JPH0549809B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はデイーゼル機関に係り、特にセラミツ
クにて区画された燃焼室内の温度を調節して吸気
の充填効率を改善し得るようにしたデイーゼル機
関に関する。

〔従来の技術〕

一般に断熱エンジンには、ピストンの燃焼室の
内壁面を耐熱性材料でコーテイングしたもの、燃
焼室の一部を耐熱性材料にて形成したものが知ら
れており、耐熱性材料としてはセラミツク等が用
いられている。

このような断熱エンジンは、耐熱性材料を用い
ることによつて熱発散を抑え、熱効率を向上させ
ようとするものであるが、燃焼室内へ吸入された
空気が、その燃焼室の壁温からの受熱で膨張され
るため、シンダ内の空気の質量が減少されて吸気
の充填効率が低下され燃焼が不安定となつてしま
うという問題がある。

このため本出願人は、先に断熱デイーゼル機関
（実開昭58−163634号公報）を提案している。

第７図に示されるように、この提案はセラミツ
クにて区画形成した燃焼室ａ内に、燃料及び水を
噴射する噴射装置ｂを設けて断熱デイーゼル機関
を構成したものである。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記提案は、燃焼室を区画する壁面の温度を水
噴霧により低下させて空気の充填効率を良くしよ
うとしたものである。

ところが、この提案のように噴射ポンプによつ
てノズルから水と燃料とを噴射させることは、コ
スト的に高価になると共に、ノズルに対向した燃
焼室の壁面が冷却されすぎたり、燃焼室内に冷却
に要した水分が残つてしまうという問題があつ
た。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は上記問題点を解消すべく、セラミツク
にて区画される燃焼室に、その燃焼室の周方向に
沿わせて高圧空気を供給すべく空気通路を接続
し、この空気通路にこれに冷却噴霧を供給すべく
噴霧発生装置を設け、上記空気通路にその噴霧発
生装置より燃焼室側位置に、排気行程後半過ぎか
ら開かれて吸気行程の初期に排気弁と同時期に閉
じられる開閉弁を設けたものである。

〔作 用〕

開閉弁は、機関が排気行程の後半過ぎから吸気
行程の初期までの間開かれる。このため、このと
きに空気通路から、冷却噴霧と高圧空気とが混合
された冷却空気が燃焼室内へと供給される。冷却
空気は、燃焼室を周方向へ旋回して燃焼室を区画
する内壁面の表面から一様に熱を奪つて気化膨張
し、高圧空気によつて燃焼室から燃焼室外部へと
排出される。これにより、燃焼室の断熱性能が損
なわれることなく燃焼室雰囲気の過度の温度上昇
が防がれ、吸気の充填効率が改善される。

〔実施例〕

以下、本発明のデイーゼル機関の好適一実施例
を添付図面に基づいて説明する。

第１図に示す１はシリンダボデイ、２はシリン
ダヘツドである。図示されるようにシリンダボデ
イ１内には、円筒状に複数のシリンダ３が並設さ
れており、各シリンダ３には、円筒状のシリンダ
ライナ４が一体的に嵌合されている。シリンダラ
イナ４内には、そのライナ４の内壁４ａ（以下ラ
イナ内壁と略す）に沿つて円筒状のピストン５が
往復動自在に収容されている。ピストン５の周側
部には複数のピストンリング６が嵌合され、これ
らピストンリング６がライナ内壁４ａとピストン
５との間に所定のクリアランスを形成している。
また、ピストン５のピストン頂部７には、その頂
部７より軸方向に窪ませられて燃料が供給される
キヤビテイ８が形成されている。本実施例にあつ
てそのキヤビテイ８は底部の中央が隆起されたト
ロイダル形のキヤビテイ８となつている。

シリンダヘツド２、シリンダライナ４及びピス
トン５はセラミツクにて形成され、そのシリンダ
ヘツド２、ライナ内壁４ａ及びピストン頂部７、
キヤビテイ８にて断熱性の高い燃焼室９が形成さ
れる。

さて、本発明のデイーゼル機関の特長とすると
ころは、燃焼室の断熱性能を損ねることなく燃焼
室雰囲気温度を下げ充填効率を高めることにあ
る。

そこで以下の如く構成されている。

第１図、第２図に示すように、シリンダヘツド
２内にはシリンダボデイ１に着座する面に吸気口
１０と排気口１１とが並設して開口されており、
その吸・排気口１０，１１の間で、且つシリンダ
ライナ４の外周側に位置させて供給口２１が開口
されている。本実施例にあつてはそれらの開口径
は、吸気口＞排気口＞供給口となつている。

