JPS593141Y2 - ディ−ゼル機関の燃焼室 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案はディーゼル機関の燃焼室の改良に関する。

従来、ピストン上部にドーナツ形の深い燃焼室をもつ直
接噴射式ディーゼル機関、特に小径のピストンの機関に
於ては、低負荷及び低回路による低力燃焼時に於て、同
寸法の予燃焼室式ディーゼル機関に比較すると、ピスト
ン壁面部の温度低下により青・白煙及び刺戟性の排気臭
を有する排気ガスの発生が多いと云う欠点がある。

しかしながら、直接噴射式テ゛イーゼル機関は、熱効率
及び燃料消費料の点ですぐれているので、近年盤々使用
される傾向にあるので、前記の欠点も公害上の問題とし
て取り上げられて来ている。

一方、機関の低力燃焼時に於て、上記のピストン燃焼室
の壁面温度あ低下を防ぐため、上記壁面部を構成するピ
ストンクラウンの裏側とピストン本体の間に空胴を設け
、その空胴部の空気層によって断熱する方法をとるもの
もあるが、この場合高負荷時には逆にピストン燃焼室の
壁面温度が増大しすぎて、その壁面部の熱負荷が過大に
なると云う欠点がある。

そこで本考案では、前記の従来の欠点を解消するため、
ディーゼル機関の低力燃焼時に於ける青・白煙及び刺戟
性の排気臭を有する排気ガスの発生を低減せしめ、且つ
高負荷運転時には燃焼室壁面の熱負荷が過大になるのを
抑制することを目的としたものである。

即ち、本考案は、ピストン燃焼室のピストンクラウンと
ピストン本体の間にほぼ均等な厚さの海綿状金属を円筒
状に装着してなるディーゼル機関の燃焼室から構成され
る。

なお、前記海綿状金属としては、例えば特公昭４７−９
５５１号公報のアルミニウム発泡体や銅、ニッケル発泡
体など発泡プラスチックと同一発想法で製造されたもの
が知られており、該金属は、高多孔率（例えば、多孔率
８０％以上）で、可撓性に富み、かつ曲げ加工や切断な
どにより容易に所望の形状を得ることのできる加工性を
有しており、しかも三次元的に連続した網状構造の骨格
、空孔の連通構造、熱膨張性等により、その機械的性質
、吸音特性、通気性、熱伝導性等の面で独特の性能を有
する材料である。

本考案は、このような海綿状金属の性能、加工性を有効
に活用し、かつこれをほぼ均等な厚さの円筒状としてピ
ストンクラウンとピストン本体との間に装着する巧みな
組合せによりディーゼル機関の燃焼室を改良したもので
ある。

以下本考案の実施例を図面にもとづいて説明する。

第１図は本考案の実施例に於けるピストン要部の縦断面
図、第２図は全炭化水素濃度と機関冷却水温度の関係を
示す本考案に関する実験例１を示すダイヤグラム、又第
３図はピストン壁面温度と機関負荷率の関係を示す実験
例２を示すダイヤグラムである。

先ず第１図について説明するに、燃料噴射弁６により燃
料噴霧方向７に噴射された燃料噴霧は、ピストン燃焼室
５に面してピストン本体１に締付ナツト４で取付けられ
たピストンクラウン２に価突するが、そのピストンクラ
ウン２の裏側にほぼ均等な厚さの円筒状の海綿状金属３
を装着する。

これにより、低力燃焼時に於て、海綿状金属３は多くの
空気孔を内蔵しているため、その空気孔内の空気が燃料
噴霧の衝突するピストンクラウン２からピストン本体１
への熱伝導を抑制し、熱が放散しないので燃焼室壁面温
度が高くなる。

一方、高負荷運転時には、海綿状金属３自体の熱膨張に
よりピストン本体１やピストンクラウン２との密着性が
向上するため、ピストン本体１への熱伝導が向上し、燃
料噴霧の衝突するピストンクラウン２の壁面の熱負荷が
過大になるのを抑制する。

なお、海綿状金属３は可撓性が大きいため、ピストンク
ラウン２とピストン本体１との間に装着する際、その変
形を利用してピストンクラウン２とピストン本体１との
間に完全に固定できるので、ピストン本体１の往復動の
慣性力によっても上下方向に移動することはない。

次に第２図は直接噴射式ディーゼル機関の燃焼室の低力
燃焼時（ｏｐｓ、１５００ ｒｐｍ、圧縮比１６．５、
吸気温度：１０℃）の本考案に関する実験例１を示すダ
イヤグラムである。

