JPS58210316A - 内燃機関の燃焼室 - 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】 本発明は、直噴式ディーゼル機関等の内燃機関における
ピストンの上死点時における無駄容積をｇ少させて燃焼
不完全ボリュームを陽力すくなくすることのできる内燃
機関の燃焼室に関するものである。

（１） 従来の直噴式ディーゼル、機関等においてはピストンの
頂部とシリンダヘッドの下面との間に介設されるヘッド
ガスケットの締付時の厚さのバラツキや、ピストン、ピ
ストンピン、コンロッド、クランクシャフト等の寸法上
のトノランス等の積算誤差を考惹した壜台、ピストンの
トップクリアランスは０．６〜１．０　ｍｍ程ｒ！を取
るのか普通である。

憤って、ピストンの頂部に必然的に燃焼に直接関与しな
い空間が生ずる。この空間は不完全燃焼ボリューム、即
ちデッドボリュームと称するものてありて、この空間は
例えば頂部に凹部を形成したピストンにおいてはこの凹
部の上方除いた部分がそれに相当するものである。また
前記のように凹部がないピストンの壜台にはピストンの
周縁部とへラドガスケットのシリ、ンダボアに相当する
穴の内面との藺の空間がこれに相当するものである。

前記のような理由で通常の内が柵開においてはデッドボ
リュームが必然的に生ずるが、この（２） デ・ンドボリュームがあるがために圧縮率が低下して燃
焼効率の向上を妨げており、不完全燃焼を起す欠点があ
る。

従フて、機関の燃焼効率を向上さ゛せるためには、この
デッドボリュームをできるだけ減少させることか望まし
いことは明らかである。特に小排気量の直幡式ディーゼ
ル機関においては、前記の弊害が著しく、排気スモーク
及び機関出力の低下の原因となっている。

そこで、本発明は内ｔ！ＡＩＲ関のピストンの上死京位
置におけるピストンとシリンダヘッドとの間のデッドボ
リュームを極力減少させて、その機関の排気スモーク低
下および機関出力の向上を図ることのできる燃焼室を提
供するものである。

前記目的を達成するための本発明は、内燃機関のシリン
ダヘッドとシリンダとの藺に形成された燃焼室おいて、
前記シリンダに嵌合されたピストンの頂部に対向する前
記シリンダヘッドの下面に凹凸部を設けた薄板杖のスペ
ーサーを（３） 臨ませ、このスペーサーを機関の作１１］時にピストン
により押圧して燃焼室内の１％Ｆｌｉｉｘ少するように
慣蔵すると共に、前記スペーサーの少なくともピストン
側に向かう表面に耐熱性のコーティング層を形成したこ
とを特徴とする内燃機関の煤焼室である。

燃焼室の上部、即ちシリンダヘッドとシリンダボディと
の間に介在するヘッドガスケットを燃焼室内まで延長し
、この延長部分をピストンが作動した際にその上部で押
圧することによってデッドスペースを減少することを本
発ａＡ者等が既に開発中である。このｌｌＩ造のｔ！Ａ
焼室は、現物合せによフて燃焼室のデッドボリュームを
調整するために圧扁効率を向上させるためには非常に有
効な手段である。

本発明は、この優れた技術を更に向上させるために得ら
れたものであフて、特に燃焼室内の上部に設けることに
よってデッドボリュームを減少することのできるスペー
サーの構造を改良した京に特徴がある。

（４） 以下図面を参照して本発明の詳細な説明する。

第１図及び第２図は本発明の第１の実施例を示す燃焼室
を形成するシリンダヘッドとエンジン本体との間に設け
られるヘッドガスケントの平面図と断面図で、ヘッドガ
スケツ１１は、ガスゲット本体２とこれの一面に設けた
スペーサー３とからｔＩｌ威されている。

ガスケット本体２は通常エンジン本体とシリンダヘッド
との間に挿入されるガスケットであり、本発明はこのガ
スケット本体２に更に平板状のスペーサー３を積層して
構成したことを特徴とするものである。

第２図に示すようにガスケツ１本体２は通冨のへラドガ
スケットの形状を有しているが、シリンダボアに相箔す
る部分に穴６が切り抜かね、この穴６内にスペーサー３
の一部が突出して形成されている。またこのスペーサー
３には所定の個所にボルト穴１１、水穴１２およびオ・
ｒル穴１３がそれぞれ設けられている。

（５） スペーサー３は、第１図にその断面を示すように平板３
１に側面から見て前記穴６内に突出する部分に波形（ビ
ード状）の凹凸３２を平坦部３３を挾んで同心円的に形
成したもので、この凹凸３２と平坦部３３とは燃焼室４
内に突出した部分の全面に亙って形成されている。

