JPH08284666A - 副燃焼室を備えるエンジン - Google Patents
副燃焼室を備えるエンジンInfo
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- JPH08284666A JPH08284666A JP7115110A JP11511095A JPH08284666A JP H08284666 A JPH08284666 A JP H08284666A JP 7115110 A JP7115110 A JP 7115110A JP 11511095 A JP11511095 A JP 11511095A JP H08284666 A JPH08284666 A JP H08284666A
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- insulating material
- combustion chamber
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B3/00—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition
- F02B3/06—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
Landscapes
- Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】ピストン頂部を効果的に断熱してピストンの温
度上昇を抑える副燃焼室を備えるエンジンを提供する。 【構成】シリンダヘッド４に燃料が噴射される副燃焼室
１０ｂを形成すると共に、シリンダヘッド４、シリンダ
ボディ３及びピストン５により主燃焼室１０ａを形成
し、シリンダヘッド４に、副燃焼室と主燃焼室を連通す
る連通孔８ａを開口した副燃焼室を備え、ピストンが少
なくとも上死点に位置するとき、連通孔がピストンの上
部を指向するように形成されるエンジン１において、連
通孔が指向するピストン頂部５ｂの一部または全部を、
ピストンの材料より熱伝導率の小さい断熱材４０で構成
している。
度上昇を抑える副燃焼室を備えるエンジンを提供する。 【構成】シリンダヘッド４に燃料が噴射される副燃焼室
１０ｂを形成すると共に、シリンダヘッド４、シリンダ
ボディ３及びピストン５により主燃焼室１０ａを形成
し、シリンダヘッド４に、副燃焼室と主燃焼室を連通す
る連通孔８ａを開口した副燃焼室を備え、ピストンが少
なくとも上死点に位置するとき、連通孔がピストンの上
部を指向するように形成されるエンジン１において、連
通孔が指向するピストン頂部５ｂの一部または全部を、
ピストンの材料より熱伝導率の小さい断熱材４０で構成
している。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、副燃焼室に噴射され
た燃料を主燃焼室に導く副燃焼室を備えるエンジンに関
するものである。
た燃料を主燃焼室に導く副燃焼室を備えるエンジンに関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】エンジンには、例えばシリンダヘッドに
燃料が噴射される副燃焼室を形成すると共に、シリンダ
ヘッド、シリンダボディ及びピストンにより主燃焼室を
形成し、シリンダヘッドに、副燃焼室と主燃焼室を連通
する連通孔を開口し、副燃焼室に噴射された燃料を連通
孔を介して主燃焼室に導くものがある。
燃料が噴射される副燃焼室を形成すると共に、シリンダ
ヘッド、シリンダボディ及びピストンにより主燃焼室を
形成し、シリンダヘッドに、副燃焼室と主燃焼室を連通
する連通孔を開口し、副燃焼室に噴射された燃料を連通
孔を介して主燃焼室に導くものがある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】このように、副燃焼室
に噴射された燃料は一部燃焼しつつ連通孔を通って主燃
焼室に導かれ、連通孔の延長上となるピストン頂部部分
の温度が特に高くなる。このピストン頂部の熱はピスト
ンスカート部に流れ、ピストンリング周りの温度が高く
なり、ピストンスカート部の潤滑のため供給される潤滑
油が熱により変質しまう。一方ディーゼルエンジンにお
いては燃焼中にススが発生するが、このススがピストン
リング周りに進入し、変質した潤滑油と一緒になって潤
滑油デポジットが発生する場合がある。
に噴射された燃料は一部燃焼しつつ連通孔を通って主燃
焼室に導かれ、連通孔の延長上となるピストン頂部部分
の温度が特に高くなる。このピストン頂部の熱はピスト
ンスカート部に流れ、ピストンリング周りの温度が高く
なり、ピストンスカート部の潤滑のため供給される潤滑
油が熱により変質しまう。一方ディーゼルエンジンにお
いては燃焼中にススが発生するが、このススがピストン
リング周りに進入し、変質した潤滑油と一緒になって潤
滑油デポジットが発生する場合がある。
