JPH0630435U - 副燃焼室の遮熱構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本考案は、遮熱性を向上させるためアッパ部
材と中間部材とを低熱伝導材で作製し、ロア部材を耐熱
性で高強度のセラミックスで作製し、副室壁面への燃料
の付着を防止した副燃焼室の遮熱構造を提供する。 【構成】 この副燃焼室の遮熱構造は、副室２を形成す
る副室部材を、燃料噴射孔１４を有するアッパ部材６、
副室２と主室１とを連通する連絡孔８を形成したロア部
材４及びアッパ部材６とロア部材４との間に配置した中
間部材５で作製する。ロア部材４を耐熱性で且つ高強度
の窒化ケイ素から作製し、アッパ部材６と中間部材５を
Ｓｉ−Ｔｉ−Ａｌ−Ｏ−Ｎを主成分とする低熱伝導材か
ら作製する。アッパ部材６と中間部材５との表面及び各
部材４，５，６間の境界面にポリカルボシランから成る
コーティング層７を配置する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案は、副室を形成する複数の副室部材を有する副室式エンジンにおける 副燃焼室の遮熱構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来、図２に示す副室式エンジンにおける遮熱副燃焼室の構造が開示されてい る。図２は従来の副室式エンジンにおける遮熱副燃焼室の構造の一例を示す断面 図である。図示のように、この副室式エンジンは、シリンダを構成するシリンダ ブロックにガスケットを介在させてシリンダヘッド２３を取り付け、該シリンダ ヘッド２３に形成した穴２８内に遮熱空気層３０を形成して嵌入した副室部材で ディーゼルエンジンの渦流室である副室３４を形成している。副室部材は、副室 ３４にシリンダヘッド２３からの熱応力を加えないため、２つに分割された上部 副室部材２５とホットプラグとしての下部副室部材２４とで構成されている。上 部副室部材２５には、燃料噴射ノズルからの燃料を副室３４内に噴射するための 燃料噴射孔３１及び加熱プラグ等の挿入孔３２が形成されている。また、下部副 室部材２４には、シリンダ側に形成される主室３３に連通する連絡孔２７が形成 されている。

【０００３】 更に、上部副室部材２５と下部副室部材２４との間には、両者間のシールと緩 衝作用を有するダンピングリング２９が介在している。ダンピングリング２９は 、ＳＵＳ等で中空又は中空内を充填した形状に作製できる。また、下部副室部材 ２４はシリンダヘッド２３に固定リング２６によって固定されている。上部副室 部材２５及び下部副室部材２４は、高強度の窒化ケイ素等のセラミックスで作製 されている。

【０００４】 また、実開昭６０−１３７１１９号公報には、ディーゼルエンジンの副室構造 が開示されている。該ディーゼルエンジンの副室構造は、主燃焼室に開口した噴 口を有する噴口側セラミックピースとこのセラミックピースに重ね合わされそれ より熱膨張率の大きい内壁側セラミックピースとが、金属インサートリングに嵌 合され、前記金属インサートリングを前記噴口側セラミックピースに焼嵌められ る噴口側インサートリングと前記内壁側セラミックピースに嵌合される内壁側イ ンサートリングとにより形成すると共に、前記噴口側インサートリングと内壁側 インサートリングとを径方向に摺動自在に結合するリング係合部を設けたもので ある。

【０００５】 また、特開昭５７−６８５１５号公報には、渦流室型ディーゼルエンジンの渦 流室口体が開示されている。該渦流室型ディーゼルエンジンの渦流室口体は、渦 流室口体の主燃焼室へ通じる噴口部を耐熱性、耐熱衝撃性のセラミックスで構成 し、該噴口部に接し渦流室内壁の少なくとも一部を構成する部分を断熱性セラミ ックで構成したものである。高強度セラミックとしては、窒化ケイ素や炭化ケイ 素があり、また、低熱伝導率のセラミックには、ジルコニアや結晶化ガラスがあ ることが開示されている。

【０００６】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、図２に示す副室式エンジン上部副室部材２５と下部副室部材２ ４とにおける副燃焼室の遮熱構造は、低熱伝導率で且つ強度の高い材料でないた め、上部副室部材２５と下部副室部材２４との間にダンピングリング１０が介在 し、断熱性を高めるため上部副室部材２５及び下部副室部材２４の外周面とシリ ンダヘッド２３の取付穴２８の壁面との間に断熱空気層３０が形成されている。 そして、上部副室部材２５と下部副室部材２４とは窒化ケイ素等のセラミックス で作製され、ダンピングリング１０はＳＵＳ等の金属で作製されている。

