JPS61294119A - 内燃機関のセラミツクス製副室 - 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】 （技術分野） 本発明は、内燃機関のセラミックス製副室に係り、特に
自動車等の内燃機関における、複数のセラミックス体が
組み付けられて成るセラミックス製副室の改良に関する
ものである。

（従来技術） ディーゼルエンジンの渦流室等の如き内燃機関の副室に
セラミックスを用いる試みは、これまで数多く為されて
いる。例えば、渦流室式のディーゼルエンジンでは、噴
口部を形成する渦流辛口体を炭化ケイ素、窒化ケイ素等
の各種セラミックスで構成し、それらセラミックスの持
つ優れた耐熱性、高強度特性を利用して渦流辛口体の耐
久性を向上させる試みが為されている。また、近年、燃
費、熱効率等の向−１−を目的として、かかる渦流室全
体をセラミックスで構成し、セラミックスの耐熱性１断
熱性を利用して、渦流室内部の燃焼ガス温度の」−智を
図る試みも為されている。

ところで、上記した渦流室のように、副室の全体がセラ
ミックスで構成されるものでは、その製造−１−の理由
から、副室が複数のセラミックス体のに、■立体として
構成されるのが一般的であり、ｊｌ常は、横割り形状の
複数のセラミックス体を積み重ねて、かかる組立体を形
成するようにした構造が採用されている。

また、このような横割り形状のセラミックス体から成る
副室にあっては、通常、それらセラミックス体が組みイ
ζＪげられて成るＮ、■立体の外周面に金属リングが焼
嵌め、圧入等によって嵌着され、組立体のＮ、■立状態
がその焼嵌めや圧入による金属リングの締付力に基づい
て保持されるようになっており、かかる金属リングを介
して、内燃機関のシリンダヘッドに形成された収容穴に
装着されるようになっている。なお、複数のセラミック
ス体のＫ、１１立体をそのままシリンダヘッドの＋１ｇ
容穴に装着し、シリンダヘッドの締了り力に基づいてそ
の３．■立状態を直接に保持させるようにすることも可
能であるが、そのようなものにおいては、組立体をシリ
ンダヘッドの収容穴ムこ装着Ｖる際、組立体を構成する
セラミックス体に欠は等の欠陥を発生させる恐れがある
等の不具合が想定される。

さらに、このような副室では、副室の断熱効果を向上さ
せるために、副室の同量に空気存在空間としての空所を
形成することが望ましく、そのため特開昭５８−１７５
１１８号公報において、シリンダ・＼ソドの収容孔と金
属リングとの間に所定の間隙を有する空所を形成するこ
表が擢案されている。このようにすれば、副室の断熱効
果を更に高め得ることから、燃焼ガスの燃焼温度を更に
高めることが可能となり、燃費や熱効率等の更なる向上
を図ることが可能となるのである。

（問題点） しかしながら、このような、横割り形状の複数のセラミ
ックス体から成る組立体がその組立状態を金属リングで
保持され、さらにそのシリンダヘット′への装着状態に
おいて金属リングの外周面に空所が形成される副室にあ
っては、１ｆｆｌ常、金属リングの方がセラミックス体
よりも熱膨張係数が犬きいところから、内燃機関の作動
時において温度が高くなったとき、前記締付力に基づく
組立体の保持力が低下することを免れ得す、そしてこの
ためにその保持力低下時において互いに隣接するセラミ
ックス体の突き合わせ部から高温・高圧の燃焼ガスが噴
出することを避は得なかった。そして、そのように燃焼
ガスが噴出した場合には、金属リングが空所側に脹らん
で変形し、ついには破壊されてしまうといった問題があ
ったのである。

一方、これに対して、断熱効果を向上させるための空所
をセラミックス体と金属リングとの間に形成し、金属リ
ングの外周面をシリンダヘッドの収容穴に密着した状態
で副室を装着することが考えられる。このようにすれば
、たとえセラミックス体の突き合わゼ部から燃焼ガスが
噴出しても、それによって金属リングが外側へ脹らむこ
とはなくなるため、その外側への脹らみによって金属リ
ングが損傷するこ点を回避できるのである。しかし、セ
ラミックス体と金属リングとの間に単に空所を形成した
だけでは、空所内に燃焼ガスが噴出し、それによって燃
焼に伴うススが空所内に蓄積して、空所を形成したこと
による断熱効果が失われるといった問題がある。

