(57)【要約】      （修正有）【課題】実質的な排気ガスのリサイクルを伴う大容積エンジンの理論モードの運行においても、燃焼室の外側の点火可能な燃料空気混合気の存在による安全リスクを伴うことなく、予燃室内での燃料空気混合気の良好な点火を可能にする予燃室システムを提供する。【解決手段】点火可能な燃料空気混合気が、特に予燃室システム１に配置可能な点火装置６によって点火される予燃室容積部４を含んでおり、予燃室システム１には、予燃室容積部４を内燃機関の主燃焼室に連結させている流体移動通路５が提供されており、予燃室容積部４は点火領域３と、点火領域３とは中間壁９によって少なくとも部分的に区分けされている流体移動領域２とを含んでおり、燃料空気混合気は点火領域３で燃焼され、流体移動通路５は流体移動領域２内側に開口しており、空気供給通路８が提供されており、好適には加圧された空気が空気供給通路８によって流体移動領域２に供給される。【選択図】図２
2014066245.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料ガスを用いる内燃機関用の予燃室システムであって、点火可能な燃料空気混合気が、特に本予燃室システム（１）に配置可能な点火装置（６）によって点火される予燃室容積部（４）を含んでおり、本予燃室システム（１）には、前記予燃室容積部（４）を内燃機関の主燃焼室に連結させている流体移動通路（５）が提供されており、前記予燃室容積部（４）は点火領域（３）と、該点火領域（３）とは中間壁（９）によって少なくとも部分的に区分けされている流体移動領域（２）とを含んでおり、前記燃料空気混合気は前記点火領域（３）で燃焼され、前記流体移動通路（５）は前記流体移動領域（２）内側に開口しており、空気供給通路（８）が提供されており、好適には加圧された空気が該空気供給通路（８）によって前記流体移動領域（２）に供給されることを特徴とする予燃室システム。
【請求項２】
前記中間壁（９）には連結通路（１１）が提供されており、該連結通路（１１）は前記点火領域（３）を前記流体移動領域（２）に連結していることを特徴とする請求項１記載の予燃室システム。
【請求項３】
前記中間壁（９）は本予燃室システム（１）の縦軸（Ｘ）に対して実質的に周辺的に延びている形状であり、前記流体移動領域（２）は前記周辺的に延びている中間壁（９）によって区分されている前記点火領域（３）を実質的に包囲していることを特徴とする請求項１または２記載の予燃室システム。
【請求項４】
前記空気供給通路（８）によって、前記流体移動領域（２）内には、好適には冷却された前記内燃機関の吸気及び／又は、好適には６バールから１０バールの間で加圧された圧縮空気が導入できることを特徴とする請求項１から３の少なくとも１項に記載の予燃室システム。
【請求項５】
ｂ前記空気供給通路（８）内の空気供給時間及び／又は空気供給量を制御または規制するために、空気好適には電子バルブ（１２）が設置されていることを特徴とする請求項１から４の少なくとも１項に記載の予燃室システム。
【請求項６】
前記流体移動領域（２）には、本予燃室システム（１）の縦軸（Ｘ）に対して周辺的に延びている環状通路（１３）が提供されており、好適には前記空気供給通路（８）は前記環状通路（１３）内側に開口していることを特徴とする請求項１から５の少なくとも１項に記載の予燃室システム。
【請求項７】
前記環状通路（１３）と前記流体移動領域（２）の残り部分との間には周辺的に延びている環状間隙部（１４）が提供されており、前記縦軸（Ｘ）に対して放射状に考えると、前記環状通路（１３）は環状通路幅を有しており、前記環状間隙部（１４）は環状間隙幅を有しており、好適には該環状間隙幅は前記環状通路幅よりも小さいことを特徴とする請求項６記載の予燃室チャンバ。
【請求項８】
前記流体移動領域（２）の流体移動容積は前記点火領域（３）の点火容積よりも大きいことを特徴とする請求項１から７の少なくとも１項に記載の予燃室システム。
【請求項９】
前記連結通路（１１）は連結通路開口部（１５）を有しており、該連結通路開口部（１５）は前記流体移動領域（２）内側に開口していることを特徴とする請求項１から８の少なくとも１項に記載の予燃室システム。