【０００７】 また、前掲各公報に開示されたものは、副室部材をジルコニアや結晶ガラスで 作製されているが、副室部材の強度、その表面に存在する気孔、及び境界面での 隙間に関しては何ら対策が施されているものではない。

【０００８】 そこで、この考案の目的は、上記の課題を解決することであり、副室式エンジ ンにおける副燃焼室をアッパ部材、ロア部材及び両者間の中間部材で構成し、ロ ア部材を耐熱性に富み高強度の窒化ケイ素のセラミックスで作製し、アッパ部材 と中間部材とを低熱伝導率のセラミックスで作製し、アッパ部材と中間部材との 表面に存在する気孔を埋め且つ各部材間の境界面の隙間を埋めるポリカルボシラ ンのコーティング層を配置し、副室の遮熱度を高め、副室部材の表面を強化し、 燃焼ガスの漏洩を防止し、熱エネルギーのシリンダヘッドへの放熱を防止して副 室の断熱度を向上させると共に、主室と副室とを連通する連絡孔部位の耐熱性を 向上させ且つ高強度にする副燃焼室の遮熱構造を提供することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】

この考案は、上記目的を達成するため、次のように構成されている。即ち、こ の考案は、シリンダヘッドに形成した取付穴内に配置した副室を形成する複数の 副室部材を有する副室式エンジンにおいて、前記副室部材を、前記副室と主室と を連通する連絡孔を形成し且つ耐熱性で且つ高強度の窒化ケイ素から作製したロ ア部材、燃料噴射孔を形成し且つＳｉ−Ｔｉ−Ａｌ−Ｏ−Ｎを主成分とする低熱 伝導材から作製したアッパ部材、該アッパ部材と前記ロア部材との間に配置し且 つＳｉ−Ｔｉ−Ａｌ−Ｏ−Ｎを主成分とする低熱伝導材から作製した中間部材、 並びに前記アッパ部材と前記中間部材との表面、前記アッパ部材と前記中間部材 との境界面及び前記中間部材と前記ロア部材との境界面に配置されたポリカルボ シランから成るコーティング層で構成したことを特徴とする副燃焼室の遮熱構造 に関する。

【００１０】

【作用】

この考案による副燃焼室の遮熱構造は、上記のように構成され、次のように作 用する。即ち、この副燃焼室の遮熱構造は、アッパ部材と中間部材とをＳｉ−Ｔ ｉ−Ａｌ−Ｏ−Ｎが主成分の低熱伝導材から作製し、高温になる連絡孔を備えた ロア部材を耐熱性で且つ高強度の窒化ケイ素で作製し、前記アッパ部材と前記中 間部材との表面及び両部材間の境界面、前記中間部材と前記ロア部材との間の境 界面にポリカルボシランのコーティング層を設けたので、前記コーティング層の ポリカルボシランは窒化ケイ素とＳｉ−Ｔｉ−Ａｌ−Ｏ−Ｎとに良好に接合でき 、前記アッパ部材と前記中間部材との表面に存在する気孔は前記コーティング層 で埋められて強固な平滑面になり、また、前記各部材間の境界面の隙間は前記コ ーティング層で埋められて強固に密着接合し、隙間を無くすことができる。また 、前記アッパ部材と前記中間部材とが低熱伝導材で且つそれらの表面に前記コー ティング層が設けられていることにより、副室全体の熱容量を小さくでき、ガス 温度への追従性を良好にして燃焼を改善できる。

【００１１】

【実施例】

以下、図面を参照して、この考案による副燃焼室の遮熱構造の実施例を説明す る。図１を参照して、この考案による副燃焼室の遮熱構造の一実施例を説明する 。図１はこの考案による副燃焼室の遮熱構造の一実施例を示す断面図である。

