JPH074247A

JPH074247A - 副室式エンジンにおける副室構造

Info

Publication number: JPH074247A
Application number: JP5111794A
Authority: JP
Inventors: Takahiro Tsubonuma; 孝浩坪沼; Hiroshi Matsuoka; 寛松岡; Kazuo Miyajima; 和夫宮島; Shigeki Fujita; 茂樹藤田; Takatoshi Sugano; 隆登志菅野
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Isuzu Motors Ltd
Priority date: 1993-02-26
Filing date: 1994-02-25
Publication date: 1995-01-10

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は、副室を構成するアッパ部材の温度
分布の温度勾配を小さくして熱応力を低減する副室式エ
ンジンにおける副室構造を提供する。【構成】本発明は、シリンダヘッド３の取付穴９の壁
面と副室２を形成するアッパ部材５とロア部材４との外
面とを非接触状態に構成して断熱空気層８を形成し、ア
ッパ部材５の頂面１５に対向するシリンダヘッド３の取
付穴９の壁面に凹部１６を形成し、凹部１６に低熱伝導
率で耐熱性に富み且つシリンダ軸方向の位置決めの荷重
に耐える耐荷重性に富んだ断熱ガスケット１７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、副室部材で形成する
副室をシリンダヘッドに対して遮熱すると共に位置決め
を行うことができる副室式エンジンにおける副室構造に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、副室式エンジンとしては、図３５
及び図３６に示すように、スワールチャンバタイプのも
のが開示されている。該副室式エンジンは、シリンダブ
ロック１１の孔部に嵌合したシリンダ１３を構成するシ
リンダライナ１２、シリンダブロック１１にガスケット
２２を介在して取り付けたシリンダヘッド３、該シリン
ダヘッド３に形成した取付穴９内に遮熱空気層８を形成
して嵌入し且つ固定リング６でシリンダヘッド３に固定
された渦流室である副室２を形成した副室部材、及びシ
リンダ１３内を往復運動するピストン（図示せず）を有
している。副室部材は、副室２とシリンダ１３側に形成
される主室１とを連通する連絡孔７を形成したホットプ
ラグとしてのロア部材４、燃料噴射孔即ちノズル孔２０
とプラグ挿通用のグロープラグ孔２１を形成したアッパ
部材５及びアッパ部材５とロア部材４との間に配置され
たダンピングリング１０から構成されている。また、ア
ッパ部材５とロア部材４とは、窒化ケイ素等のセラミッ
クスで作製され、シリンダ軸に対してほぼ平行に二分割
されている。

【０００３】従来の副室式エンジンにおける副室部材の
取り付けは、アッパ部材５の頂面１５がシリンダヘッド
３に形成された取付穴９の取付穴上面１４に押圧接触し
てシリンダ軸方向に固定され、ロア部材４が固定リング
６をシリンダヘッド３に圧入又は焼嵌め等することによ
って固定されている。図示していないが、燃料噴射ノズ
ルはノズル孔２０を通じて燃料を副室２に噴射し、グロ
ープラグはグロープラグ孔２１に挿入されて着火燃焼を
補助する。また、シリンダヘッド３には、例えば、吸排
気ポートが形成され、該吸排気ポートに吸排気バルブが
配置され、副室部材の外周側には冷却水室が形成されて
いる。

【０００４】実開昭５９−２１０２４号公報には、副室
式内燃機関の副燃焼室が開示されている。該副室式内燃
機関の副燃焼室は、シリンダヘッドに形成した過流室燃
焼室の燃焼室体の全体をセラミックス材で形成し、該セ
ラミックス材の燃焼室体と該シリンダヘッドとの嵌合部
の大部分に空気層を形成し、更に該燃焼室体とシリンダ
ヘッドとの嵌合部のシリンダ側端部をシール材でガスシ
ールし、かつ該燃焼室体とその挿入機器との挿入部もシ
ール材でガスシールしたものである。

【０００５】また、実開昭６０−８８０３２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、主燃焼室に噴孔を介して連通する副室を
セラミック材で構成し、該副室を構成するセラミック材
とエンジン本体の嵌合凹部内壁面との間に発泡金属製ガ
スケットを介在させた状態で該セラミック材を上記嵌合
凹部に嵌装したものである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
副室式エンジンは、図３５に示すように、一般に、副室
２を構成する副室部材はアッパ部材５とロア部材４とで
構成し、両者の接合部間にダンピングリング１０を設け
ており、ロア部材４のホットプラグは副室２と主室１と
を連通する連絡孔７が形成され、しかもアッパ部材５は
上面即ち頂面１５がシリンダヘッド３の壁面即ち取付穴
上面１４に支持のため接触しているものである。従っ
て、高温になるロア部材４からアッパ部材５へ熱が伝達
され、次いでその熱エネルギーはアッパ部材５からシリ
ンダヘッド３へ放散され、副室２の遮熱度が低減すると
いう問題を有している。そして、副室２では、副室２か
らシリンダヘッド３側への熱流が大きく、冷却水で冷却
されるため、熱応力が大きくなり、亀裂、割れ等が発生
する。

