JPH0868328A - 燃焼室を持つピストンの構造 - Google Patents
燃焼室を持つピストンの構造Info
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- JPH0868328A JPH0868328A JP6224009A JP22400994A JPH0868328A JP H0868328 A JPH0868328 A JP H0868328A JP 6224009 A JP6224009 A JP 6224009A JP 22400994 A JP22400994 A JP 22400994A JP H0868328 A JPH0868328 A JP H0868328A
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- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05C—INDEXING SCHEME RELATING TO MATERIALS, MATERIAL PROPERTIES OR MATERIAL CHARACTERISTICS FOR MACHINES, ENGINES OR PUMPS OTHER THAN NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES
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- F05C2251/04—Thermal properties
- F05C2251/042—Expansivity
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- 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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- Ceramic Engineering (AREA)
- Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 燃焼室を持つピストンの構造において、燃焼
室構造体に形成される燃焼室の遮熱度をアップし、金属
製のピストン本体と耐熱材製の燃焼室構造体との熱膨張
差をピストン本体とほぼ同種材の取付リングによって吸
収して燃焼室構造体とピストン本体とをガタ付きなく固
定する。 【構成】 本発明は、キャビティ８を有する金属材から
成るピストン本体１、キャビティ８に遮熱空気層１５を
介して耐熱高温高強度材から成る燃焼室構造体３が配置
され、燃焼室構造体３には、ピストンのほぼ中央に副室
２が形成され、ノズル挿入孔９と連絡孔１０とが形成さ
れている。ピストン本体１とほぼ同種材から成る取付リ
ング６がピストン本体１に溶着して取付リング６によっ
て燃焼室構造体３がピストン本体１のキャビティ８に押
圧して固定されている。
室構造体に形成される燃焼室の遮熱度をアップし、金属
製のピストン本体と耐熱材製の燃焼室構造体との熱膨張
差をピストン本体とほぼ同種材の取付リングによって吸
収して燃焼室構造体とピストン本体とをガタ付きなく固
定する。 【構成】 本発明は、キャビティ８を有する金属材から
成るピストン本体１、キャビティ８に遮熱空気層１５を
介して耐熱高温高強度材から成る燃焼室構造体３が配置
され、燃焼室構造体３には、ピストンのほぼ中央に副室
２が形成され、ノズル挿入孔９と連絡孔１０とが形成さ
れている。ピストン本体１とほぼ同種材から成る取付リ
ング６がピストン本体１に溶着して取付リング６によっ
て燃焼室構造体３がピストン本体１のキャビティ８に押
圧して固定されている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、ピストン本体のキャ
ビティに燃焼室構造体を配置した燃焼室を持つピストン
の構造に関する。
ビティに燃焼室構造体を配置した燃焼室を持つピストン
の構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、ピストンについて、キャビティを
凹設したセラミッククラウンの外周を筒体状のアルミス
カートのヘッド部に内嵌めし、セラミッククラウンの外
周とヘッド部との間隙に塑性流動材を介在させ、塑性流
動材を加熱加圧して変形させてセラミッククラウンとア
ルミスカートとを接合させたピストンが知られており、
燃焼室外周とヘッド部との間隙に鋳鉄製リングを塑性流
動材と共存させたものである（実開昭６２−９３１４１
号公報参照）。
凹設したセラミッククラウンの外周を筒体状のアルミス
カートのヘッド部に内嵌めし、セラミッククラウンの外
周とヘッド部との間隙に塑性流動材を介在させ、塑性流
動材を加熱加圧して変形させてセラミッククラウンとア
ルミスカートとを接合させたピストンが知られており、
燃焼室外周とヘッド部との間隙に鋳鉄製リングを塑性流
動材と共存させたものである（実開昭６２−９３１４１
号公報参照）。
【０００３】また、本出願人に係る出願である特願平５
−４６１７５号には、副室式エンジンが開示されてい
る。該副室式エンジンは、ピストンヘッドに形成される
副燃焼室、シリンダ側に形成される主燃焼室、該主燃焼
室と前記副燃焼室とを連通する前記ピストンヘッドに形
成した連絡口及び前記副燃焼室内に燃料を噴射する燃料
噴射ノズルを有し、前記燃料噴射ノズルがシリンダヘッ
ドに配置され且つピストン上死点近傍で前記ピストンヘ
ッドに形成した中央連絡口に突入でき、前記連絡口は前
記副燃焼室中心から偏心した周方向に隔置して複数形成
され且つシリンダ軸に対して前記副燃焼室への流入方向
が前記主燃焼室のスワール流と逆方向に周方向斜めに形
成され且つ前記副燃焼室から前記主燃焼室への噴き出し
方向が前記主燃焼室のスワール流に順流方向に形成され
ているものである。
−４６１７５号には、副室式エンジンが開示されてい
る。該副室式エンジンは、ピストンヘッドに形成される
副燃焼室、シリンダ側に形成される主燃焼室、該主燃焼
室と前記副燃焼室とを連通する前記ピストンヘッドに形
成した連絡口及び前記副燃焼室内に燃料を噴射する燃料
噴射ノズルを有し、前記燃料噴射ノズルがシリンダヘッ
ドに配置され且つピストン上死点近傍で前記ピストンヘ
ッドに形成した中央連絡口に突入でき、前記連絡口は前
記副燃焼室中心から偏心した周方向に隔置して複数形成
され且つシリンダ軸に対して前記副燃焼室への流入方向
が前記主燃焼室のスワール流と逆方向に周方向斜めに形
成され且つ前記副燃焼室から前記主燃焼室への噴き出し
方向が前記主燃焼室のスワール流に順流方向に形成され
ているものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】一般に、副室での燃焼
温度は高温であるため、ＮＯX の生成を低減する対策と
しては、燃料リッチで燃焼させることが効果的である。
また、燃焼温度が高温である時、燃料リッチで燃焼させ
るには、エンジン構造のタイプとしては副室式エンジン
で対応することが有効である。エンジンを副室式燃焼室
に構成した場合に、副室式燃焼室の燃焼スピードを直接
噴射式燃焼室の燃焼スピードと同程度まで速くするに
は、副室と主室とを連通する連通孔の通路断面積を拡大
することが必要である。
温度は高温であるため、ＮＯX の生成を低減する対策と
しては、燃料リッチで燃焼させることが効果的である。
また、燃焼温度が高温である時、燃料リッチで燃焼させ
るには、エンジン構造のタイプとしては副室式エンジン
で対応することが有効である。エンジンを副室式燃焼室
に構成した場合に、副室式燃焼室の燃焼スピードを直接
