JP2002528671A - エンジン用混合気混合装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 混合気混合装置が内燃エンジンの吸気マニホルドと吸気ダクトとの間に設けられる。この装置は吸気ダクト内に延び、混合気を装置内に導く開口入口端を有する。閉塞下流側端部により混合気は、燃料を粉砕し空気と混合させる特別の孔を介して吸気ダクトの下流側に送られる。この構成により、混合気は吸気ダクトに向かって、かつ、それに平行に通過するよう強制され、熱的接触により燃料の気化が行われる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 （技術分野） 本発明は、混合気をエンジンの燃焼室に燃焼のため供給するための装置に係り
、特に、燃料が気化し実質的に空気と均一に混合された混合気をエンジンの燃焼
室に供給するための装置に関する。特に、本発明は、燃料蒸気と空気とを混合す
るための特別に設計されたスクリーンシステムと、該燃料を気化するための加熱
部材とを有する装置に関する。

【０００２】 （従来技術） 内燃エンジンにおいて、各シリンダーの燃焼室における燃焼プロセスに必要な
混合気は一般に吸気マニホルドの上流又はその中の燃料噴射システム又は気化器
により提供され、この燃焼可能な混合物は空気流に浮遊された異なるサイズの燃
料滴を含むものであった。周知のように、温度が比較的低い場合は、温度が比較
的高い場合に比べて、この燃料滴はより大きい液滴となり易く、また、空気流中
により不均一に分散され易い。

【０００３】 燃料の導入点（通常、気化器又は燃料インジェクターにより行われる）は一般
に各燃焼室の吸気孔からダクト（一般に、１又はそれ以上の曲りを有する）の長
さの分だけ離れている。このダクトの長さは一般に、空気流と共に運ばれる燃料
滴がダクトの壁面から離れたダクト中央部に集められるような流速プロフィール
の気流となるように選択される。なお、このダクトの壁面はエンジンの通常の動
作において高熱となっている。事実、混合気が気化器から放出される際に、どの
ように良好に混合され、気化させていおうと、又、燃料噴射器が空気流中の燃料
を均一に分散させるようにどのように良好に設計されていおうと、混合気が吸気
マニホルド、特にシリンダーへの吸気ポートの直ぐ上流の吸気ダクトに達するま
でに、その特性に変化が生じることになる。一般に、加熱されたダクト壁面から
離れている燃料滴は比較的低い温度に保たれ燃料の十分な気化が抑制され、又、
空気流の作用により燃料滴はより大きい燃料滴に凝集されることになる。その結
果、燃焼室に到達する混合気は、燃料滴を高い割合で含む実質的に燃料リッチな
中央部の流れを含むことになり、これは比較的大きい液滴や空気と燃料との不均
一な混合による酸素不足のために点火されても十分に急速には燃焼することがで
きない。エンジンの回転数が高ければ高いほど、空気流の中央部に移行する傾向
が大きくなる。

【０００４】 すなわち、一般に１０％ないし３０％の範囲あるいはそれ以上であるところの
燃料の割合のものが出力発生のためにエンジンにより適切に利用されず、燃焼さ
れないままにとどまり、その代りに汚染物質に変換し、それが大気中に排出され
ることになる。そのため、その中和のために排気システムに高価な触媒利用コン
バータを必要とすることになる。更に、燃料の不完全な燃焼はカーボン堆積物の
形成をもたらし、一般的に点火ユニット、ピストン、弁およびエンジンの使用寿
命が減少することになる。

【０００５】 液体燃料の気化を促進することにより熱効率を高め、汚染物質発生を減少させ
るための装置が従来から多く試みられてきた。燃料の気化は燃料を回転刃、スク
リーン又は渦状チャンバーを通過させることにより機械的に達成することができ
る。その他、あるいは場合によっては追加として、加熱装置を設けて燃料を気化
することが行われている。そのような装置の例としては、米国特許Ｎｏ．４，１
０８，９５３；Ｎｏ．４，２０４，４８５；Ｎｏ．５，６６６，９２９；Ｎｏ．
４，５５０，７０６およびＮｏ．４，３５９，０３５に記載されている。これら
の装置は、様々に混合のためのスクリーンに加え、或る場合には更に燃料の気化
のためのヒータを備えていて、これら装置の或るものは複雑であって、かつ、高
価であり、他の或るものは改装のためには適しておらず、改装するとなると、エ
ンジンおよび／又はエンジンベイを大幅に改良しなければならない。いずれにし
ても、これらの装置は一般に多くの理由によりそれ程効果的ではない。第１に、
これらの装置は一般にキャブレター／吸気マニホルド接合部に位置しているため
、燃料／空気混合物（混合気）は依然として各燃焼室に導入される以前に可なり
の距離を経なければならない。その結果、燃料液滴が依然として冷却され、凝集
され、ダクトの中央部に向けて集中されるようになる。ヒータを利用する装置で
の問題はヒータが常に燃料を十分に気化し得ていないことである。すなわち、加
熱エレメントは一般に燃料液滴の流れの方向に対し垂直に配置され、従って燃料
液滴は加熱エレメントと長時間に亘って接触するように強制されない。すなわち
、燃料とヒータとの間の接触時間は非常に短くなりがちであり、可能な気化の程
度が著しく制限されることになる。メッシュ又は有孔スクリーンを使用すること
によりこれら装置での混合を高めることができる。しかし、前述のように、この
混合の有効性は、これらスクリーンと燃焼室との間の距離に反比例する。米国特
許Ｎｏ．４，２９５，４５８には開放端を有する多孔円錐体を備え、燃料液滴を
マニホルド壁に高速で沈積させるようにしたものが開示されている。しかし、こ
の燃料／空気混合物の大部分は円錐体の開放端を通ってそのまま通過し、何らの
影響を受けない。或る例では、旋回部などの内部部材を設け、この混合気の渦流
を促進するようにしているが、いずれにしてもこの円錐体の作用は燃焼室入口か
ら離れているためその寿命が短い。

【０００６】 従って、できるだけ小さい燃料粒子を含む均一な混合気が燃焼室に到達し、完
全燃焼が得られるようにするための工夫の必要性が依然として存在している。

【０００７】 微小なミスト（もや）状の水を供給することによりエンジンの性能を高める装
置も、例えば米国特許Ｎｏ．３，７６７，１７２およびＮｏ．４，０７６，００
２に記載の如く、公知である。しかし、エンジンの性能が高められるが、内燃エ
ンジンへの水噴射の使用は、カルシウムやスラグがバルブ、ピストンあるいはス
パークプラグに堆積するなどの欠点を伴なう。

【０００８】 本発明の第２の特徴点においては、酢酸溶液、特にメタノールを混合させたも
の、などの媒体が水の代りに導入され、これによりエンジンの性能を改善すると
共に、エンジンの稼働の間において空気入口システム、燃焼室および排気システ
ムの清浄化を助けるようにしている。この場合のメタノールは酢酸の気化特性を
改善し、更に抗凍結剤として作用する。本発明のこの特徴点によれば、上記媒体
の高い気化を保証するためのアトマイザーが設けられる。この媒体は燃焼室での
燃焼混合物の過早点火を防止するのに役立ち、通常のノック防止剤を含まない実
質的に安価な燃料を使用することが可能となり、更に本発明におけるエンジンの
ランニングコストを軽減させる。

【０００９】 したがって、本発明の１つの目的は、従来の混合気混合装置の種々の欠点を実
質的に解決し得る装置を提供することである。

【００１０】 特に、本発明の１つの目的は、液体燃料気化器を備えた混合気混合装置を提供
することにより、燃料の完全燃焼により内燃エンジンについて高い燃焼効率と、
低い汚染物質発生を可能にすることである。