【０００７】そこで、副室２からシリンダヘッド３への
放熱量を低減するため、ホットプラグ即ちロア部材４及
びアッパ部材５に低熱伝導材のセラミックスを用いて壁
面温度を高めている。しかしながら、アッパ部材５とシ
リンダヘッド３との接触部で大きな温度差が生じ、アッ
パ部材５の熱応力が大きくなる。例えば、アッパ部材５
は、図３７に示すように、中間部の６００℃から上部の
１００℃までの急激な温度勾配の温度分布となり、図３
８に示すように、アッパ部材５に与えられる熱負荷は中
間部の５０ＭＰａから上部の２００ＭＰａへと変化し、
大きいものとなる。

【０００８】また、断熱エンジンの副室を構成するセラ
ミックスの副室部材は、熱損失を小さくするために、シ
リンダヘッドとの接触面積ができるだけ小さくなるよう
に構成されている。しかしながら、副室部材とシリンダ
ヘッドとの接触部は周囲との温度差が大きく、熱変形が
大きくなると共に、応力集中も発生する。特に、副室部
材の上部即ちアッパ部材は、ノズル孔、グロープラグ孔
等が形成されているので、上記の温度差の問題がある。

【０００９】また、前掲各公報に開示された副室式エン
ジンにおいて、副室部材の上部とシリンダヘッドとの間
に介在させるガスケットには、ある程度の剛性が必要で
あるが、ガスケットにはノズル孔、グロープラグ孔等の
孔が形成されているので、熱損失が大きくなると共に、
熱応力が大きくなり、副室部材の上部即ちアッパ部材の
破損の原因になる。

【００１０】更に、副室を構成する副室部材をアッパ部
材とロア部材とで作製した場合に、アッパ部材の上面は
シリンダヘッドのキャビティ即ち取付穴の壁面に密着し
た構造に構成されている。そして、副室部材は、シリン
ダヘッドとシリンダブロックとの固定で発生するセット
圧を受けてキャビティに配置されている。そのため、ア
ッパ部材は、エンジン駆動時に、副室２内の燃焼ガス圧
等の負荷をその下面から上面で受けて吸収するように構
成されている。そこで、例えば、シリンダヘッドのキャ
ビティの加工不良、アッパ部材の上面の加工不良、副室
部材のキャビティ内への組み付け時に切粉、ごみ、砂等
がキャビティ壁面とアッパ部材上面との間に浸入してい
る場合には、そこに応力集中が発生し、アッパ部材の破
損等が発生することがある。

【００１１】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、副室部材をセラミックスから成る
アッパ部材とホットプラグ即ちロア部材とで作製し、両
部材間にダンピングリングを介在させ、アッパ部材とシ
リンダヘッドとの間に低熱伝導材のセラミックス製断熱
ガスケットを介在させ、アッパ部材とシリンダヘッドと
の接触面を可及的に小さくし、又はアッパ部材とシリン
ダヘッドとの間に上下方向即ちシリンダ軸方向の剛性を
確保したセラミックスから成る断熱ガスケットを介在さ
せ、アッパ部材の温度勾配を緩和してアッパ部材に作用
する熱応力を低減し、更に、アッパ部材の上部又は両者
間に介在した断熱ガスケットによって、アッパ部材のシ
リンダヘッドに対する上下方向即ちシリンダ軸方向の位
置決めをし、アッパ部材及びロア部材の耐久性を向上さ
せた副室式エンジンにおける副室構造を提供することで
ある。

【００１２】この発明の別の目的は、上記の課題を解決
することであり、副室部材をセラミックスから成るアッ
パ部材とロア部材とで作製し、アッパ部材の上面とシリ
ンダヘッドの取付穴壁面との接触を阻止するため、アッ
パ部材の上面とシリンダヘッドの取付穴壁面との間に凹
部を形成し、アッパ部材が下面から受ける負荷を中央部
で受けることを阻止し、アッパ部材の破損を防止した副
室式エンジンにおける副室構造を提供することである。

【００１３】

【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
成するシリンダ軸に対して二分割したセラミックス製ア
ッパ部材とロア部材を配置し、前記副室に燃料を噴射す
るためのノズル孔を前記アッパ部材に形成し、前記副室
と主室とを連通する連絡孔を前記ロア部材に形成した副
室式エンジンにおいて、前記シリンダヘッドの前記取付
穴の壁面と前記アッパ部材と前記ロア部材との外面とを
非接触状態に構成して断熱空気層を形成し、前記アッパ
部材の頂面に対向する前記シリンダヘッドの取付穴壁面
に凹部を形成し、前記凹部に低熱伝導率で耐熱性に富み
且つシリンダ軸方向の位置決めの荷重に耐える耐荷重性
に富んだ断熱ガスケットを配置したことを特徴とする副
室式エンジンにおける副室構造に関する。また、この副
室式エンジンにおける副室構造は、前記断熱ガスケット
にはノズル孔等の孔が形成されていないものである。

