JPS60501264A - 燃焼室内へ燃料を噴射する装置 - 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】 燃焼室内へ燃料を噴射する装置 先行技術 本発明は、請求の範囲の独立請求項に記載した上位概念に基づく形式の、燃焼室 内へ燃料を噴射する装置を出発点とするものである。フランス国特許第１３８２ ６９７号明細書に基づいて公知になっている前記形式の装置では、燃料は、点火 し易い温度を得るために、噴射直前又は直後に小管状の加熱装置を通して導かれ る。この公知の装置の欠点は、第１に、燃料が燃焼空気と合流する前に燃料の加 熱が行われることであり、第２に、エンジン冷却時の始動加熱とコンスタントな 運転加熱という互にほぼ背馳した要求をただ１つの加熱素子によって満たさねば ならないことである。純然たる燃料加熱の場合、燃料を燃焼空気なしで分解させ て不都合な炭化を生せしめることがないようにするだめに、あるいは、最初の空 気流入口範囲で、つまり噴射開口において、燃焼空気の突発的な供給に基づいて 炭化が生じて、これによって噴射開口が変化することがないようにするために、 加熱温度は決して高すぎてはならない。加熱温度が過度に嵩い場合には、いずれ にせよ、燃焼室内における燃焼過程に著しく不利な作と横断面積に関連しかつ所 定の燃焼空気量に燃焼室内で割当てられる。噴射開口の横断面積の変化に基づい ２ で、予め規定された空燃比にも変化が生じると直ちに、この空燃比は燃焼率に直 接影響を及ぼし、つまり燃料と空気との混合気が過度に希薄になるか又は濃厚に なる。

燃料噴射ノズルから噴出する以前に燃料を加熱すれば、噴射開口を通る以前に体 積の変化が生じることになるので、加熱されて膨張した燃料の場合に単位体積当 りに利用される単位熱量は、より小さ々体積を有する冷却した燃料の場合よシも 低くなる。物理的状態が液相から気相へ移行する場合、加熱に基づく体積の変化 は特に重要である。従って体積の変化の結果、噴射されて吹込１れた燃料量は単 位熱量の点で、割当て空気量に相応せず、かつ過度に濃厚又は希薄な混合気の前 記欠点がやはり生じることになる。

この公知の装置の別の欠点は、温い燃料が冷い空気内へ噴射される点にあり、こ のことは混合気の均質化の点で、冷い燃料が温い空気内へ噴射される場合よシも 著しく不良である。後者の場合つ捷り冷い燃料を温い空気内へ噴射する場合には 燃料は加熱に基づいて気化し空気と密結合することができる。逆に前者の場合に は、おそらく予気化された燃料部分は再び凝縮され、かつ液体粘着によって収縮 され、それに伴なってその運動エネルギを失ない、燃焼室内へ深く侵入しなくな る。その結果、混合気形成は不良に々る。それというのは、充填新気全体が混合 気形成過程及び燃焼過程に関与しないからである。

前記の欠点は、加熱を間欠的に、かつ（又は）異なった強さで行わねばならない 場合に特に顕著になる。

エンジンにとって燃料と空気の混合気は所定の比率で調整されるが、前記の公知 の装置ではこの比率は加熱の度合と持続時間に応じて改変する。この公知の装置 の別の重要な欠点は、この形式の装置が始動の場合、かつ冷却した燃焼室の場合 、短時間効果的に高い加熱電力を放出せねばならないが、燃焼室（エンジン）の 暖機運転後にはこの高い加熱電力を停止できるようにする点にある。この目的の ために加熱装置は高い出力と比較的大きな加熱面を有していなければならない。

このような加熱装置が連続運転時に燃焼を改善しようとする場合に、該加熱装置 に課される要求は全く異なっている。この連続運転時の燃焼改善は例えば外気温 度が著しく低い場合に必要であるが、これはオイル燃焼装置の分野においても青 炎を発生させるために考慮動用加熱装置とは逆にできるだけ僅かな電力で充分で ありかつ蓄熱作用を有していな″ければならない。入力をできるだけ僅かにしよ うとする要求の根拠は先ず第１にエネルギ消費の点にあり、第２にエネルギに関 連した損耗の点に′ある。蓄熱作用に対する要望は、燃料を間欠的に噴射し、そ れによって放熱も間欠的になるようなエンジンの場合特に好ましいことである。

つまり放熱期に冷却したエレメントの再加熱が行われる。

更に又エンジンの場合その出力に応じて高熱期と冷却期が迅速に交番発生するこ とがあり、これに対して蓄熱作用は有利である。

この形式の別の装置例えば燃焼室に組込才れた点火栓又は点火ピンも公知である 。該装置はその尖頭範囲において燃料量の一部分を加熱・気化しかつ点火するだ めの好ましい条件を作り、この部分燃料は次いで燃料ジェット流全体を点火する 。

しかしながら点火栓又は点火ビンは、燃焼室への組込みが敏感な流動状態への干 渉を意味することになるような特殊部品である。エネルギ資源の窮乏によって強 められているアルコールや植物油のような代用燃料への趨勢は、燃料噴射におけ る混合気形成と点火の点で別の難点を孕んでいる。

