JP2906418B2 - 副燃焼室の構造 - Google Patents
副燃焼室の構造Info
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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，内燃機関における副燃焼室の構造に関す
る。
る。
従来，内燃機関の副室構造，特に副室セラミック材で
画成し機関の熱効率，副室の耐熱性，耐久性を高めた副
室構造は，例えば，特開昭61−123714号公報に開示され
ている。
画成し機関の熱効率，副室の耐熱性，耐久性を高めた副
室構造は，例えば，特開昭61−123714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副室構造は，上記セラ
ミック体と，該上部セラミック体に衝合される下部セラ
ミック体とより成り，主燃焼室に連通する噴孔を有する
ものであり，上部セラミック体及び下部セラミック体の
外周に金属製の環状リングを嵌着し，上部セラミック体
及び下部セラミック体の衝合面に対応する環状リングの
内周面に環状の凹部を設けたものである。
ミック体と，該上部セラミック体に衝合される下部セラ
ミック体とより成り，主燃焼室に連通する噴孔を有する
ものであり，上部セラミック体及び下部セラミック体の
外周に金属製の環状リングを嵌着し，上部セラミック体
及び下部セラミック体の衝合面に対応する環状リングの
内周面に環状の凹部を設けたものである。
また，内周面がセラミック材料で形成された内燃機関
の副室は，例えば，特開昭60−212614号公報に開示され
ている。
の副室は，例えば，特開昭60−212614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副室は，略半球中空体
のチャンバ部と主室との連結穴を有する口金部とを各々
違ったセラミック材質の別体で構成したものであり，該
チャンバ部のセラミックを金属で鋳ぐるむと共に，この
鋳ぐるみ金属に円筒形突出部を同時形成して，この内部
に口金部のセラミックを焼嵌めしたものである。また，
チャンバ部が断熱性セラミックスで構成され，口金部が
耐熱性セラミックスで構成されている。更に，円筒形突
出部の内部と口金部のセラミックスとの間に一部断熱層
が設けられている。
のチャンバ部と主室との連結穴を有する口金部とを各々
違ったセラミック材質の別体で構成したものであり，該
チャンバ部のセラミックを金属で鋳ぐるむと共に，この
鋳ぐるみ金属に円筒形突出部を同時形成して，この内部
に口金部のセラミックを焼嵌めしたものである。また，
チャンバ部が断熱性セラミックスで構成され，口金部が
耐熱性セラミックスで構成されている。更に，円筒形突
出部の内部と口金部のセラミックスとの間に一部断熱層
が設けられている。
一般に，内燃機関の燃焼室において，副室式は直接噴
射式に比較して冷却水損失が大きく，燃費が悪い。しか
し，副室式は燃料と空気との混合が副燃焼室と主燃焼室
とで２回行われ，混合状態が直接噴射式に比較して良好
である。更に，副室式は，直接噴射式に比較して,NOx及
びHCの発生が少なく，スモーク・パテキュレートの発生
も少ないものである。ところで，スート（SOOT）の生成
プロセスについては，混合気の燃料濃度が濃い方が発生
し易く，温度が低い方が発生し易い。NOxの生成プロセ
スについては，混合気の燃料濃度が薄い方が発生し易
く，温度が高い方が発生し易い。また,HCの生成プロセ
スについては，混合気の燃料濃度が薄い方が発生し易
く，濃度が低い方が発生し易い。
射式に比較して冷却水損失が大きく，燃費が悪い。しか
し，副室式は燃料と空気との混合が副燃焼室と主燃焼室
とで２回行われ，混合状態が直接噴射式に比較して良好
である。更に，副室式は，直接噴射式に比較して,NOx及
びHCの発生が少なく，スモーク・パテキュレートの発生
も少ないものである。ところで，スート（SOOT）の生成
プロセスについては，混合気の燃料濃度が濃い方が発生
し易く，温度が低い方が発生し易い。NOxの生成プロセ
スについては，混合気の燃料濃度が薄い方が発生し易
