JP3189512B2 - Subchamber heat shield structure for subchamber engine - Google Patents
Subchamber heat shield structure for subchamber engineInfo
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Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は、シリンダヘッドに形
成されたキャビティに副室構造体を配置した副室式エン
ジンにおける副室遮熱構造に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a sub-chamber heat shield structure in a sub-chamber engine in which a sub-chamber structure is disposed in a cavity formed in a cylinder head.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、副室式エンジンでは、ピストン圧
縮行程で主室と副室とを連通する連絡孔を通る空気流動
エネルギーと、燃料噴射ノズルからの噴霧エネルギーに
より混合気生成を行い、ピストン膨張行程では、連絡孔
からの火炎の噴出エネルギーを大きくすることにより燃
焼を活発にさせている。2. Description of the Related Art Conventionally, in a sub-chamber engine, an air-fuel mixture is generated by an air flow energy passing through a communication hole connecting a main chamber and a sub-chamber in a piston compression stroke and a spray energy from a fuel injection nozzle. In the expansion stroke, the combustion is activated by increasing the energy of the blast of the flame from the communication hole.
【０００３】特開平３−５７８１７号公報には、副室の
断熱構造が開示されている。該副室の断熱構造は、セラ
ミック製副室ブロックに副室と噴孔を形成し、副室ブロ
ックを噴孔形成部位の厚さを他の部位より厚く形成し、
金属製外側ブロックを副室ブロックの外面に対して鋳込
みによって配置し、外側ブロックにヘッド下面部を構成
する部位にフランジ部を設け、外側ブロックをシリンダ
ヘッドに形成した穴部に空気層を形成して嵌合し、フラ
ンジ部を穴部の入口部に嵌入固定したものである。[0003] Japanese Patent Application Laid-Open No. 3-57817 discloses a heat insulating structure for a sub-chamber. The heat insulation structure of the sub-chamber, the sub-chamber and the injection hole are formed in the ceramic sub-chamber block, the sub-chamber block is formed so that the injection hole forming part is thicker than other parts,
A metal outer block is disposed by casting on the outer surface of the sub-chamber block, a flange portion is provided on a portion constituting a lower surface portion of the head in the outer block, and an air layer is formed in a hole formed in the outer block in the cylinder head. And the flange is fitted and fixed to the entrance of the hole.
【０００４】また、特開平３−１１５７２２号公報に
は、副室式エンジンが開示されている。該副室式エンジ
ンは、シリンダヘッドに遮熱構造の副室を形成する副室
ブロックを配置し、該副室ブロックに副室と主室とを連
通する遮熱構造の連絡孔を形成し、前記副室に燃料を噴
射するように燃料噴射ノズルを設けたものである。Japanese Patent Laid-Open Publication No. 3-115722 discloses a sub-chamber engine. In the sub-chamber engine, a sub-chamber block that forms a sub-chamber of a heat shield structure is arranged in a cylinder head, and a communication hole of a heat shield structure that connects the sub-chamber and the main chamber is formed in the sub-chamber block. A fuel injection nozzle is provided to inject fuel into the sub chamber.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
副室式エンジンでは、空気、ガス流動を大きくすること
により、混合気生成、燃焼の活発化を行っているため、
燃焼室壁面とガス間の熱伝導率が増加する。また、副室
式エンジンでは、副室燃焼室の表面積が放熱面積を増加
させ、また、副室では吸入行程で吸入新気による壁面の
冷却が無く、副室からシリンダヘッドへの熱流束が多く
なる。そのため、副室式エンジンは直噴式エンジンに比
較してラジエータ容量が１５％程度大きくなり、熱損失
の分だけ、燃費が悪化するという問題点がある。However, in the conventional sub-chamber type engine, the mixture of air and the combustion are activated by increasing the air and gas flows.
The thermal conductivity between the combustion chamber wall and the gas increases. In the sub-chamber engine, the surface area of the sub-chamber combustion chamber increases the heat radiation area. In the sub-chamber, there is no cooling of the wall surface by the new intake air during the suction stroke, and the heat flux from the sub-chamber to the cylinder head is large. Become. Therefore, the sub-chamber type engine has a problem that the radiator capacity is increased by about 15% as compared with the direct injection type engine, and the fuel consumption is deteriorated by the heat loss.
