JP2014533799A - 燃焼方法及び内燃機関 - Google Patents

Abstract

直噴式内燃機関自己着火燃焼方法であり、噴霧が、噴霧分配形状において、それぞれ第１、第２、第３の部分流に分割され、第１の部分流はピストンキャビティの中に、第２の部分流はピストンステップを介してピストンクラウンとシリンダヘッドとの間に、第３の部分流は、それぞれの噴霧から出発して、ピストンステップに沿って反対方向且つ円周方向両側に拡散し、２つの噴霧の間で、ピストンステップの範囲内においてそれぞれの第３の部分流が互いに衝突し、半径方向に内側へ方向転換し、第１の部分流及び第２の部分流が、第１の燃焼フロント及び第２の燃焼フロントを形成し、それぞれ一緒に内側へ方向転換する部分流は、噴霧の間にあるギャップの中へと半径方向に内側へ向かう第３の燃焼フロントを形成し、主にスワール、スキッシュ流及び噴霧流から形成される、合成流によって、噴霧が噴霧分配形状の上流でピストン側に偏向する。【選択図】図３ｃ

Description

本発明は、請求項１の前提部分の特徴を備える、直噴式内燃機関のための自己着火を備える燃焼方法に関する。本発明は、さらに、そのような種類の燃焼方法を実行するための、請求項１１の前提部分の特徴を備える内燃機関、詳細には自動車の内燃機関に関する。

特許文献１から、そのような種類の燃焼方法を実現するための自己着火式内燃機関が知られている。そのために、この内燃機関は、少なくとも１つのシリンダを備え、このシリンダの燃焼室は、側面がシリンダ壁によって区画され、軸方向の一方の側はシリンダヘッドによって区画され、軸方向のもう一方の側はシリンダ内を移動可能なピストンによって区画されている。シリンダ壁はシリンダの長手方向軸を規定している。さらに、この内燃機関は、シリンダごとに１つのインジェクションノズルを具備し、このインジェクションノズルは、燃焼室に対して同軸に、又は長手方向中心軸に対してほぼ同軸に、シリンダヘッド内に配置されている。それぞれのピストンは、この場合、段付きピストンとして成形されており、この段付きピストンは、リング状に円周を囲むピストンクラウンに対して軸方向に窪んだ形でピストン内に配置されている、リング状に円周を囲むピストンステップを有し、このピストンステップは、リング状に円周を囲む噴霧分配形状を介して、ピストンステップに対し軸方向に窪んだ形でピストン内に配置されているピストンキャビティに移行する。それぞれのインジェクションノズルは、このノズルが、燃焼プロセスのために同時に複数の噴霧を星状に燃焼室内に噴射できるように設計されている。周知の燃焼方法では、噴霧が、噴霧分配形状において、主にピストンキャビティの中に流入する第１の部分流と、主にピストンステップを超えてシリンダ壁及びシリンダヘッドの方向にピストンクラウンまで拡散する第２の部分流とにそれぞれ分かれる。第１及び第２の部分流から、それぞれ第１及び第２の燃焼フロントが形成される。さらに、それぞれの噴霧は、噴霧分配形状に衝突した後、ピストンステップにおいてそれぞれ第３の部分流に分かれ、これらの部分流は、それぞれの噴霧から出発して、ピストンステップに沿って反対方向且つ円周方向両側に拡散する。この燃焼方法のさらなるプロセスでは、円周方向にそれぞれ隣り合う２つの噴霧の間で、ピストンステップの範囲内においてそれぞれ第３の部分流が互いに衝突し、半径方向に内側へ方向転換する。この第３の部分流の形成及びガイドは、噴霧が噴霧分配形状及びピストンステップに衝突することによって引き起こされる。第３の部分流がピストンステップから離れていく結果、第３の燃焼フロントが形成され、この燃焼フロントは、主として半径方向へギャップの中に拡散し、このギャップは円周方向に隣り合う噴霧の間に形成されている。このような種類の燃焼方法は、各噴霧について、空間的に、それぞれ主に３つの燃焼フロント又は火炎フロントが燃焼室内に拡散するため、３フロント燃焼方法とも呼ぶことができる。

燃焼フロントは、燃焼室内の使用可能なスペースを効率的に利用するので、この周知の燃焼方法により、燃焼室内で使用可能なフレッシュガス又はフレッシュガスと排ガスとの混合気が大きな範囲で利用され、このことが、とくに、燃焼プロセス中の煤の形成を大幅に軽減する。さらに、両側の第１の燃焼フロントに対して時間的に遅れて燃焼する第３の燃焼フロントにより、局部的な噴射温度が低下するため、ＮＯｘ形成が防止される。

第３の燃焼フロントを形成するため、隣り合う噴霧の第３の部分流は、ピストンステップの中で大きな衝撃でぶつかり合う。第３の部分流の衝撃は、第３の部分流の質量とその速度の積から求められる。第３の部分流の衝撃が十分に大きい場合、第３の部分流は、ピストンステップの中で衝突すると、ピストンステップによって固定又は開放されているスペースを出て燃焼室内で方向転換する。この場合、それぞれ一緒に方向転換する第３の部分流は、第３の燃焼フロントを形成することができ、この第３の燃焼フロントは、主としてそれぞれの噴霧間の長手方向中心軸の方向に向けられている。好ましくは、第３の燃焼フロントによって燃焼室内に渦が発生するため、燃焼室へ再循環する排ガスの適合性が上昇し、これにより、燃焼室内におけるＥＧＲ割合が上昇して、ＮＯｘ排出をさらに軽減することができる。しかしながら、この周知の燃焼方法では、噴霧分配形状において、最適に決められた３つの部分流に噴霧を分配するための期間又はクランク角を少ししか使用できないため、第３の燃焼フロントを形成するための最適な条件が僅かな負荷領域及び回転領域でしか揃わないことから、従来のディーゼル燃焼に比べて、とくに煤の排出量を望ましい程度まで低下させることができない。

独国特許第１０２００６０２０６４２Ａ１号

本発明は、自己着火式燃焼方法又はこれに適する内燃機関について、とくに、送り込まれる燃料を３つの部分流により良く分配することを特徴とする、改善された実施形態を提供するという問題に取り組んでいる。これにより、ピストンが下方へ動く際に、従来よりも長く当該燃焼方法を維持することができるようになる。

