特表 2023-518404 シリンダヘッド

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2023-05-01

(54)【発明の名称】シリンダヘッド

(51)【国際特許分類】

   F02F 1/24 20060101AFI20230424BHJP

   F02B 19/12 20060101ALI20230424BHJP

【ＦＩ】

F02F1/24 B

F02F1/24 E

F02F1/24 J

F02F1/24 H

F02F1/24 F

F02B19/12 D

F02B19/12 E

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2022555954

(86)(22)【出願日】2021-03-16

(85)【翻訳文提出日】2022-09-16

(86)【国際出願番号】 AT2021060090

(87)【国際公開番号】W WO2021184053

(87)【国際公開日】2021-09-23

(31)【優先権主張番号】A50222/2020

(32)【優先日】2020-03-16

(33)【優先権主張国・地域又は機関】AT

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】597083976

【氏名又は名称】アー・ファウ・エル・リスト・ゲー・エム・ベー・ハー

【氏名又は名称原語表記】ＡＶＬ ＬＩＳＴ ＧＭＢＨ

【住所又は居所原語表記】ＨＡＮＳ－ＬＩＳＴ－ＰＬＡＴＺ １，Ａ－８０２０ ＧＲＡＺ，ＡＵＳＴＲＩＡ

(74)【代理人】

【識別番号】110001818

【氏名又は名称】弁理士法人Ｒ＆Ｃ

(72)【発明者】

【氏名】クランプファー，マルティン

(72)【発明者】

【氏名】ツルク，アンドレアス

【テーマコード（参考）】

3G023

3G024

【Ｆターム（参考）】

3G023AA01

3G023AA19

3G023AB03

3G023AC05

3G023AC07

3G023AD14

3G023AD21

3G023AD30

3G024AA03

3G024AA04

3G024AA18

3G024DA01

3G024DA04

3G024DA28

3G024FA14

3G024GA01

3G024GA10

(57)【要約】

本発明は、少なくとも一つのガス弁（２０）と少なくとも一つの点火プラグ（１５）とを配置するための少なくとも一つの凹部（２３）を有するシリンダヘッド（１）に関し、点火プラグ（１５）はプレチャンバ（１７）内へと達し、点火プラグ（１５）は点火プラグ回転軸（１６）に沿って配置され、ガス弁（２０）はガス弁回転軸（１９）に沿って配置され、ガス弁回転軸（１９）は点火プラグ回転軸（１６）に対して傾斜し、ガス弁回転軸（１９）と点火プラグ回転軸（１６）との間隔（Ａ）はプレチャンバ（１７）から燃焼室（２）とは反対方向に離れるにつれて減少する。本発明の課題は、改良された配置と省設置スペースを可能にする、改良されたシリンダヘッド（１）を提供することにある。本発明においてこの課題は、点火プラグ（１５）とガス弁（２０）の凹部（２３）が一次成形によって―好ましくは鋳造によって―形成され、特に好ましくは機械的後加工をされない表面（Ｏ）を有することにより前述のシリンダヘッド（１）によって解消される。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

少なくとも一つのガス弁（２０）と少なくとも一つの点火プラグ（１５）とを配置するための少なくとも一つの凹部（２３）を有するシリンダヘッド（１）であって、前記点火プラグ（１５）はプレチャンバ（１７）内へと達し、前記点火プラグ（１５）は点火プラグ回転軸（１６）に沿って配置され、前記ガス弁（２０）はガス弁回転軸（１９）に沿って配置され、前記ガス弁回転軸（１９）は前記点火プラグ回転軸（１６）に対して傾斜し、前記ガス弁回転軸（１９）と前記点火プラグ回転軸（１６）との間隔（Ａ）は前記プレチャンバ（１７）から燃焼室（２）とは反対方向に離れるにつれて減少するシリンダヘッド（１）において、点火プラグ（１５）とガス弁（２０）のための前記凹部（２３）は、一次成形によって―好ましくは鋳造によって―形成され、特に好ましくは機械的後加工をされない表面（Ｏ）を有することを特徴とするシリンダヘッド（１）。

