JPH0217151Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この本考案はデイーゼルエンジ等における副室
の構造に関し、特に副室内壁をセラミツクで形成
した構造の改良に関するものである。

（従来技術） 従来から、主燃焼室に連通する副室を備えたエ
ンジンは種々知られており、例えばデイーゼルエ
ンジンでは、主燃焼室から噴口を通して副室に空
気を流入させ、副室に渦流を生じさせた状態で燃
料を副室内に噴射して着火させるようにした渦室
式のものが広く用いられている。この種のエンジ
ンにおいては、上記副室からの熱の放散を防止し
て副室の温度を高く保つことが低温時の着火性の
向上や半失火の防止に有効であり、とくにシリン
ダヘツドが熱伝導性の高いアルミ合金で形成され
る場合、副室からの熱の放散を防止することが強
く要望される。このため断熱性にすぐれたセラミ
ツク部材によつて副室の内壁を形成したものが開
発されている。

また副室内壁をセラミツク部材で形成する場合
に特開昭57−10723号公報に示されるようにセラ
ミツク部材の加工を容易にするとともに加工時の
損傷を防止する等の目的で、セラミツク部材を噴
口部とキヤビテイ部とに予め分割して成形し、こ
の両部の外周に金属製のスリーブを焼きばめ等で
嵌着することにより、これらを一体化するととも
にセラミツク部材に圧縮応力を付与するようにし
たものが知られている。このようにセラミツク部
材に予め圧縮応力を付与しておけば、エンジン作
動中の熱応力に起因したクラツクの発生を防止す
ることもできる。つまりセラミツクは金属と比べ
て引張り強度が低いため、副室内の温度が上昇し
たときのセラミツク部材の内側と外側との温度差
によつてセラミツク部材の外周部に引張り応力が
作用した場合にクラツクが生じ易くなるが、予め
圧縮応力を付与しておけば上記の引張り応力が抑
制される。なお、上記公報では副室内壁のうちで
噴口部と下部周壁とだけをセラミツク部材で形成
しているが、断熱効果をさらに高めるため副室内
壁全体をセラミツク部材で形成するようにしたも
のも提案されており、この場合もセラミツク部材
を予め複数部分に分割し、金属スリーブ等で圧縮
応力を付与しつつ一体化するようにしている。

ところでこのような構造においては、上記金属
スリーブの熱膨張率がセラミツク部材よりも高
く、またセラミツク部材を分割構造とする場合で
特に耐熱衝撃性が要求される部分とそれ以外の部
分とを別種のセラミツク部材で形成するような場
合にはこれらの部分の熱膨張率も異なるので、セ
ラミツク部材およびスリーブの温度が変化すると
上記の圧縮応力も変化する。このため、上記のよ
うな熱膨張率の相違を吸収してセラミツク部材に
常に均一な圧縮応力を付与するような手段が望ま
れていた。

（考案の目的） 本考案はこれらの事情に鑑み、副室の内壁を形
成するセラミツク部材に均一な圧縮応力を付与
し、セラミツク部材の外周を覆う保持部材が熱膨
張してもセラミツク部材に付与される圧縮応力が
低下することを防止して、セラミツク部材にクラ
ツクが発生することをより確実に防止することの
できるエンジン副室構造を提供するものである。

（考案の構成） 本考案は、主燃焼室と連通する副室を備え、こ
の副室の内壁がセラミツク部材で形成され、この
セラミツク部材の外周を覆う支持部材がセラミツ
ク部材より熱膨張率の大きい材料で形成されてい
るエンジンの副室構造において、上記セラミツク
部材とその外周を覆う支持部材との間に、温度上
昇に伴つて厚さ方向に膨張するマツト状の熱膨張
部材が介在し、この熱膨張部材を介して上記支持
部材から上記セラミツク部材に均一な圧縮応力が
付与されている構造としたものである。この構造
によると、予め上記セラミツク部材に上記支持部
材から上記熱膨張部材を介して圧縮応力が付与さ
れるとともに、温度上昇時にも、厚さ方向に熱膨
張する熱膨張部材がセラミツク部材に対する圧縮
力を増大する作用を有効に発揮し、上記支持部材
の熱膨張による圧縮力の低下が補われる。

