JPH0622116Y2 - 内燃機関の渦流室構造 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は、セラミック製の渦流室口体を有する渦流室口
体アッセンブリから構成される内燃機関の渦流室構造に
関する。

［従来の技術］ ディーゼルエンジンの渦流室を内部に形成した渦流室口
体を、セラミック製として、耐熱性の向上、低熱伝導性
による熱特性の向上等をはかる提案は従来、特開昭６１
−２９０２２号公報、実開昭５６−１５７３２１号公
報、実開昭６０−６３０２８号公報、実開昭６０−１２
６４９号公報、実願昭６１−７９６８３号、実願昭６１
−０９７６９９号等に開示されている。

［考案が解決しようとする問題点］ 渦流室口体をセラミック製とする場合には、セラミック
製渦流室口体が、機械加工が至難のこと、衝撃、熱応力
に対して弱いこと、金属製のシリンダヘッドとの熱膨張
差があるのでシリンダヘッドへの位置決め、固定が難し
いこと、等の問題を有するので、それらに対して対処さ
れなければならない。

機械加工至難に対してはセラミック製渦流室口体を成形
により形成することによって対処していたが、渦流室口
体内部の渦流室を形成する中子を抜くために、渦流室口
体を半割体とし、これを突合せる構造とする方法がとら
れる。半割りには横割りと縦割りとが考えられるが、横
割りは実願昭６１−７９６８３号に、縦割りは実願昭６
１−０９７６９９号に提案されている。しかし横割りし
た場合は、シリンダヘッド凹部への組付け前に渦流室口
体をアッセンブリ化することができないので、凹部間に
収めたときに始めて２つの半割体が上下方向に固定され
ることになり、凹部の製作誤差をまともに受けて上下方
向にガタを生じるかもしれないという問題がある。ま
た、縦割りにしたときは、従来は２つの半割体を一体的
に固定するのに、渦流室口体の噴口部のある円板状部の
外周のみにワイヤまたはバンドを巻付けてその部分に圧
縮のプリロードをかけるようにして固定する方法によっ
ていたので、ワイヤまたはバンドが巻付けられた部分と
巻付けられない部分とでプリロードによる応力差が生
じ、一部は内部引張応力となって、引張り応力に弱いセ
ラミック製渦流室口体に適用される一体締結構造として
必ずしも適したものとはいえなかった。

また、衝撃、熱応力に対処するために、シリンダヘッド
から大きな熱膨張差による荷重を受けないように、渦流
室口体アッセンブリとシリンダヘッド凹部内面との間に
径方向に熱膨張差吸収用クリアランスをもたせて支持
し、かつ上下方向にシリンダヘッドガスケットを介して
シリンダブロックでおさえてシリンダヘッドガスケット
の変形により熱膨張差吸収可能に固定する必要がある。
しかし、かかる特殊な支持は、渦流室口体アッセンブリ
のシリンダヘッド凹部内への位置決め、固定を難しいも
のとする。

さらに、シリンダヘッドへの位置決め、固定において、
セラミック製の渦流室口体とシリンダヘッドの両方にピ
ン溝を形成し、両ピン溝にまたがってピンを打ち込む方
法によっていたが、かかる構造においては、渦流室口体
を周方向に位置決めできるものの、セラミック製渦流室
口体にピン溝を形成しなければならないので、局部集中
応力が生じる原因となり、セラミック製渦流室口体の位
置決め、固定方法に、更なる改善が望まれる。

［問題点を解決するための手段］ 上記のような種々の問題は、本考案によれば、内部に渦
流室を有するセラミック製の渦流室口体をシリンダヘッ
ドに形成した凹部に収め、シリンダヘッドに形成したピ
ン溝と係合するピンにより渦流室口体を前記凹部に周方
向に位置決め固定させた内燃機関の渦流室構造におい
て、 前記セラミック製の渦流室口体を縦方向に半割りした半
割体の突合せ構造体から構成し、 前記半割体の突合せ構造体を金属薄板を絞り加工して成
形されるドーム状底付円筒成形体で前記セラミック製の
渦流室口体に圧縮のプリロードをかけるように覆って半
割体を互に一体に固定し、 前記ドーム状底付円筒成形体のドーム状部にドームの径
方向外方に向って突出するビードを形成するとともにド
ーム状底付円筒成形体の円筒部にピンを一体的に固定
し、 前記半割体の突合せ構造体、ビードを有するドーム状底
付円筒成形体、ドーム状底付円筒体に固定されたピンか
ら成る渦流室口体アッセンブリを、前記シリンダヘッド
の凹部内に、ビードを凹部内面に当接させるとともに下
面側からガスケットを介してシリンダブロックでおさえ
ることにより上下方向および径方向に固定しピンとピン
溝との係合により周方向に固定して、収めた内燃機関の
渦流室構造によって軽減、または、解決される。

