(57)【要約】本発明は、不動のハウジング壁（１，２）とこのハウジング壁内に可動に配設されたピストン（５）とによって制限された圧縮空間（３）を有し、並びに、圧縮空間（３）に対して独立した燃焼室（６）を占める多孔質体（４）を有する内燃機関に関する。燃料と空気との燃焼は、もっぱら多孔質体（４）内で行なわれる。圧縮空間（３）は、燃焼の際に生じる燃焼ガスを燃焼室（６）から圧縮空間（３）内へとオーバーフローさせるためのオーバーフロー横断面（８）を経てのみ、燃焼室（６）と接続されている。
2004521239.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
不動のハウジング壁（１，２）とこのハウジング壁内に可動に配設されたピストン（５）とによって制限された圧縮空間（３）を有し、また、その内部で燃料と空気との燃焼が行なわれる多孔質体（４）を有する内燃機関であって、その際、多孔質体（４）が、独立した燃焼室（６）内に配設されており、その際、更に圧縮空間（３）が、燃焼室（６）と、オーバーフロー横断面（８）を経て接続されており、このオーバーフロー横断面を介して、燃焼の際に生じる燃焼ガスが、燃焼室（６）から圧縮空間（３）内へとオーバーフローし、その際、オーバーフロー横断面（８）が、燃焼室（６）の横断面積よりも小さいように構成されている内燃機関において、
多孔質体（４）が、燃焼室（６）を本質的に完全に占めるように構成されていること、燃焼が、ほとんどもっぱら燃焼室内で行なわれるように構成されていることを特徴とする内燃機関。
【請求項２】
オーバーフロー横断面（８）が、オーバーフローノズルによって構成されており、このオーバーフローノズルに向かって、燃焼室（６）が燃焼ガス流の方向に先細るように構成さ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】
燃焼室（６）が、円形の横断面を有し、特にシリンダ状であることを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関。
【請求項４】
オーバーフローノズル（８）が、円形の横断面を有することを特徴とする請求項２又は３に記載の内燃機関。
【請求項５】
燃焼室（６）及びオーバーフローノズル（８）が、唯一の構造部分によって一体的に構成されていることを特徴とする請求項２〜４のいずれか１つに記載の内燃機関。
【請求項６】
燃焼室（６）及びオーバーフローノズル（８）を構成する構造部分が、多孔質体（４）を含めて交換可能なモジュールとして形成されていること特徴とする請求項５に記載の内燃機関。
【請求項７】
燃料インジェクタ（１０）が、燃焼室（６）内へと燃料を噴射するために設けられていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の内燃機関。
【請求項８】
燃料インジェクタ（１０）が噴射ノズル（１１）を備え、この噴射ノズルによって、燃料が直接多孔質体（４）内へと噴射可能であることを特徴とする請求項７に記載の内燃機関。
【請求項９】
燃料インジェクタ（１０）の噴射ノズル（１１）が、燃焼室（６）におけるオーバーフロー横断面もしくはオーバーフローノズル（８）と向かい合って位置するように配設されていることを特徴とする請求項７又は８に記載の内燃機関。
【請求項１０】
燃料インジェクタ（１０）が、オーバーフロー横断面もしくはオーバーフローノズル（８）と向かい合って位置する端部において、燃焼室（６）内へと突出するように構成されていることを特徴とする請求項７〜９のいずれか１つに記載の内燃機関。
【請求項１１】
多孔質体（４）が、抑圧ホルダ（９）によって燃焼室（６）内に保持されており、その際、燃料インジェクタ（１０）の噴射ノズル（１１）が、抑圧ホルダ（９）の開口部を経て燃焼室（６）もしくは多孔質体（４）内へと突出するように構成されていることを特徴とする請求項９又は１０に記載の内燃機関。
【請求項１２】
燃焼室（６）が、多孔質体（４）及び燃料インジェクタ（１０）と共に交換可能なモジュールを構成することを特徴とする請求項７〜１１のいずれか１つに記載の内燃機関。
【請求項１３】
多孔質体（４）と燃焼室（６）の内壁との間に、熱的絶縁層（７）が配設されていることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１つに記載の内燃機関。
【請求項１４】
