JPH0310004B2 - - Google Patents
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- JPH0310004B2 JPH0310004B2 JP58139923A JP13992383A JPH0310004B2 JP H0310004 B2 JPH0310004 B2 JP H0310004B2 JP 58139923 A JP58139923 A JP 58139923A JP 13992383 A JP13992383 A JP 13992383A JP H0310004 B2 JPH0310004 B2 JP H0310004B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- metal
- chamber
- sintered body
- insulator
- sub
- Prior art date
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- Expired - Lifetime
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B19/00—Engines characterised by precombustion chambers
- F02B19/16—Chamber shapes or constructions not specific to sub-groups F02B19/02 - F02B19/10
- F02B19/165—The shape or construction of the pre-combustion chambers is specially adapted to be formed, at least in part, of ceramic material
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は内燃機関の副室に用いる断熱体に関す
る。
る。
部分安定化ジルコニア焼結体（以下「PSZ焼結
体」と略称）は準安定相である正方晶ジルコニア
を焼結体中に残留させることによつて高強度かつ
高靭性を有する材料となることが知られており、
構造材料として注目されている。加えてPSZ焼結
体は、これと同程度の強度及び靭性を有する窒化
珪素焼結体と比べて格段に優れた断熱性を備えて
いる。そこで、これをデイーゼルエンジンの副室
に断熱材として用いることによつてエンジンの燃
焼効率を高めようとする試みがなされている。
体」と略称）は準安定相である正方晶ジルコニア
を焼結体中に残留させることによつて高強度かつ
高靭性を有する材料となることが知られており、
構造材料として注目されている。加えてPSZ焼結
体は、これと同程度の強度及び靭性を有する窒化
珪素焼結体と比べて格段に優れた断熱性を備えて
いる。そこで、これをデイーゼルエンジンの副室
に断熱材として用いることによつてエンジンの燃
焼効率を高めようとする試みがなされている。
しかしながらPSZ焼結体は200℃乃至300℃の温
度範囲で前記正方晶が単斜晶に転移する性質を有
しており、この転移現象によつて強度劣化を起こ
し、耐久性を損なつているので、未だデイーゼル
エンジンの燃焼室等のエンジン部品としては実用
化されるに至つていない。
度範囲で前記正方晶が単斜晶に転移する性質を有
しており、この転移現象によつて強度劣化を起こ
し、耐久性を損なつているので、未だデイーゼル
エンジンの燃焼室等のエンジン部品としては実用
化されるに至つていない。
一般に容器の内容を加熱又は保温することによ
つて容器の内外に温度差が生じると、内壁側に圧
縮応力、外壁側に引張り応力が働くことは周知で
あるが、発明者等は鋭意検討の結果、焼結体中の
温度分布の中で上記転移現象が生じる危険温度領
域を圧縮応力場の中に存在せしめるように断熱条
件を設定することによつて、外壁側に働く引張り
応力が弱まり、PSZ焼結体の断熱材としての耐久
性が向上することを見出した。
つて容器の内外に温度差が生じると、内壁側に圧
縮応力、外壁側に引張り応力が働くことは周知で
あるが、発明者等は鋭意検討の結果、焼結体中の
温度分布の中で上記転移現象が生じる危険温度領
