JP2003524729A - 吸気側に配置した噴射装置によって燃料を噴射する往復ピストン式内燃機関 - Google Patents

吸気側に配置した噴射装置によって燃料を噴射する往復ピストン式内燃機関

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Abstract

(57)【要約】 シリンダ（１）あたり少なくとも２つの吸気通路（３）と、少なくとも１つの排気通路（４）と、少なくとも１個の点火装置（１４）と、燃焼室（１．１）とが備えられ、吸気通路が緩やかな傾斜角度で燃焼室に開口し、ピストンヘッド（１１．１）とシリンダカバー（２．２）が垂直断面でほぼルーフ状に形成され、更に吸気通路（３）の入口範囲近くにおいて吸気弁（６）の間からシリンダ（１）に開口する燃料噴射ノズル（８）が備えられ、シリンダ軸線（５）に対して測定した、燃料噴射ノズル（８）の噴射流軸線（１３）の角度が、吸気通路の角度よりも大きく、更にシリンダ軸線（５）の近くにおいてシリンダカバー（２．１）内に配置された点火装置（１４）と、ピストンヘッド（１１．１）内に配置された窪み状の凹部（１２）とが備えられ、この凹部の側壁が実質的にスキッシュ面（１８，１９）によって画成され、凹部が燃料噴射ノズル（８）の方に傾斜した窪み範囲（１２．１）を備え、凹部が燃料噴射ノズル（８）寄りの側で、上方に向いた急勾配の壁領域（１２．２）で終わっている、往復ピストン式内燃機関。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 火花点火されかつ直接燃料噴射される往復ピストン式内燃機関の場合には、燃
料が噴射装置からエンジンの作動室に直接噴射される。この噴射の時点について
、基本的に２つの運転方式がある。
【０００２】 いわゆる均質運転では、燃料が早く燃焼室に噴射され、一般的に燃焼空気の流
入中に、すなわち吸気弁が開放しているときに燃焼室に噴射される。それによっ
て、燃料と空気の混合気の良好な均質化が達成される。この運転方式は高負荷時
のエンジンの運転に適している。
【０００３】 いわゆる層状給気運転では、噴射は、ピストンがその上昇運動中にその上死点
の範囲に達したときに、吸気弁の閉鎖後初めて行われる。それによって、燃料は
、点火装置によって点火されるまで、シリンダ内に含まれる新鮮空気の一部だけ
と混合され、しかも場所的に制限されて混合される。この運転方式は特に、エン
ジンの部分負荷運転およびアイドリングに適用される。その際の利点は、吸気を
絞らずにエンジンを運転することができ、その際点火装置の近くにおいて燃料と
空気の比が確実に点火するために希薄すぎることがない。
【０００４】 これらの運転方式のために、シリンダ室への燃料の供給と混合気形成のための
異なる方法が知られている。この方法は２つのカテゴリに分けることができる。
【０００５】 いわゆる噴射流案内方法の場合には、噴射流が点火装置に直接向けられる。噴
射された燃料噴霧は燃焼空気と混合され、点火装置によって点火される。従って
、確実な層状給気運転は、点火装置が噴射装置のきわめて近い位置に配置される
ときにのみ保証される。それによって、動作点特有のきわめて小さな点火ウイン
ドウだけが設けられ、それに応じて大きな特性マップ範囲のための噴射流拡散の
調整が重要であるという欠点がある。更に、使用される噴射装置はきわめて正確
に製作しなければならない。この場合、長時間の運転における噴射装置の小さな
許容誤差または変化は、点火のために不利な限界条件をもたらす。
【０００６】 従って、層状給気運転における点火条件は、点火装置と噴射噴流の正確な形状
的な適合によってのみ達成可能である。それによって、これらのカテゴリの公知
の方法は、はっきりした強い給気運動を行わない。しかし、均質運転では、この
運動は燃料と空気の混合気の均質化を改善するために不充分である。これは有害
