JPH04501152A - 内燃機関の燃焼室に燃料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】 内燃機関の燃焼室に燃料を噴射するための装置従来技術 本発明は、請求項１の上位概念に基づく装置に関する。上記形式の装置では、燃 料噴流の縁部区域に吸入された空気が加熱体で子細熱されることによって、混合 気形成と点火と燃焼とが改善される。このことは、特に始動段階及び暖機運転段 階の減少した騒音と有害物質の排出とにより良好であると認識される。上記の利 点は、吸入された空気若しくはその空気と混合された燃料噴流の縁部区域の子細 熱温度の高さに比例して大きくなる。しかし上位概念部記載の形式の公知の装置 （ドイツ連邦共和国特許公開第３３０７１０９号明細書）において用いられてい る、加熱体若しくは子細熱体のための材料は、制限された耐熱性しか有さす、所 望の程度に温度を高めることの障害となフている。

本発明の利点 本発明の請求項ｌの特徴部分に記載の装置は、公知の装置に対して以下の利点を 有している。すなわち本発明では、加熱体において空気を１２００℃を上回る温 度に子細熱することが可能であり、従って内燃機関のピストンの上死点に対して 、燃料を常時比較的遅く噴射することが可能となり、騒音減少は出力及び燃料消 費の損失を伴うことなく達成され得る。上死点後の強力な燃焼は、すすとＨＣと の放出を抑制する。このような高い温度は、金属かあるいは導電性セラミックよ り成る子細熱体を用いてでは、継続的な運転においてももはや実現不可能である ０選択されたプラズマ温度と装置の投入接続時間との値の大きさに比例して、電 極は高温となる。また特別な場合においては、加熱体の中央の貫通孔の壁が燃料 噴流と接触するように貫通孔を寸法設定することによって、燃料噴流を用いて電 極を冷却することができる。別の選択としての、特にアルコールのような燃料を 使用する際には、点火を更に強力にするための、燃料噴流接触式の装置を合目的 的に構成することができる。

２以下の請求項に記載の特徴部分により、請求項１による装置の、更に有利な構 成が得られる。

例えば、プラズマ形成体の、噴射ノズルの近くに位置している方の電極にガイド オリフィスが設けられており、該ガイドオリフィスが加熱体における給気開口部 の外側に位置する開口範囲を半径方向で超過するように延在していて、軸線方向 の貫通孔を備えており、該貫通孔を介して、吸入された空気の部分量が噴射ノズ ルと、プラズマ形成体のガイドオリフィス若しくは一方の電極との間の、燃料噴 流を形成する室に流入するようになっていると、燃料噴流の縁部区域においての 、特に強力かつ損失の少ない混合気形成が達成される。

図面 本発明の実施例は図面中に記載されており、以下の記述において詳細に説明され るものである０図１は、本発明の実施例による加熱体と、噴射ノズルの燃焼室側 の区分とを示す縦断面図である１図２は、図１に示した加熱体のための給電装置 の回路図である。

実施例の記載 スロットル式噴射ノズルとして形成された噴射ノズルはノズル本体１０を有して いて、該ノズル本体１０は緊定ナツト１２によりノズルホルダ（図示せず）に固 定されている。ノズル本体１０にはバルブニードルが摺動可能に支承されており 、該パルプニードルはスロットルビン１４を備えていて、ノズル本体１０の底部 １８における、円錐状の燃料噴流１６のための貫通孔を制御する。噴射ノズルは 内燃機関のシリンダヘッド２２における取付は孔２０に設けられており、該取付 は孔２０は環状肩部２４で比較的小さな直径の通路２６に移行しており、該通路 ２６は内燃機関の燃焼室若しくは前室に通じている。

緊定ナツト１２の、燃焼室側の端部には、全体を符号３０で示された加熱体のケ ーシング２８が固定されており、加熱体３０は、燃料噴流１６のための、中央に 位置する貫通孔３２を有していて、半径方向の遊びをもって通路２６に押入され ている。

加熱体３０は、軸線方向に互いに間隔をおいて相前後して配置された、耐高熱性 の導電材料より成る２つの環状体３４．３６を有している０両環状体３４，３６ は、中央の貫通孔３２を直接取り囲んでいて、相互の間で貫通孔３２に連通して いる環状間隙３８を制限している。環状体３４は上方に縁曲げされた環状フラン ジ４０を有しており、該環状フランジ４０はケーシング２８の内側に固定されて いる。環状体３６は絶縁性のセラミック体４２により、ケーシング２８の、スリ ーブ状の付加部４４に固定されており、該付加部４４は燃料噴流１６のための、 中央の貫通開口部４６を備えている。

ケーシング２８の付加部４４と通路２６の側壁との間には環状室４８が形成され ており、該環状室４８はケーシング２８若しくはその付加部４４における孔５０ を介して、付加部４４の内部の、環状間隙３８の外側の開口範囲を取り囲む環状 室５２と接続されている。

環状室５２は環状フランジ４０の孔５４を介して、噴射ノズルの底部１８と環状 体３４との間における自由な室５６と接続されている。孔５４は、ケーシング２ ８における孔５０のすぐ上に配置されていると有利である。中央の貫通孔３２は 流入側に短い円筒形の区分５８を有しており、該区分５８には、燃料噴流１６の 円錐形状に合わされた円錐形の区分６０ａ、６０ｂが続いている。

