JPH07247843A

JPH07247843A - 燃焼室の構造

Info

Publication number: JPH07247843A
Application number: JP6064391A
Authority: JP
Inventors: Takahiro Tsubonuma; 孝浩坪沼; Hiroshi Matsuoka; 寛松岡; Takatoshi Sugano; 隆登志菅野
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Isuzu Motors Ltd
Priority date: 1994-03-09
Filing date: 1994-03-09
Publication date: 1995-09-26

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は副室をアッパチャンバとホットプラ
グで構成し、ホットプラグにかかる荷重をシリンダヘッ
ドで大部分吸収する燃焼室の構造を提供する。【構成】この燃焼室の構造は、副室２をアッパチャン
バ５とホットプラグ４とで構成する。アッパチャンバ５
とホットプラグ４との間にダンピングリング１０を介在
させる。ダンピングリング１０の上面をシリンダヘッド
３の段部２５とアッパチャンバ５の下面３５に当接さ
せ、ダンピングリング１０の下面をホットプラグ４の上
面３４に当接させる。ホットプラグ４に負荷される荷重
Ｗの大部分を、ダンピングリング１０を介してシリンダ
ヘッド３のキャビティ１１の段部２５で吸収させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、ノズル孔を備えたア
ッパチャンバと連絡孔を備えたホットプラグから成る燃
焼室の構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、図４に示す副室式エンジンが開示
されている。図４は従来の副室式エンジンの一例を示す
断面図である。図示のように、この副室式エンジンは、
シリンダブロック５６に固定したシリンダヘッド５３に
形成した取付穴５８内に配置した２分割したアッパ部材
５５とロア部材５４とで副室５２を形成している。アッ
パ部材５５とロア部材５４は、取付穴５８との間に空気
層６０を形成して配置されている。アッパ部材５５には
燃料噴射ノズル５７及びグロープラグ５９が設置され、
また、ロア部材５４は副室５２とシリンダ側に形成され
る主室５１とを連通する連絡孔６１を形成したホットプ
ラグを構成している。また、アッパ部材５５とロア部材
５４を、シリンダヘッド５３の取付穴５８内に固定する
ため金属リング６２が使用されている。そして、金属リ
ング６２は、ロア部材５４に圧縮応力を加えて補強し且
つ位置決めのため、シリンダヘッド５３に嵌合してい
る。

【０００３】また、図５に示す副室式エンジンが開示さ
れている。図５は従来の副室式エンジンの一例を示す断
面図である。この副室式エンジンは、シリンダブロック
７６に固定したシリンダヘッド７３に形成した取付穴７
８内に配置した２分割したアッパ部材７５とロア部材７
４とで副室７２を形成している。アッパ部材７５とロア
部材７４は、取付穴７８との間に空気層８０を形成して
配置されている。アッパ部材７５には燃料噴射ノズル７
７及びグロープラグ７９が設置され、また、ロア部材７
４は副室７２とシリンダ側に形成される主室７１とを連
通する連絡孔８１を形成したホットプラグを構成してい
る。また、アッパ部材７５とロア部材７４の外周部には
金属リング７０が嵌合している。金属リング７０の下部
にはフランジ部６９が一体に形成され、金属リング７０
をシリンダヘッド７３の取付穴７８内に固定するため、
取付フランジ部６９がシリンダヘッド７３の取付穴７８
に圧入されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図４に
示す副室式エンジンは、金属リング６２を嵌合している
ため、副室自体の熱容量が大きくなり、吸入空気或いは
燃焼ガスへの温度追従性が悪く、副室での混合気生成、
着火燃焼を悪化させるという問題を有する。また、金属
リング６２を固定するためシリンダヘッド５３に嵌合す
るので、副室５２からシリンダヘッド５３への熱伝達が
多くなり、副室５２の断熱度を低下させる。

【０００５】また、図５に示す副室式エンジンは、上記
と同様に、金属リング７０を嵌合しているため、副室自
体の熱容量が大きくなり、吸入空気或いは燃焼ガスへの
温度追従性が悪く、副室での混合気生成、着火燃焼を悪
化させるという問題を有する。また、金属リング７０を
固定するためシリンダヘッド７３にフランジ部６９を嵌
合するので、副室７２からシリンダヘッド７３への熱伝
達が多くなり、副室７２の断熱度を低下させる。

