JP5048581B2 - 点火装置 - Google Patents

Description

本発明は、請求項１のおいて書きに記載された、点火装置に関する。本発明はさらにガスエンジン及びディーゼルエンジンに関する。

ガスエンジン内では、燃料空気混合気が燃焼され、その際、燃料空気混合気は、ガスエンジンの少なくとも一つの点火装置の助けを借りて点火される。従来の技術より知られているガスエンジンにおいては、該点火装置または各点火装置はスパークプラグとして構成されており、該スパークプラグは、非分割式の燃焼室、または、主燃焼室から分離された予燃焼室の中に突き出しており、燃焼室または予燃焼室内において燃料空気混合気に引火させる。点火のためには高い点火エネルギーが必要であり、該点火エネルギーはエンジン出力の上昇に比例する以上に高くなる。

特許文献１より、燃料空気混合気に点火するために高い点火エネルギーに到達できるガスエンジンが知られている。特許文献１によると、燃料空気混合気の点火は点火装置の助けを借りて行われ、その際該点火エネルギーを供給する点火装置の点火源は、点火対象の燃料空気混合物または点火対象の燃料空気混合物のガス状雰囲気に、間接的ではなく直接的に接する。この従来の技術においては、点火装置の点火源は腐食性の条件に暴露されるため、それにより点火源の早期磨耗につながる可能性がある。そのことは最終的には、耐用期間の短縮または保守間隔の短縮につながり、さらにはガスエンジンにとってコスト高になる。

現時点で未公開の独国未公開特許出願第１０２００５０５０ ４３５．３号明細書より、燃焼室または予燃焼室の中に突き出している少なくとも一つの点火装置を備えるガスエンジンが知られており、該点火装置または各点火装置には、点火源として機能する加熱装置が備わっており、また、それぞれの加熱装置は、スリーブ状の収容装置により点火対象の燃料空気混合物から分離されており、また、該加熱装置は、それぞれの収容装置において点火対象の燃料空気混合物が接している部分を、収容装置のその部分が燃料空気混合物の点火に必要な温度になるように加熱する。
独国特許発明第１０２１７９９６号明細書

本発明の課題はしたがって、新規の点火装置を提供することである。この課題は、請求項１に記載の点火装置により解決される。本発明においては、収容装置及び加熱装置は別個のコンポーネントとして構成されているため、加熱装置を収容装置の中に配置することも、収容装置から取り出すことも可能である。

本発明においては、収容装置及び加熱装置は別個のコンポーネントとして構成されている。そのため、加熱装置と収容装置を別個に作製することができる。加熱装置は収容装置内に配置することも、収容装置から取り出すことも可能である。加熱装置または収容装置の一方が故障した場合でも、もう一方のコンポーネントは再び使用できる。

本発明の好適な発展形によると、収容装置の壁厚は０．５〜３．０ｍｍ、望ましくは０．８〜１．５ｍｍであり、その材料は室温において熱伝導率が最大で２０Ｗ／（ｍ・Ｋ）、望ましくは最大１５Ｗ／（ｍ・Ｋ）である材料であり、また、最高１０００℃、特に最高１１００℃、望ましくは最高１２００℃の耐火温度を示す材料である。

好適には窒化珪素セラミックスまたは安定化酸化ジルコニウムまたは酸化物セラミックス繊維複合体から構成された加熱装置は、収容装置内において特に、加熱装置と収容装置との間に隙間ばめが存在するように配置される。

本発明の望ましい発展形は、従属請求項及び以下の説明から理解できる。以下に、図を用いて本発明の実施例を詳しく説明するが、これに限定されるわけではない。

本発明は、ガスエンジン、特にオットー・ガスエンジン、またはディーゼルエンジンのための点火装置に関する。本発明の点火装置は、燃料空気混合物に引火させるために燃焼室内に突き出している。その際、燃焼室は非分割式の燃焼室、または分割式の燃焼室として構成することができ、分割式の場合に燃焼室が主燃焼室と予燃焼室とに分割されている場合は、点火装置は燃焼室の予燃焼室内に突き出している。

