JPH0650055B2 - 副室断熱エンジンの構造 - Google Patents
副室断熱エンジンの構造Info
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- JPH0650055B2 JPH0650055B2 JP1281916A JP28191689A JPH0650055B2 JP H0650055 B2 JPH0650055 B2 JP H0650055B2 JP 1281916 A JP1281916 A JP 1281916A JP 28191689 A JP28191689 A JP 28191689A JP H0650055 B2 JPH0650055 B2 JP H0650055B2
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- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B19/00—Engines characterised by precombustion chambers
- F02B19/16—Chamber shapes or constructions not specific to sub-groups F02B19/02 - F02B19/10
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- 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
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、内燃機関における副室断熱エンジンの構造
に関する。
に関する。
〔従来の技術〕 従来、内燃機関の副室をセラミック材で構成した副室構
造は、例えば、実開昭６０−６９３２４号公報、実開昭
５５−４４０７０号公報、実開昭５４−４８２０７号公
報、特開昭５９−４６３１７号公報、或いは特開昭４７
−２１５０８号公報に開示されている。
造は、例えば、実開昭６０−６９３２４号公報、実開昭
５５−４４０７０号公報、実開昭５４−４８２０７号公
報、特開昭５９−４６３１７号公報、或いは特開昭４７
−２１５０８号公報に開示されている。
まず、実開昭６０−６９３２４号公報に開示されたエン
ジンの副室構造は、副室形成部材がセラミック材で形成
され、該副室形成部材の副室内壁面に金属層を形成した
ものである。
ジンの副室構造は、副室形成部材がセラミック材で形成
され、該副室形成部材の副室内壁面に金属層を形成した
ものである。
実開昭５５−４４０７０号公報に開示されたディーゼル
機関の副室型燃焼室は、燃焼室及び噴出口にその内面に
沿ってそれと同形状のライナを嵌め込むか又は耐火物を
溶射して断熱層を形成したものである。
機関の副室型燃焼室は、燃焼室及び噴出口にその内面に
沿ってそれと同形状のライナを嵌め込むか又は耐火物を
溶射して断熱層を形成したものである。
また、実開昭５４−４８２０７号公報に開示された内燃
機関の燃焼副室構成部材は、所定形状に形成したセラミ
ック材の外周に圧縮応力を持たせる金属リングを嵌着し
たものである。
機関の燃焼副室構成部材は、所定形状に形成したセラミ
ック材の外周に圧縮応力を持たせる金属リングを嵌着し
たものである。
更に、特開昭５９−４６３１７号公報に開示された内燃
機関の燃焼室部品は、窒化珪素セラミックス、炭化珪素
セラミックスの如き珪素系の非酸化物セラミックスを素
材とし、前記非酸化物セラミックスの表面が高温加熱に
より酸化珪素セラミックスに変化され、該表面に貴金属
触媒の薄層が設けられたものである。
機関の燃焼室部品は、窒化珪素セラミックス、炭化珪素
セラミックスの如き珪素系の非酸化物セラミックスを素
材とし、前記非酸化物セラミックスの表面が高温加熱に
より酸化珪素セラミックスに変化され、該表面に貴金属
触媒の薄層が設けられたものである。
また、特開昭４７−２１５０８号公報に開示されたディ
ーゼル機関の燃焼室は、副燃焼室の内壁の一部又は全部
を断熱材で構成し、その外周の一部又は全部を金属製の
たがで補強したものである。
ーゼル機関の燃焼室は、副燃焼室の内壁の一部又は全部
を断熱材で構成し、その外周の一部又は全部を金属製の
たがで補強したものである。
一般に、内燃機関の燃焼室において、副室式燃焼室は直
接噴射式燃焼室に比較して冷却水損失が大きくなり、燃
費が悪くなる。しかしながら、副室式燃焼室は、燃料と
空気との混合が副燃焼室と主燃焼室とで２回行われ、混
合状態が直接噴射式燃焼室に比較して良好である。
接噴射式燃焼室に比較して冷却水損失が大きくなり、燃
費が悪くなる。しかしながら、副室式燃焼室は、燃料と
空気との混合が副燃焼室と主燃焼室とで２回行われ、混
合状態が直接噴射式燃焼室に比較して良好である。
更に、副室式燃焼室は、直接噴射式燃焼室に比較して、
ＮＯｘ及びＨＣの発生が少なく、スモーク、パテキュレ
ートの発生も少ないものである。ところで、スート（Ｓ
