DE60314737T2 - FUEL INJECTION VALVE FOR AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE - Google Patents
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft die Kraftstofförderung in einem Verbrennungsmotor bzw. einer Brennkraftmaschine. Insbesondere sorgen das Verfahren und die Vorrichtung gemäß dieser Erfindung für zumindest einen erwärmten Kapillarströmungsweg zum Verdampfen von einem Verbrennungsmotor zugeführtem Kraftstoff.The The present invention relates to fuel delivery in an internal combustion engine or an internal combustion engine. In particular, provide the procedure and the device according to this Invention for at least one heated capillary for vaporizing fuel supplied from an internal combustion engine.
Es ist eine Vielzahl von Systemen konstruiert worden, um Verbrennungsmotoren feine Tropfen von flüssigem Kraftstoff und Luft zuzuführen. Diese Systeme führen entweder den Kraftstoff direkt in die Verbrennungskammer ein (Direkteinspritzung) oder verwenden einen Vergaser oder eine oder mehrere Kraftstoffeinspritzvorrichtungen bzw. Kraftstoffeinspritzventile, um das Gemisch durch einen Einlaßkrümmer in eine Verbrennungskammer zu leiten (indirekte Einspritzung). Bei gegenwärtig verwendeten Systemen wird das Kraftstoff/Luft-Gemisch erzeugt, indem ein flüssiger Kraftstoff zerstäubt und als feine Tropfen in einen Luftstrom eingeführt wird.It A variety of systems have been engineered to internal combustion engines fine drops of liquid To supply fuel and air. These systems lead either the fuel directly into the combustion chamber (direct injection) or use a carburetor or one or more fuel injectors or fuel injection valves to the mixture through an intake manifold in to conduct a combustion chamber (indirect injection). at currently used systems, the fuel / air mixture is generated by a liquid Fuel atomizes and when fine drops are introduced into a stream of air.
Bei herkömmlichen Ottomotoren, die das Einspritzen von Kraftstoff durch einen Ansaugschlitz anwenden, wird der eingespritzte Kraftstoff bei normalen Betriebsbedingungen verdampft, indem die Tropfen des flüssigen Kraftstoffs auf heiße Komponenten in der Ansaugöffnung oder dem Krümmer gerichtet werden. Der flüssige Kraftstoff bildet auf den Oberflächen der heißen Komponenten einen Film und wird anschließend verdampft. Das Gemisch aus verdampftem Kraftstoff und Ansaugluft wird dann durch den Druckunterschied in den Zylinder gesaugt, der entsteht, wenn sich das Ansaugventil öffnet und der Kolben zum unteren Todpunkt bewegt. Um das Ausmaß der Steuerung zu sichern, das mit modernen Motoren kompatibel ist, wird dieses Verdampfungsverfahren typischerweise so optimiert, daß es in weniger als einem Motorzyklus stattfindet.at usual Gasoline engines that inject fuel through a suction slot apply, the injected fuel is under normal operating conditions evaporates by adding the drops of liquid fuel to hot components in the intake or the manifold be directed. The liquid Fuel forms on the surfaces the hot ones Components a film and is then evaporated. The mixture Evaporated fuel and intake air is then affected by the pressure difference sucked into the cylinder, which arises when the intake valve opens and the piston moves to the bottom dead center. To the extent of control To secure, that is compatible with modern engines, this becomes Evaporation process is typically optimized to work in less than one engine cycle takes place.
Bei den meisten Betriebsbedingungen von Motoren reicht die Temperatur der Ansaugkomponenten aus, um die auftreffenden Tropfen des flüssigen Kraftstoffs schnell zu verdampfen. Bei Bedingungen, wie dem Kaltstart und dem Warmlaufen, wird der Kraftstoff jedoch durch das Aufprallen auf den relativ kalten Motorkomponenten nicht verdampft. Statt dessen wird der Lauf des Motors unter diesen dadurch Bedingungen gesichert, daß ein Kraftstoffüberschuß zugeführt wird, so daß ein ausreichender Anteil durch die Wärme und den Massentransport verdampft, wenn er durch die Luft strömt, bevor er auf eine kalte Ansaugkomponente prallt. Die Verdampfungsrate durch diesen Mechanismus ist eine Funktion der Eigenschaften des Kraftstoffs, der Temperatur, des Drucks, der relativen Geschwindigkeiten von Tropfen und Luft und des Tropfendurchmessers. Diese Methode versagt natürlich bei Kaltstarts in einer extremen Umgebung, in der die Flüchtigkeit des Kraftstoffs nicht ausreicht, um Dampf in entzündbaren Konzentrationen mit Luft zu erzeugen.at In most engine operating conditions, the temperature is sufficient of the aspirating components to the impinging drops of the liquid fuel to evaporate quickly. In conditions such as the cold start and the Warm-up, however, the fuel is due to the impact the relatively cold engine components are not evaporated. Instead the running of the engine is thereby ensured under these conditions that an excess of fuel is supplied, so that one sufficient share by the heat and vaporizes the mass transport as it flows through the air before he bounces on a cold intake component. The evaporation rate through this mechanism is a function of the properties of the Fuel, temperature, pressure, relative speeds of drops and air and the drop diameter. This method of course fails during cold starts in an extreme environment where the volatility of fuel is insufficient to ignite vapor in flammable To produce concentrations with air.
Damit die Verbrennung chemisch vollständig ist, muß das Kraftstoff/Luft-Gemisch zu einem stöchiometrischen Gasphasengemisch verdampft werden. Ein brennbares stöchiometrisches Gemisch enthält die exakten Mengen von Luft (Sauerstoff) und Kraftstoff, die für die vollständige Verbrennung erforderlich sind. Bei Benzin beträgt dieses Gewichtsverhältnis von Luft/Kraftstoff etwa 14,7:1. Ein Kraftstoff/Luft-Gemisch, das weder vollständig verdampft noch chemisch stöchiometrisch ist, führt zu einer unvollständigen Verbrennung und einem geringeren thermischen Wirkungsgrad. Die Produkte eines idealen Verbrennungsverfahrens sind Wasser (H2O) und Kohlendioxid (CO2). Wenn die Verbrennung unvollständig ist, wird ein Teil des Kohlenstoffs nicht vollständig oxidiert, womit Kohlenmonoxid (CO) und unverbrannte Kohlenwasserstoffe (HC) erhalten werden.For the combustion to be chemically complete, the fuel / air mixture must be vaporized to a stoichiometric gas phase mixture. A combustible stoichiometric mixture contains the exact amounts of air (oxygen) and fuel required for complete combustion. For gasoline, this weight ratio of air / fuel is about 14.7: 1. A fuel / air mixture that is neither completely vaporized nor chemically stoichiometric results in incomplete combustion and lower thermal efficiency. The products of an ideal combustion process are water (H 2 O) and carbon dioxide (CO 2 ). When incineration is incomplete, part of the carbon is not completely oxidized, yielding carbon monoxide (CO) and unburned hydrocarbons (HC).
Der Auftrag, die Luftverschmutzung zu verringern, hat zu Versuchen geführt, die mangelhafte Verbrennung durch eine Vielzahl von Modi fikationen des Kraftstoffsystems und des Motors zu kompensieren. Wie aus dem Stand der Technik deutlich wird, der Systeme zur Vorbereitung und Förderung von Kraftstoff betrifft, haben sich viele Anstrengungen auf eine Verringerung der Tropfengröße des flüssigen Kraftstoffs, eine Verstärkung der Turbulenz im System und die Bereitstellung von ausreichend Wärme zum Verdampfen der Kraftstoffe gerichtet, um eine vollständigere Verbrennung zu ermöglichen.Of the Order to reduce air pollution has led to attempts that poor combustion due to a variety of modi fications of Fuel system and the engine to compensate. Like from the state technology, systems for preparation and promotion As far as fuel is concerned, a lot of effort has gone into it Reduction of the droplet size of the liquid fuel, a reinforcement of Turbulence in the system and the provision of sufficient heat for Vaporizing the fuels directed to a more complete To allow combustion.
Eine unzureichende Vorbereitung des Kraftstoffs bei niedrigeren Motortemperaturen bleibt jedoch ein Problem, das zu höheren Emissionen führt, womit eine Nachbehandlungs- und komplexe Steuerungsstrategien erforderlich sind. Zu solchen Steuerungsstrategien können der Umlauf von Abgas, eine variable zeitliche Steuerung der Ventile, eine verzögerte zeitliche Steuerung der Zündung, geringere Kompressionsverhältnisse, die Verwendung von Katalysatoren und das Einspritzen von Luft gehören, um unverbrannte Kohlenwasserstoffe zu oxidieren und eine exotherme Reaktion hervorzurufen, die für das Anspringen des Katalysators von Vorteil ist.A insufficient preparation of the fuel at lower engine temperatures remains a problem that leads to higher emissions, which means Aftertreatment and complex control strategies are required are. Such control strategies may include the recirculation of exhaust gas, a variable timing of the valves, a delayed temporal Control of the ignition, lower compression ratios, the Use of catalysts and the injection of air belong to unburned hydrocarbons to oxidize and an exothermic To cause reaction for the onset of the catalyst is advantageous.
Zu viel Kraftstoff für den Motor beim Kaltstart und Warmlaufen stellt bei herkömmlichen Motoren eine signifikante Quelle für Emissionen in Form unverbrannter Kohlenwasserstoffe dar. Ein Kompromiß besteht bei diesem Problem darin, daß der Katalysator während dieses Betriebszeitraumes ebenfalls kalt ist und folglich eine deutliche Menge der unverbrannten Kohlenwasserstoffe, die durch den Auspuff des Motors gelangen, nicht reduziert. Als Ergebnis gelangen die vom Motor abgegebenen hohen Konzentrationen von unverbrannten Kohlenwasserstoffen im wesentlichen unreagiert durch den Katalysator und werden aus dem Auspuffrohr abgegeben. Es ist geschätzt worden, daß 80% der gesamten Kohlenwasserstoffemissionen, die von einem typischen modernen Kraftfahrzeug erzeugt werden, während des Kaltstart- und Warmlaufzeitraums erfolgen, in dem der Motor mit zuviel Kraftstoff versorgt wird und der Katalysator im wesentlichen inaktiv ist.Too much fuel for the engine during cold start and warm-up is in conventional engines A significant source of emissions in the form of unburned hydrocarbons. A compromise with this problem is that the catalyst is also cold during this period of operation, and thus does not reduce a significant amount of the unburned hydrocarbons passing through the exhaust of the engine. As a result, the high concentrations of unburned hydrocarbons emitted by the engine are essentially unreacted by the catalyst and are exhausted from the exhaust pipe. It has been estimated that 80% of the total hydrocarbon emissions produced by a typical modern automobile occur during the cold-start and warm-up periods when the engine is over-supplied with fuel and the catalyst is substantially inactive.
