JPH0319384B2 - - Google Patents

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JPH0319384B2
JPH0319384B2 JP62104055A JP10405587A JPH0319384B2 JP H0319384 B2 JPH0319384 B2 JP H0319384B2 JP 62104055 A JP62104055 A JP 62104055A JP 10405587 A JP10405587 A JP 10405587A JP H0319384 B2 JPH0319384 B2 JP H0319384B2
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port liner
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Toshuki Hamanaka
Setsu Harada
Fumio Hatsutori
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NGK Insulators Ltd
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Priority to DE3851638T priority patent/DE3851638T2/de
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Description

【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野） 本発明はガソリンエンジン、デイーゼルエンジ
ン等の排気ポートの内面をライニングするために
用いられるセラミツクポートライナーに関するも
のである。 （従来の技術） 近年自動車排ガスによる環境汚染が重要な社会
問題となつており、この対策としては自動車排ガ
ス中の有害物質を触媒により除去する方法が主体
となつている。この触媒として使用されている
Pt、Rh等の貴金属は資源上、コスト上の問題か
ら使用量の削減が課題となつており、また近年増
加傾向にある４バルブエンジンは排ガス温度低下
による触媒浄化性能の低下が問題となつている。
これらの問題を解決する方法の１つとして、エン
ジンの排気ポートの内面をセラミツク製のポート
ライナーによつてライニングし、その断熱作用に
より排ガス温度を上昇させることが従来から提案
されている。一般にセラミツクポートライナーの
装着についてはエンジンのシリンダーヘツドを製
造する際に、セラミツク製のポートライナーをア
ルミニウム等の金属によつて同時に鋳ぐるむ方法
が取られているが、溶融金属の固化時の収縮によ
り大きな圧縮応力が加わるため高強度セラミツク
ス材料でも鋳ぐるみ時に部分的に応力が集中する
とセラミツクが破壊してしまう問題があつた。 そこでこのような問題を解決するために、ポー
トライナーの外表面に石綿、アルミナ等のセラミ
ツクフアイバー層を形成し、その弾力により溶融
金属の固化収縮時の圧縮応力を緩和する方法が提
案されている（例えば、特開昭52−121114号公
報、特開昭59−175693号公報）。ところがこのよ
うにセラミツクフアイバーを緩衝材として介在さ
せたものは、エンジン作動による高温と振動によ
りフアイバー層が弾性を失い、ポートライナーの
脱離等の問題を生ずるうえに、鋳ぐるみ時の工数
が増加し、鋳ぐるみ作業も難しい欠点がある。ま
た特開昭60−169655ではセラミツク体外表面に少
なくとも１つの圧力に強い補強材を設けた中空管
状セラミツク体が提案されているが、セラミツク
体がテイアライト（チタン酸アルミニウム）で補
強材がジルコニアであるため熱膨脹差、ヤング率
差が大きすぎアルミ鋳ぐるみ時の熱衝撃及び応力
に耐えられず、破壊してしまう欠点がある。そし
てポートライナー自体を高強度材料により形成し
て破壊を防止する試みも数多く提案されている
が、４バルブ用エンジンに用いられる２連式のポ
ートライナーの中央部分のように外表面が内側に
くぼんだ部分では、この部分に極めて大きい応力
集中が生じるためクラツクの発生を防止すること
は困難であつた。 （発明が解決しようとする問題点） 本発明は上記のような従来の問題点を解決し
て、鋳ぐるみ時に発生する圧縮力によつてクラツ
クを発生することがなく、また使用中にポートラ
イナーの脱離を生ずるおそれもないうえ、鋳ぐる
みを容易に行うことができるセラミツクポートラ
イナーを提供することを目的とするものである。 （問題点を解決するための手段） 本発明は、焼成後に50〜2000Kgｆ／mm2のヤング
率を持つチタン酸アルミニウム質を主成分とする
撓み易いポートライナーにおいて、成形されたポ
ートライナー本体の外周面の窪んだ部分に、焼成
後のヤング率がポートライナー本体のヤング率±
1000Kgｆ／mm2以内となる撓み易い補強材を肉盛り
し一体焼成構造体としたことを特徴とするもので
ある。 第４図に示されるように、従来一般の４バルブ
エンジン用のポートライナー本体１は、２個のポ
ート２，２と単一の排気口３とを有するものであ
り、これらのポート２，２の中間部分は図示のよ
うに窪んだ部分４となつているのであるが、本発
明においては成形されたポートライナー本体１の
この窪んだ部分４に次のような撓み易い補強材５
が肉盛りされたうえ焼成され、第１図、第２図、
第３図に示されるような一体焼成構造体となつて
いる。 この補強材５としては、ポートライナー本体１
を構成する材料とヤング率が近似した材料が選定
され、選定の基準としてはヤング率の差が±1000
Kgｆ／mm2以内であることが要求される。本発明で
は、ポートライナー本体１の材料としてチタン酸
アルミニウム質を主成分とた焼成体において50〜
2000Kgｆ／mm2程度の低いヤング率を持つ外力によ
り撓み易い材料を用いたので、補強材５としても
チタン酸アルミニウム質を主成分とする同質材料
のスラリーや坏土を充填し、一体的に焼成するこ
とが好ましい。このような一体焼成構造となつた
補強材５は鋳ぐるみの際にポートライナー本体１
と一体となつて容易に弾性変形し、鋳ぐるみ金属
が凝固する際の収縮を吸収するので、これによつ
てポートライナー本体１の窪んだ部分４に生ずる
応力集中が緩和される。このためにはポートライ
ナー本体１と補強材５との界面が焼成により完全
に接合されていることが必要であり、このために
も補強材５がポートライナー本体１と同質の材料
であることが好ましい。補強材５の材質とポート
ライナー本体１の材質との間のヤング率が前記の
限定範囲以上離れると、補強材５がポートライナ
ー本体１と一体となつて弾性変形することができ
なくなる。 なお本発明において、セラミツク製のポートラ
イナー本体１を50〜2000Kgｆ／mm2という低いヤン
グ率を持つチタン酸アルミニウム質を主成分とす
る撓み易い材質としたのは、アルミニウム等の金
属によつて鋳ぐるむ際に容易に変形させ、破壊を
防止するためである。 本発明のセラミツクポートライナーを製造する
には、ポートライナー本体１を鋳込成形し、その
焼成前の生素地の段階で窪んだ部分４を補強材５
のスラリー又は坏土で肉盛りしたうえ焼成して一
体構造とする方法、あるいは鋳込成形により成形
し焼成した一定肉厚のポートライナー本体１を中
子のように鋳型中にセツトし、その外側に補強材
５のスラリーを再度鋳込み成形し、焼成する方法
等を取ることができる。 なお、第１図〜第３図にはポートライナー本体
１の窪んだ部分４の全体に補強材５を埋め込んだ
ものを示したが、補強材５をポートライナー本体
１の窪んだ部分４のうちの、最も応力集中を生じ
易い二股の基部付近にのみ肉盛りしてもよいこと
はいうまでもない。 （実施例） 実施例 １ 第１表に示される特性を持つNo.１〜No.８のポー
トライナー本体を鋳込み成形し、生素地の状態で
その窪んだ部分をNo.１と同質の補強材のペースト
で埋めて乾燥したうえ1500〜1600℃で焼成した。
次に各ポートライナー本体の内部に鋳砂を詰めて
その外周全体を肉厚７mmのアルミニウムによつて
鋳ぐるんだ。鋳砂を除去した後、クラツクの有無
を確認したところ、ヤング率の差が本発明の範囲
内にあるNo.１〜No.４はクラツクを生じなかつた
が、No.５〜No.８についてはいずれもクラツクが発
生した。 実施例 ２ 補強材としてNo.５と同質のものを選定したほか
は実施例１と同様の方法でテストを行つたとこ
ろ、No.１〜No.４にはクラツクが発生したが、本発
明の範囲内にあるNo.５〜No.８にはクラツクが生じ
なかつた。
【表】 （発明の効果） 本発明は以上の説明から明らかなように、50〜
2000Kgｆ／mm2の低ヤング率のチタン酸アルミニウ
ム質からなる撓み易いポートライナー本体の外周
面が窪んだ部分をヤング率の差が小さい撓み易い
補強材によつて埋めて一体焼成構造体とし、鋳ぐ
るみの際に全体が一体的に弾性変形するようにし
て窪み部分に生ずる応力集中を緩和したものであ
るから、従来の異質の補強材を用いたものとは異
なり鋳ぐるみ時の圧縮力によるクラツクの発生が
ないこと、従来のセラミツクフアイバーを巻いた
もののような使用中の脱離がないこと、鋳ぐるみ
を容易に行えること等の多くの利点を有するもの
である。よつて本発明は従来の問題点を一掃した
セラミツクポートライナーとして、産業の発展に
寄与するところは極めて大である。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明のセラミツクポートライナーを
示す平面図、第２図はそのＡ−Ａ断面図、第３図
はそのＢ−Ｂ断面図、第４図は従来のセラミツク
ポートライナーの斜視図である。 １：ポートライナー本体、４：窪んだ部分、
５：補強材。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 焼成後に50〜2000Kgｆ／mm2のヤング率を持つ
    チタン酸アルミニウム質を主成分とする撓み易い
    ポートライナーにおいて、成形されたポートライ
    ナー本体１の外周面の窪んだ部分４に、焼成後の
    ヤング率がポートライナー本体１のヤング率±
    1000Kgｆ／mm2以内となる撓み易い補強材５を肉盛
    りし一体焼成構造体としたことを特徴とするセラ
    ミツクポートライナー。 ２ 補強材５がポートライナー本体１と同質材料
    である特許請求の範囲第１項記載のセラミツクポ
    ートライナー。
JP10405587A 1987-03-24 1987-04-27 セラミツクポ−トライナ− Granted JPS63268963A (ja)