多孔質体（４）を内部に有する燃焼室（６）が、内燃機関のシリンダヘッド内に設けられていることを特徴とする請求項１〜１３のいずれか１つに記載の内燃機関。
【請求項１５】
燃焼室（６）が、ピストン（５）に関して中心に配設されるように内燃機関のシリンダヘッド内に設けられていることを特徴とする請求項１４に記載の内燃機関。
【請求項１６】
燃焼室（６）が、本質的に圧縮空間（３）よりも小さい横断面積を備えることを特徴とする請求項１〜１５のいずれか１つに記載の内燃機関。
【請求項１７】
多孔質体（４）の容積が、噴射された燃料を燃焼室（６）内で完全に燃焼させるために設計されていることを特徴とする請求項１〜１６のいずれか１つに記載の内燃機関。
【請求項１８】
オーバーフロー横断面（８）が、十分に損失のない燃焼ガスの侵入のための１つ又は複数の開口部でもって形成されていることを特徴とする請求項１〜１７のいずれか１つに記載の内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、不動のハウジング壁とこのハウジング壁内に可動に配設されたピストンとによって制限された圧縮空間を有し、また、その内部で燃料と空気との燃焼が行なわれる多孔質体を有する内燃機関に関する。
【０００２】
独国特許出願公開第１９９  ００  ２３１号明細書から、また、独国特許発明第１９７  ５３  ４０７号明細書からも、不動のハウジング壁の内の１つとこのハウジング壁内で可動なピストンを形成する圧縮及び燃焼空間とを備え、この空間内へと、燃料と空気とが燃焼のために供給される内燃機関が公知である。圧縮及び燃焼空間内には、ガス透過性の多孔質体が配設されており、この多孔質体内で、本質的に燃料の燃焼が行なわれる。この公知の内燃機関の多孔質体は、ピストンクラウンに形成された凹部内か、又は、圧縮及び燃焼空間の不動のハウジング壁かのいずれかに配設されているべきである。
【０００３】
独国特許公開公報第２４  １６  ８０４号明細書には、主燃焼空間から分離された空間でもって形成されているピストン内燃機関が図示されている。その際、分離された空間は、シリンダヘッドにおける予室内に配設することができる。分離された空間内に配設されたガス透過性の構造は、噴射された燃料の拡散を生じさせ、燃焼を良好にすべきである。しかしながら、主燃焼空間としては、ピストン及びシリンダによって構成される圧縮空間が使用される。
【０００４】
燃料と空気との燃焼が、十分に、圧縮空間内に配設されるか、又はこの圧縮空間に開放して隣接する多孔質体内で行なわれる内燃機関の場合は、広い熱交換面積に基づいて、圧縮空間内への、従ってまたフレッシュガス内への多孔質体による激しい熱蓄積が行なわれる。これは、フレッシュガス充填を比較的少なくし、圧縮作業を増大させ、そして内燃機関の効率を低下させる。別の不利な効果は、圧縮空間の領域における内燃機関の構成要素の熱的及び機械的負荷が増大させられることである。
【０００５】
本発明の課題は、前提とした様式の内燃機関を改善することにある。
【０００６】
この課題は、本発明によれば、請求項１に記載された内燃機関によって解決される。本発明による内燃機関の有利な発展構成は、従属請求項において特徴付けられている。
【０００７】
本発明によって、不動のハウジング壁とこのハウジング壁内に可動に配設されたピストンとによって制限された圧縮空間を有し、また、その内部で燃料と空気との燃焼が行なわれる多孔質体を有する内燃機関が提供される。多孔質体は、燃焼室内に配設されており、この燃焼室は、燃焼の際に生じる燃焼ガスを燃焼室から圧縮空間内へとオーバーフローさせるためのオーバーフロー横断面に至るまでが、圧縮空間から分離されており、その際、オーバーフロー横断面が、本質的に燃焼室の横断面積よりも小さいように構成されている。本発明によれば、燃焼室内へと噴射される燃料の燃焼は、ほとんどもっぱら、完全に多孔質体によって占められた燃焼室内で行なわれ、一方、圧縮室は、いかなる燃焼空間でもない。
【０００８】
本発明による内燃機関の本質的な利点は、有害物質の少ない燃焼が得られることである。しかしながらまた、高温の物体である多孔質体の熱の蓄積に対する不利な効果を回避するために、各空間の分離は、十分に行なうべきであり、またオーバーフロー横断面は、できるだけ制限すべきである。従って、ガス交換の際に、また圧縮の間に、良好なフレッシュガスの充填及び内燃機関の高い効率と結びつく、本質的により僅かなフレッシュガスへの熱の蓄積が行なわれる。更なる利点は、圧縮空間の領域における内燃機関の熱的及び機械的な負荷が、より少ないことである。
