專利名稱：用于在起動期間清洗來自燃料噴射器的燃料的系統(tǒng)和方法
技術領域：
本發(fā)明涉及內燃機中的燃料輸送。
按照今后幾年內計劃實施的始終嚴格的排放物規(guī)定，包括美國加里福尼亞州低排放車輛II(LEV II)、美國聯(lián)邦EPA等級2和歐盟EU-IV，預催化劑發(fā)動機排出的HC排放物，特別在冷起動和暖機期間，在研究和發(fā)展方面的顯著成就，正引入注意。這大部分是由于以下事實，即在聯(lián)邦試驗程度(FTP)期間由典型的現(xiàn)代輕型車輛產生的總碳氫化合物排放的多達80％可能是在試驗的頭120秒鐘內產生的。
這些高排放值大部分歸因于冷的發(fā)動機和排氣部件的溫度。具體地說，冷的發(fā)動機部件需要富燃料運轉，其中，過量的燃料用于補償已附著在進氣系統(tǒng)和燃燒室壁上因而不易燃燒的燃料部分。此外，一種冷卻的三向催化劑不能減少在冷起動期間流過發(fā)動機的大量的未燃燒的碳氫化合物量。結果，從尾管排放高濃度的未燃燒的碳氫化合物?？梢岳斫猓褂闷驼魵舛且后w汽油可以在冷起動期間消除與過量碳氫化合物排放有關的燃料過量供給的問題。
已經設計了各種系統(tǒng)來向發(fā)動機預熱后工作得相當好的內燃機供給液體燃料細液滴和空氣。這些系統(tǒng)或者是將燃料直接供入燃燒室(直接噴射)，或者是利用一個氣化器或燃料噴射器將該混合物通過一進氣歧管供入燃燒室(間接噴射)。在當前使用的系統(tǒng)中，通過霧化液體燃料而產生燃料/空氣混合物并將其作為細液滴而供入空氣流。
在利用孔口燃料噴射的傳統(tǒng)的火花點燃的發(fā)動機中，噴射的燃料是通過將該液體燃料液滴引導到該進氣口或歧管中的熱部件處而氣化的。在正常的運轉狀態(tài)下，液體燃料在熱部件的表面上生成薄膜并隨后氣化。然后氣化燃料和進入空氣的混合物通過當進氣閥打開而活塞移向下止點時產生的壓力差而被引入氣缸。為了保證可與現(xiàn)代發(fā)動機兼容的控制程度，這種氣化技術通常被最優(yōu)化而在小于一個發(fā)動機周期內發(fā)生。
在大多數(shù)發(fā)動機運轉狀態(tài)下，進氣部件的溫度足以快速氣化撞擊的液體燃料液滴。但是，如指出的，在諸如冷起動和暖機的狀態(tài)下，燃料不會通過在相當冷的發(fā)動機部件上撞擊而氣化。相反，在這些狀態(tài)下，發(fā)動機運轉是通過供給過量的燃料使得在撞擊冷的進氣部件之前當其通過空氣行進時有足夠的比率通過熱量和質量的傳遞而氣化來保證的。通過該機制的氣化速率是燃料性能、溫度、壓力、液滴和空氣的相對速度及液滴直徑的函數(shù)。當然，該途徑在極端環(huán)境的冷起動下中斷，此時燃料的揮發(fā)度不足以使蒸氣與空氣產生可點燃的濃度。
為了使燃燒在化學上是完全的，該燃料/空氣混合物必須氣化成為一種化學當量的或貧燃燒的氣相混合物。一種化學當量的可燃混合物含有完全燃燒所需的正合適的空氣(氧)和燃料的量。對于汽油，該空氣/燃料比為約14.7∶1(重量)。一種不完全氣化的也不是化學當量的燃料/空氣混合物造成不完全燃燒并降低熱效率。一種理想燃燒過程的產物是水(H2O)和二氧化碳(CO2)。如果燃燒不完全，那么有一些碳沒有被完全氧化而產生一氧化碳(CO)和未燃燒的碳氫化合物(HC)。
減少空氣污染的規(guī)定已導致用多個燃料系統(tǒng)和發(fā)動機改進來補償燃燒效率低下的嘗試。如有關燃料制備和輸送系統(tǒng)的現(xiàn)有技術所證明的，許多努力已針對減小液體燃料的液滴粒徑、增加系統(tǒng)紊流和提供氣化燃料的足夠熱量來獲得更完全的燃燒。
但是，在較低的發(fā)動機溫度下效率低下的燃料制備仍然是一個產生較多排放物、要求后處理和復雜的控制策略的問題。此種控制策略可以包括排放氣體再循環(huán)、可變的閥定時、延遲點火定時、減小壓縮比、使用碳氫化合物阱和封閉聯(lián)接的催化轉換器，以及噴射空氣來氧化未燃燒的碳氫化合物和產生有利于催化轉換器點火的放熱反應。
假定起動期間排放的未燃燒的碳氫化合物的比率相當大，那末輕型車輛發(fā)動機運轉這一方面已經是重要技術發(fā)展努力的焦點。其次，因為立法中制定了越來越嚴格的排放物標準而消費者仍然對價格和性能很敏感，所以這些發(fā)展努力仍然是頭等重要的。
上述困難的一個特定的解決方案涉及使用毛細管通道來氣化燃料。使用毛細管通道比起向內燃機供給氣化燃料的其它技術來能產生許多明顯的優(yōu)點。特別是，毛細管通道的表面積/體積比高與毛細管結構的熱質量相當?shù)拖嘟Y合，形成為獲得所要的加熱曲線所需要的快速的暖機時間(為少于0.5秒的量級)和最小的功率要求(為每個氣缸15.3Kg-m/sec(150瓦)的量級)。毛細管通道與燃料氣化相連接的又一優(yōu)點是，毛細管設計可以與一種傳統(tǒng)的燃料噴射器的功能性相結合而使得一個單獨的噴射器能夠供給液體燃料和氣化燃料兩者，這取決于所選擇的排放物控制策略。
序號為10/284,180的美國專利申請中公開了一種以毛細管通道為基礎的燃料氣化器的形式，該專利申請書是本專利申請書的基礎。在該申請中公開了一種用于內燃機的燃料系統(tǒng)，而一種優(yōu)選形式包括多個燃料噴射器，每個噴射器包括(i)至少一個有一入口端和一出口端的毛細管流道；(ii)一個沿該至少一個毛細管流道設置的熱源，該熱源可以運轉而在該至少一個毛細管流道中將一種液體燃料加熱到足以將其至少一部分從液態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)的程度；以及(iii)一個安置在該至少一個毛細管流道出口端附近的用于計量通到內燃機的燃料的閥；一個與該多個燃料噴射器成流體連通的液體燃料供給系統(tǒng)；一個控制供給到該多個燃料噴射器中的每一個的熱源上的電力以獲得一預定目標溫度的控制器，該預定的目標溫度可以將一部分液體燃料轉化為氣態(tài)；用于測定內燃機的空氣流的機構；以及一個用于測量一指示內燃機的發(fā)動機暖機程度的值的傳感器，該傳感器在運轉上連接到該控制器；而且其中，轉化為氣態(tài)的那部分液體燃料參考感知的內燃機狀態(tài)而受到控制，以便盡可能減少排放物。
