JPH02123255A - エンジンの構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、エンジンの構造に関する。

〔従来の技術〕

従来、セラミック材を断熱材又は耐熱材として利用した
断熱エンジンは、第１４図に示すように、吸排気ポート
３３を形成したシリンダヘッド３５のヘッド下面部３１
、及びシリンダブロック３４のシリンダに嵌合したシリ
ンダライナ３７から燃焼室３０を構成したものが開示さ
れている。この断熱エンジンにおいて、ヘッド下面部３
１とシリンダライナ３４のライナ上部３２とを一体構造
に構成したヘッドライナ３８を、窒化珪素（ＳｉＪｎ）
、炭化珪素（ＳｉＣ）等のセラミック材から形成されて
いる。なお、図中、３６はピストンを示す。このような
ヘッドライナ３８を適用した断熱エンジンとしては、例
えば、特開昭５９−１２２７６５号公報に開示されたも
のがある。

該特開昭５９−１２２７６５号公報に開示された断熱エ
ンジンを、第１６図を参照して説明する。

この断熱エンジンについては、セラミック製ライナヘッ
ド５１を鋳物から成るシリンダヘッド５０の内側に断熱
ガスケット５６及び断熱層５５を介して嵌合したもので
ある。このライナヘッド５１は、ヘッド内壁部５２とシ
リンダライナ上部５３を一体に形成したものである。鋳
鉄等から成るシリンダボディ５７に形成されたシリンダ
には、セラミック製のシリンダライナ５４が嵌合されて
いる。また、鋳鉄等から成るピストンボディ５８には、
窒化珪素（ＳｉＪ４）等のセラミック製ピストンヘッド
５９がボルト等の固着手段６０によって固着されている
。

また、セラミック材を断熱材又は耐熱材として利用した
断熱ピストンは、第１５図に示すように、鋳鉄製のピス
トン４１に断熱ガスケット４３を介在させて窒化珪素（
ＳｉＪｎ）　、チタン酸アルミニウム（ＡｌｚＴｊＯｓ
）等のセラミック材から成るピストンヘッド部４２をメ
タルフロー４４等によって固定したものである。上記の
断熱ピストンは、例えば、実開昭５４−１０５３１２号
公報に開示されている。該断熱ピストンについては、外
周に段部を形成した耐火断熱材の上記段部の先端外周部
に０．１〜２．０ｍｍの間隙Ｓを設けて鉄又は鋳鉄系の
金属リングを嵌合させて成る燃焼室構成部材をピストン
頂部に鋳ぐるみによって装着したものである。

更に、図示していないが、断熱エンジンの燃焼室を、吸
排気ポートを備えたシリンダヘッドのヘッド下面部、及
びシリンダブロックに形成したシリンダに嵌合したシリ
ンダライナから構成し、前記ヘッド下面部と前記シリン
ダライナとを、セラミック材で構成したものであり、該
セラミック材料としては、窒化珪素（Ｓｉ３Ｎｇ）　、
炭化珪素（ＳｔＣ）、ジルコニア（ＰＳＺ）　、チタン
酸アルミニウム（＾１ｔＴｉｅｓ）等のセラミック材が
使用されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、上記のようなセラミック材を断熱材又は
耐熱材として利用するピストン等の断熱エンジン部材に
おいて、断熱特性を十分に得ることは極めて困難なこと
である。セラミック材が燃焼室側の高温に晒される状態
であり、そのため熱ショックを受け、セラミック材の強
度上の問題がある。また、断熱のため壁面のセラミック
材の厚さを厚くすると、熱容量が大きくなり、吸入工程
時に吸入空気が燃焼室から多く受熱して高温になり、吸
入効率が低下して空気が吸入されな（なるという現象が
生じる反面、膨張工程では断熱性を同上させなければな
らないという問題がある。

ところで、第１５図、或いは実開昭５４−１０５３１２
号公報等に開示されたような断熱ピストンについては、
燃焼室の壁面を通じて燃焼ガスの熱エネルギーを逃がさ
ないため、ピストンヘッド部４２を熱伝導率の低いセラ
ミック材で構成されている。セラミック材料としては、
窒化珪素（Ｓｉ３Ｎ４）、炭化珪素（ＳｉＣ）等が使用
されている。上記断熱ピストンは、従来のアルミニウム
類又は鋳鉄製のピストンに比較して、熱伝導率は１／４
〜１／４０倍に低くなり、ピストンヘッドの壁面からの
燃焼ガスの熱エネルギーの逃げを防止している。

