JPH0396646A - 内燃機関用燃料・空気混合装置 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、回転対称的なノズル体を有する内燃機関用燃
料・空気混合装置であって、ノズル体が、ノズル体内を
移動可能の回転対称的な絞り体と一緒に、末細一末広ノ
ズルを形戊し、このノズルが内燃機関の吸気管に開口し
ており、かつまた、ノズルの最小横断面近くに、ノズル
を取り囲み、ノズルに開口しているスロットが設けられ
、このスロットに少なくとも１つの燃料供給管が開口し
ている形式のものに関する。

［従来の技術］ 燃料・空気混合気が、エンジンの燃焼室に入る前に既に
均質に調合され、この混合気に含まれる燃料粒滴が小さ
ければ小さいだけ、有効燃料消費量が低減され、同一シ
リンダ内のみならず、エンジンの全シリンダ内でも、燃
焼が一様になり、高いエンジン出力が達戒できる。

ＤＥ３６４３８８２Ａｌにより公知の、前記形式の燃料
・空気混合装置の場合、燃料は、ノズルを流れる空気の
流れ方向に直角に、薄膜状にノズルの全周にわたって供
給される。供給されたあと、その燃料の大部分は、燃料
の膜と直角に流れる空気流により霧散せしめられるが、
そのさい、空気流速度が高くなるにつれて、発生する粒
滴サイズは小さくなる。半径方向のスロント内を流れる
燃料は、粘着力により壁部にへばり着き、ノズル体の末
広がり区域へ移動したのちも、多少の差はあれ厚い膜と
なって、ノズル体の端部までその壁部にへばり着いたま
まとなる。この端部に至ると、空気速度が僅かになるた
め、燃料の膜が比較的大きな滴となって壁部から落下す
るが、他方、混合気の中核をなす流れのなかの滴は比較
にならぬほど小さい。

この結果、個々のシリンダの混合気組戊や、同一シリン
ダの作業サイクル毎の混合気組或が不一様となり、それ
によって、エンジンの負荷が定常的でなくなり、平均排
ガス組成に変動が生じ、触媒を用いても、排ガス品質の
低下はまぬがれなくなる。

［発明が解決しようとする課題１ 本発明の課題は、冒頭に述べた形式の燃料・空気混合装
置を改良して、混合気をよりよく産出できるようにする
ことにある。

［課題を解決するための手段］ この課題は、ノズル体の末広がり区域に加熱装置を備え
ることで解決された。そのさい、加熱は、できるだけ、
燃料供給個所の直ぐ後方、したがってノズルに開口して
いるスロットの直ぐ後方から始まるようにする。この加
熱は、たとえば電気式に、かつまた（もしくは）有利に
はエンジンにより熱せられた媒体、特に冷却水、潤滑油
、排気ガスを利用して、行なうことができる。加熱装置
は、ノズル体内に、それもノズル体当該区間の内壁の直
ぐ近くに配置しておくのが有利である。このように、ノ
ズル体を、末広がり区域で加熱することによって、内壁
にへばり着いた燃料膜が、ほとんど完全に蒸発しノズル
体壁部が加熱されればされるだけ、蒸発度は高くなる。

このため、吸気管に入る混合気は、燃料蒸気のほかには
、極めて直径の小さい燃料滴が含まれるだけとなる。こ
れらの微小な燃料滴は、吸気管の曲率が変化することに
より、もはやほとんど遠心力を受けず、したがって、吸
気管に付着する燃料滴は、実際のエンジン作動に対して
重大な影響を与えない程度に低減される。

本発明の特別な実施形式によれば、加熱装置が、スロッ
ト後方のノズル体の全長にわたって延びるようにされ、
このため、ノズル体の加熱が、燃料入口区域から吸気管
の手前まで行なわれるようにされている。加えて、吸気
管、特にノズル側の吸気管区域も、何らかの加熱装置に
より加熱するのが有利である。この加熱も、たとえば電
気式に、かつ（又は）エンジンにより熱せられた媒体を
用いて、行なうのが有利である。

拡散部の加熱装置は、構造的に、次のように構或されて
いる。すなわち、加熱装置が、ノズル体内に、それもノ
ズル体の内壁区域に配置された加熱通路を有するように
し、これらの加熱通路が、加熱媒体の入口と出口とを有
するように構戒するのである。加熱効率を改善するには
、加熱通路が、ら旋状に配置した加熱リブの間を通るよ
うにし、しかも、加熱媒体は、混合気の流れ方向と逆の
方向に加熱通路を通過するようにするのが有利である。