この問題は、本発明の場合、とくに独立請求項の対象によって解決される。有利な実施形態は従属請求項の対象である。

本発明は、噴霧分配形状の噴霧上流側部分で、噴霧をピストン方向に偏向するという基本的な考え方に基づいている。この措置により、噴霧は、膨張工程が開始される間に、シリンダヘッドから遠ざかるピストンの方向に進むことができる。その後、ピストンがシリンダヘッドから遠ざかる場合にも、噴霧はさらに噴霧分配形状に衝突するか、又は噴霧分配形状の付近でピストンに衝突することができるため、引き続きそれぞれの噴霧が３つの部分流に分割される。このことにより、より大きな期間又は拡大されたクランクシャフト角を、それぞれの噴霧の最適な分割に使用することができる。噴射時間、噴射圧力及び噴射タイミングを変更することにより、とりわけ噴射開始を変更することにより、十分に大きな燃料量及び燃料速度を備える第３の部分流が発生する。従って、この第３の部分流に内在する衝撃も十分に大きいことから、２つの隣り合う噴霧間のギャップの中に第３の燃焼フロントが形成され、これによって燃焼室内では空間的に分配された燃焼エア又は燃焼エアと排ガスの混合気を最適に利用できるため、とくに煤の排出量を低下させることが可能となる。さらに、本発明に基づく噴霧の方向調整によって、噴霧は、主に噴霧分配形状又は隣接するピストン部分に当たり、ピストンクラウンの上を通り過ぎずに直接シリンダ壁に衝突することから、シリンダ壁が第２の部分流の燃料で濡れることは、少なくとも大幅に軽減される。さらに、このピストンステップによって、それぞれの噴霧から第３の部分流が分離されるため、第２の部分流に使用できる燃料はより少なくなり、このことから、第２の部分流に内在する衝撃も小さくなるため、第２の部分流の侵入深さも低減される。さらに、第２の部分流がピストンステップにおいてシリンダヘッド側へ軸方向に偏向することにより、シリンダヘッドとピストンとの間で第２の部分流が滞留するため、噴射によって第２の燃焼フロントの中に流れ込む燃料が軽減され、このことにより、第２の部分流又は第２の燃焼フロントの半径方向への拡散が抑制される。好ましくは、この第２の効果により、第２の燃焼フロントと、比較的冷たいシリンダ又はシリンダ壁との接触を最小化することができるため、第２の燃焼フロントとシリンダ壁との不都合な熱伝達が大幅に低下し、それによって、比較的冷たいシリンダ壁において第２の燃焼フロントから煤が形成されるのを軽減することができる。さらに、シリンダ壁からオイルが洗い流されること、及び煤がエンジンオイルに流入することを軽減することができる。

本発明により、スキッシュ流及びスワール及び噴霧によって合成流が生み出され、この流れのベクトルは、ピストンキャビティの上部でシリンダの長手方向中心軸に対して同軸に、ピストンキャビティ側に形成される、少なくとも１つの主要部分を有している。この場合、スキッシュ流は、ピストンクラウンとシリンダヘッドとの間に形成され、主としてシリンダ壁からシリンダの中心方向に向けられている。スワール又は燃焼エアの旋回は、主として、シリンダの長手方向中心軸を中心にして流れる。噴霧は、燃焼室で拡散する噴霧の過程で形成され、このとき、この噴霧を取り囲む燃焼エアは噴霧側に取り込まれる。合成流は、ピストンキャビティの上方で、噴霧分配形状に対して半径方向に内側へずれて、すなわち噴霧分配形状の噴射上流で噴霧に当たり、この噴霧はピストン方向に偏向する。

より有利な実施形態によれば、噴霧が噴射されることによって、噴霧が、最初は中心から外れた部分、すなわちピストンキャビティの方へずれて噴霧分配形状に当たり、噴射の過程で、噴霧分配形状の中心を通り、最終的にピストンステップの方へずれて噴霧分配形状に衝突する。言い換えると、拡散する噴霧は、最初にピストンステップの方へずれて噴霧分配形状に当たるのではなく、噴射の次の過程でようやく当たることから、噴射された燃料の量を、第１の部分流、第２の部分流及び第３の部分流に最適に分割することができ、これにより、とくに第３の部分流は十分に高い衝撃を保持しているため、衝突の際に第３の燃焼フロントとして形成されることができる。このことは、シリンダヘッドから離れるピストンの膨張行程と共に変化するのではなく、本発明に基づく、ピストン方向への噴霧の偏向は、主に中心から外れてピストンステップの方へずれたままになっており、このことから、最大限の燃料量が高速でピストンステップの中に流入し、第３の部分流がピストンステップの中で円周方向に拡散する。

より有利な実施形態によれば、噴霧は、最初は中心から外れて、すなわちピストンキャビティの方へずれて噴霧分配形状に当たり、噴射過程の後の方でピストンが下方へ動く際に噴霧分配形状に衝突するように噴射される。このことは、噴射圧力に応じて短い噴射時間を有する噴射量に該当するため、噴霧はその噴射時間の最後で噴霧分配形状に衝突する。好ましくは、噴射量がより少ない場合にも、本発明における合成流は噴霧に作用することにより、噴射された燃料量を、引き続き、第１の部分流、第２の部分流及び第３の部分流に最適に分割することができる。

さらなる有利な実施形態によれば、それぞれのインジェクションノズルを使って、同時に７〜１２、好ましくは１０〜１２、とくに１０の噴霧を発生させることができる。前述した噴霧の数により、噴霧間の角度が小さくなることにより、ピストンステップにおいて互いに近づく隣り合う各噴霧は、ピストンステップでは比較的短い距離を流れれば済むことから、第３の部分流の速度は僅かに失われるものの、とくに高い衝撃で衝突して、とりわけ有利に第３の燃焼フロントを形成することができる。

それぞれの噴霧が、噴射時間のあいだ、最大４０°のクランクシャフト角度から送り込まれるという実施形態はとくに好ましい。このことにより、前述した３つの火炎フロントがとりわけ確実に実現できるため、とくに安定した燃焼を実現することができる。

他の有利な実施形態によれば、噴霧を、例えば、約１４０°〜約１６０°及び好ましくは約１５２°の角度範囲にある放射円錐角度で噴射するのがよい。

より好ましくは、放射円錐角度が、主にシリンダの長手方向中心軸に対して同軸に広がっているため、噴霧はそれぞれ同じ高さで噴霧分配形状に当たり、それにより、第３の燃焼フロントは、燃焼室内に均等に拡散することができる。

