JP2582756B2 - 火花点火式内燃機関 - Google Patents

火花点火式内燃機関

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Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明は燃焼室を有する火花点火式内燃機関、特に燃
焼室がエンジンのオクタン価要求を低減するよう処理さ
れた表面領域を少くとも部分的に形成し、好適には全燃
焼室領域をカバーする上記表面がピストンの頂面の少な
くとも10％に等しいような内燃機関に係る。
〔先行技術〕
上記様式の内燃機関は例えば米国特許明細書第4,508,
070号より周知のものである。この特許明細書によれ
ば、燃焼室の表面には、それぞれ最大３ミクロンの幅と
最大１ミクロンの深さとを有する多数の溝又は穴よりな
る凹部形態の精密な表面構造が付与されている。このよ
うに処理された面はエンジンのオクタン価要求を約５だ
け改良（減少）する、即ち例えば98のオクタン価の燃料
を要するエンジンをオクタン価93の燃料で駆動ができる
ものとするといわれている。而しながら、テストの示す
所によると、原因は完全には判つていないがこの改良は
必ずしも達成できるとは限らない。
周知の如く、点火後炎の前面は未燃焼燃料・空気混合
物が圧縮され熱せられるのと同時に燃焼室内で伝播す
る。若し燃焼されていないガス混合物の温度及び圧力が
特有の炎前面がガス混合物の全体を通り終る前に臨界値
に達した場合には、燃焼されていないガス混合体は自然
に燃焼し燃焼ノツクをもたらす。明らかに、表面構造は
燃焼ノツクを防止すべく場合により燃焼室内におけるエ
ネルギー状態に影響を与えることができる。
又、エンジン効率を上げそれにより燃費を下げ、更に
米国特許明細書第3,459,167号に記載の如く熱損失を低
下することも可能である。この明細書に教示された内燃
機関においては、燃焼室の壁を比較的低温度に保つよう
に赤外線に対し高度な反射性を具えかつ又熱遮断材を形
成するような材料を燃焼室表面に被覆してある。この被
覆は亜酸化銅層の形態をしても良く、その実施には最初
に処理面を洗浄し次いでその面に噴射爆破をかけ面内に
凸凹を形成せしめる。次に亜酸化銅の層を例えば銅粒子
を少なくとも0.15mmの厚みに炎噴射などして付ける。こ
のようにして、普通の燃焼室温度における0.7〜10ミク
ロンの波長内の熱放射に対し少なくとも75％の反射性を
具えた被覆が得られる。
〔発明の要約〕
本発明の目的とする所は、燃焼室の処理面が、不当な
熱損失をもたらすことなしにエンジンのオクタン価要求
を低減するように燃焼プロセスに対し効果的に影響を与
えるように構成された上述の如き内燃機関の提供にあ
る。
この目的のため、本発明によれば、エンジン燃焼室の
少なくともその一部がエンジンのオクタン価要求を低減
するように処理された表面領域を形成し、各燃焼室に対
し処理表面はピストンヘツド面積の少なくとも10％に等
しい全面積を有するよう構成された火花点火式の内燃機
関が提供される。エンジンは、それぞれの処理表面は燃
焼室に対し少なくとも１つの層を形成し、該層は約0.2
から7.0ミクロンの波長帯域における電磁波に対し極端
に低い反射特性を有しかつ又非吸収の入射波を拡散状に
反射することを特徴としている。
本発明のその他の特徴は特許請求の範囲に記載されて
いる。
本発明の基本的な考え方は、最大約７ミクロンの波長
をもち燃焼工程に基づいて発生する電磁波が燃焼室の形
成表面より目立つ程度に反射し燃焼スペースに戻され混
合ガスの燃焼前に残留ガス混合体を加熱し点火するのを
選択的に阻止することである。この考え方は、上述の範
囲にある波長に対して高度に吸収性を示しかつ非吸収の
入射波長を拡散状反射できるように表面領域を処理する
ことにより達成ができる。このように、これら表面の性
質は最後にあげた米国特許明細書による表面の性質とは
反対のものであり、後者においてはその表面は、この表
面が高温に加熱されないように、できるだけ放射を吸収
しないように意図されている。その理由は、この表面が
高温に加熱されると、熱損失及び劣悪な効率をもたらす
からであり、また、燃焼されていないガス混合物に炎の