【００１１】 本発明の他の目的は、現存する内燃エンジンの範囲内で、特に最小又は僅かな
変更で、又はその周辺での僅かな変更で、改装することができる装置を提供する
ことである。

【００１２】 本発明の他の目的は、設置、操作が簡単な装置を提供することである。

【００１３】 本発明の他の目的は、機構的に比較的簡単で、製造および保持の上で経済的な
装置を提供することである。

【００１４】 本発明の他の目的は、燃料を気化するための電気的加熱エレメントを組込んだ
装置を提供することである。

【００１５】 本発明の他の目的は、混合気を空気入口孔の上流のダクト壁に沿って向させる
特異な有孔スクリーンを組込んだ装置を提供することである。

【００１６】 （発明の開示） 本発明の第１の特徴点によれば、内燃エンジンの吸気システム内に設置するた
めの混合気混合装置が提供される。この混合気混合装置は、内燃エンジンのシリ
ンダーの吸気ダクト内にその下流側に向けて延出して設けられるものであって、
開放上流入口端と、閉塞下流端と、上流端の周縁と上記下流端の周縁と間に延出
し、吸気システムの上流端と上記吸気ダクトの下流端との間の流体流路を与え、
通過する液体燃料の霧化を高めるための複数の出口孔を有するスクリーンとを具
備してなる第１のスクリーン手段と；該吸気ダクト内に上記第１のスクリーン手
段を装着するための装着手段とを具備してなる。

【００１７】 本発明の第２の特徴点によれば、内燃エンジンに含まれる混合気混合装置に関
連して用いられる燃焼安定化手段が提供される。この燃焼安定化手段は該エンジ
ンに含まれる燃焼室内に噴霧化媒体を導入するためのもので、該媒体の或る量を
保持するための再補充可能な貯留部と；噴霧化ユニットと、上記貯留部と上記噴
霧化ユニットとの間並びに上記噴霧化ユニットと上記エンジンの吸気システムと
の間に流体流路を与えるための適当な第１および第２流体ラインとを具備してな
る。

【００１８】 （発明を実施するための最良の形態） 本発明は特許請求の範囲により規定されており、その内容は本明細書の開示に
包含されるものと理解されるべきであり、それを添付の図面を参照し、実施例に
より以下に説明する。

【００１９】 相対的位置用語、“上流”および“下流”はそれぞれ図中に（Ｕ）および（Ｄ
）として、それぞれ示されていて、他の方法で指定されない限り、燃焼室の空気
入口ポートから離れた方向および空気入口ポートに近い方向を指すものである。

【００２０】 本発明は内燃エンジンのために燃焼の前に燃料と空気とを混合するための装置
に関する。以下の記載はオットーサイクルで操作される内燃エンジンに向けられ
ているが、他の内燃エンジンにも適宜変更を加えて適用可能なものである。

【００２１】 図１は典型的な従来の内燃スパーク点火エンジン１を示しており、これはクラ
ンクシャフト（図示しない）に連結された内部往復動ピストン１６を有する少な
くとも１個のシリンダー１０と、上部燃焼室２２とを具備してなる。

【００２２】 上記シリンダー１０は、更に空気と燃料とを別々に導入するための手段を具備
してなる。このエンジン１の空気吸入システムは一般に、吸気ダクト６０と吸気
マニホルド６５とを具備してなる。吸気ダクト６０は入口弁１２を有する入口ポ
ート６２と連通し、更に空気供給部、すなわち吸気マニホルド６５を介して大気
から直接供給を可能する部分とも連通している。吸気ダクト６０は通常、エンジ
ンブロックに装着されたエンジンのシリンダーヘッド内に設けられる。液体燃料
は吸気ダクト６０と連通する燃料入口パイプ又はインジェクター７０により供給
される。一般に、エンジン１の各シリンダー１０について別々のインジェクター
７０が設けられ、吸気マニホルド６５の内部に配置される。その他、シリンダー
１０は、キャブレター１９内にて或る程度、既に予備的に混合された空気および
燃料を導入するための手段を具備する。例えば、この手段は吸気マニホルド６５
を介して上記吸気ダクト６０と連通している。このシリンダー１０は、更に出力
行程後のシリンダーの流体内容物を排気するための手段を具備すると共に、出口
弁１４を有する燃焼室２２に設けられた出口ポート３１と連通する出口ダクト３
０を具備している。このシリンダー１０は、更にスパークプラグなどの点火手段
１８を具備している。

【００２３】 従来の内燃スパーク点火エンジンの殆どは４行程サイクルで稼働されるが、或
るエンジンでは２行程サイクルで稼働されるものもある。典型的な４行程オット
ーサイクルでは、第１の吸気行程はピストン１６の降下運動からなり、入口弁１
２は同期して開口しキャブレターから適当な混合気を吸入させる。その他、仮に
エンジンが燃料インジェクターシステムを具備する場合は、吸気マニホルド６５
および吸気ダクト６０を介して空気が燃焼室２２内に導入され、各燃料インジェ
クター７０は所定のパラメータに従い同期して所定量の燃料を導入するようにな
っている。圧縮行程として知られる第２の行程においては、ピストン１６は上方
に移動し燃焼室２２内の混合気を圧縮させる。一般に、ピストンが上死点に到達
する直前において、混合気は点火手段１８により点火される。それにより急激な
燃焼が発生し、高温高圧の燃焼ガスの生成を伴なう。出力行程である第３の行程
においては、この高圧燃焼ガスによりピストン１６が強制的に降下させられ、ク
ランクシャフトを介して回転駆動出力が与えられる。第４の排気行程においては
、出口弁１４が同期して開口し、ピストン１６が上死点に向て上方に移動するに
伴い燃焼ガスを流出させ、次のサイクルが開始されることになる。

【００２４】 このスパークのタイミングおよび期間並びに混合気の割合は重要なパラメータ
であって、エンジンの回転速度および負荷により変化し、これらは注意深く制御
されなければならない。過去においては、その制御のため機械的システムが用い
られたが、適当な燃料噴射システムに駆動可能に接続された電子的マイクロプロ
セッサーにより、より信頼性の高い制御が可能になっており、これについては公
知である。

【００２５】 符号１００で参照されている本発明の装置は混合気の均一性を向上させること
により霧化された混合気を得ることを目的とし、燃焼行程において、燃料の化学
量論的燃焼が実質的に達成されるようにし、燃料効率を増大させると同時に、汚
染物質の発生を減少させるものである。

【００２６】 すなわち、この装置１００は内燃エンジンの吸気システム内に設けられ、吸気
ダクト６０の下流端６８に向ってシリンダー１０の吸気ダクト６０内に延出して
いる。少なくとも１個の上記シリンダー１０、好ましくはエンジン１の全てのシ
リンダー１０にはこの装置１００が備えられている。この装置は可能であれば吸
気ダクト６０内に直接設けることができるが、一般的にはこの装置１００は吸気
マニホルド６５と内燃エンジン１のシリンダー１０の吸気ダクト６０との間に好
ましく設けられ、吸気ダクト６０の下流端に向って吸気ダクト内に可能な限り延
出するようにして設けられる。事実、本発明の特徴は、装置１００が燃焼室の空
気入口ポート６２の直ぐ上流側に設けられる。すなわち、装置１００から流出す
る混合気が冷却されたり、燃料滴を形成するための時間が比較的短く、従って、
燃料滴が合体して比較的大きい粒子になったり、入口ポート６２の中央部に向ら
れることが抑制される。