ＯＯＴ）の生成プロセスについては、混合気の燃料濃度
が濃い方が発生し易く、温度が低い方が発生し易い。こ
れに対して、ＮＯｘの生成プロセスについては、混合気
の燃料濃度が薄い方が発生し易く、温度が高い方が発生
し易い。また、ＨＣの生成プロセスについては、混合気
の燃料濃度が薄い方が発生し易く、温度が低い方が発生
し易い。
ＮＯｘ及びＨＣの発生が少なく、スモーク、パテキュレ
ートの発生も少ないものである。ところで、スート（Ｓ
ＯＯＴ）の生成プロセスについては、混合気の燃料濃度
が濃い方が発生し易く、温度が低い方が発生し易い。こ
れに対して、ＮＯｘの生成プロセスについては、混合気
の燃料濃度が薄い方が発生し易く、温度が高い方が発生
し易い。また、ＨＣの生成プロセスについては、混合気
の燃料濃度が薄い方が発生し易く、温度が低い方が発生
し易い。
上記のことより、内燃機関において、副室式燃焼室は、
スート（ＳＯＯＴ）、ＮＯｘ及びＨＣの発生を低減させ
ることでは直接噴射式燃焼室に比較して有利であるが、
副室式燃焼室の冷却水損失を少なくとも直接噴射式燃焼
室の冷却水損失程度にまで、或いはそれ以上に如何にし
て改善するかが課題となる。
スート（ＳＯＯＴ）、ＮＯｘ及びＨＣの発生を低減させ
ることでは直接噴射式燃焼室に比較して有利であるが、
副室式燃焼室の冷却水損失を少なくとも直接噴射式燃焼
室の冷却水損失程度にまで、或いはそれ以上に如何にし
て改善するかが課題となる。
即ち、副燃焼室での濃混合気燃焼期間の温度上昇と図
り、スモーク発生量、パテキュレート中間生成物の発生
を抑えるため、特に、ディーゼルエンジンの副室渦流室
では該室の外周から熱が放散しない構造が好ましく、し
かも冷却水損失を小さくして燃費を改善するには副室を
如何に断熱構造に構成するか、また、副室を断熱構造に
構成した場合に副室自体の強度を如何に確保するかの課
題がある。
り、スモーク発生量、パテキュレート中間生成物の発生
を抑えるため、特に、ディーゼルエンジンの副室渦流室
では該室の外周から熱が放散しない構造が好ましく、し
かも冷却水損失を小さくして燃費を改善するには副室を
如何に断熱構造に構成するか、また、副室を断熱構造に
構成した場合に副室自体の強度を如何に確保するかの課
題がある。
しかしながら、前掲各公報に開示された内燃機関の副室
構造については、副室自体の断熱性を確保するという点
では十分な効果を得ることができない。また、燃焼ガス
に晒される表面部の熱応力に対して十分な耐熱性と強度
を確保することができず、しかも副室構造の機械強度を
確保する点で十分でなく、課題を有している。
構造については、副室自体の断熱性を確保するという点
では十分な効果を得ることができない。また、燃焼ガス
に晒される表面部の熱応力に対して十分な耐熱性と強度
を確保することができず、しかも副室構造の機械強度を
確保する点で十分でなく、課題を有している。
しかるに、上記のようなセラミックスを断熱材又は耐熱
材として使用して副室を構成した構造のものでは、壁面
の強度を確保し、断熱特性を十分に得ることは、極めて
困難であり、十分な強度を得るため、セラミックスの壁
厚を厚くしなければならず、壁厚を厚くしても十分な断
熱効果を得ることができないという問題がある。
材として使用して副室を構成した構造のものでは、壁面
の強度を確保し、断熱特性を十分に得ることは、極めて
困難であり、十分な強度を得るため、セラミックスの壁
厚を厚くしなければならず、壁厚を厚くしても十分な断
熱効果を得ることができないという問題がある。
そこで、この発明の目的は、上記の課題を解決すること
であり、副室の燃焼ガスに晒される表面部を耐熱性、熱
ショック性に優れたモノリスの窒化珪素（Ｓｉ
３Ｎ４）、炭化珪素（ＳｉＣ）等のモノリスセラミック
材の薄膜即ち薄板によって形成して高温燃焼ガスに耐え
ることができる熱応力に強い構造に構成し、副室の形成
壁本体を熱伝導率の小さいウィスカーの窒化珪素（Ｓｉ
３Ｎ４）、炭化珪素（ＳｉＣ）等のセラミックウイスカ
ー材から成る副室内壁体で構成し、しかも前記薄板が受
ける機械的応力及び熱応力を、前記薄板の外周部に位置
する前記副室内壁体で吸収し、モノリスセラミック製薄
板の強度を確保し、セラミック材料の肉厚の減少に伴う
強度上の劣化を防止し、更に、前記薄板と前記副室内壁
体の機械的応力を前記副室内壁体の外周に配置した剛性
に富んだモノリスの窒化珪素（Ｓｉ３Ｎ４）、炭化珪素
（ＳｉＣ）等のモノリスセラミック材から成る高剛性壁
体から成る副室断熱エンジンの構造を提供することであ
る。
であり、副室の燃焼ガスに晒される表面部を耐熱性、熱
ショック性に優れたモノリスの窒化珪素（Ｓｉ
３Ｎ４）、炭化珪素（ＳｉＣ）等のモノリスセラミック
材の薄膜即ち薄板によって形成して高温燃焼ガスに耐え
ることができる熱応力に強い構造に構成し、副室の形成
壁本体を熱伝導率の小さいウィスカーの窒化珪素（Ｓｉ
３Ｎ４）、炭化珪素（ＳｉＣ）等のセラミックウイスカ
ー材から成る副室内壁体で構成し、しかも前記薄板が受
ける機械的応力及び熱応力を、前記薄板の外周部に位置
