JP2750094B2 - 燃料を内燃機関の燃焼室に導入する方法 - Google Patents

燃料を内燃機関の燃焼室に導入する方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、動作サイクルの圧縮
期間中に圧縮されたガスを燃焼室から取り出し、吹き込
み弁の混合室で燃料と混合し、次の動作サイクルで燃料
と共に燃焼室の中に吹き込み、内燃機関の燃焼室に燃料
を導入する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】燃費と排気ガスの放出、特に炭化水素に
関する増加する要請は、内燃機関の分野で新しい技術の
導入を必要にしている。例えば吸気管噴射、あるいは気
化器を使用するようなオットーエンジンでは、混合気を
外部で形成することを現在普通に使用して、排出弁と導
入弁が同時に開いた時、弁の交差する期間の間、燃焼室
とシリンダに吸込みされた混合気の一部が内燃機関の排
気路に流る。排気路の測定可能な不燃炭化水素の相当な
成分は、燃焼中、燃焼が行われないリング隙間あるいは
壁に近い領域に滞留する混合気の成分にも起因する。上
記の点はシリンダへのガス添加に必要な一様化により強
くなる。何故なら、これにより、燃焼室とシリンダ内の
場所的に限られた混合気の分布を表すガス添加の層を使
用することなく燃費を更に低下させることができないか
らである。
【０００３】この難点を防止するため、あるいは低減す
るため、燃料を燃焼室とシリンダの中に、あるいはそれ
に直接続く混合室に導入する研究が既に長い間行われて
いる。その場合、基本的に三つの混合気形成系に分割で
きる。つまり、液体の高圧噴射、空気の支援による導入
および混合気の吹き込みである。
【０００４】"The Ford Proc Engine Update", Scussel
A. et l., SAE 780699 により、燃料を高圧噴射ノズル
により内燃機関の燃焼室に噴射する方法が知られてい
る。混合気の処理に必要な時間は噴射時点を制限する。
一方で短い噴射時間を、また他方でそれに応じて小さい
液滴分布を得るため、噴射過程に高い圧力レベルが必要
である。燃料の処理と配量が同時に行われる。可燃性の
燃料空気混合気を有する場所的に限られた領域のみを得
るため、燃料を非常に遅く噴射することが必要であり、
場所的に限りられた可燃性の混合気が得れるが、混合気
を形成する場合に問題も伴う。
【０００５】WO 88/08082 号明細書により、燃焼を空気
で支援して内燃機関の燃料室とシリンダに導入する応用
が知られている。この場合、加圧空気を外部、つまり燃
焼室の外で発生させ、内燃機関の圧縮期間に燃料の導入
に利用する。外部加圧空気の供給部のガス圧は導入時点
を制限する。何故なら、導入する間に燃焼室と導入装置
の間に圧力降下があるからである。燃料の配量は空気で
支援する処理に無関係に行われる。外部の加圧空気供給
に種々のガス圧を使用することにより、ガスビームの幾
何学形状を変えることができる。
【０００６】冒頭に述べた類の方法は、例えば WO 89/0
1568号明細書により周知である。この場合、シリンダの
燃料室に向けて開放する噴射弁を経由して少量の加熱圧
縮ガスを時間的に制御して排除することが行われる。排
除されたガスは弁の弁室に一時保管され、弁室にある高
温のガスに燃料を噴射した後、燃料ガス混合気として再
び燃焼室に吹き込む。貯蔵圧力としてのシリンダ圧を使
用して、原理的には各噴射時点が可能である。処理は配
量と切り離され、一部貯蔵室で燃焼室への本来のシリン
ダ導入の前に噴霧と予備気化により行われ、これは多相
混合気の噴射を伴う。
【０００７】全出力運転には、全燃焼室とシリンダ内で
ほぼ一様な空燃比を得るため、シリンダへのガス添加を
一様にすることが必要である。これは、混合気をそれに
応じて早めに吹き込むことにより可能である。何故な
ら、これにより吹き込んだ混合気とシリンダの空気を混