【００２７】 最も簡単な形態を図１１を参照して説明すると、装置１００は、開放上流側入
口端部３１０と、閉塞下流側端部３４０と、上記上流側端部の周縁と上記下流側
端部の周縁との間に延出したスクリーン部材３３０とを有する第１のスクリーン
手段３００を具備してなる。上記第１のスクリーン手段は複数の出口孔３２０を
有し、これらはそれを通過する液体燃料の霧化を高めるようになっており、かつ
、吸気マニホルド６５と吸気ダクト６０の下流端６８との間に流体流路を与える
ようになっている。この複数の出口孔の少なくとも或るものはそこを通過する流
体を、この出口孔と反対側の上記吸気ダクトの内壁に実質的に平行に下流側方向
に向かわせるようになっている。上記上流側入口端部３１０は吸気ダクト６０の
上流端と輪郭が合致し、かつ、気密に連結されている。従って、吸気マニホルド
６５から吸気ダクト６０への流体流は全て装置１００を介することになる。スク
リーン手段３００は、混合気が燃焼室２２中に導入される前に混合気を準備させ
る搬送膜手段として見做すこともできる。すなわち、ここを通ることで燃料粒子
はより小さな粒子に分解され霧化され、空気と完全に混合される。ついで、燃料
粒子は吸気ダクト６０の内部表面６６に向って方向づけられる。なお、この内部
表面６６は熱的接触による燃料の気化のため、適宜研磨された静電防止剤で、あ
るいは固体潤滑層で塗布されていてもよい。装置１００は、更に吸気ダクト６０
内に装着されるべく、そのための装着手段、より好ましくは上記スクリーン手段
の上記上流端を空気導入システムの吸気マニホルドと吸気ダクトとの間に装着さ
せるための手段を具備している。この装着手段は好ましくは、装置１００に結合
され、かつ、上記吸気ダクト６０と吸気マニホルド６５との中間に直接又は１以
上のガスケットを介して配置されるフランジ２２０を具備している。好ましくは
、このフランジ２２０はスクリーン手段３００の上流端に結合され、より好まし
くは以下に記載のように一体的に結合される。その他、フランジ２２０は後述の
ようにハウジング２００の上流端に結合され、上記吸気ダクト６０内への装置１
００の装着を容易にするようにしてもよい。このフランジ２２０は一般に特に薄
く形成され、上記吸気マニホルドと吸気ダクトとの間に設けられるガスケットの
代りになる適当な材料の塗布層を有するものであってもよい。具体的なエンジン
１の２以上の隣接するシリンダー１０に対応する数の上記装置１００のフランジ
２２０（複数）を連結させ一体的ユニットとして形成してもよい。その他、装置
１００を吸気ダクト６０内に嵌合させ、フランジ２２０がガスケットの上流側又
は下流側に配置されるようにしてもよい。このように、本発明の装置１００は現
在のエンジンに対し容易に対応して装着し得るようになっている。

【００２８】 その他、上記吸気マニホルド６５は、上流側電気絶縁ガスケット２４とエンジ
ンに設けられたガスケット２６の上流側に整合されたフランジ２２０との間に挟
着された磁気ガスケット２５を介してエンジン１へ気密に装着してもよい。この
磁気ガスケット２５は端子２７を具備し、スクリーン手段３００からの静電気を
除去するために設けられる。

【００２９】 本発明の好ましい態様を図２ないし７を参照して説明すると、装置１００はハ
ウジング２００を具備し、このハウジング２００は上記スクリーン手段３００を
軸方向に囲繞し、上記吸気ダクト６０の上流端から下流に延びた吸気ダクト６０
の少なくとも１部の内部表面６６を実質的に補完する外観形状を有している。そ
れによりハウジング２００が上記吸気ダクト６０内に気密に設けられることにな
り、ハウジング２００の内部表面２１０が流体流境界として上記吸気ダクト６０
の内部表面６６の対応部分を実質的に置換することになる。すなわち、図２、３
に示す具体例において、ハウジング２００は実質的にボックス状構造となってい
て、上記吸気ダクト６０の形状を相補するような実質的に四角形の断面形状を有
すると共に、開口入口端２０５および出口端２１５を有する。その他、このハウ
ジング２００は他の任意の形状、例えば円管状、裁頭円錐状などを、内燃エンジ
ン１の吸気ダクト６０の特別な物理的特徴に従って選択することができる。すな
わち、本発明は適当な変更を加えてハウジング２００および吸気ダクト６０の種
々の外形の変化にも適応し得るものである。このハウジング２００は一般に薄い
銅又は真鍮シート（例えば約０．５ないし２．０ｍｍ厚）のような熱伝導性の材
料から作られる。好ましくは、このハウジング２００はその内部表面２１０の少
なくとも部分的に、合成セラミック又はシリコーンラッカーのようなすべすべの
静電防止剤の塗布層、あるいは例えばテフロンのような良好な熱伝導特性を有す
る固体潤滑材料の塗布層が施される。

【００３０】 スクリーン手段３００はハウジング２００内に収容される。このスクリーン手
段３００は開放上流側入口端部３１０と、閉塞下流側端部３４０と、上記上流側
入口端部３１０の周縁を上記下流側端部３４０の周縁に結合させるスクリーン部
材３３０とを有する。このスクリーン手段３００の閉塞下流側端部３４０は一般
に上記吸気ダクト６０の長手軸に対し実質的に垂直になっている。スクリーン部
材３３０は、吸気マニホルド６５と上記吸気ダクト６０の下流端６８との間を連
通させるための複数の出口孔３２０を有する。上流端３１０は吸気マニホルド６
５からの流体流（空気と蒸気状および種々のサイズの燃料滴からなる）をスクリ
ーン部材３３０と端板３４０とにより囲まれた空間に導入し得るようになってい
る。従って、この流体流は複数の孔３２０を介して強制的にスクリーン手段３０
０から排出されるようになっている。スクリーン部材３３０は、その長手軸に沿
う対応位置においてハウジング２００に類似するが、それより小さい面積の断面
形状を有する。換言すれば、このスクリーン部材３３０は、上記吸気ダクト６０
の対応する断面との関連で下流方向に向かって面積が減少する断面を有する。す
なわち、図示の好ましい例において、このスクリーン部材３３０は、その長手方
向に沿ってほぼ四角形の断面形状を有するシート様構造のもので、台形の上部、
下部、左側および右側側面３８２、３８４、３８６、３８８を有し、これら壁面
３８２、３８４、３８６、３８８は平行な長い上流辺と短い下流辺とを有し、こ
れらは対称的角度をなす辺で連結されている。隣接するこれら壁面３８２、３８
４、３８６、３８８は、それらの対向する辺に沿って結合されている。これら壁
面３８２、３８４、３８６、３８８の短い下流端部はスクリーン手段３００の閉
塞下流側端部３４０の周縁で結合されている。好ましくは、スクリーン手段３０
０および少なくともスクリーン部材３３０は、好ましくは熱伝導性材料から作ら
れた一体的なものからなり、例えば、これらを好ましくはニッケル−クロム合金
の被覆を有する銅又は真鍮シートから作ることができる。壁面３８２、３８４、
３８６、３８８は一般に０．５ｍｍないし約２ｍｍの厚み、好ましくは約１ｍｍ
の厚みを有するものであるが、必要に応じ、０．５ｍｍよりも薄くとも、あるい
は２ｍｍより厚くてもよい。

