JP3025611B2 - Heat shield structure - Google Patents
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- JP3025611B2 JP3025611B2 JP6107632A JP10763294A JP3025611B2 JP 3025611 B2 JP3025611 B2 JP 3025611B2 JP 6107632 A JP6107632 A JP 6107632A JP 10763294 A JP10763294 A JP 10763294A JP 3025611 B2 JP3025611 B2 JP 3025611B2
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- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は熱の伝導を遮断する遮熱
構造体に関し、特に内燃機関に用いて好適な熱の伝導を
遮断する遮熱構造体に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a heat shielding structure for blocking heat conduction, and more particularly to a heat shielding structure suitable for use in an internal combustion engine.
【０００２】[0002]
【従来の技術】近年、エンジンの主・副燃焼室周辺や排
気系構造体部分に高温度に耐え、しかも遮熱性が良好な
セラミックスを用い、冷却機構を廃し高温度の状態で運
転して熱効率の向上を図る遮熱エンジンが開発されてい
る。2. Description of the Related Art In recent years, ceramics which withstand high temperatures in the vicinity of the main and auxiliary combustion chambers of an engine and in the exhaust system structure are used and have good heat shielding properties. A heat shield engine has been developed to improve the performance.
【０００３】この種のエンジンの例えば副燃焼室の遮熱
構造体をさらに詳細に説明すると、燃焼室の内側壁と外
方のボディとの間に遮熱のための空気層を配置すること
が行われている。A more detailed description of the heat shield structure of an engine of this type, for example, in a sub-combustion chamber, is to dispose an air layer for heat insulation between the inner wall of the combustion chamber and an outer body. Is being done.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】上述のように燃焼室の
外側に空気層を設けて遮熱構造とするものでは空気の遮
熱性により遮熱効果が得られるが、空気層の温度と圧力
が燃焼室のそれと同等になると、熱伝導上の問題から好
ましくない。As described above, in the case where the air layer is provided outside the combustion chamber to form a heat shielding structure, a heat shielding effect can be obtained by the heat shielding property of the air. If it is equivalent to that of the combustion chamber, it is not preferable because of the problem of heat conduction.
【０００５】すなわち、ガス流体から壁体に至る熱流が
熱を移動させて伝達する熱伝達率は、その流体の粘性、
温度、圧力や熱伝導率などの特性により決定されるの
で、燃焼ガスの場合の熱伝達率（αｇ）は１１６Ｗ／ｍ
2 Ｋ、大気温におけるαｇは５８０Ｗ／ｍ2 Ｋであり、
その値が大幅に異なってくる。[0005] That is, the heat transfer coefficient by which the heat flow from the gas fluid to the wall moves and transfers the heat depends on the viscosity of the fluid,
Since it is determined by characteristics such as temperature, pressure and thermal conductivity, the heat transfer coefficient (αg) in the case of combustion gas is 116 W / m
Αg at 2 K and atmospheric temperature is 580 W / m 2 K,
The values will be significantly different.
【０００６】したがって、燃焼室の外側に、単に空気層
を介在させたのみでは、その空気層内に燃焼ガスが侵入
した場合、空気の息付きが発生し遮熱の効果は減少する
という問題がある。[0006] Therefore, if an air layer is simply interposed outside the combustion chamber, if combustion gas enters the air layer, the air is breathed and the heat shielding effect is reduced. is there.
【０００７】本発明はこのような遮熱構造を改善しよう
とするもので、その目的はエンジンの動作中に遮熱層を
構成する空気層内の空気の移動を可及的に少なくするこ
とにより遮熱の良好な遮熱構造体を提供しようとするも
のである。The present invention seeks to improve such a heat shield structure, and an object of the present invention is to minimize the movement of air in an air layer constituting a heat shield layer during operation of an engine. An object of the present invention is to provide a heat shielding structure having good heat shielding.