図１から図８には、本発明のさまざまな実施形態が図示されており、図１から図８に図示されたすべての点火装置にはそれぞれ、加熱装置１０として構成された点火源が備わっており、該点火源は、スリーブ状の収容装置１１内に位置づけまたは配置されている。収容装置１１により加熱装置１０が分割または分離されているため、点火源は、燃焼室内の腐食性の雰囲気から分離されている。

加熱装置１０は、燃料空気混合物の点火に必要なエネルギーを加熱性能という形で提供する。加熱装置１０はこのとき収容装置１１を、燃料空気混合物の点火に必要な温度にまで加熱する。加熱装置１０は電気的な抵抗加熱器として実施することができる。

図１から図８のすべての実施形態において、加熱装置１０及び収容装置１１が別個のコンポーネントとして構成されていることが共通している。したがって加熱装置１０は収容装置１１とは別個に作製可能であり、収容装置１１内に配置可能であり、また、収容装置１１から取り出し可能である。

図１から図８のすべての実施形態においてはさらに、収容装置１１が、室温において最大で２０Ｗ／（ｍ・Ｋ）、望ましくは最大１５Ｗ／（ｍ・Ｋ）の熱伝導率を持つ材料から構成されていることが共通している。

特に収容装置は、熱伝導率が室温において２Ｗ／（ｍ・^＊Ｋ）〜２０Ｗ／（ｍ・^＊Ｋ）の範囲、特に５Ｗ／（ｍ・Ｋ）〜１５Ｗ／（ｍ・Ｋ）の範囲にある材料から構成されている

さらに、収容装置１０を構成する材料の耐熱温度は最高で１０００℃、特に最高で１１００℃、望ましくは最高で１２００℃である。

収容装置は特に、ニッケルベースの合金スチールまたは酸化物分散合金スチールで構成されている。

図１から図８の実施形態においてはさらに、収容装置１０の壁厚が望ましくは０．８ｍｍ〜１．５ｍｍの範囲にあることが共通している。点火対象の燃料空気混合物に接触している外側面１２においては、収容装置１１は、望ましくはセラミックス材料製であるか、または、収容装置１１はセラミックス材料で被覆されている。

また、収容装置１１を構成する材料により、点火対象の燃料空気混合物の腐食性雰囲気内での運用中に、その外側面１２に保護層として自ら酸化クロムまたは酸化アルミニウム特に酸化アルミニウムが形成されることも可能である。

図１から図８の実施形態においてはさらに、加熱装置１０が望ましくは窒化珪素セラミックスまたは安定化酸化ジルコニウムまたは酸化物セラミックス繊維複合体で構成されていることが共通している。

本発明の実施例が図示された図１から図２においては、収容装置１１の内径はそれぞれ収容装置１０の外径より大きいために、加熱装置１０と収容装置１１との間に自由空間が形成される。

図１及び図２の実施例においては、該自由空間は、充填材１３により満たされており、該充填材１３は望ましくは酸化マグネシウムである。充填材１３を使用することにより、加熱装置１０と収容装置１１との間の熱伝導が改善される。

さらに、外側から収容装置１１に作用する燃焼圧力が、充填材１３を介して加熱装置１０に伝達される。それにより、非常な高温における収容装置１１の材料の耐力低下は、充填材１３を介して収容装置１１に支持されることにより相殺される。そのため、外側スリーブ１１の材料は、より温度耐性が低いものにすることができる。充填材１３を使用することによりさらに、本発明の点火装置の耐振動性を改善することができる。

図３及び図４に図示された本発明の実施例においては、加熱装置１０は、加熱装置１０と収容装置１１との間に隙間ばめ１４または中間ばめが形成されるように収容装置１１内に配置されている。

