JPH0375744B2 - - Google Patents
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- JPH0375744B2 JPH0375744B2 JP58140049A JP14004983A JPH0375744B2 JP H0375744 B2 JPH0375744 B2 JP H0375744B2 JP 58140049 A JP58140049 A JP 58140049A JP 14004983 A JP14004983 A JP 14004983A JP H0375744 B2 JPH0375744 B2 JP H0375744B2
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- JP
- Japan
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- engine
- ceramic
- heat insulating
- temperature side
- insulating material
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- 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
- F02B77/00—Component parts, details or accessories, not otherwise provided for
- F02B77/02—Surface coverings of combustion-gas-swept parts
-
- 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
- F02B77/00—Component parts, details or accessories, not otherwise provided for
- F02B77/11—Thermal or acoustic insulation
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
- F02F1/00—Cylinders; Cylinder heads
- F02F1/24—Cylinder heads
- F02F2001/249—Cylinder heads with flame plate, e.g. insert in the cylinder head used as a thermal insulation between cylinder head and combustion chamber
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05C—INDEXING SCHEME RELATING TO MATERIALS, MATERIAL PROPERTIES OR MATERIAL CHARACTERISTICS FOR MACHINES, ENGINES OR PUMPS OTHER THAN NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES
- F05C2203/00—Non-metallic inorganic materials
- F05C2203/08—Ceramics; Oxides
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Cylinder Crankcases Of Internal Combustion Engines (AREA)
- Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は内燃機関から成るエンジンの断熱装置
に係り、とくにエンジンの高温の部分を局部的に
セラミツク材で断熱するようにしたエンジンの断
熱装置に関する。
に係り、とくにエンジンの高温の部分を局部的に
セラミツク材で断熱するようにしたエンジンの断
熱装置に関する。
従来の内燃機関から成るエンジンは、その構成
部品の大部分が金属を鋳造した部品から構成され
ていた。従つてこのような従来のエンジンの部品
は、とくに高い熱負荷を受ける部分においては、
熱疲労および高温酸化によつて、熱応力が集中す
る部分から亀裂が発生し、やがては破壊に至ると
いう不都合を生じていた。このような熱負荷によ
るエンジンの構成部品の亀裂や破壊を防止するた
めに、耐熱性に優れた金属材料を使用することも
試みられているが、十分な効果が得られてはいな
い。さらに金属によつて熱負荷の対策を施して
も、エンジンに対して断熱性を付与することがで
きない。従つて熱が外部に逃げ易くなり、エンジ
ンの熱効率を高めて燃費を向上させることができ
ない。
部品の大部分が金属を鋳造した部品から構成され
ていた。従つてこのような従来のエンジンの部品
は、とくに高い熱負荷を受ける部分においては、
