JPH0442526B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （技術分野） 本発明は、内燃機関のセラミツクス製副室に係
り、特に自動車等の内燃機関における、複数のセ
ラミツクス体が組み付けられて成るセラミツクス
製副室の改良に関するものである。

（従来技術） デイーゼルエンジンの渦流室等の如き内燃機関
の副室にセラミツクスを用いる試みは、これまで
数多く為されている。例えば、渦流室式のデイー
ゼルエンジンでは、噴口部を形成する渦流室口体
を炭化ケイ素、窒化ケイ素等の各種セラミツクス
で構成し、それらセラミツクスの持つ優れた耐熱
性、高強度特性を利用して渦流室口体の耐久性を
向上させる試みが為されている。また、近年、燃
費、熱効率等の向上を目的として、かかる渦流室
全体をセラミツクスで構成し、セラミツクスの耐
熱性、断熱性を利用して、渦流室内部の燃焼ガス
温度の上昇を図る試みも為されている。

ところで、上記した渦流室のように、副室の全
体がセラミツクスで構成されるものでは、その製
造上の理由から、副室が複数のセラミツクス体の
組立体として構成されるのが一般的であり、通常
は、横割り形状の複数のセラミツクス体を積み重
ねて、かか組立体を形成するようにした構造が採
用されている。

また、このような横割り形状のセラミツクス体
から成る副室にあつては、通常、それらセラミツ
クス体が組み付けられて成る組立体の外周面に金
属リングが焼嵌め、圧入等によつて嵌着され、組
立体の組立状態がその焼嵌めや圧入による金属リ
ングの締付力に基づいて保持されるようになつて
おり、かかる金属リングを介して、内燃機関のシ
リンダヘツドに形成された収容穴に装着されるよ
うになつている。なお、複数のセラミツクス体の
組立体をそのままシリンダヘツドの収容穴に装着
し、シリンダヘツドの締付力に基づいてその組立
状態を直接に保持させるようにすることも可能で
あるが、そのようなものにおいては、組立体をシ
リンダヘツドの収容穴に装着する際、組立体を構
成するセラミツクス体に欠け等の欠陥を発生させ
る恐れがある等の不具合が想定される。

さらに、このような副室では、副室の断熱効果
を向上させるために、副室の周囲に空気存在空間
としての空所を形成することが望ましく、そのた
め実開昭58−175118号公報において、シリンダヘ
ツドの収容孔と金属リングとの間に所定の間隙を
有する空所を形成することが提案されている。こ
のようにすれば、副室の断熱効果を更に高め得る
ことから、燃焼ガスの燃焼温度を更に高めること
が可能となり、燃費や熱効率等の更なる向上を図
ることが可能となるのである。

（問題点） しかしながら、このような、横割り形状の複数
のセラミツクス体から成る組立体がその組立状態
を金属リングで保持され、さらにそのシリンダヘ
ツドへの装着状態において金属リングの外周面に
空所が形成される副室にあつては、通常、金属リ
ングの方がセラミツクス体よりも熱膨張係数が大
きいところから、内燃機関の作業時において温度
が高くなつたとき、前記締付力に基づく組立体の
保持力が低下することを免れ得ず、そしてこのた
めにその保持力低下時において互いに隣接するセ
ラミツクス体の突き合わせ部から高温・高圧の燃
焼ガスが噴出することを避け得なかつた。そし
て、そのように燃焼ガスが噴出した場合には、金
属リングが空所側に脹らんで変形し、ついには破
壊されてしまうといつた問題があつたのである。

一方、これに対して、断熱効果を向上させるた
めの空所をセラミツクス体と金属リングとの間に
形成し、金属リングの外周面をシリンダヘツドの
収容穴に密着した状態で副室を装着することが考
えられる。このようにすれば、たとえセラミツク
ス体の突き合わせ部から燃焼ガスが噴出しても、
それによつて金属リングが外側へ脹らむことはな
くなるため、その外側への脹らみによつて金属リ
ングが損傷することを回避できるのである。しか
し、セラミツクス体と金属リングとの間に単に空
所を形成しただけでは、空所内に燃焼ガスが噴出
し、それによつて燃焼に伴うススが空所内に蓄積
して、空所を形成したことによる断熱効果が失わ
れるといつた問題がある。

