JPH0627305B2 - デイ−ゼルエンジン用副燃焼室インサ−ト材料 - Google Patents
デイ−ゼルエンジン用副燃焼室インサ−ト材料Info
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- JPH0627305B2 JPH0627305B2 JP60253450A JP25345085A JPH0627305B2 JP H0627305 B2 JPH0627305 B2 JP H0627305B2 JP 60253450 A JP60253450 A JP 60253450A JP 25345085 A JP25345085 A JP 25345085A JP H0627305 B2 JPH0627305 B2 JP H0627305B2
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B3/00—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition
- F02B3/06—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
Landscapes
- Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
- Cylinder Crankcases Of Internal Combustion Engines (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 イ.産業上の利用分野 本発明はディーゼルエンジン用副燃焼室インサートに関
する。
する。
ロ.従来技術 ディーゼルエンジンには、燃料の燃焼を完全ならしめる
ために、シリンダヘッドに副燃焼室を設ける手段が広く
採用されている。副燃焼室付きディーゼルエンジンに於
いては、シリンダ内でピストンによって圧縮された高
温、高圧の空気が副燃焼室の渦流室に流入して渦流を生
じ、この渦流中に噴射された燃料は、その大部分が副燃
焼室中で急激に燃焼し、この燃焼によって生じた高温ガ
スは噴口を通ってシリンダ上部の燃焼室に噴射されると
共に、着火遅れした残りの一部の未燃焼燃料は噴口を通
って燃焼室に噴射して完全に燃焼し、燃料の完全燃焼が
図られている。
ために、シリンダヘッドに副燃焼室を設ける手段が広く
採用されている。副燃焼室付きディーゼルエンジンに於
いては、シリンダ内でピストンによって圧縮された高
温、高圧の空気が副燃焼室の渦流室に流入して渦流を生
じ、この渦流中に噴射された燃料は、その大部分が副燃
焼室中で急激に燃焼し、この燃焼によって生じた高温ガ
スは噴口を通ってシリンダ上部の燃焼室に噴射されると
共に、着火遅れした残りの一部の未燃焼燃料は噴口を通
って燃焼室に噴射して完全に燃焼し、燃料の完全燃焼が
図られている。
ところが、副燃焼室の噴口は、高温、高圧の燃焼ガスが
急速に通過するため、特にこの部分がかなりの高温に加
熱され、場所による温度差によって噴口付近には熱応力
の集中が起こり、この熱応力の集中の繰返しによって噴
口端部から亀裂が発生するようになり易い。一旦発生し
た亀裂は熱の伝播を遮断し、局部加熱が促進されて亀裂
の成長及び新たな亀裂の発生が促進され、更に温度が上
昇して噴口付近の一部が焼損、脱落を起こすに至る。こ
のような副燃焼室に発生する亀裂は、エンジンの耐久性
を低下させることになる。
急速に通過するため、特にこの部分がかなりの高温に加
熱され、場所による温度差によって噴口付近には熱応力
の集中が起こり、この熱応力の集中の繰返しによって噴
口端部から亀裂が発生するようになり易い。一旦発生し
た亀裂は熱の伝播を遮断し、局部加熱が促進されて亀裂
の成長及び新たな亀裂の発生が促進され、更に温度が上
昇して噴口付近の一部が焼損、脱落を起こすに至る。こ
のような副燃焼室に発生する亀裂は、エンジンの耐久性
を低下させることになる。
最近、エンジンの燃費低減や性能向上を目的として熱効
率の向上が図られるのに伴い、副燃焼室内の燃焼最高温
度、最高圧力が高くなり、副燃焼室に要求される耐久性
が益々厳しくなってきている。
率の向上が図られるのに伴い、副燃焼室内の燃焼最高温
度、最高圧力が高くなり、副燃焼室に要求される耐久性
が益々厳しくなってきている。
