JPH0451664B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 イ 技術分野 本発明は、燃焼室に燃料を噴射する装置、更に
詳細には噴射ノズルと、この噴射ノズルの燃焼室
面側に配置された発熱体を備えた燃焼室、特にデ
イーゼルエンジンの燃焼室に燃料を噴射する装置
に関する。

ロ 従来技術 このような種類の従来の装置では始動を助ける
ためにヒータープラグが組み込まれている。これ
らの部品によつて噴射領域には加熱、気化、並び
に燃料の一部に対する点火に対する好ましい条件
が得られ、それにより続いて全体の噴射燃料に対
して点火が行なわれる。このようなヒータープラ
グ及びヒーターピンは特別な部品であり、それを
燃焼室に組み込むことは敏感な流量特性に影響を
与えることになる。エネルギーの枯渇化に伴い燃
料がアルコールや植物油に代替されることが多く
なつていることを考えると、燃料を噴射する場合
混合気の形成や点火は更に難かしいものとなる。

更に噴射ノズルの後に点火装置を備えた混合室
が設けられている装置が知られている（例えばド
イツ特許公開公報第2715943号）。同装置の場合燃
焼室の壁面は加熱され、そこで燃焼が開始される
ようになつている。混合室は燃焼壁にねじ込まれ
るブツシングとして形成されており、そこに噴射
ノズルが支持されている。しかしこのような装置
は非常に高価であり使用する燃料並びにエンジン
の特性に注意深く適合させなければならないとい
う欠点がある。

一方噴射ノズルから噴射される燃料に対して方
向を変えず、又何らか変更も加えずに発熱体に接
触することなく燃料を通過させるような装置が知
られている。このような発熱体では燃料の点火性
を良くするために噴射の初めに通路にある空気を
燃焼室のものよりも温度を高くすることによつて
点火性を良くしている。その場合点火時噴射効果
により他の空気が燃焼室から発熱体の通路に吸入
され、そこで加熱される。加熱された空気に渦が
起こることにより燃料と混合され点火が促進され
ている。これは始動時や高回転時あるいは回転数
が少ない場合のような噴射圧が低い時に噴霧化が
悪くなるような駆動領域においては特に重要とな
る。いずれにしても噴射燃料の周辺領域において
点火に必要な噴霧化された燃料を予め形成してお
かなければならない。しかし従来では始動時や高
回転時、このような発熱体の機能では媒煙を減少
させることができないという欠点がある。

ハ 目的 従つて本発明はこのような従来の欠点を解消す
るために成されたもので、通常の噴射ノズルに対
する変形がわずかですみ、又エンジンや燃料の条
件に比較的簡単に合わせることが可能な燃焼室に
燃料を噴射する装置を提供することを目的とす
る。

このような目的を達成するために、本発明で
は、噴射ノズルと、この噴射ノズルの後方で噴射
ノズルの燃焼室側に配置された発熱体とを備え、
前記発熱体には噴射燃料流を通過させその一部を
気化させる発熱壁で囲まれた通路が形成される、
燃焼室、特にデイーゼルエンジンの燃焼室に燃料
を噴射する装置において、前記通路を囲む発熱体
の内壁のノズル軸線に対する形状並びに位置と、
噴射ノズルから出る燃料流の円錐角ないし噴射角
を定めるパラメータとは、噴射燃料流の少なくと
も一部が内燃機関の所定駆動領域で発熱体の発熱
体内壁に当り気化するように設定され、また前記
発熱体がセラミツクスからなり、このセラミツク
スの面に積層される金属膜を形成する発熱素子を
担持する構成を採用した。

ニ 実施例 以下図面に示す実施例に従い本発明を詳細に説
明する。

第１図にはノズル体１０を備えた噴射ノズルが
図示されている。このノズル体１０には燃料の流
れに抗して開放する弁ニードル１２が摺動自在に
取り付けられている。この弁ニードルは弁座１４
によつて規制されており、この弁座から円筒状の
噴射開口部１６が続き、弁ニードル１２に形成さ
れた絞り軸針１８がこの噴射開口部１６に嵌入す
る。この絞り軸針１８に噴射軸針２０が続き、そ
れによつて図示されたように燃料は角度がａの円
錐形状２２となつて噴射される。ノズル体１０は
ナツト２４によりノズル保持体（図示せず）に固
定され、又これらの部分によつて構成されるユニ
ツトがエンジンの筐体（図示せず）に取りつけら
れる。

