JP2010242740A

JP2010242740A - 内燃機関

Info

Publication number: JP2010242740A
Application number: JP2009261851A
Authority: JP
Inventors: Bjorn Dirumdam; ビョルン・ディルムダム; Sascha Stoll; サーシャ・シュトル; Ingo Wilke; インゴ・ヴィルケ
Original assignee: MAN Diesel SE
Current assignee: MAN Energy Solutions SE
Priority date: 2009-04-04
Filing date: 2009-11-17
Publication date: 2010-10-28
Also published as: FI20105270A0; KR20100110713A; CN101858246B; DE102009016466A1; CN101858246A; FI20105270A

Abstract

【課題】点火装置のより効率的な冷却が可能であるような内燃機関を提供する。
【解決手段】本発明は、燃料ガスのための内燃機関、特にオットー式ガスエンジンに関する。当該内燃機関は少なくとも一つの燃焼室（４）を有し、燃料ガス管に接続されている燃料ガスノズル（７）が燃焼室（４）内に出口を有しており、それによって燃料ガスを前記燃焼室（４）内に供給し、前記内燃機関は前記燃焼室（４）内に突出している点火装置（６）を有し、それによって前記燃料ガスに点火を行う。本発明によれば前記燃料ガスノズル（７）は前記燃焼室（４）内に出口を有し、それによって前記燃料ガスノズル（７）から前記燃焼室（４）内に供給される燃料ガス噴流（８）は前記点火装置（６）に向けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は請求項１のおいて書き部分に記載の内燃機関に関する。

特許文献１からガス状燃料のための内燃機関が知られている。当該内燃機関は主燃焼室と、当該主燃焼室から隔離された予燃焼室とを備えている。予燃焼室は少なくとも一つの開口部を介して主燃焼室と連通されている。予燃焼室には、燃料ガス管に接続されている燃料ガスノズルが出口を有しており、それによって燃料ガスは予燃焼室内に供給される。このとき燃料ガスは、予燃焼室に存在する希薄な燃料ガス・空気混合気と混合され、当該混合気の濃度を向上させる。予燃焼室内には点火装置が突出し、濃度の向上した燃料ガス・空気混合気に点火を行い、それによって最終的には主燃焼室に存在する燃料ガス・空気混合気の点火を行う。

このような内燃機関の点火装置は運転中に高温に曝されている。点火装置が早期に磨耗することを避け、それによって点火装置の寿命を増大させるために、従来技術から知られている内燃機関において、点火装置は以下のような方法で冷却される。すなわち、燃料ガスノズルを介して予燃焼室内に供給される比較的冷たい燃料ガスを、先行する燃焼行程から得られるとともに予燃焼室に存在する比較的熱い排ガスと混合し、その結果得られる、予燃焼室に存在する排ガス・空気混合気と、燃料ガスノズルを介して個々の予燃焼室内に供給される燃料ガスとの混合気の温度によって個々の点火装置を冷却するというものである。

しかしながら前記の方法では点火装置の冷却は限定的にしか保証し得ない。そのために、点火装置のより効率的な冷却が可能であるような内燃機関が求められている。

独国特許出願公開第１０２１７９９６号明細書

前記の点に鑑み、本発明は新式の内燃機関を提供することを課題とする。

前記の課題は請求項１に記載の内燃機関によって解決される。本発明によれば燃料ガスノズルは燃焼室内に出口を有し、それによって燃料ガスノズルから燃焼室内に供給される燃料ガス噴流は点火装置に向けられている。

本発明による内燃機関において、燃料ガスノズルは個々の燃焼室内に出口を有し、それによって燃料ガスノズルから個々の燃焼室内に供給される燃料ガス噴流は点火装置に向けられている。これによって点火装置の強制冷却が実現され、当該強制冷却は燃焼室に存在する燃料ガス・空気混合気を、燃料ガスノズルを介して供給される燃料ガスと混合することによって調整される従来の冷却効果を支援する。それによって、点火装置の温度負荷を著しく低下させることができ、それによって最終的に点火装置の寿命が延びる。その結果、内燃機関に関する保守整備間隔を著しく延長もしくは増大させることができる。