そのために加熱装置１０の外径は、収容装置１１の内径よりわずかに小さくなっている。保持装置１５により、加熱装置１０が収容装置１１からの落下が防止される。

図５及び図６に図示された本発明の実施例においては、加熱装置１０は、加熱装置１０と収容装置１１との間にプレスばめ１６が形成されるように収容装置１１内にそれぞれ配置されている。図５及び図６の実施例におけるプレスばめは、加熱装置１０の適切な直径及び収容装置１１の適切な内径を選択することにより形成される。このとき加熱装置１０の外径は、収容装置１１の内径よりわずかに大きく、その場合の加熱装置１０と収容装置１１との間のプレスばめは、加熱装置１０を収容装置１１内に入れるために収容装置１１が加熱されるか及び／または加熱装置１１が冷却されることにより形成される。

図７及び図８の実施例においても、加熱装置１０と収容装置１１との間にはプレスばめ１７が形成されている。図７及び図８の実施例においては、プレスばめは、加熱装置１０の外径よりわずかに大きな内径を持つ収容装置１１に、加熱装置１０が差し込まれ、次に該加熱装置１０に電流が流されて、収容装置１１の最高温度に到達した後に収容装置１１が十分な高圧で圧縮され、それによりプレスばめまたは締まりばめを形成しつつ収容装置１１が加熱装置１０をはめ込む。

図７及び図８の実施例においては、加熱装置１０及び収容装置１１はまず隙間ばめを介して予備取り付けされ、その予備取り付け後に加熱装置１０に出力定格の電流が流され、その際、収容装置１１が赤く光り耐力が低下する最高温度に到達した後に、外側スリーブ１１が外側から加熱装置１０に押し付けられる。

そのために与圧室内において収容装置１１に高圧がかけられる。代替的に収容装置１１にローラをかけたり、またはその他の機械的方法で加熱装置１０に押し付けることができる。収容装置１１の材料はこのとき可塑的に変形され、プレスばめを形成しながら最適な圧力配分で加熱装置１０をはめ込む。

図７及び図８の実施例においては、外側スリーブ１１を加熱装置１０に押し付ける前に、外側スリーブ１１と加熱装置１０との間に充填材、特に酸化マグネシウムを配置することが好適であり、その際、該充填材は外側１１を加熱装置１０に押し付ける際に圧縮され、外側スリーブと加熱装置１０との間において圧縮された状態ではさまれる。このことは図５及び図６の実施例においても可能であり、その場合は充填材は同様に外側１１と加熱装置１０との間のプレスばめを介して圧縮される。

図１から図８に図示した本発明の点火装置は、ガスエンジンにおいてもディーゼルエンジンにおいても使用可能である。

本発明の第１の実施例による、本発明の点火装置を大幅に図式化した図。 本発明の第２の実施例による、本発明の点火装置を大幅に図式化した図。 本発明の第３の実施例による、本発明の点火装置を大幅に図式化した図。 本発明の第４の実施例による、本発明の点火装置を大幅に図式化した図。 本発明の第５の実施例による、本発明の点火装置を大幅に図式化した図。 本発明の第６の実施例による、本発明の点火装置を大幅に図式化した図。 本発明の第７の実施例による、本発明の点火装置を大幅に図式化した図。 本発明の第８の実施例による、本発明の点火装置を大幅に図式化した図。

符号の説明

１０ 加熱装置
１１ 収容装置
１２ 外側表面
１３ 充填材
１４ 隙間ばめ
１５ 保持装置
１６ プレスばめ
１７ プレスばめ

Claims (20)

