JPS6299617A - 4サイクル断熱デイ−ゼル機関 - Google Patents

4サイクル断熱デイ−ゼル機関

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JPS6299617A
JPS6299617A JP60238382A JP23838285A JPS6299617A JP S6299617 A JPS6299617 A JP S6299617A JP 60238382 A JP60238382 A JP 60238382A JP 23838285 A JP23838285 A JP 23838285A JP S6299617 A JPS6299617 A JP S6299617A
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combustion chamber
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intake
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英男 河村
Hiroshi Matsuoka
寛 松岡
Shinji Hara
真治 原
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Isuzu Motors Ltd
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Isuzu Motors Ltd
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B47/00Methods of operating engines involving adding non-fuel substances or anti-knock agents to combustion air, fuel, or fuel-air mixtures of engines
    • F02B47/02Methods of operating engines involving adding non-fuel substances or anti-knock agents to combustion air, fuel, or fuel-air mixtures of engines the substances being water or steam
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02FCYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F7/00Casings, e.g. crankcases or frames
    • F02F7/0085Materials for constructing engines or their parts
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    • F02F1/24Cylinder heads
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は断熱ディーゼル機関に関するものである。
[従来の技術] シリンダヘッド、ピストン冠部、シリンダの一部などに
セラミックス材を使用して燃焼室の断熱を図り、高温の
排気をターボ過給機へ供給することにより、ターボ過給
機の出力増大を図るとともに、機関の全体としての熱効
率を高める断熱機関は既に種々のものが提案されている
が、この断熱化により燃焼空回りの温度が大幅に上昇す
るので、吸気充填効率が低下し、却って燃焼状態が悪化
するという問題がある。このような吸気充填効率の向上
を図るために、従来例えば実開昭58−163634号
公報に開示されるものがある。この従来技術では、燃料
噴射終期に燃焼室へ水を噴射してシリンダ内部の燃焼最
高温度を低下させるものであり、これにより排気中のN
Ox成分を低減することができる。
しかし、これは燃焼温度の上Rを抑えるものに止まり、
吸気行程まで引き続きシリンダ内部の温度を低下させる
には十分とは言えない。すなわら、燃焼行程に続く排気
行程に43いて燃焼ガスによりシリンダ内部が再加熱さ
れることとなるので、吸気行程において吸気がシリンダ
へ吸入されると瞬時に加熱され、吸気充填効率を低下さ
せる。このように、燃焼室が断熱材により囲まれた断熱
機関では、圧縮行程および熱発生期間中シリンダ内部の
熱が外部に放出されないから、熱が壁面に移動し、高温
化することになり、機関の性能に重大な影響を及ばず。
すなわち、燃焼室のlI!渦が上昇すると、吸気がシリ
ンダ内部で加熱膨張するために、吸気密度が減じて吸気
充填効率が低下づるとともに、開開の熱発生時に燃料の
予混合気が蓄(iされず、高温の壁面で発火し易くなり
1等容燃焼Iy]l?0が減少し、性能が低下する。
[1明が解決しようとする問題点] そこで、本発明の目的は上述の問題に鑑み、排気行程の
終期にシリンダ内部を冷却することにより、続く吸気行
程において吸気温度の上昇を抑え、吸気充填効率を向上