【請求項2】

前記ガス弁回転軸（１９）と前記点火プラグ回転軸（１６）との間の傾斜角度（φ）は、０．５度から５度の間、好ましくは１．５度であることを特徴とする、請求項１に記載のシリンダヘッド（１）。

【請求項3】

前記点火プラグ回転軸（１６）は、シリンダボアのシリンダ回転軸（８）と同心円状に配置されていることを特徴とする、請求項１または２に記載のシリンダヘッド（１）。

【請求項4】

プレチャンバ回転軸（２７）は、前記シリンダボアの前記シリンダ回転軸（８）と同心円状に配置されていることを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載のシリンダヘッド（１）。

【請求項5】

前記シリンダヘッド（１）は、ガス弁（２０）と点火プラグ（１５）とのための少なくとも一つの受容スリーブ（１４）を有し、前記受容スリーブ内に前記凹部（２３）が形成されていることを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載のシリンダヘッド（１）。

【請求項6】

前記凹部（２３）を起点として好ましくはボアによって機械加工された面によって点火プラグ受容面（２６）が形成されていることを特徴とする、請求項１から５のいずれか一項に記載のシリンダヘッド（１）。

【請求項7】

前記凹部（２３）を起点としてボアによってガス弁受容面（２４）が形成されていることを特徴とする、請求項１から６のいずれか一項に記載のシリンダヘッド（１）。

【請求項8】

点火プラグ受容面（２６）とガス弁受容面（２４）とは、互いに間隔をおいて設けられた交差しない機械加工された面であることを特徴とする、請求項６または７に記載のシリンダヘッド（１）。

【請求項9】

前記ガス弁受容面（２４）および前記点火プラグ受容面（２６）を得るための加工面（２５）は、前記凹部（２３）内を貫通しないことで前記加工面（２５）が重畳部分を有しないことを特徴とする、請求項６から９のいずれか一項に記載のシリンダヘッド（１）。

【請求項10】

前記燃焼室（２）へのガス交換のためにガス交換弁（５）が設けられ、それぞれの前記ガス交換弁（５）には弁ばね（７）が配備されることを特徴とする、請求項１から９のいずれか一項に記載のシリンダヘッド（１）。

【請求項11】

前記受容スリーブ（１４）は、シリンダ回転軸（１８）の方向において前記弁ばね（７）が配置されている高さ（Ｈ）まで延伸するおよび／または前記高さ（Ｈ）を越えて延伸し、前記ガス交換弁（５）は閉位置にあることを特徴とする、請求項１０に記載のシリンダヘッド（１）。

【請求項12】

受容スリーブ（１４）とガス交換弁（５）との間の距離（Ｅ）は、前記シリンダ回転軸（８）に垂直な平面（ε）に対して小さく、直径（Ｄ）と距離（Ｅ）の比（Ｄ／Ｅ）は１．５から３．５の間であることを特徴とする、請求項１０または１１に記載のシリンダヘッド（１）。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、少なくとも一つのガス弁と少なくとも一つの点火プラグとを配置するための少なくとも一つの凹部を有するシリンダヘッドに関し、点火プラグは、プレチャンバ内へと達し、点火プラグは点火プラグ回転軸に沿って配置され、ガス弁はガス弁回転軸に沿って配置され、ガス弁回転軸は点火プラグ回転軸に対して傾斜し、ガス弁回転軸と点火プラグ回転軸との間隔はプレチャンバから燃焼室とは反対方向に離れるにつれて減少する。

【背景技術】

【0002】

当該シリンダヘッドは、気体燃料の燃焼を用いてガソリンエンジン燃焼を行う内燃機関用に設けられている。燃料としては例えば天然ガスを使用することが可能である。その他の任意の気体燃料の燃焼も可能である。この種のシリンダヘッドは、例えば中国特許出願公開第１０９０９８８３４号明細書より公知である。当該シリンダヘッドは、シリンダ軸の一方の面においてガス弁を有し、ガス弁に対向してシリンダ軸によって張られた平面における他方の面において点火プラグが配置されている。ガス弁は、シリンダ軸に対して平行に配置されている。そのため点火プラグは、プレチャンバから離れるように外側に少し傾斜している。必要とされる設置スペースは、プレチャンバからは急激に大きくなる。通常は配置の周辺に各ガイドが配置される各ガス交換弁は、さらに外側に移動する必要があるため、シリンダ軸に対する各弁軸の間隔がより大きくなる。