【００１２】 この副燃焼室の遮熱構造を組み込んだ副室式エンジンは、シリンダブロック９ 、シリンダブロック９に形成した孔に嵌合したシリンダ１８を構成するシリンダ ライナ１０、及びシリンダブロック９にガスケット１１を介して固定したシリン ダヘッド３、及び該シリンダヘッド３に形成した取付穴１６に配置した副室２を 形成する副室部材を有している。副室部材は、図示のように、シリンダヘッド３ の取付穴１６に対して遮熱空気層１７を形成した状態に配置されてもよく、或い は、図示していないが、シリンダヘッド３の取付穴１６の内壁面に接して配置さ れてもよい。主室１は、シリンダ１８側に形成され、シリンダライナ１０の上部 とヘッド下面部で形成されるか、或いは、図示していないが、シリンダ１８内を 往復運動するピストンの頂面に形成されてもよいものである。

【００１３】 この副燃焼室の遮熱構造では、副室部材は３つの部材、即ちアッパ部材６、ロ ア部材４及びアッパ部材６とロア部材４との間に配置した中間部材５で作製して いる。アッパ部材６には、燃料噴射ノズル１３を設置する燃料噴射孔１４とグロ ープラグ１２を設置するグロープラグ孔１５が形成されている。中間部材５は、 筒状に形成されている。また、ロア部材４には、主室１と副室２とを連通する連 絡孔８が形成されている。

【００１４】 特に、この副燃焼室の遮熱構造は、前記副室部材は副室２とシリンダ１８側に 形成する主室１とを連通する連絡孔８を形成したロア部材４を耐熱性で且つ高強 度の窒化ケイ素から作製し、燃料噴射ノズル１３が設置される燃料噴射孔１４を 形成したアッパ部材６及び該アッパ部材６とロア部材４との間に配置した中間部 材５をＳｉ−Ｔｉ−Ａｌ−Ｏ−Ｎを主成分とする低熱伝導材から作製されている 。そして、この遮熱副燃焼室の構造において、アッパ部材６と中間部材５との表 面及びアッパ部材６と中間部材５との境界面及び中間部材５とロア部材４との境 界面には、ポリカルボシランから成るコーティング層７が配置されている。

【００１５】 この副燃焼室の遮熱構造は、上記構成を有しており、次のように製造すること ができる。まず、ロア部材４を窒化ケイ素で作製し、アッパ部材６と中間部材５ をＳｉ−Ｔｉ−Ａｌ−Ｏ−Ｎを主成分とする低熱伝導材でそれぞれ作製する。次 いで、中間部材５に接合するロア部材４の境界面即ち接合面１９、ロア部材４と アッパ部材６とに接合する中間部材５の境界面即ち接合面２０，２１、及び中間 部材５に接合するアッパ部材６の境界面即ち接合面２２に、ポリカルボシランを コーティングしてコーティング層７を形成する。ロア部材４と中間部材５を接触 密着させると共に、中間部材５とアッパ部材６を接触密着させて、３つの部材４ ，５，６で副室２を形成する副室部材を構成する。更に、この副室部材を、熱処 理することによってポリカルボシラン層は緻密層に変換する。

【００１６】 この時、ポリカルボシランは、窒化ケイ素及びＳｉ−Ｔｉ−Ａｌ−Ｏ−Ｎに良 好に接合するので、ロア部材４、中間部材５及びアッパ部材６は、互いに強固に 接合して強化される。特に、中間部材５及びアッパ部材６の表面に存在する気孔 は、ポリカルボシランの緻密層で埋められて平滑な表面になる。従って、燃料噴 射ノズル１３から副室２に噴射される燃料は、中間部材５及びアッパ部材６の気 孔内へは滲み込むことがなく、スモーク等の発生原因にはならない。

【００１７】 この副燃焼室の遮熱構造において、アッパ部材６と中間部材５を構成するＳｉ −Ｔｉ−Ａｌ−Ｏ−Ｎを主成分とする低熱伝導材は、熱伝導率として１〜４Ｗ／ ｍ・Ｋ（ワット／メータ・絶対温度）であり、その熱伝導率は気孔量の大きい状 態では低く且つ気孔量が小さい状態では高くなる。また、主室１と副室２とを連 通する連絡孔８が形成されているロア部材４を作製する窒化ケイ素は、連絡孔８ の火炎の通過で高温になる領域であるが、耐熱性に富み且つ高温強度に優れてお り、耐久性を確保している。

【００１８】 この副燃焼室の遮熱構造において、コーティング層７のポリカルボシランは窒 化ケイ素とＳｉ−Ｔｉ−Ａｌ−Ｏ−Ｎとに良好に接合でき、アッパ部材６と中間 部材５との表面に存在する気孔はコーティング層７で完全に埋められて強固な平 滑面になる。また、アッパ部材６と中間部材５との境界面及び中間部材５とロア 部材４との境界面の隙間は、コーティング層７で完全に埋められて強固に密着接 合し、各部材４，５，６間の隙間を無くすことができる。