する前記副室内壁体で吸収し、モノリスセラミック製薄
板の強度を確保し、セラミック材料の肉厚の減少に伴う
強度上の劣化を防止し、更に、前記薄板と前記副室内壁
体の機械的応力を前記副室内壁体の外周に配置した剛性
に富んだモノリスの窒化珪素（Ｓｉ３Ｎ４）、炭化珪素
（ＳｉＣ）等のモノリスセラミック材から成る高剛性壁
体から成る副室断熱エンジンの構造を提供することであ
る。
この発明は、上記の目的を達成するために次のように構
成されている。即ち、この発明は、主燃焼室に連絡孔を
通じて連通する副室の表面部を構成するモノリスセラミ
ック製の薄板、前記副室の外周部を構成するモノリスセ
ラミック製の高剛性壁体、及び前記薄板と前記高剛性壁
体との間に介在したセラミックウィスカー製の副室内壁
体から成る副室断熱エンジンの構造に関する。
成されている。即ち、この発明は、主燃焼室に連絡孔を
通じて連通する副室の表面部を構成するモノリスセラミ
ック製の薄板、前記副室の外周部を構成するモノリスセ
ラミック製の高剛性壁体、及び前記薄板と前記高剛性壁
体との間に介在したセラミックウィスカー製の副室内壁
体から成る副室断熱エンジンの構造に関する。
また、この副室断熱エンジンの構造において、前記薄板
は前記副室内壁体の内面にコーティングによって形成し
た薄膜で構成されている。
は前記副室内壁体の内面にコーティングによって形成し
た薄膜で構成されている。
この発明による副室断熱エンジンの構造は、以上のよう
に構成されており、次のように作用する。即ち、この副
室断熱エンジンの構造は、副室の燃焼ガスに晒される表
面部をモノリスの窒化珪素（Ｓｉ３Ｎ４）、炭化珪素
（ＳｉＣ）等のモノリスセラミック材の薄膜即ち薄板に
よって形成したので、耐熱性、熱ショック性に優れた高
温燃焼ガスに耐えることができる。また、前記副室の表
面部をセラミック体の肉厚を薄くして熱容量を小さく
し、副室内面の熱容量を小さく構成でき、短時間で温度
上昇を可能にすると共に燃料噴霧と空気との混合を速や
かに実行させることができ、前記副室から前記主燃焼室
へスワールとして噴き出させることができる。
に構成されており、次のように作用する。即ち、この副
室断熱エンジンの構造は、副室の燃焼ガスに晒される表
面部をモノリスの窒化珪素（Ｓｉ３Ｎ４）、炭化珪素
（ＳｉＣ）等のモノリスセラミック材の薄膜即ち薄板に
よって形成したので、耐熱性、熱ショック性に優れた高
温燃焼ガスに耐えることができる。また、前記副室の表
面部をセラミック体の肉厚を薄くして熱容量を小さく
し、副室内面の熱容量を小さく構成でき、短時間で温度
上昇を可能にすると共に燃料噴霧と空気との混合を速や
かに実行させることができ、前記副室から前記主燃焼室
へスワールとして噴き出させることができる。
また、副室の形成壁本体を熱伝導率の小さいウィスカー
の窒化珪素（Ｓｉ３Ｎ４）、炭化珪素（ＳｉＣ）等のセ
ラミックウイスカー材から成る副室内壁体で構成したの
で、極めて断熱性に富んだ構造に構成でき、しかも前記
薄板が受ける機械的応力及び熱応力を、前記薄板の外周
部に位置する前記副室内壁体で吸収し、モノリスセラミ
ック製薄板自体には機械的応力は作用しないので、該薄
板の強度を確保し、セラミック材料の肉厚の減少に伴う
強度上の劣化を防止し、熱応力に強い構造に構造でき
る。また、燃焼時に発生する熱応力等による破損の恐れ
はなく、前記高剛性壁体によって副室の断熱効果を高め
ることができ、冷却水損失を低減でき燃費を向上でき
る。
の窒化珪素（Ｓｉ３Ｎ４）、炭化珪素（ＳｉＣ）等のセ
ラミックウイスカー材から成る副室内壁体で構成したの
で、極めて断熱性に富んだ構造に構成でき、しかも前記
薄板が受ける機械的応力及び熱応力を、前記薄板の外周
部に位置する前記副室内壁体で吸収し、モノリスセラミ
ック製薄板自体には機械的応力は作用しないので、該薄
板の強度を確保し、セラミック材料の肉厚の減少に伴う
強度上の劣化を防止し、熱応力に強い構造に構造でき
る。また、燃焼時に発生する熱応力等による破損の恐れ
はなく、前記高剛性壁体によって副室の断熱効果を高め
ることができ、冷却水損失を低減でき燃費を向上でき
る。
更に、剛性に富んだモノリスの窒化珪素（Ｓｉ３Ｎ４）
炭化珪素（ＳｉＣ）等のモノリスセラミック材から成る
高剛性壁体を前記副室内壁体の外周に配置したので、該
高剛性壁体が機械的応力を十分に受けることができる。
また、前記薄板及び前記副室内壁体が受ける機械的応力
は前記副室内壁体の変形等による機械的応力として前記
高剛性壁体に作用するが、該機械的応力を前記高剛性壁
体が受けることができ、その反作用として前記薄板及び
前記副室内壁体には圧縮力が作用し、前記薄板及び前記
副室内壁体の強度をアップし、極めて強度に富んだ副室
を提供できる。
炭化珪素（ＳｉＣ）等のモノリスセラミック材から成る
高剛性壁体を前記副室内壁体の外周に配置したので、該
高剛性壁体が機械的応力を十分に受けることができる。
また、前記薄板及び前記副室内壁体が受ける機械的応力
は前記副室内壁体の変形等による機械的応力として前記
高剛性壁体に作用するが、該機械的応力を前記高剛性壁