該專利申請中公開的作為本專利申請基礎的燃料系統(tǒng)在減少發(fā)動機的冷起動和暖機排放物方面是有效的。當該基本上氣化的燃料在空氣中冷凝時，由于形成一種細粒徑液滴的氣溶膠而促進了有效的燃燒。在發(fā)動機冷起動和暖機期間，能將該氣化燃料供到內燃機的燃燒室而減少排放物。
作為本專利基礎的專利申請也公開了一種控制該燃料系統(tǒng)并將燃料輸?shù)絻热紮C的燃料系統(tǒng)的方法，該燃料系統(tǒng)包括至少一個有至少一個毛細管流道的燃料噴射器；一個沿該至少一個毛細管流道設置的熱源，該熱源能夠將該至少一個毛細管流道中的液體燃料加熱到一個足以將其至少一部分從液態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)的程度；以及一個用于計量通到內燃機的燃料的閥，該閥安置在該至少一個毛細管流道的出口端的附近。該方法包括以下步驟測定內燃機的發(fā)動機空氣流；測量一個指示發(fā)動機加熱程度的值；利用這些測量值來測定由于該至少一個毛細管流道而被轉化為氣態(tài)的一部分液體燃料；控制供給到該至少一個燃料噴射器的熱源上的電力，以獲得一預定的目標溫度，該預定的目標溫度可以將這樣測得的那部分液體燃料轉化為氣態(tài)，并將該燃料輸送到內燃機的燃燒室，而且其中該部分被轉化為氣態(tài)的液體燃料被測定，從而獲得最小的排放物。
按照在該專利申請書中描述的一種優(yōu)選形式，該毛細管流道可包括一毛細管，而該熱源可包括一個電阻加熱元件或一段由通過其間的電流加熱的管子。該燃料源可以設置成將增壓的或未增壓的液體燃料輸?shù)皆摿鞯馈Ｔ撛O備可以提供一股與空氣混合的氣化燃料并形成一種液滴平均粒徑為25μm或更小的氣溶膠。
即使利用毛細管通道來氣化燃料，仍然存在一種對于燃料噴射器本身的與起動策略有關的固有的挑戰(zhàn)。特別是，該噴射器最初將包含一定體積的在燃料流路徑的非毛細管部分中的液體燃料。該段噴射器稱為死體積。

圖1例示燃料噴射器10的死體積90。正是在該區(qū)域中在起動時通常存在上一次使用留下的燃料。
雖然流過毛細管的燃料在最初起動時將非?？斓貧饣?，但死體積90中的液體燃料將由于噴射器10的該部分相關的熱慣量而不容易氣化。結果，燃料噴射器10的最初的起動性能通常遇到大于所要粒徑(即大于30微米)的液滴粒徑。如圖2中所示，當燃料噴射策略涉及在進氣閥打開下噴射燃料時，在該粒徑范圍內的液體燃料液滴的最初噴射能導致富燃料的峰值50。相對于一次設有富燃料峰值時形成的另一種起動，在起動時這些富燃料的峰值50會移入未燃燒的碳氫化合物而增加發(fā)動機的排放物。
在一個方面，本發(fā)明指向一種用于控制一燃料系統(tǒng)并將燃料輸?shù)絻热紮C的方法，該燃料系統(tǒng)包括至少一個有至少一個毛細管流道的燃料噴射器；一個沿該至少一個毛細管流道設置的熱源，該熱源能夠將該至少一個毛細管流道中的液體燃料加熱到一個足以將其至少一部分從液態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)的程度；以及至少一個進氣閥，用于選擇地打開和關閉一個從所述至少一個燃料噴射器到所述內燃機中的一燃燒室的通道，該方法包括下列步驟(a)測量一個指示發(fā)動機加熱程度的值；(b)控制供給到該至少一個燃料噴射器的熱源的電力，以獲得一預定的目標溫度，該預定的目標溫度可以將一部分液體燃料轉化為氣態(tài)；以及(c)與步驟(b)同時，當所述至少一個進氣閥處在基本上關閉的位置時從所述至少一個燃料噴射器噴射一個最初的燃料脈沖。
在另一方面，本發(fā)明針對一種用于控制一個燃料系統(tǒng)并將燃料輸送到內燃機的方法，該燃料系統(tǒng)包括至少一個具有至少一個毛細管流道的燃料噴射器；一個沿該至少一個毛細管流道設置的熱源，該熱源能夠將至少一個毛細管流道中的液體燃料加熱到足以將其至少一部分從液態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)的程度；以及至少一個進氣閥，該閥用于選擇地打開和關閉一個從所述至少一個燃料噴射器到所述內燃機中的一燃燒室的通道，該方法包括以下步驟(a)測量發(fā)動機空氣流；(b)測量一個指示發(fā)動機加熱程度的值；(c)測定由該至少一個毛細管流道轉化為氣態(tài)的一部分液體燃料，所述測定步驟利用在步驟(a)和(b)中測量的值；(d)控制供給到該至少一個燃料噴射器的熱源上的電力，以獲得一預定的目標溫度，該預定的目標溫度可以將一部分液體燃料轉化為步驟(c)中測定的氣態(tài)；(e)與步驟(d)同時，從所述至少一個燃料噴射器噴射一個最初的燃料脈沖，而所述至少一個進氣閥處于基本上關閉的位置；以及(f)在所述熱源達到所述預定的目標溫度時，將燃燒輸送到內燃機的燃燒室；其中該部分將被轉化為氣態(tài)的液體燃料被測定而獲得最少的廢氣排放物。
在又一方面，本發(fā)明針對一種用于內燃機的燃料系統(tǒng)，包括(a)多個燃料噴射器，每個噴射器包括(i)至少一個有一入口端和一出口端的毛細管流道；(ii)一個沿該至少一個毛細管流道設置的熱源，所述熱源可以操作而將所述至少一個毛細管流道中的液體燃料加熱到足以將其至少一部分從液態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)的程度；以及(iii)一個用于計量通到內燃機的燃料的閥，該閥置于所述至少一個毛細管流道的所述出口端的附近；(b)一個控制器，用于控制供給到所述多個燃料噴射器中每個的所述熱源上的電力，以獲得一預定的目標溫度，該預定的目標溫度可以將一部分液體燃料轉化為氣態(tài)；以及(c)所述控制器可以運轉而從所述至少一個燃料噴射器噴射一最初的燃料脈沖，而在達到所述預定目標溫度之前，所述進氣閥處在基本上關閉的位置。