Angesichts des relativ großen Anteils von während des Starts abgegebenen unverbrannten Kohlenwasserstoffen haben sich signifikante Anstrengungen bei der Weiterentwicklung dieser Technologie auf diesen Aspekt des Betriebs eines Kraftfahrzeugmotors konzentriert. Da ferner immer strengere Emissionsstandards in kraft treten und die Verbraucher weiterhin für den Preis und die Leistung empfindlich sind, bleiben diese Entwicklungsversuche von größter Bedeutung. Diese Versuche, die Emissionen herkömmlicher Motoren beim Start zu verringern, gehören im allgemeinen in zwei Kategorien: 1) die Verringerung der Aufwärmzeit für Dreiwegekatalysatorsysteme und 2) die Verbesserung der Verfahren zum Verdampfen des Kraftstoffs. Zu den Versuchen, die Aufwärmzeit für Dreiwegekatalysatoren zu verkürzen, gehören gegenwärtig: eine Verzögerung der zeitlichen Steuerung der Zündung, um die Abgastemperatur zu erhöhen; das vorzeitige Öffnen der Abgasventile; das elektrische Erwärmen des Katalysators; das Erwärmen des Katalysators mit einem Brenner oder einer Flamme; und das katalytische Erwärmen des Katalysators. Insgesamt sind diese Versuche teuer und betreffen die HC-Emissionen beim oder unmittelbar nach dem Kaltstart nicht.in view of of the relatively large Share of during unburned hydrocarbons released from the start Significant efforts in advancing this technology focused on this aspect of the operation of an automotive engine. In addition, ever stricter emission standards come into effect and Consumers continue for the price and the performance are sensitive, these development attempts remain of highest importance. These tests, the emissions of conventional engines at startup reduce generally in two categories: 1) the reduction of warm-up time for three-way catalyst systems and 2) improving the methods of vaporizing the fuel. To the attempts, the warm-up time for three-way catalysts To shorten, belong currently: a delay the timing of the ignition, to increase the exhaust gas temperature; the premature opening the exhaust valves; the electrical heating of the catalyst; the Heat the catalyst with a burner or a flame; and the catalytic Heat of the catalyst. Overall, these attempts are expensive and concern the HC emissions at or immediately after the cold start not.
Es ist eine Vielzahl von Verfahren vorgeschlagen worden, die sich dem Problem des Verdampfens des Kraftstoffs zuwenden. Zu US-Patenten, die Verfahren zum Verdampfen des Kraftstoffs vorschlagen gehören: US-Patent Nr. 5,195,477, veröffentlicht für Hudson, Jr. et al., US-Patent Nr. 5,331,937, veröffentlicht für Clarke, US-Patent Nr. 4,886,032, veröffentlicht für Asmus, US-Patent Nr. 4,955,351, veröffentlicht für Lewis et al., US-Patent Nr. 4,458,655, veröffentlicht für Oza, US-Patent Nr. 6,189,518, veröffentlicht für Cooke, US-Patent Nr. 5,482,023, veröffentlicht für Hunt, US-Patent Nr. 6,109,247, veröffentlicht für Hunt, US-Patent Nr. 6,067,970, veröffentlicht für Awarzamani et al., US-Patent Nr. 5,947,091, veröffentlicht für Krohn et al., US-Patent Nr. 5,758,826, veröffentlicht für Nines, US-Patent Nr. 5,836,289, veröffentlicht für Thring und US-Patent Nr. 5,813,388, veröffentlicht für Cikanek, Jr. et al.It A variety of methods have been proposed that address the Turn to problem of evaporating fuel. To US patents, Propose the methods of vaporizing the fuel include: US patent No. 5,195,477, published for Hudson, Jr. et al., U.S. Patent No. 5,331,937, issued to Clarke, U.S. Patent No. 4,886,032, published for Asmus, U.S. Patent No. 4,955,351 for Lewis et al., U.S. Patent No. 4,458,655, issued to Oza, U.S. Patent No. 6,189,518, published for Cooke, U.S. Patent No. 5,482,023 for Hunt, U.S. Patent No. 6,109,247 for Hunt, U.S. Patent No. 6,067,970 for Awarzamani et al., U.S. Patent No. 5,947,091, issued to Krohn et al., U.S. Patent No. 5,758,826, issued to Nines, U.S. Patent No. 5,836,289 for Thring and U.S. Patent No. 5,813,388 for Cikanek, Jr. et al.
Zu anderen vorgeschlagenen Vorrichtungen für die Förderung von Kraftstoff gehört US-Patent Nr. 3,716,416, das eine Kraftstoffdosiereinrichtung für die Verwendung in einem Brennstoffzellensystem offenbart. Das Brennstoffzellensystem soll selbstregulierend sein, wobei es eine Leistung mit einem vorbestimmten Wert erzeugt. Das vorgeschlagene Brennstoffdosiersystem schließt eine Regeleinrichtung für die Kapillarströmung ein, um den Brennstoffstrom als Reaktion auf die von der Brennstoffzelle abgegebene Leistung zu drosseln, statt daß für eine bessere Vorbereitung des Brennstoffs für die anschließende Verbrennung gesorgt wird. Der Brennstoff soll statt dessen der Brennstoffzelle für die Umwandlung in H2 zugeführt werden. Nach einer bevorzugten Ausführungsform bestehen die Kapillarröhrchen aus Metall, und die Kapillare selbst wird als Widerstand verwendet, der mit der abgegebenen Leistung der Brennstoffzelle in elektrischem Kontakt steht. Da der Strömungswiderstand von Dampf höher als der einer Flüssigkeit ist, wird der Strom gedrosselt, wenn die abgegebene Leistung zunimmt. Zu den für die Verwendung vorgeschlagenen Brennstoffen gehört irgendein Fluid, das leicht aus der flüssigen in die dampfförmige Phase übergeht, wenn Wärme angewendet wird, und ungehindert durch eine Kapillare strömt. Das Verdampfen wird anscheinend in einer Art und Weise erreicht, bei der es bei Kraftfahrzeugmotoren zu einem Dampfblaseneinschluß kommt.Other proposed fuel delivery devices include U.S. Patent No. 3,716,416, which discloses a fuel metering device for use in a fuel cell system. The fuel cell system is intended to be self-regulating, generating power at a predetermined value. The proposed fuel metering system includes a capillary flow regulator to throttle the fuel flow in response to the power output from the fuel cell, rather than providing better fuel preparation for subsequent combustion. The fuel should instead be supplied to the fuel cell for conversion to H 2 . In a preferred embodiment, the capillary tubes are made of metal and the capillary itself is used as a resistor in electrical contact with the output power of the fuel cell. Since the flow resistance of steam is higher than that of a liquid, the flow is throttled as the output power increases. The fuels proposed for use include any fluid that readily changes from the liquid to the vapor phase when heat is applied and flows freely through a capillary. The vaporization is apparently achieved in a manner in which vapor trapping occurs in automotive engines.
US-Patent Nr. 6,276,347 schlägt einen superkritischen oder nahezu superkritischen Zerstäuber und ein Verfahren vor, um das Zerstäuben oder Verdampfen einer Flüssigkeit zu erreichen. Der superkritische Zerstäuber von US-Patent Nr. 6,276,347 soll die Verwendung von hochsiedenden Kraftstoffen für den Betrieb von kleinen leichten Ot tomotoren mit einem niedrigen Kompressionsverhältnis ermöglichen, die typischerweise Benzin verbrennen. Der Zerstäuber soll einen Sprühnebel aus feinen Tropfen von flüssigen oder einer Flüssigkeit ähnelnden Kraftstoffen erzeugen, indem die Kraftstoffe im Phasendiagramm, das mit diesen Kraftstoffen verbunden ist, im Gasstabilitätsbereich in Richtung ihrer superkritischen Temperatur gebracht und in einen Bereich mit geringerem Druck freigesetzt werden, was zum feinen Zerstäuben oder Verdampfen des Kraftstoffs führt. Die Nützlichkeit wird für Anwendungszwecke, wie Verbrennungsmotoren, einer wissenschaftlichen Ausrüstung, der chemischen Behandlung, der Kontrolle der Entsorgung von Abfällen, dem Reinigen, dem Ätzen, der Insektenkontrolle, der Modifizierung von Oberflächen, dem Befeuchten und Verdampfen, offenbart.US Patent No. 6,276,347 a supercritical or near supercritical atomizer and a Procedure before to atomize or vaporizing a liquid to reach. The supercritical atomizer of US Pat. No. 6,276,347 intended the use of high-boiling fuels for operation enable small lightweight tomotors with a low compression ratio, which typically burn petrol. The atomizer is supposed to make a spray fine drops of liquid or a fluid resembling Generate fuels by the fuels in the phase diagram, associated with these fuels, in the gas stability range brought in the direction of their supercritical temperature and into one Area can be released with lower pressure, resulting in fine Atomize or evaporating the fuel. The utility is for uses, like internal combustion engines, a scientific equipment that chemical treatment, the control of the disposal of waste, the Cleaning, etching, the Insect control, modification of surfaces, humidification and evaporation, disclosed.
