JPH0535248B2 - - Google Patents

Info

Publication number
JPH0535248B2
JPH0535248B2 JP60238382A JP23838285A JPH0535248B2 JP H0535248 B2 JPH0535248 B2 JP H0535248B2 JP 60238382 A JP60238382 A JP 60238382A JP 23838285 A JP23838285 A JP 23838285A JP H0535248 B2 JPH0535248 B2 JP H0535248B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
temperature
combustion chamber
intake air
cylinder
water
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP60238382A
Other languages
English (en)
Other versions
JPS6299617A (ja
Inventor
Hideo Kawamura
Hiroshi Matsuoka
Shinji Hara
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Isuzu Motors Ltd
Original Assignee
Isuzu Motors Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Isuzu Motors Ltd filed Critical Isuzu Motors Ltd
Priority to JP60238382A priority Critical patent/JPS6299617A/ja
Publication of JPS6299617A publication Critical patent/JPS6299617A/ja
Publication of JPH0535248B2 publication Critical patent/JPH0535248B2/ja
Granted legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B47/00Methods of operating engines involving adding non-fuel substances or anti-knock agents to combustion air, fuel, or fuel-air mixtures of engines
    • F02B47/02Methods of operating engines involving adding non-fuel substances or anti-knock agents to combustion air, fuel, or fuel-air mixtures of engines the substances being water or steam
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02FCYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F7/00Casings, e.g. crankcases
    • F02F7/0085Materials for constructing engines or their parts
    • F02F7/0087Ceramic materials
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B3/00Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition
    • F02B3/06Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02FCYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F1/00Cylinders; Cylinder heads 
    • F02F1/24Cylinder heads
    • F02F2001/244Arrangement of valve stems in cylinder heads
    • F02F2001/247Arrangement of valve stems in cylinder heads the valve stems being orientated in parallel with the cylinder axis
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Cylinder Crankcases Of Internal Combustion Engines (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] ほん発明は吸気充填効率を高める4サイクル断
