JPS6017221A - 副燃焼室式デイ−ゼルエンジン - Google Patents
副燃焼室式デイ−ゼルエンジンInfo
- Publication number
- JPS6017221A JPS6017221A JP58124207A JP12420783A JPS6017221A JP S6017221 A JPS6017221 A JP S6017221A JP 58124207 A JP58124207 A JP 58124207A JP 12420783 A JP12420783 A JP 12420783A JP S6017221 A JPS6017221 A JP S6017221A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- combustion chamber
- layer
- subgroup
- intermediate layer
- oxide
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B19/00—Engines characterised by precombustion chambers
- F02B19/16—Chamber shapes or constructions not specific to sub-groups F02B19/02 - F02B19/10
- F02B19/165—The shape or construction of the pre-combustion chambers is specially adapted to be formed, at least in part, of ceramic material
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B3/00—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition
- F02B3/06—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition
-
- 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
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
(産業上の利用分野)
本発明は着火性向上等のための触媒化された副燃焼室を
有するディーゼルエンジンおよび該エンジン製造のため
の方法に関するものである。
有するディーゼルエンジンおよび該エンジン製造のため
の方法に関するものである。
(従来技術)
ディーゼルエンジンの着火性を向上させたり、エンジン
内壁面に付着した燃料やカーボンの燃焼を促進させる目
的で副燃焼室内壁面や副燃焼室内のグロープラグの表面
に触媒層を形成させることが行われている。例えば上記
副燃焼室内壁面やグローブフグ表面にニッケル、クロム
等からなる金属中間層を形成し、該中間層の表面に酸化
ジルコニウムなどの耐熱性無機物質層を形成し、この無
機物質層に白金、ロジウム等の触媒金属を担持させたも
のが従来より知られている。
内壁面に付着した燃料やカーボンの燃焼を促進させる目
的で副燃焼室内壁面や副燃焼室内のグロープラグの表面
に触媒層を形成させることが行われている。例えば上記
副燃焼室内壁面やグローブフグ表面にニッケル、クロム
等からなる金属中間層を形成し、該中間層の表面に酸化
ジルコニウムなどの耐熱性無機物質層を形成し、この無
機物質層に白金、ロジウム等の触媒金属を担持させたも
のが従来より知られている。
しかしながら、副燃焼室内はエンジンの運転および停止
に伴う加熱および冷却の繰返しによる熱変化を受け、ま
たエンジン運転時はたえず振動にさらされるため触媒ノ
ーが剥離し易いという問題があった。仁のため従来のも
のは充分な触媒性能を長い間維持することが困難であっ
た。
に伴う加熱および冷却の繰返しによる熱変化を受け、ま
たエンジン運転時はたえず振動にさらされるため触媒ノ
ーが剥離し易いという問題があった。仁のため従来のも
のは充分な触媒性能を長い間維持することが困難であっ
た。
(発明の目的)
本発明は上記従来技術の問題点を解決するためのもので
ある。その目的とするところは副燃焼室内壁面およびグ
ロープラグ表面に着火性等を向上させ且つ、熱変化によ
る剥離を抑え長い間触媒性能を維持することのできる触
媒化層を設けたディーゼルエンジンおよびその製造方法
を提供することにある。
ある。その目的とするところは副燃焼室内壁面およびグ