【０００４】この発明は、かかる点に鑑みてなされたも
ので、ピストン頂部を効果的に断熱する副燃焼室を備え
るエンジンを提供することを目的としている。
ので、ピストン頂部を効果的に断熱する副燃焼室を備え
るエンジンを提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決し、かつ
目的を達成するために、請求項１記載の発明は、シリン
ダヘッドに燃料が噴射される副燃焼室を形成すると共
に、前記シリンダヘッド、シリンダボディ及びピストン
により主燃焼室を形成し、前記シリンダヘッドに、前記
副燃焼室と主燃焼室を連通する連通孔を開口した副燃焼
室を備え、前記ピストンが少なくとも上死点に位置する
とき、前記連通孔がピストンの上部を指向するように形
成されるエンジンにおいて、前記連通孔が指向するピス
トン頂部の一部または全部を、前記ピストンの材料より
熱伝導率の小さい断熱材で構成したことを特徴としてい
る。
目的を達成するために、請求項１記載の発明は、シリン
ダヘッドに燃料が噴射される副燃焼室を形成すると共
に、前記シリンダヘッド、シリンダボディ及びピストン
により主燃焼室を形成し、前記シリンダヘッドに、前記
副燃焼室と主燃焼室を連通する連通孔を開口した副燃焼
室を備え、前記ピストンが少なくとも上死点に位置する
とき、前記連通孔がピストンの上部を指向するように形
成されるエンジンにおいて、前記連通孔が指向するピス
トン頂部の一部または全部を、前記ピストンの材料より
熱伝導率の小さい断熱材で構成したことを特徴としてい
る。
【０００６】請求項２記載の発明は、前記ピストン頂部
の一部または全部を、セラミックスを溶射した断熱材で
構成したことを特徴としている。
の一部または全部を、セラミックスを溶射した断熱材で
構成したことを特徴としている。
【０００７】請求項３記載の発明は、前記ピストン頂部
の一部または全部を、複数層を有する断熱材で構成した
ことを特徴としている。
の一部または全部を、複数層を有する断熱材で構成した
ことを特徴としている。
【０００８】請求項４記載の発明は、前記ピストン頂部
の一部または全部を、空間断熱層を有する断熱材で構成
したことを特徴としている。
の一部または全部を、空間断熱層を有する断熱材で構成
したことを特徴としている。
【０００９】請求項５記載の発明は、前記ピストン頂部
の一部または全部を、鋳包みの断熱材で構成したことを
特徴としている。
の一部または全部を、鋳包みの断熱材で構成したことを
特徴としている。
【００１０】請求項６記載の発明は、前記ピストン頂部
の一部または全部を、抵抗接合の断熱材で構成したこと
を特徴としている。
の一部または全部を、抵抗接合の断熱材で構成したこと
を特徴としている。
【００１１】請求項７記載の発明は、前記ピストン頂部
の一部または全部を、ろう付け接合の断熱材で構成した
ことを特徴としている。
の一部または全部を、ろう付け接合の断熱材で構成した
ことを特徴としている。
【００１２】
【作用】請求項１乃至請求項７記載の発明では、ピスト
ンが少なくとも上死点に位置するとき、副燃焼室と主燃
焼室を連通する連通孔がピストンの上部を指向するよう
に形成されるので、副燃焼室に噴射された燃料は一部燃
焼しつつ連通孔からピストン頂部に衝突する。しかし、
ピストン頂部を断熱材により断熱することで連通孔が指
向するピストン頂部を起点として発生するピストンの温
度上昇を効果的に抑えることができる。
ンが少なくとも上死点に位置するとき、副燃焼室と主燃
焼室を連通する連通孔がピストンの上部を指向するよう
に形成されるので、副燃焼室に噴射された燃料は一部燃
焼しつつ連通孔からピストン頂部に衝突する。しかし、
ピストン頂部を断熱材により断熱することで連通孔が指
向するピストン頂部を起点として発生するピストンの温
度上昇を効果的に抑えることができる。
【００１３】
【実施例】以下、この発明の副燃焼室を備えるエンジン
の実施例を図面に基づいて説明する。図１は副燃焼室を
備えるエンジンの断面図、図２は図１のII-II線に沿う
断面図、図３は下へッドの平面図である。
の実施例を図面に基づいて説明する。図１は副燃焼室を
備えるエンジンの断面図、図２は図１のII-II線に沿う
断面図、図３は下へッドの平面図である。
【００１４】エンジン１は２サイクル３気筒ディーゼル
エンジンであり、このエンジン１は、クランクケース２
上にシリンダボディ３、シリンダヘッド４を重ねて締結
している。シリンダボディ３のシリンダボア３ａ内に摺
動自在に挿入されたピストン５は、そのピンボス部５ａ
にピストンピン３０を挿通して設けられ、このピストン
ピン３０に軸受３１を介してコンロッド６の小端６ａが
軸支されている。このコンロッド６の大端６ｂはクラン
クピン３２に軸受３３を介して軸支されている。このよ
うに、ピストン５は、コンロッド６を介してクランクケ
ース２内のクランク軸７に連結した構造となっている。
エンジンであり、このエンジン１は、クランクケース２
上にシリンダボディ３、シリンダヘッド４を重ねて締結
