JPH07293248A

JPH07293248A - 副室構造体の取付構造

Info

Publication number: JPH07293248A
Application number: JP6111764A
Authority: JP
Inventors: Takahiro Tsubonuma; 孝浩坪沼
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Isuzu Motors Ltd
Priority date: 1994-04-28
Filing date: 1994-04-28
Publication date: 1995-11-07

Abstract

(57)【要約】【目的】副室構造体の取付構造において、副室をアッ
パチャンバとホットプラグで構成し、アッパチャンバに
かかる荷重を緩和させてアッパチャンバの破損を防止す
る。【構成】この副室構造体の取付構造は、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１
０を介在させる。アッパチャンバ５のノズル孔１４に配
置された燃料噴射ノズル１３とアッパチャンバ５との間
にダンピングリング７を配置し、アッパチャンバ５に負
荷される偏荷重をダンピングリング７のばね力で緩和す
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副
室構造体の取付構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、図２及び図３に示す副室式エンジ
ンが開示されている。図２は従来の副室式エンジンの一
例を示す断面図、及び図３は図２の副室式エンジンにお
けるアッパチャンバのキャビティへの配置状態を示す説
明図である。図示のように、副室式エンジンは、シリン
ダブロック５６にヘッドガスケット５０を介して固定し
たシリンダヘッド５３に形成したキャビティ５８内に配
置した２分割したアッパチャンバ５５とロアチャンバ即
ちホットプラグ５４とで副室５２を形成している。アッ
パチャンバ５５とホットプラグ５４は、キャビティ５８
との間に遮熱空気層６０を形成して配置されている。ア
ッパチャンバ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、ホットプラグ５４には副室
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を形成されている。また、アッパチャンバ５５
とホットプラグ５４を、シリンダヘッド５３のキャビテ
ィ５８内に固定するため固定リング６２が使用されてい
る。また、シリンダヘッド５３のキャビティ５８にはホ
ットプラグ５４を位置決めするため位置決めリング６３
が配置されている。

【０００３】また、本出願人による出願である実願平４
−７３２８３号、実願平４−７７１６６号には、シリン
ダヘッドに形成したキャビティに副室構造体を配置した
副室式エンジンが開示されている。副室構造体は、燃料
噴射ノズルを配置するノズル孔を備えたアッパチャン
バ、該アッパチャンバにダンピングリングを介して対向
した連絡孔を備えたホットプラグとから構成されてい
る。ホットプラグは、その下面の一部がシリンダヘッド
とシリンダブロックとの間に配置されたヘッドガスケッ
トを介してキャビティ内に保持されているものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記に
説明した副室式エンジンでは、ホットプラグ５４及びア
ッパチャンバ５５から成る副室構造体をシリンダヘッド
５３に形成したキャビティ５８内に配置して保持するた
め、シリンダヘッド５３とシリンダブロック５６との間
に挟持されているヘッドガスケット５０を介してホット
プラグ５４の下面６４の一部がシリンダブロック５６と
キャビティ壁面との間で押圧されて副室構造体が保持さ
れている。この時、アッパチャンバ５５には、その下面
６５から偏った取付圧Ｆがかかることになり、アッパチ
ャンバ５５がキャビティ５８内で傾くような力即ち曲げ
モーメントが作用し、アッパチャンバ５５の外面６６，
６７がキャビティ５８の壁面に片当たりし、アッパチャ
ンバ５５の外形の壁面エッジがシリンダヘッド５３に食
い込んだり、該エッジが欠けたりすることになる。

【０００５】ところで、遮熱エンジンでは、副室構造体
を遮熱構造に構成するため、副室構造体を耐熱性に富ん
だセラミックスで作製し、副室構造体の外面とシリンダ
ヘッドのキャビティ壁面との間に遮熱空気層が形成され
ている。しかも、副室の遮熱度をアップするために、副
室構造体の熱容量を小さくすることによりガス温度への
追従性を良好にし、吸気効率をアップし、熱エネルギー
を遮断することにより熱効率をアップさせることが重要
になっている。

