特許 7430806 自動車両用の、特に自動車用の内燃機関

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-02-02

(45)【発行日】2024-02-13

(54)【発明の名称】自動車両用の、特に自動車用の内燃機関

(51)【国際特許分類】

   F02B 19/08 20060101AFI20240205BHJP

   F02B 19/18 20060101ALI20240205BHJP

   F02B 19/12 20060101ALI20240205BHJP

   F02B 23/08 20060101ALI20240205BHJP

【ＦＩ】

F02B19/08 A

F02B19/18 B

F02B19/12 A

F02B23/08 U

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2022543591

(86)(22)【出願日】2020-12-09

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2023-03-17

(86)【国際出願番号】 EP2020085248

(87)【国際公開番号】W WO2021151567

(87)【国際公開日】2021-08-05

【審査請求日】2022-07-21

(31)【優先権主張番号】102020000534.9

(32)【優先日】2020-01-29

(33)【優先権主張国・地域又は機関】DE

(73)【特許権者】

【識別番号】598051819

【氏名又は名称】メルセデス・ベンツ グループ アクチェンゲゼルシャフト

【氏名又は名称原語表記】Ｍｅｒｃｅｄｅｓ－Ｂｅｎｚ Ｇｒｏｕｐ ＡＧ

【住所又は居所原語表記】Ｍｅｒｃｅｄｅｓｓｔｒａｓｓｅ １２０，７０３７２ Ｓｔｕｔｔｇａｒｔ，Ｇｅｒｍａｎｙ

(74)【代理人】

【識別番号】100090583

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 清

(74)【代理人】

【識別番号】100098110

【弁理士】

【氏名又は名称】村山 みどり

(72)【発明者】

【氏名】ヴェルナー・ホーリー

【審査官】平井 功

(56)【参考文献】

【文献】特開昭４９－６１５０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－１９１１６０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ０２Ｂ １／００－２３／１０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

自動車両用の内燃機関（１０）であって、少なくとも１つの燃焼室（２０）を有し、その中で燃料空気混合気の第１のタンブル流（２２）が少なくとも前記内燃機関（１０）の燃焼運転中に生成され、および前記燃焼室（２０）に割り当てられた副室点火プラグ（２４）を有し、前記副室点火プラグ（２４）は副室（２８）を有し、前記副室（２８）は複数の開口部（３０）を介して前記燃焼室（２０）と流体的に接続され、前記複数の開口部（３０）を介して前記燃料空気混合気の少なくとも一部（３２、３４）が、前記燃焼室（２０）から前記副室（２８）に導入されることができるものであり、
前記開口部（３０）は、前記副室（２８）において前記開口部（３０）を介して前記副室（２８）に流入する前記燃料空気混合気の一部（３２，３４）である第２のタンブル流（３４）を誘導するように、前記副室（２８）と前記燃焼室（２０）との間に設けられたパイプ状構造体においてボアとして形成され、前記第２のタンブル流（３４）は前記燃焼室（２０）内で生成される前記第１のタンブル流（２２）と逆向きであること、および
前記内燃機関（１０）の出力軸の軸方向に延びる視線方向に関して、前記燃焼室（２０）に割り当てられた吸気弁（３６）は左側に配置され、前記燃焼室（２０）に割り当てられた排気弁（３８）は右側に配置され、前記第１のタンブル流（２２）は時計回りに流れ、前記第２のタンブル流（３４）は反時計回りに流れること、を特徴とする内燃機関（１０）。

【請求項2】

前記第１のタンブル流（２２）は第１の回転軸の周りで起こり、前記第２のタンブル流（３４）は第２の回転軸の周りで起こること、を特徴とする請求項１に記載の内燃機関（１０）。

【請求項3】

前記回転軸は互いに平行に延びること、を特徴とする請求項２に記載の内燃機関（１０）。

【請求項4】

前記回転軸間の角度偏差は量で見て高々３０度であること、を特徴とする請求項２に記載の内燃機関（１０）。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、請求項１の前文に記載の自動車両用の、特に自動車用の内燃機関に関する。

【背景技術】

【0002】

このような自動車両用の、特に自動車用の内燃機関は、特許文献１および特許文献２から既に知られている。内燃機関は、少なくとも１つの燃焼室を有し、その中で、単に混合気とも呼ばれる燃料空気混合気の第１のタンブル流が、少なくとも内燃機関の燃焼運転中に生成される。燃料空気混合気の第１のタンブル流は、例えば燃料空気混合気がチャージとも呼ばれるため、チャージ運動またはタンブルチャージ運動とも呼ばれる。さらに内燃機関は、燃焼室に割り当てられた副室点火プラグを有し、副室点火プラグは副室を有する。副室は、複数の開口部を介して燃焼室に流体的に接続されている。燃焼室からの燃料空気混合気の少なくとも一部は、開口部を介して副室に導入されることができる。さらに、特許文献３は、内燃機関のための副室システムを開示している。

