JPH0119048B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、直噴式デイーゼル機関等の内燃機関
におけるピストンの上死点時における無駄容積を
減少させて燃焼不完全ボリユームを極力すくなく
することのできる内燃機関の燃焼室に関するもの
である。

従来の直噴式デイーゼル機関等においてはピス
トンの頂部とシリンダヘツドの下面との間に介設
されるヘツドガスケツトの締付時の厚さのバラツ
キや、ピストン、ピストンピン、コンロツド、ク
ランクシヤフト等の寸法上のトレランス等の積算
誤差を考慮した場合、ピストンのトツプクリアラ
ンスは0.6〜1.0mm程度取るのが普通である。

従つて、ピストンの頂部に必然的に燃焼に直接
関与しない空間が生ずる。この空間は不完全燃焼
ボリユーム、即ちデツドボリユームと称するもの
であつて、この空間は例えば頂部に凹部を形成し
たピストンにおいてはこの凹部の上方除いた部分
がそれに相当するものである。また前記のように
凹部がないピストンの場合にはピストンの周縁部
とヘツドガスケツトのシリンダボアに相当する穴
の内面との間の空間がこれに相当するものであ
る。

前記のような理由で通常の内燃機関においては
デツドボリユームが必然的に生ずるが、このデツ
ドボリユームがあるがために圧縮率が低下して燃
焼効率の向上を妨げており、不完全燃焼を起す欠
点がある。

従つて、機関の燃焼効率を向上させるために
は、このデツドボリユームをできるだけ減少させ
ることが望ましいことは明らかである。特に小排
気量の直噴式デイーゼル機関においては、前記の
弊害が著しく、排気スモーク及び機関出力の低下
の原因となつている。

そこで、本発明は内燃機関のピストンの上死点
位置におけるピストンとシリンダヘツドとの間の
デツドボリユームを極力減少させて、その機関の
排気スモーク低下および機関出力の向上を図るこ
とのできる燃焼室を提供するものである。

前記目的を達成するための本発明は、内燃機関
のシリンダヘツドとシリンダとの間に形成された
燃焼室おいて、前記シリンダに嵌合されたピスト
ンの頂部に対向する前記シリンダヘツドの下面に
凹凸部を設けた薄板状のスペーサーを臨ませ、こ
のスペーサーを機関の作動時にピストンにより押
圧して燃焼室内の間隙を減少するように構成する
と共に、前記スペーサーの少なくともピストン側
に向かう表面に耐熱性のコーテイング層を形成し
たことを特徴とする内燃機関の燃焼室である。

燃焼室の上部、即ちシリンダヘツドとシリンダ
ボデイとの間に介在するヘツドガスケツトを燃焼
室内まで延長し、この延長部分をピストンが作動
した際にその上部で押圧することによつてデツド
スペースを減少することを本発明者等が既に開発
中である。この構造の燃焼室は、現物合せによつ
て燃焼室のデツドボリユームを調整するために圧
縮効率を向上させるためには非常に有効な手段で
ある。

本発明は、この優れた技術を更に向上させるた
めに得られたものであつて、特に燃焼室内の上部
に設けることによつてデツドボリユームを減少す
ることのできるスペーサーの構造を改良した点に
特徴がある。

以下図面を参照して本発明の実施例を説明す
る。

第１図及び第２図は本発明の第１の実施例を示
す燃焼室を形成するシリンダヘツドとエンジン本
体との間に設けられるヘツドガスケツトの平面図
と断面図で、ヘツドガスケツト１は、ガスケツト
本体２とこれの一面に設けたスペーサー３とから
構成されている。

ガスケツト本体２は通常エンジン本体とシリン
ダヘツドとの間に挿入されるガスケツトであり、
本発明はこのガスケツト本体２に更に平板状のス
ペーサー３を積層して構成したことを特徴とする
ものである。

第２図に示すようにガスケツト本体２は通常の
ヘツドガスケツトの形状を有しているが、シリン
ダボアに相当する部分に穴６が切り抜かれ、この
穴６内にスペーサー３の一部が突出して形成され
ている。またこのスペーサー３には所定の個所に
ボルト穴１１、水穴１２およびオイル穴１３がそ
れぞれ設けられている。

スペーサー３は、第１図にその断面を示すよう
に平板３１に側面から見て前記穴６内に突出する
部分に波形（ビード状）の凹凸３２を平坦部３３
を挟んで同心円的に形成したもので、この凹凸３
２と平坦部３３とは燃焼室４内に突出した部分の
全面に亙つて形成されている。

