JPH04298672A - エンジン用断熱構造及びその製造方法 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、シリンダヘッドに形
成した断熱吸排気ポート等を製作する金属部材内にポー
トを形成するエンジン用断熱構造及びその製造方法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来、エンジンの吸排気ポートの構造に
関して、チタン酸アルミニウム（Ａｌ２　ＴｉＯ５　）
等の低熱伝導材料から成るポートライナを製作してアル
ミニウム合金、Ｆｃ等の金属材料に鋳込んでシリンダヘ
ッドに吸排気ポートを作製するものが開示されている。

【０００３】また、セラミックポートライナとして、例
えば、実開昭６３−１７０５５５号公報に開示されてい
るものがある。該セラミックポートライナは、図６に示
すように、セラミック製ポートライナ本体２０の外周を
、加熱により非可逆的に膨張するセラミックシート２１
により被覆したものである。更に、セラミックポートラ
イナにおいて、セラミックシート２１は、バーミキュラ
イト、セラミックファイバー及び微量の有機バインダか
ら構成されている。

【０００４】また、エンジンの断熱装置として、特開昭
６１−７９８１８号公報に記載されたものがある。該エ
ンジンの断熱装置は、金属から成るエンジンの一部にセ
ラミック成形体を鋳込んで断熱を行うものであり、セラ
ミック成形体の鋳ぐるみ側にステンレスメッシュ或いは
セラミック繊維集合体又は前記２者の積層体を配置した
ものである。更に、該エンジンの断熱装置において、セ
ラミック成形体の鋳造金属によって支持される部分に鋳
造金属と溶着し易い金属メッシュ成形体を嵌合させるか
、或いは当該部分に金属メッシュ成形体を嵌合させると
共に、この金属メッシュ成形体に鋳造金属と溶着し易い
金属メッキを施すものである。更に、該エンジンの断熱
装置において、金属メッシュ成形体に膨張黒鉛を充填し
てガスシールを行うものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、チタン
酸アルミニウム等の低熱伝導材料から成るポートライナ
を金属材料に鋳込む場合に、Ａｌ又はＦｃの金属材料に
鋳込み後の収縮による圧縮力により、ポートライナには
高い圧縮応力が作用する。該圧縮応力によってポートラ
イナが破損する場合があり、特に、Ｆｃの場合にこの破
損現象が発生する。

【０００６】そこで、この鋳込み後の収縮によるポート
ライナの破損を防止する対策として、ポートライナの外
周部をアルミナファイバー等の材料により巻き込むこと
が考えられる。例えば、シリンダヘッドに吸排気ポート
を形成する製造方法において、セラミックスのポートラ
イナをシリンダヘッドの鋳込み時に鋳ぐるんで断熱構造
に構成する場合に、シリンダヘッドを構成する鋳込み金
属材料が凝固する時に、該金属材料の収縮力によってポ
ートライナが圧縮応力を受けて破損するのを防止するた
め、シリンダヘッドとポートライナとの間に緩衝層を設
けて鋳ぐるんで作製していた。

【０００７】しかしながら、このような場合に、アルミ
ナファイバー部に鋳造時の金属材料の湯が流れ込まない
ように、継ぎ目の処理、端面の処理等を行う必要があり
、処理工程が複雑になり、寸法公差を含めて量産化を行
うことができないという問題があった。

【０００８】また、断熱構造のポート等を作る場合には
、チタン酸アルミニウム等のセラミックスでポートを成
形、焼成して金属材料と組み合わせるものである。例え
ば、シリンダブロック或いはシリンダヘッドを金属材料
によって鋳造すると共に、所要部分にセラミック材を鋳
込むことにより、断熱効果の優れた断熱エンジンを製造
しているが、このような構成では、鋳造金属とセラミッ
クスの成形体の間には、熱膨張率の差があり、熱応力に
よりセラミックスの破壊が多く起きていた。

【０００９】この発明の目的は、上記の課題を解決する
ことであり、金属製シリンダヘッド等の金属部材に形成
される吸排気ポート等のポートの内壁ポートライナをチ
タン酸アルミニウム等の低熱伝導率で且つ緻密質のセラ
ミック材料で製作し、金属部材の壁面と内壁ポートライ
ナの外周面との間にアルミナファイバー、アルミナウィ
スカー、アルミナ短繊維等のセラミック材料、或いは低
熱伝導率の超微粒子のシリカと酸化チタンとを主原料と
する微細多孔構造の断熱性に富んだ部材から製作した外
壁ポートライナを介在させ、鋳込み後の金属材料の収縮
で内壁ポートライナが破損するのを防止すると共に、高
度の断熱度を確保できる断熱吸排気ポート等のエンジン
用断熱構造及びその製造方法を提供することである。