体が受けることができ、その反作用として前記薄板及び
前記副室内壁体には圧縮力が作用し、前記薄板及び前記
副室内壁体の強度をアップし、極めて強度に富んだ副室
を提供できる。
従って、前記高剛性壁体は前記副室内壁体を補強して強
度を確保でき、メカニカルストレス及びサーマルストレ
スにより前記副室内壁体が破壊されることはなく、ま
た、前記薄板が受けるメカニカルストレス及びサーマル
ストレスを前記副室内壁体によって低減でき、前記薄板
に亀裂、破壊等は発生しない。
度を確保でき、メカニカルストレス及びサーマルストレ
スにより前記副室内壁体が破壊されることはなく、ま
た、前記薄板が受けるメカニカルストレス及びサーマル
ストレスを前記副室内壁体によって低減でき、前記薄板
に亀裂、破壊等は発生しない。
以下、図面を参照して、この発明による副室断熱エンジ
ンの構造の実施例を詳述する。
ンの構造の実施例を詳述する。
第１図において、この発明の実施例である副室断熱エン
ジンの構造の概略断面図が示されている。この副室断熱
エンジンの構造は、主として、主燃焼室１に連絡孔３を
通じて連通した副室２、該副室の表面部を構成するモノ
リスセラミック材から成る薄板５、副室２を断熱するた
めに該薄板５の外面を覆って配置されたセラミックウィ
スカーから成る副室内壁体４、及び副室内壁体４の外面
に配置し且つシリンダヘッド１０の穴部１１に配置した
モノリスセラミック材から成る高剛性壁体６から構成さ
れている。
ジンの構造の概略断面図が示されている。この副室断熱
エンジンの構造は、主として、主燃焼室１に連絡孔３を
通じて連通した副室２、該副室の表面部を構成するモノ
リスセラミック材から成る薄板５、副室２を断熱するた
めに該薄板５の外面を覆って配置されたセラミックウィ
スカーから成る副室内壁体４、及び副室内壁体４の外面
に配置し且つシリンダヘッド１０の穴部１１に配置した
モノリスセラミック材から成る高剛性壁体６から構成さ
れている。
副室内壁体４４は、窒化珪素（Ｓｉ３Ｎ４）ウィスカ
ー、炭化珪素（ＳｉＣ）ウィスカー等のセラミックウィ
スカー材によって製作することによって副室２の高度の
断熱性を確保することができる。
ー、炭化珪素（ＳｉＣ）ウィスカー等のセラミックウィ
スカー材によって製作することによって副室２の高度の
断熱性を確保することができる。
薄板５については、副室内壁体４と同等のセラミック材
であり、モノリス窒化珪素（Ｓｉ３Ｎ４）、モノリス炭
化珪素（ＳｉＣ）等のモノリスセラミック材から成る。
薄板５は、副室内壁体４の内面７に対して化学蒸着法、
物理蒸着法等によってコーティングされることで形成さ
れる薄膜で構成されている。従って、薄板５と副室内壁
体４との結合状態は、同等のセラミック材であるので、
極めて強固に結合させることができる。
であり、モノリス窒化珪素（Ｓｉ３Ｎ４）、モノリス炭
化珪素（ＳｉＣ）等のモノリスセラミック材から成る。
薄板５は、副室内壁体４の内面７に対して化学蒸着法、
物理蒸着法等によってコーティングされることで形成さ
れる薄膜で構成されている。従って、薄板５と副室内壁
体４との結合状態は、同等のセラミック材であるので、
極めて強固に結合させることができる。
また、副室内壁体４の外周面には、副室内壁体４と同等
のセラミック材であり、モノリス窒化珪素（Ｓｉ
３Ｎ４）、モノリス炭化珪素（ＳｉＣ）等のモノリスセ
ラミック材の高剛性壁体６が配置されている。高剛性壁
体６は、該高剛性壁体６に形成した穴部９に副室内壁体
４を圧入等で嵌合し、次いで燃焼室１側の高剛性壁体６
と副室内壁体４との境界部を同質のセラミック材で化学
蒸着法、物理蒸着法等で接合することによって強固な接
合部８を提供でき、副室内壁体４の外周面に配置するこ
とができる。
のセラミック材であり、モノリス窒化珪素（Ｓｉ
３Ｎ４）、モノリス炭化珪素（ＳｉＣ）等のモノリスセ
ラミック材の高剛性壁体６が配置されている。高剛性壁
体６は、該高剛性壁体６に形成した穴部９に副室内壁体
４を圧入等で嵌合し、次いで燃焼室１側の高剛性壁体６
と副室内壁体４との境界部を同質のセラミック材で化学
蒸着法、物理蒸着法等で接合することによって強固な接
合部８を提供でき、副室内壁体４の外周面に配置するこ
とができる。
更に、燃焼室側に露出した副室内壁体４の表面に薄板１
７を配置し、副室内壁体４を封入状態の構造に構成す
る。薄板１７は、セラミック材で化学蒸着法、物理蒸着
法等で副室内壁体４に薄膜としてコーティングすること
で形成することができる。また、副室内壁体４の外周面
と高剛性壁体６の穴部９との間に隙間が存在してもよ
く、高剛性壁体６と副室内壁体４との燃焼ガスに晒され
る境界は接合部８で密閉されているので、該隙間は密封
され、該隙間は断熱空気層として機能する。
７を配置し、副室内壁体４を封入状態の構造に構成す
る。薄板１７は、セラミック材で化学蒸着法、物理蒸着
法等で副室内壁体４に薄膜としてコーティングすること
で形成することができる。また、副室内壁体４の外周面
と高剛性壁体６の穴部９との間に隙間が存在してもよ
く、高剛性壁体６と副室内壁体４との燃焼ガスに晒され