【００３１】 すなわち、好ましい態様において、スクリーン手段３００の上流端３１０はハ
ウジング２００の上流端２０５に気密に連結されている。スクリーン部材３３０
は、下流方向に向かってハウジング２００の対応する内壁２１０から次第に離れ
て形成され、孔３２０を通過する混合気について軸方向の流路面積が相対的に増
大することになる。従って、混合気の軸方向の流速は吸気ダクト６０にスクリー
ン部材３３０がないときとほぼ同じに維持されることになる。スクリーン手段３
００の下流側端部３４０が閉じているので、混合気はハウジング２００の軸に対
し或る角度（一般に３０ないし９０度の角度）で孔３２０を通過しなければなら
ない。更に、ハウジング２００の上流端で孔３２０が内部表面２１０に接近して
おり、かつ、下流側方向に向て次第に離間しているため、混合気はスクリーン部
材３３０の複数の孔３２０の連続的列から出た後は、内部表面２１０に対しほぼ
平行な道筋を通るよう強制される。これにより、気流により運ばれる燃料滴は全
て比較的長い時間、内部表面２１０と接線方向に熱的に接触することになる。こ
の作用は、事実、上述のようにテフロンなどの摩擦減少塗布層の存在により促進
される。その結果、依然として液滴状の燃料の大部分は、吸気ダクト６０の壁面
により運ばれ、熱伝導によりハウジング２００へ伝達されるエンジンブロックの
熱（エンジンの稼働の間）により気化される。

【００３２】 その他、スクリーン手段３００は更に、スクリーン部材３３０からハウジング
２００の内部表面２１０へ長手方向に延出するリブ又は主軸羽根（複数）３６０
を具備している。これらの主軸羽根３６０はストラット（支柱）として作用し、
ハウジング２００内におけるスクリーン部材３３０の機械的一体性および位置を
維持すると共に、混合気の流れを多数の別々の流路に分割し燃料滴が凝集して大
きな液滴になる可能性を減少させる。これらの主軸羽根３６０もニッケル−クロ
ム合金の被覆を有する銅又は真鍮、その他の適当な熱伝導性材料から作られるこ
とが好ましい。それにより接触させられる燃料滴の更なる気化のための熱交換表
面積が増大することになる。図示の好ましい具体例においては、４個の主軸羽根
３６０が、隣接する壁面３８２、３８４、３８６、３８８間に形成された頂部お
よび上記ハウジング２００内の対応する頂部に接続されたスクリーン部材３３０
に設けられている。

【００３３】 上記スクリーン手段３００は更に、少なくとも１個あるいは複数、好ましくは
一対の２次的羽根３７０が少なくとも１つ、好ましくは各隣接対の上記主軸羽根
３６０の間に横方向に配置されている。この２次的羽根３７０はスクリーン部材
３３０の機械的一体性を更に改善し、それらが先端部で（好ましくは一体的に）
接合された各対応する壁面３８２、３８４、３８６、３８８の剛性に特に寄与す
る。更に、２次的羽根３７０は後退角の表面を提供し、この２次的羽根３７０の
上流の出口孔３２０から排出する混合気を内部表面２１０に向て更に指向させる
。

【００３４】 上記スクリーン部材３３０は、吸気マニホルド６６を含む空気入口システムの
上流端と吸気ダクト６０の下流端６８との間の連通を提供するための複数の出口
孔３２０を具備している。これら出口孔３２０は一般に小さく（約１ｍｍないし
３ｍｍ、好ましくは約２ｍｍ）、上記スクリーン部材３３０上に、上記スクリー
ン手段３００の上流側入口断面又は幾何学的流通面積、すなわち実質的に吸気ダ
クト６０の入口よりも約２５％ないし７５％、好ましくは約５０％大きい総幾何
学的流通面積を提供している。勿論、出口孔３２０により提供される総幾何学的
流通面積は例えば出口孔３２０の数を増減することにより上記数値から増減する
ことができる。これらの出口孔３２０はそれを通過する液体燃料の霧化を高める
ように作用する。すなわち、出口孔３２０を通過する液滴は、スクリーンの固体
面３２５との衝突により、並びにスクリーン部材３３０の下流側に生じる乱流に
より、より小さな液滴に機械的に破壊される。

【００３５】 このスクリーン部材３３０は、メッシュ又はネットのような織布状構造からな
るものでよく、その場合、出口孔３２０は縦糸エレメントと横糸エレメントとの
間の開口部として形成される。好ましい態様において、このスクリーン部材３３
０は、例えば図２、３に示すような複数のオリフィス（孔）３３２を有する薄い
シート構造のものからなる。これらのオリフィス３３２は好ましくはノズル状の
もので、それぞれ朝顔型の口、又は面取りした上流入口３３１を有するもので、
更にスクリーン部材３３０の下流側表面３３４から下流側方向に延出した一体的
下流側出口ノズル部材３３３を有するものが好ましい。このノズル部材３３３は
混合気の流れを加速し、燃料の霧化を助け、更に混合気の流れを内部表面２１０
に沿って下流方向に向させるのを助ける。一般に、オリフィス３３２は円形断面
形状のものであるが、断面楕円形、多角形などであってもよい。図４に示すよう
に、オリフィス３３２の或るもの、あるいは全ての中心軸３３５はスクリーン部
材３３０の面に対しほぼ垂直であってもよく、これは製造上、特に便宜である。
しかし、他のバリエーションも可能であり、場合によっては実際に好ましいこと
もある。例えば、スクリーン部材３３０の上流端で、オリフィス３３２の軸３３
５を吸気ダクト６０の長手軸とほぼ整合させ混合気がハウジング２００の内部表
面２１０に沿って流れるよう強制させ、前述のように燃料を更に気化させるよう
にしてもよい。このバリエーションも図４に示されている。同時に、スクリーン
部材３３０の下流端において、オリフィス３３２の軸３３５を吸気ダクト６０の
長手軸に対しほぼ直角になるように整合させて、交差流を生じさせ、これらオリ
フィス３３２からの混合気が上流オリフィス３３２からの混合気と強制的に完全
に混合するようにしてもよい。

【００３６】 従来の内燃エンジンにおいて、吸気マニホルド６５および吸気ダクト６０を通
過する空気の流れは以下に示すような流速プロフィールを採る傾向があった。す
なわち、燃料インジェクター７０により吸気マニホルド内に注入される燃料滴、
あるいはキャブレター１９又は他の燃料供給システムにより供給され空気流によ
り運ばれる燃料滴は、壁面６６から離れて吸気マニホルド６５および吸気ダクト
６０のそれぞれ中央部に集中させられる傾向があった。しかし、本発明において
は、このスクリーン手段３００は吸気ダクト６０内に設けられ、基本的に燃料滴
を強制的に霧化させ孔３２０を通過することにより空気と混合され、その状態が
、上述のように好ましくはハウジング２００を介しての吸気ダクト６０の内部表
面６６との延長された熱的接触により維持される。すなわち、スクリーン手段３
００は、流れの中央部に対してよりも、むしろ装置１００への混合気の流れの周
縁部に対してより有意な作用を与える。閉塞した下流端３４０を有することによ
り気流の中央部（大多数の燃料滴を含む）は圧倒的な長手方向から方向を強制的
に変更させられ、スクリーン部材３３０に向て横方向に向られる。しかし、この
後者の作用は、燃料滴の閉塞下流端３４０との衝突後のスクリーン部材３３０の
下流端において最も顕著になる。従って、スクリーン部材３３０の下流端の孔３
２０から出た燃料滴にとって、十分に霧化されるための時間および／又は後に上
記内部表面６６との熱的接触により気化されるための時間は殆どない。すなわち
、スクリーン手段３００は燃料の霧化、気化および燃料と空気との均一な混合に
ついて高いレベルを提供、維持させるが、更なる改良は孔３２０を通過する前の
気流により運ばれた燃料滴の主流を気化することにより初めて可能となる。

【００３７】 従って、上記装置１００は好ましくは、更に混合気の少なくとも１部と熱的に
連通する少なくとも１つの熱交換表面を有する気化手段を具備する。この気化手
段は好ましくは、上流側ハウジング部を具備し、これにより混合気の一部を少な
くとも１つの熱交換表面に向け、かつ、沿って導くようにする。この上流側ハウ
ジング部は好ましくは下流側ハウジング部と連通しており、この下流側ハウジン
グ部には燃料滴を霧化し、これを空気と混合するための適当な孔を有する第２の
スクリーン手段が設けられている。また、この孔は熱交換表面と第２のスクリー
ン手段の外側との間の連通を可能にするものである。なお、第２のスクリーン手
段は閉塞下流端を有する。