該燃料系統(tǒng)在減少內燃機的冷起動和暖機的排放物方面是有效的。通過當基本上氣化的燃料在空氣中冷凝時形成細粒徑液滴的氣溶膠而促進了有效的燃燒。在發(fā)動機的冷起動和暖機期間該氣化燃料可以供給到內燃機的燃燒室，并可以減少排放物。
按照本發(fā)明，還通過設計而提供一種在起動時消除富燃料峰值的方法，在該設計中在起動時從噴射器清洗最初的液體燃料，使得能盡可能減少未燃燒的碳氫化合物。該方法要求調整噴射定時，使得當發(fā)動機開動和毛細管加熱時對著關閉的進氣閥噴射最初的燃料脈沖。
現(xiàn)在作為例子參照附圖參考本發(fā)明的優(yōu)選形式而更詳細地描述本發(fā)明。附圖中圖1是例示其中的死體積和起動時液體燃料的位置的燃料噴射器的示意圖；圖2是例示在先有技術噴射器中產生的富燃料峰值的曲線圖，該圖對應于利用一種打開進氣閥噴射的起動策略；圖3以部分截面圖例示一種按照一優(yōu)選形式的包括于一個改型的傳統(tǒng)側輸孔口燃料噴射器上游有的一電熱毛細管的在線加熱的噴射器；圖4以部分截面圖表示另一種有一電熱毛細管的蒸氣-液體在線加熱的噴射器，能夠按照另一優(yōu)選形式而同時提供一股液體燃料流；圖5是按照又一優(yōu)選形式的燃料噴射器的另一實施例的截面圖；圖6是同時表示一個處于關閉位置的閥的加熱毛細管燃料噴射器和傳統(tǒng)的燃料噴射器兩者的側視圖；圖7是反映本發(fā)明的起動燃料噴射策略的空氣/燃料蹤跡；圖8是例示按照本發(fā)明說明的直接比較作為噴射結束的函數(shù)的最小空氣/燃料比的曲線圖；圖9是其中一個獨立的蒸氣燃料噴射器與一傳統(tǒng)的燃料噴射器聯(lián)合使用的燃料輸送和發(fā)動機/控制器系統(tǒng)的示意圖；以及圖10是其中通過一個雙重(高/低)電源來控制通到該噴射器的電力的蒸氣/液體燃料噴射器控制算法。
現(xiàn)在參照圖1～10中例示的實施例，各圖中相同的標號表示相同的部件。
本發(fā)明提供一種用于內燃機的冷起動、加熱和正常運轉的燃料系統(tǒng)及其控制方法。該燃料系統(tǒng)包括一個有一毛細管流道的燃料噴射器，能夠加熱液體燃料，從而將基本上氣化的燃料供應到發(fā)動機氣缸中。與傳統(tǒng)的燃料噴射器系統(tǒng)相比，該基本上氣化的燃料燃燒時排放較少。而且，該燃料系統(tǒng)需要的電力較少，其加熱時間比其它氣化技術短。此外，該燃料系統(tǒng)的運轉在起動時使用一種調整的燃料噴射定時方法來消除富燃料峰值信號。
通常，汽油在低溫下不易氣化。在冷起動和暖機期間，液體燃料蒸發(fā)相當少。這樣，為了獲得將會燃燒的空氣/燃料混合物，需要對發(fā)動機的每個氣缸提供過量的液體燃料。在點燃從過量的液體燃料產生的燃料蒸氣時，從氣缸排放的燃燒氣體包括未燃燒的燃料和不希望有的氣體排放物。但是，在達到正常的運轉溫度時，液體燃料易于氣化，因此為了獲得易于燃燒的空氣/燃料混合物，只需較少的燃料。有利的是，在達到正常的運轉溫度時，空氣/燃料混合物可以在或接近化學當量比時受到控制，由此減少未燃燒的碳氫化合物和一氧化碳的排放。此外，當在或接近化學當量比處控制加燃料時，為了同時氧化未燃燒的碳氫化合物和一氧化碳與減少三向催化劑(TWC)上的氮氧化物，在排放氣流中只利用足夠的空氣。
本發(fā)明的系統(tǒng)和方法將已經基本上氣化的燃料噴入進氣流道或直接噴入發(fā)動機氣缸，由此在發(fā)動機的起動和加熱期間不需要過量燃料。燃料優(yōu)先地以化學當量的或貧燃料的混合物形式與空氣或空氣和稀釋劑一起輸入發(fā)動機，因此在冷起動和暖機期間實際上所有燃料都被燃燒。
利用傳統(tǒng)的孔口燃料噴射，為了保證發(fā)動機快速可靠地起動，需要加入過量燃料。在富燃料的狀態(tài)下，當催化劑加熱時，到達三向催化劑的排放氣流并不包含足夠的空氣來氧化過量的燃料和未燃燒的碳氫化合物。解決該問題的一種途徑是在催化轉換器的上游利用一個空氣泵向排放氣流供應額外的空氣。其目的是產生一股化學當量的或稍許貧燃料的排放氣流，一旦催化劑達到其點火溫度，該氣流就能在催化劑表面上方起反應。相反，本發(fā)明的系統(tǒng)和方法能使發(fā)動機在冷起動和暖機期間在化學當量或甚至稍許貧燃料的狀態(tài)下運轉，因而不需要過量的燃料和額外的排放空氣泵，由此減少了處理系統(tǒng)后排氣的費用和復雜性。
另一種處理冷起動和暖機期間催化劑加熱問題的途徑是在該期間謹慎地運轉非常富燃料的發(fā)動機。利用一臺排放空氣泵將空氣供應到該富燃料排放氣流中，可以產生一種易燃的混合物，該化合物或者通過自動點火或者通過催化轉換器上游或其中的某個點火源而燃燒。由于此種氧化過程而產生的放熱顯著地加熱該排放氣體，而當排放氣體通過催化劑時該熱量大部分傳遞到催化轉換器。利用本發(fā)明的系統(tǒng)和方法，可以控制發(fā)動機而交替地運轉富燃料和貧燃料的氣缸，從而獲得同樣的效果，但不需要空氣泵。例如，利用一臺四氣缸發(fā)動機，兩個氣缸可以在冷起動和暖機期間富燃料地運轉而在排氣中產生未燃燒的碳氫化合物。其余兩個氣缸將在冷起動和暖機期間貧燃料地運轉而在排放氣流中提供氧。
