JPS60502219A - 燃料の流れ方向変更用障壁手段を有するピストン - 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、一般には内燃機関に関するものであり、更に詳しくは、不燃燃料がシ リンダボアに衝突しないように障壁手段を備えたピストンに関するものである。

背景波１転 多くの国においては、石油による燃料の供給力が低いために、石油燃料に取って 代わる、あるいは石油燃料を補うための他の燃料やエキステンダーに対する関心 が再び高まってきている。テイーゼルエンジンに対して、植物油を使用し、ある いはディーセル燃料に植物油を混合することは、実用−１−見込みのあることで ある。

特に、各種の形態のディーゼルエンジンにおいて、各種の犬豆柚／ジーゼル燃料 混合物を燃焼させて、ぼう大な試験結果が集められている。極く僅かの変更を施 こずのみで最も見通しの高いエンジンは、予燃焼室を有するものである。許容す べき性能および耐久性は、中心に予燃焼室を有する４バルブエンジンによって得 られている。しかしながら、２バルブエンジンでは、予燃焼室が主燃焼室に対し て非対称に位置し、あるいは片寄って位置しており、ピストンリングやシリンダ ボアにおける摩耗か増加しやすいことが分かっている。このようにピストンリン グおよびシリンダボアの摩耗が大きいのは、植物油は霧化の程度が低くしかも遅 い燃焼特性を有するために、燃料がシリンダボアに衝突するからである。

部分的に燃焼した燃料がシリンダボアに衝突すると、ビスＩ−ンリングおよびシ リンダボアの表面において、潤滑膜が非常に薄くなると共に、そこに大量の堆積 物が生し、それによってリングに焼付、腐食および摩耗が生してしまう。

植物油あるいは植物油と石油燃料の混合物を効率良く燃焼させるためには、エン ジンの構成部品に何らかの変更を施こす必要のあることは明らかである。エンジ ンを変更するにあたり考慮しなりればならないことの１つは、そのような変更に より、スＩ・レート石油ディーゼル燃料の燃焼を不当に妨げてはならないという ことである。

本発明のＬ１的は、＋に挙けた１つ以上の問題点を解決することにある。

発」匹！と開示 本発明の一つの形態においては、内燃機関はシリンダボアにより一部が形成され た主燃焼室と、この主燃焼室の可動壁を形成するピストンと、スローＩ・を備え た予燃焼室とを有し、予燃焼室のスロートを介して可燃性燃料および空気の流ね が主燃焼室内に入り、ピストンの中心から外れたインパクトポインＩ・において ピストンに衝突する。障壁手段を配設して、ピストントのインパクトポイントに 最も近いシリンダボアの部分で燃え尽き−ζいない燃料の流れの方向が変更され ないようにしている。

本発明の他の形態においては、内燃機関はシリンダボアにより一部が形成された 主燃焼室と、この主燃焼室の可動壁を形成づるピストンと、ピストンの中心から り（れた位置においてこのピストンに取り付けたし一ドブラグと、スロートを備 えた予燃焼室とを有し、可燃燃料および空気の流れがヒートプラグに衝突するよ うに、予燃焼室のスロートを介してこの流れがヒートプラグに向けられる。障壁 手段を配設して、ヒートプラグに最も近いシリンダボアの部分で、燃え尽きてい ない燃料の流れの方向が変更されないようにしている。

本発明は、ディーゼルエンジンの燃料として植物油を使用可能な装置を提供する ものであり、また、堆積物か生し、壁面Ｉの潤滑油膜が希釈され、その結果腐食 および摩耗か生ずるシリンダボアに対して、燃え尽きていない燃料の衝突か起こ らないようにした装置を提供するものである。この装置は、燃え尽きていない燃 料がピストンあるいはヒートプラグに衝突する点とこの点に最も近いシリンダボ アの部分との間に障壁を配置することにより得ることができる。すなわち、障壁 によって、燃え尽きていない炊、料はシリンダボアのそのような部分により流れ の方向が変更されずに、燃焼混合カス中に浮遊したまま脂４１つ、より完全な燃 焼か生ずる。

図面の簡単な説明 第１図は本発明の一実施例の概略断面図；第２図は第１図の■−■線に沿った断 面図；第３図は本発明を具体的に示ずピー１−プラクの半面図：まだ、第４図は 第３図のヒートプラクの側面図゛ζある。

光甥ｉフロ析−ずろＪつゆの最良のり 第１Ｕ！］を参照するに、圧縮着火内燃機関における１つのシリンダとそれ乙こ 付随した構成部品を、全体として参照番月１０で示し７である。このシリンダは ＋燃焼室１１を有Ｕ２、この燃焼室の一部はシリンダライナ１３の内側に形成し たシリンダボア１２により形成されている。シリンダライナ１３は、一部分を１ ４で示すシリンダブロックの内側に好適に嵌合されている。ピストン１（）は往 復運動可能にシリンダボア１２内に位置し、燃焼室１１のｉｉＪ動壁を形成する 表面２０を有している。一部分を１７で示すシリンダヘッドは、シリンダプロ・ ツク１４に好適に結合され、燃焼室１１の固定壁を形成している。