更に又、冒頭で述べた形式の装置はドイツ連邦共和国特許出願公開第２７１．５ ９４．３号明細書に基づいて公知になっているが、この場合燃料噴射ノズルには 、点火部材を有する混合室が後置されており、該混合室内で燃焼が始まりかつ該 混合室の室壁が加熱される。

混合室は、燃焼室壁にねじ込まれたブノ／ユ内に形成されており、該ブソンユは 噴射ノズルも保持している。

この装置が比較的高価でありかつ種々点で使用燃料と各エンジンの事情とに入念 に調和されねばならないという点は無視するとしても、この装置の場合も、制約 された事情に基づいてエンジン冷却時始動加熱か、それとも持続加熱かが可能で あるという欠点が生じる。

更にこの公蜘の装置の解決手段の場合流入損失と流出損失が出力低下を惹起する 。

発明の利点 請求の範囲の独立請求項に記載した構成を有する本発明の装置は前記先行技術に 対比して、著しく単純な手段によって、始動加熱及び（又は）持続加熱を達成で きるという利点を有している。作用の点で異なった少なくとも２つの加熱素子以 外に、この解決手段にとって重要なことは、噴射燃料に流れとして随伴する燃焼 空気が実質的に加熱される点にある。これによって高熱の燃焼空気が、燃料ジェ ット流よりも著しく低い流動速度に基づいて、物理的な抵抗作用と熱膨張とに依 り燃料ジェット流をばらばらに引き裂くことによって燃料を強力にかつ著しく均 質に燃焼空気と混和させることが可能になる。この混和に基づいて、良好な点火 特性のための最適の前提条件であるところの、燃料と空気との温度ノ々ランスが 生じるのは勿論である。この場合、前記の動作過程には、全員゛荷量の５〜２０ ％の燃料ジェット流周縁域しか関与しないという事実はきわめて重要である。こ れによって加熱エネルギ消費６ の前記欠点、つまり交番負荷に曝される燃焼を最適に生ぜしめることを殆んど不 可能にするような欠点はすべて避けられる。異なった作用を有する加熱素子を使 用することによって得られる利点は、始動時用の、つまシ短時間に高い放熱を行 うための少なくとも１つの加熱素子と、連続運転用の、つまシ長時間にわたって 比較的価かな放熱を行うだめの別の加熱素子とが組合わされることである。先ず 燃焼空気は加熱素子からの対流放熱を介して加熱されるので、本発明によれば、 充分に多量の燃焼空気がそれ相応に充分な加熱面を擦過するように自該加熱素子 を配置することが可能である。この場合本発明によれば、急速加熱のためには極 めて犬き々加熱面を、また持続（連続）加熱のためにはそれ相応に小さな加熱面 を用いることが可能であり、しかも例えば始動後には大きな加熱面は遮断され、 壕だ小さな加熱面は連続的に稼働される。

しかし又、本発明によれば加熱素子の作用を異ならせるためには、加熱温度を異 ならせるようにすることもできる。つ１シ、加熱面の大きさが等しい場合には、 加熱素子の白熱する温度をエンジン冷却時始動加熱のために、また、よシ低い温 度を持続加熱のために使用することも可能である。エンジン冷却時始動加熱に要 する入力は大抵常に、か々り高いが、勿論短時間でしかない。

本発明の有利々実施態様では複数の加熱素子は電気１！１表昭ＧＯ−５０１２６ ４（４） 的には並列に、かつ流動技術的には相前後して接続可能である。電気的な並列接 続に基づいて選択的に接続・遮断することが可能であシ、この場合加熱すべき空 気はすべての加熱素子を通過せねばならない。加熱素子の順序は加熱技術上の要 求に従って選択される。例えば本発明の１実施態様では、流動方向〒先ず１つの 急速加熱素子を、次いで１つの持続加熱素子を、次いで再び１つの急速加熱素子 を配置することが可能である。

この場合、普通の冷却時始動のためには急速加熱素子の１つを使用し、これに対 して、エンジンが特に冷たいか又はその他の始動困難が生じるよう全場合のため には２つの急速加熱素子を使用することも可能である。また、燃焼空気流が燃料 ジェット流に出会う以前に加熱素子の一部分が前記燃焼空気流に曝されており、 かつ加熱素子の別の部分が燃料流入部の下流側に設けられていてもよい。

加熱素子自体としては、例えば加熱線条（電熱線）のような、考えられうる適当 な手段はすべて使用することができる。サーミスタが、燃焼空気によって擦過さ れる有効面が比較的大きな場合に特に供用されるのに対して、加熱線条の場合に は加熱螺旋の形状にするのが特に有利であシ、該加熱螺旋をめぐって燃焼空気が 環流し、また加熱螺旋のコアをできるだけ燃料クエノト流が通流するようにする 。この場合も複数のこのような加熱螺旋を順次相前後して接続することも可能で あシ、またサーミスタと加熱螺旋のように異なった加熱素子が順次燃焼空気に曝 されるようにすることもできる。

