JPH0134662Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案はエンジンの副室、特に周壁をセラミツ
ク材で形成した副室の構造に関する。

（従来技術） 自動車用等のエンジンにおいては、燃焼室を主
燃焼室と該主燃焼室に噴孔を介して連通する副室
とで構成し、該副室内に燃料噴射ノズルから燃料
を噴射して着火させると共に、半燃焼状態のガス
を主燃焼室に噴出して拡散燃焼させるようにした
所謂副室式の燃焼方式が採用されることがある。

この燃焼方式においては、炭化水素等の未燃焼
ガスの排出を抑制する等のために上記副室内を高
温保持することが重要であり、そこで副室の周囲
を断熱性に優れたセラミツク材で形成することが
試みられている。

然して、上記のように副室の周囲をセラミツク
材で形成するようにした場合、該セラミツク材
は、エンジン運転時に自らの断熱作用によつて副
室に面する内面側が高温、外面側が低温の状態と
なり、この内外面の温度差に基づいて内面側が圧
縮応力、外面側が引張応力となるような熱応力が
発生する。その場合に、上記内外面の温度差はセ
ラミツク材が厚くなるほど大きくなり、これに伴
つて発生する熱応力も大きくなる。ところが、セ
ラミツク材は断熱性に優れている反面、熱応力、
特に引張応力に対して脆く、そのため上記のよう
に副室をセラミツク材で形成した場合、引張応力
が作用するセラミツク材の外面側からクラツクが
発生し或いは破損するという問題があつた。

尚、副室の周囲をセラミツク材で覆うものとし
て、例えば実開昭54−45814号公報に開示された
ものがある。これはシリンダヘツドに設けられた
凹部に金属製のドームを装着することにより副室
を形成するようにしたもので、その場合にこの金
属製のドームの表裏面に無機質断熱膜（セラミツ
ク）を設けたものである。しかし、上記金属製の
ドームの表裏面に設けられる無機質断熱膜はいず
れも単層であると共に、上記ドームは金属製であ
つて断熱作用を有しないから、全体として副室に
対する断熱保温作用が十分でない。

（考案の目的） 本考案は、副室の内壁をセラミツク材で形成す
る場合における上記のような問題に対処するもの
で、上記副室内壁を薄肉のセラミツク材を複数枚
重ね合せてなる多層構造とすることにより、全体
として所要の断熱性を確保すると共に、セラミツ
ク材の各層については内外面の温度差ないし熱応
力を小さくすることにより、該セラミツク材の破
損やクラツクの発生を防止することを目的とす
る。

（考案の構成） 即ち、本考案に係るエンジンの副室構造は、主
燃焼室に噴孔を介して連通する副室の内壁を、薄
肉のセラミツク材を複数枚重ね合せることにより
多層構造としたセラミツク壁で構成するようにす
る。

このような構成によれば、上記多層構造を形成
する薄肉の各セラミツク材については、その内外
面の温度差が小さくなり、従つて該温度差に基づ
いて生ずる熱応力も小さくなる。これにより、多
層構造を形成する各セラミツク材の外面側に大き
な引張応力が生じることはない。

また、セラミツク壁は全体として所要の厚さが
確保されるから副室に対する断熱保温作用が低下
することはない。

（実施例） 以下、本考案の実施例を図面に基づいて説明す
る。

第１図に示すように、エンジン１は燃焼室とし
て、シリンダブロツク２とシリンダヘツド３とピ
ストン４とによつて形成された主燃焼室５と、シ
リンダヘツド３内に設けられて噴孔６を介して主
燃焼室５に連通された副室７とを有する。この副
室７は、第２図に示すように予め組立て一体化さ
れた中空状の副室構造体８をシリンダヘツド３に
設けられた嵌合凹部９に嵌挿固着することにより
設けられるが、該構造体８は上部がドーム状とさ
れた金属製の保持部材１０と、該保持部材１０の
内側に焼きばめ等によつて嵌め込まれたセラミツ
ク壁１１とで構成され、該セラミツク壁１１の内
部が副室７とされている。そして、保持部材１０
の下端部に設けられた鍔部１０ａが上記シリンダ
ヘツド３における凹部９の入口部に圧入されるこ
とにより該シリンダヘツド３に固着されるように
なつている。

また、シリンダヘツド３には副室７内に燃料を
噴射する燃料噴射ノズル１２と、エンジンの始動
時に該副室７内を予熱するグロープラグ１３とが
装着されていると共に、上記燃料噴射ノズル１２
から噴出される燃料の噴流を副室７内に導入する
ため、またグロープラグ１３の先端部を副室７内
に突入させるために、上記副室構造体８を構成す
る保持部材１０及びセラミツク壁１１の上部には
貫通孔１４，１５が形成されている。

