 OD) e 0,043 ID/0,064 OD (0,017 ID/0,025 OD). 0 calor para vaporização do combustível líquido foi gerado por meio de passagem de corrente elétrica através de uma parte do tubo de metal. A distribuição de tamanho de gotícula foi medida usando-se um sistema de difração a laser Spray-Tech fabricado pela Malvern. Gotículas tendo um Diâmetro Médio de Sauter (SMD) de entre 1,7 e 4,0 um foram produzidas. 0 SMD é o diâmetro de uma goticula cuja proporção superfície-volume é igual àquela do borrifo todo e se refere às características de transferência de massa do pulverizador.

Exemplo 2

Testes foram realizados novamente usando-se gasolina, a qual foi vaporizada através de fornecimento do combustível a uma passagem de fluxo capilar aquecida em pressão constante com um sistema de bomba com micro- diafragma. Nesses testes, passagens de fluxo capilar de diferentes diâmetros e comprimentos foram usadas. A tabela a seguir mostra as descobertas empíricas para várias configurações de tubo capilar.

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Exemplo 3

Em testes usando-se um motor Ford V8 de 4,6 litros, um bloco de quatro cilindros foi modificado para incluir os dispositivos de distribuição de combustível da invenção, conforme mostrado na FIG. 1. Os elementos de aquecimento capilar foram montados com a ponta do capilar posicionada para fluxo com a parede do orifício de admissão, este sendo o local do bocal de injeção de combustível de série. Os testes foram realizados com injeção contínua (ciclo 100% em funcionamento) e, portanto, a pressão do combustível foi usada para regular a taxa de escoamento de vapor de combustível.

Fazendo referência à FIG. 14, um gráfico ilustrando os resultados do dispositivo de distribuição de combustível capilar durante os primeiros 20 segundos de partida a frio de um motor é apresentado. A linha de plotagem 1 representa a velocidade do motor, em rotações por minuto, à medida que o tempo progride ao longo do eixo χ. A linha de plotagem 2 representa o fluxo de combustível, em gramas por segundo, à medida que o tempo progride ao longo do eixo χ. A linha de plotagem 3 representa o lambda à medida que o tempo progride ao longo do eixo x, em que uma lambda de unidade representa a proporção estequiométrica de ar para combustível. A linha de plotagem 4 representa a produção total de emissões de hidrocarboneto, em partes equivalentes de metano por milhão, do escapamento do motor à medida que o tempo progride ao longo do eixo x.

Conforme ilustrado pela linha de plotagem 3 na FIG. 14, o combustível em excesso inicial requerido para o hardware do motor de série e a estratégia de controle foram eliminados através do uso do dispositivo de distribuição de combustível da invenção. Isto é, o dispositivo de distribuição de combustível da invenção vaporizou eficazmente o combustível liquido durante o período de partida inicial, de modo que o motor foi ligado com uma proporção de combustível/ar quase estequiométrica. A FIG. 15 é um gráfico o qual ilustra a redução da emissão resultante da partida quase estequiométrica obtida com o dispositivo de distribuição de combustível da invenção (linha de plotagem 6), comparado à estratégia de partida com combustível em excesso convencional (linha de plotagem 5). Especificamente, os resultados na FIG. 15 demonstram que o dispositivo de distribuição de combustível da invenção reduziu as emissões integradas de hidrocarboneto em 4 6% durante os primeiros dez segundos de partida a frio quando comparado à configuração em série, a qual requer combustível em excesso. A área indicada pelo círculo 7 ilustra a redução dramática das emissões de hidrocarboneto durante os primeiros quatro segundos de partida do motor.