合するのに十分な時間を使用できるからである。燃焼室
とシリンダ内に場所的に制限された混合気の雲が望まれ
る全出力運転以外では、混合気の雲が上部死点の前に適
当に遅らせて吹き込むことにより、しかも以下に説明す
る層で支援される処置により達成される。
【０００８】ドイツ特許第 OS 15 26 294 号明細書、同
第 OS 42 33 640 号明細書、欧州特許第 A2 0 390 589
号明細書、同第 A1 0 558 081 号明細書、同第 A1 0 53
7 745 号明細書およびドイツ特許第 OS 35 45 440 号明
細書に示してあるような、タンブル（掻き混ぜ）流れを
伴う混合気を吸引する内燃機関では、吸引期間の燃料空
気混合気の導入と、圧縮ストロークの終わりの本来の燃
焼との間の時間間隔が比較的長いため、添加のガス層を
維持できなく、本来の燃焼までに層をなした領域が空気
と強く混合する。こうして、この種の内燃機関の運転に
より空燃比がλ＝ 1.9かそれ以下になる。ドイツ特許第
OS 15 26 294 号明細書に開示されているように、直接
燃焼室に高圧噴射しても、ガス流層を更に狭くすること
ができない。何故なら、混合処理が誤っているので、点
火性の混合気を発生させるため、噴射した流れが高温の
表面で気化するからである。できる限り完全に気化させ
るため、噴射をできる限り早く行う必要がある。もっと
も、これには、タンブル流の場合、本来の燃焼までの圧
縮ストロークの間にタンブル流から生じる３つの主流を
強く混合するとうい難点がある。こうして、この場合で
も空燃比が更に高まる。
【０００９】燃料ガスの雲を燃焼室に吹き込むことは異
なり、大抵の液体高圧注入法では、添加運動で液状で導
入する燃料の処理が行われる。その場合、可燃性の混合
気を得るため、注入した燃料の流れが目的を持って発生
させた空気の動きにより分割され、更に可燃性の混合気
の領域を得るため、霧状になる。
【００１０】この種の混合処理は、冒頭に述べた種類の
吹き込み方法では使用されない。何故なら、混合気の雲
を分割することにより、全出力に望ましい添加ガス層、
および非常に遅いエンジンの運転での燃焼経過に最も望
ましくない影響を与えるからである。
【００１１】それ故、一方で可点火性の混合気の吹き込
んだ雲を空間的に閉じ込めた形で点火個所に導入するこ
とが必要であり、他方で、燃焼室と噴射弁の混合室との
間のガス交換が噴射弁の開期間中にできる限り十分に行
われるべきである。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】この発明の課題は、燃
焼室に吹き込んだ混合気の雲を空間的に閉じ込めたコン
パクトな形にして点火場所に移動させ、他方でシリンダ
の添加で混合室の掃除を行うことにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】上記の課題は、この発明
により、冒頭に述べた種類の方法にあって、内燃機関の
圧縮期間中に第一の主流９，第二の主流５ａ′および第
三の主流５ｂ′を伴う複雑な空気流を目的に合わせて発
生させ、これ等の主流９，５ａ′，５ｂ′がシリンダ軸
４に垂直な回転軸の回りに回転し、燃焼室のカバー面７
の領域でほぼ燃焼中心に向き、第一の主流９の回転軸が
第二および第三の主流の回転軸にほぼ垂直であり、逆向
きに回転する渦の対を発生する主流を形成し、第一主流
９が燃焼室のカバー面７のところで吹き込み位置１１か
ら点火位置１２へ向き、第一主流９に点火位置１２の方
向に燃料・空気の混合気を吹き込み、吹き込まれた混合
気の雲１０が渦の対により横方向に仕切られ、同時に混
合室１１ｂが圧縮されたシリンダ添加ガスで洗浄され
る、ことによって解決されている。
【００１４】更に、上記の課題は、この発明により、冒
頭に述べた種類の方法にあって、新鮮なガスを導入する
期間中に燃焼室１内に旋回流１５を目的通りに発生さ
せ、吹き込み位置１１と点火位置１２で形成される直線
