JPH04506103A - 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】 燃料−ガス−混合体を　射　るための装置背景技術 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。ドイツ国特許第３９３１４９０．１号明細書に既に燃料−ガス− 混合体を噴射するための装置が提案されており、該装置は、切欠きと、中央のガ ス供給導管と、弁ヘッド部の噴射開口部の数に一致する数の混合気導管を備えて いる混合ケーシングと、を有している。しかし燃料噴流は、噴射開口部から直接 ではなく、自由噴流として混合気導管内に噴射されており、その結果、切欠きを 制限している壁部の混合ケーシング内で完全に均質な燃料−ガス−混合体の形成 を妨害するような、燃料フィルムが形成されるという危険性が発生している。

噴射開口部及び混合気導管の領域における混合ケーシングの切欠きのより大きな 横断面積によって、この領域内では高いガス速度は全く実現されていない、その ため特に燃料噴射弁の組み込み位置が傾斜している場合にあっては、噴射開口部 から噴射される燃料がガス供給導管に到達することができるようになる。従って 切欠き内に形成されている角隅部又は縁部に燃料が沈積し、該燃料は、例へば燃 料噴射弁の遮断後厄介な液滴になる。

従ってドイツ国特許第３９３１４９０．１号明細書に提案されている装置にあっ ては、個々の混合気導管、ひいては内燃機関の個々の混合気導管、への燃料の安 全かつ正確な配分が常には保証されていない。

発明の利点 燃料−ガス−混合体を噴射するための、請求項１の特徴を備えた本発明の装置は 、個々の混合気導管への、乃至内燃機関の個々のシリンダへの、特に正確な配分 と、極めて均質な混合気の形成とを行うことができるという利点を有している。

調整された燃料噴流が、噴射開口部から直接混合気導管内に噴射せしめられてお り、かつガス通路によって供給されるガスは、流れの下流側に完全に搬送される 。その結果、ガス導管の壁部への燃料フィルムの形成が阻止できるようになる。

噴射開口部に向い合う混合気導管の領域内の混合気形成ゾーンには、その内方で 燃料が沈積し、該燃料が、例へば燃料噴射弁の遮断後厄介な液滴になり、また不 均質な燃料−ガス−混合体の形成を行うような角隅部、８部又はギャップ部は殆 んど存在していない。

請求項２以下に述べられている対策により、請求項１で述べた装置の別の有利な 構成要件が可能である。

ガス通路が狭く形成されているため、ガスの加速、燃料の微細な粉末化、ひいて はガスと燃料との改善された混合化が実現される。混合気導管内の高いガス速度 と圧力解除とによって、ガス供給導管内における燃料霧の形成又は燃料フィルム の形成を阻止することができる。

ガス通路が弁ヘッド部と混合ケーシングとの間に形成されている場合は特に有利 であフて、その場合は、混合気導管内に開口しているガス通路を簡単に製作する ことができる。

その際ガス通路が、混合ケーシング内に形成されて弁ヘッド部の接触面によって 制限されているか、又は弁ヘッド部内に形成されて混合ケーシングの接触面によ って制限されているか、のどちらかである場合は有利である。その場合は、混合 室又は弁ケーシングのどちらかだけに、ガス通路を形成する溝を設けるだけで宜 く、これによって製作費を低減せしめることができる。

しかしガス供給導管と混合気導管とを接続しているガス通路が、簡単な形式で製 作可能な孔として構成されている場合も有利である。

またガス通路が噴射開口部にまで延びている場合も有利であって、その場合は、 噴射された燃料が完全に流れの下流側に更に搬送され、かつ燃料がガス通路に到 達するという危険性がな（なる。

ガス通路の一定の横断面積の外に、ガス通路自体が変化する横断面積を有してい る場合も有利であって、その場合は、ガス放圧の位置又はガス絞り部の位置が、 ガス供給導管と混合気導管との間のガス通路内の位置に位置している。

また混合気形成に使用されるガスの配分及び加速のために、ガス通路が絞られて 形成されている場合、及び（又は）ガス通路と混合気導管とが絞り部を形成する ように交差している場合は有利である。

