JPS6234924B2

JPS6234924B2 -

Info

Publication number: JPS6234924B2
Application number: JP13429480A
Authority: JP
Inventors: Takashige Ooyama; Teruo Yamauchi
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1980-09-29
Filing date: 1980-09-29
Publication date: 1987-07-29
Also published as: JPS5759018A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、自動車用エンジンに関し、特に燃焼
室シリンダ内壁面等の高温にさらされる部分をセ
ラミツク材で形成した自動車用エンジンに関す
る。本発明による自動車用エンジンは、火花点火
エンジンおよび圧縮点火エンジンのいずれにも適
用することができる。

〔従来の技術〕

酸化物系、炭化物系、および窒化物系等のセラ
ミツクをエンジン高温部に使用する試みは数多く
提案されている。これは、セラミツク材の耐熱性
と低い熱伝導率とを利用してエンジンの熱損失を
低減し、効率の向上を図るためである。すなわ
ち、一般にセラミツクは、耐熱性に優れているば
かりでなく、熱伝導率がアルミニユウムの
177kcal／mh℃、銅の50〜9kcal／mh℃に対し、
1kcal／mh℃以下と小さい。従つて、このセラミ
ツク材の断熱性を利用してエンジンの熱損失を低
減しようとするものである。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、シリンダをセラミツクで構成し、断熱
性を高めると、シリンダの壁温が過度に上昇する
結果を招く。そして、エンジンの熱損失の低減
は、燃焼ガス温度を高めることになり、窒素酸化
物（NOx）の排出量を増大させるという欠点が
ある。しかも、燃焼ガスから燃焼室壁への熱伝達
は、圧力、温度、およびピストンの平均速度が増
大する程大きくなるので、これらのパラメータの
変化に応じて放熱量を制御しないと、燃焼室壁温
が過度に上昇し、セラミツクを焼損する虞れがあ
る。

本発明は、前記従来技術の欠点を解消し、セラ
ミツクの焼損を生ずることなくエンジンの熱損失
を低減して、エンジンの効率を向上することがで
きるセラミツクを用いた自動車用エンジンを提供
することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、上記目的を達成するために、内部を
ピストンが往復運動するシリンダと、このシリン
ダを冷却するエンジン冷却手段と、を有する自動
車用エンジンにおいて、前記シリンダのピストン
上死点側と前記ピストンの頭部の少なくとも一部
とをセラミツクにより構成するとともに、前記シ
リンダの内壁面温度を検出する温度検出手段と、
エンジンの回転速度を検出する速度検出手段と、
これら温度検出手段と速度検出手段との少なくと
もいずれか一方の検出信号に基づいて前記エンジ
ン冷却手段を作動し、前記シリンダのセラミツク
壁部の内壁面温度を金属壁部の内壁面温度より所
定温度高く、かつこれらの各内壁面温度を所定温
度範囲に制御する制御手段と、を設けたことを特
徴とする自動車用エンジンである。

〔作用〕

上記の如く構成した本発明においては、上死点
側における燃焼室が断熱性に優れたセラミツクで
構成されるため、シリンダの金属部分の熱損傷を
生ずることなく実質的にエンジンを高温に保持で
き、膨張工程時の燃焼ガスの熱損失が小さく、燃
焼ガス温度を高温に保て、エンジンの効率を向上
することができる。また制御手段が、シリンダ内
壁面の温度とエンジン回転速度との少なくともい
ずれかの値に基づいて、シリンダ内壁面を所定の
温度に制御することにより、セラミツクの焼損を
防止することができる。

〔実施例〕

以下、本発明に係る自動車用エンジンの好まし
い実施例を、添付図面に従つて詳説する。

第１図は、本発明に係る自動車用エンジンの実
施例を示す断面図である。

第１図において、シリンダ１は、上死点側が酸
化物系、炭化物系または窒化物系のセラミツクを
用いたセラミツク壁部８となつており、下死点側
が従来と同様の金属壁部２９となつている。シリ
ンダ１の内壁面近傍には、温度検出手段としての
温度センサ２が取り付けられ、内壁面温度Twを
検知する。温度センサ２の出力信号は、制御手段
である制御装置３に入力され、制御装置３の出力
でフアンモータ５を駆動し、エンジン冷却手段で
ある冷却フアン４を作動させるようになつてい
る。冷却フアン４は、シリンダ１の外壁面に沿つ
て冷媒（空気）を流動させて外壁面と外気との間
の熱伝達率α_０を制御し、もつて内壁面の温度
Twの過度の上昇を防止するためのものである。
なお、温度センサ２は、セラミツク壁部８と金属
壁部２９との両方に設けてもよいし、いずれか一
方だけに設けてもよい。

