JPH0849625A - 噴射式内燃機関における高圧液体燃料を加熱する燃料加熱器および内燃機関用燃料噴射装置 - Google Patents

噴射式内燃機関における高圧液体燃料を加熱する燃料加熱器および内燃機関用燃料噴射装置

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JPH0849625A
JPH0849625A JP7185114A JP18511495A JPH0849625A JP H0849625 A JPH0849625 A JP H0849625A JP 7185114 A JP7185114 A JP 7185114A JP 18511495 A JP18511495 A JP 18511495A JP H0849625 A JPH0849625 A JP H0849625A
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fuel
heater
injector
disc
internal combustion
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JP7185114A
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Robertus J Pelgrim
ジェイ.ペルグリム ロベルタス
Arnold M Brouwers
エム.ブロウワーズ アーノルド
Edward E Grutterink
イー.グルッターリンク エドワード
T Veen Daniel Van
バント ビーン ダニエル
Arthur A Pouwels
エイ.ポウウェルズ アーサー
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Texas Instruments Inc
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M31/00Apparatus for thermally treating combustion-air, fuel, or fuel-air mixture
    • F02M31/02Apparatus for thermally treating combustion-air, fuel, or fuel-air mixture for heating
    • F02M31/12Apparatus for thermally treating combustion-air, fuel, or fuel-air mixture for heating electrically
    • F02M31/125Fuel
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M53/00Fuel-injection apparatus characterised by having heating, cooling or thermally-insulating means
    • F02M53/04Injectors with heating, cooling, or thermally-insulating means
    • F02M53/06Injectors with heating, cooling, or thermally-insulating means with fuel-heating means, e.g. for vaporising
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 エンジンの運転状態に応じて迅速にかつ要求
に応じて燃料の加熱を制御し、燃料の霧化をいちじるし
く改善しうる燃料加熱器を得ること。 【解決手段】 噴射式エンジンの噴射装置に使用するた
めの、本発明による高圧液体燃料を加熱する燃料加熱器
は、正の温度係数(PTC)を有する材料から作られた
円板5を備え、円板の頂面および底面はヒートシンク部
材6,7によってカバーされている。高圧で供給される
燃料を輸送するため、少なくとも一つの狭い、好ましく
はらせん状の溝15,16が、PTC円板5の両側、P
TC円板5またはヒートシンク部材6,7のいずれか一
方もしくは両方の部材5,6,7に設けられている。燃
料は円板5の一側の溝15に円板5の中央区域から円板
の端部に向って、ついで、円板の他側の溝16に端部か
ら中央区域に向って流れ、その間円板5によって加熱さ
れる。狭い溝15,16は燃料流を制限して燃料が加熱
される間それを高圧に保ち、ついで、噴射装置から排出
する際、燃料を液体からガス状に変換する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は内燃機関用燃料加熱
器、とくに、噴射装置を使用する内燃機関用燃料加熱器
に関する。
【0002】
【従来の技術】内燃機関において、とくに冷間始動中、
有害物質の放出量を減少するため、燃料加熱器を使用す
ることは公知である。加熱の目的は、燃料を一層完全に
燃焼するため、燃料の液状物質からガス状への変換を一
層よく達成することである。ドイツ国特許第28008
94号明細書には、燃料を液状物質からガス状に直接か
つ完全に変換する方法が記載されている。この方法はガ
ソリンのような逆行性物質の特性を利用している。ガソ
リンは特定の温度および特定の最初の圧力に設定され、
ついで最初の温度をもった一層低い最終圧力に減圧さ
れ、その圧力はガソリンがその一層低い圧力状態におい