しかしながら、燃焼ガスの温度は、２０００℃近くの高
温であり、この温度領域では、赤外線即ち輻射による熱
伝達の割合が大きくなる。しかも、燃焼室側の表面がセ
ラミック材で製作されている断熱ピストンと従来のアル
ミニウム類又は鋳鉄製のピストンとを比較すると、セラ
ミック材は金属材よりも輻射による熱伝達が大きく、従
って、燃焼ガスの熱エネルギーはかえってピストン自体
に多く伝わることになる。第６図において、鋳鉄（ＦＣ
）、窒化珪素（ＳｉｓＮ４）及びチタン酸アルミニウム
（Ａｌ□Ｔｉ０５）の各材料に対して、レーザによって
０．５に一レーザ照射で加熱した場合に、各材料が温度
上昇したデータを示している。このグラフから、セラミ
ック材料が金属材料よりも明らかに輻射による熱伝達が
大きいことが分かる。

また、第１４図に示されたヘッドライナ３８は、燃焼室
３０を構成するものであり、該燃焼室３０の壁面から燃
焼ガスの熱エネルギーを逃がさないため、窒化珪素（Ｓ
ｉｉＮ４）　、炭化珪素（ＳｉＣ）等のセラミック材で
形成されているが、該ヘッドライナ３８では、燃焼ガス
の接触による熱の逃げは高温領域では小さ（、上記と同
様に、輻射による熱伝達即ち熱吸収が大きいため、金属
材料で燃焼室を構成したものよりも不利になる。このこ
とは、前掲特開昭５９−１２２７６５号公報に開示され
た断熱エンジンにおけるヘッドライナ５１及びシリンダ
ライナ５４についても同様な問題点がある。

更に、上記したヘッド下面部とシリンダライナとを、セ
ラミック材で構成したものについては、上記と同様に、
高温領域では、燃焼ガスの接触による熱伝達よりも、輻
射による放熱の方が多くなる。従って、燃焼ガスの接触
による放熱を対象にした従来のセラミック材から成る燃
焼室では、断熱効果を余り期待できないばかりか、金属
材から成る燃焼室に比較すると、セラミック材の方が輻
射による熱吸収が大きいため、高温領域ではかえって不
利になるということになる。

この発明の目的は、上記の課題を解決することであり、
ピストンのピストンヘッド部、吸排気ポートを形成した
シリンダヘッドのヘッド下面部、及びシリンダブロック
のシリンダに嵌合したシリンダライナ等から構成される
燃焼室の構造を、燃焼ガスの赤外線を封じ込むことがで
きるように構成し、高温領域における燃焼ガスの熱エネ
ルギーが輻射によって燃焼室の壁１面から逃げるのを防
止することができるエンジンの構造を提供することであ
る。

〔課題を解決するための手段〕

この発明は、上記の目的を達成するために、次のように
構成されている。即ち、この発明は、燃焼室を構成する
ピストンのピストンヘッド部の壁面、吸排気ポートを形
成したシリンダヘッドのヘッド下面部の壁面、及びシリ
ンダブロックのシリンダに嵌合したシリンダライナの壁
面の少なくとも１つの壁面に鏡面層を形成したことを特
徴とするエンジンの構造に関する。

また、前記ピストンヘッド部を鋳鉄、アルミニウム等の
金属材、或いはセラミック材から形成し、該ピストンヘ
ッド部の前記燃焼室側に前記鏡面層を形成したものであ
る。

又は、前記鏡面層の前記燃焼室側に低熱伝導性の透明セ
ラミック製薄膜を形成したものである。

或いは、前記鏡面層と前記ピストンヘッド部との間に低
熱伝導性の断熱材を配置したものである。

又は、前記鏡面層と前記ピストンヘッド部との間に熱膨
張緩衝材を配置したものである。

また、前記ヘッド下面部と前記シリンダライナのライナ
上部とを一体構造に構成したヘッドライナを鋳鉄、アル
ミニウム等の金属材、或いはセラミック材から形成し、
咳へ・ノドライナの内壁面に前記鏡面層を形成したもの
である。