る境界は接合部８で密閉されているので、該隙間は密封
され、該隙間は断熱空気層として機能する。
更に、高剛性壁体６は、冷却ジャケットを備えた又はジ
ャケットレスのシリンダヘッド１０に形成された穴部１
１に組み込まれている。シリンダヘッド１０はヘッドガ
スケットを介在してシリンダボディ１２に固定されてい
る。シリンダボディ１２のシリンダ１４には、シリンダ
ライナ１３が嵌合し、該シリンダライナ１３内にはピス
トンリング１６を嵌着したピストン１５が往復運動す
る。
ャケットレスのシリンダヘッド１０に形成された穴部１
１に組み込まれている。シリンダヘッド１０はヘッドガ
スケットを介在してシリンダボディ１２に固定されてい
る。シリンダボディ１２のシリンダ１４には、シリンダ
ライナ１３が嵌合し、該シリンダライナ１３内にはピス
トンリング１６を嵌着したピストン１５が往復運動す
る。
図示していないが、副室２については、副室内壁体４及
び内壁面の薄板５には燃料噴射ノズルの取付孔が形成さ
れ、副室２には燃料噴射ノズルが設けられ、該燃料噴射
ノズルからの燃料が副室２に噴射されるように構成され
ている。
び内壁面の薄板５には燃料噴射ノズルの取付孔が形成さ
れ、副室２には燃料噴射ノズルが設けられ、該燃料噴射
ノズルからの燃料が副室２に噴射されるように構成され
ている。
ところで、副室２の内壁面には、燃料噴霧と火炎の交互
作用によって大きな熱ショックが作用するが、上記セラ
ミックスから成る薄板５を副室２の内壁面に配置するこ
とによって、副室２に熱ショック性の強度が高い内壁面
を得ることができる。従って、副室２を構成する副室内
壁体４を、強度は余り強くないが、断熱性に富んだセラ
ミックウィスカー等の断熱材で構成しても、強度に十分
に耐えることができ、併せて断熱性に富んだ副室２を提
供できる。
作用によって大きな熱ショックが作用するが、上記セラ
ミックスから成る薄板５を副室２の内壁面に配置するこ
とによって、副室２に熱ショック性の強度が高い内壁面
を得ることができる。従って、副室２を構成する副室内
壁体４を、強度は余り強くないが、断熱性に富んだセラ
ミックウィスカー等の断熱材で構成しても、強度に十分
に耐えることができ、併せて断熱性に富んだ副室２を提
供できる。
この発明による副室断熱エンジンの構造は、以上のよう
に構成されているので、次のような効果を有する。即
ち、この副室断熱エンジンの構造は、主燃焼室に連絡孔
を通じて連通する副室の表面部を構成するモノリスセラ
ミック製の薄板、外周部を構成するモノリスセラミック
製の高剛性壁体、及び前記薄板と前記高剛性壁体との間
に介在したセラミックウィスカー製の副室内壁体から構
成したので、セラミックウィスカー材から成る前記副室
内壁体に対して同質のモノリスセラミック材から成る前
記薄板の結合を強固にすることができる。
に構成されているので、次のような効果を有する。即
ち、この副室断熱エンジンの構造は、主燃焼室に連絡孔
を通じて連通する副室の表面部を構成するモノリスセラ
ミック製の薄板、外周部を構成するモノリスセラミック
製の高剛性壁体、及び前記薄板と前記高剛性壁体との間
に介在したセラミックウィスカー製の副室内壁体から構
成したので、セラミックウィスカー材から成る前記副室
内壁体に対して同質のモノリスセラミック材から成る前
記薄板の結合を強固にすることができる。
また、燃焼ガスに晒されるモノリスセラミック材の前記
高剛性壁体と前記副室内壁体との境界部を同様に同質の
セラミック材で化学蒸着法（ＣＶＤ）等で薄膜を形成し
て前記副室内壁体を完全に密閉状態に封入して接合でき
るので、前記副室内壁体によって極めて高度の断熱性を
確保することができる。
高剛性壁体と前記副室内壁体との境界部を同様に同質の
セラミック材で化学蒸着法（ＣＶＤ）等で薄膜を形成し
て前記副室内壁体を完全に密閉状態に封入して接合でき
るので、前記副室内壁体によって極めて高度の断熱性を
確保することができる。
しかも、前記薄板と前記副室内壁体との接合、前記副室
内壁体と前記高剛性壁体との端部の接合は、同質のセラ
ミック材で構成され、極めて強固に接合されているの
で、各接合部におけるメカニカルストレスに対する強度
上の問題は全く発生しない。
内壁体と前記高剛性壁体との端部の接合は、同質のセラ
ミック材で構成され、極めて強固に接合されているの
で、各接合部におけるメカニカルストレスに対する強度
上の問題は全く発生しない。
また、前記副室内壁体が前記高剛性壁体の穴部に嵌合さ
れ、前記高剛性壁体と前記副室内壁体の外面との間に隙
間が存在しても、該隙間は完全に密封状態であるので、
該隙間は断熱空気層として機能する。即ち、前記副室は
壁面を通じての熱伝導通路が前記副室内壁体で遮断さ
れ、熱の外部への放熱がなく、前記副室の断熱効果を高
め、前記副室として理想的な構造を得ることができ、更
に冷却水損失を低減でき、燃費を向上できる。
れ、前記高剛性壁体と前記副室内壁体の外面との間に隙
間が存在しても、該隙間は完全に密封状態であるので、
該隙間は断熱空気層として機能する。即ち、前記副室は
