JP2785351B2 - Insulated engine with auxiliary combustion chamber - Google Patents

Insulated engine with auxiliary combustion chamber

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JP2785351B2
JP2785351B2 JP18245189A JP18245189A JP2785351B2 JP 2785351 B2 JP2785351 B2 JP 2785351B2 JP 18245189 A JP18245189 A JP 18245189A JP 18245189 A JP18245189 A JP 18245189A JP 2785351 B2 JP2785351 B2 JP 2785351B2
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cylinder
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英男 河村
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、副燃焼室付き断熱エンジンに関する。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to an insulated engine with a sub-combustion chamber.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来、セラミック材料を断熱材又は耐熱材として利用
した断熱エンジンは、例えば、特開昭59−46317号公報
に開示されている。該公報に開示された内燃機関の燃焼
室部品については、副室構成部材、シリンダヘッド、シ
リンダライナ、ピストン、吸排気バルブ等の燃焼室壁面
を構成する燃焼室部品を、断熱性に優れたセラミックス
により構成したものである。該燃焼室部品は、窒化珪素
セラミックス、炭化珪素セラミックスのような珪素系の
非酸化物セラミックスを基材とし、該非酸化物セラミッ
クスの表面が高温加熱により酸化珪素セラミックスに変
化され、該表面に貴金属触媒の薄層を設けたものであ
り、前記貴金属触媒の触媒作用によって燃焼を改善し、
排気ガス中の未燃炭化水素両を低減し、ディーゼル機関
における白煙対策を図らんとしたものである。
Conventionally, a heat insulating engine using a ceramic material as a heat insulating material or a heat resistant material is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 59-46317. With respect to the combustion chamber components of the internal combustion engine disclosed in the publication, the combustion chamber components constituting the combustion chamber walls such as the sub-chamber constituent members, the cylinder head, the cylinder liner, the piston, and the intake / exhaust valves are replaced with ceramics having excellent heat insulating properties. It is constituted by The combustion chamber components are based on silicon-based non-oxide ceramics such as silicon nitride ceramics and silicon carbide ceramics. It is provided with a thin layer of, to improve the combustion by the catalytic action of the noble metal catalyst,
The aim is to reduce both unburned hydrocarbons in the exhaust gas and to combat white smoke in diesel engines.

また、断熱エンジンとして、シリンダライナ部を有す
るセラミック製ライナヘッドをシリンダヘッドの内側に
嵌合したものは、例えば、特開昭59−122765号公報に開
示されている。
An insulated engine in which a ceramic liner head having a cylinder liner is fitted inside a cylinder head is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 59-122765.

一般に、エンジンの作動原理には、4サイクルエンジ
ンと2サイクルエンジンの2種類の方式があるが、2サ
イクルエンジンは、吸入工程と排気工程が燃焼工程と圧
縮工程の一部で行われ、ピストンの2ストローク即ちク
ランクシャフトの1回転で1サイクルを完了する。この
2サイクルエンジンには、シリンダヘッドに排気バルブ
を有する頭弁型、ユニフロー型があり、4サイクル式に
比較して弁の開口期間が短いため、複数個の弁を設けた
ものがある。
Generally, there are two types of engine operating principles, that is, a four-stroke engine and a two-stroke engine. In a two-stroke engine, an intake process and an exhaust process are performed in a part of a combustion process and a compression process, and a piston is used. One cycle is completed in two strokes, that is, one rotation of the crankshaft. The two-stroke engine includes a head valve type and a uniflow type having an exhaust valve in a cylinder head. Some of the two-cycle engines are provided with a plurality of valves because the opening period of the valves is shorter than that of the four-cycle type.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be solved by the invention]