もう１つの有利な実施形態では、噴霧が、５００ｂａｒ〜２８００ｂａｒの噴射圧力で燃焼室内に送り込まれる。好ましくは、噴霧が燃焼室に高速で噴射されるため、噴霧は高い衝撃を内在しており、これにより、第３の燃焼フロントの形成が容易になる。

とくに有利な実施形態では、第１の部分流がピストンキャビティのアンダーカットの中で方向転換される。これにより、噴霧分配形状は、半径方向内側にピストンキャビティの外側の壁を超えて突き出している。それぞれの噴霧の第１の部分流又は第１の燃焼フロントは、この噴霧分配形状から出発し、アンダーカットを介してピストン中心方向に流れる。好ましくは、この改善された方向転換により、ピストンキャビティ底面又はピストンコーンのアンダーカットの移行部において、第１の部分流がほぼ接線方向に、長手方向中心軸に向かってアンダーカットを抜け出すため、ピストンキャビティ内の燃焼エアの中で第１の部分流の改善された分配が生じ、このことにより、燃焼の効率性を上昇させることができ、排出量がさらに低下する。

アンダーカットの特別な実施形態では、このアンダーカットが、ピストン直径の最大３％である。

スワールは、燃焼室の燃焼エアの範囲内でインテーク開口部及び／又はインテークポートの当該配置及び／又は方向によって、及び／又はインテークバルブのバルブシート部分の当該形状によって生み出される。インテークポート内のスワールフラップ又はスワールフラップと上述の装置との組合せを用いてスワールを発生させることもできる。燃焼エアのスワールによって、噴霧をピストン方向に変え、合成流を形成することができる。さらに、シリンダ内の給気が長手方向中心軸を中心とするスワールによって動かされるため、とりわけ、燃焼エアと、再循環ガスとの混合が改善される。

フレッシュエアから成るか、又はフレッシュエアとガス交換後に燃焼室に戻った排ガスとから成る給気にスワールを発生させるため、内燃機関には、適切なスワール発生手段を装備することができる。この種のスワール発生手段は、例えば、前述した手段である。

給気内のスワールは、例えば最大４．５のｉシータで発生させることができる。この場合、商用車エンジンでは、０．３〜２．５の比較的小さいスワールで、十分に望ましい流れを発生させることができる。排気量の小さなエンジンの場合、最大４．５のより高いスワールが有効であり得る。

特殊な実施形態では、スワールを変更することができる。これにより、有利には、スワールを作動条件に適合させることができるため、噴霧の方向調整に関してさらなる自由度を得ることができ、このことにより、本発明に基づく噴霧の方向調整が、さらに広い特性曲線範囲においてこの方向調整を安定化するために使用可能である。例えば、排気量の小さなエンジンの場合、部分負荷時ではスワールを上昇させ、全負荷時ではスワールを低下させることができる。

他の有利な実施形態によれば、すでに言及したように、ピストンの上死点では、それぞれのシリンダ内にピストンクラウンとシリンダヘッドとの間の軸方向にスキッシュがあり、このスキッシュは、ピストンの上死点において、ピストンクラウンとシリンダヘッドとの間の軸方向に、ピストン径の約０．２％〜約３．０％の範囲で、好ましくはピストン径の約０．４％〜約１．２％の範囲で軸方向の高さを有し、及び／又はピストン径の約６％〜約２２％の範囲で、好ましくはピストン径の約９％〜約１４％の範囲で半径方向の長さを有している。スキッシュのこの寸法は、結果的に発生する流れを生み出すために適したスキッシュ流を発生させるのに、とくに有利であることが判明した。

もう１つの有利な実施形態では、ピストンステップが、ピストン直径の４％〜約２０％の半径方向の広がりを有し、ピストン直径の約２．５％〜７％の軸方向の高さを有している。ピストンステップのこの実施形態では、第３の燃焼フロントをとくに有利に形成できることが判明した。

もう１つの有利な実施形態の場合、噴霧を発生させるためのインジェクションノズルは、孔径に対する孔の長さの比率が約３〜約１１の範囲に、好ましくは約４〜約８の範囲にある噴射孔を有している。

もう１つの有利な実施形態では、噴射孔が、燃焼室の反対側のインテーク側に丸み付け部を有している。この丸み付け部は、詳細には流体浸食により作られる丸み付け部によって、５％〜２５％の範囲で、好ましくは１０％〜２０％の範囲で流量の上昇が達成される。

もう１つの実施形態では、噴射孔が円錐形に形成されており、インテーク側からエキゾースト側に向かって細くなっている。

円錐形噴射孔の特殊な実施形態では、インテーク側での孔径、場合によっては丸み付け部の下流での孔径が、エキゾースト側の孔径よりも、約２％〜約２５％の範囲で大きく、好ましくは約５％〜１５％の範囲で大きく形成されている。

好ましくは、この円錐形の噴射孔により、長く延びる、比較的狭い、棍棒形の噴霧であって、高速で拡散する噴霧を発生させることができるため、燃焼室内では噴霧が僅かしか広がらないことにより、噴霧は高い衝撃で噴霧分配形状に衝突することができる。

もう１つの有利な実施形態では、ピストンに、さらにピストンコーンが形成されており、このピストンコーンはピストンキャビティ内に同軸に、かつ中心に形成されている。好ましくは、このピストンコーンが、噴霧の噴射円錐角よりも小さい円錐角を有している。例えば、この円錐角は、約１２４°±１０°、詳細には約１２４°±５°であってよい。ピストンコーンのコーン先端は、ピストン又はシリンダの長手方向中心軸がこの先端を通り、ピストンクラウンに対して、及び好ましくはピストンステップに対しても、軸方向にピストンの方へずれて配置されており、すなわち、コーン先端は、ピストンクラウンに比べ、またとくにピストンステップに比べて軸方向に深くピストン内に配置されている。

本発明のその他の重要な特徴及び利点は、従属請求項、図、及びそれらの図に基づく関連する説明に示されている。

前述した特徴及び以下に説明する特徴は、それぞれに示された特徴の組合せだけではなく、本発明の範囲から出ることなく、その他の組合せ又は単独でも適用可能であることは自明である。

本発明の有利な実施例がそれらの図の中に簡単に示されており、以下の説明においてその実施例を詳細に述べる。この場合、同一又は同様の構成部品又は機能の同じ構成部品には同一の記号が付されている。