【００１４】或いは、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シリンダ軸に対して二
分割したセラミックス製アッパ部材とロア部材を配置
し、前記副室に燃料を噴射するためのノズル孔を前記ア
ッパ部材に形成し、前記副室と主室とを連通する連絡孔
を前記ロア部材に形成した副室式エンジンにおいて、前
記シリンダヘッドの前記取付穴の壁面と前記アッパ部材
と前記ロア部材との外面とを非接触状態に構成して断熱
空気層を形成し、前記アッパ部材の上部に形成した環状
周辺突出部の頂面のみを前記シリンダヘッドの取付穴内
面に接触させたことを特徴とする副室式エンジンにおけ
る副室構造に関する。また、前記アッパ部材の前記環状
周辺突出部の内側の凹部に断熱材を配置したものであ
る。

【００１５】又は、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シリンダ軸に対して二分
割したセラミックス製アッパ部材とロア部材を配置し、
前記副室に燃料を噴射するためのノズル孔を前記アッパ
部材に形成し、前記副室と主室とを連通する連絡孔を前
記ロア部材に形成した副室式エンジンにおいて、前記シ
リンダヘッドの前記取付穴の壁面と前記アッパ部材と前
記ロア部材との外面とを非接触状態に構成して断熱空気
層を形成し、前記アッパ部材の上面と前記シリンダヘッ
ドの取付穴壁面とを非接触に構成するため、前記アッパ
部材の上面と前記シリンダヘッドの取付穴壁面との間に
空隙が形成されていることを特徴とする副室式エンジン
における副室構造に関する。また、前記空隙は前記アッ
パ部材の周辺から中央へ大きくなる形状に形成されてい
る。

【００１６】

【作用】この発明による副室式エンジンにおける副室構
造は、上記のように構成され、次のように作用する。即
ち、この副室式エンジンにおける副室構造は、シリンダ
ヘッドの取付穴の壁面とアッパ部材とロア部材との外面
とを非接触状態に構成して断熱空気層を形成し、前記ア
ッパ部材の頂面に対向する前記シリンダヘッドの取付穴
壁面に凹部を形成し、前記凹部に低熱伝導率のセラミッ
クス製断熱ガスケットを配置したので、低温の前記シリ
ンダヘッドと高温の前記アッパ部材との接触面積が低減
し、ほとんど非接触状態となり、前記アッパ部材自体の
温度差が小さくなり、前記アッパ部材に与えられる熱応
力が低減する。しかも、前記断熱空気層の遮熱層の存在
によって前記アッパ部材と前記ロア部材から前記シリン
ダヘッドへの熱伝達が阻止され、特に、高温になる前記
ロア部材から前記アッパ部材へ及び前記アッパ部材から
前記シリンダヘッドへの熱流が阻止でき、副室全体とし
て遮熱度を向上させ、熱効率をアップできると共に、副
室での燃焼状態を良好にしてＮＯ_X、スモーク等の発生
を抑制し、前記アッパ部材と前記ロア部材との耐久性を
向上できる。

【００１７】或いは、この副室式エンジンにおける副室
構造は、シリンダヘッドの前記取付穴即ちキャビティの
壁面と前記アッパ部材と前記ロア部材との外面とを非接
触状態に構成して断熱空気層を形成し、前記アッパ部材
の上面と前記シリンダヘッドの取付穴壁面との間に空隙
を形成したので、前記アッパ部材の上面と前記シリンダ
ヘッドの取付穴内面とを非接触を維持することができ、
前記アッパ部材が下面から受ける負荷を中央部で受ける
ことを阻止することができ、前記アッパ部材の破損を防
止することができる。

【００１８】

【実施例】以下、図面を参照して、この発明による副室
式エンジンにおける副室構造の実施例を説明する。図
１、図２及び図３を参照して、この発明による副室式エ
ンジンにおける副室構造の一実施例を説明する。図１は
この発明によるシリンダヘッドの構造の一実施例を示す
断面図、図２は図１の副室構造のアッパ部材の温度分布
を示す説明図、及び図３は図１の副室構造のアッパ部材
の熱応力分布を示す説明図である。図１に示す副室式エ
ンジンの副室構造は、アッパ部材とシリンダヘッドとの
取付部の構造以外については実質的に図３５に示すもの
と同一構成であるので、同一部品には同一符号を付して
重複する説明を省略する。

【００１９】図１に示すように、この副室式エンジンの
副室構造は、副室２を形成する副室部材をアッパ部材
５、ロア部材４及び両部材間のダンピングリング１０か
ら構成し、特に、アッパ部材５の頂面１５に対向するシ
リンダヘッド３の取付穴壁面に凹部１６を形成し、凹部
１６に低熱伝導率のセラミックス製断熱ガスケット１７
を配置し、更に、アッパ部材５とロア部材４のその他の
外面は、シリンダヘッド３に形成した取付穴９の壁面に
対して非接触状態に構成し、シリンダヘッド３の取付穴
９の壁面と副室部材の外面との間に断熱空気層８を形成
したものである。断熱ガスケット１７は、アッパ部材５
からシリンダヘッド３への熱流を阻止するため低熱伝導
率で遮熱性に富み且つ耐熱性であることが必要であり、
例えば、チタン酸アルミニウムＡｌ₂ＴｉＯ₅、ジルコ
ニアＺｒＯ₂、コーディエライト、これらの繊維強化物
等のセラミックス、ＳＵＳ等で作製できる。また、断熱
ガスケット１７は、アッパ部材５とシリンダヘッド３と
の間に上下方向即ちシリンダ軸方向の位置決め機能を有
するものであり、シリンダ軸方向の剛性即ち耐荷重性に
富んだものである。また、断熱ガスケット１７は、アッ
パ部材５の上面即ち頂面１５及びシリンダヘッド３の凹
部１６の壁面に対して平面度即ち整合性を有しているも
のである。