ガスケツト本体２の厚さＴは、通常1.0〜1.4mm
程度であり、また平板状のスペーサー３の厚さｔ
は0.2〜0.3mm程度であり、前記凹凸３２の高さＨ
は1.6〜2.0mm程度であるのが好ましい。

スペーサー３の機能としては、ピストンが作動
しない初期段階においてこのピストンの頂部とシ
リンダヘツドの下面との間に形成される間隙より
も大きい厚さ（高さＨ）を有し、ピストンが作動
した場合にこのスペーサー３が押圧されて変形し
た燃焼室４内のデツドボリユームを最小に保持す
るように変形されるものであることが必要であ
る。

更にこのスペーサー３の材料としては、ピスト
ンと頂部とシリンダヘツドとの間で押圧された場
合に、ピストンあるいはシリンダヘツドに損傷を
与えることがなく変形が可能であり、またその変
形後にその形状を保持する程度の強度を有すると
共に、燃焼室内の高温度に耐える耐熱性と強度と
を有するものであることが必要である。

具体的には0.2〜0.3mmの厚さを有するステンレ
ス鋼板、ニツケル鋼板を主体とした耐熱鋼板等が
適している。

また本発明の燃焼室の上部に設けられるガスケ
ツトを構成するスペーサー３は、燃焼室内に設け
られてそこに生ずるデツドボリユームを除去する
ものであるのであるが、このスペーサー３自体で
このデツドボリユームのほとんどを除去すること
は困難である。従つてこの点を補うために内燃機
関を作動した場合にデツドスペースが最小になる
ように構成することが好ましい。

本発明に係るスペーサー３はこの要求を満足す
るために第１図のように断面が波状の凹凸に形成
されている。更に本発明においては、特にこのス
ペーサー３の少なくとも下面にコーテイング層５
を設けて前記凹凸３２の間に生じている間隙を埋
めることに特徴がある。

前記コーテイング層５は少なくともスペーサー
３の下面に設ける必要があるが、第１図のように
上面にもコーテイング層５ａを設けてもよいこと
は明らかである。

このコーテイング層５，５ａはピストンが上死
点まで上昇した際にその上面とシリンダヘツドの
下面とで押圧されるとそれらの両者で形成される
間隙に合つて変形する機能（現物合せ的に変形す
る機能）を有する必要がある。

従つて、このコーテイング層としては、耐熱性
があり、またピストンの押圧力によつて簡単に変
形すると共に、スペーサー３との間に接着力を有
するものであることが必要である。

前記コーテイング層に構成する材料としては具
体的にはポリイミド、シリコン、弗素系樹脂等の
耐熱樹脂や自己消火性等の特性を有する樹脂や、
場合によつてはジルコニヤ系のセラミツク等を使
用することができる。

また前記コーテイング層を構成する材料として
は、熱硬化性のものであつてもよい。この特性
は、内燃機関を組立てた状態においては変形が簡
単にできるので、ピストン或いはシリンダヘツド
に大きな力を与えることを防止することが可能で
あるが、一旦内燃機関が作動するとその燃焼によ
つて発生する熱によつて前記コーテイング層が硬
化して燃焼室の上部構造を構成する材料の一部と
なるものを選定する。このようにコーテイング層
が初期段階においては軟質であるが、内燃機関が
始動した際には次第に硬化する特性は内燃機関に
不要な応力を与えない意味において重要である。

このコーテイング層はスペーサーの表面に形成
した凹凸を潰してデツドボリユームを減少する作
用をするものであつて、ある程度の弾性とスペー
サーに対する密着性のある材料が選定される。

第３図は第２の実施例を示すもので、第１図の
スペーサー３の場合には凹凸３２の間に平坦部３
３があつたが、この実施例においては連続的に波
形の凹凸３２が形成されており、更にこの凹凸３
２の間にはコーテング層５，５ａが充填されてい
る。

なお、第１図の実施例とこの第３図の実施例と
は共にコーテイング層５，５ａを両面に設けたス
ペーサー３をガスケツト本体２の上面に積層した
ものを示したが、このスペーサー３の積層位置は
特に限定的ではない。