く，温度が高い方が発生し易い。また,HCの生成プロセ
スについては，混合気の燃料濃度が薄い方が発生し易
く，濃度が低い方が発生し易い。
上記のことにより，内燃機関にいて，副室式は，スー
ト,NOx及びHCの発生を低減させることでは直接噴射式に
比較して有利であるが，副室式の冷却水損失を少なくと
も直接噴射式の冷却水損失程度にまで或いはそれ以上に
如何にして改善するかが課題となる。即ち，副燃焼室で
の濃混合気燃焼期間の温度上昇を図り，スモーク発生
量，パテキュレート中間生成物の発生を抑えるため，特
に，ディーゼルエンジンの副室渦流室燃焼室では燃焼室
の外周から熱が放散しない構造が好ましく，しかも冷却
水損失を小さくして燃費を改善するには副室を如何に断
熱構造に構成するか，また，副室を断熱構造に構成した
場合に副室自体の強度を如何に確保するかの課題があ
る。
ト,NOx及びHCの発生を低減させることでは直接噴射式に
比較して有利であるが，副室式の冷却水損失を少なくと
も直接噴射式の冷却水損失程度にまで或いはそれ以上に
如何にして改善するかが課題となる。即ち，副燃焼室で
の濃混合気燃焼期間の温度上昇を図り，スモーク発生
量，パテキュレート中間生成物の発生を抑えるため，特
に，ディーゼルエンジンの副室渦流室燃焼室では燃焼室
の外周から熱が放散しない構造が好ましく，しかも冷却
水損失を小さくして燃費を改善するには副室を如何に断
熱構造に構成するか，また，副室を断熱構造に構成した
場合に副室自体の強度を如何に確保するかの課題があ
る。
ところで，前掲特開昭61−123714号公報に開示された
内燃機関の副室構造については，副室の形成壁をオール
セラミックスによって構成したものであり，副室自体の
断熱について十分な断熱効果を得るという点では問題が
ある。
内燃機関の副室構造については，副室の形成壁をオール
セラミックスによって構成したものであり，副室自体の
断熱について十分な断熱効果を得るという点では問題が
ある。
また，前掲特開昭60−212614号公報に開示された内燃
機関の副室は，チャンバ部のセラミックを金属で鋳ぐる
んだものであり，上記と同様に，副室の断熱については
問題がある。
機関の副室は，チャンバ部のセラミックを金属で鋳ぐる
んだものであり，上記と同様に，副室の断熱については
問題がある。
しかるに，上記のようなセラミックスを断熱材又は耐
熱材として使用して副室を構成した構造のものでは，壁
面の強度を確保し，断熱特性を十分に得ることは，極め
て困難であり，十分な強度を得るため，セラミックスの
壁厚を厚くしなければならず，壁厚を厚くしても十分な
断熱効果を得ることができないという問題がある。
熱材として使用して副室を構成した構造のものでは，壁
面の強度を確保し，断熱特性を十分に得ることは，極め
て困難であり，十分な強度を得るため，セラミックスの
壁厚を厚くしなければならず，壁厚を厚くしても十分な
断熱効果を得ることができないという問題がある。
この発明の目的は，上記の課題を解決することであ
り，副燃焼室の燃焼ガスに晒される内面部分を耐熱性，
熱ショック性に優れた窒化珪素，炭化珪素，サイアロン
〔（Si,Al）６（O,N）８〕等のセラミックスの薄肉であ
る薄膜部材によって形成して高温燃焼ガスに耐えること
ができるように構成し，副燃焼室の形成壁本体をチタン
酸アルミニウム（Al2TiO5）等の熱伝導率αの小さい材
料から成る断熱材で構成し，しかも前記薄膜部材が受け
る機械的応力及び熱応力を前記薄膜部材の外周部に位置
する前記断熱材で吸収し，セラミック製薄膜部材の強度
を確保すると共に前記薄膜部材の熱容量を小さく構成し
て前記薄膜部材の前記副燃焼室内のガス温度（即ち，燃
料噴霧，空気，火炎，未燃混合気等のガス温度）への追
従性を良好にし，更に，セラミック材料の肉厚の減少に
伴う強度上の劣化を防止することができる副燃焼室の構
造を提供することである。
り，副燃焼室の燃焼ガスに晒される内面部分を耐熱性，
熱ショック性に優れた窒化珪素，炭化珪素，サイアロン
〔（Si,Al）６（O,N）８〕等のセラミックスの薄肉であ
る薄膜部材によって形成して高温燃焼ガスに耐えること
ができるように構成し，副燃焼室の形成壁本体をチタン
