JPH0771310A - 副室付き内燃機関 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高価であったり、加工の難しい高耐熱性の材
料を用いることなく、副室付き内燃機関の噴口部分の耐
熱性を向上させた副室付き内燃機関の提供。 【構成】 シリンダヘッドまたはシリンダブロックの一
部から成る主燃焼室周囲のシリンダ壁がよく冷却される
ように冷却系を配設し、そこに副室の噴口を設け、副室
の本体部分はシリンダヘッドまたはシリンダブロックと
は別体に構成し、シリンダヘッドまたはシリンダブロッ
クに嵌合、または鋳込まれる。さらに、副室を燃焼室の
中央に配置すると共に、吸気弁のボア中心側開口部に沿
って吸気マスク壁を設けて、吸入された空気の略大部分
がシリンダ壁に沿って下方に流入され、ボア中心側には
殆ど流入しないようすることもできる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、副室付き内燃機関、特
に渦流室式の副室付き内燃機関の構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】副室付き内燃機関では、副室内に噴出さ
れた燃料を自着火させ、燃焼ガスを噴口を通してピスト
ン頂面の主燃焼室へ噴出させるものであって、従来、例
えば渦流室式の副室付き内燃機関においては、渦流室の
本体をシリンダヘッド内部に一体的に形成し、別体に形
成したロアチャンバを渦流室の底部に配設し、そこに噴
口を設けるという方法がとられてきた（図４参照）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、副室付き内
燃機関は、上記の様に副室内に噴出された燃料を自着火
させ、燃焼ガスを噴口を通してピストン頂面の主燃焼室
へ噴出させるので、副室の本体は着火性を良くするため
にむしろ断熱、保温をよくすることが好ましいが、一
方、噴口部分は狭い通路を高温の燃焼ガスが通過するた
めに、その耐熱性が機関の性能、耐久性を左右するほど
の非常な高温となるので逆に冷却をよくすることが好ま
しい。ところが、上記の従来の方法では、断熱、保温が
よくされるべき副室の本体部分はそれを構成する壁部の
裏側に直接冷却水があたるので比較的冷却がよくおこな
われるが、噴口部分は別体的に形成され直接冷却水があ
たらないロアチャンバに設けられているので冷却がよく
ないために、噴口を配設するロアチャンバを耐熱性にす
ぐれた耐熱合金や、あるいはセラミック等でつくって材
質的に耐熱性を向上することによって高温への耐性を高
めている。しかしながら、耐熱合金やセラミック等は高
価であったり、加工が難しいといった問題点がある。本
発明は上記問題に鑑み、高価であったり、加工の難しい
高耐熱性の材料を用いることなく、副室付き内燃機関の
噴口部分の耐熱性を向上させた副室付き内燃機関を提供
することを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、シリン
ダヘッドまたはシリンダブロックの一部から成る主燃焼
室周囲のシリンダ壁がよく冷却されるように冷却系を配
設し、前記よく冷却されるように冷却系が配設された、
シリンダヘッドまたはシリンダブロックの一部から成
る、主燃焼室周囲のシリンダ壁に副室の噴口を設けたこ
とを特徴とする副室付き内燃機関が提供される。また、
副室の下壁全面をシリンダヘッドまたはシリンダブロッ
クの一部から成る主燃焼室周囲のシリンダ壁と一体と
し、下壁以外の周壁をシリンダヘッドまたはシリンダブ
ロックとは別部材で構成することもできる。さらに、副
室を燃焼室の中央に配置すると共に、吸気弁のボア中心
側開口部に沿って吸気マスク壁を設けて、吸入された空
気の略大部分がシリンダ壁に沿って下方に流入され、ボ
ア中心側には殆ど流入しないようすることもできる。

【０００５】

【作用】主燃焼室周囲のシリンダ壁はよく冷却されるの
で、そこに副室の噴口を設けても噴口は過熱しない。ま
た、副室の下壁全面をシリンダヘッドまたはシリンダブ
ロックの一部から成る主燃焼室周囲のシリンダ壁と一体
とし、下壁以外の周壁をシリンダヘッドまたはシリンダ
ブロックとは別部材で構成すれば、副室の本体部分は断
熱、保温されるので着火性が向上する。さらに、副室を
燃焼室の中央に配置すると共に、吸気弁のボア中心側開
口部に沿って吸気マスク壁を設けて、吸入された空気の
略大部分がシリンダ壁に沿って下方に流入され、ボア中
心側には殆ど流入しないようにすれば副室部分の冷却、
加熱のサイクルが緩和され副室部分の耐熱性が向上す
る。