前面が達する前にこの混合物が着火されてしまう可能性
があるからである。而しながら、このエネルギーに富ん
だ反射放射は燃焼ノツク現象を促進しがちで、従つて普
通達成し得る効率の向上に対し顕著な否定的効果を与え
るものである。
本発明の一実施例によれば、上記表面の処理には、上
述の低反射性の層のトツプに単層又は複層を積層形成せ
しめそれにより下方におかれた形成面に上述波長範囲内
の放射を拡散状に反射するような特性が付与される段階
が含まれる。上記層の１つは例えばサーメツト材即ち金
属粒子と酸化物の組合はせより構成される。
本発明の好適実施例によると、処理を施した表面は約
７ミクロン以上の範囲の波長に対してきわめて大きな反
射性を有するように作られている。この目的は、最小の
エネルギーを含有する熱放射を点火を起こすことができ
ず全効率を最高レベルに保つことのできないような燃焼
室の内部へ反射し戻すことにより燃焼室表面の熱放射に
対す長時間露出の結果による熱の発生を最大限度これを
低減することである。
〔好適実施例の説明〕
第１図は内燃機関４のシリンダ３内に位置するピスト
ン２の上方における燃焼室１を示している、燃焼室はバ
ルブ６の如き弁とスパークプラグ７を備えたシリンダブ
ロツク５により上方に画成されている。
燃焼室の壁はピストンの頂面と燃焼室１に面したシリ
ンダブロツク５の下面８とにより、又僅かにではあるが
ピストン２上方のシリンダ３の壁により形成されてい
る。
空気・燃料混合体を燃焼室に導入し内部の混合ガスを
圧縮するのに続いて混合ガスの連続圧縮中スパーククラ
ブによる１つ又は多数の火花により燃焼が始まる。
通常、燃焼プロセスは不燃焼の残りガスの自然燃焼が
発生せずに炎の正面が混合ガスの全体を通じて伝潘し終
るまで続行する。
混合ガスが圧縮されるに従って、この混合ガスは、圧
縮の結果として、また、炎の前面、高温ガス、及び含有
する油煙の粒子からそれぞれ放射される電磁波による照
射の結果として、更には燃焼室の内壁面からも反射され
る電磁波による照射の結果として、加熱されるのであ
る。これらの電磁波は燃焼室の壁に向かって反射され、
それにより燃焼室の壁は加熱され、かつ燃焼されていな
いガス混合物が着火されて、有害な燃焼ノックを生ぜし
めるという、重大な危険が発生するのである。
かかる事態の発生を防止するため、ピストン２の上面
に配置し燃焼室１に面する画成面９を有する局部表面な
どの如き表面域10が、第２図に示すように最大約７ミク
ロンの波長範囲のエネルギーに富んだ全部の波の大部分
が吸収され他方７ミクロン以上の波長を有するエネルギ
ーの少ない波が大部分反射されるように本発明により処
理を施こされ、それにより入射する不吸収の波が拡散状
に反射されそのため燃焼室壁を加熱し不燃焼の混合ガス
に着火する危険が減少する。この処理は、先ず初めにピ
ストン面に爆発噴射又はエツチングを施し内部に不規則
部を有する画成面11を形成せしめ、2.5ミクロン以上の
波長の入射波の拡散状反射をもたらすような凸凹を表面
に与え、次にこの凸凹にした面に金属酸化物で成る層12
と金属粒子13よりなるサーメツト材の層を約0.25ミクロ
ンの厚みに積層形成する工程により実施することができ
る。添加する金属粒子の量は層の深さの増加につれ増加
し、燃焼室１に面する画成面９近くの位置の電磁放射の
ための屈折率ｎは１即ち空気の反射率に近く、層の底部
近くの位置においては金属の屈折率nmに近い（第３図参
照）。第３図で電磁波14の形で示した熱放射の主要部分
は金属酸化物で成る層12,及び金属粒子13に入射され金
属酸化物で成る層12中を通り、他方その放射の小部分15
は屈折率が１近くなので反射される。この放射の貫通部
分16は金属粒子13に衝突し最終的には凸凹にされた画成
面11に当り同時に反復反射され、それにより電磁放射は
次第に熱に変えられ、これに反し吸収されない放射の部
分17は再び燃焼室に拡散状に反射される。上述の選択は
当業者には自明の如く適切な寸法及び材料の選定により
達成されるものである。
第４図に示せる如く、ピストン２のトツプ面にはサー
メツトその他の材料よりなる若干の層が設けられる。更
に一段と熱放射の吸収を高めるためには、燃焼室１に面
した画成面９のごく近くの金属酸化物で成る層の少なく
