【手続補正書】
【提出日】平成18年6月1日(2006.6.1)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【書類名】          明細書
【発明の名称】      燃料噴射装置を備えた火花点火式ピストン型内燃機関
【特許請求の範囲】
【請求項１】  エンジンブロックを備え、このエンジンブロック内でシリンダ（４）がそれぞれ燃焼室を形成し、この燃焼室がピストン（６）と、エンジンブロックの閉鎖面に配置されたシリンダヘッド（７）とによって画成され、このシリンダヘッドが２つのルーフ面（８．１，８．２）を有する燃焼室ルーフ（８）を備え、このルーフ面が、閉鎖面（３）から出発して、シリンダ軸線（１３）を通る垂直平面に対して角度をなして上り勾配となっていて棟線を形成し、一方のルーフ面（８．１）が２つの吸気口（９）を備え、他方のルーフ面が少なくとも１つの排気口（１１）を備え、この吸気口と排気口がそれぞれ、ガス交換弁（１，２）のための弁座として形成され、両吸気口（９）の間の下方に開口が設けられ、この開口内に燃料噴射ノズル（１５）が配置され、燃料噴射ノズルの軸線（１４．１）が閉鎖面（３）に対して角度をなすように方向づけられ、点火プラグ（１７）のための開口が燃焼室ルーフに設けられている、火花点火式ピストン型内燃機関において、
燃料噴射ノズル（１５）の開口の範囲において、燃焼室ルーフ（８）のルーフ面（８．１）が、閉鎖面（３）内のシリンダ（４）のエッジを覆いかつ燃焼室内に突出する突出部（１６）を備え、この突出部が燃料噴射ノズル（１５）の軸線（１４．１）に対して横方向に向きルーフ面（８．１）に対して傾斜した前面（１７）を備えていることを特徴とするピストン型内燃機関。
【請求項２】  各々の吸気口（９）の自由エッジが燃焼室ルーフ（８）の棟線（１８）の範囲内で延びていることを特徴とする請求項１記載のピストン型内燃機関。
【請求項３】  各々の吸気口（９）の自由エッジがそれぞれ棟線（１８）と交叉していることを特徴とする請求項１または２記載のピストン型内燃機関。
【請求項４】  突出部（１６）が棟線（１８）に対して平行に延びるルーフ面（８．１）の傾斜部によって形成され、この傾斜部が閉鎖平面（３）内のシリンダエッジを覆っていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載のピストン型内燃機関。
【請求項５】  ピストン（６）が燃焼室ルーフ（８）に対応して屋根状に形成され、かつ窪み（２０）を有し、この窪みのエッジが燃焼室ルーフ（８）内の燃料噴射ノズル（１５）の突出部（１６）の形状に適合した形をしていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載のピストン型内燃機関。
【請求項６】  窪み（２０）が条溝状に形成され、その方向が棟線（１８）に対して横方向に延びていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載のピストン型内燃機関。
【請求項７】  排気口（１１）寄りの条溝状の窪み（２０）の底の端部（２１）がエッジ範囲において上方に湾曲するように延びていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一つに記載のピストン式内燃機関。
【請求項８】  ピストン（６）がそのルーフ面の棟範囲において平らに形成されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一つに記載のピストン型内燃機関。
【請求項９】  燃料噴射ノズル（１５）のための開口が突出部の前面（１７）に凹部として形成されていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一つに記載のピストン型内燃機関。
