JPH032678Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は、内燃機関の副燃焼室に関するもので
ある。

（従来の技術） デイーゼル機関の副燃焼室を有する内燃機関に
おいては、副燃焼室の断熱、保温性を向上させて
低温始動性の向上あるいは排気エミツシヨンの低
減等を図るために、副燃焼室のセラミツクス化が
研究され種々考案試行されている。例えば副燃焼
室を金属性シリンダヘツドとは別にセラミツクス
で形成し、これをシリンダヘツド側に形成した凹
陥状の受穴内に嵌装した構造のものが知られてい
る。しかし、セラミツクスは加熱または冷却時の
熱衝撃、燃焼による急激な圧力変化等により破損
しやすいという性質があるので、これを防止する
ためにセラミツクス焼結体を鋳造合金等で鋳ぐる
みして初期圧縮応力を加えた構造のものが本出願
人等により提案されている（実公昭60−14890号、
特開昭60−212614号）。

第５図は実公昭60−14890号による副燃焼室の
例で、同図においてチヤンバ部５１は低熱伝導率
の雲母を主成分とするマイカセラミツクスからな
る釣鐘状のセラミツクス中空体であり、燃料噴射
ノズル挿入孔５２およびグロープラグ挿入孔５３
が設けられ、公知の方法により多気筒を一度にシ
リンダヘツド５４を構成する鋳造合金で鋳ぐるみ
され、鋳ぐるみ後セラミツク中空体５１の内面を
フライス盤などで切削し気筒間のピツチを所定の
寸法に仕上げられ、チヤンバ部５１の開口端側
に、チヤンバ部と主燃焼室とを相互に連通する噴
孔５５を有する口金５６が嵌着されてなるもので
ある。

第６図は特開昭60−212614号による副燃焼室の
例で、同図において部分安定化ジルコニア焼結体
（以下PSZ焼結体と略称）からなる略半球状中空
体６１が鋳造合金等６７で鋳ぐるみされ、同時に
この鋳ぐるみ金属に円筒状突出部６７−１を形成
し、噴口６５を有し窒化珪素焼結体からなる口金
６６を鋳ぐるみ金属の円筒状突出部６７−１の内
腔に焼ばめして接合されてなる構成体がシリンダ
ヘツド６４の凹陥部に嵌装されてなるものであ
る。

なお、６２はグロープラグ挿入孔、６３は燃料
噴射ノズル挿入孔である。

（考案が解決しようとする問題点） 内燃機関の副燃焼室をセラミツクスで構成する
場合、チヤンバ部は熱効率向上のために特に低熱
伝導率の即ち断熱性に優れたセラミツクスで構成
し、副燃焼室の中でも高温となる口金部は特に耐
熱・耐食性に富むセラミツクスで形成するのが望
ましく、従つて口金にはセラミツクスの中でも特
に耐熱・耐食性の優れた窒化珪素が用いられるこ
とが多い。

しかし窒化珪素は熱伝導率が金属に匹敵するぐ
らい大きいので口金の熱が口金に接する金属シリ
ンダヘツドに奪われ、従つて副燃焼室の温度上昇
速度が遅くなり始動性に悪影響を及ぼすという問
題がある。

（問題点を解決するための手段） 本考案は、上記せる如き問題点を解決するため
になされたもので、熱伝導率の高いセラミツクス
からなる口金と金属シリンダヘツドとの間を断熱
性セラミツクスによつて熱遮蔽をしようとするも
のであり、具体的には低熱伝導率セラミツクスか
らなるチヤンバ部の形成時に同時にチヤンバ部開
口端側に円筒状突出部に設けてチヤンバ部と同時
に鋳ぐるみし機械加工後、該円筒状突出部内腔に
口金を嵌装することによつて口金とシリンダヘツ
ドとの間の熱遮蔽をする構造をもつた副燃焼室と
するものである。セラミツクスからなるチヤンバ
部及び円筒状突出部の鋳ぐるみは、直接シリンダ
ヘツドによつてなされてもよく、また、あらかじ
め金属によつて鋳ぐるみされてセラミツクスと金
属との複合体からなる構成体をシリンダヘツドの
凹陥部に嵌着する構造としてもよい。

