特開 2023-42579 内燃機関の排気システムのための加熱装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023042579

(43)【公開日】2023-03-27

(54)【発明の名称】内燃機関の排気システムのための加熱装置

(51)【国際特許分類】

   F01N 3/20 20060101AFI20230317BHJP

   F01N 3/025 20060101ALI20230317BHJP

   F01N 3/32 20060101ALI20230317BHJP

   F01N 3/34 20060101ALI20230317BHJP

   F01N 3/36 20060101ALI20230317BHJP

   F01N 3/021 20060101ALI20230317BHJP

【ＦＩ】

F01N3/20 L ZAB

F01N3/025 101

F01N3/025 201

F01N3/32 A

F01N3/32 B

F01N3/34 A

F01N3/36 D

F01N3/021

【審査請求】未請求

【請求項の数】15

【出願形態】ＯＬ

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2022145250

(22)【出願日】2022-09-13

(31)【優先権主張番号】102021000023678

(32)【優先日】2021-09-14

(33)【優先権主張国・地域又は機関】IT

(71)【出願人】

【識別番号】519372043

【氏名又は名称】マレリ・ヨーロッパ・エッセ・ピ・ア

(74)【代理人】

【識別番号】100108453

【弁理士】

【氏名又は名称】村山 靖彦

(74)【代理人】

【識別番号】100110364

【弁理士】

【氏名又は名称】実広 信哉

(74)【代理人】

【識別番号】100133400

【弁理士】

【氏名又は名称】阿部 達彦

(72)【発明者】

【氏名】マルコ・ラ・サナ

(72)【発明者】

【氏名】エマヌエーレ・ミラニ

(72)【発明者】

【氏名】マウロ・ブリニョネ

(72)【発明者】

【氏名】ルイージ・ルブラーノ

(72)【発明者】

【氏名】アレッサンドロ・マントヴァネッリ

【テーマコード（参考）】

3G091

3G190

【Ｆターム（参考）】

3G091AB02

3G091AB05

3G091AB06

3G091AB12

3G091AB13

3G091BA03

3G091CA02

3G091HB01

3G091HB07

3G190BA01

3G190DC01

3G190DC03

(57)【要約】

【課題】内燃機関の排気システムのための加熱装置を提供する。
【解決手段】内燃機関の排気システムのための加熱装置は、燃焼室を含み第１の基壁と第２の基壁とによって境界付けられる管状体と、第１の基壁を通して取り付けられる燃料インジェクタと、空気流を受け入れるようにファンに接続することができる少なくとも１つの入口開口と、入口開口から空気を受け入れ、燃料インジェクタの端部を取り囲み、燃料インジェクタの注入点の周りに配置されるノズルで終端する、供給チャネルと、管状体の側壁を通して取り付けられるスパークプラグと、少なくとも部分的に、ノズルの区域中の供給チャネルの内側に配置され、供給チャネルおよび燃料インジェクタと同軸であり、燃料インジェクタの注入点の前にある、フレームホルダ本体と、を有する。
【選択図】図７

【特許請求の範囲】

【請求項1】

内燃機関（２）の排気システム（１）のための加熱装置（６）であって、前記加熱装置（６）は、
燃焼室（７）を含み、互いに対向する第１の基壁（１４）と第２の基壁（１５）とによって境界付けられる管状体（１２）と、
前記管状体（１２）の前記第１の基壁（１４）を通して取り付けられる燃料インジェクタ（９）であって、燃料を前記燃焼室（７）の中に前記燃料インジェクタ（９）の燃料出口孔を通して注入する、燃料インジェクタ（９）と、
ファン（８）に接続されて、前記燃焼室（７）に向けられて前記燃料と混合される空気流を受け入れることができる、少なくとも１つの入口開口（１８）と、
前記入口開口（１８）から空気を受け入れ、前記燃料インジェクタ（９）の端部を取り囲み、前記燃料インジェクタ（９）の注入点の周りに配置されるノズル（２２）で終端し、外側で供給チャネル（２１）の内面（２６）を有する外側管状体（２４）によって境界付けられ、内側で、前記燃料インジェクタ（９）を取り囲み内側に前記燃料インジェクタ（９）を含む内側管状体（２５）によって境界付けられる、供給チャネル（２１）と、
前記管状体（１２）の側壁（１６）を通して取り付けられて空気と燃料との混合気の燃焼をトリガするスパークプラグ（１０）と、
を備え、
フレームホルダ本体（３２）であって、少なくとも部分的に前記ノズル（２２）の区域中の前記供給チャネル（２１）の内側に配置され、前記供給チャネル（２１）および前記燃料インジェクタ（９）と同軸であり、前記燃料インジェクタ（９）の前記燃料出口孔からゼロ以外の距離で前記燃料インジェクタ（９）の前記燃料出口孔の前にあり、その結果前記フレームホルダ本体（３２）が前記燃料インジェクタ（９）の前記燃料出口孔から離間される、フレームホルダ本体（３２）を備えることを特徴とする、加熱装置（６）。