エンジンが未だ冷たく、シたがって、エンジンに熱せら
れる加熱媒体も未だ冷い場合にも、ノズル体の加熱がで
きるようにするには、加熱通路内に電気式加熱素子を配
置し、エンジンのウォームアップの間、加熱媒体を温め
るようにするのがよいだろう。

半径方向にノズルに供給される燃料が、加熱媒体によっ
て熱せられ、それによって蒸発泡が生じることのないよ
うにするためには、加熱装置と、燃料を案内する構戒部
分との間の耐熱度を、適宜な措置によって、できるだけ
大きく維持する必要があろう。そのためには、加熱装置
と前記構成部分との間に、たとえば、絶縁材を用い、か
つ（又は）双方の間の熱伝導横断面を小さくし、かつ（
又は）熱伝導距離を大きくするようにすることができる
。

本発明のその他の特徴は、図面の説明及び請求項２以下
に示されているが、そのさい、注意すべき点は、すべて
の個別特徴及び個別特徴のすべての組合せが、本発明に
とって重要なものである点である。

〔実施例〕

添付図面には、本発明の複数実施例が示されているが、
本発明は、図示の実施例に限定されるものではない。

第１図には、燃料・空気混合装置の仮想縦軸線が、符号
ｌで示してある。この軸線ｌを中心として、この装置の
各部分は対称的に構成されている。内壁３を有するノズ
ル体２は、実質的に回転対称的に形戊されている。この
内壁に境界づけられたノズル体内室は、その上部区域４
が下方へ次第に先細になり、符号５で示した最も横断面
内径の小さい個所に達する。この内室の下方に続いてい
るのが、直線的な拡散部６であり、拡散部６は、内燃機
関の吸気管７に開口している。燃料・空気混合装置は、
図示されていないエアフィルタを介して上方から空気を
負荷される。主空気流は、矢印Ｌの方向で上から下へ流
れる。

この主空気流を調整するため、ノズル体と組合された絞
り体８が役立っている。この絞り体８は、同じく縦軸線
ｌを中心として回転対称的に形威され、縦軸線に沿って
両方向矢印Ａの方向に調節可能である。絞り体８の上部
は、上方から次第に拡大され、下方へ次第に先細になる
主要な下部に移行する。ノズル体と絞り体との間の空気
流通過隙間は、したがって、絞り体が下方へ移動すれば
、それだけ狭くなる。ノズル体は、絞り体と一緒になっ
て末細一末広ノズルを形成する。

ノズル体の内室への燃料供給のためには、内室壁部に燃
料供給孔９が設けられている。この供給孔９は、燃料環
状通路ｌＯを介してスロット１１へ移行する。燃料スロ
ットは、最小横断面区域の横断面平面内に設けられ、ノ
ズル体の内室へ向いたスロット開口１２を有している。

開口ｌ２は、燃料スロット１１同様、３６０°にわたっ
て延びている。ノズル体内へ、その全周にわたって流入
する燃料流を一様に分配するため、燃料環状通路ｌＯが
、比較的小さな流れ抵抗をもつように構成されているの
に対し、燃料スロットｌｌは、比較的大きい流れ抵抗を
有している。燃料スロット１１内へは、燃料のほかに、
比較的高い圧力の空気が、ほぼ周囲空気圧で導入される
。このため、燃料スロット１１は、空気環状通路１３と
孔ｌ４とを介して、詳細には図示されていないノズル体
内室部分と連通し、その内室部分には、事実上、周囲空
気圧が支配しているのに対し、スロット開口１２内には
、周囲空気圧の約半分の空気圧が支配しているので、こ
の個所に空気は音速で流入する。

空気供給部により、蒸気泡の発生が防止される。燃料は
、この個所では、事実上、大気圧のもとに置かれるから
である。空気供給部とそれに続く燃料スロットとは、そ
れらのなかで燃料と空気が、いくぶん混合されるように
寸法づけされている。こうすることにより、スロット開
口ｌ２から出て来る燃料は、空気の混入が無い場合より
高い速度になる。この結果、燃焼空気ないし空気流に対
する燃料供給が、ノズル体全周にわたって一様かつ薄膜
状に行なわれる。しかしながら、燃料スロットｌｌ内を
流れる燃料は、粘着力のため壁部に付着し、拡散部へ入
っても、多少の差はあれ厚い膜となって、拡散部の終端
まで内壁に付着したままとなる。終端部では、空気速度
が落ちるので、燃料膜は比較的大きな滴粒となって落ち
る。