噴射式燃焼室の燃焼スピードと同程度まで速くするに
は、副室と主室とを連通する連通孔の通路断面積を拡大
することが必要である。
【０００５】従来の渦流室式エンジンは、渦流室内に形
成される渦流の方向と噴射ノズルからの噴霧の方向及び
噴射ノズルからの燃料の噴射時期が適合しないと、ＮＯ
X 、スモーク等の発生が増大するという問題がある。ま
た、渦流室式エンジンでは、副室と主室とを連通する連
絡口が小さいので、該連絡口による絞り損失が発生し、
エンジン出力を低減する原因になる。一般に、主室と副
室とを連通する連絡口は、シリンダの外周部に設けられ
ているので、噴流の到達しなければならない距離が長く
なり、主室での空気との混合が不十分になり、ＨＣ、ス
モークの発生原因になる。
成される渦流の方向と噴射ノズルからの噴霧の方向及び
噴射ノズルからの燃料の噴射時期が適合しないと、ＮＯ
X 、スモーク等の発生が増大するという問題がある。ま
た、渦流室式エンジンでは、副室と主室とを連通する連
絡口が小さいので、該連絡口による絞り損失が発生し、
エンジン出力を低減する原因になる。一般に、主室と副
室とを連通する連絡口は、シリンダの外周部に設けられ
ているので、噴流の到達しなければならない距離が長く
なり、主室での空気との混合が不十分になり、ＨＣ、ス
モークの発生原因になる。
【０００６】そこで、副室式エンジンにおいて、副室を
シリンダ中心に設け、シリンダ側の主室と副室とを連通
する連絡孔を複数個設け、副室から連絡孔を通じて主室
へ噴出するエネルギーを低減することなく、連絡孔の全
体の通路断面積を大きくして連絡孔による絞り損失を低
減することが考えられる。しかしながら、副室をシリン
ダヘッドのシリンダのほぼ中央部に形成すると、吸排気
ポートの形成する領域が小さくなるという問題がある。
この点を解決するため、副室式エンジンにおいて、ピス
トンに副室を構成することが考えられる。ピストンに副
室を形成した場合には、副室からの熱エネルギーの放熱
が問題になるから、遮熱型副室式エンジンが考えられ
る。
シリンダ中心に設け、シリンダ側の主室と副室とを連通
する連絡孔を複数個設け、副室から連絡孔を通じて主室
へ噴出するエネルギーを低減することなく、連絡孔の全
体の通路断面積を大きくして連絡孔による絞り損失を低
減することが考えられる。しかしながら、副室をシリン
ダヘッドのシリンダのほぼ中央部に形成すると、吸排気
ポートの形成する領域が小さくなるという問題がある。
この点を解決するため、副室式エンジンにおいて、ピス
トンに副室を構成することが考えられる。ピストンに副
室を形成した場合には、副室からの熱エネルギーの放熱
が問題になるから、遮熱型副室式エンジンが考えられ
る。
【０００７】また、燃焼室を持つピストンの構造につい
て、ピストン本体に形成したキャビティに燃焼室を形成
する燃焼室構造体を取り付ける場合に、ピストン本体を
Ａｌ合金或いは鋳鉄で作製した場合に、燃焼室構造体を
耐熱高温高強度材から成る作製することが好ましいもの
であるが、その場合に、ピストン本体に燃焼室構造体を
如何に強固に且つ燃焼室構造体に形成した燃焼室からの
熱エネルギーの熱放散を低減させる状態で固定するかが
課題であった。
て、ピストン本体に形成したキャビティに燃焼室を形成
する燃焼室構造体を取り付ける場合に、ピストン本体を
Ａｌ合金或いは鋳鉄で作製した場合に、燃焼室構造体を
耐熱高温高強度材から成る作製することが好ましいもの
であるが、その場合に、ピストン本体に燃焼室構造体を
如何に強固に且つ燃焼室構造体に形成した燃焼室からの
熱エネルギーの熱放散を低減させる状態で固定するかが
課題であった。
【０００８】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、燃焼室をピストン側に形成してシ
リンダヘッドをシンプルな構造にし、吸排気ポートを大
きく形成したり、吸排気ポートをそれぞれ複数個形成す
ることを可能にし、特に、ピストン本体にキャビティを
形成し、該キャビティに遮熱空気層を介して燃焼室を形
成した燃焼室構造体を配置し、該燃焼室構造体をピスト
ン本体にピストン本体とほぼ同種材を用いて熱膨張を吸
収してガタツキなく堅固に固定し、燃焼室からピストン
本体への熱放散を抑制して組み立て容易で且つ燃焼室構
造体を低熱容量の構造に取付け構成した燃焼室を持つピ
ストンの構造を提供することである。
解決することであり、燃焼室をピストン側に形成してシ
リンダヘッドをシンプルな構造にし、吸排気ポートを大
きく形成したり、吸排気ポートをそれぞれ複数個形成す
ることを可能にし、特に、ピストン本体にキャビティを
形成し、該キャビティに遮熱空気層を介して燃焼室を形
成した燃焼室構造体を配置し、該燃焼室構造体をピスト
ン本体にピストン本体とほぼ同種材を用いて熱膨張を吸
収してガタツキなく堅固に固定し、燃焼室からピストン
本体への熱放散を抑制して組み立て容易で且つ燃焼室構
造体を低熱容量の構造に取付け構成した燃焼室を持つピ
ストンの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、ピストンにキャビティを形成した金属材から成
るピストン本体、前記キャビティに遮熱空気層を介して
配置された燃焼室をピストンに構成する耐熱高温高強度
材から成る燃焼室構造体、及び前記キャビティ内に配置
された前記燃焼室構造体の外周に係止して前記燃焼室構
造体を前記キャビティ内に固定するため前記ピストン本
体に接合部で外周の一部が接合した前記ピストン本体と
ほぼ同種材から成る取付リング、から構成したことを特
徴とする燃焼室を持つピストンの構造に関する。
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、ピストンにキャビティを形成した金属材から成
るピストン本体、前記キャビティに遮熱空気層を介して
配置された燃焼室をピストンに構成する耐熱高温高強度
材から成る燃焼室構造体、及び前記キャビティ内に配置
された前記燃焼室構造体の外周に係止して前記燃焼室構
造体を前記キャビティ内に固定するため前記ピストン本
体に接合部で外周の一部が接合した前記ピストン本体と
ほぼ同種材から成る取付リング、から構成したことを特
徴とする燃焼室を持つピストンの構造に関する。
【００１０】或いは、この発明は、ピストン中心軸を中
心にキャビティを形成した金属材から成るピストン本
体、前記キャビティに遮熱空気層を介して配置され且つ
ノズル挿入孔と連絡孔とを有する副室をピストンのほぼ
中央に構成する耐熱高温高強度材から成る燃焼室構造
体、及び前記キャビティ内に配置された前記燃焼室構造
体の外周に係止して前記燃焼室構造体を前記キャビティ
内に固定するため前記ピストン本体に接合部で外周の一
部が接合した前記ピストン本体とほぼ同種材から成る取
付リング、から構成したことを特徴とする燃焼室を持つ
ピストンの構造に関する。
心にキャビティを形成した金属材から成るピストン本
体、前記キャビティに遮熱空気層を介して配置され且つ
ノズル挿入孔と連絡孔とを有する副室をピストンのほぼ
中央に構成する耐熱高温高強度材から成る燃焼室構造
体、及び前記キャビティ内に配置された前記燃焼室構造
体の外周に係止して前記燃焼室構造体を前記キャビティ
内に固定するため前記ピストン本体に接合部で外周の一
部が接合した前記ピストン本体とほぼ同種材から成る取
付リング、から構成したことを特徴とする燃焼室を持つ
ピストンの構造に関する。
【００１１】また、この燃焼室を持つピストンの構造に
おいて、前記燃焼室構造体の下部外周に設けられた凸部
の上面と前記取付リングの下端面との間には熱膨張量コ
ントロール用部材が介在されている。更に、前記熱膨張
量コントロール用部材と前記燃焼室構造体の前記凸部の