している。シリンダボディ３のシリンダボア３ａ内に摺
動自在に挿入されたピストン５は、そのピンボス部５ａ
にピストンピン３０を挿通して設けられ、このピストン
ピン３０に軸受３１を介してコンロッド６の小端６ａが
軸支されている。このコンロッド６の大端６ｂはクラン
クピン３２に軸受３３を介して軸支されている。このよ
うに、ピストン５は、コンロッド６を介してクランクケ
ース２内のクランク軸７に連結した構造となっている。
【００１５】シリンダヘッド４は下へッド８と上ヘッド
９との２分割構造になっている。両者の境界部分に副燃
焼室１０ａが形成されており、この副燃焼室１０ａは小
径の連通孔８ａによってシリンダボア３ａの主燃焼室１
０ｂに連通している。主燃焼室１０ｂは、シリンダヘッ
ト４、シリンダボディ３及びピストン５により形成され
る。副燃焼室１０ａには、始動点火用のグロープラグ１
１及び燃料噴射弁１２の各先端部が臨んでいる。なお、
１００は下ヘッド８に嵌合され副燃焼室１０ａを形成
し、連通孔８ａが貫通される耐熱セルであり、下記する
断熱材４０の材質のいずれかと同じ材質で作られてい
る。
９との２分割構造になっている。両者の境界部分に副燃
焼室１０ａが形成されており、この副燃焼室１０ａは小
径の連通孔８ａによってシリンダボア３ａの主燃焼室１
０ｂに連通している。主燃焼室１０ｂは、シリンダヘッ
ト４、シリンダボディ３及びピストン５により形成され
る。副燃焼室１０ａには、始動点火用のグロープラグ１
１及び燃料噴射弁１２の各先端部が臨んでいる。なお、
１００は下ヘッド８に嵌合され副燃焼室１０ａを形成
し、連通孔８ａが貫通される耐熱セルであり、下記する
断熱材４０の材質のいずれかと同じ材質で作られてい
る。
【００１６】クランクケース２とシリンダボディ３によ
ってクランク室２ａが形成され、シリンダボディ３には
クランク室２ａに連通する吸気開口３ｂが形成されてい
る。吸気開口３ｂには吸気管１３が接続されている。吸
気開口３ｂには、クランク室２ａの圧縮を可能とするた
め、逆流を防止するためのリード弁１４が配置されてい
る。
ってクランク室２ａが形成され、シリンダボディ３には
クランク室２ａに連通する吸気開口３ｂが形成されてい
る。吸気開口３ｂには吸気管１３が接続されている。吸
気開口３ｂには、クランク室２ａの圧縮を可能とするた
め、逆流を防止するためのリード弁１４が配置されてい
る。
【００１７】シリンダボディ３の高さ方向略中央には、
２つの第１掃気口１５ａ，１５ａ及び１つの第２掃気口
１５ｂが形成されており、それぞれ掃気通路１５を介し
てクランク室２ａに連通している。シリンダボディ３の
上部には主排気口１６ａが形成され、主排気口１６ａは
これに連なる主排気通路１６ｂでシリンダ外壁に導出さ
れている。主排気口１６ａのシリンダボア軸線方向やや
上側には一対の副排気口１７ａ，１７ａがシリンダボア
３ａの周方向に間隔を開けて形成されている。副排気口
１７ａに連なる各副排気通路１７ｂはその下流側で主排
気通路１６ｂに合流し、排気管１８を介して排気され
る。
２つの第１掃気口１５ａ，１５ａ及び１つの第２掃気口
１５ｂが形成されており、それぞれ掃気通路１５を介し
てクランク室２ａに連通している。シリンダボディ３の
上部には主排気口１６ａが形成され、主排気口１６ａは
これに連なる主排気通路１６ｂでシリンダ外壁に導出さ
れている。主排気口１６ａのシリンダボア軸線方向やや
上側には一対の副排気口１７ａ，１７ａがシリンダボア
３ａの周方向に間隔を開けて形成されている。副排気口
１７ａに連なる各副排気通路１７ｂはその下流側で主排
気通路１６ｂに合流し、排気管１８を介して排気され
る。
【００１８】主燃焼室１０ｂから排気を導く排気通路の
途中である副排気通路１７ｂに、この副排気通路１７ｂ
と交差し且つ少なくとも副排気通路１７ｂの一部を貫通
し、排気通路断面積を可変とする排気弁１９を配置し、
この排気弁１９を駆動装置２１で駆動するようになって
いる。
途中である副排気通路１７ｂに、この副排気通路１７ｂ
と交差し且つ少なくとも副排気通路１７ｂの一部を貫通
し、排気通路断面積を可変とする排気弁１９を配置し、
この排気弁１９を駆動装置２１で駆動するようになって
いる。
【００１９】副燃焼室１０ａは、図２に示すように、シ
リンダボア３ａの中心軸より主排気通路１６ｂ側に偏位
して配置されている。連通孔８ａは主排気通路１６ｂ側
と対向する第２掃気口１５ａ側に向き、ピストン５が少
なくとも上死点に位置するときピストン５の上部を指向
するように形成されている。ピストン５の連通孔８ａが
指向するピストン頂部５ｂを、ピストン５の材料より熱
伝導率の小さい断熱材４０で構成して、この断熱材４０
は図示するように末広がり形状としている。
リンダボア３ａの中心軸より主排気通路１６ｂ側に偏位
して配置されている。連通孔８ａは主排気通路１６ｂ側
と対向する第２掃気口１５ａ側に向き、ピストン５が少
なくとも上死点に位置するときピストン５の上部を指向
するように形成されている。ピストン５の連通孔８ａが