Um die Zersetzung zu minimieren, schlägt US-Patent Nr. 6,276,347 vor, den Kraftstoff unter der superkritischen Temperatur zu halten, bis er das hintere Ende einer Verengung zum Zerstäuben durchläuft. Bei bestimmten Anwendungszwecken ist es erforderlich, genau die Spitze der Verengung zu erwärmen, um die Möglichkeit von chemischen Reaktionen oder Niederschlägen zu minimieren. Das soll Probleme verringern, die mit Verunreinigungen, Reaktanten oder Materialien im Kraftstoffstrom verbunden sind, die sonst aus der Lösung getrieben würden, wobei sie Leitungen und Filter verstopfen. Das Arbeiten bei oder nahezu bei superkritischem Druck legt nahe, daß das Kraftstoffördersystem im Bereich von 21,1 bis 56,2 kg/cm2 (300 bis 800 psig) arbeitet. Obwohl die Anwendung von superkritischem Druck und superkritischer Temperatur das Verstopfen des Zerstäubers verringern kann, erfordert sie anscheinend die Verwendung einer verhältnismäßig teureren Kraftstoffpumpe, sowie auch von Kraftstoffleitungen, Paßstücken und dergleichen, die bei diesem erhöhten Druck arbeiten können.To minimize decomposition, US Pat. No. 6,276,347 proposes to use the fuel under the super critical temperature until it passes through the rear end of a nebulization constriction. For certain applications it is necessary to heat just the top of the constriction to minimize the possibility of chemical reactions or precipitation. This is to alleviate problems associated with contaminants, reactants, or materials in the fuel stream that would otherwise be driven out of solution, clogging pipes and filters. Operating at or near supercritical pressure suggests that the fuel supply system operate in the range of 21.1 to 56.2 kg / cm 2 (300 to 800 psig). Although the application of supercritical pressure and supercritical temperature may reduce clogging of the nebulizer, it appears to require the use of a relatively more expensive fuel pump, as well as fuel lines, fittings, and the like, which can operate at this elevated pressure.
US-Patent Nr. 5,873,354 schlägt ein Kraftstoffördersystem für einen Verbrennungsmotor vor, das eine Dosiereinrichtung für die Ansaugluft, die zu einzelnen Verbrennungskammern führt, einige Kraftstoffeinspritzventile, von denen jedes einer Verbrennungskammer zugeordnet ist, und einen zentralen Kraftstoffverdampfer aufweist, dem der Kraftstoff durch eine separate Kraftstoffdosiereinrichtung zugeführt werden kann. Es wird ferner vorgeschlagen, daß der im Kraftstoffverdampfer erzeugte Kraftstoffdampf der Ansaugluft für die Verbrennungskammern stromabwärts der Dosiereinrichtung für die Ansaugluft zugesetzt werden kann, um Verschmutzungsemissionen während der Warmlaufphase des Verbrennungsmotors nach dem Start zu verringern.US Patent No. 5,873,354 suggests a fuel supply system for one Internal combustion engine, which has a metering device for the intake air, leading to individual combustion chambers, some fuel injectors, each of which is associated with a combustion chamber, and one central fuel evaporator, which the fuel through a separate fuel metering device can be supplied. It will be further suggested that the Fuel vapor of the intake air generated in the fuel evaporator for the Combustion chambers downstream the metering device for The intake air can be added to pollute emissions while to reduce the warm-up phase of the internal combustion engine after the start.
Nach einem Gesichtspunkt betrifft die vorliegende Erfindung eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung zum Verdampfen eines flüssigen Kraftstoffs für die Verwendung in einem Verbrennungsmotor gemäß Anspruch 1.To In one aspect, the present invention relates to a fuel injector to evaporate a liquid Fuel for the use in an internal combustion engine according to claim 1.
Nach einem weiteren Gesichtspunkt betrifft die vorliegende Erfindung ein Kraftstoffsystem für die Verwendung in einem Verbrennungsmotor nach Anspruch 10.To Another aspect relates to the present invention a fuel system for the use in an internal combustion engine according to claim 10.
Nach einem weiteren Gesichtspunkt betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren, um einem Verbrennungsmotor Kraftstoff zuzuführen, nach Anspruch 13.To Another aspect relates to the present invention a method for supplying fuel to an internal combustion engine Claim 13.
Die vorliegende Erfindung stellt eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung und ein Fördersystem bereit, das verdampfen Kraftstoff liefern kann, wobei eine minimale Leistung und Warmlaufzeit erforderlich sind, ohne daß ein Hochdruck-Kraftstoffördersystem erforderlich ist, das in einer Anzahl von Konfigurationen verwendet werden kann, wozu herkömmliche Motoren mit dem Einspritzen von Kraftstoff durch einen Ansaugschlitz, Hybrid-Elektromotoren, Benzinmotoren mit Direkteinspritzung und mit Alkohol betriebene Motoren gehören.The The present invention provides a fuel injector and a support system ready to deliver the vaporized fuel, with a minimum Performance and warm-up time are required without having a high-pressure fuel supply system required in a number of configurations can be, including traditional ones Engines with the injection of fuel through a suction slot, Hybrid electric motors, gasoline engines with direct injection and include alcohol-powered engines.
Die Erfindung wird nunmehr anhand der bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung, die nur als Beispiel aufgeführt sind, und unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen ausführlicher beschrieben, welche zeigen:The Invention will now be described with reference to the preferred embodiments of the invention, given by way of example only, and by reference on the attached Drawings in more detail described, which show:
Nunmehr
wird auf die in den
Die vorliegende Erfindung gibt die Vorbereitung und Förderung von Kraftstoff an, die für den Kaltstart, das Warmlaufen und den normalen Betrieb eines Verbrennungsmotors nützlich sind. Das Kraftstoffsystem schließt eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung mit einem Kapillarströmungsweg ein, die flüssigen Kraftstoff erwärmen kann, so daß in den Zylinder eines Motors im wesentlichen verdampfter Kraftstoff eingeführt wird. Der im wesentlichen verdampfte Kraftstoff kann im Vergleich mit herkömmlichen Kraftstoffeinspritzsystemen bei geringeren Emissionen verbrannt werden. Das erfindungsgemäße Kraftstoffördersystem erfordert außerdem weniger Leistung bzw. Strom und hat kürzere Warmlaufzeiten als andere Verdampfungsverfahren.The The present invention provides the preparation and promotion from fuel to that for Cold start, warm-up and normal operation of an internal combustion engine useful are. The fuel system includes a fuel injector with a capillary flow path one, the liquid one Heat fuel can, so in the cylinder of an engine substantially vaporized fuel introduced becomes. The substantially vaporized fuel can be compared with conventional Fuel injection systems burned at lower emissions become. The fuel supply system according to the invention requires as well less power or current and has shorter warm-up times than others Evaporation process.
Im allgemeinen verdampfen Benzine bei niedrigen Temperaturen nicht leicht. Im Kaltstart- und Warmlaufzeitraum findet ein relativ geringes Verdampfen des flüssigen Kraftstoffs statt. Deshalb ist es erforderlich, für jeden Zylinder des Motors einen Überschuß an flüssigem Kraftstoff bereitzustellen, um ein Luft/Kraftstoff-Gemisch zu erreichen, das verbrennt. Beim Zünden des Kraftstoffdampfs, der aus diesem Überschuß an flüssigem Kraftstoff entsteht, schließen die aus den Zylindern abgegebenen Verbrennungsgase unverbrannten Kraftstoff und unerwünschte gasförmige Emissionen ein. Beim Erreichen der normalen Betriebstemperatur verdampft jedoch der flüssige Kraftstoff leicht, so daß weniger Kraftstoff erforderlich ist, um ein Luft/Kraftstoff-Gemisch zu erreichen, das leicht verbrennt. Vorteilhafterweise kann beim Erreichen der normalen Betriebstemperatur das Luft/Kraftstoff-Gemisch beim oder nahe beim stöchiometrischen Verhältnis gesteuert werden, wodurch Emissionen von unverbrannten Kohlenwasserstoffen und Kohlenmonoxid vermindert werden. Wenn die Kraftstofförderung beim oder nahezu beim stöchiometrischen Verhältnis gesteuert wird, steht im Abgasstrom außerdem gerade ausreichend Luft für die gleichzeitige Oxidation von unverbrannten Kohlenwasserstoffe und Kohlenmonoxid und für die Reduktion von Stickoxiden über den Dreiwegekatalysator (TWC) zur Verfügung.in the Generally, gasolines do not evaporate at low temperatures light. In the cold start and warm-up period is a relatively low Evaporation of the liquid Fuel instead. That is why it is necessary for everyone Cylinder of the engine an excess of liquid fuel to achieve an air / fuel mixture, the burns. When igniting the fuel vapor resulting from this excess of liquid fuel, shut down the combustion gases emitted from the cylinders unburned fuel and unwanted gaseous Emissions. Upon reaching the normal operating temperature evaporates however the liquid one Fuel easily, so less Fuel is required to achieve an air / fuel mixture, that easily burns. Advantageously, when reaching the normal operating temperature the air / fuel mixture at or near the stoichiometric relationship be controlled, reducing emissions of unburned hydrocarbons and carbon monoxide are reduced. When the fuel delivery at or near the stoichiometric relationship is controlled, just is in the exhaust stream just enough air for the simultaneous oxidation of unburned hydrocarbons and Carbon monoxide and for the reduction of nitrogen oxides over the three-way catalyst (TWC) available.
Durch das System und das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung wird Kraftstoff, der im wesentlichen verdampft worden ist, in den Ansaugströmungsweg oder direkt in einen Zylinder des Motors eingespritzt, wodurch der Bedarf nach einem Kraftstoffüberschuß während des Start- und Warmlaufzeitraums eines Motors entfällt. Der Kraftstoff wird dem Motor vorzugsweise in einem stöchiometrischen oder kraftstoffarmen Gemisch mit Luft, oder Luft und Verdünnungsmittel, zugeführt, so daß im Kaltstart- und Warmlaufzeitraum praktisch der gesamte Kraftstoff verbrannt wird.By the system and method according to the present invention Invention will be fuel that has been substantially vaporized is in the intake flow path or injected directly into a cylinder of the engine, causing the Need for a fuel surplus during the Starting and warm-up period of a motor is eliminated. The fuel is the Motor preferably in a stoichiometric or low fuel mixture with air, or air and diluent, supplied so that in Cold start and warm-up period practically all the fuel is burned.