壁面を通じての熱伝導通路が前記副室内壁体で遮断さ
れ、熱の外部への放熱がなく、前記副室の断熱効果を高
め、前記副室として理想的な構造を得ることができ、更
に冷却水損失を低減でき、燃費を向上できる。
また、副室の燃焼ガスに晒される表面部をモノリスの窒
化珪素（Ｓｉ３Ｎ４）、炭化珪素（ＳｉＣ）等のモノリ
スセラミック材の薄膜即ち薄板によって形成したので、
耐熱性、熱ショック性に優れた高温燃焼ガスに耐えるこ
とができる。
化珪素（Ｓｉ３Ｎ４）、炭化珪素（ＳｉＣ）等のモノリ
スセラミック材の薄膜即ち薄板によって形成したので、
耐熱性、熱ショック性に優れた高温燃焼ガスに耐えるこ
とができる。
また、前記副室の表面部をセラミック体の肉厚を薄くし
て熱容量を小さくし、副室内面の熱容量を小さく構成で
き、短時間で温度上昇を可能にすると共に燃料噴霧と空
気との混合を速やかに実行させることができ、前記副室
から前記主燃焼室へスワールとして噴き出させることが
できる。
て熱容量を小さくし、副室内面の熱容量を小さく構成で
き、短時間で温度上昇を可能にすると共に燃料噴霧と空
気との混合を速やかに実行させることができ、前記副室
から前記主燃焼室へスワールとして噴き出させることが
できる。
即ち、前記副室内は短時間に温度上昇させると共に燃料
噴霧と空気との混合を速やかに実行させ得るので、燃料
と空気との燃料当量比と燃焼温度とで決定されるスモー
ク発生温度ゾーンでの燃焼を直ちにクリアし、火炎が前
記副室から前記主燃焼室へスワールとして噴き出され
る。次いで、火炎が前記副室から前記主燃焼室に吹き出
されることによって、急激に燃料当量比が低下され且つ
燃焼温度は低下するので、ＮＯｘ発生温度ゾーンでの燃
焼を避けることができる。従って、前記副室及び前記主
燃焼室において、スモーク、ＨＣ及びＮＯｘの発生を避
ける燃焼を行わせることができる。
噴霧と空気との混合を速やかに実行させ得るので、燃料
と空気との燃料当量比と燃焼温度とで決定されるスモー
ク発生温度ゾーンでの燃焼を直ちにクリアし、火炎が前
記副室から前記主燃焼室へスワールとして噴き出され
る。次いで、火炎が前記副室から前記主燃焼室に吹き出
されることによって、急激に燃料当量比が低下され且つ
燃焼温度は低下するので、ＮＯｘ発生温度ゾーンでの燃
焼を避けることができる。従って、前記副室及び前記主
燃焼室において、スモーク、ＨＣ及びＮＯｘの発生を避
ける燃焼を行わせることができる。
また、副室の形成壁本体を熱伝導率の小さいウィスカー
の窒化珪素（Ｓｉ３Ｎ４）、炭化珪素（ＳｉＣ）等のセ
ラミックウイスカー材から成る副室内壁体で構成したの
で、極めて断熱性に富んだ構造に構成でき、しかも前記
薄板が受ける機械的応力及び熱応力を、前記薄板の外周
部に位置する前記副室内壁体で吸収し、モノリスセラミ
ック製薄板の強度を確保し、セラミック材料の肉厚の減
少に伴う強度上の劣化を防止し、熱応力に強い構造に構
成できる。また、燃焼時に発生する熱応力等による破損
の恐れはなく、前記副室内壁体によって副室の断熱効果
を高めることができ、冷却水損失を低減でき燃費を向上
できる。
の窒化珪素（Ｓｉ３Ｎ４）、炭化珪素（ＳｉＣ）等のセ
ラミックウイスカー材から成る副室内壁体で構成したの
で、極めて断熱性に富んだ構造に構成でき、しかも前記
薄板が受ける機械的応力及び熱応力を、前記薄板の外周
部に位置する前記副室内壁体で吸収し、モノリスセラミ
ック製薄板の強度を確保し、セラミック材料の肉厚の減
少に伴う強度上の劣化を防止し、熱応力に強い構造に構
成できる。また、燃焼時に発生する熱応力等による破損
の恐れはなく、前記副室内壁体によって副室の断熱効果
を高めることができ、冷却水損失を低減でき燃費を向上
できる。
更に、剛性に富んだモノリスの窒化珪素（Ｓｉ３Ｎ４）
炭化珪素（ＳｉＣ）等のモノリスセラミック材から成る
高剛性壁体を前記副室内壁体の外周に配置したので、前
記薄板及び前記副室内壁体が受ける機械的応力を前記高
剛性壁体で受けることができ、極めて強度に富んだ副室
を提供することができる。前記副室内壁体を補強して強
度を確保でき、メカニカルストレス及びサーマルストレ
スにより前記副燃焼室壁体が破壊されるようなことはな
い。前記薄板が受けるメカニカルストレス及びサーマル
ストレスを低減でき、前記薄板に亀裂、破壊等は発生し
ない。
炭化珪素（ＳｉＣ）等のモノリスセラミック材から成る
高剛性壁体を前記副室内壁体の外周に配置したので、前
記薄板及び前記副室内壁体が受ける機械的応力を前記高
剛性壁体で受けることができ、極めて強度に富んだ副室
を提供することができる。前記副室内壁体を補強して強
度を確保でき、メカニカルストレス及びサーマルストレ
スにより前記副燃焼室壁体が破壊されるようなことはな
い。前記薄板が受けるメカニカルストレス及びサーマル
ストレスを低減でき、前記薄板に亀裂、破壊等は発生し
ない。
第１図はこの発明による副室断熱エンジンの構造の一実
施例を示す断面図である。 １……主燃焼室、２……副室、３……連絡孔、４……副
室内壁体、５，１７……薄板、６……高剛性壁体、８…
…接合部、１０……シリンダヘッド。
