(57)【要約】本発明は、内燃機関の燃焼室、燃焼室において燃料−空気の混合気を点火するための方法、及び内燃機関に関する。前記燃焼室は、ピストンヘッドの表面を有するピストン（２）と、シリンダヘッドの表面を有するシリンダヘッド（１）と、燃焼室軸（７）とを含むことを特徴とする。少なくとも１つの凹部（３、４）がピストンヘッドの表面及び／又はシリンダヘッドの表面に設けられており、点火装置（６）は、燃焼室軸（７）に対して長手方向に配置されており、前記点火装置（６）は、燃焼室軸（７）に対して長手方向に線形点火を生じさせるように設計されている。【選択図】  図９
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピストン底面を有するピストン（２）とシリンダヘッド（１）とを提示し、燃焼室軸（７）を有する、燃焼機関の燃焼室であって、前記ピストン底面及び／又は前記シリンダヘッドの表面には、少なくとも１つの凹部（３、４）が見られ、
１つの点火装置（６）が前記燃焼室軸（７）に沿って配されており、前記点火装置は、前記燃焼室軸に沿って線形点火を生じさせるように調整されている、ことを特徴とする、燃焼室。
【請求項２】
前記シリンダヘッド（１）に凹部（３）が作成され、前記凹部（３）は、円錐の形状を有し、前記円錐の先端は、前記ピストン（２）の表面の方へ方向付けられておらず、前記点火装置は、前記円錐の先端に位置する、ことを特徴とする、請求項１に記載の燃焼室。
【請求項３】
前記シリンダヘッド（１）に凹部（３）が作成され、前記凹部（３）は、円錐台の形状を有し、前記円錐台の上面は、前記ピストン（２）の表面の方へ方向付けられておらず、前記点火装置は、前記円錐台の上面の中心に位置する、ことを特徴とする、請求項１に記載の燃焼室。
【請求項４】
前記シリンダヘッド（１）に凹部（３）が作成され、前記凹部（３）は、円錐と少なくとも２つの円錐台との組み合わせによって、又は少なくとも２つの円錐台の組み合わせによって作成された段差の形状を有し、前記点火装置は、前記円錐の先端又は前記円錐台の上面の中心に位置する、ことを特徴とする、請求項１に記載の燃焼室。
【請求項５】
前記ピストン底面に凹部（４）が作成され、前記凹部（４）は、円錐の形状を有し、前記円錐の先端は、前記シリンダヘッド（１）方へ方向付けられておらず、前記点火装置は、前記シリンダヘッドの平面の中心に位置する、ことを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の燃焼室。
【請求項６】
前記ピストン底面に凹部（４）が作成され、前記凹部（４）は、円錐台の形状を有し、前記円錐台の上面は、前記シリンダヘッド（１）方へ方向付けられておらず、前記点火装置は、前記シリンダヘッドの平面の中心に位置する、ことを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の燃焼室。
【請求項７】
前記ピストン底面に凹部（４）が作成され、前記凹部（４）は、円錐と少なくとも２つの円錐台との組み合わせによって、又は少なくとも２つの円錐台の組み合わせによって作成された段差の形状を有し、前記点火装置は、前記円錐の先端又は前記円錐台の上面の中心に位置する、ことを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の燃焼室。
【請求項８】
ピストン底部の平面と、前記円錐及び前記円錐台の母線との角度は、４０°〜５０°であり、及び／又は前記シリンダヘッドの平面と、前記円錐及び前記円錐台の母線との角度は、４０°〜５０°である、ことを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載の燃焼室。
【請求項９】
前記点火装置には、スパークプラグ、グロープラグ又はレーザスパークプラグがある、ことを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一項に記載の燃焼室。
【請求項１０】
前記点火装置は、前記凹部（４）の軸全体にわたって燃料−空気の混合気の点火を同時に生じさせるように調整されているか、又は、前記燃焼室軸に対して線形点火の垂直方向の延長が、≧１０％、≧２０％（好適）、≧３０％（より好適）、≧４０％（さらにより好適）、≧５０％（高度に好適）、≧６０％（より高度に好適）、≧７０％（特に好適）、≧８０％（非常に好適）、≧９０％（とりわけ好適）であるように調整される、ことを特徴とする、請求項１〜９のいずれか一項に記載の燃焼室。
【請求項１１】
前記燃焼室軸の明確な高さは、前記凹部内に位置し、及び／又は前記円錐の底面の半径は、前記シリンダの半径より小さく、及び／又は前記円錐台の底面の半径は、前記シリンダの半径より小さい、ことを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の燃焼室。
【請求項１２】