この欠点を除去するため、第１図と第２図に示したよう
に、直線状の拡散部６には加熱装置１５が設けてある。

これによって、拡散部の壁に付着した燃料膜は、ほとん
ど完全に蒸発する第１図の左半部に示したのは、ノズル
体の内壁区域に加熱通路１６を有する加熱装１ｉ！１５
の実施例である。この加熱通路１６は、環状に構成され
、拡散部６の内壁を完全に取り囲んでおり、拡散部を通
過する流れに関して、下流に設けられた工冫ジン冷却水
人口１７と、上流に設けられたエンジン冷却水出口１８
とを有している。これにより、拡散部６の加熱が、高熱
のエンジン冷却水が、逆方向に流れることにより行なわ
れる。半径方向で拡散部へ供給される燃料が熱せられて
、蒸気泡を発生したりすることがないように、燃料・空
気混合装置の構戒によって、エンジン冷却水と燃料を案
内する通路との間の耐熱度が、出来るだけ大きくなるよ
うにしておく。かくして、加熱通路１６は、拡散部６を
形或する第１の内側環状部材１９と第２の外側環状部材
２０との間に形成されるようにする。内側環状部材１９
は、その上流端部に、半径方向で外方へ延びる環状プレ
ート２１を有し、このプレートと、別個の構造部分をな
すノズル体上部区域との間に、燃料スロットが形戊され
るようにする。内側環状部材に外方から密接する環状部
材２０は、環状部材２ｌから間隔をおいて、同じく半径
方向で外方へ延びる環状プレート２２を有しており、こ
のプレート２２が、その外側自由端部の区域で絶縁リン
グ２３を介して環状プレート２ｌに支えられている。双
方の環状プレートの間には、環状の空気ギャップ２４が
形成されており、空気環状通路とスロット開口の区域で
は、環状プレート２ｌは、厚さが薄くされ、内側環状部
材１９も、スロット開口の区域では厚さが薄くされてい
る。内側環状部材１９と環状プレート２ｌの厚さを減じ
ることによって、これら構造部材の熱伝導横断面を小さ
くシ、それにより耐熱度が高められる。双方のプレート
の間の空気ギャップと絶縁リングも、同様の作用を有し
ている。

吸気管の壁部２５のところにも付着する燃料膜を更に低
減するためには、拡散部端部と向い合った吸気管壁部に
加熱装置２６を備えておくこの加熱装置２６は、絞り体
８の回転軸線ｌに対して対称的に、加熱通路２７とエン
ジン冷却水の入口２８及び出口２９とを有している。

この入口と出口は、軸線ｌから等間隔の位置に設けられ
ている。

第１図の右半部に示したのは、左半部同様の燃料・空気
混合装置であるが、この装置の場合は、加熱装置１５が
、内側環状部材１９と結合したら旋状の加熱リブ３０を
有する形式となっている。加熱リブ３０は、エンジン冷
却水が混合気の流れ方向と逆の方向に拡散部の加熱通路
を流れるように形或されている。

第２図の左半部に示したのは、第１図の左半部に構或の
合致する本発明の混合装置であるがこの図の形式の場合
は、加熱通路１６内に、電気式加熱用のら旋体３ｌが配
置されている。

図示されてはいないが、この区域には、この加熱用ら旋
体３ｌの電気リード線が設けられている。このら旋体３
ｌを介して、エンジンのウ才−ムアップの間、エンジン
冷却水を電気式に加熱することができる。エンジンが使
用温度に達すると、加熱ら旋体のスイッチが切られ、内
壁の加熱は、もっぱらエンジン冷却水を介して行なわれ
る。

第２図の右半部に示したのは、拡散部内壁の加熱を加熱
通路を流れる加熱媒体で行なわず、別個の電気式加熱ら
旋体３２で行なう変化形であり、この変化形では、拡散
部を形戊する環状部材内に直接に加熱ら旋体が埋め込ま
れているこの実施例の場合、外側環状部材２０は用いら
れておらず、環状プレート２２は、環状部材１９に形或
されている。拡散部６の内壁の加熱は、もっぱら電気的
に行なわれる。