従来、シリンダヘッド中に嵌装されて副燃焼室を構成す
る副燃焼室インサートの材料としては、オーステナイト
型では耐熱鋼SUH12、SUH310、SUH66
1、ニモカスト(Nimocast)80(ニッケル基)等が、
フェライト型では耐熱鋼SUH4等が、マルテンサイト
型では耐熱鋼SUH616、SUH3等が用いられてい
た。オーステナイト型のものは、高温強度が大きく、高
温での組織が安定であるが、熱膨張係数が高いために、
加熱、冷却による熱応力集中が大きく、熱疲労による亀
裂発生が生じ易い。フェライト型のものは高温強度が低
く、またシグマ脆性の問題がある。マルテンサイト型の
ものは熱膨張係数が小さく高温強度があるが、耐酸化性
が不充分であるため、焼損し易い等の問題がある。この
ように、いずれも前述したような最近の苛酷な使用条件
下では、副燃焼室インサート用材料としては、充分には
満足できないものが現状である。
る副燃焼室インサートの材料としては、オーステナイト
型では耐熱鋼SUH12、SUH310、SUH66
1、ニモカスト(Nimocast)80(ニッケル基)等が、
フェライト型では耐熱鋼SUH4等が、マルテンサイト
型では耐熱鋼SUH616、SUH3等が用いられてい
た。オーステナイト型のものは、高温強度が大きく、高
温での組織が安定であるが、熱膨張係数が高いために、
加熱、冷却による熱応力集中が大きく、熱疲労による亀
裂発生が生じ易い。フェライト型のものは高温強度が低
く、またシグマ脆性の問題がある。マルテンサイト型の
ものは熱膨張係数が小さく高温強度があるが、耐酸化性
が不充分であるため、焼損し易い等の問題がある。この
ように、いずれも前述したような最近の苛酷な使用条件
下では、副燃焼室インサート用材料としては、充分には
満足できないものが現状である。
ハ.発明の目的 本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであって、
苛酷な条件下で加熱、冷却が繰り返される副燃焼室イン
サートの材料として、オーステナイト型で而も熱膨張係
数の低い耐熱合金を使用してなる耐久性に優れたディー
ゼルエンジン用副燃焼室インサート材料を提供すること
を目的としている。
苛酷な条件下で加熱、冷却が繰り返される副燃焼室イン
サートの材料として、オーステナイト型で而も熱膨張係
数の低い耐熱合金を使用してなる耐久性に優れたディー
ゼルエンジン用副燃焼室インサート材料を提供すること
を目的としている。
ニ.発明の構成 本発明は、炭素0.03重量%以下、珪素0.5 重量%以下、
マンガン1重量%以下、ニッケル15〜35重量%、クロム
5〜15重量%、コバルト7〜35重量%、残部が実質的に
鉄からなり、熱膨張係数が低くかつ冷間加工性の良好な
ディーゼルエンジン副燃焼室インサート材料に係る。
マンガン1重量%以下、ニッケル15〜35重量%、クロム
5〜15重量%、コバルト7〜35重量%、残部が実質的に
鉄からなり、熱膨張係数が低くかつ冷間加工性の良好な
ディーゼルエンジン副燃焼室インサート材料に係る。
ホ.発明の作用効果 以下、本発明を構成する耐熱合金の各成分について説明
する。
する。
炭素は、高温に於ける耐酸化性、耐蝕性を劣化させる作
用を有しており、低い程望ましく、その上限を0.03重量
%(以下、「重量%」を単に「%」で表す。)とする。
用を有しており、低い程望ましく、その上限を0.03重量
%(以下、「重量%」を単に「%」で表す。)とする。
珪素及びマンガンは、いずれも材料を脆化させる作用を
有し、耐熱疲労性を害するので低い程望ましく、その上
限は、珪素は0.5 %、マンガンは1%とする。
有し、耐熱疲労性を害するので低い程望ましく、その上
限は、珪素は0.5 %、マンガンは1%とする。
ニッケルは、耐蝕性を改善し、また、組織をオーステナ
イト組織として高温での機械的性質を改善する作用を有
する。ニッケルが15%未満では高温強度改善の効果が顕
著ではなく、また、ニッケルが35%を越えると熱膨張係
数が高くなり、熱応力の局部的集中を助長して熱疲労に
対する抵抗力が小さくなる。以上の理由から、ニッケル
含有量は15〜35%の範囲とする。
イト組織として高温での機械的性質を改善する作用を有
する。ニッケルが15%未満では高温強度改善の効果が顕
著ではなく、また、ニッケルが35%を越えると熱膨張係
数が高くなり、熱応力の局部的集中を助長して熱疲労に