２２に対して、旋回流１５と吹き込み流とから成り、混
合気部分１０′に作用する力ＦＬ，ＦＴの垂直面２３上
に投影された合力ＦＲがほぼ旋回軸１５′の近くにある
点火位置１２の領域の方に向き、この点火位置１２が吹
き込み位置１１に比べて旋回軸１５′により近くにある
角度３′，３″の下で燃料・空気の混合気を旋回流１５
の中に吹き込み、吹き込まれた燃料・空気の混合気の雲
１０が旋回流１５により仕切られ、同時に混合室１１ｂ
が圧縮されたシリンダ添加ガスで洗浄される、ことによ
って解決されている。
【００１５】更に、上記の課題は、この発明により、冒
頭に述べた種類の方法にあって、シリンダ軸４に平行な
軸１５′の回りの回転成分とシリンダ軸４に垂直な軸の
回の回転成分を有する空気流１５，１６；９ａ，１５ａ
を燃料室（１）内で目的通りに発生させ、主流９ａ，１
６が燃焼室のカバー面７のところでほぼ燃焼中心に向
き、点火位置１２が吹き込み位置１１よりも平行な回転
軸１５′により近くにあり、吹き込み位置１１と点火位
置１２で形成される直線２２に対して、シリンダ軸
（４）に平行な軸の回りに回転する接線方向の空気流１
５，１５ａと吹き込み流とから成り、混合気部分１０′
に作用する力ＦＬ，ＦＴの垂直面２３上に投影された合
力ＦＲがほぼ点火位置１２の領域の方に向く角度の下
で、燃料・空気の混合気を空気流１６，９ａの中に吹き
込み、吹き込んだ混合気の雲１０が空気流１５，１６；
９ａ，１５ａにより仕切られ、同時に混合室１１ｂが圧
縮されたシリンダ添加ガスにより洗浄される、ことによ
って解決されている。
【００１６】この発明による他の有利な構成は、特許請
求の範囲の従属請求項に記載されている。
【００１７】
【作用】上記第一の解決策の場合に生じる安定な空気流
は、一方で横方向の渦で混合気の雲を閉じ込めていて、
他方で第一空気流が混合気を吹き込み位置の近くにある
添加位置に移動させる。この場合、混合気の層を得る空
気流は、流れに影響を与え、主に吹く込みの初めで燃焼
室に到達する燃料の煙と小さな液滴が場所的に制限され
た狭い領域に留まるように作用する。より大きい弁のス
トロークと混合室と燃焼室の間の圧力降下が小さい場
合、吹き込みで次に大きい液滴が、吹き込み時の流れの
向きをほぼ維持し、空気流によって実際上僅かにしか影
響されない。吹き込まれた燃料と空気の混合気が最初の
空気流で実際上点火個所への吹き込み流入点から吹き飛
ばされる。これは、吹き込み弁の混合室の排気と洗浄に
も望ましい作用をする。
【００１８】この種の流れは、少なくとも一つの導入通
路をタンブルの生じるように形成することによって達成
される。その場合、導入シリンダ分割片に配置された導
入通路の導入開口が好ましくはシリンダ軸を通過する導
入対称面に対して対称に配置され、主に導入側に配置さ
れた吹き込み個所と、主に排出側に配置された点火個所
が導入対称面の領域にある。
【００１９】タンブル流、つまり燃焼室内でシリンダ軸
に垂直に回転する空気流が生じるように導入通路を形成
することが知られている。米国特許第 5 138 989号明細
書には、例えば第１図に強いタンブル渦を発生させる導
入通路が示してある。この場合、排出方向に向いた平坦
な流入部と、弁頭の片側の強い循環流に特徴がある。計
算結果と試験結果は、タンブル流は圧縮期間の間、二つ
の個別渦により記載できることを示している。これ等の
渦は他の結果でピストンの運動と、シリンダの表面、燃
焼室の表面およびピストンの表面での反射により上部死
点の前で三つの主流を伴う複雑な空気流を形成する。支
配的な流れは、導入側からシリンダヘッド側の燃焼室に
沿って排出側の向きに移動する。他の二つの流は支配的
な流にほぼ垂直に向いていて、相互に逆向きの渦の対を
形成する。この渦の対はシリンダの中心に向かう流れの
原因となる。この流れの形状の形成は直接導入通路の構
成と、内燃機関の燃焼室とシリンダの導入通路の導入部
に依存している。
【００２０】上記第二の解決策は、少なくとも一つの導
