JPH04265468A - 燃料−ガス−混合体を噴射するための装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、請求項１の上位概念に
記載の、燃料−ガス−混合体を噴射するための装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】既に西ドイツ国特許第３６０９７９８号
明細書に燃料−ガス−混合体を噴射するための装置が公
開されている。この装置の場合燃料噴射弁は、その弁端
部がガス包囲部材の段付きの長手方向開口部に突出して
いる。ガスは、噴射された燃料をその流れ方向で取り囲
み、かつ燃料−ガス−混合体を形成するように案内され
ている。しかしこの装置は、ほぼ噴射された燃料の方向
に延びる均質なガスの流れによって燃料の渦流を不十分
にしか形成することができず、その結果、比較的大きな
燃料液滴を備えた不均質な燃料−ガス−混合体が形成さ
れるようになるという欠点を有している。しかし排ガス
放出及び燃料消費に関しては、燃料の強力な渦流と、こ
れに関連した微細な燃料液滴とを積極的に発生せしめて
いる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は上記の
欠点を除去することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明では、請求項１に
記載の特徴によって上記課題を解決することができた。

【０００５】

【発明の効果】請求項１の特徴を備えた本発明の装置は
、少くとも１つの湾曲した流れ通路から旋回流形成部材
の混合気開口部に流出しているガスが、旋回流を伴って
噴射された燃料に突き当るという欠点を有している。 これによって燃料は、特に強烈な渦運動を受けて微細な
噴霧になり、その結果、極めて均質な燃料−ガス−混合
体が形成されるようになる。この均質な燃料−ガス−混
合体によって、排ガス放出の低減化と、良好な加速特性
と、内燃機関の低燃費と、が保証されるようになる。

【０００６】更に本発明の装置は、簡単な構造を有して
いるため、簡単でコスト的に有利な形式でこれを製作す
ることができる。

【０００７】請求項２以下に述べられている対策により
、請求項１で述べた装置の有利な別の構成が可能である
。

【０００８】特に有利なのは、旋回流発生部材の少くと
も１つの流れ通路が螺旋状に湾曲して延び、かつその横
断面が混合気開口部の方向に向って縮小している場合で
ある。これによって混合気開口部に流入するガスには、
強力な旋回流と高い流入速度とが与えられるようになる
。

【０００９】ガスは混合気開口部に流入する際噴射され
た燃料に直接突き当るので、少くとも１つの流れ通路が
半径方向で混合気開口部に開口していると有利である。

【００１０】またガス供給通路がガス包囲部材の長手方
向開口部に接線状に接続されており、そのため供給され
たガスが、旋回流を伴って長手方向開口部及び旋回流形
成部材の流れ通路に流入できるようになっていると有利
である。

【００１１】ガス包囲部材の長手方向開口部の下流側の
保持段部と、燃料噴射弁の弁端部から離反した軸方向に
スライド可能な旋回流形成部材の端面との間に、圧縮ば
ねが配置されている場合は有利である。圧縮ばねは、燃
料噴射弁及びガス包囲部材並びに長手方向開口部によっ
て、位置公差の軸方向の補償を、燃料噴射弁への互いに
かつ一様な旋回流形成部材の押付け部に対して実現して
いる。

【００１２】旋回流形成部材は、ガス包囲部材の長手方
向孔に対し回転しないように保護されており、そのため
に、旋回流形成部材を貫流しているガスが旋回流形成部
材を回転せしめることができないようになり、かつそれ
によってガス出口の正確な位置合せが保証されるように
なっている場合は有利である。このことは、これを例へ
ば４弁内燃機関のための２噴流燃料噴射弁に使用した場
合に特に重要である。

【００１３】この目的に対して、旋回流形成部材の外周
上に保持突起部が形成され、該突起部が、ガス包囲部材
の長手方向開口部の壁部内に形成されている切欠きと協
働している場合は有利である。

【００１４】またガス包囲部材内に、夫々１つの旋回流
形成部材を有して複数段付きの長手方向開口部が形成さ
れている場合は特に有利である。該開口部は共通のガス
供給通路に接続されているため、コンパクトでコスト的
に有利に製作可能なユニットとして構成することが可能
である。

【００１５】同様な理由から、複数の長手方向孔を有す
るガス包囲部材が燃料分配部材に接続可能である場合は
有利である。該燃料分配部材は、ガス包囲部材の長手方
向開口部の数に一致してこれに同心的に配置された数の
燃料噴射弁を受容し、かつ燃料の供給に使用されている
。

