(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピストン（２ａ）を有する少なくとも１つのシリンダと、
前記シリンダを覆い、かつ同ピストンとともに燃焼室（４）の範囲を画定するシリンダヘッド（３）と、
燃料がサイクル毎に燃焼室（４）に噴射される少なくとも１つの噴射口を各々が有する少なくとも２つの燃料噴射弁（２０ａ；２２ａ）とを備えたディーゼル式往復動型ピストン内燃機関であって、
シリンダ軸（６）方向において燃料噴射弁（２０ａ；２２ａ）は間隔をおいて配置され、同燃料噴射弁（２０ａ；２２ａ）毎に燃焼室（４）の円盤形領域が割り当てられ、同領域はシリンダ軸（６）を横切る方向に延び、かつ噴射口から噴射される噴霧状燃料により浸透させられ、
前記両燃料噴射弁（２０ａ；２２ａ）のそれぞれに、又は、一方の燃料噴射弁（２２ａ）に、又は他方の燃料噴射弁（２０ａ）に、任意に燃料を送るように設けられた分配弁（２６）を備えることを特徴とするディーゼル式往復動型ピストン内燃機関。
【請求項２】
一領域の燃料噴射弁（２０ａ；２２ａ）が隣接領域の燃料噴射弁（２０ａ；２２ａ）に対しシリンダの周方向にずれていることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関。
【請求項３】
前記領域毎に少なくとも２つの燃料噴射弁（２０ａ；２２ａ）を備え、燃焼室（４）においてシリンダ軸（６）の周囲を空気が回流し、全領域における燃料噴射弁（２０ａ；２２ａ）は噴霧状燃料の少なくとも一部が回流運動と同方向にて噴射口から噴射されるように配置されたことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関。
【請求項４】
２サイクル機関として製造されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の内燃機関。
【請求項５】
排気弁（５）はシリンダヘッド（３）の中央に設けられたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の内燃機関。
【請求項６】
一放射面に配置された複数の燃料噴射弁（２０ａ；２２ａ）は共通の燃料供給管（２４ａ）に連通していることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の内燃機関。
【請求項７】
１つの燃料供給管（２４ａ）毎に２つの燃料噴射弁（２０ａ；２２ａ）を備え、この共通の燃料供給管（２４ａ）は分岐部を有し、前記分配弁（２６）はこの分岐部において揺動可能に配置され、この分配弁（２６）はその配置により供給管（２４ａ）からの燃料流を双方の燃料噴射弁（２０ａ；２２ａ）に許容するか、２つの燃料噴射弁（２０ａ；２２ａ）の一方に許容するか、又は２つの燃料噴射弁（２０ａ；２２ａ）の他方に許容することを特徴とする請求項６に記載の内燃機関。
【請求項８】
ピストンストロークのシリンダの内径に対する比は少なくとも３．５であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の内燃機関。
【請求項９】
前記燃料噴射弁（２０ａ；２２ａ）の軸（６）方向における間隔はピストンストロークの少なくとも２％であることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、ピストンを有する少なくとも１つのシリンダ、このシリンダを覆い、かつピストンとともに燃焼室の範囲を画定するシリンダヘッド及び燃料がサイクル毎に燃焼室に噴射される少なくとも１つの噴射口を各々が有する少なくとも２つの燃料噴射弁を備えたディーゼル式往復動型ピストン内燃機関に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種の内燃機関はシリンダ毎に少なくとも２つの燃料噴射弁を有するために大型に形成する必要があり、燃料噴射弁はシリンダ軸を横切る方向に延びている共通面に配置される。燃料噴射弁に形成された噴射口は、噴射された噴霧状燃料が円盤形燃焼室においてできる限り圧縮燃焼用空気と混合するように透設されている。しかし、長い燃焼室を有する内燃機関においては、シリンダ軸方向に対し燃焼室の最外部である２つの領域に存在する燃焼用空気に噴霧状燃料が容易に達しない可能性がある。従って、空気と燃料とを均一に混合することは困難である。更に、燃焼用空気が回流運動する燃焼室において、シリンダ軸方向への噴霧状燃料の拡散は空気の回流運動による偏向のために非常に困難となる。このことにより燃焼室の中央は高燃料濃度となり、従って混合気生成が不完全となる。これは燃焼工程を減速させ、熱効率及びそれに伴う燃料消費が損なわれてしまう。燃料噴射弁が配置される面に対しより広角度に噴射口が延びているように変更すると、特に部分的な負荷中において、燃焼室の範囲を画定するピストンクラウン及びピストンの支持面、又はシリンダヘッドに設けられた排気弁及び吸気弁に燃え切り又は油コークスの沈着の原因となる火炎が達する危険がある。これは腐食及び／又は摩耗の増大に至る可能性がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、従来型内燃機関を改良し、部分的な負荷中において燃焼室の軸方向における寸法が大きくてもできる限り均一の混合気を生成し、低摩耗で稼動する内燃機関を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明では、シリンダ軸方向において燃料噴射弁は間隔をおかれ、燃料噴射弁毎に燃焼室の円盤形領域が割り当てられ、この領域はシリンダ軸を横切る方向に延び、かつ噴射口から噴射される噴霧状燃料により浸透させられる。