［作用］ 上記本考案の内燃機関の渦流室構造においては、セラミ
ック製渦流室口体の半割体は互に突合わされ金属薄板の
ドーム状底付円筒成形体によって一体に固定される。ド
ーム状底付円筒成形体はセラミック製渦流室口体に圧縮
のプリロードをかけるが、従来のようにワイヤまたはバ
ンドによらないので、セラミック製渦流室口体にほぼ均
一にプリロードをかけることができ、かかるプリロード
はセラミック製渦流室口体に局部引張り応力を発生させ
るようなことはないであろうし、従来にくらべてはるか
に理想的なプリロードのかけ方であると言える。この圧
縮のプリロードはセラミック製渦流室口体を全体的に圧
縮応力下に置き、圧縮応力に強いセラミック材の特性を
有効に利用して、セラミック製渦流室口体のエンジン運
転状態下における損傷を防止する。上記のドーム状底付
円筒成形体による縦割り半割体の一体化は、アッセンブ
リ段階で行われるので、横割り半割体におけるようにシ
リンダヘッド凹部への組付時に半割体同志の位置がずれ
ることはなく、半割体同志の位置決め、固定は確実かつ
自動的に容易になされる。これは渦流室構造の信頼性を
大幅に向上する。

ドーム状底付円筒成形体は、そのドーム部にビードを有
するので、渦流室口体アッセンブリをシリンダヘッド凹
部に収めるときに、ビードを凹部のドーム部の内面に当
接させることによって、容易に上下方向、径方向にクリ
アランスをもたせて位置決め収納でき、このクリアラン
スは、シリンダヘッドからセラミック製渦流室口体に熱
膨張差によって大きな荷重がかかることを防止し、セラ
ミック製渦流室口体の損傷を確実に防止して信頼性を著
しく向上する。ドーム状底付円筒成形体とセラミック製
渦流室口体間の熱膨張差による荷重は、ドーム状底付円
筒成形体が金属薄板から成るので、金属薄板の伸びによ
って容易にかつセラミック製渦流室口体に有害な大きな
荷重をかけることなく、吸収される。ドーム状底付円筒
成形体の厚さの薄さの程度は、セラミック製渦流室口体
の厚さとの関係で上記荷重の吸収ができる厚さに決定さ
れる。さらに、ドーム状底付円筒成形体のビードによる
上下方向、径方向の渦流室口体アッセンブリの位置決
め、固定において、万一上下、径方向に組付け、熱膨張
差により過大な荷重が働いても、ビード自身が弾性変形
または塑性変形をしてそれを吸収できるので、位置決
め、固定構造の信頼性を大幅に向上する。

ドーム状底付円筒成形体は金属製であるから、容易にピ
ンを溶接付け、たとえば電子ビーム溶接付けすることが
できる。渦流室口体アッセンブリをシリンダヘッド凹部
内に収めるときに、このピンをシリンダヘッドに機械加
工したピン溝に係合させることによって、渦流室口体ア
ッセンブリをシリンダヘッド凹部に対し容易に周方向に
位置決め、固定できる。したがって、従来のように、セ
ラミック製渦流室口体そのものにピン溝を形成する必要
はなく、従来のようにピン溝まわりに局部集中応力が生
じるような事態は生じ得ない。

［実施例］ 以下に、本考案に係る内燃機関の渦流室構造の望ましい
実施例を、図面を参照して説明する。

第１図は渦流室口体アッセンブリをシリンダヘッド凹部
に収めた状態の渦流室構造の全体を示し、第２図は渦流
室口体アッセンブリのみを取出して示し、第３図は、渦
流室口体アッセンブリのうちセラミック製渦流室口体の
みを裸にして示している。