【請求項１０】  凹部が燃焼室内で円錐状に広がるように形成されていることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一つに記載のピストン型内燃機関。
【請求項１１】  吸気口（９）が棟線（１８）の方へおよび横方向外側にずらして配置されていることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一つに記載のピストン型内燃機関。
【請求項１２】  エンジンブロックを備え、このエンジンブロック内でシリンダがそれぞれ燃焼室（５）を形成し、この燃焼室がピストン（６）と、エンジンブロックの閉鎖面（３）に配置されたシリンダヘッド（７）とによって画成され、このシリンダヘッドが２つのルーフ面（８．１，８．２）を有する燃焼室ルーフ（８）を備え、このルーフ面が、閉鎖面から出発して、シリンダ軸線（１３）を通る垂直平面に対して角度をなして上り勾配となっていて棟線（１８）を形成し、一方のルーフ面（８．１）が２つの吸気口（９）を備え、他方のルーフ面（８．２）が少なくとも１つの排気口（１１）を備え、この吸気口と排気口がそれぞれ、ガス交換弁（１，２）のための弁座として形成され、それぞれの開口の平面に対して垂直に延びるガス交換弁の軸線が垂直平面に対して傾斜し、弁角度（Ｅ，Ａ）をなし、両吸気口（９）の間の下方に開口が設けられ、この開口内に燃料噴射ノズル（１５）が配置され、燃料噴射ノズルの軸線（１４．１）が閉鎖面（３）に対して角度をなすように方向づけられ、点火プラグ（１７）のための開口が燃焼室ルーフ（８）に設けられ、この開口が排気口（１１）寄りの垂直平面の側に側方にずらして配置されている、請求項１〜１１のいずれか一つに記載のピストン型内燃機関、特に火花点火式ピストン型内燃機関において、吸気弁（１）の弁角度（Ｅ）が約２０°であり、排気弁（２）の弁角度（Ａ）が約３０°であることを特徴とするピストン型内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
直接噴射式の火花点火式ピストン型内燃機関は、充填物交換通路、動弁機構およびピストン窪みの配置に関して複雑な装置である。この装置の形成は、燃焼室内で行わなければならない最適な混合気調製の観点から噴射ノズルを所定の位置に配置しなければならないことにより、困難である。２個の吸気弁を備えたピストン型内燃機関の場合には、吸気通路の下方の吸気弁の間のスペースがこの噴射ノズルを配置するために適している。しかし、この配置構造は特別な構造的手段を必要とする。
【０００２】
ドイツ連邦共和国特許出願公開第１９７４１３８０号公報により、燃焼噴射装置を備えた火花点火式ピストン型内燃機関が知られている。この内燃機関の場合には、２個の吸気弁の間で燃料噴射ノズルが燃焼室に開口している。この構造は層状給気運転特有のものである。しかし、燃料噴射ノズルに付設して吸気弁をこのように配置した場合、いわゆる均一運転において、すなわち吸気サイクル中吸気弁を完全に開放して燃料を噴射する際に、噴射流が吸気弁の弁頭に多少強く当たるということが判った。これにより、燃料噴射流の一部が遮断される。申し分のない混合気の形成は不可能である。これは、特に化学量論的空気比（理論混合比）でまたは化学量論的空気比以下での均一な運転では、邪魔になる黒煙を発生することになる。
【０００３】
本発明の根底をなす課題は、このようなピストン型内燃機関のために、黒煙の発生を少なくとも低減することができる、熱力学的に所望な技術思想を提供することである。
【０００４】