指向するピストン頂部５ｂを、ピストン５の材料より熱
伝導率の小さい断熱材４０で構成して、この断熱材４０
は図示するように末広がり形状としている。
【００２０】図４はピストンの他の実施例の平面図であ
る。この実施例では、連通孔８ａが断面くの字形状とさ
れ、連通孔８ａが指向するピストン５のピストン頂部５
ｂに燃焼の流れに応じて温度の高くなる部分を断熱材４
０で構成しており、断熱材４０によりピストン５の受け
る熱量が減少する。なお、断面くの字状に連通孔８ａが
形成されるので、副燃焼室ｌ０ａに噴射された燃料が一
部燃焼しつつ主燃焼室１０ｂに連通孔８ａを通って噴出
する時、主燃焼室１０ｂ内で噴流が拡がり、主燃焼室１
０ｂ内においてより円滑な燃焼を実現するので、燃焼効
率や排気浄化上効果的である。
る。この実施例では、連通孔８ａが断面くの字形状とさ
れ、連通孔８ａが指向するピストン５のピストン頂部５
ｂに燃焼の流れに応じて温度の高くなる部分を断熱材４
０で構成しており、断熱材４０によりピストン５の受け
る熱量が減少する。なお、断面くの字状に連通孔８ａが
形成されるので、副燃焼室ｌ０ａに噴射された燃料が一
部燃焼しつつ主燃焼室１０ｂに連通孔８ａを通って噴出
する時、主燃焼室１０ｂ内で噴流が拡がり、主燃焼室１
０ｂ内においてより円滑な燃焼を実現するので、燃焼効
率や排気浄化上効果的である。
【００２１】このように、ピストン５が少なくとも上死
点に位置するとき、副燃焼室１０ａと主燃焼室１０ｂを
連通する連通孔８ａがピストン５の上部を指向するよう
に形成され、連通孔８ａが指向する燃焼により温度が高
くなるピストン頂部５ｂを断熱材４０により断熱するこ
とで効果的にピストン５の温度上昇を抑えることができ
る。
点に位置するとき、副燃焼室１０ａと主燃焼室１０ｂを
連通する連通孔８ａがピストン５の上部を指向するよう
に形成され、連通孔８ａが指向する燃焼により温度が高
くなるピストン頂部５ｂを断熱材４０により断熱するこ
とで効果的にピストン５の温度上昇を抑えることができ
る。
【００２２】このピストン５は、ＡＣ８Ａ、ＡＣ８Ｂ、
ＡＣ９Ａ、ＡＣ９Ｂ等の材料で形成される。また、断熱
材４０は、金属、合金材としてＳＵＨ、ＳＵＳ、Ｔｉ及
びＴｉ合金、Ｎｉ及びＮｉ合金、ニレジスト、Ｃｏ及び
Ｃｏ合金、クラッド材としてＳＵＳ／Ａｌクラッド材、
Ｔｉ／Ａｌクラッド材、セラミックス／Ａｌクラッド
材、セラミックスとしてＡｌ2Ｏ3、ＺｒＯ2、Ｓｉ
3Ｎ4、あるいはこれらを混合したもの等、金属間化合物
としてＴｉＡｌ、Ｔｉ3Ａｌの材料等のいずれかで形成
される。
ＡＣ９Ａ、ＡＣ９Ｂ等の材料で形成される。また、断熱
材４０は、金属、合金材としてＳＵＨ、ＳＵＳ、Ｔｉ及
びＴｉ合金、Ｎｉ及びＮｉ合金、ニレジスト、Ｃｏ及び
Ｃｏ合金、クラッド材としてＳＵＳ／Ａｌクラッド材、
Ｔｉ／Ａｌクラッド材、セラミックス／Ａｌクラッド
材、セラミックスとしてＡｌ2Ｏ3、ＺｒＯ2、Ｓｉ
3Ｎ4、あるいはこれらを混合したもの等、金属間化合物
としてＴｉＡｌ、Ｔｉ3Ａｌの材料等のいずれかで形成
される。
【００２３】ピストン５は、図５に示すようにピストン
頂部５ｂの一部または全部を断熱材で構成され、図５
（ａ）はピストン頂部５ｂの一部が断熱材４０で構成さ
れ、図５（ｂ）はピストン頂部５ｂの上部リング溝５ｃ
の上側までの全部が断熱材４０で構成され、図５（ｃ）
はピストン頂部５ｂの上部リング溝５ｃの下側までの全
部が断熱材４０で構成され、断熱材４０を多くする程ピ
ストン５の温度の上昇を抑える効果がある。
頂部５ｂの一部または全部を断熱材で構成され、図５
（ａ）はピストン頂部５ｂの一部が断熱材４０で構成さ
れ、図５（ｂ）はピストン頂部５ｂの上部リング溝５ｃ
の上側までの全部が断熱材４０で構成され、図５（ｃ）
はピストン頂部５ｂの上部リング溝５ｃの下側までの全
部が断熱材４０で構成され、断熱材４０を多くする程ピ
ストン５の温度の上昇を抑える効果がある。
【００２４】図６はピストン頂部の一部または全部を、
セラミックスを溶射した断熱材で構成した実施例であ
る。ピストン頂部５ｂに凹部５ｄを形成し、この凹部５
ｄは例えば０．２ｍｍ程度の深さに形成されている。凹
部５ｄにはアンダーコート４０ａを溶射し、この上にト
ップコート４０ｂを溶射して２層構造の断熱材４０にな
っている。アンダーコート４０ａは例えばＣｏＣｒＡｌ
Ｙ、ＮｉＣｒＡｌＹ等が用いられ、トップコート４０ｂ
は例えばジルコニア、ジルコニア−シリカ等が用いら
れ、それぞれの厚みが０．１ｍｍ程度に形成されてい
る。ピストン頂部５ｂより盛り上がったトップコート４
０ｂは、研磨して除去する。
セラミックスを溶射した断熱材で構成した実施例であ
る。ピストン頂部５ｂに凹部５ｄを形成し、この凹部５
ｄは例えば０．２ｍｍ程度の深さに形成されている。凹
部５ｄにはアンダーコート４０ａを溶射し、この上にト
ップコート４０ｂを溶射して２層構造の断熱材４０にな
っている。アンダーコート４０ａは例えばＣｏＣｒＡｌ
Ｙ、ＮｉＣｒＡｌＹ等が用いられ、トップコート４０ｂ
は例えばジルコニア、ジルコニア−シリカ等が用いら
