JPS6355361A - 燃焼機関 - 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］ 本発明は先ず燃料噴射装置を備えた燃焼機関に係るもの
であり、このエンジンには空気吸入路を設けた少なくと
も１本のシリンダがあり、この吸入路にはポンプと共に
燃料バイブに接続された燃料噴霧バルブが開口しており
、他方燃料バイブ内又は噴霧バルブ上には供給燃料が直
接接触できる燃料加熱要素が配置されている。

［従来技術と問題点］ 燃料噴射を伴う燃焼機関は、機械式又は゛重子式による
燃料噴射のエンジンと、ディーゼル燃料の噴射によるデ
ィーゼルエンジンとに分けられる。

キャブレータを協えたガソリンエンジンに比較して、石
油噴射のエンジンには、燃料分布がより効果的でありか
つエンジンがスロットル位置の変化に対しより迅速に又
より正確に反応するという利点があげられ、後者の利点
はスロワ１−ルの動きと石油噴射との間における短小な
時間経過に帰因するものである。従って動力及び加速の
点については石油噴射エンジンの方がキャビレターエン
ジンよりも明らかに優っている。エレクトロニック式噴
射の場合、機械式噴射に較べてシリンダへ常に正しい崖
の燃料を供給するための温度圧力センサを使用できると
いう馬鹿にできない利点を有している。噴射さるべき石
油の母は圧力をコントロール（例えば３バールから６バ
ールの間）することにより若しくは時間の調整によりこ
れを調節することができる。石油噴射の顕著な利点は比
較的低質の石油空気の混合という欠点で相殺され、空気
速度はかなり遅く石油と空気の混合に役立つ時間がほと
んど無い。ぞの上、噴射バルブは控え目な噴霧作用を有
している。これらの欠点は特にエンジンが低温の場合に
認められる。空気と不完全に混合した佼え目に噴射され
た石油は冷却状態の流入路及び冷却せるシリンダ壁上に
沈殿する。

［発明の目的と構成］ 本発明の目的は主として冷却エンジンに伴う上述の如き
欠点を除去することにある。

本発明によれば、本文序文に述べたエンジンはこの目的
に叶うものであり、正特性の温度係数をもつ材料よりな
るサーミスタの形態をした燃料加熱要素が設けられ、こ
のサーミスタは電気供給及び放電ケ」プルに接続されて
いることを特徴としている。

エンジン低温の際燃料を特定温度（石油エンジンの場合
、例えば４０℃と７０℃の間の温度）に加熱することに
より、遥かに微細な噴霧が得られる。又、一定サイズ（
約１２ミクロン）未満の粒子に噴霧化を実施した場合、
低温壁上に全熱沈殿が行われなかった点が判明している
。温度は蒸気凝縮がｈ生しないようにコントロールされ
て保たねばならぬ、正しい温度は問題の燃料の沸騰範囲
及び装置に発生する最小圧力に依存する。ウィンタグレ
ードのものは揮発成分の含有量が多いので決定的である
。ＰＴＣ材よりなるサーミスタの大きな利点とする所は
その電気放電により温度が選定材いかんによる特定値を
超えて上昇することができず、その結果進歩せる精巧な
コントロール装置なしではサーミスタの温度が全く確実
に選定値以下にとどまり、燃料温度も蒸気凝縮の発生す
る数値以下に保つことができる点にある。周知の如く、
ＰＴＣ材は、特定温度（例えば８０℃）における電気抵
抗がそれ以上温度上昇が行われない程度に増加するとい
う原理で作用する。ＰＴＣ材はきわめて大きいエネルギ
密度（ワット／立方α）を有し、数秒でその最大温度に
達した。各種成分及び特性のＰＴＣ材がテキサス　イン
ストルメントの米国特許第４．２７９．２３４号に述べ
られている。

燃料とサーミスタとの間の直接接触により、燃料送りの
周りに１つ又は多くの加熱要素を設けた装置とはたいそ
う違った燃料は迅速かつ効果的に所望温度に達する。

エンジンが低温の際における燃料の加熱は特に有益であ
る。そのため、サーミスタに出入りする電気ケーブルに
はエンジンに設けた温度センサに接続されかつ特定のエ
ンジン温度に達した時サーミスタへの電流を″ｍ断若し
くは調節、するコントロール装置が備えられる。