物質の放出増大と共に、出力低下および燃料消費増大を生じることになる。
【０００７】 この方法の他の欠点は、点火装置の直接的な噴射によって、点火装置の摩耗増
大、ひいては寿命の短縮を生じることである。
【０００８】 いわゆる壁案内方法では、層状給気運転において燃料噴射流がピストンヘッド
によって形成された燃焼室壁の部分から点火装置の方へ案内される。その際、強
い給気運動を補助するように作用する。この方法によって、点火装置の直接的な
噴射が避けられる。燃料噴射装置の許容誤差と運転状態は、前述の噴射流案内方
法の場合よりも重要ではない。この方法の欠点は、燃料がシリンダ室内への直接
噴射の際に燃焼室壁、特にピストンヘッドに達し、それによって所定の運転状態
で不完全な燃焼が行われる。この不完全な燃焼は未燃焼の炭化水素の放出を増大
させ、煤の放出を増大させることになる。この方法は従来、吸気側の燃料噴射装
置によって実施され、向きと回転方向に関して特殊である、噴射方向へのシリン
ダ給気のローラ状の流れの形成に基づいている。この流れは混合気噴射流をピス
トンヘッドの上方で案内して点火装置に案内する。給気運動のこの形状は急勾配
で直立する吸気通路によって達成可能である（欧州特許第０５５８０７２号公報
とドイツ連邦共和国特許出願公開第１９７０８２８８号公報）。これはエンジン
の構造高さを高くする。他の解決策によれば、シリンダ給気の所望な運動形態は
、吸気通路の特別な形成によってあるいは吸気弁の弁座範囲の形状によって達成
される（欧州特許第０４６３６１３号公報）。これは吸気系の流れ状態、ひいて
はエンジンの全負荷運転方法に不利に作用する。両者の場合、噴射流はピストン
ヘッドの凹部の方に向けられるので、層状給気運転の場合にはまだ液状の燃料が
ピストンヘッドに当たる。そこに形成される混合気がピストンヘッドの壁に接触
して点火装置の方に案内される。
【０００９】 この方法の場合、層状給気運転で必要な強力な給気運動は、均質範囲において
大きな燃焼騒音と大きな壁部熱損失を生じるので、不利に作用する。
【００１０】 ドイツ連邦共和国特許出願公開第１９７４１３８０号公報により、吸気弁を有
する、シリンダあたり２つの吸気通路と、排気弁を有する少なくとも１つの排気
通路と、少なくとも１個の点火装置と、シリンダ内で往復運動可能に案内される
ピストンのピストンヘッドとシリンダカバーとの間に形成された燃焼室とを備え
た往復ピストン式内燃機関が知られている。この内燃機関の場合、ピストンヘッ
ドとシリンダカバーが垂直断面図でほぼルーフ状に形成され、それぞれ一方のル
ーフ面が吸気弁に付設され、他方のルーフ面が排気弁に付設され、ルーフ面の方
向とピストンヘッドのルーフ面の方向に追従している。ピストンヘッドには、窪
み状の凹部が配置され、この凹部はピストンヘッド上のルーフ稜線の範囲にわた
って延び、それによって両ルーフ面にわたって延びている。燃料噴射ノズルは吸
気通路の入口範囲の近くて吸気弁の隣においてシリンダに開口している。点火装
置はシリンダカバー内で垂直なシリンダ軸線の近くに配置されている。
【００１１】 シリンダカバーとピストンヘッドをルーフ状に形成することによって、少しだ
け分けられた燃焼室が形成される。それによって、ピストンヘッド上の窪み状の
凹部と関連して、燃料噴射ノズルの方に向いたシリンダ給気の運動が生じる。吸
気通路が角度をなして燃焼室に開口しているので、吸気行程中に、タンブル流れ
が形成される。このタンブル流れは先ず最初に、シリンダカバーに沿って燃焼室
内に流入し、そして窪み状の凹部を通って燃料噴射ノズルに供給される。この流
れは圧縮行程でも維持される。
【００１２】 特に層状給気運転では、ピストンヘッド上方で空気が燃料噴射ノズルの方に案
内され、この空気に燃料が噴射される。それによって、層状給気運転で排気弁を
閉じた後ピストンがその上昇運動中にその上死点の近くにある時点で燃料噴射が
行われるときに、吸気弁のすぐ近くで改善された混合気拡散が生じる。噴射弁の