（作用） 本考案の副燃焼室は低熱伝導率セラミツクスか
らなるチヤンバ部と円筒状突出部のみが鋳ぐるみ
されているので鋳ぐるみ時の圧縮応力が理想的に
なり、最も高温となる口金部は耐熱性に優れたセ
ラミツクスとし、口金とシリンダヘツドとの間に
は円筒状の低熱伝導率のセラミツクスが介在する
ので口金の熱がシリンダヘツドに奪われることが
少なく副燃焼室の昇温速度が大となる。また、チ
ヤンバ部は後加工で仕上げるので鋳ぐるみ時にお
ける内径公差や変形などの心配も不要で、口金も
別個に製作されるので形状を自由に選択できる。

（実施例） 実施例 第１図は本考案による副燃焼室の実施例で、
同図において、１１はチタン酸アルミをスリツプ
鋳造により厚さ約４mmの略半球状中空部１１−１
と同筒状突出部１１−２とを有し段部１１−３を
設けてなる焼成体をアルミからなるシリンダヘツ
ド１４に鋳込み、即ちシリンダヘツド１４により
直接鋳ぐるみされた中空体であり、2000c.c.４気筒
デイーゼルエンジンの場合４気筒同時に鋳ぐるみ
されるので、前記の焼成体は鋳ぐるみ前に位置決
めされ、鋳ぐるみ後中空体１１の内壁面をフライ
ス盤等で切削加工し、同時にグロープラグ挿入孔
１２及び燃料噴射ノズル挿入孔１３の形成加工が
なされたものである。

１６は窒化珪素からなり主燃焼室と連通する噴
口１５を設けた口金であり、中空体１１の段部１
１−３及び円筒状突出部１１−２の先端と口金の
段部１６−１との間にそれぞれ環状のガスケツト
１７及び１８を介して同筒状突出部１１−２の内
腔にプレスにて圧入されている。

実施例 第２図は本考案による副燃焼室の実施例で、
同図において２１は上記の実施例におけるチタ
ン酸アルミに代えてコージライトからなり、略半
球状中空部２１−１と、先端がシリンダヘツド端
面２４−１に当接するよう突出した同筒状突出部
２１−２とを有し、段部２１−３及び２１−４を
設けてなるセラミツク焼結体であり、アルミから
なるシリンダヘツド２４により上記実施例と同
様に鋳ぐるみされ機械加工された中空体である。
２６は実施例と同様窒化珪素からなる口金で噴
口２５が形成されており、段部２１−３及び２１
−４にそれぞれ環状のガスケツト２７及び２８を
介して円筒状突出部２１−２の内腔にプレスによ
り圧入されている。なお、２２はグロープラグ挿
入孔、２３は燃料噴射ノズル挿入孔である。

実施例 第３図は本考案による副燃焼室の実施例であ
り、同図において３１は上記実施例と同様にコ
ージライトからなり、グロープラグ挿入孔３２及
び燃料噴射ノズル挿入孔３３をもつ略半球状中空
部３１と、先端がシリンダヘツド端面３４−１に
当接するよう突出した円筒状突出部３１−２とが
段部３１−３を設けて形成されたセラミツク焼結
体であり、上記実施例と同様にアルミからなる
シリンダヘツド３４により直接鋳ぐるみされ機械
加工された中空体である。３６は噴口３５を有す
る窒化珪素からなる口金で、段部３１−３及び円
筒状突出部３１−２内に冷しばめされている。

