JP6381095B2 - 燃焼機関 - Google Patents

Description

本発明は、請求項１の上位概念による燃焼機関、すなわち火花点火ガス機関に関する。

ガス機関は、もっぱらガス状の燃料により駆動される燃焼機関である。したがってガス機関は基本的に、燃料混合気の点火を点火装置によって、とりわけ点火プラグによって行う火花点火ガス機関と、燃料混合気の点火を噴射された点火オイルの自己着火によって行うディーゼルガス機関とに区別される。本発明は、火花点火ガス機関に関するものである。

特許文献１から、火花点火ガス機関として構成された燃焼機関が公知であり、燃焼機関では燃料混合気の点火が燃焼機関のそれぞれのシリンダの予燃焼室内で行われ、それぞれの予燃焼室はそれぞれのシリンダのそれぞれの燃焼室と接続されている。

このような予燃焼室を備える火花点火ガス機関は構造的にコスト高であり、したがって予燃焼室を有しない火花点火ガス機関が必要である。

これまでガス状の燃料混合気の点火を、火花点火ガス機関のシリンダの燃焼室内で直接行うことは困難であり、とりわけ火花点火ガス機関が大型ガス機関である場合、大型ガス機関内で比較的希薄な燃料混合気を点火して燃焼させるのは特に困難である。

本発明は、火花点火ガス機関自身が大型ガス機関として構成されている場合において、比較的希薄な燃料混合気を燃焼機関のシリンダの燃焼室内で直接、確実かつ信頼性をもって点火することができ、これにより予燃焼室を省略することのできる火花点火ガス機関を提案する。

独国特許出願公開第10 2008 018 482号明細書

ここから出発して本発明の基礎とする課題は、新規の燃焼機関を提供することである。

この課題は、請求項１による燃焼機関によって解決される。本発明によれば、それぞれのシリンダの火炎デッキ上に分散して複数の点火装置が配置されており、これらの点火装置がそれぞれのシリンダの燃焼室内で燃料混合気を直接点火するために用いられる。火炎デッキ上に複数の点火装置が分散して配置されていることにより、燃料混合気の点火を、それぞれのシリンダの燃焼室内で直接、確実かつ信頼性をもって行うことができ、火花点火ガス機関が大型ガス機関として構成された場合であっても比較的希薄な燃料混合気を点火するであろう。本発明による燃焼機関は燃料混合気の迅速で制御された燃焼を特徴とし、これによりいわゆるノッキングの危険性を低減することができる。これまで必要であった予燃焼室を省略することにより、製造コストおよび保守コストを低減することができる。燃焼機関は、熱力学的に効率的にNOx放出を低減して駆動することができる。

好ましくは、ガス状の燃料と空気とからなる燃料混合気用の２つのインレット弁と、排気ガス用の２つのアウトレット弁とが火炎デッキ内に取り付けられており、各インレット弁と各アウトレット弁は火炎デッキのそれぞれ１つの個別の四分円内に配置されており、複数の点火装置が火炎デッキの四分円の仮想分離線に沿って配置されている。インレット弁とアウトレット弁に対して点火装置を火炎デッキに沿ってこのように配置することは特に有利である。

本発明の有利な改善形態では、ガス状の燃料と空気からなる燃料混合気用の２つのインレット弁と排気ガス用の２つのアウトレット弁とが火炎デッキ内に取り付けられており、それぞれのインレット弁とそれぞれのアウトレット弁は、それぞれの弁の中点を通って延在する軸に沿って配置されており、複数の点火装置がこの軸に沿って配置されている。点火装置を火炎デッキに沿って、インレット弁とアウトレット弁に対してこのように配置することも特に有利である。

好ましくは複数の点火装置は、ピストンのストローク軸を基準にして回転対称に火炎デッキに分散されている。点火装置をピストンのストローク軸を基準にしてインレット弁とアウトレット弁に対して回転対称に配置することにより、希薄燃料混合気の特に有利な点火が行われる。

本発明の好ましい改善形態は、従属請求項および以下の説明から明らかである。本発明の実施例を、これに制限されるものではないが図面に基づき詳細に説明する。

本発明による燃焼機関のシリンダの概略図である。 図１のシリンダの詳細図である。

本発明は燃焼機関、すなわち火花点火ガス機関に関するものであり、火花点火ガス機関が好ましくは大型ガス機関であり、大型ガス機関内でガス状の燃料と空気からなる比較的希薄な燃料混合気が燃焼されるであろう。

燃焼機関は少なくとも１つのシリンダ１０を有し、図１はシリンダ１０の断面を概略的に示す。シリンダ１０は燃料混合気を燃焼するための燃焼室１１を含み、燃焼室１１は第１の側でストローク運動するように支承されたシリンダ１０のピストン１２によって、およびこれに対向する第２の側でシリンダ１０の火炎デッキ１３によって制限される。