Beim herkömmlichen Einspritzen von Kraftstoff durch einen Ansaugschlitz ist zu viel Kraftstoff erforderlich, um robuste schnelle Motorstarts zu sichern. Unter kraftstoffreichen Bedingungen enthält der den Dreiwegekatalysator erreichende Abgasstrom nicht ausreichend Luft, um den überschüssigen Kraftstoff und unverbrannte Kohlenwasserstoffe zu oxidieren, wenn sich der Katalysator erwärmt. Ein Versuch, sich diesem Problem zuzuwenden, besteht in der Verwendung einer Luftpumpe, um zusätzliche Luft in den Abgasstrom stromaufwärts des Katalysators einzuführen. Die Aufgabe besteht darin, einen stöchiometrischen oder leicht kraftstoffarmen Abgasstrom zu erzeugen, der auf der Katalysatoroberfläche reagieren kann, wenn der Katalysator einmal die Temperatur erreicht hat, bei der er anspringt. Demgegenüber ermöglichen es das System und das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung, daß der Motor im Kaltstart- und Warmlaufzeitraum bei stöchiometrischen oder sogar leicht kraftstoffarmen Bedingungen arbeitet, womit sowohl der Bedarf nach einem Kraftstoffüberschuß als auch die Notwendigkeit einer zusätzlichen Luftpumpe für das Abgas entfallen, wodurch die Kosten und die Komplexität des Nachbehandlungssystems für das Abgas abnehmen.At the usual Injecting fuel through a suction slot is too much Fuel required to ensure robust, fast engine starts. Under fuel-rich conditions, it contains the three-way catalyst reaching exhaust gas flow insufficient air to the excess fuel and unburned hydrocarbons to oxidize when the Catalyst heated. An attempt to address this problem is to use it an air pump to additional Air in the exhaust stream upstream to introduce the catalyst. The task is a stoichiometric or low fuel To produce exhaust stream, which react on the catalyst surface can, once the catalyst has reached the temperature at he starts. In contrast, enable it is the system and method according to the present invention, that the Engine in cold start and warm-up period at stoichiometric or even light fuel-efficient conditions works, bringing both the need for a fuel surplus as well the need for additional Air pump for The exhaust gas is eliminated, reducing the cost and complexity of the aftertreatment system for the Remove the exhaust.
Wie erwähnt ist der Dreiwegekatalysator im Kaltstart- und Warmlaufzeitraum zuerst kalt und kann keine signifikante Menge von unverbrannten Kohlenwasserstoffen reduzieren, die durch den Kataly sator strömen. Man hat sich stark bemüht, die Aufwärmzeit für Dreiwegekatalysatoren zu verringern, so daß ein größerer Anteil der beim Kaltstart- und Warmlaufzeitraum abgegebenen unverbrannten Kohlenwasserstoffe umgewandelt wird. Ein solches Konzept besteht darin, den Motor während des Kaltstart- und Warmlaufzeitraums bewußt sehr kraftstoffreich zu betreiben. Mit einer Luftpumpe für das Abgas, um Luft in diesen kraftstoffreichen Abgasstrom einzuführen, kann ein brennbares Gemisch erzeugt werden, das entweder durch Selbstzündung oder durch irgendeine Zündquelle stromaufwärts des Katalysators oder in diesem verbrannt wird. Die durch dieses Oxidationsverfahren erzeugte Exotherme erwärmt das Abgas deutlich, und die Wärme wird weitestgehend auf den Katalysator übertragen, wenn das Abgas durch den Katalysator strömt. Unter Anwendung des Systems und des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung kann der Motor so gesteuert werden, daß er die Zylinder im Wechsel kraftstoffreich und kraftstoffarm betreibt, so daß die gleiche Wirkung erzielt wird, ohne daß jedoch eine Luftpumpe erforderlich ist. Bei einem Vierzylindermotor können z.B. zwei Zylinder während des Kaltstart- und Warmlaufzeitraums kraftstoffreich betrieben werden, so daß im Abgas unverbrannte Kohlenwasserstoffe erzeugt werden. Die zwei restlichen Zylinder können während des Kaltstarts und des Warmlaufens kraftstoffarm betrieben werden, so daß Sauerstoff im Abgasstrom bereitgestellt wird.As noted, in the cold-start and warm-up period, the three-way catalyst is first cold and can not reduce a significant amount of unburned hydrocarbons passing through the catalyst. Efforts have been made to reduce the warm-up time for three-way catalysts to convert a greater proportion of the unburned hydrocarbons released during the cold-start and warm-up periods becomes. One such concept is to deliberately fuel the engine during the cold-start and warm-up periods. With an exhaust gas pump to introduce air into this high-fuel exhaust stream, a combustible mixture may be generated that is combusted either by auto-ignition or by some ignition source upstream of or inside the catalyst. The exotherm generated by this oxidation process significantly heats the exhaust gas and the heat is transferred to the catalyst as much as possible as the exhaust gas flows through the catalyst. Using the system and method of the present invention, the engine can be controlled to alternately fuel and fuel-operate the cylinders so that the same effect is achieved without, however, requiring an air pump. In a four-cylinder engine, for example, two cylinders can be operated fuel-rich during the cold start and warm-up period, so that unburned hydrocarbons are generated in the exhaust gas. The two remaining cylinders can be fueled during cold start and warm up to provide oxygen in the exhaust stream.
Das System und das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung können auch bei Benzinmotoren mit Direkteinspritzung (GDI) verwendet werden. Bei GDI-Motoren wird in den Zylinder Kraftstoff als fein zerstäubter Sprühnebel direkt eingespritzt, der verdampft und sich mit Luft mischt, wodurch vor der Zündung eine vorgemischte Füllung aus Luft und verdampftem Kraftstoff erzeugt wird. Heutige GDI-Motoren erfordern einen hohen Druck des Kraftstoffs, um den Kraftstoff zu einem Sprühnebel zu zerstäuben. GDI-Motoren arbeiten im Schichtladebetrieb bei einer Teillast, um die Pumpverluste zu ver ringern, die herkömmlichen Motoren mit indirekter Einspritzung eigen sind. Ein Ottomotor mit Schichtladebetrieb bietet die Möglichkeit, für eine bessere Kraftstoffökonomie und geringere Emissionen arme Gemische zu verbrennen. Vorzugsweise wird in der Verbrennungskammer ein insgesamt armes Gemisch erzeugt, zum Zeitpunkt der Zündung in der Nähe der Zündkerze jedoch als stöchiometrisch oder leicht kraftstoffreich gesteuert. Der stöchiometrische Teil wird folglich leicht gezündet, und dies zündet wiederum das restliche arme Gemisch. Obwohl Pumpverluste verringert werden können, ist das Arbeitsfenster, das gegenwärtig für den Schichtladebetrieb zur Verfügung steht, auf geringe Geschwindigkeiten des Motors und relativ geringe Lasten des Motors begrenzt. Die einschränkenden Faktoren schließen eine unzureichende Zeit zum Verdampfen und Mischen bei höheren Motorgeschwindigkeiten und ein unzureichendes Mischen oder eine schlechte Ausnutzung der Luft bei höheren Lasten ein. Durch die Bereitstellung von verdampftem Kraftstoff können das System und das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung das Arbeitsfenster für den Schichtladebetrieb erweitern, womit das Problem gelöst wird, das mit einer unzureichenden Zeit zum Verdampfen und Mischen verbunden ist. Vorteilhafterweise kann im Gegensatz zu herkömmlichen GDI-Kraftstoffsystemen der in der Praxis dieser Erfindung angewendete Kraftstoffdruck verringert werden, womit die Gesamtkosten und die Komplexität des Kraftstoffsystems abnehmen.The System and method according to the present invention Invention can can also be used in gasoline engines with direct injection (GDI). In GDI engines, fuel is injected into the cylinder as a finely atomized spray injected, which evaporates and mixes with air, thereby preventing the ignition a premixed filling is generated from air and vaporized fuel. Today's GDI engines require a high pressure of the fuel to the fuel a spray to atomise. GDI engines operate in stratified charge mode at a part load to To reduce the pumping losses, the conventional engines with indirect Injection are intrinsic. A gasoline engine with stratified charge offers the possibility, for one better fuel economy and lower emissions to burn poor mixtures. Preferably In the combustion chamber, an altogether poor mixture is produced, at the time of ignition near the spark plug however, as stoichiometric or slightly fuel-rich controlled. The stoichiometric part therefore becomes light ignited and this ignites again the rest of the poor mixture. Although pumping losses reduced can be is the working window that is currently used for shift loading operation disposal stands, at low speeds of the engine and relatively low Loads of the engine limited. The limiting factors include one insufficient time for evaporation and mixing at higher engine speeds and insufficient mixing or poor utilization of the air at higher Loads. By providing vaporized fuel can the system and method according to the present invention Invention the working window for extend the stratified charge, which solves the problem this is associated with insufficient time for evaporation and mixing is. Advantageously, in contrast to conventional GDI fuel systems of the type used in the practice of this invention Fuel pressure can be reduced, bringing the total cost and the complexity of the fuel system.
Die Erfindung stellt eine Vorrichtung zur Förderung von Kraftstoff für einen Verbrennungsmotor bereit, die folgendes einschließt: eine Quelle von komprimiertem flüssigem Kraftstoff, die flüssigen Kraftstoff unter Druck zuführt, zumindest einen Kapillarströmungsweg, der mit der Quelle für flüssigen Kraftstoff verbunden ist, und eine Wärmequelle, die entlang des zumindest einen Kapillarströmungswegs angeordnet ist. Die Wärmequelle kann so betätigt werden, daß sie den flüssigen Kraftstoff in dem zumindest einen Kapillarströmungsweg ausreichend erwärmt, so daß ein Strom von im wesentlichen ver dampftem Kraftstoff geliefert wird. Die Kraftstoffördervorrichtung wird vorzugsweise so betrieben, daß der Strom des verdampften Kraftstoffs während des Starts, des Warmlaufens und anderer Betriebsbedingungen des Verbrennungsmotors einer oder mehreren Verbrennungskammern eines Verbrennungsmotors zugeführt wird. Falls erwünscht kann der zumindest eine Kapillarströmungsweg dazu dienen, dem Motor unter normalen Betriebsbedingungen flüssigen Kraftstoff zuzuführen.The The invention provides a device for conveying fuel for a Internal combustion engine including: a Source of compressed liquid Fuel, the liquid Supplying fuel under pressure, at least one capillary flow path, the one with the source for liquid Fuel is connected, and a heat source that runs along the at least one capillary flow path is arranged. The heat source can be operated like this they will the liquid Fuel in the at least one Kapillarströmungsweg sufficiently heated so the existence Stream of substantially ver evaporated fuel is supplied. The fuel delivery device is preferably operated so that the flow of the vaporized Fuel during the start, warm-up and other operating conditions of the Internal combustion engine of one or more combustion chambers of a Internal combustion engine supplied becomes. if desired For example, the at least one capillary flow path may serve the engine to supply liquid fuel under normal operating conditions.
