JPH0233454A - 副室式断熱エンジン - Google Patents
副室式断熱エンジンInfo
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- JPH0233454A JPH0233454A JP63180250A JP18025088A JPH0233454A JP H0233454 A JPH0233454 A JP H0233454A JP 63180250 A JP63180250 A JP 63180250A JP 18025088 A JP18025088 A JP 18025088A JP H0233454 A JPH0233454 A JP H0233454A
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- head
- thin
- thin plate
- liner
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- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B19/00—Engines characterised by precombustion chambers
- F02B19/16—Chamber shapes or constructions not specific to sub-groups F02B19/02 - F02B19/10
- F02B19/165—The shape or construction of the pre-combustion chambers is specially adapted to be formed, at least in part, of ceramic material
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B77/00—Component parts, details or accessories, not otherwise provided for
- F02B77/11—Thermal or acoustic insulation
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B27/00—Use of kinetic or wave energy of charge in induction systems, or of combustion residues in exhaust systems, for improving quantity of charge or for increasing removal of combustion residues
- F02B27/04—Use of kinetic or wave energy of charge in induction systems, or of combustion residues in exhaust systems, for improving quantity of charge or for increasing removal of combustion residues in exhaust systems only, e.g. for sucking-off combustion gases
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05C—INDEXING SCHEME RELATING TO MATERIALS, MATERIAL PROPERTIES OR MATERIAL CHARACTERISTICS FOR MACHINES, ENGINES OR PUMPS OTHER THAN NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES
- F05C2201/00—Metals
- F05C2201/02—Light metals
- F05C2201/021—Aluminium
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
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- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Cylinder Crankcases Of Internal Combustion Engines (AREA)
- Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、セラミックスを主体とした断熱エンジンの
構造に関する。
構造に関する。
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が設けたもので
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量を低減し、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。