ガスケット本体２の厚さＴは、通常は１．０−１．４　
　ｍｉ＋程度であり、すた平板状のスペーサー３の厚さ
ｔは０．２〜０．３　ｍｍ程度であり、前記凹凸３２ノ
高すＨハ１．６〜２．０　ｍ１Ｔ１８ｆｆ？ｔ　ル（１
）カｋｆましい。

スペーサー３の機能としては、ピストンが作動しない初
期段階においてこのピストンの頂部とシリンダヘッドの
下面との間に形成される間隙よりも大きい厚さく高さＨ
）を有し、ビス■ンが作動した場合にこのスペーサー３
か押圧されて変形して燃焼室４内のデッドボリュームを
最小に保持するように変形されるものであることが必要
である。

更にこのスペーサー３の材料としては、ビス（６） トンと頂部とシリングヘッドとの闇で押圧された場合に
、ピストンあるいはシリングヘッドに積重を与えること
がなく変形が可能であり、またその変形後にその形杖を
保持する程度の強度を肩すると共に、燃焼室内の高温度
に耐える耐熱性と強度とを有するものであることが必要
である。

具体的には０．２〜０．３ｍｍの厚さを有するステンレ
ス１１％、ニッケル鋼板を主体とした耐熱鋼板等が遺し
ている。

また本発明の燃焼室の上部に設けられるガスケットを構
成するスペーサー３は、燃焼室内に）、／′ 設けられてそこに生ずるデッドボリュームを除去するも
のであるのであるが、このスペーサ−３自体でこのデッ
ドボリュームのほとんどを除去することは困難である。

従ってこの点を補うために内燃機関を作動した場合にデ
ッドスペースが最小になるように構成することが好まし
Ｖ・。

本発明に係るスペーサー３はこの要求を１足するために
第１＠のように断面が波状の凹凸に（７） 形成されている。更に本発明においては、特にこのスペ
ーサ−３の少なくとも下面にコーティング層５を設けて
前記凹凸３２の闇に生じている間隙を埋めることに特徴
がある。

前記コーティング層５は少なくともスペーサー３の下面
に設ける必要があるが、第１図のように上面にもコーテ
ィング層５ａを設けてもよいことは８月らかである。

このコーティング層５．５ａはピストンが上天ａｔで１
稗した陳にその上面とシリンダーラドの下面とて押圧さ
れるとそれらの両者て形成される間隙に合って変形する
Ｉ／ｓ能（１！物合せ的に変形する４１１１：）を有す
る必要がある。

従って、このコーティング層としてはご耐熱性があり、
またピストンの押圧力によフて簡単に変形すると共に、
スペーサー３との間に接着力を有するものであることが
必要である。

前記コーティング層にｔｌｌ威する材料としては具体的
にはポリイミド、ンリコン、弗素系［４脂等の耐熱摺脂
や自己消火性等の特性を有する摺（８） 脂や、場合によフてはジルコニヤ系のセラミンク等を使
用することができる。

ｔだ前記コーティング層を構成する材料としては、熱硬
化性のものてあフてもよし゛。この特性は、内燃機関を
組立てた状態においては変形が簡単にできるので、ピス
トン或いはシリンダヘッドに大きな力を与えることを防
止することが可能であるが、一旦内燃機関が作動すると
その燃焼によフて発生する熱によフて前記コーティング
層が硬化してｔ！Ａ焼室の上！構造を構成する材料の一
部となるものを渭定する。このようにコーティング層が
初期段階においては軟質であるが、内燃機関が始動した
際には次第に硬化する特性は内燃機関に不要な応力を与
えない意味において重要である。

このコーティング層はスペーサーの表面に形成した凹凸
を潰してデッドボリュームを属少する作用をするもので
あって、ある程度の弾性とスペーサーに対する密着性の
ある材料が選定される。

（９） 第３図は第２の実施例を示すもので、第１図のスペーサ
ー３の場合には凹凸３２の闇に平坦部３３があったが、
この実施例においては連続的に波形の凹凸３２が形成さ
れており、更にこの凹凸３２の間にはコーテングＷ５．
５ａが充填されている。

なお、第１＠の実施例とこの第３図の実施例とは共にコ
ーティング層５．５ａを両面に設＋４たスペーサー３を
ガスケット本体２の上面に積層したものを示したが、こ
のスペーサ−３の積層位置は特に限定的ではない。

第４図は、第３の実施例を示すもので、第１図に示した
コーティング層５．５ａを両面に設けたスペーサー３を
ガスヶ・ント本体２の下側に積層したものを示している
。

第５図は第４の実施例を示すもので、第１図及び第４図
に示した実施例においては、燃焼室側に凹凸３２を突出
したものを示したがこの実施例においては燃焼室の上方
に向かって凹部３２ａが形成されている。

