JPS6331564A - 超音波霧化装置 - 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、液体特に内燃機関ｌこ噴射される燃料を霧化
するための超音波霧化装置であって、液体を圧力下で収
容する霧化装置ケーシングと、該霧化装置ケーシングか
ら流出する液体に作用する超音波振動子とを備えている
形式のものに関する。

従来の技術 例えば内燃機関ζこおいて燃料を噴射するために用いら
れる燃料霧化装置が既に公知である。

このような燃料霧化装置では、超音波霧化ノズルから流
出する液体噴流を振動によって小さな粒子に分裂させる
ために、超音波振動が用いられる。しかしながらこの場
合（こおける欠点は、超音波霧化ノズルによって生ぜし
められる液体粒子の直径が極めて広い範ｏｉこわたって
分散してしまうということであり、このことは多くの使
用例において欠点とみなすことができる。例えばこの公
知の超音波霧化ノズルを内燃機関における燃料供給のた
めに使用する場合には次のような欠点がある。すなわち
この公知の超音波霧化ノズルでは、これら種々異なった
粒子構造に基づいて最適に調製された混合気を得ること
ができず、ひいては内燃機関の個々のシリンダへの不均
一な混合気分布が生せしめられてしまう。しかもこの公
知の場合内燃機関の各シリンダのためにそれぞれ、超音
波振動子を備えた超音波霧化ノズルが必要である。

発明の課題 ゆえに本発明の課題は、ただ１つの超音波振動子ｌとよ
って複数の噴射箇所Ｉこおいて確実かつ簡単に、直径の
等しい粒子を備えたエーロゾルを生せしめることができ
る超音波霧化装置を提供することである。

課題を解決するための手段 この課題を解決するために本発明の構成では、冒頭に述
べた形式の超音波霧化装置において、霧化装置ケーシン
グ−こ複数の搬送導管が一端で結合されており、これら
の搬送導管が液体を霧化装置ケーシングから、各搬送導
管の他端に配置されていて少なくとも１つの噴射開口を
備えた各ノズルに導き、超音波振動子から発する振動が
、各ノズルの内部における液体に作用するようにした。

発明の効果 本発明のように構成された超音波霧化装置には公知のも
のに比べて次のような利点がある。

すなわち本発明による超音波霧化装置では、大量の液体
をエーロゾル特に単分散の粒子つまり直径の等しい粒子
を備えたエーロデルとして１つの超音波振動子によって
簡単かつ確実に異なった複数の噴射箇所において生ぜし
めることができる。特にこのような超音波振動装置は、
内燃機関の混合気形成ユニットにおいて均一な混合気を
形成するため並びに、内燃機関の個々のシリンダへの均
一な燃料分布を達成するために役立つ。

実施態様 特許請求の範囲の従属項に記載の手段によって本発明に
よる超音波霧化装置の有利な実施態様が可能である。例
えば有利な実施態様では、搬送導管が弾性材料から成っ
ており、超音波振動子から各ノズルに振動を伝達するた
めに各１つの金属製の結合ストランドが働く。

実施例 次に図面につき本発明の詳細な説明する。

第１図及び第２図に略示された超音波霧化装置は、図示
の実施例では内燃機関用の混合気を形成するために燃料
を霧化するのに役立つ。このために超音波霧化装置は、
内部Ｅこ圧力室３を形成する霧化装置ケーシング２を有
しており、この霧化装置ケーシング２からは複数の搬送
導管４が分岐し、各１つの吸気管５に、特に内燃機関の
吸気弁の前に通じている。搬送導管４はこの場合ノズル
６を介して吸気管５に開口し、ノズル６の端面７には、
すべて等しい直径ｄ。