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が設けたもので
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量を低減し、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。
（発明が解決しようとする課題〕
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という問
題がある。即ち、エンジンの燃焼室に面する部分は耐熱
性、断熱性、熱シヨツ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、余り壁厚が大きいと、熱容量が太き（なり、そのた
め吸入効率が低下するという問題が生じ、如何に構成し
たら、上記問題を解決できるかの課題があった。
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という問
題がある。即ち、エンジンの燃焼室に面する部分は耐熱
性、断熱性、熱シヨツ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、余り壁厚が大きいと、熱容量が太き（なり、そのた
め吸入効率が低下するという問題が生じ、如何に構成し
たら、上記問題を解決できるかの課題があった。
ところで、前掲特開昭５９−４６３１７号公報に開示さ
れた内燃機関の燃焼室部品については、燃焼室を構成す
る各燃焼室部品の肉厚はいずれも厚く、上記と同様に、
各燃焼室部品の熱容量が大きくなり、高温に晒される部
分の熱容量を小さくすることはできず、吸入効率の低下
を防止することができないものである。それ故に、燃料
噴霧と空気との混合を速やかに実行させるという点では
、課題を有しているものである。
れた内燃機関の燃焼室部品については、燃焼室を構成す
る各燃焼室部品の肉厚はいずれも厚く、上記と同様に、
各燃焼室部品の熱容量が大きくなり、高温に晒される部
分の熱容量を小さくすることはできず、吸入効率の低下
を防止することができないものである。それ故に、燃料
噴霧と空気との混合を速やかに実行させるという点では
、課題を有しているものである。
この発明の目的は、上記の課題を解決することであり、
主燃焼室及び副燃焼室の壁面を構成するセラミックス部
材の熱容量を可及的に小さく構成し、エンジンの吸入効
率を向上させると共に、吸入効率の向上に伴って燃料噴
霧と空気との混合を速やかに実行させ、しかも燃料当量
比を急激に低下させることによって、スモーク発生温度
ゾーンでの燃焼時間を短時間にし且つＮＯＸ発生温度ゾ
ーンでの燃焼を避け、スモーク及びＮＯＸの発生を防止
し、しかもセラミック材料の肉厚の減少に伴う強度上の
劣化を防止できる断熱エンジンの構造を提供することで
ある。
主燃焼室及び副燃焼室の壁面を構成するセラミックス部
材の熱容量を可及的に小さく構成し、エンジンの吸入効
率を向上させると共に、吸入効率の向上に伴って燃料噴
霧と空気との混合を速やかに実行させ、しかも燃料当量
比を急激に低下させることによって、スモーク発生温度
ゾーンでの燃焼時間を短時間にし且つＮＯＸ発生温度ゾ
ーンでの燃焼を避け、スモーク及びＮＯＸの発生を防止
し、しかもセラミック材料の肉厚の減少に伴う強度上の
劣化を防止できる断熱エンジンの構造を提供することで
ある。
この発明は、上記の課題を解決し、上記の目的を達成す
るために、次のように構成されている。
るために、次のように構成されている。
即ち、この発明は、シリンダヘッドに断熱材を介して嵌
合した高密度セラミック製薄板で構成した主燃焼室に、
低熱伝導材製副室ブロックの内壁面を高密度セラミック
製薄板で構成し且つ燃料噴射ノズルを設けた副燃焼室を
連通したことを特徴とする断熱エンジンの構造に関する
。
合した高密度セラミック製薄板で構成した主燃焼室に、
低熱伝導材製副室ブロックの内壁面を高密度セラミック
製薄板で構成し且つ燃料噴射ノズルを設けた副燃焼室を
連通したことを特徴とする断熱エンジンの構造に関する
。
また、この断熱エンジンの構造は、前記主燃焼室をシリ
ンダヘッドの下面に対向する高密度セラミック製ヘッド
下面薄板とライナ薄板とから一体構造に構成し、前記ラ
イナ薄板を低熱伝導材製シリンダライチ上部に嵌合し、
前記ヘッド下面薄板に形成した開口に前記副燃焼室の出
入通路を連通し、ピストンヘッドの前記主燃焼室側を高
密度セラミック製ヘッド薄板で構成したものである。
ンダヘッドの下面に対向する高密度セラミック製ヘッド
下面薄板とライナ薄板とから一体構造に構成し、前記ラ
イナ薄板を低熱伝導材製シリンダライチ上部に嵌合し、
前記ヘッド下面薄板に形成した開口に前記副燃焼室の出
入通路を連通し、ピストンヘッドの前記主燃焼室側を高
密度セラミック製ヘッド薄板で構成したものである。
この発明による断熱エンジンの構造は、以上のように構
成されており、次のように作用する。即ち、この断熱エ
ンジンの構造は、主燃焼室をシリンダヘッドに断熱材を
介して嵌合した高密度セラミック製薄肉部材で構成し、
副燃焼室を低熱伝導材製副室ブロックの内壁面に高密度
セラミック製薄肉部材を配置して構成したので、前記副