（実施例） 第１図は渦室式デイーゼルエンジンに適用され
る副室構造の一実施例を示す。これらの図におい
て、１はシリンダブロツク、２はシリンダヘツド
であり、両者はアルミ合金等で成形されている。
上記シリンダブロツク１のシリンダ孔３にはピス
トン４が挿入され、このピストン４の上方に主燃
焼室５が形成されている。一方、シリンダヘツド
２の側辺近傍部には、噴口７を介して主燃焼室５
と連通する副室（渦流室）６が設けられている。
またこの副室６内の所定位置に向けて燃料を噴射
する燃料噴射弁８と、先端が副室６内に突入した
始動時の予備加熱用のグローブラグ９とがシリン
ダヘツド２に取付けられている。そしてピストン
４の作動に伴い、主燃焼室５から噴口７を通して
副室６内に空気が流入し、副室６内で空気が高圧
縮されるとともに渦流が生じた状態で燃料噴射弁
８から燃料が噴射されて自己着火し、その火炎が
上記噴口７から主燃焼室５に送り出されるように
なつている。１０は燃料噴射弁８の先端に装備さ
れたシール部材である。

上記副室６は、その内壁全体がセラミツク部材
１１で形成されている。このセラミツク部材１１
は、セラミツク材料のうちで耐熱衝撃性にすぐれ
た窒化ケイ素からなる部分と、これより耐熱衝撃
性は劣るが断熱性にすぐれた部分安定化ジルコニ
アからなる部分とを組合わせて形成することが望
ましい。例えば噴口７を有する下端壁１１ａと、
下部周壁１１ｂと、燃料噴射弁８を臨ませる貫通
孔１２およびグローブラグ９を挿通する貫通孔１
３を有する上部ドーム状壁１１ｃの三者に予めセ
ラミツク部材１１を分割し、噴口７付近に大きな
熱衝撃を受ける上記下端壁１１ａは窒化ケイ素
で、下部周壁１１ｂは部分安定化ジルコニアで、
また上部ドーム壁１１ｃは窒化ケイ素もしくは部
分安定化ジルコニアでそれぞれ成形しておき、こ
れら三者を接合して所定形状に形成する。あるい
はセラミツク部材を周壁中間部より下部と上部と
に予め２分割し、下部を窒化ケイ素で成形し、上
部を部分安定化ジルコニアで成形しておいてもよ
い。

上記セラミツク部材１１は金属等で形成された
シエル（支持部材）１４内に保持され、このシエ
ル１４の内周面とセラミツク部材１１の外周面と
の間には熱膨張部材１５が介在している。上記シ
エル１４は、セラミツク部材１１の下端面を除く
部材全体を覆うように形成され、その上端部付近
に、セラミツク部材１１の前記貫通孔１２，１３
に対応する貫通孔１６，１７が設けられている。
また上記熱膨張部材１５は、セラミツクフアイバ
ーまたはグラスフアイバー等の耐熱性繊維材に蛭
石またはバーミキユライト等の加熱膨張物質を混
入させてマツト状に形成したもので、温度上昇に
応じて厚さ方向に膨張する性質を有し、かつ弾力
性と耐熱性とを兼ね備えている。そして、この熱
膨張部材１５が、セラミツク部材１１の下部周壁
１１ｂと上部壁１１ｃの上端部を除く範囲の外周
とを囲繞するように装備され、その外側から上記
シエル１４がセラミツク部材１１に嵌着されるこ
とにより、熱膨張部材１５が圧縮された状態で、
この熱膨張部材１５を介してシエル１５からセラ
ミツク部材１１に圧縮応力が付与されている。

このようにして一体化されたセラミツク部材１
１とシエル１４と熱膨張部材１５とで副室用イン
サート１８が構成され、このインサート１８は、
シリンダヘツド２に形成された凹孔１９に対し、
シエル１４の下端縁部１４ａとシリンダヘツド２
とにそれぞれ設けられた位置決め用の小孔２０，
２１とこれらに結合するピン２２とで周方向の位
置決めがされた状態で嵌め込まれ、上記下端縁部
１４ａが凹孔１９の下端部内面に嵌着することに
よつてシリンダヘツド２に固定されている。