本発明の好適なさらなる形成は従属請求項と以下の詳細な説明に記載されている。本発明の実施の形態を図面に基づいて以下により詳しく述べるが、本発明は当該実施の形態に限定されるものではない。

本発明に係る内燃機関の部分概略図である。

図１は本発明に係る内燃機関の好適な実施の形態の部分概略図である。当該内燃機関は好適にオットー式ガスエンジンとして実装されている。すなわち、内燃機関のシリンダーヘッド１の領域において当該シリンダーヘッドは内燃機関の主燃焼室２を画定している。図１によれば内燃機関のシリンダーヘッド１にはインサート部３が係合しており、当該インサート部はシリンダーヘッド１内に好適にねじ留めされている。インサート部３は予燃焼室４を画定し、当該予燃焼室は主燃焼室２から隔離されているとともに少なくとも一つの開口部５を介して当該主燃焼室と連通されている。

予燃焼室４内には点火装置６が突出しており、当該点火装置は好適に少なくとも一つの点火電極を有するとともに点火プラグとして形成されている。図に示されていない燃料ガス管に接続されている燃料ガスノズル７を介して、燃料ガスを予燃焼室４内に噴射することができる。このとき燃料ガスノズル７を介して予燃焼室４内に噴射される燃料ガスは、予燃焼室４に存在する希薄な燃料ガス・空気・排ガス混合気と混合され、その際、当該混合気の濃度を向上させる。点火装置は予燃焼室４において、濃度が向上された燃料ガス・空気混合気に点火を行うために用いられる。

本発明において、燃料ガスノズル７は予燃焼室４を画定しているインサート部３に配設されており、それによって燃料ガスノズル７は予燃焼室４内に出口を有し、これによって燃料ガスノズル７から予燃焼室４内に供給される燃料ガス噴流８は点火装置６に向けられている。

このとき燃料ガスノズル７から予燃焼室４内に供給される燃料ガス噴流８は点火装置６の周囲をダイレクトもしくは直接的に循環し、好ましくは点火装置６の単独または個々の電極の周囲と、インサート部３に接している点火装置６の座部の周囲とを循環する。

本発明に係る内燃機関において予燃焼室４内に突出している点火装置６を効率的に冷却することができる。すなわち、燃料ガスノズル７を介して予燃焼室４内に供給される比較的冷たい燃料ガスを、予燃焼室４に存在する比較的熱く、かつ希薄な燃料ガス・排ガス・空気混合気と混合することによっても、本発明に係る燃料ガスノズル７の配置によって実現される、比較的冷たい燃料ガスを点火装置６の周囲に循環させることによっても、冷却が行われ、それによって点火装置６、特に点火装置６の単独または個々の電極と、インサート部３に接している点火装置６の座部との効率的な強制対流冷却を達成することができる。

図１によれば点火装置６と燃料ガスノズル７とは、予燃焼室４を画定しているインサート部３の互いにおよそ９０°オフセットされた壁部に配設されており、それによって燃料ガスノズル７から予燃焼室４内に供給される燃料ガス噴流８の主たる伸張方向は、点火装置６の主たる伸張方向に対してほぼ垂直になっている。

従って本発明に係る内燃機関においては、点火装置を冷却するために燃料ガスノズルを介して燃焼室内に供給される燃料ガス噴流および、それとともに燃料ガスの流れが十分に利用される。燃料ガス噴流は冷却すべき個々の点火装置に向けられ、それによって当該点火装置は燃料ガスによって環流され、それによって点火装置の効率的な強制対流冷却が実現される。点火装置に対して燃料ガスをこのように環流させることは、内燃機関のいわゆるクランク角の１８０°まで調整することができる。本発明により、比較的冷たい燃料ガス噴流を点火装置に目標を定めて吹きつけることにより、点火装置の効果的な冷却が実現され、当該効果的な冷却は、比較的冷たい燃料ガスを、燃焼室に存在する比較的熱い燃料ガス・排ガス・空気混合気と混合することから成る冷却を支援する。それによって、点火装置の温度負荷を著しく低下させることができ、それによって最終的に点火装置の寿命を延ばすことができる。

