(57)【要約】      （修正有）【課題】点火装置、特にスパークプラグ用のねじ部と、少なくとも一つの冷却空洞部を有する冷却回路と、を有するシリンダヘッド。【解決手段】当該シリンダヘッドは、作動時に、冷却回路３を通して冷媒を運搬することによって運用時に冷却され、冷却回路３内には、内壁６と、内壁６と略反対側の位置に配置された入口開口部７と、を有する別の冷却空洞部５が提供されており、入口開口部７を通って流入する冷媒流Ｊ１は、内壁６によって偏向され、冷媒流Ｊ１は前記ねじ部（２の周囲を少なくとも部分的に通過する。【選択図】図１ａ
2015072005.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
点火装置、特にスパークプラグ用のねじ部（２）と、少なくとも一つの冷却空洞部（４）を有する冷却回路（３）と、を有するシリンダヘッドであって、
当該シリンダヘッドは、作動時に、前記冷却回路（３）を通して冷媒を運搬することによって運用時に冷却され、
前記冷却回路（３）内には、内壁（６）と、前記内壁（６）と略反対側の位置に配置された入口開口部（７）と、を有する別の冷却空洞部（５）が提供されており、
前記入口開口部（７）を通って流入する冷媒流（Ｊ１）は、前記内壁（６）によって偏向され、前記冷媒流（Ｊ１）は前記ねじ部（２）の周囲を少なくとも部分的に通過する、
ことを特徴とするシリンダヘッド。
【請求項２】
前記冷媒流（Ｊ１）は、前記内壁（６）によって、前記ねじ部（２）の周囲の少なくとも一部を相互に反対方向に通過する２つの流れ部（Ｊ２、Ｊ３）へ分離される、
ことを特徴とする請求項１記載のシリンダヘッド。
【請求項３】
前記冷媒流（Ｊ１）は、前記別の冷却空洞部（５）の外壁（８）によって偏向され、前記ねじ部（２）の周囲を完全に通過する、
ことを特徴とする請求項１または２記載のシリンダヘッド。
【請求項４】
前記流れ部分（Ｊ２、Ｊ３）は前記外壁（８）によって偏向され、それらは合流され流出する冷媒流（Ｊ４）が発生する、
ことを特徴とする請求項２または３記載のシリンダヘッド。
【請求項５】
前記別の冷却空洞部（５）から前記冷媒流（Ｊ１、Ｊ２、Ｊ３、Ｊ４）を排出させるための出口開口部（９）が提供されている、
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のシリンダヘッド。
【請求項６】
前記内壁（６）および／または前記外壁（８）の幾何学形状は、シリンダの周囲面に実質的に対応している、
ことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載のシリンダヘッド。
【請求項７】
前記別の冷却空洞部（５）は、略環状である、
ことを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載のシリンダヘッド。
【請求項８】
前記別の冷却空洞部（５）は、略多角形の断面であり、好適には略長方形の断面である、
ことを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載のシリンダヘッド。
【請求項９】
前記別の冷却空洞部（５）は、前記スパークプラグスリーブ（１２）と共に挿入体（１０）内の溝部（１１）によって形成されている、
ことを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載のシリンダヘッド。
【請求項１０】
前記別の冷却空洞部（５）を前記冷却回路（３）に組み込むために、前記スパークプラグスリーブ（１２）内には、前記入口開口部（７）および／または前記出口開口部（９）に接続された少なくとも一つの孔部（１３）が提供されている、
ことを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載のシリンダヘッド。
【請求項１１】
前記ねじ部に対する前記別な冷却空洞部（５）の空間は、４０ｍｍ以下、好適には２０ｍｍ以下、特に好適には１０ｍｍ以下である、
ことを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項に記載のシリンダヘッド。
【請求項１２】
当該シリンダヘッドは、第１の冷却空洞部（１５）と、第２の冷却空洞部（１６）と、を有しており、
前記入口開口部（７）は、前記第１の冷却空洞部（１５）に接続されており、前記出口開口部（９）は、前記第２の冷却空洞部（１６）に接続されている、
ことを特徴とする請求項１から１１のいずれか１項に記載のシリンダヘッド。
【請求項１３】
請求項１から１２のいずれか１項に記載のシリンダヘッドを有する内燃機関。
【請求項１４】
当該内燃機関は、エンジンブロックを冷却するための主冷却空洞部（１７）を有しており、
前記入口開口部（７）は前記主冷却空洞部（１７）に接続されており、前記出口開口部（９）は前記少なくとも一つの冷却空洞部（４）に接続されている、
ことを特徴とする請求項１３記載の内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の前文部分の特徴を有するシリンダヘッドと、そのようなシリンダヘッドを有する内燃機関に関する。