範囲内で、空気流がその方向を変え、点火装置の方に案内される。
【００１３】 この場合燃焼室容積が低減されるにもかかわらず、最適な混合気形成と共に、
燃料のために長い自由噴射路がシリンダ内の空気流の方向にかつ点火装置に向け
て供される。この場合、シリンダ壁への燃料の付着はわずかである。燃料噴射ノ
ズルの位置決めと関連して燃焼室を特別に形成することにより、きわめて偏平な
噴射流案内が可能となる。扇状に広がった噴射流は層状給気運転の場合にも、ピ
ストンヘッド上の窪み状の凹部の範囲において申し分なくかつほとんどピストン
ヘッドを濡らさずに、燃焼室に入ることができるので、燃料と空気の混合気は最
適な混合で点火装置に達する。
【００１４】 本発明の根底をなす課題は、火花点火および直接噴射される前述の種類の往復
ピストン式内燃機関において、特に部分負荷範囲における点火条件を改善し、有
害物質の放出を減らすことである。
【００１５】 この課題は本発明に従い、請求項１に記載した特徴を有する往復ピストン式内
燃機関によって解決される。
【００１６】 本発明の他の実施形と効果は、従属請求項と、概略図に基づく本発明の実施の
形態の次の説明から推察可能である。
【００１７】 図１に示した往復ピストン式内燃機関のシリンダ１はシリンダヘッド２を備え
ている。このシリンダヘッドは斜めに延びる２つの吸気通路３と、この吸気通路
に対してほぼ鏡像対称的な２つの排気通路４を備えている。図１の垂直断面図か
ら明らかなように、吸気通路３も排気通路４も、（シリンダヘッド平面２．１に
対して測定した）４５°よりも小さな角度でシリンダ室１．１に開口するように
、シリンダヘッド２内で案内されている。吸気通路３は吸気弁６によって開閉可
能であり、排気通路４は排気弁７によって開閉可能である。
【００１８】 シリンダヘッド２内の吸気弁６の範囲には、燃料噴射ノズル８が配置されてい
る。この燃料噴射ノズルは例えばコモンレール技術の高圧燃料直接噴射装置の一
部である。ここで示した、２つの吸気通路３を有する実施の形態の場合、燃料噴
射ノズル８はほぼ、吸気口をそれぞれ定める弁座リング６．１の下側エッジの高
さ位置で、シリンダ室１．１に開口している。この場合、燃料噴射ノズル８の噴
射軸線９はシリンダ軸線５の方に向き、同様にシリンダ軸線に対して角度をなし
て延びている。しかし、この角度は、垂直軸線に対して測定したとき、吸気通路
の流入角度よりも大きいので、噴射流軸線はシリンダ室内で非常に緩やかな傾斜
で延びている。
【００１９】 図示した実施の形態の場合、シリンダカバー２．２とピストン１１のピストン
ヘッド１１．１はルーフ状に形成されている。この場合、対応するルーフ面がそ
れぞれ吸気弁６と排気弁７に付設されている。ピストンヘッド１１．１には窪み
状の凹部１２が設けられている。この凹部は燃料噴射ノズル８に付設され、“ル
ーフの稜線”１１．２に対して横方向に両“ルーフ面”を通って延びている。
【００２０】 図１は吸気行程中のピストン１１の位置を示している。ピストン１１の下降運
動中、吸気弁６が開放する。この場合、新鮮空気流は排気側のルーフ面に沿って
燃焼室に流入し、タンブル流（矢印参照）の形をして先ず最初に下方にそしてピ
ストン上方で下方から上方に燃料噴射ノズル８の方に案内される。
【００２１】 均質運転の場合、すなわち高負荷下では、燃料噴射ノズル８から扇状に広がる
噴射流１３が噴射される。吸気弁６を閉じた後で、タンブル流はピストンの上昇
運動中均質な燃料空気混合気を形成しながらシリンダ給気（空気と燃料）を案内
する。そして、この混合気の燃焼は点火装置１４を介して開始される。この運転
方法の場合、ピストンヘッド１１．１の窪み状の凹部１２の作用はあまり重要で
はない。というのは、この場合混合気の形成が先ず第一に、ガス流入と同期する
燃料噴射によって行われるからである。従って、この運転方式では、弱められた
給気運動が好ましい。この給気運動は燃焼騒音発生に関して有利な燃焼過程を許