（解決手段） ここにおいて、本発明は、上述のような問題を
解決するために為されたものであり、その特徴と
するところは、横割り形状の複数のセラミツクス
体を積み重ねて、内部に主燃焼室に連通する空間
を形成した中空の組立体の外周面に、円筒状の金
属リングを嵌着せしめ、該金属リングにて該組立
体の組立状態を保持させるようにした内燃機関の
セラミツクス製副室において、前記各セラミツク
ス体の前記金属リングに対する嵌着部の前記組立
体積重ね方向の両端部に位置して、それらセラミ
ツクス体と金属リングの何れか一方から他方に向
かつて突出する周方向のフランジ部をそれぞれ設
け、それらセラミツクス体と金属リングとをそれ
らのフランジ部を介して嵌着せしめることによ
り、それら各セラミツクス体と金属リングとの間
に、それらのフランジ部にて両端部が閉塞された
所定間隙の空所を形成するようにしたことにあ
る。

（作用および効果） このようなセラミツクス製副室では、断熱効果
を向上させるための空所がセラミツクス体と金属
リングとの間に形成されるため、金属リングをシ
リンダヘツドの収容穴に密着して装着することが
可能となる。従つて、内燃機関の作動時において
副室の温度が高くなり、金属リングによる組立体
の保持力が低下して、セラミツクス体の突き合わ
せ部から高温・高圧の燃焼ガスが噴出しても、そ
の燃焼ガスの噴出によつて金属リングが外側へ脹
らむことを回避することが可能となり、その外側
への脹らみによつて金属リングが損傷することを
防止することが可能となる。また金属リングの放
熱性を向上せしめてその温度上昇を抑制すること
が可能となることから、これによつても金属リン
グが損傷することを防止することが可能となる。

しかも、本発明では、各セラミツクス体の金属
リングに対する嵌着部の組立体積重ね方向の両端
部に位置して、それらセラミツクス体と金属リン
グの何れか一方から他方に向かつて突出する周方
向のフランジ部がそれぞれ設けられ、各セラミツ
クス体と金属リングとの間における嵌着がそれら
フランジ部を介して行なわれて、断熱効果を得る
ための空所がそれらフランジ部で両端部を閉塞さ
れた状態で形成されるようになつているため、セ
ラミツクス体の突き合わせ部から噴出した燃焼ガ
スがそれら空所内に侵入することがなく、それ
故、燃焼に伴つて生じるススがそれら空所内に蓄
積して断熱効果を低減することが良好に回避され
る。

つまり、本発明によれば、断熱効果を良好に維
持しつつ、しかも金属リングの耐久性を著しく向
上せしめた、信頼性の高い内燃機関の副室を得る
ことが可能となるのである。

（実施例） 以下、本発明をより一層具体的に明らかにする
ために、その一実施例を図面に基づい詳細に説明
する。

第１図は、本発明に係るデイーゼルエンジンの
渦流室の一例を示すものである。そこにおいて、
２は、デイーゼルエンジンのシリンダボデーであ
り、そのシリンダボデー２に形成されたシリンダ
ボア４内にピストン６が上下方向に滑動自在に嵌
合せしめられている。また、かかるシリンダボデ
ー２の上方には、ガスケツト８を介してシリンダ
ヘツド１０が取り付けられており、シランダボア
４の開口を閉塞して主燃焼室１２を形成してい
る。そして、そのシリンダヘツド１０に、一部に
おいて主燃焼室１２に開口せしめられた状態で収
容穴１４が形成され、その収容穴１４内に、内部
に渦流式の燃焼室を成す空間１６を備えた、窒化
ケイ素、炭化ケイ素、ジルコニア、アルミナ、ガ
ラスセラミツクス、ムライト等のセラミツクスか
ら成る渦流室１８が収容されている。