按照本發(fā)明的一種燃料系統(tǒng)包括至少一個毛細管尺寸的流道，受增壓的燃料在被噴入發(fā)動機供燃燒之前先通過該通道而流動?？梢蕴峁┮环N毛細管尺寸的流道，其液力直徑優(yōu)選地小于2mm，更優(yōu)選地小于1mm，最優(yōu)選地小于0.5mm。液力直徑用于計算通過一流體載帶元件的流體流量。液力半徑定義為該流體載帶元件的流通面積除以與該流體接觸的固體邊界的周長(通常稱為“潤濕”周長)。在圓形截面的流體載帶元件的情況下，當該元件充滿地流動時，液力半徑為(πD2/4)/πD＝D/4。對于流體在非圓形的流體載帶元件中的流動，使用液力直徑。從液力半徑的定義看，具有圓形截面的流體載帶元件的直徑是其液力半徑的四倍。因此，液力直徑定義為液力半徑的四倍。
沿毛細管通道加熱，因此當液體燃料沿該通道行進時，其至少一部分進入通道而轉化為蒸氣。燃料流出毛細管通道時基本上氣化，其中任意地含少量尚未氣化的熱的液體燃料?；旧蠚饣敢后w燃料體積的至少50％被熱源所氣化，更優(yōu)選的為至少70％，最優(yōu)選的為至少80％。雖然由于產生復雜的物理效應而可能難以達到100％的氣化，但希望能完全氣化。這些復雜的物理效應包括燃料沸點的變化，因為沸點與壓力有關，而壓力在毛細管流道中能夠變化。因此，雖然大家相信在毛細管流道中加熱時大部分燃料達到了沸點，但一些液體燃料可能沒有加熱到足以完全氣化，結果是一部分液體燃料與已氣化的流體一起通過毛細管流道的出口。
該毛細管尺寸的流體通道最好是在一個諸如單層或多層金屬、陶瓷或玻璃體的毛細管主體中形成的。該通道具有通向入口和出口的周圍封閉的體積，出入口之一或兩者可向毛細管主體的外部開口，或者可以連接到同一主體或另一主體內的另一通道上或配件上。加熱器可以由主體的一部分如一段不銹鋼管制成，或者加熱器可以是毛細管主體中或其上包括的分立的電阻加熱材料層或絲。該流體通道可以是包括一個通向入口和出口而其中可通過流體的周圍封閉的體積。該流體通道可以有任何想要的截面，最好是直徑均勻的圓形截面。毛細管流體通道的其它截面包括非圓形的形狀，如三角形、正方形、矩形、橢圓形或其它形狀，而通道截面不需要均勻。該流體通道可以直線地或非直線地延伸，可以是單個通道或多路通道。在毛細管通道為金屬毛細管時，毛細管內徑可以為0.01～3mm，優(yōu)選地為0.1～1mm，最優(yōu)選地為0.15～0.5mm。或者是，毛細管通道可以由其橫截面積限定，該面積可以是8×10-5～7mm2，優(yōu)選地為8×10-3～8×10-1mm2，更優(yōu)選地為2×10-2～2×10-1mm2。單個或多個毛細管、各種壓力、各種毛細管長度、各種外加到毛細管上的熱量和不同的截面積的許多組合，均適合于給定的用途。
液體燃料可以在至少0.7kg/cm2(10psig)最好是至少1.4kg/cm2(20psig)的壓力下供給到毛細管流道。在毛細管通道為內徑約0.051cm(0.020英寸)而長約15.2cm(6英寸)的不銹鋼管時，燃料最好在7kg/cm2(100psig)或以下的壓力下供給到毛細管通道，以獲得一臺典型尺寸的汽車發(fā)動機氣缸的化學當量起動所需的質量流動速率(100～200mg/s量級)。該至少一個毛細管通道提供足夠的基本上氣化的燃料流，以保證可以在發(fā)動機的氣缸內被點火和燃燒的化學當量的或近化學當量的燃料和空氣混合物而不會產生高水平的未燃燒的碳氫化合物或其它排放物。該毛細管的特征也在于具有低的熱慣量，因而該毛細管通道可以非?？焖俚貛У綒饣剂纤璧臏囟龋瑑?yōu)選地在2.0秒內，更優(yōu)選地在0.5秒內，最優(yōu)選地在0.1秒內，這在包括發(fā)動機冷起動在內的用途中是有利的。在發(fā)動機正常運轉期間這種低的熱慣量也有好處，如改善了燃料輸送對發(fā)動機功率需求的突然變化的響應程度。
在加熱的毛細管通道中氣化液體燃料期間，可能在毛細管壁上積累碳和/或重碳氫化合物的沉積物，從而可能嚴重地限制了燃料的流動，這可能最終導致毛細管流道的堵塞。這些沉積物累積的速率是毛細管壁溫度、燃料流動速率和燃料類型的函數(shù)。據(jù)信，燃料添加劑對減少此類沉積物可能有用。但是，如果堵塞發(fā)生，可以通過氧化沉積物來清除堵塞。
圖3表示一種用于按照本發(fā)明來氣化從液體燃料源引出的液體燃料的燃料噴射器10。噴射器10包括一個有一入口端14和一出口端16的毛細管流道12，入口端14與液體燃料源F成流體連通，以便將基本上液態(tài)的液體燃料引入毛細管流道12。
最好是，一個針閥組件18由電磁線圈28運轉。電磁線圈28具有連接到電連接器30上的線圈繞組32。當線圈繞組32被激勵時，電磁線圈元件36被引入線圈繞組32的中心。當線圈繞組32斷電時，彈簧38將電磁線圈元件彈回其原來位置。針40連接在電磁線圈元件36上。由線圈繞組32通電產生的電磁線圈元件36的移動使針40離開小孔42而允許燃料通過小孔42流動。
沿毛細管流道12配置一個熱源20。最優(yōu)選的是，熱源20是通過用電阻材料的管子制造毛細管流道12而提供的，當管子上接頭22和24處連接電源而在其間輸送電流時，毛細管通道12的一部分就形成一個加熱器元件?？梢岳斫猓瑹嵩?0然后可以運轉而將毛細管通道12中的液體燃料加熱到一個足以將至少一部分燃料從液態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)的程度，并從毛細管通道12的出口端16輸出一股基本上氣化的燃料流。
按照本發(fā)明，加熱的毛細管流道12可以產生一股氣化燃料流，后者在空氣中冷凝而形成一種通常稱為氣溶膠的氣化燃料、燃料液滴和空氣的混合物。與傳統(tǒng)的汽車孔口燃料噴射器相比，該孔道噴射器輸送由150～200μm的Sauter平均直徑(SMD)的液滴組成的燃料噴霧，而氣溶膠的平均液滴直徑小于25μm SMD，優(yōu)選地小于15μm SMD。因此，由按照本發(fā)明的加熱毛細管產生的燃料液滴的大多數(shù)可以被一股空氣流載帶入燃燒室中，而不管流動路徑如何。