容し、高い比出力のために吸気系の多い流量を可能にする。
【００２２】 吸気通路３内に配置された制御可能な制御機構（開閉機構、図示していない）
の配置によって、シリンダ室１．１内のタンブル流の形成に更に影響を及ぼすこ
とができる。制御機構の配置と位置に応じて、シリンダ室１．１内に強いタンブ
ル流（層状給気運転のために制御機構が閉じているとき）または弱いタンブル流
（均質運転のために制御機構が開放しているとき）が発生させられる。シリンダ
軸線５に対して横方向に向いた隔壁Ｔを少なくとも１つの吸気通路３内に配置し
、この吸気通路を上側の部分通路と下側の部分通路に分割することにより、制御
可能な制御機構の作用を強めることができる。
【００２３】 図２はいわゆる層状給気運転、すなわちアイドリング乃至部分負荷までの運転
についての、シリンダ室１．１内でのピストン１１の位置と噴射時点での流れの
経過を示している。この場合、ガス交換弁（吸排気弁）６，７の閉鎖時に、燃料
噴射ノズル８から、適当なノズル形成によって扇状に広げられた燃料噴射流１３
がシリンダ室内に噴射される。吸気行程について図１に示したタンブル流は、ピ
ストンヘッド１１．１の窪み状の凹部１２の、吸気側の方に下り傾斜している窪
み底部１２．１によって、ピストン１１の上昇運動時に補助される。従って、圧
縮行程の終わり頃でも、燃料噴射ノズル８の開口の前で、シリンダカバーの方に
向いたタンブル流の上向き成分が維持される。このタンブル流に燃料噴射流が当
たる。この場合、燃料噴射流１３は実質的に凹部１２の底に直接的に接触しない
で、シリンダ室１．１内に入り、それによってシリンダ内に存在する空気と共に
点火しやすい混合気を形成しながら、吸気弁６の側から点火装置１４の方に渦状
に案内されて点火される。この場合、秩序正しい給気運動は遅い噴射時期に関連
して圧縮中に、燃料と空気を局所的に制限して予混合し、点火しやすい混合気と
して点火装置の近くに搬送するために利用される。燃焼開始後、給気の隣接する
範囲からの空気は給気運動に対応して燃焼を補助する。
【００２４】 ピストンヘッド１１．１内の凹部１２が図１の垂直断面図に示した形状に形成
されていると、上記の点火相および燃焼相のために、明確な改善が生じる。排気
側から吸気側にやや下降している窪みの底１２．１は、燃料噴射ノズル８寄りの
その側に、上向きの急勾配の壁領域１２．２に接続している。これによって、タ
ンブル流は図２において矢印で示すように、燃料噴射ノズル８の開口の手前で極
端に上向きに案内される。層状給気運転で燃料噴射流が燃焼室に入ると、すなわ
ちピストンが上死点に近づくと、燃料噴射流はこの範囲において上側に向いた圧
縮空気の流れ成分に当たり、この圧縮空気と混合し、そして点火装置１４の方に
点火可能な混合気として一緒に運ばれる。
【００２５】 上記の作用は、窪み状の凹部１２が図３に示した有利な形をしていると、更に
改善可能である。この場合、側壁１６と窪みの底１２．１の間の範囲１５はほぼ
台形である。この台形の短辺は上向きの急勾配の壁領域１２．２によって形成さ
れている。周囲のスキッシュ面における窪み状の凹部１２のエッジ１７の延長形
状は、図３に示すように、投影図で、窪みの底１２．１を画成する台形輪郭にほ
ぼ一致している。
【００２６】 しかし、エッジ１７の延長形状は、図７に示すように、長方形輪郭まで変更可
能である。
【００２７】 燃料噴射ノズル８の方向に同様に傾斜して延びている窪みの底１２．１の台形
輪郭とこの台形輪郭の上側の画成エッジ１７内における、急勾配の壁領域１２．
２の長さを適切に設定することにより、上向きの流れ成分の速度と“流量”並び
に混合の質に影響を与えることができる。画成エッジ１７の範囲内の壁領域１２
．２の長さは、上昇する空気流に入る燃料の分割が避けられるように採寸すべき
である。この場合、スキッシュ面１８から窪み状の凹部１２の両側への横方向流