【０００６】また、前掲特開平３−５７８１７号公報に
開示された副室の断熱構造は、副室ブロックのフランジ
部でシリンダヘッドに形成したキャビティに副室ブロッ
クを固定するものであり、また、副室ブロックからシリ
ンダヘッドへの熱放散をコントロールして副室ブロック
の温度分布を均一にするというものであり、副室からシ
リンダヘッドへの熱流束を低減するという目的意識を有
するものではない。また、前掲特開平３−１１５７２２
号公報に開示された副室式エンジンでは、副室ブロック
はその外面はシリンダヘッドに形成したキャビティ壁面
に接触したものであり、副室からシリンダヘッドへの熱
流束を低減するという目的意識を有するものではない。Further, the heat insulating structure of the sub-chamber disclosed in the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 3-57817 is to fix the sub-chamber block to the cavity formed in the cylinder head at the flange portion of the sub-chamber block. It is to control the heat dissipation from the sub-chamber block to the cylinder head to make the temperature distribution of the sub-chamber block uniform, and does not have the purpose of reducing the heat flux from the sub-chamber to the cylinder head. Also, the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 3-115722.
In the sub-chamber type engine disclosed in Japanese Patent Laid-Open Publication No. H07-150, the outer surface of the sub-chamber block is in contact with the cavity wall surface formed in the cylinder head, and has a sense of purpose to reduce the heat flux from the sub-chamber to the cylinder head. Not something.
【０００７】そこで、この発明の目的は、上記の課題を
解決することであり、副室構造体をシリンダヘッドに形
成したキャビティ壁面に非接触状態に配置し、遮熱構造
体及び遮熱プレートを介して副室構造体をキャビティ内
に位置設定すると共に、副室構造体にかかる荷重を支え
るのに必要な支持面積によって、遮熱プレートの接触部
を副室構造体からシリンダヘッドへの熱流束が最小にな
るように遮熱プレートの接触位置を設定し、副室からシ
リンダヘッドへの熱放散を可及的に最小限に低減した副
室式エンジンにおける副室遮熱構造を提供することであ
る。SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to solve the above-mentioned problems, and a sub-chamber structure is disposed in a non-contact state on a cavity wall surface formed in a cylinder head, and a heat shield structure and a heat shield plate are arranged. The position of the sub-chamber structure in the cavity through the sub-chamber structure and the supporting area required to support the load applied to the sub-chamber structure allow the contact portion of the heat shield plate to be connected to the heat flux from the sub-chamber structure to the cylinder head. By setting the contact position of the heat shield plate so as to minimize the heat dissipation from the sub-chamber to the cylinder head, the sub-chamber heat shield structure in the sub-chamber engine is minimized. is there.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】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、シリンダヘッドに形成したキャビティ内にセラ
ミックスから成る副室構造体を配置し、前記副室構造体
に副室に燃料を噴射する燃料噴射ノズルを配置するノズ
ル孔及び前記副室と主室を連通する連絡孔を形成した副
室式エンジンにおいて、前記キャビティに面する前記副
室構造体の外面を遮熱構造体で囲み、該遮熱構造体の外
面と前記シリンダヘッドのキャビティ壁面との間に遮熱
空気層を形成して互いに非接触状態に配置し、前記遮熱
構造体の上面と前記キャビティ壁面との間にノズル孔を
備えた遮熱プレートを配置し、前記遮熱構造体のシール
反力を支持する前記キャビティ壁面と前記遮熱構造体に
接触する前記遮熱プレートの接触部を、前記遮熱プレー
トの熱流束を最小にするため前記ノズル孔の回りの最内
周面と最外周面に形成したことを特徴とする副室式エン
ジンにおける副室遮熱構造に関する。The present invention is configured as follows to achieve the above object. That is, the present invention provides a nozzle chamber in which a sub-chamber structure made of ceramic is disposed in a cavity formed in a cylinder head, and a fuel injection nozzle for injecting fuel into the sub-chamber is disposed in the sub-chamber structure. A sub-chamber type engine having a communication hole communicating with the main chamber, wherein an outer surface of the sub-chamber structure facing the cavity is surrounded by a heat shield structure, and an outer surface of the heat shield structure and a cavity of the cylinder head are formed. A heat shield air layer is formed between the heat shield structure and the cavity wall surface, and a heat shield plate having a nozzle hole is arranged between the upper surface of the heat shield structure and the cavity wall surface; The cavity wall surface supporting the sealing reaction force of the heat structure and the contact portion of the heat shield plate in contact with the heat shield structure are arranged at the maximum around the nozzle hole in order to minimize the heat flux of the heat shield plate. With the inner circumference About subchamber heat insulating structure in a pre-combustion chamber engine, characterized in that formed on the outer peripheral surface.
【０００９】また、この副室式エンジンにおける副室遮
熱構造において、前記シリンダヘッドに形成した大径の
キャビティには、ヘッド下面部とライナ上部とをセラミ
ックスで一体構造に構成したヘッドライナを遮熱ガスケ
ットを介在して配置され、前記副室構造体は前記ヘッド
ライナに形成された取付孔に配置されているものであ
る。In the sub-chamber heat shield structure of the sub-chamber engine, a large-diameter cavity formed in the cylinder head shields a head liner in which the lower surface of the head and the upper portion of the liner are integrally formed of ceramics. The sub-chamber structure is disposed with a hot gasket interposed therebetween, and is disposed in a mounting hole formed in the head liner.