Exemplo 4

Testes foram conduzidos para demonstrar os benefícios da técnica de limpeza por oxidação sobre uma passagem de fluxo capilar aquecida usando-se uma gasolina de base isenta de enxofre não aditivada, conhecida por produzir níveis elevados de formação de depósitos. A passagem de fluxo capilar empregada para esses testes era um tubo capilar aquecido de 5,1 cm (2 polegadas) de comprimento construído de aço inoxidável, tendo um diâmetro interno de 0,058 cm (0,023 polegadas). A pressão do combustível foi mantida a 0,7 kg/cm2 (10 psig). Energia foi fornecida ao capilar a fim de se obter vários níveis de R/R0 ; onde R, mais uma vez, é a resistência do capilar aquecido e R0 é a resistência do capilar sob condições ambiente.

A FIG. 16 apresenta um gráfico da taxa de escoamento de combustível vs. tempo. Conforme mostrado, para essa gasolina sem aditivo detergente, obstrução significativa foi experimentada em um período de tempo muito curto, com uma perda de 50% na taxa de fluxo observada em tão pouco quanto 10 minutos.

Após obstrução substancial ter sido experimentada, o fluxo de combustível foi descontinuado e ar a 0,7 kg/cm2 (10 psig) substituído. Aquecimento foi proporcionado durante esse período e, em tão pouco quanto um minuto depois, limpeza significativa foi obtida, com as taxas de escoamento retornando aos níveis anteriores.

Exemplo 5

Esse exemplo demonstra que a obstrução é muito menos grave na passagem de fluxo capilar aquecida do Exemplo 4, quando uma gasolina de grau comercial empregando um pacote aditivo eficaz é empregada. Conforme mostrado na FIG. 17, uma redução de menos de 10% na taxa de escoamento de combustível foi experimentada após operação do dispositivo durante aproximadamente quatro horas.

Exemplo 6

Para comparar várias gasolinas e o impacto dos aditivos detergentes sobre a obstrução, cinco combustíveis de teste foram passados na passagem de fluxo capilar aquecida do Exemplo 4. Os combustíveis testados incluíam uma gasolina de base não aditivada contendo 300 ppm de enxofre, uma gasolina de base não aditivada sem enxofre, a gasolina de base isenta de enxofre com um aditivo pós-mercado comercialmente disponível (aditivo A) adicionado e a gasolina de base isenta de enxofre com outro aditivo pós-mercado comercialmente disponível (aditivo B) adicionado.

Conforme mostrado na FIG. 18, os combustíveis aditivados tiveram um desempenho similar, enquanto que os combustíveis não aditivados experimentaram obstrução grave em menos de uma hora de operação.

Exemplo 7

Esse exemplo compara a operação ao longo do tempo de uma passagem de fluxo capilar operando sobre um combustível para jato não aditivado (JP-8) com mesma passagem de fluxo capilar operando sobre um combustível diesel não aditivado No. 2 operado em uma passagem de fluxo capilar tendo um I.D. de 0, 036 cm (0.014 polegadas) e um comprimento de 5,1 cm (2 polegadas). A pressão do combustível foi ajustada para 1,1 kg/cm2 (15 psig). Energia foi fornecida ao capilar a fim de se obter um nível de R/R0 de 1,19; onde R, mais uma vez, é a resistência do capilar aquecido e R0 é a resistência do capilar sob condições ambiente. Conforme mostrado na FIG. 19, os combustíveis tiveram um desempenho similar ao longo dos primeiros dez minutos de operação, com o combustível diesel sofrendo obstrução mais grave após isso.

Exemplo 8

Testes foram conduzidos para avaliar a eficácia da técnica de limpeza por oxidação sobre uma passagem de fluxo capilar aquecida usando-se um combustível diesel não aditivado No. 2 conhecido por produzir níveis elevados de formação de depósitos. A passagem de fluxo capilar empregada para esses testes era um tubo capilar aquecido de 5,1 cm (2 polegadas) de comprimento construído de aço inoxidável, tendo um diâmetro interno de 0,036 cm (0,014 polegadas). A pressão do combustível foi mantida a 1,1 kg/cm2 (15 psig). Energia foi fornecida ao capilar a fim de se obter um nível de R/R0 de 1,19; onde R, mais uma vez, é a resistência do capilar aquecido e R0 é a resistência do capilar sob condições ambiente.