シリンダ部分における内燃機関の縦断面図である。 ピストンを軸方向上側から見た図である。 燃焼状態ａにおける、図１のピストンを分割した概略縦断面図である。 燃焼状態ｂにおける、図１のピストンを分割した概略縦断面図である。 燃焼状態ｃにおける、図１のピストンを分割した概略縦断面図である。 燃焼状態ａにおける、上側から見た図２の部分図である。 燃焼状態ｂにおける、上側から見た図２の部分図である。 燃焼状態ｃにおける、上側から見た図２の部分図である。 噴射孔部分におけるインジェクションノズルの概略縦断面図である。

図１に従って、内燃機関１、詳細には自動車、とくに商用車及び乗用車の両方で使用することのできる内燃機関１は、少なくとも１つのシリンダ２及び各シリンダ２のインジェクタ（図示されていない）のインジェクションノズル３を具備している。図１の内燃機関１では、この種のシリンダ２の部分のみが示されている。基本的に、内燃機関１は、２つ以上のシリンダ２を有することができる。それぞれのシリンダ２は、クランクケース４内に形成されており、このクランクケースには、通常、シリンダヘッド５が配置されている。

それぞれのシリンダ２には、燃焼室６が、側面をシリンダ壁７によって、軸方向の一方の側をシリンダヘッド５によって、軸方向のもう一方の側をピストン８によって区画されており、このピストンはシリンダ２内を移動可能に配置されている。円筒形のシリンダ壁７は、シリンダ２の長手方向中心軸９を規定している。インジェクションノズル３は、本例では、燃焼室６に対して同軸にシリンダヘッド５内に配置されている。

図１及び２に従って、ピストン８は段付きピストンとして形成されている。この種の段付きピストン８は、長手方向中心軸９に関してリング状に円周を取り囲むピストンステップ１０、長手方向中心軸９に関してリング状に円周を取り囲むピストンクラウン１１ならびに長手方向軸中心軸９に関して同軸に配置されているピストンキャビティ１２を有している。この場合、ピストンステップ１０は、ピストンクラウン１１に比べ軸方向に深くピストン８内に形成されている。ピストンキャビティ１２は、ピストンステップ１０に比べ軸方向にさらに深くピストン８内に形成されている。ピストンステップ１０の断面は、角度をつけて形成されており、軸方向に延びるステップ壁１３を有しており、このステップ壁は、凹形に湾曲した移行壁１４を介して、半径方向に平坦なステップ底面１５に移行している。ステップ壁１３は、平坦なピストンクラウン１１に移行する。ステップ底面１５には、丸みを付けられたエッジ部分（以下に噴霧分配形状１６と呼ぶ）が続き、これはより深くにあるピストンキャビティ１２に移行している。ステップ壁１３、移行壁１４、ステップ底面１５も、噴霧分配形状１６も、長手方向中心軸９に関してリング状に、詳細には円形に、円周を取り囲む形で形成されている。

ピストン８は、さらにピストンコーン１７を有し、これは、ピストンキャビティ１２の範囲内に同軸かつ同心に形成されている。ピストンコーン１７は、円錐角１８を有し、シリンダヘッド５の方向に細くなっている。ピストン先端１９は、ピストンクラウン１１に比べ深くピストン８内に配置されている。この実施例では、ピストンクラウン１１は、長手方向中心軸９に対して垂直に通る平面に広がっている。ピストンステップ１０も、その大部分が、長手方向中心軸９に垂直な平面に広がっている。

図１による実施例では、噴霧分配形状１６が、半径方向の内側を向いて、ピストンキャビティ１２の半径方向外側の外壁２０の上方に少し突き出している。従って、ピストンキャビティ１２は、噴霧分配形状１６に対してアンダーカット２１を有している。

噴霧分配形状１６は、丸みを付けられた、リング状に円周を取り囲む突出部の形で、ステップ底面１５とピストンキャビティ１２の外壁２０との間に形成されている。アンダーカット２１が設けられていない場合、噴霧分配形状１６は、丸みを付けられた、リング状に円周を取り囲む、ほぼ直角の断面を有するエッジとして、ステップ底面１５とピストンキャビティ１２の外壁２０との間に形成することができる。

図１に示されていように、インジェクションノズル３は、同時に複数の噴霧２２を発生することができるように設計されており、これらの噴霧は、インジェクションノズル３の長手方向中心軸９に関して星状に、燃焼室６内にほぼ半径方向に拡散する。重要なことは、噴霧２２が、半径方向に遠ざかる場合に、長手方向中心軸９に対して同軸に拡散することである。それぞれの噴霧２２は、傾斜した長手方向中心軸２３に沿って生じ、この軸はそれぞれの噴霧２２の拡散方向を規定する。噴霧２２は全体として、噴射円錐角２４を有する円錐形状をもっている。個々の噴霧２２は、燃焼室６内をそれぞれ棍棒形状に拡散する。該当する棍棒形状は、図１では、符号２５で示されている。以下の説明では、個々の噴霧２２ならびにその結果発生するさらなる噴霧又は部分流を、簡略化して矢印で示す。噴霧２２、及びこの噴霧２２から分離する個々の部分流が、それぞれ、拡散する燃料噴霧又は燃焼エアと燃料とから成る噴霧を表していることは明らかであり、この噴霧は、少なくともその外側ですでに燃焼室６の酸素と反応することができ、従って、火炎フロント又は燃焼する燃料‐空気混合気を形成している。さらに明らかなことは、噴霧２２が、主にその長手方向中心軸２３に沿って、最初はほぼ液体の形で流れ、その側端部だけが燃焼室６内の燃焼エアと共に空気‐燃料混合気を形成することであり、このとき、液体の燃料は、燃焼プロセスの過程でさらに気化し、燃焼エアと混ざり合う。

以下に、とくに図３及び４を用いて、自己着火式、詳細にはディーゼル燃料などによって作用する、本発明に基づく燃焼プロセスを詳しく説明する。燃焼プロセスを準備するため、それぞれのシリンダ２では、従来の方法でガス交換が行われるため、それぞれの燃焼室６には、引き続き、フレッシュエアから成る給気又はフレッシュエアと再循環排ガスとから成る給気が存在している。燃焼室６のフレッシュエアから成る給気又はフレッシュエアと再循環排ガスとから成る給気は、さらにスワール２６が加えられ、このスワールは図４ａ〜４ｃにおいてブロック型矢印によって示されている。従って、スワール２６又はスワール流は、長手方向中心軸９を中心とする給気の回転、すなわち円周方向への流れに該当する。以下、すべての流れ又は燃焼室６における給気の個々の流れの主な方向ベクトルが、ブロック矢印で表示されている。さらに、噴射された燃料、すなわち噴霧２２、及びそこから分離する部分流は、簡単な矢印によって表されている。これらの矢印は、主に方向ベクトルを示している。

