JP7171260B2

JP7171260B2 - 内燃機関

Info

Publication number: JP7171260B2
Application number: JP2018117703A
Authority: JP
Inventors: マンフレート・ヴァレンタ; ハイディ・グルーバー; アルベルト・ツァイトルマイアー; コンスタンティン・エバーレ
Original assignee: MAN Energy Solutions SE
Current assignee: MAN Energy Solutions SE
Priority date: 2017-06-22
Filing date: 2018-06-21
Publication date: 2022-11-15
Anticipated expiration: 2038-06-21
Also published as: FI20185554A1; JP2019007487A; KR102476046B1; KR20190000322A; DE102017113838A1; CN109113890A; FI20185554A; CN109113890B

Description

本発明は、内燃機関に関する。

実務から公知の内燃機関は、主として、複数のシリンダを備える。内燃機関のシリンダそれぞれに関して、給気のための少なくとも１つの入口側ガス交換弁及び排気のための少なくとも１つの排出側ガス交換弁は、それぞれの場合において、内燃機関のシリンダヘッド内に受けられている。ガスエンジンまたはデュアルフューエルエンジンにおいて、入口側ガス交換弁は、ガス－空気混合物をシリンダそれぞれの燃焼室内に導入するように機能する。

さらに、実務からすでに公知であることは、シリンダそれぞれの燃焼室内の燃焼室側圧力を検出するために、内燃機関のシリンダヘッドがシリンダそれぞれについての圧力センサを受けること、である。ここで、公知であることは、シリンダヘッドの対応する凹所内に圧力センサを配設し、圧力センサが、圧力センサのセンサ筐体に形成された外ネジ山を介して、シリンダヘッドの凹所内にある対応する内ネジ山と螺合されること、である。このような内ネジ山をシリンダヘッドのうち圧力センサそれぞれを受けるように機能する凹所に形成することは、複雑でありかつ高価である。

ここから開始して、本発明は、新規のタイプの内燃機関を創出することの目的に基づいており、この内燃機関では、圧力センサがシリンダヘッド内に最適に組み込まれている。この目的は、請求項１にかかる内燃機関によって解決される。

本発明によれば、シリンダヘッドのうち圧力センサを受ける凹所と圧力センサのうち凹所に受けられるセンサ筐体またはセンサアダプタとのそれぞれは、セクションにおいて円錐状に輪郭付けされており、これらセクションは、互いに向かい合い、シリンダの燃焼室に続き、センサ筐体またはセンサアダプタにおいて円錐状に輪郭付けされたセクションの円錐角は、シリンダヘッドのうち圧力センサを受ける凹所において円錐状に輪郭付けされたセクションの円錐角よりも小さい。本発明に従ってシリンダヘッドのうち圧力センサを受ける凹所において及びセンサ筐体または圧力センサのセンサアダプタにおいて円錐状に輪郭付けされたセクションを輪郭付けすることによって、特に圧力センサを受ける凹所の領域において内ネジ山を必要とすることなく、シリンダヘッド内の圧力センサの最適な密閉を実現し得る。

好ましくは、センサ筐体またはセンサアダプタにおいて円錐状に輪郭付けされたセクションの円錐角は、シリンダヘッドのうち圧力センサを受ける凹所において円錐状に輪郭付けされたセクションの円錐角よりも、５．０°から２．０°の間だけ、小さい。これにより、シリンダヘッドと圧力センサとの間の特に良好な密閉効果が可能になる。

有利なさらなる展開によれば、圧力センサを受ける凹所と圧力センサのうち凹所内に受けられるセンサ筐体またはセンサアダプタとのそれぞれは、セクションにおいて筒状に輪郭付けされており、これらセクションは、互いに向かい合い、円錐状に輪郭付けされたセクションよりもシリンダの燃焼室からさらに離間しており、センサ筐体またはセンサアダプタにおいて筒状に輪郭付けされたセクションの外径は、所定の隙間嵌めを形成し、圧力センサを受ける凹所において筒状に輪郭付けされたセクションの内径よりも小さい。この所定の隙間嵌めの領域において、シリンダ筐体と圧力センサとの間の密閉効果をさらに改善し得る。さらに、圧力センサからシリンダヘッドへ熱を最適に放散させ得る。

好ましくは、センサ筐体またはセンサアダプタにおいて筒状に輪郭付けされたセクションの外径の公称直径とシリンダヘッドのうち圧力センサを受ける凹所において筒状に輪郭付けされたセクションの外径の公称直径とは、同じであり、センサ筐体またはセンサアダプタにおいて筒状に輪郭付けされたセクションの外径は、ｅ７寸法公差を有し、圧力センサを受ける凹所において筒状に輪郭付けされたセクションの外径は、Ｈ７寸法公差を有する。このような隙間嵌めは、最適な密閉効果および最適な熱放散を提供することに関して特に好ましい。