シリンダ１の内面にはピストン１２が嵌合さ
れ、ピストンの上部空間に燃焼室が形成されてい
る。そして、燃焼室の上壁には、吸気弁１０およ
び燃料噴射弁６を有する吸気系が設けられてい
る。また、燃焼室の上壁には、排気弁１１および
排気管１５を有する排気系が設けられている。

排気管１５には、セラミツク製で高温ガスに耐
えるタービン１４が接続され、このタービンは過
給気用の圧縮器（図示せず）を駆動する。タービ
ン１４を出た排ガスは、タービン１４の上流側か
らバイパス１７を通して排気管１５へ還流される
排ガスとともに、触媒コンバータ１６に導かれ
る。

シリンダ１を構成しているセラミツク壁部８
は、一般に機械的強度が不足するので、その周囲
は支持体７によつて補強されている。また、ピス
トン１２の頭部の表面には、セラミツク材の壁２
６が形成されている。そして、セラミツク壁部８
と前記支持体７との間には、第４図に示す如く空
胴９を設け、この部分の断熱性を向上させること
が好ましい。

なお、シリンダ１を冷却する場合、クランク軸
に設けた速度検出手段としてのクランク角センサ
３２とこのセンサ３２に対向したピツクアツプ３
３とにより、エンジン回転数を検出してその信号
を制御装置３に入力し、制御装置３でピストン１
２の平均速度を算出してその算出信号に基づき、
前記モータフアン５を駆動するようにしてもよ
い。

上記の如く構成した実施例においては、シリン
ダ１のピストン上死点側をセラミツクを用いたセ
ラミツク壁部８としたことにより、エンジンの効
率を向上することができる。すなわち、セラミツ
クは、金属に比較して熱伝達率が非常に小さく、
耐熱性に優れているため、その壁温を1000℃また
はそれ以上に上昇させることができる。従つて、
シリンダ１の上死点側をセラミツク壁部８にする
と、エンジンの効率に大きな影響を有する膨張行
程における燃焼ガスから壁への熱移動が少なく、
燃焼ガスの熱損失（冷却損失）が低減し、シリン
ダの金属部分の熱損傷を生ずることなく実質的に
エンジンを高温に保持でき、燃焼ガスの温度を高
温に保持でき、エンジンの効率を向上することが
可能となる。

燃焼ガスの温度をTg、内壁面の温度をTwとす
ると、 α（Tg−Tw）＝Ｑ ……(1) ここで、αはガスから壁への熱伝達率、Ｑは壁
を通る熱量を示す。いま、セラミツク壁部８の内
壁面温度Twを1000℃としTgを3000℃とすると、
Tg−Tw＝2000℃となる。従来の金属製エンジン
では、Tgの値は同じであるが、Twは100℃程度
であつた。従つて、セラミツクを使用した場合
Tg−Tw＝2000℃であり、これは従来の金属製の
場合のTg−Tw＝2900℃の約2/3となり、壁を通
る熱量（熱損失）Ｑを約2/3にすることができ
る。

燃焼ガスから内壁面への熱伝達率αは、主とし
て燃焼室内のガスの流動状態で定まるので、燃焼
室内の流速が小さい程その値は小さくなる。しか
し、燃焼室内のガス流速が小さくなると、燃焼速
度が低下してエンジンの熱効率が低下するという
傾向がある。従つて、内壁面温度Twは、燃焼速
度が適正なものになる値に維持する必要がある。
セラミツク壁部８内を伝達する熱量Ｑは、 λ（Ｔｗ−Ｔａ）／δ＝Ｑ ……(2) である。ここで、λはセラミツクの熱伝導率、δ
はセラミツクの厚さ（壁厚）、Taはセラミツク壁
部８の外壁面温度である。外壁面から外気中への
熱の移動量は、 α_０（Ta−To）＝Ｑ ……(3) と表わすことができる。ここで、α_０は外壁面と
外気との間の熱伝達率、Toは外気の温度を示
す。