【００１０】

【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、流体に晒される面を構成するチタン酸アル
ミニウム等の低熱伝導率で且つ緻密質のセラミックスか
ら製作した内壁ポートライナ、該内壁ポートライナの外
側に配置したアルミナファイバー、アルミナウィスカー
等の低熱伝導率のセラミックスから製作した外壁ポート
ライナ、及び該外壁ポートライナの外側に鋳込みにより
金属材料を配置して金属部材内にポートを形成したエン
ジン用断熱構造に関する。

【００１１】又は、この発明は、流体に晒される面を構
成する低熱伝導率で且つ緻密質のセラミックス焼成体か
ら製作した内壁ポートライナ、該内壁ポートライナの外
側に配置した低熱伝導率の超微粒子のシリカと酸化チタ
ンとを主原料とする微細多孔構造を有する断熱性に富ん
だ部材から製作した外壁ポートライナ、及び該外壁ポー
トライナの外側に鋳込みにより金属材料を配置して金属
部材内にポートを形成したエンジン用断熱構造に関する
。

【００１２】或いは、この発明は、アルミナファイバー
、アルミナウィスカー等の低熱伝導率のセラミックスか
らポートライナ成形体を成形する工程、該ポートライナ
成形体を型に配置して前記ポートライナ成形体の内側に
チタン酸アルミニウム等のセラミック材料から成るスラ
リーを流し込んで低熱伝導率で且つ緻密質のセラミック
層を形成して複合ポートライナ成形体を成形する工程、
該複合ポートライナ成形体を乾燥し焼成して複合ポート
ライナ焼結体を製作する工程、次いで、該複合ポートラ
イナ焼結体を鋳型に配置して金属材料を鋳込んで金属部
材内にポートを形成する工程から成るエンジン用断熱構
造の製造方法に関する。

【００１３】又は、この発明は、低熱伝導率のセラミッ
クス焼成体から内壁ポートライナを製作すると共に、超
微粒子のシリカと酸化チタンとを主原料として成形焼成
した微細多孔構造を有する断熱性に富んだ材料に水を加
えてスラリーを作る工程、前記内壁ポートライナを型に
配置して前記内壁ポートライナの外側に前記スラリーを
鋳込み成形して複合ポートライナ成形体を成形する工程
、前記複合ポートライナ成形体を所定の温度で焼成して
複合ポートライナ焼成体を製作する工程、次いで、前記
複合ポートライナ焼成体を鋳型に配置して金属材料を鋳
込んで金属部材内にポートを形成する工程から成るエン
ジン用断熱構造の製造方法に関する。

【００１４】

【作用】この発明によるエンジン用断熱構造及びその製
造方法は、上記のように構成されており、次のように作
用する。即ち、このエンジン用断熱構造は、アルミナフ
ァイバー、アルミナウィスカー、アルミナ短繊維等のセ
ラミック材料で作製した外壁ポートライナを、チタン酸
アルミニウム等の低熱伝導率で且つ緻密質のセラミック
材料を作製した内壁ポートライナの外周部に配置し、金
属材料から鋳込みで形成するシリンダヘッドに鋳込むこ
とで、鋳込み後の金属材料の収縮で内壁ポートライナが
破損するのを防止することができる。

【００１５】また、このエンジン用断熱構造は、内壁ポ
ートライナの外側に配置した低熱伝導率の超微粒子のシ
リカと酸化チタンとを主原料とする微細多孔構造を有す
る断熱性に富んだ部材から製作した外壁ポートライナを
配置した場合には、鋳込み後の金属材料の収縮で内壁ポ
ートライナが破損するのを防止できると共に、前記微細
多孔構造を有する前記断熱材で一層高度の断熱度を確保
することができ、しかも前記断熱材は断熱性に優れるの
で、前記断熱材の厚さを薄く形成することができる。

【００１６】更に、この発明によるエンジン用断熱構造
の製造方法は、アルミナファイバー、アルミナウィスカ
ー、アルミナ短繊維等のセラミック材料を成形してポー
トライナ成形体を作製し、該ポートライナ成形体の内側
にチタン酸アルミニウム等のセラミック材料から成るス
ラリーを流し込んで複合ポートライナ成形体を作製し、
該複合ポートライナ成形体を乾燥し焼成して複合ポート
ライナ焼結体を作製し、その後、該複合ポートライナ焼
結体に金属材料を鋳込むので、前記複合ポートライナ成
形体の内側の前記スラリーは内壁ポートライナとなり、
該内壁ポートライナは低熱伝導率で且つ緻密質のセラミ
ック層となり、また、前記ポートライナ成形体は外壁ポ
ートライナを構成し、該外壁ポートライナは断熱性を向
上させ且つ緩衝材として機能し、前記内壁ポートライナ
と前記外壁ポートライナとは一体構造の複合ポートライ
ナ焼結体となり、該複合ポートライナ焼結体を鋳型に配
置して金属材料を鋳込んでシリンダヘッドを構成した時
、前記外壁ポートライナが鋳込み金属冷却時の収縮に伴
って収縮して緩衝作用を果たし且つ熱伝導率も低くなり
、鋳込み後の金属収縮による前記内壁ポートライナの破
損の現象は発生しない。

