(57)【要約】【課題】エンドガス領域の未燃ガス温度を低下させてノッキングの発生を抑制する。【解決手段】本発明は、シリンダヘッド（２）とシリンダブロック（３）との間に介装されて燃焼室（１）のガスの漏出を防止するシール部材（８〜１０）によって熱伝導率が高い高熱伝導部材（１１）を上下から狭持し、上側のシール部材（８、１０）が燃焼室（１）に露出せず、かつ高熱伝導部材が燃焼室の一部を画成するようにシール部材収容部（１２）をシリンダヘッド（２）に設けた。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダヘッド、シリンダブロック及びピストンによって画成される燃焼室と、
前記シリンダヘッドと前記シリンダブロックとの間に介装され、前記燃焼室のガスの漏出を防止するシール部材によって上下から狭持される、前記シール部材、前記シリンダヘッド、前記シリンダブロック及び前記ピストンより熱伝導率が高い高熱伝導部材と、
前記シリンダヘッドの下面に設けられ、前記高熱伝導部材を狭持する上側の前記シール部材が前記燃焼室に露出せず、かつ前記高熱伝導部材が前記燃焼室の一部を画成するように前記上側のシール部材を収容するシール部材収容部と、
を備えることを特徴とするエンジンの燃焼室冷却構造。
【請求項２】
前記シール部材収容部は、前記シリンダヘッドの下面の前記シリンダブロックと対向する部分に前記燃焼室を囲むように設けられ、前記高熱伝導部材を狭持する上側の前記シール部材の上下方向の厚み以上の深さを有する環状凹部であることを特徴とする請求項１に記載のエンジンの燃焼室冷却構造。
【請求項３】
前記ピストンが上死点近傍にあるとき、前記高熱伝導部材を狭持する下側の前記シール部材が前記ピストン冠面の外周端部より下側となるように配置することを特徴とする請求項１または２に記載のエンジンの燃焼室冷却構造。
【請求項４】
前記高熱伝導部材の前記燃焼室に臨む面のうち排気側の面に形成される、前記高熱伝導部材よりも熱伝導率の低い断熱膜をさらに備えることを特徴とする請求項１から３までのいずれか１項に記載のエンジンの燃焼室冷却構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンの燃焼室冷却構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ピストンの上死点近傍において、燃焼室のシリンダ内壁面付近（以下「エンドガス領域」という）は点火プラグから離れているので燃焼による火炎伝播が到達しにくく未燃ガスが滞留しやすい。また、上死点近傍におけるエンドガス領域の体積の減少により温度が急激に上昇するので未燃ガスが自己着火してノッキングが発生しやすい。
【０００３】
そこで、エンドガス領域に面するシリンダヘッド及びシリンダブロックに冷却手段を設けて未燃ガスを冷却することでノッキングの発生を抑制しようとする技術が特許文献１に記載されている。
【特許文献１】特開平５−２２２９３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上記従来の技術ではピストンの上死点近傍において燃焼室のエンドガス領域に面する部分の一部が熱伝導率の低いシールによって画成されているので、燃焼室温度を効率よく冷却することができない。
【０００５】
また、冷却手段として冷却水通路が内設される部材を用いているので、構造が複雑になる。
【０００６】
本発明は、このような従来の問題点に着目してなされたものであり、簡素な構造によりエンドガス領域の未燃ガス温度を低下させてノッキングの発生を抑制することができるエンジンの燃焼室冷却構造を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は以下のような解決手段によって前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために本発明の実施形態に対応する符号を付するが、これに限定されるものではない。
【０００８】
本発明は、シリンダヘッド（２）、シリンダブロック（３）及びピストン（４）によって画成される燃焼室（１）と、シリンダヘッド（２）とシリンダブロック（３）との間に介装され、燃焼室（１）のガスの漏出を防止するシール部材（８〜１０）によって上下から狭持される、シール部材（８〜１０）、シリンダヘッド（２）、シリンダブロック（３）及びピストン（４）より熱伝導率が高い高熱伝導部材（１１）と、シリンダヘッド（２）の下面に設けられ、高熱伝導部材（１１）を狭持する上側のシール部材（８）が燃焼室（１）に露出せず、かつ高熱伝導部材（１１）が燃焼室（１）の一部を画成するように上側のシール部材（８）を収容するシール部材収容部（１２）とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、熱伝導率の高い部材を狭持する上下のシール部材はいずれもピストンの上死点近傍において燃焼室を画成せず、熱伝導率の高い部材のみが燃焼室の外周面を画成する構造となっているので、燃焼室のシール性を保持しながら燃焼室内の未燃ガスを効率よく冷却することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下では図面等を参照して本発明の実施の形態について詳しく説明する。