【００１０】また、この副室式エンジンにおける副室遮
熱構造において、前記遮熱プレートの前記接触部におけ
る接触面はヘルツ応力を低減するためアールＲに形成さ
れているものである。In the sub-chamber heat shield structure of the sub-chamber engine, a contact surface of the heat shield plate at the contact portion is formed in a radius R to reduce Hertz stress.
【００１１】[0011]
【作用】この発明による副室式エンジンにおける副室遮
熱構造は、上記のように構成され、次のように作用す
る。即ち、この副室式エンジンにおける副室遮熱構造
は、シリンダヘッドのキャビティに面する副室構造体を
囲む遮熱構造体の外面とキャビティ壁面との間に遮熱空
気層を形成して互いに非接触状態に配置し、前記遮熱構
造体の上面と前記キャビティ壁面との間にノズル孔を備
えた遮熱プレートを配置し、前記遮熱構造体のシール反
力を支持する前記キャビティ壁面と前記遮熱構造体に接
触する前記遮熱プレートの接触部を、前記遮熱プレート
の熱流束を最小にするためノズル孔の回りの最内周面と
最外周面に形成したので、前記遮熱プレートの前記接触
部は前記副室構造体即ち前記遮熱構造体にかかる荷重を
十分に支える状態で、前記接触部の熱流束を可及的に最
小限に構成でき、それによって、前記副室構造体から前
記シリンダヘッドへ熱放散を最低限に抑制できる。The sub-chamber heat shield structure in the sub-chamber engine according to the present invention is constructed as described above and operates as follows. That is, the sub-chamber heat-shielding structure in this sub-chamber engine forms a heat-shielding air layer between the outer surface of the heat-shielding structure surrounding the sub-chamber structure facing the cavity of the cylinder head and the wall surface of the cavity. Arranged in a non-contact state, disposing a heat shield plate having a nozzle hole between the upper surface of the heat shield structure and the cavity wall surface, and supporting the seal reaction force of the heat shield structure with the cavity wall surface. Since the contact portion of the heat shield plate in contact with the heat shield structure is formed on the innermost and outermost surfaces around the nozzle hole in order to minimize the heat flux of the heat shield plate, The contact portion of the plate can be configured to minimize the heat flux of the contact portion in a state where the load applied to the sub-chamber structure, that is, the heat-shielding structure is sufficiently supported, whereby the sub-chamber Heat is released from the structure to the cylinder head It can be suppressed to a minimum.
【００１２】[0012]
【実施例】以下、図面を参照して、この発明による副室
式エンジンにおける副室構造の実施例を説明する。図１
はこの発明による副室式エンジンにおける副室遮熱構造
の一実施例を示す断面図である。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of a sub-chamber type engine according to the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG.
FIG. 1 is a sectional view showing an embodiment of a sub-chamber heat shielding structure in a sub-chamber engine according to the present invention.
【００１３】図１に示す副室式エンジンは、シリンダブ
ロック２７にガスケット３４を介してシリンダヘッド４
を固定し、シリンダブロック２７に形成した孔部にシリ
ンダを構成するシリンダライナ２８を取り付けている。
シリンダヘッド４には、大径のキャビティ２３とシリン
ダ中央にキャビティ６を形成されている。大径のキャビ
ティ２３には、Ｓｉ3 Ｎ4 等のセラミックスで作製され
たヘッド下面部１２と該ヘッド下面部１２に一体構造に
構成されたライナ上部１３から成るヘッドライナ５が、
両者間に遮熱空気層１４を形成するように、位置決めリ
ング１６及び遮熱ガスケット１５を介在させて配置され
ている。ヘッドライナ５には主室１が形成されている。
ヘッドライナ５のヘッド下面部１２の中央には取付孔３
５が形成され、この取付孔３５にはＳｉ3 Ｎ4 等のセラ
ミックスで作製された副室２を形成する副室構造体３が
配置され、副室構造体３の上部はシリンダヘッド４に形
成されたキャビティ６内に突出している。また、副室構
造体３には、副室２に燃料を噴射する燃料噴射ノズル１
０を配置するノズル孔２１及び副室２と主室１を連通す
る連絡孔２２が形成されている。連絡孔２２は、副室中
心部からシリンダ周辺方向に傾斜して複数個形成されて
いる。In the sub-chamber engine shown in FIG. 1, the cylinder head 4 is connected to the cylinder block 27 via a gasket 34.
And a cylinder liner 28 constituting a cylinder is attached to a hole formed in the cylinder block 27.
