JPH03172530A - 内燃機関 - 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］ 本発明は請求項１の前提項に記載したタイプの内燃機関
に関する。

［従来の技術］ 加圧点火型の内燃機関はそれらの主燃焼室の他にシリン
ダーヘッド中に配置される例えば予備燃焼室あるいは旋
回室のような二次燃焼室をしばしば備えている。燃料／
空気の混合物の点火はこの二次燃焼室で生じる。そして
この工程で生じた高温ガスジェットは点火通路を通って
内燃機関の主燃焼室に流れる。さらに、予備燃焼室が二
次燃焼室として使われている時は、偏向ピンが同様にそ
の中に配置されており、そしてその端部が主燃焼室に向
かっている二次燃焼室はノズル開口を備えたバーナーベ
ースな有している。このタイプの二次燃焼室はそこで生
じている高温に対抗するために通常高い耐熱材料から構
成されている。このように材料の一例としてここではナ
イモニック８０をあげることができる。

これらの材料の欠点は炭化しやすいということである。

すなわち炭化物が生じカーボンが金属中に拡散しそこに
クラックを生じ、その結果もろくなるということである
。従って二次燃焼室の特にストレスの加わる点に損傷が
生じ易い。かくして例えばバーナーベースのノズル開口
間の薄いウェッブの所にクラックが生じる。このタイプ
の損傷を避けるためには、他の材料が使用されねばなら
ない。セラミック材料の使用が考えられているが、それ
らは室温で十分な延性がないという欠点を有している。

換言すると、それらは加工が困難であるということであ
る。他の材料として、いわゆる酸化物分散型超合金（Ｏ
ＤＳ）があるが、これらは高温においてその強度を失い
かつ高価であるという問題がある。

西独雑誌゛°ニッケル　レポート’　　（Ｎ１ｃｋｅｌ
−Ｂｅｒｉｃｈｔｅ）　、　　１９６０年３月、Ｎｏ、
３にはニッケルアルミニュウム合金Ｎ１Ａ１ａの固溶体
が高温において特に耐食性があると記述している。従っ
て、そのニッケルアルミニュウム合金はその発明に記述
されている構成要素の有効な材料として働いている。し
かしながらその固溶体はニッケル含有量が例えば３−６
重量％のアルミニュウム合金であり、その原子は分散硬
化期間中格子構造中の定位置を占める。上記の°°ニッ
ケルレポート°゛に指摘されている鋳造アルミニュウム
合金の高温安定性の増加はここではアルミニュウム合金
一般の低い方の側の高温安定性に関係している。そして
例えばこれを２００℃から３００℃へ上昇することがで
きるものである。

東ドイツ特許明細書２２２９３０に記載されている材料
もまたニッケル含有量４−１０重量％を有するアルミニ
ュウム合金の固溶体である。従ってこれに対しても上記
と同様なコメントが当てはまる。

ここで述べられた材料は従って高温安定性について特別
な要求がなされている場合には利用に適さない。

［発明の概要］ 従って本発明の目的は内燃機関の二次燃焼室の特に熱的
なストレスを受ける部分を室温における加工に際して十
分な延性をかつ低い製造および加工コストを有する十分
な高温安定性を備えた材料から構成することである。

この目的は本発明の請求項１の特徴部分に特定した特徴
によって達成される。その他の効果および変形例は従属
請求項および以下の記述から得られる。

内燃機関のシリンダーヘッド中に配置されている二次燃
焼室の部分、その部分は特に熱的なストレスを受ける。

例えば開口が設けられかつ主燃焼室に向かって延びてい
る点火通路バーナーベース、同様に二次燃焼室中に配置
されている偏向ピンであるが、これらの部分は例えばＮ
ｉ５ＡｌあるいはＮｉＡｌのような金属間化合物材料か
ら構成されている。このバーナーベースはここでは別体
として構成されそしてその後例えば溶接等によって二次
燃焼室に接続される。

この金属間化合物Ｎｉ２Ａｌはここでは約９０重量％の
ニッケルと約１０重量％のアルミニュウムから構成され
ており、これら両者は鋳造され、かつ分散が生じないよ
うにしかし規則正しい格子構造を有するコンパクトな材
料が生じるように冷却される。室温における十分な延性
を得るために、少量の添加物例えば０．０２％のボロン
あるいは０．３％のイットリュウムがこの材料に点火さ
れてもよい。以上述べたコメントは材料ＮｉＡｌにも同
様に当てはまる。この材料の基本的構成は科学量論比１
：１の状態で存在している。

このような金属間化合物は１０００℃の領域、すなわち
内燃機関の高い熱的ストレスを受けている構成要素に生
じている温度領域において高温安定性を有している。

本発明の例示的な実施例が以下に図面を参照して説明さ
れる。

［実施例］ 第１図には、断面図で示され、かつシリンダーブロック
２およびシリンダーヘッド３から構成されている内燃機
関が１で示されている。このシリンダーブロック２は、
シリンダー中を案内されかつそのガジオンピン５に連結
されている接続ロッド６を介して内燃機関ｌのクランク
シャフト（図示せず）に接続されているピストン４およ
び水ジャケット７を含んでいる。シリンダーブロック２
、シリンダーヘッド３およびピストン４は主燃焼室を包
囲しており、この中で実際の燃焼が生じる。公知のよう
に、シリンダーヘッド３はカムシャフト８を有しており
、これはその上に設けられた制御カム９およびパケット
型のタペット１０を介して燃料供給弁１１をそれらの弁
スプリング１２の力に抗して開きかつか（して燃料輸送
通路１３を通しての燃料の流れを許している。この配置
において、シリンダーヘッド３はその上部でそれに固定
されたシリンダーヘッドカバー１４によって閉じられて
いる。さらに、シリンダーヘッド３はその中に挿入され
得る。そしてここで示すようにその中で燃焼工程が開始
される予備燃焼室であり得る二次燃焼室を含んでいる。