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JP10405587A JPS63268963A (ja) 1987-04-27 1987-04-27 セラミツクポ−トライナ−
EP91200811A EP0437302B1 (en) 1987-03-24 1988-03-23 Ceramic port liners
EP88302531A EP0285312B1 (en) 1987-03-24 1988-03-23 Ceramic materials to be insert-cast and ceramic port liners
DE3852513T DE3852513T2 (de) 1987-03-24 1988-03-23 Zu umgiessendes keramisches Material und keramische Kanalauskleidungen.
DE3853299T DE3853299T2 (de) 1987-03-24 1988-03-23 Auskleidungen für Kanäle.
EP91200812A EP0437303B1 (en) 1987-03-24 1988-03-23 Ceramic port liners
DE3851638T DE3851638T2 (de) 1987-03-24 1988-03-23 Keramische Fütterung für Kanäle.
US07/508,532 US5055435A (en) 1987-03-24 1990-04-12 Ceramic materials to be insert-cast
US07/666,621 US5260116A (en) 1987-03-24 1991-03-08 Ceramicm port liners

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Application Number Priority Date Filing Date Title
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3346394C2 (de) * 1983-12-22 1986-09-04 Dr.Ing.H.C. F. Porsche Ag, 7000 Stuttgart Hohler, rohrartiger Keramikkörper
JPS61169241A (ja) * 1985-01-23 1986-07-30 トヨタ自動車株式会社 断熱部材
JPS6252174A (ja) * 1986-04-05 1987-03-06 日本碍子株式会社 エンジン部品

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