対する抵抗力が小さくなる。以上の理由から、ニッケル
含有量は15〜35%の範囲とする。
クロムは高温での耐酸化性、耐蝕性を改善する作用を有
する。クロムが5%未満では耐酸化性改善の効果が顕著
ではなく、またクロムが15%を越えると熱膨張係数が高
くなる。以上の理由から、クロム含有量は5〜15%の範
囲とする。
する。クロムが5%未満では耐酸化性改善の効果が顕著
ではなく、またクロムが15%を越えると熱膨張係数が高
くなる。以上の理由から、クロム含有量は5〜15%の範
囲とする。
コバルトは、高温での耐酸化性、耐蝕性の改善し、熱膨
張係数を低下させ、また、高温での機械的強度を改善す
る作用を有する。コバルトが7%未満では上記の効果が
顕著ではなく、また、コバルトが35%を越えて多量に含
有されても高温強度改善効果の増大は略飽和するように
なる。上記の理由及びコバルトは高価であることを考慮
して、コバルト含有量は7〜35%の範囲とする。
張係数を低下させ、また、高温での機械的強度を改善す
る作用を有する。コバルトが7%未満では上記の効果が
顕著ではなく、また、コバルトが35%を越えて多量に含
有されても高温強度改善効果の増大は略飽和するように
なる。上記の理由及びコバルトは高価であることを考慮
して、コバルト含有量は7〜35%の範囲とする。
副燃焼室インサートの材料の化学組成を上記の範囲とす
ることにより、冷間加工性が良好で、かつ、苛酷な条件
下で加熱、冷却が繰り返される副燃焼室インサートとし
て、充分な耐久性を具備することができる。
ることにより、冷間加工性が良好で、かつ、苛酷な条件
下で加熱、冷却が繰り返される副燃焼室インサートとし
て、充分な耐久性を具備することができる。
ヘ.実施例 以下に本発明の実施例について説明する。
第1図は副燃焼室インサートの平面図、第2図は第1図
のII−II線矢視断面図である。
のII−II線矢視断面図である。
副燃焼室インサート1は円筒部2及び底部3からなって
いて、底部3には円筒部2の外側につば4が延在してい
る。円筒部2の内側には渦流室6が形成され、底部3に
は傾斜する小判形の貫通孔によって噴口5が設けてあ
る。
いて、底部3には円筒部2の外側につば4が延在してい
る。円筒部2の内側には渦流室6が形成され、底部3に
は傾斜する小判形の貫通孔によって噴口5が設けてあ
る。
下記第1表に示す化学組成の合金を高周波誘導炉で熔製
して150 kgの鋳塊とし、通例の鍛造、圧延、施削の工程
を経て直径22mmの丸棒とした。
して150 kgの鋳塊とし、通例の鍛造、圧延、施削の工程
を経て直径22mmの丸棒とした。
これらを1000℃に1時間加熱、油冷の溶体化処理を施
し、これらから熱膨張係数測定用試験片を採取するほ
か、所定の長さに切断し、通例の冷間鍛造によって成形
し、噴口5を削設して第1図及び第2図に示す副燃焼室
インサート1とした。
し、これらから熱膨張係数測定用試験片を採取するほ
か、所定の長さに切断し、通例の冷間鍛造によって成形
し、噴口5を削設して第1図及び第2図に示す副燃焼室
インサート1とした。
第1表には比較のために、同様の方法で製作されたマル
テンサイト型耐熱鋼(比較例1)、オーステナイト型耐
熱鋼SUH310(比較例2)及びニッケル基耐熱合金
ニモカスト(Nimocast)80(比較例3)の試験片及び
副燃焼室インサートの化学組成が併記してある。冷間加
工では、いずれも割れの発生等のトラブルは起こらず、
良好な冷間加工性を有していた。
テンサイト型耐熱鋼(比較例1)、オーステナイト型耐
熱鋼SUH310(比較例2)及びニッケル基耐熱合金
ニモカスト(Nimocast)80(比較例3)の試験片及び
副燃焼室インサートの化学組成が併記してある。冷間加
工では、いずれも割れの発生等のトラブルは起こらず、
良好な冷間加工性を有していた。
これらの副燃焼室インサートについて、以下のような熱
疲労試験を行った。
疲労試験を行った。
試験装置は第3図〜第5図に概要を図解的に示すもので
あって、回転可能な円板11の周囲には貫通孔を設けた
ホルダ12が6個等間隔をおいて配置されている。ホル
ダ12の下方には第3図のIV−IV線矢視拡大断面図であ
る第4図及び第3図のV−V線矢視拡大断面図である第
5図に示すように、配管13の先端にノズル13aが、
配管14の先端にノズル14aが配置されていて、円板
11は、ノズル13a、14aの上方にホルダ12が順