酸アルミニウム（Al2TiO5）等の熱伝導率αの小さい材
料から成る断熱材で構成し，しかも前記薄膜部材が受け
る機械的応力及び熱応力を前記薄膜部材の外周部に位置
する前記断熱材で吸収し，セラミック製薄膜部材の強度
を確保すると共に前記薄膜部材の熱容量を小さく構成し
て前記薄膜部材の前記副燃焼室内のガス温度（即ち，燃
料噴霧，空気，火炎，未燃混合気等のガス温度）への追
従性を良好にし，更に，セラミック材料の肉厚の減少に
伴う強度上の劣化を防止することができる副燃焼室の構
造を提供することである。
この発明は，上記の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，主燃焼室に噴孔を
通じて連通した副燃焼室を形成する副燃焼室壁体を断熱
材によって構成し，前記副燃焼室壁体の内壁面にセラミ
ック材から成る薄膜部材を配置し，前記薄膜部材の肉厚
を薄くして熱容量を小さく構成し，更に，前記副燃焼室
壁体の外周面に金属製保護筒を嵌着し，前記薄膜部材が
前記副燃焼室壁体の前記断熱材で遮熱されることによっ
て前記薄膜部材のガス温度への追従性を良好にしたこと
を特徴とする副燃焼室の構造に関する。
構成されている。即ち，この発明は，主燃焼室に噴孔を
通じて連通した副燃焼室を形成する副燃焼室壁体を断熱
材によって構成し，前記副燃焼室壁体の内壁面にセラミ
ック材から成る薄膜部材を配置し，前記薄膜部材の肉厚
を薄くして熱容量を小さく構成し，更に，前記副燃焼室
壁体の外周面に金属製保護筒を嵌着し，前記薄膜部材が
前記副燃焼室壁体の前記断熱材で遮熱されることによっ
て前記薄膜部材のガス温度への追従性を良好にしたこと
を特徴とする副燃焼室の構造に関する。
また，前記副燃焼室壁体を構成する前記断熱材はチタ
ン酸アルミニウムで作製されているものである。
ン酸アルミニウムで作製されているものである。
この発明による副燃焼室の構造は，以上のように構成
されており，次のように作用する。
されており，次のように作用する。
この副燃焼室の構造は，副燃焼室の壁面即ちセラミッ
クスの薄膜部材の肉厚を薄くして熱容量を小さくし，薄
膜部材が前記副燃焼室壁体の前記断熱材で遮熱されるこ
とによって薄膜部材自体の小さな熱容量の機能を発揮
し，前記薄膜部材の前記副燃焼室内のガス温度への追従
性が良好になり，前記副燃焼室内を短時間で温度上昇さ
せたると共に，燃料噴霧と空気との混合，着火燃焼を速
やかに実行させることができ，前記副燃焼室から前記主
燃焼室へスワールとして噴き出させることができ,NOx,
スモークの発生を低減することができる。
クスの薄膜部材の肉厚を薄くして熱容量を小さくし，薄
膜部材が前記副燃焼室壁体の前記断熱材で遮熱されるこ
とによって薄膜部材自体の小さな熱容量の機能を発揮
し，前記薄膜部材の前記副燃焼室内のガス温度への追従
性が良好になり，前記副燃焼室内を短時間で温度上昇さ
せたると共に，燃料噴霧と空気との混合，着火燃焼を速
やかに実行させることができ，前記副燃焼室から前記主
燃焼室へスワールとして噴き出させることができ,NOx,
スモークの発生を低減することができる。
また，この副燃焼室の構造は，副燃焼室を形成する副
燃焼室壁体をチタン酸アルミニウム等の断熱材によって
構成し，前記副燃焼室壁体の内壁面に非酸化物系セラミ
ック製薄膜部材を配置したので，薄膜部材が燃焼時に発
生する熱応力等による破損の恐れはなく，前記断熱材に
よって副燃焼室の断熱効果を高めることができ，冷却水
損失を低減でき燃費を向上できる。
燃焼室壁体をチタン酸アルミニウム等の断熱材によって
構成し，前記副燃焼室壁体の内壁面に非酸化物系セラミ
ック製薄膜部材を配置したので，薄膜部材が燃焼時に発
生する熱応力等による破損の恐れはなく，前記断熱材に
よって副燃焼室の断熱効果を高めることができ，冷却水
損失を低減でき燃費を向上できる。
更に，チタン酸アルミニウム自体は強度が小さいが，
ヤング率が小さいので，外力に対して対して破断し難い
が，チタン酸アルミニウムは多孔質材で熱ショックに弱
い性質を持っているので，内周壁面のセラミック製薄膜
部材で燃焼に係わる熱応力に対する強度を確保でき，ま
た，薄膜部材自体が熱膨張したとしても外周面に位置す