【０００６】そこで、副室式エンジンにおいて、遮熱度
をアップし且つ熱容量を低減して熱効率を向上させるた
め、副室構造体をセラミックスで作製し、その肉厚を薄
く構成することが試みられている。しかしながら、セラ
ミックスから作製した副室構造体のアッパチャンバの壁
面を薄く構成した場合に、アッパチャンバに上記のよう
な曲げモーメントが作用してキャビティ壁面へ片当たり
すると、アッパチャンバ自体が薄肉のため破損するとい
う問題が発生する。

【０００７】そこで、この発明の目的は、副室を構成す
る副室構造体をノズル孔を備えたアッパチャンバ、副室
と主室とを連通する連絡孔を備えたホットプラグ及びア
ッパチャンバとホットプラグとの間に配置したダンピン
グリングで構成し、副室構造体をシリンダヘッドに形成
したキャビティ内に配置して前記ホットプラグの下面の
一部をヘッドガスケットを介して前記キャビティ内に保
持し、アッパチャンバにかかる偏荷重等の応力集中によ
る曲げモーメントを燃料噴射ノズルとアッパチャンバと
の間に配置したダンピングリングで緩和し、アッパチャ
ンバに傾き力がかかるのを防止し、アッパチャンバがシ
リンダヘッドのキャビティ壁面に食い込みを防止し、ア
ッパチャンバのかじりを防止し、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
を向上させた副室構造体の取付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、副室を構成する副室構造体がノズル孔を備えた
アッパチャンバと該アッパチャンバに第１ダンピングリ
ングを介して対向した連絡孔を備えたホットプラグとか
ら構成され、前記副室構造体がシリンダヘッドに形成し
たキャビティ内に配置され、前記ホットプラグの下面の
一部がヘッドガスケットを介して前記キャビティ内に保
持されている副室構造体の取付構造において、前記ノズ
ル孔に配置した燃料噴射ノズルと前記アッパチャンバの
ノズル孔周縁部との間には第２ダンピングリングが配置
されており、前記第２ダンピングリングのばね力で前記
ヘッドガスケットを通じて前記アッパチャンバにかかる
保持力又は外力による応力集中を緩和させることを特徴
とする副室構造体の取付構造に関する。

【０００９】また、この副室構造体の取付構造におい
て、前記ヘッドガスケットを通じて前記アッパチャンバ
に保持力又は外力がかかることで、前記アッパチャンバ
の前記ノズル孔に対向する側の前記アッパチャンバの下
端周面が前記シリンダヘッドのキャビティ壁面に接触可
能になるものである。

【００１０】また、この副室構造体の取付構造におい
て、前記燃料噴射ノズルのノズル本体と前記第２ダンピ
ングリングとの間には前記シリンダヘッドに形成した挿
入孔に配置したヒートシールドが介在している。

【００１１】また、この副室構造体の取付構造におい
て、前記アッパチャンバの外面は前記キャビティの壁面
に対向する頂面、下端周面及び前記頂面と前記下端周面
との間に延びる錐面から形成されている。更に、前記シ
リンダヘッドのキャビティ壁面と前記副室構造体の外面
との間には遮熱層が形成され、前記アッパチャンバは熱
容量を低減するため耐熱性セラミックスで薄肉に作製さ
れている。