【０００６】

【実施例】以下添付図面を用いて本発明の実施例を説明
する。図１は本発明による渦流室形副室付き内燃機関の
第１の実施例の構造を示す図であって、図において１は
シリンダヘッド部、２はシリンダブロック部であるが、
図に明らかなように本実施例の機関は前記シリンダヘッ
ド部１とシリンダブロック部２とが一体構造とされてお
り、いわゆるモノブロック構造の機関である。２ａはシ
リンダライナ壁で、３ａはシリンダライナ壁２ａを冷却
する冷却水通路であって、燃焼室上部壁４の上側に設け
られた冷却水通路３ｂと連通している。５は副室部材で
あって、シリンダヘッド部１に設けられた凹部に圧入さ
れ、プラグ６によって固定されている。７は副室部材５
の内部に設けられた渦流室であって、その底部は開口さ
れていて燃焼室上部壁４に設けられた噴口８によってピ
ストン９の上部に形成された主燃焼室（図示しない）に
連通している。１０は燃料噴射弁、１１はグロープラグ
である。

【０００７】上記のように構成されたモノブロック構造
の渦流室形副室付き内燃機関の燃焼室周りの冷却につい
て従来のシリンダヘッド部とシリンダブロック部が分割
された構造の機関と対比しながらさらに詳述する。内燃
機関の冷却水通路はシリンダヘッド部とシリンダブロッ
ク部に大別できるが、そのうちシリンダブロック部の冷
却水通路は、従来のシリンダヘッド部とシリンダブロッ
ク部が分割された構造の機関においても比較的自由に形
成することが可能で、冷却水がスムーズに流れるように
配設されているが、シリンダヘッド部の冷却水通路は、
吸気ポート壁、吸気ポート壁、燃料噴射弁取り付けボ
ス、渦流室壁等に加えて、従来のシリンダヘッド部とシ
リンダブロック部が分割された構造の機関においては、
さらにシリンダヘッド部とシリンダブロック部を締結す
るための多数のヘッドボルトを通すためのボスをさけな
がら形成されるため自由度は殆どなく冷却水の流れもス
ムーズではなく、燃焼室の上部壁の冷却も必ずしも充分
ではない。

【０００８】また、従来のシリンダヘッド部とシリンダ
ブロック部が分割された構造の機関においては、シリン
ダヘッド部とシリンダブロック部の間にヘッドガスケッ
トが介設されており、ヘッドガスケットにシリンダヘッ
ド部の冷却水通路とシリンダブロック部の冷却水通路を
連通させるための孔を設ける必要があるがヘッドガスケ
ットの強度を保つためにあまり大きな孔を設けることは
できず、ここで冷却水の流れが絞られることもある。

【０００９】これに対し、本実施例のようにモノブロッ
ク構造とされた機関においては、シリンダヘッド部にヘ
ッドボルトを通すためのボスがないためにシリンダヘッ
ド部の冷却水の流れが改善され、またヘッドガスケット
がないので全体の冷却水の流れも改善されるので燃焼室
の上部壁の冷却も充分におこなわれる。したがって、燃
焼室の上部壁に噴口を設け、そこを高温の燃焼ガスが通
過して加熱されても過度に高温になることは避けられ
る。

【００１０】一方、渦流室本体まわりについては着火性
を良くするために断熱、保温されるべきであるが、従来
の構造のものにおいてはシリンダヘッドに一体的に形成
されているので流れがスムーズではないとは言え、渦流
室の上部壁が直接に冷却水で冷却され好ましいものでは
ない、これに対し、本実施例においては渦流室本体を別
体的に形成した副室部材５の内部に設け、それをシリン
ダヘッドに設けた凹部に圧入しているのでるので渦流室
は直接冷却水によって冷却されないので渦流室７の断
熱、保温はよくなり着火性が向上する。

【００１１】図２は本発明の第２の実施例の構造を示す
図であって、渦流室形副室を主燃焼室上部の中央に構成
したものであって別体に形成された副室部材５は主燃焼
室の略中央の上方のシリンダヘッド部１に鋳込まれてい
る。したがって副室部材５は第１の実施例の場合に比べ
ると小型化され固定用プラグも不要である。

【００１２】図３は本発明の請求項３による渦流室形副
室付き内燃機関の実施例の構造を示す図であって、渦流
室形副室は図示されていないが図２と同様に主燃焼室の
上部壁中央に配されている。１２は吸気ポート、１３は
吸気弁であり、１４は吸気ポート１２から入った新気が
吸気弁１３の開弁時に主燃焼室に導入される時にその流
れを偏流させる吸気マスク壁である。１５は排気弁、１
６は排気ポートである。