【０００８】エンジンの燃焼室と外壁との間に形成され
た空気層からなる遮熱層内の空気の移動を停止すると、
その空気から外壁への熱伝導率が小さくなり熱の移動が
少くなるので遮熱効果が向上することに着目し、本発明
はなされた。そしてこの発明の目的を達成するために、
本発明の請求項１に係る発明は、燃焼熱が発生するエン
ジンの燃焼室とこれに近接する部分間に介在し、燃焼室
からこれに近接する部分への熱漏洩を遮断する遮熱層を
有する遮熱構造体において、主部分が空気層からなる遮
熱層と、該遮熱層の周辺で燃焼室で発生する燃焼ガスと
接する接続部分の全部を覆いかつ燃焼ガス中のカーボン
を捕捉固定させる通気性のカーボン捕捉体と、を有し、
該カーボン捕捉体の燃焼ガス中のカーボンの捕捉固定に
より、遮熱層と燃焼室間を気密的に遮断することを特徴
とする遮熱構造体を提供する。本発明の請求項２に係る
発明は、請求項１に係る発明において、前記カーボン捕
捉体は通気性のセラミックス繊維の集合体からなること
を特徴とする遮熱構造体を提供する。本発明の請求項３
に係る発明は、請求項１に係る発明において、前記カー
ボン捕捉体は通気性の多孔質セラミックスからなること
を特徴とする遮熱構造体を提供する。本発明の請求項４
に係る発明は、燃焼熱が発生するエンジンの燃焼室とこ
れに近接する部分間に介在し、燃焼室からこれに近接す
る部分への熱漏洩を遮断する遮熱層を有する遮熱構造体
において、主部分が遮熱物体からなる遮熱層と、該遮熱
層の周辺で燃焼室で発生する燃焼ガスと接する接続部分
の全部を覆いかつ燃焼ガス中のカーボンを捕捉固定さ
せ、かつ上記遮熱物体よりも目の積んだ通気性のカーボ
ン捕捉体と、を有し、該カーボン捕捉体の燃焼ガス中の
カーボンの捕捉固定により、遮熱層と燃焼室間を気密的
に遮断することを特徴とする遮熱構造体を提供する。本
発明の請求項５に係る発明は、請求項４に係る発明にお
いて、前記カーボン捕捉体と遮熱物体は連続して形成さ
れ、カーボン捕捉体から遠ざかるにしたがって通気性の
目を粗く形成したことを特徴とする遮熱構造体を提供す
る。本発明の請求項６に係る発明は、請求項１又は請求
項４に係る発明において、前記遮熱構造体は、燃料噴射
ノズルの外周に設けられていることを特徴とする遮熱構
造体を提供する。[0008] When the movement of the air in the heat shielding layer formed of the air layer formed between the combustion chamber of the engine and the outer wall is stopped,
The present invention has been made by paying attention to the fact that the heat conductivity from the air to the outer wall is reduced and the heat transfer is reduced, so that the heat shielding effect is improved. And in order to achieve the object of the present invention,
The invention according to claim 1 of the present invention provides a heat shield layer interposed between a combustion chamber of an engine in which combustion heat is generated and a portion adjacent to the combustion chamber, and blocking heat leakage from the combustion chamber to a portion adjacent to the combustion chamber. In the heat shield structure, the heat shield layer mainly covers an air layer, and covers all the connecting portions in contact with the combustion gas generated in the combustion chamber around the heat shield layer and captures and fixes carbon in the combustion gas. Having a permeable carbon capture body,
There is provided a heat shielding structure characterized in that the heat trapping layer captures and fixes the carbon in the combustion gas to hermetically shut off the space between the heat shielding layer and the combustion chamber. The invention according to a second aspect of the present invention provides the heat shielding structure according to the first aspect, wherein the carbon capturing body is made of an aggregate of air-permeable ceramic fibers. Claim 3 of the present invention
The invention according to claim 1 provides the heat shielding structure according to claim 1, wherein the carbon capturing body is made of air-permeable porous ceramics. Claim 4 of the present invention
The present invention relates to a heat shield structure having a heat shield layer interposed between a combustion chamber of an engine in which combustion heat is generated and a portion adjacent to the combustion chamber, and blocking heat leakage from the combustion chamber to a portion adjacent to the combustion chamber. A heat-shielding layer whose main portion is formed of a heat-shielding object, and a connection part in contact with a combustion gas generated in a combustion chamber around the heat-shielding layer, and captures and fixes carbon in the combustion gas; An air-trapping carbon capture body that is more densely packed than a thermal object, and by capturing and fixing carbon in the combustion gas of the carbon capture body, airtightly shut off the heat shield layer and the combustion chamber. A heat insulation structure is provided. In the invention according to claim 5 of the present invention, in the invention according to claim 4, the carbon capturing body and the heat shield are formed continuously, and the air permeability is formed coarser as the distance from the carbon capturing body increases. The present invention provides a heat shield structure characterized by the following. The invention according to claim 6 of the present invention is the invention according to claim 1 or 4, wherein the heat shield structure is provided on an outer periphery of a fuel injection nozzle. provide.
【０００９】[0009]
【作用】エンジンの運転中に、燃焼により生じるカーボ
ンが通気性のカーボン捕捉体に吸着されてその目を封じ
る。このため遮熱層中の空気の動きが止り、空気による
遮熱効果が向上する。なお、燃焼ガス中に含まれるカー
ボンは、カーボン捕捉体の深部にまでは浸透して行か
ず、燃焼室と近い部分のみにしか集積しないことが実験
で確認されている。従って、カ−ボンが固体となっても
その熱伝導面積は小さく燃焼室から外側への熱流は非常
に小さく遮熱効果が表われる。During the operation of the engine, carbon generated by combustion is adsorbed on the air-permeable carbon capturing body to close the eyes. Therefore, the movement of the air in the heat shielding layer stops, and the heat shielding effect by the air improves. It has been experimentally confirmed that the carbon contained in the combustion gas does not penetrate deep into the carbon capture body and accumulates only in a portion close to the combustion chamber. Therefore, even if the carbon becomes solid, its heat conduction area is small and the heat flow from the combustion chamber to the outside is very small, so that the heat shielding effect is exhibited.
【００１０】[0010]
【実施例】つぎに本発明の実施例について図面を用いて
詳細に説明する。図１は本発明にかかる遮熱構造体の第
１の実施例を説明するための部分断面図であり、図２は
その燃料噴射ノズルの部分拡大図である。Next, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a partial cross-sectional view for explaining a first embodiment of a heat shielding structure according to the present invention, and FIG. 2 is a partially enlarged view of the fuel injection nozzle.