The cylinder head 4 has a large-diameter cavity 23 and a cavity 6 at the center of the cylinder. In the large-diameter cavity 23, a head liner 5 including a head lower surface portion 12 made of ceramics such as Si 3 N 4 and a liner upper portion 13 formed integrally with the head lower surface portion 12 is provided.
The positioning ring 16 and the heat-insulating gasket 15 are disposed so as to form the heat-insulating air layer 14 therebetween. The main chamber 1 is formed in the headliner 5.
At the center of the head lower surface portion 12 of the head liner 5, a mounting hole 3 is provided.
The sub-chamber structure 3 which forms the sub-chamber 2 made of ceramics such as Si 3 N 4 is disposed in the mounting hole 35, and the upper part of the sub-chamber structure 3 is formed in the cylinder head 4. Projecting into the cavity 6 formed. The sub-chamber structure 3 has a fuel injection nozzle 1 for injecting fuel into the sub-chamber 2.
No. 0 is formed, and a communication hole 22 communicating the sub-chamber 2 and the main chamber 1 is formed. A plurality of communication holes 22 are formed inclining from the center of the sub-chamber toward the peripheral direction of the cylinder.
【００１４】この副室式エンジンにおける副室遮熱構造
において、キャビティ６に面する副室構造体３の外面９
は遮熱構造体８で囲んで覆われている。遮熱構造体８の
外面２４とシリンダヘッド４のキャビティ壁面２６との
間には、遮熱空気層１１が形成され、遮熱構造体８とシ
リンダヘッド４とは互いに非接触状態に配置されてい
る。遮熱構造体８の上面２５とキャビティ壁面２６との
間には、ノズル孔１９を備えた遮熱プレート７が配置さ
れている。遮熱プレート７は、シリンダヘッド４のキャ
ビティ６の上面のキャビティ壁面２６に形成された段部
３３に嵌入した状態で位置決めされている。In the sub-chamber heat shield structure of the sub-chamber engine, the outer surface 9 of the sub-chamber structure 3 facing the cavity 6
Is surrounded and covered by a heat shield structure 8. A heat shield air layer 11 is formed between the outer surface 24 of the heat shield structure 8 and the cavity wall surface 26 of the cylinder head 4, and the heat shield structure 8 and the cylinder head 4 are arranged in a non-contact state with each other. I have. The heat shield plate 7 having the nozzle holes 19 is disposed between the upper surface 25 of the heat shield structure 8 and the cavity wall surface 26. The heat shield plate 7 is positioned while being fitted into a step 33 formed on the cavity wall surface 26 on the upper surface of the cavity 6 of the cylinder head 4.
【００１５】この副室式エンジンにおける副室遮熱構造
は、主として、副室２を形成する副室構造体３の外面９
を覆うように遮熱構造体８を設け、遮熱構造体８とシリ
ンダヘッド４の間に、遮熱空気層１１を形成すると共
に、遮熱プレート７を配置し、該遮熱プレート７の接触
部１７，１８の接触面積を荷重を支えることができる最
小限の面積に構成し、しかも、遮熱プレート７の熱流束
が最小になるように接触部１７，１８は、ノズル孔１９
の回りの最内周の接触部１８と最外周の接触部１７に位
置設定したものである。即ち、この副室遮熱構造は、遮
熱構造体８のシール反力を支持するキャビティ壁面２６
と遮熱構造体８に接触する遮熱プレート７の接触部１
７，１８を、遮熱プレート７の熱流束を最小にするた
め、ノズル孔１９の回りの最内周の接触部１８と最外周
の接触部１７に形成したことを特徴とするものである。
更に、遮熱プレート７の接触部１７における接触面は、
ヘルツ応力を低減するためアールＲに形成されているも
のである。The sub-chamber heat shielding structure of the sub-chamber engine mainly includes an outer surface 9 of the sub-chamber structure 3 forming the sub-chamber 2.
A heat shield structure 8 is provided so as to cover the heat shield plate 8, a heat shield air layer 11 is formed between the heat shield structure 8 and the cylinder head 4, and a heat shield plate 7 is disposed. The contact areas of the portions 17 and 18 are configured to have a minimum area capable of supporting the load, and the contact portions 17 and 18 are formed with the nozzle holes 19 so that the heat flux of the heat shield plate 7 is minimized.
Are set at the innermost contact portion 18 and the outermost contact portion 17. That is, the sub-chamber heat-shielding structure has a cavity wall surface 26 that supports the sealing reaction force of the heat-shielding structure 8.
Contact part 1 of heat shield plate 7 that contacts heat shield structure 8
In order to minimize the heat flux of the heat shield plate 7, the innermost and outermost contact portions 18 and 17 around the nozzle hole 19 are formed.
Furthermore, the contact surface of the contact portion 17 of the heat shield plate 7 is
It is formed on the radius R to reduce the Hertz stress.
