JPH0531210Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は円筒状セラミツク部材を使用して形成
されるエンジンの副室構造に関するものである。

（従来の技術） 最近、断熱性及び耐熱性に優れたセラミツク材
によつて上記エンジンの副室を形成することが試
みられている。しかし、一般にセラミツク材は引
張り強度が圧縮強度の1/10程度と低く、サーマ
ル・シヨツクによる熱的引張応力の繰り返しや機
械的振動により破損し易く耐久性に乏しい（ワイ
ブル係数が低い）欠点がある。このためエンジン
の副室を形成するセラミツク部材においても、当
該サーマル・シヨツクによる引張応力を抑制して
その耐久性を改善するために、例えば第２図に示
すように耐熱性に優れたステンレス鋼（例えば
SUS430）製の円筒状の金属リング２０を上下に
分割可能な一対のセラミツク部材２１ａ，２１ｂ
の外周部に焼嵌めにより嵌合して予め圧縮応力を
与え、さらに上記セラミツク材自体の耐熱特性を
活用してエンジン性能をより改善するために、断
熱空間２２を上記金属リング２０の周囲に形成す
る構成が従来から提案されている（例えば実開昭
58−175118号公報参照）。

ところが、このようなセラミツク部材２１ａ，
２１ｂを円筒状の金属リング２０により嵌合一体
化して、第２図のようにシリンダヘツド２３の副
室形成用凹部２４内に嵌合してエンジンの副室２
５を構成した場合、次のような問題が生じる。

すなわち、先ず、副室２５内の燃焼状態の継続
によつてセラミツク部材２１ａ，２１ｂが高温に
なると、焼嵌めされた上記金属リング２０自体も
高温になつて熱膨張する。ところが、金属リング
２０は、上下両端部への変形が実質的に拘束され
ているところから、軸方向に圧縮応力が発生する
一方、セラミツク部材２１ａ，２１ｂにより内側
への変形が拘束されているため、結局その圧縮応
力が同図において矢印で示すように金属リング２
０を外側へ向けて座屈させるべく作用し、最終的
には第２図に仮想線で示すように外方側（断熱空
間２２側）への熱変形を招来する。そして、その
結果、一対のセラミツク部材２１ａ，２１ｂに対
する締付力が大きく低下する他、更にセラミツク
部材が第２図に示されるように中央部において接
合される上下部材から構成されている場合は、各
セラミツク部材２１ａ，２１ｂ間にズレを生じて
その合わせ目部分から高温の燃焼ガスが洩れ、金
属リング２０の耐久性を損なわしめる。

また、一対のセラミツク部材２１ａ，２１ｂが
相互にズレて移動すると、その合わせ目部分に欠
けを生じ易い。

（考案の目的） 本考案は、上記の事情に基づいてなされたもの
で、上記金属リングの形状を、その全体に亘り中
央部から両端方向にかけて次第に外方側に厚肉と
なる中細り形状にするとともに、該金属リングを
シリンダヘツドとシリンダブロツクとの間に挟持
して上記金属リングの軸方向への熱変形を実質的
に拘束することによつて、上記熱応力発生時の金
属リングの変形力を内側方向に作用させるように
して上記のような問題点を解決したエンジンの副
室構造を提供することを目的とするものである。

（目的を達成するための手段） 本発明は、上記の目的を達成するために、シリ
ンダヘツドの副室形成用凹部に嵌合される断熱性
の副室チヤンバー部材を中央部で接合される上下
分割構造の一対の円筒状のセラミツク部材で形成
し、該上下一対のセラミツク部材の外周に金属リ
ングを焼嵌めすることにより一体化して上記シリ
ンダヘツドの副室形成用凹部に嵌合するととも
に、上記金属リングと上記シリンダヘツドとの間
に断熱空間を形成したエンジンの副室構造におい
て、上記焼嵌めされる金属リングを、その軸方向
全体に亘り中央部が薄肉で両端部に行くに従つて
次第に外方側に厚肉となる中細り形状になすとと
もに、該金属リングを上記シリンダヘツドとシリ
ンダブロツクとの間に挟持して上記金属リングの
軸方向への熱変形を実質的に拘束したものであ
る。

（作用） 上記の手段によると、副室チヤンバーを形成す
る上下一対のセラミツク部材の外周に焼嵌めされ
た金属リングが、その軸方向の全体に亘つて中央
部が薄肉で両端方向にかけて外方側に次第に厚肉
となる中細り形状となつており、その軸方向への
熱変形が実質的に拘束されているので、上下両端
部で拘束され中央部に集中して作用する熱応力に
よる変形力は当該金属リングの内方に向けて働く
ようになり、これにより中央部で接合された上下
一対のセラミツク部材に対する締付力が却つて向
上するようになり、上記上下一対のセラミツク部
材間にズレが発生するようなことはなくなる。

（実施例） 以下、本発明の実施例に係るエンジンの副室構
造を図面第１図に沿つて詳細に説明する。

先ず第１図に示すように、本実施例に於けるエ
ンジンの副室構造は、デイーゼルエンジンのシリ
ンダヘツド１の副室形成用凹部１１に嵌挿され、
外周部８ａ，９ａに焼嵌めによつて金属リング７
を嵌合した上下に分割可能な一対の窒化硅素
（Si₃N₄）等からなる円筒状の耐熱性セラミツク
部材８および９によつて形成された副室チヤンバ
ー部材６と、上記金属リング７の外周面７ｄと上
記シリンダヘツド１の凹部１１の内周面１１ａと
の間に形成された断熱空間１５とを有している。
そして、副室を形成するチヤンバー部材としての
上記セラミツク部材８および９は、形成される副
室５のほぼ中央水平面に接合されている。そし
て、上部セラミツク部材８の頂壁８ｂには、グロ
ープラグ１０の挿入孔１３と燃料噴射ノズル１２
からの噴射燃料導入孔１９が穿設されており、他
方下部セラミツク部材９の底壁９ｂには主燃焼室
３に対して噴孔４が旋回ガス流を発生させるよう
に斜めに穿設されている。