【００１２】

【作用】この発明による副室構造体の取付構造は、上記
のように構成され、次のように作用する。即ち、この副
室構造体の取付構造は、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第１ダンピングリングを介して
対向した連絡孔を備えたホットプラグとから成る副室を
構成する副室構造体をシリンダヘッドに形成したキャビ
ティ内に配置し、前記ホットプラグの下面の一部をヘッ
ドガスケットを介して前記キャビティ内に保持したもの
であり、前記ノズル孔を通じて前記副室に燃料を噴霧す
る燃料噴射ノズルと前記アッパチャンバのノズル孔周縁
部との間に第２ダンピングリングを配置したので、前記
副室構造体の取付け時の保持力或いは運転時にデトネー
ション等による外力が前記アッパチャンバに作用して前
記アッパチャンバに曲げモーメントが作用しても、前記
第２ダンピングリングが該曲げモーメントをばね力で受
けて前記アッパチャンバの傾き力を緩和し、前記アッパ
チャンバが前記シリンダヘッドに食い込んでかじりが発
生させるのを防止でき、前記アッパチャンバに過大な偏
荷重が直接がかかることが防止され、前記アッパチャン
バの破損が防止され、耐久性、信頼性を向上させること
ができる。

【００１３】

【実施例】以下、図１を参照して、この発明による副室
構造体の取付構造の実施例を説明する。図１はこの発明
による副室構造体の取付構造の一実施例を示す断面図で
ある。

【００１４】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２４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１２、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を形成する副室構造体１を有してい
る。主室２０は、シリンダ２２及び／又はピストン１２
の凹部２５によって構成される。副室構造体１は、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とで構成され、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が介在されている。副室構造体１
は、ホットプラグ４の下面３６の一部がヘッドガスケッ
ト２３を介してキャビティ１１内に保持されているもの
である。

【００１５】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を形成している。この場合、ダンピ
ングリング１０の環状溝を副室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３７が形成
されている。

【００１６】この副室式エンジンにおいて、アッパチャ
ンバ５はその上面即ち頂面２６をシリンダヘッド３のキ
ャビティ１１の頂面２７に当接させた状態でキャビティ
１１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１
１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。

【００１７】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。

【００１８】この発明による副室構造体の取付構造は、
上記構成において、特に、アッパチャンバ５に形成した
ノズル孔１４に配置した燃料噴射ノズル１３とアッパチ
ャンバ５のノズル孔周縁部３８との間に第２ダンピング
リング７を配置し、第２ダンピングリング７のばね力で
ヘッドガスケット２３を通じてアッパチャンバ５にかか
る組み立て時の保持力又は運転時に発生する外力による
応力集中を緩和させることを特徴としている。ヘッドガ
スケット２３を通じてアッパチャンバ５に保持力又は外
力がかかることで、アッパチャンバ５のノズル孔１４に
対向する側のアッパチャンバ５の下端周面８がシリンダ
ヘッド３のキャビティ１１の壁面に接触可能になるよう
に設定されている。

【００１９】また、この副室構造体の取付構造におい
て、燃料噴射ノズル１３のノズル本体３９と第２ダンピ
ングリング７との間には、シリンダヘッド３に形成した
挿入孔４０に配置したヒートシールド９が介在してい
る。アッパチャンバ５の外面はキャビティ１１の壁面に
対向する頂面２６、下端周面８及び頂面２６と下端周面
８との間に延びる錐面３０から形成されている。シリン
ダヘッド３のキャビティ１１の壁面と副室構造体１の外
面との間には遮熱空気層２８等の遮熱層が形成され、ア
ッパチャンバ５は熱容量を低減するため、耐熱性セラミ
ックスで薄肉に作製されている。