又は、前記ヘッドライナの前記鏡面層の前記燃焼室側に
透明セラミック製薄膜を形成したものである。

また、前記ヘッドライナの前記鏡面層の前記燃焼室側に
低熱伝導性の透明セラミック製薄膜を形成したものであ
る。

或いは、前記鏡面層と前記ヘッドライナとの間に低熱伝
導性の断熱材を配置したものである。

又は、前記鏡面層と前記ヘッドライナとの間に熱膨張緩
衝材を配置したものである。

或いは、前記シリンダライナを鋳鉄、アルミニウム等の
金属材、或いはセラミック材から形成し、該シリンダラ
イナの前記燃焼室側に前記鏡面層を形成したものである
。

また、前記シリンダヘッドに形成した前記吸排気ポート
に配設した金属材又はセラミックスから成る吸排気バル
ブのバルブヘッドの燃焼室側壁面に鏡面層を形成したも
のである。

〔作用〕 この発明によるエンジンの構造は、以上のように構成さ
れており、次のように作用する。即ち、この発明は、燃
焼室の全面或いは一部の壁面に鏡面層を形成したので、
高温の燃焼ガスの輻射による熱エネルギー即ち赤外線は
前記鏡面層で反射によって遮断され燃焼室内に封じ込め
られ、燃焼室壁体への熱の吸収が防止される。

また、前記鏡面層の前記燃焼室側に低熱伝導性の透明セ
ラミック製薄膜を形成したので、燃焼室壁面に燃焼ガス
が接触して該燃焼室壁面からの熱の逃げを防止でき、高
い断熱効果を得ることができ、且つ燃焼ガスによる腐食
を防止する。

更に、前記鏡面層と前記ヘッドライナとの間に低熱伝導
性の断熱材を介在したので、燃焼室壁面に燃焼ガスが接
触して該燃焼室壁面からの熱の逃げを防止でき、−層高
い断熱効果を得ることができる。

また、前記鏡面層と前記ヘッドライナとの間に熱膨張緩
衝材を介在したので、表面に位置するセラミック材と燃
焼室壁体の鋳鉄、アルミニウム等の金属材との間の熱膨
張差、特に径方向の熱膨張差を緩和させ、それによって
各部材間に発生する剪断破壊を防止することができる。

〔実施例〕

以下、図面を参照して、この発明によるエンジンの構造
の実施例を詳述する。ここで、以下に説明する各図面に
おいて、ピストンのピストンへ・ノド部、吸排気ポート
を形成したシリンダヘッドのヘッド下面部、ライナ上部
及びシリンダライナから成る燃焼室を構成する壁面部位
の部品が同一の材料から成るものについては、同一の符
号を付し、重複する説明を省略する。

第１図には、この発明によるエンジンの構造における燃
焼室壁面の一部を構成するピストンの一例が示されてい
る。このピストン１は、鋳鉄ＦＣ。

アルミニウムＡ１等の金属材から構成されたピストンヘ
ッド部７とピストンリング溝９が形成されたピストンス
カート部８から形成され、該ピストンヘッド部７の燃焼
ガスに晒される燃焼室側の壁面に鏡面層６が形成されて
いる。この鏡面１ｉ６は、ピストンヘッド部７の鋳鉄Ｆ
Ｃ，アルミニウムＡ１等の金属材の表面を鏡面研磨する
こと、又はピストンヘッド部７の鋳鉄ＦＣ、アルミニウ
ムＡ１等の金属材の表面にクロムＣｒ等の金属材料を蒸
着することによって形成することができる。ピストンヘ
ッド部７の燃焼室側の壁面を鏡面化することによって、
燃焼ガスが有する赤外線を鏡面層６で反射し、該赤外線
を燃焼室内に封じ込め、輻射熱による燃焼室壁面からの
熱の逃げを防止することができる。

次に、第２図を参照して、この発明によるエンジンの構
造におけるピストンの別の例を説明する。

このピストン２は、第１図に示すピストン１と比較して
、鏡面層６の燃焼室側に透明なセラミック材から成る薄
膜１０を形成した構成以外は同一の構成である。セラミ
ック製薄膜１０は、鏡面層６に対してセラミック材から
成る化学蒸着（ＣＶＤ）によって鏡面］ｉｉ６に接合で
きる。鏡面層６の燃焼室側に透明なセラミック製薄膜１
０を接合することによって、燃焼ガスによる鏡面層６の
腐食を防止できると共に、燃焼ガスが有する赤外線はセ
ラミック製薄膜１０を透過するが、鏡面層６において反
射され、上記と同様に、燃焼ガスの赤外線を燃焼室内に
封じ込め、輻射熱による燃焼室壁面からの熱の逃げを防
止することができる。