耐高熱性の材料より成る再環状体３４．３６は、プラズマ形成体の電極として形 成されており、該プラズマ形成体は環状間隙３８中の空気を極めて高い温度、例 えば１２００℃まで加熱する。環状体３４はプラズマ形成体の陰極を形成してい て、ケーシング２８と緊定ナツト１２とシリンダヘッド２２とを介してアースと 結合している。環状体３６はプラズマ形成体の陽極であって、緊定ナツト１２を 通って絶縁的に案内されている給電体６２を介して、プラズマ点火装置（図２） と接続されている。該プラズマ点火装置は、アーク電流を発生させるための装置 ６６と、高周波を発生させるための装置６８とを含んでおり、上記両装置の出力 部７０若しくは７２は、分配装置７４と接続されている。プラズマ点火装置６４ はまた更に、個々の装置６６．６８．７４を変調させる、点火実行信号とクラン ク軸位置信号とのための制御入力部７６．７８を備えている０分配装置７４は、 装置６６．６８の出力部７０．７２を個々の出力部７０ａ〜７０ｄおよび７２ａ 〜７２ｄと、信号制御されて接続させ、これらの出力部は対を成して高周波数ト ランス８０に通じており、高周波数トランス８０からアーク電流はパルス化され て給電体６２に供給される。

噴射ノズルの運転時に、加熱体３０を通過して噴射される燃料噴流１６は噴射作 用により、空気を燃焼室若しくは前室から通路４８と孔５０とを介して環状室５ ２に吸入する。該環状室５２がらは部分空気量が孔５４を介して室５６へと、ま た別の部分空気量は環状間隙３８を介して燃料噴流１６の縁部区域へと達して、 そこで点火し易い、空気と燃料との混合体より成る円錐層面を形成する。この際 、一体成型された環状フランジを備えた、プラズマ形成体の陰極を形成する環状 体３４は、ガイドオリフィスとして作用し、該ガイドオリフィスは、噴射ノズル の底部１８に直接隣接している、燃料噴流の形成範囲を、燃料噴流の加熱範囲が ら隔てている。この処置によって既に、ＨＣおよびＮＯ有害物質の放出が減少さ れる。孔５４を通って室５６に吸入される空気が噴射ノズルの底部１８に沿って 該底部を冷却しながら擦過することは、同様に噴射ノズルの運転特性に有利に作 用する。

環状間［３８を通）て燃料噴流１６の＃部区域へ吸入される空気はプラズマ形成 体の両電極３４．３６の間において、両電極３４．３６の間でアークが点火され る程強くイオン化され、アークは例えば１２００’Ｃといった、従来公知の子細 熱装置では達成し得なかった程の高温に空気を加熱する。熱慣性が存在しないた めに、周囲温度が低い際にも迅速な始動が可能である。

国際調査報告 国際調査報告

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. １．内燃機関の燃焼室に燃料を噴射するための装置であって、噴射ノズルと、該 噴射ノズルの噴射開口部の後方に配置されていて前記燃焼室に通じる通路とを有 しており、該通路に燃料噴流のための中央の貫通孔を備えた加熱体が設けられて おり、該加熱体が通路壁によって、燃焼室に常時接続している環状室を制限して いて、該環状室から中央の貫通孔に通じる少なくとも１つの半径方向の給気開口 部を有しており、該給気開口部を介して燃料噴流が噴射作用により、空気を燃焼 室から燃料噴流の縁部区域に吸入する形式のものにおいて、加熱体（３０）が少 なくともほぼ、プラズマ形成体の両電極（３４，３６）によって形成されており 、該両電極（３４，３６）が軸線方向に互いに間隔を置いて相前後して配置され ていて、両電極相互の間で加熱体（３０）の半径方向の給気開口部（３８）を制 限していることを特徴とする、内燃機関の燃焼室に燃料を噴射するための装置。
2. ２．プラズマ形成体の、噴射ノズルの近くに位置している方の電極（３４）にガ イドオリフィス（４０）が設けられており、該ガイドオリフィス（４０）が加熱 体（３０）における給気開口部（３８）の外側に位置する開口範囲を半径方向で 超過するように延在していて、軸線方向の貫通孔（５４）を備えており、該貫通 孔（５４）を介して、吸入された空気の部分量が噴射ノズルと、プラズマ形成体 のガイドオリフィス（４０）若しくは一方の電極（３４）との間の、燃料噴流を 形放する室（５６）に流入することを特徴とする、請求項１記載の装置。
3. ３．ガイドオリフィス（４０）がプラズマ形成体の片方の電極（３４）と一体成 形されていることを特徴とする、請求項２に記載の装置。
4. ４．プラズマ形成体の両電極（３４，３６）が半径方向に間隔を置いて、両電極 （３４，３６）を保持するスリーブ（４４）によって取り囲まれており、該スリ ーブが燃料噴流のための中央の貫通開口部（４６）を備えていて、通路壁（２６ ）で外側の環状室（４８）を制限しており、該環状室（４８）がスリーブ（４４ ）における半径方向の貫通孔（５０）を介して、加熱体（３０）の半径方向の給 気開口部（３８）を取り囲む内側の環状室（５２）と接続していることを特徴と する、請求項１から３までのうちいずれか１項記載の装置。
5. ５．プラズマ形成体の燃焼室側の電極（３６）が、給電体（６２）と接続された 陽極を形成していて、セラミック製の物質（４２）により絶縁されてスリーブに 固定されていることを特徴とする、請求項４記載の装置。
6. ６．円錐形の燃料噴流を形成するスロットル式噴射ノズルが設けられており、加 熱体（３０）の中央の貫通孔（３２）が、流入側に位置する短い円筒形の区分（ ５８）と、該区分に連続して、燃料噴流（１６）の円錐形状に相応して円錐形状 に拡大している区分（６０ａ、６０ｂ）とを有していることを特徴とす　る、請 求項１から５までのうちいずれか１項記載の装置。