本発明の有利な実施態様では複数の加熱素子が電気的にも流動技術的にも相前後 して接続可能である。放熱面並びにスイッチ素子をそれ相応に構成することによ って、相前後して接続（直列接続）した場合にも、必要に応じて異なった放熱を 行うことができる。この直列接続ではエンジン冷却時始動用の加熱素子は、冷い 燃焼空気が吸込まれる場合に自動的に接続され、次いでエン・ジンが温まると遮 断される。また持続加熱素子は、冷却時始動用加熱素子がすでに遮断された場合 に始めて動作するようにすることも可能である。

本発明の補足的な実施態様では加熱素子は、熱を吸収しかつ成る程度の蓄熱作用 を行うセラミック体に配置されている。この場合核加熱素子は、金属層として、 あるいは加熱螺旋として構成されていてもよく、これは、程度の差こそあれ、空 気流に曝されるので、熱の一部分は直接空気に放出され熱の他の部分はセラミッ ク体に放出され、該セラミック体は、これに与えられた蓄熱容量に基づいて補償 作用によυ熱の一部を噴射時間に加熱素子に戻す。

セラミック製の支持体を有する加熱手段を備えた装置↑は、前記支持体が導電性 のセラミック材料がら成り、かつそれ自体が１つの加熱素子殊にコンスタントな 運転のだめの持続加熱素子を形成している場合は単純な構成が得られる。

これによって金属製の加勢素子が節減されるばかりでなく、付加的な経費なしに 高温と燃焼ガスとに対して安定した加熱素子が得られ、該加熱素子は温度ショッ クに強く、かつ短い加熱時間に対しても、件だ持続加熱運転のためにも適してい る。

セラミック製支持体は負の温度係数（ＮＴＣ抵抗）を有するセラミック材料殊に ＳｉＣから成るのが有利である。しかし又、セラミック製支持体を金属製加熱素 子とそれ相応に調和させる場合にはセラミック製支持体は正の温度係数（ＰＴＣ 抵抗）を有する材料例えばＭｏＳｉ２から成っていてもよい。前記材料は特に熱 ショックに対する安定性を有し、かつ還元雰囲気中並びに酸化雰囲気中において 極めて高い温度（ＳｉＣは約１１５０℃、ＭｏＳｉ。は約１３００℃）寸で使用 可能である。

本発明の別の提案によれば金属製加熱素子は正の温度係数（ＰＣＴ抵抗）を有す る材料殊にプラチナ合金から成ることもできる。このような加熱素子は第２の加 熱素子としてのセラミック製白熱体と組合わされて急速応動性の持続白熱素子を 形成することかで・きる。金属製加熱素子はエンジンの予熱・始動時に短時間の うちに白熱し、その際高い始動出力を生ぜしめ、更にセラミック製支持体を加熱 し、′遂には該セラミック製支持体が通電状態になシかつ自動的な電流受入れに ょっ１０ て更に加熱されるに至る。この場合、ＰＣＴ抵抗として構成された金属製加熱素 子の電流負荷は再び、より僅少値に戻るので、金属製加熱素子の連続使用が損傷 の危険なく可能になる。両方の加熱素子の相次ぐ作用は付加的なスイッチ手段な しに得られ、かつ、自己加熱作用を有する白熱体として構成されたセラミック製 支持体は、更に又、噴射燃料に随伴する燃焼空気を導く通路を形成するのに特に 好適である。

金属製加熱素子が少なくともその長さの一部分にわたってセラミック製支持体と 良好に熱伝導接触する場合には、金属製加熱素子とセラミック製支持体との協働 が顕著な所期の効果を奏することができる。

これによって例えばエンジン始動期においては、支持体と熱伝導接触している金 属製加熱素子部分は他の金属製加熱素子部分よりも緩慢に加熱され、それゆえに 比較的長時間にわたって低い抵抗範囲に留まることができる。より迅速かつより 強く加熱される金属製加熱素子部分は、この場合、随伴する燃焼空気がすでに燃 料ジェット流の周縁域と混合しているような加熱装置範囲に配置されている。

支持体が、燃料を通過させるだめの中心孔を有し、かつ金属製加熱素子が、前記 支持体の中心孔の周壁に配置された少なくとも１つの、殊に有利には複数の螺旋 区分を有している場合には、殊に効果的な配置・構成が得られる。

特表昭ＧＧ−５０１２６４（６） この実施態様では、〜わめて良好な熱伝達以外に、支持体の中心孔の周壁に配置 された、金属製加熱素子の単数又は複数の螺旋区分は付加的に、随伴燃焼空気を 良好に渦動させかつ燃料ジェット流の周縁域と良好に混和させるのに役立つ。

有利な実施態様では空気ガイド装置が、噴射燃料に随伴する燃焼空気流を、該燃 焼空気流が支持体の中心孔内へ入る前に、該支持体の外周壁を介して導き、かつ 内寄りの螺旋区分を結合する金属製加熱素子の線条区分が、支持体外周面を経て 、もしくは、該外周面を起点とする支持体凹設部を通って導かれている。これに よって随伴燃焼空気は、これが噴射燃料と゛接触して混和する以前にすでに良好 に予熱されることになる。