在冷起動和暖機狀態(tài)下，傳統(tǒng)的噴射器和本發(fā)明的加熱的毛細管流道的液滴粒徑分布之間的差別特別關鍵。具體地說，使用一個傳統(tǒng)的孔口燃料噴射器時，相當冷的進氣歧管部件需要過分加入燃料，使得撞擊在該進氣部件上的燃料大液滴的足夠比率氣化而產生一種可以點燃的燃料/空氣混合物。相反，由本發(fā)明的燃料噴射器產生的氣化燃料和細液滴在冷起動時基本上不受發(fā)動機部件的溫度的影響，從而在發(fā)動機冷起動期間不需要過量添加燃料。與使用傳統(tǒng)的燃料噴射器系統(tǒng)時發(fā)動機產生的排放物相比，通過使用本發(fā)明的加熱的毛細管噴射器而提供的不需過量添加燃料與對發(fā)動機的燃料/空氣比的更精確的控制相結合，后者大大地減少了冷起動的排放物。除了減少過量添加燃料以外，也應當注意到，按照本發(fā)明的加熱的毛細管噴射器還能夠在冷起動和暖機期間進行貧燃料運轉，這導致在加熱催化轉換器時更大地減少尾管排放物。
仍然參照圖3，毛細管流道12可以包括一個如不銹鋼毛細管的金屬管，而該加熱器由管子20的通過電流的長度組成。在一優(yōu)選的實施例中，該毛細管的內徑為約0.051～0.076cm(0.020～0.030英寸)，加熱長度為約5.08～25.4cm(2～10英寸)，而將燃料供入管12的壓力小于7.0kg/m2(100psig)，優(yōu)選地小于4.9kg/cm2(70psig)，更優(yōu)選地小于4.2kg/m2(60psig)，最優(yōu)選地小于3.1kg/m2(45psig)或更小。已經顯示，當氣化燃料在環(huán)境溫度下于空氣中冷凝時，該實施例產生的氣化燃料所組成的氣溶膠液滴的粒徑分布最大范圍為2～30μm SMD，平均液滴粒徑為約5～15μm SMD。在冷起動溫度下能快速而接近完全地氣化的燃料液滴最佳粒徑為小于約25μm。該結果可以通過對一根15.2cm(6英寸)的不銹鋼毛細管外加約10.2～40.8kg-m/sec(100～400W)如20.4kg-m/sec(200W)的電功率來取得，該電功率對應于氣化燃料能量含量的2～3％。將該電功率外加到毛細管上的方法有用導電材料如不銹鋼來制成全部管子，或在至少一部分其中有流道的不導電的管子或疊合板上提供一種導電材料如通過疊合或涂敷電阻材料而在該管子或疊合板上形成一個電阻加熱器。該毛細管的電阻部件是根據(jù)材料的電阻溫度系數(shù)而選擇的。該材料的溫度可以通過外加電力來獲得一目標電阻而受控制。可以將電線連接在該導電材料上而向該加熱器提供電流，從而沿其長度加熱該管子。沿其長度加熱該管子的其它方法可以包括感應加熱(例如通過安置在通道周圍的電線圈)或相對于該流道而安置的用來加熱該通道的長度的其它熱源，這種加熱是通過傳導、對流或輻射的熱傳遞方法之一或其組合而進行的。
雖然一種最佳的毛細管具有約15.2cm(6英寸)的加熱長度和約0.051cm(0.020英寸)的內徑，但其它毛細管構型也能提供可以接受的蒸氣質量。例如，內徑可以為0.05～0.08cm(0.02～0.03英寸)，而毛細管的加熱部分可以為2.5～25.4cm(1～10英寸)。在冷起動和暖機后，不需要加熱該毛細管，使得該未加熱的毛細管能夠在正常溫度下向發(fā)動機提供足夠的液體燃料。
從按照本發(fā)明的燃料毛細管流出的氣化燃料可以在現(xiàn)有孔口燃料噴射器的同一位置或沿進氣歧管的另一位置處噴入發(fā)動機的進氣歧管中。但是，如果需要，該燃料毛細管能配置成將氣化燃料直接輸入發(fā)動機的每個氣缸。該燃料毛細管對系統(tǒng)提供這樣的好處，就是當起動發(fā)動機時，產生必須對著一個關閉的進氣閥的背面噴射的較大的燃料液滴。最好是，與傳統(tǒng)燃料噴射器的出口的配置相似，燃料毛細管的出口也安置成與進氣歧管壁齊平。
在起動發(fā)動機約20秒(或者最好更少)之后，可以斷掉用于加熱毛細管流道12的電力，并用傳統(tǒng)的燃料噴射器起動液體噴射，以便進行正常的發(fā)動機運轉。也可以通過一個未加熱的毛細管流道12經過連續(xù)噴射或可能的脈沖噴射利用液體燃料噴射來進行正常的發(fā)動機運轉。
參照圖4，圖示一種按照本發(fā)明的雙蒸氣/液體燃料噴射器100。蒸氣/液體燃料噴射器100包括一個有一入口端114和一出口端116的毛細管流道112，入口端114與液體燃料源F成流體連通，以便將基本上液態(tài)的液體燃料引入毛細管流道112和液體通道102。
一個針閥組件118受電磁線圈128運轉而用于控制從毛細管流道112和/或液體通道102來的燃料流。電磁線圈128具有連接到電連接器130上的線圈繞組132。當線圈繞組132受到激勵時，電磁線圈元件136被吸入線圈繞組132的中心。如上所述，當線圈132斷電時，彈簧138使電磁線圈元件返回原來位置。針140連接在電磁線圈元件136上。由于線圈繞組132通電而產生的電磁線圈元件136的運動使針140受吸引而離開小孔142，從而允許燃料流過小孔142。
沿毛細管流道112設置一熱源120。最優(yōu)選的是，熱源120是通過用一電阻材料管子制成毛細管流道112而提供的，當在接頭122和124處連接一電源而通電時，毛細管流道112的一部分形成一加熱器元件。可以理解，熱源120而后可以運轉而將毛細管流道112中的液體燃料加熱到足以使其至少一部分從液態(tài)變成氣態(tài)的程度，并從毛細管通道112的出口端116輸送一股基本上氣化的燃料。在發(fā)動機起動約20秒(或最好更少時間)后，可以終止流到該毛細管通道的汽流，并驅動傳統(tǒng)的液體通道102，以便繼續(xù)運轉發(fā)動機。