てガス状になるように選択される。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この特
許発明の方法を実施する装置は、噴射弁にベーパーロッ
クを発生する可能性のような欠点を有する。さらに、装
置は特殊な特性に応じたエンジンの運転状態に対応し
て、燃料加熱を迅速にかつ要求に応じて制御することを
意図してはおらず、その結果効率は、とくに過渡状態に
おいて、必然的にいちじるしく低下する。したがって、
本発明の目的は、燃料の霧化を改善する燃料加熱器を得
ることである。そのような燃料加熱器は液状からガス状
への燃料の直接的変換を有効に実施することができる。
本発明の別の目的は、燃料噴射器の端部に容易に取付け
ることができ、かつ液体燃料のみを加熱し周囲の空気を
加熱しない燃料加熱器を得ることである。本発明のまた
別の目的は、加熱装置を伝熱面が比較的大きく動力損失
が最少であるように構成することである。
【0004】
【課題を解決するための手段】とくに、本発明の、噴射
式内燃機関における高圧液体燃料を加熱する燃料加熱器
は、正の温度係数(PTC)を有する材料から作られ、
頂部側面および底部側面を有し、頂部側面および底部側
面の少なくとも一方はヒートシンクによってカバーされ
た円板を有し、少なくとも一つの狭い溝が、少なくとも
前記PTC円板のそれぞれ頂部側面および底部側面にま
たは前記少なくとも一方のヒートシンクに隣接して設け
られ、供給された高圧燃料が円板の頂部側面の少なくと
も一つの狭い溝において、中心区域から円板の端部に向
かって流れ、ついで円板の底部側面の少なくとも一つの
狭い溝において円板の端部から中心部分に流れ、それに
より燃料を加熱し、かつそれを高圧に維持することを特
徴とする。
【0005】本発明の別の特徴によれば、溝は十分に狭
く、そこを流れる燃料が高圧を維持し、かつ“ライデン
フロスト”効果を回避することができる。本発明のまた
別の特徴によれば、溝はらせん状である。本発明のさら
に別の特徴によれば、本発明の燃料加熱器は燃料噴射式
エンジンの噴射器のチップとノズル板との間に取付ける
ように構成されている。本発明の他の目的、利点および
詳細は、図面を参照してなされる下記の本発明実施例の
詳細な説明から明らかになるであろう。
【0006】
【実施例】唯一つの図面は、燃料を霧化するための本発
明による噴射装置の構造および配置を示す。噴射装置は
噴射器チップ1を有し、噴射器チップ1はその周りにO
−リング3によって噴射器チップ1からシールされた断
熱スリーブ2を備えている。燃料供給管4は高圧燃料を
噴射器チップ1に輸送する。燃料加熱器は、バリウム、
チタン酸ストロンチウムのような正の温度係数(PT
C) を有する材料から作られた円板5よりなっている。
円板5は頂面および底面をそれぞれ大きい熱伝導率を有
するヒートシンク部材6,7によってカバーされるのが
好ましい。
【0007】ノズル板8は底部ヒートシンク7の下方に
位置している。加熱器は頂部を、ノズル板8に対して作
用するばね9などによって、噴射器チップ1に直接隣接
する所定位置に固定されている。金属キャップ10は噴
射器チップ1、断熱スリーブ2、加熱器およびノズル板
8を包囲し、クランプ爪11などによって一体装置を形
成している。O−リング12,13は、キャップ10を
断熱スリーブ2およびノズル板8に対してシールしてい
る。PTC円板5に電力を供給する給電線は符号14a
で、また電気回路のアース線は14bで示されている。
適当な接点が電流を供給するため円板5に設けられてい
る。
【0008】本発明によれば、溝15,16が、頂部ヒ
ートシンク6の底面ならびに底部ヒートシンク7の頂面
に、それぞれ円板5の頂面および底面に隣接して配置さ
れている。これらの溝はらせん形とするのが好ましく、
頂部ヒートシンク6の溝は中心から外周に向って延び、
また底部ヒートシンク7の溝は外周から中心に向って戻
っているが、他の形状も使用することができる。図示の
供給溝4は、頂部ヒートシンク6の中央入口17と整合
する点に開口している。この中央入口は、らせん溝15
と連通している。対応する中央出口19は底部ヒートシ
ンク7にらせん溝16と連通して設けられている。さら
に、らせん溝15,16はPTC円板5の外端における
通路20によって相互に連通している。最後に、ノズル
板8のノズル通路18は、中央出口19と連通した入口
および噴射装置から燃料を排出する出口部分を備えてい
る。
【0009】作用中、噴射装置は下記のように作動す
る。高圧液体燃料は通路4を通って頂部ヒートシンク6
の中央入口17に流れ、そこから、らせん通路の溝15
を通って円板5の外側に向って流れる。PTC円板5は
電流によって付勢され、らせん溝を流れる燃料を加熱す
る。依然高圧の燃料は、らせん溝15の外側部分から連
結通路20に入り、ついでそこから底部ヒートシンク7
のらせん溝16の外側部分に入る。らせん溝16内の燃
料は、溝の狭い構造のため、溝16内を中央出口19に
向って流れるとき高圧のままさらに加熱される。中央出
口19から、加熱された高圧燃料はノズル板8の通路1
8を通って噴射装置から流出し、排出する際直ちにガス
状に変化する。
【0010】温度は、温度とともに電気抵抗を増加する
特性を有するPTC円板の加熱値によって制御され、そ
の温度はある値を超えることはできない。燃料は流れを
制限するため狭い溝を使用することにより高圧に保たれ
る。通常、溝は10〜100ミクロンの断面幅を有する
が、ある場合にはそれより大きくすることもできる。噴
射装置から排出する際、圧縮したがって加熱燃料の圧力
は解消され、燃料は直ちに液体からガス状に変化する。
