JP2559737B2 - 燃焼機関 - Google Patents

燃焼機関

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JP2559737B2 JP62134766A JP13476687A JP2559737B2 JP 2559737 B2 JP2559737 B2 JP 2559737B2 JP 62134766 A JP62134766 A JP 62134766A JP 13476687 A JP13476687 A JP 13476687A JP 2559737 B2 JP2559737 B2 JP 2559737B2
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Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は先ず燃料噴射装置を備えた燃焼機関に係るも
のであり、このエンジンには空気吸入路を設けた少なく
とも１本のシリンダがあり、この吸入路にはポンプと共
に燃料パイプに接続された燃料噴霧バルブが開口してお
り、他方燃料パイプ内又は噴霧バルブ上には供給燃料が
直接接触できる燃料加熱要素が配置されている。
［従来技術と問題点］ 燃料噴射を伴う燃料機関は、機械式又は電子式による
燃料噴射のエンジンと、デイーゼル燃料の噴射によるデ
イーゼルエンジンとに分けられる。
キヤブレータを備えたガソリンエンジンに比較して、
石油噴射のエンジンには、燃料分布がより効果的であり
かつエンジンがスロツトル位置の変化に対しより迅速に
又より正確に反応するという利点があげられ、後者の利
点はスロットルの動きと石油噴射との間における短小な
時間経過に帰因するものである。従つて動力及び加速の
点については石油噴射エンジンの方がキヤビレターエン
ジンよりも明らかに優つている。エレクトロニツク式噴
射の場合、機械式噴射に較べてシリンダへ常に正しい量
の燃料を供給するための温度圧力センサを使用できると
いう馬鹿にできない利点を有している。噴射さるべき石
油の量は圧力をコントロール（例えば３バールから６バ
ールの間）することにより若しくは時間の調整によりこ
れを調節することができる。石油噴射の顕著な利点は比
較的低質の石油空気の混合という欠点で相殺され、空気
速度はかなり遅く石油と空気の混合に役立つ時間がほと
んど無い。その上、噴射バルブは控え目な噴霧作用を有
している。これらの欠点は特にエンジンが低温の場合に
認められる。空気と不完全に混合した控え目に噴射され
た石油は冷却状態の流入路及び冷却せるシリンダ壁上に
沈殿する。
［発明の目的と構成］ 本発明の目的は主として冷えたエンジンに伴う上述の
如き欠点を除去することにある。
本発明によれば、本文序文に述べたエンジンはこの目
的に叶うものであり、正特性の温度係数をもつ材料より
なるサーミスタの形態をした燃料加熱要素が設けられ、
このサーミスタは電気供給及び放電ケーブルに接続され
ていることを特徴としている。
エンジン低温の際燃料を特定温度（石油エンジンの場
合、例えば40℃と70℃の間の温度）に加熱することによ
り、遥かに微細な噴霧が得られる。又、一定サイズ（約
12ミクロン）未満の粒子に噴霧化を実施した場合、低温
壁上に全然沈殿が行われなかつた点が判明している。温
度は蒸気凝縮が発生しないようにコントロールされて保
たねばならぬ、正しい温度は問題の燃料の沸騰範囲及び
装置に発生する最小圧力に依存する。ウインダグレード
のものは揮発成分の含有量が多いので決定的である。PT
C材よりなるサーミスタの大きな利点とする所はその電
気放電により温度が選定材いかんによる特定値を超えて
上昇することができず、その結果進歩せる精巧なコント
ロール装置なしではサーミスタの温度が全く確実に選定
値以下にとどまり、燃料温度も蒸気凝縮の発生する数値
以下に保つことができる点にある。周知の如く、PTC材
は、特定温度（例えば80℃）における電気抵抗がそれ以
上温度上昇が行われない程度に増加するという原理で作
