JPH0245612A - 断熱エンジン - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はディーゼルエンジンの燃焼室の主要部分にセラ
ミックス素材を用いた断熱エンジンに関する。

（従来の技術） 近年、ディーゼルエンジンのシリンダライナ、シリンダ
ヘッド、ピストンヘッド、ピストンリング、バルブ、吸
・排気口などエンジンの燃焼室を中心とした部分にセラ
ミックスを採用した断熱エンジンが開発されている。

この種の断熱エンジンはシリンダライナやシリンダヘッ
ドなどの冷却を必要としないため、ラジェータ・システ
ムが不要となり、エンジンの構造が簡単になるばかりか
、燃料の燃焼熱を放熱しないので、熱エネルギーの損失
が少なく、熱効率の良好なエンジンが得られる。

一方、アルコールは内燃機関の燃料の一種として、古（
から知られている処であるが、このアルコールはガソリ
ンの補助燃料として、ガソリンと混合して使用されるよ
うになってから急に重要視されるようになった。さらに
中南米においては最近、ニートアルコールが内燃機関の
燃料として使用されている。

（発明が解決しようとする課題） アルコールはガソリンなど化石燃料と比して発熱量が小
さく、その気化熱もガソリンなど化石燃料に比し大きい
、そのうえ、金属に対する腐食性が大きいという欠点が
ある。

上記セラミックス素材を用いた断熱エンジンは主要部分
に耐腐食性のあるセラミックス素材が使用されており、
この点でアルコール燃料の欠点を補えることになる。さ
らにアルコールは化石燃料に比べて燃焼温度を低くでき
るので、ピストンヘッドやシリンダヘッドなどの温度上
昇を抑えることもできるため、アルコールは上記セラミ
ックス素材を用いた断熱エンジンに好適な燃料と云える
。

しかしながら、アルコールはガソリンなど化石燃料と比
べて発熱量が小さいため、化石燃料よりも多量の燃料を
エンジンに供給しなければ化石燃料と同程度の出力を得
ることができない。そしてアルコールの気化熱は化石燃
料の約２．５倍と大きいため、アルコールを副燃焼室に
噴射したときに大量の気化熱を副燃焼室壁面から奪うの
で、壁面温度が低下して次回の燃料噴射時にアルコール
が完全に気化せず、円滑な燃焼が行えないという欠点が
ある。

本発明は上述のように欠点を改善するためになされたも
のであり、その目的は副燃焼室を備えた断熱エンジンに
おいて、アルコール燃料を副燃焼室へ噴射した際、完全
に気化させ円滑な燃焼を行わせようとする断熱エンジン
を提供するにある。

（課題を解決するための手段） 本発明によれば、副燃焼室を有するディーゼル型の断熱
エンジンにおいて、前記副燃焼室内壁面に耐火性の断熱
材を用いた保温内壁を設けた断熱エンジンが提供される
。

（作用） 本発明では、断熱エンジンの副燃焼室壁面に、供給燃料
の最大発熱量の５％相当量を蓄熱する厚みを有する保温
内壁を設けたので、噴射されるアルコール燃料の気化熱
は保温内壁の蓄熱により賄える作用がある。

（実施例） つぎに本発明の実施例について図面を用いて詳細に説明
する。

図面は本発明の一実施例を示す断熱エンジンの主要部分
の断面図である。

同図において、１はシリンダ、２はピストンであり、ピ
ストン２のヘッドに凹部２１が設けられ、シリンダ１の
ヘッドとピストン２との間には主燃焼室が形成されてい
る。なお、シリンダ１とピストン２とのそれぞれのヘッ
ド部はファインセラミックスからなる断熱材ｉｔ、２２
がそれぞれ取付けられている。また、図示していないが
シリンダライナ、ピストンリング、バルブなどにも断熱
材が採用されており、アルコールを主燃料とする断熱式
のディーゼルエンジンが構成されている。

３は主燃焼室の上方に設けられた渦流室式の副室であり
、断面が円形状又は、釣鐘状の副燃焼室３１を有し、該
副燃焼室３１に対して接線方向に設けられた流路３２に
より主燃焼室と接続されている。副室３は、金属で、線
膨張係数の小さい例えば、Ｎｉ、Ｃｒ分を含む鋳鉄で、
チタン酸アルミコンポジットの副燃焼室３１を包むよう
な形状で構成されている。そして副燃焼室３１の上方の
ノズル４から噴射された燃料の一部を燃焼させ、その燃
焼によって生ずる燃焼ガスの圧力により、残りの燃料を
燃焼渦流によって空気と混合させて可燃混合気を生ぜし
め、主燃焼室に圧送して燃焼させるものである。