この副室構造においては、副室６内で着火、燃
焼が繰返されて副室６内の温度が上昇する場合
に、副室６の内壁がセラミツク部材１１で形成さ
れていることによつて保温性が高めらる。また、
このセラミツク部材１１には、前記シエル１４か
ら熱膨張部材１５を介して圧縮応力が付与されて
いるため、セラミツク部材１１の内側と外側との
温度差によつて生じる引張り応力が抑止され、セ
ラミツク部材１１にクラツクの発生することが防
止される。

上記シエル１４はセラミツク部材１１よりも熱
膨張率が高いので、シエル１４が直接セラミツク
部材１１の外周面に圧接させるような構造による
と、シエル１４が熱膨張したときにセラミツク部
材１１に対する圧縮力が低下するが、上記のよう
に熱膨張部材１５を介在させておけば、この熱膨
張部材１５は温度上昇に伴つてセラミツク部材１
１に対する圧縮力を増大させるため、シエル１４
の熱膨張による圧縮力の低下が補われる。また前
記のようにセラミツク部材１１が別種のセラミツ
ク材料を用いた複数部分１１ａ，１１ｂ，１１ｃ
からなつて、これらの部分の熱膨張率が異なる場
合でも、弾力性に富む上記熱膨張部材１５を介し
て均一な圧縮力がセラミツク部材１１に加えられ
る。従つて、セラミツク部材１１およびシエル１
４の温度が変化しても、これらの熱膨張差により
保持力が低下してセラミツク部材１１が離脱する
というような事態が防止されるとともに、クラツ
クの発生もより確実に防止されることとなる。

第２図は本考案の別の実施例を示す。この実施
例では、シエル２４がセラミツク部材１１の下端
面と上端ドーム状部分とを除く範囲の外周を覆う
円筒状に形成され、その外周に環状の断熱空間２
６が設けられている。この断熱空間２６は、シリ
ンダヘツド２の凹孔１９の内周面所定範囲をシエ
ル２４より大径にしておくことによつて形成され
ている。またセラミツク部材１１とシエル２４と
の間に介在させた熱膨張部材２５は、上端がシエ
ル２４より上方に延出し、この上端部２５ａが凹
孔１９の内面とセラミツク部材１１との間に介在
している。

この構造による場合、上記断熱空間２６によつ
てセラミツク部材１１の外周からの放熱が抑制さ
れるため、副室６の保温性が高められるととも
に、セラミツク部材１１の内側と外側との温度差
が小さくなり、クラツクの発生防止により有効で
ある。またこの場合、熱膨張部材２５は、第１実
施例の熱膨張部材１５と同様の作用に加え、その
上端部２５ａが凹孔１９内面とセラミツク部材１
１との間に介在してガスの流通を阻止するシール
作用も発揮する。従つて副室６内のガスが貫通孔
１２，１３から断熱空間２６に洩れることが防止
され、断熱空間２６がデツドボリユームとなるこ
とが防止される。

（考案の効果） 以上のような本考案は、副室の内壁を形成する
セラミツク部材とその外周を覆う保持部材との間
に、温度上昇に伴つて厚さ方向に膨張するマツト
状の熱膨張部材が介在し、この熱膨張部材を介し
て上記支持部材から上記セラミツク部材に均一な
圧縮応力が付与されている構造としたものである
ため、温度上昇時の上記セラミツク部材と保持部
材との熱膨張率の差に起因した圧縮応力の低下が
上記熱膨張部材によつて補われ、セラミツク部材
を確実に保持することができるとともに、クラツ
クの発生をより確実に防止することができる。そ
の上、上記熱膨張部材により、セラミツク部材の
周囲の断熱性やシール性も高めることができるも
のである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例を示す断面図、第２
図は別の実施例を示す断面図である。 １…シリンダブロツク、２…シリンダヘツド、
５…主燃焼室、６…副室、１１…セラミツク部
材、１４，２４…シエル（保持部材）、１５，２
５…熱膨張部材。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 主燃焼室と連通する副室を備え、この副室の内
   壁がセラミツク部材で形成され、このセラミツク
   部材の外周を覆う支持部材がセラミツク部材より
   熱膨張率の大きい材料で形成されているエンジン
   の副室構造において、上記セラミツク部材とその
   外周を覆う支持部材との間に、温度上昇に伴つて
   厚さ方向に膨張するマツト状の熱膨張部材が介在
   し、この熱膨張部材を介して上記支持部材から上
   記セラミツク部材に均一な圧縮応力が付与されて
   いる構造としたことを特徴とするエンジンの副室
   構造。