JPS62267520A - デイーゼル機関 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明はディーゼル機関に係り、特にセラミックにて区
画される燃焼室内の温度を管理して吸気の充填効率を一
定に保って安定した燃焼特性をｊ９ることのできるディ
ーゼル関門に関する。

［従来の技術］ 一般に断熱エンジンとしては、ピストンの燃焼室の内壁
面を耐熱性材料でコーティングしたもの。

燃焼室の一部を耐熱性材料にて形成したものが知られて
おり、耐熱性材料として（まセラミック簀が用いられて
いる。

このような断熱エンジンは、耐熱性材料を用いることに
よって熱発散を抑えて熱効率を向上させようとするもの
であるが、燃焼室内へ吸入される空気が、その燃焼室の
壁温からの受熱で膨張されるため、シリンダ内の空気の
質Ｍが減少されて吸気の充填効率が低下され燃焼が不安
定になっていた。

このため本出願人は、先に断熱ディーばル間関（実開昭
５８−１（ｉ３Ｇ３４号公報）を提案している。

第７図に示されるように、この提案はセラミックにて区
画形成した燃焼卒ａ内に、燃料及び水を噴射する噴射装
置すを設けて断熱ディービル機関を構成したものである
。

［発明が解決しようとする問題点］ 上記提案は、燃焼室を区画する壁面の温度を水噴霧にＪ
：り低下させて空気の充填効率を良くしようとしたもの
である。

ところが、この提案のように噴射ポンプによってノズル
から水と燃料とを噴射させることは、コスト的にｎ価に
なると共に、ノズルに対向した燃焼室□の壁面が冷却さ
れすぎたりする問題が残って５３つ、良！Ｉ７な燃焼室
の冷却を行なえなかった。

し問題点を解決するための手段］ 本発明は上記問題点を解消することを目的としており、
本発明はセラミックにて区画形成される燃焼室に、その
燃焼Ｔの周方向に沿って高圧空気を旋回させる流体通路
を接続し、流体通路にその通路内に冷却噴霧を供給する
噴霧発生装置を設けると共にその発生装置の燃焼°至測
の流体通路に排気行程の終期に開放される開閉弁を設）
プでディーゼル機関を構成するものである。

［作　用１ セラミックにて区画された燃焼室は、始動時やアイドリ
ング時にあっても速やかにＮＵされる。

機関が排気行程の終期になると流体通路の開閉弁が開か
れて上記燃焼市内へ冷却噴霧と高圧空気とが混合された
冷１］流体が供給される。これにより冷却流体は燃焼室
を形成する壁面の表面から一様に熱を奪って気化膨張し
た侵、排気行程の終了時から吸気行程の初期にかけて外
部へ排出される。

これにより一定した燃焼室内温度が得られ、燃焼室への
吸気の充填効率を安定させることができる。

［実施例］ 以下本発明のディーげルａｍの好適一実施例を添付図面
に基づいて説明する。

第１図に示す１はシリンダボディ、２はシリンダヘッド
である。図示されるようにシリンダボディ１内には、円
筒状に複数のシリンダ３が並設されており、各シリンダ
３には、円筒状のシリンダライナ４が一体的に嵌合され
ている。このシリンダライナ４内には、そのライナ４の
内壁４ａ（以下ライナ内壁と略す）に沿って円筒状のピ
ストン５が往復動自在に収容されている。ビス［−ン５
の周側部には複数のピストンリング６が嵌合され、これ
らピストンリング６がライナ内壁４ａとピストン５との
間に所定のクリアランスを形成している。また、ピスト
ン５のピストン頂部７には、その頂部７より軸方向に窪
ませられて燃料が供給されるギヤごディ８が形成されて
いる。本実施例にあってそのキャビティ８は底部の中央
が隆起されたトロイダル形のキャビティ８どなっている
。

シリンダヘッド２．シリンダライナ４及びビス１−ン５
はしラミックにて形成され、そのシリングツペッド２．
ライナ内壁４ａ及びピストン１貞部７゜キャビティ８に
て断熱性の高い燃焼室９が形成される。

さて、本発明のディーゼル機関の特長とするところは、
断熱性の高い燃焼室へ供給する吸気の充填効率を高めて
燃焼性を向上させることにある。

そこで燃焼室の吸排気系が以下のように構成される。

第１図、第２図に示すように、シリンダヘッド２内には
シリンダボディ１に首座する面に吸気口１０と排気口１
１とが並設して開口されており、その吸・排気口ｉｏ、
ｉ１の間で且つシリンダライナ４の外周側に位置して供
給口２１が開口されている。本実施例にあってそれらの
間口径は吸気口〉排気口〉供給口の順に形成される。一
方、シリンダヘッド２側には、そのシリンダヘッド２内
に吸・排気通路１２．１３がそれぞれ形成され、それら
吸・排気通路１２．１３が上記吸・ＩＪＦ気口１０．１
１にそれぞれ接続されるようになっている。また、シリ
ンダヘッド２内には、第６図にも示すように一端がター
ボ過給様４０のコンプレッサに接続されて他端が上記供
給口２１に接続され高圧空気を導く流体通路１４が形成
されている。