然して、上記副室構造体８における副室７の周
囲を構成するセラミツク壁１１は噴孔６が設けら
れた円板状の下部セラミツク壁１６と、燃料噴射
ノズル１２等が臨む貫通孔１４，１５が設けられ
且つ下面が開口した略球状の上部セラミツク壁１
７とから構成されていると共に、該上部セラミツ
ク壁１７が、例えばインジエクシヨン法やラバー
プレス法で形成された薄肉のセラミツク材１７₁
〜１７₄を重ね合せてなる多層構造とされている。

ここで、この実施例においては、上部セラミツ
ク壁１７は４層構造とされ、全体として副室７に
対する所要の断熱保温作用が得られる厚さとされ
ていると共に、最も内側の層を形成するセラミツ
ク材１７₁には耐熱性に優れた窒化珪素が、他の
層を形成するセラミツク材１７₂，１７₃，１７₄
には断熱性に優れたジルコニア（部分安定化ジル
コニア）が用いられている。一方、高温の燃焼ガ
スと低温の新気とに交互に曝される下部セラミツ
ク壁１６にはサーマルシヨツクに強い窒化珪素が
用いられている。

また、上部セラミツク壁１７は製造上の理由で
ドーム状の上半部１７′と環状の下半部１７″とに
分割され、夫々が複数の薄肉セラミツク材１７₁
〜１７₄により形成されていると共に、上半部１
７″に設けられる貫通孔１４，１５の周囲及び下
半部１７″の下端部が結束リング１８…１８で結
束され、該部分からの破損が防止されている。更
に、下すぼみとなつている下半部１７″の外周に
生じる空間が断面楔状の補助セラミツク材１９で
埋められている。

上記の構成によれば、エンジン１の運転時に副
室７内には圧縮行程時に主燃焼室５から噴孔６を
通つて空気が押し込められて渦流が形成されると
共に、圧縮行程から膨張行程に移行する際の所定
時期に該副室７内に燃料噴射ノズル１２から燃料
が噴射される。この燃料は副室７内で直ちに着火
されると共に、半燃焼状態のガスとなつて上記噴
孔６から主燃焼室５に噴出され、該主燃焼室５に
おいて更に燃焼してピストン４を押し下げる。そ
の場合に、上記副室７はその全周囲を断熱性に優
れたセラミツク壁１１で覆われているから、内部
が高温に保持されて上記燃料の着火、燃焼が良好
に行われる。

然して、副室７の周囲を形成するセラミツク壁
１１は自らの断熱作用によつて副室７側の内面が
高温、外面が低温の状態となつて、内外面間に大
きな温度差が生じる。この温度差は副室７に対す
る保温効果を高めるべくセラミツク壁１１を厚く
するほど大きくなり、セラミツク壁が単層の場合
は、これに伴つて該セラミツク壁に生じる熱応力
も大きくなる。そして、特に大きな熱応力が生じ
た場合、該応力によつてセラミツク壁が破損した
りクラツクが生じたりする。

しかし、副室７の周囲を形成する上部セラミツ
ク壁１７は薄肉のセラミツク材１７₁，１７₂…を
複数枚重ねることにより多層構造とされているの
で、最内層のセラミツク材１７₁の内面と最外層
のセラミツク材１７₄の外面との間には大きな温
度差が生じるが、夫々の層については各セラミツ
ク材１７₁，１７₂…の内外面の温度差は小さく、
従つて各セラミツク材１７₁，１７₂…に生じる熱
応力も小さくなる。これにより上部セラミツク壁
１７に破損やクラツクが発生するのが防止される
ことになる。

また、上部セラミツク壁１７は全体として所要
の厚さが確保され、副室７に対する十分な断熱保
温効果が得られることになる。

（考案の効果） 以上のように本考案によれば、主燃焼室に噴孔
を介して連通する副室の周囲をセラミツク壁で構
成する副室構造において、該セラミツク壁を薄肉
のセラミツク材を複数枚重ね合せた多層構造とす
る構成としたから、副室に対する所要の断熱保温
効果が得られると共に、該セラミツク壁を構成す
る各セラミツク材についてはその内外面間の温度
差が小さくなり、これに伴つて各セラミツク材に
生ずる熱応力も小さくなる。これにより、この種
の副室構造におけるセラミツク壁の破損やクラツ
クの発生が防止されることになる。

【図面の簡単な説明】

図面は本考案の実施例を示すもので、第１図は
エンジンにおける副室周辺の縦断面図、第２図は
副室構造体の一部縦断斜視図である。 １……エンジン、５……主燃焼室、６……噴
孔、７……副室、１１，１７……セラミツク壁
（上部セラミツク壁）、１７₁〜１７₄……薄肉のセ
ラミツク材。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 主燃焼室に噴孔を介して連通する副室の周囲を
   セラミツク壁で構成するエンジンの副室構造であ
   つて、上記セラミツク壁が薄肉のセラミツク材を
   複数枚重ね合せてなる多層構造とされていること
   を特徴とするエンジンの副室構造。