施例を示す断面図である。 １……主燃焼室、２……副室、３……連絡孔、４……副
室内壁体、５，１７……薄板、６……高剛性壁体、８…
…接合部、１０……シリンダヘッド。
Claims (2)
- 【請求項１】主燃焼室に連絡孔を通じて連通する副室の
表面部を構成するモノリスセラミック製の薄板、前記副
室の外周部を構成するモノリスセラミック製の高剛性壁
体、及び前記薄板と前記高剛性壁体との間に介在したセ
ラミックウィスカー製の副室内壁体から成る副室断熱エ
ンジンの構造。 - 【請求項２】前記薄板は前記副室内壁体の内面にコーテ
ィングによって形成した薄膜で構成されている請求項１
に記載の副室断熱エンジンの構造。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1281916A JPH0650055B2 (ja) | 1989-10-31 | 1989-10-31 | 副室断熱エンジンの構造 |
| US07/593,449 US5040504A (en) | 1989-10-31 | 1990-10-04 | Heat-insulating engine swirl chamber |
| DE199090311352T DE430419T1 (de) | 1989-10-31 | 1990-10-17 | Waermeisolierte brennkraftmaschine mit wirbelkammer. |
| EP90311352A EP0430419B1 (en) | 1989-10-31 | 1990-10-17 | Heat-insulating engine with swirl chamber |
| DE69007031T DE69007031T2 (de) | 1989-10-31 | 1990-10-17 | Wärmeisolierte Brennkraftmaschine mit Wirbelkammer. |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1281916A JPH0650055B2 (ja) | 1989-10-31 | 1989-10-31 | 副室断熱エンジンの構造 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03145516A JPH03145516A (ja) | 1991-06-20 |
| JPH0650055B2 true JPH0650055B2 (ja) | 1994-06-29 |
Family
ID=17645744
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1281916A Expired - Lifetime JPH0650055B2 (ja) | 1989-10-31 | 1989-10-31 | 副室断熱エンジンの構造 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5040504A (ja) |
| EP (1) | EP0430419B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0650055B2 (ja) |
| DE (2) | DE430419T1 (ja) |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5309874A (en) * | 1993-01-08 | 1994-05-10 | Ford Motor Company | Powertrain component with adherent amorphous or nanocrystalline ceramic coating system |
| US5520148A (en) * | 1995-03-13 | 1996-05-28 | Isuzu Motors Limited | Heat insulating structure for swirl chambers |
| US5678517A (en) * | 1996-08-09 | 1997-10-21 | Thermo Power Corporation | Internal combustion reciprocating engine and method for burning a mixture of fuel and air therein |
| TW374826B (en) | 1997-05-23 | 1999-11-21 | Honda Motor Co Ltd | Fuel injection internal combustion engine with sub-combustion chamber |