噴射ノズルの下流にセラミツク製の発熱体３０
が配置される。この発熱体はその内部に通路３２
を有し、そこを通つて噴射開口部１６から出る燃
料が噴射され燃焼室に導かれる。発熱体３０はノ
ズル体１０の径と異なる段差部分３４と一部重な
り合い、後述する中間部材を介しナツト２４によ
り締め付けられノズル体１０の肩部３６に押し当
てられる。ノズル体の段差部分３４の下流で発熱
体３０の内部には通路３２の円筒状の円筒部３８
とそれに続く円錐状に拡大する円錐部４０が形成
される。

通路３２の円錐部４０の内壁には成膜ないし蒸
着により形成された金属層として構成される発熱
素子４２が取り付けられる。細片として形成され
た発熱素子４２の端部４４と４６は発熱体３０の
円筒状内壁の径方向に対抗する壁面に沿つて上方
に延び表面４８に導かれる。発熱体３０の表面４
８には円環セクター形状の２つの金属接点層５
０，５２が形成され、それがそれぞれが発熱素子
４２の各端部４４，４６と接続される。接点層５
０，５２の互いに対抗した端部間で発熱体３０に
は径方向に対抗する２つの隆起部５４が形成さ
れ、その高さは接点板５６，５８の厚さに対応す
る。これらの隆起部５４は接点層５０，５２を互
いに分離し絶縁する働きをする。

接点層５０，５２上に同様に円環セクター状の
接点板５６，５８が重ねられ、これらの接点板は
円環状の絶縁板６０の一面に固定される。尚、上
記隆起部５４は、円環セクター状の接点板５６，
５８も同様に互いに分離、絶縁して位置決めする
機能を有するとともに、このような隆起部を設け
ることにより特に接点層５０，５２に対して接点
板５６，５８を正確に位置決めして取り付けるの
が容易になる。絶縁板６０は２つの金属スリーブ
６２，６４を有し、これらのスリーブは接点板５
６，５８並びにノズル体１０と絶縁されている接
続線６６，６８と接続される。絶縁板６０とノズ
ル体１０の肩部３６間には皿状のバネ７０が配置
され、このバネ７０はナツト２４によつて発熱体
３０に作用する締め付け力を所定の値に制限しそ
れによつて発熱体３０の破壊を防止する。同時に
又このバネによつて接触が確実になり、発熱素子
４２への電流を確実に供給させることが可能にな
る。

通路３２の円錐部４０は円錐角ｂを有し、この
角度は噴射燃料流２２の円錐角ａよりも小さくな
るように選ばれる。円錐部４０は軸方向にみてノ
ズル体１０の噴射側端面に対抗して配置されてお
り、噴射燃料流２２は内燃機関の全ての駆動領域
において円錐部４０の発熱壁に当たり、そこで渦
状にされ、一部が蒸発ないし気化される。この過
程で第１図に矢印で図示されたように燃焼空気も
気化された燃料に達する。このようにして発熱体
３０からはかなりの温度に加熱されほぼ全ての領
域で気化された燃料と空気の混合気が得られ、そ
れが燃焼室において急激にしかも完全に点火され
燃焼される。

噴射燃料流２２の噴射角ないし円錐角ａと発熱
体３０の形状並びに寸法を相互に設定することに
より、又場合によつて発熱体３０の温度の大きさ
並びに温度の空間的な分布を設定することにより
それぞれの燃料やエンジンに合わせて最適に燃料
を噴射させることが可能になる。

第２図に図示された実施例では噴射ノズルとし
ていわゆる穿孔ノズルが用いられている。その場
合内側に向つて開く弁ニードル７２によつて燃料
は底穴部７４に導かれ、そこから噴射開口部７６
を介して噴射燃料流７８として噴射されセラミツ
ク製の発熱体８２の円錐状に拡大する円錐部８０
に達しそこで発熱した壁面に当たる。各噴射燃料
流７８の噴射角ｃは円錐部８０の円錐角ｂの半分
よりも大きくされるので、第１図の実施例と同様
な効果が得られる。