ロープラグ表面に着火性等を向上させ且つ、熱変化によ
る剥離を抑え長い間触媒性能を維持することのできる触
媒化層を設けたディーゼルエンジンおよびその製造方法
を提供することにある。
(発明の構成ン
すなわち本発明の副燃焼室式ディーゼルエンジンは、副
燃焼室内壁面あるいはグロープラグの表面の少なくとも
一部に金属中間層を形成し、該中間j−の表面に酸化ジ
ルコニウムと、酸化イツ) IJウム等の周期律表の■
a亜族あるいはlla亜族より選択された金属の酸化物
とよりなる複合酸化物層を形成し、該複合酸化物層に、
白金、ロジウム等の触媒金属を担持せしめたことを特徴
とする。
燃焼室内壁面あるいはグロープラグの表面の少なくとも
一部に金属中間層を形成し、該中間j−の表面に酸化ジ
ルコニウムと、酸化イツ) IJウム等の周期律表の■
a亜族あるいはlla亜族より選択された金属の酸化物
とよりなる複合酸化物層を形成し、該複合酸化物層に、
白金、ロジウム等の触媒金属を担持せしめたことを特徴
とする。
上記において、複合酸化物層を形成するにあたり、原料
として酸化ジルコニウム粉末と上記pa亜族または1J
Ja亜族の金属酸化物粉末との混合物、または酸化ジル
コニウム粉末と予め酸化ジルコニウムと周期律表■a益
族またはl1la亜族の金属の酸化物とを固溶させて調
製した複合酸化物粉末との混合物を用いることもできる
。予め固溶化したものを用いると複合酸化物の分散状態
の良いものを得ることができる。
として酸化ジルコニウム粉末と上記pa亜族または1J
Ja亜族の金属酸化物粉末との混合物、または酸化ジル
コニウム粉末と予め酸化ジルコニウムと周期律表■a益
族またはl1la亜族の金属の酸化物とを固溶させて調
製した複合酸化物粉末との混合物を用いることもできる
。予め固溶化したものを用いると複合酸化物の分散状態
の良いものを得ることができる。
酸化ジルコニウムに対する酸化イツトリウム等の周期律
表のlla亜族あるいはlea亜族より選択され比金属
の酸化物 (以下単に添加金属酸化物という)の割合も
重要であり、重量比で酸化ジルコニウム90チ以上、添
加金属酸化物10チ以下、好ましくは酸イトジルコニウ
ム93チ以上、添加金属酸化物7チ以下とするのが良い
。
表のlla亜族あるいはlea亜族より選択され比金属
の酸化物 (以下単に添加金属酸化物という)の割合も
重要であり、重量比で酸化ジルコニウム90チ以上、添
加金属酸化物10チ以下、好ましくは酸イトジルコニウ
ム93チ以上、添加金属酸化物7チ以下とするのが良い
。
酸化ジルコニウム (ZrOe;ジルコニア)ハ耐熱性
材料や触媒担体として良く用いられるものであり、 1
000℃以上で結晶系が単斜晶系から正方晶系へ変化す
る性質がある。この際容積が7係程度収縮する。実際の
ディーゼルエンジンの使用条件はほとんど1000℃以
下であり、酸化ジルコニウム単独の場合は相転移は起き
ない。
材料や触媒担体として良く用いられるものであり、 1
000℃以上で結晶系が単斜晶系から正方晶系へ変化す
る性質がある。この際容積が7係程度収縮する。実際の
ディーゼルエンジンの使用条件はほとんど1000℃以
下であり、酸化ジルコニウム単独の場合は相転移は起き
ない。
従って後述のような相転移に伴う応力緩和は期待できず
耐久中剥離を起す。
耐久中剥離を起す。
この酸化ジルコニウムに本発明の添加金属酸化物を加え
て加熱溶融すると複合酸化物を生ずる。例えば本発明の
好ましい一例として酸化イツトリウム(YiOa)の場
合を挙げると、酸化ジルコニウムと共に加熱溶融するこ
とによりZr01−Y、(J3固溶体を生ずる。ZrO
2−Y2O3系は低温では結晶系が単科晶系であるが5
00〜1000℃で正方品系に変化すると共に容積が収
縮する。この変化は可逆的に起るため、Zr02−Y、
01よりなる層を例えばディーゼルエンジンの副燃焼室
内壁面に形成した場合には、運転中の条件で正方晶系と
単斜晶系との間で相転移を繰返し、容積が収縮、膨張を
繰返す。
て加熱溶融すると複合酸化物を生ずる。例えば本発明の
好ましい一例として酸化イツトリウム(YiOa)の場
合を挙げると、酸化ジルコニウムと共に加熱溶融するこ
とによりZr01−Y、(J3固溶体を生ずる。ZrO
2−Y2O3系は低温では結晶系が単科晶系であるが5
00〜1000℃で正方品系に変化すると共に容積が収
縮する。この変化は可逆的に起るため、Zr02−Y、
01よりなる層を例えばディーゼルエンジンの副燃焼室
内壁面に形成した場合には、運転中の条件で正方晶系と
単斜晶系との間で相転移を繰返し、容積が収縮、膨張を
繰返す。
上記OS由Kjす、ZrO,−Yj03ノーには一1イ
クロクラックが生ずる。このマイクロクラックにより、
