JPH0762447B2 - デイ−ゼル機関 - Google Patents

デイ−ゼル機関

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JPH0762447B2
JPH0762447B2 JP61108703A JP10870386A JPH0762447B2 JP H0762447 B2 JPH0762447 B2 JP H0762447B2 JP 61108703 A JP61108703 A JP 61108703A JP 10870386 A JP10870386 A JP 10870386A JP H0762447 B2 JPH0762447 B2 JP H0762447B2
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combustion chamber
spray
intake
cooling
diesel engine
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英男 河村
寛 松岡
真治 原
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Isuzu Motors Ltd
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Isuzu Motors Ltd
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B47/00Methods of operating engines involving adding non-fuel substances or anti-knock agents to combustion air, fuel, or fuel-air mixtures of engines
    • F02B47/02Methods of operating engines involving adding non-fuel substances or anti-knock agents to combustion air, fuel, or fuel-air mixtures of engines the substances being water or steam
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02FCYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F7/00Casings, e.g. crankcases
    • F02F7/0085Materials for constructing engines or their parts
    • F02F7/0087Ceramic materials
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B3/00Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、燃焼室をセラミックで区画形成した断熱性の
高いディーゼル機関に関するものである。
[従来の技術] 近年開発が勧められている断熱エンジンは、セラミック
等を燃焼室周囲にコーティングして燃焼室を区画形成し
たり、燃焼室を区画するシリンダライナ、シリンダヘッ
ド、ピストンヘッド等自体をセラミック等で製作するな
どの方法によって構成され、セラミック等が有する高い
耐熱性、大きな熱容量を活かして燃焼室周囲における熱
の放散を抑制し、熱効率を上げて機関出力の向上を図る
ものである。
「発明が解決しようとする課題] ところで上述したように断熱エンジンは、燃焼室周囲か
らの熱放散を抑制して燃焼室内温度を高温に維持すべく
検討が加えられてきたが、反面次のような問題があっ
た。
すなわち断熱性を高めて燃焼室周囲を高温に維持するこ
とは重要であるが、吸気が導入される時にも燃焼室内が
高温になってしまう。例えば鋳鉄製の燃焼室の内壁温度
が300℃程度であるのに対し、セラミック製燃焼室の内
壁温度は500〜600℃に維持される。このため吸気行程に
おいて燃焼室内に吸入される空気が、この高温な燃焼室
の内壁から受熱して燃焼室内で膨張して吸気の導入量を
減少させ、結果的に吸入効率の低下をきたして機関出力
を著しく低下させるという問題が生じてきた。
このため本出願人は先に、燃料噴射時あるいはその直後
に燃料噴射ノズルから燃焼室内に冷却水を噴射させる
「断熱ディーゼル機関」(実開昭58−163634号公報)を
提案した。この提案により燃焼室が有効に冷却されて、
吸入効率の低下が防止できることとなったが、燃料噴射
ノズルから冷却水を噴射させる場合、その噴射位置は燃
料到達位置と同じになり、また噴射時期もノズル作動と
の関連から燃料噴射と同時かあるいはその直後に限定さ
れる。従って最も吸気受熱が大きい箇所に、効果的に冷
却できる時期を選択して冷却水を噴射するように改善す
る余地があった。
一方、吸気通路に冷却水を供給して吸入空気を冷却し、
体積効率の向上を図ろうとする構成は、種々提案されて