【請求項2】

前記フレームホルダ本体（３２）が、前記燃料インジェクタ（９）の前記燃料出口孔に面する頂点を有する円錐形状を有する、請求項１に記載の加熱装置（６）。

【請求項3】

前記フレームホルダ本体（３２）が、中心が中空である、請求項１に記載の加熱装置（６）。

【請求項4】

前記フレームホルダ本体（３２）が、前記フレームホルダ本体（３２）の頂点に対向する前記フレームホルダ本体（３２）の基部から始まる円錐形状を有する中心非貫通孔（３３）を有する、請求項３に記載の加熱装置（６）。

【請求項5】

前記フレームホルダ本体（３２）が、少なくとも２本の径方向に配置されるスポーク（３４）によって前記外側管状体（２４）に接続される、請求項１に記載の加熱装置（６）。

【請求項6】

各前記スポーク（３４）が三角形の断面を有する、請求項５に記載の加熱装置（６）。

【請求項7】

前記フレームホルダ本体（３２）が、全体的に前記供給チャネル（２１）の内側に配置されて、前記供給チャネル（２１）の前記ノズル（２２）の区域中で終端する、請求項１に記載の加熱装置（６）。

【請求項8】

前記フレームホルダ本体（３２）が、前記燃料インジェクタ（９）の前記燃料出口孔に面する頂点を有する円錐形状、および前記頂点と対向し前記供給チャネル（２１）の前記ノズル（２２）と軸方向に位置合わせされる基壁を有する、請求項１に記載の加熱装置（６）。

【請求項9】

前記管状体（１２）の前記第２の基壁（１５）が、少なくとも１つの出口開口（１７）を有し、熱い空気流が前記管状体（１２）から流れ出るのを可能にするように前記出口開口（１７）が構成され、前記燃焼室（７）の狭窄部を構成し、全体として、前記燃焼室（７）の断面積の１０％から２０％の範囲であり、好ましくは、前記燃焼室（７）の断面積の１５％に等しい自由通過区域を有する、請求項１に記載の加熱装置（６）。

【請求項10】

前記出口開口（１７）が、少なくとも３個の貫通孔（３１）を備え、前記貫通孔（３１）が、横方向に前記第２の基壁（１５）を貫通し、円環を形成するように、前記管状体（１２）の中心長手軸（１３）の周りに対称的に配置される、請求項９に記載の加熱装置（６）。

【請求項11】

円環状に形成され、前記供給チャネル（２１）に沿って前記燃料インジェクタ（９）の周りに配置されて、前記ノズル（２２）に向かって流れる空気中に、前記管状体（１２）の長手軸（１３）の周りで所与の回転方向を有する渦運動を発生するように構成される、静的ミキサ（２３）を備える、請求項１に記載の加熱装置（６）。

【請求項12】

前記燃料インジェクタ（９）が、前記外側管状体（２４）に対して前記燃料の少なくとも部分、好ましくは前記燃料の少なくとも８０％を噴霧するように構成される、請求項１から１１のいずれか一項に記載の加熱装置（６）。

【請求項13】

前記外側管状体（２４）が貫通開口（３０）を有し、前記貫通開口（３０）を通して、前記燃料インジェクタ（９）によって発散される燃料噴射（２７）の限られた部分が、前記スパークプラグ（１０）の電極に達するために、前記外側管状体（２４）に当たる代わりに、前記外側管状体（２４）を通って流れる、請求項１２に記載の加熱装置（６）。

【請求項14】

前記燃料インジェクタ（９）が、中心に円錐形状の中空を有し、すなわち、円環状に形作られる断面を有する燃料噴射（２７）を発散するように構成される、請求項１から１１のいずれか一項に記載の加熱装置（６）。

【請求項15】

内燃機関（２）の排気システム（１）であって、前記排気システム（１）は、
前記内燃機関（２）の排気マニホルドから始まり消音器（４）で終端する排気ダクト（３）であって、前記排気ダクト（３）から排気ガスが大気中へと解放される、排気ダクト（３）と、
前記排気ダクト（３）に沿って配置される排気ガス処理装置（５）と、
前記排気ダクト（３）から来る出口ダクト（１１）によって前記排気ガス処理装置（５）の上流で前記排気ダクト（３）に接続され、燃える燃料によって熱い空気流を発生させるように設計されて製造される、請求項１に記載の加熱装置（６）と、
を備える排気システム（１）。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

関連出願の相互参照
本特許出願は、２０２１年９月１４日に出願されたイタリア特許出願第１０２０２１００００２３６７８号から優先権を主張するものであり、その開示全体を参照により本明細書に組み込む。