Die Erfindung gibt auch ein Verfahren an, um einem Verbrenuungsmotor Kraftstoff zuzuführen, das die folgenden Schritte einschließt: der komprimierte flüssige Kraftstoff wird zumindest einem Kapillarströmungsweg zugeführt, und der komprimierte flüssige Kraftstoff in dem zumindest einen Kapillarströmungsweg wird ausreichend erwärmt, so daß bewirkt wird, daß während des Starts, des Warmlaufens und anderer Betriebsbedingungen des Verbrennungsmotors zumindest einer Verbrennungskammer eines Verbrennungsmotors ein Strom von verdampften Kraftstoffs zugeführt wird.The Invention also provides a method to a combustion engine To supply fuel, which includes the following steps: the compressed liquid fuel becomes at least one capillary flow path supplied and the compressed liquid Fuel in the at least one capillary flow path is sufficiently heated, so that causes will that during the Starts, the warm-up and other operating conditions of the internal combustion engine at least one combustion chamber of an internal combustion engine, a stream supplied by vaporized fuel.
Das erfindungsgemäße Kraftstoffördersystem schließt zumindest einen Strömungsweg mit Kapillargröße ein, durch den komprimierter Kraftstoff strömt, bevor er für die Verbrennung in einen Motor eingespritzt wird. Ein Strömungsweg mit Kapillargröße hat einen hydraulischen Durchmesser, der weniger als 2 mm, vorzugsweise weniger als 1 mm und stärker bevorzugt weniger als 0,5 mm beträgt. Der hydraulische Durchmesser wird bei der Berechnung des Fluidstroms durch ein Fluid beförderndes Element benutzt. Der hydraulische Durchmesser wird als Strömungsfläche des Fluid befördernden Elementes, geteilt durch den Umfang der durchgängigen Grenze des Kontaktes mit dem Fluid (allgemein als "benetzter" Umfang bezeichnet) definiert. Im Falle eines Fluid befördernden Elementes mit kreisförmigem Querschnitt beträgt der hydraulische Radius, wenn das Element voll durchströmt wird, (πD2/4)/πD = D/4. Für den Strom von Fluiden in nicht-kreisförmigen, Fluid befördernden Elementen wird der hydraulische Durchmesser verwendet. Anhand der Definition des hydraulischen Radius beträgt der Durchmesser eines Fluid befördernden Elementes mit kreisförmigen Querschnitt das Vierfache seines hydraulischen Radius. Somit wird der hydraulische Durchmesser als das Vierfache des hydraulischen Radius definiert.The fuel delivery system of the invention includes at least one capillary flow path through which compressed fuel flows prior to being injected into an engine for combustion. A capillary flow path has a hydraulic diameter that is less than 2 mm, preferably less than 1 mm, and more preferably less than 0.5 mm. The hydraulic diameter is used in the calculation of fluid flow through a fluid conveying element. The hydraulic diameter is defined as the flow area of the fluid conveying element divided by the perimeter of the continuous boundary of contact with the fluid (commonly referred to as the "wetted" perimeter). In the case of a fluid conveying element of circular cross section, when the element is fully perfused, the hydraulic radius is (πD 2/4 ) / πD = D / 4. For the flow of fluids in non-circular fluid conveying elements, the hydraulic diameter is used. Based on the definition of the hydraulic radius, the diameter of a fluid conveying element having a circular cross section is four times its hydraulic radius. Thus, the hydraulic diameter is defined as four times the hydraulic radius.
Entlang des Kapillarströmungswegs wird Wärme angewendet, was dazu führt, daß zumindest ein Teil des flüssigen Kraftstoffs, der in den Strömungsweg gelangt, in Dampf ungewandelt wird, wenn er durch den Strömungsweg fließt. Der Kraftstoff verläßt den Kapillarströmungsweg als Dampf, der gegebenenfalls einen geringen Anteil an erwärmtem flüssigem Kraftstoff enthält, der nicht verdampft worden ist. "Im wesentlichen verdampft" bedeutet, daß mindestens 50 Vol.-% des flüssigen Kraftstoffs durch die Wärmequelle verdampft sind, stärker bevorzugt sind mindestens 70% und besonders bevorzugt mindestens 80% des flüssigen Kraftstoffs verdampft. Obwohl es aufgrund der stattfindenden komplexen physikalischen Effekte problematisch sein kann, eine 100%ige Verdampfung zu erreichen, wäre trotzdem ein vollständiges Verdampfen erwünscht. Diese komplexen physikalischen Effekte schließen Schwankungen des Siedepunktes des Kraftstoffs ein, da der Siedepunkt druckabhängig ist und sich der Druck im Kapillarströmungsweg ändern kann. Obwohl angenommen wird, daß ein wesentlicher Teil des Kraftstoffs beim Erwärmen im Kapillarströmungsweg den Siedepunkt erreicht, kann folglich ein Teil des flüssigen Kraftstoffs nicht ausreichend erwärmt werden, damit er vollständig verdampft, als Ergebnis davon gelangt ein Teil des flüssigen Kraftstoffs zusammen mit dem verdampften Fluid durch den Auslaß des Kapillarströmungswegs.Along of the capillary flow path will heat applied what causes that at least a part of the liquid Fuel entering the flow path gets converted into steam when passing through the flow path flows. The fuel leaves the capillary flow path as a vapor, optionally a small amount of heated liquid fuel contains which has not been evaporated. "In the essentially evaporated "means that at least 50% by volume of the liquid Fuel through the heat source vaporized, stronger preferably at least 70% and more preferably at least 80% of the liquid Fuel evaporates. Although it is due to the complex taking place physical effects can be problematic, a 100% evaporation to achieve that would be nevertheless a complete one Evaporation desired. These complex physical effects exclude variations in boiling point of the fuel, since the boiling point is pressure-dependent and the pressure in the capillary flow path can change. Although it is assumed that a essential part of the fuel when heated in the capillary flow path reached the boiling point, therefore, a part of the liquid fuel not heated enough so that it evaporates completely, as a result, a portion of the liquid fuel comes together with the vaporized fluid through the outlet of the capillary flow path.
Der Fluidströmungsweg mit Kapillargröße wird vorzugsweise in einem Kapillarkörper, wie einem ein- oder mehrschichtigen Metall-, Keramik- oder Glaskörper, ausgebildet. Der Strömungsweg weist ein eingeschlossenes Volumen auf, das sich zu einem Einlaß und einem Auslaß hin öffnet, wobei irgendeiner davon oder beide zur Außenseite des Kapillarkörpers hin offen sein kann bzw. können oder mit einem anderen Strömungsweg im gleichen Körper oder einem anderen Körper oder mit Paßstücken verbunden sein kann bzw. können. Die Heizeinrichtung kann von einem Teil des Körpers, wie einem Abschnitt eines Rohrs aus rostfreiem Stahl, gebildet werden, oder die Heizeinrichtung kann eine einzelne Schicht oder ein Draht aus einem Widerstandsheizmaterial sein, das in oder auf dem Kapillarkörper enthalten ist. Der Fluidströmungsweg kann irgendeine Form haben, die ein eingeschlossenes Volumen umfaßt, das sich zu einem Einlaß und einem Auslaß hin öffnet und durch den ein Fluid strömen kann. Der Fluidströmungsweg kann irgendeinen gewünschten Querschnitt haben, wobei ein bevorzugter Querschnitt ein Kreis mit gleichem Durchmesser ist. Andere Querschnitte des Kapillarfluidströmungswegs schließen nicht-kreisförmige Formen, wie dreieckig, quadratisch, rechteckig, oval oder eine andere Form, ein, und der Querschnitt des Fluidströmungswegs muß nicht gleichmäßig sein. Der Fluidströmungsweg kann geradlinig oder nicht geradlinig verlaufen und kann ein einziger Fluidströmungsweg oder ein Fluidströmungsweg mit mehreren Wegen sein. Wenn der Kapillarströmungsweg von einem Kapillarröhrchen aus Metall gebildet wird, kann das Röhrchen einen Innendurchmesser von 0,01 bis 3 mm, vorzugsweise von 0,1 bis 1 mm, besonders bevorzugt von 0,15 bis 0,5 mm haben. Nach einer anderen Ausführungsform kann der Kapillarströmungsweg durch die Querschnittsfläche des Strömungswegs definiert werden, die 8 × 10–5 bis 7 mm2, vorzugsweise 8 × 10–3 bis 8 × 10–1 mm2 und stärker bevorzugt 2 × 10–3 bis 2 × 10–1 mm2 betragen kann. Viele Kombinationen aus einer einzigen oder mehreren Kapillaren, unterschiedlichem Druck, unterschiedlichen Längen der Kapillaren, der Kapillare zugeführten Wärmemengen und unterschiedliche Querschnittsflächen eignen sich für einen gegebenen Verwendungszweck.The capillary size fluid flow path is preferably formed in a capillary body, such as a single or multi-layered metal, ceramic or glass body. The flow path has an enclosed volume which opens to an inlet and an outlet, either or both of which may be open to the outside of the capillary body or with another flow path in the same body or other body or with fittings can be connected or can. The heater may be formed from a part of the body, such as a section of a stainless steel tube, or the heater may be a single layer or a wire of resistance heating material contained in or on the capillary body. The fluid flow path may be of any shape that includes an enclosed volume that opens to an inlet and an outlet and through which fluid can flow. The fluid flow path may have any desired cross section, with a preferred cross section being a circle of equal diameter. Other cross-sections of the capillary fluid flow path include non-circular shapes, such as triangular, square, rectangular, oval, or other shapes, and the cross-section of the fluid flow path need not be uniform. The fluid flow path may be rectilinear or non-straight and may be a single fluid flow path or a multi-path fluid flow path. When the capillary flow path is formed by a metal capillary tube, the tube may have an inside diameter of from 0.01 to 3 mm, preferably from 0.1 to 1 mm, more preferably from 0.15 to 0.5 mm. In another embodiment, the capillary flow path may be defined by the cross-sectional area of the flow path which is 8x10 -5 to 7 mm 2 , preferably 8x10 -3 to 8x10 -1 mm 2, and more preferably 2 x 10 -3 to 2 × 10 -1 mm 2 can be. Many combinations of a single or multiple capillaries, different pressures, different lengths of capillaries, amounts of heat supplied to the capillary, and different cross-sectional areas are suitable for a given application.