燃焼室に設置した燃料噴射ノズルから噴霧される燃料の
燃料当量比を直ちにリンチ状態にでき、特に、前記副燃
焼室の壁面の熱容量を小さく且つ燃焼室容量が小さいの
で、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、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、前記副燃焼室から前記主燃焼室ヘ
スワールとして吹き出される。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、しかも前記主燃焼室の熱容
量も小さく構成されているので、前記主燃焼室の温度は
吸気に追従性が良く、従って、導入される空気の吸入効
率は低減されないので、燃料当量比が低くなると共に、
燃焼温度が低下するので、燃料当量比と燃焼温度とで決
定されるＮＯ８発生温度ゾーンでの燃焼を避けることが
できる。
成されており、次のように作用する。即ち、この断熱エ
ンジンの構造は、主燃焼室をシリンダヘッドに断熱材を
介して嵌合した高密度セラミック製薄肉部材で構成し、
副燃焼室を低熱伝導材製副室ブロックの内壁面に高密度
セラミック製薄肉部材を配置して構成したので、前記副
燃焼室に設置した燃料噴射ノズルから噴霧される燃料の
燃料当量比を直ちにリンチ状態にでき、特に、前記副燃
焼室の壁面の熱容量を小さく且つ燃焼室容量が小さいの
で、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、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、前記副燃焼室から前記主燃焼室ヘ
スワールとして吹き出される。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、しかも前記主燃焼室の熱容
量も小さく構成されているので、前記主燃焼室の温度は
吸気に追従性が良く、従って、導入される空気の吸入効
率は低減されないので、燃料当量比が低くなると共に、
燃焼温度が低下するので、燃料当量比と燃焼温度とで決
定されるＮＯ８発生温度ゾーンでの燃焼を避けることが
できる。
更に、前記ライナ薄板を低熱伝導材製シリンダライナ上
部に嵌合したので、前記ライナ薄板の強度を確保して荷
重のかかる部位を堅固に構成でき、前記主燃焼室の高温
、高圧時においても壁面部材が破壊されるようなことは
ない。
部に嵌合したので、前記ライナ薄板の強度を確保して荷
重のかかる部位を堅固に構成でき、前記主燃焼室の高温
、高圧時においても壁面部材が破壊されるようなことは
ない。
以下、図面を参照して、この発明による断熱エンジンの
構造の実施例を詳述する。
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断熱エンジン
の構造の概略断面図が示されている。この断熱エンジン
の構造は、シリンダヘッド１０に断熱材を介して嵌合し
た高密度セラミック製薄肉部材で構成した主燃焼室５に
、低熱伝導材製副室ブロックの内壁面を高密度セラミッ
ク製薄肉部材８で構成し且つ燃料噴射ノズル９を設けた
副燃焼室４を連通したものである。シリンダヘッド１０
は鋳物で製作され、該シリンダヘッドＩＯの内側にリン
グ状の断熱ガスケット１３，１４を介在させてシリンダ
ライナ上部１を嵌合し、シリンダヘッド１０とシリンダ
ライナ上部１の外周面との間には断熱空気層１１が形成
されている。更に、ヘッド下面薄板２に一体構造のライ
ナｆ１板３から成るヘッドライナ１５は、窒化珪素、炭
化珪素等の高密度のセラミックスの薄肉部材から製作さ
れており、シリンダライナ上部ｌに嵌合されて主燃焼室
５の壁面を構成する。シリンダヘッド１０の下面とヘッ
ドライナ１５のヘッド下面薄板２との間には、断熱ガス
ケット３９が介在し、断熱空気層１２を形成している。
の構造の概略断面図が示されている。この断熱エンジン
の構造は、シリンダヘッド１０に断熱材を介して嵌合し
た高密度セラミック製薄肉部材で構成した主燃焼室５に
、低熱伝導材製副室ブロックの内壁面を高密度セラミッ
ク製薄肉部材８で構成し且つ燃料噴射ノズル９を設けた
副燃焼室４を連通したものである。シリンダヘッド１０
は鋳物で製作され、該シリンダヘッドＩＯの内側にリン
グ状の断熱ガスケット１３，１４を介在させてシリンダ
ライナ上部１を嵌合し、シリンダヘッド１０とシリンダ
ライナ上部１の外周面との間には断熱空気層１１が形成
されている。更に、ヘッド下面薄板２に一体構造のライ
ナｆ１板３から成るヘッドライナ１５は、窒化珪素、炭
化珪素等の高密度のセラミックスの薄肉部材から製作さ
れており、シリンダライナ上部ｌに嵌合されて主燃焼室
５の壁面を構成する。シリンダヘッド１０の下面とヘッ
ドライナ１５のヘッド下面薄板２との間には、断熱ガス
ケット３９が介在し、断熱空気層１２を形成している。
このヘッドライナ１５におけるライナ薄板３は、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
熱材から成るシリンダライナ上部１に圧入等によってタ
イトクリアランスの状態に嵌合されており、ライナ薄板
３の強度を確保すると共に、断熱効果を高めている。ま
た、ヘッド下面薄板２には、副燃焼室４の出入通路１６
