JPS6282232A - 過給機付内燃機関 - 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、例えばセラミックス材を利用し７ｊ断熱機関
等に好適な過給機付内燃機関に関するものである。

（従来技術及びその問題点） 近年、高温に耐え、しかも断熱特性に優れたセラミック
ス材が開発され、内燃機関の分野においてもセラミック
ス材を利用して冷却のため°に損失どなっているエネル
ギーを動力に変換し得るようにした、冷却水を用いない
所謂断熱機関が開発されている。

ところで、セラミックス材等を利用した断熱機関では下
記の問題点がある。

■　シリンダライナ摺動面やバルブガイド摺動部が超高
温となり、潤滑が困難になる。

■　シリンダヘッド、シリンダライナの鋳鉄部分が高湿
となり耐久性が低下づる。

これらの問題を解消するために、最近では断熱機関の一
部に水冷や油冷を採用しである程度断熱度を低下させる
断熱機関（特開昭５９−１２２７６５号）も知られてい
るが、構造が複雑になるとともに、断熱度が低下すると
いう問題がある。

そこで本件発明者は、断熱機関の特徴である排気エネル
ギーが大きいという性質を巧みに利用し、前ｊホの問題
を解消し得る過給機付内燃機関を開発することを企図し
て、本発明を案出するに至った。

（発明の目的） 本発明は、断熱機関の特徴である排気エネルギーが大き
いという性質を巧みに利用し、眞述の同一題を解消し得
る過給機付内燃機関を提供することを目的としている。

（発明の構成） （１）技術的手段 本発明は、内燃機関のシリンダブロック及びシリンダヘ
ッドに気密構造の給気通路を形成し、過給機で加圧され
た給気をシリンダブロックの給気通路に流入させ、シリ
ンダヘッドの給気通路を通じて燃焼室内に供給するよう
にしたことを特徴とする過給機付内燃機関である。

（２）作用 シリンダブロック、シリンダヘッドの吸気通路を流通す
る給気でシリンダブロック、シリンダライナ、シリンダ
ヘッドの高温部分を空冷し、断熱度を高く維持しながら
前記高温部分を冷却゛する。

（実施例） 本発明を採用した過給機付断熱ディーゼルエンジンの要
部を示す図面において、１０は鋳鉄製のシリンダブロッ
クである。シリンダブロック１０の内方には０リング１
２を介しでシリンダライナ１４が気密状態で嵌合してい
る。シリンダライナ１４にはピストン１６が摺動自在に
嵌合している。

１８はコンロッドである。

シリンダブロック１０の上面にはガスフット２０を介し
て鋳鉄製のシリンダヘッド２２が固定されている。２４
は排気弁、２６は給気弁である。

なお、燃焼室Ｃに面したピストン１６の上面、シリンダ
ヘッド２２の下面等は前述の特開昭５９−１２２７６５
号に開本されているような例えばシリコンナイトライド
（Ｓｉ３Ｎ４）やＰＳＺ　（Ｐａｔｉａｌｌｙ　　　５
ｔａｂｉｌｉｚｅｄ　　　Ｚｉｒｃｏｎ　ｉ　ａ）等の
セラミックス材で形成されている。又、シリンダライナ
内面やバルブガイドの摺動面は耐焼付性、耐摩耗性の高
いセラミックス材をｎ膜でコーティングしである。

シリンダブロック１０の上部すなわち燃焼室Ｃ近傍には
、シリンダライナ１４を全周にわたって囲むように通常
のエンジンの冷却水ジャケットのような冷却チャンバー
３０が気密状態で形成されでおり、同様にシリンダヘッ
ド２２にはバルブガイド２２ａや排気ボート等を囲むよ
うに冷却チャンバー３２が気密状態で形成されている。

冷却チャンバー３０と冷却チャンバー３２の間は連絡通
路３４で連通されており、連絡通路３４はシリンダブロ
ック１０の円周方向に例えば°４箇所に形成されている
。

これらの冷却チャンバ・−３０，３２、連絡通路３４で
給気通路が構成されている。

シリンダヘッド２２の冷却チャンバ・−３２には直接的
に燃焼室Ｃに連通ずる開口３６が穿孔されており、排気
弁２４で開閉される排気ボート３８が設けられている。

排気ボート３８の下流にはターボ過給機４０が連結され
ており、夕・−゛ボ過給機４０の給気ブロアー４４で加
圧された給気は給気管４６を介して前記冷却チャンバー
３０に供給されるようになっている。

