JPH0650150A - 遮熱副燃焼室の構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、遮熱性を向上させるため上部副室
部材を低熱伝導率のセラミックスで作製し、該上部副室
部材の破損を防止するためダンピングリングとの間に応
力分散部材を介在させた遮熱副燃焼室の構造を提供す
る。 【構成】 この遮熱副燃焼室の構造は、シリンダヘッド
３に形成した取付穴９内に、燃料噴射孔１１を有する上
部副室部材５と主室１に連通する連絡孔７を形成した下
部副室部材４を配置し、下部副室部材４を耐熱性のセラ
ミックスで且つ上部副室部材５をチタン酸アルミニウム
等の低熱伝導率のセラミックスで作製し、ダンピングリ
ング１０が当接する側の上部副室部材５の面にジルコニ
ア等の高強度セラミックスから成る応力分散部材８を配
置したものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、副室を形成する上部
副室部材と下部副室部材との間にダンピングリングを介
在した副室式エンジンにおける遮熱副燃焼室の構造に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来、図３及び図４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３
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、及び図４は図３の遮熱副燃焼室の受
圧面の応力を説明する説明図である。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３を取り
付け、該シリンダヘッド３に形成した穴９内に遮熱空気
層１３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２を形成している。副室部材は、
副室２にシリンダヘッド３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５とホットプラグと
しての下部副室部材４とで構成されている。上部副室部
材５には、燃料噴射ノズルからの燃料を副室２内に噴射
するための燃料噴射孔１１及び加熱プラグ等の挿入孔１
２が形成されている。また、下部副室部材４には、シリ
ンダ側に形成される主室１に連通する連絡孔７が形成さ
れている。

【０００３】更に、上部副室部材５と下部副室部材４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１０が介在している。ダンピングリング１０
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４はシリンダヘッド３に固定
リング６によって固定されている。上部副室部材５及び
下部副室部材４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６２−２０１２２号公報に
は、エンジンの副室構造が開示されている。該エンジン
の副室構造は、副室を上下に分割されたセラミック部材
で形成すると共に、該セラミック部材の外周に、金属リ
ングを焼き嵌め嵌合させたものであり、上セラミック部
材と下セラミック部材との間にシールリングを介装し、
該シールリングを前記セラミック部材より熱膨張率が大
なる金属で形成したものである。

【０００５】また、実開昭６１−７０５３５号公報に
は、内燃機関の副室構造が開示されている。該内燃機関
の副室構造は、応力緩和リングと接する上部セラミック
体と下部セラミック体の接触面の少なくとも一部に切欠
き部を設け、その切欠き部に係合する第１のキー部材を
応力緩和リングと一体に設けることにより、上部セラミ
ック体と下部セラミック体を係止すると共に、応力緩和
リングと外周金属製リングとの間に係合部を設け、その
係合部を介して第２のキー部材を外周金属製リングから
突出する状態に設けることにより、上部セラミック体と
下部セラミック体及びこれらと外周金属製リングとさら
にそれらとシリンダヘッドとの間を係止するものであ
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図３に
示す副室式エンジンにおける遮熱副燃焼室の構造は、上
部副室部材５と下部副室部材４との間にダンピングリン
グ１０が介在している。そして、上部副室部材５と下部
副室部材４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。ダンピングリング１０は外面が円筒面であるの
で、ダンピングリング１０が上部副室部材５と下部副室
部材４との間に配置されて押圧されると、ダンピングリ
ング１０に対する上部副室部材５と下部副室部材４の当
接面即ち受圧面には、大きな応力が作用することにな
り、例えば、上部副室部材を低熱伝導率のセラミックス
等で作製すると、該上部副室部材の受圧面が破損すると
いう問題が発生する。