熱疲労および高温酸化によつて、熱応力が集中す
る部分から亀裂が発生し、やがては破壊に至ると
いう不都合を生じていた。このような熱負荷によ
るエンジンの構成部品の亀裂や破壊を防止するた
めに、耐熱性に優れた金属材料を使用することも
試みられているが、十分な効果が得られてはいな
い。さらに金属によつて熱負荷の対策を施して
も、エンジンに対して断熱性を付与することがで
きない。従つて熱が外部に逃げ易くなり、エンジ
ンの熱効率を高めて燃費を向上させることができ
ない。
このような問題点に鑑みて、エンジンの構成部
品、例えばピストンの少なくとも一部をセラミツ
ク等の耐熱性に優れた材料から構成する試みがな
されている。断熱性を考える場合には、エンジン
を構成する部品の総てをセラミツク化すればよい
が、この場合には機械的な強度が不足し、またコ
ストが非常に高くなるという欠陥を生ずる。従つ
て内燃機関を構成する各部品をそれぞれセラミツ
クのみによつて構成することは実用的でない。そ
こでセラミツクをエンジンの各部品に用いる場合
において、セラミツクを部分的に複合する試みが
なされている。ところがセラミツクと金属との間
の熱膨張係数に差によつて、両者の境界部分に熱
応力が発生し、両者が互に分離してセラミツクが
脱落するという不都合を生ずることになる。
品、例えばピストンの少なくとも一部をセラミツ
ク等の耐熱性に優れた材料から構成する試みがな
されている。断熱性を考える場合には、エンジン
を構成する部品の総てをセラミツク化すればよい
が、この場合には機械的な強度が不足し、またコ
ストが非常に高くなるという欠陥を生ずる。従つ
て内燃機関を構成する各部品をそれぞれセラミツ
クのみによつて構成することは実用的でない。そ
こでセラミツクをエンジンの各部品に用いる場合
において、セラミツクを部分的に複合する試みが
なされている。ところがセラミツクと金属との間
の熱膨張係数に差によつて、両者の境界部分に熱
応力が発生し、両者が互に分離してセラミツクが
脱落するという不都合を生ずることになる。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたも
のであつて、エンジンの高温の部分を局部的にセ
ラミツク材で複合して断熱する場合において、金
属母体とセラミツク材との間における熱膨脹係数
の差によつて生ずるセラミツク材の金属母材から
の剥離を効果的に防止するようにしたエンジンの
断熱装置を提供することを目的とするものであ
る。
のであつて、エンジンの高温の部分を局部的にセ
ラミツク材で複合して断熱する場合において、金
属母体とセラミツク材との間における熱膨脹係数
の差によつて生ずるセラミツク材の金属母材から
の剥離を効果的に防止するようにしたエンジンの
断熱装置を提供することを目的とするものであ
る。
以下本発明を図示の一実施例につき説明する。
第１図は本実施例に係る断熱装置を備えたエンジ
ンの要部の断面を示しており、このエンジンはシ
リンダブロツク１を備えている。シリンダブロツ
ク１内にはシリンダライナ２が装着されており、
ライナ２の外周側にはウオータジヤケツト３が形
成されている。なおこのウオータジヤケツト３は
従来のものより小さくするか、あるいは省略する
ことができる。そしてシリンダライナ２の内側に
はピストン４が摺動可能に配されている。またシ
リンダブロツク１の上部にはシリンダヘツド５が
組付けられている。このシリンダヘツド５には吸
気ポート６と排気ポート７とがそれぞれ形成され
るとともに、その内部には空洞から成るウオータ
ジヤケツト８が形成されている。なおこのウオー
タジヤケツト８も従来より小さくし、あるいは省
略することが可能である。また吸気ポート６およ
び排気ポート７にはそれぞれ吸気バルブ９および
排気バルブ１０が取付けられている。
第１図は本実施例に係る断熱装置を備えたエンジ
ンの要部の断面を示しており、このエンジンはシ
リンダブロツク１を備えている。シリンダブロツ
ク１内にはシリンダライナ２が装着されており、
ライナ２の外周側にはウオータジヤケツト３が形
成されている。なおこのウオータジヤケツト３は
従来のものより小さくするか、あるいは省略する
ことができる。そしてシリンダライナ２の内側に
はピストン４が摺動可能に配されている。またシ
リンダブロツク１の上部にはシリンダヘツド５が
組付けられている。このシリンダヘツド５には吸
気ポート６と排気ポート７とがそれぞれ形成され
るとともに、その内部には空洞から成るウオータ
ジヤケツト８が形成されている。なおこのウオー
タジヤケツト８も従来より小さくし、あるいは省
略することが可能である。また吸気ポート６およ
び排気ポート７にはそれぞれ吸気バルブ９および
排気バルブ１０が取付けられている。
つぎにこのエンジンの断熱装置の構造について
述べると、ピストン４の頂面および燃焼室の内表
面、シリンダライナ２の上部側の内表面、シリン
ダヘツド５の下面、および排気ポート７の内表面
にはそれぞれ第１図に示すように断熱材１１が複
合されている。これらの断熱材１１は第２図に示
すように３層構造をなしており、高温側の第１層
１２と中間層を構成する第２層１３と、そして低