れ、それぞれの厚みが０．１ｍｍ程度に形成されてい
る。ピストン頂部５ｂより盛り上がったトップコート４
０ｂは、研磨して除去する。
【００２５】このピストン頂部５ｂに溶射したセラミッ
クスにより断熱材４０を構成し、断熱材４０によりピス
トン５の受ける熱量が減少し、ピストン５やピストンピ
ン３０の軸受３１の焼けが減少し、またピストン５やピ
ンボス部５ａ等の熱変形が防止され、さらにピストン５
が例えばディーゼル燃焼ではススが生じることが軽減さ
れて洗浄性が向上する。また、断熱材４０は、まず、ピ
ストン母材との密着性の良いアンダーコート４０ａを溶
射した後耐熱性の高いトップコート４０ｂを溶射して形
成しているので、膜厚が薄く、かつ断熱材４０の剥離、
欠け及び割れ等がより確実に防止される。
クスにより断熱材４０を構成し、断熱材４０によりピス
トン５の受ける熱量が減少し、ピストン５やピストンピ
ン３０の軸受３１の焼けが減少し、またピストン５やピ
ンボス部５ａ等の熱変形が防止され、さらにピストン５
が例えばディーゼル燃焼ではススが生じることが軽減さ
れて洗浄性が向上する。また、断熱材４０は、まず、ピ
ストン母材との密着性の良いアンダーコート４０ａを溶
射した後耐熱性の高いトップコート４０ｂを溶射して形
成しているので、膜厚が薄く、かつ断熱材４０の剥離、
欠け及び割れ等がより確実に防止される。
【００２６】図７はピストン頂部の一部または全部を、
複数層を有する断熱材で構成した実施例である。図７
（ａ）はピストン頂部５ｂの凹部５ｄの底部にのみ断熱
材４１が設けられ、この上に断熱材４２が重ねて設けら
れている。図７（ｂ）はピストン頂部５ｂの凹部５ｄの
全面に沿って断熱材４１が設けられ、この上に断熱材４
２が重ねて設けられている。図７（ｃ）はピストン頂部
５ｂの上部リング溝５ｃの上側までの全部が断熱材４１
が設けられ、その凹部４１ａに断熱材４２が設けられて
いる。図７（ｄ）はピストン頂部５ｂの上部リング溝５
ｃの下側までの全部が断熱材４１で構成され、その凹部
４１ａに断熱材４２が設けられている。断熱材４１と断
熱材４２は上記に記載する合金材、クラッド材、セラミ
ックス及び金属間化合物のいずれか２種の組み合わせで
用いることができる。断熱材４２の方を断熱材４１より
耐熱性の高いものにし、断熱材４１の方を熱伝導性の低
い材料を選択する。
複数層を有する断熱材で構成した実施例である。図７
（ａ）はピストン頂部５ｂの凹部５ｄの底部にのみ断熱
材４１が設けられ、この上に断熱材４２が重ねて設けら
れている。図７（ｂ）はピストン頂部５ｂの凹部５ｄの
全面に沿って断熱材４１が設けられ、この上に断熱材４
２が重ねて設けられている。図７（ｃ）はピストン頂部
５ｂの上部リング溝５ｃの上側までの全部が断熱材４１
が設けられ、その凹部４１ａに断熱材４２が設けられて
いる。図７（ｄ）はピストン頂部５ｂの上部リング溝５
ｃの下側までの全部が断熱材４１で構成され、その凹部
４１ａに断熱材４２が設けられている。断熱材４１と断
熱材４２は上記に記載する合金材、クラッド材、セラミ
ックス及び金属間化合物のいずれか２種の組み合わせで
用いることができる。断熱材４２の方を断熱材４１より
耐熱性の高いものにし、断熱材４１の方を熱伝導性の低
い材料を選択する。
【００２７】図８はピストン頂部の一部または全部を、
空間断熱層と断熱材とで構成した実施例である。図８
（ａ）はピストン頂部５ｂの凹部５ｄに空隙５１を空け
て断熱材５０を設け、凹部５ｄの底部の空隙５１を空間
断熱層として機能させるものである。図８（ｂ）はピス
トン頂部５ｂの凹部５ｄの底面を凹凸にし、この凹部５
ｄに断熱材５０を設け、凹部５ｄの底面の凹みに空間断
熱層５２が設けられている。凹部５ｄの凸部は断熱材５
０が燃焼圧力を受け撓むのを支持するためのものであ
る。図８（ｃ）は、図８（ａ）の断熱材５０のピストン
頂部５ｂヘの結合方法を示すもので、断熱材５０の外周
部においてレーザー溶接あるいは電子ビーム溶接を実施
した後、僅かな盛り上がり８３を仕上げ加工するもので
ある。図８（ｄ）は、同様断熱材５０の外周部の切欠に
溶接材（中間材）８７を溶接肉盛りした後、仕上げ加工
をするものである。
空間断熱層と断熱材とで構成した実施例である。図８
（ａ）はピストン頂部５ｂの凹部５ｄに空隙５１を空け
て断熱材５０を設け、凹部５ｄの底部の空隙５１を空間
断熱層として機能させるものである。図８（ｂ）はピス
トン頂部５ｂの凹部５ｄの底面を凹凸にし、この凹部５
ｄに断熱材５０を設け、凹部５ｄの底面の凹みに空間断
熱層５２が設けられている。凹部５ｄの凸部は断熱材５
０が燃焼圧力を受け撓むのを支持するためのものであ
る。図８（ｃ）は、図８（ａ）の断熱材５０のピストン
頂部５ｂヘの結合方法を示すもので、断熱材５０の外周
部においてレーザー溶接あるいは電子ビーム溶接を実施
した後、僅かな盛り上がり８３を仕上げ加工するもので
ある。図８（ｄ）は、同様断熱材５０の外周部の切欠に
溶接材（中間材）８７を溶接肉盛りした後、仕上げ加工
をするものである。