A FIG. 20 apresenta um gráfico da taxa de escoamento de combustível vs. tempo. Conforme mostrado, para esse combustível não contendo aditivo detergente, obstrução significativa foi experimentada em um período de tempo muito curto, com uma perda de 50% na taxa de fluxo observada em cerca de 35 minutos de operação contínua. Em uma segunda operação, após cinco minutos de operação, o fluxo de combustível foi descontinuado e ar a 0,7 kg/cm2 (10 psig) substituído durante um período de cinco minutos. Aquecimento também foi proporcionado durante esse período. Esse procedimento foi repetido a cada cinco minutos. Conforme mostrado na FIG. 20, o processo de limpeza por oxidação aumentou o fluxo de combustível em virtualmente cada caso e tendia a diminuir o declínio global na taxa de escoamento de combustível ao longo do tempo. Contudo, a eficácia do processo era um pouco menor do que aquela obtida usando-se uma gasolina não aditivada, conforme descrito no Exemplo 4.

Exemplo 9

Testes foram conduzidos para avaliar o efeito de um aditivo detergente anti-incrustação de grau comercial misturado com o combustível diesel No. 2 do Exemplo 8 sobre a taxa de escoamento de combustível ao longo do tempo em uma passagem de fluxo capilar aquecida. A passagem de fluxo capilar empregada para esses testes, mais uma vez, era um tubo capilar aquecido de 5,1 cm (2 polegadas) de comprimento construído de aço inoxidável, tendo um diâmetro interno de 0,036 cm (0,014 polegadas).

A pressão do combustível foi mantida a 1,1 kg/cm2 (15 psig) e energia foi fornecida ao capilar a fim de se obter um nivel de R/R0 de 1,19.

A FIG. 21 apresenta uma comparação da taxa de escoamento de combustível vs. tempo para o combustível diesel aditivado No. 2 e um combustível diesel não aditivado. Conforme mostrado, para o combustível não contendo aditivo detergente, obstrução significativa foi experimentada em um período de tempo muito curto, com perda de 50% na taxa de escoamento observada em cerca de 35 minutos de operação contínua, enquanto que o mesmo combustível de base contendo o detergente mostrou menos obstrução durante um período prolongado de tempo.

Embora a invenção em questão tenha sido ilustrada e descrita em detalhes nos desenhos e na descrição precedente, as concretizações divulgadas são de caráter ilustrativo e não restritivo. É desejado que todas as alterações e modificações que caem dentro do escopo da invenção estejam protegidas. Como um exemplo, uma pluralidade de passagens capilares pode ser proporcionada, com o combustível sendo passado através das passagens em paralelo quando um fluxo volumétrico maior é desejado.

Claims

1. Injetor de combustível para vaporização de um combustível liquido para uso em um motor de combustão interna caracterizado pelo fato de compreender: (a) pelo menos uma passagem de fluxo capilar, a referida pelo menos uma passagem de fluxo capilar tendo uma extremidade de entrada e uma extremidade de saida, a referida passagem de fluxo capilar compreendendo um canal formado dentro de um corpo monolítico produzido a partir de um material selecionado do grupo consistindo de cerâmica, polímeros, metais e compostos dos mesmos ou de um corpo cerâmico em multi-camadas; (b) uma válvula de controle de fluido para colocação da referida extremidade de entrada da referida pelo menos uma passagem de fluxo capilar em comunicação de fluido com a fonte de combustível líquido e introdução do combustível líquido em um estado substancialmente líquido; e (c) uma fonte de calor disposta ao longo da referida pelo menos uma passagem de fluxo capilar, a referida fonte de calor operável para aquecer o combustível líquido na referida pelo menos uma passagem de fluxo capilar para um nível suficiente para alterar pelo menos uma parte do mesmo do estado líquido para o estado de vapor e distribuir uma corrente de combustível substancialmente vaporizado a partir da referida extremidade de saída da referida pelo menos uma passagem de fluxo capilar.

