JPH02125909A - 良好な吸込み作用のための内燃排気の後処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 エンジニアによるピストンエンジンの熟成は従来、エン
ジン燃焼室の充填時に燃料／空気混合物の空気充填度合
がガス交換手段だけでは充分に増大しないという事情に
よって行き詰まった。エンジン燃焼室充填部にただ単に
燃料だけを多く供給しても有効でないということは、専
門知識では当たり前のことである。すなわち、ウィルヘ
ルムエンドレス（Ｗｉｌｈｅｌ＋＋＋　　Ｅｎｄｒｅｓ
）著の燃焼機関（Ｖｅｒｂｒｅｎｎｕｎｇｓｍｏｔｏｒ
ｅｎ）　（１９６８年）第１巻、第１７頁に記載されて
いるように、混合比を維持するためには、対応する多量
の空気を供給すべきであり、これは非常に困難であり、
かつガス交換の課題である。過給によってこの問題を解
決する公知のいろいろな装置も、多大のコストがかかる
ことは別として、目的を貫徹することができなかった。

すなわち、この装置は、普及したピストン機関に一体化
された自然吸込み装置を見放した。この自然吸込み装置
は勿論、制限された空気充填しか提供できないという欠
点を有する。本出願人は、提示した技術がこの空気供給
限界を最初にはっきりと超越し、それによって有害物質
排出量が非常に減り、同時に機関出力が大幅に増大し、
今日認められる空気汚染を鑑みて世界市場規模で避けら
れない課題の解決が開始されると考える。すなわち、特
に、多気筒ピストン機関は個数が毎年増えており、環境
学的に申し分ないものとすることが避けられない。これ
を達成する方法は同時に、請求項１の観点から、同時に
エンジン構造体がオツトーやディーゼル以来絶えず携わ
ってきた問題を除去する手段であると認められる。空気
を供給する方法が重要である。すなわち、混合気を薄く
して空気成分を高めるだけではうまくゆかない。なぜな
ら、ウィルヘルム　エンドレスが前記論文第１８頁で述
べているように、過剰空気成分を含むエンジン燃焼室の
混合気の燃焼可能な粒子の間に、燃焼に適していない多
過ぎる粒子が余計なものとして存在するであろうからで
ある。その結果、エンジンのあらゆる負荷段階でしかも
列形エンジンのすべてのエンジン燃焼室において例えば
気化器が混合比をλ１の近くに維持する制御方法を引続
き＝６ 得る必要がある。

この制御方法は、自然吸込み過程の連鎖反応が引続き得
られるかどうか、また排気側と同様に吸気側でもエネル
ギーの損失を被らないかどうかにかかっている。これは
請求項１記載の原理に従って、ａ）エンジンシリンダ毎
に、個々のシリンダのガス交換のサイクル内に限定され
た象、激な噴出が生じ、ｂ）噴出物がスラストノズル状
に形成された補集容積へ急激に注ぎ、Ｃ）新たに正しい
横断面に調節された長い管へスラストノズル状に移動す
ることによって解決される。この構造的な関係から、吸
気系には、二倍の象、激な噴出から、空気の流入量が増
える。多気筒の燃焼室内の燃え尽きのためには、増大し
たこの空気流入量を必要とし、この空気流入はダブル弁
系によって運転状態毎に正確に調節可能である。

ここで考慮する“急激な噴出゛は、西独国特許出願第３
７００１８２．５号明細書の請求項１において、本出願
人はピストン区間−噴出系として定義した。

このピストン区間−噴出系は、吸込み能力を次のように
強化すると、ピストンエンジンの充填プロセスのための
“増大するポテンシャル゛を示すことができる。すなわ
ち、今日の大量生産による装置が、排気中に多くの有害
物質を含有する燃料の濃いミスファイヤ限界近くまで充
填を生じるエンジンの寒冷時始動から、燃料および空気
配量機構の出力を低下させない新規な構成とそれにイ」
随する手段によって、テストベンチ調和が実質的に有害
物質を含まない排出を可能にするように、吸込み能力を
強化すると、増大するポテンシャルを示すことができる
。１９８５年以来既に、この現象を西独国特許出願第３
５２３８５３号明細書によって、具体的な拡散／収斂と
関連して構造的に示した。この場合、噴射管束によって
噴出噴流を多数のガス噴流に分けられるか、または傾斜
壁によって異なる圧縮衝撃を生じ、その後収束を行う。

多数のガス噴流に分けることは収斂と呼ばれ、収束を生
じる。

両収束方法は、この時点から、本出願人の装置にとって
主要のものであり、両方法にとって、ピストン区間から
エネルギー的に減少しないで生じる圧縮衝撃からのみ、
このような推進を行うことができることが認められた。