いる(例えば実開昭60−6865号公報)。これら提案は、
冷却時期は吸気行程全般で、冷却箇所はシリンダ全体と
いうことになり、熱伝導率の大きい金属製シリンダで区
画された燃焼室においては、冷却箇所及び冷却時期を限
定したものと冷却効果に差異がないことは自明である
が、熱伝導率が小さく局部的に高温になっているセラミ
ック製エンジンでは効率が悪く、また不必要に熱損失が
大きい冷却となってしまう。
また冷却水を供給するための構成は、シリンダヘッドな
どに影響ない簡易なものであることが望ましい。
そこで本発明は、上記事情に鑑み、冷却水を適切な箇所
及び時期に確実に供給することで吸入効率を向上させる
ことができ、しかも簡単な構成であるディーゼル機関を
提供すべく創案されたものである。
[課題を解決するための手段] 本発明は、セラミックで区画形成された燃焼室を有する
ディーゼル機関において、燃焼室への吸気ポート内に沿
って延長され開口端が燃焼室に接近して臨む噴霧管路
と、噴霧管路の他端側に接続され少なくとも排気行程の
終わりよりも以前に噴霧を生成する噴霧生成手段とを備
えて、吸気ポートより流入する吸気流に乗って排気行程
の終わりに燃焼室の内壁面への冷却噴霧を噴出させるよ
うに構成したものである。
[作 用] 上記構成によって、噴霧管路は、吸気に大きな熱量を与
える燃焼室の内壁面に直接噴霧を噴出し、その表層部分
を冷却する。
[実施例] 以下、本発明に係わるディーゼル機関の好適一実施例を
添付図面に従って説明する。
第2図に示すように、シリンダボディ1に形成されたシ
リンダ内には、セラミック製のシリンダライナ2が装着
されていると共に、シリンダボディ1の上部に設けられ
るシリンダヘッド3には、シリンダの上方を区画するセ
ラミック製のヘッドライナ4が装着されている。他方、
シリンダ内で往復動するピストン5は、コンロッド6が
連結されたピストンスカート5aの上部に、セラミック製
のピストンクラウン5bがボルトで共締めされて構成され
ている。そして燃焼室7は、これらセラミック製のシリ
ンダライナ2、ヘンドライナ4及びピストンクラウン5b
によって区画され、燃焼室周囲からの熱放散が抑制され
て熱効率が高くなるように構成されている。またヘッド
ライナ4の外周側部とシリンダヘッド3との間には、上
部と下部にリング状のディスタンスピース8が介設され
て相互間に断熱空気層9が形成されている。さらにヘッ
ドライナ4の上部とシリンダヘッド3との間には、リン
グプレート状のガスケット10が介設されている。すなわ
ちこれらの構成によって、さらに燃焼室7の断熱性が高
められている。
なお、第1図及び第2図に示すように、シリンダヘッド
3及びヘッドライナ4には、これらを貫通する吸気ポー
ト11と排気ポート12とが形成され、その吸気口13及び排
気口14には、それぞれ所定時期に開閉するための吸気弁
15及び排気弁(図示せず)が設けられている。またシリ
ンダヘッド3には、燃焼室7に臨む燃料噴射ノズル16が
設けられている。
そして吸気ポート11内に、その延長方向に沿って伸び、
開口端17aが燃焼室7に接近して臨む噴霧管路17が設け
られている。この噴霧管路17は、吸気ポート11の途中か
らその内部に挿入され、吸気流Sの流れ方向に沿って吸
気口13近傍まで延長されている。すなわちその開口端17
上は、吸気口13から流入する吸気流Sが衝突する燃焼室
7の内壁面部分Aに対向している。また開口端17aの口
径は、内壁面部分Aに相応する大きさで形成されてい
る。
噴霧管路17の他端側には、冷却噴霧Mを生成するための
噴霧生成手段18が接続されている。この噴霧生成手段18
は、噴霧管路17よりも拡径されたチャンバ19と、チャン
バ19内に水滴Lを供給する水滴供給装置20と、チャンバ
19内で滴下される水滴Lを受けるセラミック製の振動子
21と、この振動子21に連結されこれを振動させる振動発
生器22とで構成されている。すなわち滴下される水滴L
を、振動子21の振動によって微粒化させ霧化させるよう
になっている。そして水滴供給装置20は、少なくとも排
気行程の終わりよりも以前に噴霧が生成されるように水
滴を供給するものであって、噴霧Mが排気行程の終わ
り、詳しくは吸気弁15と排気弁とのオーバーラップ時に
噴出されるように形成されている。
さらに噴霧管路17の上流側の管端部17bには、噴霧生成
手段18で生成される噴霧Mを噴霧管路17に送るために、
ターボ過給機23のコンプレッサ吐出側23aが接続され、
少なくとも燃焼室7内の排ガス圧力以上の圧力で、噴霧
Mを燃焼室7内に圧送できるようになっている。
なお第1図中符号24は、ターボ過給機23の過給気を吸気
ポート11に導くための吸気管である。
次に本実施例の作用を説明する。
吸気流Sは、吸気弁15の開弁時に吸気口13から高速で燃
焼室7内に流入し、吸気ポート側から連続した吸気通路
を成す内壁面部分Aに高速で接しながら流れ込み、その
後この内壁面部分Aより下流側へ漸次減速されて流れて
ゆく。ここに、燃焼室7の内壁7aから吸気Sへの受熱量
の割合は、この吸気流Sが衝突する内壁面部分Aで最も
大きい。また冷却噴霧Mは、この内壁面部分A以外で吸
気Sが多く受熱すると考えられる部分、すなわち内壁面