かかる渦流室１８は、第１図から明らかなよう
に、セラミツクスから成る部分が上部セラミツク
ス体２０と下部セラミツクス体２２との上下の二
つのセラミツクス体に横割りされた構造を有して
おり、それらセラミツクス体２０，２２が外周部
に焼嵌め等によつて嵌着された円筒状の金属リン
グ２４によつて一体に保持された構成とされてい
る。そして、その円筒状の金属リング２４を介し
て、シリンダヘツド１０の収納穴１４に嵌入、装
着せしめられている。

すなわち、上部セラミツクス体２０および下部
セラミツクス体２２は、それぞれ第２図乃至第５
図に示されているように、共に、円筒状の外周面
を有するカツプ形状を成しており、開口部を相互
に突き合わせた状態で上下に積み重ねられること
により、内部に空間１６を有する組立体２６を構
成している。そして、その組立体２６の外周面に
対して、それらセラミツクス体２０，２２よりも
熱膨張係数の大きい金属リング２４が焼嵌め等に
よつて嵌着され、渦流室１８が構成されており、
そのような渦流室１８が、その金属リング２４の
外周面において、シリンダヘツド１０の収容穴１
４の内周面に密着した状態で嵌入され、装着せし
められているのであ。

なお、前記渦流室１８を構成する上部セラミツ
クス体２０は、渦流室１８の頭頂部を成す、外側
に膨らんだ略球面形状の部分を有しており、第１
図および第３図に示されているように、その頭頂
部には、二つの貫通孔２８，３０が形成されてい
る。そして、渦流室１８がシリンダヘツド１０の
収容穴１４に装着された状態において、それら貫
通孔２８，３０に、グロープラグ３２およびイン
ジエクシヨンノズル３４がそれぞれ挿入せしめら
れるようになつている。

また、下部セラミツクス体２２には、第１図お
よび第５図に示されているように、その底部に、
貫通孔３６が形成されており、渦流室１８がシリ
ンダヘツド１０の収容穴１４に装着された状態に
おいて、渦流室１８内の空間１６を主燃焼室１２
に連通せしめるようになつている。そして、前記
インジエクシヨンノズル３４から空間１６内に噴
射され、かかる空間１６内で燃焼せしめられた燃
料の燃焼ガスを、その貫通孔３６を通じて主燃焼
室１２に導くようになつている。

そして、本実施例では、上述のような渦流室１
８において、組立体２６を構成するセラミツクス
体２０，２２の外周面に、第２図乃至第５図に示
されているように、それぞれ全周にわたつて幅広
の溝部３８，４０が形成され、それらセラミツク
ス体２０，２２と前記金属リング２４との間に、
第１図に示されているように、それら溝部３８，
４０に対応した空所（空気収容間隙）４２，４４
が形成されている。換言すれば、セラミツクス体
２０，２２の外周部に、組立体２６の積重ね方向
の両端部に位置して、周方向のフランジ部４６，
４８，５０および５２がそれぞれ形成され、それ
らフランジ部４６乃至４８の外周面に対して前記
金属リング２４が焼嵌めされているのであり、こ
れによつて、それらセラミツクス２０，２２と金
属リング２４との間に、それらフランジ部４６乃
至５２で両端部を閉塞された円筒状の空所４２，
４４が形成されているのである。

このような渦流室１８では、デイーゼルエンジ
ンの作動に起因して渦流室１８の温度が上昇する
と、その温度上昇に伴つて両セラミツクス体２
０，２２および金属リング２４がそれぞれその熱
膨張係数に従つて膨張せしめられるため、金属リ
ング２４の締付力に基づく組立体２６の保持力が
低下する。そのため、セラミツクス体２０，２２
の突き合わせ部から高温・高圧の燃焼ガスが漏
れ、それが金属リング２４に対して吹き付けられ
ることとなるが、金属リング２４はその外周面が
シリンダヘツド１０の収容穴１４の内周面に密着
した状態で装着されているため、たとえそのよう
に燃焼ガスに直接栖されても、外側へ脹らむよう
なことはなく、また金属リング２４自体はその放
熱性が良好な状態に維持されて温度の上昇が抑制
されているため、金属リング２４の外周部に空所
が形成された従来のもののように、容易に損傷す
ることはないのである。