３３は副燃焼室３１の内面のコーティング面であり、耐
火性が大きく、強靭な窒化珪素の被覆が用いられて燃焼
ガスの高温や圧力に耐え、３４は断熱材であり、例えば
ジルコニアとチタン酸アルミニウムのコンポジット材か
らなり、はぼ線膨張係数が窒化珪素と同等となるよう合
成されて副燃焼室３１に断熱するもので、これらのコー
ティング面３３と断熱材３４とにより副燃焼室３１の保
温内壁が構成されている。３３のコーティング面は、シ
リンダヘッド１０とは、断熱材３４を介して接しており
、熱的に独立している。

そして副燃焼室３１の保温内壁の肉厚は、例えば０．５
〜２ＩＩ１１程度に設定され、供給燃料の発生する最大
発熱量の５％に相当する熱量を保温内壁の蓄熱により保
ち、この蓄熱した熱量をエンジンに供給されるアルコー
ル燃料の気化熱にほぼ等しくなるようにして、エンジン
の運転中には噴射された燃料噴霧が副燃焼室の保温内壁
より気化熱を奪うことにより、Ｉ！ＩＩＨの気化が十分
に行われるとともに、副燃焼室の温度の異常な上昇が防
止されるよう構成されている。

このように構成された本実施例の断熱エンジンの作動に
ついてつぎに説明する。

エンジンの圧縮行程の終り近くで、副室３に設けたノズ
ル４からアルコール燃料が噴射されると、ピストンによ
る空気の圧縮熱と断熱構造の副燃焼室３１の保温内壁の
蓄熱により、アルコール燃料の一部が気化されるととも
に燃焼が開始される。そしてこの燃焼によって生じた圧
力により残りの燃料を燃焼渦流により空気と十分に混合
せしめ、流路３２を介し主燃焼室に圧送して完全燃焼さ
せて、燃焼ガス圧によりピストン２を圧下させてエンジ
ンを駆動する。

この間、アルコール燃料は気化潜熱が大きいため、ノズ
ル４から噴射されて気化するとき副燃焼室３１から相当
量の熱量を奪うが、副燃焼室３１の内面には所定肉厚の
断熱材による保温内壁が設けられて、気化潜熱とほぼ等
しい熱量が蓄熱されているためアルコール燃料の気化が
完全に行われるとともに、円滑な燃焼が行われることに
なる。

以上、本発明を上述の一実施例により説明したが、本発
明の主旨の範囲内で種々の変形や応用が可能であり、こ
れらを本発明の範囲から排除するものではない。

（発明の効果） 本発明によれば、アルコールを燃料とする断熱式ディー
ゼルエンジンに取付けた渦流室式の副燃焼室の内面に断
熱材による保温内壁を設け、この保温内壁の肉厚を供給
燃料の最大発熱量の５％相当量を蓄熱するように構成し
たので、エンジンの運転時に噴射されたアルコール燃料
の噴ｎは、副燃焼室の内面の保温内壁の蓄熱により十分
に気化され、円滑な燃焼が継続される効果を生ずる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示す断熱エンジンの主要部分
の断面図である。 １・・・シリンダ、２・・・ピストン、３・・・副室、
３１・・・副燃焼室、３３・・・コーティング面、３４
・・・断熱材。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）副燃焼室を有するディーゼル型の断熱エンジンに
   おいて、前記副燃焼室内壁面に耐火性の断熱材を用いた
   保温内壁を設けたことを特徴とする断熱エンジン。
2. （２）前記保温内壁の肉厚は供給燃料の最大発熱量の５
   ％相当量を蓄熱する厚みを有することを特徴とする請求
   項（１）記載の断熱エンジン。
3. （３）前記保温内壁面はジルコニアとチタン酸アルミニ
   ウムのコンポジットの層と窒化珪素のコーティング面と
   を有し、窒化珪素のコーティング面が副燃焼室内面に表
   出していることを特徴とする請求項（１）または（２）
   記載の断熱エンジン。