域を圧縮応力場の中に存在せしめるように断熱条
件を設定することによつて、外壁側に働く引張り
応力が弱まり、PSZ焼結体の断熱材としての耐久
性が向上することを見出した。
発明者等は上記の知見にもとづいて、特願昭58
−93213号発明「部分安定化ジルコニア焼結体を
用いた断熱構造」において 「部分安定化ジルコニア焼結体からなる略円筒
又は球殻形状の中空容器の内容を加熱又は保温す
る構造において、該中空容器の温度が200℃以上
である部分に働く円周応力が１Kg／mm2以上400
Kg／mm2以下の圧縮応力となつていることを特徴と
する部分安定化ジルコニア焼結体を用いた断熱構
造。」 を提案し、更に昭和58年６月10日付で、PSZ焼結
体の外周に金属を鋳造成形することによつて、
PSZ焼結体からなる断熱体の内燃機関等機械部品
への利用を可能にする発明「セラミツクスと金属
との複合体」を出願した。
−93213号発明「部分安定化ジルコニア焼結体を
用いた断熱構造」において 「部分安定化ジルコニア焼結体からなる略円筒
又は球殻形状の中空容器の内容を加熱又は保温す
る構造において、該中空容器の温度が200℃以上
である部分に働く円周応力が１Kg／mm2以上400
Kg／mm2以下の圧縮応力となつていることを特徴と
する部分安定化ジルコニア焼結体を用いた断熱構
造。」 を提案し、更に昭和58年６月10日付で、PSZ焼結
体の外周に金属を鋳造成形することによつて、
PSZ焼結体からなる断熱体の内燃機関等機械部品
への利用を可能にする発明「セラミツクスと金属
との複合体」を出願した。
本発明は上記各発明の技術思想を応用し、前記
エンジンの燃焼効率の改善と副室口金の耐熔損性
の向上とを目的とするもので、その要旨とすると
ころは部分安定化ジルコニア焼結体からなる釣鐘
状中空体の外周に常温以上700℃以下の温度範囲
で常に該部分安定化ジルコニア焼結体の熱膨脹係
数より大きく17×10-6／℃より小さい熱膨腸係数
を有する金属を鋳造成形してなる副室内壁断熱体
と該副室内壁断熱体の噴孔側開口端面にロウ付け
固着されている耐熱合金からなる副室口金とで構
成される内燃機関の副室断熱体に存する。
エンジンの燃焼効率の改善と副室口金の耐熔損性
の向上とを目的とするもので、その要旨とすると
ころは部分安定化ジルコニア焼結体からなる釣鐘
状中空体の外周に常温以上700℃以下の温度範囲
で常に該部分安定化ジルコニア焼結体の熱膨脹係
数より大きく17×10-6／℃より小さい熱膨腸係数
を有する金属を鋳造成形してなる副室内壁断熱体
と該副室内壁断熱体の噴孔側開口端面にロウ付け
固着されている耐熱合金からなる副室口金とで構
成される内燃機関の副室断熱体に存する。
以下図面にもとづいて説明する。
第１図は本発明副室断熱体の一実施例を示す断
面図である。PSZ焼結体からなる釣鐘状中空体１
の外周に金属２が鋳造成形され、頭部にはグロー
プラグ及び燃焼噴射ノズルを挿入する孔３が形成
され、副室内壁断熱体４とし、副室内壁断熱体４
の開口端面５には噴孔６を有する副室口金７がロ
ウ付け固着されている。
面図である。PSZ焼結体からなる釣鐘状中空体１
の外周に金属２が鋳造成形され、頭部にはグロー
プラグ及び燃焼噴射ノズルを挿入する孔３が形成
され、副室内壁断熱体４とし、副室内壁断熱体４
の開口端面５には噴孔６を有する副室口金７がロ
ウ付け固着されている。
本発明副室断熱体を製造するに際し、常温〜
700℃の温度範囲で前記範囲の熱膨腸係数を有す
る鋳造合金を使用する理由を述べる。
700℃の温度範囲で前記範囲の熱膨腸係数を有す
る鋳造合金を使用する理由を述べる。
すなわち、本発明副室断熱体は、金属とセラミ
ツクスとの複合体からなるものであるが、単に複
合体と称するものであつても焼バメによつて製造
する場合は本発明における鋳造成形と異なり、通
常加熱膨脹した金属部品の中に室温のセラミツク
部品を嵌合するので、セラミツクスと金属との熱
膨腸係数の差が大きくなくてもセラミツクスに圧
縮応力を加えることは容易である。これに対し、
鋳造成形によつて複合体を鋳造する場合は、金属
注湯後瞬時に金属とセラミツクスとが同温度にな
るので、上記温度範囲でセラミツクスの熱膨腸係
数より小さい熱膨腸係数を有する金属で鋳造する
と圧縮応力が加わらない。他方、本発明は内燃機
関の副室断熱体を対象としているので、その肉厚