【００２０】この副室式エンジンの副室構造は、上記の
ように構成されているので、水冷等で冷却されて低温に
なっているシリンダヘッド３と副室２を構成する高温の
アッパ部材５との間には断熱ガスケット１７が介在して
おり、シリンダヘッド３とアッパ部材５とは直接接触し
ていないので、アッパ部材５の温度分布は図２に示すよ
うに温度勾配は小さく、また、図３に示すように、アッ
パ部材５の与えられる熱応力はアッパ部材５の上部のみ
の小さな熱応力であり、従来のものの約１／２程度にま
で低減させることができる。従って、アッパ部材５のシ
リンダヘッド３に接触する面積が低減し、アッパ部材５
からシリンダヘッド３への熱流は抑制され、遮熱度を大
幅に向上させることができ、アッパ部材５を高温に維持
できる。従って、アッパ部材５を高温に維持して副室２
での良好な燃焼が達成でき、ＮＯ_X、スモーク等の発生
を抑制でき、しかも、アッパ部材５の破損を防止して耐
久性を向上できる。

【００２１】この副室式エンジンにおける副室構造に組
み込む断熱ガスケット１７については、種々の態様のも
のを使用することができる。まず、断熱ガスケット１７
は、図４及び図５に示すように、ハニカム構造の断熱ガ
スケット１８に構成することができる。断熱ガスケット
１８は、ＳＵＳ、Ａｌ₂ＴｉＯ₅、ＺｒＯ₂或いはこれ
らの繊維強化物で作製することができる。

【００２２】又は、断熱ガスケット１７は、図６及び図
７に示すように、中心部が緻密質２０Ｆで且つ周辺部が
多孔質２１Ｐのセラミックスから成る断熱ガスケット１
９で構成することができる。断熱ガスケット１９は、Ａ
ｌ₂ＴｉＯ₅、ＺｒＯ₂、コーディエライト等で作製す
ることができる。

【００２３】或いは、断熱ガスケット１７は、図８及び
図９に示すように、ハニカム構造２３Ｈの空所に低熱伝
導材２４を重点した断熱ガスケット２３に構成すること
ができる。ハニカム構造２３ＨはＳＵＳ、Ａｌ₂ＴｉＯ
₅、ＺｒＯ₂或いはこれらの繊維強化物で作製すること
ができ、低熱伝導材２４はＡｌ₂ＴｉＯ₅、ＺｒＯ₂等
のセラミックスで構成することができる。

【００２４】又は、断熱ガスケット１７は、図１０に示
すように、シリンダヘッド３に形成した凹部１６に充填
した低熱伝導材の粉末２６及び該粉末２６のアッパ部材
側をＣＶＤでコーティングしたコーティング層２７から
成る断熱ガスケット２５で構成することができる。低熱
伝導材の粉末２６はＡｌ₂ＴｉＯ₅、ＺｒＯ₂或いはこ
れらのウィスカーで作製することができ、コーティング
層２７はセラミックスのＣＶＤで構成することができ
る。

【００２５】又は、断熱ガスケット１７は、図１１に示
すように、断熱空気層となる中空２９を形成した断熱材
３０から成る断熱ガスケット２８で構成することができ
る。断熱材３０は、Ａｌ₂ＴｉＯ₅、ＺｒＯ₂、コーデ
ィエライト等のセラミックスで作製することができる。

【００２６】又は、断熱ガスケット１７は、図１２及び
図１３に示すように、多数の凹部３２を形成した断熱材
３３から成る断熱ガスケット３１で構成することができ
る。凹部３２はアッパ部材５と接する側の断熱材３３の
壁面に形成されている。断熱材３３は、Ａｌ₂Ｔｉ
Ｏ₅、ＺｒＯ₂、コーディエライト等のセラミックスで
作製することができる。

【００２７】又は、断熱ガスケット１７は、図１４及び
図１５に示すように、中央に中空３５を形成した環状断
熱材３６から成る断熱ガスケット３４で構成することが
できる。環状断熱材３６は、Ａｌ₂ＴｉＯ₅、Ｚｒ
Ｏ₂、コーディエライト、これらの繊維強化物等のセラ
ミックスで作製することができる。

【００２８】又は、断熱ガスケット１７は、図１６及び
図１７に示すように、中央に凹部３８を形成したカップ
状断熱材３９から成る断熱ガスケット３７で構成するこ
とができ、凹部３８はシリンダヘッド３の取付穴９側に
形成されている。カップ状断熱材３９は、Ａｌ₂ＴｉＯ
₅、ＺｒＯ₂、コーディエライト、これらの繊維強化物
等のセラミックスで作製することができる。