れ、特に壁領域１２．２のエッジ１７．１と燃料噴射ノズル８の開口との間に配
置されたスキッシュ面１９からの斜め上向きの流れが重要である。この流れは渦
硫化の改善、ひいては空気と燃料の混合の改善をもたらす。スキッシュ面１９と
それに続くルーフ面との間の線１９．１は好ましくは直線であり、エッジ１７．
１に対して平行に延びている。エッジ１７．１に対して垂直に測定した、吸気側
のシリンダ壁に対する間隔ａを変更することにより、燃料と空気の混合を最適化
することができる。この間隔ａはシリンダ直径Ｄに関連して、０．２Ｄに等しい
かまたはそれよりも大きい。
【００２８】 窪みの底１２．１は図１から判るように、例えば凹形に湾曲した延長形状を有
する。湾曲部は排気側から先ず水平に移行し、そしてシリンダ軸線５に関連して
丸められて急勾配で上方に案内され、急勾配の壁領域１２．２を形成している。
急勾配の壁領域１２．２の傾斜は、零傾斜、すなわちシリンダ軸線５に対して平
行な方向からから出発して、図１に付設した図９に示すように、シリンダ軸線５
に対して測定した正の角度αと負の角度αの間とすることができる。
【００２９】 壁領域１２．２の面がくぼみ底１２．１から出発して、少なくともエッジ１７
．１の範囲において燃料噴射ノズルの方に向くような角度が正の角度として定義
される。
【００３０】 壁領域１２．２の面がくぼみ底１２．１から出発して、点火装置１４の方向に
向き、アンダーカット形成するような角度が負の角度として定義される。
【００３１】 均質運転中における点火過程と燃焼過程のためのピストン底の形状は実際には
重要ではないが、層状給気運転においては、本発明による構造によって大幅な改
善が達成される。この場合、負の角度αが特に有利である。というのは、凹部１
２によって案内される空気流が点火装置の方に明確に案内されるからである。
【００３２】 図４の横断面図に示すように、凹部１２はほぼ槽状に形成され、平らな窪み底
１２．１を有する。この場合、側壁は上側の画成エッジ１７の延長形状に応じて
垂直に形成可能である。壁領域１２．２に接する範囲内での垂直な延長形状と、
壁領域１２．２と反対側の範囲までの、外側に傾斜した延長形状は、空気の適切
な案内のために合目的である。
【００３３】 図５（平面図）と図６（図５のＶＩ−ＶＩ線に沿った垂直断面図）は他の実施
の形態を示している。この実施の形態では、窪み状の凹部１２の排気側のエッジ
１７．３がシリンダ軸線５の近くまで達し、“ルーフ稜線”１１．２の方向に対
してほぼ平行に延びている。これによって、図１と図３の実施の形態と比較して
、窪みの底１２．１の輪郭の延長形状は、前述の実施の形態に対応して急勾配の
壁領域１２．２に接続するために、吸気側の方に幾分大きく傾斜している。この
急勾配の壁領域はスキッシュ面１９に対してエッジ１７．１によって画成されて
いる。この実施の形態の場合にも、画成エッジ１７の全体の延長形状は投影図で
ほぼ台形である。この場合、台形の“高さ”は図３の実施の形態よりも低い。
【００３４】 図７は、図３の実施の形態の変形を示している。この場合、窪みの底１２．１
の台形輪郭から出発して、窪み状の凹部１２の画成エッジ１７は、投影図でほぼ
長方形の輪郭を有する。
【００３５】 図８は、ピストン底１２．１の鞍形の隆起部２０を備えた変形の、図４と同様
な横断面を示している。この隆起部は排気側から吸気側の壁領域１２．２の方に
延びている。これによって、流れが２つの“分流”の形で壁領域１２．２を経て
上方に案内されるので、この手段によっても、燃料噴射流の“分割”が避けられ
る。この場合、鞍形の隆起部を急勾配の壁領域１２．２に隣接する窪みの底の範
囲にのみ配置することで充分である。隆起部は壁領域１２．２内まで延びていて
もよい。
【００３６】 ピストンヘッドが上記の窪み状の凹部１２を有することにより、一方では吸気
過程の際に特別に形成された吸気通路３によって生じる給気運動が促進され、そ