【００１６】

【実施例】本発明の実施例の概略を図面に図示し、次に
これを詳細に説明する。

【００１７】例へば図１に図示の、燃料−ガス−混合体
を、吸込管内に噴射するための装置、又は混合気圧縮型
火花点火内燃機関の燃焼室内に直接噴射するための装置
は、弁端部３を備えた燃料噴射弁１を有している。燃料
噴射弁１は、軸方向で部分的に、弁長手方向軸線４に同
心的に延びて段付きの、燃料分配部材７の受容開口部５
によって取り囲まれており、該燃料分配部材７は、例へ
ば内燃機関のシリンダ数に一致する数の段付きの受容開
口部５を有している。燃料噴射弁１はその弁端部３が、
弁長手方向軸線４に同心的に延びて段付きの、例へば燃
料噴射部材として成形されたガス包囲部材１１の長手方
向開口部９内に突き出ている。ガス包囲部材１１は、例
へば内燃機関のシリンダ数に一致する数の長手方向開口
部９を有して燃料分配部材７に結合可能である。段付き
の長手方向開口部９はガス包囲部材１１内に配置されて
いて、長手方向開口部９が燃料分配部材７の受容開口部
５に同心的に延びるようになっており、その場合燃料分
配部材７とガス包囲部材１１とは、図１に図示のように
互いに結合されている。

【００１８】燃料分配部材７に向き合うガス包囲部材１
１の端面１０と、向い合って位置している燃料分配部材
７の当接面８との間には、扁平封止部材１２が配置され
ている。ガス包囲部材１１内には例へばガス供給通路１
３が成形されており、該通路１３は、ガス包囲部材１１
の個々の長手方向開口部９に接線状に接続されている。 従って供給されたガスは、旋回流を伴って長手方向開口
部９に到達することができる。

【００１９】燃料噴射弁１はその弁端部３に、例へば燃
料の流れ方向で円錐台状に縮径された、不動の弁座１５
と協働している弁閉鎖部材１７を有している。弁閉鎖部
材１７は、その不動の弁座１５から離反した端部で可動
子１９に接続されており、該可動子１９は、可動子１９
を軸方向で部分的に取り囲んでいる励磁コイル２１及び
不動の弁座１５から離反した方向で可動子１９に向い合
って位置しているコア２３と協働している。不動の弁座
１５と協働している弁閉鎖部材１７の封止区分２５は、
例へば円錐台状に形成されている。可動子１９に接続さ
れている弁閉鎖部材１７の端部には戻しばね２６が当接
しており、該ばね２６は、弁閉鎖部材１７を不動の弁座
１５の方向に運動させようとしている。

【００２０】弁端部３の端面２７には、孔付き薄片２９
が直接当接している。孔付き薄片２９は、例へば２つの
噴射開口部３１を有しており、弁閉鎖部材１７を開放し
た場合に不動の弁座１５から流出する燃料は、該開口部
３１を貫通して噴射される。

【００２１】燃料噴射弁１の弁端部３にはコップ状の保
護キャップ３３が配置されており、該キャップ３３は、
その床部３５が孔付き薄片２９に当接している。床部３
５は貫通開口部３６を有しており、噴射開口部３１から
流出する燃料は、該開口部３６を貫通して噴射される。 保護キャップ３３の床部には、励磁コイル２１に向い合
う方向で、先づ軸方向に延びる平行区分３８が続き、こ
れに半径方向で外方に向いている半径方向区分４０が続
いている。保護キャップ３３は、係止結合部４２によっ
て弁端部３の外周部に結合されている。

【００２２】燃料噴射弁１の弁端部３の外周部に、励磁
コイル２１に向き合って保持リング４３が当接している
。弁端部３の外周部と燃料分配部材７の受容開口部５の
壁部との間に、封止リング４４が配置されている。弁端
部３の外周部における封止リング４４の軸方向の移動は
、保護キャップ３３の半径方向区分４０及び保持リング
４３によって制限されており、その結果、弁端部３と燃
料分配部材７の受容開口部５との間には確実かつ安全な
封止部が保証されるようになる。