入通路がシリンダ軸に平行な旋回軸の回りに旋回流を発
生させ、点火位置は吹き込み位置より旋回軸の近くにあ
り、空気流と吹き込み流から成る混合気の一部に作用す
る力のシリンダ軸に垂直な面に投影された合力が点火一
の領域に指向するように、空気流に対して点火位置と吹
き込み位置が配置されていることにより可能になる。
【００２１】旋回流とはシリンダ内の回転流であり、こ
の回転流はそれ自体周知なようにシリンダ軸にほぼ平行
な軸の回りに行われ、導入通路のデザインと内燃機関の
燃焼室とシリンダの導入通路の導入部に起因する。圧縮
の間には、流れの形成に僅かな変化しか生じない。何故
なら、渦の直径がピストンの運動で可変されないからで
ある。従って、上部死点の前では、燃焼室とシリンダ内
に吸引された空気の安定な回転運動となる。
【００２２】燃焼室内の導入流をシリンダ軸に平行な旋
回流として形成することは周知である。シリンダ軸の回
りに旋回を与える一つの可能性は、導入通路を旋回通路
として構成することである。直接噴射法では、噴射が旋
回方向に行われる。これは、混合気流を回転方向に増大
する（延ばす）作用をする。これに反して、旋回方向に
逆らう噴射は、例えば "A Study of the Swirl Stratif
ied Combustion Principle", WITZKY J. et al., SAE 6
60092 で知られているように、回転中心に向けて得られ
る混合気の運動を与える。もっとも、そこに示してある
直接燃料噴射では、点火個所の領域での不十分な混合処
理とうい難点がある。
【００２３】この発明による方法では、旋回流が混合気
の雲を閉じ込める働きをするが、混合気の雲に作用する
吹き込み流れと旋回流から成る力の合力は点火位置の方
向、ほぼその領域に向く。
【００２４】上記第三の解決策にあって、ガス流は、ピ
ストンの底および／またはシリンダヘッドが凹部を有
し、ピストンの圧縮工程の間、凹部の中心に向かう縮小
流が発生する。この縮小流には、シリンダ軸に平行な軸
の回りに回転する空気流が重なる。
【００２５】この流れは、例えば通路を遮断して発生
し、重畳する旋回を伴うタンブラ流によっても発生す
る。この場合、顕著な非対称流を形成する。この流れ
は、支配的な旋回流と、シリンダヘッド側の燃焼室に沿
って導入部から排出部に向かう流れと、この流れに垂直
で非対称な渦流とで構成されている。この流れでは、新
鮮なガスが内燃機関の燃焼室とシリンダに流入すること
により旋回運動を発生させ、例えば非対称な流入によ
り、あるいは導入通路の形状設計により旋回運動を発生
させる。そして更にシリンダ軸に垂直な軸の回りの新鮮
なガスの回転運動を発生させる。圧縮期間には再び支配
的な特徴のある流れが形成され、この流れがシリンダ軸
にほぼ平行な垂直軸の回りの支配的な成分と、シリンダ
軸に垂直な軸の回りの成分に分解できる。上死点の前で
は、顕著な旋回成分、つまりシリンダヘッド側の燃焼室
に沿って導入側から排出側に向かう方向に移動する流れ
成分と、これにほぼ垂直でシリンダの中心に向かう成分
とが生じる。
【００２６】混合気の雲を確実に消すことは、吹き込み
位置と点火位置の間の間隔が、シリンダの直径に対して
約 0.05 〜 0.4の間にある場合に特に達成される。
【００２７】
【実施例】以下、この発明を模式図面に基づきより詳し
く説明する。なお、機能上等しい部材には同じ参照符号
を付ける。
【００２８】図１ａ〜１ｃはタンブラ流の異なった段階
を示す。外部点火される内燃機関の燃焼室１中には、ピ
ストン２の方向に二つの導入開口１３a と１３b を経由
してシリンダ軸４に傾けて空気５a と５b が流入する。
図１ｂと１ｃに示すピストンの圧縮ストロークの間に
は、第１ａ図に同じ回転方向にシリンダ軸４に垂直な回
転軸の回りに回転する支配的な空気流５a と５b が次第
に第１ｃ図に示す位置を占める。その場合、空気流５a
と５b はそれぞれ二つの空気流５a ′と５a ″あるいは