の後のピストン１１の圧縮行程の終わりまで充分に維持される。上記の凹部１２
は更に、シリンダカバー２．２のルーフ形状と関連して、圧縮の終わり頃に、シ
リンダカバー２．２とピストンヘッド１１．１の適合したルーフ形状に起因して
主燃焼室内の給気が実質的に窪み１２上で圧縮されるときに、円筒形の給気運動
を加速する。
【００３７】 更に、この窪み状の凹部１２が燃料噴射流１３の方にやや傾斜していることに
より、充分な噴射流自由長さが保証される。これは、液体燃料による燃焼室壁の
湿潤を回避する。
【００３８】 図１０，１１，１２には、本発明による実施の形態の他の変形が平面図（図１
０）と、図１０のＸＩ−ＸＩ線とＸＩＩ−ＸＩＩ線に沿った二つの垂直断面図で
示してある。この実施の形態の変形は実質的に、図３の窪み状凹部１２の形状と
、図８の形状の組み合わせを示している。図１０，１１，１２から判るように、
鞍形の隆起部２０．１が排気側から吸気側の方に案内されている。この場合、鞍
形の隆起部２０．１が先ず最初にピストンヘッド１１．１の排気側のルーフ面の
延長形状に追従し、そしてルーフ稜線１１．２から間隔をおいて窪みの底１２．
１の方に傾斜している。それによって、図１０の平面図で、画成エッジ１７のほ
ぼ“ハート状の”延長形状が生じる。この延長形状の尖端部は急勾配の壁領域１
２．２の画成エッジ１７によって形成される。好ましくは、急勾配の壁領域１２
．１と反対側の鞍形隆起部２０．１の面範囲１２．３が凹形の面として形成され
、比較的に小さな曲率で、急勾配の壁領域１２．２に達する前の窪みの底のほぼ
水平な範囲に接続している。これに対して、鞍形の隆起部２０．１に隣接する両
窪み範囲１２．３は図１２に示すように、急勾配の壁領域１２．２の方に比較的
に緩やかに傾斜している延長形状を有する。
【００３９】 図５，６と図１０，１１，１２に対応して窪み状の凹部１２を形成すると、給
気運動補助作用が弱い場合、すなわち回転数が低い場合、空気と混合された噴射
流を点火装置１４に搬送するために、ピストン軸線５の近くにある、ピストン窪
みの排気側の壁領域１２．３が利用されるという利点がある。
【００４０】 燃焼室に律動的に入る燃料噴射流は壁範囲１２．３において点火装置１４の方
に案内される。燃焼噴射ノズル８の噴射軸線が少しだけ傾斜し、燃料噴射ノズル
の開口とピストン窪みの壁部分１２．３の間の間隔が大きいので、液体燃料によ
るピストンヘッドの湿潤が充分に回避される。上死点の方に移動するピストンに
よる、燃料噴射流の自由拡散の制限は、比較的に遅い時点で初めて行われるので
、混合気形成のために長い時間が供され、蒸発した燃料だけがシリンダ軸線５に
対して比較的に短い間隔をおいて延びる壁部分１２．３に当たる。
【００４１】 壁部分１２．３がピストン窪みの鞍形隆起部２０．１の画成部を形成するピス
トン窪み１２の“ハート状の”輪郭を有する、図１０，１１，１２の実施の形態
の場合、燃焼室内でシリンダ軸線５に対する横方向軸線回りに延びるタンブル流
が、鞍形隆起部２０．１の側方を画成する窪み範囲１２．４によって、圧縮行程
の間、噴射時点のピストン上側位置に達するまで保たれるという利点がある。こ
の場合、空気は側方の両窪み範囲１２．４から急勾配の壁領域１２．２の方に案
内される。他方では、急勾配の壁領域１２．２に沿って上昇する空気による噴射
流の分割は、スキッシュ面１９の範囲からシリンダ室内に押しのけられる空気に
よって回避される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 吸気行程中の給気運動を示す、シリンダの垂直断面図である。
【図２】 部分負荷運転中の噴射を示す、往復ピストン式内燃機関のシリンダの垂直断面
図である。
【図３】 実施の形態のピストンヘッドの平面図である。
【図４】 図３のＩＶ−ＩＶ線に沿ったピストンヘッドの横断面図である。
【図５】 図３，４の実施の形態の変形を示す平面図である。