熱変化によって生ずる応力が緩和されるため、Zr0I
I−Y2O2層の付着性が強くなり、剥離し難いものと
なる。この結果触媒層の耐久性が向上し、触媒性能が長
い間持続すると考えられる。
クロクラックが生ずる。このマイクロクラックにより、
熱変化によって生ずる応力が緩和されるため、Zr0I
I−Y2O2層の付着性が強くなり、剥離し難いものと
なる。この結果触媒層の耐久性が向上し、触媒性能が長
い間持続すると考えられる。
を生じさせるのに好ましいものとしては、マグネシウム
やカルシウム等のla亜族の金属の酸化物、スカンジウ
ムやランタン等の1lia亜族の金属の酸化物も単独ま
たは組合せて用いること力lでの性状の外に耐熱性や耐
腐蝕性等も要求されるので、総合特性を考慮して最適な
ものを選択する。
やカルシウム等のla亜族の金属の酸化物、スカンジウ
ムやランタン等の1lia亜族の金属の酸化物も単独ま
たは組合せて用いること力lでの性状の外に耐熱性や耐
腐蝕性等も要求されるので、総合特性を考慮して最適な
ものを選択する。
複合酸化物層に担持する触媒金属成分は白金(Pt)、
ロジウム (用1)等の通常排気ガス浄化用触媒等に使
用されるものを用いることができる。活性を高めるため
セリウム(Ce) 、ランタン(La)、鉄(Fe)等
の金属を共存させてもよい。ま几銅(Cu)、クロム(
Or)、ニッケル(Ni) 、カリウム (K)、ナト
リウム(Na)、リチウム (Li)などの金属も触媒
として用いることができる。
ロジウム (用1)等の通常排気ガス浄化用触媒等に使
用されるものを用いることができる。活性を高めるため
セリウム(Ce) 、ランタン(La)、鉄(Fe)等
の金属を共存させてもよい。ま几銅(Cu)、クロム(
Or)、ニッケル(Ni) 、カリウム (K)、ナト
リウム(Na)、リチウム (Li)などの金属も触媒
として用いることができる。
中間層には通常内燃機関の構造材として使用される金属
を単独または合金として用いる。またアルミナ等の金属
酸化物層と併用してもよい。
を単独または合金として用いる。またアルミナ等の金属
酸化物層と併用してもよい。
触媒mt影形成る場所はディーゼルエンジンの副燃焼室
内壁面あるいはグロープラグの表面等の機械的摩擦を受
けず、形成が容易な場所を選択する。
内壁面あるいはグロープラグの表面等の機械的摩擦を受
けず、形成が容易な場所を選択する。
本発明の方法を通用するディーゼルエンジンは通電使用
されているものであり、また触媒層形成等のために使用
する手段も慣用の手段を使用できる。
されているものであり、また触媒層形成等のために使用
する手段も慣用の手段を使用できる。
(実施例)
以下に本発明の一実施例全図面に基づいて詳細に説明す
る。
る。
なお、本発明は下記実施例に限定されるものてはない。
実施例1:
第1図は本発明の方法により製造した触媒化されたディ
ーゼルエンジンの副燃焼室の断面を表わす。
ーゼルエンジンの副燃焼室の断面を表わす。
グロープラグ1および燃料噴射弁2を有する副燃m ’
jjf’fイーゼルエンジンの副燃焼室3の内壁面ヲト
リクレン蒸気浴で脱脂し、60番の焼成アルミナQ5k
g151の圧力でゲラストした後、ニッケル(Ni)1
0重量%、りa A (Or) 99重量%からなる粉
末(平均粒径100メツシユ)をアークガンにより溶射
し、アルゴン雰囲気中で1000℃で5分間加熱して厚
さ50μmのNi−Or中間層を形成した。次に粒径1
00〜250メツシユのZr0g粉末と、8モルチのY
、0 、と92モルチのZrO,とが固溶した複合酸化
物 (結晶形は立方晶系)とを所定比率で混合し、プラ
ズマ溶射ガンを用いてN1−Ur中間層の上に、溶射し
厚さ50μmの溶射層を形成した。この表面のX線回折
像を観察すると単斜晶系のみが検出された。
jjf’fイーゼルエンジンの副燃焼室3の内壁面ヲト
リクレン蒸気浴で脱脂し、60番の焼成アルミナQ5k
g151の圧力でゲラストした後、ニッケル(Ni)1
0重量%、りa A (Or) 99重量%からなる粉
末(平均粒径100メツシユ)をアークガンにより溶射
し、アルゴン雰囲気中で1000℃で5分間加熱して厚
さ50μmのNi−Or中間層を形成した。次に粒径1
00〜250メツシユのZr0g粉末と、8モルチのY
、0 、と92モルチのZrO,とが固溶した複合酸化
物 (結晶形は立方晶系)とを所定比率で混合し、プラ
ズマ溶射ガンを用いてN1−Ur中間層の上に、溶射し
厚さ50μmの溶射層を形成した。この表面のX線回折
像を観察すると単斜晶系のみが検出された。
次いでこれをジニトロジアミノ白金と塩化ロジウムとの
混合溶液に含浸し、乾燥後焼成することにより複合酸化