少なくとも１つの注入手段、特に注入ノズルは、燃料及び/又は空気の注入のためと理解され、これらの注入手段のうちの少なくとも１つは、注入方向が前記燃焼室軸と一致しないように配され、前記注入方向は、前記燃焼室軸に対して３０°〜１５０°、好ましくは６０°〜１２０°、特に９０°の角度であるべきとして好適に設けられる、ことを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の燃焼室。
【請求項１３】
空気用の注入手段及び燃料用の注入手段が対称的に配され、両注入手段の注入方向が１つの軸上にある状況は、特に好適である、ことを特徴とする、請求項１２に記載の燃焼室。
【請求項１４】
燃焼機関の燃焼室において燃料−空気の混合気を点火するための手順であって、前記燃焼室は、シリンダヘッドの表面を有するシリンダと、ピストン底面を有するピストンとを提示し、燃焼室軸（７）と、前記シリンダヘッドの表面及び／又は前記ピストン底面に凹部（３、４）とを有し、
前記燃焼室軸（７）に沿って点火装置が位置しており、前記点火装置は、前記燃焼室軸（７）に沿って線形点火を生じさせるように調整されており、前記線形点火は、前記燃焼室軸に沿って生じ、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の燃焼室が好適である、ことを特徴とする、手順。
【請求項１５】
請求項１〜１３のいずれか一項に記載の燃焼室を特徴とする燃焼機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の前文に係る内燃機関の燃焼室、請求項１４の前文に係る燃焼室において燃料−空気の混合気を点火するための方法、及び請求項１５の前文に係る内燃機関に関する。
【０００２】
本発明は、燃料分子の運動エネルギーの有用な仕事へのより効果的な変換、すなわち、燃焼機関の性能及び有効性の程度の向上を保証する。
【背景技術】
【０００３】
シリンダ壁、シリンダヘッド及びピストンヘッドからなる燃焼機関の燃焼室が知られている（Ｏｒｌｉｎ  Ａ．Ｓ．，Ａｌｅｋｓｅｅｗ  Ｗ．Ｐ．，Ｋｏｓｔｙｇｏｗ  Ｎ．Ｉ．ｅｔ  ａｌ．Ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ  ｅｎｇｉｎｅｓ．Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ  ａｎｄ  Ｍｏｄａｌｉｔｙ  ｏｆ  Ｏｐｅｒａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｐｉｓｔｏｎ  Ｅｎｇｉｎｅｓ  ａｎｄ  Ｃｏｍｂｉｎｅｄ  Ｅｎｇｉｎｅｓ．Ｍ．：Ｍａｓｃｈｉｎｏｓｔｒｏｊｅｎｉｅ  １９７０，ｐ．１０３）。
【０００４】
上述した機関構造の欠点は、円筒状の燃焼室の構成、ならびに燃料−空気の混合気の点火のために必要とされる変形（ｖａｒｉａｎｔ）の欠如にある。この理由のために、モータの寸法及び質量の増大なしには機関の性能の向上及び有効性の程度の改善はできない。
【０００５】
ピストンの底部又はヘッドの凹部に存在し、矩形又は楔形状の構成を特徴とする燃焼機関の燃焼室が知られている（Ｃｈａｔｓｃｈｉｊａｎ，Ａ．Ｓ．，Ｍｏｒｏｓｏｗ  Ｋ．Ａ．，Ｌｕｋａｎｉｎ  Ｗ．Ｎ．ｅｔ  ａｌ．Ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ  ｅｎｇｉｎｅｓ．Ｍ．：Ｗｙｓｓｃｈａｙａ  ｓｃｈｋｏｌａ，１９８５，ｐｐ．４８  ａｎｄ  ７６)。
【０００６】
燃焼室の矩形又は楔形状の構成、及び燃料−空気の混合気の点火のために必要とされる変形の欠如により、燃料分子の運動エネルギーの有用な仕事への効果的な変換、及び燃焼機関の性能及び有効性の程度を向上させることができない。
【０００７】
ピストンの底部又はヘッドの凹部に存在し、円筒形状を有する燃焼機関の燃焼室が知られている（Ｉｎｔｅｌｌｅｃｔｕａｌ  Ｐｒｏｐｅｒｔｙ  Ｃｅｒｔｉｆｉｃａｔｅ，ＵＳＳＲ，ｎｏ．３３７５４７，Ｋｌ．Ｆ  ０２  Ｂ  ２３／０８，１９７２）。
【０００８】
円筒形状の燃焼室を有するが、燃料−空気の混合気のために必要な点火の変形を有しないピストン機関は、性能が低くかつ有効性の程度が低い。なぜなら、燃料分子の運動エネルギーの有用な仕事への変換が非効率的だからである。
【０００９】
ピストンのヘッドならびに底部の凹部によって作成され、ピストン底部の凹部に到達する、上昇する（ｗｉｔｈ  ｅｌｅｖａｔｉｏｎ）バルブを有する燃焼機関の燃焼室が知られている（Ｐａｔｅｎｔ  ＤＥ  ３１４５０７３，Ｃｌａｓｓ  Ｆ  ２  Ｂ  ４５／１０，１９８３）。
【００１０】
このような燃焼室の構造、及び燃料−空気の混合気の点火のために必要な点火の変形の欠如により、燃料分子の運動エネルギーの有用な仕事への効果的な変換、及び機関の性能及び有効性の程度を向上させることができない。
【００１１】
