JPS62218643A - 火花点火式内燃機関 - Google Patents
火花点火式内燃機関Info
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- JPS62218643A JPS62218643A JP61265401A JP26540186A JPS62218643A JP S62218643 A JPS62218643 A JP S62218643A JP 61265401 A JP61265401 A JP 61265401A JP 26540186 A JP26540186 A JP 26540186A JP S62218643 A JPS62218643 A JP S62218643A
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- F05C—INDEXING SCHEME RELATING TO MATERIALS, MATERIAL PROPERTIES OR MATERIAL CHARACTERISTICS FOR MACHINES, ENGINES OR PUMPS OTHER THAN NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES
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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。
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〕
本発明は燃焼室を有する火花点火式内燃磯関、特に燃焼
室がエンジンのオクタン価必要条件を低減するよう処理
された表面領域を少くとも部分的に形成し、好適には全
燃焼室領域をカバーする上記表面がピストンの頂面の少
なくとも10%に等しいような内燃機関に係る。
室がエンジンのオクタン価必要条件を低減するよう処理
された表面領域を少くとも部分的に形成し、好適には全
燃焼室領域をカバーする上記表面がピストンの頂面の少
なくとも10%に等しいような内燃機関に係る。
上記様式の内燃機関は例えば米国特許明細書筒4.50
8,070号より周知のものである。この特許明細書に
よれば、燃焼室の表面には、それぞれ最大3ミクロンの
幅と最大1ミクロンの深さとを有する多数の溝又は穴よ
りなる凹部形態の精密な表面構造が付与されている。こ
のように処理された面はエンジンのオクタン価必要条件
を約5だけ改良する即ち例えば98のオクタン価の燃料
を要するエンジンはオクタン価93の燃料で駆動ができ
るものといわれている。而しながら、テストの示す所に
よると、原因は完全には判っていないがこの改良は必ず
しも達成できるとは限らない。
8,070号より周知のものである。この特許明細書に
よれば、燃焼室の表面には、それぞれ最大3ミクロンの
幅と最大1ミクロンの深さとを有する多数の溝又は穴よ
りなる凹部形態の精密な表面構造が付与されている。こ
のように処理された面はエンジンのオクタン価必要条件
を約5だけ改良する即ち例えば98のオクタン価の燃料
を要するエンジンはオクタン価93の燃料で駆動ができ
るものといわれている。而しながら、テストの示す所に
よると、原因は完全には判っていないがこの改良は必ず
しも達成できるとは限らない。
周知の如く、点火接炎の前面は未燃焼燃料・空気混合物
が圧縮され熱ゼられるのと同時に燃焼T内で伝播する。
が圧縮され熱ゼられるのと同時に燃焼T内で伝播する。
若し非燃焼ガス混合物の温度及び圧力が特有の炎筒面が
ガス混合物の全体を通り終る前に臨界値に達した場合に
は、非燃焼ガス混合体は自然に燃焼し燃焼ノックをもた
らす。明らかに、表面構造は燃焼ノックを防止すべく場
合により燃焼室内におけるエネルギー状態に影響を与え
ることができる。
ガス混合物の全体を通り終る前に臨界値に達した場合に
は、非燃焼ガス混合体は自然に燃焼し燃焼ノックをもた
らす。明らかに、表面構造は燃焼ノックを防止すべく場
合により燃焼室内におけるエネルギー状態に影響を与え
ることができる。
又、エンジン効率を上げそれにより燃費を下げ、更に米
国特許明細書筒3.459,167号に記載の如く熱損
失を低下することも可能である。この明細書に教示され
た内燃機関においては、燃焼室の壁を比較的低温度に保
つように赤外線に対し高度な反射性を具えかつ又熱遮断
材を形成するような材料を燃焼室表面に被覆しである。
国特許明細書筒3.459,167号に記載の如く熱損
失を低下することも可能である。この明細書に教示され
た内燃機関においては、燃焼室の壁を比較的低温度に保