図１に示されているように、ピストン８は、圧縮工程においてシリンダヘッド５に最大限接近し、これにより、軸方向に、ピストンクラウン１１と、このピストンクラウン１１に軸方向に対向しているシリンダヘッド５のリング部２７との間にスキッシュ２８が生じ、このスキッシュは、半径方向に一定のスキッシュ長さ２９及び軸方向に一定のスキッシュ高さ３０を有している。この場合、スキッシュ長さ２９は、主に、シリンダ壁７とステップ壁１３との間の半径方向の距離に相当する。この場合、スキッシュ高さ３０は、ピストン８の上死点におけるリング部２７とピストンクラウン１１との間の軸方向の距離に相当する。

上死点付近では、シリンダヘッド５へ向かうピストン８の動きによって周知のスキッシュ流３１が発生し、この流れは図３ａ〜３ｃにブロック矢印によって示されている。このスキッシュ流３１は、主に半径方向に、長手方向軸９の方へ向いている。ピストン８がシリンダヘッド５から離れる場合、スキッシュ流３１は発生し得ないことは明らかである。しかし、燃焼室６における給気の慣性により、又はスキッシュ流３１が加えられる燃焼室６の給気の割合により、ピストン８が下方に向かっている場合も、圧縮工程において形成されたスキッシュ流３１が引き続き存在し、少なくとも噴射終了まで作用している。

図３ａ及び４ａに従って、インジェクションノズル３は、自己着火モードにおける燃焼プロセスのため、同時に複数の噴霧２２を発生させ、これらの噴霧は、燃焼室６に星状に拡散する。この場合、噴霧２２は、噴射円錐角２４に対して、噴霧２２が噴霧分配形状１６に直接衝突するのではなく、中心から外れて、すなわちピストンキャビティ１２のアンダーカット２１又は外壁２０の方へずれて衝突するように、噴射時点におけるピストン８のポジションが決められているため、噴霧は、外壁２０と噴霧分配形状１６との間の部分に存在している。図１には、このことが、噴霧２２の噴霧分配形状１６への衝突開始時における噴霧２２の長手方向中心軸２３によって明確に示されている。この時点では、スワール２６、スキッシュ流３１及び噴霧流３２が燃焼室６の中に存在する。噴霧流３２は、噴霧２２を取り囲む燃焼エアの引込みによって生じる給気の流れである。噴霧流３２は、噴霧２２とシリンダヘッド５との間のブロック矢印によって示されており、明らかな方向ベクトルを有し、この方向ベクトルは、噴霧２２の長手方向中心軸２３に対してほぼ平行に延びている。スワール２６は明らかな方向ベクトルを有し、この方向ベクトルは、長手方向中心軸９又はピストン８に対して接線方向に向けられており、ブロック矢印によって表されている。スキッシュ流３１は明らかな方向ベクトルを有し、この方向ベクトルは、長手方向中心軸９の方向に対して横方向に延び、ブロック矢印によって表されている。

図３ｂ及び４ｂに従って、噴霧分配形状１６に衝突する噴霧２２は、次の噴射過程において、第１の部分流３３、第２の部分流３４及び第３の部分流３５に分割される。この場合、ピストン８は、さらにシリンダヘッド５又はインジェクションノズル３から離れているため、噴霧２２が噴霧分配形状１６に衝突すると、噴霧はむしろ噴霧分配形状１６の中心方向又はステップ底面１５の方へ移動する。この場合、第１の部分流３３は、ピストンキャビティ１２の中に流れ込む。第２の部分流３４は、ピストンステップ１０を過ぎてピストンクラウン１１まで、シリンダ壁７及びシリンダヘッド５又はシリンダヘッド５のリング部２７の方向に流れる。第３の部分流３５は、ピストンステップ１０において噴霧２２の長手方向中心軸２３から開始して、互いに逆方向にピストンステップ１０を流れる。第３の部分流３５はステップ壁１３に衝突して分割され、噴霧２２から左右へ流出する。図３ｂ〜３ｃには、第３の部分流３５の主な方向ベクトルが太い点で示されており、スワール２６の主な方向ベクトルは中心に点のある円によって示されている。この場合、図４ｂ及び４ｃには、見やすくするために第１の部分流３３は示されていない。第１の部分流３３は、燃料室６内に第１の主火炎フロントを形成する。第２の部分流３４は、燃料室６内に第２の主火炎フロントを形成する。この場合、噴霧２２から分離した燃料は、主に燃焼室６の燃焼エアと混ぜられ、点火される。

図４ｃに基づき、次の燃焼過程において、円周方向に隣り合う２つの噴霧２２は、ピストンステップ１０の範囲内で、一方の噴霧２２の第３の部分流３５と、これに隣り合う噴霧２２の第３の部分流３５とが円周方向に互いに衝突して第３の燃焼フロント３６にまとまり、ピストンステップ１０のステップ壁１３から半径方向に離れ、円周方向にそれぞれ２つの隣り合う噴霧２２の間に形成されているギャップ３７の中に、半径方向内側へと拡散する。２つの隣り合う噴霧２２がまとまった第３の部分流３５は、燃焼室６内で第３の主火炎フロントを形成する。

従って、燃焼室６には、全部で３つの主要な、空間的に拡散している火炎フロントが生じるため、この燃焼方法は、結果的に、３フロント燃焼方法と呼ぶことができる。

第３の燃焼フロント３６を安定して形成するためには、第３の部分流３５が燃焼量を十分に有し、十分に高い衝撃を有するために高速であることが重要である。このことは、シリンダヘッド５に対してピストン８が遠ざかることによって、本発明に係る噴霧２２が方向調整されることにより促進される。この方向調整によって、噴霧２２により燃焼室６に運び込まれる燃料は、この燃料が３つの部分流３３、３４、３５を形成するために最適に分割されるように、引き続き、噴霧分配形状１６に衝突することができる。スワール２６、スキッシュ流３１及び噴霧流３２のそれぞれの主な方向ベクトルから、本発明によれば、合成流３８が生じる。合成流３８は、少なくとも１つの主な方向ベクトル又は主な流れ成分を有し、この成分は噴霧２２とシリンダヘッド５との間に形成され、図３ｂ及び３ｃにおいてブロック矢印３８によって示されている。合成流３８は、図３ｂ及び３ｃに基づいて、噴霧分配形状１６の上方で適切にそれぞれの噴霧２２に当たり、この噴霧をピストン８側に偏向する。このことにより、噴霧２２は、噴霧分配形状１６への衝突に関して、合成流３８によって方向調整される形で、すでに膨張行程にある、つまりシリンダヘッド５から遠ざかっていくピストン８の動きに対応することができる。ここで実現されている噴霧２２のピストン８側への流体的な噴霧２２のガイド又は偏向は、この場合、時間的には噴霧２２が噴霧分配形状１６に最初に衝突した後に、常に定まった時点で行われる。