用する。PTC材はきわめて大きいエネルギ密度（ワツト
／立方cm）を有し、数秒でその最大温度に達した。各種
成分及び特性のPTC材がテキサス インストルメントの
米国特許第4,279,234号に述べられている。
燃料とサーミスタとの間の直接接触により、燃料送り
の周りに１つ又は多くの加熱要素を設けた装置とはたい
そう違つた燃料は迅速かつ効果的に所望温度に達する。
エンジンが低温の際における燃料の加熱は特に有益で
ある。そのため、サーミスタに出入りする電気ケーブル
にはエンジンに設けた温度センサに接続されかつ特定の
エンジン温度に達した時サーミスタへの電流を遮断若し
くは調節するコントロール装置が備えられる。
その上、エンジンの高温時にも燃料加熱を利用するの
は不可能ではなく、その場合サーモスタツトは不要であ
りないしは進歩せるコントロール装置に組込まれる。
PTC材は多くのさまざまな種類のもので良い。材料の
選定時燃料に対する熱伝達が常に考慮に入れねばなら
ぬ。燃料がPTC要素を流れる場合には現実的可能性のあ
るものは格子又は多孔タイプのものである。
コンパクト性、強度、信頼度ならびに燃料に対する効
果的熱伝達の可能性のため、噴霧バルブ自体にホルダを
設け内部にPTCタブレツトの形態をしたサーミスタを入
れ燃料への熱伝達のための熱吸収部に接続して設けるの
が望ましい。ヒートシンク、即ち、熱吸収部は少なくと
も１本の燃料通路を備えた金属箱として設計ができる。
燃料通路はタブレツト及びホルダ中の中心軸線に平行
に走行するように構成できるも、箱の外周上に配置せる
らせんの形態に燃料通路を形成するのも一層有利であ
る。
燃料は通路では本質上層流形態を示し、この形態は熱
伝達には良好ではない。この改善のため、通路の壁に乱
流発生の隆起部及び若しくはくぼみが配置される。
PTCのタブレツトを２つのヒートシンクである熱吸収
部の間に配置することにより熱伝達を更に改善すること
ができる。燃料によりおおわれる熱伝達路はこのため更
に伸ばされる。
勿論、燃料が燃焼機関に流入する過程で燃料に吸収さ
れる熱の外部放散はできるだけ無くすことが重要であ
る。このため、PTCタブレツトを入れたホルダ及びヒー
トシンクである熱吸収部が熱絶縁されており、噴霧バル
ブにできるだけ近接して設けられるものである。この
点、サーミスタを備えたホルダを噴霧バルブと一体に構
成するのが有利となる。この組合構成は比較的小型のサ
イズを有しより急速に高温になる。この設計は特に噴射
装置の圧力調整に適しており、附勢式ソレノイドを備え
た噴射バルブは大型重量なので調時装置には不適であ
る。
又、本発明は、噴射圧がはるかに大きくかつ燃料の最
大許容加熱温度が石油エンジンの場合におけるよりもは
るかに高いデイーゼルエンジンにも利用ができる。
燃料加熱要素はラインに配置できるので、燃焼機関の
製造者は本発明の利用を何等の問題を伴うことなしに承
認することができる。
多数シリンダのエンジンの場合、複数個の加熱要素を
同一の電気系統に例えば母線により接続することができ
る。
次に本発明の実施例につき添付図面参照の下に下記の
如く詳述する。
［実施例］ 第１図において、ガソリン噴射エンジンのシリンダヘ
ツドにある空気吸入通路２の壁に噴射ノズルが周知の要
領で取付けられて示されている。この通路２には、空気
ろ過器（図示省略）及びアクセルペダルで作動するスロ
ツトルバルブ（図示省略）が設けられている。噴射ノズ
ル１はホルダ３を介し図示省略せる電動ポンプを備えた
燃料パイプ４に接続している。
この噴射ノズルは周知構造のものであり、ばね５によ
りシート６に押しつけられたバルブ要素７を有してい
る。特定の燃料圧（例えば３気圧）によりバルブは開き
吸入路に燃料が噴射され空気と混合する。
エンジンが低温の時、燃料が例えば40℃〜70℃に加熱
された場合この噴射工程は非常に改善される。この燃料
の加熱はホルダ３の内蔵物により行われる。このホルダ
には、正特性の熱係数を有するセラミツク材（いわゆる
PTC材）よりなるタブレツト状サーミスタ８の形態をし
た加熱要素と、熱伝導の良好な金属より作られた閉塞箱