更に、第３図を参照して、この発明によるエンジンの構
造におけるピストンの更に別の例を説明する。このピス
トン３は、第２図に示すピストン２と比較して、透明な
セラミック材が低熱伝導性の材料から成る薄膜１１を形
成した構成以外は同一の構成である。この低熱伝導性の
透明なセラミック製薄膜１１は、窒化珪素（ＳｉＪ４）
等の低熱伝導性のセラミック材を鏡面Ｎ６に化学蒸着（
ＣＶＤ）によって鏡面層６に接合できる。このピストン
３は、上記と同様に、セラミック製薄膜１１が燃焼ガス
による鏡面層６の腐食を防止できると共に、燃焼ガスの
接触による熱伝達で燃焼室壁面からの熱エネルギーの逃
げを防止でき、しかも燃焼ガスが有する赤外線はセラミ
ック製Ｆｊｉｌ！Ｊｌｌを透過するが、鏡面層６におい
て反射され、燃焼ガスの赤外線を燃焼室内に封じ込め、
輻射熱による燃焼室壁面からの熱の逃げを防止すること
ができる。

また、第４図を参照して、この発明によるエンジンの構
造におけるピストンの他の例を説明する。

このピストン４は、第１図に示すピストンｌと比較して
、鏡面Ｎ６とピストンヘッド部７の燃焼室側との間に断
熱材１２を配置した構成以外は同一（Ｄ＋Ｒ成である。

この断熱材１２は、チタン酸アルミニウム（ＡｌｇＴｉ
Ｏｓ）等の低熱伝導性の断熱材料から成り、該断熱材１
２の燃焼室壁面の表面にクロムＣｒ等の金属材料を蒸着
すること等によって、断熱材１２の表面に鏡面層６を形
成することができる。このピストン４については、鏡面
層６によって燃焼ガスが有する赤外線は反射され、上記
と同様に、燃焼ガスの赤外線を燃焼室内に封じ込め、輻
射熱による燃焼室壁面からの熱の逃げを防止することが
でき、また、低熱伝導性の断熱材１２によって燃焼ガス
の接触による熱伝導によって燃焼室壁面から逃げる熱を
遮断し、燃焼室内に封じ込める。

また、第５図を参照して、この発明によるエンジンの構
造におけるピストンの更に他の例を説明する。このピス
トン５は、第２図に示すピストン２と比較して、鏡面層
６とピストンヘッド部７との間に緩衝材１３を配置した
構成以外は同一の構成である。緩衝材１３は、インコロ
イ等の熱膨張緩衝材料から成り、ピストンヘッド部７に
摩擦圧接等によって接合できる。更に、緩衝材１３の燃
焼室側壁面に鏡面層６を形成するには、緩衝材１３の表
面を鏡面研磨すること、又は緩衝材１３の表面にクロム
Ｃｒ等の金属材料を蒸着すること等によって形成するこ
とができる。また、鏡面層６に対してセラミック材から
成る化学蒸着（ＣＶＤ）によって、透明なセラミック製
薄膜１０を鏡面層６に接合できる。鏡面Ｎ６の燃焼室側
に透明なセラミック製薄膜１０を接合することによって
、燃焼ガスによる鏡面Ｎ６の腐食を防止できると共に、
燃焼ガスが有する赤外線はセラミックＷＦＩ膜１０を透
過するが、鏡面層６において反射され、上記と同様に、
燃焼ガスの赤外線を燃焼室内に封じ込め、輻射熱による
燃焼室壁面からの熱の逃げを防止することができ、しか
も緩衝材１３によってセラミック製ＴｆＪＨ！１０とピ
ストンヘッド部７との熱膨張差、即ちピストン５の径方
向の熱膨張差を緩和することができる。