【背景技術】
【０００２】
シリンダヘッドのスパークプラグのねじ部は、点火により内燃機関内で最高温度の一部が発生する領域に比較的近接しているため、スパークプラグのねじ部は、比較的過酷な熱負荷に曝される。その上、周囲の構造と比較して、極めて繊細な性質の部分であるため、スパークプラグのねじ部を冷却する必要がある。これは、主燃焼室（ｍａｉｎ  ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ  ｃｈａｍｂｅｒ）内の非常に薄い（リーンな）燃料空気混合物を点火させるために、非常に点火しやすい燃料空気混合物が燃焼される副燃焼室（ｐｒｅｃｈａｍｂｅｒ）システムを備えたガスエンジンに特に当てはまる。
【０００３】
従来技術においてこの問題に対処する多様な仕様が存在している。先ず、ＤＥ６９９２６０６５Ｔ２について解説する。拡張の特定形態と組み合わされた大型の冷却空洞部（ｃｏｏｌｉｎｇ  ｃａｖｉｔｙ）の拡張によって、この試行はスパークプラグのねじ部に冷媒を近接させる。この点における欠点は、スパークプラグのねじ部付近では方向流が形成できないことである。従って、その仕様では、加熱された冷媒の放出が対流および同様な過程のみによって生じるため、スパークプラグのねじ部の冷却効果は限定的である。ＥＰ１１２８０３４Ａ２でも同様な考察が当てはまる。
【０００４】
スパークプラグのねじ部の冷却への別のアプローチは、ＷＯ２０１１／０４１８０５Ａ１によるものである。これは、スパークプラグ、特にスパークプラグのねじ部を冷却するためだけに提供された別体の冷却回路の配置を提案している。これによって、スパークプラグのねじ部の冷却の特定の目的により適した、例えばオイルなどの冷媒を使用することさえ可能である。しかしながら、これは、まず、シリンダヘッドの残りの冷却回路とは別のポンプを必要とし、続いて追加の冷却回路をスパークプラグスリーブ内にほぼ完全に配置しなければならないため、非常に複雑で高価な解決策である。したがって、スパークプラグのねじ部付近で方向流を創出するためには、スパークプラグスリーブの冷却通路の配置に相当なレベルの製造複雑性と費用を伴う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】ＤＥ６９９２６０６５Ｔ２
【特許文献２】ＥＰ１１２８０３４Ａ２
【特許文献３】ＷＯ２０１１／０４１８０５Ａ１
【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、適度なレベルの製造複雑性と費用で、スパークプラグのねじ部の効率的な冷却を提供するシリンダヘッドの提供、および、そのようなシリンダヘッドを有する内燃機関の提供である。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この目的は、請求項１の特徴を有するシリンダヘッド、および、そのようなシリンダヘッドを有する内燃機関によって達成される。
【０００８】
これは、冷却回路内に、内壁を有する別の冷却空洞部と、その内壁のほぼ対向関係に配置された入口開口部とを提供することで実行され、入口開口部を通って流入する冷媒は内壁によって偏向され、冷媒はねじ部の周囲を少なくとも部分的に通過する。
【０００９】
特に本発明の一部では、別の冷却空洞部は、いずれの場合であってもシリンダヘッドの冷却のために存在する冷却回路の一部である。すなわち冷却は、シリンダヘッドの冷却回路による通常の操作モードで実質的に提供される。
【００１０】
本発明の別の特徴は、ねじ部を包囲する別の冷却空洞部の提供であり、その別の冷却空洞部内では方向流が引き起こされる。
【００１１】
本発明の別な有利な実施例は従属請求項に記載されている。
【００１２】
ねじ部を可能な限り対称的でかつ一定に冷却するため、冷媒流は、内壁によって、ねじ部の周囲で少なくとも部分的に相互に反対方向に通過する２つの流れ部へと分離できる。左右対称冷却の効果は、別の冷却空洞部の外壁によって偏向されて、ねじ部の周囲を完全に通過する冷媒流によって向上される。
【００１３】
過剰な温度差の結果である熱応力は、亀裂や破壊につながることがあるので、ねじ部の冷却は可能な限り左右対称であることが有利である。
【００１４】
冷媒の簡単な放出は、流れ部が外壁によって偏向され、流出する冷媒流を提供するように組み合わされるか、または冷媒流を別の冷却空洞部から排出させるための出口開口部を提供することで達成できる。
【００１５】
簡単な製造のために、内壁および／または外壁の幾何学形状はシリンダの周囲面に実質的に対応することが有利である。
【００１６】
ねじ部の左右対称冷却の前述の効果は、実質的に環状形態である別の冷却空洞部によって最適化できる。
【００１７】
ねじ部の形状への別の冷却空洞部の別の適用は、実質的に多角形の断面であり、好適には実質的に長方形（ｒｅｃｔａｎｇｕｌａｒ）の断面である別の冷却空洞部によって達成できる。
【００１８】