る断熱材で吸収することができ，薄膜部材が受けるメカ
ニカルストレス及びサーマルストレスを低減でき，前記
薄膜部材に亀裂，破壊等は発生しない。
ヤング率が小さいので，外力に対して対して破断し難い
が，チタン酸アルミニウムは多孔質材で熱ショックに弱
い性質を持っているので，内周壁面のセラミック製薄膜
部材で燃焼に係わる熱応力に対する強度を確保でき，ま
た，薄膜部材自体が熱膨張したとしても外周面に位置す
る断熱材で吸収することができ，薄膜部材が受けるメカ
ニカルストレス及びサーマルストレスを低減でき，前記
薄膜部材に亀裂，破壊等は発生しない。
また，前記副燃焼室壁体の外周面に金属製保護筒を嵌
着したので，前記副燃焼室壁体を補強して強度を確保で
き，メカニカルストレス及びサーマルストレスにより前
記副燃焼室壁体が破壊されるようなことはない。
着したので，前記副燃焼室壁体を補強して強度を確保で
き，メカニカルストレス及びサーマルストレスにより前
記副燃焼室壁体が破壊されるようなことはない。
以下，図面を参照して，この発明による副燃焼室の構
造の実施例を詳述する。第１図において，この発明の実
施例である副燃焼室の構造の概略断面図が示されてい
る。
造の実施例を詳述する。第１図において，この発明の実
施例である副燃焼室の構造の概略断面図が示されてい
る。
この副燃焼室の構造は，主燃焼室１に噴孔３を通じて
副燃焼室２を連通し且つ副燃焼室２を形成する副燃焼室
壁体4,7を断熱材によって構成し，副燃焼室壁体4,7の内
壁面にセラミック材から成る薄膜部材5,6を配置したも
のである。この場合，窒化珪素（Ki3N4）等のセラミッ
ク材をチタン酸アルミニウム材に対して化学蒸着（CV
D）又はプラズマスプレー・コーティングによって付着
させることが可能である。また，副燃焼室壁体４の外周
面には，金属製保護筒８が嵌着されている。
副燃焼室２を連通し且つ副燃焼室２を形成する副燃焼室
壁体4,7を断熱材によって構成し，副燃焼室壁体4,7の内
壁面にセラミック材から成る薄膜部材5,6を配置したも
のである。この場合，窒化珪素（Ki3N4）等のセラミッ
ク材をチタン酸アルミニウム材に対して化学蒸着（CV
D）又はプラズマスプレー・コーティングによって付着
させることが可能である。また，副燃焼室壁体４の外周
面には，金属製保護筒８が嵌着されている。
この副燃焼室の構造は，特に，薄膜部材5,6の肉厚を
薄くして熱容量を小さく構成し，薄膜部材5,6が副燃焼
室4,7の断熱材で遮熱されることによって，薄膜部材5,6
の副燃焼室２内のガス温度，即ち，燃料噴霧，空気，火
炎，未燃混合気等のガス温度への追従性を良好にし,N
Ox,スモークの発生を低減したことを特徴とするもので
ある。
薄くして熱容量を小さく構成し，薄膜部材5,6が副燃焼
室4,7の断熱材で遮熱されることによって，薄膜部材5,6
の副燃焼室２内のガス温度，即ち，燃料噴霧，空気，火
炎，未燃混合気等のガス温度への追従性を良好にし,N
Ox,スモークの発生を低減したことを特徴とするもので
ある。
副燃焼室２は，冷却ジャケット14を備えたシリンダヘ
ッド10に組み込まれている。シリンダヘッド10はヘッド
ガスケット13を介在してシリンダボディ11に固定されて
いる。シリンダボディ11のシリンダ15には，ピストンリ
ング16を嵌着したピストン12が往復運動する。また，副
燃焼室２には燃料噴射ノズルからの燃料が噴射され，副
燃焼室壁体４及び内壁面の薄膜部材５には燃料噴射ノズ
ルの取付孔9,17が形成されている。
ッド10に組み込まれている。シリンダヘッド10はヘッド
ガスケット13を介在してシリンダボディ11に固定されて
いる。シリンダボディ11のシリンダ15には，ピストンリ
ング16を嵌着したピストン12が往復運動する。また，副
燃焼室２には燃料噴射ノズルからの燃料が噴射され，副
燃焼室壁体４及び内壁面の薄膜部材５には燃料噴射ノズ
ルの取付孔9,17が形成されている。
この副燃焼室の構造において，副燃焼室２の壁体を構
成する副燃焼室壁体4,7は，チタン酸アルミニウム等の
熱伝導率αの小さい材料から成る断熱材で構成してい
る。チタン酸アルミニウム（Al2TiO5）は，熱伝導率:0.