他方、第１図、第２図に示すようにシリンダライナ４の
上記各通路１２．１３．１／ｌが接続される。吸・排気
口１０．１１及び供給口２１のギヤごティ８側は、円筒
状に拡径されてＪ３す、それら拡径部には、バルブシー
ト１５，１６．１７が一体的に嵌合される。シリンダヘ
ッド２内には、吸気弁１８．排気弁１つ及び開閉弁２０
が往復動自在に収容されており、吸気弁１８が吸気口１
０のバルブシート１５に、排気弁１９が排気口１１のバ
ルブシート１６に、開閉弁２０が供給口２１のバルブシ
ート１７に、それぞれ係合離脱するようになっており、
上記燃焼室９を開閉するように構成されている。

さて、流体通路１４には、その通路１４内に冷却噴霧を
供給する噴霧発生装置２３が設けられている。この噴霧
発生装置２３は、ケーシング２４を圧電素子部材２５に
より上下に仕切りその圧電素子部材２５の上方に、水等
の冷却媒体を供給する供給手段２Ｇを設け、上記圧電素
子部材２５に交流電圧を加えることによって高周波を生
じさせて、その周波数に応じて圧電素子部材２５を振ｖ
ｊさせると共に、その周波数を負荷と回転数とに応じて
可変制御して、ケーシング２４の上部室２８内に冷部噴
霧を発生させるコントローラ２７を設けて構成される。

したが−ノでケーシング２４の上部室２８に、流体通路
１４が接続される。

次に、上記吸・排気弁１８．１９及び開閉弁２０の開閉
時期について第３図に基づいて説明する。

図において実線１．Ｉはそれぞ、れ従来の吸・排気弁の
開閉時期とリフトを示し、破線ＩＩ［ｉＶ、Ｖはそれぞ
れ本実施例の吸・排気弁１８．１９及び開閉弁２０の開
閉時期とリフトを示している。図示されるように、吸気
弁１８は従来よりもＴＤＣ位置く上死点位置）後で開か
れるように設定されている。これに対し排気弁１９は従
来同様にＢＤＣ位置（下死点位置）匍で開かれＴＤＣ位
首より後に閉じられるようになっており、吸気弁１８の
開時期と排気弁１９との閉時期との間にオーバーラツプ
期間が設定されている。、開閉弁２０は、ＢＤＣ位置よ
り前で排気弁１９のリフトが半分以、トになる所で開か
れてＴ　Ｄ　Ｃ位置の直前で最大となり、排気弁１つと
同時期に閉じられるように設定される。

以下に本発明のディーゼル機関の実施例の作用を添付図
面にて説明する。

燃焼室９はセラミックにより区画されｌこことにより、
断熱性が高められて、大気温度が極低温であっても燃焼
室９内温度は速やかに昇温される。

機関がアイドリング運転から回転数と負荷とが高い高回
転高負荷側に移されると燃焼室９の温度は高くなって吸
気の充填効率が低下されることになるが、本実施例のデ
ィーゼル樋門では、この場合に開閉弁２０が開閉される
ことにより安定した充填効率を（与ることができる。

即ら、燃焼室９の排気行程の終期に開閉弁２０が開かれ
ることによって、噴霧発生装置２３によって生成された
冷却噴霧と高圧空気との混合気である冷却流体が燃焼室
９内へ供給される。この冷却流体はライブ内壁４ａに沿
って燃焼室９の周方向に流れるため燃焼室９を旋回され
ながらライナ内壁４ａ及びギヤごティ８の表面から熱を
奪って気化膨張する。このとぎは排気通路１３及び排気
マニホールド３０の排気脈動によって生じる流体慣性に
て気化膨張された冷却後の冷却流体及び熱気は排気通路
１３から外部へ排出される。

したがって、本発明のディーゼル機関では、燃焼室内に
気化後の冷却流体及び排ガス即ち熱気を残さず排出して
、燃焼室９及びライナ内壁４ａの表面のみから受熱し冷
却することができるので全体の断熱性を低下ざセること
なく吸気の充填効率を一定レベルに保ち、安定した燃焼
を持続させることができる。

次に他の実施例を第４図及び第５図に阜づいて説明する
。

第４図及び第５図において、１　ａはシリンダボディ、
２ａはシリンダヘッド、４Ｃは第１のシリンダライナ、
４ｄは第２のシリンダライナ、５ａはピストン、９は燃
焼室、４１は燃料噴射ノズルであり、燃焼室の周方向に
沿って１８等分割づる内壁へ向けて燃料をそれぞれ噴射
するものである。