ピストンのシリンダヘッドのストレート面及びピストンの底部における円筒状の凹部によって作成された燃焼機関の燃焼室が知られている（ＤＥ  ３５４５４４０  Ａｌ，Ｃｌａｓｓ  Ｆ  ０２  Ｂ  １７／００，１９８７）。
【００１２】
既知の燃焼機関の燃焼室の円筒形状により、機関の性能及び有効性の程度を向上させることができない。
【００１３】
ピストン機関の燃焼室の変形が知られている。ピストン底部の平面及びシリンダヘッドの少なくとも１つの凹部、又は１つの平坦なシリンダヘッド及びピストン底部の平面の少なくとも１つの凹部、又はシリンダヘッドに１つ及びピストン底面に少なくとも１つの少なくとも２つの凹部、又はピストン底面に１つの凹部及びシリンダヘッドの表面に少なくとも１つの凹部に、変形の構造は存在する。凹部は、角錐、角錐台、円錐、又は円錐台、燃焼室の縦断面で、半球、半球セグメント（ｓｅｇｍｅｎｔ）、放物面、又は段差の形状、もしくは燃焼室の横断面で、螺旋又は円形の溝の形状を有する（Ｐａｔｅｎｔ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ｒｕｓｓｉａｎ  Ｆｅｄｅｒａｔｉｏｎ  ｎｏ．２２４９７１８，Ｃｌａｓｓ  Ｆ  ０２  Ｆ１／２１，Ｆ０２  Ｆ３／２８，Ｆ０２  Ｂ２３／００，２００５）。
【００１４】
燃焼室の複数の用途変形は、燃料分子の運動エネルギーの有用な仕事への効果的な変換を保証できない。これらの燃焼室の変形のうちの最良の変形の欠点は、燃料−空気の混合気のために必要な点火の変形の欠如にある。この理由のために、燃料分子の運動エネルギーの有用な仕事への最も効果的な変換、及び機関の性能及び有効性の程度を向上させることができない。
【００１５】
レーザ点火装置が知られている（ＩＰＣ  Ｃｌａｓｓ：ＡＦＯ２Ｂ１９００ＦＩ，Ｐｕｂｌｉｃａｔｉｏｎ  ｄａｔｅ：０３／１７／２０１１，Ｐａｔｅｎｔ  ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  ｎｕｍｂｅｒ：２０１１００６１６２３）。
【００１６】
特別に設計された室（ｃｈａｍｂｅｒ）と組み合わせないレーザ点火装置を使用することは、機関の性能及び有効性の程度の大幅な向上を保証しない。
【００１７】
レシピエント（ｒｅｃｉｐｉｅｎｔ）においてＮ分子が存在する場合には、いつでも、Ｎ/３の分子が任意の方向に縦に移動し、ここで、それらの半分（つまり、Ｎ/６分子）は、一方向に縦に移動し、残りの半分は、他方向に縦に移動することが周知である（Ｓａｗｅｌｊｅｗ  Ｉ．Ｗ．，Ｇｅｎｅｒａｌ  Ｐｈｙｓｉｃｓ  Ｃｏｕｒｓｅ  ｉｎ  ４  ｖｏｌｕｍｅｓ，Ｖｏｌ．１，ｐ．３６３．Ｍｏｓｋａｕ，“Ｋｎｏｒｕｓ”２００９）。
【００１８】
このことはまた、燃焼室内の燃料−空気の混合気の燃焼の結果として形成された、燃焼室内に形成されたガスに適用される。
【００１９】
シリンダ壁によって、ならびにピストン底部及びピストンヘッドの表面によって形成された従来の燃焼室を使用するときには、ピストンの平坦な底部に垂直に作用する分子によってのみ有用な仕事が行われるので、膨張するガスのエネルギーの大部分は、効率的に使用されない。
【００２０】
シリンダ壁に垂直に作用する分子は、ピストンが下死点の方向に移動する際に関与しない。
【００２１】
ガス分子のかなりの部分がシリンダ壁に対するその作用を発揮するとき、これらの分子の運動エネルギーは有効に使用されず、これらの分子によって行われた有用な仕事は、非常にわずかであり、結果として、燃焼機関の有効性の程度が十分でなく、同様に性能も十分でない。
【発明の概要】
【００２２】
本発明の課題は、より効率的な燃焼を可能となる燃焼室を提供することにある。特に、特別に設計された多くの燃焼機関の変形が示される。ここでは、燃料−空気の混合気の点火のために異なる特別な点火手順が用いられ、それによって、燃料分子の自由度間で必要とされる再分配が保証される。さらに、燃焼室及び燃焼機関における燃料−空気の混合気の点火のための手順が示される。
【００２３】
この課題は、請求項１に係る燃焼機関の燃焼室、請求項１４に係る燃焼室における燃料−空気の混合気の点火ための手順、及び請求項１５に係る燃焼機関の助けを借りて解決される。さらなる記載が従属請求項において提供される。
【００２４】
本発明は、燃料分子によって行われる有用な仕事の大幅な向上を可能にし、その結果、機関の有効性の程度を高めることができる。
【００２５】
凹部及び特別な点火装置を備えた推奨される本発明の使用により達成される技術的効果は、燃料分子の自由度間でのエネルギーの再分配にある。ピストンの移動軸に対する分子の長手方向における前方への移動に関連付けられた自由度に対する最大エネルギーが除外され（換言すれば、相当する燃料分子の自由度の減少が生じる）、その結果、無秩序な動きは生じず、むしろ燃料分子のピストンの方向への目標を持った（ｔａｒｇｅｔｅｄ）移動が生じる。これにより、１サイクル内での衝撃波（衝撃波は、ピストンの移動軸に沿って仕事室内を移動する）の作成、維持及び多重反射ための条件が保証される。これは、燃料分子の運動エネルギーの有用な仕事へのより効果的な変換、つまり、燃焼機関の有効性の程度の向上につながる。