【００１６】また、この副室式エンジンは、シリンダヘ
ッド４に形成した大径のキャビティ２３には、ヘッド下
面部１２とライナ上部１３とをセラミックスで一体構造
に構成したヘッドライナ５が遮熱ガスケット１５及び位
置決めリング１６を介在して遮熱空気層１４を形成した
状態で配置されている。また、副室構造体３は、ヘッド
ライナ５に形成された取付孔３５に配置されている。In the sub-chamber engine, a head liner 5 having a head lower surface portion 12 and a liner upper portion 13 integrally formed of ceramics is provided in a large-diameter cavity 23 formed in a cylinder head 4 by a heat shielding gasket. The heat shield air layer 14 is arranged with the heat insulating air layer 14 formed therebetween with the positioning ring 16 and the positioning ring 16 interposed therebetween. The sub-chamber structure 3 is arranged in a mounting hole 35 formed in the head liner 5.
【００１７】この副室式エンジンにおける副室遮熱構造
は、上記の構成を有しており、遮熱構造体８によって副
室構造体３の筒内圧をシールし、遮熱構造体８の外面２
４に遮熱空気層１１を形成し、遮熱構造体８のシリンダ
ヘッド４への熱流通路を遮熱プレート７の接触部１７，
１８に絞ったものである。即ち、副室式エンジンにおい
て、副室構造体３の外面９に遮熱構造体８を設けた場合
に、燃料噴射ノズル１０を貫通する遮熱プレート７のノ
ズル孔１９、遮熱構造体８のノズル孔２０及び副室構造
体３のノズル孔２１の回りをシールすると共に、遮熱構
造体８の下面と遮熱ガスケット１５の上面との間をシー
ルする必要がある。そこで、燃料噴射ノズル１０の回り
については、遮熱プレート７とキャビティ壁面２６との
間にはシールリング３０を配置し、また遮熱プレート７
と遮熱構造体の上面２５との間にはシールリング２９を
配置する。The sub-chamber heat-shielding structure of the sub-chamber engine has the above-described structure, and seals the in-cylinder pressure of the sub-chamber structure 3 with the heat-shield structure 8. 2
4, a heat-insulating air layer 11 is formed, and a heat-flow passage for the heat-insulating structure 8 to the cylinder head 4 is formed by contact portions 17 of the heat-insulating plate 7,
It is narrowed down to 18. That is, in the sub-chamber engine, when the heat shield structure 8 is provided on the outer surface 9 of the sub-chamber structure 3, the nozzle hole 19 of the heat shield plate 7 penetrating the fuel injection nozzle 10 and the heat shield structure 8 It is necessary to seal around the nozzle hole 20 and the nozzle hole 21 of the sub-chamber structure 3, and to seal between the lower surface of the heat shield structure 8 and the upper surface of the heat shield gasket 15. Therefore, around the fuel injection nozzle 10, a seal ring 30 is disposed between the heat shield plate 7 and the cavity wall surface 26.
A seal ring 29 is arranged between the heat shield structure and the upper surface 25 of the heat shield structure.
【００１８】ここで、遮熱構造体８にかかるシールに必
要な面圧を上下方向で同一とすると、遮熱構造体８の下
面にかかるシール反力Ｆは、遮熱構造体８の下面は円周
長さが長く、大きいものになる。このシール反力Ｆを遮
熱プレート７を介してシリンダヘッド４で支えるために
は、遮熱プレート７によってそれと同等のシール反力で
支えなければならない。しかしながら、シール反力Ｆを
ノズル孔１９の回りでのみ支えるとすると、遮熱構造体
８を厚くし且つ接触部１８の接触面積を大きくしなけれ
ばならない。接触部１８の接触面積を大きくすると、そ
の分だけ、遮熱空気層３１，３２或いは遮熱材の厚さが
減少し、遮熱構造から不利になる。そこで、ノズル孔１
９の回りの接触部１８における接触面積を低減するた
め、ノズル孔１９の回り以外の領域でシール反力Ｆを支
える必要がある。Here, assuming that the surface pressure required for the seal applied to the heat shield structure 8 is the same in the vertical direction, the seal reaction force F applied to the lower surface of the heat shield structure 8 is as follows. The circumference is long and large. In order to support the seal reaction force F by the cylinder head 4 via the heat shield plate 7, the seal reaction force F must be supported by the heat shield plate 7 with the same seal reaction force. However, if the seal reaction force F is supported only around the nozzle hole 19, the heat shielding structure 8 must be thickened and the contact area of the contact portion 18 must be increased. When the contact area of the contact portion 18 is increased, the thickness of the heat shielding air layers 31 and 32 or the thickness of the heat shielding material is reduced correspondingly, which is disadvantageous from the heat shielding structure. Therefore, nozzle hole 1
In order to reduce the contact area of the contact portion 18 around the nozzle 9, it is necessary to support the seal reaction force F in a region other than around the nozzle hole 19.