（解決手段） ここにおいて、本発明は、−１二述のような問題を解決
するために為されたものであり、その特徴とするところ
は、横割り形状の複数のセラミックス体を積み重ねて、
内部に主燃焼室に連通ずる空間を形成した中空のｊ■立
体の外周面に、円筒状の金属リングを嵌着せしめ、該金
属リングにて該組立体の組立状態を保持させるようにし
た内燃機関のセラミックス製副室において、前記各セラ
ミックス体の前記金属リングに対する嵌着部の前記Ｎ、
■立体積重ね方向の両端部に位置して、それらセラミッ
クス体と金属リングの何れか一方から他方に向かって突
出する周方向のフランジ部をそれぞれ設け、それらセラ
ミックス体と金属リングとをそれらのフランジ部を介し
て嵌着せしめることにより、それら各セラミックス体と
金属リングとの間に、それらのフランジ部にて両端部が
閉塞された所定間隙の空所を形成するようにしたことに
ある。

（作用および効果） このようなセラミックス製副室では、断熱効果を向上さ
せるための空所がセラミックス体と金属リングとの間に
形成されるため、金属リングをシリンダヘッドの収容穴
に密着して装着することが可能となる。従って、内燃機
関の作動時において副室の温度が高くなり、金属リング
による組立体の保持力が低下して、セラミックス体の突
き合わせ部から高温・高圧の燃焼ガスが噴出しても、そ
の燃焼ガスの噴出によって金属リングが外側へ脹らむこ
とを回避することが可能となり、その外側への脹らめに
よって金属リングが１員傷することを防止することが可
能となる。また金属リングの放熱性を向上せしめてその
温度−Ｌ昇を抑制することが可能となることから、これ
によっても金属リングが損傷することを防止することが
可能となる。

しかも、本発明では、各セラミックス体の金属リングに
対する嵌着部のＮ１■立体積重ね方向の両端部に位置し
て、それらヒラミックス体と金属リングの何れか一方か
ら他方に向かって突出する周方向のフランジ部がそれぞ
れ設けられ、各セラミックス体と金属リングとの間にお
ける嵌着がそれらフランジ部を介して行なわれて、断熱
効果を得るための空所がそれらフランジ部で両端部を閉
塞された状態で形成されるようになっているため、セラ
ミックス体の突き合わせ部から噴出した燃焼ガスがそれ
ら空所内に侵入することがなく、それ故、燃焼に伴って
生じるススがそれら空所内に蓄積して断熱効果を低減す
ることが良好に回避される。

つまり、本発明によれば、断熱効果を良好に維持しつつ
、しかも金属リングの耐久性を著しく向上せしめた、信
頼性の高い内燃機関の副室を得ることが可能となるので
ある。

（実施例） 以下、本発明をより一層具体的に明らかにするために、
その一実施例を図面に基づいて詳細に説明する。

第１図は、本発明に係るディーゼルエンジンの渦流室の
一例を示すものである。そこにおいて、２は、ディーゼ
ルコニンシンのシリンダボデーであり、そのシリンダボ
デー２に形成されたシリンダボア４内にピストン６が１
−丁方向に滑動自在に嵌合せしめられている。また、か
かるシリンダボデー２の上方には、ガスケット８を介し
てシリンダヘット川０が取りにＪけられており、シリン
ダボア４の開口を閉塞して主燃焼室１２を形成している
。

そして、そのシリンダへソド１０に、一部において主燃
焼室１２に開口せしめられた状態で収容穴１４が形成さ
れ、その収容穴１４内に、内部に渦流式の燃焼室を成す
空間１６を備えた、窒化ケイ素、炭化ケイ素、ジルコニ
ア、アルミナ、ガラスセラミックス、ムライト等のセラ
ミックスから成る渦流室１８が収容されている。