その上、エンジンの高温時にも燃料加熱を利用するのは
不可能ではなく、その場合サーモスタットは不要であり
ないしは進歩せるコントロール装置に組込まれる。

ＰＴＣ材は多くのさまざまな種類のもので良い。

材料の選定時燃料に対する熱伝達が常に考慮に入れねば
ならぬ。燃料がＰＴＣ要素を流れる場合には現実的可能
性のあるものは格子又は多孔タイプのものである。

コンパクト性、強度、信頼度ならびに燃料に対する効果
的熱伝達の可能性のため、噴霧バルブ自体にホルダを設
は内部にＰＴＣタブレットの形態をしたサーミスタを入
れ燃料への熱伝達のための熱吸収部に接続して設けるの
が望ましい。熱吸収部は少なくとも１本の燃料通路を備
えた金属箱として設計ができる。

燃料通路はタブレット及びホルダの中心軸線に平行に走
行するように構成できるも、箱の外周上に配置せるらせ
んの形態に燃料通路を形成するのも一層有利である。

燃料は通路では本質上層流形態を示し、この形態は熱伝
達には良好ではない。この改善のため、通路の壁に乱流
発生の隆起部及び若しくはくぼみが配置される。

ＰＴＣのタブレットを２つの熱吸収部の間に配置するこ
とにより熱伝達を更に改善することができる。燃料によ
りおおわれる熱伝達路はこのため更に伸ばされる。

勿論、燃料が燃焼機関に流入する過程で燃料に吸収され
る熱の外部放散はできるだけ無（すことが重要である。

このため、ＰＴＣタブレットを入れたホルダ及び熱吸収
部が熱絶縁されており、噴霧バルブにできるだけ近接し
て設置）られるものである。この点、サーミスタを備え
たホルダを噴霧バルブと一体に構成するのが有利となる
。この組合構成は比較的小型のサイズを有しより急速に
高温になる。この設計は特に噴射５Ａ置の圧力調整に適
しており、附勢式ソレノイドを備えた噴射バルブは大型
重量なの墾調時装置には不適である。

又、本発明は、噴射圧がはるかに大きくかつ燃料の最大
許！加熱温度が石油エンジンの場合におけるよりもはる
かに高いディーゼルエンジンにも利用ができる。

燃料加熱要素はラインに配置できるので、燃焼機関の製
造者は本発明の利用を何等の問題を伴うことなしに承認
することができる。

多数シリンダのエンジンの場合、複数個の加熱要素を同
一の電気系統に例えば母線により接続することができる
。

次に本発明の実施例につき添付図面参照の下に下記の如
く詳述する。

［実施例］ 第１図において、ガソリン噴射エンジンのシリンダヘッ
ドにある空気吸入通路２の壁に噴射ノズルが周知の要領
で取付けられて示されている。この通路２には、空気ろ
過器（図示省略）及びアクセルペダルで作動するスロッ
トルバルブ（図示省略）が設けられている。噴射ノズル
１はホルダ３を介し図示省略せる電動ポンプを備えた燃
料パイプ４に接続している。

この噴射ノズルは周知構造のものであり、ばね５により
シート６に押しつけられたパルプ要素７を有してい、る
。特定の燃料圧（例えば３気圧）によりバルブは開き吸
入路に燃料が噴射され空気と混合する。

エンジンが低温の時、燃料が例えば４０℃〜７０℃に加
熱された場合この噴射工程は非常に改善される。この燃
料の加熱はホルダ３の内蔵物により行われる。このホル
ダには、正特性の熱係数を有するセラミック材（いわゆ
るＰＴＣ材）よりなるタブレット状サーミスタ８の形態
をした加熱要素と、熱伝導の良好な金属より作られた閉
塞箱の形態をしできるだけ軽量小型にした熱吸収部９と
が内蔵されている。この箱には外周にらせん形溝１０が
形成されている。

タブレット８は、電気及び熱を伝導する粘着剤により箱
のトップ側に取付けられている。

ターミナル１２．１３によりサーミスタは電源に接続さ
れた電気ケーブルライン１４．１５に接続されている。

電気ケーブルにはリレー１６が収納され、このリレー１
６はケーブル１７により温度センサを備えたサーモスタ
ット　コントロールユニツ１〜１８に接続されている。

このセンサはシリンダの冷却水の温度を確認し若しくは
エンジン温度を画定する温度をなんらかの方法で測定し
、一方コントロール　ユニットは電流を切るか又は変え
るた、めリレー１６に信号を出す。