は釣鐘状中空体の内径の1/10〜3/10としなければ
ならないが、17×10-6／℃を超える熱膨腸係数を
有する金属を用いてPSZ焼結体を鋳ぐるむと上記
の肉厚においては冷却時に生じる過大な圧縮によ
る剪断力によりPSZ焼結体が破壊するので、上記
温度範囲でPSZ焼結体のそれより大きく17×
10-6／℃以下の鋳造合金を使用しなければならな
い。
ツクスとの複合体からなるものであるが、単に複
合体と称するものであつても焼バメによつて製造
する場合は本発明における鋳造成形と異なり、通
常加熱膨脹した金属部品の中に室温のセラミツク
部品を嵌合するので、セラミツクスと金属との熱
膨腸係数の差が大きくなくてもセラミツクスに圧
縮応力を加えることは容易である。これに対し、
鋳造成形によつて複合体を鋳造する場合は、金属
注湯後瞬時に金属とセラミツクスとが同温度にな
るので、上記温度範囲でセラミツクスの熱膨腸係
数より小さい熱膨腸係数を有する金属で鋳造する
と圧縮応力が加わらない。他方、本発明は内燃機
関の副室断熱体を対象としているので、その肉厚
は釣鐘状中空体の内径の1/10〜3/10としなければ
ならないが、17×10-6／℃を超える熱膨腸係数を
有する金属を用いてPSZ焼結体を鋳ぐるむと上記
の肉厚においては冷却時に生じる過大な圧縮によ
る剪断力によりPSZ焼結体が破壊するので、上記
温度範囲でPSZ焼結体のそれより大きく17×
10-6／℃以下の鋳造合金を使用しなければならな
い。
但し、従来の副室断熱体のようにグロープラグ
と燃料噴射ノズルとをそれぞれ相異なる二つの孔
に挿入するような形状の場合は、孔間部の強度が
特に弱くなるので、上記範囲内であつても比較的
大きい熱膨腸係数を有する金属を用いて鋳造する
場合は、第１図に示す如くグロープラグと燃料噴
射ノズルとを一つの孔の挿入する形状に副室内壁
断熱体を製造するのが望ましい。
と燃料噴射ノズルとをそれぞれ相異なる二つの孔
に挿入するような形状の場合は、孔間部の強度が
特に弱くなるので、上記範囲内であつても比較的
大きい熱膨腸係数を有する金属を用いて鋳造する
場合は、第１図に示す如くグロープラグと燃料噴
射ノズルとを一つの孔の挿入する形状に副室内壁
断熱体を製造するのが望ましい。
本発明副室断熱体において、副室内壁断熱体４
の開口端面５に鋳造金属と異なる金属からなる副
室口金７をロウ付け固着する理由は、鋳造成形に
使用する金属の場合は前述の如く熱膨腸係数を考
慮しなければならないうえに湯流れ、濡れ性等の
鋳造性をも考慮して選定しなければならないが、
副金口金７に使用する金属の場合に特に考慮しな
ければならないのは口金部分が高温状態にある主
燃焼室と連接している故に耐熱性であるからであ
る。使用する耐熱合金としては、オーステナイト
系SUH31鋼、同SUH310鋼、Ni基合金
Nimonic80A、12Cr系TAF鋼などがある。
の開口端面５に鋳造金属と異なる金属からなる副
室口金７をロウ付け固着する理由は、鋳造成形に
使用する金属の場合は前述の如く熱膨腸係数を考
慮しなければならないうえに湯流れ、濡れ性等の
鋳造性をも考慮して選定しなければならないが、
副金口金７に使用する金属の場合に特に考慮しな
ければならないのは口金部分が高温状態にある主
燃焼室と連接している故に耐熱性であるからであ
る。使用する耐熱合金としては、オーステナイト
系SUH31鋼、同SUH310鋼、Ni基合金
Nimonic80A、12Cr系TAF鋼などがある。
そして開口端面５と副室口金７とをロウ付けに
より固着していることから、エンジン運転時にも
釣鐘状中空体１に鉛直方向に加わる圧縮応力が低
下するおそれがなく、PSZ焼結体の相転移に起因
する釣鐘状中空体１の耐久性劣化を防止すること
ができる。
より固着していることから、エンジン運転時にも
釣鐘状中空体１に鉛直方向に加わる圧縮応力が低
下するおそれがなく、PSZ焼結体の相転移に起因
する釣鐘状中空体１の耐久性劣化を防止すること
ができる。
本発明副室断熱体に用いるPSZ焼結体の具体的
組成については特に限定する必要はないが、安定
化剤としてのY2O3の含有量が3.5mol％を超える
ものは強度劣化の最大原因である転移現象を生じ
る正方晶が圧縮応力の大小にかかわらず比較的安
定に存在するので、本発明はY2O3含有量3.5mol
％以下の主として正方晶からなるPSZ焼結体を用