【００１９】この副室式エンジンにおける副室遮熱構造
について、熱通過の点から考察すると、図２に示すよう
になる。図２は図１の副室式エンジンにおいて遮熱プレ
ートの接触部を形成する位置を変更した場合に熱流量変
化を示す説明図である。図２において、横軸に接触部の
接触位置の半径比をプロットし、縦軸に熱流量比をプロ
ットしている。接触部の接触面の位置について、接触面
積を一定として熱通過を測定すると、図２に示すように
なっている。即ち、接触面積比を１／１６にし、符号Ａ
は遮熱プレート７がノズル孔回りの最内周部で接触する
場合であり、符号Ｂは遮熱プレート７の半径方向中間部
で接触する場合であり、符号Ｃは遮熱プレート７が最外
周部で接触する場合である。また、符号Ｄは遮熱プレー
ト７が０．５ｍｍ隔置して空気層が存在する接触しない
場合であり、符号Ｅは遮熱プレート７が全面接触する場
合である。FIG. 2 shows the sub-chamber heat shielding structure of this sub-chamber engine in terms of heat passage. FIG. 2 is an explanatory diagram showing a change in heat flow rate when the position where the contact portion of the heat shield plate is formed is changed in the sub-chamber engine of FIG. In FIG. 2, the abscissa plots the radius ratio of the contact position of the contact portion, and the ordinate plots the heat flow ratio. FIG. 2 shows the results of the measurement of heat transmission with the contact area being constant with respect to the position of the contact surface of the contact portion. That is, the contact area ratio is reduced to 1/16,
Is a case where the heat shield plate 7 contacts at the innermost peripheral portion around the nozzle hole, reference numeral B is a case where the heat shield plate 7 contacts at a radially intermediate portion, and reference numeral C is a case where the heat shield plate 7 is the outermost peripheral portion. This is the case where the parts touch. Reference numeral D denotes a case where the heat shield plate 7 is spaced apart by 0.5 mm and there is no air layer, and reference numeral E denotes a case where the heat shield plate 7 contacts the entire surface.
【００２０】この副室式エンジンにおける副室遮熱構造
の熱流量の点から考慮すると、図２から分かるように、
遮熱プレート７のキャビティ壁面２６及び遮熱構造体８
に対する接触部は、最内周部の符号Ａの位置が熱流量が
最も低く、次いで、最外周部の符号Ｃの位置が熱流量が
低くなり、中間部は熱流量が大きくなる。従って、この
副室式エンジンにおける副室遮熱構造では、ノズル孔１
９の回りは接触部１８がシール性能の点から必要である
が、接触部１８の接触面積を小さくするためには、その
他の領域で接触させる場合には最外周部で接触させるこ
とが有利であることが分かる。Considering the heat flow rate of the sub-chamber heat shielding structure in the sub-chamber engine, as can be seen from FIG.
Cavity wall surface 26 of heat shield plate 7 and heat shield structure 8
, The heat flow is lowest at the position of the symbol A at the innermost peripheral portion, the heat flow is lower at the position of the symbol C at the outermost peripheral portion, and the heat flow is large at the intermediate portion. Therefore, in the sub-chamber heat shielding structure of this sub-chamber engine, the nozzle hole 1
In the area around 9, the contact portion 18 is necessary in terms of sealing performance, but in order to reduce the contact area of the contact portion 18, it is advantageous to make contact at the outermost peripheral portion when making contact in other regions. You can see that there is.
【００２１】そこで、この発明による副室式エンジンに
おける副室遮熱構造では、遮熱プレート７をキャビティ
壁面２６と遮熱構造体８に対して接触させる領域は、最
内周の接触部１８と最外周の接触部１７でシール反力Ｆ
を支持する構造に構成したものである。即ち、図１に示
すように、副室構造体３の回りのシール反力即ち遮熱構
造体８の上向きのシール反力をＦとする。また、遮熱プ
レート７の最外周の接触部１７の下向きのシール反力を
Ｆ1 、遮熱プレート７のノズル孔１９の回りの接触部１
８の外周のシール反力をＦ2 及び遮熱プレート７のノズ
ル孔１９の回りの接触部１８のシールリング２９部位の
下向きのシール反力をＦ3 とする。これらのシール反力
のバランスは、Ｆ＝Ｆ1 ＋Ｆ2 ＋Ｆ3 である。Therefore, in the sub-chamber heat shield structure of the sub-chamber engine according to the present invention, the region where the heat shield plate 7 is in contact with the cavity wall surface 26 and the heat shield structure 8 is formed by the innermost contact portion 18. Seal reaction force F at the outermost contact portion 17
It is configured to support. That is, as shown in FIG. 1, the seal reaction force around the sub-chamber structure 3, that is, the upward seal reaction force of the heat shielding structure 8 is defined as F. Further, the downward seal reaction force of the contact portion 17 on the outermost periphery of the heat shield plate 7 is F 1 , and the contact portion 1 around the nozzle hole 19 of the heat shield plate 7 is
The seal reaction force on the outer periphery of 8 is F 2, and the downward seal reaction force of the seal ring 29 of the contact portion 18 around the nozzle hole 19 of the heat shield plate 7 is F 3 . The balance of these seal reaction forces is F = F 1 + F 2 + F 3 .