上面との間及び前記凸部の下面と前記ピストン本体のキ
ャビティ壁面との間には低熱伝導部材が介在されてい
る。或いは、前記燃焼室構造体の下部外周に設けられた
凸部の上面と前記取付リングの下端面との間及び前記凸
部の下面と前記ピストン本体のキャビティ壁面との間に
は低熱伝導部材が介在されている。
おいて、前記燃焼室構造体の下部外周に設けられた凸部
の上面と前記取付リングの下端面との間には熱膨張量コ
ントロール用部材が介在されている。更に、前記熱膨張
量コントロール用部材と前記燃焼室構造体の前記凸部の
上面との間及び前記凸部の下面と前記ピストン本体のキ
ャビティ壁面との間には低熱伝導部材が介在されてい
る。或いは、前記燃焼室構造体の下部外周に設けられた
凸部の上面と前記取付リングの下端面との間及び前記凸
部の下面と前記ピストン本体のキャビティ壁面との間に
は低熱伝導部材が介在されている。
【００１２】また、この燃焼室を持つピストンの構造に
おいて、前記取付リングの内周面と前記燃焼室構造体の
外周面との間には隙間が形成されている。また、前記取
付リングの上部外周面と前記ピストン本体のキャビティ
壁面とが溶着され、且つ前記取付リングの下部外周面と
前記ピストン本体のキャビティ壁面と間には隙間が形成
されている。また、前記取付リングの内周面に形成され
たアンダカット部と前記燃焼室構造体の外周面に形成さ
れた段部との間には、シール用のガスケットが介在され
ている。
おいて、前記取付リングの内周面と前記燃焼室構造体の
外周面との間には隙間が形成されている。また、前記取
付リングの上部外周面と前記ピストン本体のキャビティ
壁面とが溶着され、且つ前記取付リングの下部外周面と
前記ピストン本体のキャビティ壁面と間には隙間が形成
されている。また、前記取付リングの内周面に形成され
たアンダカット部と前記燃焼室構造体の外周面に形成さ
れた段部との間には、シール用のガスケットが介在され
ている。
【００１３】また、この燃焼室を持つピストンの構造に
おいて、前記取付リングの外周面と前記ピストン本体の
キャビティ壁面との間には、前記ピストン本体の下方に
連通する冷却通路が形成され、前記冷却通路の上下の前
記取付リングの前記外周面と前記ピストン本体の前記キ
ャビティ壁面との境界面は接合されている。また、前記
取付リングはピストン頂部の全体を形成し、前記取付リ
ングの下面と前記ピストン本体の上面とが接合されてい
る。
おいて、前記取付リングの外周面と前記ピストン本体の
キャビティ壁面との間には、前記ピストン本体の下方に
連通する冷却通路が形成され、前記冷却通路の上下の前
記取付リングの前記外周面と前記ピストン本体の前記キ
ャビティ壁面との境界面は接合されている。また、前記
取付リングはピストン頂部の全体を形成し、前記取付リ
ングの下面と前記ピストン本体の上面とが接合されてい
る。
【００１４】
【作用】この発明による燃焼室を持つピストンの構造
は、上記のように構成され、次のように作用する。即
ち、この燃焼室を持つピストンの構造は、金属材から成
るピストン本体に形成したキャビティに遮熱空気層を介
して耐熱高温高強度材から成る燃焼室構造体を配置し、
前記燃焼室構造体の外周で前記キャビティ内に配置され
て前記ピストン本体に接合されている前記ピストン本体
とほぼ同種材から成る取付リングによって前記燃焼室構
造体を前記キャビティ内に固定したので、ピストンのほ
ぼ中央に形成された燃焼室の遮熱性を向上でき、前記取
付リングが前記燃焼室構造体と前記ピストン本体との熱
膨張差を吸収して前記燃焼室構造体を前記ピストン本体
のキャビティ壁面に押し付けてガタの発生を防止する。
特に、前記燃焼室構造体の下部外周に設けられた凸部の
上面と前記取付リングの下端面との間に熱膨張量コント
ロール用部材を介在させた場合には、前記熱膨張量コン
トロール用部材が前記燃焼室構造体、前記ピストン本体
及び前記取付リング間の熱膨張量を調節し、部材間の取
付構造を極めて堅牢にすることができる。
は、上記のように構成され、次のように作用する。即
ち、この燃焼室を持つピストンの構造は、金属材から成
るピストン本体に形成したキャビティに遮熱空気層を介
して耐熱高温高強度材から成る燃焼室構造体を配置し、
前記燃焼室構造体の外周で前記キャビティ内に配置され
て前記ピストン本体に接合されている前記ピストン本体
とほぼ同種材から成る取付リングによって前記燃焼室構
造体を前記キャビティ内に固定したので、ピストンのほ
ぼ中央に形成された燃焼室の遮熱性を向上でき、前記取
付リングが前記燃焼室構造体と前記ピストン本体との熱
膨張差を吸収して前記燃焼室構造体を前記ピストン本体
のキャビティ壁面に押し付けてガタの発生を防止する。
特に、前記燃焼室構造体の下部外周に設けられた凸部の
上面と前記取付リングの下端面との間に熱膨張量コント
ロール用部材を介在させた場合には、前記熱膨張量コン
トロール用部材が前記燃焼室構造体、前記ピストン本体
及び前記取付リング間の熱膨張量を調節し、部材間の取
付構造を極めて堅牢にすることができる。
【００１５】また、前記燃焼室構造体の下部の温度が低
い領域に凸部が形成されているので、前記凸部の温度変
化が小さくなり、熱膨張量の変化が少なく、前記燃焼室
構造体が前記ピストン本体の前記キャビティ内にガタが
発生することなく、安定して固定される。更に、前記ピ
ストン本体にはピストン冷却用通路を容易に形成でき、
前記燃焼室は高温保持でき、前記ピストン本体は低温保
持が可能である。
い領域に凸部が形成されているので、前記凸部の温度変
化が小さくなり、熱膨張量の変化が少なく、前記燃焼室
構造体が前記ピストン本体の前記キャビティ内にガタが
発生することなく、安定して固定される。更に、前記ピ
ストン本体にはピストン冷却用通路を容易に形成でき、
前記燃焼室は高温保持でき、前記ピストン本体は低温保
持が可能である。
【００１６】更に、この燃焼室を持つピストンの構造で
は、前記燃焼室構造体と前記ピストン本体との境界面に
前記遮熱空気層が存在するので、前記燃焼室から前記ピ
ストン本体への熱放散が防止され、熱効率を向上でき
る。また、前記燃焼室がピストンのほぼ中央に位置する
ため、連絡孔からの噴流の到達距離が短く、燃焼時間が
短くなって性能が向上し、前記燃焼室からの噴流の到達
距離が短くて済むため、前記連絡孔の通路面積を大きく
形成でき、絞り損失を低減でき効率を向上できる。
は、前記燃焼室構造体と前記ピストン本体との境界面に
前記遮熱空気層が存在するので、前記燃焼室から前記ピ
ストン本体への熱放散が防止され、熱効率を向上でき
る。また、前記燃焼室がピストンのほぼ中央に位置する
ため、連絡孔からの噴流の到達距離が短く、燃焼時間が
短くなって性能が向上し、前記燃焼室からの噴流の到達
距離が短くて済むため、前記連絡孔の通路面積を大きく
形成でき、絞り損失を低減でき効率を向上できる。
【００１７】
【実施例】以下、図面を参照して、この発明による燃焼
室を持つピストンの構造の実施例を説明する。図１はこ
の発明による燃焼室を持つピストンの構造の一実施例を
示す断面図、及び図２は図１の燃焼室を持つピストンの
構造におけるピストンの上面図である。
室を持つピストンの構造の実施例を説明する。図１はこ
の発明による燃焼室を持つピストンの構造の一実施例を
示す断面図、及び図２は図１の燃焼室を持つピストンの
構造におけるピストンの上面図である。
【００１８】この燃焼室を持つピストンの構造を組み込
んだ副室式エンジンは、図示していないが、例えば、鋳
鉄、アルミニウム合金等の金属材料から成るシリンダを
構成するシリンダブロック、該シリンダブロックにガス
ケットを介在して固定されたアルミニウム合金等の金属
材料から成るシリンダヘッドを有する。シリンダブロッ
クは、エンジンの気筒数に対応する孔部を形成し、該孔