図中、１はシリンダヘッド、２はシリンダブロック、３
はシリンダヘッドに形成した、渦流室口体アッセンブリ
を収めるための凹部、４は、燃料噴射ノズル、５はグロ
ープラグ、６はシリンダヘッドガスケット、７はピスト
ン、８はウォータジャケットであり、これらは通常の渦
流室型ディーゼルエンジンの渦流室構造と同構造であ
る。

凹部３には渦流室口体アッセンブリ10が収められる。渦
流室口体アッセンブリ10は、セラミック製の渦流室口体
11、その外周面を部分的に覆うドーム状底付円筒成形体
12、ドーム状底付円筒成形体に一体的に取付けられたピ
ン13とを有する。

セラミック製の渦流室口体11は縦方向に２分割された半
割体14、15の突合せ構造から成る。半割りの分割面は、
渦流室口体11の各孔、たとえば燃料の噴射ノズル穴16、
グロープラグ穴17、噴口18等をそれらの軸芯において分
割するような平面であり、かつ渦流室19をその最大直径
において分割するような平面である。かくすることによ
って、セラミック製の渦流室口体11の成形時に、渦流室
19形成用の中子を無理なく外すことができるとともに孔
穿設用に特別な中子を用意する必要がなくなる。半割り
体の突合せ構造から成る渦流室口体11は、全体として下
部の円板状部、そこから上に延びる厚みが除々に縮小す
る筒状体部、さらにそこから上につながるドーム部とを
有する形状をもつ。

半割体14、15を突合せたセラミック製の渦流室口体11
は、その外面を部分的にドーム状底付円筒成形体12によ
って覆われる。ドーム状底付円筒成形体12は金属薄板か
ら成り、渦流室口体11の外面に密着しかつ渦流室口体11
に圧縮のプリロードをかけるように絞り成形加工によっ
て形成される。ドーム状底付円筒成形体12は上部のドー
ム部とそこから下方に延びる円筒状部と円筒状部の下端
において内側におりまげられたフランジ部とを有する。
ドーム状底付円筒成形体12の渦流室口体11外面への絞り
成形加工によって、半割体14、15は互いに位置ずれを起
すことなく突合せ構造を一体に固定され、かつ均一な圧
縮のプリロードがかけられる。

ドーム状底付円筒成形体12のドーム部には周方向に延び
ドームの半径方向外側に突出するビード20が金属薄板を
屈曲させることによって成形により形成されている。

また、ドーム状底付円筒成形体12の円筒状部の下部には
円筒状部に対して平行に延びるピン13が溶接、たとえば
電子ビーム溶接（局部加熱可能）、により一体に固定さ
れる。このピン13はシリンダヘッド凹部３に、上下方向
に延びるようにかつ軸芯を凹部３の内面から径方向外側
にオフセットして形成した、ピン溝21に係合できる径を
有する。ピン溝21の長さはピン13の長さ以上である。

上記の渦流室口体アッセンブリ10は、ビード20をシリン
ダヘッド凹部３のドーム状部の内面に当接させ、ピン13
をピン溝21に係合させて、凹部３内におさめられ、下方
からシリンダヘッドガスケット６を介してシリンダブロ
ック２によっておさえられる。この収納構造によって、
渦流室口体アッセンブリ10は、ビード20の当接およびガ
スケット６を介してのシリンダブロック２によるおさえ
によって上下方向および径方向に位置決め、固定され、
かつピン13とピン溝21の係合によって周方向に位置決
め、固定される。位置決め、固定状態において、渦流室
室口体アッセンブリ10の外面とシリンダヘッド凹部３の
内面との間には、ビード20によって決定されるクリアラ
ンスが形成される。

［考案の効果］ 作用、結果について説明すると、セラミック製渦流室口
体11の半割り構成によって、成形時渦流室19用の中子の
取り外しが可能になり、成形可能となる。また、各孔に
分割面をもってくることにより、孔形成用に特別に中子
を用意する必要がなくなり、製造コストのダウンおよび
製造の容易化がはかられる。