好ましくは、センサ筐体またはセンサアダプタにおいて筒状に輪郭付けされたセクションとセンサ筐体またはセンサアダプタにおいて円錐状に輪郭付けされ、隙間嵌めを形成するセクションとの間には、外ネジ山が形成され、シリンダヘッドのうち圧力センサを受ける凹所には、同様に筒状に輪郭付けされた隣接するセクションにおいて、内ネジ山が形成されていない。

有利なさらなる展開によれば、センサ筐体またはセンサアダプタの内側筐体をシリンダの燃焼室と連結する凹所は、この凹所の直径の０．５倍から１０．０倍に達する深さを有する。これにより、圧力センサによる特に良好な信号受信ひいてはシリンダの燃焼室側圧力の特に良好な検出を保証する。

好ましくは、センサ筐体またはセンサアダプタの内側筐体をシリンダの燃焼室と連結する凹所は、この凹所の直径の０．５倍から５．０倍、特に好ましくは１．０倍から２．０倍の間に達する深さを有する。これら特徴は、圧力センサによって提供され得る測定品質または信号品質をさらに最適化するように機能する。

本発明の好ましいさらなる展開は、従属請求項及び以下の説明から得られる。本発明の例示的な実施形態は、図面を用いてより詳細に説明されるが、これに限定されない。

内燃機関のシリンダヘッドを示す断面図であって、圧力センサを受けるように機能する凹所の領域を抽出した断面図である。圧力センサ、特に圧力センサのセンサ筐体を示す詳細図である。図２の詳細を示す断面図である。センサアダプタを示す斜視図である。図４のセンサアダプタを通る断面図である。図５の詳細図である。

本発明は、少なくとも１つのシリンダを有する内燃機関に関する。

図１は、内燃機関１から内燃機関のシリンダヘッド２の領域を抽出した図である。内燃機関１のシリンダヘッド２は、シリンダそれぞれに関して、少なくとも１つの入口側ガス交換弁と、少なくとも１つの排出側ガス交換弁と、を受ける。入口側ガス交換弁及び排出側ガス交換弁は、図１に示されていない。

入口側ガス交換弁を利用して、少なくとも給気とガスエンジンの及びガスモードで動作されたデュアルフューエルエンジンの場合において給気に加えて燃料とは、同様に、シリンダそれぞれの燃焼室３内に導入され得る。排出側ガス交換弁を利用して、排気は、シリンダの燃焼室３から放出され得る。

図１は、圧力センサ５のための凹所４において、内燃機関１のシリンダヘッド２を通る断面を示しており、圧力センサ５は、シリンダヘッド２の凹所４内に受けられており、シリンダそれぞれの燃焼室３内の燃焼室側圧力を測定するように機能する。

図２及び図３は、シリンダヘッド２の凹所４内に受けられた圧力センサ５の詳細、特に、圧力センサ５のセンサ筐体６の詳細を示している。センサ筐体６は、圧力センサ５の組立体であって図示しない実際の圧力測定を提供する組立体を受けるための内部空間７を画成している。

本発明によれば、シリンダヘッド２のうち圧力センサ５それぞれを受ける凹所４と圧力センサ５のうち受容凹所４内に受けられたセンサ筐体６とのそれぞれは、セクション１１、１２において円錐状に輪郭付けされており、これらセクションは、互いに向き合い、シリンダそれぞれの燃焼室３に隣接するが、互いにずれた円錐角を有しており、シリンダヘッド２のうち圧力センサ５を受ける凹所４において円錐状に輪郭付けされたセクション１１の円錐角α１は、センサ筐体６において円錐状に輪郭付けされたセクション１２の円錐角α２よりも大きい。したがって、円錐角α２は、円錐角α１よりも小さい。

センサ筐体６において円錐状に輪郭付けされたセクション１２の円錐角α２は、シリンダヘッド２のうち圧力センサ５を受ける凹所４における円錐状に輪郭付けされたセクション１１の円錐角α１よりも５．０°から２．０°の間だけ小さい。好ましくは、センサ筐体の円錐角は、５．０°から２．０°の間だけ、特に好ましくは、１０．０°から１．０°の間だけ、シリンダヘッド２の凹所４の領域における円錐角α１よりも小さい。

圧力センサ５のセンサ筐体６の領域において及びシリンダヘッド２のうち圧力センサ５を受ける凹所４の領域においてこのような態様で寸法付けられた円錐角α１及びα２を用いて、特にシリンダヘッド２の凹所４が内ネジ山を有する必要なく、シリンダヘッド２と圧力センサ５との間の最適な密閉を形成し得る。