【図６】 図５のＶＩ−ＶＩ線に沿った垂直断面図である。
【図７】 他の実施の形態のピストンヘッドの平面図である。
【図８】 図３または図５の実施の形態の変形の横断面図である。
【図９】 急勾配の壁領域の異なる配向を概略的に示す図である。
【図１０】 変形の平面図である。
【図１１】 図１０のＸＩ−ＸＩ線に沿った垂直断面図である。
【図１２】 図１０のＸＩＩ−ＸＩＩ線に沿った垂直断面図である。
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１４年１月２４日（２００２．１．２４）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】 いわゆる壁案内方法では、層状給気運転において燃料噴射流がピストンヘッド
によって形成された燃焼室壁の部分から点火装置の方へ案内される。その際、強
い給気運動を補助するように作用する。この方法によって、点火装置の直接的な
噴射が避けられる。燃料噴射装置の許容誤差と運転状態は、前述の噴射流案内方
法の場合よりも重要ではない。この方法の欠点は、燃料がシリンダ室内への直接
噴射の際に燃焼室壁、特にピストンヘッドに達し、それによって所定の運転状態
で不完全な燃焼が行われる。この不完全な燃焼は未燃焼の炭化水素の放出を増大
させ、煤の放出を増大させることになる。この方法は従来、吸気側の燃料噴射装
置によって実施され、向きと回転方向に関して特殊である、噴射方向へのシリン
ダ給気のローラ状の流れの形成に基づいている。この流れは混合気噴射流をピス
トンヘッドの上方で案内して点火装置に案内する。給気運動のこの形状は急勾配
で直立する吸気通路によって達成可能である（欧州特許第０５５８０７２号公報
とドイツ連邦共和国特許出願公開第１９７０８２８８号公報）。これはエンジン
の構造高さを高くする。他の解決策によれば、シリンダ給気の所望な運動形態は
、吸気通路の特別な形成によってあるいは吸気弁の弁座範囲の形状によって達成
される（欧州特許第０４６３６１３号公報）。これは吸気系の流れ状態、ひいて
はエンジンの全負荷運転方法に不利に作用する。両者の場合、噴射流はピストン
ヘッドの凹部の方に向けられるので、層状給気運転の場合にはまだ液状の燃料が
ピストンヘッドに当たる。そこに形成される混合気がピストンヘッドの壁に接触
して点火装置の方に案内される。 欧州特許出願公開第０８７５６７２号公報により、シリンダ軸線に対して傾斜
配置された吸気通路および排気通路と、吸気通路に付設された燃料噴射装置を備
えた往復ピストン式内燃機関が知られている。燃焼室を画成するシリンダカバー
とピストンヘッドはほぼルーフ状に形成されている。この場合、吸気通路と燃料
噴射装置寄りのルーフヘッドのルーフ面には、ほぼ小鉢状の凹部が設けられてい
る。この配置構造によって、タンブル流と重ね合わせた渦流が吸気行程中にシリ
ンダ室内に形成される際に、圧縮の増大につれてタンブル流が抑制され、圧縮行
程の終わり頃燃料を凹部に噴射可能である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ガイガー・ヨゼ ベルギー国、ハウゼット、ボッツェフェル ト、26 (72)発明者 バラウフ・イェルク ドイツ連邦共和国、アーヘン、パンネコー クヴェーク、３ Ｆターム(参考） 3G023 AA01 AB03 AC05 AD02 AD07 AD08 AD09 AD14 AG02

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 吸気弁（６）を有する、シリンダ（１）あたり少なくとも２
    つの吸気通路（３）と、排気弁（７）を有する少なくとも１つの排気通路（４）
    と、少なくとも１個の点火装置（１４）と、シリンダ（１）内で往復運動可能に
    案内されたピストン（１１）のピストンヘッド（１１．１）とシリンダカバー（