【0002】

本発明は内燃機関の排気システムのための加熱装置に関する。

【背景技術】

【0003】

内燃機関の排気システムは排気ダクトを含み、これに沿って内燃機関から来る排気ガスの処理のための少なくとも１つの装置が設置され、特に、触媒コンバータ（酸化触媒コンバータまたは還元触媒コンバータのいずれか）が常にあり、これに粒子フィルタを加えることができる。未燃焼炭化水素、酸化窒素および一酸化炭素を二酸化炭素、水および窒素へ変換するための化学反応は、作動温度に達したときにのみ起こるため、触媒コンバータは、作動するため（すなわち、触媒変換を実行するため）、比較的高い動作温度で動作する必要がある（現代の触媒コンバータは８００℃に近いような温度で作動する）。

【0004】

冷始動段階中（すなわち内燃機関が長時間オフになり、したがって内燃機関の異なる部品の温度が周囲温度に達していた後でオンになるとき）、触媒コンバータの温度は、比較的長時間（冬、および内燃機関がアイドリングする、または非常にゆっくり稼働する都市移動中では数分にもなる）、動作温度を著しく下回ったままになる。結果として、冷始動段階中、すなわち触媒コンバータがまだその動作温度に達していない時間の間、触媒コンバータの浄化効果がゼロに近い、またはいずれにせよ、ほとんど効果的ではないため、汚染排気量が非常に高い。

【0005】

触媒コンバータの動作温度の到達を速めるため、特許文献１、特許文献２、特許文献３、特許文献４、特許文献５、特許文献６および特許文献７が、排気ダクトに沿って、加熱装置を設置することを提案しており、これは、燃料を燃やすことによって、（非常に）熱い空気流を生成し、これが触媒コンバータを通って流れる。特に、加熱装置は燃焼室を含み、これは、出口で、排気ダクトに接続され（触媒コンバータのすぐ上流で）、そして入口で、ファンに接続され、これは燃焼室を通って流れる空気流を生成し、燃焼室においては、空気と混合される燃料を注入する燃料インジェクタ、および空気を加熱する燃焼を得るために空気燃料混合気に点火するスパークを周期的に生成するスパークプラグもある。

【0006】

知られている加熱装置では、燃料の燃焼が常に全部の動作条件で完了するわけではなく、したがって、（特に大量の熱を発現させるために大量の燃料が注入されるときに）未燃燃料が排気ダクトに達することが生じうる。未燃燃料は、排気ダクトに達すると、排気ダクトの内側で燃焼し、したがって、突然の、予期しないそして望まない温度上昇が局所的に判定される場合があり、または、（たとえば、適した着火がないことに起因して、または酸素がないことに起因して）排気ダクトの内側で燃焼するのに失敗し、このため、大気中へと放出され、したがって、汚染放出物（特に、未燃ＨＣ群）の量が増加する場合がある。

【0007】

特に、知られている加熱装置は、いくつかの動作条件中で（特に、過剰な酸素で起こる「希薄」燃焼の場合に）燃焼室中で発生した炎が、不安定になり、消える（したがって、常に全部の注入された燃料が燃焼するわけではない）、または、燃焼室から炎が周期的に出る振動性の運動で前後に動く傾向になり、こうして、排気ダクトに向けて動く（この場合、再び、注入された燃料の部分が未燃のままとなる場合があり、とりわけ、排気ダクトが過剰に潜在的に危険な様式で加熱される）結果となることが示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【特許文献1】欧州特許出願公開第０６３１０３９号明細書

【特許文献2】国際公開第２０１２１３９８０１号

【特許文献3】米国特許第８００６４８７号明細書

【特許文献4】国際公開第２００６１３７６９５号

【特許文献5】国際公開第２００６１３８１７４号

【特許文献6】米国特許第５０６３７３７号明細書

【特許文献7】米国特許第５３２０５２３号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

本発明の目的は、内燃機関の排気システムのための加熱装置を提供することであって、前記加熱装置は、全部の動作条件で完全な、安定した（すなわち、排気ダクトに未燃燃料をもたらすことがなく、また排気ダクトを過剰に加熱することがない）燃料の燃焼を可能にし、さらに、製造が簡単で経済的である。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本発明によれば、添付の請求項による内燃機関の排気システムのための加熱装置が提供される。

【0011】

添付の請求項は、本発明の好ましい実施形態を説明し、この説明の不可欠な部分を形成する。

【0012】

本発明を次に添付の図面を参照して説明するが、これはその非限定的な実施形態を示す。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明による加熱装置が設けられた内燃機関の排気システムの概略的な、部分的な図である。