【００１１】図１及び図２において、１はエンジンで、
１１はそのシリンダヘッドであり、その下方にはシリン
ダライナ１２が配設され、これらの間はシリンダヘッド
ガスケットＧを用いて気密に結合されている。1 and 2, reference numeral 1 denotes an engine,
Reference numeral 11 denotes a cylinder head, and a cylinder liner 12 is disposed below the cylinder head. The cylinder liner 12 is hermetically connected to the cylinder head using a cylinder head gasket G.
【００１２】２はピストンであり、シリンダライナ１２
内に摺動自在に嵌合されて、その運転時に上下に移動す
る。そのピストンヘッド２１の中央部分には耐熱性で高
強度のセラミックスを壁材とする副燃焼室２２が設けら
れ、その上壁部の中央部分には、後述する燃料噴射ノズ
ルが挿通するノズル穴２３が設けられ、ピストン２が上
死点付近に上昇した時、燃料噴射ノズルの先端が挿通す
る。ノズル穴２３の周辺近傍には、ピストン頂部に向か
って放射状に広がる連絡孔２４が複数箇所に貫設されて
いる。Reference numeral 2 denotes a piston.
And slidably fitted therein, and move up and down during the operation. At the center of the piston head 21 is provided a sub-combustion chamber 22 made of heat-resistant and high-strength ceramic as a wall material. At the center of the upper wall, a nozzle hole 23 through which a fuel injection nozzle to be described later is inserted is provided. Is provided, and when the piston 2 rises near the top dead center, the tip of the fuel injection nozzle is inserted. In the vicinity of the periphery of the nozzle hole 23, communication holes 24 radiating toward the top of the piston are formed in a plurality of places.
【００１３】３は燃料噴射ノズルで、ピストン２の上死
点直前の所定タイミングで副燃焼室２２の内部に燃料を
噴射するものである。そして、燃料噴射ノズル３は燃料
流路や針弁などを有する中心筒３１が燃料の燃焼熱によ
り温度上昇するのを防ぐため、その中心筒３１と外周の
金属からなる遮熱筒３３との間には空気層からなる遮熱
層３２が形成されている。この遮熱筒３３の表面にはジ
ルコニアからなるセラミックスがコーティングされてい
る。遮熱筒３３の上端部は燃料噴射ノズル３と馴染性の
良いガスケット３４を介して密接固定されている。熱応
力による変形などの原因から、遮熱筒３３の先端部３５
と中心筒３１の先端とは気密的に接合することができ
ず、接触しているのみである。遮熱層３２の下端部であ
って、燃焼ガスと接する接続部分には、炭化珪素繊維を
圧縮した通気性のカーボン捕捉体３２１が設けられてい
る。なお、３６は遮熱層３２内に配置されたスペーサで
ある。A fuel injection nozzle 3 injects fuel into the sub-combustion chamber 22 at a predetermined timing immediately before the top dead center of the piston 2. The fuel injection nozzle 3 is provided between the central cylinder 31 and the heat shield cylinder 33 made of metal on the outer periphery thereof in order to prevent the temperature of the central cylinder 31 having a fuel flow path and a needle valve from rising due to the combustion heat of the fuel. Is formed with a heat shield layer 32 composed of an air layer. The surface of the heat shield cylinder 33 is coated with a ceramic made of zirconia. The upper end of the heat shield cylinder 33 is tightly fixed to the fuel injection nozzle 3 via a gasket 34 having good compatibility. For reasons such as deformation due to thermal stress, the tip 35
And the tip of the center tube 31 cannot be air-tightly joined, but only in contact. At a lower end portion of the heat shield layer 32 and at a connection portion in contact with the combustion gas, a gas-permeable carbon capture body 321 obtained by compressing silicon carbide fibers is provided. Reference numeral 36 denotes a spacer disposed in the heat shield layer 32.
【００１４】つぎに本発明の第１の実施例の作動を説明
する。先ず、エンジン１を運転すると、燃料噴射ノズル
３から噴射された燃料は燃焼室内で燃焼し、その燃焼に
より生じた排気ガスは排気動作で燃焼室外に排気される
という運転動作がサイクリックに続けられる。初期の間
はカーボン捕捉体３２１は通気性を保っているので、そ
の変化するガス圧が噴射ノズル３の遮熱層３２に対して
も影響し、燃焼ガスはカーボン捕捉体３２１の繊維間を
通過して遮熱層にまで伝達され、内部の空気圧を変化さ
せる。Next, the operation of the first embodiment of the present invention will be described. First, when the engine 1 is operated, the fuel injected from the fuel injection nozzle 3 burns in the combustion chamber, and the operation of exhausting the exhaust gas generated by the combustion is exhausted to the outside of the combustion chamber in a cyclic manner. . During the initial period, the carbon trapping body 321 maintains air permeability, so that the changing gas pressure affects the heat shield layer 32 of the injection nozzle 3, and the combustion gas passes between the fibers of the carbon trapping body 321. Then, it is transmitted to the heat shield layer and changes the internal air pressure.