【0003】

同様の配置は、オーストリア特許出願公開第５１６６１９号明細書に開示されている。前述の中国特許出願公開第１０９０９８８３４号明細書とは異なり、ガス弁と点火プラグの各回転軸が平行に構成されている。図示された両実施形態のうち一つにおいて両加工面が重なり合い、共通のキャビティへと案内する。第二の図示される実施形態において各加工面は互いに対して間隔をおいて配置されていることにより必要となる設置スペースが大幅に増加する。

【0004】

互いに入れ組み互いに重畳する各加工面の配置によって設置スペースを節約することが可能であるものの、これによって得られる、さらなる各構成要素を適合するための各面の品質が低下する。これによって製造時における不良品が増えるため、設置スペースが小さくなっても製造コストの増加につながる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】中国特許出願公開第１０９０９８８３４号明細書

【特許文献2】オーストリア特許出願公開第５１６６１９号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本発明の課題は、より迅速な仕上げを可能にする、改良されたシリンダヘッドを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明においてこの課題は、点火プラグとガス弁の凹部が一次成形によって―好ましくは鋳造によって―形成されており、特に好ましくは機械的に後加工されない表面を有することにより、前述のシリンダヘッドによって解消される。

【0008】

これにより当該シリンダヘッドにおける点火プラグを受容するためのキャビティの大部分が一次成形によって形成される。したがってその後の加工をより迅速且つ容易に実施することが可能となる。

【0009】

各加工面は重畳せず、得られる各面の品質が向上して製造の手間が減少する。燃焼室から離れる間隔が減少する、傾斜した配置によって設置スペースが節約される。各ガス交換弁の各ガイドは、直接点火プラグの周囲に配置され得る。

【0010】

本発明において凹部の大部分は鋳造されており、点火プラグとガス弁を挿入するための部分、ガス弁受容面と点火プラグ受容面だけが加工されている。両加工面は互いに重畳していない。本発明による実施形態は、設置スペースを節約することが可能であるという利点を有する。

【0011】

ガス弁回転軸と点火プラグ回転軸との間の傾斜角が０．５度と５度の間、好ましくは１．５度である場合、当該効果を特に良好に活用することが可能である。

【0012】

ガス弁によって導入される気体燃料に対する点火プラグの特に有利な位置は、点火プラグ回転軸がシリンダボアのシリンダ回転軸に対して同心円状に配置されている場合に得られる。これにより中央に配置された点火プラグから燃焼が可能な限り均等に発出することが可能である。よって着火特性に著しく良い影響を与え得る。

【0013】

プレチャンバ回転軸がシリンダボアのシリンダ回転軸に対して同心円状に配置されている場合、当該効果をさらに高めることが可能である。

【0014】

加えて各構成要素をこのように同心円状に配置することは、それぞれ必要とされる設置スペースにとっても好適である。よって個々の構成要素がシリンダ回転軸に対して横方向に広がることを低減することが可能となる。

【0015】

製造をさらに効率的にするためには、当該シリンダヘッドがガス弁と点火プラグとのための少なくとも一つの受容スリーブを有し、受容スリーブ内に凹部が形成されることが好適である。

【0016】

ガス弁と点火プラグとのための共通の凹部は、別個の構成要素において鋳造によって形成されている。別個の構成要素は、受容スリーブと称される。凹部は、どの実施形態においても後加工されないことが好適である。これにより製造工程、製造コストおよび製造時間を節約することが可能である。

【0017】

点火プラグの完璧で堅く密閉した固定を得るためには凹部を起点として点火プラグ受容面が機械加工された面によって好ましくはボアによって形成されるようにすることが有利である。

【0018】

凹部を起点としてガス弁受容面が機械加工された面によって形成されている―好ましくはボアによって形成されている―場合、同様のことをガス弁についても好適に得ることが可能である。