【図2】図１の加熱装置の斜視図である。

【図3】図１の加熱装置の斜視長手方向断面図である。

【図4】図１の加熱装置の長手方向断面図である。

【図5】図１の加熱装置の断面図である。

【図6】図１の加熱装置の外側管状体の斜視図である。

【図7】図６の外側管状体の斜視長手方向断面図である。

【図8】図１の加熱装置の内側管状体およびフレームホルダ本体の斜視図である。

【図9】図１の加熱装置の変形形態の斜視長手方向断面図である。

【図10】図９の加熱装置の外側管状体の斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

図１において、符号１が、全体として、内燃機関２の排気システムを示す。

【0015】

排気システム１は排気ダクト３を含み、これは内燃機関２の排気マニホルドから始まって消音器４で終端し、ここから排気ガスが大気中へ放出される。排気ダクト３に沿って内燃機関から来る排気ガスの処理のための少なくとも１つの装置５が設置され、特に、触媒コンバータ（酸化触媒コンバータまたは還元触媒コンバータのいずれか）が常にあり、これに粒子フィルタを加えることができる。未燃焼炭化水素、酸化窒素および一酸化炭素を二酸化炭素、水および窒素へ変換するための化学反応は、作動温度に達したときにのみ起こるため、触媒コンバータは、作動するため（すなわち、触媒変換を実行するため）、比較的高い動作温度で動作する必要がある（現代の触媒コンバータは８００℃に近いような温度で作動する）。

【0016】

処理装置５の加熱を速めるため、すなわち処理装置５がより速くその動作温度に達することを可能にするため、排気システム１は加熱装置６を含み、これは、燃料を燃やすことによって、（非常に）熱い空気流を生成し、これが処理装置５を通って流れる。

【0017】

加熱装置６は燃焼室７を含み、これは、出口で、排気ダクト３に接続され（処理装置５のすぐ上流で）、そして入口で、ファン８に（すなわち、空気ポンプに）接続され、これは燃焼室７を通って流れる空気流を生成し、燃焼室７においては、空気と混合される燃料を注入する燃料インジェクタ９、および空気を加熱する燃焼を得るために空気燃料混合気に点火するスパークを周期的に生成するスパークプラグ１０もある。加熱装置６の燃焼室７は出口ダクト１１で終端し、これは排気ダクト３内へつながっている（処理装置５のすぐ上流で）。

【0018】

特に、インジェクタ９が燃料出口孔を有し、燃料出口孔からは、燃料が燃料インジェクタ９から流れ出し、燃料インジェクタ９の注入点が規定される。

【0019】

図２、図３および図４によれば、加熱装置６は、長手方向軸１３を有する管状体１２（たとえば、円筒形状の、そして円形または楕円形の断面を有する）を含み、管状体１２は、２つの端部で、２つの対向する基壁１４および１５によって境界付けられ、側壁１６によって横に境界付けられ、これが２つの基壁１４および１５を互いに接続する。基壁１４は中心で穴をあけられて燃料インジェクタ９を収容するようになっており、これは管状体１２と同軸に（すなわち、長手方向軸１３と同軸に）搭載され、換言すれば、燃料インジェクタ９は、燃焼室７内へ燃料を注入するように管状体１２の基壁１４を通して搭載されている。同様に、基壁１５は中心で穴をあけられて出口ダクト１１に合うようになっており、これは排気ダクト３において終端し、すなわち、基壁１５は、出口ダクト１１が始まる燃焼室７から熱気を出す出口開口１７を有する。

【0020】

図２および図３によれば、管状体１２を通して（少なくとも）入口開口１８（図１に示される）が得られ、これは、燃焼室７に向けられ、燃料インジェクタ９によって注入される燃料と混合される空気流を受けるため、入口ダクト１９（図１、図２および図３に示される）という手段によってファン８に接続されている。好ましくは、接線方向に（管状体１２に対して）配向されている流れで入口開口１８内へ空気が流れ、すなわち入口ダクト１９は接線方向に（管状体１２に対して）配向されている。

【0021】

図１に示される可能な、しかし非拘束の実施形態によれば、入口開口１８の領域において逆止弁２０があり、これは燃焼室７に向かう（すなわち、管状体１２へ流入する）空気流のみを可能にする。好ましくは、逆止弁２０は受動的であり（すなわち、動きを生成する電気、油圧または空気圧アクチュエータを含まない）、圧力制御され、逆止弁２０の上流の圧力が逆止弁２０の下流の圧力より高いときにのみ開く。逆止弁２０の機能は、加熱装置６が用いられていないとき（すなわちファン８がオフになっているとき）、排気ガスが入口開口１８から流出するまで逆流し、したがって、処理装置５を通過せずに大気中へ放出されることを防止するというものである。あるいは、逆止弁２０は、出口ダクト１１に沿って、たとえば出口開口１７の領域に搭載することもでき、この場合、逆止弁２０により、燃焼室７から（管状体１２から）排気ダクト３に向かって空気が流出することのみが可能になり、すなわち排気ダクト３から燃焼室７に向かって（管状体１２内へ）排気ガスが流れることが防止される。

【0022】

図３および図４によれば、加熱装置６は供給チャネル２１を含み、これは、入口開口１８から空気を受け、燃料インジェクタ９の端部を囲んでノズル２２で終端し、これは、燃料インジェクタ９の注入点の周りに（すなわち、燃料が流出する、燃料インジェクタ９の噴霧先端の周りに）配置されている。