以上の式(1)、式(2)、および式(3)の関係を用いれ
ば次の２つの関係式が得られる。

Tg−To＝（１／α＋１／α_０＋δ／λ）Ｑ ……(4) Tw−To＝（δ／λ＋１／α_０）Ｑ ……(5) すなわち、なる関係式が得られる。従つて、外壁面と外気と
の間の熱伝達率α_０を制御（α_０を増大）するこ
とにより、内壁面温度Twの過度の上昇を防ぎ、
内壁面を適正な燃焼速度が得られる温度に維持す
ることができる。この場合、燃焼室内の金属壁部
２９の温度は100〜400℃に、セラミツク壁部８の
温度は600℃ないし1500℃になるように局部的に
放熱量を制御することが好ましい。なおλ／δが
小さい場合には、Ta（外壁面温度）が小さくな
るため、セラミツク壁部８を水冷式で冷却するこ
とができる。

一方、前記式(6)から解るように、１／αｃ＝δ／λ＋１／α_０ ……(7) とするとＴｗ−Ｔｃ／Ｔｇ−Ｔｃ＝α／αｃ ……(8) が成立する。

このαｃは、セラミツク材の透過熱伝達率に相
当し、セラミツクの場合δ／λの項を無視するこ
とはできない。金属の場合はこのδ／λの項を無
視することができ、α／αｃ≒α／α_０が成立する。

この式から、燃焼ガスから内壁面への熱伝達率
αの増大に応じてαｃを増大してやれば内壁面温
度Twの上昇を防止することができることが解
る。なおこのαｃは燃焼室に面した内壁面から外
気へ至る間の熱伝達率に相当する係数である。従
つて、冷却方法によりαｃを制御し、内壁面温度
Twを所定の値に維持できる。

一般に、燃焼ガスから内壁面への熱伝達率α
は、第１４図に示す如くピストン速度の増大に応
じて増大する。これに対して前記αｃは、冷媒が
エンジンの回転速度に応じて流れる従来のエンジ
ンそのままでは、第１４図に示す如くピストン速
度が増大するにつれてその増加割合が増大しセラ
ミツク部分の壁面の温度が上昇され易い傾向を有
する。このような増加傾向は、回転速度が高い領
域でセラミツク材の壁が過度に加熱される原因と
なるのでこれを防止する必要がある。そのために
は、回転速度の高い領域の冷媒の量を増加させる
必要がある。すなわち、金属では、エンジン駆動
のフアンで充分冷却できても、セラミツク材では
第１４図に示す如くαｃが小さいので、エンジン
回転速度に比例した冷媒流量のみでは冷却が不充
分である。したがつて、セラミツク材を使用する
場合は、局所的に冷媒流量を制御する必要があ
る。また、他の加熱防止方法としては、セラミツ
ク材として熱伝導率の高い特殊材質のものを使用
して加熱を防止する方法もある。更には、燃料の
気化熱を利用して前記セラミツク材の壁を冷却す
る方法もある。

従来のエンジンでは、全て金属部分で構成され
ていたので熱伝導率λが大きく、前記αｃは燃焼
ガスから内壁面への熱伝達率αと同じように増大
する。これに対して、セラミツクを使用するエン
ジンでは、セラミツク部分の熱伝導率λが一般に
非常に小さいので、ピストン速度が大きくなつた
場合に熱抵抗で加熱され易い。これを防止するた
めには、後述する如く圧縮点火エンジンなどの場
合、噴射弁が噴射する燃料噴射が衝突する箇所を
セラミツク材の壁で構成することが好ましい。

また、第１図に示した火花の点火エンジンの場
合、燃料噴射弁６から噴射された燃料が一部気化
されない状態で燃焼室に入り、燃焼室壁を冷却す
るように構成するのが好ましい。その理由は、エ
ンジン回転数に比例して冷媒の流量が増大する
が、この程度の流量増加では高速回転時で、且つ
高負加時のセラミツク部分の放熱量が不足するか
らである。第１５図は、冷却フアン４あるいは冷
却ポンプの流量および圧力が回転数に比例して増
大し流量増加する傾向を例示するグラフである。