次所定時間位置するように図示しない駆動装置によって
矢印方向に間歇的に回転するようにしてある。
あって、回転可能な円板11の周囲には貫通孔を設けた
ホルダ12が6個等間隔をおいて配置されている。ホル
ダ12の下方には第3図のIV−IV線矢視拡大断面図であ
る第4図及び第3図のV−V線矢視拡大断面図である第
5図に示すように、配管13の先端にノズル13aが、
配管14の先端にノズル14aが配置されていて、円板
11は、ノズル13a、14aの上方にホルダ12が順
次所定時間位置するように図示しない駆動装置によって
矢印方向に間歇的に回転するようにしてある。
各ホルダ12の貫通孔12aには、第4図、第5図に示
すように、副燃焼室インサート1が渦流室6を下向きに
してつば4が係止して嵌装され、ノズル13aからの酸
素−液化プロパンガス焔13bが副燃焼室インサート1
を所定時間加熱し、次いで円板11の回転によって加熱
された副燃焼室インサート1がノズル14aの上方に位
置し、ノズル14aから噴出する水14bによって急冷
される。このようにして6個の副燃焼室インサート1は
順次急熱と急冷とが施され、この処理が繰り返される。
すように、副燃焼室インサート1が渦流室6を下向きに
してつば4が係止して嵌装され、ノズル13aからの酸
素−液化プロパンガス焔13bが副燃焼室インサート1
を所定時間加熱し、次いで円板11の回転によって加熱
された副燃焼室インサート1がノズル14aの上方に位
置し、ノズル14aから噴出する水14bによって急冷
される。このようにして6個の副燃焼室インサート1は
順次急熱と急冷とが施され、この処理が繰り返される。
時間の経過による副燃焼室インサート1の渦流室6のエ
ッジ部7から2mm離れた位置の温度の変化を第6図に示
す。このような時間−温度サイクルを300 回繰返し、副
燃焼室インサート1の噴口5から底面(渦流室側の面)
に発生した亀裂(第1図に一点鎖線で示す9)の長さを
測定した。
ッジ部7から2mm離れた位置の温度の変化を第6図に示
す。このような時間−温度サイクルを300 回繰返し、副
燃焼室インサート1の噴口5から底面(渦流室側の面)
に発生した亀裂(第1図に一点鎖線で示す9)の長さを
測定した。
熱膨張係数の測定結果及び亀裂長さの測定結果は夫々下
記第2表及び第3表に示す通りである。亀裂長さは1個
の副燃焼室インサートに発生した亀裂の長さの合計で示
してある。なお、熱疲労試験は同一材料の副燃焼室イン
サートについて各々3回行った。
記第2表及び第3表に示す通りである。亀裂長さは1個
の副燃焼室インサートに発生した亀裂の長さの合計で示
してある。なお、熱疲労試験は同一材料の副燃焼室イン
サートについて各々3回行った。
第2表から、実施例の熱膨張係数は、いずれも熱膨張係
数の低いマルテンサイト型耐熱鋼(比較例1)のそれと
略同程度であり、オーステナイト型耐熱鋼(比較例2)
やニッケル基耐熱合金(比較例3)に較べて著しく低
い。また、第3表から解るように、熱疲労試験による亀
裂の長さは、実施例ではいずれも比較例2、3に較べて
著しく小さくなっている。なお、マルテンサイト型耐熱
鋼(比較例1)では酸化によるスケール発生が甚だし
く、スケールの成長と剥離の繰返されることにより、噴
口5に接する鋭角部が細まって脱落するという焼損を起
こしたために、亀裂の長さを測定することができなかっ
た。このように、実施例では熱膨張係数が低く、優れた
耐熱性、耐熱疲労性を示しており、副燃焼室インサート
として耐久性に富み、エンジンの寿命が大幅に延長され
ることが解る。
数の低いマルテンサイト型耐熱鋼(比較例1)のそれと
略同程度であり、オーステナイト型耐熱鋼(比較例2)
やニッケル基耐熱合金(比較例3)に較べて著しく低
い。また、第3表から解るように、熱疲労試験による亀
裂の長さは、実施例ではいずれも比較例2、3に較べて
著しく小さくなっている。なお、マルテンサイト型耐熱
鋼(比較例1)では酸化によるスケール発生が甚だし
く、スケールの成長と剥離の繰返されることにより、噴
口5に接する鋭角部が細まって脱落するという焼損を起
こしたために、亀裂の長さを測定することができなかっ
た。このように、実施例では熱膨張係数が低く、優れた
耐熱性、耐熱疲労性を示しており、副燃焼室インサート
として耐久性に富み、エンジンの寿命が大幅に延長され
ることが解る。