部にシリンダを形成するシリンダライナを嵌合して構成
してもよい。シリンダヘッドには、エンジンの気筒数に
対応即ちシリンダに対応する吸排気ポートが形成され、
該吸排気ポートには吸排気弁が配置されている。シリン
ダブロックに形成されたシリンダには、ピストンが往復
運動するように組み込まれている。主室２０は、シリン
ダヘッド下面とピストン頂面１７との間のシリンダ側に
形成されており、図１では、ピストン頂面１７のテーパ
面１８によって形成されるピストン頂面１７の凹部によ
って形成されている。
んだ副室式エンジンは、図示していないが、例えば、鋳
鉄、アルミニウム合金等の金属材料から成るシリンダを
構成するシリンダブロック、該シリンダブロックにガス
ケットを介在して固定されたアルミニウム合金等の金属
材料から成るシリンダヘッドを有する。シリンダブロッ
クは、エンジンの気筒数に対応する孔部を形成し、該孔
部にシリンダを形成するシリンダライナを嵌合して構成
してもよい。シリンダヘッドには、エンジンの気筒数に
対応即ちシリンダに対応する吸排気ポートが形成され、
該吸排気ポートには吸排気弁が配置されている。シリン
ダブロックに形成されたシリンダには、ピストンが往復
運動するように組み込まれている。主室２０は、シリン
ダヘッド下面とピストン頂面１７との間のシリンダ側に
形成されており、図１では、ピストン頂面１７のテーパ
面１８によって形成されるピストン頂面１７の凹部によ
って形成されている。
【００１９】この副室式エンジンは、液体燃料を燃料噴
射ノズルから副室２内に噴射して燃焼させるディーゼル
エンジンであり、シリンダ内を往復運動するピストンの
構造に特徴を有するものである。この燃焼室を持つピス
トンの構造は、ピストンヘッド部５とピストンスカート
部４とから成るピストン本体１、ピストン本体１に形成
されたキャビティ８内に遮熱空気層１２，１５を介して
配置されている燃焼室構造体３、及び燃焼室構造体３を
ピストン本体１に固定するピストン本体１と同種材から
成る取付リング６から構成されている。
射ノズルから副室２内に噴射して燃焼させるディーゼル
エンジンであり、シリンダ内を往復運動するピストンの
構造に特徴を有するものである。この燃焼室を持つピス
トンの構造は、ピストンヘッド部５とピストンスカート
部４とから成るピストン本体１、ピストン本体１に形成
されたキャビティ８内に遮熱空気層１２，１５を介して
配置されている燃焼室構造体３、及び燃焼室構造体３を
ピストン本体１に固定するピストン本体１と同種材から
成る取付リング６から構成されている。
【００２０】この燃焼室を持つピストンの構造は、特
に、ピストン中心軸を中心に形成されたキャビティ８を
有する金属材から成るピストン本体１、キャビティ８に
遮熱空気層１２を介して配置され且つノズル挿入孔９と
ノズル挿入孔９の周囲に隔置して形成されている連絡孔
１０とを有する副室２をピストンのほぼ中央に構成する
耐熱高温高強度材から成る燃焼室構造体３、及び燃焼室
構造体３をキャビティ８内に固定するため、燃焼室構造
体３の外周でキャビティ８内に配置されてピストン本体
３に接合されているピストン本体１とほぼ同種材から成
る取付リング６から構成されている。取付リング６は、
高熱膨張材に限定されるものではないが、基本的には溶
接等を考慮してピストン本体１と同種材の材料で作製さ
れることが好ましいが、取付リング６をピストン本体１
に溶接等で固定するため、ろう材等を使用すると、取付
リング６は必ずしもピストン本体１と同一の材料で作製
する必要もなく、従って、取付リング６は、ピストン本
体１とほぼ同種材の材料で作製されているものである。
に、ピストン中心軸を中心に形成されたキャビティ８を
有する金属材から成るピストン本体１、キャビティ８に
遮熱空気層１２を介して配置され且つノズル挿入孔９と
ノズル挿入孔９の周囲に隔置して形成されている連絡孔
１０とを有する副室２をピストンのほぼ中央に構成する
耐熱高温高強度材から成る燃焼室構造体３、及び燃焼室
構造体３をキャビティ８内に固定するため、燃焼室構造
体３の外周でキャビティ８内に配置されてピストン本体
３に接合されているピストン本体１とほぼ同種材から成
る取付リング６から構成されている。取付リング６は、
高熱膨張材に限定されるものではないが、基本的には溶
接等を考慮してピストン本体１と同種材の材料で作製さ
れることが好ましいが、取付リング６をピストン本体１
に溶接等で固定するため、ろう材等を使用すると、取付
リング６は必ずしもピストン本体１と同一の材料で作製
する必要もなく、従って、取付リング６は、ピストン本
体１とほぼ同種材の材料で作製されているものである。
【００２１】また、燃焼室構造体３の外周下部に設けら
れた凸部１３の上面と取付リング６の下端面との間に
は、高線膨張材即ち高熱膨張材等の熱膨張量コントロー
ル用部材７が介在されている。ノズル挿入孔９は、ピス
トンのほぼ中央に位置してシリンダヘッドに設けた燃料
噴射ノズルがピストン上死点近傍で突入するが、その壁
面がガイド筒１６で形成され、ガイド筒１６の長さによ
って燃料噴射ノズルの副室２への突入期間が調節され
る。熱膨張調整部材即ち熱膨張量コントロール用部材７
の必要膨張率は、燃焼室即ち副室２を構成する燃焼室構
造体３の熱膨張係数によって決定される。燃焼室構造体
３がＳｉ3 Ｎ4 で作製された場合とインコロイ９０３等
の耐熱金属で作製された場合では、熱膨張係数が大幅に
ことなるため、熱膨張量コントロール用部材７の熱膨張
係数も異なることになる。
れた凸部１３の上面と取付リング６の下端面との間に
は、高線膨張材即ち高熱膨張材等の熱膨張量コントロー
ル用部材７が介在されている。ノズル挿入孔９は、ピス
トンのほぼ中央に位置してシリンダヘッドに設けた燃料
噴射ノズルがピストン上死点近傍で突入するが、その壁
面がガイド筒１６で形成され、ガイド筒１６の長さによ
って燃料噴射ノズルの副室２への突入期間が調節され
る。熱膨張調整部材即ち熱膨張量コントロール用部材７
の必要膨張率は、燃焼室即ち副室２を構成する燃焼室構
造体３の熱膨張係数によって決定される。燃焼室構造体
３がＳｉ3 Ｎ4 で作製された場合とインコロイ９０３等
の耐熱金属で作製された場合では、熱膨張係数が大幅に
ことなるため、熱膨張量コントロール用部材７の熱膨張
係数も異なることになる。
【００２２】例えば、燃焼室構造体３がＳｉ3 Ｎ4 で作
製された場合には、熱膨張量コントロール用部材７の材
料としては熱膨張係数の大きい材料で作製する必要があ
るが、燃焼室構造体３がＳｉ3 Ｎ4 以外の他の材料で作
製された場合には、熱膨張量コントロール用部材７は異
なった材料で作製されることになる。例えば、熱膨張量
コントロール用部材７は、燃焼室構造体３がＳｉ3 Ｎ4
で作製された場合には、マグネシウム合金等の熱膨張係
数の大きい材料から作製される。また、燃焼室構造体３
が耐熱金属で作製された場合には、Ａｌ合金、ＳＵＳ材
料等の比較的に熱膨張係数の大きい材料から作製され
る。
製された場合には、熱膨張量コントロール用部材７の材
料としては熱膨張係数の大きい材料で作製する必要があ
るが、燃焼室構造体３がＳｉ3 Ｎ4 以外の他の材料で作
製された場合には、熱膨張量コントロール用部材７は異
なった材料で作製されることになる。例えば、熱膨張量
コントロール用部材７は、燃焼室構造体３がＳｉ3 Ｎ4
で作製された場合には、マグネシウム合金等の熱膨張係
数の大きい材料から作製される。また、燃焼室構造体３
が耐熱金属で作製された場合には、Ａｌ合金、ＳＵＳ材
料等の比較的に熱膨張係数の大きい材料から作製され
る。
【００２３】例えば、ピストン本体１は、Ａｌ合金（Ａ
Ｃ８Ａ，ＬＯ−ＥＸ）等の金属から作製され、その場合
には、熱膨張係数は２０〜２１×１０- 6 ／℃である。