燃料を混合気導管内に問題なく噴射せしめるため、混合気導管の直径が噴射ノズ ルの直径よりもより大きい場合も有利である。

ガス通路が混合気導管内に接線状に開口しており、その結果混合気が改良された 旋回流を形成することができるように構成されている場合は有利である。

円錐状に延びている弁ヘッド部の接触面が、同じように円錐状に延びている混合 ケーシングの当接面に接触している場合は、混合ケーシングの弁受容部における 燃料噴射弁の、特に簡単なセンタリングが可能であるという利点を有している。

本発明の装置の製作費に関して有利な場合は、弁ヘッド部が平らな接触面を有し 、該接触面は同じように平らな混合ケーシングの当接面に接触している場合であ る。

特に有利なのは、混合ケーシングがプラスチックから形成されている場合であっ て、その場合は、コスト的に有利な製作が可能である。

これに関聯して、混合ケーシングがプラスチック射出によって燃料噴射弁の弁ヘ ッド部に荻着され、それによって混合ケーシングと燃料噴射弁との不動の結合部 が達成されている場合は有利である。

混合ケーシングが金属材料から形成されている場合には、燃料噴射弁の弁ヘッド 部と混合ケーシングとが溶接線によって不動に結合されていると有利である。

また任意の材料から構成されている混合ケーシングと燃料噴射弁の弁ヘッド部と が、接着剤によって不動に結合されている場合も同じように有利である。

図面 本発明の実施例を図面に簡単に図示し、次にこれを詳細に説明する。その際図１ には燃料噴射弁を備えて部分的に図示されている第１実施例が、図２には燃料噴 射弁なしの図１の線Ｉ　Ｔ−１１に沿った断面図が、図３には左側に第２実施例 右側に第３実施例が、図４には左側にｊＩ４実施例右側にｊＩ５実施例が、図５ には第６及び第７実施例が、図６には第８及び第９実施例が、夫々図示されてい る。

実施例の説明 例えば図１に縦断面でかつ区分的に図示されている装置は、燃料−ガス−混合体 を内燃機関の吸込管内に噴射するための、又は直接内燃機関のシリンダ内に噴射 するための燃料噴射弁ｌを有しており、該燃料噴射弁１は、その弁長手方向軸線 ２に同心的に形成されている弁ヘッド部３と一緒に、段付きの長手方向孔として 形成されている混合ケーシング５の弁受容部４によって取り囲まれている。燃料 噴射弁１の弁ヘッド部３は、円錐状に延びている接触面８と共に、これに平行に 円錐状に延びている弁受容部４の当接面９に接触しており、その結果、簡単では あるが極めて正確な燃料噴射弁１の自動的なセンタリングが行われるようになっ ている。燃料噴射弁ｌは、不動の弁座１２と協働している弁閉鎖体１４を有して いる。燃料噴射弁ｌの弁ヘッド部３は、弁座１２の下流側に例へば４つのシリン ダ数に一致する、又は多シリンダに統合されている内燃機関の噴射グループの数 に一致する、噴射開口部１５を有している。

混合ケーシング５は弁長手方向軸線２に同心的に延びているガス供給導管１７を 有しており、該導管１７は、弁受容部４の端面１８において、端面１８と円錐台 状の弁ヘッド部３の端面１９との間で軸方向に形成されている分配室２１に開口 している。

弁ヘッド部３の噴射開口部１５に整合して、噴射開口部１５の数に一致する数の 混合気導管２２が形成されており、該導管２２は噴射開口部１５に接続されてい る０分配室２１から混合気導管２２に夫々ガス通路２４が出発しており、該通路 ２４は、分配室２１と混合気導管２２とを接続している０分配室２１は、ガス通 路２４を貫通してガスの均質な流れを実現している。

ガス通路２４には、弁受容部４の当接面９において、例へば当接面９に対し上方 に開放して一定の横断面積を備え、例へば長方形の横断面を有している溝２５が 形成されており、またガス通路２４は接触面８によって制限されている。ガス通 路２４は、ガス供給導管１７及び分配室２１に比較して極めて小さな横断面積を 有しているため、供給されるガス量は、絞られて各ガス通路に分配される。同時 にガスは断面減少によって加速せしめられる。その結果混合気導管２２に到達し た際、噴射開口部１５から噴射される燃料にはより高い速度が与えられるように なる。これによって、１方では極めて均質な燃料−ガス−混合体を形成すること ができ、他方では噴射開口部１５から噴射される燃料が完全に下流側に更に搬送 せしめられ、それによって燃料が、ガス通路２４を貫通し、かつ分配室２１及び ガス供給導管１７の上流側に到達しないようになる。