1. ガスエンジン用のまたはディーゼルエンジン用の燃料空気混合気を点火するための点火装置であって、該点火装置には点火源として機能する加熱装置が備わっており、また、収容装置により前記加熱装置は点火対象の燃料空気混合物から分離されており、また、前記加熱装置により、点火対象の燃料空気混合物に接する前記収容装置の部分は、収容装置の該部分が燃料空気混合物の点火に必要な温度になるように加熱される点火装置において、
   前記収容装置（１１）及び前記加熱装置（１０）が別個のユニットとして構成されているため、前記加熱装置（１０）を前記収容装置（１１）内に配置することができ、また、該収容装置（１１）から取り外すことができることを特徴とする、点火装置。
2. 前記収容装置（１１）を構成する材料の室温における熱伝導率が最大で２０Ｗ／（ｍ・Ｋ）であることを特徴とする、請求項１に記載の点火装置。
3. 前記収容装置（１１）を構成する材料の室温における熱伝導率が２Ｗ／（ｍ・Ｋ）〜２０Ｗ／（ｍ・Ｋ）の範囲にあることを特徴とする、請求項２に記載の点火装置。
4. 前記収容装置（１１）を構成する材料の室温における熱伝導率が５Ｗ／（ｍ・Ｋ）〜１５Ｗ／（ｍ・Ｋ）の範囲にあることを特徴とする、請求項２に記載の点火装置。
5. 前記収容装置（１１）を構成する材料の耐熱温度が最高で１０００℃、特に最高で１１００℃、望ましくは最高で１２００℃であることを特徴とする、請求項１から請求項４のいずれか一つに記載の点火装置。
6. 前記収容装置（１１）が、ニッケルベース合金スチールで構成されていることを特徴とする、請求項１から請求項５のいずれか一つに記載の点火装置。
7. 前記収容装置（１１）が、酸化物分散合金スチールで構成されていることを特徴とする、請求項１から請求項５のいずれか一つに記載の点火装置。
8. 前記収容装置（１１）の、前記点火対象の燃料空気混合物と接触する外側表面が、セラミックス材料で構成されているか、または、セラミックス材料で被覆されていることを特徴とする、請求項１から請求項７のいずれか一つに記載の点火装置。
9. 前記収容装置（１１）の壁厚が０．５ｍｍ〜３．０ｍｍの範囲にあることを特徴とする、請求項１から請求項８のいずれか一つに記載の点火装置。
10. 前記収容装置（１１）の壁厚が０．８ｍｍ〜１．５ｍｍの範囲にあることを特徴とする、請求項９に記載の点火装置。
11. 前記加熱装置（１０）が窒化珪素セラミックスで構成されていることを特徴とする、請求項１から請求項１０のいずれか一つに記載の点火装置。
12. 前記加熱装置（１０）が安定化酸化ジルコニウム、または酸化物セラミックス繊維複合体で構成されていることを特徴とする、請求項１から請求項１０のいずれか一つに記載の点火装置。
13. 前記加熱装置（１０）が、該加熱装置（１０）と前記収容装置（１１）との間に隙間ばめが形成されるように前記収容装置(１１)内に配置されていることを特徴とする、請求項１から請求項１２のいずれか一つに記載の点火装置。
14. 前記加熱装置（１０）が、該加熱装置（１０）と前記収容装置（１１）との間に中間ばめが形成されるように前記収容装置(１１)内に配置されていることを特徴とする、請求項１から請求項１３のいずれか一つに記載の点火装置。
15. 前記加熱装置（１０）が、該加熱装置（１０）と前記収容装置（１１）との間にプレスばめが形成されるように前記収容装置(１１)内に配置されていることを特徴とする、請求項１から請求項１４のいずれか一つに記載の点火装置。
16. 前記加熱装置（１０）と前記収容装置（１１）との間の自由空間に充填材(１３)、特に酸化マグネシウムが充填されていることを特徴とする、請求項１から請求項１５のいずれか一つに記載の点火装置。
17. 燃料空気混合気を燃焼させるためのガスエンジン、特にオットー・ガスエンジンであって、燃焼室または予燃焼室内に突き出した、該燃料空気混合気を点火するための点火装置を少なくとも一つ備えたガスエンジンにおいて、
    該点火装置または各点火装置が、請求項１から請求項１６のいずれか一つに基づいて構成されていることを特徴とするガスエンジン。
18. 燃焼室または予燃焼室内に突き出した、燃料空気混合物を点火するための点火装置を少なくとも一つ備えた、燃料空気混合物燃焼用のディーゼルエンジンにおいて、
    該点火装置または各点火装置が、請求項１から請求項１６のいずれか一つに基づいて構成されていることを特徴とするディーゼルエンジン。
19. 請求項１から請求項１６のいずれか一つに基づく点火装置の、ガスエンジン内での使用法。
20. 請求項１から請求項１６のいずれか一つに基づく点火装置の、ディーゼルエンジン内での使用法。

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