この予備燃焼室１５に接続されかつ供給路１７を介して
燃料が供給される噴射ノズル１６を介して、燃料が計量
されてこの予備燃焼室１５に噴射されそこで点火される
。放電ブラッグ１８が点火を助けるために設けられてい
る。さらにこの図では偏向ピン１９が予備燃焼室１５中
に挿入され、それと同時に点火通路２０が予備燃焼室１
５から主燃焼室に延びているのが示されている。

第２図は第１図の予備燃焼室１５を拡大して示したもの
であり、そこでは第１図に示した噴射ノズルおよびその
他の構成要素が明瞭性を確保するために省略されている
。第１図に示した部分と同一な部分には同じ参照番号が
付されている。かくして予備燃焼室１５中に突出してい
る放電ブラッグ１８および偏向ピン１９が確認できる。

点火後に現われる高温ガスジェットはこの偏向ピン１９
に衝突し、そしてそこから点火通路２０および予備燃焼
室１５のバーナーベース２１中に配置されたノズル開口
２２を通って主燃焼室（図示せず）に移動する。そして
ここで実際の燃焼が生じる。

この図から容易に解るように、偏向ピン１９およびバー
ナーベース２１は高温ガスジェットによって高い熱的ス
トレスにさらされる。いわゆる炭化、すなわち、バーナ
ーベース２１の金属中への炭素の拡散に伴う炭化物の形
成はその材料をもろくしそれに伴ってバーナーベース２
１のノズル開口２２間に位置しているウェッブ２３にタ
ラツクを形成する。この理由のために、偏向ピン１９お
よびバーナーベース２１は高温安定性を有する金属間化
合物から構成される。炭化現象を示さず、空気中におけ
る耐酸化性を有し、かつ内燃機関の動作中に現われるガ
ス中において良好な高温ガス耐食性を有する金属間化合
物Ｎ１ｘＡ１がここでは適切であることが証明されてい
る。腐食に対する抵抗の増加がＮｉＡｌの使用によって
達成される。この材料は更に重量が軽い。室温における
この材料の適切な延性を達成するために、この延性は加
工のために必要とされるものであるが、ボロンがその材
料にまた点火されても良い。このようにして、これらの
構成要素はより簡単にかつより経済的に製造することが
できる。かくして偏向ピン１９は例えば旋盤加工によっ
て製造することができかつバーナーベース２１は鍛造に
よって製造される。

さらに、この材料の特性は良好な溶接を許し、従ってバ
ーナーベース２１は予備燃焼室１５に電子ビーム溶接あ
るいはハンダ付けによって簡単にかつ永久に接続するこ
とができる。勿論、機械的特性および腐食性能を最適化
するために適したその他の元素例えばハフニュウム、マ
ンガン、鉄、タンタル、ジルコニュウム、チタン、コバ
ルト、シリコン、あるいはニオブをこの材料に点火する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はシリンダーヘッド中に予備燃焼室を有する内燃
機関のシリンダーの断面図を示している、 第２図は予備燃焼室を断面図で示している。 １・・・内燃機関、２・・・シリンダーブロック、３・
・・シリンダーヘッド、４・・・ピストン、１５・・・
二次燃焼室、１６・・・噴射ノズル、１８・・・放電ブ
ラッグ、１９・・・偏向ピン、２０・・・点火通路、２
１・・・バーナーベース、２２・・・ノズル開口、２３
・・・ウェッブ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、主燃焼室および内燃機関のシリンダーヘッド中に配
   置されかつ主燃焼室に点火通路を介して接続されている
   二次燃焼室を含む内燃機関において、高温ガスジェット
   にさらさせる二次燃焼室（１５）の部分（１９、２１）
   が金属間化合物Ｎｉ＿２Ａｌから構成されていることを
   特徴とする内燃機関。 ２、二次燃焼室（１５）のバーナーベース （２１）が金属間化合物Ｎｉ＿２Ａｌから構成されてい
   ることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関。 ３、二次燃焼室（１５）中に配置されている偏向ピン（
   １９）が金属間化合物Ｎｉ＿２Ａｌから構成されている
   ことを特徴とする請求項１あるいは２に記載の内燃機関
   。 ４、主燃焼室および内燃機関のシリンダーヘッド中に配
   置されかつ主燃焼室に点火通路を介して接続されている
   二次燃焼室を有する内燃機関において、高温ガスジェッ
   トにさらされる二次燃焼室（１５）の部分（１９、２１
   ）が金属間化合物ＮｉＡｌから構成されていることを特
   徴とする内燃機関。 ５、二次燃焼室（１５）のバーナーベース （２１）が金属間化合物ＮｉＡｌから構成されているこ
   とを特徴とする請求項４に記載の内燃機関。 ６、二次燃焼室（１５）中に配置されている偏向ピン（
   １９）が金属間化合物ＮｉＡｌから構成されていること
   を特徴とする請求項４あるいは５に記載の内燃機関。 ７、バーナーベース（２１）が二次燃焼室 （１５）に溶接されていることを特徴とする請求項２あ
   るいは５に記載の内燃機関。