JPH0218299Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は断熱性を備えた内燃機関に関するもの
である。

近年、断熱性に優れたセラミツクスをシリンダ
に用いて熱効率の向上を図ることが、例えば実開
昭54−85206号などにおいて提案されている。し
かし、熱効率をさらに向上するために、燃焼室の
ほぼ全部をセラミツクス材料をもつて形成する
と、普通の材料をもつて構成される排気弁と弁座
との熱膨張率の差により、排気ポートの気密性や
排気ポートの開閉時期が変化するばかりでなく、
破損する恐れもある。

本考案の目的は、通常の排気弁の材料とほぼ同
じ熱膨張率をもつセラミツクスからなる弁座を用
いることにより上述の問題を解消し得る断熱機関
を提供することにある。

このため、本考案の構成はシリンダヘツドの下
半部に円筒部を形成し、該円筒部にセラミツクス
材料からなるカツプ状のヘツドライナを嵌合支持
し、該ヘツドライナの上端壁に穴を設け、排気弁
とほぼ同じ熱膨張率を有するセラミツクス材料か
らなる弁座を前記穴に挿通し、かつ前記弁座の端
部フランジを前記シリンダヘツドの円筒部の内端
壁と前記ヘツドライナの上端壁との間に挟持した
ものである。

本考案を実施例に基づいて説明すると、第１図
に示すように、本考案に係る断熱機関はアルミニ
ウムなどからなるシリンダヘツド５と、シリンダ
ブロツク７と、シリンダヘツド５の内部に配置さ
れかつセラミツクスからなるヘツドライナ１と、
前記ヘツドライナ１の円筒部に嵌合されかつセラ
ミツクスからなる上端部１２を有するピストン４
とから構成される。

シリンダブロツク７の円筒部１５にはシリンダ
ライナ８が嵌装され、この端部フランジ８ａがシ
リンダブロツク７の上端面に重合される。フラン
ジ８ａの周囲にガスケツト９が配置され、このガ
スケツト９の上側にシリンダヘツド５およびヘツ
ドライナ１が重合され、図示してないボルトによ
つてシリンダブロツク７と結合される。

シリンダヘツド５の下半部には円筒部２２が形
成され、これに断熱材８によつて空隙を存してカ
ツプ状のヘツドライナ１が支持される。ヘツドラ
イナ１の上端壁には穴２５が設けられ、これにヘ
ツドライナ１と異なるセラミツクスから形成され
た弁座１６が挿通支持される。

ピストン４は好ましくはアルミニウムからなる
下半部分ないし本体１１と、セラミツクスからな
る上端部１２とから構成され、これらは緩衝結合
材１０を介して互いに結合される。すなわち、ピ
ストン本体１１の上端部には小径部分４ａが形成
され、かつほぼ中央部にくぼみ１９が形成され
る。一方、上端部１２は上面中央部に燃料が集中
して噴射される燃焼室ないしくぼみ１３が設けら
れるとともに、下面にピストン本体１１の小径部
４ａと十分隙間をもつて嵌合する円筒部１２ａが
形成され、この円筒部１２ａの内端壁中央部に先
端側が太くなつている突部２０が設けられる。

緩衝結合材１０はステンレスなどの網状体にカ
ーボン粉末などを充填して構成され、円筒部１２
ａと小径部４ａとの間に挟まれ、かつセラミツク
スをもつて予備成形された上端部１２および本体
１１と一体的に焼成して結合される。同時にピス
トン本体１１のくぼみ１９に上端部１２の突部２
０が埋め込まれる。

上端部１２の寸法（厚さ）はピストン４の上死
点から下死点までの往復運動に対して上端部１２
が常にヘツドライナ１に摺接し、上端部１２の上
面がヘツドライナ１からシリンダライナ８まで下
らないような寸法とされる。具体的には、ヘツド
ライナ１のシリンダ部の長さはピストン４の上面
が上死点から約120゜まで移動するストロークとす
ることが好ましい。通常120゜を超えると排気ポー
トが開き、燃焼室２の温度が急に低下するから、
ヘツドライナ１をそれ以上長くしてもあまり意味
がない。

本考案によれば、弁座１６をヘツドライナ１に
固定支持するために、シリンダヘツド５の円筒部
２２の内端壁に排気通路１７を取り囲むように円
筒状のくぼみ２１が形成される。弁座１６の端部
フランジ１６ａがくぼみ２１に嵌合されるととも
に、ヘツドライナ１の上端壁に重合される。弁座
１６の下端面には円錐面が形成され、これにシリ
ンダヘツド５にステム６ａを支持された排気弁６
が離接し、排気通路１７を開閉するようになつて
いる。図示してないが、吸気弁についてもほぼ同
様に構成される。

弁座１６は通常使用される排気弁６と熱膨張率
がほぼ等しいセラミツクス、例えばパーシヤルス
タビライズドジルコニアをもつて形成される。し
たがつて、ヘツドライナ１とは熱膨張率を異にす
るので、弁座１６は隙間１４を存してヘツドライ
ナ１の穴２５に挿通され、フランジ１６ａをシリ
ンダヘツド５のくぼみ２１に嵌合固定し、かつシ
リンダヘツド５とヘツドライナ１の上端壁との間
に挟持される。

本考案は上述のように構成することによつて、
カツプ状のヘツドライナ１とピストン４の上端部
１２との間にセラミツクスからなるくぼみ１３を
含む燃焼室２が構成されるので、燃焼室２の断熱
性が向上し、外部へ放出される熱損失が少なくな
り、燃焼熱が有効にピストン４の運動エネルギに
変換される。

本考案によれば、弁座１６は排気弁６の材質と
の関係で、排気弁と熱膨張率がほぼ等しいセラミ
ツクスで形成され、フランジ１６ａをシリンダヘ
ツド５とヘツドライナ１との間に挟持し、先端部
をヘツドライナ１に設けた穴２５から燃焼室２へ
臨むように構成したので、ヘツドライナ１と同様
の耐摩耗性および耐熱性が得られるとともに、燃
焼室の断熱性が損われない。つまり、弁座１６が
セラミツクスで構成されるから、弁座１６として
の耐摩耗性が得られ、かつヘツドライナ１との間
に隙間１６が設けられるから、熱膨張などによる
損傷を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係る断熱機関の正面断面図で
ある。 ２：燃焼室、４：ピストン、５：シリンダヘツ
ド、６：排気弁、７：シリンダブロツク、８：ガ
スケツト、１０：ピストンの上端部、１３：くぼ
み、１６：弁座、１７：排気通路、１８：断熱
材、２２：円筒部。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. シリンダヘツドの下半部に円筒部を形成し、該
   円筒部にセラミツクス材料からなるカツプ状のヘ
   ツドライナを嵌合支持し、該ヘツドライナの上端
   壁に穴を設け、排気弁とほぼ同じ熱膨張率を有す
   るセラミツクス材料からなる弁座を前記穴に挿通
   し、かつ前記弁座の端部フランジを前記シリンダ
   ヘツドの円筒部の内端壁と前記ヘツドライナの上
   端壁との間に挟持したことを特徴とする断熱機
   関。