【0019】

各受容面の品質を保証し、製造を容易にし、不良品を最小限にするためには、点火プラグ受容面とガス弁受容面とが互いに間隔をおいて設けられた交差しない機械加工された各面であることが好適である。

【0020】

さらに、ガス弁受容面と点火プラグ受容面とを得るための各加工面が凹部を貫通しないことで各加工面が重畳部分を有しないことが好適である。これにより機械加工時にそれぞれ他方の受容凹部に削りくずが入り込むことを低減することが可能である。

【0021】

燃焼室へのガス交換のために各ガス交換弁が設けられることが好適であり、各ガス変換弁には弁ばねが配備される。これにより省設置スペースに関する当該配置のメリットが完璧に活用され得る。

【0022】

当該効果は、受容スリーブがシリンダ回転軸の方向に向かって各弁ばねが配置されている高さまでおよび／または高さを越えて延伸し、各ガス交換弁が閉位置にある実施形態において特に顕著となる。

【0023】

受容スリーブと各ガス交換弁との間の距離がシリンダ回転軸に垂直な平面に対して小さい場合、従来のシリンダヘッドと比較して設置スペースをさらに節約することが可能であり、直径と距離の比は１．５から３．５の間である。

【0024】

以下において限定するものではない各図面を参照しつつ本発明についてさらに説明する。図示されているのは

【図面の簡単な説明】

【0025】

【図1】本発明によるシリンダヘッドを断面で示した図である。

【図2】本発明によるシリンダヘッドの受容スリーブとプレチャンバシェルの詳細を図１と同様に断面で示した図である。

【図3】図２における受容スリーブとプレチャンバシェルのさらなる詳細である。

【発明を実施するための形態】

【0026】

図１は、本発明によるシリンダヘッド１を断面で図示している。詳細には図示されないシリンダの燃焼室２の表面をファイヤカバー３と称する。燃焼室２には、各ガス交換弁５によって閉止可能な各ガス交換路４が達している。そのため、各ガス交換弁５はそれぞれガイド６内において弁ばね７の力に抗して変位可能である。

【0027】

断面図において二つのガス交換弁５が見受けられ、各ガス交換弁はシリンダ回転軸８の両側に配置されており、各ポペットバルブとして構成されている。各弁ばね７は図示される実施形態において燃焼室２から離れてシリンダ回転軸８の方向においてシリンダヘッド１のカバー面９に対して第一の端部１０によって支持されている。燃焼室２とは反対方向に向けてガス交換弁５の周りに配置された第二の端部１１は、ガス交換弁５に対して支持されている。

【0028】

シリンダ回転軸８から両ガス交換弁５の半径方向内側においてシリンダヘッド１は開口部１３を有する壁１２を有し、開口部１３はシリンダ回転軸８に沿ってシリンダヘッド１を貫通している。開口部１３の内部において受容スリーブ１４が配置されている。受容スリーブ１４内において点火プラグ回転軸１６に沿って点火プラグ１５が配置されている。燃焼室２の方向において点火プラグ１５に連続してプレチャンバ１７が設けられており、当該プレチャンバはプレチャンバシェル１８によって少なくとも部分的に囲まれている。プレチャンバ１７は、詳細には図示されない各オーバーフロー開口部を介して燃焼室２と連結されている。プレチャンバ１７は、プレチャンバ回転軸２７を有し、当該プレチャンバ回転軸に沿ってプレチャンバは配置されている。

【0029】

図示される実施形態においてプレチャンバ１７のプレチャンバ回転軸２７と点火プラグ１５の点火プラグ回転軸１６とが詳細には図示されないシリンダボアのシリンダ回転軸８に対して同心円状に配置されている。

【0030】

別法の各実施形態において開口部１３は、シリンダ回転軸８に対して変位されて配置されている。さらにプレチャンバ回転軸２７および点火プラグ回転軸１６はシリンダ回転軸８に対して互いとは関係なく間隔をおくことが可能である。