【００３８】 すなわち、好ましい態様において、上記装置１００は更に吸気マニホルド６５
から装置１００へ流れる混合気の中央部に含まれる燃料を気化するための気化手
段４００を有する。図２、５、６、７を参照すると、上記気化手段４００は下流
側に向けて上記スクリーン手段３００内に延び、又、この気化手段４００には両
側にそれぞれ配置された実質的に平行な熱交換表面４５２、４５４を有する長尺
電気加熱エレメント４５０の形態の加熱手段が設けられている。この熱交換表面
４５２、４５４は互いに実質的に平行になっており、ハウジング２００への流れ
方向に実質的に整合している。好ましい態様において、上記加熱エレメント４５
０はハウジング２００の幅に対し比較的薄く形成され、熱交換表面４５２、４５
４はハウジング２００内に垂直に配置されていて、中心から上下方向にスクリー
ン手段３００の高さの約５０−７５％の範囲で延びている。この加熱エレメント
４５０は好ましくはその下流端にて適当なサーモスタット４９０と駆動可能に接
続されていて、その温度が規定、制御されるようになっている。この加熱エレメ
ント４５０は実質的に矩形の内部ハウジング４６０内に収容されている。なお、
この内部ハウジング４６０は開放上流入口端４６１と閉塞下流端４６９とを備え
、更に内部ハウジング４６０の長手方向の長さの約２５％ないし５０％に沿って
入口端４６１の周縁から下流側に延びた上流部４６２を有している。この上流部
４６２は、実質的にスクリーン手段３００の中央軸に沿って流れる燃料リッチな
混合気を加熱エレメント４５０に向けて、かつ、これに沿って通過させ、それに
より燃料滴の上記熱交換表面４５２、４５４との実質的な接線方向の長時間の接
触がもたらされ、その結果、燃料滴の少なくとも一部の気化がもたらされる。上
流部４６２は下流部４６４と連通していて、この下流部４６４は上流部４６２の
周縁と閉塞下流端４６９の周縁との間に延出した第２のスクリーン部材４６６を
備えている。この第２のスクリーン部材４６６には内部ハウジング４６０とスク
リーン手段３００の下流端との間の連通を図るための複数の出口孔４６７が設け
られている。燃料リッチな混合気が上記内部ハウジング４６０内を流れるとき、
燃料滴は上記熱交換表面４５２、４５４との長時間の熱的接触により次第に気化
される。この出口孔４６７は更にそれを通過する燃料の更なる霧化と、スクリー
ン手段３００と内部ハウジング４６０との間の空間３５０を流れる混合気とこの
燃料とのいっそうの混合を与えるものとなる。

【００３９】 上流部分４６１は吸気マニホルドからの流体の流れ（空気と燃料の蒸気の形態
、種々のサイズの液滴の形態からなる）を、内部ハウジング４６０と閉塞下流端
４６９により区画される空間部へ導くようになっていて、それによりこの流体流
は孔４６７を介して内部ハウジング４６０から強制的に排出される。この内部ハ
ウジング４６０はその長手軸に沿う対応位置でスクリーン手段３００のものと断
面形状は類似するが、それよりもやや狭くなっている。すなわち、図示の好まし
い態様において、内部ハウジング４６０は、その長手方向に沿ってほぼ四角形の
断面形状を有するシート様構造のもので、台形の上部、下部、左側および右側側
面４８２、４８４、４８６、４８８を有し、これら壁面４８２、４８４、４８６
、４８８は平行な長い上流辺と短い下流辺とを構成し、これらは対称的角度をな
す辺で連結されている。隣接するこれら壁面４８２、４８４、４８６、４８８は
、それらの対向する角度をなす辺に沿って結合されている。これら壁面４８２、
４８４、４８６、４８８の短い下流端部は内部ハウジング４６０の閉塞下流側端
部４６９の周縁で結合されている。好ましくは、内部ハウジング４６０は熱伝導
性材料から作られた一体的なものからなり、例えば、これらを好ましくはニッケ
ル−クロム合金の被覆を有する銅又は真鍮シートから作ることができる。壁面４
８２、４８４、４８６、４８８は一般に０．５ｍｍないし約２ｍｍの厚み、好ま
しくは約１ｍｍの厚みを有するものであるが、必要に応じ、０．５ｍｍよりも薄
くとも、あるいは２ｍｍより厚くてもよい。

【００４０】 気化手段４００の入口端４６１はスクリーン手段３００の入口端３１０と整合
するもの、あるいは上流側に変位していてもよい。好ましくは、図５、６に示す
ように、気化手段４００の入口端４６１はスクリーン手段３００の入口端３１０
との関連で下流側方向に変位している。入口端４６１での側壁４８６、４８８間
の幅（Ｗ）で表されているこの入口端４６１の入口面積は、特にスクリーン手段
３００の入口端３１０の入口面積との関連で重要なパラメータとなっている。も
し、この入口端４６１の面積又は寸法（Ｗ）が小さ過ぎると、流れの燃料リッチ
な中心部の一部が気化手段４００を通過しないことになり、装置１００の気化お
よび混合効率が減少することになる。逆に、もし、この入口端４６１の面積又は
寸法（Ｗ）が大き過ぎると、流れの燃料リッチな中心部が熱交換表面４５２、４
５４に対し十分に近い位置で維持されなくなり、その結果、装置１００の気化効
率が減少することになる。任意の特徴として、この入口端４６１に、対向する複
数の入口フラップ４６８を設け、気化手段を通過する混合気を加熱エレメント４
５０に向けさせ、かつ、これに沿って通過させるようにしてもよい。各フラップ
４６８は図６に示すように側壁４８６、４８８の上流側エッジ部に片持ちさせて
いる。一方又は双方のフラップ４６８を内側又は外側に曲げることにより、蒸気
幅（Ｗ）、従って入口端４６１の面積が所定のパラメータの範囲でそれぞれ増減
する。

【００４１】 好ましい態様において、内部ハウジング４６０はスクリーン手段３００内に適
当な装着手段により装着される。例えば上方および下方上流側支柱４７２の少な
くとも１方、好ましくは双方をハウジング２００の上流端２０５および／又はス
クリーン手段３００の上流端３１０に固定する。その他、この内部ハウジング４
６０を少なくとも１個、好ましくは２個の付加的下流側支柱４７５をハウジング
２００の下流端壁面３４０に設けることによりスクリーン手段３００内に固定す
ることができる。上記内部ハウジング４６０の壁面４８２、４８４、４８６、４
８８は、上記スクリーン部材３３０の対応する壁面３８２、３８４、３８６、３
８８との関係で実質的に平行に、かつ、対向して設けられている。ここで側壁面
４８６、４８８は、上下壁面４８２、４８４が上下壁面３８２、３８４に対する
よりも、側壁面３８６、３８８から比較的大きく離して設けられる。内部ハウジ
ング４６０の下流端４６９は閉じられているため、燃料リッチな混合気は孔４６
７を通ってスクリーン手段３００と内部ハウジング４６０との間の空間３５０へ
と進まざるを得ない。吸気マニホルド６５から直接、又は気化手段４００の孔４
６７を介して間接的に到達して、この空間３５０に入った混合気は孔３２０を介
してハウジング２００の上流端の内部表面２１０に向けて強制的に送られる。内
部表面２１０から下流方向に次第に遠くなる孔３２０の結果、混合気はスクリー
ン部材３３０の複数の孔３２０の連続的列から出た後は、内部表面２１０に対し
ほぼ平行な道筋を進むよう強制される。前述のように、これにより、気流により
運ばれる燃料滴は全て比較的長い時間、内部表面２１０と接線方向に熱的に接触
することになる。この作用は、事実、上述のようにテフロンなどの摩擦減少塗布
層の存在により促進される。その結果、装置１００を通過した後は、液滴状の燃
料の全部でなくとも大部分が十分に気化され、シリンダー１０の入口ポート６２
の直ぐ上流の空気と十分に混合されることになる。