【０００５】
【作用】
燃焼用空気はピストンの下死点の領域においてシリンダライナに設けられたポートを介しシリンダライナに流入する。空気はピストンの圧縮工程中に保持される回流運動をしながらシリンダライナに流入する。圧縮工程の初期中において、排気弁が開放された時にこの排気弁を介し燃焼室から排気マニホルドに排気ガスが流入する。軸方向において大型の燃焼室の場合であっても、２つの層に噴射される燃料は部分的な負荷においても圧縮用燃焼空気と確実に良好な状態に混合される。ピストンクラウン及び支持面、そして恐らくはシリンダヘッドに設けられた排気弁及び吸気弁の方向に噴射口軸を向ける必要性が回避される。これにより部分的な負荷においてピストン及び／又はシリンダ、そして恐らくは弁における燃え切り及び油コークスの沈着が回避される。更に、圧縮燃焼用空気及び噴射燃料の均一な混合気が生成され、従って燃焼は阻害されない。
【０００６】
【実施例】
以下、本発明を具体化した一実施例を図１〜図４に従って説明する。
図１について説明する。ピストン２ａは詳細には図示しない２サイクルディーゼル機関のシリンダライナ１内に配置されている。図１にて上死点に達した状態で示すピストン２ａは上下動可能にシリンダライナ１の内壁に沿って案内される。ピストン２ａはこれを目的として周知の方法によりピストンロッドによってクロスヘッドに連結されている。クロスヘッドにはクランク軸にて駆動されるコンロッドが連結されている。シリンダライナ１はシリンダヘッド３により覆われ、同シリンダヘッド３はピストン２ａとともにほぼ円筒状の円盤形燃焼室４の範囲を画定している。燃焼用空気はピストン２ａの下死点においてシリンダライナ１に設けられたポート（図示せず）を介しシリンダライナ１内に流入する。空気はピストン２ａの圧縮工程中に保持される回流運動をしながら流入する。この運動は図２において矢印Ｂにより示されている。シリンダヘッド３の中央に排気弁５が設けられ、圧縮工程の初期中に排気弁５が開放された時にこの排気弁５を介し、燃焼室４から排気マニホルドに排気ガスが流入する。内燃機関は従って単流掃気式に稼動する。符号６はシリンダライナ１及びピストン２ａの共通軸を示している。ピストン２ａは燃焼室４に面する最頂部においてトラフ状凹部２ｂを有している。
【０００７】
燃焼室４の範囲を画定するシリンダヘッド３のシリンダ部において、２つの燃料噴射弁１０ａ，１２ａが設けられ、各々ノズルヘッド１０ｂ，１２ｂとともに、シリンダヘッド３に形成され、かつ燃焼室４方向に開口したボール１１，１３に延びている。軸６方向において、噴射弁１０ａ，１２ａは互いに距離Ａだけずれている。噴射弁１０ａ，１２ａはまた互いに燃焼室４の周方向に１８０度ずれている。ノズルヘッド１０ｂは５つの噴射口を有し、この噴射口は噴射した噴霧状燃料が図１の上方の燃焼室４の半分のみに浸透するように透設されている。同様に、ノズルヘッド１２ｂも５つの噴射口を有し、これらの噴射口は噴射した噴霧状燃料が図１の下方の燃焼室４の半分のみに浸透するように透設されている。２つの燃料弁１０ａ，１２ａには各々このように軸６を横切る方向に延びている燃焼室４の円盤形領域が割り当てられている。燃焼室４は図１における破線１５に示すように互いに上下に位置する２つの領域に分割されている。
【０００８】
図３ａ及び図４に示す実施例において、シリンダヘッド３の燃焼室４は図３ａの下方のこれも円筒状である部分に存在し、かつシリンダライナ１と同径を有する面により範囲が画定されている。円筒状部分の頂部に排気弁５方向に狭まる円錐部分が当接している。シリンダヘッド３は全部で４つの燃料噴射弁を備え、図３ａにおいては共通の放射面に配置された２つの弁２０ａ，２２ａのみを示している。他の２つの燃料噴射弁の配置は図４より明らかである。ノズルヘッド２０ｂ，２２ｂはそれぞれシリンダヘッド３の円錐部及び円筒部中にそれぞれ形成された噴射口２３，２５へ延びている。１つの放射面に配置された燃料噴射弁２０ａ，２２ａはシリンダライナ１の内径の２６％又はピストンストロークの６．５％に達する距離Ａだけ再度互いに間隔をおかれている。ノズルヘッド２０ｂ，２２ｂは各々５つの噴射口を備え、かつ噴出した噴霧状燃料がそれぞれ燃焼室４の下方及び上方領域に対する標示となるように再度透設されている。噴射弁２２ａの噴射口は噴射弁２０ａの噴射口よりも大きな断面積を有する可能性がある。
【０００９】