第４図は、第３の実施例を示すもので、第１図
に示したコーテイング層５，５ａを両面に設けた
スペーサー３をガスケツト本体２の下側に積層し
たものを示している。

第５図は第４の実施例を示すもので、第１図及
び第４図に示した実施例においては、燃焼室側に
凹凸３２を突出したものを示したがこの実施例に
おいては燃焼室の上方に向かつて凹部３２ａが形
成されている。

第６図は本発明に係る燃焼室の概略形状を示す
もので、シリンダ２０の上部にヘツドガスケツト
１を介してシリンダヘツド２１を積層してボルト
等で固定する。

このガスケツト１は第１図に示したようにガス
ケツト本体２の上面にコーテイング層５，５ａを
両面に設けたスペーサー３が積層されたものであ
る。またシリンダ２０の内部にはピストン２２が
往復自在に収容されている。

本発明における燃焼室は前記第６図のように構
成され、燃焼室２３の上部に突出したスペーサー
３に凹凸を形成し、少なくともこの凹凸の燃焼室
２３側を充填するようにコーテイング層５を設け
ているので、次のような作用効果を奏することが
可能である。

本発明に係る燃焼室を有する内燃機関は、ピス
トン２２が作動する際にそのピストン２２の上面
と燃焼室２３を構成するシリンダヘツド２１の下
面との間で前記コーテイング層５，５ａを有する
スペーサー３を押圧して変形するので、燃焼室２
３内のデツドボリユームを最小限に保持すること
ができるのである。

本発明の重要な構成要件であるスペーサーは金
属板を凹凸状に加工し、少なくともこれの下側の
表面に耐熱性のコーテイング層を設けているの
で、このスペーサーの表面は平坦化されており、
しかもピストンの上部で押圧されてその形状がト
レースされたような状態（現物合せの状態）にな
つているので、ピストンの上部のデツドスボリユ
ームがかなり減少することが可能である。

なお、実施例においては図示しなかつたが、ピ
ストンの上面の中央部には燃焼効率を向上するた
めに窪み等が形成されているものがあるがこのよ
うなピストンの場合には、当然その窪みを考慮し
た構造のスペーサーを設計する必要がある。

本発明は前記実施例のようにシリンダヘツドと
シリンダボデイとの間に介在するヘツドガスケツ
トを通常のガスケツト本体とスペーサーとの積層
体で構成し、このスペーサーに凹凸を形成して容
易に変形ができるようにし、更にこのスペーサー
の表面の凹凸を埋めるように耐熱性のコーテイン
グ層を設けておき、ピストンを作動させた際に前
記スペーサーをピストンの上死点においてその上
面とシリンダヘツドの下面との間で押圧して変形
するように構成したことに特徴がある。

前記のように本発明は構成したことによつてピ
ストンが上死点に上昇した際に、その上面とシリ
ンダヘツドの下面との間に形成される間隙を極力
減少することが可能となり、その結果燃焼室内の
デツドボリユームが生ずるのを防止することがで
きるので、圧縮率が従来の内燃機関に比較して著
しく向上する。

従つて本発明に係る燃焼室を有する内燃機関
は、燃焼効率が向上し排気ガス中の有害成分を減
少することができる。

また本発明を実施する際にはヘツドガスケツト
を前記のように複合構造に形成すればよいので、
従来の内燃機関の構造を変更することなく実施す
ることができるのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を実施するための複合構造のガ
スケツトの一部を示す断面図、第２図はヘツドガ
スケツトの平面図である。第３図、第４図および
第５図は第２、第３、第４の実施例を示すヘツド
ガスケツトの一部を示す断面図であり、更に第６
図は本発明に係る内燃機関の燃焼室の要部の一例
を示す断面図である。 １……ヘツドガスケツト、２……ガスケツト本
体、３……スペーサー、２０……シリンダ、２１
……シリンダヘツド、２２……ピストン、２３…
…燃焼室、３１……平板、３２……凹凸、３３…
…平坦部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 内燃機関のシリンダヘツドとシリンダとの間
   に形成された燃焼室において、前記シリンダに嵌
   合されたピストンの頂部に対向する前記シリンダ
   ヘツドの下面に凹凸部を設けた薄板状のスペーサ
   ーを配設し、このスペーサーを機関の作動時にピ
   ストンにより押圧して燃焼室内の無駄容積を減少
   するように構成すると共に、前記スペーサーの少
   なくともピストン側に向かう表面に耐熱性のコー
   テイング層を形成したことを特徴とする内燃機関
   の燃焼室。