【0023】

空気と燃料との混合気の燃焼をトリガするために、（１対の電極を備える）スパークプラグ１０が管状体１２の側壁１６を通して取り付けられる。混合気は、入口開口１８から管状体１２の中に流れて供給チャネル２１のノズル２２によって燃焼室７の中に導かれる空気と、燃料インジェクタ９によって燃焼室７の中に注入される燃料と、を混合することによって得られる。特に、管状体１２の側壁１６は貫通孔を有し、これは、径方向に（すなわち、長手方向軸１３に垂直に）配向され、内側に（その中へねじ込まれて）、スパークプラグ１０（これは明らかに径方向に配向されている）を収納している。

【0024】

加熱装置６は静的ミキサ２３（すなわち、可動部がない）を含み、これは円環状を有し、供給チャネル２１に沿って燃料インジェクタ９の周りに配置され、ノズル２２に向かって流れる空気に乱気流、特に（回転）渦運動を生成するように構成されている。静的ミキサ２３は、長手方向軸１３の周りに所与の回転方向（すなわち、長手方向軸１３の周りの時計回り方向または反時計回り方向）を有する、ノズル２２に向かって流れる空気中の、（回転）渦運動を発生するように構成される。

【0025】

図３および図４に示される好ましい、しかし非拘束の実施形態によれば、静的ミキサ２３の下流で、空気速度の増加を決定するように、供給チャネル２１は断面の面積の漸進的な減少を有する。特に、静的ミキサ２３の下流で、供給チャネル２１は、一定の断面積を有する開始部と、次第に減少する断面積を有する中間部と、ノズル２２まで一定の断面積を有する端部と、を有する。

【0026】

供給チャネル２１は、外側で、（少なくとも部分的に円錐形の）外側管状体２４によって境界付けられ、内側で（少なくとも部分的に円錐形の）内側管状体２５によって境界付けられ、内側管状体２５は、燃料インジェクタ９を取り囲み、内側に燃料インジェクタ９を含む（すなわち、燃料インジェクタ９の端部用の容器として働く）。したがって、供給チャネル２１は（その端部において）、内側管状体２５と外側管状体２４との間に規定される。特に、２つの管状体２４および２５は、円錐部（すなわち、長手方向軸１３に沿ってそのサイズが漸減的に減少する収束形状を有する部）を円筒部（すなわち、長手方向軸１３に沿って一定のサイズの形状を有する部）と交互に配置し、好ましくは、内側管状体２５の端部が収束するテーパを有し（すなわち、これがそのサイズをノズル２２に向けて漸減的に減少させ）、一方で外側管状体２４の端部が円筒形状を有する。

【0027】

好ましい一実施形態によれば、静的ミキサ２３の作用によって続いて増大し、燃料インジェクタ９によって注入される燃料と混合するのに役立つ、（回転）渦運動を有するように接線方向に配向された流れで空気が供給チャネル２１へ流入し、換言すれば、燃焼室７に接線方向に配向されたダクトを通して燃焼室７内へ酸化空気を導入することにより、その酸化空気流は、燃焼室７の内側の空気と燃料との混合を最適化するように円運動（静的ミキサ２３の存在によってさらに強化される）を得ることが可能になる。

【0028】

好ましい一実施形態によれば、燃料インジェクタ９は、燃料の少なくとも８０％（好ましくは少なくとも９０％～９５％）を供給チャネル２１の内面２６に対して噴霧するように構成され、すなわち、燃料インジェクタ９は、供給チャネル２１の外側に向かって燃料を直接向けるのではなく、これに反して、供給チャネル２１の内面２６に対して燃料を向け、燃料インジェクタ９から流出する燃料が、ノズル２２を通って供給チャネル２１から流出する前に予備的に内面２６に当たるようになっている。内面２６に対する燃料の衝突により、燃料インジェクタ９によって発散された燃料の小滴を非常に効果的な方法で細分化することが可能になり、こうすることによって、供給チャネル２１に沿って流れる空気と上記燃料との混合は著しく改善され、空気と燃料との間の混合の改善により、燃料の理想的な、特に、完全な燃焼が保証され、したがって未燃燃料の一部が燃焼室７から流出することが防止される。

【0029】

好ましい実施形態によれば、燃料インジェクタ９は、中心が空洞の円錐形状を有する、すなわち、円環状の形状の断面を有する燃料噴射２７を発散するように構成され（図４に概略的に示される）、燃料インジェクタ９の中では、燃料は周辺に集まる。言い換えると、燃料インジェクタ９は、（燃料インジェクタ９の注入点の近くに円錐の頂点を有する）円錐形状を有し、中心では、（燃料インジェクタ９の注入点の近くに円錐の頂点を有する）円錐形状をやはり有する孔（すなわち、燃料のない区域）を有する燃料噴射２７を生成する。したがって、燃料インジェクタ９によって生成される燃料噴射２７は、中心孔が存在することに起因して円錐殻の形状を有する、すなわち、燃料噴射２７は、内部が中空の円錐形状を有する。