さまざまな流れ２６、３１及び３２と、そこからの合成流３８又は図３ｂ及び３ｃに示されている主な方向ベクトルとを分かりやすくするため、図３ｂでは、すべての流れ２６、３１、３２及び３８がブロック矢印で示されている。見やすくするため、図３ｃでは、本発明に重要な、合成流３８だけが示され、図４ｃではどの流れも示されていない。合成流３８により、噴霧２２は、シリンダヘッド５又はインジェクションノズル３から遠ざかるピストン８に合わせて方向調整されるが、それは、合成流３８によって噴霧２２が噴霧分配形状１６の上方でピストン８側に偏向、又は湾曲することによって行われる。図３ｂ及び３ｃでは、それぞれ連続的な噴霧２２の湾曲が、見やすくするために、屈曲噴霧３９として表されている。

強調しなければならないのは、この３フロント燃焼方法により、燃焼室６において、噴射が終了するまで燃焼フロント３３、３４、３６に燃料又は燃料と給気から成る混合気を継続的に供給可能である燃焼過程が保証されることである。この場合、第１の燃焼フロント３３と第２の燃焼フロント３４とが最初に形成され、続いて第３の燃焼フロント３６が続く。この継続的なプロセスの時間経過の中では、噴霧２２が最終的にある程度正確に、ステップ底面１５の方向に噴霧分配形状１６又はステップ底面１５に衝突するようになるまで、噴霧２２は噴霧分配形状１６の上を通り過ぎる。このプロセスの過程において、噴霧２２の長手方向中心軸２３をさらに噴霧分配形状１６の部分に強制的に偏向する、合成流３８が形成されるため、噴霧２２の長手方向中心軸２３は、ステップ壁１３の上を通り過ぎることができず、さらにはピストンクラウン１１に当たることもできないことから、第２の部分流又は燃焼フロント３４は比較的小さな量に留まり、シリンダ壁７に接触することはほとんどなく、第３の部分流３５は十分な量の燃料を使用することができる。

図３ａ〜３ｃ及び４ａ〜４ｃに明示されている噴霧２２のピストン８への衝突及び噴霧２２の３つの部分流３３、３４、３５への分割は、長い噴射時間をもつ大きな噴射量に適し、当然ながら噴射圧力及び噴射開始によって異なっている。例えば内燃機関の全負荷モードにおける噴射よりも噴射量が小さい場合は、通常、それに応じて噴射時間も短くなる。この場合は、図３ｂに示されているように、噴射が終了する前に、噴霧２２が、部分的にのみ噴霧分配形状１６の上を通り過ぎていることも起こり得る。ここでは、そのような噴霧２２が噴射期間の最後にピストンステップ１０の方へずれて、噴霧分配形状１６に衝突しなくても、本発明による合成流３８がこの噴霧にも影響を及ぼす。それでもなお、図４ｃに示されているように、噴霧２２が棍棒形状２５を有していることにより、すなわち、棍棒形状２５を備える棍棒形状混合気噴霧が噴霧２２の長手方向中心軸２３を取り囲み、この混合気噴霧は噴霧分配形状１６で、ピストンキャビティ１２の中に流れ込む第１の部分流３３と、第２の部分流３４と、ピストンステップ１０の方向に流れる第３の部分流３５とに分割されることにより、第３の燃焼フロント３６が発生する。

噴霧分配形状１６の下方のピストンキャビティ１２は、外壁２０の部分にアンダーカット２１を有している。ほぼ半径方向に形成されているアンダーカット２１により、ピストンキャビティ１２の中に流入する、それぞれの噴霧２２の第１の部分流３３は、アンダーカット２１の部分で方向転換するため、第１の部分流３３は長手方向中心軸９の方向に対し横方向にアンダーカット２１から離れる。このことにより少なくとも、第１の部分流３３は、主にピストンコーン１７に対して平行に拡散する。この場合、燃焼室６内では、長手方向中心軸９に対してほぼ平行にシリンダヘッド５側に向けられている明らかな方向ベクトルをもつ縦方向流れ４０が発生し得るため、第１の部分流３３がピストンコーン１７から僅かに離脱することもでき、第１の部分流３３はシリンダヘッド５側に偏向する。縦方向流れ４０は、図３ｂ及び３ｃにおいてブロック矢印で示されている。図３ｂ及び３ｃにおいては、この第１の燃焼フロント３３の離脱が、ピストンコーン１７から離れていく矢印によって表されている。好ましくは、これによって、第１の部分流３３とピストンコーン１７との接触を大幅に防ぐことができるため、ピストンコーン１７の部分では、ピストン８との接触によって第１の部分流３３から熱が逃げないので、燃焼室６内にある給気との混合を良好に行うことができ、このことが、さらに燃焼効率を全体的に改善する。

ピストン８のポジションにより、時間に応じてそれぞれの噴霧２２の適切な偏向が生じ、ここに提案された３フロント燃焼方法を実現するため、それぞれのインジェクションノズル３が７〜１２個、好ましくは１０〜１２個の、とくに１０個の噴射孔４１を有している場合は、とくに有利であることが判明しており、これらの噴射孔の１つが図５に例として示されている。これによれば、それぞれのインジェクションノズル３は、７〜１２又は１０〜１２、好ましくはちょうど１０の噴霧２２を発生させることができる。

インジェクションノズル３の噴射孔４１は、この場合、長手方向中心軸９に対して、例えば噴射円錐角２４が約１４０°〜約１６０°の角度範囲にあるように調整されている。しかし、噴射円錐角は１５２°±１°であるのが好ましい。