とも上層のごく近くに空気の詰まつた孔18を設ける。
表面を形成する燃焼室のその他の部分例えばシリンダ
ブロツク５やバルブ６その他の特性部分の面に上述の如
き処理を施すことができるものである。
【図面の簡単な説明】
第１図は内燃機関の燃焼室の一部断面図、 第２図は内燃機関における処理面の屈折特性を示す曲線
にして、この特性は入射電磁放射の波長の函数として与
えられ、 第３図及び第４図は本発明により形成された一層及び二
層をそれぞれ有する２種類の異なつた表面を示す断面図
である。 １……燃焼室、９……画成面、 10……処理を施した表面域、11……画成面、 12……金属酸化物で成る層、13……金属粒子、14……電
磁波。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ラオウル ニクラソン スウエーデン国スポーンガ，ホルミンゲ グラーンド 39 (56)参考文献 実願 昭52−104054号（実開 昭54− 31711号）の願書に添付した明細書及び 図面の内容を撮影したマイクロフィルム （ＪＰ，Ｕ) 実願 昭57−167964号（実開 昭59− 71940号）の願書に添付した明細書及び 図面の内容を撮影したマイクロフィルム （ＪＰ，Ｕ)

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】少なくとも一部がエンジンのオクタン価要
    求を低減するよう処理された表面領域を形成する燃焼室
    を備え、それぞれの燃焼室当りの処理表面の全面積はピ
    ストンのトツプ面の面積の少なくとも10％に等しいよう
    な火花点火式内燃機関において、前記の如く処理を施さ
    れた表面域（10）は、約0.2ミクロンから7.0ミクロンの
    波長範囲における電磁波に対しきわめて低い反射性を示
    す画成面（９）を燃焼室（１）に対して形成する少なく
    とも１つの層（12）を有し、該少なくとも１つの層（1
    2）は入射する不吸収の波を拡散状に反射するように構
    成されることを特徴とする火花点火式内燃機関。
  2. 【請求項２】少なくとも１つの層（12）又は該層の少な
    くとも１つは、前記燃焼室より離れた向きを有し2.5ミ
    クロン以上の波長をもつすべての入射電磁波（14）を拡
    散状に反射する画成面（11）を有することを特徴とする
    特許請求の範囲第１項によるエンジン。
  3. 【請求項３】少なくとも１つの層（12）又は該層の少な
    くとも１つはサーメツト材即ち金属粒子（13）を有する
    酸化物マトリツクスを含む特許請求の範囲第１項又は第
    ２項によるエンジン。
  4. 【請求項４】サーメツト層（12,13）は層の厚さと共に
    変わる屈折率を有し、それにより燃焼室（１）にもつと
    も近い位置の層部分は１即ちほぼ空気の屈折率に等しい
    屈折率を有し、これに対し、燃焼室（１）より離れた層
    の部分はより大きな屈折率即ちほぼ金属の屈折率に等し
    い屈折率を有することを特徴とする特許請求の範囲第３
    項によるエンジン。
  5. 【請求項５】処理を施した表面（10）は約7.0ミクロン
    以上の波長範囲にある電磁波に対しきわめて反射性を示
    すことを特徴とする特許請求の範囲第１項から第４項の
    いずれか一つの項によるエンジン。
JP61265401A 1985-11-08 1986-11-07 火花点火式内燃機関 Expired - Lifetime JP2582756B2 (ja)

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EP0221873B1 (en) 1990-03-07
SE450402B (sv) 1987-06-22
US4776309A (en) 1988-10-11
ATE50833T1 (de) 1990-03-15
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EP0221873A2 (en) 1987-05-13
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