このような実施態様で鵜、内寄りの螺旋区分を結合する金属製加熱素子の線条区 分をやはり螺旋として構成し、該螺旋を、支持体の外周面を起点として半径方向 に該支持体の中心孔の周壁近くにまで達するスリット内に装嵌しておくのが特に 有利である。

支持体のスリット内に配置される金属製加熱素子の螺旋区分の長さは金属製加熱 素子の全長の約５０％である。エンジンの予熱・始動期には１．支持体の中心孔 内に配置されている金属製加熱素子の内寄りの螺旋区分は例えば１〜２秒以内に 約１２　（１０〜１４００℃の温度範囲に昇温する。・支持体のスリット内に装 嵌された外寄りの螺旋区分は、支持体に対するよシ強カな熱２ 伝導接触によって著しく緩慢に昇温する。金属製加熱素子のＰＴＣ効果に基づい て、噴射燃料ジェット流に面した内寄りの螺旋区分の温度は（始動期にとっては 高温であることが重要であるが）、いまや支持体のスリット内の緩慢に加熱され る螺旋区分の抵抗が増加するに伴なって低下していく。要するにこの自己制御効 果は、始動期にとって重要な高い加熱素子温度を、金属製加熱素子の耐用寿命を もはや損わないような値に戻す訳である。同時に支持体の温度は、金属製加熱素 子の加熱によって更に上昇し、遂には支持体の抵抗は、支持体自体が印加電圧に よって加熱導体になるほど低下するに至る。

燃料噴射ノズルが、例えばピゼノトノズル又ハ外向きに開いたノズルのようなた だ１つの噴射オリフィスを有する噴射ノズルであるか、それとも多孔ノズルであ るかは本発明にとって重要なことではない。

図面 次に図面に示した本発明の４実施例を詳説する。

第１図は２つの急速加熱素子間に１つの持続加熱素子を配置した第１実施例を示 す図、第２図は３部分から成る螺旋形加熱素子を有する第２実施例を示す図、第 ３図は第２図のＡ、　−Ａ線に沿った断面図、第４図は爾２図のＢ−Ｂ線に沿っ た断面図、第５図は第２図のＣ−Ｃ線に沿った断面図、第６図は直列に接続され た３つの加熱抵抗の接続構成図、第７図は時間を関数とする温度線図、第８図は 並列に接続された３つの加熱抵抗の接続構成図、第９図は一部断面して示した第 ３実施例図、第１０図は一部断面して示した第４実施例図、第１１図は第１０図 に示した白熱体の平面図、第１２図は第１１図のＤ−Ｄ線に沿った白熱体の支持 体の断面図である。

実施例の説明 第１図に示した実施例ではエンジンブロック１内に燃料噴射ノズル２が装嵌され ておシ、該燃料噴射ノズルには加熱装置３が配置されている。燃料噴射ノズル２ はノズル本体４と、該ノズル本体内で作動するニードル弁５並びにノズル締付ナ ツト６を有している。ノズル本体４はノズル締付ナツト６によってノズルホール ダ（図示せず）に緊締されている。またノズル締付ナツト６は一方の端面で以て エンジンブロック１と燃料噴射ノズル２との間のスペーサリング７に作用してｌ ４ いる。

ノズル締付ナツト６の旋削部８内には加熱装置３のケーシング９が差込まれてお シ、該加熱装置は２つの急速加熱素子１０と１つの持続加熱素子１１とを有して いる。急速加熱素子１０及び持続加熱素子１１は、加熱装置３のケーシング９内 に配置したセラミック部材１２．　、１３によって支持される。加熱素子には導 電線１４が達しておシ、該導電線はノズル締付ナツト６のフライス切削部１５内 に敷設されている。

ケーシング９の内孔の段部１６には保持板ばね１７が設けられておシ、該保持板 ばねによって、急速加熱素子１０及び持続加熱素子１１並びにセラミック部材１ ２．１３が組込み位置に保たれる一方、ノズル本体４に対して規定の間隔に維持 される。バイメタルスイッチ１８は急速加熱素子への導電接続を制御する。充分 な周辺温度に達すると直ちに、Ｓイノタルスイッチ１８が開いて急速加熱段は遮 断される。

ケーシング９には複数の半径方向ポート１９が穿設されておシ、該半径方向ポー トを介して燃焼空気がエンジンの燃焼室２０から加熱装置のケーシング９内へ達 する。この場合、加熱素子内を貫通する燃料ジェット流はウォータジェットポン プのように作用し、前記半径方向ポート１９を経た燃焼空気を別の複数の半径方 向ポート２１を介して吸引するので、燃焼室２０から再び燃焼室２０へと、燃焼 空気の一種の循環が生じ１５　特表口Ｕ６０−５０１２Ｇ４（６）ることになり 、その際この燃焼空気は加熱素子を擦過する。