【００２６】
本発明の本質的な側面は、点火装置が燃焼室の軸に対して長手方向に配され、燃焼室の軸に対して長手方向に線形（ｌｉｎｅａｒ）点火を起こすように適合されていることである。燃焼室の軸に沿って配することは、燃焼室の軸上に置くことのみならず、燃焼室の軸に平行に配することも含む。
【００２７】
燃料分子の自由度間でのエネルギーのこのような再分配は、燃料分子によって行われる有用な仕事及びその結果機関の有効性の程度を実質的に向上させることができるという事実によって保証される。より正確には、組み合わせ効果（ｃｏｍｂｉｎａｔｏｒｙ  ｅｆｆｅｃｔ）は、特別な点火装置と組み合わせて、凹部を有する燃焼室の特別な幾何学的形状によって起こる。これは、燃料分子の自由度間でのエネルギーの再分配につながり、ピストンの移動軸に対する分子の長手方向における前方への移動に関連付けられた自由度の最大エネルギーの除外を引き起こす。したがって、無秩序な動きは生じず、むしろ燃料分子のピストンの方向への目標を持った移動が生じる。これにより、１サイクル内での衝撃波（衝撃波は、ピストンの移動軸に沿って仕事室内を移動する）の作成、維持及び多重反射ための条件が保証される。
【００２８】
より正確には、燃焼室の幾何学的形状は、燃焼室の縦軸に沿った衝撃波の前後振動を可能にする。これにより、凹部の特別な幾何学的形状は、燃焼室の軸の半径方向から長手方向に点火インパルスの方向転換を引き起こす。このような燃焼室の幾何学的形状は、ＷＯ２００４/０５９１４４  Ａ１から既知であるが、特別な点火装置とは組み合わせられていない。
【００２９】
様々な点火装置がこれまでに知られているが、それらは、常に点状（ｐｕｎｃｔｕａｌ）点火を引き起こし、その結果、球状の点火インパルスが形成された。この球状の点火インパルスにより、分離された立体角セグメントのみが凹部を介して燃焼室の縦軸の方向に方向転換され、一方、大きな角度セグメント領域は、長手方向のいずれのインパルスにも寄与しない。
【００３０】
この状況は、ここで点火装置が燃焼室の軸に沿って線形点火を生じさせるように適合されているという事実によって、本発明によって改善される。点状点火の代わりに、中心から発する球状（ｓｐｈｅｒｉｃａｌ）点火がここで生じず、むしろ円筒状の点火インパルスが生じる。ここでは、燃焼室の長手方向の軸に対してラジアルインパルス（ｒａｄｉａｌ  ｉｍｐｕｌｓｅ）成分のみが存在する。これらのラジアルインパルス成分は、燃焼室の軸に対して長手方向の凹部によってのみその全体が調整され得る。
【００３１】
従って、点状点火の場合には、点火インパルスの分離された立体角領域のみを移動軸に対して長手方向に凹部によって調整することができ、一方、本発明において用いられる線形（ｌｉｎｅａｒ）点火の場合には、線形点火は、本質的に半径方向の効果を有するインパルス及び（シリンダインパルスのカバー領域が考慮された場合には）移動軸の長手方向の効果を有するインパルスからなるので、これは、本質的には点火インパルス全体を指す。
【００３２】
凹部と組み合わせて本発明において記述されるように、燃焼室の軸に対して長手方向の関係にある線形点火を使用することによって、機関の有効性の程度が著しく向上する。
【００３３】
本発明の教示を実施するために、専門家は、適切な点火装置を選択する。例えば、レーザ点火プラグを用いることができ、これは、特別な焦点合わせがなく、むしろ、燃焼室の特定の長さの範囲にわたって同時に点火する。グロープラグやスパークプラグといった他の既知の点火装置を用いることができ、これらは、その線形的延長により、このような線形点火を生じさせることができる。例えば、幾分長いグロープラグを使用することができる。
【００３４】
特に、点火装置の調整が好適である。当該調整は、燃焼室の軸全体にわたって本質的には行われなければならない。「燃焼室の軸全体」とは、点火時にピストン表面とびシリンダヘッド表面との間の明確な高さであると理解され、ここで、凹部は、特にこの明確な高さにわたって延び、つまり、明確な高さ全体は本質的に凹部内にある。
【００３５】
代替的には、燃焼室に対する線形点火の経路の垂直方向の延長もまた、≧１０％、≧２０％（好適）、≧３０％（より好適）、≧４０％（さらにより好適）、≧５０％（高度に好適）、≧６０％（より高度に好適）、≧７０％（特に好適）、≧８０％（非常に好適）、≧９０％（とりわけ好適）の顕著な利点をもたらす。
【００３６】
特に好適な発展において、少なくとも１つの注入手段、特に注入ノズルは、燃料及び/又は空気の注入のためとみられる。ここで、これらの注入手段のうちの少なくとも１つは、注入の方向が燃焼室の軸と一致しないように配される。したがって、注入装置は、燃焼室の軸に対して３０°〜１５０°の角度、好ましくは６０°〜１２０°の角度、特に９０°で配される。このような場合には、注入中に既に、燃料−空気の混合気には半径方向の運動が与えられる。このことは、燃焼に対して好ましい効果を有する。