2. Injetor de combustível, de acordo com a reivindicação -1, caracterizado pelo fato de que a referida passagem de fluxo capilar é formada dentro de um corpo cerâmico.

3. Injetor de combustível, de acordo com a reivindicação -1 ou 2, caracterizado por ainda compreender: (d) um dispositivo para a limpeza de depósitos formados durante operação do aparelho.

4. Injetor de combustível, de acordo com a reivindicação -3, caracterizado pelo fato de que o referido dispositivo para a limpeza de depósitos inclui a referida válvula de controle de fluido, a referida fonte de calor e uma válvula de controle de oxidante para colocação da referida pelo menos uma passagem de fluxo capilar em comunicação de fluido com um oxidante, a referida fonte de calor também sendo operável para aquecer o oxidante na referida pelo menos uma passagem de fluxo capilar para um nível suficiente para oxidar os depósitos formados durante o aquecimento do combustível líquido, em que a referida válvula de controle de oxidante para colocação da referida pelo menos uma passagem de fluxo capilar em comunicação de fluido com um oxidante é operável para alternar entre a introdução de combustível líquido e a introdução de oxidante na referida passagem de fluxo capilar e possibilitar limpeza in situ da referida passagem de fluxo capilar quando o oxidante é introduzido na referida pelo menos uma passagem de fluxo capilar.

5. Injetor de combustível, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que a referida pelo menos uma passagem de fluxo capilar compreende uma pluralidade de passagens de fluxo capilar, cada uma das referidas passagens de fluxo capilar estando em comunicação de fluido com um suprimento de combustível e um suprimento de gás de oxidação, a referida válvula de controle de fluido e as referidas válvulas de controle de oxidante sendo constituídas por um único mecanismo de válvula operado por um controlador.

6. Injetor de combustível, de acordo com a reivindicação 4 ou 5, caracterizado pelo fato de que o oxidante compreende ar, gás de exaustão, vapor e misturas dos mesmos.

7. Injetor de combustível, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que o referido dispositivo para a limpeza de depósitos compreende um dispositivo para abrasão de depósitos formados durante operação do aparelho.

8. Injetor de combustível, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que o referido dispositivo para a limpeza de depósitos inclui a referida válvula de controle de fluxo e uma válvula de controle de solvente para colocação da referida pelo menos uma passagem de fluxo capilar em comunicação de fluido com um solvente, a referida válvula de controle de solvente disposta em uma extremidade da referida pelo menos uma passagem de fluxo capilar e em que a referida válvula de controle de solvente para colocação da referida pelo menos uma passagem de fluxo capilar em comunicação de fluido com um solvente é operável para alternar entre a introdução de combustível líquido e a introdução de solvente na referida passagem de fluxo capilar e possibilitar a limpeza in situ da referida passagem de fluxo capilar quando o solvente é introduzido na referida pelo menos uma passagem de fluxo capilar.

9. Injetor de combustível, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que o referido dispositivo para a limpeza de depósitos inclui a referida válvula de controle de fluido, a referida válvula de controle de fluido sendo operável para colocação da referida pelo menos uma passagem de fluxo capilar em comunicação de fluido com um solvente, possibilitando a limpeza in situ da referida passagem de fluxo capilar quando o solvente é introduzido na referida pelo menos uma passagem de fluxo capilar.

10. Injetor de combustível, de acordo com a reivindicação -9, caracterizado pelo fato de que o solvente compreende combustível líquido da fonte de combustível líquido e em que a fonte de calor está fora de fase durante limpeza da referida passagem de fluxo capilar.

11. Injetor de combustível, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que ainda compreende um bocal para atomizar uma parte do combustível líquido.