更に、図示していないが、この発明によるエンジンの構
造の別の実施例として、ピストンをピストンヘッド部と
ピストンスカート部から構成し、該ピストンヘッド部の
上面側に、例えば、薄肉の外周リング等によって窒化珪
素、炭化珪素等のセラミック製の薄肉板材を配置し、該
薄肉板材とピストンヘッド部との間に形成される空所に
チタン酸アルミニウム、チタン酸カリウムウィスカーア
ルミナファイバー等の低熱伝導性の断熱材、断熱空気層
等から成る断熱層を形成する。このようなピストンに対
して、燃焼ガスに晒されるセラミック製薄肉板材の燃焼
室側壁面に鏡面層を形成することもできる。この場合に
、薄肉板材の燃焼室側壁面に鏡面層を形成するには、上
記と同様に、薄肉板材の表面を鏡面研磨すること、又は
薄肉板材の表面にクロムＣｒ等の金属材料を蒸着するこ
と等によって形成することができる。

又は、図示していないが、この発明によるエンジンの構
造の更に別の実施例として、第１５図に示すようなタイ
プのピストンのピストンヘッド部４２の燃焼室側に面す
る壁面に鏡面層を形成してもよいことは勿論である。

次に、この発明によるエンジンの構造において、燃焼室
を構成するヘッドライナの実施例について説明する。こ
こでいうヘッドライナは、第７図に示すように、シリン
ダヘッド１４のヘッド下面部１９とシリンダライナ上部
１８とを一体構造に構成したものである。

まず、第７図を参照して、ヘッドライナ１７の一実施例
を説明する。このヘッドライナ１７は、吸排気弁２２が
配設される吸排気ポート２８を備えており、シリンダへ
ソド１４に形成した筒状穴部に断熱ガスケント２５．２
６及び断熱層２７を介して嵌合されている。シリンダブ
ロック１６に形成したシリンダには、シリンダライナ２
４が嵌合されている。シリンダライナ２４及びシリンダ
ライナ上部１８で形成されるシリンダ内には、ピストン
２３が往復運動するものである。このヘッドライナ１７
は、鋳鉄ＦＣ，アルミニウムＡ１等の金属材から形成さ
れ、該ヘッドライナ１７の燃焼ガスに晒される燃焼室１
５例の壁面に鏡面層６が形成されている。この鏡面層６
は、ヘッドライナ１７の鋳鉄ＦＣ，アルミニウムＡＩ等
の金属材の表面を鏡面研磨すること、又はヘッドライナ
１７の鋳鉄ＦＣ，アルミニウムＡ１等の金属材の表面に
クロムＣｒ等の金属材料を蒸着することによって形成す
ることができる。ヘッドライナ１７の燃焼室１５側の壁
面を鏡面化することによって、燃焼ガスが有する赤外線
を鏡面層６で反射し、該赤外線を燃焼室１５内に封じ込
め、輻射熱による燃焼室１５壁面からの熱の逃げを防止
することができる。

次に、第８図を参照して、この発明によるエンジンの構
造におけるヘッドライナの別の例を説明する。このヘッ
ドライナ１７は、第７図に示すヘッドライナ１７と比較
して、鏡面層６の燃焼室側に透明なセラミック材から成
る１ｌ１１１０を形成した構成以外は同一の構成である
。セラミック製薄膜１０は、鏡面層６に対してセラミッ
ク材から成る化学蒸着（ＣＶ　Ｄ）によって鏡面層６に
接合できる。鏡面層６の燃焼室側に透明なセラミ・２り
極薄１１１１０を接合することによって、燃焼ガスによ
る鏡面層６の腐食を防止できると共に、燃焼ガスが有す
る赤外線はセラミック製薄膜１０を透過するが、鏡面層
６において反射され、上記と同様に、燃焼ガスの赤外線
を燃焼室内に封じ込め、輻射熱による燃焼室壁面からの
熱の逃げを防止することができる。

更に、第９図を参照して、この発明によるエンジンの構
造におけるヘッドライナの更に別の例を説明する。この
ヘッドライナ１７は、第８図に示すヘッドライナ１７と
比較して、透明なセラミック材が低熱伝導性の材料から
成る薄膜１１を形成した構成以外は同一の構成である。

この低熱伝導性の透明なセラミック製薄膜１１は、窒化
珪素（Ｓｉ３Ｎ４）等の低熱伝導性セラミック材を鏡面
層６に化学蒸着（ＣＶＤ）することによって鏡面層６に
接合できる。このヘッドライナ１７は、上記と同様に、
セラミック製薄膜１１が燃焼ガスによる鏡面Ｎ６の腐食
を防止できると共に、燃焼ガスの接触による熱伝達で燃
焼室壁面からの熱エネルギーの逃げを防止でき、しかも
燃焼ガスが有する赤外線はセラミック製薄膜１１を透過
するが、鏡面層６において反射され、燃焼ガスの赤外線
を燃焼室内に封じ込め、輻射熱による燃焼室壁面からの
熱の逃げを防止することができる。