同図に示されるように、この実施例では、第２のシリン
ダライナ４ｄは、上部シリンダシーｒす４ｅと下部シリ
ンダライナ４「とに上下方向に２分割されるように形成
され、ピストン５ａちＪ：た上下方向に上部ピストン５
ｂ、下部ピストン５Ｃに分割されるように形成されでい
る。上部シリングライナ４ｅの上部は閉じられている。

この上部シリンダライナ４ｅ、下部シリンダライナ４ｆ
及び上部ピストン５ｂはセラミックにて一体成形される
。また下部ビス［・ン５ｃはアルミ等の金属材料にて成
形され、上部ピストン５ｂに一体的に形成される。

シリンダボディ１ａのシリンダ３には、第１のシリンダ
ライナ４ｃが一体的に嵌合されており、第１のシリンダ
ライナ４ｃの上部には、シリンダボディ１ａに着座して
嵌合されるフランジ部が一体に形成されている。また、
上部シリンダライナ４ｅの対面する第１のシリンダライ
ナ４０は径方向に拡径されており、ぞの拡径部４２には
、第１のシリンダライ＋４０の軸方向に所定の間隔をお
いてリング状のガスケット４３が介設されている。

即ちガスケツ１−４３は第１のシリンダライナ４ｃと上
部シリンダライナ４ｅとの間に空気による断熱空間を形
成する。また、上部シリンダライナ４ｅの閉塞部４ｇと
シリンダヘッド２ａの下面との間にも断熱空間を形成す
るリング状のガスケット４４が介設されている。

さて、この実施例にあって上部シリンダライナ４ｅに開
口される供給口２１ａは、第５図にも示すようにシリン
ダヘッド２ａ内に形成されるヘリカル状の吸気通路１２
からのスワール化された吸気の流れ即ちスワールＳに対
して対向する向きに開口されており、その供給口２１ａ
に上記流体通路１４の燃焼室９側の開口端が接続される
。

したがってこの実施例では、燃料噴射ノズル４１から多
方向に噴射された燃料噴霧の夫々が、冷ＤＩ、燃焼室９
内に導入されるスワールＳによって相互に干渉されるこ
とを防止するために、予めそのスワールＳを適度に弱め
るマイナススワールを生成する冷却流体を燃焼室９内に
残しておき、さらに上記燃料噴射ノズル４１の噴）１吊
を増加させて予混合燃焼を一定レベルに維持ざ才るもの
である。これによって燃焼性を向上し、スモークの排出
を抑えることができる。

尚、本実施例の説明にあって高圧流体の導入源としてタ
ーボ過給機４０を用いる説明をしたが、燃焼室９に対し
て高圧の空気を作るものであれば適用できる。さらに燃
焼室９に冷却流体を供給し気化膨張させることは、排気
通路１３及び排気マニホールド３０から排ガスを積極的
に排出させる機能を合せもつことになる。

［発明の効果］ 以上説明したことから明らかなように本発明のディーゼ
ル機関によれば次の如き優れた効果を発揮できる。

セラミックにて区画形成される燃焼室に、その燃焼室の
周方向に沿って高圧空気を旋回させる流体通路を接続し
、該流体通路にその通路内に冷却噴霧を供給する噴霧発
生装置を設けると共に該発生装置の燃焼室側の上記流体
通路に排気行程の終期に開放される開閉弁を設けたので
、断熱性を低下させることなく燃焼室を一様に冷却して
且つその燃焼室内の熱気を外部へ排出させることができ
るので吸気の充填効率を一定レベルに保ち、燃焼の安定
性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のディーゼル機関の好適一実施例を示す
概略断面図、第２図は第１図の上面図、第３図は吸・排
気弁及び開閉弁の開閉時期とリフト聞を示す図、第４図
及び第５図は他の実施例を示す概略図、第６図は本発明
のディーゼル機関の全体図、第７図は従来の断熱ディー
ゼル機関を示す概略図である。 図中、１はシリンダボディ、２はシリンダヘッド、９は
燃焼室、１４は流体通路、２０は開閉弁、２３は噴霧発
生装置である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）セラミックにて区画形成される燃焼室に、その燃
   焼室の周方向に沿って高圧空気を旋回させる流体通路を
   接続し、該流体通路にその通路内に冷却噴霧を供給する
   噴霧発生装置を設けると共に該発生装置の燃焼室側の上
   記流体通路に排気行程の終期に開放される開閉弁を設け
   たことを特徴とするディーゼル機関。
2. （２）上記流体通路の開口端が上記燃焼室のスワールに
   対向するように臨ませられた上記特許請求の範囲第１項
   記載のディーゼル機関。