【００２８】図９はピストン頂部の一部または全部を、
鋳包みされた断熱材で構成した実施例である。図９
（ａ）はピストン頂部５ｂにおいて平面プレート状の断
熱材６０をピストン母材で鋳包んだものである。図９
（ｂ）はピストン頂部５ｂに下側をあり溝状の凹凸形状
とした断熱材６０を鋳包んだものであリ、いずれも剥離
しにくい構造になっている。
鋳包みされた断熱材で構成した実施例である。図９
（ａ）はピストン頂部５ｂにおいて平面プレート状の断
熱材６０をピストン母材で鋳包んだものである。図９
（ｂ）はピストン頂部５ｂに下側をあり溝状の凹凸形状
とした断熱材６０を鋳包んだものであリ、いずれも剥離
しにくい構造になっている。
【００２９】図１０はピストン頂部の一部または全部
を、抵抗接合された断熱材で構成した実施例である。図
１０（ａ）はピストン頂部５ｂの凹部５ｄに、平面状の
断熱材７０を抵抗接合により設け、図１０（ｂ）はピス
トン頂部５ｂの凹部５ｄに、接合する側が凹凸の断熱材
７１を抵抗接合により設け、図１０（ｃ）はピストン頂
部５ｂの凹部５ｄに、ブロック状の断熱材７２を抵抗接
合により設け、図１０（ｄ）はピストン頂部５ｂの凹部
５ｄに、中間材７３を介して断熱材７４を抵抗接合によ
り設けている。
を、抵抗接合された断熱材で構成した実施例である。図
１０（ａ）はピストン頂部５ｂの凹部５ｄに、平面状の
断熱材７０を抵抗接合により設け、図１０（ｂ）はピス
トン頂部５ｂの凹部５ｄに、接合する側が凹凸の断熱材
７１を抵抗接合により設け、図１０（ｃ）はピストン頂
部５ｂの凹部５ｄに、ブロック状の断熱材７２を抵抗接
合により設け、図１０（ｄ）はピストン頂部５ｂの凹部
５ｄに、中間材７３を介して断熱材７４を抵抗接合によ
り設けている。
【００３０】図１１はピストン頂部の一部または全部
を、ろう付け接合された断熱材で構成した実施例であ
る。図１１（ａ）はピストン頂部５ｂの凹部５ｄに、ろ
う材８０を付けた断熱材８１を設け、断熱材８１をろう
付け接合している。図１１（ｂ）はピストン頂部５ｂの
凹部５ｄに断熱材８１をろう付け接合し、さらにピスト
ン同系材料８２を設け、周囲を電子又はレーザビーム溶
接８３を行ない、ＨＩＰ加工を行なって断熱材８１を設
ける。図１１（ｃ）はピストン頂部５ｂの上部リング溝
５ｃの下側までの全部が断熱材８４を拡散接合して設
け、この断熱材８４の凹部８４ａに図１１（ｂ）に示す
ようにしてＨＩＰ加工を行なって断熱材８４を設ける。
図１１（ｄ）はピストン頂部５ｂの凹部５ｄに、ろう材
８５、中間材８６を介して断熱材８１を設けている。
を、ろう付け接合された断熱材で構成した実施例であ
る。図１１（ａ）はピストン頂部５ｂの凹部５ｄに、ろ
う材８０を付けた断熱材８１を設け、断熱材８１をろう
付け接合している。図１１（ｂ）はピストン頂部５ｂの
凹部５ｄに断熱材８１をろう付け接合し、さらにピスト
ン同系材料８２を設け、周囲を電子又はレーザビーム溶
接８３を行ない、ＨＩＰ加工を行なって断熱材８１を設
ける。図１１（ｃ）はピストン頂部５ｂの上部リング溝
５ｃの下側までの全部が断熱材８４を拡散接合して設
け、この断熱材８４の凹部８４ａに図１１（ｂ）に示す
ようにしてＨＩＰ加工を行なって断熱材８４を設ける。
図１１（ｄ）はピストン頂部５ｂの凹部５ｄに、ろう材
８５、中間材８６を介して断熱材８１を設けている。
【００３１】なお、この発明は、燃料が供給される副燃
焼室１０ａから主燃焼室１０ｂヘの連通孔８ａが、ピス
トン５が上死点にある時ピストン頂部５ｄを指向するも
のであれば、ディーゼルエンジンのみでなく点火式ガソ
リンあるいはケロシンエンジンにおいても同様に適用で
きる。この場合点火プラグ１１は副燃焼室１０ａに配置
される一方、燃料噴射弁１２は主燃焼室１０ｂに燃料を
噴射する。燃料は気化して混合気となり、ピストン５が
上死点に近づくにつれ副燃焼室１０ａに入り点火プラグ
１１により着火される。副燃焼室１０ａ内から始まる燃
焼は、連通孔８ａを通って主燃焼室１０ｂに伝わる。こ
の時連通孔８ａの延長上のピストン頂部５ｄが熱せられ
るが、このピストン頂部５ｄに断熱材４０あるいは断熱
材５０が配置される場合には、ピストン５の他の部分に
熱は伝わらず、ピストンリングの膠着や、ピストン５の
スティック等の故障発生を防止できる。
焼室１０ａから主燃焼室１０ｂヘの連通孔８ａが、ピス
トン５が上死点にある時ピストン頂部５ｄを指向するも
のであれば、ディーゼルエンジンのみでなく点火式ガソ
リンあるいはケロシンエンジンにおいても同様に適用で
きる。この場合点火プラグ１１は副燃焼室１０ａに配置
される一方、燃料噴射弁１２は主燃焼室１０ｂに燃料を
噴射する。燃料は気化して混合気となり、ピストン５が
上死点に近づくにつれ副燃焼室１０ａに入り点火プラグ
１１により着火される。副燃焼室１０ａ内から始まる燃
焼は、連通孔８ａを通って主燃焼室１０ｂに伝わる。こ
の時連通孔８ａの延長上のピストン頂部５ｄが熱せられ
るが、このピストン頂部５ｄに断熱材４０あるいは断熱
材５０が配置される場合には、ピストン５の他の部分に