この構成に基づき、極めて単純な？・段で多段加熱装置が得られる。

第２図に示した第２実施例〒は燃料噴射ノズル２及び加熱装置３の構成は原理的 には第１実施例の場合と同じである。第１実施例とは異なって、加熱装置３のケ ーシング９内に配置されたセラミック部材はスＩＪ−ブ２２として構成されてお り、該スリーブはばね皿リング２３を介して所定位置に保たれ、かつスリーブの 内周壁は螺旋形の溝２４を有し、該溝内には、螺旋形に延びる電熱線条２５から 成る加熱素子が配置されている。電熱線条は、空気擦過面をできるだけ大きくす るために扁平な方形断面を有している。前記電熱線条を組立時に良好に把持でき るようにするためにセラミック製のスリーブ２２は２つの半殻体から成っている 。

螺旋形の帯状加熱素子は、表面積を最適に拡大するために、それ自体波形に成形 されている。流動方向で見て前記スリーブ２２内には３つの加熱素子が順次相前 後して配置されている。第３図に示したように第２図のＡ−Ａ線に沿った横断面 図によればノズル本体に最も近い螺条は最も密に波打っている。個々の波形の皺 曲間隔はきわめて接近しており、しかも加熱素子の可成りの部分がセラミック製 スリーブ２２の溝２４内に没している。従って、比較的僅かな部分しか燃焼空６ 気流内へ突出していないので、比較的緩慢な加熱しが行われない。他面において 前記螺条の大部分がセラミック範囲内に位置しているので、このセラミック範囲 は比較的強く加熱されかつ蓄熱作用を有している。

第４図に示した第２図のＢ−Ｂ線に沿った断面図１は、加熱螺旋体の第２の加熱 素子が示されておシ、該加熱素子は強い波形を有していす、またあまシセラミソ ク範囲内に位置していない。第４図に示、した螺条がセラミック部材の螺旋形溝 内で７つの突起２６を介して支持されているにすぎないのに対して、前記突起２ ６の間に位置していて空気流に直接曝される加熱部分２７は直接加熱面を著しく 増大させる。この中間の加熱素子によって、それ相応の中位の加熱テンポを得る ことができる。

第２図のＣ−Ｃ線に沿った断面図である第５図では加熱螺旋体は４つの突起２８ でしか支持されていないので、突起間に位置する加熱部分２９にはほぼ最大限の 加熱面が得られる。この螺条部分は急速加熱のため、要するにエンジン冷却時の 始動Ｐ場合の加熱のために設けられている。

第３図〜第５図に示したような原則的な構成を除けば帯状加熱素子の帯幅は異な っていてもよい。例えば帯幅を広げることによって始動時加熱のための面積を拡 大することは所期の加熱効果を得るために必要なことである。

第６図には、第２実施例に対して設けうるような接続構成図が示されている。Ｒ Ａ　ｒ　ＲＢ　、ＲＣで示した体技は、第２図のＡ−Ａ線に沿った断面範囲、Ｂ −Ｂ線に沿った断面範囲及びＣ−Ｃ線に沿った断面範囲における加熱素子に相当 している。３つの抵抗は直列に接続されておシ、かつこれらの抵抗には加減抵抗 りが前置されている。加熱素子の固定構成に基づいて３つの加熱素子の比は原則 的にすでに固定されておシ、これらの加熱素子の総出力は加減抵抗を介して可変 である。

縦座標に温度Ｔを、横座標に時間ｔをプロットした第７図の線図から、時間に関 連した個々の抵抗の作用しているが、次いで平均値に逆戻りし、この平均値は、 若干の時間を経たのちに他の２つの抵抗ＲＢ及びＲＡも達するような値である。

従って加熱素子の設計によって加熱開始時には抵抗ＲＣによる急速加熱の方向で 強い差形成が得られ、若干の時間を経たのち３つの加熱素子の抵抗出力はほぼ等 しくなる。

第８図に示しだ接続構成図では、抵抗ＲＡ　＋　ＲＢ　＋　Ｒ（が並列に配置さ れており、しかも各抵抗には夫々ｊつの加減抵抗Ｄ１．Ｄ２．Ｄ３が直列に接続 されている。このようにする代りに集積半導体を介して接続することも可能であ る。

第９図に示した実施例もやはシ前記実施例と同じ基本構成を有しているので、こ こでは構造上の異々っだ１８ 細部についてだけ説明する。加熱装置３は内部に白熱線条から成る金属製の加熱 素子３ｏを有し、前記白熱線条は線条縦軸線を中心として螺旋直径ｄ１を有する ように、かつ又、噴射ノズルの軸線を中心として螺旋直径ｄ２を有するように巻 成されておシかっ正の温度係数を有する材料から成っている。白熱線条の材料直 径は、運転中に発生する変形力に耐え・る固有側さをもった構造が生じるように 前記螺旋直径ｄ１及びｄ２に調和されている。