有利なさらなる展開によれば、圧力センサ５それぞれを受ける凹所４と圧力センサ５のセンサ筐体６とは、セクション１３、１４において筒状に輪郭付けされており、これらセクションは、互いを向き、円錐状に輪郭付けされたセクション１１、１２よりも、シリンダそれぞれの燃焼室３からさらに間隔をあけており、圧力センサ５のうちセンサ筐体６において筒状に輪郭付けされたセクション１４の外径ｄ２は、シリンダヘッド２と隙間嵌めを形成しており、シリンダヘッド２のうち圧力センサ５を受ける凹所４において筒状に輪郭付けされた対応するセクション１３の内径ｄ１よりも小さい。

特に好ましくは、直径ｄ１及びｄ２、すなわち、筒状に輪郭付けされたセクション１３及び１４の直径は、同じ公称直径を有しており、センサ筐体６において筒状に輪郭付けされたセクション１４の外径ｄ３は、ｅ７寸法公差を有し、シリンダヘッド２のうち圧力センサ５を受ける凹所４において筒状に輪郭付けされたセクション１３の内径ｄ１は、Ｈ７寸法公差を有する。これにより、圧力センサ５とシリンダヘッド２との間の密閉効果は、特に調整され得、さらに一方で、圧力センサ５からシリンダヘッド２への最適な熱伝達は、さらに可能となる。

圧力センサ５の、特に圧力センサ５のセンサ筐体６の領域において、外ネジ山１７を有する筒状に輪郭付けされたさらなるセクション１６は、筒状に輪郭付けされたセクション１４と円錐状に輪郭付けされたセクション１２との間に形成されており、隙間嵌めを形成する。

圧力センサ５にあるこのような外ネジ山１７は、製造者による圧力センサ５の較正に有利である。

シリンダヘッド２のうち圧力センサ５を受けるように機能する凹所における筒状に輪郭付けされた対応するセクション１５は、組立状態において圧力センサ５のシリンダ筐体６の外ネジ山１７に向かい合って位置しており、内ネジ山を有しておらず、したがって、内ネジ山なく具現化されている。これは、シリンダヘッド２の簡素な製造に好ましい。上述した凹所４及びセンサ筐体６における円錐状に輪郭付けされたセクション１１、１２並びに筒状に輪郭付けされたセクション１３及び１４からなる構成のため、凹所４の領域内の内ネジ山を省略し得る。

センサ筐体６の内部空間７は、凹所１０を介してシリンダそれぞれの燃焼室３に連結され得る。この凹所１０は、センサ筐体６の内部空間から開始して円錐状に輪郭付けされたセクション１２の端部に向けて延在する。この凹所１０は、直径ｄ３及び長さｌ３を有する。シリンダの燃焼室３内に存在する圧力を最適に受信することをできるようにするため、深さｌ３は、凹所１０の直径ｄ３の０．５倍から１０倍の間、好ましくは０．５倍から５．０倍の間、より好ましくは１．０倍から２．０倍の間に達する。

本発明は、特に、センサアダプタ８を介して従来の圧力センサ５をシリンダ筐体６にある凹所４内に導入する場合に、実施され得る。図４、図５及び図６は、このようなセンサアダプタ８の詳細を示す。

この場合において、圧力センサ５のセンサ筐体６に関連して上述した詳細は、センサアダプタ８に関連しており、センサアダプタ８の円錐角α４は、センサ筐体６の円錐角α２に対応し、センサアダプタの凹所１０の長さｌ５及び直径ｄ５は、センサ筐体６の凹所１０の直径ｄ３及び深さｌ３に対応する。

したがって、不必要な繰り返しを避けるため、センサアダプタ８並びにセンサアダプタのセクション１２、１４及び１６の構成及び輪郭付けについて、並びに、センサアダプタの凹所１０の寸法付けについて、図２及び図３のセンサ筐体６及び圧力センサ５に関する上記説明を参照する。

したがって、図４から図６の例示的な実施形態において事実であることは、円錐角α４が、円錐角α１よりも大きい、特に０．２°から２．０°の間だけ、好ましくは０．４°から２．０°の間だけ、特に好ましくは０．４°から１．０°の間だけ、円錐角α１よりも大きい、ことである。さらに真実であることは、シリンダヘッド２と隙間嵌めを形成する外径ｄ４が、内径ｄ１よりも小さい、ことである。さらに、深さｌ５は、直径ｄ５の０．５倍から１０倍の間、好ましくは０．５倍から５．０倍の間、より好ましくは１．０倍から２．０倍の間に達する。

本発明によれば、内燃機関１のシリンダヘッド２内に圧力センサ５を最適に組み込むことができる。圧力センサ５は、ガス密態様でシリンダヘッド２にある凹所内に組み込まれ得、特に、最適な熱伝達および最適な信号品質を保証する。