【００２２】[0022]
【発明の効果】この発明による副室式エンジンにおける
副室遮熱構造は、上記のように構成されており、次のよ
うな効果を有する。この副室式エンジンにおける副室遮
熱構造は、副室構造体を囲む遮熱構造体の外面とキャビ
ティ壁面との間に遮熱空気層を形成して互いに非接触状
態に配置し、前記遮熱構造体の上面と前記キャビティ壁
面との間にノズル孔を備えた遮熱プレートを配置し、前
記遮熱構造体のシール反力を支持する前記キャビティ壁
面と前記遮熱構造体に接触する前記遮熱プレートの接触
部を、前記遮熱プレートの熱流束を最小にするためノズ
ル孔の回りの最内周面と最外周面に形成したので、前記
遮熱プレートの前記接触部は前記副室構造体即ち前記遮
熱構造体にかかる荷重を十分に支えることができると共
に、前記遮熱プレートの前記接触部の熱流束を可及的に
最小限に構成できる。The sub-chamber heat shield structure of the sub-chamber engine according to the present invention is configured as described above and has the following effects. The sub-chamber heat shielding structure in this sub-chamber engine is such that a heat-shielding air layer is formed between the outer surface of the heat shielding structure surrounding the sub-chamber structure and the cavity wall surface, and is arranged in a non-contact state with each other. A heat shield plate having a nozzle hole is disposed between the upper surface of the thermal structure and the cavity wall surface, and the cavity wall surface supporting the sealing reaction force of the heat shield structure and the cavity wall contacting the heat shield structure. Since the contact portion of the heat shield plate is formed on the innermost peripheral surface and the outermost peripheral surface around the nozzle hole in order to minimize the heat flux of the heat shield plate, the contact portion of the heat shield plate is formed in the sub-chamber. The load applied to the structure, that is, the heat shielding structure can be sufficiently supported, and the heat flux of the contact portion of the heat shielding plate can be minimized.
【００２３】それ故に、この副室式エンジンにおける副
室遮熱構造は、前記遮熱構造体から前記遮熱プレートを
通じて前記シリンダヘッドへ熱放散する熱流量を最小限
に抑制することができる。従って、この副室式エンジン
における副室遮熱構造は、副室の遮熱度を向上させるこ
とができ、エンジン性能、熱効率を向上させることがで
きる。Therefore, the sub-chamber heat shielding structure in the sub-chamber engine can minimize the heat flow from the heat shielding structure to the cylinder head through the heat shielding plate to the cylinder head. Therefore, the sub-chamber heat shielding structure in this sub-chamber engine can improve the degree of heat shielding of the sub-chamber, and can improve the engine performance and the thermal efficiency.
【図１】この発明による副室式エンジンにおける副室遮
熱構造の一実施例を示す断面図である。FIG. 1 is a sectional view showing an embodiment of a sub-chamber heat shielding structure in a sub-chamber engine according to the present invention.
【図２】図１の副室式エンジンにおいて遮熱プレートの
接触部を形成する位置を変更した場合に熱流量変化を示
す説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram showing a change in heat flow rate when a position where a contact portion of a heat shield plate is formed is changed in the sub-chamber engine of FIG.
