JPS6320830Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案はデイーゼルエンジン用グロープラグを
はじめチヤンバ、ピストン、バルブなどの燃焼室
壁面を構成するエンジン部品に適用される触媒を
担持したエンジン部品に関するものである。

従来、デイーゼルエンジン等の圧縮着火機関
は、燃料を高圧にしてシリンダ内燃焼室に噴霧状
にして供給し、高圧高温の空気と接触させて自発
火させるものからなる。しかるに、外気温度が低
い時は圧縮しても空気の温度が十分に上がらず、
着火困難になり、エンジンの始動を困難にする。
このため、燃焼室内には燃料の着火を容易にする
ために通電により加熱するグロープラグを補助着
火用に使用している。このグロープラグは、電気
抵抗発熱体が直接外部に露出する露出型と、電気
抵抗発熱体の外面に絶縁物質を介して金属保護管
を装着するシース型があり、通電により表面温度
が800〜900℃に達する。このグロープラグは、エ
ンジン始動に先立つて通電され、圧縮工程終りの
空気の予熱と、燃焼による燃焼室内高温面による
噴霧燃料の着火を助長する。しかしながら、従来
のグロープラグでは、グロープラグ１本当り50〜
100W程度の電気を消費するためバツテリにとつ
て大きな負担になつており、また、エンジン始動
後の通電時間も１〜２分と限定されていた。した
がつて、エンジン始動直後グロープラグの加熱を
中止した場合、燃焼室内の温度が低く、燃料噴射
後発火までにかなりの着火後れが生じ、異常燃焼
し、騒音の発生とともに白煙を生ずる。

以上の対策のために、特願昭55−125363（以下
先行例という）のようにグロープラグの発熱部周
辺に触媒を形成する方法が考案されている。

従来、グロープラグ周辺に触媒を形成する方法
には、先行例の第３図の如く、グロープラグの金
属保護管に連通孔を設け、この金属保護管と金属
抵抗体の間に触媒を設けたものがあるが、金属抵
抗体が燃焼ガスや燃料にさらされるため、抵抗が
変化し、耐久性に難があつた。また、金属保護管
の表面に触媒をコーテイングしたもの（先行例第
７、９図）や、金属抵抗体の周囲に棒状の触媒を
形成したもの（先行例第５図）があるが、効果が
小さく、改良が求められていた。

また、デイーゼルエンジンの燃焼状態を安定化
させ、カーボンを主成分とするパチキユレートを
減少させるため、ピストンヘツド、チヤンバ、バ
ルブなどの表面に白金系触媒をスパツタリング法
でコーテイングして、その効果が確認されている
が、（Combustion Science ＆ Technology、
1982 Vol・P97−102）、その効果が小さく、さら
に改善が必要であつた。

本考案は、従来の触媒のみをコーテイングした
ものより、触媒の効果が大きく、エンジンとくに
デイーゼルエンジンの安定燃焼に非常に有効な触
媒を担持したエンジン部品を提供することを目的
とする。

この目的に沿う本考案のエンジン部品は、酸化
セリウムをコーテイングし、その表面に触媒をコ
ーテイングしたものから成る。その場合、触媒と
しては、白金族金属が用いられる。また、エンジ
ン部品としては、グロープラグ、ピストン、チヤ
ンバ、バルブ、シリンダヘツド、シリンダブロツ
ク等があり、これらのエンジン部品に適用され
る。

以下に、本考案の触媒を担持したエンジン部品
の望ましい実施例を図面を参照しながら説明す
る。

実施例 １ 第１図は副室付デイーゼルエンジンの燃焼室周
辺の部分断面図で、１はシース型グロープラグ、
２はインジエクタ、３はチヤンバ、４はバルブ、
５は排気ポート、６はピストン、７は水冷ジヤケ
ツトを示す。第１図において、グロープラグ１、
チヤンバ３、ピストン６、バルブ４で燃焼ガスと
接触する部分に第２図に示すように酸化セリウム
の塗布層８を形成し、その上に触媒をコーテイン
グして触媒層９を形成してある。触媒のコーテイ
ング法を以下に示す。

まず、シヨツトブラストをし、洗浄し、酸化セ
リウムコートを施し、触媒コートを施す。シヨツ
トブラストには、一般に用いられている金属表面
の酸化物の除去を主目的としたシヨツトブラスト
法を用いた、洗浄はアセトン、アルコール、トリ
クレン等溶剤により脱脂した。酸化セリウムコー
トは、一般に用いられている高周波スパツタリン
グ法で実施した。触媒コートは、触媒としてPt
−13％Rhのターゲツトを用い、一般に用いられ
ている直流スパツタリング法でコーテイングし
た。

エンジン部品に酸化セリウムを200Å、触媒を
500Åコーテイングしてアイドリング時の吸気負
圧と排出炭化水素量の関係を求めた。なお、用い
たエンジンは排気量1800c.c.の副室付デイーゼルエ
ンジンで、アイドル回転数は800rpmである。