一方、シリンダヘツド２には、吸・排気通路１
２，１３がそれぞれ形成され、それら吸・排気通
路１２，１３が上記吸・排気口１０，１１にそれ
ぞれ接続されている。また、シリンダヘツド２内
には、第６図にも示すように、一端がターボ過給
機４０のコンプレツサを接続し他端を上記供給口
２１に接続して高圧空気の空気通路１４が形成さ
れている。また、第１図、第２図に示すようにシ
リンダライナ４の上記各通路１２，１３，１４が
接続される。吸・排気口１０，１１及び供給口２
１のキヤビテイ８側は、円筒状に拡径されてお
り、それら拡径部には、バルブシート１５，１
６，１７が一体的に嵌合されている。

シリンダヘツド２内には、吸気弁１８、排気弁
１９及び開閉弁２０が往復動自在に収容されてお
り、吸気弁１８が吸気口１０のバルブシート１５
に、排気弁１９が排気口１１のバルブシート１６
に、開閉弁２０が供給口２１のバルブシート１７
に、それぞれ係合離脱されるようになつている。

空気通路１４には、その通路１４内に冷却噴霧
を供給する噴霧発生装置２３が設けられている。

この噴霧発生装置２３は、ケーシング２４を圧
電素子部材２５により上下に仕切りその圧電素子
部材２５の上方に、水等の冷却媒体を供給する供
給手段２６を設け、交流電圧を加えることによ
り、上記圧電素子部材２５に高周波を生じさせ、
その周波数に応じて圧電素子部材２５を振動させ
てケーシング２４の上部室２８内に冷却噴霧を発
生させるコントローラ２７を設けて構成されてい
る。つまり、ケーシング２４の上部室２８には、
空気通路１４が接続され、コントローラ２７は、
圧電素子部材２５の周波数を負荷と回転数とに応
じて可変制御して冷却噴霧を発生させる。

次に、上記吸・排気弁１８，１９及び開閉弁２
０の周閉時期について第３図に基づいて説明す
る。

図において破線は従来の吸気弁の開閉時期と
リフトを示し、破線は従来の排気弁の開閉時期
とリフトを示し、実線は本実施例の吸気弁１８
の開閉時期とリフトを示し、実線は本実施例の
排気弁１８の開閉時期とリフトを示し、二点鎖線
は本発明に係る開閉弁２０の開閉時期とリフト
を示している。

図示されるように、本実施例の吸気弁１８は従
来よりもTDC（上死点位置）寄り位置で開かれる
ように設定され、本実施例の排気弁１９は、従来
と同様にBDC位置（下死点位置）手前で開かれ
TDC位置を過ぎてから閉じられるようになつて
いる。なお吸気弁１８の開時期と排気弁１９との
閉時期との間には、従来よりも短いオーバーラツ
プ期間が設定されている。そして開閉弁２０は、
排気行程の後半過ぎに開かれて排気弁１９と同時
期に閉じられるように設定されている。

以下に本発明のデイーゼル機関の実施例の作用
を添付図面に基づいて説明する。

燃焼室９はセラミツクにより区画されたことに
より、断熱性が高められている。したがつて、大
気温度が極低温であつても燃焼室９は速やかに昇
温される。

開閉弁２０は、図３に示すように排気行程の後
半過ぎから吸気行程の初期までの間開かれる。こ
のため、供給噴霧発生装置２３によつて生成され
た冷却噴霧と高圧空気との混合気である冷却空気
は、排気行程の後半過ぎから吸気行程の初期にか
けて燃焼室９内に供給される。この冷却空気は、
ライナ内壁４ａに沿つて燃焼室９の周方向に流れ
て燃焼室９を旋回しながらライナ内壁４ａ及びキ
ヤビテイ８の表面から熱を奪つて気化膨張し、高
圧空気によつて排気通路１３から外部へ排出され
る。

すなわち、気化後の冷却空気及び排ガス（熱
気）を燃焼室９内に残さずに燃焼室９から排気通
路１３を通じて外部へと排出することができ、ま
た、全体の断熱性を低下させることなく燃焼室９
及びライナ内壁４ａの表面のみを冷却することが
できる。ゆえに吸気の充填効率を一定レベルに保
つことができ、安定した燃焼を持続させることが
できる。