が主燃焼室５に開口するための通孔１７、及び吸排気バ
ルブ２１が配設される吸排気口１８（図では一方のみを
示す）が形成されている。吸排気バルブ２１はシリンダ
ヘッド１０に設けたバルブシート１９に対して配設され
ている。
酸アルミニウム、チタン酸カリウム等の低熱伝導材の断
熱材から成るシリンダライナ上部１に圧入等によってタ
イトクリアランスの状態に嵌合されており、ライナ薄板
３の強度を確保すると共に、断熱効果を高めている。ま
た、ヘッド下面薄板２には、副燃焼室４の出入通路１６
が主燃焼室５に開口するための通孔１７、及び吸排気バ
ルブ２１が配設される吸排気口１８（図では一方のみを
示す）が形成されている。吸排気バルブ２１はシリンダ
ヘッド１０に設けたバルブシート１９に対して配設され
ている。
吸排気口１８はバルブシート１９に対応して位置設定し
て形成されている。また、ヘッドライナ１５におけるラ
イナ薄板３の下端面は、断熱ガスケット２４を介してシ
リンダライナ２２に接続している。シリンダライナ２２
はシリンダブロック２３のシリンダに嵌合されており、
該シリンダブロック２３にシリンダヘッドＩＯが固定さ
れている。
て形成されている。また、ヘッドライナ１５におけるラ
イナ薄板３の下端面は、断熱ガスケット２４を介してシ
リンダライナ２２に接続している。シリンダライナ２２
はシリンダブロック２３のシリンダに嵌合されており、
該シリンダブロック２３にシリンダヘッドＩＯが固定さ
れている。
副燃焼室４は、主燃焼室５と同様な構造ををしたもので
あり、副室上部ブロック６と副室下部ブロック７とを中
央部３日で接合して構成した低熱価４材製副室ブロック
の内周面にセラミック製薄肉部材８を配置したものであ
る。副室上部ブロック６には燃料噴射ノズル９が配設さ
れ、副室下部ブロック７には出入通路１６が形成されて
いる。
あり、副室上部ブロック６と副室下部ブロック７とを中
央部３日で接合して構成した低熱価４材製副室ブロック
の内周面にセラミック製薄肉部材８を配置したものであ
る。副室上部ブロック６には燃料噴射ノズル９が配設さ
れ、副室下部ブロック７には出入通路１６が形成されて
いる。
副室上部ブロック６と副室下部ブロック７は、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ヤン
グ率が小さく、断熱機能を有する断熱材で製作されてい
る。この副燃焼室４の壁面には、窒化珪素、炭化珪素等
の高密度セラミックスから成る薄肉部材８を配設する。
アルミニウム、チタン酸カリウム等の低熱伝導材のヤン
グ率が小さく、断熱機能を有する断熱材で製作されてい
る。この副燃焼室４の壁面には、窒化珪素、炭化珪素等
の高密度セラミックスから成る薄肉部材８を配設する。
副室上部ブロック６と副室下部ブロック７の内壁面に対
する薄肉部材８の固着は、例えば、各内壁面に対して化
学蒸着（ＣＶＤ）、コーティング等によって達成するこ
とができる。また、副燃焼室４と主燃焼室５とを連通ず
る出入通路１６の内壁面には、副燃焼室４と同様に窒化
珪素、炭化珪素等の高密度セラミックスから成る薄肉部
材８が配設されており、該出入通路１６は、流体の出入
によって副燃焼室４又は主燃焼室５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４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１６の軸線と燃料噴射ノズル９の軸線は
偏倚しており、互いに対向して配置されている。
する薄肉部材８の固着は、例えば、各内壁面に対して化
学蒸着（ＣＶＤ）、コーティング等によって達成するこ
とができる。また、副燃焼室４と主燃焼室５とを連通ず
る出入通路１６の内壁面には、副燃焼室４と同様に窒化
珪素、炭化珪素等の高密度セラミックスから成る薄肉部
材８が配設されており、該出入通路１６は、流体の出入
によって副燃焼室４又は主燃焼室５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４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１６の軸線と燃料噴射ノズル９の軸線は
偏倚しており、互いに対向して配置されている。
シリンダライナ上部１におけるライナ薄板３及びシリン
ダライナ２２内を往復運動するピストン２０については
、断熱構造に構成されている。ピストン２０については
、主燃焼室５側を高密度セラミック製ヘッド薄板２５で
ピストンヘッドを構成したことである。このヘッド薄板
２５は、窒化珪素、炭化珪素等の高密度セラミックスか
ら、例えば、厚さ約１ｍｓ前後、或いは１ｍｍ以下に製
作されており、該ヘッド薄板２５の外周には、同一材料
から製作された薄肉のリング部材３１が化学蒸着等で接
合されており、該リング部材３１によってヘッド薄板２
５は断熱材２７．２８を介してピストンヘッド本体２９
に取付けられている。即ち、リング部材３１の内周面に
は段部３５が形成されており、ピストンヘッド本体２９
の外周部３６がリング部材３１の段部３５に当接するよ
うにリング部材３１に嵌合している。ピストンヘッド本
体２９は、中央に取付ボス部３４を有し、またセラミッ