| FR2846044B1 (fr) * | 2002-10-18 | 2006-07-14 | Peugeot Citroen Automobiles Sa | Dispositif d'allumage a prechambre revetue d'un revetement refractaire, pour un moteur a combustion interne, et allumeur a prechambre |
| US7767267B2 (en) * | 2003-06-04 | 2010-08-03 | Wide Open Coatings, Inc. | Method of producing a coated valve retainer |
| US20060014624A1 (en) * | 2004-07-15 | 2006-01-19 | Biljana Mikijelj | High dielectric strength monolithic Si3N4 |
| US9038594B2 (en) * | 2011-07-28 | 2015-05-26 | Pratt & Whitney Canada Corp. | Rotary internal combustion engine with pilot subchamber |
| DE102017215493A1 (de) * | 2017-09-04 | 2019-03-07 | Man Diesel & Turbo Se | Vorkammeranordnung |
| AT523742B1 (de) * | 2020-04-16 | 2022-03-15 | Avl List Gmbh | Brennkraftmaschine |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5448207A (en) * | 1977-09-16 | 1979-04-16 | Licentia Gmbh | Device of stopping driving in magnetic tape cassette device |
| DE2804562A1 (de) * | 1978-02-03 | 1979-08-09 | Volkswagenwerk Ag | Mehrzylindrige brennkraftmaschine |
| JPS587481B2 (ja) * | 1978-09-26 | 1983-02-10 | 三菱自動車工業株式会社 | 複輪ホイ−ル取付構造 |
| DE3133209C2 (de) * | 1981-08-21 | 1985-04-25 | MTU Motoren- und Turbinen-Union München GmbH, 8000 München | Hohler Verbundkörper, insbesondere Umdrehungskörper und Verfahren zu seiner Herstellung |
| JPS5946317A (ja) * | 1982-09-07 | 1984-03-15 | Toyota Motor Corp | 内燃機関の燃焼室部品 |
| JPS6069324A (ja) * | 1983-09-22 | 1985-04-20 | Nippon Seiko Kk | すべり軸受 |
| JPH0738656Y2 (ja) * | 1987-06-02 | 1995-09-06 | マツダ株式会社 | セラミック副室付シリンダ−ヘッド |
-
1989
- 1989-10-31 JP JP1281916A patent/JPH0650055B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1990
- 1990-10-04 US US07/593,449 patent/US5040504A/en not_active Expired - Fee Related
- 1990-10-17 EP EP90311352A patent/EP0430419B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1990-10-17 DE DE199090311352T patent/DE430419T1/de active Pending
- 1990-10-17 DE DE69007031T patent/DE69007031T2/de not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03145516A (ja) | 1991-06-20 |
| EP0430419B1 (en) | 1994-03-02 |
| EP0430419A1 (en) | 1991-06-05 |
| DE69007031D1 (de) | 1994-04-07 |
| DE69007031T2 (de) | 1994-07-07 |
| DE430419T1 (de) | 1991-11-28 |
| US5040504A (en) | 1991-08-20 |
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