JP3162500B2 - 燃料−ガス−混合物の噴射装置 - Google Patents

燃料−ガス−混合物の噴射装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、燃料−ガス−混合物の
噴射装置であって、弁端部に少なくとも1つの噴射孔を
有している燃料噴射弁と、燃料が燃料噴射弁によって第
1通路端部内に噴射される混合通路と、該混合通路の第
1通路端部に接続されたガス供給通路とを有する形式の
ものに関する。
【0002】
【従来技術】ドイツ連邦共和国特許出願公開第3609
798号明細書によれば、燃料−ガス−混合物の噴射装
置であって、燃料が燃料噴射弁によって混合管の円筒状
の混合通路の第1通路端部に噴射されるものが、すでに
公知になっている。この場合ガスは、上記第1通路端部
に開口しているガス供給通路を通って第1通路端部へ吹
き込まれ、ここに噴射された燃料に衝突する。これによ
って、燃料とガスの二相の流れ、要するに燃料−ガス−
混合物が生成される。しかしながらこのような装置は、
混合通路の円筒状壁面に燃料の著しく多量の部分が燃料
膜として付着し、該燃料膜は、単にその一部が擦過する
燃料−ガス−混合物の流れによって剥離されて混合通路
壁面に沿って流れるにすぎず、その結果燃料−ガス−混
合物中の液体燃料分が比較的少ないという欠点を有して
いる。このような燃料は十分には霧化されず、均質な燃
料−ガス−混合物の生成は保証されない。またある噴射
量で混合通路の円筒状壁面に付着した燃料が突然剥離さ
れて、望ましくない燃料−ガス−混合物を形成しながら
不十分な霧化状態で吸気管内に達するという危険もあ
る。
【0003】
【発明の効果】請求項1の特徴、つまり混合通路が、燃
料噴射弁の少なくとも1つの噴射孔の燃料流動方向で見
て下流側に、少なくとも1つの横断面収縮部を有してお
り、該横断面収縮部から燃料流動方向に混合通路の横断
面が拡大しており、少なくとも2つの隣合う横断面収縮
部が、細長い開口横断面を有しており、各横断面収縮部
が、開口横断面の最も長く延びている方向にその縦軸線
を有しており、かつ2つの隣合う横断面収縮部の開口横
断面の縦軸線が互いに直交して延びているという特徴
有する本発明の装置は、混合通路の内壁面での燃料膜の
形成が著しく減少するという利点を有している。混合通
路の横断面収縮部及び混合物の流動方向でこれに続く横
断面図拡大部において燃料−ガス−混合物の流動速度が
高められることによって、燃料膜は混合通路の壁面から
剥取られかつ細かい燃料滴に分散される。このようにし
て、燃料の、特に良好な霧化及び均質な燃料−ガス−混
合物の生成が、ガス供給量が比較的わずかな場合にも、
えられる。
【0004】また、少なくとも2つの隣合う横断面収縮
部が細長い開口横断面を有しており、かつこの細長い開
口横断面がそれぞれ最も長く延びている方向に縦軸線を
有していて、このさい2つの隣合う横断面収縮部の開口
横断面の縦軸線が互いに直交して延びていることによっ
て、混合通路の内壁面の全周及び全長にわたって燃料膜
を効果的に減らすことができる。
【0005】請求項2以下に記載されている特徴によっ
て、請求項1に記載されている装置の、更に別の有利な
構成及び改良が可能である。
【0006】更に本発明の有利な構成によれば、混合通
路の、第1通路端部側とは反対側の第2通路端部に絞り
が設けられている。上記の絞りは、混合通路の第2通路
端部での燃料膜の剥離及び前霧化を生ぜしめ、その結果
燃料−ガス−混合物中における液体燃料分が増大し、霧
化が改良される。
【0007】燃料−ガス−混合物の様々の噴流噴射角度
及び噴流分散角度を有する単噴流特性又は多噴流特性を
実現するためには、混合通路の第2通路端部に、ノズル
孔を有するノズルキャップを設けるのが有利である。
【0008】
【実施例】図1に1例として部分的に示された、吸気管
に又は混合気圧縮火花点火式内燃機関に直接設けられた
燃料−ガス−混合物の噴射装置は、例えば弁縦軸線3に
対して同心的に円錐台状に先細になっている弁端部5を
備えた燃料噴射弁1を有している。この燃料噴射弁1は
不動の弁座7と協働する弁閉鎖体9を有しており、該弁
閉鎖体は例えば公知のように電磁的に操作可能である。
上記の弁座7の下流側に、燃料噴射弁1の弁端部5は、
例えば弁縦軸線3に対して同心的な1つの噴射孔11を
有しているが、しかしながら複数の噴射孔を備えること
も可能である。
【0009】燃料噴射弁1は、弁端部5でガス案内部分
15の、弁縦軸線3に対して同心的に延びている段付け
された受容孔13内に侵入している。この段付けされた
受容孔13は、燃料噴射弁1を部分的に取り囲んでいる
第1円筒区分17と円錐台状に先細になっている当接区
分19とを有しており、該当接区分には燃料噴射弁1の
円錐台状に先細になっている弁端部5が当接している。
この場合弁端部5の円錐台状の外周及び段付けされた受
容孔13の当接区分19は互いに平行に延びている。弁
端部5及び段付けされた受容孔13の当接区分19が円
錐形に構成されていることによって、ガス案内部分15