の形態をしできるだけ軽量小型にしたヒートシンクであ
る熱吸収部９とが内蔵されている。この箱には外周にら
せん形溝10が形成されている。
タブレツト８は、電気及び熱を伝導する粘着剤により
箱のトツプ側に取付けられている。
ターミナル12,13によりサーミスタは電源に接続され
た電気ケーブルライン14,15に接続されている。電気ケ
ーブルにはリレー16が収納され、このリレー16はケーブ
ル17により温度センサを備えたサーモスタツト コント
ロールユニツト18に接続されている。このセンサはシリ
ンダの冷却水の温度を確認し若しくはエンジン温度を画
定する温度をなんらかの方法で測定し、一方コントロー
ル ユニツトは電流を切るか又は変えるためリレー16に
信号を出す。
加熱装置の働きは下記の通りである。
エンジンが冷却している時、リレー16は、電流が電気
回路14,12,8,9,13,15と流れサーミスタ タブレツトの
温度が上がるように切換えられる。特定温度（例えば80
℃）におけるこのタブレツトの慎重に選ばれたセラミツ
クPTC材料は電気抵抗の急激な上昇を示すものであり、
従つてタブレツトは温度上昇ができないことになる。熱
は箱（ヒートシンクである熱吸収部）９に伝達される。
燃料がタブレツト８と衝突し箱の外周のらせん溝10を介
して噴射ノズルへ流れる。このらせん状の流れの間燃料
は蒸気凝縮が発生できないような温度に加熱される。こ
の温度は燃料圧及び組成いかんに存在する。タブレツト
は材料組成を基礎に選定される特定値以上に温度上昇が
絶対にできないので、蒸気凝縮が簡単な方法で阻止でき
る。
エンジンがいつたん所定温度になると、コントロール
ユニツト18が電流を切つたり低下させる。
エンジン冷却の際の加熱燃料は低温燃料よりはるかに
良好に噴霧化される。このため、燃料濃厚化を実施する
時間の短縮ができる。これらはすべて低燃料消費ならび
により清浄な廃ガスをもたらすものである。
図示装置は単に一つの実施例に過ぎず、本発明の範囲
内で数多くの変化が可能であることは明らかである。
加熱要素は燃料パイプ４における噴射ノズル１より一
定距離をおいて取付けることもできる。
第２図から第４図に示す好適実施例において、噴射部
材におけるより精密な温度コントロールが達成され、更
に温度かく乱後における反応時間の改善が得られてい
る。この目的のため、加熱装置系は噴射部材の燃料通路
に配置されたPTC材よりなる。
これらの手段の使用により、キユリー温度が自然発火
温度未満に選定されるという事実のため燃料の蒸気あわ
立ちもしくは燃料の自然発火が最小なので最適の燃料温
度コントロールならびにきわめて確実な作動が得られ
る。燃料通路における好適な加熱応用の場合、燃料はき
わめて迅速に所望温度に熱せられ、温度コントロールが
直接の熱接触により更に改善される。更に燃料加熱の促
進及びコントロールの改善は、PTC要素及び若しくは加
熱体（図示省略）の幾何学的形状ならびに構成により達
成され、熱伝達面は非常に拡大され、最適の熱経済が得
られる。この特別な例は多孔性PTC材の使用である。PTC
要素と加熱体の両者はさまざまな形状のもので良い。PT
C要素は多孔性でも良く、又格子状又は小粒子状に構成
しても良い。
加熱体はPTC材と熱供給体の組立体より構成しても良
く、はちの巣形状又は多孔性の構成でも良い。
PTC材及び若しくは加熱体における流れ抵抗は燃料が
ゆつくり流れるので低い。
第２図において、好適には多孔性のPTC材より作られ
た加熱部材17が噴射部材18の燃料通路に位置ぎめされ
る。燃料通路には燃料噴射開口19が設けられている。噴
射部材は吸入マニホールド21に接続する燃料供給ライン
20に配置されている。吸入マニホールド内で吸入空気22
が噴射部材からの燃料と混合し空燃混合体23を得る。PT
C材の上流及び下流側にガーゼフイルタ24が設けられ、
このフイルタは電極としての役割も果たす。
第３図に示す実施例の場合、加熱部材17は燃料噴射18
の下流端即ちその外側及び燃料噴射開口19の周りに位置
ぎめされている。燃料噴射部材にはフイルタ材24が設け
られている。
第４図に示す実施例の場合、加熱部材17は燃料噴射部