    ２．１）との間に形成された燃焼室（１．１）とが備えられ、吸気通路がシリン
    ダヘッド平面（２．１）に対して測定した緩やかな傾斜角度で燃焼室に開口し、
    ピストンヘッド（１１．１）とシリンダカバー（２．１）が垂直断面でほぼルー
    フ状に形成され、それぞれ一方のルーフ面が吸気弁（６）に付設され、他方のル
    ーフ面が排気弁（７）に付設され、シリンダカバー（２．１）のルーフ面の向き
    がピストンヘッド（１１．１）のルーフ面の向きに一致しており、更に吸気通路
    （３）の入口範囲近くにおいて吸気弁（６）の間からシリンダ（１）に開口する
    燃料噴射ノズル（８）が備えられ、シリンダ軸線（５）に対して測定した、燃料
    噴射ノズル（８）の噴射流軸線（１３）の角度が、吸気通路の角度よりも大きく
    、更にシリンダ軸線（５）の近くにおいてシリンダカバー（２．１）内に配置さ
    れた点火装置（１４）と、ピストンヘッド（１１．１）内に配置された窪み状の
    凹部（１２）とが備えられ、この凹部の側壁が実質的にスキッシュ面（１８，１
    ９）によって画成され、凹部がピストンヘッド上のルーフ稜線（１１．２）と交
    叉し、かつ両ルーフ面の範囲にわたって延び、凹部が燃料噴射ノズル（８）の方
    に傾斜した窪み範囲（１２．１）を備え、凹部が燃料噴射ノズル（８）寄りの側
    で、上方に向いた急勾配の壁領域（１２．２）で終わっていることを特徴とする
    往復ピストン式内燃機関。
  2. 【請求項２】 側壁（１６）と窪み底（１２．１）の間の移行範囲（１５）
    がほぼ台形の輪郭を有し、この台形の短辺が上方に向いた急勾配の壁領域（１２
    ．２）によって形成されていることを特徴とする請求項１記載の往復ピストン式
    内燃機関。
  3. 【請求項３】 スキッシュ面（１８，１９）によって画成された、窪み状凹
    部（１２）のエッジ（１７）の延長形状が投影図で、窪み底（１２．１）を画成
    する台形輪郭にほぼ一致していることを特徴とする請求項２記載の往復ピストン
    式内燃機関。
  4. 【請求項４】 スキッシュ面（１８，１９）によって画成された、窪み状凹
    部（１２）のエッジ（１７）の延長形状が投影図で、長方形輪郭にほぼ一致して
    いることを特徴とする請求項２記載の往復ピストン式内燃機関。
  5. 【請求項５】 窪み底（１２．１）が鞍形の隆起部（２０；２０．１）を備
    え、この隆起部が排気側から吸気側の方に延びていることを特徴とする請求項１
    〜４のいずれか一つに記載の往復ピストン式内燃機関。
  6. 【請求項６】 鞍形の隆起部（２０；２０．１）が排気側から先ず最初に、
    ピストンヘッド（１１．１）のルーフ面の延長形状に沿って上昇し、ルーフ稜線
    （１１．２）の手前に間隔をおいて、窪み底（１２．１）の方に下降しているこ
    とを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の往復ピストン式内燃機関。
  7. 【請求項７】 ルーフ面が少なくとも吸気側で平らなスキッシュ面（１９）
    に接続していることと、窪み状凹部（１２）の上向き急勾配の壁領域（１２．１
    ）のエッジ（１７．１）が、平らなスキッシュ面（１９）と傾斜したルーフ面と
    の間の接続線（１９．１）に対して間隔をおいてルーフ面内で延びていることを
    特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の往復ピストン式内燃機関。
  8. 【請求項８】 接続線（１９．１）が直線状に延びていることを特徴とする
    請求項１〜５のいずれか一つに記載の往復ピストン式内燃機関。
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