【0030】

上記のように、供給チャネル２１は、外側で、外側管状体２４（供給チャネル２１の内面２６を有する）によって境界付けられ、内側で、内側管状体２５によって境界付けられ、これは、燃料インジェクタ９を囲み、内側で、燃料インジェクタ９を収容する。図６および図７によれば、外側管状体２４は円錐部分２８を含み、これはノズル２２に向かってその大きさを減らし、さらに、添付の図に示される好ましい一実施形態によれば、外側管状体２４はまた円筒部分２９を含み、これは円錐部分２８の下流に配置されてノズル２２で終端する。本明細書に示さない異なる一実施形態によれば、外側管状体２４は、円筒部分２９を有さず、したがって、円錐部分２８のみを含む。本明細書に示さないさらなる一実施形態によれば、円筒部分２９は、円錐部分２８の先細り（収束）より小さな先細り（収束）を有するさらなる円錐部分によって置き換えることもできる。

【0031】

添付の図に示される実施形態において、燃料インジェクタ９は、燃料の少なくとも一部を外側管状体２４の円筒部分２９に対して（またはさらなる円錐部分に対して）噴霧するように構成され、特に、燃料インジェクタ９は、燃料の大部分（ほぼ全部）を外側管状体２４の円筒部分２９に対して（またはさらなる円錐部分に対して）噴霧するように構成されている。異なる一実施形態によれば、燃料インジェクタ９は、燃料の少なくとも一部を外側管状体２４の円筒部分２９に対して（またはさらなる円錐部分に対して）、そして燃料の少なくとも一部を外側管状体２４の円錐部分２８に対して噴霧するように構成され、たとえば、燃料インジェクタ９は、燃料の約半分を外側管状体２４の円錐部分２８に対して、そして燃料の約半分を外側管状体２４の円筒部分２９に対して（またはさらなる円錐部分に対して）噴霧するように構成されている。さらなる一実施形態によれば、燃料インジェクタ９は、燃料の少なくとも一部を外側管状体２４の円錐部分２８に対して噴霧するように構成され、特に、燃料インジェクタ９は、燃料の大部分（ほぼ全部）を外側管状体２４の円錐部分２８に対して噴霧するように構成されている。

【0032】

図６によれば、外側管状体２４は、貫通開口３０（すなわち、スリット）を有し、そこを通して、燃料が流れ出る燃料インジェクタ９の噴霧器端（すなわち、燃料インジェクタ９の注入点）が、スパークプラグ１０の電極を狙う。貫通開口３０の存在のおかげで、燃料インジェクタ９によって発散された燃料噴射２７の境界付けられた部分が、外側管状体２４に当たらず、スパークプラグ１０の電極に直接達するまで外側管状体２４を通過する。換言すれば、貫通開口３０の存在のおかげで、燃料噴射２７の境界付けられた部分はスパークプラグ１０の電極を直接「湿らせ」て、スパークプラグ１０の電極の周りに、局所的な燃料過剰（すなわち、局所的により濃い混合気）を作成し、これが炎の点火に助力し、したがって、混合気の残りへの炎のより速い伝搬を支援する。言い換えると、燃料インジェクタ９は、外側管状体２４に対して燃料の少なくとも部分を噴霧するように構成され、外側管状体２４が貫通開口３０を有し、貫通開口３０を通して、燃料インジェクタ９によって発散される燃料噴射２７の限られた部分が、外側管状体２４に当たる代わりに、スパークプラグ１０の電極に達するために、外側管状体２４を通って流れる。

【0033】

上で述べたように、静的ミキサ２３は、ノズル２２に向かって流れる空気中に、管状体１２の長手方向軸１３の周りで所与の回転方向を有する（回転）渦運動を発生するように構成される。図６により良好に見ることができる好ましい実施形態によれば、貫通開口３０は、インジェクタ９の注入点をスパークプラグ１０の電極に接続する理想線に対して、静的ミキサ（２３）によって付与される空気の回転方向と反対の方向に円周方向にシフトされる。言い換えると、貫通開口３０は、静的ミキサ２３によって付与される回転運動成分を補償するように、「事前に」空間的に配置され（これが、「渦」燃料インジェクタ９の動作に加わり）、その結果、外側管状体２４を通り貫通開口３０を流れる燃料噴射２７の限られた部分が（すなわち、ほとんどの部分が）スパークプラグ１０の電極に実際に達する。

【0034】

図２、図３、および図４に示される好ましい実施形態によれば、出口ダクト１１は最初の部分を有し、これが、管状体１２の出口開口１７に直接接続され、管状体１２と同じ形状（すなわち、同じタイプの断面）を有し、管状体１２に対して同軸であり、管状体１２の内径Ｄ１より小さい内径Ｄ２を有する。特に、管状体１２の内径Ｄ１と出口ダクト１１の最初の部分の内径Ｄ２との間の比率は、１．２から２の範囲にあり、好ましくは、１．４０に等しい。