ところで、吸気ポートの温度は吸気効率を向上させる
ため、温度が低い方が良く、また排気ポートは温度が高
くてもよい。しかしながら、上記のようなセラミックス
を断熱材又は耐熱材として利用するシリンダヘッド等の
断熱エンジンにおいて、副燃焼室と吸気バルブを配置す
る吸気ポートとをシリンダヘッドに形成すると、ファイ
ヤデッキ部は耐熱性を要するが、吸気ポートが存在する
ため温度を出来るだけ低く抑える必要があり、シリンダ
ヘッドのファイヤデッキについての温度分布が不均一に
なり、ファイヤデッキ部の強度が熱影響によって劣化す
るという問題があり、更に、断熱特性を十分に得ること
は極めて困難であり、十分な断熱特性を得るため壁厚が
厚くなる等の問題が発生する。即ち、エンジンの燃焼室
に面する部分即ちファイヤデッキ部は耐熱性、断熱性、
熱ショック性に優れた窒化珪素等のセラミックスにて構
成し、高温燃焼ガスに耐えることができるが、比較的に
低温に保つ必要がある吸気ポート付近の部位、及び副燃
焼室を形成した境界部位における取付性、シール性、温
度分布の不均一性から熱応力が大きくなり、亀裂等の発
生原因となる問題点を有している。
Incidentally, the temperature of the intake port may be lower in order to improve the intake efficiency, and the temperature of the exhaust port may be higher. However, in an insulated engine such as a cylinder head using the above ceramics as a heat insulating material or a heat resistant material, if a sub-combustion chamber and an intake port for arranging an intake valve are formed in the cylinder head, the fire deck portion has heat resistance. In short, it is necessary to keep the temperature as low as possible due to the presence of the intake port, and there is a problem that the temperature distribution of the fire deck of the cylinder head becomes non-uniform and the strength of the fire deck part is deteriorated by thermal influence. Furthermore, it is extremely difficult to obtain sufficient heat insulating properties, and there are problems such as an increase in wall thickness in order to obtain sufficient heat insulating properties. That is, the part facing the combustion chamber of the engine, that is, the fire deck, is heat-resistant, heat-insulating,
Composed of ceramics such as silicon nitride with excellent heat shock properties, it can withstand high-temperature combustion gas, but it needs to be kept at a relatively low temperature near the intake port and at the boundary where the sub-combustion chamber is formed However, there is a problem that the thermal stress increases due to the non-uniformity of the mounting property, the sealing property, and the temperature distribution, thereby causing cracks and the like.

また、上記のような断熱エンジンについては、シリン
ダヘッド及びシリンダブロックに形成したシリンダから
成る燃焼室を断熱材、セラミック材等から断熱構造に構
成しており、シリンダ内の高熱化により溶接効率が低下
し、出力の低下をもたらす。その理由は、吸気バルブと
排気バルブとがシリンダヘッドに配置され、互いに近接
して配置され、しかも断熱エンジンではシリンダヘッド
及びシリンダ上部は断熱構造のため、燃焼室上部及び壁
面は高温になっており、排気ガス及び燃焼室上部の温度
は相当に高くなっている。それ故に、吸気ポート及び吸
入空気は、排気ポート、燃焼室上部壁及び排気ガスによ
る熱的影響を受け易く、シリンダ内に吸い込まれる新気
はシリンダ内或いは壁面から受熱して加熱膨張し、吸入
空気が熱的影響のため膨張して吸入空気量が極端に、例
えば、2割以上にも減少させられ、吸入効率を低下させ
る。
In addition, in the case of the above-described insulated engine, the combustion chamber including the cylinder formed in the cylinder head and the cylinder block has a heat-insulating structure made of a heat-insulating material, a ceramic material, etc., and the welding efficiency is reduced due to the high heat in the cylinder. And lowers the output. The reason is that the intake valve and the exhaust valve are arranged on the cylinder head and are arranged close to each other. In addition, in an insulated engine, the cylinder head and the upper part of the cylinder are insulated, so the upper part of the combustion chamber and the wall surface are hot. The temperature of the exhaust gas and the upper part of the combustion chamber is considerably higher. Therefore, the intake port and the intake air are easily thermally affected by the exhaust port, the upper wall of the combustion chamber, and the exhaust gas, and the fresh air sucked into the cylinder receives heat from the cylinder or the wall surface and expands by heating. Is expanded due to thermal influence, and the amount of intake air is extremely reduced, for example, to 20% or more, and the intake efficiency is reduced.