【００２３】ガス包囲部材１１の長手方向開口部９は、
その燃料分配部材７から離反した端部に半径方向で内方
に向いている保持段部４５を有しており、該保持段部４
５は、弁長手方向軸線４に同心的でかつ燃料噴射弁１か
ら離反している、例へば円錐台状に拡経された流出区分
４６を有している。燃料分配部材７は、そのガス包囲部
材１１の保持段部４５に向い合うセンタリング部材４８
が、半径方向の小さな遊びてガス包囲部材１１の長手方
向開口部９のセンタリング区分５０内に突き出ている。 その結果、燃料分配部材７の受容開口部５及びその内方
に配置されている燃料噴射弁１は、ガス包囲部材１１の
長手方向開口部９に対してセンタリングが可能になる。

【００２４】軸方向で燃料噴射弁１の弁端部３とガス包
囲部材１１の保持段部４５との間の長手方向開口部９内
に、旋回流形成部材５５が配置されている。旋回流形成
部材５５は、弁長手方向軸線４に同心的に、流れ方向で
保持段部４５の方に円錐台状に拡経して貫通している混
合気開口部５７を有しており、また軸方向にスライド可
能である。その理由は、旋回流形成部材５５に向い合う
保持段部４５の保持面５９と、保持段部４５に向い合う
旋回流形成部材５５の端面６１との間に、例へば皿ばね
の形状をした圧縮ばね６３が配置されているからである
。該皿ばねは、量産品として価格的に有利に入手するこ
とができる。圧縮ばね６３は、軸方向でその外方の半径
方向区分６５が、保持段部４５の保持平面５９に当接し
ており、また半径方向で半径方向区分６５の外方縁部６
６を貫いて形成されたその外周部が、ガス包囲部材１１
の長手方向開口部９の平行区分６７に当接している。 半径方向で内方に向って調整されている圧縮ばね６３の
傾斜区分６９は、軸方向で燃料噴射弁１に向い合ってい
るその端部７０が、旋回流形成部材５５の端面６１に当
接している。組み立てられた本発明の装置にあっては、
圧縮ばね６３は軸方向に弾性的に変形せしめられている
。つまり圧縮ばね６３は、軸方向にスライド可能な旋回
流形成部材５５を、その保護キャップ３３に向き合う端
面６４で、燃料噴射弁１の弁端部３に固定されている保
護キャップ３３の床部３５に対して押し付けている。 圧縮ばね６３はこのような形式で、燃料噴射弁１及びガ
ス包囲部材１１乃至その長手方向開口部９によって位置
公差の軸方向の補償を互いに実現している。圧縮ばね６
３は比較的小さなばね常数を有しているだけで充分であ
り、そのため、例へばプラスチック射出成形部材として
形成された旋回流形成部材５５の損傷を惹き起すような
危険性は、これを回避することができる。

【００２５】旋回流形成部材５５は、その外周部に圧縮
ばね６３に向い合う第１円筒状区分７２を有しており、
その直径は、旋回流形成部材５５を取り囲んでいる長手
方向開口部９の平行区分６７の直径に較べて若干小さく
なっており、その結果、旋回流形成部材５５の第１円筒
状区分７２とガス包囲部材１１の長手方向開口部９との
間に半径方向の狭いギャップが形成されるようになって
いる。これによって、また圧縮ばね６３が軸方向で旋回
流形成部材５５の端面６１と、保持段部４５の保持面５
９と、半径方向で長手方向開口部９の平行区分６７と、
に夫々当接することによって、旋回流形成部材５５の外
周部におけるガスの流れを保持段部４５の流出区分４６
に対して阻止することができるようになっている。旋回
流形成部材５５の第１円筒状区分７２の外周部に保持突
起部７４が１体成形されており、該突起部７４は、軸方
向で例へば第１円筒状区分７２の軸方向の全長に亘って
延びている。長手方向開口部９の平行区分６７の壁内に
切欠き７６が成形されており、該切欠き７６は、旋回流
形成部材５５の保持突起部７４と協働し、保持突起部７
４がガス包囲部材１１の長手方向開口部９の切欠き７６
に突入し、旋回流形成部材５５が長手方向開口部９に対
し回転しないようにこれを防護している。このことによ
ってガス出口位置が確実に規定されるようになる。この
ことは、例へば４弁内燃機関のための多噴射弁にこれが
使用された場合に特に重要なことである。