【0035】

図３および図５によれば、出口開口１７は、燃焼室７の狭窄部（すなわち、通路開口における著しい減少）を構成し、全体として、燃焼室７の断面積の３０％より小さい自由通過面積を有する。言い換えると、出口開口１７の自由通過面積（すなわち、熱い空気が出口開口１７を通して流れることができる面積）は、燃焼室７の断面積の３０％より小さい。したがって、出口開口１７が燃焼室７を「狭くして」、出口開口１７を通って流れるために燃焼室７の中に存在する熱い空気を集めさせていることが明らかである。

【0036】

好ましい実施形態によれば、出口開口１７の自由通過面積は、全体として、燃焼室７の断面積の２０％より小さく、より詳細には、出口開口１７の自由通過面積は、全体として、燃焼室７の断面積の１０％から２０％の範囲であり、好ましくは、燃焼室７の断面積の１５％に等しい。

【0037】

添付図面に示され、図５により良好に見ることができる好ましい実施形態によれば、出口開口１７は、（互いに別個で独立した）複数の貫通孔３１を備え、複数の貫通孔３１は、横方向に第２の基壁１５を貫通し、円環を形成するように、管状体１２の中心長手方向軸１３の周りに対称的に配置される。好ましくは、出口開口（１７）は、少なくとも６個、好ましくは１０個（あるいは、８個～１２個）の貫通孔３１を備え、複数の貫通孔３１は、横方向に基壁１５を貫通し、円環を形成するように、管状体１２の中心長手方向軸１３の周りに対称的に配置される。本明細書に示されない異なる実施形態によれば、出口開口１７は、たとえば少なくとも２個の貫通孔３１または少なくとも３個の貫通孔３１といった、より少ない数の貫通孔３１を備える。本明細書に示されないさらなる実施形態によれば、出口開口１７は単一の貫通孔３１を備え、単一の貫通孔３１が、横方向に基壁１５を貫通し、管状体１２の中心長手方向軸１３と同軸である。

【0038】

添付図面に示される好ましい実施形態によれば、各貫通孔３１は、円形を有する（この実施形態では、より多数の貫通孔３１が通常存在し、これらは、全体的により小さい）。本明細書に示されない異なる実施形態によれば、各貫通孔３１は、細長い形状を有し、これは、円の円弧に沿って発現する（この実施形態では、より少数の貫通孔３１が通常存在し、これらは、全体的により大きい）。さらに、円形を有する貫通孔３１および細長い形状を有する貫通孔３１の両方が存在することができる。

【0039】

図６、図７、および図８によれば、加熱装置６がフレームホルダ本体３２を備え、フレームホルダ本体３２は、少なくとも部分的に、ノズル２２の区域中の供給チャネル２１の内側に配置され、供給チャネル２１および燃料インジェクタ９と（すなわち、長手方向軸１３と）同軸であって、燃料インジェクタ９の注入点の前に（すなわち、燃料が燃料インジェクタ９から流れ出る燃料出口孔の前に）ある。特に、フレームホルダ本体３２は、燃料インジェクタ９の注入点（燃料出口孔）からゼロ以外の距離に配置され、その結果、フレームホルダ本体３２は、燃料インジェクタ（９）の注入点（燃料出口孔）から離間される（遠くに離される）。

【0040】

添付図面に示される好ましい実施形態によれば、フレームホルダ本体３２は、供給チャネル２１の内側に完全に配置され、フレームホルダ本体３２のより大きい基部は、ノズル２２の区域中でちょうど終端する（すなわち、フレームホルダ本体３２のより大きい基部は、ノズル２２が開口する供給チャネル２１の基壁と同一面となる）。本明細書に示されない異なる実施形態によれば、フレームホルダ本体３２は、ノズル２２に対して引っ込んでおり（すなわち、フレームホルダ本体がノズル２２より少し前で終端する）、またはノズル２２を超えて突き出る（すなわち、供給チャネル２１から延びる）。

【0041】

添付図面に示される好ましい実施形態によれば、フレームホルダ本体３２は、燃料インジェクタ９の燃料出口孔に面する頂点を有する円錐形状および円形基壁を有し、円形基壁は頂点と対向し供給チャネル２１のノズル２２と軸方向に位置合わせされる。すなわち、フレームホルダ本体３２は、全面的に供給チャネル２１の内側に配置されて、供給チャネル２１のノズル２２の区域中で終端する（というのは、フレームホルダ本体３２の円形基壁は、供給チャネル２１のノズル２２と軸方向に位置合わせされるためである）。好ましくは（必ずというわけではないが）、フレームホルダ本体３２は、中心が中空である、すなわち、中心孔３３を有する。添付図面に示される好ましい実施形態によれば、フレームホルダ本体３２の中心孔３３は、非貫通孔であって、フレームホルダ本体３２の頂点に対向するフレームホルダ本体３２の基部から始まる。あるいは、フレームホルダ本体３２の中心孔３３は貫通孔であって、したがって、フレームホルダ本体３２を横方向に貫通する。添付図面に示される好ましい実施形態によれば、フレームホルダ本体３２の中心孔３３は円錐形状を有する（基本的には、フレームホルダ本体３２の形状を複製する）。あるいは、フレームホルダ本体３２の中心孔３３は円筒形状を有する。