いた場合に最も効果的である。
組成については特に限定する必要はないが、安定
化剤としてのY2O3の含有量が3.5mol％を超える
ものは強度劣化の最大原因である転移現象を生じ
る正方晶が圧縮応力の大小にかかわらず比較的安
定に存在するので、本発明はY2O3含有量3.5mol
％以下の主として正方晶からなるPSZ焼結体を用
いた場合に最も効果的である。
次に第１図に示した副室断熱体の製作工程の一
例を述べる。
例を述べる。
先ず、ラバープレス成形後に焼成して得られた
Y2O3含有量3mol％のPSZ焼結体からなる釣鐘状
中空体１の内部８、孔３及び開口部に水ガラスを
粘結剤として含有するジルコン砂を詰め込んで中
子形状とし、釣鐘状中空体１の外周にワツクスを
金属２と同一形状となるように溶着させ、更にそ
の外周のワツクス溶出口且つ金属注湯口となる一
部分を除く全面にシルコン砂とエチルシリケート
の混合溶液をコーテイングした後、80メツシユの
粗い砂をサンデイングした。このコーテイングと
サンテイングを５回繰返した後、100℃の大気中
でワツクスを溶かし出し、次いで1200℃の大気中
で焼成することによつて鋳型を製作した。前記注
湯口より鋳型の中に温度1450℃の溶融モネル合金
を流し込み、放冷後、鋳型を取り除き、中子を
150℃のNaOH溶液で溶かし出すことによつて副
室内壁断熱体４を製作した。
Y2O3含有量3mol％のPSZ焼結体からなる釣鐘状
中空体１の内部８、孔３及び開口部に水ガラスを
粘結剤として含有するジルコン砂を詰め込んで中
子形状とし、釣鐘状中空体１の外周にワツクスを
金属２と同一形状となるように溶着させ、更にそ
の外周のワツクス溶出口且つ金属注湯口となる一
部分を除く全面にシルコン砂とエチルシリケート
の混合溶液をコーテイングした後、80メツシユの
粗い砂をサンデイングした。このコーテイングと
サンテイングを５回繰返した後、100℃の大気中
でワツクスを溶かし出し、次いで1200℃の大気中
で焼成することによつて鋳型を製作した。前記注
湯口より鋳型の中に温度1450℃の溶融モネル合金
を流し込み、放冷後、鋳型を取り除き、中子を
150℃のNaOH溶液で溶かし出すことによつて副
室内壁断熱体４を製作した。
別途、上記ワツクスを副室口金７と同一形状と
なるように成形し、噴孔部にジルコン砂を詰め込
み、副室内壁断熱体４を製作した場合と同様にコ
ーテイングとサンデイングを繰り返した後、ワツ
クスを溶かし出し、大気中1200℃で焼成すること
によつて鋳型を製作し、注湯口より温度1550℃の
溶融Nimonic80A合金を流し込み、放冷後、鋳型
及び中子を除去することによつて副室口金７を製
作した。得られた副室口金７を上記副室内壁断熱
体４の開口端面５に800℃水素雰囲気連続炉中で
共晶銀ローにてロウ付け固着することによつて第
１図に示す副室断熱体を得ることができた。この
様にして得られた副室断熱体を口金部外周を圧入
する形でデイーゼルエンジンのシリンダヘツドに
装着した後、耐久試験をおこなつた。耐久試験
は、最大負荷で３分間運転した後、エンジン停止
し、冷却水を常温の水に入れ替えて３分間冷却す
るサイクルを3000回繰り返すことによつておこな
つた。試験後、副室内壁断熱体４、副室口金７及
びロウ付け固着部を調べた処、何等異状無かつ
た。
なるように成形し、噴孔部にジルコン砂を詰め込
み、副室内壁断熱体４を製作した場合と同様にコ
ーテイングとサンデイングを繰り返した後、ワツ
クスを溶かし出し、大気中1200℃で焼成すること
によつて鋳型を製作し、注湯口より温度1550℃の
溶融Nimonic80A合金を流し込み、放冷後、鋳型
及び中子を除去することによつて副室口金７を製
作した。得られた副室口金７を上記副室内壁断熱
体４の開口端面５に800℃水素雰囲気連続炉中で
共晶銀ローにてロウ付け固着することによつて第
１図に示す副室断熱体を得ることができた。この
様にして得られた副室断熱体を口金部外周を圧入
する形でデイーゼルエンジンのシリンダヘツドに
装着した後、耐久試験をおこなつた。耐久試験
は、最大負荷で３分間運転した後、エンジン停止
し、冷却水を常温の水に入れ替えて３分間冷却す
るサイクルを3000回繰り返すことによつておこな
つた。試験後、副室内壁断熱体４、副室口金７及
びロウ付け固着部を調べた処、何等異状無かつ
た。