ところが、吸気ポートをシリンダライナ下部に設けた
エンジンでは、空気交換は排気バルブが開弁し、排気ポ
ートを通じて排気される時、シリンダ内に圧力波即ちパ
ルス波が発生し、排気ガスを押し出す現象になる。それ
によって、該排気ガスの後流に発生した負の圧力ゾーン
に新気がシリンダ下部から流入するが、シリンダ下部は
シリンダヘッドに比較してそれほど高温になっていない
ので、新気はシリンダ下部の壁面温度の影響を余り受け
ない。このことは、特に、断熱エンジンにおいて、シリ
ンダ下部より新気を吸入すれば、掃気空気量或いは吸入
空気量が減少しないというメリットがある。
However, in an engine with an intake port provided below the cylinder liner, air exchange involves a phenomenon in which when an exhaust valve opens and exhaust is performed through the exhaust port, a pressure wave or pulse wave is generated in the cylinder and the exhaust gas is pushed out. Become. As a result, fresh air flows into the negative pressure zone generated downstream of the exhaust gas from the lower part of the cylinder, but since the lower part of the cylinder is not so hot compared to the cylinder head, the fresh air is Insensitive to wall temperature. This has the advantage that the scavenging air amount or the intake air amount does not decrease particularly when the fresh air is sucked in from the lower part of the cylinder in the adiabatic engine.

この発明の目的は、上記の課題を解決することであ
り、シリンダヘッド及びシリンダから成る燃焼室を断熱
構造に構成した断熱エンジンではシリンダヘッド部位は
高温になるが、シリンダヘッドより離れたシリンダ下部
は比較的に高温でないことに着眼し、シリンダヘッドか
ら吸気ポートを排除して該吸気ポートを排気ポートから
隔たったシリンダライナ下部に設けて2サイクル或いは
4サイクル作動を行って吸気効率を向上し、しかも、シ
リンダヘッドに吸気ポートを設けないことからシリンダ
ヘッドからの冷却系を無くして高温状態に維持してお
き、副燃焼室内壁、シリンダヘッドのファイヤデッキ即
ちシリンダヘッド下面部及びシリンダライナ上部をセラ
ミック材料で一体構造に構成して耐熱性を確保すると共
に、部品点数を少なくして取付性及びシール性を向上さ
せ、特に、温度分布の不均一性を無くして熱応力による
亀裂等の発生を防止できる副燃焼室付き断熱エンジンを
提供することである。
An object of the present invention is to solve the above-described problem. In an insulated engine in which a combustion chamber including a cylinder head and a cylinder is configured to have an insulated structure, the temperature of a cylinder head portion becomes high, but a lower portion of the cylinder farther from the cylinder head has a lower portion. Focusing on the fact that the temperature is not relatively high, the intake port is eliminated from the cylinder head, and the intake port is provided below the cylinder liner separated from the exhaust port to perform two-cycle or four-cycle operation to improve intake efficiency. Since the intake port is not provided in the cylinder head, the cooling system from the cylinder head is eliminated to maintain a high temperature state, and the wall of the sub combustion chamber, the fire deck of the cylinder head, that is, the lower surface of the cylinder head and the upper portion of the cylinder liner are made of ceramic material. To secure heat resistance and reduce the number of parts. To improve the mounting and sealability, particularly, to provide a secondary combustion chamber with a heat insulating engine which can prevent the occurrence of cracks due to thermal stress by eliminating the non-uniformity of the temperature distribution.

〔課題を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

この発明は、上記目的を達成するため、次のように構
成されている。即ち、この発明は、シリンダヘッドのフ
ァイヤデッキとなるシリンダヘッド下面部、前記シリン
ダヘッドに設けた副燃焼室の内壁及びシリンダライナ上
部をセラミック材料で一体構造体に構成し、該一体構造
体の外面を断熱ガスケットで覆って断熱構造に構成し、
前記シリンダヘッドに形成した排気ポートに排気バルブ
を配置し、且つシリンダライナ下部に吸気ポートを形成
した副燃焼室付き断熱エンジンに関する。
The present invention is configured as follows to achieve the above object. That is, according to the present invention, a lower surface portion of a cylinder head serving as a fire deck of a cylinder head, an inner wall of a sub-combustion chamber provided on the cylinder head, and an upper portion of a cylinder liner are integrally formed of a ceramic material, and an outer surface of the integrated structure is formed. Is covered with a heat insulating gasket to form a heat insulating structure,
The present invention relates to an adiabatic engine with a sub-combustion chamber in which an exhaust valve is disposed in an exhaust port formed in the cylinder head and an intake port is formed below a cylinder liner.