【００１５】このような運転状態がしばらく進むと、カ
ーボン捕捉体３２１には燃焼ガスの出入により、燃焼ガ
スに含まれるカーボンが堆積固着し始める。しかしなが
ら、このカーボンの堆積する場所はカーボン捕捉体の深
部にまでは達せず、図３に示すように、副燃焼室と接す
る極く浅い領域３２１’に限られる。そして、セラミッ
クス繊維の間の目詰まりは徐々に進行し、遂には堅く固
まったカーボンが副燃焼室２２と遮熱層３２との間の排
気ガスの流通を完全に遮断する。したがって、遮熱層３
２内の空気はエンジン１の動作状態にかかわらず静止し
て、外周の遮熱筒３３から中心筒３１に伝達される高熱
を遮断することになり、中心筒３１の温度上昇が防止さ
れる。なお、上記カーボン捕捉体３２１はセラミックス
繊維から構成されているが、これを、たとえばアルミナ
磁器を主体とする多孔質物体から構成してもよい。この
構造はピストン燃焼室でも同様に適用出来、燃焼室２１
とピストン２の中間にセラミックス繊維から成る遮熱層
２２２と、密目の網目材２２１が配設されている。When such an operation state proceeds for a while, the carbon contained in the combustion gas starts to accumulate and stick to the carbon capturing body 321 due to the inflow and outflow of the combustion gas. However, the place where the carbon is deposited does not reach the deep portion of the carbon capturing body, and is limited to an extremely shallow region 321 ′ in contact with the sub-combustion chamber as shown in FIG. The clogging between the ceramic fibers gradually progresses, and finally the hardened carbon completely blocks the flow of the exhaust gas between the sub-combustion chamber 22 and the heat shield layer 32. Therefore, the heat shield layer 3
The air in the cylinder 2 is stopped irrespective of the operation state of the engine 1 and cuts off the high heat transmitted from the heat shield cylinder 33 on the outer periphery to the central cylinder 31, thereby preventing the temperature of the central cylinder 31 from rising. Although the carbon capture body 321 is made of ceramic fibers, it may be made of a porous body mainly composed of, for example, alumina porcelain. This structure can be similarly applied to a piston combustion chamber, and the combustion chamber 21
A heat shield layer 222 made of ceramic fibers and a dense mesh material 221 are provided between the piston and the piston 2.
【００１６】次に本発明の第２の実施例を説明する。図
４はこの実施例を説明するための部分断面図であり、図
５は燃料噴射ノズルの一部の拡大断面図である。この第
２の実施例と前記第１の実施例との第１の相違点は、遮
熱層の中にも通気性のセラミックス繊維からなる遮熱物
体３２２が配置されていることである。この遮熱物体３
２２は窒化珪素からなるセラミックス繊維から構成さ
れ、カーボン捕捉体３２１よりも目が粗い、すなわち気
孔率が大きい。このような構成をとることによって、可
及的に遮熱効率を向上させる。第２の実施例と前記第１
の実施例との第２の相違点は、遮熱層の中にスペーサが
無いことである。すなわち、遮熱物体３２２がスペーサ
の役目を果たす。なお、第２の実施例においても、カー
ボン捕捉体３２１及び遮熱物体３２２を、たとえばアル
ミナ磁器を主体とする多孔質物体から構成してもよい
が、このとき、カーボン捕捉体３２１の気孔率よりも遮
熱物体３２２の気孔率を大きくすることは言うまでもな
い。またカーボン捕捉体３２１と遮熱物体３２２とを繊
維物質で形成したにせよ、また多孔質セラミックス体で
形成したにせよ、これらを連続した一体のものとして形
成し、気孔率を、カーボン捕捉体３２１から遮熱物体方
向に向かって徐々に大きくなるように構成することもで
きる。なお、第１の実施例と同一部分には同一符号を付
し、その説明は省略する。また、作用についても第１の
実施例とほぼ同様であるのでその説明は省略する。Next, a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 4 is a partial sectional view for explaining this embodiment, and FIG. 5 is an enlarged sectional view of a part of the fuel injection nozzle. The first difference between the second embodiment and the first embodiment is that a heat shield 322 made of air-permeable ceramic fiber is also arranged in the heat shield layer. This heat shield 3
Reference numeral 22 is made of ceramic fibers made of silicon nitride, and has a coarser mesh than the carbon capturing body 321, that is, has a higher porosity. With such a configuration, the heat shielding efficiency is improved as much as possible. Second embodiment and the first embodiment
A second difference from the embodiment is that there is no spacer in the heat shield layer. That is, the heat shield 322 functions as a spacer. In the second embodiment as well, the carbon capturing body 321 and the heat shield 322 may be composed of a porous body mainly composed of, for example, alumina porcelain. Needless to say, the porosity of the heat shield 322 is increased. Regardless of whether the carbon capturing body 321 and the heat shield 322 are formed of a fibrous material or a porous ceramic body, they are formed as a continuous and integral body, and the porosity is reduced. From the direction of the heat shielding object. The same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted. Also, the operation is almost the same as that of the first embodiment, and the description thereof is omitted.
【００１７】つぎに本発明の第３の実施例を説明する。
図６は第３の実施例の説明のための断面図である。同図
において、４はエンジン１のシリンダライナで、その内
部にはピストンリング４３を備えて上下に摺動自在なピ
ストン４２が配置されており、その上部のシリンダヘッ
ド４１には副燃焼室５が取付けられている。４４は主燃
焼室である。Next, a third embodiment of the present invention will be described.