加熱素子３０は僅かな遊びを以てリング状の支持体３１によって内包されており 、該支持体は、負の温度係数を有する導電性のセラミック材料から成りかつ第２ の加熱素子を形成している。このために該支持体３１は円周の１部位に長手方向 のスリットを有しかつスリットの一方の側面で導電線３２と接点接続されており 、該導電線に加熱素子３ｏの一端も接続されている。

支持体３１とケーシング９との間には環状室３３が形成されており、該環状室は 、ケーシング９内に穿設された複数の孔３４を介してエンジンの燃焼室に、また 支持体３１に穿設された複数の端縁切欠き３５を介し：て支持体内部に連通して いる。

両顎熱素子３０及び３１は、本実施例でも設けられているばね皿リング２３と、 電気絶縁性材料から成る穿孔スクリーン３６とを介してケーシング９に必定めし て確保されている。壕だ穿孔シールド３６は赤外線符ノー昭ＧＯ−５０１２６４ （７ン に対して噴射ノズルを防護し、かつ、支持体３１の端縁切欠き３５を噴射ノズル 寄シ〒力・Ｓ−している。支持体３１と、ケーシング９の内向き端縁との間には 中間ディスク３７が設けられており、該中間ディスクは、やはシミ気絶縁性材料 から成っている。加熱素子３゜及び支持体３１の、導電線３２と接続されていな い両接続部はアース接続部としてのケーシング９と接続されている。

エンジンの始動時に両顎熱素子３ｏと３１は互に並列に印加される。次いで金属 製の加熱素子３ｏが著しく迅速にグローアップするのに対して、セラミック製の 加熱素子３１はごく緩慢に加熱し始める。成る程度の運転時間を経たのちセラミ ック製の加熱素子３１が持続白熱温度に達するのに対して、加熱素子３ｏの電気 負荷は、その抵抗の増大に基づいて初期よりも僅かになる。その結果、持続（連 続）運転中に金属製の加熱素子３０が損傷を受けることはない。このようにして 、白熱装置は初期には高い加熱出方を生せしめ、次いで平均的な加熱出力に低下 することができ、この平均的な加熱出力とは、運転のために充分である一方、両 顎熱素子を損傷させることのないような加熱出力である。噴射ノズルから噴射さ れた燃料ジェット流３８は流動ライン３９に沿って燃焼室から燃焼空気を吸引し 、該燃焼空気はセラミック製の支持体３１の外周ですでに予熱されかつ該支持体 ３１の内部では燃料ジェ０ ノド流３８の周縁域へ侵入し、そこで周縁域の燃料霧滴と強力に混和される。

第１０図〜第１２図に示した実施例は、異なった構成の白熱装置を除けば、第９ 図に示した実施例に合致している。該白熱装置はリング状のセラミック製支持体 ４０を有し、該支持体は１部位に半径方向の分割スリット４１を有している。ま た支持体４ｏは、均等に分配された多数の縦スリット４２を有し、該縦スリット は支持体の外周面４４を起点とし、かつ中心孔４５に対して距離ａをおいた所才 で達している。縦スリット４２は支持体４０の上端部では軸方向長さｂにわたっ て中心孔４５内にまで掘下げられているので、中心孔４５に対して夫々通路４６ を形成している。支持体４０は下端部では、深さｃ１直径ｅの同心的な切欠き部 ４７を有している。通路４６と切欠き部４７との間にはコアリング４８が残存し 、該コアリングは、貫通した分割スリット４１によって中断されているにすぎな い。

支持体４０は導電性セラミック材料から製作されておシ、該セラミック材料は負 の温度係数を有し、比較的高い温度において始めて顕著な導電性を示す。分割ス リット４１を制限する支持体４０の面は局所的な凹設部５０を有し、該凹設部の 範囲では、隣接した縦スリット４２に通じる夫々１つの溝５１が支持体４ｏの外 周面に開口している。凹設部５０の範囲には接点素子５２が配置されており、該 接点素子は支持体４ｏを、溝５１を通して導かれる接続線５３と導電結合する。

支持体４０はその全表面が電気絶縁層でコーティングされておシ、該電気絶縁層 は特別に図示されてはいない。支持体４０には、金属製の加熱素子５５が巻かれ ており、該加熱素子は正の温度係数を有する白熱線条から成っている。加熱素子 ５５は、縦スリット４２の数に相応した数の内寄り螺旋区分５６を有し、該内寄 り螺旋区分は夫々縦スリット４２に対して僅かな間隔をおいて中心孔４５の壁に 沿って延びている。各内寄り螺旋区分５６には外寄シ螺旋区分蜀７が所属し、該 外寄り螺旋区分は、対応した縦スリツト４２内に装嵌されており、かつ支持体４ ｏと良好な熱伝導接触を保っている。

半径方向で向い合っている肉寄シ螺旋区分５６と外寄り螺旋区分５７は噴射ノズ ル寄υの側で、通路４６内に配置された伸直した白熱線条区分５８を介して結合 されている。前記と反対の側では、外寄り螺旋区分５７は夫々、伸直した白熱線 条区分５９を介して、隣接したピンチ平面内に位置する内寄り螺旋区分５６と結 合されている。