加熱装置の働ぎは下記の通りである。

エンジンが冷却している時、リレー１６は、電流が電気
回路１４．１２．８．９．１３．１５と流れナーミスタ
　タブレットの温度が上がるように切換えられる。特定
温度（例えば８０℃）におけるこのタブレットの慎重に
選ばれたセラミックＰＴＣ材料は電気抵抗の急激な上背
を示すものであり、従ってタブレットは温度上界ができ
ないことになる。熱は箱（熱吸収部）９に伝達される。

燃料がタブレット８と衝突し箱の外周のらせん溝１つを
介して噴射ノズルへ流れる。このらせん状の流れの間燃
料は蒸気凝縮が発生できないようなＷｌ［に加熱される
。この温度は゛１１！料圧及び組成いかんに依存する。

タブレットは材料組成を基礎に選定される特定値以上に
温度上昇が絶対にできないので、蒸気凝縮が簡単な方法
で阻止できる。

エンジンがいったん所定温度になると、コントロール　
ユニット１８パ電流を切ったり低下させる。

エンジン冷却の際の加熱燃料は低温燃料よりはるかに良
好に噴霧化される。この゛ため、燃料濃厚化を実施する
時間の短縮ができる。これらはすべて低燃料消費ならび
により清浄な廃ガスをもたらすものである。

図示装置は単に一つの実施例に過ぎず、本発明の範囲内
で数多くの変化が可能であるこ七は明らかである。

加熱要素は燃料パイプ４におけるｌ１ｒ１射ノズル１よ
り一定距離をおいて取付けることもできる。

第２図から第４図に示す好適実施例において、噴射部材
におけるより精密な温度コントロールが達成され、更に
温度か（包摂における反応時間の改善が得られている。

この目的のため、加熱装置系は噴射部材の燃料通路に配
置されたＰＴＣ材よりなる。

これらの手段の使用により、キュリー温度が自然発火温
度未満に選定されるという事実のため燃料の蒸気あわ立
ちもしくは燃料の自然発火が最小なので最適の燃料温度
コントロールならびにきわめて確実な作動が得られる。

燃料通路における好適な加熱応用の場合、燃料はきわめ
て迅速に所望温度に熱せられ、Ｔａ度コントロールが直
接の熱接触により更に改善される。更に燃料加熱の促進
及びコントロールの改善は、ＰＴＣ要素及び若しくは加
熱体（図示省略）の幾何学的形状ならびに構成により達
成され、熱伝達面は非常に拡大され、最適の熱経済が得
られる。この特別な例は多孔性ＰＴＣ材の使用である。

ＰＴＣ要素と加熱体の両者はさまざまな形状のもので良
い。ＰＴＣ要素は多孔性でも良（、又格子状又は小粒子
状に構成しても良い。

加熱体はＰＴＣ４１と熱供給体の組立体より構成しても
良く、はちの巣形状又は多孔性の構成でも良い。

ＰＴＣ材及び若しくは加熱体における流れ抵抗は燃料が
ゆっくり流れるので低い。

第２図において、好適には多孔性のＰＴＣ材より作られ
た加熱部材１７が噴射部材１８の燃料通路に位置ぎめさ
れる。燃料通路には燃料噴［］０口１が設けられている
。噴射部材は吸入マニホールド２１に接続する燃料供給
ライン２０にＲｕされている。吸入マニホールド内で吸
入空気２２が噴射部材からの燃料と混合し空燃混合体２
３を得る。ＰＴＣ材の上流及び下流側にガーゼフィルタ
２４が設けられ、このフィルタは電極としての役割も果
たす。

第３図に示す実施例の場合、加熱部材１７は燃料噴射１
８の下流端即ちその外側及び燃料噴射開口１９の周りに
位置ぎめされている。燃料噴射部材にはフィルタ材２４
が設けられている。

第４図に示す実施例の場合、加熱部材１７は燃料噴射部
材の内側面上に位置ぎめされている。加熱部材にはフィ
ルタ材２４が内蔵された軸方向の空洞部が形成されてい
る。加熱部材１７と噴射部材の下流端との間にはフィル
タ材が設けられている。