FIG. 6 is a sectional view for explaining the third embodiment. In the figure, reference numeral 4 denotes a cylinder liner of the engine 1, in which a piston 42 provided with a piston ring 43 and slidable up and down is disposed, and a sub-combustion chamber 5 is provided in a cylinder head 41 at an upper portion thereof. Installed. 44 is a main combustion chamber.
【００１８】副燃焼室５は例えば図示のように、窒化珪
素セラミックス製の上カップ５２と下カップ５２’とか
ら構成され、それらの内部には燃焼空間５１が形成され
ている。燃焼空間５１の壁面温度を保持するため、副燃
焼室５とシリンダヘッド４１との間に空気層からなる遮
熱層が形成されている。遮熱層の最下端すなわち下カッ
プ５２’とシリンダヘッド４１とが接触しているスリッ
トを介して主燃焼室４４と接している部分全部には、窒
化珪素繊維を圧縮した通気性のカーボン捕捉体５３１が
設けられている。また上カップ５２と下カップ５２’と
の合わせ目であるスリット５６を介して副燃焼室５の燃
焼空間５１と接している部分にも窒化珪素繊維を圧縮し
た通気性のカーボン捕捉体５３１’が設けられている。
なお、遮熱層の最上端部には、カーボン捕捉体を構成す
るものではないが、窒化珪素繊維を圧縮した通気性の遮
熱体５３１”が設けられている。カーボン捕捉体５３１
と５３１’との間の遮熱層内には、窒化珪素繊維を圧縮
して形成され、これらカーボン捕捉体よりも目の粗い遮
熱物体５４が詰められている。またカーボン捕捉体５３
１’と遮熱体５３１”との間の遮熱層内には、窒化珪素
繊維を圧縮して形成され、これらカーボン捕捉体よりも
目の荒い遮熱物体５４が詰められている。５５は燃料噴
射ノズルであり、５７は副燃焼室５とシリンダヘッド４
１との間に介在する空気層からなる遮熱層である。The sub-combustion chamber 5 comprises, for example, an upper cup 52 and a lower cup 52 'made of silicon nitride ceramics, and a combustion space 51 is formed therein as shown in FIG. In order to maintain the wall surface temperature of the combustion space 51, a heat shield layer made of an air layer is formed between the sub-combustion chamber 5 and the cylinder head 41. The lowermost end of the heat shield layer, that is, the entire portion in contact with the main combustion chamber 44 through the slit where the lower cup 52 'and the cylinder head 41 are in contact with each other, is a gas-permeable carbon trapping body made of compressed silicon nitride fiber. 531 is provided. Also, a portion of the sub-combustion chamber 5 that is in contact with the combustion space 51 through the slit 56, which is a joint between the upper cup 52 and the lower cup 52 ', is provided with a gas-permeable carbon capture body 531' obtained by compressing silicon nitride fibers. Is provided.
Although not forming a carbon capturing body, a gas-permeable heat shielding body 531 ″ formed by compressing silicon nitride fibers is provided at the uppermost end of the heat shielding layer.
In the heat shielding layer between the carbon traps 531 'and 531', a heat insulating body 54 formed by compressing silicon nitride fibers and having a coarser grain than the carbon traps is packed. Also, the carbon capturing body 53
In the heat shield layer between 1 ′ and the heat shield 531 ″, a heat shield 54 formed by compressing silicon nitride fibers and having a coarser opening than the carbon traps is packed. 57 is a fuel injection nozzle, and 57 is a sub-combustion chamber 5 and a cylinder head 4
1 is a heat shielding layer composed of an air layer interposed therebetween.
【００１９】なお、第３の実施例においても、カーボン
捕捉体５３１、５３１’及び遮熱物体５４を、たとえば
アルミナ磁器を主体とする多孔質物体から構成すること
ができる。このとき、カーボン捕捉体５３１、５３１’
の気孔率は遮熱物体５４のそれよりも小さいことは言う
までもない。またカーボン捕捉体５３１、５３１’と遮
熱物体５４とを繊維物質で形成したにせよまた多孔質セ
ラミックス体で形成したにせよ、これらを連続した一体
のものとして形成し、気孔率を、カーボン捕捉体５３
１、５３１’から遮熱物体方向に向かって徐々に大きく
なるように構成することもできる。In the third embodiment, the carbon traps 531 and 531 'and the heat shield 54 can be made of a porous material mainly composed of, for example, alumina porcelain. At this time, the carbon capturing bodies 531 and 531 '
Needless to say, the porosity is smaller than that of the heat shield 54. Regardless of whether the carbon capturing bodies 531 and 531 'and the heat shield 54 are formed of a fibrous substance or a porous ceramic body, they are formed as a continuous and integral body, and the porosity is reduced. Body 53
It is also possible to adopt a configuration in which the size gradually increases from 1,531 ′ toward the heat shield object.