【0031】

受容スリーブ１４の外径Ｄは、各弁ばね７のごく近くまで達している。受容スリーブ１４とガス交換弁５との間の距離は、外径Ｄの約０．４倍に相応する。直径Ｄと距離Ｅとの関係は、ここでは比率Ｄ／Ｅで表されて、約２．４である。通常の各実施形態において比率Ｄ／Ｅは、１．５から３．５の間であり得る。

【0032】

距離Ｅは、平面εで与えられ、当該平面はシリンダ回転軸８に対して直交するためシリンダ回転軸８の法線軸を形成する。

【0033】

ガス弁回転軸１９と点火プラグ回転軸１６との交点は、受容スリーブ１４の外側において燃焼室２からカバー面９の方向へ向くように配置されている。

【0034】

受容スリーブ１４とプレチャンバシェル１８の周りには、各符号Ｋで示される各冷却室と各冷却路とが配置されている。各ガス交換路４の周りにもシリンダヘッド１の冷却のための各冷却室Ｋが設けられている。個々の作動流体を互いから保護するために各シールが設けられている。

【0035】

ガス弁回転軸１９に沿ってガス弁２０が配置されている。ガス弁２０は、ガス路２１に達し、当該ガス路自体はガス弁２０をプレチャンバ１７に対して流体連通している。

【0036】

受容スリーブ１４は、ファイヤカバー３から高さＨを越えて延伸している。当該高さにおいて弁ばね７の第一の端部１０が支持面２２上に位置している。図示される実施形態において受容スリーブ１４は開口部１３内においてほぼカバー面９まで到達している。

【0037】

受容スリーブ１４、受容スリーブ１４内における各要素ならびにプレチャンバシェル１８は、図２において拡大して図示されている。ここではガス弁回転軸１９が点火プラグ回転軸１６に対して傾斜していることがよく見受けられる。図示される実施形態における傾斜角度φは、約１．５度である。傾斜角度φは、別法の各実施形態においては０．５度から５度の間である。ガス弁２０は、シリンダヘッド１のカバー面９の方向に向かって点火プラグ１５に対して傾斜している。

【0038】

ここで点火プラグ１５は、シリンダボアのシリンダ回転軸８とプレチャンバ１７とに対して同心円状に配置されている。

【0039】

ガス弁２０は特に小さく、点火プラグ１５に対する間隔Ａが極めて小さい。傾斜角度φにおける傾斜によって設置スペースがさらに減少される。これによってシリンダヘッド１のカバー面９に対する間隔Ａがますます減少する。

【0040】

受容スリーブ１４は、自身の内部において凹部２３を有する。凹部２３は、ガス弁２０と点火プラグ１５との両方のために受容スリーブ１４を鋳造することによって形成される。凹部２３の表面Ｏは機械加工されない。

【0041】

ガス弁２０と点火プラグ１５とは、共に燃焼室２から凹部２３内へと達する。

【0042】

受容スリーブ１４においてガス弁２０を受容および固定するためにガス弁受容面２４が設けられている。ガス弁受容面２４は、ガス弁２０のための加工面２５に沿って機械加工によって形成される。

【0043】

同様に受容スリーブ１４において点火プラグ１５を受容および固定するために点火プラグ受容面２６が存在する。点火プラグ受容面２６もまた、点火プラグ１５のための第二の加工面２５に沿う機械加工によって形成される。

【0044】

ガス弁受容面２４と点火プラグ受容面２６とは例えば円柱状に構成される。

【0045】

図示される実施形態において点火プラグ１５とガス弁２０とは、それぞれ各ボア内に配置されている。

【0046】

プレチャンバシェル１８は、詳細には図示されない接続部を介して受容スリーブ１４と連結されていることが好ましい。

【0047】

ガス弁２０および点火プラグ１５のための各加工面２５は、図２および図３において破線によって示されている。

【0048】

各加工面２５は、受容スリーブ１４内では重畳せず、受容スリーブ１４内において常に互いに対して距離を有する。

【0049】

図３において図２における受容スリーブ１４とプレチャンバシェル１８のさらに拡大した詳細が図示されている。

【図1】

【図2】

【図3】

【国際調査報告】