【０００９】
本発明の優れた実施形は、オーバーフロー横断面が、オーバーフローノズルによって構成されており、このオーバーフローノズルに向かって、燃焼室が燃焼ガス流の方向に先細るように構成されている。この実施形の利点は、オーバーフローノズルのオーバーフロー横断面が、熱の蓄積が少ないことを考慮して、圧縮室の方向に小さくなっていることであり、燃焼室から圧縮空間内へとオーバーフローする燃焼ガスに対する本質的な圧力損失が生じることがないことである。
【００１０】
燃焼室は、好ましくは、円形の横断面を有し、特に、この燃焼室は、好ましくは、シリンダ状である。
【００１１】
オーバーフローノズルは、好ましくは同様に、円形の横断面を有する。
【００１２】
燃焼室及びオーバーフローノズルが、唯一の構造部分によって一体的に構成されていることは好ましい。
【００１３】
特に有利な実施形によれば、燃焼室及びオーバーフローノズルを構成する構造部分が、多孔質体を含めて個々に交換可能である。これは、内燃機関の整備費用が少ないことを考慮すれば有利である。
【００１４】
本発明の優れた実施形によれば、燃料インジェクタが、燃焼室内へと燃料を噴射するために設けられている。
【００１５】
燃料が、燃料インジェクタの噴射ノズルによって、直接多孔質体内へと噴射可能であることは好ましい。
【００１６】
本発明の優れた実施形によれば、燃料インジェクタの噴射ノズルが、燃焼室におけるオーバーフロー横断面もしくはオーバーフローノズルと向かい合って位置するように配設されている。
【００１７】
燃料インジェクタが、オーバーフロー横断面もしくはオーバーフローノズルと向かい合って位置する端部において、燃焼室内へと突出するように構成されていることは好ましい。
【００１８】
本発明の優れた実施形によれば、多孔質体が、抑圧ホルダによって燃焼室内に保持されており、その際、燃料インジェクタの噴射ノズルが、抑圧ホルダの開口部を経て燃焼室もしくは多孔質体内へと突出するように構成されている。
【００１９】
本発明の特に優れた実施形によれば、燃焼室が、多孔質体及び燃料インジェクタと共に交換可能なモジュールを構成する。これは、更にまた、内燃機関のための整備費用が少ないことを考慮すれば有利である。
【００２０】
多孔質体と燃焼室の内壁との間に、熱的絶縁層が配設されていることは好ましい。
【００２１】
本発明の特に優れた実施形によれば、多孔質体を内部に有する燃焼室が、内燃機関のシリンダヘッド内に設けられている。
【００２２】
特に、好ましくは、燃焼室が、ピストンに関して中心に配設されるように内燃機関のシリンダヘッド内に設けられている。
【００２３】
オーバーフロー横断面は、好ましくは、ただ、ガスがオーバーフローする際に圧力損失が十分に回避されるだけの大きさである。
【００２４】
以下に、本発明の実施例を、図を基にして説明する。
【００２５】
図１は、不動のハウジング壁とこのハウジング壁内に可動に配設されたピストンによって制限された圧縮及び燃焼空間と、その内部で、燃料と空気との燃焼が行なわれる独立した燃焼室内に配設された多孔質体とを、本発明の実施例に従って図示する、内燃機関の一部分の側方断面図を示す。
【００２６】
図１には、横断面図に、圧縮空間３を有するレシプロ機の形態をした内燃機関の一部分が示されており、この圧縮空間は、不動のハウジング壁１，２と、可動に配設されたピストン５とによって構成されている。不動のハウジング壁１，２は、ピストン５を案内するシリンダ１とシリンダヘッド２とによって構成されている。燃料インジェクタ１０は、内燃機関の運転の際に、同様にこの内燃機関に供給される燃焼空気と共に燃焼される燃料を噴射するために使用される。
【００２７】
圧縮空間３から分離されて配設されるように、燃焼室６が設けられており、この燃焼室内に、その内部で燃料と空気との燃焼が行なわれる多孔質体４が設けられている。多孔質体４は、燃焼室６を本質的に完全に占める。多孔質体４の容積は、十分に空気が存在できるように、また、多孔質体４内へと噴射された全燃料が多孔質体４内で燃焼されるように寸法設定されている。燃焼室６は、唯一の燃焼空間である。燃焼室６は、オーバーフローノズル８の形態をしたオーバーフロー横断面に至るまでが、圧縮空間３から分離されて形成されている。オーバーフローノズル８は、燃焼の際に生じる燃焼ガスを燃焼室６から圧縮空間３内へとオーバーフローさせるために使用される。オーバーフローノズル８は、本質的に燃焼室６の横断面積よりも小さいオーバーフロー横断面を有する。