を有する複数の噴射開口８が設けられている。

噴射開口８はノズル６の内部から外に向かって延びてい
て、例えばレーデ光線穿孔法によって形成されている。

噴射開口８の必要な数は、噴射ないし霧化されるべき最
大液体量、図示の実施例では最大燃料量によって規定さ
れる。図示されていない内燃機関に供給すべき混合気を
形成するためにノズル６は内燃機関の各吸気管５番こ配
置されており、流動する吸気がノズル６から噴出する燃
料粒子９と強烈に混合されて均一な混合気を形成するよ
うになっている。超音波霧化装置への燃料の供給は燃料
ポンプ１０によって行われ、この燃料ボン７°１０は吸
込み導管１１を介して燃料タンク１２から燃料を吸い込
み、霧化装置ケーシング２に通じる燃料供給導管１３゛
に圧送する。燃料供給導管１３には霧化装置ケーシング
２と燃料ボン７’１０との間又は霧化装置ケーシング２
に一体に組み込まれて燃料調量要素１５が配置されてい
てもよく、この燃料調量要素１５は公知の形式で固定又
は可変の絞り箇所を有しており、この絞り箇所は内燃機
関の運転特性値に関連して操作部材１６を介して機械的
に又は電磁式に操作可能である。燃料調量要素１５のこ
の操作部材１６はこの場合公知の形式で例えば吸気管５
に配置されたスロットルバルブ又は吸気管５に配置され
た空気測定機構によって軸方向にシフトされるか又は回
転させられることができる。燃料調量要素１５が電磁式
に操作される場合には制御は電子制御装置１７によって
行われ、この場合電子制御装置１７には、例えば負荷１
８、吸気量１９、温度２０等々のような電気信号に変換
された内燃機関の運転特性値が投入される。

霧化装置ケーシング２には超音波振動子２２が配置され
ており、この超音波振動子２２は例えばビ王ゾセラミッ
ク製の振動子として構成されていて、その振動皿２３で
圧力室３に突入し、電子制御装置１７瘉こよって内燃機
関の運転特性値に関連して制御可能である。超音波振動
子２２はもちろん霧化装置ケーシング２に一体に組み込
まれていてもよい。霧化装置ケーシング２の圧力室３内
に圧力下で存在する燃料は、振動を伝達する搬送導管４
を介してノズル６に流入し、このノズル６から噴射開口
８を介して微細な燃料噴流として噴出する。この場合燃
料は等しい直径匂の粒子に分解される。つまり単分散の
粒子が内燃機関の吸気管５に進入し、吸気と混合して均
一な混合気を形成する。この場合電子制御装置１７によ
る超音波振動子２２の制御は内燃機関の運転特性値に関
連して波長λで行われ、この波長λは噴射開口８から流
出する液体噴流を分解して等直径の粒子を形成する。こ
の場合等直径の粒子を生ぜしめるために許される超音波
振動子２２の振動の波長λの許容範囲は、最小の波長λ
ｍｉｎと最大の波長２ｍユニとの間に位置している。最
小の波長λｍｉｎは噴射開口８の直径ｄ、と円周率πと
の積によって規定される。

また等直径の粒子を形成するための最大の波長λｍＡ工
は、噴射開口８の直径ｄ。と円周率πとの積の６倍、つ
まり最小の波長λｍｉｎの６倍の値である。この場合超
音波振動子２２の最小の波長λｍｉｎに対しては単分散
の粒子の最小直径ｄＴが生ぜしめられる。

噴射開口８を貫流する単位時間あたりの燃料容積ｔは下
記の式であられされる： ■＝π／　４　、ｄＧ、ｖＧ 式中のＶ。は噴射開口８における燃料の中位の速度であ
る。この場合噴射開口８における燃料の中位の速度Ｖ、
は、圧力室３と吸気管５との間における圧力降下に関連
している。

噴射開口８から流出する燃料噴流に加えられる振動の波
長λは下記の式であられされる：λ＝ｖ、／ｆ。

式中ので。は超音波振動子２２の励起周波数である。

また燃料粒子のそれぞれ等しい直径所は下記の式であら
れされる： 上に記載の２つの式を考慮するとこの式から燃料粒子の
直径は下記の式で求められる：鋤＝■−１万 本発明によれば図示の実施例におけるようにすべての金
属製のノズル６のために振動励起は同時ｌこ中央（こお
いてつまり特に金属製の霧化装置ケーシング２において
ただ１つの超音波振動子２２によって行われる。この場
合第１図において左側に示された搬送導管４におけるよ
うに搬送導管４はノズル６に振動を伝達する材料例えば
鋼のような金属から成っていてもよい。また別の実施例
では第１図の右側に示された搬送導管４におけるように
搬送導管４は弾性的な材料から成っていてもよく、この
場合破線で示された金属製の結合ストランド２４が各搬
送導管の内側又は外側を該搬送導管に浴って延びており
、この際に各搬送導管２４は一端で霧化装置ケーシング
２とかつ他端で各ノズル６と結合されているか又は各ノ
ズル６の内部において終っている。金属製の結合ストラ
ンド２４は例えばスチールワイヤとして、プラスチック
製の搬送導管４に挿入されていてもよい。図面では金属
製の結合ストランド２４は搬送導管４の外周に沿って延
びている。各金属製の結合ストランド２４は、生ぜしめ
られた振動を個々のノズル６における液体に伝達するの
に適している。