第３図には、また、別の実施例を示してあるこの場合は
、拡散部が半径方向拡散部として構成されている。第１
図及び第２図の実施例と機能を等しくする部分は、同じ
符号で示してある。第１図の左手部に示した装置の構或
に対応して、第３図の形式には、加熱通路１６、エンジ
ン冷却水の入口１７、出口１８が設けられている。エン
ジン冷却水と、燃料を案内する通路との間の耐熱度を増
すために、第３図の形式の場合は、絶縁リング２３を除
いて、第１図、第２図の形式の場合と同じ措置が取られ
ている。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による燃料・空気混合装置の第１と第
２の実施例を、左手部と右半部に示した縦断面図で、そ
れぞれ等しい形式の直線状拡散部と異なる形式の加熱装
置を有している装置の図、 第２図は、本発明による装置の第３と第４の実施例を、
左半部と右半部に示した縦断面図でそれぞれ等しい形式
の直線状拡散部と異なる形式の加熱装置とを有している
装置の図、第３図は、本発明による燃料・空気混合装置
の、半径方向拡散部を有している実施例の縦断面図であ
る。 ｌ・・・支承軸線ないし縦軸線、２・・・ノズル体、３
・・・拡散部内壁、４・・・上部区域、５・・・最小横
断面部、６・・・拡散部、７・・・供給管、８・・・絞
り体、９・・・燃料供給孔、１０・・・燃料環状通路、
１１・・・燃料スロット、ｌ２・・・スロット開口、１
３・・・空気用環状通路、ｌ４・・・空気孔、１５・・
・加熱装置１６・・・加熱通路、ｌ７・・・エンジン冷
却水の入口、１８・・・エンジン冷却水の出口、１９・
・・内側環状部材、２０・・・外側環状部材、２１・・
・環状プレート、２２・・・環状プレート、２３・・・
絶縁リング、２４・・・空気ギャップ、２５・・・壁部
、２６・・・加熱装置、２７・・・加熱通路、２８・・
・エンジン冷却水入口、２９・・・工冫ジン冷却水出口
、３ｏ・・・加熱リブ、３１・・・加熱ら旋体、３２・
・・加熱ら旋体

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、回転対称的なノズル体を有する内燃機関用燃料・空
   気混合装置であつて、前記ノズル体が、ノズル体内を移
   動可能な回転対称的絞り体と協働して、末細−末広ノズ
   ルを形成し、このノズルが内燃機関の吸気管内に開口し
   、かつまた、このノズルの最小横断面の近くに、ノズル
   の周囲を取り囲み、かつノズル内へ開口しているスロッ
   トが設けられており、このスロット内に少なくとも１つ
   の燃料供給管が開口している形式のものにおいて、ノズ
   ル体（２）が、末広がり区域（６）に加熱装置（１５）
   を備えていることを特徴とする内燃機関用燃料・空気混
   合装置。 ２、加熱装置（１５）が、ノズル内に開口しているスロ
   ット（１１）の区域に配置されていることを特徴とする
   請求項１記載の燃料・空気混合装置。 ３、加熱装置（１５）が、スロット（１１）に後置され
   たノズル体（２）の全長にわたり延びていることを特徴
   とする請求項１又は２記載の燃料・空気混合装置。 ４、吸気管（７）に、特に、ノズル端部に向いた吸気管
   区域（２５）に、加熱装置（２６）が備えられているこ
   とを特徴とする燃料・空気混合装置。 ５、ノズル体（２）の加熱が、末広がりのノズル区域（
   ６）内で、電気的に行なわれ、かつまた（もしくは）内
   燃機関によって熱せられる媒体、特に冷却水、潤滑油、
   排気ガスにより行なわれることを特徴とする請求項１か
   ら４のいずれか１項記載の燃料・空気混合装置６、加熱
   装置（１５）が、単数又は複数の加熱通路（１６）を有
   し、この加熱通路（１６）が、媒体入口（１７）と媒体
   出口（１８）とを備え、ノズル体（２）の内壁（１９）
   の区域に設けられていることを特徴とする請求項５記載
   の燃料・空気混合装置。 ７、加熱通路（１６）に、ら旋状に形成された加熱リブ
   （３０）が設けられ、加熱媒体が、燃料・空気混合気の
   流れ方向（Ｌ）と逆方向に、ノズル体内の加熱通路（１
   ６）内を流れることを特徴とする請求項６記載の燃料・
   空気混合装置。 ８、ノズル体（２）の、燃料供給管（９、１０）と加熱
   装置（１５）との間の部分、及びスロット（１１）と加
   熱装置（１５）との間の部分が、高い耐熱度を有するよ
   うに構成されていることを特徴とする請求項１から７の
   いずれか１項記載の燃料・空気混合装置。 ９、加熱装置（１６）と燃料案内構造部材との間に、熱
   絶縁材（２３）及び（又は）小さな熱伝導横断面及び（
   又は）長い熱伝導距離が設けられていることを特徴とす
   る請求項８記載の燃料・空気混合装置。 １０、ノズル体（２）が、末広がりのノズル区域で、直
   線的拡散部（第１図と第２図の（６））として構成され
   ていることを特徴とする請求項１から９のいずれか１項
   記載の燃料・空気混合装置。 １１、ノズル体（２）が、末広がりのノズル区域で、半
   径方向拡散部（第３図の（６））として構成されている
   ことを特徴とする請求項１から９のいずれか１項記載の
   燃料・空気混合装置。