支持体４０を以上のように構成したことによって、支持体のコアリング４８は、 開リングとして湾曲された加熱抵抗を形成し、該加熱抵抗は、接続線５３を介し て電気的な加熱素子５５に並列接続されている。ま２ま た縦スリット４２によって運転中の支持体４０の熱応力は充分に避けられる。支 持体４０はＳｉＣから製作され、他方、加熱素子５５はＰＴＣ特性を有する材料 例えばプラチナ合金又はＭｏＳｉ２から成るのが殊に有利である。縦スリット４ ２の数並びにスリット深さは、加熱素子５５の螺旋直径と設置すべき線条長さに よって、並びに所定の支持体温度における所望の支持体抵抗によって定められる 。

エンジン始動時の予白熱段階中には、中心孔４５内に位置する、加熱素子５５の 内寄り螺旋区分５６は例えば１〜２秒以内に１２００〜１４００℃の温度範囲に 加熱される。こうして内寄り螺旋区分５６は、高い給電によって著しく迅速な昇 温を示す始動巻線として働く。縦スリツト４２内に装嵌されている、加熱素子５ ５の例寄り螺旋区分５７は、支持体４０に対する、より強力な熱伝導接触によっ て、昇温か著しく緩慢になり、比較的長期間にわたって低温範囲に留する。これ により、肉寄シ螺旋区分５６の始動巻線効果は一層強められる。加熱素子５５の 一部分の最高温度の段階においてエンジン始動が行われる。

ところで加熱素子５５のＰＴＣ効果に基づいて、始動期にとって重要な、肉寄シ 螺旋区分５６の高い温度は、縦スリツト４２内において徐々に加熱される外寄り 螺旋区分５７の抵抗増大が進むにつれて低下することになる。要するに、この自 己制御効果は、始動期にとつ２３　特表昭６Ｏ−５０１２Ｇ４　（８）では、重 要な、内寄り螺旋区分５６の高い加熱出力を、加熱素子５５の耐用寿命をもはや 損うことのない値に減少させる訳である。これと同時に支持体４０の温度は上昇 し、この支持体は加熱素子５５によって一緒に加熱されるのである。この場合支 持体４０のＮＴＣセラミックの電気抵抗は、印加電圧により支持体自体が電流を 受取って加熱導体になる程に減少する。その際、支持体４０と密接に接続された ＰＴＣ特性を肩する外寄り螺旋区分５７は強く加熱され、これによって加熱素子 ５５の抵抗は更に増大することになるので、ＰＴＣ回路の出力分は更に低落する 。

いまや、加熱素子になった支持体４０は、次の暖機運転期のためのＮＴＣ加熱回 路として点火補助の役割を引受ける。この加熱回路は、エンジンの運転温度に達 したのちに遮断されてもよく、あるいは又、エンジンの燃焼過程を改善する別の 役目のだめの頑丈な加熱素子として接続状態に保たれていてもよい。

本実施例においても、噴射ノズルから噴射された燃料ジェット流によって燃焼室 から吸引された燃焼空気′は、支持体４０の外周を経て縦スリットを通って導か れ、かつ支持体内で所望のように極めて効果的に予熱される。加熱素子５５はそ の抵抗の上昇後「高速ギヤ段」で更に稼働せしめられる。

変化実施態様ではセラミック製の支持体４０は少なくとも外周面において、電気 絶縁性コーティングなしに構成されていてもよい。これによって支持体４０が導 電性になることにより、外寄り螺旋区分５７の巻線は、場合によっては短絡され 、ひいては加熱素子５５のＰＴＣ効果に対抗する作用が生じることがある。しか し、このＰＴＣ効果は、短絡作用に打克つように、かつ所期の総合効果を生じせ しめるように、その他のパラメータに調和させることが可能である。