Der flüssige Kraftstoff kann dem Kapillarströmungsweg mit einem Druck von mindestens 0,7 kg/cm2 (10 psig), vorzugsweise mindestens 1,4 kg/cm2 (20 psig) zugeführt werden. Wenn der Kapillarströmungsweg vom Inneren eines Röhrchens aus rostfreiem Stahl mit einem Innendurchmesser von etwa 0,051 cm (0,020 in) und einer Länge von etwa 15,2 cm (6 in) gebildet wird, wird der Kraftstoff dem Kapillarströmungsweg vorzugsweise mit einem Druck von 7 kg/cm2 (100 psig) oder weniger zugeführt, um den Massedurchsatz zu erreichen, der für den stöchiometrischen Start eines Zylinders mit typischer Größe eines Kraftfahrzeugmotors erforderlich ist (in der Größenordnung von 100 bis 200 mg/s). Der zumindest eine Kapillarströmungsweg sorgt für einen ausreichenden Strom von im wesentlichen verdampftem Kraftstoff, so daß ein stöchiometrisches oder nahezu stöchiometrisches Gemisch von Kraftstoff und Luft gesichert ist, das im Zylinder (in den Zylindern) eines Motors gezündet und verbrannt werden kann, ohne daß unerwünschte große Mengen an unverbrannten Kohlenwasserstoffen oder anderen Emissionen erzeugt werden. Das Kapillarröhrchen ist auch dadurch gekennzeichnet, daß es eine geringe Wärmeträgheit aufweist, so daß der Kapillarströmungsweg sehr schnell, vorzugsweise innerhalb von 2,0 Sekunden, stärker bevorzugt innerhalb von 0,5 Sekunde und besonders bevorzugt innerhalb von 0,1 Sekunde, auf die für das Verdampfen erwünschte Temperatur gebracht werden kann, was bei Anwendungszwecken von Vorteil ist, die den Kaltstart eines Motors beinhalten. Die geringe Wärmeträgheit kann auch beim Normalbetrieb des Motors Vorteile bieten, indem z.B. die Reaktionsfähigkeit der Kraftstofförderung auf plötzliche Änderungen der geforderten Motorleistung verbessert wird.The liquid fuel may be supplied to the capillary flow path at a pressure of at least 0.7 kg / cm 2 (10 psig), preferably at least 1.4 kg / cm 2 (20 psig). When the capillary flow path is formed from the interior of a stainless steel tube having an inside diameter of about 0.020 cm (0.020 in) and a length of about 15.2 cm (6 in), the fuel is preferably added to the capillary flow path at a pressure of 7 kg / sec. cm 2 (100 psig) or less to achieve the mass flow rate required for the stoichiometric start-up of a typical size automobile engine cylinder (of the order of 100 to 200 mg / s). The at least one capillary flow path provides a sufficient flow of substantially vaporized fuel so as to ensure a stoichiometric or near-stoichiometric mixture of fuel and air that can be ignited and burned in the cylinder (s) of an engine without undesirable large Quantities of unburned hydrocarbons or other emissions. The capillary tube is also characterized in that it has a low thermal inertia, so that the capillary flow path very rapidly, preferably within 2.0 seconds, more preferably within 0.5 second, and most preferably within 0.1 second, to the for the evaporation desired temperature can be brought, which is advantageous in applications that include the cold start of an engine. The low thermal inertia can also offer advantages in normal operation of the engine, for example, by improving the ability of the fuel delivery to respond to sudden changes in the required engine power.
Beim Verdampfen des flüssigen Kraftstoffs in einem erwärmten Kapillarströmungsweg können sich Ablagerungen von Kohlenstoff und/oder hochsiedenden Kohlenwasserstoffen auf den Kapillarwänden sammeln, und der Strom des Kraftstoffs kann deutlich eingeschränkt werden, was schließlich zum Verstopfen des Kapillarströmungswegs führen kann. Die Rate, mit der sich diese Ablagerungen ansammeln, ist eine Funktion der Temperatur der Kapillarwand, der Strömungsrate des Kraftstoffs und der Kraftstoffsorte. Es wird angenommen, daß Kraftstoffadditive bei der Verringerung solcher Ablagerungen nützlich sein können. Sollte sich jedoch eine Verstopfung ausbilden, kann diese Verstopfung durch Oxidieren der Ablagerungen entfernt werden.At the Evaporation of the liquid Fuel in a heated capillary can Deposits of carbon and / or high-boiling hydrocarbons on the capillary walls collect, and the flow of fuel can be significantly restricted, what finally can lead to clogging of the capillary flow path. The rate at which these deposits accumulate is a function of Temperature of the capillary wall, the flow rate of the fuel and the fuel grade. It is believed that fuel additives in the Reduction of such deposits can be useful. Should However, constipation form, this constipation can Oxidizing the deposits are removed.
Wenn
es bevorzugt ist, kann das Flüssigkeitsregelventil
Entlang
des Kapillarströmungswegs
Die
Vorrichtung
Ein Verfahren zum Oxidieren von Ablagerungen schließt das Leiten von Luft oder Dampf durch die Kapillare ein. Der Strömungsweg wird während des Reinigungsverfahrens vorzugsweise erwärmt, so daß der Oxidationsprozeß eingeleitet und beibehalten wird, bis die Ablagerungen aufgebraucht sind. Um dieses Reinigungsverfahren zu verbessern, kann eine katalytische Substanz entweder als eine Beschichtung auf der oder als eine Komponente der Kapillarwand verwendet werden, um die Temperatur und/oder die Zeit zu verringern, die für die Durchführung der Reinigung erforderlich sind. Für den kontinuierlichen Betrieb des Kraftstoffördersystems kann mehr als ein Kapillarströmungsweg verwendet werden, so daß der Kraftstoffstrom, wenn z.B. durch Verwendung eines Sensors ein Verstopfungszustand erfaßt wird, zu einem anderen Kapillarströmungsweg umgeleitet werden kann und der Strom des Oxidationsmittels durch den zu reinigenden, verstopften Kapillarströmungsweg eingeleitet werden kann. Als ein Beispiel kann ein Kapillarkörper im Inneren eine Vielzahl von Kapillarströmungswegen einschließen, und es kann eine Ventilsteuerungsanordnung vorgesehen sein, um jedem Strömungsweg selektiv flüssigen Kraftstoff oder Luft zuzuführen.One method of oxidizing deposits involves passing air or vapor through the capillary. The flow path is preferably heated during the cleaning process so that the oxidation process is initiated and maintained until the deposits are exhausted. To improve this purification process, a catalytic substance can be used either as a coating on or as a component of the capillary wall to reduce the temperature and / or time required to perform the purification. For the continuous operation of the Kraftstofförder more than one capillary flow path may be used such that fuel flow, for example, when a clogging condition is detected by use of a sensor, may be diverted to another capillary flow path and the stream of oxidant may be introduced through the clogged capillary flow path to be cleaned. As an example, a capillary body may internally include a plurality of capillary flow paths, and a valve control arrangement may be provided to selectively supply each liquid flow path to liquid fuel or air.
Nach einer anderen Ausführungsform kann der Kraftstoffstrom in vorher festgelegten Abständen von einem Kapillarströmungsweg umgeleitet und ein Oxidationsmittelstrom eingeleitet werden. Die Kraftstofförderung zu einem Kapillarströmungsweg kann von einem Regler bewirkt werden. Der Regler kann z.B. die Kraftstofförderung für einen vorgegebenen Zeitraum aktivieren und die Kraftstofförderung nach einem vorgegebenen Zeitraum deaktivieren. Der Regler kann auf der Basis von einer oder mehreren festgestellten Bedingungen auch eine Einstellung des Drucks, des flüssigen Kraftstoffs und/oder der dem Kapillarströmungsweg zugeführten Wärmemenge vornehmen. Zu den erfaßten Bedingungen gehören unter anderem: der Kraftstoffdruck; die Temperatur der Kapillare; und das Luft/Kraftstoff-Gemisch. Der Regler kann auch mehrere Kraftstoffördervorrichtungen steuern, die mit dieser Anwendung verbunden sind. Der Regler kann auch einen oder mehrere Kapillarströmungswege steuern, um Ablagerungen oder Verstopfungen daraus zu entfernen. Das Reinigen eines Kapillarströmungswegs kann z.B. erfolgen, indem dem Kapillarströmungsweg Wärme zugeführt wird und der Kapillarströmungsweg mit einem Strom aus einer Oxidationsmittelquelle versorgt wird.To another embodiment The fuel flow may be at predetermined intervals from one capillary diverted and an oxidant stream are introduced. The fuel delivery to a capillary flow path can be effected by a regulator. The regulator may e.g. the fuel delivery for one activate predetermined period and fuel delivery disable after a specified period of time. The controller can open the basis of one or more established conditions also one Setting the pressure, the liquid Fuel and / or the Kapillarströmungsweg supplied amount of heat make. To the gathered Conditions include among others: the fuel pressure; the temperature of the capillary; and the air / fuel mixture. The controller may also have multiple fuel delivery devices control associated with this application. The regulator can also control one or more capillary flow paths to deposits or to remove blockages from it. The cleaning of a capillary flow path can e.g. by supplying heat to the capillary flow path and the capillary flow path is supplied with a current from an oxidant source.