かかる渦流室１Ｂは、第１図から明らかなように、セラ
ミックスから成る部分か−Ｌ部セラミックス体２０と下
部セラミックス体２２との１−下の二つのセラミックス
体に横割りされた構造を有しており、それらセラミック
ス体２０．２２が外周部に焼嵌め等によって嵌着された
円筒状の金属リング２４によって一体に保持された構成
とされている。そして、その円筒状の金属リング２４を
介して、シリンダヘッド１０の収容穴１４に嵌入、装着
せしめられている。

すなわち、上部セラミックス体２０および下部セラミッ
クス体２２は、それぞれ第２図乃至第５図に示されてい
るように、共に、円筒状の外周面を有するカップ形状を
成しており、開口部を相互に突き合わせた状態で上下に
積み重ねられることにより、内部に空間１６を有する組
立体２６を構成している。そして、その組立体２６の外
周面に対して、それらセラミックス体２０．２２よりも
熱膨張係数の大きい金属リング２４が焼嵌め等によって
嵌着され、渦流室１８が構成されており、そのような渦
流室１８が、その金属リング２４の外周面において、シ
リンダヘッド１０の収容穴１４の内周面に密着した状態
で嵌入され、装着せしめられているのである。

なお、前記渦流室１８を構成する一Ｌ部セラミックス体
２０は、渦流室１８の頭頂部を成す、外側に膨らんだ略
球面形状の部分を有しており、第１図および第３図に示
されでいるように、その頭頂部には、二つの貫通孔２８
．３０が形成されている。そして、渦流室１日がシリン
ダへ・ノド１０の収容穴１４に装着された状態において
、それら貫通孔２８．３０に、グロープラグ３２および
インジェクションノズル３４がそれぞれ挿入せしめられ
るようになっている。

また、下部セラミックス体２２には、第１図および第５
図に示されているように、その底部に、貫通孔３６が形
成されており、渦流室１８がシリンダヘッド１０の収容
穴１４に装着された状態において、渦流室１８内の空間
１６を主燃焼室１２に連通せしめるようになっている。

そして、前記インジェクションノズル３４がら空間１６
内に噴射され、かかる空間１６内で燃焼せしめられた燃
料の燃焼ガスを、その貫通孔３６を通じて主燃焼室１２
に導くようになっている。

そして、本実施例では、上述のような渦流室１８におい
て、組立体２６を構成するセラミックス体２０，２２の
り（周面に、第２図乃至第５図に示されているように、
それぞれ全周にわたって幅広の溝部３８．４０が形成さ
れ、それらセラミックス体２０．２２と前記金属リング
２４との間に、第１図に示されているように、それら溝
部３８゜４０に対応した空所（空気収容間隙）４２．４
４が形成されている。換言すれば、セラミックス体２０
．２２のり１周部に、組立体２６の積重ね方向の両端部
に位置して、周方向のフランジ部４６゜４８．５０およ
び５２がそれぞれ形成され、それらフランジ部４６乃至
４８の外周面に対して前記金属リング２４が焼固めされ
ているのであり、これによって、それらセラミックス２
０．２２と金属リング２４との間に、それらフランジ部
４Ｇ乃至５２で両端部を閉塞された円筒状の空所４２゜
４４が形成されているのである。

このような渦ン蚕室１８でし才、ディーゼルエンジンの
作動に起因して渦流室】８の温度が一ト昇すると、その
温度」−屏に伴って両セラミックス体２０゜２２および
金属リング２４がそれぞれその熱膨張係数に従って膨張
セしめられるため、金属リング２４の締付力に基づく組
立体２６の保持力が低下する。そのため、セラミックス
体２０．２２の突き合わせ部から高温・高圧の燃焼ガス
が漏れ、それが金属リング２４に対して吹き付けられる
こととなるが、金属リング２４はその外周面がシリンダ
ヘッド１０の収容穴１４の内周面に密着した状態で装着
されているため、たとえそのように燃焼ガスに直接晒さ
れても、外側へ脹らむようなことはなく、また金属リン
グ２４自体はその放熱性が良好な状態に雑持されて温度
の上昇が抑制されているため、金属リング２４の外周部
に空所が形成された従来のもののように、容易に損傷す
ることはないのである。