密なタブレットの代りに格子状のＰＴＣ要素又は多孔性
のＰＴＣ要素も用いることができ、燃料はこの要素を通
じ流れる。

箱９にはらせん形通路の代りに中心軸線に平行な通路を
設けることもできる。

ホルダ３はその内蔵物と共に噴射ノズルと一体に形成し
ても良い。

タブレット８は２つの熱吸収箱の間に配置できる。

乱流を促進するため通路１０に縦みぞ又は波形を設けて
も良い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるタブレット形サーミスター燃料加
熱装置を示す概略断面図、 第２図は多孔性ＰＴＣ材よりなる加熱部材を用いた本発
明の変更実施例を示す概略断面図、第３図は加熱部材を
燃料噴射ノズルの開口近くの外側に設けた本発明の他の
変更実施例を示す概略断面図、 第４図は加熱部材を噴射ノズルの内面に設けた本発明の
更に別の変更実施例を示す概略断面図である。 １・・・噴射ノズル、２・・・空気吸入路、３・・・ホ
ルダー４・・・燃料パイプ、８・・・タブレット形サー
ミスタ、９・・・熱吸収部、１０・・・らせん溝、１２
．１３・・・ターミナル、１４．１５・・・回路ライン
、１６・・・リレー、１８・・・サーモスタット、１７
−・・加熱部材。

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. （１）燃料噴射装置を備えた燃焼機関にして、空気吸入
   路を備えた少なくとも１本のシリンダを有し、前記吸入
   路内にポンプを備えた燃料パイプに接続せる燃料噴霧バ
   ルブが開口し、他方燃料パイプ内もしくは噴霧バルブ上
   に供給燃料が直接接触できる燃料加熱要素が配置される
   前記燃焼機関において、燃料加熱要素が正特性の温度係
   数をもつ材料のサーミスタの形態で設けられ、該サーミ
   スタは電気供給部及び放電ケーブルに接続することを特
   徴とする燃焼機関。
2. （２）エンジンの温度センサ（１８）に接続し、特定の
   エンジン温度に達した時サーミスタへの電流を遮断する
   サーミスタ（１６）が電気ケーブル（１４、１５）に収
   納されることを特徴とする特許請求の範囲第１項による
   燃焼機関。
3. （３）特許請求の範囲第１項又は第２項によるエンジン
   のための噴霧バルブにして、ホルダ（３）が噴霧バルブ
   （１）上に配置され、燃料への熱伝達のため熱吸収部（
   ９）に接続するＰＴＣタブレットの形態をしたサーミス
   タ（８）を内蔵することを特徴とする噴霧バルブ。
4. （４）特許請求の範囲第３項による噴霧バルブにして、
   熱吸収部（９）が少なくとも１つの燃料通路（１０）を
   備えた金属箱として設計されることを特徴とする噴霧バ
   ルブ。
5. （５）特許請求の範囲第４項による噴霧バルブにして、
   燃料通路（１０）がらせん形状をしており、箱（９）の
   外周面上に設けられることを特徴とする噴霧バルブ。
6. （６）特許請求の範囲第４項又は第５項による噴霧バル
   ブにして、通路（１０）の壁内に乱流発生隆起部及び若
   しくはくぼみが配置されていることを特徴とする噴霧バ
   ルブ。
7. （７）特許請求の範囲第３項による噴霧バルブにして、
   ＰＴＣタブレット（８）が２つの熱吸収部の間におかれ
   ていることを特徴とする噴霧バルブ。
8. （８）特許請求の範囲第１項から第７項のいずれか一つ
   の項による噴霧バルブにして、サーミスタ（８）を備え
   たホルダ（３）が噴霧バルブ（１）と一体であることを
   特徴とする噴霧バルブ。
9. （９）特許請求の範囲第１項による燃焼機関のための燃
   料加熱装置にして、ＰＴＣ材が噴射部材の燃料通路に設
   けられることを特徴とする燃料加熱装置。
10. （１０）特許請求の範囲第９項による燃料加熱装置にし
    て、加熱部材は熱伝達のために最適化された形状を有す
    ることを特徴とする燃料加熱装置。
11. （１１）特許請求の範囲第１０項による燃料加熱装置に
    して、加熱部材は噴射部材内の燃料通路内に位置ぎめさ
    れていることを特徴とする燃料加熱装置。
12. （１２）特許請求の範囲第９項と第１０項と第１１項の
    いずれか一つの項による燃料加熱装置にして、加熱部材
    は多孔性ＰＴＣ材よりなることを特徴とする燃料加熱装
    置。
13. （１３）特許請求の範囲第９項による燃料加熱装置にし
    て、加熱部材は燃料噴射部材の下流端の外側面ならびに
    噴射開口の周りに位置ぎめされていることを特徴とする
    燃料加熱装置。