燃料−ガス−混合体は、混合気導管２２及びそれに続いている混合気噴射導管２ ６を介して吸込管に搬送され、又は直接内燃機関のシリンダに搬送され、かつそ こで噴射される。

ガスを絞る際に注意しなければならないことは、強力に絞られたガス流が混合気 導管２２内で放圧される際、噴射開口部１５を貫通して噴射される燃料に反作用 が発生する可能性があるということである。

ガスは、例へば絞リフラップ前方のバイパスを貫通して内燃機関の吸込管内で分 岐された空気であるが、該ガスは有害物質の放出を減少するため、内燃機関のリ サイクル排ガスであって゛も、付加的なファンによって搬送されるガスであって も差支えない。

弁ヘッド部３は、混合ケーシング５の弁受容部４に対して液密状に封止されてい る。この目的に対しリング室３０が設けられており、その軸方向の制限面は、弁 本体３の外周部及びガス供給導管１７から離反した弁受容部４の平行区分３１に よって形成されており、又その半径方向の制限面は、弁長手方向軸線２に鉛直に 形成された弁受容部４の受容肩部３２及び例へば弁本体３の外周部に固定された 支持リング３３によって形成されている。リング室３０内には例へば封止リング ３４が配置されている。

図２には図１の線１１−Ｉ　１に沿った断面図が図示されており、その際燃料噴 射弁１の部分は省略されている。ここに図示されている混合気導管２２内のガス 通路２４の半径方向の開口部の近傍で、ガス通路２４を混合気導管２２内に接線 状に開口せしめることも可能であり、その場合は混合気導管２２内にガスの混合 作用を改養せしめる旋回流が発生するようになる。ガス通路を形成している溝２ ５は、図示の長方形の横断面の外に、例へば半円形の別の横断面を有していても 宜い。

図３には、弁長手方向軸線２の左側に第２実施例が、弁長手方向軸線２の右側に 第３実施例が、夫々図示されている。同一部分及び同一作用部分には、図１及び 図２の場合と同じ様にほぼ同一の符号が付けられている。第２＊施例及び第３実 施例にあってはガス通路２４が、燃料噴射弁１の弁ヘッド部３内で溝２５の形状 に形成されて混合ケーシング５の当接蘭９によって制限されている。第２の実施 例にあっては、ガス通路２４が弁ヘッド部３の噴射開口部１５内に直接開口して いるため、ガスは、ガス供給導管１７乃至は分配室２１からガス通路２４へ移行 する際、絞り作用ひいては調量作用並びに加速を受けるようになる。

供給されるガスの態形式の絞り装置が第３実施例に示されている。通路２４の横 断面積は、同第１実施例の場合より著しく大きい、その結果、ガスが分配室２１ 乃至ガス供給導管１７からこのガス通路２４に移行する際、ガスには著しい絞り 作用が発生しない９本来の絞り作用、ひいては供給されるガスの分配並びに加速 は、混合気導管２２を備えた部分的なガス通路２４の交差によって達成されてお り、このガス通路２４は、弁ヘッド部３の噴射開口部１５に開口していない。

混合ケーシング５の弁受容部４並びにガス通路２４乃至溝２５の別の横断面形状 に対し燃料噴射弁１の弁ヘッド部３を封止する別の可能性が、図４に図示されて おり、その際同一部分及び同一作用部分は、図１乃至図３の場合とほぼ同一の符 号によって図示されている。その際ガス通路２４は、例へば混合ケーシング５内 に形成されている。図４の長手方向軸線２の左側に図示されている第４実施例に あっては、弁受容部４の平行区分３７内に、封止リング３９のための受容部とし て使用されるリング溝３８が形成されている。リング溝３８は、弁長手方向軸線 ２に対し平行で、弁ヘッド部３の外周面によって制限されており、それによって 室４０が発生している。