現(xiàn)在參照圖5，圖示本發(fā)明的又一示范的實施例。圖5中例示一種具有在燃料噴射器200內部成線圈狀的非直線形(螺旋狀)的加熱毛細管流道212。在該實施例中，毛細管流道212圍繞電磁線圈組件228成線圈狀，并沿由電連接器222和224限定的加熱長度220加熱。該實施例用于空間有限而不能采用直線形毛細管的狀況。此外，該實施例可以適合于與傳統(tǒng)的燃料噴射器一起使用(見圖6)，以便在正常的運轉狀態(tài)下將燃料輸往發(fā)動機。
現(xiàn)在參照圖6，發(fā)動機進氣口300裝有一個加熱的毛細管噴射器10(為參照圖1描述的類型)和一個傳統(tǒng)的液體燃料噴射器350。在該實施例中，在發(fā)動機的冷起動和暖機期間，燃料將由沿其長度320加熱的毛細管流道312輸往發(fā)動機。在發(fā)動機起動第一個約20秒(或最好更少時間)后，停止加熱的毛細管噴射器10的作用而驅動用于發(fā)動機正常運轉的傳統(tǒng)的燃料噴射器350。
圖6也例示按照本發(fā)明的說明而在起動時清洗從噴射器來的燃料的方法。很容易理解，雖然圖6包括加熱的毛細管噴射器10和傳統(tǒng)的燃料噴射器350兩者，但該清洗方法卻可只用于一個單獨的加熱噴射器而沒有傳統(tǒng)的燃料噴射器。其次，下面討論的清洗方法可以用于多個上述類型的加熱的毛細管燃料噴射器。
現(xiàn)在討論清洗燃料噴射器死容積中最初包含的液體燃料的方法。通過利用該方法，可以大大減少從剩余的燃料產生的未燃燒的碳氫化合物排放物。按照該方法，首先，可以調整氣化噴射器的燃料噴射定時(通過如下所述的適宜的編制程序的控制系統(tǒng)400)，使得最初的燃料脈沖是對著處于關閉位置中的進氣閥325而被噴射的。結果，留在加熱的毛細管噴射器10中的最初的液體燃料將沉積在進氣閥325的背面上而不會被噴入氣缸。
在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例中，雖然產生了最初的燃料脈沖，但加熱的燃料噴射器中的毛細管通道被加熱到指定的目標溫度。在最初清洗加熱的燃料噴射器10(和可能的其它加熱的燃料噴射器)中的液體燃料之后，相關的毛細管通道將處在足以將氣化燃料基本上供應到氣缸的目標溫度。在控制策略中的該點處，可以對著打開或關閉位置中的進氣閥325噴射氣化燃料而基本上不會影響發(fā)動機排出的未燃燒的碳氫化合物的排放值。
與在進氣閥325的背面液體燃料形成膠泥的傳統(tǒng)的燃料噴射策略不同，從燃料噴射器10來的最初的液體燃料在閥325的背面形成一薄層。這種差異很顯著，因為該液體薄層的蒸發(fā)不會顯著地改變通往發(fā)動機的空氣/燃料比，因此，未燃燒的碳氫化合物的排放值仍然很大程度上不受影響。
圖7中示出該燃料噴射策略對發(fā)動機的空氣/燃料比的影響。圖7中示出的結果以及圖2和圖8中呈現(xiàn)的結果是屬于冷怠速噴射器的“插入”(cut-in)試驗的程序的。在這些試驗中，發(fā)動機是車載的，冷卻劑保持在相當?shù)偷臏囟龋诿看卧囼灥拈_始，這些噴射器是開啟的。通過圖7(反映本發(fā)明的燃料噴射策略)與圖2(反映先有技術的燃料噴射器策略)的比較可以看出，利用本發(fā)明可顯著減少富燃料噴射的峰值。其次，已知富燃料噴射峰值的顯著減少可轉而減少發(fā)動機排出的未燃燒的碳氫化合物排放物。
參照圖8，該圖提供作為噴射結束的函數(shù)的觀測到的最小λ(空氣/燃料)值的直接比較。圖8還用于例示本發(fā)明中對著關閉的進氣閥清洗噴射器死容積中的最初液體的好處。再一次，圖8中呈現(xiàn)的結果屬于冷怠速噴射器“插入”試驗的程序，其中，發(fā)動機是汽車運載的，冷卻劑保持在相當冷的溫度，而在每個試驗的開始，這些噴射器是開通的。
圖9表示用于運轉內燃機510的控制系統(tǒng)400的示范示意圖，該控制系統(tǒng)包括一個與液體燃料源410和液體燃料噴射路徑660成流體連通的液體燃料供給閥620、一個與液體燃料源410和毛細管流道480成流體連通的燃料供給閥610，以及一個與氧化氣體源470和毛細管流道480成流體連通的氧化氣體供給閥420。該控制系統(tǒng)包括一個控制器450，后者通常接收多個從各種發(fā)動機傳感器如發(fā)動機速度傳感器460、進氣歧管空氣溫度和壓力傳感器462、冷卻劑溫度傳感器464、排氣空氣/燃料比傳感器550、燃料供給壓力412等來的多個輸入信號。在運轉中，控制器450根據(jù)一個或多個輸入信號而執(zhí)行一控制算法，并隨后向氧化器供給閥420產生一個用于根據(jù)本發(fā)明而清除堵塞的毛細管通道的輸出信號424、一個通到液體燃料供給閥620的輸出信號414、一個通到燃料供給閥610的輸出信號434以及一個通到電源的加熱電力指令444，該電源向毛細管480傳送電力而加熱。
在運轉中，按照本發(fā)明的系統(tǒng)可以做成反饋利用排放氣體再循環(huán)加熱而在燃燒期間產生的熱量，使得液體燃料被加熱到當其通過毛細管流道480時，足以基本上氣化液體燃料，從而不需要或可以減少或可以補充用電力或其它方法加熱毛細管流道480。
如可以看到的，在圖9的構型中，通到發(fā)動機控制單元(ECU)450的各輸入信號分別包括燃料供給電壓412、冷卻劑溫度464、進氣歧管空氣溫度和壓力462、發(fā)動機速度460、節(jié)流閥角度520和排氣空氣/燃料比550。同樣，圖示的從ECU450出來的各輸出信號包括一空氣供給指令424、一燃料供給指令434、一燃料噴射指令452和一加熱電力指令444。
可以理解，從發(fā)動機來的各信號被送往發(fā)動機控制器，后者然后利用這些信號來完成與噴射氣化燃料有關的各種功能，包括確定應當輸送到發(fā)動機而使排放最小的燃料類型(液體或蒸氣)、為了起動和讓發(fā)動機暖機并盡可能減小排放而噴射適當?shù)娜剂狭?、控制供給毛細管流道的電力以便獲得一目標電阻從而轉化為所要的目標溫度以及調整相位到液體燃料噴射。