熱デーゼル機関に関するものである。
[従来の技術] シリンダヘツド、ピストン冠部、シリンダライ
ナの一部などにセラミツクス材を使用する断熱機
関は、燃焼室の断熱を図り、高温の排気をターボ
過給機へ供給することにより、ターボ過給機の出
力増大を図り、機関全体としての熱効率を高める
ことができる。しかし、燃焼室の断熱化により燃
焼室の周囲温度が非常に高くなるので、吸気充填
効率が低下し、却つて燃焼状態が悪化するという
問題がある。
例えば実開昭58−163634号公報に開示される断
熱機関では、燃焼噴射終期に燃焼室へ水を噴射
し、シリンダ内部の最高燃焼温度を下げ、排気中
のNOx成分を低減し、同時に吸気充填効率の向
上を図つている。しかし、水の噴射は燃焼温度の
上昇を迎えるに止まり、吸気行程まで引き続きシ
リンダ内部の温度を低下させるには十分とは言え
ない。すなわち、燃焼行程に続く排気行程で、シ
リンダ内部は燃焼ガスにより再加熱されるので、
吸気行程で吸気がシリンダへ吸収される時に加熱
され、吸気充填効率を低下させる。
上述のように、燃焼室が断熱材により囲まれた
断熱機関では、圧縮行程と燃焼行程でシリンダ内
部の熱が外部へ放出されないから、燃焼室の壁温
が上昇しており、吸気がシリンダ内部で加熱膨張
するために、吸気密度が減じて吸気充填効率が低
下し、また機関の発生時に燃料の予混合気が蓄積
されず、高温の壁面で発火し易くなり、等容燃焼
期間が減少し、性能が低下する。
[発明が解決しようとする問題点] そこで、本発明の目的は上述の問題に鑑み、排
気行程の終期にシリンダ内部を冷却することによ
り、続く吸気行程で吸気温度の上昇を迎え、吸気
充填効率を高める、4サイクル断熱デイーゼル機
関を提供することにある。
[問題を解決するための手段] 上記目的を達成するために、本発明の構成は燃
焼室を区画するヘツドライナとシリンダライナと
ピストン冠部をセラミツクスにより形成し、排気
行程の終期に燃焼室へ水を噴射ノズルと送水ポン
プを備えたものである。
[作用] 排気行程の終期にピストン冠部がシリンダヘツ
ドへ接近した時、つまり吸気行程が始まる直前
に、水が燃焼室へ噴射され、燃焼室を区画するヘ
ツドライナの上壁とピストン冠部の表面の温度が
低下するので、シリンダへ吸収された吸気の温度
上昇ないし空気密度の減少が抑えられる。この結
果、吸気充填効率が向上し、燃料の予混合が促進
されて、燃焼効率が向上される。
[発明の実施例] 第一図に示すように、需鉄製のシリンダボデイ
8の円筒部8aに、好ましくはセラミツクス製シ
リンダライナ31が嵌合され、シリンダボデイ8の
上端部に形成した大径の円筒部8aにガスケツト
12,3を介して、逆カツプ形のセラミツクス製の
ヘツドライナ6が嵌合される。ヘツドライナ6の
上壁6aにガスケツト5を介しつ、需鉄製のシリ
ンダヘツド4が重ね合わされ、シリンダボデイ8
のフランジへ図示しつないヘツドボルトにより結
合される。このようにして、ヘツドライナ6の周
壁とシリンダボデイ8との間に断熱空気層7が、
上壁6aとシリンダヘツド4との間に断熱空気層
23がそれぞれ形成される。ヘツドライナ6の下
端部はシリンダライナ31と突き合される。
排気温度の低下を防ぐために、シリンダヘツド
4はセラミツクスをコーテイングするか、断熱空
気層を有する二重の金属ライナ22を一体に鋳込
んでなる排気通路19を形成される。排気通路1
9はヘツドライナ6の上壁6aに設けた排気弁2
5により開閉される排気ポートと接続される。排
気弁25シリンダヘツド4の弁ガイド26に摺動
可能に支持される。なお、図示していないが、吸
気通路と吸気弁も同様に構成される。
ピストン29はピストンリング11を装着され
た金属製のピストン本体9の上面から山形に突出
する突出面に、セラミツクス製のピストンの冠部
14を重ね合せ、ボルト16とナツト15により
結合される。ピストン冠部14は上面に、主燃焼
室を構成するくぼみ17を設けられる一方、下面
に円筒部32を形成される。円筒部32の下端面
はピストン本体9の外周側上面に重ね合され、ピ
ストン本体9とピストン冠部14との間に断熱空
気層30を形成される。ピストン本体9はピスト
ンピン10によりコネクテイングロツド33に連
結される。
燃料噴射ノズル24はシリンダヘツド4に支持
され、燃料噴射ノズル24の先端はヘツドライナ
6の上壁6aから燃焼室へ突出する。同様に、水
噴射ノズル27はシリンダヘツド4に支持され、
水噴射ノズル27の先端は上壁6aから燃焼室へ
突出する。公知の燃料噴射ポンプ20から燃料が
噴射管21、燃料噴射ノズル24を経て燃焼室へ
噴射される。また、送水ポンプ2から水が噴射管
3、水噴射ノズル27を経て燃焼室、特にピスト
ン冠部14の上面とヘツドライナ6の上壁6aの
下面へ噴射される。
次に、本発明による4サイクル断熱デイーゼル
機関の作動について説明する。燃焼行程で燃料噴
射ノズル24から噴射された燃料は、セラミツク
製のヘツドライナ6とセラミツクス製のピストン
冠部14とで囲まれる燃焼室で燃焼し、燃焼熱の
外部への放出を阻止させる。燃料噴射時期は通常
の4サイクル機関とほぼ同様である。
本発明によれば、燃焼行程に続く排気行程の終
期、すなわちピストン29が上死点に達する直前
に、水噴射ノズル27から水が燃焼室へ噴射され