次に他の実施例を第４図及び第５図に基づいて
説明する。

第４図及び第５図において、１ａはシリンダボ
デイ、２ａはシリンダヘツド、４ｃは第１のシリ
ンダライナ、４ｄ第２のシリンダライナ、５ａは
ピストン、９は燃焼室、４１は燃料噴射ノズルで
ある。燃料噴射ノズル４１は、燃焼室９にその噴
孔部を臨ませて配設され、燃焼室９の周方向を略
等分割する方向へ向けてそれぞれ燃料を噴射する
ようになつている。

実施例にあつて、第２のシリンダライナ４ｄ
は、上下方向に上部シリンダライナ４ｅと下部シ
リンダライナ４ｆとに２分割され、ピストン５ａ
もまた上下方向に上部ピストン５ｂ、下部ピスト
ン５ｃに分割されている。上部シリンダライナ４
ｅの上部は閉じられている。上部シリンダライナ
４ｅ、下部シリンダライナ４ｆ及び上部ピストン
５ｂは、セラミツクにて一体成形されている。ま
た下部ピストン５ｃはアルミ等の金属材にて成形
され、上部ピストン５ｂに一体的に形成されてい
る。

シリンダ３には、第１のシリンダライナ４ｃが
一体的に嵌合されており、第１のシリンダライナ
４ｃの上端部には、シリンダボデイ１ａに着座し
て嵌合される鍔部が一体に形成されている。ま
た、第１のシリンダライナ４ｃは、その上部シリ
ンダライナ４ｅとの対面部分が、他の部分に対し
て径方向に拡径されている。そしてその拡径部４
２には、第１のシリンダライナ４ｃの軸方向に所
定の間隔を隔ててリング状ガスケツト４３が介設
されている。

即ち、ガスケツト４３は、第１のシリンダライ
ナ４ｃと上部シリンダライナ４ｅとの間に空気に
よる断熱空間を形成するものである。また、上部
シリンダライナ４ｅの閉塞部４ｇとシリンダヘツ
ド２ａの下面との間にも断熱空間を形成すべくリ
ング状ガスケツト４４が介設されている。

さて、この実施例にあつて上部シリンダライナ
４ｅに開口される供給口２１ａは、第５図に示す
ようにシリンダヘツド２ａ内に形成されたヘリカ
ル状の吸気通路１２から燃焼室９に供給される吸
気の流れ、即ち燃焼用空気のスワールＳと対向さ
せて空気を供給するように開口されている。そし
て供給口２１ａには、上記空気通路１４の燃焼室
９側の開口端が接続されている。

つまりこの実施例にあつては、冷却空気によつ
て予め燃焼室９内に燃焼用空気のスワールＳを適
度に弱めるためのマイナススワールを生成してお
き、スワールＳによる燃料噴霧同士の相互干渉を
防止して、燃焼性を改善し、スモークの排出を抑
えるというものである。

尚、本実施例の説明にあつては高圧空気の導入
源としてターボ過給機４０を用いる説明をした
が、燃焼室９に対して高圧の空気を作るものであ
ればよいことは勿論である。

〔発明の効果〕

以上説明したことから明らかなように本発明に
よれば次の如き優れた効果を発揮する。

(1) 燃焼室の断熱性を損なうことなく一定の充填
効率が得られる温度まで燃焼室内雰囲気温度を
下げることができ、安定した燃焼性能を得るこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るデイーゼル機関の好適一
実施例を示す概略断面図、第２図は第１図の上面
図、第３図は吸・排気弁及び開閉弁の開閉時期と
リフト量を示す図、第４図及び第５図は他の実施
例を示す概略図、第６図は本発明に係るデイーゼ
ル機関の全体図、第７図は従来の断熱デイーゼル
機関を示す概略図である。 図中、１はシリンダボデイ、２はシリンダヘツ
ド、９は燃焼室、１４は空気通路、２０は開閉
弁、２３は噴霧発生装置である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ セラミツクにて区画形成される燃焼室に、そ
   の燃焼室の周方向に沿わせて高圧空気を供給すべ
   く空気通路を接続し、該空気通路にこれに冷却噴
   霧を供給すべく噴霧発生装置を設け、上記空気通
   路にその噴霧発生装置より燃焼室側の位置に、排
   気行程後半過ぎから開かれて吸気行程の初期に排
   気弁と同時期に閉じられる開閉弁を設けたことを
   特徴とするデイーゼル機関。 ２ 上記空気通路のその燃焼室側開口端が上記燃
   焼室のスワールと対向するように臨ませられた上
   記特許請求の範囲第１項記載のデイーゼル機関。