熱は伝わらず、ピストンリングの膠着や、ピストン５の
スティック等の故障発生を防止できる。
【００３２】また、この発明は、ピストンが裏側から多
量の潤滑油により冷却される４サイクルエンジンより、
ピストンが裏側から僅かの潤滑油により冷却されるか、
ピストンスカート部に直接潤滑油が供給されるが、油費
軽減、排気エミッション低減要求から供給量が僅かであ
る２サイクルエンジンにおいて特に効果的である。すな
わち、特に条件の厳しい副燃焼室付き２サイクルディー
ゼルエンジンにおいてより効果的である。
量の潤滑油により冷却される４サイクルエンジンより、
ピストンが裏側から僅かの潤滑油により冷却されるか、
ピストンスカート部に直接潤滑油が供給されるが、油費
軽減、排気エミッション低減要求から供給量が僅かであ
る２サイクルエンジンにおいて特に効果的である。すな
わち、特に条件の厳しい副燃焼室付き２サイクルディー
ゼルエンジンにおいてより効果的である。
【００３３】なお、この発明はディーゼルエンジンのみ
ならずガソリンエンジンにも同様に適用できる。
ならずガソリンエンジンにも同様に適用できる。
【００３４】
【発明の効果】前記したように、請求項１乃至請求項７
記載の発明は、ピストンが少なくとも上死点に位置する
とき、副燃焼室と主燃焼室を連通する連通孔がピストン
の上部を指向するように形成され、連通孔が指向する燃
焼により温度が高くなるピストン頂部を断熱材により断
熱するから、効果的にピストンの温度上昇を抑えること
ができる。
記載の発明は、ピストンが少なくとも上死点に位置する
とき、副燃焼室と主燃焼室を連通する連通孔がピストン
の上部を指向するように形成され、連通孔が指向する燃
焼により温度が高くなるピストン頂部を断熱材により断
熱するから、効果的にピストンの温度上昇を抑えること
ができる。
【図１】副燃焼室を備えるエンジンの断面図である。
【図２】図１のII-II線に沿う断面図である。
【図３】下へッドの平面図である。
【図４】ピストンの他の実施例の平面図である。
【図５】ピストン頂部の一部または全部を断熱材で構成
されるピストンの実施例を示す断面図である。
されるピストンの実施例を示す断面図である。
【図６】ピストン頂部の一部または全部を、セラミック
を溶射した断熱材で構成した実施例を示す断面図であ
る。
を溶射した断熱材で構成した実施例を示す断面図であ
る。
【図７】ピストン頂部の一部または全部を、複数層を有
する断熱材で構成した実施例を示す断面図である。
する断熱材で構成した実施例を示す断面図である。
【図８】ピストン頂部の一部または全部を、空間断熱層
を有する断熱材で構成した実施例を示す図である。
を有する断熱材で構成した実施例を示す図である。
【図９】ピストン頂部の一部または全部を、鋳包みの断
熱材で構成した実施例を示す断面図である。
熱材で構成した実施例を示す断面図である。
【図１０】ピストン頂部の一部または全部を、抵抗接合
の断熱材で構成した実施例を示す断面図である。
の断熱材で構成した実施例を示す断面図である。
【図１１】ピストン頂部の一部または全部を、ろう付け
接合の断熱材で構成した実施例を示す断面図である。
接合の断熱材で構成した実施例を示す断面図である。
１ エンジン ２ａ クランク室 ５ ピストン ５ｂ ピストン頂部 ７ クランク軸 ８ａ 連通孔 １０ｂ 副燃焼室 １０ａ 主燃焼室 ４０ 断熱材
Claims (7)
- 【請求項１】シリンダヘッドに燃料が噴射される副燃焼
室を形成すると共に、前記シリンダヘッド、シリンダボ
ディ及びピストンにより主燃焼室を形成し、前記シリン
ダヘッドに、前記副燃焼室と主燃焼室を連通する連通孔
を開口した副燃焼室を備え、前記ピストンが少なくとも
上死点に位置するとき、前記連通孔がピストンの上部を
指向するように形成されるエンジンにおいて、前記連通
孔が指向するピストン頂部の一部または全部を、前記ピ
ストンの材料より熱伝導率の小さい断熱材で構成したこ
とを特徴とする副燃焼室を備えるエンジン。 - 【請求項２】前記ピストン頂部の一部または全部を、セ
ラミックスを溶射した断熱材で構成したことを特徴とす
る請求項１記載の副燃焼室を備えるエンジン。 - 【請求項３】前記ピストン頂部の一部または全部を、複
数層を有する断熱材で構成したことを特徴とする請求項
１記載の副燃焼室を備えるエンジン。 - 【請求項４】前記ピストン頂部の一部または全部を、空
間断熱層を有する断熱材で構成したことを特徴とする請
求項１記載の副燃焼室を備えるエンジン。 - 【請求項５】前記ピストン頂部の一部または全部を、鋳
包みの断熱材で構成したことを特徴とする請求項１記載
の副燃焼室を備えるエンジン。 - 【請求項６】前記ピストン頂部の一部または全部を、抵
抗接合の断熱材で構成したことを特徴とする請求項１記
載の副燃焼室を備えるエンジン。 - 【請求項７】前記ピストン頂部の一部または全部を、ろ
う付け接合の断熱材で構成したことを特徴とする請求項