第３図の実施例の場合には円錐部８０の円錐角
ｂは各噴射燃料流７８の噴射角ｃの２倍よりも大
きくされる。特にこの実施例の場合円錐部８０は
噴射開口部７６の排出面に対して軸方向に延びる
に従い外側にずらされているので、噴射燃料流７
８は円錐部８０の加熱された壁面の入口領域８４
に当たることになる。そこで燃料はコアンダ効果
（coanda効果）により外方に方向が変えられほぼ
円錐部８０の壁面に平行して噴射されることにな
る。

第４図の実施例の場合には噴射開口部７６は中
央の底面の穴８６から正接方向に出るので、各噴
射燃料流７８には旋回が生じ、それによつて燃料
が発熱体の発熱面に均等に分布し大部分の燃料成
分が気化され空気と良く混合されるという好まし
い効果が得られる。

このようにして本発明によれば通常の噴射ノズ
ルの筐体に対する変形が少なくてすみ又異なるエ
ンジン条件並びに燃料に比較的容易に適合させる
ことができるという利点が得られる。発熱体が噴
射ノズルに固定されるかあるいはこれと一体に形
成される。又発熱体が噴射ノズルとシリンダヘツ
ドの肩部間に固定するかあるいは直接シリンダヘ
ツドに固定することができる。

又本発明では内燃機関の全ての駆動領域におい
て燃料流は噴射の周辺領域だけでなく全体の燃料
流の大部分が壁面に当たりそこで気化されること
によつて更に向上されることになる。それによつ
て始動や高回転時のような駆動領域においても媒
煙の発生を顕著に減少させることができると同時
に、発熱体によつて全ての駆動条件において燃料
を点火させることが可能になる。

又本発明の実施例ではいわゆるコアンダ効果が
用いられており、それによつて噴射燃料流は発熱
体の円錐部の終端領域に導き出されることにな
る。

又本発明ではノズルとして軸針型ノズル、穿孔
型ノズル、又外方に開く弁ニードルをもつたノズ
ルに対しても適用することができる。

又本発明の実施例では噴射ノズルによつて排出
された燃料流に旋回が起こるような穴が噴射ノズ
ルに形成されるようになつており、それによつて
噴射燃料流の渦状態を更に大きくし気化を良好に
行なうようにすることができる。

又本発明では発熱体はセラミツクから構成さ
れ、発熱素子は好ましくは層状の導体路として発
熱体の内面あるいは外面に積層される。この導体
路は電流を制御することにより発熱させることが
できる。又セラミツク体に複数の加熱回路を設け
ることも可能である。それによつて発熱体の各領
域を他の領域と区別して加熱することが可能にな
り、それにより種々の加熱状態を発生させ、噴射
燃料流並びに点火の特性をそれぞれの内燃機関の
動作点に最適に調節することとが可能になる。