Der
erwärmte
Kapillarströmungsweg
Der Unterschied zwischen der Tropfengrößenverteilung einer herkömmlichen Einspritzvorrichtung und dem erfindungsgemäßen erwärmten Kapillarströmungsweg ist unter Bedingungen des Kaltstarts und des Warmlaufens besonders kritisch. Wenn eine herkömmliche Vorrichtung um Einspritzen von Kraftstoff durch einen Ansaugschlitz verwendet wird, benötigen insbesondere die relativ kalten Komponen ten des Einlaßkrümmers zu viel Kraftstoff, damit ein ausreichender Teil der großen Kraftstofftropfen, die auf die Krümmerkomponenten prallen, verdampft, so daß ein zündbares Kraftstoff/Luft-Gemisch erzeugt wird. Umgekehrt werden der verdampfte Kraftstoff und die feinen Tropfen, die durch die erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzvorrichtung erzeugt werden, im wesentlichen nicht von der Temperatur der Motorkomponenten beim Start beeinflußt, und somit entfällt die erforderliche übermäßige Kraftstofförderung während der Startbedingungen des Motors. Der Wegfall der übermäßigen Kraftstoffzufuhr in Kombination mit einer genaueren Steuerung des Kraftstoff/Luft-Verhältnisses für den Motor, die durch die Verwendung der erfindungsgemäßen erwärmten Kapillareinspritzvorrichtung erzielt wird, führt zu deutlich geringeren Emissionen beim Kaltstart im Vergleich mit denen, die von Motoren erzeugt werden, die herkömmliche Kraftstoffeinspritzsysteme verwenden. Zusätzlich zu einer Verringerung der übermäßigen Kraftstofförderung sollte auch betont werden, daß die erfindungsgemäße erwärmte Kapillareinspritzvorrichtung ferner beim Kaltstart und beim Warmlaufen einen kraftstoffarmen Betrieb ermöglicht, was zu einer stärkeren Verringerung der Emissionen am Auspuffrohr führt, wenn sich der Katalysator erwärmt.Of the Difference between the drop size distribution of a conventional Injection device and the heated Kapillarströmungsweg invention is especially in conditions of cold start and warm-up critical. If a conventional Device for injecting fuel through a suction slot is used in particular the relatively cold components of the intake manifold a lot of fuel so that a sufficient portion of the big fuel drops, the on the manifold components bounce, evaporate, so that a ignitable Fuel / air mixture is generated. Conversely, the vaporized Fuel and the fine droplets caused by the fuel injection device according to the invention are generated substantially not by the temperature of the engine components influenced at start, and thus omitted the required excessive fuel production while the starting conditions of the engine. The elimination of excessive fuel supply in combination with a more precise control of the air / fuel ratio for the Engine, by the use of the heated capillary injector according to the invention is achieved leads to significantly lower emissions during cold start compared with those produced by engines, the conventional fuel injection systems use. additionally to reduce excessive fuel production It should also be stressed that the heated capillary injection device according to the invention Furthermore, during cold start and warm-up a fuel-lean Operation allows what a stronger one Reducing emissions at the exhaust pipe leads when the catalyst heated.
Siehe
weiterhin
Obwohl ein bevorzugtes Kapillarröhrchen eine erwärmte Länge von etwa 15,2 cm (6 in) und einen Innendurchmesser von etwa 0,051 cm (0,020 in) aufweist, liefern andere Konfigurationen von Kapillaren eine akzeptable Dampfqualität. Der Innendurchmesser kann z.B. im Bereich von 0,05 bis 0,08 cm (0,02 bis 0,03 in) liegen, und der erwärmte Bereich des Kapillarröhrchens kann im Bereich von 2,5 bis 25,4 cm (1 bis 10 in) liegen. Es ist nicht erforderlich, das Kapillarröhrchen nach dem Kaltstart und dem Warmlaufen zu erwärmen, so daß das nicht erwärmte Kapillarröhrchen verwendet werden kann, um einem bei Normaltemperatur arbeitenden Motor angemessen flüssigen Kraftstoff zuzuführen.Even though a preferred capillary tube a heated one length of about 15.2 cm (6 inches) and an inside diameter of about 0.051 cm (0.020 in) provide other configurations of capillaries an acceptable steam quality. The inner diameter may e.g. in the range of 0.05 to 0.08 cm (0.02 to 0.03 in), and the heated one Area of the capillary tube can range from 2.5 to 25.4 cm (1 to 10 in). It is not required, the capillary tube after the cold start and to warm up the warm-up, so that unheated capillary can be used to operate at normal temperature Motor adequately fluid To supply fuel.
Der verdampfte Kraftstoff, der die erfindungsgemäße Kraftstoffkapillare verläßt, kann an der gleichen Stelle wie vorhandene Einspritzvorrichtungen für Kraftstoff durch einen Ansaugschlitz oder an einer anderen Stelle entlang des Einlaßkrümmers in den Einlaßkrümmer eines Motors eingespritzt werden. Falls es jedoch erwünscht ist, kann die Kraftstoffkapillare so angeordnet werden, daß sie verdampften Kraftstoff direkt in jeden Zylinder des Motors liefert. Die Kraftstoffkapillare bietet gegenüber Systemen einen Vorteil, die größere Kraftstofftropfen produzieren, die beim Starten des Motors auf die Rückseite eines verschlossenen Ansaugventils gesprüht werden müssen. Ähnlich wie bei der Anordnung der Auslässe von herkömmlichen Kraftstoffeinspritzvorrichtungen befindet sich der Auslaß des Kraftstoffkapillarröhrchens vorzugsweise bündig mit der Wand des Einlaßkrümmers.Of the vaporized fuel leaving the fuel capillary according to the invention can in the same place as existing injectors for fuel through a suction slot or elsewhere along the Intake manifold in the intake manifold of a Motors are injected. However, if desired, the fuel capillary can be arranged so that they vaporized fuel directly into each cylinder of the engine supplies. The fuel capillary offers an advantage over systems the larger fuel drops produce when starting the engine on the back a sealed intake valve must be sprayed. Similar to the arrangement the outlets from conventional Fuel injectors is the outlet of the fuel capillary tube preferably flush with the wall of the intake manifold.
Etwa
20 Sekunden (oder vorzugsweise weniger) nach dem Start des Motors
können
die Wärme
für den
Kapillarströmungsweg
In
In
In
In
Ein
weiteres Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung ist in
In
Siehe
nunmehr
Es
ist selbstverständlich,
daß die
Vorrichtung und das System zum Vorbereiten und Zuführen von Kraftstoff,
die in den
Eine
weitere Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist in
In
In
Beim
Betrieb kann das erfindungsgemäße System
so konfiguriert sein, daß die
bei der Verbrennung erzeugte Wärme
durch Anwendung des Erwärmens
mittels des Abgasumlaufes zurückgeführt wird,
so daß der flüssige Kraftstoff
ausreichend erwärmt
wird, um den flüssigen
Kraft stoff im wesentlichen zu verdampfen, wenn er durch die Kapillarströmungswege
BEISPIELEEXAMPLES
BEISPIEL 1EXAMPLE 1
Es wurden Tests durchgeführt, bei denen Düsentreibstoff JP 8 verdampft wurde, indem der Treibstoff mit einem Mikrodiaphragma-Pumpensystem bei konstantem Druck einem erwärmten Kapillarströmungsweg zugeführt wurde. Bei diesen Tests wurden Kapillarröhrchen mit unterschiedlichem Durchmesser und unterschiedlicher Länge verwendet. Die Röhrchen bestanden aus rostfreiem Stahl 304 mit einer Länge von 2,5 bis 7,6 cm (1 bis 3 in) und einem Innendurchmesser (ID) und einem Außendurchmesser (OD) in cm (in) wie folgt.: 0,025 ID/0,046 OD (0,010 ID/0,018 OD), 0,033 ID/0,083 OD (0,013 ID/0,033 OD) und 0,043 ID/0,064 OD (0,017 ID/0,025 OD). Die Wärme zum Verdampfen des flüssigen Treibstoffs wurde erzeugt, indem elektrischer Strom durch einen Teil des Metallröhrchens geleitet wurde. Die Tropfengrößenverteilung wurde mit einem Laserbeugungssystem Spray-Tech gemessen, das von Malvern hergestellt wird. Es wurden Tropfen mit einem mittleren Durchmesser nach Sauter (SMD) von 1,7 bis 4,0 μm erzeugt. SMD ist der Durchmesser eines Tropfens, dessen Oberfläche/Volumen-Verhältnis gleich dem des gesamten Sprühnebels ist, und betrifft die Massentransporteigenschaften des Sprühnebels.It tests were carried out where jet fuel JP 8 was vaporized by adding the fuel with a micro-diaphragm pump system constant pressure of a heated Capillary flow was supplied. In these tests, capillary tubes with different Diameter and different length used. The tubes passed stainless steel 304 with a length of 2.5 to 7.6 cm (1 to 3 in) and an inner diameter (ID) and an outer diameter (OD) in cm (in) as follows: 0.025 ID / 0.046 OD (0.010 ID / 0.018 OD), 0.033 ID / 0.083 OD (0.013 ID / 0.033 OD) and 0.043 ID / 0.064 OD (0.017 OD) ID / 0.025 OD). The heat to evaporate the liquid Fuel was generated by passing electric current through a Part of the metal tube was conducted. The drop size distribution was measured with a laser diffraction system Spray-Tech by Malvern is made. There were drops with a medium Diameter to Sauter (SMD) of 1.7 to 4.0 microns produced. SMD is the diameter a drop whose surface / volume ratio is the same that of the entire spray is, and relates to the mass transport properties of the spray.