円形の横断面を有し、その基本形状が本質的にシリンダ状である燃焼室６は、例えば、図示されているように、圧縮空間３に向かって流れる燃焼ガスの方向でオーバーフローノズル８に向かって先細る。オーバーフローノズル８は、同様に円形の横断面を有する。オーバーフロー横断面は、燃焼ガスがオーバーフローする際に、いかなる圧力損失も生じないように選択される。圧縮空間３内ではいかなる燃焼も、もはや行なわれないので、従来の噴射部においてのように、圧縮空間をできるだけ完全に良好な燃焼のために利用するため、狭く輪郭付けられたノズル孔によって良好な噴射形成を得るということは必要ない。本発明によればむしろ、燃焼が、既に、少なくともほぼ完全に多孔質体内で終了しているので、更にはできるだけ損失のないガスの移行が、特別に噴射形成をすることなく行なわれるだけでよい。オーバーフロー横断面は、好ましくは対称に配設された複数のノズル孔によっても構成することもできる。
【００２８】
図１から明らかであるように、燃焼室６及びオーバーフローノズル８は、唯一共通の構造部分によって一体的に形成されている。燃焼室６及びオーバーフローノズル８を構成するこの構造部分は、燃焼室６内に収容された多孔質体４を含めて、個々に交換可能である。
【００２９】
燃焼室６及びオーバーフローノズル８を構成する構造部分は、耐高熱性の材料から製造されている。
【００３０】
多孔質体４と燃焼室６の内壁との間には、熱的絶縁性層７が配設されている。
【００３１】
燃料を噴射するために使用される燃料インジェクタ１０は、オーバーフローノズル８と向かい合って位置する端部において、燃焼室６内へと突出し、燃料インジェクタ１０の噴射ノズル１１は、この噴射ノズルが、燃料を、オーバーフローノズル８と向かい合って位置する端部において直接多孔質体４内へと噴射するように配設されている。多孔質体と燃料インジェクタとの間で必要な間隔は、できるだけ小さく維持されている。多孔質体４内へと噴射された燃料は、この多孔質体内で発火し、圧縮の際に圧縮空間３から燃焼室６内へと詰め込まれた燃焼空気と共に燃焼する。燃焼の際に生じる燃焼ガスは、更にオーバーフローノズル８を経て圧縮空間３内へと侵入し、内燃機関の工程においてはピストン５の膨張作業を行なう。
【００３２】
多孔質体４は、抑圧ホルダ９によって燃焼室６内に保持されている。抑圧ホルダ９内には、開口部が形成されており、この開口部を経て、燃料インジェクタ１０の噴射ノズル１１が、燃焼室６もしくは多孔質体４内へと突出する。
【００３３】
燃焼室６は、多孔質体４と燃料インジェクタ１０と共に交換可能なモジュールを構成し、このモジュールは、シリンダヘッド２を取り除くことを必要しないで、組込み及び取外しをすることができる。
【００３４】
明らかであるように、燃焼室６は、ピストン５に関して中心にシリンダヘッド２内に取り付けられている。
【図面の簡単な説明】
【図１】
内燃機関の一部分の側方断面図を示す。
【符号の説明】
１            ハウジング壁（シリンダ）
２            ハウジング壁（シリンダヘッド）
３            圧縮空間
４            多孔質体
５            ピストン
６            燃焼室
７            絶縁部
８            オーバーフロー横断面
９            抑圧ホルダ
１０          燃料インジェクタ
１１          噴射ノズル
【国際公開パンフレット】
2004521239.tif 000003
2004521239.tif 000004
2004521239.tif 000005
2004521239.tif 000006
2004521239.tif 000007
2004521239.tif 000008
2004521239.tif 000009
2004521239.tif 000010
2004521239.tif 000011
2004521239.tif 000012
2004521239.tif 000013
2004521239.tif 000014
2004521239.tif 000015
【国際調査報告】
2004521239.tif 000016
2004521239.tif 000017
2004521239.tif 000018
2004521239.tif 000019
2004521239.tif 000020
2004521239.tif 000021