次に、第１０図を参照して、この発明によるエンジンの
構造におけるヘッドライナの他の例を説明する。このヘ
ッドライナ２０は、第７図に示すヘッドライナ１７と比
較して、ヘッドライナを構成する材料がセラミック材か
ら成る構成以外は同一の構成である。このヘッドライナ
２０は、窒化珪素（Ｓｔ：＋Ｎａ）　、炭化珪素（Ｓｉ
Ｃ）等のセラミック材で形成され、ヘッド下面部２１と
シリンダライナ上部２９を一体構造に構成したものであ
る。鏡面層６は、セラミック製ヘッドライナ２０の内壁
面に対して、例えば、ヘッドライナ２０の表面にりロム
Ｃｒ等の金属材料を蒸着すること等によって形成するこ
とができる。ヘッドライナ２０をセラミック材で構成す
ることによって、燃焼ガスの壁面との接触によって熱伝
達される熱の逃げを防止し、該ヘッドライナ２０の内壁
面に接合した鏡面層６によって燃焼ガスが有する赤外線
は反射され、上記と同様に、燃焼ガスの赤外線を燃焼室
内に封じ込め、輻射熱による燃焼室壁面からの熱の逃げ
を防止することができる。

また、第１１図を参照して、この発明によるエンジンの
構造におけるヘッドライナの更に他の例を説明する。こ
のヘッドライナ１７は、第７図に示すヘッドライナ１７
と比較して、鏡面層６とピストンヘッド部７の燃焼室側
との間に断熱材１２を配置した構成以外は同一の構成で
ある。この断熱材１２は、チタン酸アルミニウム（＾ｈ
Ｔｉｏｓ）等の低熱伝導性の断熱材料から成り、該断熱
材１２の燃焼室壁面の表面にクロムＣｒ等の金属材料を
蒸着すること等によって、断熱材１２の表面に鏡面層６
を形成することができる。この−・ラドライナ１７につ
いては、鏡面層６によって燃焼ガスが有する赤外線は反
射され、上記と同様に、燃焼ガスの赤外線を燃焼室内に
封じ込め、輻射熱による燃焼室壁面からの熱の逃げを防
止することができ、また、低熱伝導性の断熱材１２によ
って燃焼ガスの接触による熱伝導によって燃焼室壁面か
ら逃げる熱を遮断し、燃焼室内に封じ込める。

また、第１２図を参照して、この発明によるエンジンの
構造におけるヘッドライナの別の例を説明する。このヘ
ッドライナ１７は、第８図に示すヘッドライナ１７と比
較して、鏡面層６とピストンヘッド部７との間に緩衝材
１３を配置した構成以外は同一の構成である。緩衝材１
３は、インコロイ等の熱膨張緩衝材料から成り、ヘッド
ライナ１７の内壁面に圧入等によってヘッドライナ１７
に固着できる。更に、緩衝材１３の燃焼室側壁面に鏡面
Ｎ６を接合するには、緩衝材１３の表面を鏡面研磨する
こと、又はヘッドライナ１７の内壁面に固定した緩衝材
１３の内壁面にクロムＣｒ等の金属材料を蒸着すること
等によって形成することができる。また、鏡面層６に対
してセラミック材から成る化学蒸着（ＣＶＤ）によって
、透明なセラミック製薄膜１０を鏡面層６に接合できる
。

鏡面Ｎ６の燃焼室側に透明なセラミック製薄膜１０を接
合することによって、燃焼ガスによる鏡面層６の腐食を
防止できると共に、燃焼ガスが有する赤外線はセラミッ
ク製薄膜１０を透過するが、鏡面層６において反射され
、上記と同様に、燃焼ガスの赤外線を燃焼室内に封じ込
め、輻射熱による燃焼室壁面からの熱の逃げを防止する
ことができ、しかも緩衝材１３によってセラミック製薄
膜１０とピストンヘッド部７との熱膨張差を緩和するこ
とができる。