つように赤外線に対し高度な反射性を具えかつ又熱遮断
材を形成するような材料を燃焼室表面に被覆しである。
この被覆は亜酸化tA層の形態をしても良く、その実施
には最初に処理面を洗浄し次いでその面に噴射爆破をか
け面内に凸凹を形成せしめる。次に亜酸化銅の層を例え
ば銅粒子を少なくとも0.15mmの厚みに炎噴射など
して付ける。このようにして、普通の燃焼室温度におけ
る0、7〜10ミクロンの波長内の熱放射に対し少なく
とも75%の反射性を具えた被覆が得られる。
には最初に処理面を洗浄し次いでその面に噴射爆破をか
け面内に凸凹を形成せしめる。次に亜酸化銅の層を例え
ば銅粒子を少なくとも0.15mmの厚みに炎噴射など
して付ける。このようにして、普通の燃焼室温度におけ
る0、7〜10ミクロンの波長内の熱放射に対し少なく
とも75%の反射性を具えた被覆が得られる。
本発明の目的とする所は、燃焼室の処理面が、不当な熱
損失をもたらすことなしにエンジンのオクタン価必要条
件を低減するように燃焼プロセスに対し効果的に影響を
与えるように構成された上述の如く内燃機関の提供にあ
る。
損失をもたらすことなしにエンジンのオクタン価必要条
件を低減するように燃焼プロセスに対し効果的に影響を
与えるように構成された上述の如く内燃機関の提供にあ
る。
この目的のため、本発明によれば、エンジン燃焼室の少
なくともその一部がエンジンのオクタン価必要条件を低
減するように処理された表面領域を形成し、各燃焼室に
対し処理表面はピストンヘッド面積の少なくとも10%
に等しい全面積を有するよう構成された火花点火式の内
燃機関が提供される。エンジンは、それぞれの処理表面
は燃焼室に対し少なくとも1つの層を形成し、該層は約
0.2から7.0ミクロンの波長帯域における電磁波に
対し極端に低い反射特性を有しかつ又非吸収の入射波を
拡散状に反射することを特徴としている。
なくともその一部がエンジンのオクタン価必要条件を低
減するように処理された表面領域を形成し、各燃焼室に
対し処理表面はピストンヘッド面積の少なくとも10%
に等しい全面積を有するよう構成された火花点火式の内
燃機関が提供される。エンジンは、それぞれの処理表面
は燃焼室に対し少なくとも1つの層を形成し、該層は約
0.2から7.0ミクロンの波長帯域における電磁波に
対し極端に低い反射特性を有しかつ又非吸収の入射波を
拡散状に反射することを特徴としている。
本発明のその他の特徴は特許請求の範囲に記載されてい
る。
る。
本発明の基本的な考え方は、最大約7ミクロンの波長を
もち燃焼工程に基づいて発生する電磁波が燃焼室の形成
表面より目立つ程度に反射し燃焼スペースに戻され混合
ガスの燃焼前に残留ガス混合体を加熱し点火するのを選
択的に阻止することである。この考え方は、上述の範囲
にある波長に対して高度に吸収性を示しかつ非吸収の入
射波長を拡散状反射できるように表面領域を処理するこ
とにより達成ができる。このように、これら表面の性質
は最後にあげた米国特許明m書による表面の性質とは反
対のものであり、後者においてはその表面は、高温に加
熱され熱損失をもたらしそのため劣等な効率及び混合ガ
ス体に炎の正面が達する前における非燃焼ガス混合体の
着火が発生しないようこれを阻止するようできるだけ放
射を吸収しないように構成されている。面しながら、こ
のエネルギーに富んだ反射放射は燃焼ノック現象を促進
しがちで、従って普通達成し得る効率の向上に対し顕著
な否定的効果を与えるものである。
もち燃焼工程に基づいて発生する電磁波が燃焼室の形成
表面より目立つ程度に反射し燃焼スペースに戻され混合
ガスの燃焼前に残留ガス混合体を加熱し点火するのを選
択的に阻止することである。この考え方は、上述の範囲
にある波長に対して高度に吸収性を示しかつ非吸収の入
射波長を拡散状反射できるように表面領域を処理するこ
とにより達成ができる。このように、これら表面の性質
は最後にあげた米国特許明m書による表面の性質とは反
対のものであり、後者においてはその表面は、高温に加
熱され熱損失をもたらしそのため劣等な効率及び混合ガ
ス体に炎の正面が達する前における非燃焼ガス混合体の
着火が発生しないようこれを阻止するようできるだけ放
射を吸収しないように構成されている。面しながら、こ
のエネルギーに富んだ反射放射は燃焼ノック現象を促進
しがちで、従って普通達成し得る効率の向上に対し顕著
な否定的効果を与えるものである。
本発明の一実施例によれば、上記表面の処理には、上述
の低反射性の層のトップに単層又は複層を積層形成せし
めそれにより下方におかれた形成面に上述波長範囲内の
放射を拡散状に反射するような特性が付与される段階が
含まれる。上記層の1つは例えばサーメット材即ち金属
粒子と酸化物の組合はせより構成される。