図面はいずれも本発明の実施例を示すものであって、 第1図は副燃焼室インサートの平面図、 第2図は第1図のII−II線矢視断面図、 第3図は熱疲労試験装置の概略平面図、 第4図は第3図のIV−IV線矢視拡大断面図、 第5図は第3図のV−V線矢視拡大断面図、 第6図は熱疲労試験に於ける温度変化のサイクルを示す
グラフ、 である。 なお、図面に示された符号に於いて、 1……副燃焼室インサート 2……円筒部 3……底部 4……つば 5……噴口 6……渦流室 11……円板 12……ホルダ 13a……火焔ノズル 14a……水噴射ノズル である。
グラフ、 である。 なお、図面に示された符号に於いて、 1……副燃焼室インサート 2……円筒部 3……底部 4……つば 5……噴口 6……渦流室 11……円板 12……ホルダ 13a……火焔ノズル 14a……水噴射ノズル である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭56−44749(JP,A) 特開 昭47−13302(JP,A) 特開 昭54−24214(JP,A) 特公 昭52−43763(JP,B2) 特公 昭50−23646(JP,B2)
Claims (1)
- 【請求項1】炭素0.03重量%以下、珪素0.5 重量%以
下、マンガン1重量%以下、ニッケル15〜35重量%、ク
ロム5〜15重量%、コバルト7〜35重量%、残部が実質
的に鉄からなり、熱膨張係数が低くかつ冷間加工性の良
好なディーゼルエンジン用副燃焼室インサート材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60253450A JPH0627305B2 (ja) | 1985-11-12 | 1985-11-12 | デイ−ゼルエンジン用副燃焼室インサ−ト材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60253450A JPH0627305B2 (ja) | 1985-11-12 | 1985-11-12 | デイ−ゼルエンジン用副燃焼室インサ−ト材料 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62112762A JPS62112762A (ja) | 1987-05-23 |
| JPH0627305B2 true JPH0627305B2 (ja) | 1994-04-13 |
Family
ID=17251564
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60253450A Expired - Lifetime JPH0627305B2 (ja) | 1985-11-12 | 1985-11-12 | デイ−ゼルエンジン用副燃焼室インサ−ト材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0627305B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4993382A (en) * | 1989-02-22 | 1991-02-19 | Kabushiki Kaisha Riken | Insert for an indirect injection diesel engine |
| JPH072131U (ja) * | 1991-07-29 | 1995-01-13 | 信子 宗方 | 座席の背もたれを動かすための掲示灯 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5424214A (en) * | 1977-07-27 | 1979-02-23 | Daido Steel Co Ltd | Heattresistant steel having good heat fatigue characteristic |
-
1985
- 1985-11-12 JP JP60253450A patent/JPH0627305B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62112762A (ja) | 1987-05-23 |
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