JPH0134663Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案はデイーゼルエンジン等における副室の
構造に関し、とくに副室内壁をセラミツクで形成
した構造の改良に関するものである。

（従来技術） 従来から、主燃焼室に連通する副室を備えたエ
ンジンは種々知られており、例えばデイーゼルエ
ンジンでは、主燃焼室から噴口を通して副室に空
気を流入させ、副室に渦流を生じさせた状態で燃
料を副室内に噴射して着火させるようにした渦室
式のものが広く用いられている。この種のエンジ
ンにおいては、上記副室からの熱の放散を防止し
て副室の温度を高く保つことが低温時の着火性の
向上が半失火の防止に有効であり、とくにシリン
ダヘツドが熱伝導性の高いアルミ合金で形成され
る場合、副室からの熱の放散を防止することが強
く要望される。このため実開昭54−112905号公報
などに示されるように、断熱性にすぐれたセラミ
ツク部材によつて副室の内壁を形成し、つまり予
め所定形状に形成したセラミツク部材をシリンダ
ヘツドの凹孔に嵌め込むようにしたものが開発さ
れている。なお、上記公報に示された副室構成部
材は副室の下部内壁だけをセラミツクで形成して
いるが、断熱効果をより一層高めるため、副室の
内壁全体をセラミツク部材で形成するようにした
ものも提案されている。

このように副室内壁をセラミツク部材で形成す
る場合、セラミツクは引張り強度が金属と比べて
低いため、副室内が高温になつたとき、セラミツ
ク部材の内側と外側との温度差によつてセラミツ
ク部材の外周部に引張り応力が作用してクラツク
が生じ易くなる。これに対する対策も従来から
種々提案されており、例えば上記公報に示された
ものでは、予めセラミツク部材の外周に圧縮応力
をもたせるように金属リングを嵌着することによ
り引張り応力を抑制するようにし、さらに金属リ
ングの外周部に断熱空間となる溝を成形して断熱
効果を高めるようにしている。このように断熱空
間を形成しておけばセラミツク部材の内周と外周
との温度差を小さくすることができてクラツクの
防止にも有利である。

ところで、一般にこの種のエンジンではシリン
ダヘツドの側辺近傍部に副室が設けられ、この副
室の一側方のシリンダヘツド中央部側にウオータ
ジヤケツトが形成され、これと反対側の副室側方
（シリンダヘツド側辺部側）にはウオータジヤケ
ツトが設けられていない。この構造においては、
エンジンの作動によつて冷却水の温度がある程度
高くなつているとき、セラミツク部材外周のウオ
ータジヤケツト側部分の温度は比較的高いが、こ
れと反対側の部分は外気温に近くてウオータジヤ
ケツト側部分より温度が低くなるという傾向があ
り、従つてウオータジヤケツトが形成されていな
い側の方がセラミツク部材内周と外周との温度差
が大きくなり易い。クラツクの発生防止のために
は、このようなセラミツク部材の周方向の温度勾
配もできるだけ小さくすることが望ましいが、従
来の構造ではこの点について着目されていなかつ
た。

（考案の目的） 本考案はこれらの事情に鑑み、副室内壁をセラ
ミツク部材で形成する場合に、断熱効果をさらに
向上するとともに、セラミツク部材の内外ならび
に周方向の温度勾配を小さくし、クラツクの発生
をより確実に防止することのできるエンジンの副
室構造を提供するものである。

（考案の構成） 本考案は、主燃焼室と連通する副室の一側方に
のみウオータジヤケツトが形成されたエンジンに
おいて、副室内壁をセラミツク部材で形成すると
ともに、セラミツク部材の外周に断熱空気層を形
成し、該空気層の厚さを、ウオータジヤケツト側
に比べウオータジヤケツトが形成されていない側
で大きく形成したものである。つまり、セラミツ
ク部材外周からの放熱を上記断熱空気層によつて
抑制し、とくにウオータジヤケツトが形成されて
いない側のセラミツク部材外周に対する保温性を
高めるようにしたものである。

（実施例） 第１図および第２図は渦室式デイーゼルエンジ
ンに適用される副室構造を示す。これらの図にお
いて、１はシリンダブロツク、２はシリンダヘツ
ドであり、両者はアルミ合金等で成形されてい
る。上記シリンダブロツク１のシリンダ孔３には
ピストン４が挿入され、このピストン４の上方に
主燃焼室５が形成されている。一方、シリンダヘ
ツド２の側辺近傍部には、噴口７を介して主燃焼
室５と連通する副室（渦流室）６が設けられてい
る。またこの副室６内の所定位置に向けて燃料を
噴射する燃料噴射弁８と、先端が副室６内に突入
した始動時の予備加熱用のグロープラグ９とがシ
リンダヘツド２に取付けられている。そしてピス
トン４の作動に伴い、主燃焼室５から噴口７を通
して副室６内に空気が流入し、副室６内で空気が
高圧縮されるとともに渦流が生じた状態で燃料噴
射弁８から燃料が噴射されて自己着火し、その火
炎が上記噴口７から主燃焼室５に送り出されるよ
うになつている。またこの副室６より内方のシリ
ンダヘツド２内にはウオータジヤケツト１０が形
成されている。