また、燃焼室構造体３は、ピストン本体１にビーム溶接
又はレーザ溶接ができるピストン本体１と同種の材料、
Ａｌ合金（Ａ５０５２）等の金属から作製され、その場
合には、熱膨張係数は２３×１０- 6 ／℃である。燃焼
室構造体３は、インコロイ等の耐熱金属、或いはＳｉ3
Ｎ4 等の耐熱セラミックスの耐熱高温高強度材から作製
されており、Ｓｉ3 Ｎ4 で作製された場合には、熱膨張
係数は３．２×１０- 6 ／℃である。更に、熱膨張量コ
ントロール用部材７は、マグネシウム合金から作製さ
れ、その場合には、熱膨張係数は２６×１０- 6 ／℃で
ある。
Ｃ８Ａ，ＬＯ−ＥＸ）等の金属から作製され、その場合
には、熱膨張係数は２０〜２１×１０- 6 ／℃である。
また、燃焼室構造体３は、ピストン本体１にビーム溶接
又はレーザ溶接ができるピストン本体１と同種の材料、
Ａｌ合金（Ａ５０５２）等の金属から作製され、その場
合には、熱膨張係数は２３×１０- 6 ／℃である。燃焼
室構造体３は、インコロイ等の耐熱金属、或いはＳｉ3
Ｎ4 等の耐熱セラミックスの耐熱高温高強度材から作製
されており、Ｓｉ3 Ｎ4 で作製された場合には、熱膨張
係数は３．２×１０- 6 ／℃である。更に、熱膨張量コ
ントロール用部材７は、マグネシウム合金から作製さ
れ、その場合には、熱膨張係数は２６×１０- 6 ／℃で
ある。
【００２４】この燃焼室を持つピストンの構造では、取
付リング６の内周面と燃焼室構造体３の上部外周面１９
との間には、隙間３０が形成されている。また、取付リ
ング６の上部外周面とピストン本体３のキャビティ壁面
とはその境界面の一部がビーム溶接又はレーザ溶接で溶
着された接合部１１であり、取付リング６の下部外周面
とピストン本体３のキャビティ壁面と間には隙間から成
る遮熱空気層１５が形成されている。言い換えれば、ピ
ストン頂面側の取付リング６の上部はピストン本体１に
溶着され、取付リング６の下部はピストン本体１との間
に隙間即ち遮熱空気層１５が形成されている。更に、取
付リング６の上部内周面には、内方に向かう係止部２９
が設けられ、係止部２９の下面即ちアンダカット部２２
は副室構造体３の上部外周面に形成されている段部２１
にシール用ガスケット１４を介在して係止されている。
即ち、取付リング６の内周面に形成されたアンダカット
部２２と燃焼室構造体３の外周面１９に形成された段部
２１との間には、弾性部材から成るシール用のガスケッ
ト１４が介在され、そして、取付リング６の内周面と燃
焼室構造体３の外周面１９との間に閉空間の遮熱空気層
１５が形成されている。この燃焼室を持つピストンの構
造は、上記構成によって、取付リング６と燃焼室構造体
３との隙間３０は、ピストン本体１と燃焼室構造体３と
の熱膨張差を許容できるものであり、熱膨張差はシール
用のガスケット１４で弾性的に吸収される。
付リング６の内周面と燃焼室構造体３の上部外周面１９
との間には、隙間３０が形成されている。また、取付リ
ング６の上部外周面とピストン本体３のキャビティ壁面
とはその境界面の一部がビーム溶接又はレーザ溶接で溶
着された接合部１１であり、取付リング６の下部外周面
とピストン本体３のキャビティ壁面と間には隙間から成
る遮熱空気層１５が形成されている。言い換えれば、ピ
ストン頂面側の取付リング６の上部はピストン本体１に
溶着され、取付リング６の下部はピストン本体１との間
に隙間即ち遮熱空気層１５が形成されている。更に、取
付リング６の上部内周面には、内方に向かう係止部２９
が設けられ、係止部２９の下面即ちアンダカット部２２
は副室構造体３の上部外周面に形成されている段部２１
にシール用ガスケット１４を介在して係止されている。
即ち、取付リング６の内周面に形成されたアンダカット
部２２と燃焼室構造体３の外周面１９に形成された段部
２１との間には、弾性部材から成るシール用のガスケッ
ト１４が介在され、そして、取付リング６の内周面と燃
焼室構造体３の外周面１９との間に閉空間の遮熱空気層
１５が形成されている。この燃焼室を持つピストンの構
造は、上記構成によって、取付リング６と燃焼室構造体
３との隙間３０は、ピストン本体１と燃焼室構造体３と
の熱膨張差を許容できるものであり、熱膨張差はシール
用のガスケット１４で弾性的に吸収される。
【００２５】燃焼室構造体３には、シリンダ即ちピスト
ンのほぼ中央に位置する副室２、該副室２の中央に位置
するノズル挿入孔９及びノズル挿入孔９の回りの周方向
に隔置した複数個（図２では６個）の連絡孔１０が形成
されている。連絡孔１０は、ノズル挿入孔９の回りの周
方向にシリンダ周辺側に向かって傾斜方向に形成されて
いる。また、図示していないが、シリンダヘッドには、
シリンダ軸の中央部に配置された多噴孔を備えた燃料噴
射ノズルが固定され、燃料噴射ノズルの噴孔部はシリン
ダヘッド下面から突出している。そこで、ノズル挿入孔
９には、ピストン上死点近傍で、シリンダヘッドに配置
した燃料噴射ノズルの多噴孔が突入し、該多噴孔から副
室２内に燃料を噴霧するように構成されている。なお、
図示していないが、シリンダヘッドには始動補助のため
のグロープラグを配置すると共に、ピストンヘッド部５
にプラグ孔を形成し、上死点近傍でグロープラグが副室
２内に突入するように構成することができる。
ンのほぼ中央に位置する副室２、該副室２の中央に位置
するノズル挿入孔９及びノズル挿入孔９の回りの周方向
に隔置した複数個（図２では６個）の連絡孔１０が形成
されている。連絡孔１０は、ノズル挿入孔９の回りの周
方向にシリンダ周辺側に向かって傾斜方向に形成されて
いる。また、図示していないが、シリンダヘッドには、
シリンダ軸の中央部に配置された多噴孔を備えた燃料噴
射ノズルが固定され、燃料噴射ノズルの噴孔部はシリン
ダヘッド下面から突出している。そこで、ノズル挿入孔
９には、ピストン上死点近傍で、シリンダヘッドに配置
した燃料噴射ノズルの多噴孔が突入し、該多噴孔から副
室２内に燃料を噴霧するように構成されている。なお、
図示していないが、シリンダヘッドには始動補助のため
のグロープラグを配置すると共に、ピストンヘッド部５
にプラグ孔を形成し、上死点近傍でグロープラグが副室
２内に突入するように構成することができる。
【００２６】この燃焼室を持つピストンの構造では、連
絡孔１０は、ノズル挿入孔９の回りに多数形成され、連
絡孔１０の通路面積は全周に分散して全体で大きく形成
され、連絡孔１０から噴出した火炎と混合気とは主室２
０内の空気と十分に混合することができる。即ち、主室
２０と副室２とを連通する連絡孔１０は、通路面積が合
計で大面積に構成することができ、絞り損失を低減でき
出力の低減はない。また、副室２がシリンダ中心軸線上
に同心に配置され、連絡孔１０が副室２の外周側面に形
成されているので、副室２から噴出した噴流が、連絡孔
１０の通路面積が大きくなって噴出エネルギーが小さく
なり、到達距離が短くなったとしても、該噴流は主室２
０に存在する空気と十分に短期に混合することができ、
主室２０での燃焼期間を短縮してＨＣ、スモークの発生
を抑制できる。
絡孔１０は、ノズル挿入孔９の回りに多数形成され、連
絡孔１０の通路面積は全周に分散して全体で大きく形成
され、連絡孔１０から噴出した火炎と混合気とは主室２
０内の空気と十分に混合することができる。即ち、主室
２０と副室２とを連通する連絡孔１０は、通路面積が合
計で大面積に構成することができ、絞り損失を低減でき
出力の低減はない。また、副室２がシリンダ中心軸線上
に同心に配置され、連絡孔１０が副室２の外周側面に形
成されているので、副室２から噴出した噴流が、連絡孔
１０の通路面積が大きくなって噴出エネルギーが小さく
なり、到達距離が短くなったとしても、該噴流は主室２
０に存在する空気と十分に短期に混合することができ、