【０００６】そこで、本出願人は、上記の課題を解決す
るため、図３に示すような副燃焼室の構造を開発し、実
願平４−７７１６６号として先に出願した。該副室式エ
ンジンは、図３に示すように、シリンダブロック６に形
成した孔部に嵌合したシリンダ２２を形成するシリンダ
ライナ２１、シリンダブロック６にガスケット２３を介
在させて固定したシリンダヘッド３及びシリンダヘッド
３に形成したキャビティ１１内に配置した副室２を形成
する副室部材を有している。副室部材を窒化ケイ素等の
セラミックスから製作したアッパ部材４５とホットプラ
グ即ちロア部材４４とで構成し、アッパ部材４５とロア
部材４４との間に金属から成るダンピングリング４６を
介在させている。アッパ部材４５には、燃料噴射ノズル
１３を配置するためのノズル孔１４及びグロープラグ１
５を配置するためのプラグ孔１６が形成されている。ロ
ア部材４４には、副室２と主室２０を連通する連絡孔７
が形成されている。ダンピングリング４６は断面Ｕ字状
に形成されている。アッパ部材４５とロア部材４４の外
面とシリンダヘッド３のキャビティ１１の壁面との間に
は、遮熱空気層４７が形成されている。ダンピングリン
グ４６のダンピング機能を損なうことがなく、長期間使
用して繰り返しの熱応力を受けたとしてもアッパ部材４
５及びロア部材４４の破損を避けることができ、従って
副燃焼室の耐久性を大幅に向上させることができる。

【０００７】この発明の目的は、燃焼室をアッパ部材即
ちアッパチャンバとロア部材即ちホットプラグとで構成
し、両者間にダンピングリングを介在させ、ホットプラ
グを固定リングを介してシリンダヘッドに固定し、アッ
パチャンバ自体をダンピングリングを介してホットプラ
グで支持すると共に、ホットプラグの上面に当接するダ
ンピングリングの上面をアッパチャンバの下面とシリン
ダヘッドに形成したキャビティの段部に当接させ、ホッ
トプラグにかかるデトネーション時等の過大な荷重をシ
リンダヘッドに吸収即ち負荷させ、アッパチャンバに過
大な負荷がかかるのを防止し、アッパチャンバの設計の
自由度を大きくすると共にその破損を防止して耐久性を
向上させる燃焼室の構造を提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明は、上記目的を
達成するため、次のように構成されている。即ち、この
発明は、シリンダヘッドに形成したキャビティ内に配置
された燃焼室を構成するノズル孔を備えたアッパチャン
バと該アッパチャンバに対向した連絡孔を備えたホット
プラグ、及び前記アッパチャンバと前記ホットプラグと
の間に介在されたダンピングリングを具備し、前記アッ
パチャンバと前記ホットプラグとの境界の前記キャビテ
ィには前記ホットプラグ側キャビティが大径になるよう
に段部が形成され、前記段部に前記ダンピングリングが
配置され、前記ダンピングリングの上面が前記アッパチ
ャンバの下面と前記段部とに当接し且つ前記ダンピング
リングの下面が前記ホットプラグの上面に当接している
ことを特徴とする燃焼室の構造に関する。

【０００９】また、この燃焼室の構造において、前記ダ
ンピングリングは周方向に環状空所を形成する弾性を有
する断面Ｕ字状に形成され、前記ダンピングリングの外
周部は前記キャビティの前記段部と前記ホットプラグの
前記上面との間に形成される環状溝に配置されている。

【００１０】また、この燃焼室の構造において、前記シ
リンダヘッドに形成された前記キャビティの壁面と前記
アッパチャンバと前記ホットプラグとの外面との間には
遮熱空気層が形成されている。