【００１１】
（第１実施形態）
図１は本実施形態におけるエンジンの全体構成図である。図２は図１の範囲Ａの拡大図である。燃焼室１は上面をシリンダヘッド２、外周面をシリンダブロック３及び下面をピストン４によって画成される。
【００１２】
シリンダヘッド２には吸気通路５と排気通路６とが内部に形成されており、さらに先端が燃焼室１内部へ臨むように点火プラグ７が設けられる。吸気通路５は燃焼室１へ燃料を含む混合気を供給し、排気通路６は燃焼後のガスを外部へ排出する。点火プラグ７はエンジンの回転と同期して所定のタイミングで燃焼室内の混合気に点火する。
【００１３】
シリンダブロック３は、その上面がシリンダヘッド２の下面と対向するように配設される。シリンダブロック３とシリンダヘッド２との間には全周にわたって燃焼室内のガスが外部へ漏出するのを防止するガスケットリング（シール部材）８、９が介装される。ガスケットリング８、９の内周部側にはさらにシール性を向上させるシール部（シール部材）１０が設けられる。また、熱伝導率の高いリング状の高熱伝導部材１１をガスケットリング８、９によって上下から狭持する。
【００１４】
さらに、シリンダヘッド２の下面には高熱伝導部材１１を狭持する上側のガスケットリング８を収容する環状凹部（シール部材収容部）１２が設けられる。この凹部１２はシリンダヘッド２の下面のシリンダブロック３と対向する部分に燃焼室１を囲むように凹設されており、その深さは収容される上側ガスケットリング８の厚み以上である。すなわち、上側ガスケットリング８を凹部１２に収容した状態では上側ガスケットリング８は燃焼室１を画成しない構造となっている。
【００１５】
また、高熱伝導部材１１を狭持する下側のガスケットリング９はピストン４の上死点近傍におけるピストン冠面１３の外周端部１５より下側に位置するように高熱伝導部材１１の厚み及びシリンダヘッド２の凹部１２の深さが設定される。すなわち、下側ガスケットリング９はピストン上死点近傍における燃焼室１を画成しない構造となっている。
【００１６】
ピストン４はシリンダブロック３の内壁面３ａに沿って上下に摺動しながら燃焼室１の体積を増減させ、吸気、圧縮、膨張及び排気行程を繰り返す。
【００１７】
以下、本実施形態におけるエンジンの作用について説明する。吸気通路５から流入した混合気に点火プラグ７で点火すると周囲に火炎が伝播して混合気が燃焼する。このとき、ピストン上死点における燃焼室１のシリンダ内壁面近傍であるエンドガス領域１４は、点火プラグ７から離れた位置にあるので火炎の伝播が到達しにくい。これにより、エンドガス領域１４には混合気中の燃料が燃え残った未燃ガスが滞留する。
【００１８】
また、エンドガス領域１４はピストン上昇中の上死点近傍で体積が急激に減少するのでエンドガス領域１４の雰囲気温度が上昇する。これによりエンドガス領域１４に滞留している未燃ガスの温度が上昇して自己着火を生じノッキングが発生しやすくなる。
【００１９】
しかし、エンドガス領域１４付近の燃焼室１は全周にわたって熱伝導率の高い高熱伝導部材１１によって画成されているので、高熱伝導部材１１とエンドガス領域１４との間で熱交換が効率よく行われエンドガス領域１４の温度は迅速に低下する。これにより未燃ガスの温度も低下して未燃ガスの自己着火によるノッキングの発生を防止できる。
【００２０】
さらに、高熱伝導部材１１を狭持する上側のガスケットリング８はシリンダヘッド２の凹部１２に収容されて燃焼室１を画成せず、下側のガスケットリング９はピストン上死点近傍では燃焼室１を画成しないようピストン冠面１３の外周端部１５より下側に位置するように設定されている。これにより、ピストン４が上死点近傍でエンドガス領域１４の温度が上昇しやすいときに、上下のガスケットリング８、９はいずれも燃焼室１を画成することなく高熱伝導部材１１だけが燃焼室１の外周面を画成するので、燃焼室１の気密性を確保しながらエンドガス領域１４の温度を効率よく冷却することができる。
【００２１】
以上のように本実施形態では、ピストン４の上死点近傍において燃焼室１は全周にわたって熱伝導率の高い高熱伝導部材１１によって画成される構造としたので、燃焼室１、特にエンドガス領域１４の温度を効率よく低下させることができる。よって、エンドガス付近に滞留する未燃ガスの自己着火を防止してノッキングの発生を防止することができる。
【００２２】