５b ′と５b ″に分かれる。空気流５a ′と５b ′は、
図１ｃに見られるように、互いに逆向き回転する二つの
渦の柱である。これ等の柱の回転軸は渦の柱５a ′と５
b ′の間にある対称面６にほぼ平行である。両側および
対称面６の近くで、空気流５a ′と５b ′は燃焼室のカ
バー面７からピストン２の方向に向いている。空気流５
a と５b の第二部分流５a ″と５b ″はシリンダ壁８と
燃焼室のカバー面７を経由して対称面６に導入される。
そこで、第二部分流５a ″と５b ″はシリンダ軸４にほ
ぼ垂直に合体して対称面６に沿って流る主流９となる。
試験と計算は、圧縮期間に図１ａの各タンブラ流で二つ
の渦の柱５a ′と５b′および主流９が生じることを示
している。導入シリンダ側１８に配置されている導入開
口に参照符号１３a と１３b が付けてある。参照符号１
９は導入シリンダ側１８に対向する排出シリンダ側を意
味する。
【００２９】図２ａと２ｂには、通常の旋回流が示して
ある。シリンダ軸４に平行な回転軸１５′の回りの主流
の方向１５は、この流れでは、例えば縮小流あるいはタ
ンブラ流のような他の流れの形状が重ならない限り、ほ
ぼ圧縮期間の間不変である。
【００３０】タンブラ流および旋回流のこの種の重なり
は図２ｃと２ｄに示してある。これは、タンブラを発生
する導入通路の導入開口１３a が非対称に配置されてい
るか、あるいは例えばタンブラを発生する二つの導入通
路１３a と１３b で一つの通路が遮断されることによっ
て達成される。図１ｃと図２ｂの組み合わせに似て、ピ
ストンの上昇ストロークの間に導入流５a から、シリン
ダ軸４の回りの旋回流１５a と、図２d に示すようなシ
リンダ軸４に垂直な回転軸を有する主流９a が生じる。
非対称に流入する空気流５a により、二つの渦のところ
に縮小流２４が生じる。
【００３１】図３ａ〜３ｃには、平面図と側面図にし
て、燃焼室１に吹き込む混合気の雲１０を閉じ込め、同
時に吹き込み位置１１から点火位置１２に移動させるた
めにこの発明により流５a ′と５b ′および主流９がど
のように使用されるかが示してある。参照符号１１a が
導入弁に付けてあり、この弁は混合・貯蔵室１１b を有
し、この混合・貯蔵室で燃焼室１から来たガスを燃料と
混ぜる。参照符号１１aは点火装置を模式的に示し、こ
の点火装置は燃焼に導くのに適していて、点火プラグあ
るいはグロープラグである。参照符号１３a と１３b は
導入開口の位置を模式的に示し、参照符号１４a と１４
b は排出開口の位置を示す。この実施例で大切なこと
は、吹き込み位置１１と点火位置１２がシリンダ軸４を
通過する導入対称面６のところにあり、流れの柱５a ′
と５b ′がこの対称面６に対して対称に形成され、主流
９が対称面６に平行で、吹き込み位置１１から点火位置
１２に向いている。混合気１０を主流９の方向に吹き込
むと有利である。その結果、吹き込み弁１１a が吹き込
み位置１１を通してシリンダ軸４上にある垂直面２３に
対して 45 °より大きいか、あるいは等しい角度３にし
て配設されていると好ましい。
【００３２】図４ａ，４ｂおよび４ｃには、この発明の
他の実施例が平面図、側面図にして示してある。ここで
は、それ自体に周知のように、シリンダ軸４に平行に旋
回軸１５′の回りに回転する旋回流１５が、周知の手
段、例えば旋回通路により導入期間に発生する。シリン
ダ軸４に平行な旋回軸１５′の回りの旋回が、ピストン
２の圧縮期間中に維持されている。旋回流１５はシリン
ダ軸４の近くで低い流速を有する。吹き込み位置１１と
点火位置１２の配置は、点火位置１２が吹き込み位置１
１より旋回軸１５′でより近くにあるように、選択され
る。吹き込み位置１１に対して点火位置１２の最も好ま
しい位置、および吹き込み位置１１と点火位置１２で形
成される直線部２２に対する最良の吹き込み角度２′，
３″は図４ｄの力の図式から与えられる。シリンダ軸４
