(57)【要約】【課題】本発明は、圧縮着火式内燃機関において、充填効率の低下を抑制しつつ冷却損失を低減することができる燃焼室の構造を提供することを課題とする。【解決手段】本発明は、圧縮着火式内燃機関の燃焼室構造において、ピストンの頂面に設けられるキャビティの側壁とスキッシュエリアに望むシリンダヘッドの壁面との少なくとも一方に、他の部位より熱伝導率が低い断熱層が設けられるようにした。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピストン頂面の一部に設けられシリンダ軸方向に延在する側壁及びシリンダ径方向に延在する底面に囲まれたキャビティと、
ピストン頂面におけるキャビティが設けられていない部位及びシリンダヘッドの壁面に囲まれたスキッシュエリアと、を含む圧縮着火式内燃機関の燃焼室構造において、
前記キャビティの側壁と前記スキッシュエリアに望むシリンダヘッドの壁面との少なくとも一方に、他の部位より熱伝導率が低い断熱層が設けられることを特徴とする圧縮着火式内燃機関の燃焼室構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧縮着火式内燃機関の燃焼室の構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
圧縮着火式内燃機関の燃焼室構造としては、燃焼室を包囲する壁面全体に断熱層を設ける構成が知られている（たとえば、特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平０４−１９１４１３号公報
【特許文献２】特開２００６−１６９９８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記した従来の燃焼室構造によれば、燃焼室内で発生した熱が燃焼室の壁面を介して放熱され難くなるものの、燃焼室内の雰囲気温度が下がりにくくなる可能性がある。燃焼室内の雰囲気温度が下がりにくくなると、気筒内へ充填される空気量（充填効率）が減少する可能性がある。
【０００５】
本発明は、上記した実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、圧縮着火式内燃機関の燃焼室構造において、気筒内へ充填される空気の充填効率低下を抑制しつつ冷却損失を低減することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記した課題を解決するために、以下のような手段を採用した。すなわち、本発明は、ピストン頂面の一部に設けられシリンダ軸方向に延在する側壁及びシリンダ径方向に延在する底面に囲まれたキャビティと、ピストン頂面におけるキャビティが設けられていない部位及びシリンダヘッドの壁面に囲まれたスキッシュエリアと、を含む圧縮着火式内燃機関の燃焼室構造において、前記キャビティの側壁と前記スキッシュエリアに望むシリンダヘッドの壁面との少なくとも一方に、他の部位より熱伝導率が低い断熱層が設けられるようにした。
【０００７】
本願発明者が鋭意の実験及び検証を行った結果、燃焼室内からピストンへ伝わる熱の大部分は、キャビティの側壁からピストンリングへ向かってピストン内を伝わり、次いでピストンリングを介してシリンダボア壁面へ放熱されることを見出した。また、燃焼室内からシリンダヘッドの壁面へ伝わる熱の大部分は、スキッシュエリアに望む部位からシリンダヘッド内の冷却水通路へ伝わることも見出された。すなわち、燃焼室から放熱される熱の大部分は、キャビティ側壁及びスキッシュエリアに望むシリンダヘッド壁面を介して放熱される。
【０００８】
よって、本発明の圧縮着火式内燃機関の燃焼室構造によれば、燃焼室から放熱される熱量を好適に減少させることができる。さらに、本発明の圧縮着火式内燃機関の燃焼室構造によれば、スキッシュエリアに望むシリンダヘッド壁面及びキャビティ側壁を除く部位からの放熱は許容されるため、燃焼室内の雰囲気温度が過剰に高くなる事態が回避される。その結果、気筒内へ吸入される空気の充填効率低下を抑制しつつ、冷却損失を低減させることが可能になる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係わる圧縮着火式内燃機関の燃焼室構造によれば、充填効率の低下を抑制しつつ冷却損失を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明を適用する内燃機関の燃焼室の概略構成を示す図である。
【図２】燃焼室の拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の具体的な実施形態について図面に基づいて説明する。本実施形態に記載される構成部品の寸法、材質、形状、相対配置等は、特に記載がない限り発明の技術的範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【００１２】