【００２０】つぎに本発明の第３の実施例の作動を説明
すると、先ず、エンジン１を運転すると、燃料噴射ノズ
ル３から噴射された燃料は燃焼室内で燃焼し、その燃焼
により生じた排気ガスは排気動作で燃焼室外に排気され
るという運転動作がサイクリックに続けられる。初期の
間はカーボン捕捉体５３１および５３１’は通気性を保
っているので、その変化するガス圧が副燃焼室とヘッド
ブロック間に設けた遮熱層に対しても影響し、燃焼ガス
はカーボン捕捉体５３１及び５３１’の繊維間を通過し
て遮熱層にまで伝達され、遮熱層内部の空気圧を変化さ
せる。Next, the operation of the third embodiment of the present invention will be described. First, when the engine 1 is operated, the fuel injected from the fuel injection nozzle 3 burns in the combustion chamber, and the exhaust gas generated by the combustion is emitted. In the exhaust operation, the operation of being exhausted to the outside of the combustion chamber is cyclically continued. During the initial period, the carbon traps 531 and 531 'maintain air permeability, so that the changing gas pressure also affects the heat shield layer provided between the sub-combustion chamber and the head block, and the combustion gas The air passes between the fibers of the traps 531 and 531 ′ and is transmitted to the heat shield layer, and changes the air pressure inside the heat shield layer.
【００２１】このような運転状態がしばらく進むと、カ
ーボン捕捉体５３１及び５３１’には燃焼ガスの出入に
より、燃焼ガスに含まれるカーボンが堆積固着し始め
る。しかしながら、このカーボンの堆積する場所はカー
ボン捕捉体の深部にまでは達せず、副燃焼室と接する極
く浅い領域に限られる。そして、セラミックス繊維の間
の目詰まりは徐々に進行し、遂には堅く固まったカーボ
ンが主燃焼室４４と遮熱層との間及び副燃焼室５の燃焼
空間５１と遮熱層との間の排気ガスの流通を完全に遮断
する。したがって、遮熱層内の空気はエンジンの動作状
態にかかわらず静止して、副燃焼室５からシリンダヘッ
ド４１方向に逃げる熱は少なくなり、副燃焼室の壁面温
度を高温い保持することができる。When such an operation state progresses for a while, the carbon contained in the combustion gas starts to deposit and adhere to the carbon capture bodies 531 and 531 'due to the inflow and outflow of the combustion gas. However, the place where the carbon is deposited does not reach the deep portion of the carbon capturing body, and is limited to a very shallow region in contact with the sub-combustion chamber. The clogging between the ceramic fibers gradually progresses, and finally the hardened carbon is formed between the main combustion chamber 44 and the heat shield layer and between the combustion space 51 of the sub-combustion chamber 5 and the heat shield layer. Completely shut off exhaust gas flow. Therefore, the air in the heat shield layer stops irrespective of the operation state of the engine, and the heat escaping from the sub-combustion chamber 5 in the direction of the cylinder head 41 decreases, and the wall surface temperature of the sub-combustion chamber can be kept high. .
【００２２】次に第４の実施例を説明する。図には示し
ていないが、第４の実施例は、第３の実施例から遮熱物
体５４を取り去って、この取り去った部分を空気の層に
したものである。なお、第４の実施例におけるカーボン
捕捉体はセラミックス繊維から構成されているが、これ
を、たとえばアルミナ磁器を主体とする多孔質物体から
構成してもよい。また、この実施例の作用は第３の実施
例とほぼ同様であるので、その説明は省略する。Next, a fourth embodiment will be described. Although not shown in the drawing, the fourth embodiment is obtained by removing the heat shield 54 from the third embodiment and forming the removed portion into an air layer. Although the carbon capturing body in the fourth embodiment is made of ceramic fibers, it may be made of a porous body mainly composed of, for example, alumina porcelain. The operation of this embodiment is almost the same as that of the third embodiment, and the description thereof will be omitted.
【００２３】以上、本発明を詳細に説明したが、本発明
の主旨の範囲内でなお種々の変形が可能であり、これら
の変形を本発明の範囲から排除するものではない。Although the present invention has been described in detail, various modifications can be made within the scope of the present invention, and these modifications are not excluded from the scope of the present invention.