ピストン１２は、シリンダ１０のハウジング１４内にストローク運動するよう収容されている。

図２は火炎デッキ１３の平面図であり、図示の本発明の好ましい実施例では、火炎デッキ１３内に、点火および燃焼すべき燃料混合気用の２つのインレット弁１５、１６と、排気ガス用の２つのアウトレット弁１７、１８が取り付けられている。

弁１５、１６、１７および１８を収容するために火炎デッキ１３に供される面は仮想分離線１９によって４つの四分円に分割され、この各四分円内にそれぞれ１つの弁１５、１６、１７または１８が配置される。

それぞれのアウトレット弁とインレット弁、すなわち図２ではインレット弁１５とアウトレット弁１８、およびインレット弁１６とアウトレット弁１７は、それぞれの弁１５と１８、もしくは１６と１７の中点を通ってそれぞれ延在する軸２０に沿って配置されている。

本発明によれば、燃焼機関のそれぞれのシリンダ１０の火炎デッキ１３上に分散して複数の点火装置２１が、燃料混合気をそれぞれのシリンダ１０の燃焼室１１内で直接点火するために配置されている。

これらの点火装置２１は、とりわけ電気的および／または光学的点火装置であり、この電気的および／または光学的点火装置は電気火花点火、コロナ放電点火、またはレーザー点火を、それぞれのシリンダ１０の燃焼室１１内で燃料混合気を直接点火するために用いる。

本発明の有利な改善形態によれば、点火装置２１が火炎デッキ１３の四分円の分離線１９に沿って配置されている。図２は、点火装置２１に対する可能な配置を例として示す。

付加的にまたは択一的に、複数の点火装置２１を、弁１５、１８および１６、１７の中点を通って延在する軸２０に沿って配置することができる。ここでも図２は、点火装置２１に対する可能な位置を示す。

好ましくは複数の点火装置２１は、ピストン１２のストローク軸を基準にして回転対称に火炎デッキ１３上に分散して配置されている。

複数の点火装置２１は、ガス状の燃料と空気からなる比較的希薄な燃料混合気をそれぞれのシリンダ１０の燃焼室１１内で直接点火するために、同時におよび／または互いに時間的にずらして点火することができる。

本発明により、大型ガス機関、すなわち火花点火ガス機関において、比較的希薄な燃料混合気をそれぞれのシリンダ１０の燃焼室１１内で確実かつ信頼性をもって直接点火することができる。したがって燃料混合気を点火するための予燃焼室を省略することができる。

１０ シリンダ
１１ 燃焼室
１２ ストロークピストン
１３ 火炎デッキ
１４ シリンダハウジング
１５ インレット弁
１６ インレット弁
１７ アウトレット弁
１８ アウトレット弁
１９ 分離線
２０ 軸
２１ 点火装置

Claims (3)

1. ガス状の燃料と空気からなる燃料混合気を燃焼するための燃焼機関、すなわち火花点火ガス機関であって、少なくとも１つのシリンダ（１０）を有し、前記シリンダ（１０）または各シリンダ（１０）によって燃焼室（１１）が規定され、前記燃焼室は一方の側ではストローク運動するように支承されたシリンダのピストン（１２）によって、および対向する側では火炎デッキ（１３）によって制限され、前記火炎デッキ（１３）内には、ガス状の燃料と空気からなる燃料混合気用の少なくとも１つのインレット弁（１５、１６）と、排気ガス用の少なくとも１つのアウトレット弁（１７、１８）とが取り付けられている燃焼機関において、
   前記火炎デッキ（１３）上に分散して複数の点火装置（２１）が配置されており、前記点火装置は、それぞれのシリンダ（１０）の燃焼室（１１）内で燃料混合気を直接点火するために用いられ、前記火炎デッキ（１３）内には、ガス状の燃料と空気からなる燃料混合気用の２つのインレット弁（１５、１６）と、排気ガス用の２つのアウトレット弁（１７、１８）が取り付けられており、各前記インレット弁（１５、１６）と各前記アウトレット弁（１７、１８）は、分離線（１９）によって制限された前記火炎デッキ（１３）のそれぞれ１つの四分円内に配置されており、複数の前記点火装置（２１）が、前記火炎デッキ（１３）の前記四分円の前記分離線（１９）に沿って配置され、
   前記複数の点火装置（２１）は、前記ピストン（１２）のストローク軸を基準にして回転対称に前記火炎デッキ（１３）上に分散されていることを特徴とする燃焼機関。
2. 前記火炎デッキ（１３）内には、ガス状の燃料と空気からなる燃料混合気用の２つのインレット弁（１５、１６）と、排気ガス用の２つのアウトレット弁（１７、１８）が取り付けられており、それぞれのインレット弁とそれぞれのアウトレット弁は、それぞれの弁の中点を通って延在する軸（２０）に沿って配置されており、前記複数の点火装置（２１）が前記軸（２０）に沿って配置されていることを特徴とする請求項１に記載の燃焼機関。
3. 前記複数の前記点火装置（２１）は、同時におよび／または時間的にずらして制御可能であることを特徴とする請求項１または２に記載の燃焼機関。