【００２６】第１円筒形区分７２のその弁端部３に向い
合う端部に、内方に向って第２円筒形区分７７にまで延
びている旋回流形成部材５５の平らな半径方向区分７８
が続いている。軸方向には、第２円筒形区分７７と保護
キャップ３３に当接している旋回流形成部材５５の端面
６４との間に、保護キャップ３３の弁長手方向軸線４の
方向に向って縮小している流れ区分８０が形成されてい
る。流れ区分８０は、外周部において例へば凹面状に、
つまり弁端部３の方に湾曲して成形されている。旋回流
形成部材５５の流れ区分８０の壁部内に少くとも１つの
流れ通路８２が、図示の実施例では複数個の流れ通路８
２が、形成されており、該通路８２は、例へば第２円筒
形区分７７にまで延びている溝８３を有し、かつ第２円
筒区分７７から出発して旋回流形成部材５５の端面６４
にまで螺旋状に湾曲して延びており、またそこで、図１
の線ＩＩ−ＩＩに沿った断面図の図２に図示のように、
半径方向で旋回流形成部材５５の混合気開口部５７に開
口している。その際流れ通路８２は、流れ横断面が端面
６４の方向で旋回流形成部材５５の混合気開口部５７の
方に連続的に縮小するように形成されている。流れ通路
８２は側方で案内羽根８５によって制限されており、該
案内羽根８５は、混合気開口部５７の方向に流れるガス
の案内用に使用されている。ガスは、流れの横断面が縮
小しているため強力に加速され、かつ流れ通路８２から
流出する際その最大の速度に到達する。流れ通路８２乃
至これに形成された溝８３は、図１に図示のように、そ
の溝底部８４において、例へば同一の軸方向延長部を旋
回流形成部材５５の第２円筒形区分７７と同じように有
している。溝底部８４は、旋回流形成部材５５の端面６
４の方向で流れ区分８０の外周部と同じように凹面状に
湾曲して延びている。

【００２７】旋回流形成部材５５の混合気開口部５７に
供給されるガスの量は、流れ通路８２の流れ横断面の大
きさによって決定される。噴射開口部３１から放射され
る燃料に対し混合気開口部５７に、旋回流を伴って高速
度で半径方向にガスを供給することにより、特に微細な
燃料液滴を伴った、徹底して均質な燃料−ガス−混合体
を形成することができる。これによって内燃機関の運転
中、排ガス放出、加速特性及び燃料消費に顕著な改善を
達成することができる。

【００２８】燃料−ガス−混合体を形成するためのガス
としては、新鮮空気、不活性ガス並びにこの両者の混合
体のいづれも使用することかできる。新鮮空気は、例へ
ば任意に調節可能な絞り機構の前方で吸込管から分岐し
てガス供給通路１３に供給される。不活性ガスとしては
、例へば内燃機関の排ガスが使用される。その場合は、
この排ガスのリサイクルにより内燃機関の有害物質の放
出が減少せしめられるようになる。

【００２９】更に本発明の装置は、構造が簡単で製作費
が安いという利点を有している。燃料分配部材７と、燃
料噴射弁１と、旋回流形成部材５５を備えたガス包囲部
材１１と、燃料のための圧力調整器と、から成っている
この装置ユニットは、これを簡単な形式で、従ってコス
ト的に有利に内燃機関の吸込導管に組み込むことができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】部分的に図示の燃料噴射弁と、燃料分配部材と
を備えている実施例の図である。

【図２】図１の線ＩＩ−ＩＩに沿った断面図である。

【符号の説明】 １　　　　燃料噴射弁 ３　　　　弁端部 ４　　　　弁長手方向軸線 ５　　　　受容開口部 ７　　　　燃料分配部材 ８　　　　当接面 ９　　　　長手方向開口部 １０　　　　端面 １１　　　　ガス包囲部材 １２　　　　扁平封止部材 １３　　　　ガス供給通路 １５　　　　弁座 １７　　　　弁閉鎖部材 １９　　　　可動子 ２１　　　　励磁コイル ２３　　　　コア ２５　　　　封止区分 ２６　　　　戻しばね ２７　　　　端面 ２９　　　　孔付き薄片 ３１　　　　噴射開口部 ３３　　　　保護キャップ ３５　　　　床部 ３６　　　　貫通開口部 ３８　　　　平行区分 ４０　　　　半径方向区分 ４２　　　　係止結合部 ４３　　　　保持リング ４４　　　　封止リング ４５　　　　保持段部 ４６　　　　流出区分 ４８　　　　センタリング部材 ５０　　　　センタリング区分 ５５　　　　旋回流発生部材 ５７　　　　混合気開口部 ５９　　　　保持面 ６１　　　　端面 ６３　　　　圧縮ばね ６４　　　　端面 ６５　　　　半径方向区分 ６６　　　　縁部 ６７　　　　平行区分 ６９　　　　傾斜区分 ７０　　　　端部 ７２　　　　区分 ７４　　　　保持突起部 ７６　　　　切欠き ７７　　　　区分 ７８　　　　半径方向区分 ８０　　　　流れ区分 ８２　　　　流れ通路 ８３　　　　溝 ８４　　　　溝底部 ８５　　　　案内羽根