次に、第１３図を参照して、この発明によるエンジンの
構造の他の実施例を説明する。第１３図において、この
発明によるエンジンの構造における燃焼室１５の一実施
例が示されている。シリンダブロック１６に形成された
シリンダ１６Ａにはシリンダライナ２４が嵌合され、該
シリンダブロック１６にはシリンダヘッド１４が断熱ガ
スケット２５を介して固定されている。シリンダヘッド
１４には吸排気ポート２８が形成され、該吸排気ポート
２８には動弁機構によって上下運動する吸排気バルブ２
２が配設されている。燃焼室１５は、ピストン１のピス
トンヘッド部７、シリンダヘッド１４のヘッド下面、及
びシリンダライナ２４から構成されており、この燃焼室
１５の内壁面に鏡面層６が形成されている。この場合に
、シリンダライナ２４を構成する材料は、鋳鉄、アルミ
ニウム等の金属材、或いは窒化珪素、炭化珪素等のセラ
ミックスで形成することができ、シリンダライナ２４の
内周面に対する鏡面層６は上記と同様に形成することが
できる。即ち、鏡面層６は、ピストン１を構成するピス
トンヘッド部７の燃焼ガスに晒される面、シリンダヘッ
ド１４の燃焼ガスに晒されるヘッド下面、シリンダライ
ナ２４の内壁面即ちピストン１が摺動する内壁面、及び
吸排気バルブ２２のバルブへラド２２Ａの燃焼ガスに晒
される面にそれぞれ形成されている。これらの鏡面層６
は、上記と同様に種々の方法で形成することができ、例
えば、燃焼室１５側の各壁面の表面を鏡面研磨すること
、或いは各壁面にクロムＣｒ等の金属材料を蒸着するこ
とによって形成することができる。上記のように、燃焼
室１５の内壁面の全域にわたって鏡面層６を形成するこ
とによって、燃焼ガスの赤外線を燃焼室工５内に封じ込
めることができ、燃焼室１５を構成する壁面から燃焼ガ
スの熱即ち輻射熱が逃げるのを防止でき、特に、高温領
域での断熱効果を向上させることができる。

〔発明の効果〕

この発明によるエンジンの構造は、以上のように構成さ
れているので、次のような特有の効果を有する。即ち、
この発明は、燃焼室を構成するピストンのピストンヘッ
ド部の壁面、吸排気ポートを形成したシリンダヘッドの
ヘッド下面部の壁面、及びシリンダブロックのシリンダ
に嵌合したシリンダライナの壁面の少なくとも１つの壁
面を鏡面層を形成したので、高温の燃焼ガスの輻射によ
る熱エネルギー即ち赤外線は前記鏡面層で反射されて燃
焼室壁体への熱伝達が遮断され、前記燃焼室内に封じ込
められ、燃焼室壁体への熱の吸収が防止される。従って
、特に、高温領域における輻射熱の熱エネルギーは燃焼
室壁体を通じて逃げることがなく、前記燃焼室について
高い断熱効果を得ることができる。

また、前記ピストンヘッド部又は前記ヘッドライナに形
成した前記鏡面層の前記燃焼室側に透明セラミック製薄
膜を形成したので、前記鏡面層が燃焼ガスによって腐食
されることがなく、常に前記鏡面層で良好な断熱効果を
確保することができる。

また、前記ピストンヘッド部又は前記ヘッドライナに形
成した前記鏡面層の前記燃焼室側に低熱伝導性の透明セ
ラミック製薄膜を形成したので、燃焼室壁面に対して燃
焼ガスが接触して該接触面からの熱の逃げを防止でき、
−ｉ高い断熱効果を得ることができ、更に上記のように
前記鏡面層に対して燃焼ガスによる腐食防止の効果を得
ることができる。

更に、前記鏡面層と前記ピストンヘッド部又は前記ヘッ
ドライナとの間に低熱伝導性の断熱材を介在させたので
、燃焼室壁面に対して燃焼ガスが接触して燃焼室壁体か
らの熱の逃げを防止でき、−層高い断熱効果を得ること
ができる。