このような傾向にかんがみ、金属部分とセラミ
ツク部分とではそれらの放熱量を強制的に異なら
せる必要がある。例えば、金属部分は従来の冷却
系で冷却し、セラミツク部分はこれらの冷却系に
更に高速時に作動する冷却系を追加補強すること
が好ましい。また、冷却フアン４の回転数を高速
時に増加することが好ましい。

ピストン１２には、第１図中の燃焼室壁に取り
付けたセンサ２の如く、該ピストン内に直接温度
センサを取り付けることは非常に困難である。従
つて、ピストンに取り付けられたセラミツク（第
１図中のセラミツクの壁２６など）の加熱を防止
するためにはピストン地面などを油冷または水冷
等で確実に冷却する必要がある。この場合も一般
に、金属部分の表面は冷却され易いが、セラミツ
ク材の部分は熱伝導率が低く冷却されにくい。こ
のため、前述の場合と同様、ピストン頭部のセラ
ミツク材は高速運転時に加熱され易い。この加熱
を防止するためには、エンジン回転数が増大する
につれてセラミツク部分の冷却割合を金属部分に
比して実質上増大してやる必要がある。

セラミツク壁部８を有するエンジンにおいて
は、金属のみを利用したエンジンに対する従来の
冷却方法を適用すると、金属部分の温度は一様に
維持することはできるが、これより温度が高く、
熱伝達率の悪いセラミツク壁部８では、回転数の
増大とともに温度が上昇し、高速領域では加熱さ
れ熱焼損を生ずる危険がある。すなわち、金属壁
部２９とセラミツク壁部８とでは、熱伝導率が一
般に異なるので、セラミツク壁部８を冷却する場
合、燃焼室内の圧力、温度、およびピストン１２
の平均速度などの増大に応じて放熱量を増大さ
せ、金属壁部２９とは異なつた冷却を行う必要が
ある。

セラミツク壁部８の内壁面温度Twは、第３図
に示す如くエンジンの始動後、時間経過とともに
上昇する。従つて、始動直後の熱損失は、セラミ
ツクを使用する場合でも従来のアルミ製水冷エン
ジンの場合と同じである。しかし、セラミツクの
場合、外壁面から外気への熱伝達率α_０が非常に
小さく、冷却しないと内壁面温度Twが燃焼ガス
温度Tgとほとんど等しくなるので、このTwがあ
る一定温度になつたらフアン４を駆動し該Twの
過度の上昇を抑制する。

セラミツク壁部８の温度が上昇した状態におい
て、α（燃焼ガスから内壁面への熱伝達率）＝α
_０（外壁面から外気への熱伝達率）で、且つδ
（壁の厚さ）＝０の場合には、第２図に示す如く、
内壁面の温度Twと外壁面の温度Taとがほぼ等し
くなりほぼ1500℃程度になる。また、壁の厚さδ
が０でない場合には、第２図中破線で示した如
く、TwがTaより大きくなり、このTwの値は
1500℃より相当温度だけ高い温度になる。そし
て、Taは、1500℃よりかなり低い温度になる。
このようにTaが小さくなると前記支持体７とし
て耐熱材料を使用する必要がなくなるので、セラ
ミツク材の壁の厚さδはある程度（１mm以上）の
寸法にすることが好ましい。

一方、セラミツクの厚さが増大すると熱容量が
増大し、これによつて吸入空気の温度が高くなり
エンジンの充填効率が低下する傾向を生じる。ま
た、窒素酸化物（NOx）の濃度が増大する傾向
も生じる。このような不具合を防止するために
は、燃料噴射弁６からメタノールなどの気化潜熱
の大きい燃料を供給し、充填効率の低下や窒素酸
化物の増大などの悪影響を防止することが好まし
い。

一方、セラミツク壁部８の放熱状態、すなわち
温度分布状態は、セラミツク材の熱伝導率によつ
ても異なる。その一例を第１１図に示す。第１１
図において、実線はセラミツク壁部８の熱伝導率
が比較的高く、且つ燃焼室側の壁２７と冷却側の
壁２８の熱伝達率が同じ場合の温度分布を例示
し、点線はセラミツク壁部８の熱伝導率が低い場
合の温度分布である。

第１１図において、Tgは燃焼ガス温度（例え
ば3000℃）、Twは燃焼室側の壁（内面壁）の温
度（実線の場合で1500℃）を示し、またTaは冷
却側の壁（外面壁）の温度（実線の場合で約1500
℃またはこれよりわずかに低い温度）を、Toは
外気温度（例えば０℃）をそれぞれ示す。