【００１１】また、この燃焼室の構造において、前記ホ
ットプラグの外径は前記アッパチャンバの外径より大き
く形成されている。

【００１２】また、この燃焼室の構造において、前記燃
焼室は副室であり、前記副室は前記連絡孔を通じてシリ
ンダ側の主室に連通されている。

【００１３】

【作用】この発明による燃焼室の構造は、上記のように
構成され、次のように作用する。即ち、この燃焼室の構
造は、燃焼室をホットプラグ、アッパチャンバ及び前記
ホットプラグと前記アッパチャンバとの間に介在したダ
ンピングリングで構成し、前記ホットプラグの上面の面
積が前記アッパチャンバの下面の面積より大きく形成さ
れ、前記ダンピングリングの下面が前記ホットプラグの
上面に当接すると共に、前記ダンピングリングの上面が
前記アッパチャンバの下面と前記キャビティに形成され
た段部とに当接しているので、前記ホットプラグを通じ
て前記ダンピングリングに負荷される荷重は前記キャビ
ティの前記段部と前記アッパチャンバの前記下面とで受
けるようになる。特に、前記アッパチャンバは前記ダン
ピングリングの内側領域で支持され、前記ホットプラグ
に加わるデトネーション時等の過大な押し上げ荷重はそ
の大部分が前記シリンダヘッドの前記段部で受けられて
吸収され、前記ホットプラグの押し上げ荷重は前記アッ
パチャンバにはほとんど負荷されず、前記アッパチャン
バに過大な負荷が直接がかかることがなく、前記アッパ
チャンバの破損を防止する。

【００１４】

【実施例】以下、図面を参照して、この発明による燃焼
室の構造の実施例を説明する。図１及び図２を参照し
て、この発明による燃焼室の構造の一実施例を説明す
る。図１はこの発明による燃焼室の構造の一実施例を組
み込んだ副室式エンジンを示す断面図、及び図２は図１
の符号Ｃ部分の拡大断面図である。

【００１５】図１に示す副室式エンジンは、シリンダブ
ロック６に形成した孔部に嵌合したシリンダ２２を形成
するシリンダライナ２１、シリンダブロック６にガスケ
ット２３を介在させて固定したシリンダヘッド３、シリ
ンダ２２内を往復運動するピストン３８、及びシリンダ
ヘッド３に形成したキャビティ１１内に配置した燃焼室
である副室２を形成する副室部材１を有している。主室
２０は、シリンダ２２及び／又はピストン３８の凹部２
４によって構成される。この燃焼室の構造は、副室部材
１を窒化ケイ素等のセラミックスから製作したアッパチ
ャンバ５とロアチャンバ即ちホットプラグ４とで構成
し、アッパチャンバ５とホットプラグ４との間に金属等
から成るダンピングリング１０を介在させている。

【００１６】ダンピングリング１０は、副室２側に開口
する断面Ｕ字状に形成され、ダンピングリング自体に弾
性を持たせる環状溝１２を形成している。この場合、ダ
ンピングリング１０の環状溝１２を副室２側に位置させ
ると、副室２内にスワールの回り込み機能を与えること
ができる。アッパチャンバ５には、燃料噴射ノズル１３
を配置するためのノズル孔１４及びグロープラグ１５を
配置するためのプラグ孔１６が形成されている。ホット
プラグ４には、副室２と主室２０を連通する連絡孔７が
形成されている。

【００１７】この燃焼室の構造において、アッパチャン
バ５はその上面２６をシリンダヘッド３のキャビティ１
１の頂面２７に当接させた状態でキャビティ１１の小径
のキャビティ９に配置され、ホットプラグ４はシリンダ
ヘッド３のキャビティ１１の大径のキャビティ８に配置
されている。アッパチャンバ５の上部外周面に形成され
たテーパ面３０とキャビティ１１との間及びホットプラ
グ４の外周面３１とキャビティ１１とに間には、遮熱空
気層２８が形成されている。シリンダヘッド３のキャビ
ティ１１に配置されたホットプラグ４は、その下部に形
成された環状段部３２とシリンダヘッド３のキャビティ
１１の周縁に形成された環状段部２９との跨がって固定
リング１７が圧入されることによって固定されている。
固定リング１７は、ＳＵＳ、鋳鉄等の金属で作製するこ
とができる。