圖10中示意表示一個最佳的控制算法的例子。圖10的燃料噴射器控制算法1000經過一雙重(高/低)電源而控制通到噴射器的電力?？刂扑惴?000通過將汽車的鑰匙切換到“on(開通)”位置1010而起動。在確定待輸送到發(fā)動機的燃料類型(液體或蒸氣)時，可以是冷卻劑溫度或代表發(fā)動機加熱程度(如潤滑劑溫度、進氣歧管空氣溫度或從發(fā)動機起動算起的經過時間)的其它信號的發(fā)動機信號1030與一設定點比較。如果冷卻劑或潤滑劑或進氣歧管空氣溫度(視情況而定)大于或等于設定點，那么發(fā)動機控制器將規(guī)定液體燃料輸送到發(fā)動機1040。同樣，如果發(fā)動機運轉而從發(fā)動機起動所經過的時間大于或等于設定點(如5分鐘)，那么發(fā)動機控制器將規(guī)定液體燃料輸送到發(fā)動機1040。
或者是，如果代表發(fā)動機加熱程度的信號(如冷卻劑溫度)低于設定點，那么ECU將預熱毛細管通道1060，并任選地使發(fā)動機1090同步，以便通過增加的起動時間而開通閥的噴射。在圖10的實施例中，通過一基本的通/斷控制環(huán)路而達到毛細管流道的預熱溫度，在該環(huán)路中，熱量供給到該毛細管，直到測量到目標溫度1070(電阻)。當溫度達到目標值1070而發(fā)動機仍然起動時，短時間切去通往毛細管流道的熱量(1080)而允許溫度稍許下降。在該短暫的“斷開”時間后，重新向毛細管流道供給電力，以便測量溫度。在該點處該控制環(huán)路繼續(xù)。
一旦達到了毛細管目標溫度1070，而任選地使發(fā)動機為了打開閥門噴射1090而同步，那么調整噴射器而接收從ECU來的燃料噴射指令。給定了與加熱的毛細管輸送方法有關的相當?shù)偷臒豳|量，預期該加熱過程花費顯著小于0.5秒的時間，更優(yōu)選的是0.1秒的量級。因此，在該噴射器運轉的階段中，限制速率的步驟將與發(fā)動機1090同步，如果這樣一個過程被包括在發(fā)動機起動策略中的話。
在噴射適當量的燃料以便冷起動和暖機發(fā)動機的過程中，按照圖9中示意表示的方法來確定在冷起動和暖機期間引入發(fā)動機的液體燃料的量。再參照圖9，可以理解，可以通過一種斷開環(huán)路控制算法來支配該燃料噴射階段，在該算法中，根據(jù)諸如發(fā)動機速度460和加速器位置520之類的因素通過查閱圖而確定噴射的燃料量。或者是，燃料噴射可以通過一個反饋控制環(huán)路或一種由節(jié)流閥位置520支配的預測控制算法來進行支配，在該反饋控制環(huán)路中，利用排氣的空氣/燃料比信號550來確定燃料的噴射量。在又一實施例中，節(jié)流閥位置信號520被通到ECU 450，而一種預測控制策略被用來確定用于給定的發(fā)動機狀態(tài)所需的燃料數(shù)量。
再參照圖10，為了保證整個冷起動和暖機時期內高質量的蒸氣被噴入發(fā)動機中，當燃料輸送產生脈動和/或發(fā)動機加燃料的要求變化時，提供一種技術來控制通到毛細管流道的電力，以維持一個目標電阻(即溫度)。這表示于圖10的“控制環(huán)路”1200中。如圖10中所示，利用毛細管流道的電阻作為反饋來確定通到毛細管流道的電力的適當調整，從而保持測得電阻對冷毛細管流道電阻的目標比率(R/R0)1130。
圖10中表示的實施例描述一個步進方式或數(shù)字控制算法，其中，如果R/R01130小于或等于該設定點，那么就供給高的電力1140來加熱毛細管。相反，當R/R01130大于該設定點時，就向該毛細管流道供給低的電力1150。在這樣一種低電力的條件下，該裝置遇到對流冷卻，而電阻被測量而向后通到該控制器。
如上所示，使用一個合適的電阻設定點對于以毛細管流道為基礎的燃料噴射器的性能是關鍵的。也就是，一個低的設定點將造成缺少輸送給燃料的熱量，這轉而造成輸送給發(fā)動機的蒸氣質量差。反之，一個高的設定點將造成毛細管端部附近的局部熱點，使得該毛細管的其余部分的溫度顯著地低于由毛細管的電阻表示的平均溫度。因此，這樣一種狀態(tài)也造成蒸氣質量差。
根據(jù)這些觀測，已經經驗地確定，一個給定的毛細管的最佳電阻設定點一般對應于這樣一個點，在該點處電力對通過該毛細管的質量流量之比是最大的。重要的是要注意到，對于一個給定的毛細管流道，一個最佳的電阻設定點對燃料壓力多半是不敏感的。
如圖10中所示，與R/R01130的控制并列，冷卻劑溫度1160繼續(xù)與表示完全溫暖的發(fā)動機狀態(tài)的設定點比較。如果冷卻劑溫度低于相應的設定點，那么熱量繼續(xù)經過毛細管流道控制環(huán)路1200而供給到毛細管流道，從而高質量的燃料蒸氣繼續(xù)輸送到發(fā)動機。相反，如果冷卻機溫度1160高于溫度發(fā)動機運轉用的設定點，那么控制算法開始轉到液體燃料的相位。
再參照圖9，從氣化燃料切換到液體燃料的過程可以取若干形式中的任何一種，并將是所用的特定的毛細管流道噴射器構型的函數(shù)。在切換到液體燃料的一種途徑中，利用冷卻劑溫度信號464來驅動轉換閥610和620，并任選地使電力不能通到毛細管流道，轉換閥將燃料供應引離毛細管流道480而引向傳統(tǒng)的液體燃料噴射流道660。在實踐中，該途徑將需要圖6中示意示出的燃料噴射器構型。
雖然在附圖和以上描述中已詳細例示和敘述了本發(fā)明，但所公開的實施例只是例示而不起限制作用。所有落在本發(fā)明范圍內的變化和修改都期望受到保護。作為例子，當需要較高的容積流量時，可以提供多個毛細管通道，而燃料平行通過這多個通道。
權利要求