半割り体14、15の突合せ体から成るセラミック製渦流室
口体11をドーム状底付円筒成形体12によって部分的に覆
うことにより半割り体14、15は互に一体に、上下方向に
も横方向にも互の位置ずれを生じることなく、固定され
る。この固定はアッセンブリ化の段階に行なわれるの
で、凹部３への組付け後に位置ずれを生じることはな
く、凹部３への収納も容易となる。ドーム状底付円筒成
形体12は絞り加工によってセラミック製渦流室口体11に
圧縮のプリロードをかけるように形成されるが、ワイヤ
またはバンドによる巻き付けではないので、プリロード
は全体にわたって比較的均一に生じ、かつ全体が圧縮応
力下にある状態に近づけることができ、セラミック製渦
流室口体11の強度上に信頼性を著しく向上できる。ドー
ム状底付円筒成形体12は金属薄板から成るので、ドーム
状底付円筒成形体12とセラミック製渦流室口体11との間
に熱膨張差により荷重が働いても、それは金属薄板の伸
びによって吸収でき、セラミック製渦流室口体11に無理
な過大な荷重がかかることを防止できる。

ドーム状底付円筒成形体12にビード20を形成したので、
渦流室口体アッセンブリ10とシリンダヘッド凹部３との
間には、ビード20の接触部を除いて、クリアランスを形
成でき、シリンダヘッド１と渦流室口体アッセンブセリ
10との熱膨張差による干渉およびそれによる過大な荷重
の発生を防止できる。

ビード20また、ガスケット６を介してのシリンダブロッ
ク２によるおさえと協働して、渦流室口体アッセンブリ
10をシリンダヘッド凹部３内に、上下方向および径方向
に位置め、固定した場合に、上下方向、径方向に万一大
きな熱膨張差による荷重が働いてもビード20自身の変形
によって吸収できる。

ピン13はドーム状底付円筒成形体12に溶接付けされ、シ
リンダヘッド１のピン溝21との係合によって、渦流室口
体アッセンブリ10は周方向にも位置決め、固定される。
この固定において、セラミック製口体11にピン溝を形成
する必要はなく、ピン溝を形成したら生ずるであろう局
部応力の発生もない。また、ピン13のドーム状底付円筒
成形体12への固定は、ピン13の全長にわたって溶接箇所
がとれるため、ワイヤやバンドへの固定のように溶接箇
所が少なくなく、とれたり、また溶接時にゆがんでとり
つけられたりすることも少なくなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の実施例に係る内燃機関の渦流室構造の
全体断面図、 第２図は第１図のうち渦流室口体アッセンブリの斜視
図、 第３図は第１図のうちセラミック製渦流室口体の斜視
図、 である。 １……シリンダヘッド ２……シリンダブロック ３……凹部 ６……シリンダヘッドガスケット 10……渦流室口体アッセンブリ 11……セラミック製の渦流室口体 12……ドーム状底付円筒成形体 13……ピン 14、15……半割体 19……渦流室 20……ビード 21……ピン溝

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】内部に渦流室を有するセラミック製の渦流
   室口体をシリンダヘッドに形成した凹部に収め、シリン
   ダヘッドに形成したピン溝と係合するピンにより渦流室
   口体を前記凹部に周方向に位置決め固定させた内燃機関
   の渦流室構造において、 前記セラミック製の渦流室口体を縦方向に半割りした半
   割体の突合せ構造体から構成し、 前記半割体の突合せ構造体を金属薄板を絞り加工して成
   形されるドーム状底付円筒成形体で前記セラミック製の
   渦流室口体に圧縮のプリロードをかけるように覆って半
   割体を互に一体に固定し、 前記ドーム状底付円筒成形体のドーム状部にドームの径
   方向外方に向って突出するビードを形成するとともにド
   ーム状底付円筒成形体の円筒部にピンを一体的に固定
   し、 前記半割体の突合せ構造体、ビードを有するドーム状底
   付円筒成形体、ドーム状底付円筒体に固定されたピンか
   ら成る渦流室口体アッセンブリを、前記シリンダヘッド
   の凹部内に、ビードを凹部内面に当接させるとともに下
   面側からガスケットを介してシリンダブロックでおさえ
   ることにより上下方向および径方向に固定しピンとピン
   溝との係合により周方向に固定して、収めたことを特徴
   とする内燃機関の渦流室構造。