〔作用〕[Action]

この発明による副燃焼室付き断熱エンジンは、上記の
ように構成され、次のように作用する。即ち、この副燃
焼室付き断熱エンジンは、シリンダヘッド下面部、副燃
焼室の内壁及びシリンダライナ上部をセラミック材料で
一体構造体に構成し、該一体構造体の外面を断熱ガスケ
ットで覆って断熱構造に構成し、前記シリンダヘッドに
形成した排気ポートに排気バルブを配置し、且つシリン
ダライナ下部に吸気ポートを形成したので、吸気ポート
から吸入される空気は排気ポート、燃焼室壁及び排気ガ
スの高温領域の熱影響を受けることがなく、吸入空気の
熱膨張によって吸気流量が減少することを防止でき、し
かも、燃焼によって高温度となる部位、即ち、排気ポー
トが形成されたシリンダヘッド下面部、副燃焼室内壁及
びシリンダライナ上部をセラミック材料で一体構造に構
成したので、セラミック材料で耐熱性に富む構造に構成
でき、副燃焼室等の取付け境界部が無くシール上の問題
が無くなり、副燃焼室の取付性及び排気バルブシート部
のシール性を向上でき、且つ温度分布が均一になり、熱
応力を低減でき、亀裂等の発生を防止できる。
The adiabatic engine with a sub-combustion chamber according to the present invention is configured as described above, and operates as follows. That is, in the heat-insulated engine with the sub-combustion chamber, the lower surface portion of the cylinder head, the inner wall of the sub-combustion chamber, and the upper portion of the cylinder liner are formed of a ceramic material into an integrated structure, and the outer surface of the integrated structure is covered with an insulating gasket. Since the exhaust valve is arranged in the exhaust port formed in the cylinder head and the intake port is formed in the lower part of the cylinder liner, the air taken in from the intake port is heated to the high temperature of the exhaust port, the combustion chamber wall and the exhaust gas. It is possible to prevent the intake air flow from decreasing due to the thermal expansion of the intake air without being affected by the heat of the region. The combustion chamber wall and the upper part of the cylinder liner are made of ceramic material so that they have an integral structure. There is no boundary between the sub-combustion chamber and the like, and there is no problem in sealing.The mounting property of the sub-combustion chamber and the sealing property of the exhaust valve seat can be improved, and the temperature distribution can be uniform and the thermal stress can be reduced. The occurrence of cracks and the like can be prevented.

〔実施例〕〔Example〕

以下、図面を参照して、この発明による副燃焼室付き
断熱エンジンの実施例を説明する。
Hereinafter, an embodiment of an insulated engine with a sub-combustion chamber according to the present invention will be described with reference to the drawings.

第1図において、この発明による副燃焼室付き断熱エ
ンジンの一実施例が示されている。この副燃焼室付き断
熱エンジンは、2サイクル、場合によっては、4サイク
ルで作動できるものであり、排気バルブ1をシリンダヘ
ッド3に配置したユニフロータイプに構成したものであ
り、掃気作用或いは排気作用をシリンダ中心線に対して
一定方向の気流によって行わせ、エンジンの効率をアッ
プさせたものであり、排気ポート2の入口部にバルブシ
ート17が配置され、排気バルブ1はそのバルブフェース
がバルブシート17に離接可能に開閉作動するように配置
されている。更に、シリンダヘッド3には、燃料噴射ノ
ズル18が設けられた副燃焼室20が形成されている。ま
た、シリンダブロック4に形成されたシリンダには、シ
リンダライナ9が嵌合し、シリンダライナ9の下部に
は、周方向に多数の吸気口12が形成され、該吸気口12は
シリンダブロック4に形成された環状の吸気ポート11が
連通している。更に、この吸気ポート11は、ターボチャ
ージャ或いはコンプレッサ等が成る過給機21が連結され
ている。従って、該過給機21によってブースト圧を向上
させれば、エンジンの低速時でのトルクをアップするこ
とができる。また、4サイクル作動の場合には、過給機
21の制御によって爆発工程及び排気工程において排気ガ
スが吸気ポートに逆流するのを防止して、4サイクル作
動を成立させることができる。
FIG. 1 shows an embodiment of an adiabatic engine with a sub-combustion chamber according to the present invention. The adiabatic engine with the sub-combustion chamber can be operated in two cycles, and in some cases, in four cycles, and is configured as a uniflow type in which the exhaust valve 1 is disposed in the cylinder head 3 to perform a scavenging action or an exhaust action. This is performed by an airflow in a certain direction with respect to the cylinder center line to increase the efficiency of the engine. A valve seat 17 is disposed at the inlet of the exhaust port 2, and the exhaust valve 1 has a valve face of the valve seat 17. It is arranged so as to be able to open and close so that it can be separated from and connected to. Further, a sub-combustion chamber 20 provided with a fuel injection nozzle 18 is formed in the cylinder head 3. A cylinder liner 9 is fitted into a cylinder formed in the cylinder block 4, and a number of intake ports 12 are formed in a lower part of the cylinder liner 9 in a circumferential direction. The formed annular intake port 11 communicates. Further, the intake port 11 is connected to a supercharger 21 such as a turbocharger or a compressor. Therefore, if the boost pressure is improved by the supercharger 21, the torque at the time of low speed of the engine can be increased. In the case of 4-cycle operation, the turbocharger
By the control of 21, the exhaust gas can be prevented from flowing back to the intake port in the explosion step and the exhaust step, and a four-cycle operation can be established.