【００３７】
この文脈において、空気注入手段及び燃料注入手段が燃焼室の軸に対して対称的に配置されることが好適であり、両注入手段の注入方向が１つの軸上に位置している場合は特に好適である。
【００３８】
方向転換を特に効果的にするように凹部が構成されているので、燃料−空気の混合気のための異なる点火手順を併用して、特別に設計された燃焼室を使用することによって、前記技術的効果は、以下に列挙される本発明の変形の各々において特に効果的となる。
【００３９】
ピストン底部の平面によって及びシリンダヘッドの凹部によって形成された燃焼機関の燃焼室では、本発明の凹部は、円錐の形状を有し、その先端は、ピストン底面に方向付けられていない。ピストン底部の平面と円錐の母線との角度は、４０〜５０°であり、円錐の基底面の半径は、シリンダの半径以下であってもよく、ここで、燃料−空気の混合気ための点火装置（例えばスパークプラグ、グロープラグ又はレーザスパークプラグ）は、円錐の軸に沿って円錐の先端に配される。
【００４０】
燃焼機関の燃焼室の第２の変形では、シリンダヘッドの凹部は、円錐台の形状を有し、その上面は、ピストン底部の平面の方向に配されておらず、ピストン底部の平面と円錐の母線との角度は、４０〜５０°であり、円錐の基底面の半径は、シリンダの半径以下であってもよく、ここで、燃料−空気の混合気ための点火装置（例えばスパークプラグ、グロープラグ又はレーザスパークプラグ）は、円錐の軸に沿って円錐の先端に配される。
【００４１】
燃焼機関の燃焼室の第３の変形では、シリンダヘッドの凹部は、円錐と少なくとも１つの円錐台との組み合わせによって、又は少なくとも２つの円錐台の組み合わせによって形成された段差状の構成を有し、ピストン底部の平面と円錐の母線との角度は、４０〜５０°であり、円錐の基底面の半径は、シリンダの半径以下であってもよく、ここで、燃料−空気の混合気ための点火装置（例えばスパークプラグ、グロープラグ又はレーザスパークプラグ）は、その（それらの）軸に沿って円錐台の上面の中心に配される。
【００４２】
第４の変形では、燃焼機関の燃焼室は、シリンダヘッドの平面及びピストン底面の凹部によって形成される。本発明に係るこの凹部は、円錐として構成され、ピストン底部の平面と円錐の母線との角度は、４０〜５０°であり、円錐の基底面の半径は、シリンダの半径以下であってもよく、ここで、燃料−空気の混合気ための点火装置（例えばスパークプラグ、グロープラグ又はレーザスパークプラグ）は、その軸に沿って円錐の先端又はシリンダヘッドの上面の中心に配される。
【００４３】
燃焼機関の燃焼室の第５の変形では、ピストン底面の凹部は、円錐台の形状を有し、その上面は、シリンダヘッドの表面の方へ方向付けられておらず、ピストン底部の平面と円錐の母線との角度は、４０〜５０°であり、円錐の基底面の半径は、シリンダの半径以下であってもよく、ここで、燃料−空気の混合気ための点火装置（例えばスパークプラグ、グロープラグ又はレーザスパークプラグ）は、その軸に沿って円錐の先端又はシリンダヘッドの上面の中心に配される。
【００４４】
燃焼機関の燃焼室の第６の変形では、ピストン底面の凹部は、円錐と少なくとも１つの円錐台との組み合わせによって、又は少なくとも２つの円錐台の組み合わせによって形成された段差状の構成を有し、ピストン底部の平面と円錐の母線との角度は、４０〜５０°であり、円錐の基底面の半径は、シリンダの半径以下であってもよく、ここで、燃料−空気の混合気ための点火装置は、その軸に沿って円錐の先端又はシリンダヘッドの上面の中心に配される。
【００４５】
列挙されたすべての変形において、燃焼室の平滑壁の加工品質がより精確になれば、発明の有用の仕事がより効率的になる。
【００４６】
上記の凹部形状（これにより、燃焼機関の燃焼室が構成される）は、燃料−空気の混合気のための点火装置（例えばスパークプラグ、グロープラグ又はレーザスパークプラグ）との組み合わせで、燃料分子の目標を持った動きの好適な形成を生じさせる。これにより、最大数の燃料分子を有効な仕事に変換することができる。推奨される機関室の変形における円筒状の壁の欠如は、燃料分子のエネルギーの非有効利用の減少（例えばスパークプラグや短いグロープラグを使用するとき）又はその回避（例えばレーザスパークプラグ又は長いグロープラグを使用するとき）を決定付ける。
【００４７】
燃料−空気の混合気のための本発明の点火装置（例えばスパークプラグ、グロープラグ又はレーザスパークプラグ）と組み合わせて、推奨される燃焼室の変形を使用することは、燃料分子の運動エネルギーの有用な仕事への変換効率の改善、ならびに燃焼機関の性能及び有効性の程度の向上につながる。
【００４８】
各燃焼室の変形における壁の最大の平滑さは、波効果の抑制を目的とし、衝撃波、ならびに電磁気、光、赤外線、紫外線波が、燃焼室壁によって反射されるとき、燃焼室の発熱が減少される。したがって、燃焼室の壁における熱損失及び冷却手段への熱放出に起因する熱損失を減少させることができる。さらに、過度に高い温度による燃焼室の破壊を防止することができる。