【００２９】又は、断熱ガスケット１７は、図１８及び
図１９に示すように、上面に多数の溝部４１を形成した
断熱材４２から成る断熱ガスケット４０で構成すること
ができ、溝部４１はシリンダヘッド３の取付穴９側に形
成されている。断熱材４２は、Ａｌ₂ＴｉＯ₅、ＺｒＯ
₂、コーディエライト、これらの繊維強化物等のセラミ
ックスで作製することができる。

【００３０】この副室式エンジンにおける副室構造にお
いて、断熱ガスケット１７のシリンダヘッド３の凹部１
６への取付方法は、図２０に示すように、シリンダヘッ
ド３に形成した凹部１６に断熱ガスケット１７を圧入す
るか、又はアッパ部材５の上面１５に断熱ガスケット１
７を配置した状態でシリンダヘッド３を構成する金属を
鋳込むことで達成できる。

【００３１】或いは、断熱ガスケット１７のシリンダヘ
ッド３の凹部１６への取付方法は、図２１及び図２２に
示すように、シリンダヘッド３に形成した凹部１６の内
面４３と断熱ガスケット１７の外周面４４との間に、ダ
ンピングリング４５を介在させることによって断熱ガス
ケット１７をシリンダヘッド３の凹部１６に取り付ける
ことができる。

【００３２】或いは、断熱ガスケット１７のシリンダヘ
ッド３の凹部１６への取付方法は、図２３に示すよう
に、シリンダヘッド３に形成した凹部１６の内面４３と
断熱ガスケット１７の外周面４４との間に、接着剤４６
を介在させることによって断熱ガスケット１７をシリン
ダヘッド３の凹部１６に取り付けることができる。

【００３３】或いは、断熱ガスケット１７のシリンダヘ
ッド３の凹部１６への取付方法は、図２４に示すよう
に、シリンダヘッド３に形成した凹部１６に断熱ガスケ
ット１７を嵌入し、シリンダヘッド３の凹部１６の周辺
を高周波加熱等によって塑性変形させて係止部４７を形
成し、断熱ガスケット１７をシリンダヘッド３の凹部１
６に取り付けることができる。

【００３４】次に、この発明による副室式エンジンにお
ける副室構造の別の実施例を、図２５及び図２６を参照
して説明する。この実施例は、アッパ部材とシリンダヘ
ッドの取付部の構造以外は、実質的に図３５に示すもの
と同一構成であるので、同一部品には同一符号を付して
重複する説明を省略する。図２５及び図２６に示すよう
に、この副室式エンジンにおける副室構造は、シリンダ
ヘッド３に形成した取付穴９内に副室２を形成するシリ
ンダ軸に対して二分割したセラミックス製アッパ部材５
とロア部材４を配置し、副室２に燃料を噴射するための
ノズル孔２０及びグロープラグ孔２１をアッパ部材５に
形成し、副室２と主室１とを連通する連絡孔７をロア部
材４に形成したものであり、特に、シリンダヘッド３の
取付穴９の壁面とアッパ部材５とロア部材４との外面と
を非接触状態に構成して断熱空気層８を形成し、アッパ
部材５の上部に形成した環状周辺突出部４８の頂面５１
のみをシリンダヘッド３の取付穴９の内面５２に接触さ
せたものである。

【００３５】そして、アッパ部材５の上部に形成した環
状周辺突出部４８の内側には凹部４９が形成され、該凹
部４９は断熱空気層を形成することになる。また、アッ
パ部材５のリング状の突出部４８の頂面５１がシリンダ
軸方向の位置決めをし、突出部４８の外周面が径方向の
位置決めをするように構成することもできる。従って、
アッパ部材５のシリンダヘッド３に接触する面積が低減
し、アッパ部材５からシリンダヘッド３への熱放散が抑
制され、アッパ部材５を高温に維持できる。

【００３６】この実施例では、上記のように、アッパ部
材５のシリンダヘッド３の取付穴９の壁面との接触面積
を可及的に小さく構成したので、アッパ部材５の温度分
布は図２７に示すように、従来のもの（図３７参照）に
比較して温度勾配を小さくすることができ、アッパ部材
５を高温に保持できる。そして、アッパ部材５に作用す
る熱応力分布は、図２８に示すように、従来のもの（図
３８参照）に比較して熱応力の集中を避け且つ低減され
ることになる。従って、アッパ部材５のシリンダヘッド
３への熱伝達を減じ、副室２での良好な燃焼を達成で
き、ＮＯ_X、スモーク等の発生を抑制でき、しかも、ア
ッパ部材５の破損を防止して耐久性を向上できる。ま
た、この副室式エンジンにおける副室構造では、ノズル
孔２０が形成されている近傍部分５０は肉厚を厚くして
強度をアップすることが好ましい。