の低反射性の層のトップに単層又は複層を積層形成せし
めそれにより下方におかれた形成面に上述波長範囲内の
放射を拡散状に反射するような特性が付与される段階が
含まれる。上記層の1つは例えばサーメット材即ち金属
粒子と酸化物の組合はせより構成される。
本発明の好適実施例によると、処理を施した表面は約7
ミクロン以上の範囲の波長に対してきわめて大きな反射
性を有するように作られている。
ミクロン以上の範囲の波長に対してきわめて大きな反射
性を有するように作られている。
この目的は、最小のエネルギーを含有する熱放射を点火
を起こすことができず全効率を最高レベルに保つことの
できないような燃焼室の内部へ反射し戻すことにより燃
焼室表面の熱放射に対す長時間露出の結果による熱の発
生を最大限度これを低減することである。
を起こすことができず全効率を最高レベルに保つことの
できないような燃焼室の内部へ反射し戻すことにより燃
焼室表面の熱放射に対す長時間露出の結果による熱の発
生を最大限度これを低減することである。
第1図は内燃機関4のシリンダ3内に位置するピストン
2の上方における燃焼室1を示している、燃焼室はバル
ブ6の如き弁とスパークプラグ7を備えたシリンダブロ
ック5により上方に画成されている。
2の上方における燃焼室1を示している、燃焼室はバル
ブ6の如き弁とスパークプラグ7を備えたシリンダブロ
ック5により上方に画成されている。
燃焼室の壁はピストンの頂面と燃焼室1に面したシリン
ダブロック5の下面8とにより、又僅かにではあるがピ
ストン2上方のシリンダ3の壁により形成されている。
ダブロック5の下面8とにより、又僅かにではあるがピ
ストン2上方のシリンダ3の壁により形成されている。
空気・燃料混合体を燃焼室に導入し内部の混合ガスを圧
縮するのに続いて混合ガスの連続圧縮中スパーククラブ
による1つ又は多数の火花により燃焼が始まる。
縮するのに続いて混合ガスの連続圧縮中スパーククラブ
による1つ又は多数の火花により燃焼が始まる。
通常、燃焼プロセスは不燃焼の残りガスの自然燃焼が発
生せずに炎の正面が混合ガスの全体を通じて伝濡し終る
まで続行する。
生せずに炎の正面が混合ガスの全体を通じて伝濡し終る
まで続行する。
混合ガスの圧縮につれ、混合ガスは、圧縮の結果ならび
に炎正面、高温ガス及び含有する油煙の粒子更に又燃焼
室の形成面から出る電磁波による照射の結果との両方に
より加熱され、これらの電磁波は燃焼室壁に向は反射さ
れそれにより壁が熱せられ不燃焼のガス混合体が着火さ
れ有害な燃焼ノックをもたらすという重大な危険が発生
する。
に炎正面、高温ガス及び含有する油煙の粒子更に又燃焼
室の形成面から出る電磁波による照射の結果との両方に
より加熱され、これらの電磁波は燃焼室壁に向は反射さ
れそれにより壁が熱せられ不燃焼のガス混合体が着火さ
れ有害な燃焼ノックをもたらすという重大な危険が発生
する。
かかる事態の発生を防止するため、ピストン2の上面に
配置し燃焼室1に面する画成面9を有する局部表面10
などの如き表面が、第2図に示すように最大約7ミクロ
ンの波長範囲のエネルギーに富んだ全部の波の大部分が
吸収され他方7ミクロン以上の波長を有するエネルギー
の少ない波が大部分反射されるように本発明により処理
を施こされ、それににり入射する不吸収の波が拡散状に
反射されそのため燃焼室壁を加熱し不燃焼の混合ガスに
着火する危険が減少する。この処理は、先ず初めにピス
トン面に爆発噴射又はエツチングを施し内部に不規則部
11を形成せしめ、2.5ミクロン以上の波長の入射波
の拡散状反射をもたらすような凸凹を表面に与え、次に
この凸凹にした面に金属酸化物12と金属粒子13より
なるサーメット材の層を約0.25ミクロンの厚みに積
層形成する工程により実施することができる。添加する
金属粒子の黴は層の深さの増加につれ増加し、燃焼室1
に面する画成面9近くの位置の電磁放射のための屈折率
nは1即ら空気の反射率に近く、層の底部近くの位置に
おいては金属の屈折率nl11に近い(第3図参照)。
配置し燃焼室1に面する画成面9を有する局部表面10
などの如き表面が、第2図に示すように最大約7ミクロ
ンの波長範囲のエネルギーに富んだ全部の波の大部分が
吸収され他方7ミクロン以上の波長を有するエネルギー
の少ない波が大部分反射されるように本発明により処理
を施こされ、それににり入射する不吸収の波が拡散状に
反射されそのため燃焼室壁を加熱し不燃焼の混合ガスに
着火する危険が減少する。この処理は、先ず初めにピス
トン面に爆発噴射又はエツチングを施し内部に不規則部
11を形成せしめ、2.5ミクロン以上の波長の入射波
の拡散状反射をもたらすような凸凹を表面に与え、次に
この凸凹にした面に金属酸化物12と金属粒子13より