【００４９】
燃焼室において生じた音響波及び衝撃波は、燃焼室の壁による反射によってさらなる有用な仕事をもたらす。これは、燃料分子の運動エネルギーの有用な仕事への変換効率の改善、ならびに燃焼機関の性能及び有効性の程度の向上につながる。
【００５０】
本発明に記載されるように、独立した保護が点火装置及び燃焼機関に必要とされる。本発明に記載されるような燃焼機関が専門家に既知の様式で構築され、当該燃焼機関は、本発明に記載されるような点火装置を含む。
【００５１】
特に明記されない限り、本発明の様々特徴は、互いに組み合わせることができる。
【００５２】
本発明の特徴及び他の利点は、好適な実施例の記載により以下において明らかになる。本発明の説明は、以下の完全な概略図によってなされる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】図１は、ピストン底部の平面によって及びシリンダヘッドの凹部によって形成された燃焼室を通る縦断面を示し；凹部は、円錐の形状を有しており、スパークプラグは、円錐の先端にある。
【図２】図２は、図１と同じものを示すが、凹部は、円錐台の形状を有し、燃焼室は、縦断面で表されている。
【図３】図３は、ピストン底部の平面によって及びシリンダヘッドの段差状の凹部によって形成された燃焼室、ならびに燃焼室の縦断面を示す。
【図４】図４は、ピストン底部の平面によって及びシリンダヘッドの段差状の凹部によって形成された燃焼室、ならびに燃焼室の縦断面を示す。
【図５】図５は、シリンダヘッドの平面によって及びピストン底部の円錐状の凹部によって形成された燃焼室、ならびに燃焼室の縦断面を示す。
【図６】図６は、図５と同じものならびに燃焼室の縦断面を示すが、ピストン底部の凹部は、円錐台の形状を有する。
【図７】図７は、平坦なシリンダヘッドによって及びシリンダヘッドの段差状の凹部によって形成された燃焼室、ならびに燃焼室の縦断面を示す。
【図８】図８は、平坦なシリンダヘッドによって及びシリンダヘッドの段差状の凹部によって形成された燃焼室、ならびに燃焼室の縦断面を示す。
【図９】図９は、注入配置（ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ  ｃｏｌｌｏｃａｔｉｏｎ）に関する構成を示す。
【図１０】図１０は、注入配置に関する構成を示す。
【図１１】図１１は、注入配置に関する構成を示す。
【発明を実施するための形態】
【００５４】
本発明に記載されるように燃焼機関の燃焼室は、シリンダ１及びピストン２を示すことが明らかに分かる。燃焼室は、ピストン底部２の平面及びシリンダヘッドの凹部３によって形成される（例えば図１参照）。燃焼室はまた、シリンダヘッド１の平面及びピストン底部の凹部４によって形成することができる（例えば図５参照）。代替的には（図示せず）、ピストン２の凹部及びシリンダヘッド１の凹部を組み合わせることができる。
【００５５】
凹部３及び４の各々は、円錐、円錐台又は段差の形状を有する。凹部３及び４はまた、螺旋又は円形の溝として構成することもできる。この溝は、燃焼室の縦断面図で、三角形、台形又は段差の形状を有し、又は半円又はアーチに限定される。
【００５６】
燃焼室壁５の表面は、衝撃効果を抑制するために、最大の平滑さで製造される。また、点火装置６が見られ、燃焼室は燃焼室軸７を有する。
【００５７】
ピストンヘッドと円錐又は円錐台の母線との間で設定される最適な角度は、４０°〜５０°である。角度が、４０°より小さい又は５０°より大きくなる場合は、有燃料分子の運動エネルギーの有用な仕事への変換効率が低減する。
【００５８】
本発明は以下のように機能する。以下の変形を考えてみる：円錐状の凹部は、平面と円錐の母線とを４５°の角度で、レーザ光又はグロープラグ６を凹部の軸全体に対して使用することによって、燃料−空気の混合気の同時点火を決定付ける。
【００５９】
レーザビーム又はグロープラグを使用するとき燃焼室軸７に沿う燃料−空気の混合気の点火は、点火線に対して半径方向の移動方向を燃料分子（燃焼生成物の分子）に向ける。４５°より小さい角度で凹部壁５で反射された後、分子は、平行かつ非交差移動経路上をピストン運動の方向に沿ってその動きを続け、その後平面によって反射され、円錐状の凹部の方向に動きを再開する；これは、１サイクルの過程で数回起こる。燃料分子とシリンダ壁の表面との間では接触は起こらない、つまり、すべての分子が有用な仕事をする。時間単位の経過において分子が及ぶ距離が等しくなると、分子は、ピストン底部又はシリンダヘッドの平面に対して平行に狭い前方に移動する。これは、機関のサイクル時間を著しく超える長時間内において、分子の起こり得る衝突及びシステムの混乱（ｃｈａｏｔｉｚａｔｉｏｎ）を防止する。得られた電磁波及び衝撃波ならびに高エネルギーガス粒子は、燃焼室の平滑面５によって反射され、それにより、その発熱が減少し、ガス及び波の両方の運動エネルギーの有用な仕事への効果的な変換が保証される。このようにして、ピストンへの圧力が著しく増加し、燃焼機関のシリンダブロックの発熱が著しく減少する。これは、結果として、そのライフサイクルの延長をもたらす。