ガス通路２４乃至溝２５は、混合気導管２２に向い合った領域内に、ディフュー ザ２７の形状をなして連続的に拡大している横断面を有している。つまりガス放 圧の位置は、ガス供給導管１７のガス通路２４の開始部と、混合気導管２２のガ ス通路２４の端部との間の位置に位置しており、そのため燃料噴流は、対応する 空気流内に直接噴射されるのではな（、静止した流れ内に噴射されるようになる 。噴射開口部１５が混合気導管２２内のガス通路２４の開口部に直接位置し、そ こで放圧が行われる場合には、事情によってはガス流が、噴流作用によって、燃 料噴射弁１のデッドボリューム２８から燃料を吸い込むという危険性が発生する 。デッドボリューム２８は、弁座面１２の下流側で、弁座体１４の外周面と弁ヘ ッド部３の内壁との間に形成されている。

またガス通路２４乃至溝２５の横断面は、通路２４の最初と終端部との間でノズ ルの形状を有しており、又は例へば図４の弁長手方向軸線２の右側に図示の第５ 実施例に図示されているのと同じように、流れ方向で横断面が突然拡幅された断 面拡大部３５の形状を有している。

更に第５実施例には、弁受容部２４に対する弁ヘッド部３の封止部の別の可能性 が示されている６円錐状に延びている混合ケーシング５の当接面９にリング溝４ ３が形成されており、該リング溝４３は、円錐状に延びる弁ヘッド部３の接触面 ８と一緒にリング室４４を形成し、その内方には例へば封止リング４５が配置さ れている。

リング溝４３を弁ヘッド部３の接触面８内に形成するという別の可能性も存在し ており、その場合は混合ケーシング５の当接面９と一緒にリング室４４が形成さ れる。

実施例に図示のリング溝３８．４３の長方形の横断面とは異なって、リング溝３ ８．４３が、例へば半円形の別の横断面を有していても宣い。

円錐状に延びている弁ヘッド部３の接触面と、円錐状に延びている混合ケーシン グ５の弁受容部４の当接面９と、を備えている図１乃至図４に図示の実施例の外 に、図５の第６及び第７実施例に示されているように、弁ヘッド部５３の接触面 ５０並びに混合ケーシング６０の当接面５１を、平らに形成することも同じよう に可能である。燃料噴射弁５２は、その弁ヘッド部５３に形成された不動の弁座 ５５と協働している弁閉鎖体５４を有しており、その下流側には例へば４つの噴 射開口部５８が設けられている。混合ケーシング６０は、弁長手方向軸線６１に 同心的に延びるガス供給導管６２を有しており、該導管６２は、その弁ヘッド部 ５３に向い合う端部に拡大された内法幅６４を有している。分配室６６は弁ヘッ ド部５３の接触面５０と一緒に形成されている。弁ヘッド部５３の噴射開口部５ ８に整合して混合ケーシング６０内には、噴射開口部５８に結合されてその数に 一致している混合気導管６８が形成されている。分配室６６から混合気導管６８ に夫々ガス通路７０が出発しており、該通路７０は分配室６６と混合気導管６８ とを接続せしめている。

弁長手方向軸線６１の左側に図示の第６実施例にあっては、ガス通路７０が、弁 ヘッド部５３の接触面５０内で溝７１の形状に形成にされており、また混合ケー シング６０の当接面５１によって制限され、噴射開口部５８に直接開口している 。長手方向軸線６１の右側の第７実施例にあっては、ガス通路７０が、混合ケー シング６０の当接面５１内に形成され、かつ弁ヘッド部５３の接触面５０によっ て制限されており、その結果、ガス通路７０が混合気導管６８内に開口するよう になっている０両実施例の場合ガスの絞り、分配及び加速は、ガスが分配室６６ から狭いガス通路７０内へ移行する際に行われる。

図６には、長手方向軸線６１の左側に本発明の第８実施例が、長手方向軸線６１ の右側に第９実施例が、夫々図示されている。その場合同一部品及び同一作用部 品には、図５の場合と同じ様にほぼ同一の符号が付けられている。