圧力センサ５は、好ましくは、圧電型圧力センサである。

１内燃機関
２シリンダヘッド
３燃焼室
４凹所
５圧力センサ
６センサ筐体
７内部空間
８センサアダプタ
９内部空間
１０凹所
１１円錐状セクション
１２円錐状セクション
１３筒状セクション
１４筒状セクション
１５筒状セクション
１６筒状セクション
１７外ネジ山

Claims

内燃機関（１）であって、
シリンダヘッド（２）と、
少なくとも１つのシリンダと、
を備え、
前記シリンダのための前記シリンダヘッド（２）には、給気のためまたは給気と燃料との混合物のための少なくとも１つの入口側ガス交換弁と、排気のための少なくとも１つの排出側ガス交換弁と、前記シリンダの燃焼室（３）内の燃焼室側圧力を測定するための圧力センサ（５）と、が配設されており、
前記シリンダヘッド（２）のうち前記圧力センサ（５）を受ける凹所（４）と前記圧力センサ（５）のうち前記凹所（４）に受けられるセンサ筐体（６）またはセンサアダプタ（８）とのそれぞれが、互いに向かい合いかつ前記シリンダの前記燃焼室（３）に続くセクション（１１、１２）において円錐状に輪郭付けされており、
前記センサ筐体（６）または前記センサアダプタ（８）において円錐状に輪郭付けされた前記セクション（１２）の円錐角が、前記シリンダヘッド（２）のうち前記凹所を向く前記圧力センサ（５）を受ける前記凹所（４）において円錐状に輪郭付けされた前記セクション（１１）の円錐角よりも小さく、
前記シリンダヘッド（２）のうち前記圧力センサ（５）を受ける前記凹所（４）と前記圧力センサ（５）のうち前記シリンダヘッド（２）の前記凹所（４）内に受けられる前記センサ筐体（６）または前記センサアダプタ（８）とのそれぞれが、互いに向かい合うセクション（１３、１４）であって、円錐状に輪郭付けされた前記セクション（１１、１２）よりも前記シリンダの前記燃焼室（３）からさらに離間している、セクション（１３、１４）において筒状に輪郭付けされており、
前記センサ筐体（６）または前記センサアダプタ（８）において筒状に輪郭付けされた前記セクション（１４）の外径が、所定の隙間嵌めを形成し、前記圧力センサ（５）を受ける前記凹所において筒状に輪郭付けされた前記セクション（１３）の内径よりも小さく、
前記センサ筐体（６）または前記センサアダプタ（８）において筒状に輪郭付けされた前記セクション（１４）と前記センサ筐体（６）または前記センサアダプタ（８）において円錐状に輪郭付けされた前記セクション（１２）との間には、隙間嵌めを形成し、外ネジ山（１７）が形成されており、
前記シリンダヘッド（２）のうち前記圧力センサ（５）を受ける前記凹所（４）が、隣接する筒状に輪郭付けされたセクション（１５）において、内ネジ山なく形成されていることを特徴とする内燃機関。
前記センサ筐体（６）または前記センサアダプタ（８）において円錐状に輪郭付けされた前記セクション（１２）の円錐角が、前記シリンダヘッド（２）のうち前記圧力センサ（５）を受ける前記凹所（４）において円錐状に輪郭付けされた前記セクション（１１）の円錐角よりも、１０．０°から１．０°の間だけ、小さいことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関。
前記センサ筐体（６）または前記センサアダプタ（８）において円錐状に輪郭付けされた前記セクション（１２）の円錐角が、前記シリンダヘッド（２）のうち前記圧力センサ（５）を受ける前記凹所（４）において円錐状に輪郭付けされた前記セクション（１１）の円錐角よりも、５．０°から２．０°の間だけ、小さいことを特徴とする請求項２に記載の内燃機関。
前記隙間嵌めを形成するため、前記センサ筐体（６）または前記センサアダプタ（８）において筒状に輪郭付けされた前記セクション（１４）の外径が、ｅ７寸法公差を有しており、前記圧力センサ（５）を受ける前記凹所（４）において筒状に輪郭付けされた前記セクション（１３）の内径が、同じ公称直径に対してＨ７寸法公差を有していることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の内燃機関。
前記センサ筐体（６）または前記センサアダプタ（８）の内側空間（７）を前記シリンダの前記燃焼室（３）に連結する凹所（１０）が、当該凹所（１０）の直径の０．５倍から１０．０倍に達する深さを有することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の内燃機関。
前記センサ筐体（６）または前記センサアダプタ（８）の前記内側空間（７）を前記シリンダの前記燃焼室（３）に連結する前記凹所（１０）が、当該凹所（１０）の直径の０．５倍から５．０倍に達する深さを有することを特徴とする請求項５に記載の内燃機関。