【００３７】また、この副室式エンジンにおける副室構
造は、上記の実施例に限らず、次のように構成すること
もできる。この副室式エンジンにおける副室構造におい
て、アッパ部材５の上部とシリンダヘッド３の取付穴９
の壁面との構造について、図２９に示すように構成する
ことができる。図２９に示す副室構造は、その取付構造
の要部を示す断面図であり、図２５に示すものに比較し
て、凹部４９の底面に凹凸を形成した以外は全く同様の
構成を有しているので、図２５の部品と同一部品には同
一符号を付している。この実施例は、アッパ部材５の凹
部４９の底面に凹凸５３を形成することによって、放熱
面積を増大させることになるが、アッパ部材５の上部の
温度分布を適正に均一化することができる。

【００３８】図３０に示す副室構造は、その取付構造の
要部を示す断面図であり、図２５に示すものに比較し
て、凹部４９に低熱伝導材を充填した以外は全く同様の
構成を有しているので、図２５の部品と同一部品には同
一符号を付している。この実施例は、アッパ部材５の凹
部４９に低熱伝導材から成る断熱材５４を充填したもの
である。断熱材５４は、例えば、Ａｌ₂ＴｉＯ₅、Ｚｒ
Ｏ₂、アルミナファイバー、これらの繊維強化物等のセ
ラミックスで作製することができる。この実施例の副室
構造の機能は図２５に示すものと同様である。

【００３９】図３１に示す副室構造は、その取付構造の
要部を示す断面図であり、図２５に示すものに比較し
て、凹部４９に低熱伝導材を充填した以外は全く同様の
構成を有しているので、図２５の部品と同一部品には同
一符号を付している。この実施例は、アッパ部材５の凹
部４９に低熱伝導材から成る断熱材を充填したものであ
る。断熱材は、アッパ部材５の凹部４９に低熱伝導材粉
末５５を充填し、その上面を低熱伝導材のセラミックス
によるＣＶＤ、溶射等でコーティング層５６を形成して
低熱伝導材粉末５５を密封したものである。低熱伝導材
粉末５５としては、例えば、ＺｒＯ₂、アルミナファイ
バー等のセラミックス粉末で作製することができる。こ
の実施例の副室構造の機能は図２５に示すものと同様で
ある。

【００４０】次に、この発明による副室式エンジンにお
ける副室構造の更に別の実施例を、図３２及び図３３を
参照して説明する。この実施例は、アッパ部材とシリン
ダヘッドの取付部の構造以外は、実質的に図３５に示す
ものと同一構成であるので、同一部品には同一符号を付
して重複する説明を省略する。この実施例では、グロー
プラグ６２は、アッパ部材５に形成したプラグ挿通孔２
１から副室２内にグロープラグ６２が突入した状態にシ
リンダヘッド３に取り付けられている。燃料噴射ノズル
６３は、アッパ部材５に形成したノズル孔２０から副室
２内に燃料を噴射できるようにシリンダヘッド３に取り
付けられている。また、ロア部材４は、その外周面に形
成された位置決め凹部６５とシリンダヘッド３に形成し
た位置決め穴６６とに跨がって位置決め部材６４がセッ
トされることによってシリンダヘッド３に位置決めされ
ている。シリンダライナ１２で構成されるシリンダ１３
内には、ピストン６７が往復運動するように組み込まれ
ている。

【００４１】この実施例では、特に、図３３に示すよう
に、アッパ部材５の頂面即ち上面１５とシリンダヘッド
３のキャビティ即ち取付穴９の壁面との間に、リセス即
ち空隙６０が形成されていることを特徴とする。図３３
では、アッパ部材５の上面１５とシリンダヘッド３の取
付穴壁面とを非接触の空隙６０を構成するため、シリン
ダヘッド３の取付穴９の上壁面が、その周辺部から中央
部に向かって大きくなる断面円弧状の凹部６１に形成さ
れている。この時、凹部６１は、例えば、２０〜５０μ
ｍ程度の空隙で十分である。即ち、アッパ部材５の上面
１５の中央部が強度的に最も弱い構造であるので、それ
に対応する部分である取付穴９の上壁面中央部を最も隙
間が大きくなる状態に凹部６１が形成されている。従っ
て、アッパ部材５とシリンダヘッド３のキャビティとの
間の空隙６０が、アッパ部材５の上部の変形吸収間隙の
機能を果たすことができ、アッパ部材５の破損を防止で
きる。

【００４２】次に、この発明による副室式エンジンにお
ける副室構造の他の実施例を、図３４を参照して説明す
る。この実施例は、アッパ部材とシリンダヘッドの取付
部の構造以外は、実質的に図３２に示すものと同一構成
であるので、同一部品には同一符号を付して重複する説
明を省略する。この実施例は、図３３のものと比較して
アッパ部材５側に空隙６０を形成したものである。即
ち、アッパ部材５の上面１５とシリンダヘッド３の取付
穴壁面とを非接触の空隙６０を構成するため、アッパ部
材５の上面１５の上壁面が、その周辺部から中央部に向
かって大きくなる断面円弧状の凹部６８に形成されてい
る。この時、凹部６８は、例えば、２０〜５０μｍ程度
の空隙で十分である。