部分A近傍のヘッドライナ4の下面、ピストンクラウン
5bの上面へも広がって冷却する。
そして排気行程の終わりに噴出された冷却噴霧Mは、高
温な内壁面部分Aに衝突して蒸発し、体積膨張して、燃
焼室7から燃焼ガスの排気を促進させる。また燃焼室7
内の残留ガスからも気化熱を奪ってその温度を下げる。
このように、セラミックで区画した燃焼室7に、吸気ポ
ート11に沿って延長された噴霧管路17を、その開口端17
aが接近して臨むように設け、噴霧生成手段18により生
成した冷却噴霧Mを、排気行程の終わりに燃焼室7の内
壁面部分Aに噴出させるようにしたので、高温となって
いる内壁の表層部のみを短時間で有効に冷却することが
できる。すなわち吸気への受熱が大きな箇所を局部滴か
つ集中的に冷却することで、不必要な熱損失を伴うこと
なく吸入効率を上げることができ、機関出力を向上させ
ることができる。
なお、内壁面部分Aに直接冷却噴霧Mを噴射すること
は、熱伝導率の小さいセラミック製の燃焼室7であるが
故に有効な冷却となるものであり、金属製の燃焼室の内
壁に噴霧を噴射しても、その箇所の温度が直ちに低下す
ることはなく、他の冷却噴霧供給方式、例えば吸気に噴
霧を混入した場合との差はない。
また冷却噴霧Mが蒸発して体積膨張することで、排ガス
圧力を上昇させ、掃気の促進を図ることができる。
そして吸気ポート11内に設けたパイプ状の噴霧管路17に
より冷却噴霧Mを供給するようにしたので、シリンダヘ
ッド等に特別の設置スペースは必要ではなく、また従来
のように燃料噴射ノズルを利用する場合に比べて簡単に
低コストで構成できる。また噴霧生成手段18も極めて簡
単な構成であり、別途噴射ポンプを設備する場合に比べ
て構造が簡単であり、省スペースも図れる。また噴霧M
の供給に際して機関用の既設のターボ過給機23を利用し
ているので、安価に且つ確実に噴霧Mを供給できる。
[発明の効果] 以上要するに本発明によれば、次のような優れた効果を
発揮する。
燃焼室をセラミックで区画形成し、その吸気ポート内に
開口端が燃焼室に臨む噴霧管路を設け、その他端側に噴
霧生成手段を接続して吸気ポートより流入する吸気流に
乗って排気行程の終わりに燃焼室の内壁面へ冷却噴霧を
噴出させるようにしたので、シリンダヘッド等に設置ス
ペースを必要としない簡単な構成にて、確実且つ適切に
冷却噴霧を燃焼室の内壁に供給でき、吸気の受熱量を抑
制して、熱損失が大きくならずに吸入効率を向上させる
ことができ、冷却噴霧の蒸発により排ガス圧力を上昇さ
せて、掃気の促進を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係るディーゼル機関の一実施例を示し
た平面図、第2図はその側面図である。 図中、7は燃焼室、Aはその内壁面部分、11は吸気ポー
ト、17は噴霧管路、17aはその燃焼室側開口端、18は噴
霧生成手段、Mは冷却噴霧である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭56−83516(JP,A) 実開 昭60−6865(JP,U) 実開 昭58−163634(JP,U) 実開 昭58−144028(JP,U)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】セラミックで区画形成された燃焼室を有す
    るディーゼル機関において、上記燃焼室への吸気ポート
    内に沿って延長され開口端が上記燃焼室に接近して臨む
    噴霧管路と、該噴霧管路の他端側に接続され少なくとも
    排気行程の終わりよりも以前に噴霧を生成する噴霧生成
    手段とを備えて、上記吸気ポートより流入する吸気流に
    乗って排気行程の終わりに上記燃焼室の内壁面へ冷却噴
    霧を噴出させるように構成したことを特徴とするディー
    ゼル機関。
JP61108703A 1986-05-14 1986-05-14 デイ−ゼル機関 Expired - Lifetime JPH0762447B2 (ja)

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JP61108703A JPH0762447B2 (ja) 1986-05-14 1986-05-14 デイ−ゼル機関

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JP61108703A JPH0762447B2 (ja) 1986-05-14 1986-05-14 デイ−ゼル機関

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JPS62267517A JPS62267517A (ja) 1987-11-20
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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JPS62267517A (ja) 1987-11-20

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