また、前記鏡面層と前記ピストンヘッド部又は前記ヘッ
ドライナとの間に熱膨張緩衝材を介在させたので、表面
に位置するセラミック材と燃焼室壁体の鋳鉄、アルミニ
ウム等の金属材との間の熱膨張差を緩和させることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明によるエンジンの構造におけるピスト
ンの一実施例を示す断面図、第２図はピストンの別の実
施例を示す断面図、第３図はピストンの更に別の実施例
を示す断面図、第４図はピストンの他の実施例を示す断
面図、第５図はピストンの更に他の実施例を示す断面図
、第６図はレーザ照射時の各材料の温度状態を示すグラ
フ、第７図はこの発明によるエンジンの構造におけるヘ
ッドライナの一実施例を示す断面図、第８図はヘッドラ
イナの別の実施例を示す断面図、第９図はヘッドライナ
の更に別の実施例を示す断面図、第１０図はヘッドライ
ナの他の実施例を示す断面図、第１１図はヘッドライナ
の更に他の実施例を示す断面図、第１２図はヘッドライ
ナの別の実施例を示す断面図、第１３図はこの発明によ
るエンジンの構造の別の実施例を示す断面図、第１４図
は従来の断熱エンジンの一例を示す断面図、第１５図は
従来の断熱エンジンにおけるピストンの一例を示す断面
図、及び第１６図は従来の断熱エンジンの別の例を示す
断面図である。 １．２，３，４．５−−−・・ピストン、６−　・・鏡
面層、７−・−ピストンヘッド部、８−・・・・ピスト
ンスカート部、１０−・−・−透明セラミック製薄膜、
１１・−・・−低熱伝導性の透明セラミック製薄膜、１
２−・断熱材、１３−一−−−−−熱膨張緩衝材、１５
−・・・・−燃焼室、１７・−−−−一−ヘッドライナ
（鋳鉄ＦＣ製）、１８−・・・・−シリンダライナ上部
、１９−・−・ヘッド下面部、２０−・−へンドライナ
（セラミック製）、２１ヘッド下面部、２２−一一一一
・−吸排気バルブ、２８・・−吸排気ポート、２９ シリンダライナ上部。

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. （１）燃焼室を構成するピストンのピストンヘッド部の
   壁面、吸排気ポートを形成したシリンダヘッドのヘッド
   下面部の壁面、及びシリンダブロックのシリンダに嵌合
   したシリンダライナの壁面の少なくとも１つの壁面に鏡
   面層を形成したことを特徴とするエンジンの構造。
2. （２）前記ピストンヘッド部の前記鏡面層の前記燃焼室
   側に透明セラミック製薄膜を形成したことを特徴とする
   請求項１に記載のエンジンの構造。
3. （３）前記透明セラミック製薄膜は低熱伝導材であるこ
   とを特徴とする請求項２に記載のエンジンの構造。
4. （４）前記ピストンヘッド部と前記鏡面層との間に低熱
   伝導性の断熱材を配置したことを特徴とする請求項１に
   記載のエンジンの構造。
5. （５）前記ピストンヘッド部と前記鏡面層との間に熱膨
   張緩衝材を配置したことを特徴とする請求項１に記載の
   エンジンの構造。
6. （６）前記ヘッド下面部と前記シリンダライナのライナ
   上部とを一体構造に構成したヘッドライナの内壁面に前
   記鏡面層を配置したことを特徴とする請求項１に記載の
   エンジンの構造。
7. （７）前記ヘッドライナの前記鏡面層の前記燃焼室側に
   透明セラミック製薄膜を配置したことを特徴とする請求
   項６に記載のエンジンの構造。
8. （８）前記透明セラミック製薄膜は低熱伝導材であるこ
   とを特徴とする請求項７に記載のエンジンの構造。
9. （９）前記ヘッドライナと前記鏡面層との間に低熱伝導
   性の断熱材を配置したことを特徴とする請求項６に記載
   のエンジンの構造。
10. （１０）前記ヘッドライナと前記鏡面層との間に熱膨張
    緩衝材を配置したことを特徴とする請求項６に記載のエ
    ンジンの構造。
11. （１１）前記シリンダライナを金属材から形成し、該シ
    リンダライナの前記燃焼室側に前記鏡面層を形成したこ
    とを特徴とする請求項１に記載のエンジンの構造。
12. （１２）前記シリンダライナをセラミック材から形成し
    、該シリンダライナの前記燃焼室側に前記鏡面層を形成
    したことを特徴とする請求項１に記載のエンジンの構造
    。
13. （１３）前記シリンダヘッドに形成した前記吸排気ポー
    トに配設する吸排気バルブのバルブヘッドの燃焼室側壁
    面に鏡面層を形成したことを特徴とする請求項１に記載
    のエンジンの構造。