【０００７】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、副室式エンジンにおける副燃焼室
を上部副室部材と下部副室部材で作製し、両者間にダン
ピングリングを介在させる形式の副燃焼室について、副
燃焼室の遮熱性を向上させるため、シリンダヘッドに対
して接触面が大きい上部副室部材をチタン酸アルミニウ
ム等の低熱伝導率のセラミックスで作製し、下部副室部
材を窒化ケイ素等の高強度のセラミックスで作製した場
合に、上部副室部材の破損を防止するため、上部副室部
材とダンピングリングとの間に高強度のセラミックスか
ら成る応力分散部材を配置し、上部副室部材の破損を防
止する遮熱副燃焼室の構造を提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明は、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
発明は、シリンダヘッドに形成した取付穴内に副室を形
成する副室部材を嵌入し、該副室部材を燃料噴射孔を有
する上部副室部材と主室に連通する連絡孔を形成した下
部副室部材とで構成し、前記上部副室部材と前記下部副
室部材との間にダンピングリングを介在した副室式エン
ジンにおいて、前記下部副室部材を耐熱性のセラミック
スで且つ前記上部副室部材を低熱伝導率のセラミックス
で作製し、前記ダンピングリングが当接する側の前記上
部副室部材の面に高強度セラミックスから成る応力分散
部材を配置したことを特徴とする遮熱副燃焼室の構造に
関する。

【０００９】また、この遮熱副燃焼室の構造において、
前記上部副室部材を構成するセラミックスはチタン酸ア
ルミニウムであり、前記応力分散部材を構成するセラミ
ックスはジルコニアであり、更に前記下部副室部材を構
成するセラミックスは窒化ケイ素で構成したものであ
る。

【００１０】

【作用】この発明は、上記のように構成され、次のよう
に作用する。即ち、この遮熱副燃焼室の構造は、下部副
室部材を耐熱性のセラミックスで作製し、上部副室部材
を低熱伝導率のセラミックスで作製し、ダンピングリン
グが当接する側の前記上部副室部材の面に高強度セラミ
ックスから成る応力分散部材を配置したので、前記上部
副室部材を強度の余り高くない低熱伝導率のセラミック
スで作製したとしても、前記ダンピングリングから受け
る応力は前記応力分散部材で分散され、前記上部副室部
材の受圧面に局部的に応力を受けず、全面に分散され、
前記ダンピングリングによる前記上部副室部材の破損等
は発生しない。

【００１１】また、前記上部副室部材をチタン酸アルミ
ニウムの低熱伝導率セラミックスで作製したので、副燃
焼室の遮熱度を向上できる。また、前記応力分散部材を
ジルコニアの高強度のセラミックスで作製したので、前
記応力分散部材が前記ダンピングリングから受ける応力
により破損することはない。

【００１２】

【実施例】以下、図面を参照して、この発明による遮熱
副燃焼室の構造の実施例を説明する。図１及び図２を参
照して、この発明による遮熱副燃焼室の構造の一実施例
を説明する。図１はこの発明による遮熱副燃焼室の構造
の一実施例を示す断面図、及び図２は図１の遮熱副燃焼
室の受圧面の応力分布を説明する説明図である。図１及
び図２に示す部品については、図３に示す部品と同一の
部品には同一の符号を付している。

【００１３】図１に示す副室式エンジンにおける遮熱副
燃焼室の構造において、副室２を形成する副室部材を上
部副室部材５と下部副室部材４で作製した場合に、上部
副室部材５は下部副室部材４に比較してシリンダヘッド
３に対して接触面積が大きいものである。即ち、上部副
室部材５の上面は、副室部材をシリンダヘッド３の穴９
内に嵌入固定するため、シリンダヘッド３に形成した取
付穴９の内壁面に全面接触する状態に配置されている。
また、下部副室部材４はシリンダヘッド３の壁面に対し
ては遮熱空気層１３を介してシリンダヘッド３に嵌入さ
れた状態であるので、副室部材の下部に関しては十分な
遮熱度を確保できるものである。

【００１４】そこで、副室部材を構成する上部副室部材
５を低熱伝導率のチタン酸アルミニウムＡｌ₂ ＴｉＯ₅
等のセラミックスで作製することは、副燃焼室の遮熱度
を向上させるために有効である。しかしながら、チタン
酸アルミニウムの強度は余り大きくないので、ダンピン
グリング１０からの大きな応力を受けると、破損してし
まう。そこで、上部副室部材５をチタン酸アルミニウム
等の低熱伝導率のセラミックスで作製して、その上部副
室部材５の強度を確保するために、ダンピングリング１
０に接触する面に、強度を有するセラミックスで作製し
た応力分散部材８を介在させる。