0035cal/sec・cm・℃，強度:5kg/mm2,熱衝撃:900℃，ヤ
ング率:13GN/m2,及び線膨張係数:1.5/106kである。
成する副燃焼室壁体4,7は，チタン酸アルミニウム等の
熱伝導率αの小さい材料から成る断熱材で構成してい
る。チタン酸アルミニウム（Al2TiO5）は，熱伝導率:0.
0035cal/sec・cm・℃，強度:5kg/mm2,熱衝撃:900℃，ヤ
ング率:13GN/m2,及び線膨張係数:1.5/106kである。
チタン酸アルミニウムは，強度が余り強くないが，極
めて断熱性（遮熱性），耐熱衝撃，耐熱膨張性に富んで
いる。従って，副燃焼室２を断熱構造に構成するため，
副燃焼室２を形成する副燃焼室壁体4,7として使用する
ことは，極めて有効である。
めて断熱性（遮熱性），耐熱衝撃，耐熱膨張性に富んで
いる。従って，副燃焼室２を断熱構造に構成するため，
副燃焼室２を形成する副燃焼室壁体4,7として使用する
ことは，極めて有効である。
しかしながら，チタン酸アルミニウム等の断熱材を，
副燃焼室２の内壁面に直接的に使用すると，副燃焼室２
は燃料噴霧と火炎の交互作用によって大きな熱ショック
を受け，破損することになる。
副燃焼室２の内壁面に直接的に使用すると，副燃焼室２
は燃料噴霧と火炎の交互作用によって大きな熱ショック
を受け，破損することになる。
そこで，この発明による副燃焼室の構造は，この状態
を避けるため，副燃焼室２に内壁面に強度に富んだセラ
ミックスから成る薄膜部材5,6を配置したものである。
を避けるため，副燃焼室２に内壁面に強度に富んだセラ
ミックスから成る薄膜部材5,6を配置したものである。
副燃焼室壁体4,7の内壁面に配置された薄膜部材5,6
は，窒化珪素（Si3N4），炭化珪素（SiC），サイアロン
〔（Si,Al）６（O,N）８〕等のセラミックスの薄膜，例
えば，厚さ1mm〜1.5mmの薄膜部材から構成されている。
これらのセラミックスは，耐熱性，耐衝撃性に富んだも
のである。
は，窒化珪素（Si3N4），炭化珪素（SiC），サイアロン
〔（Si,Al）６（O,N）８〕等のセラミックスの薄膜，例
えば，厚さ1mm〜1.5mmの薄膜部材から構成されている。
これらのセラミックスは，耐熱性，耐衝撃性に富んだも
のである。
窒化珪素（Si3N4）は，熱伝導率:0.03cal/sec・cm・
℃，強度:80kg/mm2熱衝撃:700℃，ヤング率:300GN/m2,
線膨張係数:3.2/106Kである。
℃，強度:80kg/mm2熱衝撃:700℃，ヤング率:300GN/m2,
線膨張係数:3.2/106Kである。
ところで，副燃焼室２の内壁面には，燃料噴霧と火炎
の交互作用によって大きな熱ショックが作用するが，上
記セラミックスから成る薄膜部材5,6を副燃焼室２の内
壁面に配置することによって，副燃焼室２に熱ショック
性の強度が高い内壁面を得ることができる。従って，副
燃焼室２を構成する副燃焼室壁体4,5を，強度は余り強
くないが，断熱性に富んだチタン酸アルミニウム等の断
熱材で構成しても，強度に十分に耐えることができ，併
せて断熱性に富んだ副燃焼室２を提供できる。
の交互作用によって大きな熱ショックが作用するが，上
記セラミックスから成る薄膜部材5,6を副燃焼室２の内
壁面に配置することによって，副燃焼室２に熱ショック
性の強度が高い内壁面を得ることができる。従って，副
燃焼室２を構成する副燃焼室壁体4,5を，強度は余り強
くないが，断熱性に富んだチタン酸アルミニウム等の断
熱材で構成しても，強度に十分に耐えることができ，併
せて断熱性に富んだ副燃焼室２を提供できる。
この副燃焼室の構造の製造工程については，例えば，
次のようにして組み立てることができる。まず，窒化珪
素等のセラミックスから逆カップ状上で且つ燃料噴射ノ
ズル取付孔17を備えた薄膜部材５と，窒化珪素等のセラ
ミックスから平板状で且つ噴孔18を備えた薄膜部材６と
を，例えば，化学蒸着（CVD），コーティング等の適宜
な手段で接合部19で接合し，薄膜部材５と薄膜部材６と
で副燃焼室２の内壁を構成する。
次のようにして組み立てることができる。まず，窒化珪
素等のセラミックスから逆カップ状上で且つ燃料噴射ノ
ズル取付孔17を備えた薄膜部材５と，窒化珪素等のセラ
ミックスから平板状で且つ噴孔18を備えた薄膜部材６と
を，例えば，化学蒸着（CVD），コーティング等の適宜
な手段で接合部19で接合し，薄膜部材５と薄膜部材６と
で副燃焼室２の内壁を構成する。
また，チタン酸アルミニウムによって逆カップ状で且
つ燃料噴射ノズル取付孔９を備えた副燃焼室壁体４を成
形し，該副燃焼室壁体４を薄膜部材5,6から成る内壁を
嵌入し，次いで，チタン酸アルミニウムによって平板状
で且つ噴孔３を備えた副燃焼室壁体７を，副燃焼室壁体
４に嵌合する。
つ燃料噴射ノズル取付孔９を備えた副燃焼室壁体４を成
形し，該副燃焼室壁体４を薄膜部材5,6から成る内壁を