12. Injetor de combustível, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que ainda inclui um solenóide para acionar a referida válvula de controle de fluxo para colocação da referida extremidade de entrada em comunicação de fluido com o suprimento de combustível líquido.

13. Injetor de combustível, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que a referida válvula de controle de fluido compreende uma derivação da válvula ativada por solenóide tendo um elemento de válvula na referida extremidade de saída da referida pelo menos uma passagem de fluxo capilar para abrir e fechar a referida extremidade de saída da referida pelo menos uma passagem de fluxo capilar.

14. Injetor de combustível, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de ainda compreender uma passagem de fluxo de combustível líquido não capilar, a referida passagem de fluxo de combustível líquido não capilar tendo uma extremidade de entrada e uma extremidade de saída, a referida extremidade de entrada em comunicação de fluido com o suprimento de combustível líquido, a referida passagem de fluxo de combustível líquido não capilar tendo um bocal injetor de combustível na referida extremidade de saída.

15. Injetor de combustível, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a referida fonte de calor inclui um aquecedor por resistência.

16. Sistema de combustível para uso em um motor de combustão interna caracterizado pelo fato de compreender: (a) uma pluralidade de injetores de combustível, cada injetor incluindo (i) pelo menos uma passagem de fluxo capilar, a referida pelo menos uma passagem de fluxo capilar tendo uma extremidade de entrada e uma extremidade de saída, a referida passagem de fluxo capilar compreendendo um canal formado dentro de um corpo monolítico produzido a partir de um material selecionado do grupo consistindo de cerâmica, polímeros, metais e compostos dos mesmos ou um corpo cerâmico em multi-camadas; (ii) uma válvula de controle de fluido para colocação da referida extremidade de entrada da referida pelo menos uma passagem de fluxo capilar em comunicação de fluido com a fonte de combustível líquido e introdução do combustível líquido em um estado substancialmente líquido; e (iii) uma fonte de calor disposta ao longo da pelo menos uma passagem de fluxo capilar, a referida fonte de calor operável para aquecer o combustível líquido na referida pelo menos uma passagem de fluxo capilar em um nível suficiente para alterar pelo menos uma parte do mesmo do estado líquido para um estado de vapor e distribuir uma corrente de combustível substancialmente vaporizado a partir da referida extremidade de saída da referida pelo menos uma passagem de fluxo capilar; (b) um sistema de suprimento de combustível líquido em comunicação de fluido com a referida pluralidade de injetores de combustível; e (c) um controlador para controlar o suprimento de combustível para a referida pluralidade de injetores de combustível.

17. Sistema de combustível, de acordo com a reivindicação -16, caracterizado pelo fato de que a referida passagem de fluxo capilar é formada dentro de um corpo cerâmico.

18. Sistema de combustível, de acordo com a reivindicação -16 ou 17, caracterizado pelo fato de ainda compreender um dispositivo para a limpeza de depósitos formados durante operação do aparelho.

19. Método de distribuição de combustível a um motor de combustão interna caracterizado pelo fato de compreender as etapas de: (a) fornecimento de combustível líquido a pelo menos uma passagem de fluxo capilar de um injetor de combustível; (b) fazer com que uma corrente de combustível substancialmente vaporizado passe através de uma saída da pelo menos uma passagem de fluxo capilar através de aquecimento do combustível líquido na pelo menos uma passagem de fluxo capilar; e (c) distribuição do combustível vaporizado a uma câmara de combustão do motor de combustão interna, em que a passagem de fluxo capilar compreende um canal formado dentro de um corpo monolítico produzido a partir de um material selecionado do grupo consistindo de cerâmica, polímeros, metais e compostos dos mesmos ou um corpo cerâmico em multi-camadas.

20. Método, de acordo com a reivindicação 19, caracterizado pelo fato de ainda compreender a limpeza periódica da pelo menos uma passagem de fluxo capilar.