第１１図から解かる如く燃焼室セラミツク壁部
８自体の熱伝導率の大小によつても放熱特性を制
御することができる。但し、金属壁部２９は、
1500℃の温度に耐えることができないので、この
部分の冷却側の壁２８の熱伝達率を高めるため、
この部分を水冷または油冷等で冷却しその温度を
低下させる必要がある。一方、セラミツク材の部
分は、高温に耐えるので、冷却側の壁２８と外気
との間の熱伝達率を比較的小さくすることがで
き、例えば空冷によつて冷却する程度でも十分で
ある。例えば、セラミツク材として、高密度に焼
結した炭化珪素に酸化ベリリウムまたは窒化ホウ
素を添加した焼結体を用いると、このような焼結
体で構成したセラミツク材の比抵抗は10¹²Ωcmで
あり、その熱伝導率は0.7cal／℃であり、このセ
ラミツクは金属に近い熱伝導率を有しているの
で、空冷も可能であり、放熱量の制御が容易とな
る。

シリンダ１がセラミツク壁部８と金属壁部２９
とで構成されている場合、ピストン１２がシリン
ダ１内を上下往復運動する際に、ピストン行程位
置においてシリンダの壁面を通る温度分布に差違
が生じる。その一例を第１３図に示した。第１３
図は、ピストンの上死点における温度分布を実線
で示し、ピストンの下死点における温度分布を一
点鎖線で示す図である。

ピストン１２が上死点付近に位置する時は、圧
力および温度とも高く熱伝達率が高い。このた
め、第１３図中実線で示したような温度分布にな
る。そして、ピストンが下死点に近づくに従つて
温度は低下し、第１３図中一点鎖線で示すような
温度分布になる。

上記のようにエンジンの効率を向上させるため
にシリンダ１の上死点側をセラミツク壁部８にす
ると、燃焼室壁内の温度が高くなり、燃焼室内に
露出している吸気弁１０、排気弁１１、ピストン
１２ならびに点火プラグ１３などは過熱されやす
く、特に排気弁１１の焼損に対しては十分留意す
る必要がある。このため、排気弁１１の内部ある
いはその近傍を冷媒（冷却用空気、水，油）で冷
却する必要がある。

また、点火プラグ１３もその異常着火を防止す
るためには適当に冷却する必要があり、このため
には、第５図に示す如く点火プラグ１３の近傍の
燃焼室壁を金属製の支持体７で構成し、冷却効果
を高めることが好ましい。第５図の例において
は、点火プラグ１３は金属製支持体７にねじ締結
により取り付けられている。また、金属製支持体
７にセラミツク壁部８が取り付けられている。な
お、デイーゼルエンジン（圧縮点火エンジン）の
場合は、その噴射弁が同様の方法で取り付けられ
る。一方、吸気弁１０は、吸入空気で冷却される
ので過熱の問題はない。

第１図において、排気弁１１を通して排出され
るガスは非常に高温であるので、排気管１５の内
面もセラミツク材で構成されることが好ましい。
なお、圧縮比を高めて急速燃焼を図ることによ
り、排ガスの温度を低下させることができるが、
この急速燃焼を実現する手段としては、混合気に
適度の乱れを与えたり、２個の点火プラグで燃焼
させるなどの手段が用いられている。これととも
に、ノツク制御、および酸素センサによるフイー
ドバツク制御を付加して、エンジンのノツク発生
を防止するとともに窒素酸化物の低減が図られて
いる。また、適度な排気還流（EGR）を行つて
窒素酸化物を低減する方法も行われている。

圧縮点火エンジンでは、壁面蒸気を利用して混
合気形成を行う方式と噴孔を介して燃焼室に連通
した予燃焼室で混合気形成を行う方式とがある。

第６図は後者の例、すなわち予燃焼室で混合気
形成を行う例を示す図であり、このような圧縮点
火エンジンにあつては、放熱損失および絞り損失
が大きくなる傾向がある。また、始動時の着火性
が良くないという問題や、噴孔１９（第６図）が
高温ガスで腐蝕されやすいという問題がある。第
６図に示す圧縮点火エンジンにあつては、セラミ
ツク壁部８とともにその噴孔１９あるいはその近
傍（副燃焼室内壁面）をセラミツク材で形成し、
前記着火性の問題を解決するとともに、噴孔１９
のシヨツクが防止される。なお第６図において、
前記副燃焼室２０、該副燃焼室に取り付けられた
燃料噴射弁１８およびピストン１２が図示されて
いる。