【００６０】
図９において、シリンダヘッド１における点火装置６（長いグロープラグとして構成される）、空気用の注入ノズル８、及び燃料（例えばガソリン）用の注入ノズル９が提示されている。注入ノズル８、９は、その注入方向がライン１０上にあり、対称に配されていることが分かる。このライン１０は、燃焼室軸７に対して垂直に配される。このようにして、作り出された燃料−空気の混合気が既に燃焼室軸７に対してラジアルインパルス部分を示しているので、最大効果が達成され、これとは別に、混合気の画像はとても対称的に構成され、混合気の一部は、空気と燃料との衝突により大変細かく粉砕され、これがまた、より良い燃焼につながる。
【００６１】
図１０において、２つの注入ノズル８、９は、垂直に配されておらず、むしろ燃焼室軸７に対して鋭角α未満で配されている。ここでも、好ましい効果が得られる。なぜなら、燃料−空気の混合気は、ラジアルインパルス部分を示すからである。
【００６２】
図９及び図１０は、シリンダヘッド１に凹部３を有する燃焼室の幾何学的形状を示し、図１１は、ピストン２に凹部４を有する燃焼室の幾何学的形状を示す。ここでは、注入ノズル８、９はまた、垂直に配されておらず、むしろ燃焼室軸７に対して鋭角α未満で配されている。
【００６３】
＜ソースリスト＞
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【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【手続補正書】
【提出日】平成25年7月26日(2013.7.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピストン底面を有するピストン（２）とシリンダヘッドの表面を有するシリンダヘッド（１）とを有し、かつ燃焼室軸（７）を有する、燃焼機関の燃焼室であって、前記ピストン底面及び／又は前記シリンダヘッドの表面には、少なくとも１つの凹部（３、４）が設けられており、
１つの点火装置（６）が前記燃焼室軸（７）に沿って配されており、前記燃焼室軸に対して本質的にラジアルインパルス成分のみを有する円筒状の点火インパルスが起こるように、前記点火装置は、前記燃焼室軸に沿って線形点火を生じさせるように適合されており、
前記シリンダヘッド（１）の凹部（３）は、以下の規則のうちの１つに従って形成される：
ａ）前記シリンダヘッド（１）に凹部（３）が作成され、前記凹部（３）は、円錐の形状を有し、前記円錐の先端は、前記ピストン（２）の表面の方へ方向付けられておらず、前記点火装置は、前記円錐の先端に位置し、又は、
ｂ）前記シリンダヘッド（１）に凹部（３）が作成され、前記凹部（３）は、円錐台の形状を有し、前記円錐台の上面は、前記ピストン（２）の表面の方へ方向付けられておらず、前記点火装置は、前記円錐台の上面の中心に位置し、又は、
ｃ）前記シリンダヘッド（１）に凹部（３）が作成され、前記凹部（３）は、円錐と少なくとも１つの円錐台との組み合わせによって、又は少なくとも２つの円錐台の組み合わせによって作成された段差の形状を有し、前記点火装置は、前記円錐の先端又は前記円錐台の上面の中心に位置し、及び／又は
前記ピストン底面の凹部（４）は、以下の規則のうちの１つに従って形成される：
ｄ）前記ピストン底面に凹部（４）が作成され、前記凹部（４）は、円錐の形状を有し、前記円錐の先端は、前記シリンダヘッド（１）の方へ方向付けられておらず、前記点火装置は、前記シリンダヘッドの平面の中心に位置し、又は、
ｅ）前記ピストン底面に凹部（４）が作成され、前記凹部（４）は、円錐台の形状を有し、前記円錐台の上面は、前記シリンダヘッド（１）の方へ方向付けられておらず、前記点火装置は、前記シリンダヘッドの平面の中心に位置し、又は、
ｆ）前記ピストン底面に凹部（４）が作成され、前記凹部（４）は、円錐と少なくとも１つの円錐台との組み合わせによって、又は少なくとも２つの円錐台の組み合わせによって作成された段差の形状を有し、前記点火装置は、前記円錐の先端又は前記円錐台の上面の中心に位置し、
規則ａ）〜ｃ）については、ピストン底部の平面と、前記円錐及び前記円錐台の母線との角度は、４０°〜５０°で設けられており、規則ｄ）〜ｆ）については、前記シリンダヘッドの平面と、前記円錐及び前記円錐台の母線との角度は、４０°〜５０°で設けられており、その結果、ラジアルインパルス成分全体が、前記燃焼室軸に沿って凹部によって調整される、ことを特徴とする、燃焼室。
【請求項２】
前記点火装置は、スパークプラグ、グロープラグ又はレーザスパークプラグである、ことを特徴とする、請求項１に記載の燃焼室。
【請求項３】