混合ケーシング６０は中心のガス供給通路６２を有しており、該通路６２は、そ の弁ヘッド部５３に向い合う端部に拡大された内法幅６４を有している。第８実 施例にあっては、弁ヘッド部５３の接触面５０内の切欠き７５と一緒に分配室６ ６が形成されている。これに戻して第９実施例にあっては、分配室６６が弁ヘッ ド部５３の接触面５０と拡大された内法幅６４とで直接形成されている。

第８及び第９実施例は両者共、ガス供給導管６２が例へば分配室６６の領域内で 夫々の通路７０を介して個々の混合気導管６８に接続されている。ガス通路７０ は、例へば一定の横断面積を有して混合ケーシングの内方を延びる孔の形状に形 成されている。ガスの絞りは、ガス供給導管６２乃至分配室６６に比較し極めて 小さな横断面になって飛躍的な横断面の減少が行われているガス通路７０内にガ スが流入する際に行われる。ガス流の放圧は、夫々の混合気導管６８内のガス通 路７０の開口部において行われ、該通路７０は両実施例共噴射開口部５８に１接 位置しているのではなく、当接面５１に対し一定の距離を置いている。その場合 、各通路７０が分配室６６から傾斜して下方に延びておす、かつガス通路７０が 当接面５１から離れて調整されるようになっていると機能的である。これによっ てガス流が、噴流効果によって燃料を、燃料噴射弁５２のデッドボリューム２８ から吸い込むことを有効に阻止できるようになる。

金属材料から成る混合ケーシング５，６０にあっては、燃料噴射弁１．５２の弁 ヘッド部３，５３を備えた混合ケーシング５，６０が、例へば溶接によって結合 されている。しかし製作費の低減のため、混合ケーシング５，６０をプラスチッ クから形成することも可能である。その場合混合ケーシング５，６０は、例へば プラスチック射出によって、燃料噴射弁１，５２の弁ヘッド部３，５３に装着可 能である。また任意の材料から形成された混合ケーシング５，６０を、接着によ って燃料噴射弁１，５２の弁ヘッド部３．５３に固定するという可能性も存在し ている。

燃料−ガス−混合体を噴射するための、実施例に図示された本発明の装置にあっ ては、調整された燃料が、噴射開口部１５．５８から直接混合気導管２２．６８ 内に噴射されており、またガスは、夫々１つの狭い通路２４．７０を介して混合 気形成のための混合気導管２２．６８に供給されている。このことから、個々の 混合気導管２２．６８に対する正確な燃料配分と、極めて均質な混合気の形成が 達成されるようになる。それは、そのための高いガスの流速によって、ガス供給 導管１７．６２の方向におけるガスの流れを有効に阻止することができるからで ある。

要　約　書 燃料−ガス−混合体を噴射するための既に提案されている装置にあっては、燃料 噴流が、燃料噴射弁の噴射開口部から自由噴流として混合ケーシングの混合気導 管内に噴射されている。その結果、混合ケーシング内には燃料霧が形成され、壁 部には燃料フィルムが形成されるようになる。従って充分に均質な燃料−ガス− 混合体の形成は保証されていない。

調整されて噴射開口部（１５）から直接混合気導管（２２）内に噴射される燃料 を備えているこの新しい装置は、個々の混合気導管（２２）に対する正確な燃料 配分及び極めて均質な混合気の形成が可能であるという利点を有している。ガス は、中央のガス供給導管（１７）から各ガス通路（２４）を介し、各混合気導管 （２２）に到達する。混合気は、混合気噴射導管（２６）を介し内燃機関のシリ ンダ又は噴射グループに案内されている。

この装置は、火花点火の内燃機関に対して特に適合している。

国際調査報告 国際調査報告 ＤＥ　９１００１５３ ＳＡ　４４６１１

Claims (19)