しくqる断熱ディーピル機関を提供することにある。
[問題を解決するための手段] 上記目的を達成するために、本発明の構成はセラミック
スにて形成した燃焼室へ排気行程終了時に水を噴射づる
水噴射装置を設けたものである。
[作用] 吸排気行程の終期ピストン冠部がシリンダヘッドへ接近
した時、つまり吸気行程が始まる直前に水が噴射され、
燃焼室を区画するヘッドライナ6の上壁6aおよびビス
1〜ン冠部14の壁面の温度が低下されるので、シリン
ダへ吸入された吸気の温度上畔ないし空気密度の減少が
抑えられる結果、吸気充填効率が向上され、燃料の予混
合が促進されて、燃焼効率が向上される。
[発明の実施例] 本発明を実施例に基づいて説明する。第1図に示すよう
に、鋳鉄製のシリンダボディ8の円筒部8aには、好ま
しくはセラミックス製シリンダライナ31が嵌合される
とともに、シリンダボディ8の上端部に形成した大径の
円筒部8bにガスケット12.13を介して逆カップ形
のセラミックス製のへラドライナ6が嵌合される。この
ヘッドライナ6の上壁6aに、ガスケツ1−5を介して
鋳鉄製のシリンダヘッド4が重ね合され、シリンダボデ
ィ8の7ランジと図示してないヘッドポル1〜により結
合される。このようにして、ヘッドライナ6の周壁とシ
リンダボディ8どの間に断熱空気Jii7が、また上壁
6aとシリンダヘッド4との間に断熱空気層23がそれ
ぞれ形成される。ヘッドライナ6の下端部はシリンダラ
イナ31と突合される。
シリンダヘッド4には排気温度の低下を防ぐために、セ
ラミックスをコーティングするかまたは間に断熱空気層
を有する二重金属ライナ22を一体に鋳込んでなる(吸
)排気通路19が形成される。そして、この(吸)排気
通路19はへラドライナ6の上壁6aに設けた(吸)排
気弁25により開閉される(吸)排気ボートと接続され
る。
(吸)排気弁25はシリンダヘッド4の弁ガイド26に
贋肋可能に支持される。なお、(吸)排気弁は説明を簡
単にするために重ね合せて示す。
ピストン29はピストンリング11を装着された金属製
のピストン本体9の上面が山形に突出され、この突出面
にセラミックス製ピストン冠部14が虫ね合され、ポル
ト16とナツト15により結合される。このピストン冠
部14は上面に主燃焼室を構成するくぼみ17が設けら
れる一方、下面にも円筒部32が形成され、この円筒部
32の下端面がピストン本体9の外周側上面に重ね合さ
れて、ビス!−ン本体9とビス1−ン冠部14との間に
断熱空気層30が形成される。そして、このピストン本
体9にピストンピン10によりコネクティングロッド3
3が連結される。
シリンダヘッド4には燃料噴射ノズル24が支持され、
この先端部はへラドライナ6の上壁6aに支持される。
同様に、水噴射ノズル27がシリンダヘッド4に支持さ
れ、この先端部が上壁6aから燃焼室へ突出される。燃
料噴射ノズル24からは公知の燃料噴射ポンプ20から
噴射管21を経て燃料が燃焼室へ噴射される。また、水
噴射ノズル27からは送水ポンプ2から噴射管3を経て
水が燃焼室、特にビス1−ン冠部14の上面およびヘッ
ドライナ6の上壁6aの下面へ噴射されるようになって
いる。
次に、本発明による断熱ディーピル線間の作動について
説明する。燃焼行程において燃料噴射ノズル24から噴
射された燃料は、セラミックス製のへラドライナ6とセ
ラミックス製のビス1〜ン冠部14とで囲まれる燃焼室
で燃焼が行われ、この燃焼熱の外部への放出が阻止され
る。燃料噴射時期は通常の機関とほぼ同様である。
本発明によれば、燃焼行程に続く排気行程の柊期すなり
らピストン2つが上死点に達する直前に水噴射ノズル2
7から水が燃焼室へ噴射される。
したがって、セラミックス製のピストン冠部14の上面
およびヘッドライナ6の周面および下面に水が噴射され
、これらの壁面温度が約100℃はど低下されるととも
に、噴射された水は水蒸気となる。こうして、少量の水
の噴射により、燃焼室の壁面温度が瞬時に低下する。
第3図に線すで示すように、ヘッドライナ6について見
れば、この表面湿度が低下するだけで、壁部の内部温度
は表面温度よりも高くなっている。
この時期に吸気行程が始まり、吸気通路から吸気がシリ
ンダへ吸入される。この時、前述のようにヘッドライナ
6の壁面温度が低下しているので、シリンダへ吸入され
た空気の温度上昇と膨張が抑えられ、それだけ密度の高
い多量の吸気が吸入される。やがて、圧縮行程が始まる
時期にはへラドライナ6の壁部の内部との熱交換により
、壁面温度が第4図線にCで示すように回復される。
したがって、従来例に比べて多量の吸気がシリンダへ供
給され、燃料噴射が始まるまでに、従来の断熱機関とほ
ぼ同等の温度にまで吸気温度が上界し、良好な燃焼状態
が得られる。結果的には、水の噴射によりヘッドライナ
6およびピストン冠部14の壁面温度が一時的に低下し
、この間に効率的に吸気が吸引されかつ圧縮行程では吸
気温度は水を噴射しない場合と比べて、あまり変らない
排気行程にJ5いてヘッドライナ6およびピストン冠部
14の壁面から奪われた熱は水蒸気となるために吸収さ
れ、排気とともにターボ過給機へ供給される。
この点について詳述すれば、排気行程ではへラドライナ
6の壁部の温度分布は、第2図に線aで示すように壁面