温側の第３層１４とから構成されている。そして
断熱材１１は鋳ぐるみ、冷しばめ、接着等の方法
によつて上記の各部位に結合されている。
述べると、ピストン４の頂面および燃焼室の内表
面、シリンダライナ２の上部側の内表面、シリン
ダヘツド５の下面、および排気ポート７の内表面
にはそれぞれ第１図に示すように断熱材１１が複
合されている。これらの断熱材１１は第２図に示
すように３層構造をなしており、高温側の第１層
１２と中間層を構成する第２層１３と、そして低
温側の第３層１４とから構成されている。そして
断熱材１１は鋳ぐるみ、冷しばめ、接着等の方法
によつて上記の各部位に結合されている。
断熱材１１の高温側の第１層１２は、アルミ
ナ、窒化珪素等の比較的熱膨脹係数の小さなセラ
ミツク材料から構成されている。これに対して低
温側の第３層１４は、ジルコニア等の比較的熱膨
脹係数の大きなセラミツク材料から構成されてい
る。これに対して断熱緩衝帯である中間層を構成
する第２層１３は、無数の気孔を有する金属繊維
集合体あるいはセラミツク繊維集合体から構成さ
れている。なお金属繊維の場合には、耐熱メツシ
ユ、ステンレス等の材料が用いられ、無機繊維の
場合には、アルミナ、炭化珪素、カーボン繊維等
が用いられている。これらの繊維はメツシユ状に
編成したものであつてよく、あるいはまた短繊維
を互に絡ませて所定の形状に成形し、必要に応じ
て焼結したものであつてよい。またこれらの繊維
の結合性および耐酸化性を必要に応じて向上させ
る場合には、イオンプレーテイングや無電解メツ
キ等を施すことによつて可能である。
ナ、窒化珪素等の比較的熱膨脹係数の小さなセラ
ミツク材料から構成されている。これに対して低
温側の第３層１４は、ジルコニア等の比較的熱膨
脹係数の大きなセラミツク材料から構成されてい
る。これに対して断熱緩衝帯である中間層を構成
する第２層１３は、無数の気孔を有する金属繊維
集合体あるいはセラミツク繊維集合体から構成さ
れている。なお金属繊維の場合には、耐熱メツシ
ユ、ステンレス等の材料が用いられ、無機繊維の
場合には、アルミナ、炭化珪素、カーボン繊維等
が用いられている。これらの繊維はメツシユ状に
編成したものであつてよく、あるいはまた短繊維
を互に絡ませて所定の形状に成形し、必要に応じ
て焼結したものであつてよい。またこれらの繊維
の結合性および耐酸化性を必要に応じて向上させ
る場合には、イオンプレーテイングや無電解メツ
キ等を施すことによつて可能である。
以上のような構成に係るエンジンは、図外の燃
料供給手段によつて供給された燃料と、吸気ポー
ト６を通して供給された空気とがシリンダ内にお
いて混合されて燃焼爆発を起こし、このときの圧
力によつてピストン４が下方へ移動される。そし
てこのピストン４の直線運動がクランクシヤフト
によつて回転運動に変換され、エンジンが出力を
生ずることになる。シリンダ内における上記の燃
焼爆発によつて生じた燃焼ガスと接触する部分、
あるいはこの燃焼ガスによる高温の熱が通過する
部分には、上述の如く断熱材１１が複合されてい
るために、この断熱材１１によつてエンジンを構
成する部品を保護することができ、これによつて
各部品の熱亀裂を防止することができる。さらに
高温部分が断熱材１１によつて断熱されるため
に、エンジンの熱効率が高くなつて出力の向上を
図ることができるとともに、燃費の低減を行なう
ことが可能になる。
料供給手段によつて供給された燃料と、吸気ポー
ト６を通して供給された空気とがシリンダ内にお
いて混合されて燃焼爆発を起こし、このときの圧
力によつてピストン４が下方へ移動される。そし
てこのピストン４の直線運動がクランクシヤフト
によつて回転運動に変換され、エンジンが出力を
生ずることになる。シリンダ内における上記の燃
焼爆発によつて生じた燃焼ガスと接触する部分、
あるいはこの燃焼ガスによる高温の熱が通過する
部分には、上述の如く断熱材１１が複合されてい
るために、この断熱材１１によつてエンジンを構
成する部品を保護することができ、これによつて
各部品の熱亀裂を防止することができる。さらに
高温部分が断熱材１１によつて断熱されるため
に、エンジンの熱効率が高くなつて出力の向上を
図ることができるとともに、燃費の低減を行なう
ことが可能になる。
しかも上記断熱材１１は第２図に示すように３
層構造から構成されており、高温側の第１層１２
が熱膨脹係数の小さなセラミツクから構成されて
おり、これに対して金属と接触する低温側が金属
により近い大きな燃膨脹係数を有するセラミツク
材料から構成されている。そして両者の中間層１
３が、無数の気孔を有する繊維集合体から構成さ
れており、この集合体の気孔部による空気断熱に
よつて断熱性を高めるとともに、第１層１２と第
３層１４との間の熱膨脹係数の差に伴なう熱応力
を緩衡し、熱応力の発生を防止するようにしてい
る。従つてこのような３層構造から成る断熱材１
１によれば、金属母体からの剥離を確実に防止す
ることができる。従つて少量の断熱材１１によつ
てエンジンの断熱を効果的に行なうことができる
とともに、断熱材１１の剥離を防止して信頼性の