ク材と熱膨張係数がほぼ等しく、強度が高く、ヤング率
が比較的に高い材料、例えば、サーメット、金属等の材
料から構成されている。このピストンヘッド本体２９の
燃焼室５側はフラットな形状に構成され、ピストンスカ
ート部３０には、中央にピストンヘッド本体２９の取付
ボス部３４が嵌合する中央取付孔２６が形成されている
。ピストンヘッド本体２９の取付ボス部３４はピストン
スカート部の中央取付孔２６に嵌合され、取付ボス部３
４に形成された嵌合溝とピストンスカート。
ダライナ２２内を往復運動するピストン２０については
、断熱構造に構成されている。ピストン２０については
、主燃焼室５側を高密度セラミック製ヘッド薄板２５で
ピストンヘッドを構成したことである。このヘッド薄板
２５は、窒化珪素、炭化珪素等の高密度セラミックスか
ら、例えば、厚さ約１ｍｓ前後、或いは１ｍｍ以下に製
作されており、該ヘッド薄板２５の外周には、同一材料
から製作された薄肉のリング部材３１が化学蒸着等で接
合されており、該リング部材３１によってヘッド薄板２
５は断熱材２７．２８を介してピストンヘッド本体２９
に取付けられている。即ち、リング部材３１の内周面に
は段部３５が形成されており、ピストンヘッド本体２９
の外周部３６がリング部材３１の段部３５に当接するよ
うにリング部材３１に嵌合している。ピストンヘッド本
体２９は、中央に取付ボス部３４を有し、またセラミッ
ク材と熱膨張係数がほぼ等しく、強度が高く、ヤング率
が比較的に高い材料、例えば、サーメット、金属等の材
料から構成されている。このピストンヘッド本体２９の
燃焼室５側はフラットな形状に構成され、ピストンスカ
ート部３０には、中央にピストンヘッド本体２９の取付
ボス部３４が嵌合する中央取付孔２６が形成されている
。ピストンヘッド本体２９の取付ボス部３４はピストン
スカート部の中央取付孔２６に嵌合され、取付ボス部３
４に形成された嵌合溝とピストンスカート。
部３０の中央取付孔２６に形成された嵌合溝とに跨がっ
て金属製リング３３が変形収容され、ピストンヘラ）’
本体２９はピストンスカート部３０に対して押圧状態に
係止されている。更に、ピストンヘッド本体２９とピス
トンヘッド部３０との間には、断熱空気層３２が形成さ
れている。ヘッド薄板２５とピストンヘッド本体２９と
の間に介在されている断熱材２７．２８は、チタン酸カ
リウム、チタン酸アルミニウム、チタン酸カリウムウィ
スカー、ジルコニアファイバ等の材料から成り、断熱機
能を果たすと共に、爆発時に、ヘッド薄板２５に作用す
る圧力を受は止める構造材としても機能する。ピストン
ヘッド本体２９がピストンスカート部３３に押圧状態に
取付けられることによって、ピストンヘッド本体２９の
外周部３６がリング部材３１の段部３５に押し付けられ
、リング部材３１がピストンスカート部３３の周囲部に
押圧される。この場合に、リング部材３Ｉとピストンス
カート部３３とのシールのため、ガスケットであるカー
ボンシール３７が介在されている。このピストン２０の
構造については、爆発による圧縮力を、チタン酸カリウ
ム等の断熱材２７．２８によって均等に受ける必要があ
り、そのためにもピストンヘッド本体２９の主燃焼室５
例の面及びヘッド薄板２５は平らな形状即ちフラットな
形状に構成されている。
て金属製リング３３が変形収容され、ピストンヘラ）’
本体２９はピストンスカート部３０に対して押圧状態に
係止されている。更に、ピストンヘッド本体２９とピス
トンヘッド部３０との間には、断熱空気層３２が形成さ
れている。ヘッド薄板２５とピストンヘッド本体２９と
の間に介在されている断熱材２７．２８は、チタン酸カ
リウム、チタン酸アルミニウム、チタン酸カリウムウィ
スカー、ジルコニアファイバ等の材料から成り、断熱機
能を果たすと共に、爆発時に、ヘッド薄板２５に作用す
る圧力を受は止める構造材としても機能する。ピストン
ヘッド本体２９がピストンスカート部３３に押圧状態に
取付けられることによって、ピストンヘッド本体２９の
外周部３６がリング部材３１の段部３５に押し付けられ
、リング部材３１がピストンスカート部３３の周囲部に
押圧される。この場合に、リング部材３Ｉとピストンス
カート部３３とのシールのため、ガスケットであるカー
ボンシール３７が介在されている。このピストン２０の
構造については、爆発による圧縮力を、チタン酸カリウ
ム等の断熱材２７．２８によって均等に受ける必要があ
り、そのためにもピストンヘッド本体２９の主燃焼室５
例の面及びヘッド薄板２５は平らな形状即ちフラットな
形状に構成されている。
この発明による断熱エンジンの構造は、以上のように構
成されているので、次のような効果を奏する。即ち、こ
の断熱エンジンの構造は、主燃焼室をシリンダヘッドに
断熱材を介して嵌合した高密度セラミック製薄肉部材で
構成し、副燃焼室を低熱伝導材製副室ブロックの内壁面
に高密度セラミック製薄肉部材を配置して構成したので
、前記副燃焼室に設置した燃料噴射ノズルから噴霧され
る燃料の燃料当量比を直ちにリッチ状態にでき、特に、
前記副燃焼室の壁面の熱容量を小さく且つ空容量が小さ
いので、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、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る０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、しかも前記主燃