BEISPIEL 2EXAMPLE 2
Es wurden erneut Tests mit Benzin durchgeführt, der verdampft wurde, indem der Kraftstoff mit einem Mikrodiaphragma-Pumpensystem bei konstantem Druck einem erwärmten Kapillarströmungsweg zuge führt wurde. Bei diesen Tests wurden Kapillarströmungswege mit unterschiedlichem Durchmesser und unterschiedlicher Länge verwendet. Die folgende Tabelle zeigt die empirischen Erkenntnisse für verschiedene Konfigurationen der Kapillarröhrchen.It Again tests were carried out with gasoline that was vaporized by the fuel with a micro-diaphragm pump system at constant Pressure a heated capillary was supplied. In these tests, capillary flow paths were different Diameter and different length used. The following Table shows the empirical findings for different configurations the capillary tube.
BEISPIEL 3EXAMPLE 3
Bei
Tests mit einem 4,6 l V8 Motor von Ford wurde eine Gruppe von vier
Zylindern so modifiziert, daß sie
die erfindungsgemäßen Kraftstoffördervorrichtungen
enthielt, wie sie in
Siehe
Wie
die eingezeichnete Linie
BEISPIEL 4EXAMPLE 4
Es wurden Tests durchgeführt, um die Vorteile des oxidativen Reinigungsverfahrens bei einem erwärmten Kapillarströmungsweg nachzu weisen, wobei ein schwefelfreies Grundbenzin ohne Additive verwendet wird, das bekanntlich große Mengen von Ablagerungen bildet. Der für diese Tests verwendete Kapillarströmungsweg war ein 5,1 cm (2 in) langes erwärmtes Kapillarröhrchen, das aus rostfreiem Stahl bestand, mit einem Innendurchmesser von 0,058 cm (0,023 in). Der Kraftstoffdruck wurde bei 0,7 kg/cm2 (10 psig) gehalten. Der Kapillare wurde Strom zugeführt, um unterschiedliche Werte von R/R0 zu erreichen, wobei R der Widerstand der erwärmten Kapillare ist und R0 der Widerstand der Kapillare bei Umgebungsbedingungen ist.Tests have been performed to demonstrate the benefits of the oxidative cleaning process in a heated capillary flow path using sulfur-free base gasoline without additives, which is known to form large amounts of scale. The capillary flow path used for these tests was a 5.1 cm (2 in) long heated capillary tube made of stainless steel with an inside diameter of 0.023 cm (0.023 in). The fuel pressure was maintained at 0.7 kg / cm 2 (10 psig). Current was supplied to the capillary to achieve different values of R / R 0 , where R is the resistance of the heated capillary and R 0 is the resistance of the capillary at ambient conditions.
Nachdem eine wesentliche Verstopfung aufgetreten war, wurde der Kraftstoffstrom unterbrochen und durch Luft mit 0,7 kg/cm2 (10 psig) ersetzt. Während dieses Zeitraums wurde für das Erwärmen gesorgt und nur 1 Minute später war eine deutliche Reinigung erreicht worden, wobei die Strömungsraten zu den vorherigen Werten zurückkehrten.After a significant blockage had occurred, fuel flow was discontinued and replaced with air at 0.7 kg / cm 2 (10 psig). During this period, heating was provided and only 1 minute later significant clearing had been achieved, with flow rates returning to the previous levels.
BEISPIEL 5EXAMPLE 5
Dieses
Beispiel zeigt, daß das
Verstopfen im erwärmten
Kapillarströmungsweg
von Beispiel 4 weit weniger problematisch ist, wenn eine handelsübliche Benzinsorte
verwendet wird, die eine effektive Additivpackung benutzt. Wie in
BEISPIEL 6EXAMPLE 6
Um verschiedene Benzine und den Einfluß der Detergenz-Additive auf das Verstopfen zu vergleichen, ließ man 5 Testkraftstoffe im erwärmten Kapillarströmungsweg von Beispiel 4 fließen. Zu den getesteten Kraftstoffen gehörten ein Grundbenzin ohne Additive, das 300 ppm Schwefel enthält, ein Grundbenzin ohne Additive, das keinen Schwefel enthält, das schwefelfreie Grundbenzin mit einem zugegebenen handelsüblichen Additiv (Additiv A) und das schwefelfreie Grundbenzin mit einem anderen zugegebenen handelsüblichen Additiv (Additiv B).Around various gasolines and the influence of the detergent additives on To compare the clogging, one let 5 test fuels in heated capillary of Example 4 flow. The tested fuels included a base gasoline without additives, containing 300 ppm of sulfur, a base gasoline without additives that does not contain sulfur, the Sulfur-free base gasoline with an added commercial additive (Additive A) and the sulfur-free base gasoline with another added commercial Additive (additive B).
Wie
in
BEISPIEL 7EXAMPLE 7
Dieses Beispiel vergleicht den Betrieb eines Kapillarströmungswegs im Verlauf der Zeit, der mit einem Düsentreibstoff ohne Additive (JP-8) arbeitet, mit dem gleichen Kapillarströmungsweg, der mit Dieselkraftstoff Nr. 2 ohne Additive arbeitet, beim Betrieb in einem Kapillarströmungsweg mit einem ID von 0,036 cm (0,014 in) und einer Länge von 5,1 cm (2 in). Der Kraftstoffdruck wurde bei 1,1 kg/cm2 (15 psig) festgelegt. Der Kapillare wurde Strom zugeführt, um einen Wert für R/R0 von 1,19 zu erreichen, wobei R der Widerstand der erwärmten Kapillare ist und R0 der Widerstand der Kapillare bei Umgebungsbedingungen ist.This example compares operation of a capillary flow path over time operating with a jet fuel without additives (JP-8) with the same capillary flow path operating with diesel fuel # 2 without additives when operating in a capillary flow path with an ID of 0.036 cm (0.014 in) and a length of 5.1 cm (2 in). Fuel pressure was set at 1.1 kg / cm 2 (15 psig). Current was supplied to the capillary to reach a value of R / R o of 1.19, where R is the resistance of the heated capillary and R 0 is the resistance of the capillary at ambient conditions.
Wie
in
BEISPIEL 8EXAMPLE 8
Es wurden Tests durchgeführt, um die Wirksamkeit des oxidativen Reinigungsverfahrens bei einem erwärmten Kapillarströmungsweg einzuschätzen, wobei der Dieselkraftstoff Nr.2 ohne Additive verwendet wurde, der bekanntlich große Mengen von Ablagerungen bildet. Der für diese Tests verwendete Kapillarströmungsweg war ein 5,1 cm (2 in) langes erwärmtes Kapillarröhrchen, das aus rostfreiem Stahl aufgebaut war, mit einem Innendurchmesser von 0,036 cm (0,014 in). Der Kraftstoffdruck wurde bei 1,1 kg/cm2 (15 psig) gehalten. Der Kapillare wurde Strom zugeführt, um einen Wert für R/R0 von 1,19 zu erreichen, wobei R wiederum der Widerstand der erwärmten Kapillare ist und R0 der Widerstand der Kapillare bei Umgebungsbedingungen ist.Tests were conducted to evaluate the effectiveness of the oxidative cleaning process on a heated capillary flow path, using No. 2 diesel fuel with no additives known to form large amounts of scale. The capillary flow path used for these tests was a 5.1 cm (2 in) long heated capillary tube constructed of stainless steel with an inside diameter of 0.036 cm (0.014 in). The fuel pressure was maintained at 1.1 kg / cm 2 (15 psig). The capillary was energized to reach R / R 0 of 1.19, where R is again the heated capillary resistance and R 0 is the capillary resistance at ambient conditions.
Bei
einem zweiten Versuch wurde nach einem fünfminütigen Betrieb der Kraftstoffstrom
unterbrochen und für
einen Zeitraum von 5 Minuten durch Luft mit 0,7 kg/cm2 (10
psig) ersetzt. Während
dieses Zeitraums wurde ebenfalls für das Erwärmen gesorgt. Dieses Verfahren
wurde alle 5 Minuten wiederholt. Wie in
BEISPIEL 9EXAMPLE 9
Es wurden Tests durchgeführt, um den Einfluß eines handelsüblichen, Verschmutzungen verhindernden Detergenz-Additivs, das mit dem Dieselkraftstoff Nr. 2 von Beispiel g gemischt ist, auf die Strömungsrate des Kraftstoffs im Verlauf der Zeit in einem erwärmten Kapillarströmungsweg einzuschätzen. Der für diese Tests verwendete Kapillarströmungsweg war wiederum ein 5,1 cm (2 in) langes erwärmtes Kapillarröhrchen, das aus rostfreiem Stahl aufgebaut war, mit einem Innendurchmesser von 0,036 cm (0,014 in). Der Kraftstoffdruck wurde bei 1,1 kg/cm2 (15 psig) gehalten, und der Kapillare wurde Strom zugeführt, um einen Wert für R/R0 von 1,19 zu erreichen.Tests were conducted to assess the influence of a commercial antifouling detergent additive mixed with diesel fuel # 2 of Example g on the flow rate of fuel over time in a heated capillary flow path. Again, the capillary flow path used for these tests was a 5.1 cm (2 in) long heated capillary tube constructed of stainless steel with an inside diameter of 0.036 cm (0.014 in). Fuel pressure was maintained at 1.1 kg / cm 2 (15 psig) and power was supplied to the capillary to achieve R / R 0 of 1.19.
Obwohl die Erfindung in den Zeichnungen und der vorangegangenen Beschreibung ausführlich erläutert und beschrieben worden ist, sind die offenbarten Ausführungsformen nur erläuternd und nicht einschränkend. Alle Änderungen und Modifikation, die im Umfang der Erfindung liegen, sollen geschützt sein. Als ein Beispiel kann eine Vielzahl von Kapillarströmungswegen vorgesehen werden, wobei der Kraftstoff parallel durch die Strömungswege geleitet wird, wenn ein höherer volumetrischer Durchsatz erwünscht ist.Even though the invention in the drawings and the foregoing description in detail explained and U.S. Patent Nos. 5,230,730, 4,130,199, 4,130,148, 4,130,759, 4,130,759, and 4,130,130, the disclosed embodiments are only explanatory and not restrictive. All changes and modification which are within the scope of the invention should be protected. As an example, a plurality of capillary flow paths be provided with the fuel in parallel through the flow paths is conducted when a higher volumetric throughput desired is.
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