この副燃焼室付き断熱エンジンにおける燃焼室8の上
部の構造については、特に、シリンダヘッド3のシリン
ダヘッド下面部6、シリンダを構成するシリンダライナ
上部7及びシリンダヘッド3に設けた副燃焼室20を形成
する副燃焼室内壁部14は、窒化珪素(Si3N4)、炭化珪
素(SiC)等のセラミック材料から一体構造体5として
耐熱性に富んだ構造に構成されている。更に、シリンダ
ヘッド下面部6、シリンダライナ上部7及び副燃焼室内
壁部14から成る一体構造体5は、該一体構造体5の外面
をチタン酸アルミニウム、チタン酸カリウム等の低熱伝
導材の断熱材から成る断熱ガスケット10によって被覆さ
れ、断熱構造に構成されている。また、副燃焼室20を形
成する内壁14の上部には、燃料噴射ノズル18が配設さ
れ、副燃焼室内壁部14には出入通路19が形成されてい
る。更に、該出入通路19は、流体の出入によって副燃焼
室20においてスワールが促進されるように、傾斜状態に
設定され、しかも、副燃焼室20における燃料噴霧と空気
との混合を促進するため、出入通路19の軸線と燃料噴射
ノズル18の軸線は偏倚しており、互いに対向して配置さ
れている。
Regarding the structure of the upper part of the combustion chamber 8 in the adiabatic engine with a sub-combustion chamber, in particular, the cylinder head lower surface part 6 of the cylinder head 3, the cylinder liner upper part 7 constituting the cylinder, and the sub-combustion chamber 20 provided in the cylinder head 3 The sub-combustion chamber wall 14 to be formed is made of a ceramic material such as silicon nitride (Si 3 N 4 ) or silicon carbide (SiC) and has a structure with high heat resistance as an integrated structure 5. Further, the integral structure 5 composed of the cylinder head lower surface portion 6, the cylinder liner upper portion 7, and the sub-combustion chamber inner wall portion 14 is made of a heat insulating material made of a low heat conductive material such as aluminum titanate and potassium titanate. It is covered with a heat insulating gasket 10 made of and has a heat insulating structure. Further, a fuel injection nozzle 18 is disposed above the inner wall 14 forming the sub-combustion chamber 20, and an access passage 19 is formed in the sub-combustion chamber wall 14. Further, the inflow / outflow passage 19 is set in an inclined state so that swirl is promoted in the sub-combustion chamber 20 by the inflow and outflow of the fluid, and further, in order to promote mixing of fuel spray and air in the sub-combustion chamber 20, The axis of the inlet / outlet passage 19 and the axis of the fuel injection nozzle 18 are deviated, and are arranged to face each other.