１ 主室 ２ 副室 ３ 副室構造体 ４ シリンダヘッド ５ ヘッドライナ ６，２３ キャビティ ７ 遮熱プレート ８ 遮熱構造体 ９ 副室構造体の外面 １０ 燃料噴射ノズル １１，１４ 遮熱空気層 １２ ヘッド下面部 １３ ライナ上部 １５ 遮熱ガスケット １７，１８ 接触部 １９，２０，２１ ノズル孔 ２２ 連絡孔 ２４ 遮熱構造体の外面 ２５ 遮熱構造体の上面 ２６ キャビティ壁面 ３５ 取付孔 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Main chamber 2 Sub chamber 3 Sub chamber structure 4 Cylinder head 5 Head liner 6, 23 Cavity 7 Heat shield plate 8 Heat shield structure 9 Outer surface of sub chamber structure 10 Fuel injection nozzle 11, 14 Heat shield air layer 12 Head Lower part 13 Upper part of liner 15 Heat shield gasket 17, 18 Contact part 19, 20, 21 Nozzle hole 22 Communication hole 24 Outer surface of heat shield structure 25 Upper surface of heat shield structure 26 Cavity wall surface 35 Mounting hole
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−57817（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−115722（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−33654（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−10130（ＪＰ，Ａ) 実開 昭60−88032（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭56−175516（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭60−12649（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭55−92031（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F02B 19/00 - 19/18 F02F 1/24 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) References JP-A-3-57817 (JP, A) JP-A-3-115722 (JP, A) JP-A-5-33654 (JP, A) 10130 (JP, A) Fully open sho 60-88032 (JP, U) Fully open sho 56-175516 (JP, U) Fully open sho 60-12649 (JP, U) Fully open sho 55-92031 (JP, U) (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) F02B 19/00-19/18 F02F 1/24
Claims (3)
にセラミックスから成る副室構造体を配置し、前記副室
構造体に副室に燃料を噴射する燃料噴射ノズルを配置す
るノズル孔及び前記副室と主室を連通する連絡孔を形成
した副室式エンジンにおいて、前記キャビティに面する
前記副室構造体の外面を遮熱構造体で囲み、該遮熱構造
体の外面と前記シリンダヘッドのキャビティ壁面との間
に遮熱空気層を形成して互いに非接触状態に配置し、前
記遮熱構造体の上面と前記キャビティ壁面との間にノズ
ル孔を備えた遮熱プレートを配置し、前記遮熱構造体の
シール反力を支持する前記キャビティ壁面と前記遮熱構
造体に接触する前記遮熱プレートの接触部を、前記遮熱
プレートの熱流束を最小にするため前記ノズル孔の回り
の最内周面と最外周面に形成したことを特徴とする副室
式エンジンにおける副室遮熱構造。1. A sub-chamber structure made of ceramic is arranged in a cavity formed in a cylinder head, and a nozzle hole for arranging a fuel injection nozzle for injecting fuel into the sub-chamber in the sub-chamber structure; In a sub-chamber engine having a communication hole communicating with the main chamber, an outer surface of the sub-chamber structure facing the cavity is surrounded by a heat shield structure, and an outer surface of the heat shield structure and a cavity wall surface of the cylinder head are provided. Forming a heat shield air layer between the heat shield structures and disposing them in a non-contact state with each other, disposing a heat shield plate having a nozzle hole between the upper surface of the heat shield structure and the cavity wall surface, The cavity wall supporting the sealing reaction force of the structure and the contact portion of the heat shield plate in contact with the heat shield structure are arranged at the innermost positions around the nozzle holes in order to minimize the heat flux of the heat shield plate. Perimeter and outermost circumference A sub-chamber heat shielding structure in a sub-chamber engine, wherein the sub-chamber engine is formed on a surface.
ャビティには、ヘッド下面部とライナ上部とをセラミッ
クスで一体構造に構成したヘッドライナが遮熱ガスケッ
トを介在して配置され、前記副室構造体は前記ヘッドラ
イナに形成された取付孔に配置されていることを特徴と
する請求項１に記載の副室式エンジンにおける副室遮熱
構造。2. A sub-chamber structure in which a head liner in which a lower surface portion of the head and an upper portion of the liner are integrally formed of ceramics is disposed in a large-diameter cavity formed in the cylinder head with a heat shielding gasket interposed therebetween. The sub-chamber heat shield structure for a sub-chamber engine according to claim 1, wherein the body is disposed in a mounting hole formed in the headliner.
接触面はヘルツ応力を低減するためアールＲに形成され
ていることを特徴とする請求項１又は２に記載の副室式
エンジンにおける副室遮熱構造。3. The sub-chamber in the sub-chamber engine according to claim 1, wherein a contact surface of the heat shield plate at the contact portion is formed in a radius R in order to reduce a Hertzian stress. Heat shielding structure.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18321493A JP3189512B2 (en) | 1993-06-30 | 1993-06-30 | Subchamber heat shield structure for subchamber engine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18321493A JP3189512B2 (en) | 1993-06-30 | 1993-06-30 | Subchamber heat shield structure for subchamber engine |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0719050A JPH0719050A (en) | 1995-01-20 |
| JP3189512B2 true JP3189512B2 (en) | 2001-07-16 |
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| JP18321493A Expired - Fee Related JP3189512B2 (en) | 1993-06-30 | 1993-06-30 | Subchamber heat shield structure for subchamber engine |
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| JP (1) | JP3189512B2 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114775045B (en) * | 2022-04-21 | 2023-07-25 | 季华实验室 | Valve heat insulation device of epitaxial furnace and epitaxial furnace |
-
1993
- 1993-06-30 JP JP18321493A patent/JP3189512B2/en not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0719050A (en) | 1995-01-20 |
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