JPH0218406B2 - - 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トツプクリ
アランスを最小にして、燃焼不完全スペース、即
ちテツドボリユームを極力少なくすることのでき
る内燃機関の燃焼室を提供するものである。

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程度に取るのが普通である。

従つて、ピストンの頂部に必然的にデツドボリ
ユームが生じ、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つた。

従つて、内燃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の部分をできるだけ
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、排気スモークの増加お
よび機関出力の低下の原因となつている。

ピストンの頂部に必然的に発生するデツドボリ
ユームを除去する具体的な手段として、例えば実
開昭56−138136号公報が提案されている。この装
置はピストンの頂面に、ラツピング運転時にシリ
ンダヘツド下面及び吸・排気弁と干渉させること
によつて潰れる軟質で耐熱性の物質を付着させた
ものである。

しかし、この公報には軟質で耐熱性の物質とし
て如何なる物質を使用するのか、また如何なる方
法で取付けるのかは全く開示されていない。ま
た、激しい運動と衝撃を伴うピストンに薄板状の
物質を耐久性のある状態で張着することは極めて
困難なことであり、実際にはこの構造を採用する
ことは困難である。

本発明は、前記従来技術の問題点である、内燃
機関と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ームを効果的
に減少させ、更に耐久性のある手段を提供するこ
とを目的とする。

前記目的を達成するための本発明の手段は、シ
リンダとシリンダヘツドとの間に配置されるガス
ケツトを、燃焼室部分に穴を開口したガスケツト
本体と、前記穴の部分に配置されたスペーサー
と、前記ガスケツト本体とスペーサーとを接続す
る如く積層された薄い支持板で構成し、前記スペ
ーサーは多孔性で耐熱性の薄板状のシートであ
り、機関の作動時にピストンの頂部により押圧し
て燃焼室内の間〓を減少するように構成した内燃
機関の燃焼室である。

前記のように構成することによつてラツピング
運転時に多孔性で耐久性の薄板状のスペーサーが
ピストンの頂面によつてピストン等の部材に過大
な力を作用させることなく、簡単に押圧されて燃
焼室内のデツドボリユームを最小の状態とする。

そしてこの多孔性のスペーサーは薄い支持板に
よつてガスケツト本体と一体的に燃焼室の頂面に
強固に支持される。更にこのスペーサーは多孔性
であるので運転中にこの小孔にカーボンが充填さ
れてデツドボリユームを効果的に減少させること
ができる。

シリンダヘツドとシリンダボデイとの間に介在
させたヘツドガスケツトを燃焼室の上部（シリン
ダボアの内部）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ピストンの上部で押圧す
ることによつてデツドボリユームを減少させるこ
とのできる燃焼室を本発明者等が既に開発中であ
る。

前記燃焼室は、いわゆる現物合せ的にヘツドガ
スケツトを押圧して燃焼室のデツドボリユームを
調整するものであるので、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、特に燃焼室内に上部
に設けるスペーサーを多孔質の耐熱性材料によつ
て構成することによつて燃焼室のデツドボリユー
ムを効果的に除去するようにうした点に特徴があ
る。

以下図面を参照して本考案の実施例を説明す
る。

第１図は本発明に係る内燃機関の燃焼室の一部
を断面して示す側面図である。

内燃機関の上部構造はシリンダ１（シリンダブ
ロツク）の上部にヘツドガスケツト２を介してシ
リンダヘツド３を積層してこれらを図示しないボ
ルトによつて一体的に組立ている。そしてシリン
ダ１の内部にピストン４を往復自在に収容して燃
焼室Ｃ内に吸入された空気或いは混合気を圧縮す
るように構成されている。

さて、本発明は前記ヘツドガスケツト２の構造
に特徴があるもので、このヘツドガスケツト２
は、ガスケツト本体２０と前記燃焼室Ｃの上部に
亙つて設けられる多孔質部２１とから形成されて
おり、この多孔質部２１の上部にはこの薄い多孔
質部２１を支持するための支持板２２が積層され
ている。この実施例においては、多孔質部２１と
支持板２２とがスペーサーＳを構成している。