すなわち、燃料の完全な蒸発が生ずる。上記実施例の変
形として、らせん溝15,16はヒートシンク6,7の
代わりにPTC円板に設けることもできる。またヒート
シンクおよびPTC円板の双方がらせん溝を備えること
も可能である。
【0011】本発明によれば、燃料と接触する伝熱面は
大きく、燃料に対して熱損失および動力浪費を最少にす
るように注意深く配慮されている。燃料のみが加熱さ
れ、周囲の空気は加熱されることがない。さらに、加熱
器は別に製造することができ、また現存する噴射装置に
容易に適合することができる。噴射器のチップもまた加
熱器を備えることができる。本発明による装置は、いわ
ゆる極低排出量車に最適である。以上、本発明を前記実
施例に基づいて説明した。しかしながら、多くの変型、
変更が、前記記載からこの種の技術に通じた人々には明
らかであろう。したがって、本発明は、特許請求の範囲
の記載の精神および範囲内に入るそのようなすべての変
形、変型および変更を包含するものである。
【0012】
【発明の効果】正の温度係数を有する材料から作られ、
両面にらせん溝を備えた電気加熱器円板を燃料噴射装置
に設置することにより、エンジンの運転状態に応じて迅
速にかつ要求に応じて燃料の加熱を制御し、燃料の霧化
をいちじるしく改善することができた。
【図面の簡単な説明】
【図1】内燃機関に使用するための、本発明による燃料
加熱器を備えた噴射装置の端部を通る縦断面図。
【符号の説明】
1 噴射器チップ 2 断熱スリーブ 3 O−リング 4 燃料供給管 5 円板 6 ヒートシンク部材 7 ヒートシンク部材 8 ノズル板 9 ばね 10 キャップ 11 クランプ爪 12 O−リング 13 O−リング 14a 給電線 14b アース線 15 らせん溝 16 らせん溝 17 中央入口 18 ノズル通路 19 中央出口 20 通路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 エドワード イー.グルッターリンク オランダ国アードルプ,デンネンラーン 7 (72)発明者 ダニエル バント ビーン オランダ国ボルネ,ロッゲ 52 (72)発明者 アーサー エイ.ポウウェルズ オランダ国アルベルゲン,オートマルサム セベグ 173

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 正の温度係数(PTC)を有する材料か
    ら作られ、頂部側面および底部側面を有し、前記頂部側
    面および底部側面の少なくとも一方はヒートシンクによ
    ってカバーされた円板を有する、噴射式内燃機関におけ
    る高圧液体燃料を加熱する燃料加熱器において、少なく
    とも一つの狭い溝が、少なくとも前記PTC円板のそれ
    ぞれ頂部側面および底部側面にまたは前記少なくとも一
    方のヒートシンクに隣接して設けられ、供給された高圧
    燃料が円板の頂部側面の少なくとも一つの狭い溝におい
    て、中心区域から円板の端部に向かって流れ、ついで円
    板の底部側面の少なくとも一つの狭い溝において円板の
    端部から中心区域に流れ、それにより燃料を加熱しかつ
    それを高圧に維持することを特徴とする、前記噴射式内
    燃機関における高圧液体燃料を加熱する燃料加熱器。
  2. 【請求項2】 前記少なくとも一つの狭い溝はらせん形
    である、請求項1に記載の燃料加熱器。
  3. 【請求項3】 前記燃料加熱器は噴射器のチップ部分と
    燃料を機関の燃焼室に噴射するノズル板との間に取付け
    られた燃料噴射装置の一部である、請求項1に記載の燃
    料加熱器。
  4. 【請求項4】 ノズル板の頂面に設置されたばね装置は
    燃料加熱器を噴射器チップに対して保持する、請求項3
    に記載の燃料加熱器。
  5. 【請求項5】 高圧燃料をノズル板に供給する噴射器チ
    ップを有し、燃料加熱器が噴射器チップとノズル板との
    間に取付けられ、前記燃料加熱器は正の温度係数(PT
    C)を有する材料から作られ、頂部側面および底部側面
    を有し、前記頂部側面および底部側面はヒートシンク部
    材によってカバーされた加熱円板を有する前記内燃機関
    用燃料噴射装置において、少なくとも一つの狭い溝が前
    記PTC加熱器円板の各頂部側面および底部側面にそれ
    ぞれ隣接してすなわち前記ヒートシンク部材に設けら
    れ、噴射器チップから供給された高圧燃料が少なくとも
    一つの狭い溝においてノズル板まで流れ、それにより燃
    料を所定の温度に加熱し、かつそれを高圧に維持するこ
    とを特徴とする、前記内燃機関用噴射装置。
  6. 【請求項6】 前記少なくとも一つの溝はらせん形で、
    中央区域から加熱器円板の頂面に隣接した端部に向かっ
    て延び、ついで端部から加熱器円板の底面に隣接した中
    央区域に戻る、請求項5に記載の燃料噴射装置。
  7. 【請求項7】 ばね装置が燃料加熱器を噴射器チップに
    対して保持するためノズル板の頂面上に設けられている
    請求項5に記載の燃料噴射装置。
  8. 【請求項8】 前記ノズル板はキャップ部材によって所
    定位置に保持される請求項5に記載の燃料噴射装置。
JP7185114A 1994-07-22 1995-07-21 噴射式内燃機関における高圧液体燃料を加熱する燃料加熱器および内燃機関用燃料噴射装置 Pending JPH0849625A (ja)

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