受容孔13内に燃料噴射弁1の弁端部5を容易にしかも
極めて正確にセンタリングすることが可能である。
【0010】円錐台状に先細になっている当接区分19
には燃料の流動方向に第2円筒区分21が続いており、
該第2円筒区分には燃料噴射弁1の噴射孔11を通って
送出された燃料が噴射される。ガス案内部分15には、
例えばガス供給通路23が形成されており、該ガス供給
通路は、ガスの供給に役立ちかつ弁縦軸線3に対して燃
料噴射方向へ傾斜して、通路開口部25のところで、受
容孔13の第2円筒区分21内に接続する。しかしなが
ら、ガス案内部分15内に2つ又はそれ以上の数のガス
供給通路23を形成することも可能である。
【0011】燃料−ガス−混合物を形成するためのガス
としては、例えば内燃機関の吸気管から分岐した空気及
び例えば内燃機関の排ガスを使用することができる。上
記のガスは例えばポンプ27によってガス案内部分15
内に供給される。
【0012】第2円筒区分21には、ガス案内部分15
の段付けされた受容孔13の混合物流動方向で見て下流
側の端部まで延びている第3円筒区分29が続いてお
り、該第3円筒区分は第2円筒区分21より大きい直径
を有している。第3円筒区分29には混合管31が侵入
しており、該混合管は燃料噴射弁1側とは反対側に混合
物の流動方向に、弁縦軸線3に対して同心的に延びてい
る。上記混合管31は、段付けされた受容孔13の第3
円筒区分29の範囲に例えばプレスばめによって保持さ
れ、かつガス案内部分15から混合物の流動方向に突出
している。段付けされた受容孔13の第2円筒区分21
とともに混合管31は内部に混合通路33を形成してお
り、該混合通路33の、第2円筒区分21によって形成
された第1通路端部35に燃料が燃料噴射弁1によって
噴射され、かつガスがガス供給通路23を通って通路開
口部25に供給される。
【0013】混合通路33は、混合管31の範囲に少な
くとも2つの、図1から図4までに示されている第1実
施例の場合には例えば4つの、燃料−ガス−混合物の流
動方向に順次に配置されている長孔状の横断面収縮部3
7を有しており、該横断面収縮部は混合通路33の横断
面をある限られた範囲ごとに縮小しており、かつこの範
囲に流動方向で見て続いている範囲で混合通路33の横
断面は再び拡大している。横断面収縮部37は例えば混
合管31の壁を押しつぶすことによって形成されてお
り、これにより図1から図4においても分かるように、
流動方向に例えば波形の縦断面がえられる。しかしなが
ら例えば、横断面収縮部37を、混合通路33内に配置
されかつその都度1つの貫通孔又は複数の貫通孔を有す
る遮へい孔板によって構成することも可能である。
【0014】混合通路33の、第1通路端部35側とは
反対側の第2通路端部39には、混合管31内の横断面
収縮部37の下流側に絞り41が設けられており、該絞
りは燃料−ガス−混合物の前絞りとして役立つ。上記の
絞り41は、例えば1つの狭い絞り孔45又は複数の絞
り孔を有する遮へい孔板43として構成されている。
【0015】混合物流動方向でみて絞り41の下流側
に、混合管31は流動方向で外側へ湾曲したノズルキャ
ップ47を有しており、該ノズルキャップは混合通路3
3を第2通路端部39のところで制限している。ノズル
キャップ47には、少なくとも1つの、第1実施例の場
合は2つのノズル孔49が設けられている。上記ノズル
孔49は、混合物の流動方向に弁縦軸線3に対して斜め
外方に傾斜している。
【0016】第1実施例の混合管31が部分的に図示さ
れている図2から図4が示すように、混合管31の壁を
押しつぶすことによって形成された横断面収縮部37
は、弁縦軸線3に対して垂直方向に、従ってまた燃料−
ガス−混合物の流動方向に対して垂直方向に、それぞれ
細長い開口横断面51を有しており、この場合それぞれ
横断面収縮部37の開口横断面51は互いに平行であ
る。横断面収縮部37の開口横断面51は、最も長く延
びている方向にその縦軸線53を有しており、かつ例え
ばこの縦軸線53に対して垂直に上記横断面収縮部37
の延びが最も小さい方向に横軸線55を有している。こ
の場合2つの隣合う横断面収縮部37は、両方の横断面
収縮部37の開口横断面51の縦軸線53が互いに直交
するように形成されている。
【0017】混合通路33のこのような構成により、混
合通路の壁面に生じかつ壁面に沿って延びている燃料膜
が、横断面収縮部37内でガス若しくは燃料−ガス−混
合物の速度が高くなることによって壁面から剥離されか
つ細かい燃料滴に分散される。このようにして、燃料の
霧化品質が著しく改良され、霧化品質が同じであれば、
供給ガス量が著しく減少する。混合通路33の、燃料噴
射弁1側とは反対側の第2通路端部39に形成された、
前絞りとして作用する絞り41は、混合通路33の壁面
に付着した燃料膜の剥離及び前霧化を生ぜしめるので、
その結果混合通路33を流通する燃料−ガス−混合物中
の燃料分が増大する。湾曲したノズルキャップ47の例
えば2つのノズル孔49は、単噴流特性のほかに、例え
ば本発明の装置の混合管31を通って噴射される燃料−
ガス−混合気の二噴流特性も可能にする。