第２図において右側に示された別の実施例では搬送導管
４は弾性材料から成っており、振動を伝達する金属製の
各結合ストランド２４ａは一端では超音波振動子２２と
かつ他端では各ノズル６と結合されている。しかしなが
らまた、超音波振動子とは反対側の結合ストランダ端部
は各ノズル６の内部における液体内に突入しているだけ
でも十分である。

例 第２図において左側に示された実施Ｎでは搬送導管４は
同様ｌこ弾性材料から成っており、振動を伝達する金属
製の結合ストランド２４ｂは一端では超音波振動子２２
の振動皿２３とかつ他端ではノズル６と結合されている
。結合ストランド２４ａ、２４ｂは有利には搬送導管４
の内部を案内されている。しかしながらまた、振動皿２
３とは反対側の結合ストランド端部が各ノズル６におけ
る液体ｌこ突入しているだけでも同様に十分である。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明による超音波霧化装置の２つの実施例を示
すものであって、第１図は第１実施例を示す断面図、第
２図は第２実施例を示す断面図である。 ２・・・霧化装置ケーシング、３・・・圧力室、４・・
・搬送導管、５・・・吸気管、６・・・ノズル、７・・
・端面、８・・・噴射開口、９・・・燃射粒子、１０・
・・燃料ポンプ、１１・・・吸込み導管、１２・・・燃
料タンク、１３・・・燃料供給導管、１５・・・燃料調
を要素、１６・・・操作部材、１７・・・電子制御装置
、１８・・・負荷、１９・・・吸気量、２０・・・温度
、２１・・・超音波振動子、２３・・・振動皿、２４，
２４ａ、２４ｂ・・・結合ストランド

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、液体を霧化するための超音波霧化装置であつて、液
   体を圧力下で収容する霧化装置ケーシングと、該霧化装
   置ケーシングから流出する液体に作用する超音波振動子
   とを備えている形式のものにおいて、霧化装置ケーシン
   グ（２）に複数の搬送導管（４）が一端で結合されてお
   り、これらの搬送導管（４）が液体を霧化装置ケーシン
   グ（２）から、各搬送導管（４）の他端に配置されてい
   て少なくとも１つの噴射開口（８）を備えた各ノズル（
   ６）に導き、超音波振動子（２２）から発する振動が、
   各ノズル（６）の内部における液体に作用することを特
   徴とする超音波霧化装置。 ２、各搬送導管（４）が、振動を伝達する材料から成つ
   ている、特許請求の範囲第１項記載の超音波霧化装置。 ３、各搬送導管（４）が弾性材料から成つており、超音
   波振動子（２２）に、振動を伝達する金属製の結合ウェ
   ブ（２４ａ、２４ｂ）が結合されていて、該結合ウェブ
   が各ノズル （６）に通じている、特許請求の範囲第１項記載の超音
   波霧化装置。 ４、結合ストランド（２４ｂ）が一端で超音波振動子（
   ２２）の振動皿（２３）と結合されている、特許請求の
   範囲第３項記載の超音波霧化装置。 ５、各結合ストランド（２４ａ、２４ｂ）が搬送導管（
   ４）の内部を延びている、特許請求の範囲第３項又は第
   ４項記載の超音波霧化装置。 ６、各搬送導管（４）が弾性材料から成つていて、各搬
   送導管（４）の内部又は外部を、振動を伝達する金属製
   の結合ストランド（２４）が延びており、該結合ストラ
   ンドが一端では霧化装置ケーシング（２）に結合されか
   つ他端で各ノズル（６）に延びている、特許請求の範囲
   第１項記載の超音波霧化装置。 ７、各ノズルが直径（ｄ＿Ｇ）の等しい複数の噴射開口
   （８）を有し、噴射開口（８）から流出する液体噴流に
   作用する振動が、流出する液体噴流を分解して直径（ｄ
   ＿Ｔ）の等しい粒子（９）を形成する波長（λ）を有し
   ている、特許請求の範囲第１項記載の超音波霧化装置。 ８、各ノズル（６）が内燃機関の各吸気弁の前において
   吸気導管に開口している、特許請求の範囲第１項から第
   ７項までのいずれか１項記載の超音波霧化装置。