【請求項１０】
前記連結通路開口部（１５）から始まる本予燃室システム（１）の縦軸（Ｘ）に対して、前記点火領域（３）とは逆向きの前記流体移動領域（２）の下位容積は該流体移動領域（２）の残留容積よりも小さいことを特徴とする請求項９記載の予燃室システム。
【請求項１１】
前記流体移動通路（５）の通路径の、該流体移動通路（５）の通路長に対する比は最大０．２５であることを特徴とする請求項１から１０の少なくとも１項に記載の予燃室システム。
【請求項１２】
予燃室システム（１）の前記流体移動通路（５）は縦軸（Ｘ）に対して傾斜して延びている形状を有していることを特徴とする請求項１から１１の少なくとも１項に記載の予燃室システム。
【請求項１３】
前記流体移動通路（５）は流体移動通路開口部（１６）を有しており、該流体移動通路開口部（１６）は前記流体移動領域（２）内側に開口していることを特徴とする請求項１から１２の少なくとも１項に記載の予燃室システム。
【請求項１４】
前記流体移動通路（５）から始まり、前記流体移動通路開口部（１６）は、本予燃室システム（１）の内壁（１７）に対して実質的に接線となるように前記流体移動領域（２）内側に開口していることを特徴とする請求項１３記載の予燃室システム。
【請求項１５】
前記点火領域（３）から始まり、前記連結通路開口部（１５）は前記流体移動通路開口部（１６）の方向に対面していることを特徴とする請求項１から１４の少なくとも１項に記載の予燃室システム。
【請求項１６】
前記連結通路開口部（１５）の断面の一部のみが前記流体移動通路開口部（１６）の方向に対面していることを特徴とする請求項１５記載の予燃室システム。
【請求項１７】
請求項１から１６の少なくとも１項に記載の予燃室システム（１）を有することを特徴とする内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の予燃室システム、並びにそのような予燃室システムを備えた内燃機関に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料と空気の実質的な理論（化学量論）燃空比での内燃機関の運行、特にガスエンジンの運行においては非常に高温になることがあるが、高温はエンジン排気ガスの様態に不都合な影響を及ぼす。このような状況を排気ガスのリサイクルによって改善することは可能である。しかし、そのような改善は点火特性に悪影響を及ぼす。
【０００３】
この場合、大容積（容量）希薄燃焼エンジンで採用される標準的な解消策と同様に点火目的で燃焼ガスによって満たされる予燃室を利用することには問題がある。事実上、加圧によって主燃焼室から予燃室に押し出される混合気は余剰の空気を有しておらず、良好に点火可能な燃料と空気の混合気は予燃室においては支配的なものではない。
【０００４】
特許文献１（ＤＥ３５０６２１７Ａ１）においては、この問題は予燃室に供給済みである近似理論燃空比の混合燃料ガスによって回避されている。増加する構造的複雑性および増加する製造コスト以外に、この対処に関する弱点は、予燃室の噴射バルブが磨耗したとき、予燃室の混合気が供給通路に逆流点火する可能性が存在することである。このようなことは安全に対するリスク要因であり、回避されなければならない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】ドイツ国特許３５０６２１７Ａ１公報
【特許文献２】ドイツ国特許１０２００８０６２５７４Ａ１公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、実質的な排気ガスのリサイクルを伴う大容積エンジンの理論モードの運行においても、燃焼室の外側の点火可能な燃料空気混合気の存在による安全リスクを伴うことなく、予燃室内での燃料空気混合気の良好な点火を可能にする予燃室システムを提供することである。
【０００７】
この目的は、請求項の特徴を備えた予燃室システムと、そのような予燃室システムを備えた内燃機関によって達成される。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