スワール２６は、好ましくは約０．３〜約４．５、さらに好ましくは約０．８〜２．５のｉシータ範囲にある。このスワール数ｉシータは、周知の方法で、例えば、Ｔｉｐｐｅｌｍａｎｎによる整流器旋回測定法を使って特定することができる。

一般的なスワール発生手段は、この場合、インテークポートの配置及び方向ならびにインテーク開口部の形状である。同様に、スワールを発生させるためのインテークバルブのバルブシートも設定することができる。さらに、スワールフラップをインテークポート内に設けることも知られている。スワール発生のための方法はすでに周知であるため、詳細には説明しない。

スキッシュ２８は、好ましくはスキッシュ高さ３０を有し、この高さは、図２に４２の符号で示されているピストン径の約０．３％〜約２．５％の範囲にあってよい。好ましくは、スキッシュ高さ３０は、ピストン径４２の０．５％〜約１．２％の範囲にある。スキッシュ長さ２９は、好ましくはピストン径４２の約６％〜約２２％の範囲にあり、さらに好ましくはピストン径４２の約９％〜約１４％の範囲にある。

図５に示すように、それぞれの噴射孔４１は、孔長さ４３及び孔径４４を有している。孔径４４に対する孔の長さ４３の比率は、好ましくは約３．０〜約１１．０の範囲、さらに好ましくは約４．０〜約８．０の範囲にあるのがとくに有利であることが判明した。図５に示されている例では、それぞれの噴射孔４１が、インテーク側４５からエキゾースト側４６の方へ細くなる形で、円錐形に形成されている。これに応じて、孔径４４も孔長さ４３に沿って変化する。とくに、孔径４４は、インテーク側４５、場合によっては丸み付け部４７の下流で、エキゾースト側４６の孔径４４よりも約２％〜約２５％、好ましくは約５％〜約１５％大きくてもよい。

図５に示されている噴射孔４１は、そのインテーク側４５に丸み付け部４７を有し、この部分は例えば流体浸食により作ることができる。

それぞれの噴射孔４１の長手方向中心軸４８は、噴霧２２の長手方向中心軸２３を決定し、シリンダ２の長手方向中心軸９と角度４９を成しており、この角度は噴射円錐角２４の半分の大きさである。

ここで提案されている自己着火式燃焼方法は、直噴式内燃機関のために設けられている。この方法は、好ましくはディーゼルエンジンで実現することができる。基本的には、ここで提案されている自己着火式燃焼方法の実現は、これが直噴式で作動すれば、ガソリンエンジンの場合にも考えられる。

Claims (20)