国際調査報告 ＡＮＮＥＸ　Ｔｏ　Ｔ’ｒｉＥ　ＩＮＴＥＲＮＡＴＩＯＮＡＬ　５ＥＡＲＣＨＲ ＥＰＯＲＴ　０ＮＵＳ−Ａ−１６９３９３１Ｎｏｎｅ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　少なくとも１つの所期の燃料ジェット流を発生させるだめの燃料噴射ノズル と空気ガイＰ装置と噴射燃料用の加熱装置とを備えた特に自己点火式エンジンの 燃焼室内へ燃料を噴射する装置において、噴射燃料が、加熱装置（３）に沿って 誘導される燃料空気流を随伴し、かつ前記加熱装置（３）が、異なった作用を有 する少なくとも２つの加熱素子（１０゜１１．２５）、つ才りエンジン冷却状態 における急速加熱用の少なくとも１つの急速加熱素子（１０゜２９）とコンスタ ントな運転使用のだめの少なくとも１つの持続加熱素子（］、　１　、２５　、 ２７　）とを備えていることを特徴とする、燃焼室内へ燃料を噴射する装置。 ２　複数の加熱素子が電気的には並列に、かつ流動技術的には相前後して接続可 能である（第８図）、請求の範囲第１項記載の装置。 ３、複数の加熱素子が電気的並びに流動技術的に相前後して接続可能である（第 ６図）、請求の範囲第１項記載の装置。 ４　急速加熱素子（１０）が、持続加熱素子（１１）よシも高い外側温度を有し ている、請求の範囲第１項から第３項１でのいずれか１項記載の装置。 ５、持続加熱素子（１１）が、急速加熱素子（１０）よりも大きな加熱面を有し ている、請求の範囲第１項から第４項までのいずれか１項記載の装置。 ６　加熱素子（１０，１１，２５〜２９）が、燃料噴射ノズゝル（２）に固定さ れた加熱装置（３）のケーシング（９）に配置されておシ、かつ該ケーシング（ ９）が空気ガイド装置として使用される、請求の範囲第１項から第５項までのい ずれか１項記載の装置。 ７、燃料ジェット流が、該燃料ジェット流のために設けられたケーシング（９） の開口内において燃焼空気のためのインゼクタ作用を発生させ、このインゼクタ 作用の発生に基づいて燃焼空気が燃焼室（２０）から前記ケーシング（９）の入 ロポー’ト（１９）を介して吸引され、かつ燃料ジェット流に随伴しつつ再び前 記燃焼室（２０）内へ吹込まれる、請求の範囲第６項記載の装置。 ８　加熱素子が支持体部分と加熱線条とから成る、請求の範囲第１項から第７項 までのいずれか１項記載の装置。 ９　支持体部分がセラミック材料（１２，１３，，２２）から成る、請求の範囲 第８項記載の装置。 １０、加熱線条（２５）が螺旋状に構成されており、かつ、スリーブ状に構成さ れた支持体部分（２２）の螺旋形溝（２４）内に配置されている、請求の範囲第 ８項又は第９項記載の装置。 １１　少なくとも１つの加熱素子が、方形断面の扁平線２７ されている、請求の範囲第１項から第１０項までのいずれか１項記載の装置。 １２　波形が使用位置に応じて異なった密度である（第３図、第４図、第５図） 、請求の範囲第１１項記載の装置。 １３　急速加熱素子における加熱線条が支持体部分内に浅く埋込まれて空気流に より強く曝されかつ熱を持続加熱素子の場合よりも少なく支持体部分に放出する 、請求の範囲第８項から第１２項までのいずれか１項記載の装置。 Ｊ４　急速加熱素子が・ζイメタルスイノチ回路を介して制御可能である、請求 の範囲第１項から第１３項１でのいずれか１項記載の装置。 Ｊ５　加熱素子の少なくとも一部分′が集積半導体を介して接続可能である、請 求の範囲第１項から第１４項才でのいずれか１項記載の装置。 １６　金属製加熱素子のために設けられたセラミック体特にセラミック支持体（ ３］　、４０）が導電性材料から成りかつそれ自体が１つの加熱素子殊にコンス タントな運転使用のだめの持続加熱素子を形成している、請求の範囲第１項記載 の装置。 １７　セラミック体（３］、　、　４０　）が負の温度係数つまりＮＴＣ抵抗を 有する材料殊にＳｉＣから成る、請求の範囲第１６項記載の装置。 ２８　特表昭ＧＯ−５０１２６４（２）１８　金属製加熱素子（３０，５５）が 正の温度係数っ４　ｆｉ　ＰＴＣ抵抗を有する材料殊にプラチナ合金又は、Ｍｏ Ｓｉ２　つ・ら成る、請求の範囲第１６項又は第１７項記載の装置。 １９　金属製の加熱素子（５５）が少なくともその長さの一部分にわたってセラ ミック体（４０）と良好な熱伝導接触を保っている、請求の範囲第１６項から第 １８項才でのいずれか］項記載の装置。 ２０　セラミック体（４０）が、燃料を通過させるだめの中心孔（４５）を有し 、かつ金属製加熱素子（５５）が、前記セラミック体（４０）の中心孔の周壁に 配置された複数の螺旋区分（５６）’を有している、請求の範囲第１６項から第 １９項までのいずれか１項記載の装置。 ２１　空気ガイド装置が、噴射燃料に随伴する燃焼空気流を、該燃焼空気流がセ ラミック体（４０）の中心孔（４５）内へ入る前に、前記セラミック体の外周壁 を介して導き、かつ、螺旋区分（５６）を結合する金属製加熱素子（５５）の線 条区分（５７；５８５９）が、セラミック体（４０）の外周面を経て、もしくは 、該外周面を起点とする凹設部（４２）を通って導かれている、請求の範囲第２ ０項記載の装置。 ２２　螺旋区分（５６）を結合する金属製加熱素子（５５）の線条区分（５７， ５８，５９）がやはシ螺旋９ として構成されておシ、該螺旋が、前記セラミック体（４０）の外周面を起点と して半径方向に該セラミック体の中心孔（４５）の周壁の近くにまで達するスリ ン）（４２）内に装嵌されている、請求の範囲第２１項記載の装置。