【００１９】 この副燃焼室の遮熱構造は、上記のように構成されているので、副室２の遮熱 度を高め、アッパ部材６と中間部材５との表面をコーティング層７で強化し、燃 焼ガスの漏洩を防止し、熱エネルギーが副室２からシリンダヘッド３へ放熱する ことを防止し、副室２の断熱度を向上させると共に、主室１と副室２とを連通す る連絡孔８部位の耐熱性を向上させ且つ高強度し、遮熱副燃焼室の耐久性を向上 できる。

【００２０】

【考案の効果】

この考案による副燃焼室の遮熱構造は、上記のように構成されており、次のよ うな効果を有する。この副燃焼室の遮熱構造は、アッパ部材と中間部材とをＳｉ −Ｔｉ−Ａｌ−Ｏ−Ｎが主成分の低熱伝導材から作製し、高温になる連絡孔を備 えたロア部材を耐熱性で且つ高強度の窒化ケイ素で作製し、前記アッパ部材と前 記中間部材との表面及び両部材間の境界面及び前記中間部材と前記ロア部材との 間の境界面にポリカルボシランのコーティング層を設けたので、前記コーティン グ層のポリカルボシランは窒化ケイ素とＳｉ−Ｔｉ−Ａｌ−Ｏ−Ｎとに良好に接 合でき、前記アッパ部材と前記中間部材との表面に存在する気孔は前記コーティ ング層で完全に埋められて強固な平滑面になり、また、前記各部材間の境界面の 隙間は前記コーティング層で完全に埋められて強固に密着接合し、前記各部材間 の隙間を無くすことができる。

【００２１】 従って、前記副室内の燃焼ガス及び火炎は副室からシリンダヘッド側へ漏洩す ることなく、燃料噴射ノズルから副室内に噴射された燃料が副室壁面の気孔に滲 み込んで付着することがなく、スモーク等の発生原因になることがなく、燃料と 空気とは良好な混合気を生成でき、良好な着火燃焼を行なうことができる。また 、前記副室内の境界面は完全に密閉でき、副室全体の遮熱度を向上でき、熱効率 を向上させることができる。

【００２２】 更に、副室部材は、燃料噴射孔を備えた前記アッパ部材、筒状の中間部材及び 連絡孔を備えたロア部材の３分割で構成したので、各部材の形状が単純な形状に なり、プレス成形等のコストを大幅に低減でき、しかも連絡孔、燃料噴射孔、グ ロープラグ孔等を的確に成形できる。また、長期間使用しても前記副室部材が破 損することがなく、副燃焼室の耐久性を向上できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この考案による副燃焼室の遮熱構造の一実施例
を示す断面図である。

【図２】従来の副燃焼室の遮熱構造の一例を示す断面図
である。

【符号の説明】

１ 主室 ２ 副室 ３ シリンダヘッド ４ ロア部材 ５ 中間部材 ６ アッパ部材 ７ コーティング層 ８ 連絡孔 １４ 燃料噴射孔 １６ 取付穴 １９，２０，２１，２２ 接合面（境界面）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 菅野 隆登志 神奈川県藤沢市土棚８番地 株式会社い すゞセラミックス研究所内

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 シリンダヘッドに形成した取付穴内に配
   置した副室を形成する複数の副室部材を有する副室式エ
   ンジンにおいて、前記副室部材を、前記副室と主室とを
   連通する連絡孔を形成し且つ耐熱性で且つ高強度の窒化
   ケイ素から作製したロア部材、燃料噴射孔を形成し且つ
   Ｓｉ−Ｔｉ−Ａｌ−Ｏ−Ｎを主成分とする低熱伝導材か
   ら作製したアッパ部材、該アッパ部材と前記ロア部材と
   の間に配置し且つＳｉ−Ｔｉ−Ａｌ−Ｏ−Ｎを主成分と
   する低熱伝導材から作製した中間部材、並びに前記アッ
   パ部材と前記中間部材との表面、前記アッパ部材と前記
   中間部材との境界面及び前記中間部材と前記ロア部材と
   の境界面に配置されたポリカルボシランから成るコーテ
   ィング層で構成したことを特徴とする副燃焼室の遮熱構
   造。