更に本発明では発熱素子は発熱体の円錐状に拡
大する内面に取り付けられているので好ましい結
果が得られる。

ホ 効果 以上説明したように、本発明では、発熱体の内
壁のノズル軸線に対する形状並びに位置と、噴射
燃料流の円錐角ないし噴射角を定めるパラメータ
とが互いに調節されて噴射ノズルから噴射される
燃料流が発熱体の発熱体内壁に当り気化するよう
になる。また発熱体がセラミツクスからできてい
るので、耐熱性が高くなるとともに発熱体の内壁
を簡単に種々の形状に加工でき、それにより噴射
ノズルから噴射される燃料流をエンジンや燃料の
条件に合わせて効率よく発熱体の内壁に当て気化
させることができる。また発熱体に担持される発
熱素子がセラミツクスの面に積層される金属膜に
より形成されるので、この金属膜の厚さや形状並
びにその位置を種々のものに設定しやすくなり、
そそれにより任意の発熱特性を得ることができ、
噴射燃料流並びに点火特特性をそれぞれの内燃機
関の動作点に最適に調節できる、等種々の作用効
果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例を示す拡大した
断面図、第２図、第３図はそれぞれ本発明の異な
る他の実施例を示した断面図、第４図は第２図実
施例の変形を示すノズルの断面に形成される流れ
の状態を示した説明図である。 １０……ノズル体、１２……弁ニードル、１６
……噴射開口部、２２……噴射燃料、２４……ナ
ツト、３０……発熱体、３２……通路、３８……
円筒部、４０……円錐部、４２……発熱線、５
０，５２……接点層、５６，５８……接点板、６
０……絶縁板、６６，６８……接続線、７０……
皿状ばね。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 噴射ノズルと、この噴射ノズルの後方で噴射
   ノズルの燃焼室側に配置された発熱体とを備え、
   前記発熱体には噴射燃料流を通過させその一部を
   気化させる発熱壁で囲まれた通路が形成される、
   燃焼室、特にデイーゼルエンジンの燃焼室に燃料
   を噴射する装置において、前記通路を囲む発熱体
   ３０，８２の内壁のノズル軸線に対する形状並び
   に位置と、噴射ノズルから出る燃料流２２，７８
   の円錐角ａないし噴射角ｃを定めるパラメータと
   は、噴射燃料流２２，７８の少なくとも一部が内
   燃機関の所定駆動領域で発熱体３０，８２の発熱
   体内壁に当り気化するように設定され、また前記
   発熱体３０，８２がセラミツクスからなり、この
   セラミツクスの面に積層される金属膜を形成する
   発熱素子４２を担持することを特徴とする燃焼室
   に燃料を噴射する装置。 ２ 前記発熱体３０，８２は燃焼室側端部に円錐
   状に拡大する通路部４０，８０を有し、前記燃料
   流２２，７８の少なくとも一部が前記駆動領域で
   この円錐状に拡大する通路部４０，８０の壁面に
   当たるように、前記パラメータが選択されること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の燃焼
   室に燃料を噴射する装置。 ３ 噴射ノズルは噴射開口部を通過する噴射軸針
   を備えた弁ニードルを有し、この噴射軸針を通つ
   て噴射される燃料流は円錐形状となり、燃料流の
   円錐角は発熱体３０の円錐状に拡大する通路部４
   ０の円錐角ｂよりも大きいことを特徴とする特許
   請求の範囲第２項に記載の燃焼室に燃料を噴射す
   る装置。 ４ 噴射ノズルはノズル軸線に対して所定の角度
   を有する少なくとも一つの噴射開口部７６を有
   し、その噴射開口部のノズル軸線に対する噴射角
   度ｃは発熱体８２の円錐状に拡大する円錐通路部
   ８０の角度ｂの半分よりも大きいことを特徴とす
   る特許請求の範囲第２項に記載の燃焼室に燃料を
   噴射する装置。 ５ 噴射ノズルはノズル軸線に対して所定の角度
   を有する少なくとも一つの噴射開口部を有し、そ
   の噴射開口部のノズル軸線に対する噴射角度ｃは
   発熱体の円錐通路部８０の円錐角ｂの半分よりも
   わずかに小さく、又この円錐通路部８０は噴射開
   口部７６に対し軸方向に延びるに従い外側にずれ
   ていて噴射燃料流が円錐通路部８０の入口領域８
   ４に接するように当たることを特徴とする特許請
   求の範囲第２項に記載の燃焼室に燃料を噴射する
   装置。 ６ 噴射ノズルには噴射燃料流が旋回するような
   噴射穴７６が形成されることを特徴とする特許請
   求の範囲第４項又は第５項に記載の燃焼室に燃料
   を噴射する装置。 ７ 発熱素子４２は発熱体３０，８２の円錐通路
   部４０，８０の壁面に形成されることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項から第６項までのいずれ
   か１項に記載の燃焼室に燃料を噴射する装置。 ８ 発熱素子４２を形成する金属被膜層の端部は
   ノズル体１０に面した発熱体面４８に延びてお
   り、発熱体３０は接点板５６，５８、絶縁板６
   ０、皿状のばね７０を介してノズル体１０に取り
   付けられることを特徴とする特許請求の範囲第７
   項に記載の燃焼室に燃料を噴射する装置。 ９ 接点板５８，５８は絶縁板６０に固定されて
   かつ接続線６６，６８に接続され、この接続線は
   絶縁板６０並びにノズル体１０を経て外部に導か
   れることを特徴とする特許請求の範囲第８項に記
   載の燃焼室に燃料を噴射する装置。 １０ 絶縁板６０は円環セクター状の接点板５
   ６，５８と接触し、又発熱体３０の面には径方向
   に対向する２つの隆起部５４が形成され、その隆
   起部の高さは接点板５６，５８の厚さに相当する
   ことを特徴とする特許請求の範囲第９項に記載の
   燃焼室に燃料を噴射する装置。