【００２４】[0024]
【発明の効果】本発明は、燃焼熱が発生するエンジンの
燃焼室とこれに近接する部分間に介在し、燃焼室からこ
れに近接する部分への熱漏洩を遮断する遮熱層を有する
遮熱構造体において、主部分が空気層からなる遮熱層
と、該遮熱層の周辺で燃焼室で発生する燃焼ガスと接す
る接続部分の全部を覆いかつ燃焼ガス中のカーボンを捕
捉固定させる通気性のカーボン捕捉体と、を有し、該カ
ーボン捕捉体の燃焼ガス中のカーボンの捕捉固定によ
り、遮熱層と燃焼室間を気密的に遮断したので、エンジ
ンの運転中に排気ガス中に含まれるカーボンがカーボン
捕捉体に捕捉堆積個化して、燃焼室と遮熱室間を遮断
し、空気の流通をなくし、遮熱室の遮熱効率を従来のも
のより向上させることができる。また、本発明は、燃焼
室が発生するエンジンの燃焼室とこれに近接する部分間
に介在し、燃焼室からこれに近接する部分への熱漏洩を
遮断する遮熱層を有する遮熱構造体において、主部分が
遮熱物体からなる遮熱層と、該遮熱層の周辺で燃焼室で
発生する燃焼ガスと接する接続部分の全部を覆いかつ燃
焼ガス中のカーボンを捕捉固定させ、かつ上記遮熱物体
よりも目の積んだ通気性のカーボン捕捉体と、を有し、
該カーボン捕捉体の燃焼ガス中のカーボンの捕捉固定に
より、遮熱層と燃焼室間を気密的に遮断したので、エン
ジンの運転中に排気ガス中に含まれるカーボンがカーボ
ン捕捉体に捕捉堆積個化して、燃焼室と遮熱層間を遮断
し、空気の流通をなくし、遮熱室の遮熱効率を従来のも
のより向上させることができるという効果のほかに、燃
焼室と外壁の間に形成される遮熱層の幅がきわめて狭い
時などには、遮熱物体がこれらの間のスペーサの役目を
果たし、この結果、燃焼室と外壁間が接触して遮熱効率
を損ねるようなことはない。According to the present invention, there is provided a heat shield having a heat shield layer interposed between a combustion chamber of an engine in which heat of combustion is generated and a portion adjacent to the combustion chamber to block heat leakage from the combustion chamber to a portion adjacent thereto. In the thermal structure, a heat shielding layer mainly composed of an air layer, and ventilation surrounding the heat shielding layer and covering all connecting portions in contact with combustion gas generated in the combustion chamber and capturing and fixing carbon in the combustion gas. A carbon capture body, and the carbon capture body captures and fixes the carbon in the combustion gas, so that the heat shield layer and the combustion chamber are hermetically shut off. The carbon contained is trapped and deposited on the carbon trapping body, shuts off between the combustion chamber and the heat shield chamber, eliminates the flow of air, and improves the heat shield efficiency of the heat shield chamber as compared with the conventional one. Further, the present invention provides a heat shield structure having a heat shield layer interposed between a combustion chamber of an engine in which a combustion chamber is generated and a portion adjacent to the combustion chamber, and blocking heat leakage from the combustion chamber to a portion adjacent to the combustion chamber. In the above, a heat shield layer whose main part is formed of a heat shield object, and covers all the connection parts in contact with the combustion gas generated in the combustion chamber around the heat shield layer and captures and fixes carbon in the combustion gas; and Having a breathable carbon capture body that is more open than the heat shielding object,
Since the heat trapping layer fixedly trapped carbon in the combustion gas, the heat shield layer and the combustion chamber were hermetically shut off, so that carbon contained in the exhaust gas was trapped and deposited on the carbon trap during the operation of the engine. In addition to the effect of blocking the air between the combustion chamber and the heat shield layer, eliminating the flow of air, and improving the heat shield efficiency of the heat shield chamber compared to the conventional one, it is formed between the combustion chamber and the outer wall. When the width of the heat shield layer is extremely narrow, the heat shield acts as a spacer between them, and as a result, there is no possibility that the combustion chamber and the outer wall come into contact with each other and impair the heat shield efficiency.
【図１】本発明の第１の実施例を説明するための部分断
面図である。FIG. 1 is a partial cross-sectional view for explaining a first embodiment of the present invention.
【図２】その燃料噴射ノズルの部分拡大図である。FIG. 2 is a partially enlarged view of the fuel injection nozzle.
【図３】その燃料噴射ノズルの更なる部分拡大図であ
る。FIG. 3 is a further partially enlarged view of the fuel injection nozzle.
【図４】本発明第２の実施例を説明するための断面図で
ある。FIG. 4 is a sectional view for explaining a second embodiment of the present invention.
【図５】その燃料噴射ノズルの部分拡大図である。FIG. 5 is a partially enlarged view of the fuel injection nozzle.
【図６】第３の実施例を説明するための部分断面図であ
る。FIG. 6 is a partial sectional view for explaining a third embodiment.
【符号の説明】 １・・・・・シリンダ １１・・・・シリンダヘッド １２・・・・シリンダライナ ２・・・・・ピストン ２１・・・・ピストンヘッド ２２・・・・副燃焼室 ２３・・・・ノズル穴 ３・・・・・燃料噴射ノズル ３１・・・・中心筒 ３２・・・・遮熱層 ３３・・・・遮熱筒 ３４・・・・上端部 ３５・・・・先端部 ３２１・・・カーボン捕捉体 ３２２・・・遮熱物体 ３６・・・・スペーサ ４・・・・・シリンダブロック ４１・・・・シリンダヘッド ４２・・・・ピストン ４３・・・・ピストンリング ４４・・・・主燃焼室 ５・・・・・副燃焼室 ５１・・・・燃焼空間 ５２・・・・上カップ ５２’・・・下カップ ５３１・・・カーボン捕捉体 ５３１’・・カーボン捕捉体 ５３１”・・遮熱体 ５４・・・・遮熱物体 ５５・・・・燃料噴射ノズル ５６・・・・スリット[Description of Signs] 1 ... Cylinder 11 ... Cylinder head 12 ... Cylinder liner 2 ... Piston 21 ... Piston head 22 ... Sub combustion chamber 23 ...・ ・ ・ Nozzle hole 3 ・ ・ ・ ・ ・ ・ Fuel injection nozzle 31 ・ ・ ・ ・ ・ ・ Center cylinder 32 ・ ・ ・ ・ ・ ・ Heat shield layer 33 ・ ・ ・ ・ ・ ・ Heat shield cylinder 34 ・ ・ ・ ・ ・ ・ Top end 35 ・ ・ ・ ・ End Part 321 Carbon capture body 322 Heat shield 36 Spacer 4 Cylinder block 41 Cylinder head 42 Piston 43 Piston ring 44 ··· Main combustion chamber 5 ··· Subcombustion chamber 51 ··· Combustion space 52 ··· Upper cup 52 '··· Lower cup 531 ··· Carbon trapping body 531' ·· Carbon trapping Body 531 "... heat shield 54 ... heat shield 5 .... fuel injection nozzle 56 ... slit