更に、ヘッドライナ5のシリンダライナ上部7の下端
面とシリンダライナ9の下部の上端面との境界部には、
ライナ上部7からライナ9の下部への熱流の発生を防止
するため、断熱材から成る断熱ガスケット15が介在して
いる。このシリンダライナ9は、金属材料或いはセラミ
ック材料で製作できるものである。シリンダライナ上部
7とシリンダライナ9の下部との境界部に、断熱ガスケ
ット15を配置することによって、燃焼室8を構成する境
界の温度分布は、第1図(A)に示すようになる。例え
ば、シリンダヘッド3のファイヤデッキを構成するシリ
ンダヘッド下面部6の部位の温度が600℃とすると、断
熱ガスケット15を配置した境界部の温度が300℃、吸気
口12が形成されているシリンダライナ9下部の温度は20
0℃以下になる。従って、燃焼室上部を高温に維持して
燃焼状態を良好にし、燃焼室下部を低温に維持して吸入
効率を向上させることができる。
Further, at the boundary between the lower end surface of the cylinder liner upper part 7 of the head liner 5 and the upper end surface of the lower part of the cylinder liner 9,
In order to prevent the generation of heat flow from the upper part 7 of the liner to the lower part of the liner 9, an insulating gasket 15 made of an insulating material is interposed. The cylinder liner 9 can be made of a metal material or a ceramic material. By disposing the heat insulating gasket 15 at the boundary between the upper portion 7 of the cylinder liner and the lower portion of the cylinder liner 9, the temperature distribution at the boundary constituting the combustion chamber 8 is as shown in FIG. For example, assuming that the temperature of the cylinder head lower surface portion 6 constituting the fire deck of the cylinder head 3 is 600 ° C., the temperature of the boundary where the heat insulating gasket 15 is arranged is 300 ° C., and the cylinder liner in which the intake port 12 is formed. 9 Lower temperature is 20
0 ° C or less. Therefore, the combustion state can be improved by maintaining the upper part of the combustion chamber at a high temperature, and the suction efficiency can be improved by maintaining the lower part of the combustion chamber at a low temperature.

また、シリンダ内を往復運動するピストン13について
は、図示していないが、ピストンヘッド部に配置された
断熱層及びセラミック材料等から断熱構造に構成されて
いる。なお、図中、16はピストンリングを示す。
Although not shown, the piston 13 reciprocating in the cylinder has a heat insulating structure made of a heat insulating layer, a ceramic material, and the like disposed in the piston head. In the figure, reference numeral 16 denotes a piston ring.

更に、この副燃焼室付き断熱エンジンについては、排
気バルブ1を電磁力によって開閉作動するように構成で
き、排気バルブ1の開閉作動はクランクの回転とは独立
して、ピストンのストローク位置即ちクランク角を検出
する位置センサーによる検出信号に応答して排気バルブ
1の開閉タイミングを最適状態に開閉制御できるもので
ある。即ち、排気バルブ1の電磁バルブ駆動装置は、電
磁力によってバルブを開閉作動するものであり、エンジ
ンの回転数を検出する回転センサー、エンジンの負荷を
検出する負荷センサー、ピストン13のストローク位置即
ちクランク角を検出する位置センサー、及び吸入空気量
を検出する吸気流量センサーからの各検出信号を受け、
これらの各検出信号に応答して指令を発するコントロー
ラによって制御できるものである。
Further, in the adiabatic engine with the sub-combustion chamber, the exhaust valve 1 can be opened and closed by an electromagnetic force. The opening and closing operation of the exhaust valve 1 is independent of the rotation of the crank, and the stroke position of the piston, that is, the crank angle. The opening and closing timing of the exhaust valve 1 can be controlled to be in an optimal state in response to a detection signal from a position sensor for detecting the pressure. That is, the electromagnetic valve driving device of the exhaust valve 1 opens and closes the valve by an electromagnetic force, and includes a rotation sensor for detecting the number of revolutions of the engine, a load sensor for detecting the load of the engine, and a stroke position of the piston 13, that is, a crank position. Receives each detection signal from the position sensor that detects the angle, and the intake flow rate sensor that detects the amount of intake air,
It can be controlled by a controller that issues a command in response to each of these detection signals.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

この発明による副燃焼室付き断熱エンジンは、上記の
ように構成されており、次のような効果を有する。
The adiabatic engine with a sub-combustion chamber according to the present invention is configured as described above, and has the following effects.