1. 直噴式内燃機関（１）のための自己着火を備える燃焼方法であり、
   前記内燃機関（１）は、少なくとも１つのシリンダ（２）を備え、該シリンダの燃焼室（６）は、側面がシリンダ壁（７）によって区画され、軸方向の一方の側はシリンダヘッド（５）によって区画され、軸方向のもう一方の側は前記シリンダ（２）内を移動可能なピストン（８）によって区画されており、
   前記ピストン（８）が、リング状に円周を囲むピストンクラウン（１１）に対して軸方向に窪んだ形で前記ピストン（８）内に配置されている、リング状に円周を囲むピストンステップ（１０）を有し、該ピストンステップは、リング状に円周を囲む噴霧分配形状（１６）を介して、前記ピストンステップ（１０）に対し軸方向に窪んだ形で前記ピストン（８）内に配置されているピストンキャビティ（１２）に移行し、
   前記シリンダ（２）には、前記シリンダヘッド（５）内に配置されているインジェクションノズル（３）が割り当てられており、
   自己着火モードにおける燃焼プロセスのために、前記インジェクションノズル（３）によって、同時に複数の噴霧（２２）が星状に前記燃焼室（６）内に噴射され、
   前記噴霧（２２）が、前記噴霧分配形状（１６）において、それぞれ第１の部分流（３３）、第２の部分流（３４）及び第３の部分流（３５）に分割され、
   前記第１の部分流（３３）は、前記ピストンキャビティ（１２）の中に流れ込み、前記第２の部分流（３４）は、前記ピストンステップ（１０）を介して前記ピストンクラウン（１１）と前記シリンダヘッド（５）との間の部分に流れ込み、前記第３の部分流（３５）は、前記それぞれの噴霧（２２）から出発して、前記ピストンステップ（１０）に沿って反対方向且つ円周方向両側に拡散し、２つの隣り合う噴霧（２２）の間で、前記ピストンステップ（１０）の範囲内において、それぞれの前記第３の部分流（３５）が互いに衝突し、半径方向内側へ方向転換し、
   前記第１の部分流（３３）及び前記第２の部分流（３４）が、第１の燃焼フロント及び第２の燃焼フロントを形成し、それぞれ一緒に内側へ方向転換する前記第３の部分流（３５）は、前記噴霧（２２）の間にあるギャップ（３７）の中に、半径方向に内側へ向かう第３の燃焼フロント（３６）を形成する燃焼方法であって、
   スワール（２６）、スキッシュ流（３１）及び噴霧流（３２）から形成される、合成流（３８）によって、前記噴霧（２２）が前記噴霧分配形状（１６）の上流で前記ピストン（８）方向に偏向することを特徴とする燃焼方法。
2. 前記噴霧（２２）が、最初は中心から外れて、すなわち前記ピストンキャビティ（１２）の方へずれて前記噴霧分配形状（１６）に当たり、噴射の過程で、前記噴霧分配形状（１６）の中心上を通り過ぎて、最終的に前記ピストンステップ（１２）の方にずれて噴霧分配形状（１６）に衝突することを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. 前記噴霧（２２）が、最初は中心から外れ、前記ピストンキャビティ（１２）の方へずれた形で前記噴霧分配形状（１６）に当たり、噴射過程の後の方で前記噴霧分配形状（１６）に衝突することを特徴とする、請求項１に記載の方法。
4. 前記インジェクションノズル（３）は、７〜１２、好ましくは１０〜１２の噴霧（２２）を同時に発生させることを特徴とする、請求項１〜３のうちのいずれか一項に記載の方法。
5. 前記噴霧（２２）は、噴射期間が、最大４０°のクランクシャフト角度の期間であることを特徴とする、請求項１〜４のうちのいずれか一項に記載の方法。
6. 前記噴霧（２２）が、約１４０°〜約１６０°及び好ましくは１５２°±１°の角度範囲にある放射円錐角度（２４）で噴射されることを特徴とする、請求項１〜５のうちのいずれか一項に記載の方法。
7. 前記放射円錐角度（２４）が、前記シリンダ（８）に対して主に同軸に広がっていることを特徴とする、請求項１〜６のうちのいずれか一項に記載の方法。
8. 前記噴霧（２２）が、５００ｂａｒ〜２８００ｂａｒの噴射圧力で前記燃焼室（６）内に送り込まれることを特徴とする、請求項１〜７のうちのいずれか一項に記載の方法。
9. 前記第１の部分流（３３）が、前記ピストンキャビティ（１２）の所定のアンダーカット（２１）の中で偏向されることを特徴とする、請求項１〜８のうちのいずれか一項に記載の方法。
10. 前記アンダーカット（２１）が、ピストン径（４２）の最大３％であることを特徴とする、請求項９に記載の方法。
11. 請求項１〜１０のうちのいずれか一項に記載の燃焼方法を実行するための内燃機関である自動車の内燃機関であり、
    少なくとも１つのシリンダ（２）を備え、該シリンダの燃焼室（６）は、側面がシリンダ壁（７）によって区画され、軸方向の一方の側はシリンダヘッド（５）によって区画され、軸方向のもう一方の側は前記シリンダ（２）内を移動可能なピストン（８）によって区画されており、
    前記シリンダヘッド（５）に配置されているシリンダ（２）ごとにインジェクションノズル（３）を備え、
    前記ピストン（８）が、リング状に円周を囲むピストンクラウン（１１）に対して軸方向に窪んだ形で前記ピストン（８）内に配置されている、リング状に円周を囲むピストンステップ（１０）を有し、該ピストンステップは、リング状に円周を囲む噴霧分配形状（１６）を介して、前記ピストンステップ（１０）に対し軸方向に窪んだ形で前記ピストン（８）内に配置されているピストンキャビティ（１２）に移行し、
    自己着火モードにおける燃焼プロセスのために、前記それぞれのインジェクションノズル（３）が、同時に複数の噴霧（２２）を星状に前記燃焼室（６）内に噴射され、
    前記噴霧（２２）が、前記噴霧分配形状（１６）において、それぞれ第１の部分流（３３）、第２の部分流（３４）及び第３の部分流（３５）に分割され、
    前記第１の部分流（３３）は、前記ピストンキャビティ（１２）の中に流れ込み、前記第２の部分流（３４）は、前記ピストンステップ（１０）を介して前記ピストンクラウン（１１）と前記シリンダヘッド（５）との間の部分に流れ込み、前記第３の部分流（３５）は、前記それぞれの噴霧（２２）から出発して、前記ピストンステップ（１０）に沿って反対方向且つ円周方向両側に拡散し、２つの隣り合う噴霧（２２）の間で、前記ピストンステップ（１０）の範囲内において、それぞれの前記第３の部分流（３５）が互いに衝突し、半径方向内側へ方向転換し、
    前記第１の部分流（３３）及び前記第２の部分流（３４）が、それぞれ第１の燃焼フロント及び第２の燃焼フロントを形成し、それぞれ一緒に内側へ方向転換する前記第３の部分流（３５）は、前記噴霧（２２）の間にあるギャップ（３７）の中に、半径方向内側へ向かう第３の燃焼フロント（３６）を形成する内燃機関であって、
    スワール（２６）、スキッシュ流（３１）及び噴霧流（３２）から形成される、合成流（３８）が、前記噴霧（２２）を、前記噴霧分配形状（１６）の上流で前記ピストン（８）方向に偏向することを特徴とする内燃機関。
12. 前記スワール（２６）が、最大４．５のｉシータを有していることを特徴とする、請求項１１に記載の内燃機関。
13. 前記スワール（２６）が、作動条件に応じて変更可能であることを特徴とする、請求項１２に記載の内燃機関。
14. 前記シリンダ（２）内には、前記ピストン（８）の上死点において前記ピストンクラウン（１１）と前記シリンダヘッド（５）との間の軸方向にスキッシュ（２８）があり、該スキッシュの軸方向の高さ（３０）は、ピストン径（４２）の約０．２％〜約３．０％の範囲に、好ましくは前記ピストン径（４２）の約０．４％〜１．２％の範囲にあり、及び／又は前記スキッシュの半径方向の長さ（２９）は、前記ピストン径（４２）の約６％〜約２２％の範囲に、好ましくは前記ピストン径（４２）の約９％〜約１４％の範囲にあることを特徴とする、請求項１１〜１３のうちのいずれか一項に記載の内燃機関。
15. 前記ピストンステップが、ピストン径（４２）の４％〜約２０％の半径方向の広がりを有し、前記ピストン径（４２）の約２．５％〜７％の軸方向の高さを有していることを特徴とする、請求項１１〜１４のうちのいずれか一項に記載の内燃機関。
16. 前記噴霧（２２）を発生させるための前記それぞれのインジェクションノズル（３）が、多数の噴射孔（４１）を有しており、該噴射孔（４１）はそれぞれ、孔径（４４）に対する孔の長さ（４３）の比率が約３〜約１１の範囲に、好ましくは約４〜約８の範囲にあることを特徴とする、請求項１１〜１５のうちのいずれか一項に記載の内燃機関。
17. インテーク側（４５）の噴射孔（４１）が、丸み付け部（４７）を有し、該丸み付け部（４７）によって達成される流量の上昇は、約５％〜約２５％の範囲に、好ましくは約１０％〜約２０％の範囲にあることを特徴とする、請求項１１〜１６のうちのいずれか一項に記載の内燃機関。
18. 前記噴射孔（４１）が円錐形に形成されており、インテーク側（４５）からエキゾースト側（４６）に向かって細くなっていることを特徴とする、請求項１６又は１７に記載の内燃機関。
19. 前記インテーク側（４５）の孔径（４４）は、場合によっては丸み付け部（４７）の下流で、前記エキゾースト側（４６）の孔径（４４）よりも約２％〜約２５％の範囲で、好ましくは約５％〜約１５％の範囲で大きいことを特徴とする、請求項１８に記載の内燃機関。
20. 前記ピストンにはピストンコーン（１７）が装備されており、該ピストンコーンは、同軸に、前記ピストンキャビティの中心に取り付けられ、約１２４°±１０°、詳細には約１２４°±５°である円錐角（１８）を有していることを特徴とする、請求項１１〜１９のうちのいずれか一項に記載の内燃機関。

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