結果は第３図に示すが、第３図においてＡは本
考案の場合、Ｂは従来の触媒のみの場合、Ｃは触
媒、酸化セリウム等のコーテイングなしの場合を
示す。第３図より本考案の効果が良好であること
がわかる。

実施例 ２ 実施例１において、シリンダヘツドの燃焼室
面、シリンダブロツクのシリンダボアの上部（上
部より約10mm）に触媒９を同様の方法でコーテイ
ングし、実施例１で用いたチヤンバ３、グロープ
ラグ１、バルブ４、ピストン６と合わせて、燃焼
室周辺をすべて触媒化し、アイドリング時の排出
炭化水素量と吸気負圧との関係を求めた、その結
果第３図で示した実施例１の本考案の場合よりわ
ずかにその効果は向上した。

実施例 ３ 実施例１において触媒層９の厚さを500Åと一
定にして、酸化セリウム層８の厚さを各種変化さ
せて、その効果と耐久性を調査した。効果測定は
実施例１と同種の測定をした。また、耐久性は
4000rpm全負荷100時間のベンチ試験を実施した。
その結果は酸化セリウム層８の厚さは50〜5000Å
がよく、厚さが1μ以上になると耐久試験時に剥
離を生じたものもあり、また効果も向上しないこ
とがわかつた。また、50Å以下ではその効果が確
認できなかつた。

実施例 ４ 実施例１において、酸化セリウム層８の厚さを
500Å一定としてその上にPt、Pt−10％Rh、Pt−
50％Rh、Rh、Pd、Pt−50％Pd、Pdを500Åコー
テイングし、その効果の違いを調べた、その結果
以下の順序で効果に差があることがわかつた。

Rh＝Pt−50％Rh＞Pt−10％Rh ＞Pt＞Pt−50％Pd＞Pd、 実施例 ５ チヤンバ３の内面とグロープラグ１のヒータ部
に酸化セリウム層８を200Å、Pt−50％Rh触媒層
９を500Åコーテイングした。これらの部品を排
気量2200c.c.のエンジンに装着し、アイドル回転数
800rpmで吸気負圧と排気ガス中の炭化水素濃度
の関係を調査した。第４図にその結果を示す。チ
ヤンバ３とグロープラグ１のみでも触媒のない場
合（第４図の曲線Ｃ）や触媒のみで酸化セリウム
層８がコートされていない場合（第４図の曲線
Ｂ）より本考案（第４図の曲線Ａが効果がより大
きいことがわかる。

上記の各実施例に示した試験により、本考案の
触媒を担持したエンジン部品によるときは、つぎ
の種々の効果が得られる。

第一に、単に触媒を塗布する場合等に比べて、
HC低減効果が促進されることである。そもそも
燃焼室壁面に触媒を塗布する趣旨は、燃焼の反応
速度、着火速度を早めるためであり、着火の化学
反応を促進して完全燃焼させ、HC低減をはかる
ことにある。白金系触媒を鋳物の上に塗布すると
次第に合金化合物を作り、白金等の触媒能力が落
ちるが、本考案のように酸化セリウムを下に塗布
した場合は触媒層が酸化セリウム層によつて鋳物
から遮断されるので、白金系の合金層を作ること
はなく、触媒能力は維持され、HC低減効果が促
進されるものと考えられる。

第二の効果は、高価な白金系触媒の使用量が軽
減されることである。触媒の劣化が小なく有効に
触媒機能を果たすので、それだけ触媒使用量が減
り、コストダウンに寄与できる。

第三の効果は、耐久性が向上することである。
前記の如く、触媒と鋳物との合金化合物形成が阻
止されるので、触媒の機能が長期間維持され、耐
久性を向上させることができる。

第四の効果は着火遅れをなくし、ノツキングの
発生を抑制することである。触媒機能の向上によ
つて燃料のふき始めから着火までの時間を小にす
ることにより、燃焼室内の燃料のたまりすぎによ
る急激燃焼の発生を防ぎ、ノツキングの発生を阻
止することにも寄与することができる。

第五の効果は、本考案によりアイドル時吸気し
ぼりを大きくしても燃料が安定することである。
したがつて、デイーゼルエンジンでとくに問題に
なるアイドル騒音を小さくすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案のエンジン部品が適用されたデ
イーゼルエンジンの断面図、第２図はエンジン部
品の表面の拡大断面図、第３図はHC低減効果の
特性図、第４図は別のHC低減効果の特性図、で
ある。 １……グロープラグ、２……インジエクタ、３
……チヤンバ、４……バルブ、５……排気ポー
ト、６……ピストン、７……水冷ジヤケツト、８
……酸化セリウム層、９……触媒層。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 燃焼室壁面を構成する、グロープラグ、ピスト
   ン、チヤンバ、バルブ、シリンダヘツド、シリン
   ダロツクの何れか一以上の、鉄系鋳物から成るデ
   イーゼルエンジン部品に、酸化セリウムをコーテ
   イングして酸化セリウム層を形成し、その上に白
   金族金属から成る触媒をコーテイングして触媒層
   を燃焼室壁面から酸化セリウム層によつて遮断さ
   れるように形成したことを特徴とする触媒を担持
   したエンジン部品。