この課題は本発明に従い、エンジンブロックを備え、このエンジンブロック内でシリンダがそれぞれ燃焼室を形成し、この燃焼室がピストンと、エンジンブロックの閉鎖面に配置されたシリンダヘッドとによって画成され、このシリンダヘッドが２つのルーフ面を有する燃焼室ルーフを備え、このルーフ面が、閉鎖面から出発して、シリンダ軸線を通る垂直平面に対して角度をなして上り勾配となっていて棟線を形成し、一方のルーフ面が２つの吸気口を備え、他方のルーフ面が少なくとも１つの排気口を備え、この吸気口と排気口がそれぞれ、ガス交換弁のための弁座として形成され、両吸気口の間の下方に開口が設けられ、この開口内に燃料噴射ノズルが配置され、燃料噴射ノズルの軸線が閉鎖面に対して角度をなすように方向づけられ、点火プラグのための開口が燃焼室ルーフに設けられている、火花点火式ピストン型内燃機関において、燃料噴射ノズルの開口の範囲において、燃焼室ルーフのルーフ面が、閉鎖面内のシリンダのエッジを覆いかつ燃焼室内に突出する突出部を備え、この突出部が燃料噴射ノズルの軸線に対して横方向に向きルーフ面に対して傾斜した前面を備えていることによって解決される。有利な実施形では、吸気口が棟線の方へおよび横方向外側にずらして配置されている。本発明による燃料噴射装置の配置構造により、排気側の方に吸気口を位置決めすることにより、吸気口は燃料噴射ノズルの開口の上方に位置し、かつ互いに離れるので、吸気口の直径を適当に採寸すると、吸気弁の開放時に燃料噴射流がもはや吸気弁の弁頭に当たらない。それによって、空気比が１よりも小さいときでも、均一運転の際に、黒煙の少ないエンジン運転が可能である。それによって得られる燃焼室の形状は、垂直平面に関して、少しだけ非対称に形成可能である。
【０００５】
本発明の他の実施形は従属請求項に記載され、実施の形態の説明から推測可能である。
【０００６】
特別な実施形は請求項１１に記載されている。この解決策に従い、動弁機構全体を外側の方に揺動させることにより、吸気通路の下方に噴射ノズルのための必要なスペースを設けることができる。それによって得られる燃焼室ルーフの形状は非対称である。
【０００７】
実施の形態の概略図に基づいて本発明を詳しく説明する。
【０００８】
図１には、燃料を直接噴射する火花点火式ピストン型内燃機関のシリンダ４の垂直断面が示してある。このシリンダは２個の吸気弁１と２個の排気弁２を備えている。吸気弁１と排気弁２はシリンダヘッド内に配置され、図には示唆的に示してあり、吸気弁１は開放位置にあり、排気弁２は閉鎖位置にある。シリンダヘッドはシリンダ４の閉鎖面３上に密接載置されている。
【０００９】
このようなシリンダの燃焼室５は一方ではピストン６によって、他方ではシリンダヘッド７内に形成された燃焼室ルーフ８によって画成されている。図の平面に対して垂直な垂直平面は、シリンダ軸線１３で規定されている。燃焼室ルーフ８は、シリンダ軸線１３を通る垂直平面の方へ角度をなして上り勾配となっている２つのルーフ面８．１，８．２によって画成されている。このルーフ面には吸気側において吸気口９が配置されている。この吸気口によって吸気通路は燃焼室５に開口している。排気側には２個の排気口１１が配置されている。この排気口は排気通路に接続されている。吸気口９と排気口１１は燃焼室側で、吸気弁１と排気弁２のための弁座によって画成されている。
【００１０】
両吸気弁１の下方において両吸気弁の間の範囲に、燃料噴射装置１４が配置されている。この燃料噴射装置のノズル１５は燃焼室５に開口している。燃料噴射装置の最適な配置と、ノズル１５から燃焼室に流出する燃料噴射流の最適な方向づけを達成するために、図示した実施の形態の場合には、図１の断面図から判るように、燃焼室ルーフのルーフ面８．１とルーフ面８．２がシリンダのエッジを覆いかつ燃焼室内に突出する突出部１６．１，１６．２を備えている。この突出部は燃料噴射ノズル１４の開口１５の範囲に、横方向の前面１７を備えている。この前面は好ましくは燃料噴射ノズル１４の軸線１４．１に対して垂直に向き、ルーフ面８．１に対して急傾斜している。それによって、燃料噴射ノズル１４のための差込み穴の開口が円形となる。この差し込み穴は、場合によっては燃料噴射ノズルを少し後退させて円錐形に拡張可能である。
【００１１】