【特許請求の範囲】
1. １．燃料−ガス−混合体を噴射するための装置であって、燃料噴射弁を備えてお り、該燃料噴射弁は、運転状態に依存して操作可能な弁閉鎖体と、シリンダ数に 一致している、又は複数のシリンダを統合して内燃機関の噴射グループの数に一 致している、弁ケーシング内の多数の噴射開口部と、を有しており、また混合ケ ーシングを備えており、該混合ケーシングは、ガス供給に使用されて弁長手方向 軸線に同心的に延びているガス供給導管と、噴射開口部に整合して噴射開口部の 数に一致している多数の混合気導管と、を有しており、その際弁長手方向軸線に 同心的に形成されている弁ヘッド部が、混合ケーシングの弁受容部内に突き出て おり、またガス供給導管と混合気導管とが接続されている形式のものにおいて、 接触面（８，５０）を備えた弁ヘッド部（３，５３）が、混合ケーシング（５， ６０）の当接面（９，５１）に当接しており、また各１つのガス通路（２４，７ ０）が、ガス供給導管（１７，６２）から夫々１つの混合気導管（２２，６８） に延び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. ２．ガス通路（２４，７０）が、混合気導管（２２，６８）に比較してより小さ な横断面を有していることを特徴とする、請求項１記載の装置。
3. ３．ガス通路（２４，７０）が、弁ヘッド部（３，５３）と混合ケーシング（５ ，６０）との間に形成されていることを特徴とする、請求項１又は２記載の装置 。
4. ４．ガス通路（２４，７０）が、混合ケーシング（５，６０）内に形成されてお り、また弁ヘッド部（３，５３）の接触面（８，５０）によって制限されている 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. ５．ガス通路（２４，７０）が弁ヘッド部（３，５０）内に形成されており、ま た混合ケーシング（５，６０）の当該面（９，１５）によって制限されているこ 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。
6. ６．ガス通路（７０）が孔として形成されていることを特徴とする、請求項１又 は２記載の装置。
7. ７．ガス通路（２４，７０）が、噴射開口部（１５，５８）にまで延びているこ とを特徴とする、請求項３から６までのいづれか１項記載の装置。
8. ８．ガス通路（２４，７０）は、それ自体が変化する横断面を有していることを 特徴とする、請求項１から７までのいづれか１項記載の装置。
9. ９．ガス通路（２４，７０）が、ガスを分配するために絞られて形成されている 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. １０．ガス通路（２４，７０）は、ガス配分に使用される絞り部を発生すること ができるように、混合気導管（２２，６８）を交差せしめていることを特徴とす る、請求項１から９までのいづれか１項記載の装置。
11. １１．混合気導管（２２，６８）の直径が、噴射開口部（１５，５８）の直径よ りもより大きいことを特徴とする、請求項１から１０までのいづれか１項記載の 装置。
12. １２．ガス通路（２４，７０）が、半径方向で混合気導管（２２，６８）に開口 していることを特徴とする、請求項１から１１までのいづれか１項記載の装置。
13. １３．ガス通路（２４，７０）が、接線方向で混合気導管（２２，６８）に開口 していることを特徴とする、請求項１から１１までのいづれか１項記載の装置。
14. １４．弁ヘッド部（３）が円錐状に延びている接触面（８）を有し、該接触面（ ８）は、同じように円錐状に延びている混合ケーシング（５）の当接面（９）に 当接していることを特徴とする、請求項１から１３までのいづれか１項記載の装 置。
15. １５．弁ヘッド部（５３）が平らな接触面（５０）を有じ、該接触面（５０）は 、同じように平らな混合ケーシング（６０）の当接面（５１）に当接しているこ とを特徴とする、請求項１から１３までのいづれか１項記載の装置。
16. １６．混合ケーシング（５，６０）がプラスチックから形成されていることを特 徴とする、請求項１から１５までのいづれか１項記載の装置。
17. １７．混合ケーシング（５，６０）が、プラスチック射出によって燃料噴射弁（ １，５２）の弁ヘッド部（３，５３）に装着されていることを特徴とする、請求 項１６記載の装置。
18. １８．燃料噴射弁（１，５２）の井ヘッド部（３，５３）が、溶接線によって混 合ケーシング（５，６０）に結合されていることを特徴とする、請求項１から１ ５までのいづれか１項記載の装置。
19. １９．燃料噴射弁（１，５２）の弁ヘッド部（３，５３）が、接着によって混合 ケーシング（５，６０）に不動に結合されていることを特徴とする、請求項１か ら１６までのいづれか１項記載の装置。