高いエンジンを供給することが可能となる。
層構造から構成されており、高温側の第１層１２
が熱膨脹係数の小さなセラミツクから構成されて
おり、これに対して金属と接触する低温側が金属
により近い大きな燃膨脹係数を有するセラミツク
材料から構成されている。そして両者の中間層１
３が、無数の気孔を有する繊維集合体から構成さ
れており、この集合体の気孔部による空気断熱に
よつて断熱性を高めるとともに、第１層１２と第
３層１４との間の熱膨脹係数の差に伴なう熱応力
を緩衡し、熱応力の発生を防止するようにしてい
る。従つてこのような３層構造から成る断熱材１
１によれば、金属母体からの剥離を確実に防止す
ることができる。従つて少量の断熱材１１によつ
てエンジンの断熱を効果的に行なうことができる
とともに、断熱材１１の剥離を防止して信頼性の
高いエンジンを供給することが可能となる。
以上本発明を図示の一実施例につき述べたが本
発明はこの実施例によつて限定されることなく、
本発明の技術的思想に基づいて各種の変更が可能
である。例えば上記実施例における断熱材１１の
複合部位は任意に変更可能であつて、一部の断熱
材を省略してもよく、あるいはさらに別の部位に
も断熱材を取付けてもよい。例えばエアインテー
クヒータのケース等にも断熱材１１を取付けるこ
とが可能である。また上記断熱材１１の３層１
２，１３，１４のそれぞれの構成材料については
各種の変更が可能であつて、例えば中間層１３に
は金属繊維集合体あるいは無機繊維集合体に代え
て、海綿状金属を用いることも可能である。
発明はこの実施例によつて限定されることなく、
本発明の技術的思想に基づいて各種の変更が可能
である。例えば上記実施例における断熱材１１の
複合部位は任意に変更可能であつて、一部の断熱
材を省略してもよく、あるいはさらに別の部位に
も断熱材を取付けてもよい。例えばエアインテー
クヒータのケース等にも断熱材１１を取付けるこ
とが可能である。また上記断熱材１１の３層１
２，１３，１４のそれぞれの構成材料については
各種の変更が可能であつて、例えば中間層１３に
は金属繊維集合体あるいは無機繊維集合体に代え
て、海綿状金属を用いることも可能である。
以上に述べたように本発明は、セラミツクから
成る断熱材を３層構造とし、高温側に接触する部
分と低温側金属母材に接触する部分との間に無数
の気孔を有する中間層を設けるようにしたもので
ある。従つて本発明によれば、上記の中間層によ
つて熱膨脹係数の差に伴なう熱応力を緩衝すると
共に熱衝撃を吸収緩和し、セラミツク材の金属母
体からの剥離を効果的に防止することが可能とな
る。従つて少量のセラミツクによつて効果的に断
熱を行なうことができ、エンジンの熱効率を改善
することができるとともに、エンジンを構成する
部品の熱負荷に伴なう破壊を防止することが可能
となる。
成る断熱材を３層構造とし、高温側に接触する部
分と低温側金属母材に接触する部分との間に無数
の気孔を有する中間層を設けるようにしたもので
ある。従つて本発明によれば、上記の中間層によ
つて熱膨脹係数の差に伴なう熱応力を緩衝すると
共に熱衝撃を吸収緩和し、セラミツク材の金属母
体からの剥離を効果的に防止することが可能とな
る。従つて少量のセラミツクによつて効果的に断
熱を行なうことができ、エンジンの熱効率を改善
することができるとともに、エンジンを構成する
部品の熱負荷に伴なう破壊を防止することが可能
となる。
第１図は本発明の一実施例に係るエンジン要部
縦断面図、第２図はこのエンジンの用いられてい
るセラミツクから成る断熱材の拡大断面図であ
る。 なお図面に用いた符号において、１１……断熱
材、１２……第１層（高温側）、１３……第２層
（中間層）、１４……第３層（低温側）である。
縦断面図、第２図はこのエンジンの用いられてい
るセラミツクから成る断熱材の拡大断面図であ
る。 なお図面に用いた符号において、１１……断熱
材、１２……第１層（高温側）、１３……第２層
（中間層）、１４……第３層（低温側）である。
Claims (1)
- １ エンジンの高温の部分を局部的にセラミツク
材で断熱するようにした装置において、前記断熱
材を３層構造とし、高温側に接触する部分を熱膨
脹係数の小さなセラミツクとし低温側に接触する
部分を熱膨脹係数の大きいセラミツクとすると共
に高温側に接触する部分と低温側金属母材に接触
する部分との間に無数の気孔を有する繊維集合体
から構成された中間層を設けたことを特徴とする
エンジンの断熱装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14004983A JPS6030451A (ja) | 1983-07-29 | 1983-07-29 | エンジンの断熱装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14004983A JPS6030451A (ja) | 1983-07-29 | 1983-07-29 | エンジンの断熱装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6030451A JPS6030451A (ja) | 1985-02-16 |