予燃焼室１８は円筒部材１９内に形成され、この部材１つはね４ し接続部２１によってシリンダヘット１７に結合されている。この予燃焼室１８ は、スロート２２を介して主燃焼室１１に連通している。噴射ノズルの先端とグ ロープラグ２４は、通常の方法で予燃焼室１８内に突出している。

更に、第２図ないし第４図を参照するに、ピストン１６はヒートプラグ２６を有 し、このプラグ２６のピストンへの取付位置はピストン中心から外れ、しかも円 筒部材１９のスロート２２とほぼ同軸となっている。このヒートプラグ２６は、 円形部分２７とその一方の側に取り付けた手段２８とを有し、この手段２８によ りヒートプラグはピストンに取り付けられている。手段２８は、ピストン１６の 通路３２を貫通するステム３１と、このステム３１の末端に螺合したナツト３３ を有している。円形部分２７の他の側３４は、ピストン１６に対して反対方向を 向いており、ピストン表面２０の一部を形成している。

手段３６は、燃え尽きていない燃料がヒートプラグ２６に最も近いシリンダポア １２の部分で流れの方向が変更されないようにするために、配設されている。こ の手段３６は細長い半円形である三日月形の障壁３７を有し、この障壁は円形部 分２７の側壁３４に取り付けられ、その外方に突出している。障壁３７は、シリ ンダポアに最も近い円形部分２７の外周部に隣接して集中して配置されている。

障壁３７の高さ“■］”は側面３４上において約１ないし３ミリメートルの範囲 であり、約１．５ミリメートルが好適である。障壁３７の円弧長“Ａ”は１５０ °よりも大きく３６０°よりも小さい範囲にあり、約１８０°が好適である。

他の例として、ピストンがヒートプラグを備えていないときには、手段３６の障 壁３７の位置は、インパクトポイントからこのポイントに最も近いシリンダポア １２の部分へ向かうように変更された燃え尽きていない燃料の進路内にある。こ の障壁３７は、表面２０から外方へ突出させても良いし、あるいはピストン表面 ２０に凹所を形成してその凹所の壁面部分を第２図の障壁３７と同様な形状にし たものとしても良い。

産業上の利用可能性 本発明の動作において、ピストン１６がその圧縮工程の上死点に近づくと、燃料 噴射ノズル２３から燃料が予燃焼室１８内に噴射される。予燃焼室内に燃料の自 動噴射が開始されると、部分燃焼燃料、空気および燃焼生成物は、スロート２２ を介して主燃焼室１１内に流れ込む。燃料は燃焼しつつ主燃焼室１１内へ連続し て流れ込む。しかるに、ある程度の量の燃え尽きていない燃料がヒートプラグ２ ６の側面３４上の点“Ｘ”に衝突して、この側面３４の衝突点から円形パターン 状に半径方向の外方に流れの方向が変更される。ヒートプラグ２６に最も近いシ リンダポア１２の部分に向けて流れが変更された燃料は、障壁３７に衝突して、 この障壁３７によってそのシリンダポアの部分から遠ざかる方向ムこ流れが変更 される。このように障壁により流れの方向を変更された燃料は、燃焼室内の混合 ガス中に一時的に浮遊した状態になり、燃焼過程の間において最終的には燃え尽 きることになる。

以上の点から極めて明らかなように、本発明の構成による障壁を有する改善され たピストンでは、予燃焼室から燃焼室に入り込む燃料がより完全に燃焼する。障 壁によりヒートプラグあるいはピストン上の燃料衝突点に最も近いシリンダポア の部分で燃え尽きていない燃料の流れが変更されないようになっている。従って 、このように流れが変更された燃料は、燃焼過程の間において最終的には燃え尽 きる。すなわち、障壁により、燃え尽きていない燃料がシリンダポアに衝突する ことが防止され、それによって腐食および摩耗の原因となるシリンダポアの表面 への付着層の形成および潤滑油膜の希釈化が最小に抑えられる。

障壁を有するピストンを使用することにより、植物油および植物油と石油燃料の 混合物などの代替燃料の燃焼を、エンジンの性能および耐久性にほとんど影響を 与えることな（行なうことができる。更には、この障壁によりストレート石油燃 料の使用ができなくなることもない。