材の内側面上に位置ぎめされている。加熱部材にはフイ
ルタ材24が内蔵された軸方向の空洞部が形成されてい
る。加熱部材17と噴射部材の下流端との間にはフイルタ
材が設けられている。
密なタブレツトの代りに格子状のPTC要素又は多孔性
のPTC要素も用いることができ、燃料はこの要素を通じ
流れる。
箱９にはらせん形通路の代りに中心軸線に平行な通路
を設けることもできる。
ホルダ３はその内蔵物と共に噴射ノズルと一体に形成
しても良い。
タブレツト８は２つのヒートシンク箱である熱吸収箱
の間に配置できる。
乱流を促進するため通路10に縦みぞ又は波形を設けて
も良い。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明によるタブレツト形サーミスタ燃料加熱
装置を示す概略断面図、 第２図は多孔性PTC材よりなる加熱部材を用いた本発明
の変更実施例を示す概略断面図、 第３図は加熱部材を燃料噴射ノズルの開口近くの外側に
設けた本発明の他の変更実施例を示す概略断面図、 第４図は加熱部材を噴射ノズルの内面に設けた本発明の
更に別の変更実施例を示す概略断面図である。 １……噴射ノズル、２……空気吸入路、３……ホルダ、
４……燃料パイプ、８……タブレツト形サーミスタ、９
……ヒートシンクである熱吸収部、10……らせん溝、1
2,13……ターミナル、14,15……回路ライン、16……リ
レー、18……サーモスタツト、17……加熱部材。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 フリッツ バン デル エルスト オランダ国アルメロ，ボルネールブロエ クセストラート 461 (72)発明者 アリー バン デル プロエグ オランダ国バ ビエルデン， ラリクス ラーン 12 (56)参考文献 特開 昭53−139014（ＪＰ，Ａ) 実開 昭56−129564（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭62−771（ＪＰ，Ｕ)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】燃料システムを備えた燃焼機関であって、
    該燃焼機関が空気吸入路を有する少なくとも１つのシリ
    ンダを有し、前記吸入路内にポンプを備えた燃料パイプ
    に接続された燃料噴射バルブを開口させ、一方供給燃料
    が直接接触できるように燃料加熱要素が前記燃料システ
    ムの選択された部分に配置されている燃焼機関におい
    て、 前記燃料加熱要素が正温度特性の材料のサーミスタの形
    態で設けられ、該サーミスタが電源供給部および放電ケ
    ーブルに接続され、そして 前記燃料噴射バルブ上に配置されたホルダーが前記サー
    ミスタと、前記ホルダーにおいて前記サーミスタに熱的
    に接続されたヒートシンクとを有し、該ヒートシンクが
    燃料を通すための燃料通路を有することを特徴とする燃
    焼機関。
JP62134766A 1986-05-29 1987-05-29 燃焼機関 Expired - Lifetime JP2559737B2 (ja)

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NL8601384 1986-05-29
NL8601384A NL8601384A (nl) 1986-05-29 1986-05-29 Verbrandingsmotor met brandstofinjectiesysteem en een voor een dergelijke motor bestemde verstuiverklep.

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JPS6355361A JPS6355361A (ja) 1988-03-09
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