【0003】

さらに、特許文献４は、シリンダヘッドとシリンダヘッドに対向するピストンとの間に配置された主燃焼室を有する内燃機関を開示している。内燃機関のための副室システムは、特許文献５から知られている。また、副室点火プラグを有する内燃機関は、特許文献６から知られている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】ＤＥ １０ ２０１７ ００９ ２２８ Ａ１

【文献】ＤＥ １０ ２０１７ ００９ ２３５ Ａ１

【文献】ＵＳ ２０１４／０２５１２５９ Ａ１

【文献】ＵＳ ２０１８／０２３０８９５ Ａ１

【文献】ＡＴ １３ １７２ Ｕ１

【文献】特開２００９－２７０５４０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明の目的は、特に有利な運転が達成され得るような方法で最初に特定された種類の内燃機関をさらに発展させることである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

この目的は、請求項１の特徴を有する内燃機関によって達成される。本発明の好都合な展開を伴う有利な工夫は、残りの請求項に規定されている。特に有利な動作が達成され得るような方法で、請求項１の前文に規定される種類の、好ましくはレシプロエンジンとして形成される内燃機関をさらに発展させるために、開口部が、副室において開口部を介して副室に流入する燃料空気混合気の一部である第２のタンブル流を誘導するように形成され、この第２のタンブル流は燃焼室内で生成される第１のタンブル流と逆向きであることが、本発明に従って提供される。換言すれば、内燃機関は、これらのタンブル流を逆向きに、または一致させないで、形成するように設計される。再び異なる表現をすると、ボアとして形成された開口部は、例えばそれを介して副室が燃焼室に流体的に接続されるが、その開口部を介して副室に流入する燃料空気混合気の燃料の一部で第２のタンブル流を誘導するように整列され、または配置され、および／または形成されるものであり、ここで、第１のタンブル流は第１の回転方向で第１の回転軸の周りに起こり、そして第２のタンブル流は第２の回転方向で第２の回転軸の周りに起こり、この第２の回転方向は、第１の回転方向と逆向きまたは反対である。ここで、これらの回転軸は例えば互いに平行に延び、またはこれらの回転軸間の角度偏差は数学的な量で見て高々３０度である。つまり、回転軸間の角度偏差は高々＋／－３０度である。ここで、本発明は以下の知見に基づくものである。例えば、副室点火プラグまたは副室を有するガソリンエンジンとして形成された内燃機関の燃焼方法は、燃焼安定性を低下させる、または低負荷での失火の機会を増加させる傾向があり、例えばアイドリング時に滑らかな運転を不十分にする可能性がある。これらの問題はいま本発明により回避することができる。特に、本発明は以下の利点を達成することができる。

【0007】

－ 第２のタンブル流による副室の洗浄に特に有利である。
－ 従って副室内の残留ガス量が低減される。
－ 従って低負荷に対して動作範囲が拡張される。

【0008】

内燃機関は、好ましくは、ガソリンエンジンおよび／または４バルブエンジンおよび／または４気筒エンジンとして形成される。従って、少なくともまたは正確に４つのガス交換弁が燃焼室に割り当てられ、例えば、そのうち少なくともまたは正確に２つの第１のガス交換弁が吸気弁として形成され、少なくともまたは正確に２つの第２のガス交換弁が排気弁として形成される。さらに、クランクシャフトとして形成された内燃機関の出力軸の軸方向に延びるこのような視線方向に基づいて、その視線方向に吸気弁が左側に配置され、排気弁が右側に配置され、第１タンブル流が時計回りに流れ、第２タンブル流が反時計回りに流れる場合に有利であることが示された。ここで、タンブル軸とも呼ばれるそれぞれの回転軸は、その軸方向に、または例えばクランクシャフトとして形成された出力軸の長手軸に平行に延びることが考えられる。

【0009】

本発明のさらなる利点、特徴および詳細は、好ましい例示的な実施形態の以下の説明から、および図面によって明らかになる。なお、上記説明において述べた特徴および特徴の組み合わせ並びに図の説明において以下に述べる特徴および特徴の組み合わせおよび／または単一の図のみに示した特徴および特徴の組み合わせは、それぞれ指定された組み合わせにおいてのみならず、他の組み合わせにおいても、または単独でも、本発明の範囲を逸脱することなく使用することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】単一図において各部における自動車両用の本発明による内燃機関の概略断面を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