なるサーメット材の層を約0.25ミクロンの厚みに積
層形成する工程により実施することができる。添加する
金属粒子の黴は層の深さの増加につれ増加し、燃焼室1
に面する画成面9近くの位置の電磁放射のための屈折率
nは1即ら空気の反射率に近く、層の底部近くの位置に
おいては金属の屈折率nl11に近い(第3図参照)。
本分では電磁波14の形で示した熱放射の主要部分は層
12.13に入射され酸化物層12中を通り、他方その
放射の小部分15は屈折率が1近くなので反射される。
12.13に入射され酸化物層12中を通り、他方その
放射の小部分15は屈折率が1近くなので反射される。
この放射の貫通部分16は金属粒子13に衝突し最終的
には凸凹面11に当り同時に反復反射され、それにより
[i放射は次第に熱に変えられ、これに反し吸収されな
い放射の部分17は再び燃焼室に拡散状に反射される。
には凸凹面11に当り同時に反復反射され、それにより
[i放射は次第に熱に変えられ、これに反し吸収されな
い放射の部分17は再び燃焼室に拡散状に反射される。
上1本の選択は当業茜には自明の如く適切な寸法及び材
料の選定により達成されるものである。
料の選定により達成されるものである。
第4図に示せる如く、ピストン2のトップ面にはサーメ
ットその他の材料よりなる若干の層が設けられる。更に
一段と熱放射の吸収を高めるためには、燃焼v1に面し
た画成面9のごく近く少なくとも上層12.13のごく
近くに空気の詰まつた孔18を設ける。
ットその他の材料よりなる若干の層が設けられる。更に
一段と熱放射の吸収を高めるためには、燃焼v1に面し
た画成面9のごく近く少なくとも上層12.13のごく
近くに空気の詰まつた孔18を設ける。
表面を形成する燃焼室のその他の部分例えばシリンダブ
ロック5やバルブ6その他の特定部分の面に上述の如き
処理を施すことができるものである。
ロック5やバルブ6その他の特定部分の面に上述の如き
処理を施すことができるものである。
第1図は内燃機関の燃焼室の一部断面図、第2図は内燃
機関における処理面の屈折特性を示す曲線にして、この
特性は入射電磁放射の波長の函数として与えられ、 第3図及び第4図は本発明により形成された一層及び二
層をそれぞれ有する2種類の異なった表面を示す断面図
である。 1・・・燃焼室、9・・・画成面、 10・・・処理を施した表面域、11・・・画成面、1
2.13・・・層、14・・・電磁波。
機関における処理面の屈折特性を示す曲線にして、この
特性は入射電磁放射の波長の函数として与えられ、 第3図及び第4図は本発明により形成された一層及び二
層をそれぞれ有する2種類の異なった表面を示す断面図
である。 1・・・燃焼室、9・・・画成面、 10・・・処理を施した表面域、11・・・画成面、1
2.13・・・層、14・・・電磁波。
Claims (5)
- (1)少なくとも一部がエンジンのオクタン価要求を低
減するよう処理された表面領域を形成する燃焼室を備え
、それぞれの燃焼室当りの処理表面の全面積はピストン
のトップ面の面積の少なくとも10%に等しいような火
花点火式内燃機関において、前記の如く処理を施された
表面域(10)は、約0.2ミクロンから7.0ミクロ
ンの波長範囲における電磁波に対しきわめて低い反射性
を示す画成面(9)を燃焼室(1)に対して形成する少
なくとも1つの層(12)を有し、該少なくとも1つの
層(12)は入射する不吸収の波を拡散状に反射するよ
うに構成されることを特徴とする火花点火式内燃機関。 - (2)少なくとも1つの層(12)又は該層の少なくと
も1つは、前記燃焼室より離れた向きを有し2.5ミク
ロン以上の波長をもつすべての入射電磁波(14)を拡
散状に反射する画成面(11)を有することを特徴とす
る特許請求の範囲第1項によるエンジン。 - (3)少なくとも1つの層(12)又は該層の少なくと
も1つはサーメット材即ち金属粒子(13)を有する酸
化物マトリックスを含む特許請求の範囲第1項又は第2
項によるエンジン。 - (4)サーメット層(12、13)は層の厚さと共に変
わる屈折率を有し、それにより燃焼室(1)にもっとも
近い位置の層部分は1即ちほぼ空気の屈折率に等しい屈
折率を有し、これに対し、燃焼室(1)より離れた層の
部分はより大きな屈折率即ちほぼ金属の屈折率に等しい
回折率を有することを特徴とする特許請求の範囲第3項
によるエンジン。 - (5)処理を施した表面(10)は約7.0ミクロン以
上の波長範囲にある電磁波に対しきわめて反射性を示す
ことを特徴とする特許請求の範囲第1項から第4項のい
ずれか一つの項によるエンジン。
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