また、上記シリンダヘツド１の凹部１１におけ
る上部壁面１１ｂと上部セラミツク部材８の肩部
環状面８ｃとの間には、リング状のシール部材１
４が嵌合されている。

上記焼嵌めされる金属リング７は、例えば
SUS430等のステンレス鋼や耐熱合金より成り、
上記上部セラミツク部材８と下部セラミツク部材
９とに焼嵌めされることによつてそれら両部材に
締付力を与えて一体的な接合状態に保持すると共
に、耐熱衝撃性（サーマルシヨツク）を改善する
ものである。

そして、上記金属リング７は、その軸方向の全
体に亘つて、中央部に薄肉に形成される一方、上
下両端部にかけて次第に外方側に厚肉となる中細
り形状に形成され、外周面７ａがアーチ形の弧面
となつていてこの弧面により上記断熱空間１５を
形成する一方、その上端部７ｅは上記シリンダヘ
ツド１の凹部上端面の外周側段部１１ｃに衝合せ
しめられて固定されているとともに他方下端部７
ｂ外周面にはフランジ部７ｃが形成され、このフ
ランジ部７ｃが上記シリンダヘツド１の凹部１１
下端面の段部１１ｄに嵌合され、かつ下端部７ｂ
側面の大部分はガスケツト１７を介してシリンダ
ブロツク１６上に位置している。

従つて、当該金属リング７は上下両端部では上
記嵌合状態により上，下方および側方への熱変形
が実質的に拘束される一方、上下両端部から作用
する中央の薄肉部での熱応力による変形力は外周
面がアーチ形となつていることにより第１図仮想
線に示すように金属リング７の中心軸方向に作用
するようになり、一対の上下セラミツク部材８，
９に対する嵌合締付力をより高めることになる。
そのため各セラミツク部材８，９間に位置ずれを
生じるようなことはなくなる。

なお、１８は位置決め用ボールである。

（考案の効果） 本考案は、以上に説明したように、シリンダヘ
ツドの副室形成用凹部に嵌合される断熱性の副室
チヤンバー部材を中央部で接合される上下分割構
造の一対の円筒状セラミツク部材で形成し、該上
下一対のセラミツク部材の外周に金属リングを焼
嵌めすることにより一体化して上記シリンダヘツ
ドの副室形成用凹部に嵌合するとともに、上記金
属リングと上記シリンダヘツドとの間に断熱空間
を形成したエンジンの副室構造において、上記焼
嵌めされる金属リングを、その軸方向全体に亘り
中央部が薄肉で両端部に行くに従つて次第に外方
側に厚肉となる中細り形状になすとともに、該金
属リングを上記シリンダヘツドとシリンダブロツ
クとの間に挟持して上記金属リングの軸方向への
熱変形を実質的に拘束したことを特徴とするもの
である。

従つて、本考案によると、上下一対のセラミツ
ク部材に焼嵌めされた金属リングが、その軸方向
の全体に亘つて中央部が薄肉で両端方向にかけて
外方側に次第に厚肉となる中細り形状となつてい
るので、上下両端部で拘束され中央部に集中して
作用する熱応力による変形力は当該金属リングの
内方に向けて働くようになり、中央部で接合され
た上下一対のセラミツク部材に対する締付力が却
つて向上するようになり、上記上下一対のセラミ
ツク部材間にズレが発生するようなことはなくな
る。

また、上記のような構造にすると、金属リング
の材料自体に特別な耐熱低膨張材を使用する必要
がないことから、コストも安価となる。

また、上記の結果、焼嵌め時の焼嵌め代を小さ
くすることができ作業性も向上する。

さらに、中央部が薄肉であることから、剛性も
低く（内側へ向けて変形し易い）両端部拘束によ
り負荷される熱応力を該部分で効果的に吸収させ
ることができる。

【図面の簡単な説明】

図面第１図は、本考案の実施例に係るエンジン
の副室構造の縦断面図、第２図は、従来のエンジ
ンの副室構造の縦断面図である。 １……シリンダヘツド、３……主燃焼室、４…
…噴孔、５……副室、６……副室チヤンバー部
材、７……金属リング、８……セラミツク部材
（上部）、９……セラミツク部材（下部）、１１…
…副室形成用凹部、１５……断熱空間。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. シリンダヘツドの副室形成用凹部に嵌合される
   断熱性の副室チヤンバー部材を中央部で接合され
   る上下分割構造の一対の円筒状のセラミツク部材
   で形成し、該上下一対のセラミツク部材の外周に
   金属リングを焼嵌めすることにより一体化して上
   記シリンダヘツドの副室形成用凹部に嵌合すると
   ともに、上記金属リングと上記シリンダヘツドと
   の間に断熱空間を形成したエンジンの副室構造に
   おいて、上記焼嵌めされる金属リングを、その軸
   方向全体に亘り中央部が薄肉で両端部に行くに従
   つて次第に外方側に厚肉となる中細り形状になす
   とともに、該金属リングを上記シリンダヘツドと
   シリンダブロツクとの間に挟持して上記金属リン
   グの軸方向への熱変形を実質的に拘束したことを
   特徴とするエンジンの副室構造。