物層に白金(Pす/ロジウム(抽) =1 : 1の比
率の触媒金属針i ooIvを担持した。
混合溶液に含浸し、乾燥後焼成することにより複合酸化
物層に白金(Pす/ロジウム(抽) =1 : 1の比
率の触媒金属針i ooIvを担持した。
第2図に第1図i線で囲んだ表面部分IIの拡大断面図
を示す。図中4は副燃焼室基材、5はNi−Or中間層
、6はZr02−Y2O2層を示す。
を示す。図中4は副燃焼室基材、5はNi−Or中間層
、6はZr02−Y2O2層を示す。
実施例2:
実施例1と同様の方法により触媒化したグロープラグを
得た。
得た。
触媒性能評価試験:
実施例1において製造した触媒化したディーゼルエンジ
ン副燃焼室サンプル全所定温度に保ち、JISZ号軽油
全軽油量噴射して発生する二酸化炭素の量をガスクロマ
トグラフィーで定量した。結果を触媒層のない場合の例
と共に第3図に示す。図より明らかなように本発明の方
法により触媒層を形成した副燃焼室は触媒層のない場合
に比べてずっと低い温度で同等の二酸化炭素を発生し、
燃焼効率が向上している。
ン副燃焼室サンプル全所定温度に保ち、JISZ号軽油
全軽油量噴射して発生する二酸化炭素の量をガスクロマ
トグラフィーで定量した。結果を触媒層のない場合の例
と共に第3図に示す。図より明らかなように本発明の方
法により触媒層を形成した副燃焼室は触媒層のない場合
に比べてずっと低い温度で同等の二酸化炭素を発生し、
燃焼効率が向上している。
耐久性能評価試験:
2.2tデイーゼルエンジンの副燃焼室部分に実施例1
で触媒化したサンプルを用い、エンジを下記のサイクル
: アイドリンク(30秒)→400Orpm全負荷(2分
)で10時間運転した後サンプルを取り出し、表面を観
察して剥離の有無を調べた。耐久試験後の剥離は全くな
く、耐熱衝撃力は実用上十分なものであった。
で触媒化したサンプルを用い、エンジを下記のサイクル
: アイドリンク(30秒)→400Orpm全負荷(2分
)で10時間運転した後サンプルを取り出し、表面を観
察して剥離の有無を調べた。耐久試験後の剥離は全くな
く、耐熱衝撃力は実用上十分なものであった。
この耐熱衝撃力の向上はZr0a −YgOa 複合酸
化物の500〜1000℃の温度において起る相転sK
より応力が緩和されるためと考えられる。
化物の500〜1000℃の温度において起る相転sK
より応力が緩和されるためと考えられる。
(発明の効果)
上述のように、本発明の副燃焼室式ディーゼルエンジン
は副燃焼室内壁面に触媒金属を担持しfC,複合酸化物
層全形成して触媒化したものであり、この複合酸化物層
は優れた耐熱衝撃力を有するものであるため、製造コス
トの増加をわずかな額に止めながら燃料やカーボン等の
燃焼を促進させ、着火性を向上させると共に排気物中の
不燃焼炭化水素類を減少させ、且つ長い間安定し几触媒
性能を維持できるものとなった。
は副燃焼室内壁面に触媒金属を担持しfC,複合酸化物
層全形成して触媒化したものであり、この複合酸化物層
は優れた耐熱衝撃力を有するものであるため、製造コス
トの増加をわずかな額に止めながら燃料やカーボン等の
燃焼を促進させ、着火性を向上させると共に排気物中の
不燃焼炭化水素類を減少させ、且つ長い間安定し几触媒
性能を維持できるものとなった。
また本発明の副燃焼室式ディーゼルエンジンノ外形、重
量等は従来と変わらないものであるため、取付け、使用
時における特別な配慮は必要特に冬期における場合に優
れた効果を奏する。
量等は従来と変わらないものであるため、取付け、使用
時における特別な配慮は必要特に冬期における場合に優
れた効果を奏する。
本発明の触媒化方法は簡単に実施することができて上述
のような優れた特性を有する副燃焼室式ディーゼルエン
ジンを得ることができるものであり、また他の場合にお
いても広く通用できることは勿論である。
のような優れた特性を有する副燃焼室式ディーゼルエン
ジンを得ることができるものであり、また他の場合にお
いても広く通用できることは勿論である。
第1図は本発明の触媒化されたディーゼルエ拡大断面図
、 第3図は本発明の一実施例と触媒層を有しない従来例と
を比べ比、表面温度と二酸化炭素発生率の関係を示すグ
ラフである。図中、1・・・グロープラグ 2川燃料噴
射弁 3・・惰り燃焼室4・・・副燃焼室基材 5・・
・Ni−0r中間層6・・・’lro@ −Y1103
膚 特許出願人 トヨタ自動車株式会社 代理人 弁理士 萼 優 美(はが1名)第1図 才2図 牙3図 01゜ 表面温度(”C)
、 第3図は本発明の一実施例と触媒層を有しない従来例と
を比べ比、表面温度と二酸化炭素発生率の関係を示すグ
ラフである。図中、1・・・グロープラグ 2川燃料噴