【００１３】吸気弁１３が開いて新気が主燃焼室に導入
されると、ボア中心側の弁開口面積が吸気マスク壁１４
のためにボア外周側の開口面積よりも小さいために、掃
気の流れは矢印１７で示されるようにボア外周側に偏っ
て下方に流れ、ピストン９の上面で反対側のボア外周に
流れ、その反対側のボア外周に沿って排気弁に向かって
流れる。その結果、ボアの略中心部は掃気されにくいた
めに、比較的高温のガスが残留しやすくボアの周辺部に
比べると掃気行程と燃焼行程との間で温度変化が少なく
なる。したがって、このボアの略中心部に副室を設ける
ことによって副室の温度変化、すなわち、新気によって
冷やされ、燃焼ガスによって熱せられる冷熱サイクル変
化が抑えられ副室の耐久性が向上される。

【００１４】逆に、副室を吸気ポート側のボア外周部に
設けた場合には、吸気弁が開いて比較的低温の新気が流
入する時には、吸気弁の周りが新気により冷却され、そ
れに伴って副室も冷却される。一方、燃焼行程では高温
の燃焼ガスによって副室は高温に熱せられる。したがっ
て、副室は冷却と加熱が繰り返されるので耐久上好まし
くない。

【００１５】以上、本発明の各請求項に対する実施例の
説明にあたり、すべてモノブロック構造の機関をもとに
してきたが、噴口を設ける主燃焼室周囲のシリンダ壁が
充分に冷却されるのであれば、特にモノブロック構造で
ある必要はなく、従来のようにシリンダヘッド部とシリ
ンダブロック部が分割された構造でも構わない。

【００１６】

【発明の効果】本発明は、上記の様に構成され作用する
ので、副室の噴口部は冷却性がよいシリンダヘッドまた
はシリンダブロックの一部から成る主燃焼室周囲のシリ
ンダ壁部分に配置されるので高価であったり、加工の難
しい耐熱合金、あるいはセラミックを使用する必要がな
くなり、副室本体を別体につくれば断熱、保温されるの
で着火性が向上する。また、副室をボア中心部に設けれ
ば副室部材を小型にすることができ、副室部材を固定す
るためのプラグを廃止することが可能である。さらに、
副室をボア中心部に設け、吸気バルブの開口部のボア中
心側に吸気マスク壁を設けて掃気の流れがボア中心部を
あまり通らないようにすれば副室付近の冷熱サイクル変
化が抑えられ副室部材の耐久性が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例の構造を示す断面図であ
る。

【図２】本発明の第２の実施例の構造を示す断面図であ
る。

【図３】本発明の第３の請求項に対応する第３の実施例
の構造を示す断面図である。

【図４】従来の副室構造を有する副室付き内燃機関の断
面図である。

【符号の説明】

１…シリンダヘッド部 ２…シリンダブロック部 ２ａ…シリンダライナ壁 ３ａ…冷却水通路 ３ｂ…冷却水通路 ４…燃焼室上部壁 ５…副室部材 ６…プラグ ７…渦流室 ８…噴口 ９…ピストン １０…燃料噴射弁 １１…グロープラグ １２…吸気ポート １３…吸気弁 １４…吸気マスク壁 １５…排気弁 １６…排気ポート １７…掃気の流れ １８…ロアチャンバ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シリンダヘッドまたはシリンダブロック
   の一部から成る主燃焼室周囲のシリンダ壁がよく冷却さ
   れるように冷却系を配設し、前記よく冷却されるように
   冷却系が配設された、シリンダヘッドまたはシリンダブ
   ロックの一部から成る、主燃焼室周囲のシリンダ壁に副
   室の噴口を設けたことを特徴とする副室付き内燃機関。
2. 【請求項２】 副室の下壁全面をシリンダヘッドまたは
   シリンダブロックの一部から成る主燃焼室周囲のシリン
   ダ壁と一体とし、下壁以外の周壁をシリンダヘッドまた
   はシリンダブロックとは別部材で構成したことを特徴と
   する前記請求項１に記載の副室付き内燃機関。
3. 【請求項３】 副室を燃焼室の中央に配置すると共に、
   吸気弁のボア中心側開口部に沿って吸気マスク壁を設け
   て、吸入された空気の略大部分がシリンダ壁に沿って下
   方に流入され、ボア中心側には殆ど流入しないようにし
   たことを特徴とする前記請求項１に記載の副室付き内燃
   機関。