【００２０】この副室構造体の取付構造において、ホッ
トプラグ４に負荷される荷重はホットプラグ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１
０に負荷される荷重がアッパチャンバ５の下面３５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を形成する弾性を有する断面Ｕ字状
に形成されている。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】特に、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即ち外力は、ダンピングリング１
０の上面外周面を通じてアッパチャンバ５に負荷され、
アッパチャンバ５に過大な負荷がかかることになるが、
この副室構造体の取付構造では、第２ダンピングリング
であるダンピングリング７が燃料噴射ノズル１３のノズ
ル本体３９の接して配置されたヒートシールド９とアッ
パチャンバ５との間に配置されているので、アッパチャ
ンバ５にかかる過大な負荷即ち外力及び取付時の保持力
の一部はダンピングリング７に負荷され、ダンピングリ
ング７のばね力で外力及び保持力が緩和され、アッパチ
ャンバ５がシリンダヘッド３のキャビティ１１の壁面に
食い込んだり、破損したりする現象を防止することがで
きる。従って、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３７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】この発明による副室構造体の取付構造
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。この副室構造体の取付構造は、アッパチャンバに
形成したノズル孔に配置した燃料噴射ノズルと前記アッ
パチャンバのノズル孔周縁部との間に第２ダンピングリ
ングを配置したので、前記第２ダンピングリングのばね
力によって前記ヘッドガスケットを通じて前記アッパチ
ャンバにかかる保持力又は外力による応力集中を緩和さ
せることができる。従って、前記アッパチャンバが前記
シリンダヘッドに食い込んでかじりが発生させるのを防
止でき、前記アッパチャンバに過大な偏荷重がかかるこ
とが防止され、前記アッパチャンバの破損が防止され、
耐久性、信頼性を向上させることができる。

【００２３】しかも、前記アッパチャンバに過大な偏荷
重がかからないので、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、前記第２ダ
ンピングリングのばね力で緩和されるので、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。更に、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
との間には、遮熱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、熱効率を向上させることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明による副室構造体の取付構造の一実施
例を示す断面図である。

【図２】従来の副室式エンジンの一例を示す断面図であ
る。

【図３】図２の副室式エンジンにおけるアッパチャンバ
のキャビティへの配置状態を示す説明図である。

【符号の説明】

１副室構造体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ダンピングリング（第２ダンピングリング）８下端周面９ヒートシールド１０ダンピングリング（第１ダンピングリング）１１キャビティ１２ピストン１３燃料噴射ノズル１４ノズル孔２０主室２２シリンダ２３ヘッドガスケット２６アッパチャンバの頂面２８遮熱空気層３０アッパチャンバの錐面３４ホットプラグの上面３５アッパチャンバの下面３６ホットプラグの下面３７連絡孔３８ノズル孔周縁３９ノズル本体４０挿入孔

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】副室を構成する副室構造体がノズル孔を
備えたアッパチャンバと該アッパチャンバに第１ダンピ
ングリングを介して対向した連絡孔を備えたホットプラ
グとから構成され、前記副室構造体がシリンダヘッドに
形成したキャビティ内に配置され、前記ホットプラグの
下面の一部がヘッドガスケットを介して前記キャビティ
内に保持されている副室構造体の取付構造において、前
記ノズル孔に配置した燃料噴射ノズルと前記アッパチャ
ンバのノズル孔周縁部との間には第２ダンピングリング
が配置されており、前記第２ダンピングリングのばね力
で前記ヘッドガスケットを通じて前記アッパチャンバに
かかる保持力又は外力による応力集中を緩和させること
を特徴とする副室構造体の取付構造。
【請求項２】前記ヘッドガスケットを通じて前記アッ
パチャンバに保持力又は外力がかかることで、前記アッ
パチャンバの前記ノズル孔に対向する側の前記アッパチ
ャンバの下端周面が前記シリンダヘッドのキャビティ壁
面に接触可能になることを特徴とする請求項１に記載の
副室構造体の取付構造。
【請求項３】前記燃料噴射ノズルのノズル本体と前記
第２ダンピングリングとの間には前記シリンダヘッドに
形成した挿入孔に配置したヒートシールドが介在してい
ることを特徴とする請求項１に記載の副室構造体の取付
構造。
【請求項４】前記アッパチャンバの外面は前記キャビ
ティの壁面に対向する頂面、下端周面及び前記頂面と前
記下端周面との間に延びる錐面から形成されていること
を特徴とする請求項１に記載の副室構造体の取付構造。
【請求項５】前記シリンダヘッドのキャビティ壁面と
前記副室構造体の外面との間には遮熱層が形成され、前
記アッパチャンバは熱容量を低減するため耐熱性セラミ
ックスで薄肉に作製されていることを特徴とする請求項
１に記載の副室構造体の取付構造。