即ち、この副燃焼室付き断熱エンジンは、シリンダヘ
ッドのファイヤデッキとなるシリンダヘッド下面部、前
記シリンダヘッドに設けた副燃焼室の内壁及びシリンダ
ライナ上部をセラミック材料で一体構造体に構成し、該
一体構造体の外面を断熱ガスケットで覆って断熱構造に
構成し、前記シリンダヘッドに形成した排気ポートに排
気バルブを配置し、且つシリンダライナ下部に吸気ポー
トを形成したので、吸気ポートから吸入される空気は排
気ポート、燃焼室壁及び排気ガスの高温領域の熱影響を
受けることがなく、吸入空気の熱膨張によって吸気流量
が減少することはなく、エンジンの高出力を得ることが
できる。しかも、燃焼によって高温度となる部位、即
ち、排気ポートが形成されたシリンダヘッド下面部、副
燃焼室内壁及びシリンダライナ上部をセラミック材料で
一体構造に構成したので、セラミック材料で耐熱性に富
む構造に構成でき、副燃焼室等の取付け境界部が無くシ
ール上の問題が無くなり、副燃焼室の取付性及び排気バ
ルブシート部のシール性を向上でき、且つ温度分布が均
一になり、熱応力を低減でき、亀裂等の発生を防止でき
る。しかも、ヘッド部に吸気ポートを設けないことか
ら、ヘッド部からのれ冷却系を排除することができ、更
に、ボディからの冷却系を排除することもでき、エンジ
ンの構造をシンプルな構造にでき、製造に当たって中子
等が不要になり製造コストを低減できる。しかも、ブロ
ック化によって部品点数は少なくなり、製造コストを更
に低減できる。
That is, in the adiabatic engine with the sub-combustion chamber, the lower surface portion of the cylinder head serving as the fire deck of the cylinder head, the inner wall of the sub-combustion chamber provided on the cylinder head, and the upper portion of the cylinder liner are formed into an integral structure with a ceramic material. The outer surface of the integrated structure is covered with a heat-insulating gasket to form a heat-insulating structure, an exhaust valve is arranged at an exhaust port formed in the cylinder head, and an intake port is formed below the cylinder liner, so that air is sucked from the intake port. The air is not affected by the heat of the exhaust port, the combustion chamber wall and the high temperature region of the exhaust gas, and the intake air flow does not decrease due to the thermal expansion of the intake air, so that a high output of the engine can be obtained. In addition, since the portion that becomes high in temperature by combustion, that is, the lower surface portion of the cylinder head where the exhaust port is formed, the inner wall of the sub-combustion chamber, and the upper portion of the cylinder liner are integrally formed of a ceramic material, a structure that is rich in heat resistance with a ceramic material There is no mounting boundary such as a sub-combustion chamber, and there is no sealing problem, the mounting of the sub-combustion chamber and the sealing performance of the exhaust valve seat can be improved, and the temperature distribution becomes uniform and the thermal stress is reduced. It is possible to reduce the occurrence of cracks and the like. In addition, since there is no intake port in the head, the cooling system from the head can be eliminated, and the cooling system from the body can be eliminated, making the engine structure simpler. In the manufacture, a core or the like is not required, and the manufacturing cost can be reduced. In addition, the number of parts is reduced by the blocking, and the manufacturing cost can be further reduced.

また、この場合に、シリンダヘッドに設けた排気ポー
トから排気ガスを効率良く排気し、次いで、排気ガスの
パルス波の後流に負圧の領域を埋める状態で吸入空気が
吹き込まれるので、流れは単一方向となり、従って、シ
リンダヘッド及びシリンダ上部の壁温が高温になってい
たとしても、吸入空気は熱影響を受けることなく吸入工
程における吸入効率を向上できる。
Further, in this case, the exhaust gas is efficiently exhausted from the exhaust port provided in the cylinder head, and then the intake air is blown in a state in which the area of the negative pressure is filled in the wake of the pulse wave of the exhaust gas. The direction becomes a single direction, and therefore, even if the wall temperatures of the cylinder head and the upper portion of the cylinder are high, the suction efficiency in the suction process can be improved without the intake air being thermally affected.