単一図は、各部において、自動車両用の、特に自動車用の、好ましくはレシプロエンジンとして形成され、機関または燃焼機関とも呼ばれる内燃機関１０を概略側面で示す。これは、完成された状態の自動車両が、内燃機関１０を有し、内燃機関１０によって駆動されることができることを意味する。内燃機関１０は、例えば、第１のハウジング要素１２を有し、これは、例えば、クランクハウジングとして、またはシリンダクランクハウジングとして形成される。ハウジング要素１２は、内燃機関１０の少なくとも１つのシリンダ１４を形成し、またはその境界を定める。

【0012】

また内燃機関１０は、第２のハウジング要素１６を有し、これはハウジング要素１２とは別に形成され、ハウジング要素１２に接続されている。ハウジング要素１６は、例えば、シリンダヘッドであり、これは少なくとも１つの燃焼室ルーフ１８を形成する。例えば、内燃機関１０の図では見えないピストンが、シリンダ１４内に並進移動可能に受け入れられる。また、内燃機関１０は、同図では見えない出力軸を有し、目下クランクシャフトとして形成されており、それはハウジング要素１２に対して回転軸の周りを回転可能にハウジング要素１２に取り付けられている。ここで、ピストンはコンロッドを介してクランクシャフトに柔軟に接続されており、それによって、シリンダ１４内のピストンの並進運動は、ハウジング要素１２に対する回転軸の周りのクランクシャフトの回転運動に変換されるか、または変換され得る。シリンダ１４、燃焼室ルーフ１８及びピストンは、それぞれ内燃機関１０の燃焼室２０を部分的に区切っており、その燃焼室２０内で内燃機関１０の燃焼運転の間に燃焼プロセスが行われる。

【0013】

燃焼運転の間、少なくとも空気および燃料、特に液体燃料が、内燃機関１０のそれぞれの作動サイクル内で燃焼室２０に導入され、それによって単に混合気またはチャージとも呼ばれる燃料空気混合気が燃焼室２０内に形成される。ここで、内燃機関１０は、燃焼室２０内で燃料空気混合気の第１のタンブル流を誘起するように形成されている。換言すれば、燃焼室２０内の燃料空気混合気の第１のタンブル流は、各作動サイクル内で内燃機関１０の燃焼運転中に設定され、ここで、燃焼室２０内の燃料空気混合気の第１のタンブル流、すなわちタンブルチャージ運動は、矢印２２によって図に示されている。

【0014】

さらに、副室点火プラグ２４が燃焼室２０に割り当てられている。この副室点火プラグ２４は、その長手軸が例えば中央の長手軸として形成されて図中の２６でラベル付けされているが、副室２８を有し、それは例えばボアとして形成された開口部３０を介して燃焼室２０と流体的に接続されるものであり、そうでなければ燃焼室２０から分離されていることが好ましい。図中の矢印３２によって示される燃料空気混合気の少なくとも一部が、燃焼運転中かつ各作動サイクル内で、燃焼室２０から副室２８に開口部３０を介して導入可能であり、または導入される。

【0015】

内燃機関１０の特に有利な運転、特に内燃機関１０の低回転数でも有利な円滑な運転を実施することができるようにするために、開口部３０（矢印３２および３４）を介して副室２８に流入するかまたは流入される燃料空気混合気の一部である矢印３４で図示される第２のタンブル流を誘導するように開口部３０が形成され、この第２のタンブル流は第１のタンブル流（矢印２２）と逆向きである。タンブル流は、タンブル軸とも呼ばれる各回転軸の周りを流れ、ここでは各回転軸を中心にそれぞれの回転方向を有しており、このことは矢印２２および３４により見ることができる。ここで、これらのタンブル流の回転方向は互いに逆向きである。

【0016】

吸気弁として形成された正確に２つのガス交換弁が、例えば燃焼室２０に割り当てられ、ここで吸気弁のうち、吸気弁の１つは、図中に見られるように３６とラベル付けされている。また、排気弁として形成された正確に２つのガス交換弁が、燃焼室２０に割り当てられており、ここで排気弁のうち、排気弁の１つは、図中に見られるように３８とラベル付けされている。図１は、内燃機関１０、特に、吸気弁３６が左側または左手側に、排気弁３８が右側または右手側に配置されるように、クランクシャフトの軸方向の視線方向を有する燃焼室２０を示している。この視線方向に関して第１のタンブル流は時計回りに流れ、その視線方向に関して第２のタンブル流は反時計回りに流れる。これにより、特に有利な操作が達成できる。

【符号の説明】

【0017】

１０ 内燃機関
１２ ハウジング要素
１４ シリンダ
１６ ハウジング要素
１８ 燃焼室ルーフ
２０ 燃焼室
２２ 矢印
２４ 副室点火プラグ
２６ 長手軸
２８ 副室
３０ 開口部
３２ 矢印
３４ 矢印
３６ 吸気弁
３８ 排気弁

【図1】