射弁 3・・惰り燃焼室4・・・副燃焼室基材 5・・
・Ni−0r中間層6・・・’lro@ −Y1103
膚 特許出願人 トヨタ自動車株式会社 代理人 弁理士 萼 優 美(はが1名)第1図 才2図 牙3図 01゜ 表面温度(”C)
Claims (3)
- (1)副燃焼室内壁面あるいはグロープラグの表面の少
なくとも一部に金属中間層を形成し、該中間層の表面に
酸化ジルコニウムと、酸化イツ) IJウム等の周期律
表の…a亜族あるいは11a亜族より選択された金属の
酸化物とよりなる複合酸化物層を形成し、該複合酸化物
層に、白金、ロジウム等の触媒金属を担持せしめたこと
を特徴とする副燃焼室式ディーゼルエンジン。 - (2)上目ピにおいて、中間層上に重量比で90チ以上
の酸化ジルコニウムと、10チ以下の酸化イツ) IJ
ウム等の周期律表のla亜族あるいはlla亜族より選
択された金属の酸化物とよりなる複合酸化物層を形成す
ることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の副燃焼
室式ディーゼルエンジン。 - (3) 副燃焼室内壁面あるいはグロープラグの表面の
少なくとも一部に全1属中間層を形成し、該中間層の表
面に、酸化ジルコニウム粉末と周期律表1a亜族または
lla亜族の金属の酸化物との混合物、または酸化ジル
コニウム粉末と予め酸化ジルコニウム粉末と上記周期律
表11a亜族またはlla亜族の金属の酸化物とを固溶
させて調製しfc複合酸化物との混合物を用いて、プラ
ズマ溶射法により複合酸化物層を形成する工程と、該複
合酸化物層に触媒金属溶液を含浸させて触媒金属を担持
せしめる工程よりなることを特徴とする副燃焼室式ディ
ーゼルエンジンの触媒化方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58124207A JPS6017221A (ja) | 1983-07-08 | 1983-07-08 | 副燃焼室式デイ−ゼルエンジン |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58124207A JPS6017221A (ja) | 1983-07-08 | 1983-07-08 | 副燃焼室式デイ−ゼルエンジン |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6017221A true JPS6017221A (ja) | 1985-01-29 |
Family
ID=14879638
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58124207A Pending JPS6017221A (ja) | 1983-07-08 | 1983-07-08 | 副燃焼室式デイ−ゼルエンジン |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6017221A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4842312A (en) * | 1985-06-21 | 1989-06-27 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Door locking knob structure |
| US5307772A (en) * | 1992-12-16 | 1994-05-03 | Ford Motor Company | Redox catalysis of NOx in internal combustion engines |
-
1983
- 1983-07-08 JP JP58124207A patent/JPS6017221A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4842312A (en) * | 1985-06-21 | 1989-06-27 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Door locking knob structure |
| US5307772A (en) * | 1992-12-16 | 1994-05-03 | Ford Motor Company | Redox catalysis of NOx in internal combustion engines |
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