図３ａから更に明らかであるように、１つの放射面に配置された２つの燃料噴射弁２０ａ，２２ａは共通の燃料供給管２４ａと常に連通し、この燃料供給管２４ａは２つの分岐路２４ｂ，２４ｃに分岐し、一方の分岐路２４ｂは噴射弁２０ａに、他方の分岐路２４ｃは噴射弁２２ａにそれぞれ連通している。管２４ａの分岐部において、異なる３つの操作位置に調整可能なＴ形孔を有する分配弁２６が設けられている。又、図４における軸６の左側に配置された２つの噴射弁も同様に分配弁を備えた共通の燃料供給管に連通されている。従って、下記の操作位置は他の２つの噴射弁にも適用される。
【００１０】
図３ａに示す分配弁２６の作動位置において、燃料は両分岐路２４ｂ，２４ｃに流入し、両噴射弁２０ａ，２２ａが作動することにより、機関は全負荷にて稼動する。機関が部分的な負荷にて稼動すると、噴射弁２０ａ，２２ａに対する燃料供給は分配弁２６により所望の方法で閉鎖され、関連ノズル燃料出口の断面積は全負荷操作における状態に比べ縮小される。供給燃料量は同じであるため、部分的な負荷においては噴射圧がより高くなり、噴射時間がより長くなる。
【００１１】
図３ｂに示す作動位置において、分岐路２４ｃのみが燃料を受容する。その結果、噴射弁２２ａのみが作動可能となる。図３ｂによると、機関は噴射弁２０ａが閉じた状態で部分的な高負荷にて稼動し、噴射弁２２ａの上流における燃料圧力は全負荷の場合よりも多少高くなる。図３ｃに示す分配弁２６の作動位置において、噴射弁２２ａに対する燃料供給は閉鎖され、燃料は管２４ａから分岐路２４ｂを介し噴射弁２０ａのみに流入する。噴射口の断面積がより小さいため、この噴射弁２０ａの上流における燃料圧力は更に増大する。更に、噴射時間が延びる。機関は部分的な低負荷である。分配弁２６の３つの作動方式は他の２つの噴射弁の分配弁に対しても同時に起こるため、燃焼室４における燃焼工程は３つの全稼動負荷中において左右対称である。しかし、双方の分配弁を異なるように作動させることもでき、２つの噴射弁が各々の円盤形領域に設けられるのであれば、図１による配置に類似した噴射状態が生じる。
【００１２】
図１，２により記載した実施例とは異なり、この場合、燃焼室４の周囲において各領域に２つ以上の噴射弁を、好適には均等に、分配配置することが可能である。双方の領域における燃料弁は、軸６方向において、同一放射面において一方が他方の上方となるように、図３による実施例に類似するように配置するか、又は燃焼室４の周方向にて互いにずらして配置することができる。軸６方向に３つ以上の燃料弁を一方が他方の後方になるように配置し、一方が他方の上方に配置された３つ又は４つの領域が生じるようにすることも可能である。図３に示す分配弁２６の代わりに、供給管２４ａの各分岐路（２４ｂ；２４ｃ）にオンオフ弁を設けることができる。
【００１３】
本発明の構成により、軸６方向において大型の燃焼室４の場合であっても、２つの層に噴射される燃料は部分的な負荷においても圧縮用燃焼空気と確実に良好な状態に混合される。この新装置によりピストンクラウン及び支持面、そして恐らくはシリンダヘッド３に設けられた排気弁５及び吸気弁の方向に噴射口軸を向ける必要性が回避される。これにより部分的な負荷においてピストン２及び／又はシリンダ、そして恐らくは弁における燃え切り及び油コークスの沈着が回避される。更に、圧縮燃焼用空気及び噴射燃料の均一な混合気が生成され、従って燃焼は阻害されない。本発明は２サイクルで稼動する大型内燃機関及び４サイクルで稼動する大型機関の双方に利用できる。
【００１４】
上記の実施例とは対照的に、本発明をトランクピストン型内燃機関に利用することも可能である。本発明にはシリンダの内径に対するピストンストローク比が３．０より大きい内燃機関に特に有効である。軸６方向において、同一燃料弁の最高位の燃料噴射と最低位の燃料噴射との角度は３０度より大きくあってはならない。
【００１５】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、部分的な負荷中において燃焼室の軸方向における寸法が大きくてもできる限り均一の混合気を生成し、内燃機関が低摩耗で稼動できる優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】シリンダヘッドを備えたシリンダの上端の軸方向断面図。
【図２】シリンダ側から見た図１に示すシリンダヘッドの平面図。
【図３】（ａ）図１に示す燃焼室の形状を変更したシリンダ及びシリンダヘッドの上端部の一部の軸方向断面図、（ｂ），（ｃ）燃料供給管における分配部材の２つの異なる作動位置。
【図４】シリンダ側から見た図３に示すシリンダヘッドの平面図。
【符号の説明】
２ａ…ピストン、３…シリンダヘッド、４…燃焼室、６…シリンダ軸、１０ａ；１２ａ…燃料噴射弁。
【図１】
0003577118.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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