（１０） 第６図は不発明に係るプ焼室の計略形状を示すもので、
シリンダ２０の上部にへ５，１ガスケ。

１１を介してシリンダーノド２１を積層してホルＩ等で
固定する。

このガフケ、Ｉ］は第１図に示したまうにガスケット本
体２の上面にコーティング層５．５ａを両面に設けたス
ペーサー３が積層されたものである。オたシリンダ２０
の内部にはピストン２２か往１Ｎ１自在に９容されてい
る。

本発明におけるτ焼室は前記第６図のようにｔｌＩ萌さ
れ、燃焼室２３の上部に突出したスペーサー３に凹凸を
形成し、少なくともこの凹凸の燃焼室２３側を充填する
ようにコーティング層５を設けているので、次のような
作用効果を奏することが可能である。

＄発明に係る燃焼室を有する内燃機関は、ピストン２２
が作動する陣にそのピストン２２の上面と燃焼室２３を
構成するシリンダヘッド２１の下面との間で前記コーテ
ィング層５　（５ａ）を有するスペーサー３を押圧して
変形するので、燃焼室（１１） ２３内のテノドスボリュームをＲＪ限に保持することが
できるのである。

本発明の重要なｍｇ要件であるスペーサーは金Ｎ板を凹
凸吠に加工し、少なくともこれの下側の表面に耐熱性の
コーティング層を設けているので、このスλ−サーの表
面は平坦化されており、しかもピストンの上部で押圧さ
れてその形杖がトレースされたような状態（現物合せの
状態）にな９ているので、ピストンの上部のテッドスボ
リュームをかなり灘少することが可剤である。

なお、実施例においては図示しなかったが、ピストンの
上面の中央部には燃焼２Ｉ］率を向上するために７み等
が形威されているものがあるがこのようなピストンの壜
台には、浩然その７みを考癒した構造のスペーサーを設
計する重要がある。

本発明は前記実施例のようにシリンダペンドとシリンダ
ボディとの間に介在するヘラ１゛ガ２、ケ・ン）を通常
のガスケット本体とスペーサーと（１２） （ＤＡＭ体て構成し、このスペーサーに凹凸ヲを成して
＠易に変形ができるようにし、更にこのスペーサーの表
面の凹凸を埋めるように耐熱性のコーティング層を設け
ておき、ピストンを作動させた際に前記スペーサーをピ
ストンの上死点においてその上面とシリンダヘッドの下
面との闇で押圧して変形するように構成したことに特徴
がある。

前記のように本発明は構成したことによってピストンが
上死点に１桿した際に、その上面とシリンダヘッドの下
面との間に形成される間隙を極力減少することが可能と
なり、その結果燃焼室内のデッドボリュームが生ずるの
を防止することができるので、圧ｍ率が従来の内燃機関
に比較してＩｔ、、＜向上する。

従）て本発明に係るｔ！Ａ焼室を有する内燃機関は、燃
焼効率が向上し排気ガス中の有害成分を減少することが
できる。

また本発明を実施する際にはへラドガスケットを前記の
ように接合構造に形成すればよいの（１３） て、ヴ来の内燃ｍ関のＩＩＩ造を変更することな〈実施
することができるのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を実施するための複合構造のガスケット
の一部を示す断面図、第２図はへラドガスケットの平面
図である。 第３１１！ｌ、第４図および第５図は第２、第３、第４
の実施例を示すヘッドガスケットの一部を示す断面図で
あり、更に第６図は本発明に係る内燃機関のｔ！Ａ焼室
の要部の一例を示す断面図である。 １・・へ・ンドガスケット、 ２・・ガスケット本体、３・・スペーサー、２０・・シ
リンダ、２１・・シリンダヘッド、２２・・ピストン、
２３・・燃焼室、 ３１・・平板、３２・・凹凸、３３・・平坦部、（１４
） 第１図 第４図 第５図 ２

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 内燃機関のシリンダヘッドとシリンダとの間に形成され
   た燃焼室において、前記シリングに嵌合されたピストン
   の頂部に対向する前記シリンダヘッドの下面に凹凸部を
   設けた薄板状のスペーサーを配設し、このスペーサーを
   機関の作動時にピストンにより押圧して燃焼室内の無駄
   ＠積を庭少するようにＩＩ岐すると共に、前記スペーサ
   ーの少なくともピストン側に向かう表面に耐熱性のコー
   ティング層を形成したことを特徴とする内燃機関の燃焼
   室。