【００１８】ホットプラグ４をシリンダヘッド３のキャ
ビティ１１内に位置決めするには、ホットプラグ４の外
周面に形成した凹部１９とキャビティ１１の環状段部２
９の上面に形成した凹部３３とに跨がって位置決めリン
グ１８を嵌合させることによって達成している。また、
アッパチャンバ５は、その下面３５がダンピングリング
１０上に載置された状態でホットプラグ４の上面３４に
よって支持されている。アッパチャンバ５及びホットプ
ラグ４の外面は、キャビティ１１の壁面に対して接触面
積を可及的に小さくして配置されている。

【００１９】この燃焼室の構造は、特に、シリンダヘッ
ド３に形成されたキャビティ１１がアッパチャンバ５が
配置される小径Ａの小径部９と、ホットプラグ４が配置
される小径Ａの小径部９より大径Ｂ（即ち、Ａ＜Ｂ）の
大径部８から形成されている。しかも、キャビティ１１
における小径部９と大径部との境界には段部２５が形成
されている。ダンピングリング１０は、ホットプラグ４
とアッパチャンバ５との間に介在すると共に、大径部８
側に配置されている。ホットプラグ４とアッパチャンバ
５とが対向するホットプラグの上面３４の面積がアッパ
チャンバ５の下面３５の面積より大きく形成されてい
る。そして、ダンピングリング１０の下面３６がホット
プラグ４の上面３４に当接すると共に、ダンピングリン
グ１０の上面３７がアッパチャンバ５の下面３５とキャ
ビティ１１に形成された段部２５とに当接している。

【００２０】この燃焼室の構造において、ホットプラグ
４に負荷される荷重Ｗはホットプラグ４を通じてダンピ
ングリング１０に負荷され、ダンピングリング１０に負
荷される荷重Ｗがキャビティ１１の段部２５とアッパチ
ャンバ５の下面３５とで受けるようになる。ダンピング
リング１０は、周方向に環状溝となる環状空所１２を形
成する弾性を有する断面Ｕ字状に形成され、ダンピング
リング１０の外周部はキャビティ１１の段部２５とホッ
トプラグ４の上面３４とで形成される環状溝に配置され
ている。しかも、ダンピングリング１０は副室２の内側
に開口した断面Ｕ字状に形成されているので、ダンピン
グリング１０の上面内周面でアッパチャンバ５を弾性的
に支持することになる。

【００２１】従って、ホットプラグ４にかかるデトネー
ション時等の過剰な荷重Ｗは、ダンピングリング１０の
上面外周面を通じてシリンダヘッド３に大部分が負荷さ
れ、アッパチャンバ５に過大な負荷がかかるのを避け、
アッパチャンバ５の破損を防止することができる。しか
も、アッパチャンバ５には、過大な荷重がかからないの
で、例えば、アッパチャンバ５の肉厚を薄く形成でき、
アッパチャンバ５の熱容量を可及的に低減でき、遮熱度
をアップできる。また、ホットプラグ４は、副室２から
主室２０への燃焼ガスの噴き出しのための連絡孔７の領
域で高温になるが、ホットプラグ４は耐熱性に富む構造
に構成しておくことができる。

【００２２】

【発明の効果】この発明による燃焼室の構造は、上記の
ように構成されており、次のような効果を有する。この
燃焼室の構造は、アッパチャンバとホットプラグとの境
界のキャビティには前記ホットプラグ側キャビティが大
径になるように段部が形成され、前記段部にダンピング
リングが配置され、前記ダンピングリングの上面が前記
アッパチャンバの下面と前記段部とに当接し且つ前記ダ
ンピングリングの下面が前記ホットプラグの上面に当接
しているので、前記ホットプラグを通じて前記ダンピン
グリングに負荷される荷重は前記キャビティの前記段部
と前記アッパチャンバの前記下面とで受けるようにな
る。前記アッパチャンバ自体は前記ダンピングリングの
内側領域で弾性的に支持され、前記ホットプラグに加わ
る過大な押し上げ荷重はその大部分が前記シリンダヘッ
ドの前記段部で受けられて吸収される。