吸気弁１は、図２の概略的な底面図から判るように、両ルーフ面８．１，８．２によって形成された棟線１８の方へ、すなわち排気側の方に移動している。同時に、吸気弁１は、燃焼室ルーフの範囲内まで案内されたシリンダ壁の最も外側のエッジまで外側に移動している。この場合、棟線１８の方への移動は、吸気口の自由エッジが棟線１８に接触するかまたは交叉するように行うことができる。弁頭を適当に採寸すると、吸気弁１の開放時の燃料噴射装置１４からの燃料噴射流は、図示のように、吸気弁１の弁頭に当たらないように燃焼室に入ることができる。燃料噴射装置のこの構造の特別な利点は特に、ノズル開口１５が燃焼室内に突出せず、場合によっては前面１７の平面に対して少しの寸法だけ後退可能であり、それによって燃料と空気の混合気の点火時に熱応力に対して多少保護されることにある。
【００１２】
基本的には、図２において破線１６．３で示すように、突出部１６を燃焼室内に突出する膨らみ部の形に形成することができるが、棟線１８に対して平行に延びかつ閉鎖面３内のシリンダエッジを覆うルーフ面の曲げ部によって突出部を形成すると特に合目的である。それによって、この範囲にわたって延びる突出部は、吸気側と排気側で、ピストン６のピストンヘッドの適当な形状と協働して、所望な圧搾面を形成する。
【００１３】
図３のピストン６の平面図と関連して図１の断面から判るように、ピストン６のピストンヘッドは、燃焼室ルーフに対応して屋根状に形成されているがしかし、ルーフ面に対して横方向に延びる条溝状の窪み２０を備えている。この窪みは吸気弁１から傾斜して排気弁２の方に延びている。燃料噴射装置１４のノズル１５の開口の範囲において、条溝状の窪みのエッジは凹部１９を備えている。窪み２０の底は排気弁２寄りのその端部２１で、エッジ範囲が上方に湾曲している。棟範囲において、ピストンヘッドは窪み２０の両側に平坦部２３を備えている。
【００１４】
図４には、図１の概略的な垂直断面図から出発して、弁の特別な配置を示す実施の形態が図示してある。ここで図示した実施の形態の場合、弁装置全体が、シリンダ軸線１３を通る垂直平面に関して非対称に配置されている。この場合、吸気弁１はシリンダ軸線１３を通る垂直平面に対して、特に約２０°の弁角度Ｅをなす。排気弁２は、垂直平面に対して好ましくは約３０°の弁角度Ａをなして配置されている。この場合、吸気弁と排気弁の間の全体角度は約５０°である。それによって、垂直平面に対しても燃焼室ルーフ８は非対称であるので、吸気弁１の弁座の下側エッジはシリンダの閉鎖面３に対して幾分持上げられ、燃料噴射装置１４を配置するために充分な自由空間が存在する。
【００１５】
この構造の場合、点火プラグ１７はシリンダ軸線１３に対して側方にずらして、垂直平面の排気弁２寄りの側に配置されている。
【００１６】
噴射ノズルのための必要スペースを吸気通路の下方に作るために、動弁機構全体が排気側にずらして配置されているので、吸気弁と垂直平面との間の角度は２０°であり、排気弁と垂直平面の間の角度は３０°である。それによって、燃料噴射装置を収納するために、および両吸気口の間に配置された、燃焼室内への燃料噴射ノズルの注ぎ口用の開口のために、充分なスペースが存在する。それによって生じる燃焼室ルーフの形状は同様に非対称である。
【００１７】
ピストン窪みが傾斜するピストンヘッドを備えていることにより、縦渦（タンブル）、すなわちシリンダ軸線１３に対して横方向に向いた軸線回りに回転する流入流れが安定し、縦渦が圧縮サイクルで崩れない。燃焼室に対するノズルの付設と、燃焼室ルーフの形成とピストンヘッドの窪みは更に、空気案内式直接噴射方法の噴射燃料の自由噴射流が長いという利点をもたらす。
【図面の簡単な説明】
【図１】
図２のＩ−Ｉ線に沿ったシリンダの上側範囲の垂直断面図である。
【図２】
図１のＩＩ−ＩＩ線に沿ったシリンダの横断面図である。
【図３】
ピストンヘッドの平面図である。
【図４】
揺動した弁角度を有する実施の形態のシリンダの上側範囲の垂直断面図である。