JP5082987B2 - 内燃機関 - Google Patents
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Description
図2は、断熱用薄膜20の構成例を示す断面図であり、母材30の壁面30aに直交する断面図を示す。図2に示す構成例(実施例1)では、燃焼室13を形成する母材30の、燃焼室13内に臨む壁面30a上に形成された断熱用薄膜20は、粒状に形成された多数の断熱材(第1の断熱材)21と、膜状に形成された断熱材(第2の断熱材)22と、を含んで構成されている。ここでの母材30は、シリンダブロック(シリンダライナ)9であってもよいし、シリンダヘッド10であってもよいし、ピストン12であってもよいし、吸気弁16であってもよいし、排気弁17であってもよい。つまり、母材30の壁面30aは、シリンダブロック内壁面(シリンダライナ内壁面)9aであってもよいし、シリンダヘッド下面10aであってもよいし、ピストン頂面12aであってもよいし、吸気弁底面16aであってもよいし、排気弁底面17aであってもよい。
(1)吸気行程中に吸入気体が受熱して膨張することにより、充填効率が低下して出力が低下する。
(2)圧縮行程中に作動ガスが受熱してシリンダ内圧力が上昇することにより、圧縮行程での負の仕事が増大して燃費が低下する。
(3)吸気・圧縮行程中の受熱により平均ガス温度が上昇することで、シリンダ内ガスの比熱比が低下してサイクル効率が低下する。
(4)圧縮端ガス温度上昇によりシリンダ内のガス流れが層流化することで、混合気形成過程での燃料と空気との混合度が低下して煤の生成量が増加する。
(5)圧縮端ガス温度上昇により燃焼温度が上昇することで、窒素酸化物(NOx)の生成量が増加する。
図11,12は、断熱用薄膜20の他の構成例を示す図であり、図11は母材30の壁面30aに沿った断面図を示し、図12は母材30の壁面30aに直交する断面図を示す。以下の実施例2の説明では、実施例1と同様の構成または対応する構成には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
Claims (8)
- 燃焼室を形成する母材の少なくとも一部の、燃焼室内に臨む壁面に、断熱膜が形成された内燃機関であって、
前記断熱膜は、
母材よりも低い熱伝導率及び母材よりも低い単位体積あたりの熱容量を有する第1の断熱材と、
母材以下の熱伝導率を有する第2の断熱材であって、第1の断熱材を燃焼室内の燃焼ガスから保護するための第2の断熱材と、
を含み、
第1の断熱材は、第2の断熱材よりも低い熱伝導率及び第2の断熱材よりも低い単位体積あたりの熱容量を有し、
前記断熱膜には、当該断熱膜を補強するための補強用材が混入されており、
第2の断熱材は、ジルコニア、シリコン、チタン、ジルコニウム、セラミック、セラミック繊維、またはこれら複数の組み合わせであり、
第1の断熱材は、中空のセラミックビーズ、中空のガラスビーズ、微細多孔構造の断熱材、シリカエアロゲル、またはこれら複数の組み合わせである、内燃機関。 - 請求項1に記載の内燃機関であって、
前記補強用材は、セラミック繊維、炭素繊維、またはこれらの組み合わせである、内燃機関。 - 請求項1または2に記載の内燃機関であって、
前記補強用材は、前記断熱膜の厚さ方向と垂直方向にほぼ沿って延びる状態で当該断熱膜に混入されている、内燃機関。 - 請求項1〜3のいずれか1に記載の内燃機関であって、
前記断熱膜は、内燃機関のサイクルにおいて燃焼室壁面温度を550℃以上の幅で変動させることが可能である、内燃機関。 - 請求項1〜3のいずれか1に記載の内燃機関であって、
前記断熱膜は、内燃機関のサイクルにおいて燃焼室壁面温度を200℃以上の幅で変動させることが可能である、内燃機関。 - 請求項4または5に記載の内燃機関であって、
前記断熱膜は、内燃機関のサイクルにおいて燃焼室壁面温度を650℃以下の幅で変動させることが可能である、内燃機関。 - 請求項1〜6のいずれか1に記載の内燃機関であって、
前記補強用材が補強用繊維材である、内燃機関。 - 請求項1〜7のいずれか1に記載の内燃機関であって、
第1の断熱材が第2の断熱材の内部に混入されている、内燃機関。
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