以上のように本発明副室断熱体は、PSZ焼結体
からなる釣鐘状中空体の外周に金属を鋳造成形し
たものに、耐熱合金からなる副室口金をロウ付け
固着したものであることから、機械的強度、断熱
性、耐熱性及び耐久性に優れており、低温始動時
のエンジンの吹上がり時間の迅速化やアイドル時
の騒音低減等の断熱効果が顕著である。
からなる釣鐘状中空体の外周に金属を鋳造成形し
たものに、耐熱合金からなる副室口金をロウ付け
固着したものであることから、機械的強度、断熱
性、耐熱性及び耐久性に優れており、低温始動時
のエンジンの吹上がり時間の迅速化やアイドル時
の騒音低減等の断熱効果が顕著である。
第１図は本発明副室断熱体の一実施例を示す断
面図である。 １……釣鐘状中空体、２……金属、４……副室
内壁断熱体、５……開口端面、６……噴孔、７…
…口金。
面図である。 １……釣鐘状中空体、２……金属、４……副室
内壁断熱体、５……開口端面、６……噴孔、７…
…口金。
Claims (1)
- １ 部分安定化ジルコニア焼結体からなる釣鐘状
中空体の外周に常温以上700℃以下の温度範囲で
常に該部分安定化ジルコニア焼結体の熱膨脹係数
より大きく17×10-6／℃より小さい熱膨脹係数を
有する金属を鋳造成形してなる副室内壁断熱体と
該副室内壁断熱体の噴孔側開口端面にロウ付け固
着されている耐熱合金からなる副室口金とで構成
される内燃機関の副室断熱体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58139923A JPS6030421A (ja) | 1983-07-29 | 1983-07-29 | 内燃機関の副室断熱体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58139923A JPS6030421A (ja) | 1983-07-29 | 1983-07-29 | 内燃機関の副室断熱体 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6030421A JPS6030421A (ja) | 1985-02-16 |
| JPH0310004B2 true JPH0310004B2 (ja) | 1991-02-12 |
Family
ID=15256803
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58139923A Granted JPS6030421A (ja) | 1983-07-29 | 1983-07-29 | 内燃機関の副室断熱体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6030421A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0357818A (ja) * | 1989-07-27 | 1991-03-13 | Isuzu Motors Ltd | 副室の断熱構造 |
| JPH0357817A (ja) * | 1989-07-27 | 1991-03-13 | Isuzu Motors Ltd | 副室の断熱構造 |
| JPH0650054B2 (ja) * | 1989-08-10 | 1994-06-29 | いすゞ自動車株式会社 | 副室の断熱構造及びその製造法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5477802U (ja) * | 1977-11-14 | 1979-06-02 | ||
| JPS5768515A (en) * | 1980-10-17 | 1982-04-26 | Toyota Motor Corp | Whirl chamber port unit for whirl chamber type diesel engine |
-
1983
- 1983-07-29 JP JP58139923A patent/JPS6030421A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6030421A (ja) | 1985-02-16 |
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