【0042】

添付図面に示される好ましい実施形態によれば、フレームホルダ本体３２は、十字の形で径方向に配置される４本のスポーク３４によって、外側管状体２４に接続される（一般的に、少なくとも２本の径方向に配置されるスポーク３４がある）。添付図面に示される好ましい実施形態によれば、各スポーク３４は、燃料インジェクタ９に向けられた頂点を有する三角形の断面を有する。

【0043】

図９および図１０は、図２～図８に示される加熱装置６の変形形態を示す。

【0044】

図９および図１０に示される加熱装置６は、基壁１５を横方向に貫通し管状体１２の中心長手方向軸１３と同軸である単一の貫通孔３１を出口開口１７が備えるという点で、図２～図８に示される加熱装置６とは異なる。

【0045】

さらに、図９および図１０に示される加熱装置６は、フレームホルダ本体３２が中実である（すなわち、中心孔３３がない）こと、および単に２本のスポーク３４によって外側管状体２４に接続されることという点で、図２～図８に示される加熱装置６とは異なる。

【0046】

本明細書に記載の実施形態は、この理由で発明の保護の範囲を超えることなく、互いに組み合わせることができる。

【0047】

上述の加熱装置６は多くの利点を有する。

【0048】

まず、上述の加熱装置６により、供給チャネル２１のノズル２２によって導入される酸化空気と燃料インジェクタ９によって注入される燃料との間の理想的な混合のおかげで、すべての動作条件において（特に大量の熱を発生させるために大量の燃料が注入されるとき）、完全な燃料燃焼（すなわち、未燃燃料を排気ダクト３内へ導入することがない）が保証される。

【0049】

（特に、過剰な酸素で起こる「希薄」燃焼の場合に）燃焼室７の内側の高い燃焼安定性のおかげで完全な燃料の燃焼がやはり得られ、このため、炎は、消えること、または、燃焼室７から炎が周期的に出る振動性の運動で前後に動き、したがって排気ダクト３に向けて動くことが起こる結果にならない。燃焼室７を「狭くする」出口開口１７と炎の基部が「固定」されるフレームホルダ本体３２とが結びついた作用のおかげで、この高い燃焼安定性が得られる。燃焼室７を「狭くする」出口開口１７を使用するだけで（すなわち、フレームホルダ本体３２がない場合）、またはフレームホルダ本体３２を使用するだけで（すなわち、燃焼室７を「狭くする」出口開口１７がない場合）、燃焼安定性を増加させることができる。しかし、燃焼室７を「狭くする」出口開口１７とフレームホルダ本体３２とを一緒に組み合わせ、それらが一緒に結びついた様式で働くことによって、最高の燃焼安定性が得られる。

【0050】

特に、フレームホルダ本体３２は、その周りに、空気－燃料の混合気の渦を作り、渦が炎をインジェクタ９に向けて押す結果となる、すなわち、フレームホルダ本体３２と接触した状態で炎を保持する結果となる。他方では、燃焼室７を「狭くする」出口開口１７は、音響インピーダンスを構成し、これが炎の共振運動を壊し、このため、炎が長手方向軸１３に沿って前後に振動し（パルス状になり）、このため、排気ダクト３に向けて周期的に動くのを防ぐ。

【0051】

さらに、上述の加熱装置６はその全体的な寸法に関して高い火力を有し、すなわち、比較的小さくても、上述の加熱装置６は高い火力を生成する。

【0052】

最後に、上述の加熱装置６は、複雑でない形状を備えた、標準的な溶接および接合で結合が容易な少数の部品からなるため、製造するのが簡単で経済的である。

【符号の説明】

【0053】

１ 排気システム
２ 内燃機関
３ 排気ダクト
４ 消音器
５ 処理装置
６ 加熱装置
７ 燃焼室
８ ファン
９ 燃料インジェクタ
１０ スパークプラグ
１１ 出口ダクト
１２ 管状体
１３ 長手方向軸
１４ 基壁
１５ 基壁
１６ 側壁
１７ 出口開口
１８ 入口開口
１９ 入口ダクト
２０ 逆止弁
２１ 供給チャネル
２２ ノズル
２３ 静的ミキサ
２４ 外側管状体
２５ 内側管状体
２６ 内面
２７ 燃料噴射
２８ 円錐部分
２９ 円筒部分
３０ 貫通開口
３１ 貫通孔
３２ フレームホルダ本体
３３ 中心孔
３４ スポーク

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【外国語明細書】