焼室の熱容量も小さく構成されているので、前記主燃焼
室の温度は吸気に追従性が良く、従って、導入される空
気の吸入効率は良好であるため、燃料当量比は短時間に
小さくなり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る。従って、前記副燃焼室及び前記
主燃焼室において、スモークの発生及びＮ ＯＸの発生
を避ける燃焼を行わせることができる。しかるに、前記
ヘッド下面薄板、ライナ薄板の熱容量を小さくして温度
振幅を大に構成すると共に前記各薄板の外周部を断熱す
ることによって、エンジンの吸気時に、前記各薄板が僅
かな吸気で直ちに冷却され、吸気温度と各薄板温度との
温度差が小さくなり、吸気が膨張することなく、それに
よって吸気の流量が増加し易くなる。即ち、前記ヘッド
下面薄板と前記ライナ薄板とで形成される前記主燃焼室
の熱容量を小さくし、前記副燃焼室から前記主燃焼室へ
の吹き出しで、燃料当量比が減少し主燃焼室の新気との
混合で前記主燃焼室での燃焼温度を直ちに下げることに
よって、ＮＯＫ発生温度ゾーンでの燃焼を避けることが
できる。従って、前記主燃焼室において、スモークの発
生及びＮｏ、の発生を避ける燃焼を行わせることができ
る。即ち、エンジンの吸入効率を向上させるため、断熱
エンジンの燃焼室内壁からの受熱を最小限にするには、
高温になるセラミック製薄板の熱容量を最小限にし、そ
の外周部を断熱することが重要なことであるが、この燃
焼室構造は上記条件に全くマツチし、前記ヘッド下面薄
板及び前記ライナ薄板の熱容量を小さくして温度振幅を
大にすると共に前記各薄板の外周部を断熱することによ
って、エンジンの吸気時に、前記各薄板が吸気によって
直ちに冷却され、吸気温度と各薄板温度との温度差が小
さくなり、吸気が膨張することなく、それによって吸気
の流量が大幅に低下することがない。
成されているので、次のような効果を奏する。即ち、こ
の断熱エンジンの構造は、主燃焼室をシリンダヘッドに
断熱材を介して嵌合した高密度セラミック製薄肉部材で
構成し、副燃焼室を低熱伝導材製副室ブロックの内壁面
に高密度セラミック製薄肉部材を配置して構成したので
、前記副燃焼室に設置した燃料噴射ノズルから噴霧され
る燃料の燃料当量比を直ちにリッチ状態にでき、特に、
前記副燃焼室の壁面の熱容量を小さく且つ空容量が小さ
いので、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、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る０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、しかも前記主燃
焼室の熱容量も小さく構成されているので、前記主燃焼
室の温度は吸気に追従性が良く、従って、導入される空
気の吸入効率は良好であるため、燃料当量比は短時間に
小さくなり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る。従って、前記副燃焼室及び前記
主燃焼室において、スモークの発生及びＮ ＯＸの発生
を避ける燃焼を行わせることができる。しかるに、前記
ヘッド下面薄板、ライナ薄板の熱容量を小さくして温度
振幅を大に構成すると共に前記各薄板の外周部を断熱す
ることによって、エンジンの吸気時に、前記各薄板が僅
かな吸気で直ちに冷却され、吸気温度と各薄板温度との
温度差が小さくなり、吸気が膨張することなく、それに
よって吸気の流量が増加し易くなる。即ち、前記ヘッド
下面薄板と前記ライナ薄板とで形成される前記主燃焼室
の熱容量を小さくし、前記副燃焼室から前記主燃焼室へ
の吹き出しで、燃料当量比が減少し主燃焼室の新気との
混合で前記主燃焼室での燃焼温度を直ちに下げることに
よって、ＮＯＫ発生温度ゾーンでの燃焼を避けることが
できる。従って、前記主燃焼室において、スモークの発
生及びＮｏ、の発生を避ける燃焼を行わせることができ
る。即ち、エンジンの吸入効率を向上させるため、断熱
エンジンの燃焼室内壁からの受熱を最小限にするには、
高温になるセラミック製薄板の熱容量を最小限にし、そ
の外周部を断熱することが重要なことであるが、この燃
焼室構造は上記条件に全くマツチし、前記ヘッド下面薄
板及び前記ライナ薄板の熱容量を小さくして温度振幅を
大にすると共に前記各薄板の外周部を断熱することによ
って、エンジンの吸気時に、前記各薄板が吸気によって
直ちに冷却され、吸気温度と各薄板温度との温度差が小
さくなり、吸気が膨張することなく、それによって吸気
の流量が大幅に低下することがない。
即ち、吸気温度に追従させることによって、エンジンの
サイクル効率の向上、吸入効率の向上を図ることができ
る。
サイクル効率の向上、吸入効率の向上を図ることができ
る。
更に、前記ライナ薄板を低熱伝導材製シリンダライナ上
部に嵌合したので、前記ライナ薄板の強度を確保でき、
荷重のかかる部位を堅固に構成でき、前記主燃焼室の高
温、高圧時においても壁面部材が破壊されるようなこと
