JPH0217150Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この考案はエンジンの副室、特に周囲をセラミ
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
温に保持することが重要であり、そこで、例えば
実開昭56−11322号公報に開示されているように、
副室の周囲に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。そして、セラミツク
材のうちでも、特に断熱性に優れたジルコニアを
使用したいという要望がある。

然るにセラミツク材は断熱性に優れている反
面、衝撃力等の外力に対して極めて極い性質を有
し、そのため副室をセラミツク材で形成する場
合、これをエンジン本体のシリンダヘツド等に設
けられる凹部に嵌め込む時に該凹部の周壁等に当
てて被損させ易く、また運転時にはシリンダヘツ
ドとセラミツク材の熱膨張差によつて該セラミツ
ク材が上記凹部の内壁面に干渉圧迫されてクラツ
クが発生する等の問題があつた。特に、セラミツ
ク材としてジルコニアを使用した場合には、この
ジルコニアは断熱効果は良いものの熱膨張率の大
きい素材であるため、クラツクが発生し易くなる
という難点がある。

（考案の目的） 本考案は、副室の周囲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、該副室をエンジン本体の嵌合凹部に組付ける
際の破損、或いは運転中におけるクラツクの発生
等を防止することを主たる目的とする。

また本考案においては、上記目的の達成手段と
して断熱性を有する発泡金属製ガスケツトを用
い、これにより副室の断熱保温効果の一層の向上
を図ることを第２の目的とする。

（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をセラミツク
材で構成するエンジンの副室構造において、金属
製の環状支持部材の内側に上記副室を形成するセ
ラミツク材を、その上部が上記支持部材より突出
するように嵌合して中空状の副室構造体を構成
し、この副室構造体における上記セラミツク材を
ジルコニアで形成すると共に、該セラミツク材の
上記支持部材より突出した上部に燃料噴射ノズル
から噴射される燃料噴流が導入される貫通孔とグ
ロープラグが挿通される貫通孔とを設け、かつエ
ンジン本体における上記副室構造体が嵌合される
嵌合凹部の内壁面と、上記セラミツク材における
支持部材より突出した上部との間に発泡金属製ガ
スケツトを介在させたことを特徴とする。

上記の構成によれば、上記発泡金属製ガスケツ
トは、副室構造体の組付け時及びエンジンの運転
時に、該構造体における上記支持部材より突出す
るセラミツク材の上部と、エンジン本体における
上記嵌合内壁面との間で緩衝部材として作用する
ので、組付け時におけるセラミツク材の破損が防
止されるだけでなく、特に断熱性を考慮してジル
コニアでセラミツク材を形成した場合において
も、運転時におけるジルコニアの熱膨張に起因す
るクラツクの発生が効果的に防止されることにな
る。また、該発泡金属製ガスケツトは組織内に空
気を保持しているので、セラミツク材と嵌合凹部
内壁面との間に空気層が形成されることになり、
これにより副室に対する断熱効果が一層向上する
と共に、セラミツク材の内外面間の温度差が小さ
くなつて該セラミツク材における熱応力の発生が
軽減される。しかも、形状保持性が良いので耐久
性が向上する。

尚、前記公報にはセラミツク製口金と副室用穴
の段部との間にガスケツトを介在させた構成が示
されているが、このガスケツトは副室内のガスシ
ール用であつて、本考案における発泡金属製ガス
ケツトとは使用目的が相違し、また本考案のよう
な副室に対する断熱作用を向上させるものではな
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は金属製の環状支持部材
１０と、該支持部材の内側に焼きばめされたセラ
ミツク材１１とで構成され、該セラミツク材１１
の内部が副室７とされている。そして、支持部材
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、セラミツク材１１の支持部材１０より突
出した上部には貫通孔１２，１３が設けられ、シ
リンダヘツド３に装着された燃料噴射ノズル１４
から噴射される燃料噴流が一方の貫通孔１２から
副室７内に導入され、また他方の貫通孔１３には
始動時に副室７内を予熱するグロープラグ１５が
挿通されるようになつている。

然してこの副室構造体８におけるセラミツク材
１１の支持部材１０から露出した上面１１ａと、
シリンダヘツド３における嵌合凹部９の天井面９
ａとの間にはガスケツト１６が介在されている。
このガスケツト１６は、例えばニツケル又はニツ
ケルクローム合金等を材料として面密度0.1〜0.3
ｇ／cm²に発泡させてなる発泡金属で形成され、第
２図に示すようにセラミツク材１１の上面１１ａ
に沿うように形成されていると共に、該セラミツ
ク材１１における貫通孔１２，１３に対応させて
孔１６ａ，１６ｂが形成されている。

尚、この実施例では、セラミツク材１１が噴孔
６が設けられた下部１１′と貫通孔１２，１３が
設けられた上部１１″とに分割されていると共に、
両部１１′，１１″の材質として、高温の燃焼ガス
と低温の新気に交互に曝される下部１１′はサー
マルシヨツクに強い窒化珪素が用いられ、またシ
リンダヘツド３との間の断熱作用が要求される上
部１１″は特に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。