【００４２】 所望により、内部ハウジング４６０は更に、側壁面４８６、４８８のそれぞれ
の上流部４６２の上流端および下流端のそれぞれに羽根４５５、４５６が横断方
向に配置されている。これらの羽根４５５、４５６により内部ハウジング４６０
の機械的一体性が改善され、特にこれらが好ましくはその先端エッジを介して一
体的に取り付けられた側壁面４８６、４８８の剛性が向上する。更に、これらの
羽根４５５、４５６は後退角の表面を提供し、スクリーン手段３００と内部ハウ
ジング４６０との間の空間に流れる混合気がスクリーン部材３３０に向って更に
指向される。

【００４３】 内部ハウジング４６０の下流側端４６４には第２のスクリーン部材４６６が設
けられ、この第２のスクリーン部材４６６には複数の出口孔４６７が設けられ、
内部ハウジング４６０により閉じられた内部空間４８０と、気化手段４００とス
クリーン部材３３０との間の空間３５０との間の流体の通過を許容している。こ
の孔４６７はスクリーン部材３３０の孔３２０よりも一般に小さく形成されてい
る。つまり前者の孔は一般に直径が０．５ｍｍないし約２ｍｍのもの、好ましく
は約１．５ｍｍのものとなっている。この孔４６７は内部ハウジング４６０の下
流部４６４に配置され、内部ハウジング４６０の上流側入口断面積よりも約５０
％大きい総幾何学的流通面積を与えている。勿論、この孔４６７により与えられ
る総幾何学的流通面積は例えば、その孔の数を増減することにより増減すること
ができる。これらの孔４６７はそれを通過する液体燃料の霧化を高めるように作
用する。すなわち、孔４６７を通過する液滴は、第２スクリーン部材４６６の固
体面との衝突により、並びに第２スクリーン部材４６６の下流側に生じる乱流に
より、より小さな液滴へと機械的に破壊される。

【００４４】 上記第１スクリーン部材３３０の場合と同様に、この第２スクリーン部材４６
６は、メッシュ又はネットのような織布状構造からなるものでよく、その場合、
孔４６７は縦糸エレメントと横糸エレメントとの間の開口部として形成される。
好ましい態様として、図４に示すように、この第２スクリーン部材４６６は、上
述の第１スクリーン部材３３０のオリフィス（孔）３３２と同様に、複数のオリ
フィスを有する薄いシート構造のものからなる。

【００４５】 本発明のこの好ましい例はあらゆる型のキャブレター又は燃料噴射システムを
備えた内燃エンジンでも使用することが可能であり、特に回転数が２５００−２
０００ｒｐｍよりも大きい燃料噴射エンジンに適用することができ、スーパーチ
ャージング又はターボチャージングの有無に影響されない。しかし、回転数が２
５００−２０００ｒｐｍよりも小さい燃料噴射エンジン又はキャブレターを備え
た内燃エンジンでも、以下に説明するような本発明の第２の態様によるより簡単
な型の装置１００を備えさせることができる。

【００４６】 図８、図９、図１０（および図４）に示す本発明の第２の態様のものは、上記
気化手段４００（加熱エレメント４５０、上記内部ハウジング４６０、上記支柱
４７２、４７５、上記羽根４５５、４５６、又はサーモスタット４９０を含む）
および上記第２の羽根３７０を除いて前述の好ましい態様のものと実質的に同一
の構成部材から構成されている。

【００４７】 本発明の第２の態様において、装置１００は更に、スクリーン手段３００に導
入される流れをスクリーン部材３３０の壁面３８２、３８４、３８６、３８８に
向け、従って孔３２０を通るようにした内部転換手段５００を適宜有している。
この例において、この転換手段５００はスプリッター壁５１０を有し、このスプ
リッター壁５１０は先端エッジ５１６と実質的に垂直な面５１２、５１４とを有
し、この垂直面５１２、５１４は下流側に延び、スクリーン手段３００の軸に沿
って入口端３１０から閉塞端３４０に亘って設けられ、上方壁面３８２と下方壁
面３８４とを各中間部で連結している。スプリッター壁５１０は更に、複数の第
１次転換羽根５７５を有し、これらは上記垂直面５１２、５１４に平行に横断す
るようにして配置されている。好ましくは、この複数の第１次転換羽根５７５の
各垂直面５１２、５１４での軸長は下流側羽根５７５については上流側羽根５７
５におけるよりも次第に長く形成されている。この第１次転換羽根５７５はスク
リーン部材３３０の機械的一体性を更に改善し、それらが先端部で（好ましくは
一体的に）接合された上方壁面３８２および下方壁面３８４の剛性に特に寄与す
る。主に、この第１次転換羽根５７５は各対応する面５１２、５１４から離れた
後退角の表面のカスケードを提供し、混合気をスクリーン部材３３０に向けさせ
、従って孔３２０に向けさせる。

【００４８】 本発明の第２の態様において、上記スクリーン手段３００は複数の２次転換羽
根３７５を更に備えていてもよい。これら２次転換羽根３７５は隣接する上記主
軸羽根３６０の間に横方向に平行に配置されている。この２次的転換羽根３７５
はそれらの先端部で、対応する壁面３８２、３８４、３８６、３８８から横方向
に変位させて設けられている。この２次的転換羽根３７５はスクリーン部材３３
０の全体としての機械的一体性を更に改善し、それらは先端部で隣接する第１次
羽根３６０の対向面に接合されている（好ましくは一体的に）。主に、この２次
的転換羽根３７５は各対応する壁面３８２、３８４、３８６、３８８から離れた
後退角の表面のカスケードを提供し、混合気がこの２次的転換羽根３７５の上流
の孔３２０から出た際にそれを内部表面２１０に向って更に指向させる。

【００４９】 所望により、本発明の第２の特徴点として、少なくとも１個のシリンダー１０
について上記装置１００を備えたエンジン１が更に燃焼安定化手段９００を有す
るものであってもよい。この燃焼安定化手段９００は吸入行程において霧化した
媒体９５０を燃焼室２２へ送るためのものである。この媒体９５０は一般にメタ
ノールなどと、酢酸などとからなる混合物であり、通常、ほぼ等量（容量）で配
合され、酢酸は約５％酢酸／９５％水（いずれも容量）の濃度のものが用いられ
る。この媒体９５０は混合気の過早点火の可能性を抑制し、エンジンの吸気ダク
ト６０および排気ダクト３０の清浄化、並びにエンジン１の正常稼働の間の燃焼
室２２のの清浄化のために用いられる。

【００５０】 図１２、１３、１４を参照してこの燃焼安定化手段９００の好ましい例を説明
すると、これは媒体９５０の適当量を保持し、これをライン９０８、９０９およ
びフィルター９０２を介して霧化ユニット９０３へ供給するための充填自在な貯
留部９０１を具備してなる。

【００５１】 この媒体９５０を破壊し、霧化し、給気するためのアトマイザー９０３が更に
設けられている。このアトマイザー９０３はエンジン１の接近して又はじかに装
着され、外側ケース９１５に設けられた熱交換羽根９１０を介してアトマイザー
９０３への熱の移動が最大限に図られるようになっている。