嵌入し，次いで，チタン酸アルミニウムによって平板状
で且つ噴孔３を備えた副燃焼室壁体７を，副燃焼室壁体
４に嵌合する。
上記成形工程によって，副燃焼室２の内壁面を構成す
る薄膜部材5,6の全外面に副燃焼室壁体4,7が配置された
状態に成形される。この組立体を焼成することによって
副燃焼室２が製作される。
る薄膜部材5,6の全外面に副燃焼室壁体4,7が配置された
状態に成形される。この組立体を焼成することによって
副燃焼室２が製作される。
副燃焼室２を補強するため，副燃焼室壁体４の外周面
に金属製保護筒８を焼き嵌め等によって圧入することに
よって嵌着する。金属製保護筒８付き副燃焼室２を，シ
リンダヘッド10に取り付けることによって主燃焼室１に
連通する副燃焼室２を完成することができる。
に金属製保護筒８を焼き嵌め等によって圧入することに
よって嵌着する。金属製保護筒８付き副燃焼室２を，シ
リンダヘッド10に取り付けることによって主燃焼室１に
連通する副燃焼室２を完成することができる。
また，噴孔3,18は，流体の出入によって副燃焼室２又
は主燃焼室１においてスワールが促進されるように，傾
斜状態に設定されている。更に，副燃焼室２における燃
料噴霧と空気との混合を促進するため，噴孔3,18の軸線
と燃料噴射ノズル取付孔9,17の軸線は偏倚即ちオフセッ
トしており，互いに対向して配置されている。
は主燃焼室１においてスワールが促進されるように，傾
斜状態に設定されている。更に，副燃焼室２における燃
料噴霧と空気との混合を促進するため，噴孔3,18の軸線
と燃料噴射ノズル取付孔9,17の軸線は偏倚即ちオフセッ
トしており，互いに対向して配置されている。
この発明による副燃焼室の構造は，以上のように構成
されているので，次のような効果を有する。
されているので，次のような効果を有する。
この副燃焼室の構造は，主燃焼室に噴孔を通じて連通
した副燃焼室を形成する副燃焼室壁体をチタン酸アルミ
ニウム等の断熱材によって構成し，前記副燃焼室壁体の
内壁面にセラミック材から成る薄膜部材を配置し，前記
薄膜部材を前記副燃焼室壁体の前記断熱材で遮熱したの
で，前記副燃焼室は壁面を通じての熱伝導通路が前記断
熱材で遮断され，副燃焼室からの熱の外部への放熱がな
く，即ち，前記断熱材によって前記副燃焼室の断熱効果
を高め，前記副燃焼室として理想的な構造を得ることが
でき，更に冷却水損失を低減でき，燃費を向上できる。
した副燃焼室を形成する副燃焼室壁体をチタン酸アルミ
ニウム等の断熱材によって構成し，前記副燃焼室壁体の
内壁面にセラミック材から成る薄膜部材を配置し，前記
薄膜部材を前記副燃焼室壁体の前記断熱材で遮熱したの
で，前記副燃焼室は壁面を通じての熱伝導通路が前記断
熱材で遮断され，副燃焼室からの熱の外部への放熱がな
く，即ち，前記断熱材によって前記副燃焼室の断熱効果
を高め，前記副燃焼室として理想的な構造を得ることが
でき，更に冷却水損失を低減でき，燃費を向上できる。
特に，この副燃焼室の構造は，上記のように，前記副
燃焼室の壁面即ちセラミックスの薄膜部材の肉厚を薄く
し，前記副燃焼室壁体の前記断熱材による前記薄膜部材
に対する遮熱によって，前記薄膜部材自体の熱容量を小
さくして，前記薄膜部材の前記副燃焼室内のガス温度へ
迅速に追従させることによって，前記薄膜部材を短時間
で温度上昇させることができると共に，燃料噴霧と空気
との混合を速やかに実行させることができ，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ること
ができ，特に,NOx,スモークの発生を低減できる。
燃焼室の壁面即ちセラミックスの薄膜部材の肉厚を薄く
し，前記副燃焼室壁体の前記断熱材による前記薄膜部材
に対する遮熱によって，前記薄膜部材自体の熱容量を小
さくして，前記薄膜部材の前記副燃焼室内のガス温度へ
迅速に追従させることによって，前記薄膜部材を短時間
で温度上昇させることができると共に，燃料噴霧と空気
との混合を速やかに実行させることができ，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ること
ができ，特に,NOx,スモークの発生を低減できる。
即ち，この副燃焼室の構造は，前記副燃焼室内は短時
間に温度上昇させると共に，燃料噴霧と空気との混合を
速やかに実行させ得るので，燃料と空気との燃料当量比
と燃焼温度とで決定されるスモーク発生温度ゾーンでの
燃焼を直ちにクリアし，火炎が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れ，スモーク発生を効
果的に抑制することができ，次いで，火炎が前記副燃焼
室から前記主燃焼室に吹き出されることによって，急激
に燃料当量比が低下され且つ燃焼温度は低下するので，
燃料当量比と燃焼温度とで決定されるNOx発生温度ゾー