| JPH0375744B2 true JPH0375744B2 (ja) | 1991-12-03 |
Family
ID=15259789
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14004983A Granted JPS6030451A (ja) | 1983-07-29 | 1983-07-29 | エンジンの断熱装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6030451A (ja) |
Families Citing this family (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61145851U (ja) * | 1985-03-04 | 1986-09-09 | ||
| JPS61204942U (ja) * | 1985-06-11 | 1986-12-24 | ||
| DE299679T1 (de) * | 1987-07-11 | 1989-05-11 | Isuzu Motors Ltd., Tokio/Tokyo | Kuehlungsanlage fuer eine waermeisolierte brennkraftmaschine. |
| JPS6445918A (en) * | 1987-08-12 | 1989-02-20 | Mitsubishi Motors Corp | Combustion chamber for diesel engine |
| JPH07101014B2 (ja) * | 1987-10-29 | 1995-11-01 | 日野自動車工業株式会社 | 断熱エンジンのシリンダブロック |
| WO2000014396A1 (en) * | 1998-09-04 | 2000-03-16 | Tadashi Yoshida | Adiabatic internal combustion engine |
| BG105831A (bg) * | 2001-08-20 | 2003-02-28 | Стоян КОКУДЕВ | Комбиниран бутален двигател |
| JP2011052630A (ja) * | 2009-09-03 | 2011-03-17 | Toyota Motor Corp | 内燃機関 |
| SE537333C2 (sv) * | 2013-08-21 | 2015-04-07 | Scania Cv Ab | Cylinderfoder och förbränningsmotor med sådant cylinderfoder |
| JP6070631B2 (ja) * | 2014-05-23 | 2017-02-01 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関のピストン |
| EP3070312B1 (en) | 2015-03-17 | 2017-10-18 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Piston for internal combustion engine, internal combustion engine including this piston, and manufacturing method of this piston |
| JP6311654B2 (ja) * | 2015-06-11 | 2018-04-18 | マツダ株式会社 | エンジンのピストン構造 |
| JP6859942B2 (ja) | 2017-12-19 | 2021-04-14 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS54141209U (ja) * | 1978-03-27 | 1979-10-01 | ||
| JPS575532A (en) * | 1980-06-13 | 1982-01-12 | Toshiba Corp | Adiabatic structure |
| JPS621093A (ja) * | 1985-06-26 | 1987-01-07 | 沖電気工業株式会社 | 窓口取引装置 |
| JPS6255944A (ja) * | 1985-09-05 | 1987-03-11 | Nippon Denso Co Ltd | Ｅｐｒｏｍの製造方法 |
-
1983
- 1983-07-29 JP JP14004983A patent/JPS6030451A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6030451A (ja) | 1985-02-16 |
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