の垂直面に投影された吹き込み流の力 FT と旋回流１５
の力 FL の合力 FR は点火位置１２の領域に向いている
必要がある。試験は、吹き込み位置１１と点火位置１２
の間の間隔２０がシリンダ直径の大体 0.05 〜 0.4倍の
間の値になると、混合気の良好の燃焼が得られることを
示している。図４ａと４ｂに参照符号３′と３″で歪め
て示す吹き込み軸１１′と直線２２の間の角度が 45 °
より大きいか等しいと有利である。ここでも、回転する
空気流１５は混合気の雲１０を一方で閉じ込め、他方で
吹き込み位置１１から点火位置１２に移動させることを
与える。更に、吹き込み弁の混合室１１ｂが洗浄され
る。
【００３３】図４ａ〜４ｃから分かる旋回流１５は、ピ
ストン表面２′の形状および／または燃焼室のカバー面
７の表面７′の構成により生じる縮小流１６にも、図５
ａ〜５ｃの平面図と側面図から分かるように、組み合わ
される。ピストン２の縮小面２ａは、この実施例でシリ
ンダ軸４に一致する凹部の中心１７の方向に燃焼室のカ
バー面７から離れる向きの流れ成分１６を旋回流１５に
授け、これにより吹き込み弁１１a を経由して導入され
る混合気１０は一方で閉じ込められ、点火位置１２に装
填され、他方で、燃焼室の凹部２ｂに押圧される。吹き
込み軸１１′と直線２２の間の間隔２０と角度３′に関
して、図４ａ〜４ｃで示す実施例と同じ表示となる。こ
こでも、混合室１１ｂの同時洗浄を保証する。
【００３４】図６ａ〜６ｃは図２ｃと２ｄに基づき説明
したタンブラ流と旋回流からの組み合わせを伴うこの発
明の他の実施例を示す。図１ｃあるいは図３ａ〜３ｃに
示す渦流５a ′と５b ′の代わりに、ここでは弱い縮小
流２４が生じる。旋回流１５a は混合気の雲１０の混合
気成分１０′を互いに制御するが、主流９a は混合気の
雲を吹き込み位置１１から点火位置１２に移動させる。
【００３５】
【発明の効果】以上説明したように、この発明の方法に
より、燃焼室に吹き込んだ混合気の雲を空間的に閉じ込
めたコンパクトな形にして点火場所に移動させ、他方で
シリンダの添加で混合室の掃除を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 タンブル流の模式図、(a) ：初期段階、
(b)：中間段階、 (c)：上死点の前の段階、
【図２】 (a) と (b)：異なったピストン位置での旋回
流、 (c)と (d)：異なったピストン位置での旋回流とタ
ンブル流の組み合わせを示す模式図、
【図３】 第一の変形種の模式図、(a) ：燃焼室の平面
図、(b) ：図３(a)の線分 IIIb − IIIb から見た断面
図、(c) ：図３(a) の線分 IIIc − IIIc から見た断面
図、
【図４】 第二の変形種の模式図、(a) ：燃焼室の平面
図、(b) ：図４(a)の線分 IVb− IVbから見た断面図、
(c) ：図４(a) の線分 IVc− IVcから見た断面図、(d)
：シリンダ軸に対する垂直面に作用する燃料液滴への
力の力成分図、
【図５】 第三の変形種の模式図、(a) ：燃焼室の平面
図、(b) ：図５(a)の線分 Vb − Vb から見た断面図、
(c) ：図５(a) の線分 Vc − Vc から見た断面図、
【図６】 第四の変形種の模式図、(a) ：燃焼室の平面
図、(b) ：図６(a)の線分 VIb− VIbから見た断面図、
(c) ：図６(a) の線分 VIc− VIcから見た断面図。
【符号の説明】
１ 燃焼室 ２ ピストン ２b 燃焼室の凹部 ３，３′，３″ 角度 ４ シリンダ軸 ５a,５b ，５a ′, ５b ′，５a ″, ５b ″ 空気
流（渦の柱） ６ 対称面 ７ 燃焼室のカバー面 ８ シリンダの壁 ９ 主流 ９a 空気流 １０ 混合気の雲 １１ 吹き込み位置 １１a 吹き込み弁 １１′ 吹き込み軸 １１b 混合室 １２ 点火位置 １２a 点火装置 １３a,１３b 導入開口 １４a,１４b 排出開口 １５ 空気流 １５a 旋回流 １５′ 旋回軸 １６ 空気流 １８ 導入シリンダ二分割片 ２０ 吹き込み位置と点火位置の間の間