【００５２】 空気はアトマイザー９０３の底部９３０にフィルター９３８および入口パイプ
９３５を介し、更に媒体９５０に給気するためのエアレータ９５５を通って供給
される。内部熱交換羽根９６０は媒体９５０を加熱し、少なくともその１部を気
化させる。この気化され、給気された媒体９５０はアトマイザー９０３の上部空
間に集められ、ついで調整可能な真空ポンプ９７８およびライン９０７を介して
エンジン吸気システムにサイホン形式で供給される。このアトマイザー９０３は
、ライン９０９および自動充填手段９１１（一般に電気制御弁）を介しては媒体
９５０を供給され続ける。なお、自動充填手段９１１は適当なレベル検出器によ
り媒体９５０のレベルが降下したことに応答するようになっており、例えばフロ
ート９７０およびソレノイド９７５を含む構成からなるものである。ガード９７
７はフロート９７０がアトマイザー９０３内で過度に移行するのを防止している
。

【００５３】 図１４を参照すると、アトマイザーは点火ロック９８３、点火コイル９８４、
自動充填手段９１１およびリレー（図示しない）、蓄電池９８６および任意の表
示装置９８７により制御される。この装置を稼働状態にするためには、点火が行
われ、電圧がコイル９８４とリレーに印加され、それにより自動充填手段９１１
が駆動されて媒体９５０の供給がタンク９０１から行われ、空気がライン９３５
を介して供給される。媒体が気化され、給気され、エンジン１に供給されると、
アトマイザー９０３内で媒体９５０のレベルが降下し、ソレノイド９７５に接続
されたフロート９７０がその降下を検出し、信号が自動充填手段９１１へ送られ
媒体９５０を更に供給するようにする。可視ディスプレー３５がアトマイザー９
０３の全体の動作を表示するようになっている。

【００５４】 出力ライン９０７はエンジン１のキャブレター１９に駆動可能に接続されてい
てもよい。その他、エンジン１が燃料噴射システムを備えている場合、出力ライ
ン９０７は図１１に示すように、上流開口部６４を有するフランジ１８によりマ
ニホルド６５内のディストリビュータ６４に駆動可能に接続される。すなわち、
給気された媒体９５０はアトマイザー９０３からディストリビュータ６４を介し
て多孔ノズル１５のセットに送られ、媒体の粒子を更に細かく破壊させる。この
多孔ノズル１５は通常、多孔ブロンズ又は特別のプラスチックから作られる。

【００５５】 以上、本発明を僅かな実施態様を例として説明したが、これ以外にも種々の変
更が可能であり、従って本発明はここに記載された発明の範囲、趣旨を逸脱する
ことなく可能な全ての変形を包含するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の内燃エンジンの吸気および燃焼システムの全体的レイアウトを説明す
る図。

【図２】 本発明の好ましい例の主要部の下流部分を一部破断して示す斜視図。

【図３】 図２の例の上流部分を示す斜視図。

【図４】 本発明のスクリーン部材の断面図。

【図５】 図２の例の気化手段を示す側面図。

【図６】 図５のＹ−Ｙ線に沿う断面図。

【図７】 図５、６に示す例の下流側を示す側面図。

【図８】 本発明の第２の態様の主要部の下流部分を一部破断して示す斜視図。

【図９】 図８の態様のハウジングを省略した上流部分を示す斜視図。

【図１０】 図８のエンジンのＺ−Ｚ線に沿う断面図。

【図１１】 図１に示すエンジンのＸ−Ｘ線に沿う部分断面図。

【図１２】 本発明の燃焼安定化手段の好ましい例を模式的に示す斜視図。

【図１３】 図１２のアトマイザーの一部切欠側面図。

【図１４】 図１２のアトマイザーのための制御手段を示す図。

【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書

【提出日】平成１２年７月１７日（２０００．７．１７）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正内容】

【特許請求の範囲】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ，ＺＷ )，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ， ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ， ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，Ｃ Ｒ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ， ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，Ｋ Ｚ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ， ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，Ｓ Ｋ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ

Claims (49)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃エンジンの吸気システムに設けられる混合気混合装置で
   あって、該混合装置は該内燃エンジンのシリンダーの吸気ダクトの下流端に向け
   て上記吸気ダクト内に延出して設けられ、 開放上流入口端と、閉塞下流端と、上流端の周縁と上記下流端の周縁と間に延
   出し、吸気システムの上流端と上記吸気ダクトの下流端との間の流体流路を与え
   、通過する液体燃料の霧化を高めるための複数の出口孔を有するスクリーンとを
   具備してなる第１のスクリーン手段と； 該吸気ダクト内に上記第１のスクリーン手段を装着するための装着手段と； を具備してなる混合気混合装置。
2. 【請求項２】 該複数の出口孔の少なくとも或るものが、それを通過する流
   体を該出口孔の反対側の該吸気ダクトの内壁に向け、かつ、該内壁に実質的に平
   行に下流方向に向けさせるようになっている請求項１記載の混合気混合装置。
3. 【請求項３】 該出口孔が実質的に円形である請求項１記載の混合気混合装
   置。
4. 【請求項４】 該出口孔がそれぞれ下流出口端を有する実質的にノズル状の
   ものである請求項１記載の混合気混合装置。
5. 【請求項５】 該第１のスクリーン手段の閉塞下流端が該吸気ダクトの長手
   軸に対し実質的に垂直になっている請求項１記載の混合気混合装置。
6. 【請求項６】 該第１のスクリーン手段の出口孔のそれぞれが直径約１ｍｍ
   ないし３ｍｍの範囲であり、好ましくは約２ｍｍである請求項３記載の混合気混
   合装置。
7. 【請求項７】 該複数の出口孔が、該第１のスクリーン手段の幾何学的入口
   側流路面積の約２５％ないし７５％、好ましくは約５０％の幾何学的組合せ流通
   面積を与えるものである請求項１記載の混合気混合装置。
8. 【請求項８】 該装着手段が、該スクリーン手段の上流端に結合され、かつ
   、該吸気ダクトと該吸気システムの吸気マニホルドとの中間に直接又は１以上の
   ガスケットを介して配置されるフランジを有する請求項１記載の混合気混合装置
   。
9. 【請求項９】 該第１のスクリーン手段を軸方向に囲繞し、入口から下流側
   に延出した該吸気ダクトの少なくとも一部の内部表面を実質的に補完する外観形
   状を有するハウジングを更に具備し、該ハウジングを該吸気ダクト内に密着嵌合
   させるようにした請求項１ないし８のいずれかに記載の混合気混合装置。
10. 【請求項１０】 該第１のスクリーン手段が、流体流境界として該吸気ダク
    トの内部表面の対応部分を実質的に置換する内部表面を有する請求項９記載の混
    合気混合装置。
11. 【請求項１１】 該ハウジングの内部表面が、潤滑材の層を有する請求項１
    ０記載の混合気混合装置。
12. 【請求項１２】 該潤滑材がテフロン（登録商標）である請求項１１記載の 混合気混合装置。
13. 【請求項１３】 該スクリーン部材が、該吸気ダクトの対応する断面に関連
    して、下流方向に向けて面積が減少する断面を有する請求項９記載の混合気混合
    装置。
14. 【請求項１４】 該スクリーン部材の断面が実質的に四角形である請求項１
    ３記載の混合気混合装置。
15. 【請求項１５】 該スクリーン部材が、台形の上部、下部、左側および右側
    側面を有し、各壁面が平行な長い上流辺と短い下流辺とを有し、これらは対称的
    角度をなす辺で連結され、隣接する該壁面が対向する角度をなす辺に沿って相互
    に連結されている請求項１４記載の混合気混合装置。
16. 【請求項１６】 該壁面の短い下流端が、該第１のスクリーン手段の下流端
    の周縁に接合されている請求項１５記載の混合気混合装置。
17. 【請求項１７】 該第１のスクリーン手段および少なくとも該スクリーン部
    材が一体部材からなるものである請求項１６記載の混合気混合装置。
18. 【請求項１８】 該第１のスクリーン手段および少なくとも該スクリーン部
    材が、ニッケル／クロム合金の被覆層を有する薄い銅又は真鍮シートから作られ
    たものである請求項１７記載の混合気混合装置。
19. 【請求項１９】 該第１のスクリーン手段が、該スクリーン部材から該ハウ
    ジングの内部表面へ長手方向に延出する複数の主軸支持羽根を更に具備してなる
    請求項１０ないし１８のいずれかに記載の混合気混合装置。
20. 【請求項２０】 該スクリーン部材が、該スクリーン部材の隣接する壁面間
    に形成された頂部に、および該ハウジング内の対応する頂部に接続された４個の
    該主軸羽根を具備してなる請求項１９記載の混合気混合装置。
21. 【請求項２１】 該スクリーン部材が、更に、少なくとも１対の隣接する主
    軸羽根の間に横方向に配置された複数の２次的羽根を具備してなる請求項２０記
    載の混合気混合装置。
22. 【請求項２２】 該２次的羽根が、対応するその先端エッジ部で該スクリー
    ン部材の対応する壁面に接合されている請求項２１記載の混合気混合装置。
23. 【請求項２３】 流通する混合気の少なくとも１部と熱的に連通する少なく
    とも１個の熱交換表面を有する少なくとも１個の加熱エレメントを具備する適当
    な気化手段を更に有する請求項２２記載の混合気混合装置。
24. 【請求項２４】 該少なくとも１個の熱交換表面が該第１のスクリーン手段
    内に下流側へ長手方向に延出している請求項２３記載の混合気混合装置。
25. 【請求項２５】 該気化手段が、該装置を少なくとも１個の熱交換表面に向
    かって、かつ、それに沿って流通する混合気の一部を案内するようにした上流側
    ハウジング部を有する請求項２４記載の混合気混合装置。
26. 【請求項２６】 該気化手段が、流通する液体燃料の霧化を高め、かつ、空
    気流との混合を促進する適当な複数の孔を有する第２の第１スクリーン手段を有
    する下流側ハウジング部を更に具備している請求項２５記載の混合気混合装置。
27. 【請求項２７】 該第２のスクリーン手段の該複数の孔がそれぞれ直径、約
    ０．５ｍｍないし２．５ｍｍの範囲、好ましくは約１．５ｍｍのものである請求
    項２６記載の混合気混合装置。
28. 【請求項２８】 該第２のスクリーン手段が閉塞下流端を有する請求項２６
    記載の混合気混合装置。
29. 【請求項２９】 該少なくとも１個の加熱エレメントが、両面に実質的に平
    行な熱交換面を有する長尺電気的加熱エレメントを具備してなる請求項２３ない
    し２８のいずれかに記載の混合気混合装置。
30. 【請求項３０】 適当なサーモスタット手段を更に具備し、これが該加熱エ
    レメントに駆動可能に接続されていてその温度を調節するようにした請求項２９
    記載の混合気混合装置。
31. 【請求項３１】 該気化手段が該第１のスクリーン手段内に装着されるため
    の適当な装着手段を具備してなる請求項３０記載の混合気混合装置。
32. 【請求項３２】 該装着手段が、該気化手段の上流端を該第１のスクリーン
    手段の入口端に連結させる少なくとも１個の適当な支柱を具備してなる請求項３
    １記載の混合気混合装置。
33. 【請求項３３】 該装着手段が、該気化手段の下流端を該第１のスクリーン
    手段の該閉塞下流端に連結させる少なくとも１個の適当な支柱を更に具備してな
    る請求項３２記載の混合気混合装置。
34. 【請求項３４】 該気化手段を流通する混合気を該加熱手段に向かって、か
    つ、それに沿って向けさせるためのフラップを該気化手段の上流端に更に具備し
    てなる請求項３０ないし３３のいずれかに記載の混合気混合装置。
35. 【請求項３５】 該２次的羽根が、該スクリーン部材の対応する壁面から対
    応するその先端エッジにて横方向に変位して配置されている請求項２１記載の混
    合気混合装置。
36. 【請求項３６】 該装置を流れる混合気を該スクリーン部材の壁面に向けさ
    せる内部転換手段を更に具備してなる請求項３５記載の混合気混合装置。
37. 【請求項３７】 該内部転換手段が、上流側先端エッジと、該第１のスクリ
    ーン手段内に下流方向に延びた実質的に垂直な面とを有するスプリッター壁面を
    具備してなる請求項３６記載の混合気混合装置。
38. 【請求項３８】 該スプリッター壁面が、該入口端から該第１のスクリーン
    手段の閉塞下流側端へ向けて、該第１のスクリーン手段の実質的な軸長に亘って
    設けられ、該スクリーン部材の上方壁部と下方壁部とを、それぞれの中間部にて
    結合させている請求項３７記載の混合気混合装置。
39. 【請求項３９】 該スプリッター壁面が、その各垂直面に複数の一次転換羽
    根を更に有する請求項３８記載の混合気混合装置。
40. 【請求項４０】 該一次転換羽根が、対応する複数の後退角表面を該垂直面
    の各々に沿って提供している請求項３９記載の混合気混合装置。
41. 【請求項４１】 少なくとも１個のシリンダーの吸気システム内に、請求項
    １ないし８、１０ないし１８、２０ないし２８、３０ないし３３、３５ないし４
    ０にて請求された該混合気混合装置のいずれかを装着してなる内燃エンジン。
42. 【請求項４２】 請求項１ないし８、１０ないし１８、２０ないし２８、３
    ０ないし３３、３５ないし４０にて請求された該混合気混合装置との関連で使用
    される燃焼安定化手段であって、内燃エンジン内で設けられ、霧化された媒体を
    該エンジン内の燃焼室に移送するためのもので、 該媒体の或る量を保持するための再補充可能な貯留部と； 噴霧化ユニットと； 上記貯留部と上記噴霧化ユニットとの間並びに上記噴霧化ユニットと上記エン
    ジンの吸気システムとの間に流体流路を与えるための適当な第１および第２流体
    ラインと； を具備してなる燃焼安定化手段。
43. 【請求項４３】 該第１流体ライン内に適当なフィルターを更に具備してな
    る請求項４２記載の燃焼安定化手段。
44. 【請求項４４】 該噴霧化ユニットが、その底面に空気導入手段を有するハ
    ウジングと、該媒体に給気するためのエアレーターと、該媒体を加熱するための
    内部熱交換羽根と、給気、気化された媒体を収集するための上部収容部と、該第
    ２流体ラインを介して該エンジン吸気システムと連通する出口手段とを具備して
    なる請求項４３記載の燃焼安定化手段。
45. 【請求項４５】 空気が、適当なエアフィルターと連通する適当なエアパイ
    プを介して該空気導入手段に供給される請求項４４記載の燃焼安定化手段。
46. 【請求項４６】 該噴霧化ユニットにおける媒体のレベルを維持するための
    適当なレベル検出器に駆動可能に接続された自動フィラー手段を更に具備してな
    る請求項４４記載の燃焼安定化手段。
47. 【請求項４７】 該ハウジングが外部熱を吸収するための外部熱交換羽根を
    具備してなる請求項４４記載の燃焼安定化手段。
48. 【請求項４８】 該媒体がメタノールと酢酸との混合物からなる請求項４７
    記載の燃焼安定化手段。
49. 【請求項４９】 該混合物が約５０容量％のメタノールと、約５０容量％の
    酢酸とからなる請求項４８記載の燃焼安定化手段。