１記載の副燃焼室を備えるエンジン。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7115110A JPH08284666A (ja) | 1995-04-17 | 1995-04-17 | 副燃焼室を備えるエンジン |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7115110A JPH08284666A (ja) | 1995-04-17 | 1995-04-17 | 副燃焼室を備えるエンジン |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08284666A true JPH08284666A (ja) | 1996-10-29 |
Family
ID=14654493
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7115110A Pending JPH08284666A (ja) | 1995-04-17 | 1995-04-17 | 副燃焼室を備えるエンジン |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08284666A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20030039004A (ko) * | 2001-11-09 | 2003-05-17 | 현대자동차주식회사 | 주철 연소실을 갖는 알루미늄 피스톤 |
| WO2013129430A1 (ja) * | 2012-02-27 | 2013-09-06 | 日本碍子株式会社 | 断熱部材、及びエンジン燃焼室構造 |
| JP2013238193A (ja) * | 2012-05-16 | 2013-11-28 | Toyota Motor Corp | エンジンの燃焼室構造 |
| WO2014014022A1 (ja) * | 2012-07-18 | 2014-01-23 | いすゞ自動車株式会社 | 内燃機関のピストン構造 |
| JP2015209804A (ja) * | 2014-04-25 | 2015-11-24 | トヨタ自動車株式会社 | ピストン頂面皮膜方法 |
| US9771861B2 (en) | 2014-09-09 | 2017-09-26 | Avl Powertrain Engineering, Inc. | Opposed piston two-stroke engine with thermal barrier |
| WO2022133467A1 (en) * | 2020-12-17 | 2022-06-23 | Cummins Inc. | Combustion cylinder end face components including thermal barrier coatings |
-
1995
- 1995-04-17 JP JP7115110A patent/JPH08284666A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20030039004A (ko) * | 2001-11-09 | 2003-05-17 | 현대자동차주식회사 | 주철 연소실을 갖는 알루미늄 피스톤 |
| WO2013129430A1 (ja) * | 2012-02-27 | 2013-09-06 | 日本碍子株式会社 | 断熱部材、及びエンジン燃焼室構造 |
| JP2013238193A (ja) * | 2012-05-16 | 2013-11-28 | Toyota Motor Corp | エンジンの燃焼室構造 |
| WO2014014022A1 (ja) * | 2012-07-18 | 2014-01-23 | いすゞ自動車株式会社 | 内燃機関のピストン構造 |
| JP2014020283A (ja) * | 2012-07-18 | 2014-02-03 | Isuzu Motors Ltd | 内燃機関のピストン構造 |
| JP2015209804A (ja) * | 2014-04-25 | 2015-11-24 | トヨタ自動車株式会社 | ピストン頂面皮膜方法 |
| US9771861B2 (en) | 2014-09-09 | 2017-09-26 | Avl Powertrain Engineering, Inc. | Opposed piston two-stroke engine with thermal barrier |
| WO2022133467A1 (en) * | 2020-12-17 | 2022-06-23 | Cummins Inc. | Combustion cylinder end face components including thermal barrier coatings |
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