第７図は前記予燃焼室の他の構造例を示す図で
あり、予燃焼室２０の内壁面はセラミツク材の壁
２１で構成されている。該予燃焼室２０の一側に
は、燃料噴射弁１８が取り付けられ、燃焼室へ露
出した先端部には噴孔１９が形成されている。

圧縮点火エンジンの始動性向上のためには、電
圧加熱栓を用い、これによつて圧縮温度を高める
ことが効果的である。この目的のため、第７図に
示す予燃焼室においては、セラミツク壁２１と前
記電気加熱栓が一体に構成されている。このよう
な構成により、断熱を図り圧縮温度を高めること
ができるとともに、放熱損失を小さくすることが
できる。このように、予燃焼室２０をセラミツク
材で構成することにより大きな利点を得ることが
できる。

第８図は、予燃焼室の他の構造例を示す図であ
り、予燃焼室２０の壁２１をセラミツクで造り、
且つその一部に電気加熱栓２２が取り付けられて
いる。その他の構造は第７図の場合と実質上同じ
である。このような第８図の構成によつても、圧
縮温度を高め着火性を向上させることができる。

第９図は、予燃焼室の更に他の構造例を示す図
である。この場合は、予燃焼室２０の内壁面を形
成するセラミツクの壁２１の一部に加熱抵抗体２
４が取り付けられ、該加熱抵抗体２４には電極２
３が埋め込まれている。この加熱抵抗体２４は、
一般にPTC（Positive Temparature
Coefficient）を有するセラミツク加熱体で形成さ
れる。このPTCセラミツクの一般特性として
は、温度が異常に高くなり一定温度以上になると
電流を流さなくなる性質がある。

第９図に示す構造においても、前記電極を介し
て加熱抵抗体２４に電流を流すと抵抗体２４が加
熱され、他の構造例の場合と同様圧縮温度を高め
ることができ着火性を向上させることができる。

第１０図は圧縮点火エンジンのピストンの構造
例を示す図であり、ピストン１２の頭部の表面２
５の一部にセラミツクの壁２６が形成されてい
る。前記表面２５の全範囲をセラミツクの壁２６
で形成することもできるが、セラミツク壁２６の
範囲については個々のエンジンに対して決めるこ
とができる。

第１０図において、燃料噴射弁１８から噴射さ
れた燃料は表面２５にフイルム状に付着する。フ
イルムの厚さは14μｍ程度である。また、表面温
度は340℃程度である。このため、前記フイルム
はこの表面温度のためすみやかに気化される。従
つて、圧縮工程の終りで、スキツシユにより表面
２５近くの燃料を追い出して混合気が形成され
る。

このような第１０図に示す構造によれば、ピス
トン１２の頭部の表面２５の少なくとも一部をセ
ラミツクの壁２６で構成したので、ピストン１２
内への熱放散を防止することができ、圧縮点火機
関の着火性および始動性を向上させることができ
る。

第１２図は、本発明に係る自動車用エンジンの
他の実施例を示したもので、第１図に示した実施
例と同様ピストン１２の頭部の表面（クラウン
部）３０の少なくとも一部は熱伝導率の低いセラ
ミツク材の壁３１で構成され、クラウン部の上面
３０の壁面の温度を高く維持するとともにピスト
ン内部の温度を低く維持しながら全体としての放
熱量の低減を図つている。そして、シリンダ１の
全周には冷媒通路３３が設けられ、図示のフアン
４またはポンプ等により冷却空気または冷却水が
循環されるようになつている。

本実施例の場合、セラミツク壁部８の外側およ
びシリンダ下部の金属壁部２９の外側は、同じ冷
媒（空気、水、または油）で冷却することができ
る。但し、冷媒の流速は運転状態に応じて加減す
る必要がある。冷媒の流速制御は、例えば、フア
ン４あるいは冷却ポンプの回転数をエンジンの回
転速度に応じて変化させることによつて行う。ま
た、エンジンの燃料供給量すなわち発熱量に応じ
て冷却フアン４の回転速度を加減することもでき
る。