両収束方法はこの出願の先行技術として取り扱う。国内
優先の基礎とする（内部優先権）西独特許出願第３８０
９１２３．２号明細書は、その特許請求の範囲第１項の
上位概念において、多気筒ピストン区間噴流の導管区間
の特徴により、スラストノズル収束容積の構造を明確に
説明している。すなわち、燃え尽きのために、収束する
流れ区間において先行する圧力波の傾斜面反射により、
付加的な熱エネルギーを生じ、同時に、充填の改善のた
めにラムジェット状の空間幾何によって後吸込み作用を
増大させることを明確に説明している。この両方は、エ
ンジン出力を増大させるための説明としてもはや反駁さ
れないように専門家がよく知っている現象である。従っ
て、ここで使用した第１図の構造体の場合にも、期待さ
れる出力上昇が生じることは驚くべきことではない。こ
の理由から、流入管３２３（１）〜３２３　（４）にと
って、圧縮衝撃の二つの形態が保護される。

第１図のこの多気筒スラストノズル状ズル願人の国内優
先の基礎とする西独国特許出願第３８０９１２３．２号
明細書（この西独国特許出願は、西独国特許出願第３９
０５４０５．５号明細書で明記した７つの優先権のうち
の一つである。添付の第１図は西独国特許出願第３９０
５４０５号明細書にも同第３８０９１２３．２号明細書
にも添付されている）に詳細に記載しである。このスラ
ストノズル状多気筒エンジンの点火順序に対応して、益
々拡大するその長さ区間で、対向する傾斜壁（４１１）
の方へ向いたいわゆる急激噴出開口部を、各シリンダ毎
に含んでいる。これによって、シリンダはノズル内室（
Ｋ１）内でその押し退はエネルギー前部を作用させる。

この押し退はエネルギーによって、この内室（Ｋ１）の
下流部分が充填される。内室は先ず、拡大されて真っ直
ぐにまたは湾曲して管状に形成されている。それに続く
同形のほぼ円錐状縮小部（４２）は、エンジン出力の増
大に合わせて形成された長い管（５２）に移行している
。この長い管にとって、自動車の底部に空間的条件が存
在し、後車軸を迂回した後最終消音部に開口している。

開口部（３２３３）は内室（Ｋ１）内にほとんど突出し
ていないかまたは全く突出していない。室（Ｋ１）の内
壁（４１０／４１１）は西独国特許出願第３８０９１２
３．２号明細書では、エネルギー損失のない波導体であ
ることを表現するために、中空導体−壁と呼ばれている
。前記波導体の場合には、パルスエネルギーの損失は、
通常、エンジンの排気管の場合に意図されるように、確
実に阻止しなければならない（中空導体または中空管導
体は損失のない波伝播を生じる管に由来する）。開口部
（３２３３）から出る振動成分は維持すべきである。な
ぜなら、この振動成分は、特に熱発生時に排気中に化学
的な条件が存在するすべての後反応的な変換を強力に助
勢するからである。

特許請求の範囲の請求項５に記載した、吸込み側の適合
ダブル弁装置は、この請求項の手段によって得られる、
先行技術と比較してエネルギー的に高い、ピストンエン
ジンの噴出系を、寒冷時始動から、次のように調節する
。すなわち、暖機運転時に既にＣＯおよびＩＩｃ範囲に
おいて最小値が得られるように調節する。この最小値は
、あらゆる運転状態にわたって、正しい調和を前提とし
”ζ、維持され、エンジン出力を低下させないし、また
従来発生したエンジン充填の損失エネルギーを低下させ
る。なぜなら、新しい方法は、吸込み側の実質的に少な
い燃料配量を可能にするからである。

先行技術のエンジン適合は例えばオツトーエンジンの暖
機運転でもすべての高い付加状態でも、通常、２〜５容
積％のＣＯ値を有するが、本発明は０゜０３〜０．３％
の間のＣＯ排出物の極端な減少を可能にする。この場合
、これが触媒装置または熱反応器のような付加的な機器
よって達成されるのではなく、また後からの追加空気供
給や排気装置内での外部点火を必要とせず、技術的に新
しく処理された、吸気側／エンジン燃焼室／排気側の全
体範囲におけるガス交換流れの結果である。

ピストンエンジンのガス交換プロセスの上記技術は、オ
ツトーエンジンの掃気装置の場合に、すべてのエンジン
燃焼室充填の燃料／空気量におい４゜ て、導管系全体のエネルギー的に新しい調和によって空
気充填度合を高める。これは、きれいなエンジン排気だ
けでなく、従来の損失エネルギーを回避するので、エン
ジン出力を増大させる。

優先権として、西独国特許出願第３９０５４０５．５号
を請求する。これには三つの図が添付されている。第１
図は第２図および第３図と同様に、具体的な説明図であ
る。第２図は西独国特許出願公開第３６３８４７６．３
号において第１菌として既に使用され、第３図は１９８
９年３月２１］付けで公開された西独国特許出願公開第
３７２７４６１号の第１図と同しことを意味している。