また、高熱伝導部材１１は上下からガスケットリング８、９によって狭持されており、上側ガスケットリング８はシリンダヘッド２の凹部１２に収容されて燃焼室１を画成せず、下側ガスケットリング９はピストン４の上死点近傍においてピストン冠面１３の外周端部１５より下側に位置するので燃焼室１を画成しない。これにより、ピストン４の上死点近傍においては燃焼室１の外周面は高熱伝導部材１１のみによって画成されることなる。よって、上下のガスケットリング８、９によって燃焼室１の気密性を十分に確保しながらエンドガス領域１４を効率よく冷却してノッキングの発生を防止することができる。
【００２３】
さらに、ガスケットリング８、９によって熱伝導率の高い部材を狭持してエンドガス領域１４の冷却を行うので、簡素な構造でノッキングの発生を防止することができる。
【００２４】
（第２実施形態）
本実施形態ではエンジンの構造は第１実施形態と略同一であり、燃焼室冷却構造の一部について相違する。なお、第１実施形態と同一の構成については同一の符号を付して説明を適宜省略する。
【００２５】
図３は本実施形態におけるエンジンを示す構成図である。図４は図３の範囲Ｂの拡大図である。本実施形態では、高熱伝導部材１１の内周側（燃焼室側）に高熱伝導部材１１より熱伝導率の低い断熱膜２０を形成する。断熱膜２０は、上死点近傍でピストン４と干渉しない程度に例えば吹きつけなどによって薄く形成される。なお図５に示すように、断熱膜２０は高熱伝導部材１１の内周面のうち排気側のみに形成される。
【００２６】
ここで、通常ノッキングはエンドガス領域１４の吸気側で生じやすく、排気側では生じにくいので、ノッキング防止のために排気側の燃焼ガスの温度を低下させる必要はない。また、燃焼室１で発生した熱は燃焼室１の圧力上昇、すなわちピストン４を押し下げるために使用されるので、放熱量が多いと単位燃料流量当たりの出力トルクが低下する。以上の理由により断熱膜２０を排気側のみに形成する。
【００２７】
図６を参照しながら本実施形態のエンジンの燃焼室冷却構造の作用について説明する。図６は従来技術、第１実施形態及び本実施形態について点火時期とトルクとの関係を示した説明図である。
【００２８】
従来技術では点火時期を進角にする場合にノッキングの発生しない限界点（以下「ノック限界点」という）は点ａであるのに対し、第１実施形態では点ｂであり、ノッキングの発生を防止できるとともにノック限界点におけるエンジンの出力トルクが増大する。さらに、本実施形態ではノック限界点が点ｃであり、第１実施形態とノック限界点における点火時期は同一であるが、断熱膜２０によって放熱量が抑制されるのでエンジンの出力トルクはさらに増大する。
【００２９】
以上のように本実施形態では、高熱伝導部材１１の内周側であって排気側に高熱伝導部材１１より熱伝導率の低い断熱膜２０を形成するので、排気側のエンドガス領域１４の温度の低下を抑制することができる。これにより、ノッキングの生じやすい吸気側では確実にノッキングを防止しながらノッキングの生じにくい排気側では燃焼ガスの温度低下による冷却損失を抑制することができる。よって、燃焼室内で生じた熱量のうち燃焼室１の圧力上昇に利用できる割合を増加させて単位燃料流量当たりのトルクの低下を防止できる。
【００３０】
以上説明した実施形態に限定されることなく、その技術的思想の範囲内において種々の変形や変更が可能であり、それらも本発明と均等であることは明白である。
【００３１】
例えば、第２実施形態では断熱膜２０を高熱伝導部材１１の排気側に形成しているが、断熱膜２０を形成する範囲は図５に示す範囲より小さくても大きくてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】第１実施形態におけるエンジンを示す構成図である。
【図２】図１の範囲Ａの拡大図である。
【図３】第２実施形態におけるエンジンを示す構成図である。
【図４】図３の範囲Ｂの拡大図である。
【図５】エンジンを鉛直上方から見た場合の断熱膜の配置を示す構成図である。
【図６】従来技術、第１実施形態及び本実施形態について点火時期とトルクとの関係を示した説明図である。
【符号の説明】
【００３３】
１  燃焼室
２  シリンダヘッド
３  シリンダブロック
３ａ  シリンダブロックの内壁面
４  ピストン
５  吸気通路
６  排気通路
７  点火プラグ
８  上側ガスケットリング
９  下側ガスケットリング
１０  シール部
１１  高熱伝導部材
１２  凹部
１３  ピストン冠面
１４  エンドガス領域
１５  ピストン冠面の外周端部
２０  断熱膜
【図１】
2006177345.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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