ンでの燃焼を避けることができ,NOx発生が効果的に抑制
される。
間に温度上昇させると共に，燃料噴霧と空気との混合を
速やかに実行させ得るので，燃料と空気との燃料当量比
と燃焼温度とで決定されるスモーク発生温度ゾーンでの
燃焼を直ちにクリアし，火炎が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れ，スモーク発生を効
果的に抑制することができ，次いで，火炎が前記副燃焼
室から前記主燃焼室に吹き出されることによって，急激
に燃料当量比が低下され且つ燃焼温度は低下するので，
燃料当量比と燃焼温度とで決定されるNOx発生温度ゾー
ンでの燃焼を避けることができ,NOx発生が効果的に抑制
される。
従って，この副燃焼室の構造は，前記副燃焼室及び前
記主燃焼室において，スモーク,HC及びNOxの発生を避け
る燃焼を行わせることができる。
記主燃焼室において，スモーク,HC及びNOxの発生を避け
る燃焼を行わせることができる。
更に，副燃焼室については，燃料噴霧と火炎との交互
作用によって大きな熱ショックが作用するものである
が，本発明では，このような熱ショックを受けた場合
に，チタン酸アルミニウム自体は強度が小さいが，内周
壁面のセラミック製薄膜部材は上記熱ショックに対する
強度が強く，副燃焼室自体の十分な強度を確保できるの
で，副燃焼室に亀裂，破壊等が発生するようなことがな
い。
作用によって大きな熱ショックが作用するものである
が，本発明では，このような熱ショックを受けた場合
に，チタン酸アルミニウム自体は強度が小さいが，内周
壁面のセラミック製薄膜部材は上記熱ショックに対する
強度が強く，副燃焼室自体の十分な強度を確保できるの
で，副燃焼室に亀裂，破壊等が発生するようなことがな
い。
また，前記薄膜部材自体が熱膨張したとしても，外周
面に位置する前記断熱材で該熱膨張を吸収することがで
き，前記腹膜部材が受けるメカニカルストレス及びサー
マルストレスを低減でき，前記薄膜部材に亀裂，破壊等
は発生しない。
面に位置する前記断熱材で該熱膨張を吸収することがで
き，前記腹膜部材が受けるメカニカルストレス及びサー
マルストレスを低減でき，前記薄膜部材に亀裂，破壊等
は発生しない。
第１図はこの発明による副燃焼室の構造の一実施例を示
す断面図である。 １……主燃焼室,2……副燃焼室,3,18……噴孔,4,7……
副燃焼室壁体,5,6……薄膜部材,8……金属製保護筒,9,1
7……燃料噴射ノズル取付孔,10……シリンダヘッド,11
……シリンダボディ,12……ピストン。
す断面図である。 １……主燃焼室,2……副燃焼室,3,18……噴孔,4,7……
副燃焼室壁体,5,6……薄膜部材,8……金属製保護筒,9,1
7……燃料噴射ノズル取付孔,10……シリンダヘッド,11
……シリンダボディ,12……ピストン。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) F02B 1/00 - 23/10
Claims (2)
- 【請求項１】主燃焼室に噴孔を通じて連通した副燃焼室
を形成する副燃焼室壁体を断熱材によって構成し，前記
副燃焼室壁体の内壁面にセラミック材から成る薄膜部材
を配置し，前記薄膜部材の肉厚を薄くして熱容量を小さ
く構成し，更に，前記副燃焼室壁体の外周面に金属製保
護筒を嵌着し，前記薄膜部材が前記副燃焼室壁体の前記
断熱材で遮熱されることによって前記薄膜部材のガス温
度への追従性を良好にしたことを特徴とする副燃焼室の
構造。 - 【請求項２】前記副燃焼室壁体を構成する前記断熱材は
チタン酸アルミニウムであることを特徴とする請求項１
に記載の副燃焼室の構造。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63263991A JP2906418B2 (ja) | 1988-10-21 | 1988-10-21 | 副燃焼室の構造 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63263991A JP2906418B2 (ja) | 1988-10-21 | 1988-10-21 | 副燃焼室の構造 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02112613A JPH02112613A (ja) | 1990-04-25 |
| JP2906418B2 true JP2906418B2 (ja) | 1999-06-21 |
Family
ID=17397027