隔 ２１ シリンダの直径 ２２ 直線 ２４ 縮小流 ＦL 旋回流の力 ＦT 吹き込み流の力 ＦR 合力
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｆ０２Ｍ 67/04 Ｆ０２Ｍ 67/04 (72)発明者 ウアルター・ピオック オーストリア国、8151ヒッツエンドル フ、ニーダーベルク、53 (72)発明者 ヘンドリック・ペーター・ハツエウ オーストリア国、9201クルムペンドル フ、カイザー・アレー、30 (56)参考文献 特開 平７−11960（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−257432（ＪＰ，Ａ) 特開 昭53−86906（ＪＰ，Ａ) 特公 昭53−8009（ＪＰ，Ｂ２)

Claims (8)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 動作サイクルの圧縮期間中に圧縮された
    ガスを燃焼室（１）から取り出し、吹き込み弁（１１
    ａ）の混合室（１１ｂ）中で燃料と混合し、次の動作サ
    イクルで燃料と共に燃焼室（１）の中に吹き込み、内燃
    機関の燃焼室に燃料を導入する方法において、 内燃機関の圧縮期間中に第一の主流（９），第二の主流
    （５ａ′）および第三の主流（５ｂ′）を伴う複雑な空
    気流を目的に合わせて発生させ、これ等の主流（９，５
    ａ′，５ｂ′）がシリンダ軸（４）に垂直な回転軸の回
    りに回転し、燃焼室のカバー面（７）の領域でほぼ燃焼
    中心に向き、第一の主流（９）の回転軸が第二および第
    三の主流の回転軸にほぼ垂直であり、逆向きに回転する
    渦の対を発生する主流を形成し、第一主流（９）が燃焼
    室のカバー面（７）のところで吹き込み位置（１１）か
    ら点火位置（１２）へ向き、 第一主流（９）に点火位置（１２）の方向に燃料・空気
    の混合気を吹き込み、吹き込まれた混合気の雲（１０）
    が渦の対により横方向に仕切られ、同時に混合室（１１
    ｂ）が圧縮されたシリンダ添加ガスで洗浄される、 ことを特徴とする方法。
  2. 【請求項２】 動作サイクルの圧縮期間中に圧縮された
    ガスを燃焼室（１）から取り出し、吹き込み弁（１１
    ａ）の混合室（１１ｂ）中で燃料と混合し、次の動作サ
    イクルで燃料と共に燃焼室（１）の中に吹き込み、内燃
    機関の燃焼室に燃料を導入する方法において、 新鮮なガスを導入する期間中に燃焼室（１）内に旋回流
    （１５）を目的通りに発生させ、 吹き込み位置（１１）と点火位置（１２）で形成される
    直線（２２）に対して、旋回流（１５）と吹き込み流と
    から成り、混合気部分（１０′）に作用する力（ＦＬ，
    ＦＴ）の垂直面（２３）上に投影された合力（ＦＲ）が
    ほほ旋回軸（１５′）の近くにある点火位置（１２）の
    領域の方に向き、この点火位置（１２）が吹き込み位置
    （１１）に比べて旋回軸（１５′）により近くにある角
    度（３′，３″）の下で燃料・空気の混合気を旋回流
    （１５）の中に吹き込み、吹き込まれた燃料・空気の混
    合気の雲（１０）が旋回流（１５）により仕切られ、同
    時に混合室（１１ｂ）が圧縮されたシリンダ添加ガスで
    洗浄される、 ことを特徴とする方法。
  3. 【請求項３】 動作サイクルの圧縮期間中に圧縮された
    ガスを燃焼室（１）から取り出し、吹き込み弁（１１
    ａ）の混合室（１１ｂ）中で燃料と混合し、次の動作サ
    イクルで燃料と共に燃焼室（１）の中に吹き込み、内燃
    機関の燃焼室に燃料を導入する方法において、 シリンダ軸（４）に平行な軸（１５′）の回りの回転成