縦軸には排気ガス中の全炭化水素濃度（ＴＨＣ）を示し
、横軸には機関冷却水温度℃を示している。

そして従来のピストンによるダイヤグラムを破線Ａで示
し、本考案になるピストン本体１によるダイヤグラムを
実線Ｂで示している。

全炭化水素濃度と青・白煙及び刺戟性の排気臭を有する
排気ガスの排出量とは正比例の相関関係があるので、本
ダイヤグラムから、特に機関冷態時に於て、本考案によ
るピストン本体１が従来のピストンより前記前・白煙及
び刺戟性の排気臭を有する排気ガスの排出を低減させ得
ることを実証している。

更に第３図は直接噴射式ディーゼル機関の燃焼室に於い
て、ピストン燃焼室５の壁面温度を縦軸に示し、機関負
荷率を横軸に示した本考案に関する実験例２を示すダイ
ヤグラムである。

そして従来のピストンによるダイヤグラムを破線Ａ、本
考案のピストン本体１によるダイヤグラムを実線Ｂ、更
に本考案の海綿状金属３を装着した部分を空胴にした場
合のビス１−ンによるダイヤグラムを点線で夫々示して
いる。

このダイヤグラムに示す実験例２で判るように、機関の
低負荷時に於ては従来のピストンによる破線Ａが最も青
・白煙及び排気臭の排気ガスの発生が著しく（図中発生
域りで示している）、一方高負荷時に於ては前記の空胴
を設けた場合のピストンによる点線Ｃは、ピストン熱負
荷が過大になる（図中熱負荷過大域Ｅで示している）、
ことを実証している。

従って、本考案に於ける海綿状金属３を装着したピスト
ン本体１を使用すれば前記前・白煙及び刺戟性の排気臭
を有する排気ガスの発生域り及びピストン熱負荷過大域
Ｅのいずれをも避けた運転が出来ることを示している。

本考案によれば、ピストン燃焼室のピストンクラウンと
ピストン本体の間にほぼ均等な厚さの海綿状金属を円筒
状に装着したので、機関の低力燃焼時に於ては、燃料噴
霧の衝突部のピストンクラウン壁面からピストン本体へ
の熱伝導を海綿状金属に内蔵される多数の空気孔内の空
気で抑制し、これにより燃焼室壁面温度を高くして、青
・白煙及び刺激性排気臭を有する排気ガスの発生を低減
させることができる。

また、機関の高負荷運転時に於ては、海綿状金属を、そ
の熱膨張により、ピストンクラウン及びピストン本体と
密着させて、ピストンクラウン壁面からピストン本体へ
の熱伝導を向上させることができるので、燃料噴霧の衝
突する壁面の熱負荷が過大になるのを防止することがで
きる。

従って、本考案によれば、機関の全ての負荷域に於て燃
焼室の壁面温度をより一定にすることができる。

また、海綿状金属は可撓性が大きいので、装着する際そ
の可撓性による変形を利用してピストンクラウンとピス
トン本体との間に容易かつ完全に固定することができ、
ピストン本体の往復動の慣性力によっても上下方向に移
動することがない。

しかも、その海綿状金属をほぼ均等な厚さとしてピスト
ンクラウンとピストン本体の間に装着しているので、前
記低力燃焼時に於ける熱伝導の抑制や高負荷運転時に於
ける熱膨張及びそれによる熱伝導の向上を、該海綿状金
属を装着した何れの部分においても、はぼ同じ効率で達
成することができる。

従って、本考案によれば、機関の低力燃焼時に於ける青
・白煙及び刺激性の排気臭を有する排気ガスの発生を低
減せしめ、がつ高負荷運転時には燃焼室壁面の熱負荷が
過大になるのを抑制することのできる、特に小径のピス
トンのテ゛イーゼル機関に好適な燃焼室を提供すること
ができ、本考案の奏する実用上の効果は極めて顕著であ
る。

なお、本考案は直接噴射式ディーゼル機関、特にサウラ
ー機関の燃焼室に対して有効である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の実施例に於けるピストン要部の縦断面
図、第２図は全炭化水素濃度と機関冷却水温度の関係を
示す本考案に関する実験例１を示すダイヤグラム、又第
３図はピストンの燃焼室壁面温度と機関負荷率の関係を
示す実験例２を示すダイヤグラムである。 １・・・・・・ピストン本体、２・・・・・・ピストン
クラウン、３・・・・・・海綿状金属、５・・・・・・
ビスＩ・ン燃焼室。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. ピストン燃焼室のピストンクラウンとピストン本体の間
   にほぼ均等な厚さの海綿状金属を円筒状に装着してなる
   ディーゼル機関の燃焼室。