また、断熱効果を得るための空所４２，４４
は、それぞれ両端部をフランジ部４６，４８およ
び５０，５２で閉塞されているため、セラミツク
ス体２０，２２の突き合わせ部から漏れた燃焼ガ
スがそれら空所４２，４４内に侵入することがな
いのであり、それ故燃焼に伴つて生じるススがそ
れら空所４２，４４に蓄積して断熱効果を低減す
ることもないのである。

以上、本発明の一実施例を説明したが、これは
文字通りの例示であり、本発明は、かかる具体例
に限定して解釈されるべきものではない。

例えば、前記実施例では、空所４２，４４の両
端部を閉塞するフランジ部４６乃至５２が何れも
セラミツクス２０，２２側に形成されていたが、
それらフランジ部４６乃至５２の一部乃至は全部
を金属リング２４側に形成することも可能であ
る。

また、前記実施例では、組立体２６が上部セラ
ミツクス２０と下部セラミツクス体２２の二つの
セラミツクス体の積重ねによつて形成される構造
の渦流室１８に対して、本発明が適用されていた
が、三つ以上のセラミツクス体が積み重ねられる
ことによつて組立体が形成される構造の渦流室に
対しても、本発明を適用することが可能である。

また、以上の説明にあつては、デイーゼルエン
ジンにおける副燃焼室の一つである渦流室が複数
のセラミツクス体で構成された例について述べた
が、副燃焼室の他のタイプのもの、例えば予燃焼
室式のものや空気室式のもの等においても事情は
同じであり、そのようなタイプの副燃焼室にも本
発明が適用できることは勿論である。

さらに、本発明は、デイーゼルエンジンの副燃
焼室構造のものに好適に適用されるものである
が、これに限定されるものではなく、デイーゼル
エンジン以外の他の内燃機関に設けられる副室に
おいて、該副室が横割り形状を有する複数のセラ
ミツクス体にて構成される場合にも、好適に適用
することが可能である。

その他、一々列挙はしないが、本発明が、その
趣旨を逸脱しない範囲内において、種々なる変
更、改良等を施した態様で実施し得ることは、言
うまでもないところである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例であるデイーゼル
エンジンの渦流室が該エンジンのシリンダヘツド
に装着された状態を示す断面説明図である。第２
図および第３図は、それぞれ第１図に示す渦流室
の上部セラミツクス体を示す正面図および底面図
であり、第４図および第５図は同じく下部セラミ
ツクス体を示す正面図および平面図である。 ２：シリンダボデー、６：ピストン、１０：シ
リンダヘツド、１２：主燃焼室、１４：収容穴、
１６：空間、１８：渦流室、２０：上部セラミツ
クス体、２２：下部セラミツクス体、２４：金属
リング、２６：組立体、２８，３０，３６：貫通
孔、４２，４４：空所（空気収容間隙）、４６，
４８，５０，５２：フランジ部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 横割り形状の複数のセラミツクス体を積み重
   ねて、内部に主燃焼室に連通する空間を形成した
   中空の組立体の外周面に、円筒状の金属リングを
   嵌着せしめ、該金属リングにて該組立体の組立状
   態を保持させるようにした内燃機関のセラミツク
   ス製副室において、 前記各セラミツクス体の前記金属リングに対す
   る嵌着部の前記組立体積重ね方向の両端部に位置
   して、それらセラミツクス体と金属リングの何れ
   か一方から他方に向かつて突出する周方向のフラ
   ンジ部をそれぞれ設け、それらセラミツクス体と
   金属リングとをそれらのフランジ部を介して嵌着
   せしめることにより、それら各セラミツクス体と
   金属リングとの間に、それらのフランジ部にて両
   端部が閉塞された所定間隙の空所を形成するよう
   にしたことを特徴とする内燃機関のセラミツクス
   製副室。