る。したがつて、水はセラミツクス製のピストン
冠部14の上面とヘツドライナ6の下面と周面に
噴射され、噴射された水は水蒸気になり、表面
(内壁面)温度は約100℃ほど低下する。こうし
て、少量の水の噴射により、燃焼室の表面温度が
瞬時に低下する。
第3図に線bで示すように、ヘツドライナ6に
ついて見れば、ヘツドライナ6は表面温度が低下
するだけで、壁部の内部温度は表面温度よりも高
くなつている。ヘツドライナ6の表面温度が低下
している時期に吸気行程が始まり、吸気通路から
シリンダへ吸入される吸気は、温度上昇と膨張を
抑えられるので、密度の高い多量の吸気が吸入さ
れる。やがて、圧縮行程が始まる時期には、ヘツ
ドライナ6の壁内部の熱が表面へ逆流し、表面温
度が第4図に線cで示すように回復する。
上述のように、従来例に比べて多量の吸気がシ
リンダへ供給され、燃料噴射が始まるまでに、従
来の4サイクル断熱機関とほぼ同等の温度にまで
吸気温度が上昇し、良好な燃焼状態が得られる。
結果的には、水の噴射によりヘツドライナ6とピ
ストン冠部14の表面温度が一時的に低下し、こ
の間に吸気が効率的に吸引され、圧縮行程では吸
気の温度は水を噴射しない場合に比べてあまり変
らない。排気行程ではヘツドライナ6とピストン
冠部14の表面の熱は、水蒸気に吸収され、排気
と一緒にターボ過給機へ供給される。
この点について詳述すれば、排気行程ではヘツ
ドライナ6の表面温度は、第2図に線aで示すよ
うに非常に高くなつているために、吸気充填効率
が低かつたのであるが、本発明のように、水噴射
を行うと、ヘツドライナ6の表面温度が一時的に
低下するので、吸気充填効率が向上される。続く
圧縮行程ではヘツドライナ6の表面温度は、第4
図に線cで示すようにヘツドライナ6のもつ熱容
量により回復し、吸気温度は高くなる。
したがつて、水噴射は排気行程の終期にシリン
ダの表面温度を一時的に低くするだけで、この熱
は水蒸気として吸収される。ヘツドライナ6の壁
部を通じて外部へ放出される熱量は、水噴射をし
ない場合と比べて殆ど変らない。また水噴射は排
気行程の終期に行われるものであるから、排気の
大部分は高温の状態でターボ過給機へ供給され
る。
第5図に実線で示すデイーゼル機関のサイクル
において、圧縮行程で吸気は燃焼室の壁部から熱
を吸収するので、吸気温度Tが高くなり、再熱サ
イクルが付加されたものと等価的になり、仕事量
が増加し熱効率が向上する。
[発明の効果] 本発明は上述のように、従来から知られている
4サイクル断熱デイーゼル機関において、排気行
程の終期に、水を燃焼室へ噴射するものであるか
ら、水の気化潜熱により燃焼室の表面温度が急激
かつ一時的に低下し、燃焼室へ吸入される吸気の
温度上昇すなわち吸気密度の減少が抑えられ、吸
気充填効率が向上する。
断熱機関においては、シリンダ壁を所定温度以
下にする必要はなく、本発明のように吸気充填効
率を高めるために、排気行程の終期に燃焼室へ水
を噴射すると、燃焼室の表面(壁面)温度が低下
し、排気温度も多少低下するが、ターボ過給機へ
供給される流体量(水蒸気)が増加する。つま
り、燃焼室へ噴射された水は壁表面の熱エネルギ
を吸収して水蒸気となり、排気と一緒にターボ過
給機へ供給され、ターボ過給機の出力の増大に寄
与する。
燃焼室の温度は吸気行程の始期には十分低下し
ているので、吸気充填効率が増加し、吸気行程の
終期には燃焼室の吸気はシリンダ壁から逆に熱を
受けて高温になり、燃料の燃焼に効結果をもたら
す。つまり、吸気は圧縮行程で燃焼室の壁部から
熱を受けて温度が上昇するので、エントロピが増
大し、吸気の温度上昇により燃料の燃焼速度が速
くなり、燃費の向上と機関の出力増加が得られ
る。
本発明による4サイクル断熱デイーゼル機関は
全ての負荷域での燃焼条件を、従来の4サイクル
断熱デイーゼル機関と同様に制御でき、全体とし
て燃焼温度の低減、燃焼効率の向上、出力の増
大、騒音の低減などを図ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る4サイクル断熱デイーゼ
ル機関の正面断面図、第2〜4図は燃焼室とヘツ
ドライナの排気行程、水噴射後、吸気行程におけ
る温度分布をそれぞれ表す説明図、第5図は同断
熱デイーゼル機関のT−s線図である。 2:送水ポンプ、4:シリンダヘツド、6:ヘ
ツドライナ、8:シリンダボデイ、14:ピスト
ン冠部、27:水噴射ノズル、31:シリンダラ
イナ。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 燃焼室を区画するヘツドライナとシリンダライ
    ナとピストン冠部をセラミツクスにより形成し、
    排気行程の終期に燃焼室へ水を噴射する水噴射ノ
    ズルと送水ポンプを備えたことを特徴とする4サ
    イクル断熱デーゼル機関。
JP60238382A 1985-10-24 1985-10-24 4サイクル断熱デイ−ゼル機関 Granted JPS6299617A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP60238382A JPS6299617A (ja) 1985-10-24 1985-10-24 4サイクル断熱デイ−ゼル機関