燃料ガスノズル７から予燃焼室４内に供給される燃料ガス噴流８は点火装置６の周囲をダイレクトもしくは直接的に循環することが好ましいが、燃料ガスノズル７から予燃焼室４内に供給される燃料ガス噴流８は点火装置６にかすかに触れて通過するか、あるいは例えば直接的に流れが当たる壁を介して間接的に点火装置の周囲を循環することも可能である。

１シリンダーヘッド
２主燃焼室
３インサート部
４予燃焼室
５開口部
６点火装置
７燃料ガスノズル
８燃料ガス噴流

Claims

燃料ガスのための内燃機関、特にオットー式ガスエンジンであって、当該内燃機関は少なくとも一つの燃焼室を有し、燃料ガス管に接続されている燃料ガスノズルが前記燃焼室内に出口を有しており、それによって燃料ガスを前記燃焼室内に供給し、前記内燃機関は前記燃焼室内に突出している点火装置を有し、それによって前記燃料ガスに点火を行う、内燃機関において、
前記燃料ガスノズル（７）は前記燃焼室（４）内に出口を有し、それによって前記燃料ガスノズル（７）から前記燃焼室（４）内に供給される燃料ガス噴流（８）は前記点火装置（６）に向けられていることを特徴とする内燃機関。
前記燃料ガスノズル（７）は前記燃焼室（４）内に出口を有し、それによって前記燃料ガスノズル（７）から前記燃焼室（４）内に供給される前記燃料ガス噴流（８）は前記点火装置（６）の周囲を循環することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関。
前記燃料ガスノズル（７）から前記燃焼室（４）内に供給される前記燃料ガス噴流（８）は、前記点火装置（６）の少なくとも一つの電極および／または前記点火装置（６）の座部の周囲を循環することを特徴とする請求項２に記載の内燃機関。
前記燃料ガスノズル（７）は前記燃焼室（４）内に出口を有し、それによって前記燃料ガスノズル（７）から前記予燃焼室（４）内に供給される前記燃料ガス噴流（８）の主たる伸張方向は、前記点火装置（６）の主たる伸張方向に対してほぼ垂直になっていることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の内燃機関。
前記燃料ガスノズル（７）と前記点火装置（６）とは、前記燃焼室（４）を画定しているとともに、互いにおよそ９０°オフセットされた壁部に係合していることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の内燃機関。
前記燃料ガスノズル（７）から前記燃焼室（４）内に供給される前記燃料ガス噴流（８）は、直接的に前記点火装置（６）に向けられているとともに前記点火装置（６）の周囲を直接的に循環することを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の内燃機関。
前記燃料ガスノズル（７）から前記燃焼室（４）内に供給される前記燃料ガス噴流（８）は、前記点火装置（６）にかすかに触れて通過するか、あるいは例えば直接的に流れが当たる壁を介して間接的に前記点火装置（６）の周囲を循環することを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の内燃機関。
主燃焼室（２）と、当該主燃焼室（２）から隔離された予燃焼室（４）であって、
前記予燃焼室（４）は少なくとも一つの開口部（５）を介して前記主燃焼室（２）と連通されており、前記予燃焼室（４）内には、燃料ガス管に接続されている燃料ガスノズル（７）が出口を有しており、それによって前記燃料ガスを前記予燃焼室（４）内に供給するとともに前記予燃焼室（４）に存在する希薄な燃料ガス・排ガス・空気混合気と混合し、その際当該混合気の濃度を向上させ、前記予燃焼室（４）内に突出している前記点火装置（６）によって前記濃度が向上された燃料ガス・空気混合気に点火可能である、主燃焼室（２）と、当該主燃焼室（２）から隔離された予燃焼室（４）とを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の内燃機関。