【００１５】また、下部副室部材４は高強度の窒化ケイ
素等のセラミックスから作製されており、また、ダンピ
ングリング１０はＳＵＳ等の金属で作製されている。特
に、ダンピングリング１０と上部副室部材５との間に配
置されている応力分散部材８は、ジルコニアＺｒＯ₂ 等
の高強度のセラミックスで作製されている。

【００１６】この実施例では、ダンピングリング１０を
受ける上部副室部材５側の面に、高強度を有する応力分
散部材８を介在させることによって、長期間使用して繰
り返しの熱応力を受けたとしても上部副室部材５の破損
を避けることができ、従って遮熱副燃焼室の耐久性を大
幅に向上させることができる。

【００１７】

【発明の効果】この発明による遮熱副燃焼室の構造は、
上記のように構成されており、次のような効果を有す
る。この遮熱副燃焼室の構造は、下部副室部材を耐熱性
のセラミックスで且つ上部副室部材を低熱伝導率のセラ
ミックスで作製し、ダンピングリングが当接する側の前
記上部副室部材の面に高強度セラミックスから成る応力
分散部材を配置したので、副燃焼室の遮熱度を向上させ
るため、前記上部副室部材を低熱伝導率のセラミックス
で作製したとしても、前記応力分散部材が前記ダンピン
グリングからの応力を分散させて前記上部副室部材に伝
え、前記上部副室部材の破損を避けることができる。従
って、長期間使用しても前記上部副室部材が破損するこ
とがなく、遮熱副燃焼室の耐久性を向上できる。

【００１８】また、この遮熱副燃焼室の構造において、
副燃焼室の遮熱性を向上させるため、シリンダヘッドの
壁面との接触面積が大きい前記上部副室部材をチタン酸
アルミニウム等の低熱伝導率のセラミックスで作製する
ことが好ましく、また、シリンダヘッドの壁面に対して
接触面積が小さく、中間に遮熱空気層が存在する下部副
室部材は高強度の窒化ケイ素等のセラミックスで作製す
ることが好ましい。特に、ＳＵＳ等で作製した前記ダン
ピングリングの応力を受ける前記応力分散部材は、高強
度のジルコニアで作製することが好ましい。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明による遮熱副燃焼室の構造の一実施例
を示す断面図である。

【図２】図１の遮熱副燃焼室の応力分布を説明するため
の説明図である。

【図３】従来の遮熱副燃焼室の構造の一例を示す断面図
である。

【図４】図３の遮熱副燃焼室の応力分布を説明するため
の説明図である。

【符号の説明】

１ 主室 ２ 副室 ３ シリンダヘッド ４ 下部副室部材 ５ 上部副室部材 ７ 連通孔 ８ 応力分散部材 ９ 取付穴 １０ ダンピングリング １１ 取付孔

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 坪沼 孝浩 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 (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シリンダヘッドに形成した取付穴内に副
   室を形成する副室部材を嵌入し、該副室部材を燃料噴射
   孔を有する上部副室部材と主室に連通する連絡孔を形成
   した下部副室部材とで構成し、前記上部副室部材と前記
   下部副室部材との間にダンピングリングを介在した副室
   式エンジンにおいて、前記下部副室部材を耐熱性のセラ
   ミックスで且つ前記上部副室部材を低熱伝導率のセラミ
   ックスで作製し、前記ダンピングリングが当接する側の
   前記上部副室部材の面に高強度セラミックスから成る応
   力分散部材を配置したことを特徴とする遮熱副燃焼室の
   構造。
2. 【請求項２】 前記上部副室部材を構成するセラミック
   スはチタン酸アルミニウムであり、前記応力分散部材を
   構成するセラミックスはジルコニアであり、更に前記下
   部副室部材を構成するセラミックスは窒化ケイ素である
   ことを特徴とする請求項１に記載の遮熱副燃焼室の構
   造。