前記ガスケツト本体２０はシリンダ１とシリン
ダヘツド３との間を機密的に接続するもので通常
使用されているヘツドガスケツトの材料を採用す
ることができる。

第２図と第３図とは本発明の第１の実施例に係
るヘツドガスケツトの一部断面図と斜視図であ
る。

ガスケツト本体２０は前記のように通常に使用
されている材質と厚さを有するものを使用するこ
とができる。

また、支持板２２は燃焼室Ｃの上部に露出する
多孔質部２１を支持する部分であるので、耐熱性
と耐久性を持つ薄板状のものであることが必要で
ある。

前記支持板２２としては例えば約0.2〜0.4mmの
厚さを有する耐熱性のステンレス鋼板、あるいは
ニツケル鋼を主体とする耐熱鋼板を使用するのが
最も好ましい。

本発明においては、燃焼室内の上部に突出して
設けられ、更にピストンとシリンダヘツドの下面
との間で変形させられる多孔質部２１を設けるこ
とが重要であるが、この多孔質部の特性として
は、耐熱性、耐圧性、耐久性等の特徴を有し、而
もピストンとシリンダヘツドとの間が押圧された
場合にその厚さを簡単に変更することのできる素
材であることが必要である。

前記特性を有する材質としては、織布状或いは
フエルト状の圧縮性に富んだ材料が好ましく、例
えば炭素繊維からなる織布、不織布、あるいは耐
熱性の合成樹脂からなる前記材料、無機材料から
なる繊維状物の加工品等を使用することが可能で
ある。

本発明においては、特に薄板状のスペーサーＳ
の一部をシリンダ１内に突出させ、少なくともこ
の部分に多孔性の弾性材料を使用することによつ
て多孔質部を形成しているので、機関を作動した
際にはこの多孔質部に、燃料の燃焼によつて生じ
たカーボンの微粉体が付着してこの多孔質部が次
第に変化して実質的にカーボン等の微粉体を吸収
することがなくなる。この状態においてはあたか
もシリンダヘツドの下面がこの多孔質部によつて
保護されたような状態となつている。

多孔質部２１は、前記のように繊維性の材料を
使用した際には、それ自体では保持力がない場合
が多いので、この多孔質部２１を例えば耐熱性ス
テンレス板等のような金属の薄板からなる支持板
２２を積層して使用するのがよい。

またこの多孔質部は金属の繊維あるいは耐熱性
のある材料、例えばセラミツクからなる繊維によ
つて製造された織布を使用することができるが、
この織布の状態の侭であると繊維あるいは金属線
が散らばる恐れがあるので、これを防止するため
に凹凸加工を施した薄い金属板を多孔質部の片面
あるいは両面に積層して多孔質部と金属薄板との
積層体を形成し、この積層体を貫通して小孔を多
数設けることに依つて実質的に多孔質な積層体を
形成することもできる。

金属線を使用する場合には直径が10〜30μ好ま
しくは15〜30μのものを採用することができる。

また別の構造としては、金属線や石綿のような
耐熱性があり、且つ圧縮性と成型性のある材料の
短い線あるいは短繊維を使用してフエルト状物を
製造し、このフエルト状物を小孔を有する二枚の
金属板（支持板）の間に挾持させてこれらの材料
からなる積層体をパンチングして全体として一枚
の多孔性の積層構造のシート状物として形成する
こともできる。この場合、支持板は小孔のないも
のでもよく、後でこの積層体を貫通してパンチン
グ処理を施すことによつて積層構造全体を多孔性
とすることもできる。

第４図は第２の実施例を示すもので、支持板２
２の端部２２ａをガスケツト本体２０の上面に乗
せ、燃焼室内に突出した部分はこの支持板２２が
表面（下面）に来るようにし、これの上面に多孔
質部２１を積層したものである。この実施例にお
いては、多孔質部２１の表面が支持板２２によつ
て支持され、この多孔質部２１が直接的に燃料の
燃焼に伴う熱に直接晒されることがないので、耐
久性に富んでいる。

なお、この実施例においては支持板２２の適当
な個所に小孔２３を穿孔したものを使用した例を
示したが、前記小孔２３を省略した支持板であつ
てもよい。

また、小孔２３を初めから設けておくのではな
く、支持板２２と多孔質部２１を構成する材料を
積層し、この積層体を貫通してパンチングするこ
とによつて第４図の断面を有するヘツドガスケツ
トを製造することができる。