前記点火装置は、前記凹部（３、４）の軸全体にわたって燃料−空気の混合気の点火を同時に生じさせるように適合されているか、又は、前記燃焼室軸に対して線形点火の長さの垂直方向の延長が、≧１０％、≧２０％（好適）、≧３０％（より好適）、≧４０％（さらにより好適）、≧５０％（高度に好適）、≧６０％（より高度に好適）、≧７０％（特に好適）、≧８０％（非常に好適）、≧９０％（とりわけ好適）であるように適合される、ことを特徴とする、請求項１又は２に記載の燃焼室。
【請求項４】
前記燃焼室軸の明確な高さは、前記凹部内に位置する、ことを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の燃焼室。
【請求項５】
前記円錐の底面の半径は、前記シリンダの半径以下である、ことを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の燃焼室。
【請求項６】
前記円錐台の底面の半径は、前記シリンダの半径以下である、ことを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の燃焼室。
【請求項７】
少なくとも１つの注入手段、特に注入ノズルが、燃料及び/又は空気の注入のために設けられており、これらの注入手段のうちの少なくとも１つは、注入方向が前記燃焼室軸と一致しないように方向付けられており、好ましくは、前記注入方向は、前記燃焼室軸に対して３０°〜１５０°、好ましくは６０°〜１２０°、特に９０°の角度で方向付けられている、ことを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載の燃焼室。
【請求項８】
空気用の注入手段及び燃料用の注入手段が前記燃焼室軸に対して対称的に配され、好ましくは、両注入手段の注入方向は、１つの軸上にある、ことを特徴とする、請求項７に記載の燃焼室。
【請求項９】
燃焼機関の燃焼室において燃料−空気の混合気を点火するための方法であって、前記燃焼室は、シリンダヘッドの表面を有するシリンダとピストン底面を有するピストンとを有し、かつ燃焼室軸（７）と、前記シリンダヘッドの表面及び／又は前記ピストン底面に凹部（３、４）とを有し、
点火装置が前記燃焼室軸（７）に沿って位置しており、前記燃焼室軸（７）に対して本質的にラジアルインパルス成分のみを有する円筒状の点火インパルスが起こるように、前記点火装置は、前記燃焼室軸（７）に沿って線形点火を生じさせるように適合されており、
前記シリンダヘッド（１）の凹部（３）は、以下の規則のうちの１つに従って形成される：
ａ）前記シリンダヘッド（１）に凹部（３）が作成され、前記凹部（３）は、円錐の形状を有し、前記円錐の先端は、前記ピストン（２）の表面の方へ方向付けられておらず、前記点火装置は、前記円錐の先端に位置し、又は、
ｂ）前記シリンダヘッド（１）に凹部（３）が作成され、前記凹部（３）は、円錐台の形状を有し、前記円錐台の上面は、前記ピストン（２）の表面の方へ方向付けられておらず、前記点火装置は、前記円錐台の上面の中心に位置し、又は、
ｃ）前記シリンダヘッド（１）に凹部（３）が作成され、前記凹部（３）は、円錐と少なくとも１つの円錐台との組み合わせによって、又は少なくとも２つの円錐台の組み合わせによって作成された段差の形状を有し、前記点火装置は、前記円錐の先端又は前記円錐台の上面の中心に位置し、及び／又は
前記ピストン底面の凹部（４）は、以下の規則のうちの１つに従って形成される：
ｄ）前記ピストン底面に凹部（４）が作成され、前記凹部（４）は、円錐の形状を有し、前記円錐の先端は、前記シリンダヘッド（１）の方へ方向付けられておらず、前記点火装置は、前記シリンダヘッドの平面の中心に位置し、又は、
ｅ）前記ピストン底面に凹部（４）が作成され、前記凹部（４）は、円錐台の形状を有し、前記円錐台の上面は、前記シリンダヘッド（１）の方へ方向付けられておらず、前記点火装置は、前記シリンダヘッドの平面の中心に位置し、又は、
ｆ）前記ピストン底面に凹部（４）が作成され、前記凹部（４）は、円錐と少なくとも１つの円錐台との組み合わせによって、又は少なくとも２つの円錐台の組み合わせによって作成された段差の形状を有し、前記点火装置は、前記円錐の先端又は前記円錐台の上面の中心に位置し、
規則ａ）〜ｃ）については、ピストン底部の平面と、前記円錐及び前記円錐台の母線との角度は、４０°〜５０°で設けられており、規則ｄ）〜ｆ）については、前記シリンダヘッドの平面と、前記円錐及び前記円錐台の母線との角度は、４０°〜５０°で設けられており、前記燃焼室軸に沿って線形点火が行われ、その結果、ラジアルインパルス成分全体が、前記燃焼室軸に沿って凹部によって調整される、ことを特徴とする、方法。
【請求項１０】
請求項１〜８のいずれか一項に記載の燃焼室が使用される、ことを特徴とする、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
請求項１〜８のいずれか一項に記載の燃焼室を特徴とする燃焼機関。
【国際調査報告】
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