更に、前記副燃焼室を設けることによって、短時間に
温度を上昇させて燃料噴霧と空気との混合を速やかに実
行させ、スモーク発生温度ゾーンでの燃焼を直ちにクリ
アし、前記副燃焼室から前記主燃焼室へスワールとして
吹き出させ、導入される空気の吸入効率を低減させない
で、NOX発生温度ゾーンでの燃焼を設けることができる
断熱エンジンを提供できる。
Further, by providing the sub-combustion chamber, the temperature is increased in a short time to quickly execute the mixing of the fuel spray and the air, the combustion in the smoke generation temperature zone is immediately cleared, and the It is possible to provide an insulated engine capable of providing combustion in the NO X generation temperature zone without blowing the introduced air as swirl into the main combustion chamber and reducing the intake efficiency of the introduced air.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図はこの発明による副燃焼室付き断熱エンジンの一
実施例を説明するための概略図、及び第1図(A)は第
1図の断熱エンジンの温度分布を示す説明図である。 1……排気バルブ、2……排気ポート、3……シリンダ
ヘッド、4……シリンダブロック、5……一体構造体、
6……シリンダヘッド下面部、7……シリンダライナ上
部、8……燃焼室、9……シリンダライナ、10,15……
断熱ガスケット、11……吸気ポート、12……吸気口、13
……ピストン、14……副燃焼室内壁部、18……燃料噴射
ノズル、20……副燃焼室、21……過給機。
FIG. 1 is a schematic diagram for explaining an embodiment of an insulated engine with a sub-combustion chamber according to the present invention, and FIG. 1 (A) is an explanatory diagram showing a temperature distribution of the insulated engine of FIG. 1 ... exhaust valve, 2 ... exhaust port, 3 ... cylinder head, 4 ... cylinder block, 5 ... integrated structure,
6 ... Cylinder head lower part, 7 ... Cylinder liner upper part, 8 ... Combustion chamber, 9 ... Cylinder liner, 10,15 ...
Insulated gasket, 11 ... intake port, 12 ... intake port, 13
… Piston, 14… wall of sub combustion chamber, 18… fuel injection nozzle, 20… sub combustion chamber, 21… supercharger.

フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI F02F 1/24 F02F 1/24 E (56)参考文献 特開 平2−291421(JP,A) 特開 平2−286857(JP,A) 特開 昭59−122765(JP,A) 特開 昭63−255547(JP,A) 特表 昭62−501720(JP,A) 実開 昭60−141470(JP,U) 実開 昭60−82525(JP,U) 特許135889(JP,C1) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) F02F 1/00 F02F 1/24 F02F 1/22 F02B 19/16 F02B 31/02Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification symbol FI F02F 1/24 F02F 1/24 E (56) References JP-A-2-291421 (JP, A) JP-A-2-286857 (JP, A JP-A-59-122765 (JP, A) JP-A-63-255547 (JP, A) Japanese Translation of PCT International Publication No. Sho 62-501720 (JP, A) Japanese Utility Model Showa 60-141470 (JP, U) Japanese Utility Model Utility Model Sho 60- 82525 (JP, U) Patent 135889 (JP, C1) (58) Fields investigated (Int. Cl. 6 , DB name) F02F 1/00 F02F 1/24 F02F 1/22 F02B 19/16 F02B 31/02

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】シリンダヘッドのファイヤデッキとなるシ
リンダヘッド下面部、前記シリンダヘッドに設けた副燃
焼室の内壁及びシリンダライナ上部をセラミック材料で
一体構造体に構成し、該一体構造体の外面を断熱ガスケ
ットで覆って断熱構造に構成し、前記シリンダヘッドに
形成した排気ポートに排気バルブを配置し、且つシリン
ダライナ下部に吸気ポートを形成した副燃焼室付き断熱
エンジン。
A lower surface portion of a cylinder head serving as a fire deck of a cylinder head, an inner wall of a sub-combustion chamber provided on the cylinder head, and an upper portion of a cylinder liner are integrally formed of a ceramic material, and an outer surface of the integrated structure is formed of a ceramic material. An insulated engine with a sub-combustion chamber, wherein the engine is configured to be insulated by covering with an insulating gasket, an exhaust valve is arranged in an exhaust port formed in the cylinder head, and an intake port is formed below a cylinder liner.
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