上記副室６は、その内壁全体がセラミツク部材
１１で形成されている。このセラミツク部材１１
は、セラミツク材料のうちで耐熱衝撃性にすぐれ
た窒化ケイ素からなる部分と、これより耐熱衝撃
性は劣るが断熱性にすぐれた部分安定化ジルコニ
アからなる部分とを組合わせて形成することが望
ましい。例えば噴口７を有する下端壁１１ａと、
下部周壁１１ｂと、燃料噴射弁８を臨ませる貫通
孔１２およびグロープラグ９を挿通する貫通孔１
３を有する上部ドーム状壁１１ｃの三者に予めセ
ラミツク部材１１を分割し、噴口７付近に大きな
熱衝撃を受ける上記下端壁１１ａは窒化ケイ素
で、下部周壁１１ｂは部分安定化ジルコニアで、
また上部ドーム状壁１１ｃは窒化ケイ素もしくは
部分安定化ジルコニアでそれぞれ成形しておき、
これら三者を接合して所定形状に形成する。ある
いはセラミツク部材を周壁中間部より下部と上部
とに予め２分割し、下部を窒化ケイ素で成形し、
上部を部分安定化ジルコニアで成形しておいても
よい。

上記セラミツク部材１１の外周面には金属等で
形成された円筒状のスリーブ１４が圧着されてお
り、このスリーブ１４はセラミツク部材１１に焼
き嵌めし、もしくは焼結により成形し、あるいは
セラミツク部材１１を鋳ぐるむように成形する等
により、予めセラミツク部材１１に圧縮応力を付
与している。そしてこのセラミツク部材１１およ
びスリーブ１４は、シリンダヘツド２に形成され
た凹孔１５に対し、スリーブ１４の下端縁部１４
ａとシリンダヘツド２とにそれぞれ設けられた図
示しない位置決め用の小孔とこれらに結合するピ
ンとで周方向の位置決めがされた状態で嵌め込ま
れ、上記下端縁部１４ａが凹孔１５の下端部内面
に嵌着することによつてシリンダヘツド２に固定
されている。

また上記セラミツク部材１１の外周には断熱空
気層１６が形成されている。この空気層１６は、
予めシリンダヘツド２に上記凹孔１５を加工する
際に、その内周面の所定範囲を上記スリーブ１４
の外径よりも大径に形成しておく等により、上記
スリーブ１４の外周面に沿つて、その全周を囲繞
するように環状に形成されている。とくにこの空
気層１６を構成する部分をセラミツク部材１１お
よびスリーブ１４に対してシリンダヘツド２側辺
側に偏心するように加工することにより、シリン
ダヘツド２側辺側（ウオータジヤケツトが形成さ
れていない側）の空気層１６の厚さt₁がウオータ
ジヤケツト１０側の空気層１６の厚さt₂より大き
くなるように空気層１６が形成されている。な
お、１７は副室６内のガスがセラミツク部材１１
の上部とシリンダヘツド２との隙間から上記空気
層１６に洩れることを防止するガスケツトであ
る。

この副室構造においては、副室６内で着火、燃
焼が繰返されて副室６内の温度が上昇する場合
に、副室６の内壁がセラミツク部材１１で形成さ
れていることによつて保温性が高められ、さらに
セラミツク部材１１の外周に形成された断熱空気
層１６によつて保温性が一層向上される。従つて
副室６内の温度上昇が促進される。また上記空気
層１６によつてセラミツク部材１１の外周からの
放熱が抑制される結果、セラミツク部材１１の外
周部の温度が高められて内周部との温度差が小さ
くなる。

とくに、ウオータジヤケツト１０内の冷却水温
度がある程度高くなつている状態では、ウオータ
ジヤケツト１０と副室６との間の部分と比べ、外
気に晒されているシリンダヘツド２側辺部の方が
温度が低くなつて放熱され易い傾向が本来的にあ
るが、このシリンダヘツド２側辺側では上記空気
層１６の厚さが大きくなつていることにより、こ
の部分の断熱作用が高められて放熱が抑制され
る。従つて、副室６に対する保温性が良くなると
ともに、セラミツク部材１１外周部の周方向の温
度勾配も小さくなり、セラミツク部材１１各部の
温度差によつて生じる引張り応力を小さくするこ
とができる。またセラミツク部材１１には前記ス
リーブ１４によつて予め圧縮応力が付与されてお
り、これによつても引張り応力が抑制される。

（考案の効果） 以上のように本考案は、副室の内壁をセラミツ
ク部材で形成するとともにその外周に断熱空気層
を設け、とくにこの空気層の厚さを、ウオータジ
ヤケツト側と比べてウオータジヤケツトが形成さ
れていない側で大きくしているため、副室の保温
性が向上されるとともに、セラミツク部材の内周
と外周との温度差を小さくし、かつセラミツク部
材の外周各部の温度も均一化することができ、ク
ラツクの発生を有効に防止することができるもの
である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の実施例を示す断面図、第２図
は第１図の−線に沿つた断面図である。 １……シリンダブロツク、２……シリンダヘツ
ド、５……主燃焼室、６……副室、１０……ウオ
ータジヤケツト、１１……セラミツク部材、１６
……断熱空気層。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 主燃焼室と連通する副室の一側方にのみウオー
   タジヤケツトが形成されたエンジンにおいて、副
   室内壁をセラミツク部材で形成するとともに、セ
   ラミツク部材の外周に断熱空気層を形成し、該空
   気層の厚さを、ウオータジヤケツト側に比べウオ
   ータジヤケツトが形成されていない側で大きく形
   成したことを特徴とするエンジンの副室構造。