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｆ０２Ｆ 1/24 Ｆ０２Ｆ 1/24 Ｊ Ｆ０２Ｍ 61/14 ３２０ Ｆ０２Ｍ 61/14 ３２０Ｐ (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F02B 23/06 F02B 19/16 F02F 1/24 F02M 61/14 Continuation of the front page (51) Int.Cl. 7 identification code FI F02F 1/24 F02F 1/24 J F02M 61/14 320 F02M 61/14 320P (58) Investigated field (Int.Cl. 7 , DB name) F02B 23/06 F02B 19/16 F02F 1/24 F02M 61/14
Claims (6)
に近接する部分間に介在し、燃焼室からこれに近接する
部分への熱漏洩を遮断する遮熱層を有する遮熱構造体に
おいて、 主部分が空気層からなる遮熱層と、 該遮熱層の周辺で燃焼室で発生する燃焼ガスと接する接
続部分の全部を覆いかつ燃焼ガス中のカーボンを捕捉固
定させる通気性のカーボン捕捉体と、を有し、該カーボ
ン捕捉体の燃焼ガス中のカーボンの捕捉固定により、遮
熱層と燃焼室間を気密的に遮断することを特徴とする遮
熱構造体。1. A heat shielding structure having a heat shielding layer interposed between a combustion chamber of an engine in which combustion heat is generated and a portion adjacent to the combustion chamber, and blocking heat leakage from the combustion chamber to a portion adjacent to the combustion chamber. A heat shielding layer mainly composed of an air layer, and a gas-permeable carbon trapping material that covers all of the connection parts in contact with the combustion gas generated in the combustion chamber around the heat shielding layer and traps and fixes the carbon in the combustion gas. And a body, wherein the carbon capture body captures and fixes the carbon in the combustion gas to hermetically shut off the space between the thermal barrier layer and the combustion chamber.
ス繊維の集合体からなることを特徴とする請求項１に記
載の遮熱構造体。2. The heat shielding structure according to claim 1, wherein the carbon capturing body is made of an aggregate of air-permeable ceramic fibers.
ミックスからなることを特徴とする請求項１に記載の遮
熱構造体。3. The heat shielding structure according to claim 1, wherein said carbon capturing body is made of air-permeable porous ceramics.
に近接する部分間に介在し、燃焼室からこれに近接する
部分への熱漏洩を遮断する遮熱層を有する遮熱構造体に
おいて、 主部分が遮熱物体からなる遮熱層と、 該遮熱層の周辺で燃焼室で発生する燃焼ガスと接する接
続部分の全部を覆いかつ燃焼ガス中のカーボンを捕捉固
定させ、かつ上記遮熱物体よりも目の積んだ通気性のカ
ーボン捕捉体と、を有し、該カーボン捕捉体の燃焼ガス
中のカーボンの捕捉固定により、遮熱層と燃焼室間を気
密的に遮断することを特徴とする遮熱構造体。4. A heat shield structure having a heat shield layer interposed between a combustion chamber of an engine in which combustion heat is generated and a portion adjacent to the combustion chamber, and blocking heat leakage from the combustion chamber to a portion adjacent to the combustion chamber. A heat-shielding layer whose main portion is formed of a heat-shielding object, and a connection portion in contact with a combustion gas generated in a combustion chamber around the heat-shielding layer, and captures and fixes carbon in the combustion gas; An air-trapping carbon capture body that is more densely packed than a thermal object, and by capturing and fixing carbon in the combustion gas of the carbon capture body, airtightly shut off the heat shield layer and the combustion chamber. Characteristic heat shield structure.
形成され、カーボン捕捉体から遠ざかるにしたがって通
気性の目を粗く形成したことを特徴とする請求項４に記
載の遮熱構造体。5. The heat shielding structure according to claim 4, wherein the carbon capturing body and the heat shielding body are formed continuously, and the air permeability of the carbon capturing body and the heat shielding body are increased as the distance from the carbon capturing body increases. .
に設けられていることを特徴とする請求項１又は４に記
載の遮熱構造体。6. The heat shielding structure according to claim 1, wherein said heat shielding structure is provided on an outer periphery of a fuel injection nozzle.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP6107632A JP3025611B2 (en) | 1994-04-22 | 1994-04-22 | Heat shield structure |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6107632A JP3025611B2 (en) | 1994-04-22 | 1994-04-22 | Heat shield structure |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
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| JPH07293251A JPH07293251A (en) | 1995-11-07 |
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| GB2487588B (en) * | 2011-01-28 | 2016-03-30 | Gm Global Tech Operations Inc | Thermal shield for a fuel injector of an internal combustion engine |
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1994
- 1994-04-22 JP JP6107632A patent/JP3025611B2/en not_active Expired - Fee Related
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