第１図は第２図の管束１０３ｆｆを省略してあり、西独
国特許出願第３９０５４０５．５号の請求項１に記載し
た構造体を示している。

この構造体は管束なしに、拡散／収斂系を実現している
。添付の第３図は単一シリンダピストンエンジンにおけ
る本発明の例を示している。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による多気筒用スラストノズルを示す図
、第２図は本発明による排気系を示す図、第３図は単一
シリンダピストンエンジンにおける本発明の実施例を示
す図である。 ３２・・・室、　５２・・・長い管、　３２３・・・流
入管、　３２３３・・・開口部代理人　弁理士　江　崎
　光　好 代理人　弁理士　江　崎　光　史 第２１！！ 第３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、エンジン燃焼室内での良好な燃え尽きによる、自然
   吸込み式多気筒−ピストンエンジンの作動方法の改良に
   おいて、 多気筒エンジンが個々のシリンダ（第２図参照）の出口
   部分毎に、導管系（１４／３２３）内に他のシリンダ出
   口部分に接続しないで一つの排気区間を備え、この導管
   区間（１４／３２３）のほぼ中央で、排気流が管束（１
   ０３ｆｆ）または他の様式によって複数の同一の部分噴
   射流に分けられ（拡散）、この部分噴射流が、次の室（
   第２図の３２）の内壁での反射によって収束されて加熱
   領域を形成し（収斂）、かつガス交換プロセスのサイク
   ルでこの温度上昇を伴ってこの導管区間の下流部分（３
   ２３）内に流れ（第２図および第３図参照）、 個々のシリンダのすべての導管区間（１４／３２３）の
   開口部（３２３３）が、排気を全部集める第１図のスラ
   ストノズル系に達し、このスラストノズル系が、それが
   開口する長い管（５２）を含めて、他の導管区間系の一
   部であり、接続フランジ領域以降において、この導管区
   間内で、傾斜壁部のために、エンジンが逆流を発生せず
   、 スラストノズル系が、高い充填率を有しかつあらゆる種
   類の自然吸込み区間内で中断されない後吸込み作用を有
   する流れ連続体をなし、 スラストノズル系が小型の燃料配量要素にもかかわらず
   大きなエンジン出力を可能にし、かつ従来の損失エネル
   ギーを低減することを特徴とする作動方法の改良。 ２、国内優先の基礎とする西独特許出願第３８　０９　
   １２３．２号によるスラストノズル系（第１図参照）が
   、領域内の最小横断から、同形の最大横断面領域（Ｋ１
   ）へラムジェット状に移行し、その際この領域に、個々
   のシリンダの開口（第１図と第２図の３２３３）が向い
   ており、 前記最大横断面領域が空間を急激に変更しておらず、か
   つこの最大横断面領域から長い導管（５２）への移行部
   が非常に徐々に縮小しており、この縮小度合が、エネル
   ギー損失なしに、充填量増大および回転数上昇時にそこ
   で発生する速度上昇に対応可能であることを特徴とする
   、請求項１記載の方法。 ３、開放−管で測定される出力の増大の維持に合うよう
   に形成配置される長い管（５２）が、騒音を減衰する最
   終要素に移行する前に、二段状に形成配置され、 その際室Ｋ１の下流部分が縮小領域（４２）を経て長い
   管の第１区間に接続され、この第１区間の接続部の横断
   面寸法が、それに続く長い管の区間において、類似の縮
   小領域（４２のような）によって選定可能である、約半
   分だけ小さくなった横断面寸法を可能にすることを特徴
   とする、請求項１または請求項２記載の方法。 ４、スラストノズルの上流側の横断面が管直径（３２３
   ／４）と同じに、第２の管入口位置（３２３／３）が管
   直径の２倍に、第３の管入口位置（３２３／２）が３倍
   に、そしてｎ番目の管入口位置がｎ倍になるように、ス
   ラストノズルの横断面拡大部が採寸されていることを特
   徴とする、請求項１から請求項３までのいずれか一つに
   記載の方法。 ５、導管区間の吸い込み側部分が、最少燃料配量に合わ
   せられかつダブル弁装置を備え、このダブル弁装置が普
   通のチョーク弁といわゆる絞り弁を互いに連結し、この
   連結または他の方法により、あらゆる運転状態で、前記
   の排気側の手段によって改善される空気充填度合の特別
   な調節が、新しく選定された燃料配量に関連して達成さ
   れることを特徴とする、請求項１から請求項４までのい
   ずれか一つに記載の方法。 ６、西独国特許出願第３８　０９　１２３．２号の請求
   項７に従って、本願の請求項１の第２段落（特徴部分）
   に記載した拡散／収斂装置のために、この作用の他の手
   段を講じることができることを特徴とする、請求項１か
   ら請求項５までのいずれか一つに記載の方法（西独国特
   許出願公開第３７　２７　４６１．９号参照）。