温度が非常に高くなっているために、吸気充IavJ率
が低減されていたのであるが、本発明のように、水噴射
により一時的にヘッドライナ6の壁面8a度が低下する
ので、それだけ吸気充填効率が向上されるとともに、続
く圧縮行程では壁面温度は8114図にl1iICで示
すように壁面温度がヘッドライナ6のもつ熱″61によ
り回復され、吸気温度が上界される。したがって、水噴
射により排気行程終了時、シリンダの壁面温度が一時的
に低下するだけで、この熱は水蒸気として吸収され、ヘ
ッドライナ6の壁面を通じて外部へ放出される熱量は、
水噴射をしない場合と比べて殆ど変らない。また、水噴
射は排気行程の終了時に行われるものであるから、排気
の大部分は高湿の状態でターボ過給機へ供給される。
しだかつて、第5図に実線で示す機関のサイクルにおい
て、圧縮行程で燃焼室の壁面からの熱エネルギの吸収に
よる吸気温度の上昇分だけ吸気温度Tが高くなり、再熱
サイクルが付加されたものと等価的になり、仕事量が増
加し熱効率が向上される。
[発明の効果] 本発明は従来から知られている断熱機関において、排気
行程の終了時、水を燃焼室へ噴射するものであるから、
水の気化潜熱により燃焼室の壁面温度が急激かつ一時的
に低下し、燃焼室へ吸入される吸気温度の上昇すなわち
吸気密度の減少が抑えられ、吸気充填効率を向上させる
ことができる。
吸入空気は圧縮行程において燃焼室の壁面から熱エネル
ギを受けて温度が上?するので、エン1−ロビが増大す
るとともに、吸気温度の上Rにより燃料の燃焼速度が速
くなり、燃費の向上と機関の出力増加を得ることができ
る。また、燃焼室へ噴射された水は壁面の熱エネルギを
吸収して水蒸気となり、排気と一緒にターボ過給機へ供
給されて出力の増大に寄#5する。
また、本発明による断熱エンジンは全回転負間域でのm
焼条件を従来の断熱機関と同様にill tit JJ
ることができ、全体として燃焼湿度の低減、燃焼21J
率の向上、出力増大、g音の低減などを図ることができ
、また始動性にも何ら問題のない実用上層れたものが(
りられる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る断熱ディーピル機関の正面断面図
、第2〜4図は燃焼室およびシリンダ壁面の排気行程、
水噴射後および吸気行程における温度分布をそれぞt’
を表す説明図、第5図SEL同断熱ディーゼル開開の丁
−5線図である。 4ニジリンダヘツド 6:へラドライナ 8ニジリンダ
ボデイ 14:ピストン冠部 31ニジリンダライナ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. セラミックスにて形成した燃焼室へ排気行程終了時に水
    を噴射する水噴射装置を設けたことを特徴とする断熱デ
    ィーゼル機関。
JP60238382A 1985-10-24 1985-10-24 4サイクル断熱デイ−ゼル機関 Granted JPS6299617A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP60238382A JPS6299617A (ja) 1985-10-24 1985-10-24 4サイクル断熱デイ−ゼル機関

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP60238382A JPS6299617A (ja) 1985-10-24 1985-10-24 4サイクル断熱デイ−ゼル機関

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS6299617A true JPS6299617A (ja) 1987-05-09
JPH0535248B2 JPH0535248B2 (ja) 1993-05-26

Family

ID=17029355

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JP60238382A Granted JPS6299617A (ja) 1985-10-24 1985-10-24 4サイクル断熱デイ−ゼル機関

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102844540A (zh) * 2010-02-13 2012-12-26 麦卡利斯特技术有限责任公司 用于自适应地冷却发动机中的燃烧室的方法和系统

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5266125A (en) * 1975-11-27 1977-06-01 Hattori Sekio Cooling method of four cycle engine
JPS6027796U (ja) * 1983-08-01 1985-02-25 大堂 満 ロ−ルペ−パ−ホルダ−

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JPH0535248B2 (ja) 1993-05-26

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