実施例 第４図は本考案による副燃焼室の実施例であ
り、４１はPSZ焼結体からなり略半球状中空体４
１−１と円筒状突出部４１−２とが段差４１−３
を設けて形成され、鋳造合金等４７により鋳ぐる
みされた中空体であり、円筒状突出部４１−２の
内腔に窒化珪素よりなる噴口４５をもつ口金４６
が圧入または冷しばめにより嵌装されている。こ
のように形成された金属とセラミツクスとの複合
体からなる組立体をシリンダヘツド４４の凹陥部
に嵌装して副燃焼室を構成した。PSZ焼結体はあ
まりにも高強度であるため機械加工が困難である
ので、このようなセラミツクスを使用する場合に
上記の如き構造が適している。

なお、４２はグロープラグ挿入孔、４３は燃料
噴射ノズル挿入孔である。

上記実施例〜の試料について、4500rpm×
４／４で300時間運転後分解して調べた結果、口金及
びチヤンバ部に全く異状が認められなかつた。ま
た、−25℃の低温での始動性はベースのエンジン
の約半分の時間で始動し、白煙の消失までの時間
が大幅に減少した。因みに、セラミツクス内壁の
機械加工の際に円筒状突出部の内径の精度を上げ
ておくと、口金装着の際に圧入または冷しばめが
容易となり、現在のシリンダヘツドの量産ライン
をほとんど変更せずに鋳ぐるみから仕上まで行な
うことができる。

（考案の効果） 本考案による副燃焼室は、チヤンバ部には鋳ぐ
るみが容易で低熱伝導率のセラミツクスを使用
し、最も高温となる口金には特に耐熱性に富んだ
セラミツクスを使用し、更に口金と金属性シリン
ダヘツドとの間にはチヤンバ部と同じ低熱伝導率
のセラミツクスが介在しているので、高温の口金
からシリンダヘツドへの熱の移動が遮蔽されるの
で、副燃焼室全体の昇温が速くなり、エンジンの
低温始動性の向上、半失火や白煙の低減、着火遅
れ時間縮少に伴う騒音減少、熱効率向上による燃
費の節減などの効果が認められる。併わせて、鋳
ぐるみするセラミツクスはチヤンバ部と円筒状突
出部のみであり鋳ぐるみ時の圧縮応力はセラミツ
クスに均一にかかり耐久性が向上し、鋳ぐるみ後
に機械加工を施すので鋳ぐるみ時には内径寸法公
差や変形等に対する心配がなく量産に有利であ
り、また口金は別個に製作されるので形状は自由
に選択でき、装着のデザイン上の制約を受けるこ
となく自由度が大きくなるという効果もある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案による副燃焼室の実施例の縦
断面図、第２図は同じく実施例、第３図は同じ
く実施例、第４図は同じく実施例の縦断面
図、第５図は従来例、第６図は従来例の縦断
面図である。 １１，２１，３１，４１，５１，６１：低熱伝
導率セラミツクスよりなる中空体、１１−１，２
１−１，３１−１，４１−１，５１−１，６１−
１：チヤンバ部、１１−２，２１−２，３１−
２，４１−２，５１−２，６１−２：円筒状突出
部、１４，２４，３４，４４，５４，６４：シリ
ンダヘツド、１５，２５，３５，４５，５５，６
５：噴口、１６，２６，３６，４６，５６，６
６：口金。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) 低熱伝導率のセラミツクス製略半球状の中空
   体からなるチヤンバ部と、その下方の円筒状突
   出部とが金属で鋳ぐるみされ、かつ前記円筒状
   突出部内腔に、チヤンバ部と主燃焼室とを相互
   に連通する噴口を有する耐熱性セラミツクスか
   らなる口金が嵌装されていることを特徴とする
   内燃機関のセラミツクス製副燃焼室。 (2) 上記円筒状突出部端縁とシリンダヘツド端面
   とが同一平面上にある実用新案登録請求の範囲
   第１項記載の内燃機関のセラミツクス製副燃焼
   室。