〔発明の効果〕

以上に説明した如く、本発明によれば、シリン
ダのピストン上死点側をセラミツク壁部とするこ
とにより、膨張行程における燃焼ガス温度を高温
に保持でき、エンジンの効率を向上することがで
きる。また、シリンダ内壁面温度とエンジン回転
速度の少なくともいずれか一方により、シリンダ
の金属壁部とセラミツク壁部とを所定の温度範囲
に制御することにより、エンジンの燃損を防止で
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る自動車用エンジンの実施
例の全体構成を示す説明図、第２図はセラミツク
壁部を通る温度分布を示す説明図、第３図はエン
ジン始動後の時間経過に対するセラミツク壁部内
壁面の温度の変化を例示するグラフ、第４図は第
１図のセラミツク壁部とその支持体との結合部の
構造を例示する部分断面図、第５図は第１図中の
点火プラグの取り付け状態を例示する部分断面
図、第６図は本発明によるセラミツク材を使用し
た圧縮点火エンジンの一実施例を示す概略説明
図、第７図は本発明による圧縮点火機関の予燃焼
室の構造の一例を示す概略図、第８図は本発明の
圧縮点火機関の予燃焼室の構造の他の例を示す概
略図、第９図は本発明の圧縮点火エンジンの予燃
焼室の更に他の構造を例示する説明図、第１０図
は本発明の圧縮点火エンジンのピストン頭部の構
造を例示する説明図、第１１図はセラミツク壁部
の温度分布を例示する説明図、第１２図は本発明
による自動車用エンジンの変更実施例の要部を示
す説明図、第１３図はピストンの上死点および下
死点における燃焼室壁の温度分布を例示する説明
図、第１４図はピストン速度（エンジン回転速
度）の増加に対する燃焼ガスから内壁面への熱伝
達率ならびにセラミツク材の壁の内壁面から外気
へ至る透過熱伝達率の変化を例示するグラフ、第
１５図は冷却フアンあるいは冷却ポンプ等の冷媒
流量および冷媒圧力とそれらを駆動するエンジン
回転数の関係を例示するグラフである。１…シリンダ、２…温度センサ、３…制御装
置、４…冷却フアン、５…モータフアン、６…燃
料噴射弁、７…金属製支持体、８…セラミツク壁
部、１０…吸気弁、１１…排気弁、１２…ピスト
ン、１３…点火プラグ、１５…排気管、１８…燃
料噴射弁、１９…噴孔、２０…予燃焼室、２１…
セラミツク材の壁、２２…電気加熱栓、２３…電
極、２４…加熱抵抗体、２５…ピストン頭部の表
面、２６…セラミツク材の壁、２７…燃焼室側の
壁、２８…冷却側の壁、２９…金属壁部、３２…
クランク角センサ、３３…ピツクアツプ。

Claims

【特許請求の範囲】１内部をピストンが往復運動するシリンダと、
このシリンダを冷却するエンジン冷却手段と、を
有する自動車用エンジンにおいて、前記シリンダ
のピストン上死点側と前記ピストンの頭部の少な
くとも一部とをセラミツクにより構成するととも
に、前記シリンダの内壁面温度を検出する温度検
出手段と、エンジンの回転速度を検出する速度検
出手段と、これら温度検出手段と速度検出手段と
の少なくともいずれか一方の検出信号に基づいて
前記エンジン冷却手段を作動し、前記シリンダの
セラミツク壁部の内壁面温度を金属壁部の内壁面
温度より所定温度高く、かつこれらの各内壁面温
度を所定温度範囲に制御する制御手段と、を設け
たことを特徴とする自動車用エンジン。２特許請求の範囲第１項に記載の自動車用エン
ジンにおいて、シリンダの金属壁部内壁温度の所
定温度範囲は100ないし400℃であり、セラミツク
壁部内壁温度の所定温度範囲は600ないし1500℃
であることを特徴とする自動車用エンジン。３特許請求の範囲第１項または第２項に記載の
自動車用エンジンにおいて、制御手段はエンジン
回転速度の上昇に伴つて、エンジン冷却手段の冷
媒送出量を増大させることを特徴とする自動車用
エンジン。