点火領域と、中間壁によって点火領域とは少なくとも部分的に分離されている流体移動領域とに予燃室を分割し、空気供給通路を介して流体移動領域へ空気を導入することによって、最低量の排気ガスを含んだ燃焼混合気が加圧時に主燃焼室から点火領域に送られる。同時に、主燃焼室は空気供給通路を介して導入された空気を点火領域に押し出し、良好な点火を提供できる混合気を点火領域に提供する。このように、予燃室の点火領域には０．８から１．２の間のラムダ値が提供される。このラムダ値は空気と燃料との比に関係し、１が理想的な理論（化学量論）比である。
【０００９】
特許文献２（ＤＥ１０２００８０６２５７４Ａ１）は、燃焼後の燃焼室容積領域を有した内燃機関用のスパークプラグを開示しており、この燃焼後の燃焼室容積領域は少なくとも部分的にスパークプラグの燃焼室側の端部領域を包囲する。しかし、それは予燃室の容積を増加させるのに役立つだけであり、本発明の目的を達成しない。なぜなら、中間壁が存在しないため、主燃焼室から点火領域への混合気の通過が加圧時に妨害されないからである。
【００１０】
本発明のさらなる利点は従属請求項において記載されている。
【００１１】
予燃室での点火によって発生する点火炎が主燃焼室にさらに容易に到達可能とするため、中間壁に連結通路を提供することができる。この連結通路は点火領域を流体移動領域に連結する。
【００１２】
噴射空気によって予燃室全体に均等冷却を提供するため、中間壁は予燃室システムの縦軸に対して実質的に周辺的に延びた形状であり、流体移動領域は、周辺的に延びる中間壁によって分離されている点火領域を実質的に包囲する。
【００１３】
１好適実施例においては、好適には冷却された内燃機関の吸気及び／又は圧縮空気を、好適には６バールから１０バールに加圧して、空気供給通路を介して流体移動領域に導入できる。この構造によって、排気ガスを含んだ混合気は点火領域から効果的に引き離される。
【００１４】
その場合、エネルギーの観点から、まず典型的には２バールから３バールの間で提供される吸気がターボチャージャから供給され、続いて、予燃室の圧力が吸気の圧力を超えたら直ちに加圧空気が供給される。
【００１５】
空気の供給時間あるいは供給量の正確な制御または規制のため、空気供給通路には、好適には電子式であるバルブが設置できる。
【００１６】
供給された空気の最良の拡散のため、予燃室システムの縦軸に対して周辺的に延びる環状通路が流体移動領域に提供され、好適には空気供給通路は環状通路内に開いている。回転形態の空気流を提供するため、この場合には周囲的に延びる環状間隙部が環状通路と流体移動領域の残り部分との間に提供され、縦軸に対して放射状に考えると、環状通路は環状通路幅を有しており、環状間隙部は環状間隙幅を有しており、好適には、環状間隙幅は環状通路幅を超えない。
【００１７】
圧力均衡のために十分な大きさの容積が存在するように、流体移動領域の流体移動容積を点火領域の点火容積よりも大きくすることができる。
【００１８】
連結通路は連結通路開口部を有する。連結通路開口部は流体移動領域側に開口している。流体力学的に有利とするため、連結通路開口部から始まる予燃室の縦軸に対して、点火領域とは逆向きの流体移動領域の下位容積は流体移動領域の残留容積よりも小さい。
【発明の効果】
【００１９】
流体の特定方向の放出を達成するため、流体移動通路径の流体通路長に対する比を最大０．２５とすることができる。よって、予燃室システムの流体移動通路を縦軸に対して傾斜して延びる形態とし、流体移動領域側に開いている流体移動通路開口部を備えた流体通路を予燃室システムの内壁と実質的に接線関係とする。その結果、加圧によって予燃室に流れ込む燃料空気混合気の流れは予燃室の点火部とは逆方向になる。
【００２０】
比較のため、方向付けられた点火炎の流れが流体移動通路内に流れ込むことを確実にするために、接続通路開口部または少なくともその断面の一部を流体移動通路開口部の方向に延ばすことができる。
【００２１】
本発明のさらなる利点と詳細は、添付図面および関連する説明から明らかになろう。この点で、図１から図４は本発明の予燃室システムの様々な形態の断面図を示す。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】予燃室システム１の予燃室容積部４、点火装置６、流体移動通路開口部１６を備えた流体移動通路５および燃料ガス通路７を示す断面図である。