本発明の他の形態、目的および利点は、図面、明細書および添付した請求の範囲 を考察することにより得ることができる。

国際調査報告

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．　シリンダボア（１２）により一部が形成された主燃焼室（１１）と、主燃 焼室（１１）の可動壁を形成するピストン（１６）と、スロー）（２２）を有す る予燃焼室（１８）とを有し、ピストン中心から外れたインパクトポイントにお いてピストンに衝突するように、スロート（２２）を介して可燃燃料および空気 の流れが主燃焼室（１１）に入り込み、ピストンへと向かうようにした内燃機関 において： ピストンのインパクトポイントに最も近いシリンダポア（１２゜の部分において 燃え尽きていない燃料の流れが変更されないように、障壁手段（３６）を有する ことを特徴とする内燃機関。 ２、　シリンダポア（１２）により一部が形成された主燃焼室（１１）と、主燃 焼室（１１）の可動壁を形成するピストン（１６）と、ピストン中心から外れた 位置においてピストンに取り付けたヒートプラグ（２６）と、スロート（２２） を有する予燃焼室（１８）とを有し、ヒートプラグ（２６）に衝突するように、 スロート（２２）を介して可燃燃料および空気の流れが主燃焼室（１１）に入り 込み、ヒートプラグ（２６）へと向かうようにした内燃機関において： ピストンのインパクトポイントに最も近いシリンダボア（１２）の部分において 燃え尽きていない燃料の流れが変更されないように、障壁手段（３６）を有する ことを特徴とする内燃機関。 ３、請求の範囲第２項に記載の内燃機関において、前記ヒートプラグ（２６）は 円形部分（２７）を有し、その一方の側面（３４）は前記ピストン（１６）に対 して反対方向を向いており、前記障壁手段（３６）　１．、”、、　＠：）妃− 力（１）側面から外方へ突出した三日月形状の障壁（３７）を有していることを 特徴とする内燃機関。 ４、請求の範囲第３項に記載の内燃機関において、前記シリンダボアの前記部分 に最も近い前記円形部分（２７）の外周部に隣接して前記障壁（３７）を配置し たことを特徴とする内燃機関。 ５、請求の範囲第４項に記載の内燃機関において、前記障壁（３７）の弧長は１ ５０°より大きく３６０°より小さいことを特徴とする内燃機関。 ６、請求の範囲第４項に記載の内燃機関において、前記障壁（３７）の弧長は１ ８０°であることを特徴とする内燃機関。 ７、請求の範囲第４項に記載の内燃機関において、前記障壁（３７）の高さは約 １ないし３ミリメートルの範囲であることを特徴とする内燃機関。 ８、請求の範囲第４項に記載の内燃機関において、前記障壁（３７）の高さは約 １．５ミリメートルであることを特徴とする内燃機関。 ９、　主燃焼室（１１）と、スロー）（２２）を介して主燃焼室（１１）に連通 した予燃焼室（１８）とを有する内燃機関のピストン（１６）に取り付けるよう にされたヒートプラグ（２６）において： 対向する側面（２９，３４）を存する円形部分（２７）と；前記側面の一方に連 結された、ピストン（１６）をヒートプラグ（２６）に結合するための手段（２ ８）と；更に、前記円形部分（２７）の他方の側面に取り付けられ、その側面か ら外方へ突出した三日月形の障壁（３７）とを備えたことを特徴とするヒートプ ラグ。 （１２）により一部が形成された主燃焼室（１１）と、スロート（２２）を有す る予燃焼室（１８）とを有し、ピストン中心から外れたインパクトポイントにお いてピストンに衝突するよう乙こ、スロー）（２２）を介して可燃燃料および空 気の流れか主燃焼室（１１）に入り込み、ピストンへと向かうようにした内燃機 関に使用するだめのピストン（１６）において。 インパクトポイントが位置する表面（２０）と；インパクトポイントから、その インパクトポイントに最も近いシリンダボア（１２）の部分へ向けて流れの方向 が変更された燃え尽きていない燃料の進路内に位置する障壁（３７）とを有する ことを特徴とするピストン。 １１、請求の範囲第１０項に記載のピストン（１６）において、前記障壁（３７ ）は三日月形状をなし、表面（２０）から外方に突出していることを特徴とする ピストン。 １２、請求の範囲第１１項に記載のピストン（１６）において、ヒートプラグ（ ２６）を存し、その１つの側面（３４）はビス［・ンの表面（２０）の一部を形 成しており、前記インパクトポインＩ・はヒートプラグ（２６）の側面（３４） 上に位置していることを特徴とするピストン。 １３、請求の範囲第１２項に記載のピストン（１６）において、前記障壁（３７ ）はピー１−プラグの側面（３４）に取り付けられ、その側面から外方に突出し ていることを特徴とするピストン。 １４、請求の範囲第１１項に記載のビスｉ・ン（１６）において、前記障壁（３ ７）の弧長は１５０°より大きく３６０°よりも小さいことを特徴とするピスト ン。 １５、請求の範囲第１４項に記載のピストン（１６）において、前記障壁（３７ ）の弧長は約１８０°であることを特徴とするピストン。