はない。しかも、高温の燃焼ガスに晒される前記ライナ
薄板のセラミック材料の肉厚を可及的に薄く形成するこ
とができ、前記ライナ薄板の熱容量を小さくすることが
できる。
部に嵌合したので、前記ライナ薄板の強度を確保でき、
荷重のかかる部位を堅固に構成でき、前記主燃焼室の高
温、高圧時においても壁面部材が破壊されるようなこと
はない。しかも、高温の燃焼ガスに晒される前記ライナ
薄板のセラミック材料の肉厚を可及的に薄く形成するこ
とができ、前記ライナ薄板の熱容量を小さくすることが
できる。
第１図はこの発明による断熱エンジンの構造の一実施例
を示す断面図である。 ■ −・シリンダライナ上部、２・−・・−・ヘッド下
面薄板、３−一−−−・ライナ薄板、４−−−一副燃焼
室、５主燃焼室、６−・−一一一副室上部ブロック、７
・−−−−−一副室下部ブロック、８〜・−薄肉部材、
９−・−・−燃料噴射ノズル、１（Ｌ−・−シリンダヘ
ッド、１５−・−・・ヘッドライナ、１６−−−−−出
人通路、２０−・−・ピストン、２５・−−−−−〜ヘ
ッド薄板。 第 １ 図 出願人 いすり自動車株式会社 代理人 弁理士 尾 仲 −宗
を示す断面図である。 ■ −・シリンダライナ上部、２・−・・−・ヘッド下
面薄板、３−一−−−・ライナ薄板、４−−−一副燃焼
室、５主燃焼室、６−・−一一一副室上部ブロック、７
・−−−−−一副室下部ブロック、８〜・−薄肉部材、
９−・−・−燃料噴射ノズル、１（Ｌ−・−シリンダヘ
ッド、１５−・−・・ヘッドライナ、１６−−−−−出
人通路、２０−・−・ピストン、２５・−−−−−〜ヘ
ッド薄板。 第 １ 図 出願人 いすり自動車株式会社 代理人 弁理士 尾 仲 −宗
Claims (2)
- （１）シリンダヘッドに断熱材を介して嵌合し、た高
密度セラミック製薄肉部材で構成した主燃焼室に、低熱
伝導材製副室ブロックの内壁面を高密度セラミック製薄
肉部材で構成し且つ燃料噴射ノズルを設けた副燃焼室を
連通したことを特徴とする断熱エンジンの構造。 - （２）前記主燃焼室をシリンダヘッドの下面に対向す
る高密度セラミック製のヘッド下面薄板とライナ薄板と
から一体構造に構成し、前記ライナ薄板を低熱伝導材製
シリンダライナ上部に嵌合し、前記ヘッド下面薄板に形
成した開口に前記副燃焼室の出入通路を連通し、更にピ
ストンヘッドの前記主燃焼室側を高密度セラミック製ヘ
ッド薄板で構成したことを特徴とする請求項１に記載の
断熱エンジンの構造。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63180250A JP2718071B2 (ja) | 1988-07-21 | 1988-07-21 | 副室式断熱エンジン |
| US07/378,938 US4998517A (en) | 1988-07-21 | 1989-07-12 | Heat insulating engine |
| DE198989307248T DE352058T1 (de) | 1988-07-21 | 1989-07-18 | Waermeisolierte brennkraftmaschine. |
| DE8989307248T DE68903201T2 (de) | 1988-07-21 | 1989-07-18 | Waermeisolierte brennkraftmaschine. |
| EP89307248A EP0352058B1 (en) | 1988-07-21 | 1989-07-18 | Heat insulating engine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63180250A JP2718071B2 (ja) | 1988-07-21 | 1988-07-21 | 副室式断熱エンジン |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0233454A true JPH0233454A (ja) | 1990-02-02 |
| JP2718071B2 JP2718071B2 (ja) | 1998-02-25 |
Family
ID=16079985
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63180250A Expired - Lifetime JP2718071B2 (ja) | 1988-07-21 | 1988-07-21 | 副室式断熱エンジン |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4998517A (ja) |
| EP (1) | EP0352058B1 (ja) |
| JP (1) | JP2718071B2 (ja) |
| DE (2) | DE352058T1 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0245612A (ja) * | 1988-08-05 | 1990-02-15 | Isuzu Ceramics Kenkyusho:Kk | 断熱エンジン |