【００４３】

【発明の効果】この発明による副室式エンジンにおける
副室構造は、上記のように構成されており、次のような
効果を有する。この副室式エンジンにおける副室構造
は、シリンダヘッドの取付穴の壁面とアッパ部材とロア
部材との外面とを非接触状態に構成して断熱空気層を形
成し、前記アッパ部材の頂面に対向する前記シリンダヘ
ッドの取付穴上面に凹部を形成し、前記凹部に低熱伝導
率で耐熱性且つ耐荷重性に富んだ断熱ガスケットを配置
したので、前記アッパ部材とロア部材とは前記シリンダ
ヘッドの壁面に接触せず、副室の遮熱度を向上でき、し
かも前記アッパ部材の温度分布をできるだけ均一にで
き、その熱応力を低減できる。

【００４４】或いは、この副室式エンジンにおける副室
構造は、シリンダヘッドの取付穴の壁面とアッパ部材及
びロア部材の外面とを非接触状態に構成して断熱空気層
を形成し、前記アッパ部材の上部に形成した環状周辺突
出部の頂面のみを前記シリンダヘッドの取付穴内面に接
触させたので、前記アッパ部材とロア部材とは前記シリ
ンダヘッドの壁面に対して可及的に接触面積が小さくな
り、副室の遮熱度を向上でき、しかも前記アッパ部材の
温度分布をできるだけ均一にでき、その熱応力を低減で
きる。

【００４５】それ故に、この副室式エンジンにおける副
室構造は、前記アッパ部材と前記ロア部材から前記シリ
ンダヘッドへの熱伝達を阻止でき、更に、副室部材の分
離構造によって高温になる前記ロア部材から前記アッパ
部材への熱流を阻止でき、副室全体として遮熱度を向上
できる。従って、前記アッパ部材の前記シリンダヘッド
に接触する面積が低減し、前記アッパ部材から前記シリ
ンダヘッドへの熱流は抑制され、遮熱度を大幅に向上さ
せることができ、前記アッパ部材を高温に維持できる。
従って、前記アッパ部材を高温に維持して副室での良好
な燃焼が達成でき、ＮＯ_X、スモーク等の発生を抑制で
き、しかも、前記アッパ部材及び前記ロア部材の熱応力
による破損を防止して耐久性を向上できる。

【００４６】或いは、この副室式エンジンにおける副室
構造は、前記アッパ部材の上面と前記シリンダヘッドの
取付穴壁面との間に周辺部から中央部に向かって大きく
なる空隙を形成したので、前記アッパ部材の上面と前記
シリンダヘッドの取付穴壁面とを非接触を維持すること
ができ、前記アッパ部材が下面から受ける負荷を中央部
で受けることを阻止でき、前記アッパ部材の破損を防止
できる。即ち、シリンダヘッドの加工は、エンドミル等
を使用しているため、加工不良では円弧状の切削不良が
発生し、特に中心部になるほど切削不良が発生している
が、前記アッパ部材の上面中央部に前記空隙を形成して
おけば、前記アッパ部材と前記シリンダヘッドのキャビ
ティとの間の前記空隙が、前記アッパ部材の上部の変形
を吸収する間隙の機能を果たし、前記シリンダヘッドの
切削不良等が原因で前記アッパ部材が破損することがな
い。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明による副室式エンジンにおける副室構
造の一実施例を示す断面図である。