第５図はガスケツト本体２０の下面に支持板２
２の端部２２ａを積層し、燃焼室Ｃ内においては
前記支持板２２の部分を盛り上げてその下面に多
孔質部２１を積層したものである。この構造のガ
スケツトは、多孔質部２１が燃焼室内に露出して
いるので支持体の表面に小孔を穿孔する必要はな
い。

第６図はガスケツト本体２０の下面に支持板２
２の端部２２ａを位置させ、更にこの支持板２２
を燃焼室内においても多孔質部２１の下面に位置
させたことを特徴とするものであり、この構造の
ヘツドガスケツトであると第４図の実施例のよう
に多孔質部２１が支持板２２によつて保護されて
いるので、この多孔質部を火炎より保護すること
ができ、耐久性を向上することができる。

本発明に係る内燃機関の燃焼室は、シリンダと
シリンダヘツドとの間に配置されるガスケツト
を、燃焼室部分に穴を開口したガスケツト本体
と、前記穴の部分に配置されたスペーサーと、前
記ガスケツト本体とスペーサーとを接続する如く
積層された薄い支持板で構成し、前記スペーサー
は多孔性で耐熱性の薄板状のシートであり、機関
の作動時にピストンの頂部で押圧されて燃焼室内
の間〓を減少するように構成している。

従つて、前記多孔性で耐熱性のスペーサーがピ
ストンの頂面とシリンダヘツドとの間で押圧され
て現物合わせ的に燃焼室内のデツドボリユームを
減少させている。

スペーサーは多孔性の材料から構成されている
関係上、ピストンの頂面の押圧力によつて変形し
易く、ピストン及びその他の部材に大きな力を与
えて不具合を生じさせるようなことがない。

更に、内燃機関の運転中にこのスペーサーに形
成されている小孔内に燃焼ガス中のカーボンが充
填され、これが固化してスペーサーが１枚のシー
ト状に形成される。従つて、運転を継続するにつ
れてデツドボリユームを減少させることができ、
圧縮力を改善することによつて燃焼効率を向上さ
せ、それに伴なつて未燃焼ガスを減少させ、機関
の出力を増加させることができる。前記のように
燃焼室の上部に多孔質部からなるスペーサーＳを
設け、この多孔質部をピストンの頂部によつて押
圧することによつて現物合せ的に燃焼室内のデツ
ドボリユームを実質的に除去することができるの
である。

従来の内燃機関においては前記のように組立誤
差等の関係から燃焼室の上部に燃焼効率を低下す
る部分であるデツドボリユームを生じていたが、
本発明においては前記のようにシリンダヘツドの
下面とピストンの上面とでスペーサーＳを構成す
る多孔質部を押圧して現物合わせ的に前記デツド
ボリユームを除去することができる関係上、燃焼
不完全部分を少なくすることができる。

特に本発明において燃焼室の上部に設けるスペ
ーサーＳを多孔質材料で構成しているので、ピス
トンでこのスペーサーＳを押圧した際にピストン
に過大な圧力を与えることがない状態で押圧さ
れ、更に内燃機関を運転した際にこのスペーサー
Ｓの小さい孔に燃焼ガス中のカーボンが含浸さ
れ、これが内燃機関の運転中に固化してスペーサ
ーＳが一枚のシート状となるので、運転を継続す
るにつれてデツドボリユームを減少することがで
き、圧縮率を向上し、燃焼効率を向上し更に排気
スモークを減少させ機関の出力を増加することが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る燃焼室の一例を示す要部
の断面図、第２図と第３図とは前記第１図に示し
た燃焼室に使用したガスケツトの断面図と斜視図
である。第４図、第５図及び第６図は本発明の他
の実施例に使用するガスケツトの要部の断面図で
ある。 １……シリンダ、２……ガスケツト、３……シ
リンダヘツド、４……ピストン、２０……ガスケ
ツト本体、２１……多孔質部、２２……支持板、
２３……小孔、Ｓ……スペーサー。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ シリンダとシリンダヘツドとの間に配置され
   るガスケツトを、燃焼室部分に穴を開口したガス
   ケツト本体と、前記穴の部分に配置されたスペー
   サーと、前記ガスケツト本体とスペーサーとを接
   続する如く積層された薄い支持板で構成し、前記
   スペーサーは多孔性で耐熱性の薄板状のシートで
   あり、機関の作動時にピストンの頂部で押圧され
   て燃焼室内の間〓を減少するように構成した内燃
   機関の燃焼室。