1.一種用于控制一個燃料系統(tǒng)并將燃料輸送到內燃機的方法，該燃料系統(tǒng)包括至少一個具有至少一條毛細管流道的燃料噴射器；一個沿該至少一個毛細管流道設置的熱源，該熱源能夠將該至少一條毛細管流道中的液體燃料加熱到足以將其至少一部分從液態(tài)轉變?yōu)闅鈶B(tài)的程度；以及至少一個進氣閥，該閥用于有選擇地打開和關閉一條從所述至少一個燃料噴射器到所述內燃機中的一燃燒室的通道，該方法包括以下步驟(a)測量一個指示發(fā)動機預熱程度的值；(b)控制供給到該至少一個燃料噴射器的熱源上的電力，以獲得一預定的目標溫度，該預定的目標溫度可以將該部分液體燃料轉化為氣態(tài)；以及(c)與步驟(b)同時，從所述至少一個燃料噴射器噴射一個最初的燃料脈沖，而所述至少一個進氣閥處于基本上關閉的位置。
2.權利要求1的方法，其特征在于，在噴射所述最初的燃料脈沖時，所述至少一個進氣閥處在完全關閉的位置。
3.任何上述權利要求的方法，其特征在于還包括在所述最初燃料脈沖后和獲得所述熱源的所述預定溫度時返回到正常的燃料噴射定時的步驟。
4.任何上述權利要求的方法，其特征在于，所述最初的燃料脈沖是對著所述至少一個進氣閥的背面噴射的。
5.任何上述權利要求的方法，其特征在于，所述燃料系統(tǒng)包括多個燃料噴射器，每個噴射器具有至少一條毛細管流道。
6.權利要求1、2、3或4的方法，其特征在于，所述燃料系統(tǒng)還包括至少一個設有至少一條毛細管流道的燃燒噴射器。
7.一種用于控制一個燃料系統(tǒng)并將燃料輸送到內燃機的方法，該燃料系統(tǒng)包括至少一個具有至少一條毛細管流道的燃料噴射器；一個沿該至少一個毛細管流道設置的熱源，該熱源能夠將該至少一條毛細管流道中的液體燃料加熱到足以將其至少一部分從液態(tài)轉變?yōu)闅鈶B(tài)的程度；以及至少一個進氣閥，該閥用于有選擇地打開和關閉一條從所述至少一個燃料噴射器到所述內燃機中的一燃燒室的通道，該方法包括以下步驟(a)測定發(fā)動機空氣流量；(b)測量一個指示發(fā)動機加熱程度的值；(c)測定由該至少一條毛細管流道轉化為氣態(tài)的一部分液體燃料，所述測定步驟采用步驟(a)和(b)中被測得的值；(d)控制供給到該至少一個燃料噴射器的熱源上的電力，以獲得一預定的目標溫度，該預定的目標溫度可以將該部分液體燃料轉化為步驟(c)中所測定的氣態(tài)；(e)與步驟(d)同時地從所述至少一個燃料噴射器噴射一個最初的燃料脈沖，而所述至少一個進氣閥處于基本上關閉的位置；以及(f)在所述熱源達到所述預定的目標溫度時，將燃料輸送到該內燃機的燃燒室；其中測定該部分要被轉化為氣態(tài)的液體燃料而產生最少的廢氣排放物。
8.權利要求7的方法，其特征在于，所述測定發(fā)動機空氣流量的步驟還包括(i)測量發(fā)動機速度和(ii)測量該內燃機的進氣歧管壓力。
9.任何上述權利要求的方法，其特征在于，所述控制供給到該至少一個燃料噴射器的熱源的電力的步驟包括設定一電阻值的步驟，該電阻值與預定的目標溫度有關。
10.任何上述權利要求的方法，其特征在于，所述控制供給到該至少一個燃料噴射器的熱源的電力的步驟采用一個雙電源。
11.任何上述權利要求的方法，其特征在于，將被氣化的燃料輸送到該內燃機的燃燒室限于該內燃機的起動和預熱運轉期間。
12.任何上述權利要求的方法，其特征在于還包括當該內燃機處于充分暖機狀態(tài)時將液體燃料輸送到該內燃機的燃燒室。
13.一種用于內燃機的燃料系統(tǒng)，包括(a)多個燃料噴射器，每個噴射器包括(i)至少一條有一入口端和一出口端的毛細管流道；(ii)一個沿該至少一條毛細管通道設置的熱源，所述熱源可以運轉而將所述至少一條毛細管流道中的液體燃料加熱到足以將其至少一部分從液態(tài)轉變?yōu)闅鈶B(tài)的程度；以及(iii)一個用于計量通到該內燃機的燃料的閥，該閥置于所述至少一條毛細管流道的所述出口端的附近；(b)一個控制器，用于控制供給到所述多個燃料噴射器中每個的所述熱源上的電力，以獲得一預定的目標溫度，該預定的目標溫度可以將該部分液體燃料轉化為氣態(tài)；(c)所述控制器可運轉來從所述至少一個燃料噴射器噴射一個最初的燃料脈沖，而在達到所述預定的目標溫度之前，所述進氣閥處在一個基本上關閉的位置中。
14.權利要求13的燃料系統(tǒng)，其特征在于，在噴射所述最初的燃料脈沖時，所述進氣閥處在完全關閉的位置中。
15.任何上述權利要求的燃料系統(tǒng)，其特征在于，在所述最初的燃料脈沖之后和獲得所述熱源的預定溫度時，所述控制器可運轉來返回到正常的燃料噴射定時。
16.任何上述權利要求的燃料系統(tǒng)，其特征在于，所述最初的燃料脈沖是對著所述至少一個進氣閥的背面噴射的。
全文摘要
一種用于內燃機的包括多個燃料噴射器的燃料系統(tǒng)，每個噴射器包括至少一個有一入口端和一出口端的毛細管流道；一個沿該至少一個毛細管流道設置的熱源，該熱源可以運轉而將該至少一個毛細管流道中的液體燃料加熱到足以將其至少一部分從液態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)的水平；一個用于計量通到內燃機的閥；一個控制供給到每個燃料噴射器的熱源以獲得一預定目標溫度的控制器；一個用于測定發(fā)動機空氣流的傳感器；以及一個用于測量一指示內燃機的發(fā)動機加熱程度的傳感器。按照本發(fā)明的另一方面，一個最初的液體燃料脈沖受到燃料噴射器的清洗，而該進氣閥處于基本上關閉的位置，從而在起動時進一步盡可能減少碳氫化合物排放物。
文檔編號F02M51/06GK1798919SQ200480014852
公開日2006年7月5日 申請日期2004年4月9日 優(yōu)先權日2003年4月10日
發(fā)明者J·-R·林納, J·P·梅洛, C·斯穆策爾 申請人:菲利普莫里斯美國公司