【図２】図１の副室構造におけるアッパ部材に発生する
温度分布の一例を示す説明図である。

【図３】図１の副室構造におけるアッパ部材に発生する
熱応力分布の一例を示す説明図である。

【図４】この発明による副室式エンジンにおける副室構
造の別の実施例を示す要部の断面図である。

【図５】図４の断熱ガスケットの平面図である。

【図６】この発明による副室式エンジンにおける副室構
造の更に別の実施例を示す要部の断面図である。

【図７】図６の断熱ガスケットの平面図である。

【図８】この発明による副室式エンジンにおける副室構
造の他の実施例を示す要部の断面図である。

【図９】図８の断熱ガスケットの平面図である。

【図１０】この発明による副室式エンジンにおける副室
構造の更に他の実施例を示す要部の断面図である。

【図１１】この発明による副室式エンジンにおける副室
構造の別の実施例を示す要部の断面図である。

【図１２】この発明による副室式エンジンにおける副室
構造の更に別の実施例を示す要部の断面図である。

【図１３】図１２の断熱ガスケットの平面図である。

【図１４】この発明による副室式エンジンにおける副室
構造の他の実施例を示す要部の断面図である。

【図１５】図１４の断熱ガスケットの平面図である。

【図１６】この発明による副室式エンジンにおける副室
構造の更に他の実施例を示す要部の断面図である。

【図１７】図１６の断熱ガスケットの平面図である。

【図１８】この発明による副室式エンジンにおける副室
構造の別の実施例を示す要部の断面図である。

【図１９】図１８の断熱ガスケットの平面図である。

【図２０】この考案による副室式エンジンにおける副室
構造の断熱ガスケットの取付方法の一例を示す断面図で
ある。

【図２１】この発明による副室式エンジンにおける副室
構造の断熱ガスケットの取付方法の別の例を示す断面図
である。

【図２２】図２１の断熱ガスケットの取付方法で使用す
るダンピングリングを示す斜視図である。

【図２３】この発明による副室式エンジンにおける副室
構造の断熱ガスケットの取付方法の更に別の例を示す断
面図である。

【図２４】この発明による副室式エンジンにおける副室
構造の断熱ガスケットの取付方法の他の例を示す断面図
である。

【図２５】この発明による副室式エンジンにおける副室
構造の別の実施例を示す断面図である。

【図２６】図２５のアッパ部材の上面を示す平面図であ
る。

【図２７】図２５の副室構造におけるアッパ部材に発生
する温度分布の一例を示す説明図である。

【図２８】図２５の副室構造におけるアッパ部材に発生
する熱応力分布の一例を示す説明図である。

【図２９】この発明による副室式エンジンにおける副室
構造の更に別の実施例を示す要部の断面図である。

【図３０】この発明による副室式エンジンにおける副室
構造の他の実施例を示す要部の断面図である。

【図３１】この発明による副室式エンジンにおける副室
構造の更に他の実施例を示す要部の断面図である。

【図３２】この発明による副室式エンジンにおける副室
構造の別の実施例を示す要部の断面図である。

【図３３】図３２の副室構造の一実施例を示す要部の断
面図である。

【図３４】図３２の副室構造の別の実施例を示す要部の
断面図である。

【図３５】従来の副室式エンジンにおける副室構造の一
例を示す要部の断面図である。

【図３６】図３１のアッパ部材の上面を示す平面図であ
る。

【図３７】図３２の副室構造におけるアッパ部材に発生
する温度分布の一例を示す説明図である。

【図３８】図３２の副室構造におけるアッパ部材に発生
する熱応力分布の一例を示す説明図である。

【符号の説明】

１主室２副室３シリンダヘッド４ロア部材５アッパ部材７連絡孔８遮熱空気層９取付穴１３シリンダ１５アッパ部材の上面１６シリンダヘッドに形成した凹部１７，１８，１９，２２，２５，２８，３４，３７，４
０断熱ガスケット２０ノズル孔４８環状周辺突出部４９凹部５１頂面５２取付穴内面５４断熱材６０空隙６１，６８凹部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者藤田茂樹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 (72)発明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

【特許請求の範囲】

【請求項１】シリンダヘッドに形成した取付穴内に副
室を形成するシリンダ軸に対して二分割したセラミック
ス製アッパ部材とロア部材を配置し、前記副室に燃料を
噴射するためのノズル孔を前記アッパ部材に形成し、前
記副室と主室とを連通する連絡孔を前記ロア部材に形成
した副室式エンジンにおいて、前記シリンダヘッドの前
記取付穴の壁面と前記アッパ部材と前記ロア部材との外
面とを非接触状態に構成して断熱空気層を形成し、前記
アッパ部材の頂面に対向する前記シリンダヘッドの取付
穴壁面に凹部を形成し、前記凹部に低熱伝導率で耐熱性
に富み且つシリンダ軸方向の位置決めの荷重に耐える耐
荷重性に富んだ断熱ガスケットを配置したことを特徴と
する副室式エンジンにおける副室構造。
【請求項２】前記断熱ガスケットにはノズル孔等の孔
は形成されていないことを特徴とする請求項１に記載の
副室式エンジンにおける副室構造。
【請求項３】シリンダヘッドに形成した取付穴内に副
室を形成するシリンダ軸に対して二分割したセラミック
ス製アッパ部材とロア部材を配置し、前記副室に燃料を
噴射するためのノズル孔を前記アッパ部材に形成し、前
記副室と主室とを連通する連絡孔を前記ロア部材に形成
した副室式エンジンにおいて、前記シリンダヘッドの前
記取付穴の壁面と前記アッパ部材と前記ロア部材との外
面とを非接触状態に構成して断熱空気層を形成し、前記
アッパ部材の上部に形成した環状周辺突出部の頂面のみ
を前記シリンダヘッドの取付穴内面に接触させたことを
特徴とする副室式エンジンにおける副室構造。
【請求項４】前記アッパ部材の前記環状周辺突出部の
内側の凹部に断熱材を配置したことを特徴とする請求項
３に記載の副室式エンジンにおける副室構造。
【請求項５】シリンダヘッドに形成した取付穴内に副
室を形成するシリンダ軸に対して二分割したセラミック
ス製アッパ部材とロア部材を配置し、前記副室に燃料を
噴射するためのノズル孔を前記アッパ部材に形成し、前
記副室と主室とを連通する連絡孔を前記ロア部材に形成
した副室式エンジンにおいて、前記シリンダヘッドの前
記取付穴の壁面と前記アッパ部材と前記ロア部材との外
面とを非接触状態に構成して断熱空気層を形成し、前記
アッパ部材の上面と前記シリンダヘッドの取付穴壁面と
を非接触に構成するため、前記アッパ部材の上面と前記
シリンダヘッドの取付穴壁面との間に空隙が形成されて
いることを特徴とする副室式エンジンにおける副室構
造。
【請求項６】前記空隙は前記アッパ部材の周辺から中
央へ大きくなる形状に形成されていることを特徴とする
請求項５に記載の副室式エンジンにおける副室構造。