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　燃料−ガス−混合体を噴射するための
   装置であって、弁端部に少くとも１つの噴射開口部を有
   する燃料噴射弁と、弁長手方向軸線に同心的に延びかつ
   その内方に燃料噴射弁の端部が突き出ている段付き長手
   方向開口部を有するガス包囲部材と、ガス包囲部材の長
   手方向開口部に接続されているガス供給通路と、を備え
   ている形式のものにおいて、燃料噴射弁（１）の弁端部
   （３）の下流のガス包囲部材（１１）の長手方向開口部
   （９）に、弁長手方向軸線（４）に同心的に延びて混合
   気開口部（５７）を有している旋回流形成部材（５５）
   が配置されており、またその内方には、半径方向で外周
   部に対して開放されている少くとも１つの湾曲した溝状
   の流れ通路（８２）が形成されており、該流れ通路（８
   ２）は、ガス供給通路（１３）に接続されて旋回流形成
   部材（５５）の混合気開口部（５７）に開口しているこ
   とを特徴とする、燃料−ガス−混合体を噴射するための
   装置。
2. 【請求項２】　　旋回流形成部材（５５）の少くとも１
   つの流れ通路（８２）が、半径方向で内方に向って螺旋
   状に湾曲して延びており、またその流れ横断面積は、混
   合気開口部（５７）の方向に向って連続的に縮小してい
   ることを特徴とする、請求項１記載の装置。
3. 【請求項３】　　少くとも１つの流れ通路（８２）が、
   半径方向で旋回流形成部材（５５）の混合気開口部（５
   ７）に開口していることを特徴とする、請求項１又は２
   記載の装置。
4. 【請求項４】　　ガス供給通路（１３）がガス包囲部材
   （１１）の長手方向開口部（９）に接線状に接続されて
   いることを特徴とする、請求項１から３までのいづれか
   １項記載の装置。
5. 【請求項５】　　ガス包囲部材（１１）の長手方向開口
   部（９）の下流側の保持段部（４５）と、燃料噴射弁（
   １）の弁端部（３）から離反した旋回流形成部材（５５
   ）の端面（６１）との間に、圧縮ばね（６３）が配置さ
   れていることを特徴とする、請求項１から４までのいづ
   れか１項記載の装置。
6. 【請求項６】　　圧縮ばね（６３）が皿ばね状に形成さ
   れていることを特徴とする、請求項５記載の装置。
7. 【請求項７】　　旋回流形成部材（５５）は、ガス包囲
   部材（１１）の長手方向開口部（９）に対し回転しない
   ように保護されていることを特徴とする、請求項１から
   ６までのいづれか１項記載の装置。
8. 【請求項８】　　旋回流形成部材（５５）の外周面に保
   持突起部（７４）が形成されており、該保持突起部（７
   ４）は、ガス包囲部材（１１）の長手方向開口部（９）
   に形成された切欠き（４７）と協働していることを特徴
   とする、請求項７記載の装置。
9. 【請求項９】　　ガス包囲部材（１１）内には、複数段
   付きの、夫々１つの旋回流形成部材（５５）を有してい
   る長手方向開口部（９）が形成されており、該開口部（
   ９）は共通のガス供給通路（１３）に接続されているこ
   とを特徴とする、請求項１から８までのいづれか１項記
   載の装置。
10. 【請求項１０】　　ガス包囲部材（１１）は燃料分配部
    材（７）に接続可能であり、該燃料分配部材（７）は、
    これに同心的に配置されてガス包囲部材（１１）の長手
    方向開口部（９）の数に一致する数の燃料噴射弁（１）
    を受容し、かつ燃料の供給に使用されていることを特徴
    とする、請求項９記載の装置。
11. 【請求項１１】　　燃料分配部材（７）と、燃料噴射弁
    （１）と、その内方に配置された旋回流形成部材（５５
    ）を備えているガス包囲部材（１１）と、圧力調整器と
    、から成っている燃料−ガス−噴射装置が、共通なユニ
    ットとして内燃機関の吸込導管に組み込み可能であるこ
    とを特徴とする、請求項９又は１０記載の装置。