特に簡単な製造のためには、曲線、特に環状の通路を比較的簡単に製造させるので、スパークプラグスリーブと共に挿入体内の溝部によって別の冷却空洞部を形成することである。
【００１９】
別の冷却空洞部を冷却回路に組み込むために、スパークプラグスリーブ内には、入口開口部および／または出口開口部に接続された少なくとも一つの孔部が提供されているという事実は、スパークプラグスリーブが複雑または高価な形態となることを回避することが可能であることを意味する。
【００２０】
ねじ部の特に効果的な冷却のため、ねじ部に対する別の冷却空洞部の空間を、４０ｍｍ以下、好適には２０ｍｍ以下、特に好適には１０ｍｍ以下で提供できる。
【００２１】
本発明のさらなる利点および詳細は、図面と、それに関連する詳細な説明から明らかとなるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１ａ】図１ａは、シリンダ軸を含んだ平面内における、本発明によるシリンダヘッドの断面図である。
【図１ｂ】図１ｂは、シリンダ軸に対して垂直な概略的断面図である。
【図２ａ】図２ａは、冷却回路内の別の冷却空洞部の概略的構造を示している。
【図２ｂ】図２ｂは、冷却回路内のその別な冷却空洞部の構造の別の実施例を示している。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
図１ａは、別の冷却空洞部５を示している。これは、スパークプラグスリーブ１２と共に挿入体１０によって形成されている。この実施例では、挿入体１０は、スパークプラグスリーブ１２と、副燃焼室２１を含む部材との間で押圧されている。
【００２４】
別の冷却空洞部は、挿入体１０内の溝部１１内に形成された内壁６と、スパークプラグスリーブ１２によって形成される外壁８とを有している。この場合には、少なくとも一つの冷却空洞部４は、第１の冷却空洞部１５と第２の冷却空洞部１６によって提供され、第２の冷却空洞部１６は、図２ａと図２ｂで概略的に示されている。その少なくとも一つの冷却空洞部４は、スパークプラグスリーブ１２内の４つの孔部１３を通して、別の冷却空洞部５に接続されている。これらはスパークプラグスリーブ１２を取り外した状態で容易に製造できるように配置されている。
【００２５】
先ず、シリンダ軸Ｘに対して平行に延び、第１の冷却空洞部１５と第２の冷却空洞部１６との間の連通をそれぞれ形成する２つの長手状孔部１３ａが存在する。２つの傾斜孔部１３ｂは、入口開口部７と出口開口部９とを提供しており、これらを前述の長手状孔部１３ａに接続している。傾斜孔部１３ｂの（シリンダ軸Ｘに対する）角度配置は、これらの製造を一つの製造工程で可能にし、よって挿入体１０を外した状態で、スパークプラグスリーブ１２の下方開口部が孔部にアクセス可能となる。最後に、長手状孔部１３ａと第１の冷却空洞部１５または第２の冷却空洞部１６との間の連通がそれぞれプラグ１４によって妨害される。
【００２６】
運用時には、第１の冷却空洞部１５と第２の冷却空洞部１６との間に圧力差が存在するため、別の冷却空洞部９へと流入する冷媒流Ｊ１と流出する冷媒流Ｊ４とが形成される。
【００２７】
この実施例では、冷媒として水が利用されている。しかしながら、このことは本発明では必須ではない。
【００２８】
流れの状態は、図１ｂに関してさらに良好に解説されている。これは、挿入体１０とスパークプラグスリーブ１２とによって形成される別の冷却空洞部５を概略的に示している。ねじ部２も概略的に図示されている。
【００２９】
流入する冷媒流Ｊ１は、内壁６によって、別の冷却空洞部５を相互に反対方向に通過する２つの流れ部Ｊ２とＪ３へと分離される。外壁８は流れ部Ｊ２とＪ３を実質的に環状経路に保持し、流出する冷媒流Ｊ４を提供するようこれらを合流させる。
【００３０】
図２ａは、図１ａと図１ｂの実施例のための全体的な冷却回路３を概略的に示している。冷媒（この場合には水）は、ポンプ１８によって冷却ラジエータ１９を通って運ばれる。それは先ず、主冷却空洞部１７を通過し、その後に第１の冷却空洞部１５内へ入る。冷媒はそこから平行に接続された２本の経路に沿って第２の冷却空洞部１６へ流れる。２本の経路のうちの一方は、直接的に連通し、他方は別の冷却空洞部５を通過して連通されている。第２の冷却空洞部１６から、冷媒はポンプ１８へと戻る。
【００３１】
図２ｂに示す実施例は、図２ａに示すものとは冷媒が主冷却空洞部１７の後で分岐される点で異なっている。一つの流れ部は第１の冷却空洞部１５へと直接的に繋がっており、第２の流れ部は別の冷却空洞部５を通過する。
【００３２】
本発明は、ここで解説した実施例に限定されない。例えば、本発明の概念を、副燃焼室を有さないシリンダヘッドに利用することも可能である。
【図２ａ】
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【図２ｂ】
2015072005.tif 000004
【図１ａ】
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【図１ｂ】
2015072005.tif 000006
【外国語明細書】
2015072005000001.pdf