次に作用を説明する。排気ボ・−ト３８から夕・ボ過給
機４０に流入した排気は排気タービン４２を回転させ、
排気タービン４２で駆動される給気ブロアー４４が給気
を加圧する。給気プＬ１ア・−４４で加圧された給気は
給気管４６を通って冷却チ１Ｆンバー３０に流入し、燃
焼室Ｃに近いシリンダブロック１０、シリンダライナ１
４の上部を冷却する。

この冷却チャンバー３０に流入する給気はターボ過給機
４０で加圧される際に加熱されるので１通常の無過給エ
ンジンよりは給気温度が高くなっているが、断熱エンジ
ンではシリンダブロック１０、シリンダライナ１４、シ
リンダヘッド２２等は一般の冷却エンジンより遥かに高
温であり、充分に冷却効果がある。

冷却ヂｔシンバー・３０に充満した給気は連絡通路３４
を通って冷却チャンバー３２に流入し、同様にバルブガ
イド２２ａや高温面２２ｂを冷却した後に、間口３６か
ら燃焼室Ｃに供給される。

この間口３６に流入する給気は、前述のように高温にな
る断熱エンジンのシリンダブロック１０、シリンダヘッ
ド２２等で一層加熱されるので、給気温度の高温化で給
気密度が低下し、充填効率・ｂ低下するが、ターボ゛過
給機４０による給気の圧縮効果て・、充填効率はあまり
低下しない。

加えて断熱エンジンの特徴である、給気の高温化による
排気中の熱エネルギーの増大で、ターボ過給機４０の排
気タービン４２の出力が増加し、従って給気ブロアー４
４の仕事令も増加し、前述の充填効率の低下が効果的に
補われる。

また以上のような断熱エンジンでは、例えば低回転詩等
の部分負荷時の給気温度が高くなるために、噴射された
燃料の着火遅れが少なくなり、このような給気温度の高
温化は燃焼の安定化をもたらしディーゼルエンジンの低
騒音化、低振動化、低排気エミッション化（特に窒素酸
化物）にも寄与する。

更にシリンダヘッド２２の冷却チャンバー３２から開口
３６を通っで給気が直接に燃焼室Ｃに供給されるので、
冷却チャンバー３２内に貯留する給気でシリンダヘッド
２２の高温面２２ｋ）が効果的に冷却される。

（発明の効果） 以上説明したように本発明による過給機付内燃機関では
、シリンダブロック１０、シリンダヘッド２２に冷却チ
ャンバー３０．３２を形成しで、給気でシリンダブロッ
ク１０、シリンダライナ１４、シリンダヘッド２２等を
冷却りるようにしたので、断熱エンジンの超高温部分を
給気で効果的に冷却することができる。

また、シリンダブロック１０、シリンダヘッド２２等を
冷却した後の給気を冷却チャンバー３２から開口３６を
通して燃焼室Ｃに供給Ｊるようにしたので、給気の熱エ
ネル１＝−をターボ過給機４０の排気タービン４２で回
収し、断熱度を高く維持して、かつ高い充填効率を確保
することができる。

更に、通常の機関よりも部分負荷時の給気温度が高くな
るために、噴射された燃料の着火遅れが少なくなり、燃
焼の安定化によってディーゼルエンジンの低騒音化、低
振動化、低排気エミッシ」ン化（特に窒素酸化物）にも
寄与することができる。

シリンダヘッド２２の冷却チャンバー３２がら開口３６
を通って給気が直接に燃焼室Ｃに供給されるので、冷却
チャンバー３２内に貯留する給気でシリンダヘッド２２
のａ温血２２ｂを効果的に冷却することができる。

（別の実施例） （１）　本発明は以上の実施例に限定されず、例えば冷
却チ１１ンバー３２に流入し、シリンダヘッド２２を冷
却した後の給気を−Ｈシリンダヘッド２２の外部に導き
、再び給気を燃焼室Ｃに案内する給気ボートを形成して
、給気ボートで給気スワールを発生させるＪ、うにして
しよい。

（２）　ピストン１６、シリンダヘッド２２等に形成さ
れているセラミックス材の材質は、前述のシリコンナイ
トライド（８１３Ｎ４）やＰｓｌに限定されず、他のセ
ラミックス材でもよい。また形状についでも前述の特開
昭５９−１２２７６５号に示すように金属部分と別体に
づる等変形可能である。

【図面の簡単な説明】

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 内燃機関のシリンダブロック及びシリンダヘッドに気密
   構造の給気通路を形成し、過給機で加圧された給気をシ
   リンダブロックの給気通路に流入させ、シリンダヘッド
   の給気通路を通じて燃焼室内に供給するようにしたこと
   を特徴とする過給機付内燃機関。