【００２３】従って、前記アッパチャンバに過大な負荷
が直接がかからないので、前記アッパチャンバの設計の
自由度が大きくなり、例えば、前記アッパチャンバを薄
肉に形成してその熱容量を小さく形成し、遮熱性を向上
させる構造に構成できる。また、前記アッパチャンバを
低熱伝導率のセラミックスで作製したとしても、前記ダ
ンピングリングからの応力を前記シリンダヘッドへ分散
させるので、前記アッパチャンバの破損を避けることが
でき、長期間使用しても燃焼室の耐久性を向上できる。

【００２４】また、前記アッパチャンバと前記ホットプ
ラグと間には、周方向に環状空所を形成する弾性を有す
る断面Ｕ字状に形成された前記ダンピングリングを配置
しているので、前記ダンピングリングの弾性力を適正に
設定でき、前記シリンダヘッドに前記アッパチャンバと
前記ホットプラグとを固定する固定リングによる面圧設
定が容易であり、良好な位置決めを達成できる。

【００２５】また、前記アッパチャンバと前記ホットプ
ラグとの外面と前記キャビティの壁面との間の全領域に
わたって遮熱空気層が形成されているので、前記アッパ
チャンバと前記ホットプラグから前記シリンダヘッドへ
の熱伝達を低減できる。更に、この燃焼室の構造は、前
記ホットプラグの外径は前記アッパチャンバの外径より
大きく形成されているので、前記ホットプラグに形成さ
れた連絡孔が高温になっても、耐熱性に富んだ構造を提
供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明による燃焼室の構造の一実施例を示す
断面図である。

【図２】図１の燃焼室の構造における符号Ｃ部分におけ
る拡大断面図である。

【図３】従来の副燃焼室の構造の一例を示す断面図であ
る。

【図４】従来の副燃焼室の構造の別の例を示す断面図で
ある。

【図５】従来の副燃焼室の構造の更に別の例を示す断面
図である。

【符号の説明】１副室部材２副室３シリンダヘッド４ホットプラグ５アッパチャンバ７連絡孔８大径部９小径部１０ダンピングリング１１キャビティ１２環状空所１３燃料噴射ノズル１４ノズル孔１７固定リング２０主室２２シリンダ２５段部２８遮熱空気層３４ホットプラグの上面３５アッパチャンバの下面３６ダンピングリングの下面３７ダンピングリングの上面

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】シリンダヘッドに形成したキャビティ内
に配置された燃焼室を構成するノズル孔を備えたアッパ
チャンバと該アッパチャンバに対向した連絡孔を備えた
ホットプラグ、及び前記アッパチャンバと前記ホットプ
ラグとの間に介在されたダンピングリングを具備し、前
記アッパチャンバと前記ホットプラグとの境界の前記キ
ャビティには前記ホットプラグ側キャビティが大径にな
るように段部が形成され、前記段部に前記ダンピングリ
ングが配置され、前記ダンピングリングの上面が前記ア
ッパチャンバの下面と前記段部とに当接し且つ前記ダン
ピングリングの下面が前記ホットプラグの上面に当接し
ていることを特徴とする燃焼室の構造。
【請求項２】前記ダンピングリングは周方向に環状空
所を形成する弾性を有する断面Ｕ字状に形成され、前記
ダンピングリングの外周部は前記キャビティの前記段部
と前記ホットプラグの前記上面との間に形成される環状
溝に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の
燃焼室の構造。
【請求項３】前記シリンダヘッドに形成された前記キ
ャビティの壁面と前記アッパチャンバと前記ホットプラ
グとの外面との間には遮熱空気層が形成されていること
を特徴とする請求項１に記載の燃焼室の構造。
【請求項４】前記ホットプラグの外径は前記アッパチ
ャンバの外径より大きく形成されていることを特徴とす
る請求項１に記載の燃焼室の構造。
【請求項５】前記燃焼室は副室であり、前記副室は前
記連絡孔を通じてシリンダ側の主室に連通されているこ
とを特徴とする請求項１に記載の燃焼室の構造。