【0018】本発明の第2実施例による燃料−ガス−混
合物の噴射装置の混合管31が、図5及び図6に部分的
に示されており、この場合図6は図5のVI−VI線に
よる断面図を示している。同一の構造部分及び同じ作用
を有する構造部分には、図1から図4と同一の符号が付
されている。第2実施例は、混合管31の横断面収縮部
37の形状的構造の点でのみ図1から図4に示されてい
る第1実施例と異なる。混合管31は、混合通路33
の、混合物の流動方向に順次に配置された少なくとも2
つの横断面収縮部37を有しており、該横断面収縮部は
混合管31の壁を例えば押しつぶすことによって形成さ
れている。横断面収縮部37は例えば円形の開口横断面
51を有しており、該開口横断面は各横断面収縮部37
の流動方向でみて後方で再び拡大している。横断面収縮
部37の範囲内でガス若しくは燃料−ガス−混合物の速
度が高くなることによって、混合通路33の壁面に付着
した燃料は壁面から剥離されかつ細かく霧化される。
【0019】混合通路33の横断面収縮部37によっ
て、混合通路33の壁面での燃料膜の形成が著しく減少
し、従って燃料が細かく霧化された均質な燃料−ガス−
混合物の生成が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】部分的に図示された燃料噴射弁を有する本発明
の装置の第1実施例を示した図。
【図2】第1実施例の混合通路を部分的に示した図。
【図3】図2のIII−III線による断面図。
【図4】図2のIV−IV線による断面図。
【図5】第2実施例の混合通路を部分的に示した図。
【図6】図5のVI−VI線による断面図。
【符号の説明】
1 燃料噴射弁 3 弁縦軸線 5 弁端部 7 弁座 9 弁閉鎖体 11 噴射孔 13 受容孔 15 ガス案内部分 17 第1円筒区分 19 当接区分 21 第2円筒区分 23 ガス供給通路 25 通路開口部 27 ポンプ 29 第3円筒区分 31 混合管 33 混合通路 35 第1通路端部 37 横断面収縮部 39 第2通路端部 41 絞り 43 遮へい孔板 45 絞り孔 47 ノズルキャップ 49 ノズル孔 51 開口横断面 53 縦軸線 55 横軸線
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 マルティン マイアー ドイツ連邦共和国 メークリンゲン マ イゼンヴェーク 12 (56)参考文献 特開 昭60−182355(JP,A) 特開 昭48−22827(JP,A) 特開 昭61−145357(JP,A) 西独国特許出願公開3609798(DE, A1) 米国特許4794901(US,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F02M 39/00 - 71/04

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 燃料−ガス−混合物の噴射装置であっ
    て、弁端部に少なくとも1つの噴射孔を有している燃料
    噴射弁と、燃料が燃料噴射弁によって第1通路端部内に
    噴射される混合通路と、該混合通路の第1通路端部に接
    続されたガス供給通路とを有する形式のものにおいて 混合通路(33)が、燃料噴射弁(1)の少なくとも1
    つの噴射孔(11)の燃料流動方向で見て下流側に、少
    なくとも1つの横断面収縮部(37)を有しており、該
    横断面収縮部から燃料流動方向に混合通路(33)の横
    断面が拡大しており、少なくとも2つの隣合う横断面収
    縮部(37)が、細長い開口横断面(51)を有してお
    り、各横断面収縮部(37)が、開口横断面(51)の
    最も長く延びている方向にその縦軸線(53)を有して
    おり、かつ2つの隣合う横断面収縮部(37)の開口横
    断面(51)の縦軸線(53)が互いに直交して延びて
    いることを特徴とする、燃料−ガス−混合物の噴射装
    置。
  2. 【請求項2】 混合通路(33)の少なくとも1つの横
    断面収縮部(37)が、混合通路(33)の壁を押しつ
    ぶすことによって形成されていることを特徴とする、請
    求項1記載の噴射装置。
  3. 【請求項3】 混合通路(33)の、第1通路端部(3
    5)側とは反対側の第2通路端部(39)に、絞り(4
    1)が設けられていることを特徴とする、請求項1記載
    の噴射装置。
  4. 【請求項4】 混合通路(33)の第2通路端部(3
    9)にノズルキャップ(47)が設けられており、該ノ
    ズルキャップが少なくとも1つのノズル孔(49)を有
    していることを特徴とする、請求項1記載の噴射装置。
  5. 【請求項5】 ノズルキャップ(47)が、燃料−ガス
    −混合物の流動方向で外側へ湾曲して形成されているこ
    とを特徴とする、請求項記載の噴射装置。
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