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１４から燃料
が噴射される。この燃料は副室７内に直ちに着火
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
れたセラミツク材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。

然して上記セラミツク材１１は衝撃力等に弱い
ため、シリンダヘツド３の嵌合凹部９に副室構造
体８を嵌挿する場合において支持部材１０から露
出した上部が上記凹部９の周壁等に直接当接した
時に容易に破損することになる。しかし、このセ
ラミツク材１１の上面１１ａと凹部９の天井面９
ａとの間には発泡金属製ガスケツト１６が介在さ
れ、組付せ時にはセラミツク材上面１１ａ上に該
ガスケツト１６を被せた状態で嵌挿されるから、
該セラミツク材上面１１ａが保護されてシリンダ
ヘツド３側に直接当接することが防止され、また
当接時の衝撃がガスケツト１６によつて緩和され
ることになる。これにより、セラミツク材１１の
組付け時における破損が防止される。

また、セラミツク材１１ないし副室構造体８を
シリンダヘツド３の嵌合凹部９内に組付けた後に
おけるエンジン１の運転時には、シリンダヘツド
３の熱膨張率が大きいため、上記凹部９の天井面
９ａが下方に熱変形してセラミツク材１１の上面
１１ａを下方に押圧しようとする。しかし、該上
面１１ａと上記凹部天井面９ａとの間に介在され
た発泡金属製ガスケツト１６が上記押圧力を吸収
するため、セラミツク材上面１１ａに大きな力が
作用することが防止され、これにより該セラミツ
ク材上部におけるクラツクの発生が防止される。

更に、上記ガスケツト１６はその組織内に空気
を保持しているから、セラミツク材材上面１１ａ
とシリンダヘツド３側の凹部天井面９ａとの間に
空気層が形成されることになる。この空気層は断
熱層として作用し、副室７内に対する断熱保温効
果を一層向上させる。またセラミツク材１１の外
側に断熱層が形成されることにより該セラミツク
材１１の内外面間の温度差が小さくなり、これに
伴つて該セラミツク材１１における内外両面の熱
膨張差による内部応力の発生が軽減される。これ
によつても該セラミツク材１１におけるクラツク
の発生が防止される。

（考案の効果） 以上のように本考案によれば、エンジン本体に
おけるシリンダヘツド等に周囲をセラミツク材で
形成した副室が設けられるエンジンにおいて、金
属製の環状支持部材の内側に、その上部が該支持
部材より突出するようにセラミツク材を嵌合して
中空状の副室構造体を構成すると共に、エンジン
本体における上記副室構造体が嵌合される嵌合凹
部の内壁面と、上記セラミツク材における支持部
材より突出した上部との間に発泡金属製ガスケツ
トを介在させる構成としたことにより、セラミツ
ク材の組付け時や運転時に該セラミツク材と上記
嵌合凹部の内壁面等とが直接当接し或いは干渉す
ることがなくなつて、該セラミツク材の破損やク
ラツクの発生が防止される。特に、本考案では上
記セラミツク材を熱伝導率の小さいジルコニアで
形成しているので、副室に対する優れた保温効果
が得られることになる。一方、ガスケツトとして
発泡金属製ガスケツトを使用したことにより、上
記ジルコニアの熱膨張が吸収されることになり、
特に運転時におけるセラミツク材のクラツクの発
生が効果的に防止されるばかりでなく、その優れ
た形状保持性によつて耐久性が向上するという利
点もある。また、上記発泡金属製ガスケツトの断
熱作用により、副室に対する保温効果が一層向上
し、またセラミツク材における熱応力の発生が軽
減されることになる。更に、組付けた時にセラミ
ツク材を破損するおそれがなくなるから、該セラ
ミツク材の組付け作業が容易化され、該作業の作
業性が向上する。

【図面の簡単な説明】

第１，２図は本考案の第１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図は副室構造体及びガスケツトの斜視図
である。 １…エンジン、５…主燃焼室、６…噴孔、７…
副室、８…副室構造体、９…嵌合凹部、１０…環
状支持部材、１１…セラミツク材、１１″…上部、
１２、１３…貫通孔、１４…燃料噴射ノズル、１
５…グロープラグ、１６…発泡金属製ガスケツ
ト。

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をセラミ
   ツク材で構成するエンジンの副室構造であつて、
   金属製の環状支持部材の内側に上記副室を形成す
   るセラミツク材を、その上部が上記支持部材より
   突出するように嵌合して中空状の副室構造体を構
   成し、この副室構造体における上記セラミツク材
   をジルコニアで形成すると共に、該セラミツク材
   の上記支持部材より突出した上部に燃料噴射ノズ
   ルから噴射される燃料噴流が導入される貫通孔と
   グロープラグが挿通される貫通孔とを設け、かつ
   エンジン本体における上記副室構造体が嵌合され
   る嵌合凹部の内壁面と、上記セラミツク材におけ
   る支持部材より突出した上部との間に発泡金属製
   ガスケツトを介在させたことを特徴とするエンジ
   ンの副室構造。