主室２０での燃焼期間を短縮してＨＣ、スモークの発生
を抑制できる。
【００２７】図３には、この燃焼室を持つピストンの構
造の別の実施例が示されている。この実施例は、上記実
施例と比較すると、低熱伝導部材を介在させた以外は、
同一の構成及び同一の機能を有するので、同一の部品に
は同一の符号を付し、重複する説明は省略する。この実
施例では、熱膨張量コントロール用部材７と燃焼室構造
体３の凸部１３の上面との間には、低熱伝導部材２４が
介在されており、また、凸部１３の下面とピストン本体
１のキャビティ壁面２５との間には、低熱伝導部材２３
が介在されている。低熱伝導部材２３，２４は、部分安
定化ジルコニアＰＳＺ等の材料から作製されている。
造の別の実施例が示されている。この実施例は、上記実
施例と比較すると、低熱伝導部材を介在させた以外は、
同一の構成及び同一の機能を有するので、同一の部品に
は同一の符号を付し、重複する説明は省略する。この実
施例では、熱膨張量コントロール用部材７と燃焼室構造
体３の凸部１３の上面との間には、低熱伝導部材２４が
介在されており、また、凸部１３の下面とピストン本体
１のキャビティ壁面２５との間には、低熱伝導部材２３
が介在されている。低熱伝導部材２３，２４は、部分安
定化ジルコニアＰＳＺ等の材料から作製されている。
【００２８】図４及び図５には、この燃焼室を持つピス
トンの構造の別の実施例が示されている。この実施例
は、上記実施例と比較すると、低熱伝導部材を介在させ
た以外は、同一の構成及び同一の機能を有するので、同
一の部品には同一の符号を付し、重複する説明は省略す
る。この実施例では、取付リング６の外周面とピストン
本体１のキャビティ壁面との間には、ピストン本体１の
下方に連通する冷却通路２６，２７が形成され、冷却通
路２６，２７の上下の取付リング６の外周面とピストン
本体１のキャビティ壁面との境界面は接合されているも
のであり、冷却通路２６は、ピストン頂面１７のテーパ
面１８に対しては密閉され、冷却通路２７を通じてピス
トン本体１の下方へ開放されている。従って、クランク
室等からのオイルが冷却通路２７を通じて冷却通路２６
を循環できるように構成され、燃焼室構造体３の外周の
ピストン本体１は冷却されて低温に保持され、燃焼室構
造体３に形成された副室２は遮熱空気層１５の存在によ
って高温に保持される。また、この実施例では、取付リ
ング６と燃焼室構造体３の凸部１３との間には、高熱膨
張部材及び低熱伝導部材は介在されていないが、取付リ
ング６をピストン本体１とほぼ同種材の材料で作製し且
つ取付リング６の外周面を冷却通路２６，２７にオイル
を流して冷却することによって、高熱膨張部材の機能を
十分にカバーすることができる。
トンの構造の別の実施例が示されている。この実施例
は、上記実施例と比較すると、低熱伝導部材を介在させ
た以外は、同一の構成及び同一の機能を有するので、同
一の部品には同一の符号を付し、重複する説明は省略す
る。この実施例では、取付リング６の外周面とピストン
本体１のキャビティ壁面との間には、ピストン本体１の
下方に連通する冷却通路２６，２７が形成され、冷却通
路２６，２７の上下の取付リング６の外周面とピストン
本体１のキャビティ壁面との境界面は接合されているも
のであり、冷却通路２６は、ピストン頂面１７のテーパ
面１８に対しては密閉され、冷却通路２７を通じてピス
トン本体１の下方へ開放されている。従って、クランク
室等からのオイルが冷却通路２７を通じて冷却通路２６
を循環できるように構成され、燃焼室構造体３の外周の
ピストン本体１は冷却されて低温に保持され、燃焼室構
造体３に形成された副室２は遮熱空気層１５の存在によ
って高温に保持される。また、この実施例では、取付リ
ング６と燃焼室構造体３の凸部１３との間には、高熱膨
張部材及び低熱伝導部材は介在されていないが、取付リ
ング６をピストン本体１とほぼ同種材の材料で作製し且
つ取付リング６の外周面を冷却通路２６，２７にオイル
を流して冷却することによって、高熱膨張部材の機能を
十分にカバーすることができる。
【００２９】図６には、この燃焼室を持つピストンの構
造の別の実施例が示されている。この実施例は、上記実
施例と比較すると、低熱伝導部材を介在させた以外は、
同一の構成及び同一の機能を有するので、同一の部品に
は同一の符号を付し、重複する説明は省略する。この実
施例では、燃焼室構造体３の外周に設けられた凸部１３
の上面と取付リング６の下端面との間には低熱伝導部材
２４が介在され、また、凸部１３の下面とピストン本体
１のキャビティ壁面２５との間には低熱伝導部材２３が
介在されている。
造の別の実施例が示されている。この実施例は、上記実
施例と比較すると、低熱伝導部材を介在させた以外は、
同一の構成及び同一の機能を有するので、同一の部品に
は同一の符号を付し、重複する説明は省略する。この実
施例では、燃焼室構造体３の外周に設けられた凸部１３
の上面と取付リング６の下端面との間には低熱伝導部材
２４が介在され、また、凸部１３の下面とピストン本体
１のキャビティ壁面２５との間には低熱伝導部材２３が
介在されている。
【００３０】図７及び図８には、この燃焼室を持つピス
トンの構造の別の実施例が示されている。この実施例
は、上記実施例と比較すると、低熱伝導部材を介在させ
た以外は、同一の構成及び同一の機能を有するので、同
一の部品には同一の符号を付し、重複する説明は省略す
る。この実施例では、取付リング６は、ピストン周辺ま
で延びるピストン頂部２８を有し、取付リング６の下面
とピストン本体１の上面とが接合されている。
トンの構造の別の実施例が示されている。この実施例
は、上記実施例と比較すると、低熱伝導部材を介在させ
た以外は、同一の構成及び同一の機能を有するので、同
一の部品には同一の符号を付し、重複する説明は省略す
る。この実施例では、取付リング６は、ピストン周辺ま
で延びるピストン頂部２８を有し、取付リング６の下面
とピストン本体１の上面とが接合されている。
【００３１】図９には、この燃焼室を持つピストンの構
造の別の実施例が示されている。この実施例は、上記実
施例と比較すると、低熱伝導部材を介在させた以外は、
同一の構成及び同一の機能を有するので、同一の部品に
は同一の符号を付し、重複する説明は省略する。この実
施例では、燃焼室構造体３の外周に設けられた凸部１３
の上面と取付リング６の下端面との間には低熱伝導部材
２４が介在され、また、凸部１３の下面とピストン本体
１のキャビティ壁面との間には低熱伝導部材２３が介在
されている。
造の別の実施例が示されている。この実施例は、上記実
施例と比較すると、低熱伝導部材を介在させた以外は、
同一の構成及び同一の機能を有するので、同一の部品に
は同一の符号を付し、重複する説明は省略する。この実
施例では、燃焼室構造体３の外周に設けられた凸部１３
の上面と取付リング６の下端面との間には低熱伝導部材
２４が介在され、また、凸部１３の下面とピストン本体
１のキャビティ壁面との間には低熱伝導部材２３が介在
されている。
【００３２】図１０には、この燃焼室を持つピストンの
構造の更に別の実施例が示されている。この実施例は、
上記各実施例と比較すると、上記各実施例がピストン本
体のキャビティに副室を構成する燃焼室構造体を配置し
ているのに対して、ピストン本体のキャビティに主室即
ち燃焼室を構成する燃焼室構造体を配置している点が相
違する以外は、同一の構成及び同一の機能を有するの
で、同一の部品には同一の符号を付し、重複する説明は
省略する。この実施例は、燃焼室構造体３Ａに主室２０
即ち燃焼室２Ａを形成したピストンの構造に関するもの
である。この実施例では、燃焼室構造体３Ａをピストン
本体１のキャビティ８に取付リング６を用いて固定した