| JPH0466719A (ja) * | 1990-07-07 | 1992-03-03 | Isuzu Ceramics Kenkyusho:Kk | 副燃焼室式断熱エンジン |
Families Citing this family (21)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5025765A (en) * | 1989-04-26 | 1991-06-25 | Isuzu Ceramics Research Institute Co. Ltd. | Heat-insulated four-cycle engine with prechamber |
| JP2790866B2 (ja) * | 1989-08-24 | 1998-08-27 | 日産自動車株式会社 | 燃焼装置の排気通路 |
| JPH07116942B2 (ja) * | 1989-09-29 | 1995-12-18 | いすゞ自動車株式会社 | 副室式断熱エンジン及びその燃料噴射制御装置 |
| JPH07116941B2 (ja) * | 1989-09-29 | 1995-12-18 | いすゞ自動車株式会社 | 副室式断熱エンジン |
| JPH0647929B2 (ja) * | 1989-09-29 | 1994-06-22 | いすゞ自動車株式会社 | 副室式アルコールエンジン |
| JP2653226B2 (ja) * | 1990-08-08 | 1997-09-17 | 日産自動車株式会社 | ２ストロークディーゼルエンジン |
| CA2056236C (en) * | 1991-11-26 | 2001-08-21 | Gary D. Webster | Internal combustion engine with high temperature variable geometry pre-combustion chamber |
| JP3048476B2 (ja) * | 1992-09-29 | 2000-06-05 | 株式会社いすゞセラミックス研究所 | リフト量可変制御弁を備えた副室式ガスエンジン |
| EP0645529B1 (en) * | 1993-09-28 | 1998-01-07 | Isuzu Ceramics Research Institute Co., Ltd. | Thermally insulating engine |
| JPH07119543A (ja) * | 1993-10-25 | 1995-05-09 | Isuzu Ceramics Kenkyusho:Kk | 遮熱エンジンの構造 |
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Citations (1)
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| DE2919743A1 (de) * | 1979-05-16 | 1980-11-27 | Volkswagenwerk Ag | Brennraum fuer brennkraftmaschinen |
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1988
- 1988-07-21 JP JP63180250A patent/JP2718071B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1989
- 1989-07-12 US US07/378,938 patent/US4998517A/en not_active Expired - Fee Related
- 1989-07-18 DE DE198989307248T patent/DE352058T1/de active Pending
- 1989-07-18 EP EP89307248A patent/EP0352058B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1989-07-18 DE DE8989307248T patent/DE68903201T2/de not_active Expired - Fee Related
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Also Published As
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| JP2718071B2 (ja) | 1998-02-25 |
| US4998517A (en) | 1991-03-12 |
| EP0352058A2 (en) | 1990-01-24 |
| EP0352058B1 (en) | 1992-10-14 |
| EP0352058A3 (en) | 1990-03-28 |
| DE352058T1 (de) | 1990-09-06 |
| DE68903201D1 (de) | 1992-11-19 |
| DE68903201T2 (de) | 1993-03-25 |
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