【図２】連結通路１１が縦軸Ｘに対して傾斜している本発明の予燃室システムの断面図である。
【図３】連結通路１１が存在しない実施例を示す断面図である。
【図４】図２に類似した実施例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
本実施形態の予燃室システム（１）には、内燃機関用、特にガスエンジン用の予燃室システムであって、点火可能な燃料空気混合気が、特に予燃室システム（１）に配置可能な点火装置（６）によって点火される予燃室容積部（４）を含んでいる。
【００２４】
予燃室システム（１）には、予燃室容積部（４）を内燃機関（１８）の主燃焼室（１０）に連結させている流体移動通路（５）が提供されており、予燃室容積部（４）は点火領域（３）と、点火領域（３）とは中間壁（９）によって少なくとも部分的に区分けされている流体移動領域（２）とを含んでおり、燃料空気混合気は点火領域（３）で燃焼され、流体移動通路（５）は流体移動領域（２）内側に開口しており、空気供給通路（８）が提供されており、好適には加圧された空気が空気供給通路（８）によって流体移動領域（２）に供給される。
【００２５】
図１は、予燃室システム１の予燃室容積部４、点火装置６、流体移動通路開口部１６を備えた流体移動通路５および燃料ガス通路７を示す。流体移動領域２は中間壁９によって点火領域３とは区分けされており、これら２つの領域は連結通路開口部１５を備えた連結通路１１により連結されている。流体移動通路５は内壁１７に対して接線関係にある。縦軸Ｘの周囲で環状に形成された点火領域３は環状間隙部１４によって流体移動領域２の残り部分と連結されている。空気供給通路８は環状通路１３側に開いており、空気供給通路８は吸気の供給と加圧空気の供給との両方を実行する。加圧空気の供給は電子バルブ１２によって規制される。
【００２６】
図２は、連結通路１１が縦軸Ｘに対して傾斜している本発明の予燃室システムを図示する。さらに、吸気の供給を規制する第２の電子バルブ１２が存在する。
【００２７】
図３は、連結通路１１が存在しない実施例を示す。
【００２８】
図４は、図２に類似した実施例であるが、異なる形状の連結通路１１を有しており、特に流体移動通路開口部１５の形状が異なっている。
【００２９】
本発明は上述の実施例に限定されない。例えば、流体移動通路は縦軸に沿って中心的に設計できる。この点に関して、連結通路開口部が流体移動通路開口部とは逆向きに設計されてことが好適であるかも知れない。例えば、ラムダ値０．３の混合気が燃料ガス通路７によって供給できる。
【符号の説明】
【００３０】
１    予燃室システム
２    流体移動領域
３    点火領域
４    余熱室容積部
５    流体移動領域
６    点火装置
７    燃料ガス通路
８    空気供給通路
９    中間壁
１１    連結通路
１２    電子バルブ
１３    環状通路
１４    環状隙間部
１５    連結通路開口部
１６    流体移動通路開口部
１７    内壁
Ｘ    縦軸
【図１】
2014066245.tif 000003
【図２】
2014066245.tif 000004
【図３】
2014066245.tif 000005
【図４】
2014066245.tif 000006
【外国語明細書】
2014066245.tif 000007
2014066245.tif 000008
2014066245.tif 000009
2014066245.tif 000010
2014066245.tif 000011
2014066245.tif 000012
2014066245.tif 000013
2014066245.tif 000014
【図１】
2014066245.tif 000015
【図２】
2014066245.tif 000016
【図３】
2014066245.tif 000017
【図４】
2014066245.tif 000018