構造は、特に、図１に示す実施例の燃焼室構造体３をピ
ストン本体１のキャビティ８に取付リング６を用いて固
定したものと比較して、同一の構造であり、両者は同一
の機能及び作用効果を有するものであるので、ここでは
そのらについての説明は省略する。
構造の更に別の実施例が示されている。この実施例は、
上記各実施例と比較すると、上記各実施例がピストン本
体のキャビティに副室を構成する燃焼室構造体を配置し
ているのに対して、ピストン本体のキャビティに主室即
ち燃焼室を構成する燃焼室構造体を配置している点が相
違する以外は、同一の構成及び同一の機能を有するの
で、同一の部品には同一の符号を付し、重複する説明は
省略する。この実施例は、燃焼室構造体３Ａに主室２０
即ち燃焼室２Ａを形成したピストンの構造に関するもの
である。この実施例では、燃焼室構造体３Ａをピストン
本体１のキャビティ８に取付リング６を用いて固定した
構造は、特に、図１に示す実施例の燃焼室構造体３をピ
ストン本体１のキャビティ８に取付リング６を用いて固
定したものと比較して、同一の構造であり、両者は同一
の機能及び作用効果を有するものであるので、ここでは
そのらについての説明は省略する。
【００３３】更に、この発明による燃焼室を持つピスト
ンの構造は、図１０に示す実施例の燃焼室の形状を図
３、図４、図６、図７及び図９に示す各実施例のものに
もそれぞれ適用できる。それらの実施例は、図示してい
ないが、図３、図４、図６、図７及び図９に示す燃焼室
構造体３に主室としての燃焼室を形成したものに相当す
る。これらの実施例についての燃焼室構造体のピストン
本体への取り付け構造は、上記各図面に示す構造と同一
であるので、ここではそれらの説明については省略す
る。また、上記各実施例では、燃焼室をピストン本体１
のほぼ中央に形成したものについて説明したが、燃焼室
を形成する燃焼室構造体をピストン本体に固定するとい
う構造の点では、図示していないが、燃焼室がピストン
本体のピストン中心軸から片寄った所に形成されてもよ
く、また、燃焼室の形状が先尖りの開口を有した構造、
スロートを備えた構造であってもよく、限定されるもの
ではない。
ンの構造は、図１０に示す実施例の燃焼室の形状を図
３、図４、図６、図７及び図９に示す各実施例のものに
もそれぞれ適用できる。それらの実施例は、図示してい
ないが、図３、図４、図６、図７及び図９に示す燃焼室
構造体３に主室としての燃焼室を形成したものに相当す
る。これらの実施例についての燃焼室構造体のピストン
本体への取り付け構造は、上記各図面に示す構造と同一
であるので、ここではそれらの説明については省略す
る。また、上記各実施例では、燃焼室をピストン本体１
のほぼ中央に形成したものについて説明したが、燃焼室
を形成する燃焼室構造体をピストン本体に固定するとい
う構造の点では、図示していないが、燃焼室がピストン
本体のピストン中心軸から片寄った所に形成されてもよ
く、また、燃焼室の形状が先尖りの開口を有した構造、
スロートを備えた構造であってもよく、限定されるもの
ではない。
【００３４】
【発明の効果】この発明による燃焼室を持つピストンの
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。この燃焼室を持つピストンの構造は、金属材
から成るピストン本体に形成されたキャビティ内に遮熱
空気層を介して燃焼室を構成する燃焼室構造体が配置さ
れ、前記ピストン本体とほぼ同種材から成る取付リング
の外周を前記ピストン本体に溶着して前記燃焼室構造体
を前記キャビティ内に固定したので、前記ピストン本体
と前記燃焼室構造体との熱膨張差が発生しても前記取付
リングの熱膨張によって両者間の熱膨張差を調整して強
固に常にガタ付きがなく良好に固定される。また、前記
ピストン本体と前記燃焼室構造体との間に遮熱空気層が
形成されているので、前記燃焼室構造体の熱容量を低減
でき、ガス温度への追従性を良好にすると共に前記燃焼
室の遮熱効果を大幅にアップでき、前記燃焼室からの熱
エネルギーの放熱を抑制でき、燃費を向上できる。
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。この燃焼室を持つピストンの構造は、金属材
から成るピストン本体に形成されたキャビティ内に遮熱
空気層を介して燃焼室を構成する燃焼室構造体が配置さ
れ、前記ピストン本体とほぼ同種材から成る取付リング
の外周を前記ピストン本体に溶着して前記燃焼室構造体
を前記キャビティ内に固定したので、前記ピストン本体
と前記燃焼室構造体との熱膨張差が発生しても前記取付
リングの熱膨張によって両者間の熱膨張差を調整して強
固に常にガタ付きがなく良好に固定される。また、前記
ピストン本体と前記燃焼室構造体との間に遮熱空気層が
形成されているので、前記燃焼室構造体の熱容量を低減
でき、ガス温度への追従性を良好にすると共に前記燃焼
室の遮熱効果を大幅にアップでき、前記燃焼室からの熱
エネルギーの放熱を抑制でき、燃費を向上できる。
【００３５】この燃焼室を持つピストンの構造は、前記
取付リング及び熱膨張量コントロール用部材によって前
記ピストン本体と前記燃焼室構造体との熱膨張差が調整
でき、常に安定してガタ等の発生がないので、前記燃焼
室構造体を熱膨張係数の小さいＳｉ3 Ｎ4 等のセラミッ
クスで作製でき、耐熱性に富んだ構造に構成でき、強固
な燃焼室を構成できる。また、前記燃焼室構造体の下部
に形成された凸部を前記取付リングで押圧状態に固定す
るので、前記燃焼室構造体の下部は温度変化が小さく、
熱膨張量の変化も小さいものであるので、前記燃焼室構
造体の前記ピストン本体への取付状態が常に安定して強
固な固定を確保できる。
取付リング及び熱膨張量コントロール用部材によって前
記ピストン本体と前記燃焼室構造体との熱膨張差が調整
でき、常に安定してガタ等の発生がないので、前記燃焼
室構造体を熱膨張係数の小さいＳｉ3 Ｎ4 等のセラミッ
クスで作製でき、耐熱性に富んだ構造に構成でき、強固
な燃焼室を構成できる。また、前記燃焼室構造体の下部
に形成された凸部を前記取付リングで押圧状態に固定す
るので、前記燃焼室構造体の下部は温度変化が小さく、
熱膨張量の変化も小さいものであるので、前記燃焼室構
造体の前記ピストン本体への取付状態が常に安定して強
固な固定を確保できる。
【００３６】また、前記ピストン本体には冷却用の冷却
通路を容易に形成できるので、前記燃焼室構造体の外周
に前記冷却通路を設けて前記冷却通路に冷却オイルを流
せば、前記燃焼室構造体に形成された燃焼室は高温に保
持され、前記ピストン本体は低温に保持することができ
る。更に、前記燃焼室構造体と前記ピストン本体との間
の遮熱空気層をシール用ガスケットによって閉空間に形
成すれば、前記燃焼室の遮熱度をアップできる。
通路を容易に形成できるので、前記燃焼室構造体の外周
に前記冷却通路を設けて前記冷却通路に冷却オイルを流
せば、前記燃焼室構造体に形成された燃焼室は高温に保
持され、前記ピストン本体は低温に保持することができ
る。更に、前記燃焼室構造体と前記ピストン本体との間
の遮熱空気層をシール用ガスケットによって閉空間に形
成すれば、前記燃焼室の遮熱度をアップできる。
【図１】この発明による燃焼室を持つピストンの構造の
一実施例を示す断面図である。
一実施例を示す断面図である。
【図２】図１のピストンの上面図である。
【図３】この発明による燃焼室を持つピストンの構造の
別の実施例を示す断面図である。
別の実施例を示す断面図である。
【図４】この発明による燃焼室を持つピストンの構造の
更に別の実施例を示す断面図である。
更に別の実施例を示す断面図である。
【図５】図４のピストンの上面図である。
【図６】この発明による燃焼室を持つピストンの構造の