    分とシリンダ軸（４）に垂直な軸の回の回転成分を有す
    る空気流（１５，１６；９ａ，１５ａ）を燃料室（１）
    内で目的通りに発生させ、主流（９ａ，１６）が燃焼室
    のカバー面（７）のところでほぼ燃焼中心に向き、点火
    位置（１２）が吹き込み位置（１１）よりも平行な回転
    軸（１５′）により近くにあり、 吹き込み位置（１１）と点火位置（１２）で形成される
    直線（２２）に対して、シリンダ軸（４）に平行な軸の
    回りに回転する接線方向の空気流（１５，１５ａ）と吹
    き込み流とから成り、混合気部分（１０′）に作用する
    力（ＦＬ，ＦＴ）の垂直面（２３）上に投影された合力
    （ＦＲ）がほぼ点火位置（１２）の領域の方に向く角度
    の下で、燃料・空気の混合気を空気流（１６，９ａ）の
    中に吹き込み、吹き込んだ混合気の雲（１０）が空気流
    （１５，１６；９ａ，１５ａ）により仕切られ、同時に
    混合室（１１ｂ）が圧縮されたシリンダ添加ガスにより
    洗浄される、 ことを特徴とする方法。
  4. 【請求項４】 請求項１〜３の何れか１項の方法を実施
    するため、往復移動するピストン（２）と、燃焼室
    （１）に流入する吹き込み弁（１１ａ）と、点火装置
    （１２ａ）と、シリンダ当たり一つの導入通路および排
    出通路とを備えた外部点火される内燃機関において、 少なくとも一つの導入通路がタンブラを発生するように
    形成され、導入シリンダ二分割片（１８）に配置された
    導入通路の導入開口（１３ａ，１３ｂ）がシリンダ軸
    （４）を通過する導入対称面（６）に対して対称に配置
    され、 導入側（１８）に配置された吹き込み位置（１１）も、
    排出側（１９）に配置された点火位置（１２）も、導入
    対称面（６）の領域にある、 ことを特徴とする内燃機関。
  5. 【請求項５】 請求項２または３の方法を実施するた
    め、往復移動するピストン（２）と、燃焼室（１）に流
    入する吹き込み弁（１１ａ）と、点火装置（１２ａ）
    と、シリンダ当たり一つの導入通路および排出通路とを
    備えた外部点火される内燃機関において、 少なくとも一つの導入通路がシリンダ軸（４）に平行な
    旋回軸（１５′）の回りに旋回流（１５）を発生させ、 点火位置（１２）が吹き込み位置（１１）よりも旋回軸
    （１５′）に近くにあり、作用する旋回流（１５）と吹
    き込み流れとから成り、混合気部分（１０′）に作用す
    る力（ＦＬ，ＦＴ）のシリンダ軸（４）上の垂直面（２
    ３）に投影された合力（ＦＲ）がほぼ点火位置（１２）
    の領域に向くように、点火位置（１２）と吹き込み位置
    （１１）を空気流（１５）に対して配置する、 ことを特徴とする内燃機関。
  6. 【請求項６】 ピストンの底（２ａ）および／またはシ
    リンダヘッドのカバー面（７）が凹部（２ｂ）を有し、
    ピストン（２）の圧縮工程の間、凹部の中心（１７）に
    向かう縮小流（１６）を発生させ、この縮小流がシリン
    ダ軸（４）に平行な軸（１５′）の回りを回転する旋回
    流（１５）に重なることを特徴とする請求項５に記載の
    内燃機関。
  7. 【請求項７】 エンジンの全出力あるいはそれ以外の出
    力の運転のために、シリンダ内部の流れの可変は通路と
    止めたり塞ぐような種々の導入流により与えられること
    を特徴とする請求項４〜６の何れか１項に記載の内燃機
    関。
  8. 【請求項８】 吹き込み位置（１１）と点火位置（１
    ２）の間の間隔（２０）はシリンダの直径（２１）に対
    してほぼ０．０５〜０．４の間にあることを特徴とする
    請求項４〜７の何れか１項に記載の内燃機関。
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