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP60238382A JPS6299617A (ja) 1985-10-24 1985-10-24 4サイクル断熱デイ−ゼル機関

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS6299617A JPS6299617A (ja) 1987-05-09
JPH0535248B2 true JPH0535248B2 (ja) 1993-05-26

Family

ID=17029355

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP60238382A Granted JPS6299617A (ja) 1985-10-24 1985-10-24 4サイクル断熱デイ−ゼル機関

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS6299617A (ja)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2534347B1 (en) * 2010-02-13 2016-05-04 McAlister, Roy Edward Methods and systems for adaptively cooling combustion chambers in engines

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5266125A (en) * 1975-11-27 1977-06-01 Hattori Sekio Cooling method of four cycle engine
JPS6027796U (ja) * 1983-08-01 1985-02-25 大堂 満 ロ−ルペ−パ−ホルダ−

Also Published As

Publication number Publication date
JPS6299617A (ja) 1987-05-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20090071434A1 (en) Low heat rejection high efficiency internal combustion engine
JP6332240B2 (ja) エンジンの制御装置
US5123388A (en) Otto-cycle engine
US3959974A (en) Internal combustion engine
JPS6445918A (en) Combustion chamber for diesel engine
JP2668680B2 (ja) 筒内ガソリン噴射エンジン
JPS6299618A (ja) 断熱デイ−ゼル機関
JP5066723B2 (ja) 2ストローク断熱複合エンジン
JP2018059490A (ja) 予混合圧縮着火式エンジンシステム
JPS60184921A (ja) 断熱デイ−ゼルエンジン
JP3994133B1 (ja) 断熱複合エンジン
JPS60184923A (ja) 水噴射式断熱セラミツクデイ−ゼルエンジン
JPS6299617A (ja) 4サイクル断熱デイ−ゼル機関
JPS62157218A (ja) 断熱内燃機関
JPS6123619Y2 (ja)
JPH03115725A (ja) 副室式断熱エンジンの燃料噴射装置
JPS6299661A (ja) 断熱エンジン用ピストン
CN101338696B (zh) 汽柴合一通用内燃机
JPH08296441A (ja) 縮形燃焼室内燃機関
JP2552906B2 (ja) 断熱エンジン
JPH1054306A (ja) 内燃式蒸気機関
JP2587276B2 (ja) 断熱エンジン
JPS6014889Y2 (ja) 内燃機関の副燃焼室
JP3148813B2 (ja) 気化燃料用高圧縮比エンジンの制御装置
JPS609404Y2 (ja) 2サイクルエンジン