他の実施例を示す断面図である。
他の実施例を示す断面図である。
【図７】この発明による燃焼室を持つピストンの構造の
更に他の実施例を示す断面図である。
更に他の実施例を示す断面図である。
【図８】図７のピストンの上面図である。
【図９】この発明による燃焼室を持つピストンの構造の
別の実施例を示す断面図である。
別の実施例を示す断面図である。
【図１０】この発明による燃焼室を持つピストンの構造
の更に別の実施例を示す断面図である。
の更に別の実施例を示す断面図である。
１ ピストン本体 ２ 副室 ２Ａ 燃焼室 ３ 燃焼室構造体 ４ ピストンスカート部 ５ ピストンヘッド部 ６ 取付リング ７ 熱膨張量コントロール用部材 ８ キャビティ ９ ノズル挿入孔 １０ 連絡孔 １１ 接合部 １２，１５ 遮熱空気層 １３ 外周凸部 １４ ガスケット １９ 外周面 ２０ 主室 ２１ 段部 ２２ アンダカット部 ２３，２４ 低熱伝導部材 ２５ キャビティ壁面 ２６，２７ 冷却通路 ３０ 隙間
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ０２Ｆ 3/00 ３０１ Ｂ 3/26 Ａ
Claims (10)
- 【請求項１】 ピストンにキャビティを形成した金属材
から成るピストン本体、前記キャビティに遮熱空気層を
介して配置された燃焼室をピストンに構成する耐熱高温
高強度材から成る燃焼室構造体、及び前記キャビティ内
に配置された前記燃焼室構造体の外周に係止して前記燃
焼室構造体を前記キャビティ内に固定するため前記ピス
トン本体に接合部で外周の一部が接合した前記ピストン
本体とほぼ同種材から成る取付リング、から構成したこ
とを特徴とする燃焼室を持つピストンの構造。 - 【請求項２】 ピストン中心軸を中心にキャビティを形
成した金属材から成るピストン本体、前記キャビティに
遮熱空気層を介して配置され且つノズル挿入孔と連絡孔
とを有する副室をピストンのほぼ中央に構成する耐熱高
温高強度材から成る燃焼室構造体、及び前記キャビティ
内に配置された前記燃焼室構造体の外周に係止して前記
燃焼室構造体を前記キャビティ内に固定するため前記ピ
ストン本体に接合部で外周の一部が接合した前記ピスト
ン本体とほぼ同種材から成る取付リング、から構成した
ことを特徴とする燃焼室を持つピストンの構造。 - 【請求項３】 前記燃焼室構造体の下部外周に設けられ
た凸部の上面と前記取付リングの下端面との間には熱膨
張量コントロール用部材が介在されていることを特徴と
する請求項１又は２に記載の燃焼室を持つピストンの構
造。 - 【請求項４】 前記熱膨張量コントロール用部材と前記
燃焼室構造体の前記凸部の上面との間及び前記凸部の下
面と前記ピストン本体のキャビティ壁面との間には低熱
伝導部材が介在されていることを特徴とする請求項３に
記載の燃焼室を持つピストンの構造。 - 【請求項５】 前記燃焼室構造体の下部外周に設けられ
た凸部の上面と前記取付リングの下端面との間及び前記
凸部の下面と前記ピストン本体のキャビティ壁面との間
には低熱伝導部材が介在されていることを特徴とする請
求項１〜４のいずれかに記載の燃焼室を持つピストンの
構造。 - 【請求項６】 前記取付リングの内周面と前記燃焼室構
造体の外周面との間には隙間が形成されていることを特
徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の燃焼室を持つ
ピストンの構造。 - 【請求項７】 前記取付リングの上部外周面と前記ピス
トン本体のキャビティ壁面とが溶着され、且つ前記取付
リングの下部外周面と前記ピストン本体のキャビティ壁
面と間には隙間が形成されていることを特徴とする請求
項１〜６のいずれかに記載の燃焼室を持つピストンの構
造。 - 【請求項８】 前記取付リングの内周面に形成されたア
ンダカット部と前記燃焼室構造体の外周面に形成された
段部との間には、シール用のガスケットが介在されてい
ることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の燃
焼室を持つピストンの構造。 - 【請求項９】 前記取付リングの外周面と前記ピストン
本体のキャビティ壁面との間には、前記ピストン本体の
下方に連通する冷却通路が形成され、前記冷却通路の上
下の前記取付リングの前記外周面と前記ピストン本体の
前記キャビティ壁面との境界面は接合されていることを
特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の燃焼室を持
つピストンの構造。 - 【請求項１０】 前記取付リングはピストン頂部の全体
を形成し、前記取付リングの下面と前記ピストン本体の
上面とが接合されていることを特徴とする請求項１〜９
のいずれかに記載の燃焼室を持つピストンの構造。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22400994A JP3339198B2 (ja) | 1994-08-26 | 1994-08-26 | 燃焼室を持つピストンの構造 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22400994A JP3339198B2 (ja) | 1994-08-26 | 1994-08-26 | 燃焼室を持つピストンの構造 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0868328A true JPH0868328A (ja) | 1996-03-12 |
| JP3339198B2 JP3339198B2 (ja) | 2002-10-28 |
Family
ID=16807166
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22400994A Expired - Fee Related JP3339198B2 (ja) | 1994-08-26 | 1994-08-26 | 燃焼室を持つピストンの構造 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3339198B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0780554A1 (en) | 1995-12-20 | 1997-06-25 | Isuzu Motors Limited | Piston structure with heat insulated combustion chamber |
-
1994
- 1994-08-26 JP JP22400994A patent/JP3339198B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0780554A1 (en) | 1995-12-20 | 1997-06-25 | Isuzu Motors Limited | Piston structure with heat insulated combustion chamber |
| US5738066A (en) * | 1995-12-20 | 1998-04-14 | Isuzu Motors Limited | Piston structure with heat insulated combustion chamber |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3339198B2 (ja) | 2002-10-28 |
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