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63263991A Expired - Lifetime JP2906418B2 (ja) | 1988-10-21 | 1988-10-21 | 副燃焼室の構造 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2906418B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2013081733A2 (en) * | 2011-12-01 | 2013-06-06 | Cummins Intellectual Property, Inc. | Prechamber device for internal combustion engine |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5425337A (en) * | 1992-11-19 | 1995-06-20 | Izusu Ceramics Research Institute Co., Ltd. | Pre-chamber type engine |
| US5515823A (en) * | 1993-12-06 | 1996-05-14 | Isuzu Ceramics Research Institute Co., Ltd. | Engine with precombustion chambers |
| JP2814346B2 (ja) * | 1994-03-28 | 1998-10-22 | 株式会社いすゞセラミックス研究所 | ディーゼルエンジンの燃焼室構造 |
| US5645028A (en) * | 1995-11-21 | 1997-07-08 | Isuzu Motors Limited | Piston structure with a combustion chamber |
| US11359537B1 (en) | 2021-06-30 | 2022-06-14 | Saudi Arabian Oil Company | Spark ignition engine, pre-chamber, and method for cooling a pre-chamber |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5123602U (ja) * | 1974-08-12 | 1976-02-21 | ||
| JPS5973530U (ja) * | 1982-11-09 | 1984-05-18 | 臼井国際産業株式会社 | 分割燃焼室方式における副燃焼室構造 |
| JPS6193227A (ja) * | 1984-10-11 | 1986-05-12 | Mazda Motor Corp | エンジンの副室の製造法 |
| JPS61186735U (ja) * | 1985-05-14 | 1986-11-21 | ||
| JPS6346624U (ja) * | 1986-09-12 | 1988-03-29 | ||
| JPS63215819A (ja) * | 1987-03-03 | 1988-09-08 | Nissan Motor Co Ltd | デイ−ゼルエンジンの燃焼室 |
-
1988
- 1988-10-21 JP JP63263991A patent/JP2906418B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2013081733A2 (en) * | 2011-12-01 | 2013-06-06 | Cummins Intellectual Property, Inc. | Prechamber device for internal combustion engine |
| WO2013081733A3 (en) * | 2011-12-01 | 2014-03-06 | Cummins Intellectual Property, Inc. | Prechamber device for internal combustion engine |
| US9217360B2 (en) | 2011-12-01 | 2015-12-22 | Cummins Intellectual Property, Inc. | Prechamber device for internal combustion engine |
| US9441528B2 (en) | 2011-12-01 | 2016-09-13 | Cummins Intellectual Property, Inc. | Prechamber device for internal combustion engine |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02112613A (ja) | 1990-04-25 |
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