また、断熱効果を得るための空所、１２，４．４は、そ
れぞれ両端部をフランジ部４６．４８および５０．５２
で閉塞されているため、セラミックス体２０．２２の突
き合わせ部から漏れた燃焼ガスがそれら空所４２．４４
内に侵入することがないのであり、それ故燃焼に伴って
生じるススがそれら空所４２．４４に蓄積して断熱効果
を低減することもないのである。

以−１−１本発明の一実施例を説明したが、ごれは文字
通りの例示であり、本発明は、かかる具体例に限定して
解釈されるべきものではない。

例えば、前記実施例では、空所４２．４４の両端部を閉
塞するフランジ部４６乃至５２が何れもセラミックス２
０．２２側に形成されていたが、それらフランジ部４６
乃至５２の一部乃至は全部を金属リング２４側に形成す
ることも可能である。

また、前記実施例では、組立体２６が十部セラミックス
２０と下部セラミックス体２２の二つの゛セラミックス
体の積重ねによって形成される構造の渦流室１８に対し
て、本発明が適用されていたが、三つ以上のセラミック
ス体が積み重ねられることによって組立体が形成される
構造の渦流室に対しても、本発明を適用することが可能
である。

また、以」二の説明にあっては、ディーゼルエンジンに
おける副燃焼室の一つである渦流室が複数のセラミック
ス体で構成された例について述べたが、副燃焼室の他の
タイプのもの、例えば予燃焼室式のものや空気室式のも
の等においても事情は同じであり、そのようなタイプの
副燃焼室にも本発明が適用できるごとは勿論である。

さらに、本発明は、ディーセルエンジンの副燃焼室構造
のものに好適に適用されるものであるが、これに限定さ
れるものではなく、ディーゼルエンジン以外の他の内燃
機関に設けられる副室において、該副室が横割り形状を
有する複数のセラミックス体にて構成される場合にも、
好適に適用することが可能である。

その他、−々列挙はしないが、本発明が、その趣旨を逸
脱しない範囲内において、種々なる変更。

改良等を施した態様で実施し得ることは、言うまでもな
いところである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例であるディーゼルエンジン
の渦流室が該エンジンのシリンダヘッドに装着された状
態を示す断面説明図である。第２図および第３図は、そ
れぞれ第１図に示す渦流室の１一部セラミックス体を示
す止血図および底面図であり、第４図および第５図は同
じく下部セラミックス体を示す正面図お、ｌ、び平面図
である。 ２ニジリンダホゾ−６：ピス１ン １０：シリンダヘソ１　　１２：主す然ＩｆＬ室１４：
収容穴　　　　　　１６：空間 １８：渦）ｈ室 ２０：１一部セラミックス体 ２２：下部セラミックス体 ２４：余圧リング　　　　２６：組立体２Ｂ、３０．３
６：貫ｊｍ孔

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 横割り形状の複数のセラミックス体を積み重ねて、内部
   に主燃焼室に連通する空間を形成した中空の組立体の外
   周面に、円筒状の金属リングを嵌着せしめ、該金属リン
   グにて該組立体の組立状態を保持させるようにした内燃
   機関のセラミックス製副室において、 前記各セラミックス体の前記金属リングに対する嵌着部
   の前記組立体積重ね方向の両端部に位置して、それらセ
   ラミックス体と金属リングの何れか一方から他方に向か
   って突出する周方向のフランジ部をそれぞれ設け、それ
   らセラミックス体と金属リングとをそれらのフランジ部
   を介して嵌着せしめることにより、それら各セラミック
   ス体と金属リングとの間に、それらのフランジ部にて両
   端部が閉塞された所定間隙の空所を形成するようにした
   ことを特徴とする内燃機関のセラミックス製副室。