図１は、本発明を適用する内燃機関の燃焼室の概略構成を示す図である。図１に示す内燃機関１は、気筒内へ燃料を噴射する燃料噴射弁を備えた圧縮着火式の内燃機関（ディーゼルエンジン）である。
【００１３】
図１において、内燃機関１は、気筒（シリンダ）２が形成されたシリンダブロック１０と、燃料噴射弁４、吸気ポート５、排気ポート６、及び動弁系が取り付けられたシリンダヘッド１１と、を備えている。
【００１４】
シリンダブロック１０には、気筒２を包囲するブロック側冷却水通路１００が設けられている。また、シリンダヘッド１１における吸気ポート５及び排気ポート６の下方にはヘッド側冷却水通路１１０が形成されている。
【００１５】
シリンダブロック１０の気筒２内には、ピストン３がシリンダ軸方向へ摺動自在に挿入されている。ピストン３は、コネクティングロッド７を介して図示しないクランクシャフトに連結されている。ピストン３の頂面の中心部分には、略円筒状の窪みからなるキャビティ３０が形成され、燃料噴射弁４から噴射された燃料が該キャビティ３０の内部において燃焼せしめられるようになっている。
【００１６】
このように構成された内燃機関１では、ピストン３が上死点（ＴＤＣ）に位置するときに、キャビティ３０の内壁面と該キャビティ３０に対向するシリンダヘッド１１の壁面とに囲まれた空間が燃焼室を形成する。また、ピストン３頂面の周縁部（キャビティ３０が設けられていない部位）と該周縁部に対向するシリンダヘッド１１の内壁面とシリンダボア壁面とに囲まれた空間がスキッシュエリアを形成する。
【００１７】
上記した燃焼室において燃料が燃焼されると、燃料の燃焼により発生した熱の一部は、燃焼室及びスキッシュエリアを形成する壁面を介して放熱され、冷却損失が発生することになる。これに対し、燃焼室を形成する壁面に断熱層を設ける方法が考えられる。この方法によれば、冷却損失を低減させることは可能になるものの、内燃機関１の高負荷運転時などに気筒２内の雰囲気温度が下がり難くなり、気筒２内へ吸入される空気の充填効率が低下する可能性がある。
【００１８】
そこで、本実施例の圧縮着火式内燃機関の燃焼室構造は、図２に示すように、ピストン３におけるキャビティ３０の側壁３０ａ、及びシリンダヘッド１１におけるスキッシュエリアに望む壁面１１ａのみに、他の部位に比して熱伝導率が低い断熱層を設けるようにした。
【００１９】
ここで、本願発明者が鋭意の実験及び検証を行った結果、燃焼室内からピストン３へ伝
わる熱の大部分は、キャビティ３０の側壁３０ａからピストンリングへ向かってピストン３内を伝わり、次いでピストンリングを介してシリンダボア壁面及びブロック側冷却水通路１００へ放熱されることを見出した。また、燃焼室内からシリンダヘッド１１の壁面へ伝わる熱の大部分は、スキッシュエリアに望む部位１１ａからヘッド側冷却水通路１１０へ伝わることも見出された。すなわち、燃焼室から放熱される熱の大部分は、キャビティ側壁３０ａ及びスキッシュエリアに望むシリンダヘッド壁面１１ａを介して放熱される。
【００２０】
よって、ピストン３におけるキャビティ３０の側壁３０ａ、及びシリンダヘッド１１におけるスキッシュエリアに望む壁面１１ａに断熱層を設けることにより、放熱量の大部分を遮断することができる。さらに、ピストン３におけるキャビティ３０の底部、シリンダヘッド１１における上記壁面１１ａを除く部位、及びシリンダボア壁面から少量の放熱が許容されるため、内燃機関１の高負荷運転時など気筒２内の雰囲気温度が下がり難くなる事態を回避することもできる。
【００２１】
したがって、本実施例の圧縮着火式内燃機関の燃焼室構造によれば、気筒２内へ吸入される空気の充填効率低下を抑制しつつ、冷却損失を低減させることが可能になる。
【００２２】
なお、前述した図２に示した例では、キャビティ３０の側壁３０ａとシリンダヘッド１１の壁面１１ａの双方に断熱層を設けているが、何れか一方のみに設けられていてもよい。その場合、冷却損失の低減効果は落ちるものの、断熱層を設けることによる充填効率の低下をより少なく抑えることが可能となる。
【符号の説明】
【００２３】
１     内燃機関
２     気筒
３     ピストン
４     燃料噴射弁
５     吸気ポート
６     排気ポート
１０   シリンダブロック
１１   シリンダヘッド
１１ａ 断熱層
３０   キャビティ
３０ａ 断熱層
１００ ブロック側冷却水通路
１１０ ヘッド側冷却水通路
【図１】
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【図２】
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