【００１７】更に、この発明によるエンジン用断熱構造
の製造方法は、超微粒子のシリカと酸化チタンとを主原
料として成形焼成した微細多孔構造を有する断熱性に富
んだ材料に水を加えてスラリーを作り、該スラリーを内
壁ポートライナの外側に鋳込んで外壁ポートライナを製
作した場合には、前記外壁ポートライナで極めて高度の
断熱性を確保でき且つ緩衝材として機能する。前記外壁
ポートライナに金属材料を鋳込んだ場合には、外壁ポー
トライナを構成する物質は、ヤング率が低く熱応力を吸
収することができるので、金属冷却時の収縮に伴って該
物質は収縮して緩衝作用を果たし、且つ熱伝導率も低く
なり、また、金属とセラミックスとの熱膨張差で生じる
鋳込み後の金属収縮によるセラミックスから成る前記内
壁ポートライナの破損、破壊等の現象を避けることがで
きる。

【００１８】

【実施例】以下、図面を参照して、この発明によるエン
ジン用断熱構造及びその製造方法の一実施例を説明する
。図１はこの発明によるエンジン用断熱構造を断熱吸排
気ポートに適用した一実施例を示す断面図、図２は図１
の断熱吸排気ポートの製造工程におけるアルミナファイ
バーによる成形体を示す断面図、図３は図１の断熱吸排
気ポートの製造工程におけるアルミナファイバーによる
成形体の内壁面にチタン酸アルミニウム層を形成した複
合ポートライナ成形体を示す断面図、及び図４は図１の
断熱吸排気ポートの製造方法において複合ポートライナ
焼結体を示す断面図である。

【００１９】図１に示すように、この発明による一実施
例である断熱吸排気ポートは、排気ガス或いは吸入空気
に晒される面を構成する内壁ポートライナ３、該内壁ポ
ートライナの外側に配置した外壁ポートライナ２、及び
外壁ポートライナ２と内壁ポートライナ３から成る複合
ポートライナ８に金属材料を鋳込むことによりシリンダ
ヘッド１を製作することができ、該シリンダヘッド１に
はポート４が形成されることになる。内壁ポートライナ
３は、チタン酸アルミニウム等の低熱伝導率で且つ緻密
質のセラミックスから製作されている。チタン酸アルミ
ニウムＡｌ２　ＴｉＯ５　の熱伝導率は、０．００４ｃ
ａｌ／ｃｍ・ｓｅｃ・℃である。また、外壁ポートライ
ナ２は、アルミナファイバー、アルミナウィスカー等の
低熱伝導率のセラミックスから成形された成形体として
製作されている。アルミナモールド品の熱伝導率は、０
．０００２〜０．０００５ｃａｌ／ｃｍ・ｓｅｃ・℃で
ある。シリンダヘッド１は、Ａｌ，Ｆｃ等の金属材料か
ら製作されている。従って、この断熱吸排気ポート４は
、断熱性に富んだ構造に構成されている。

【００２０】この発明による実施例の断熱吸排気ポート
は、次のようにして製造することができる。即ち、この
発明によるエンジン用断熱構造の製造方法を断熱吸排気
ポートの製造方法に適用したものであり、この断熱吸排
気ポートの製造方法は、まず、図２に示すような外壁ポ
ートライナ２を構成するセラミック成形体であるアルミ
ナ成形体２Ｍを作製する。このアルミナ成形体２Ｍを作
製する場合には、アルミナファイバー、アルミナウィス
カー、アルミナ短繊維等の低熱伝導率のセラミックスを
使用し、真空成形法、ファイバーキャスト法等によって
成形体を成形する。この時、ファイバーの種類及び密度
は、自由に調整することができる。

【００２１】次いで、上記工程で成形したアルミナファ
イバーのアルミナモールド品即ちアルミナ成形体２Ｍを
、図３に示すように、石膏等の吸水性材料から形成した
型１０内に収容する。この型１０は、例えば、ベース型
５、該ベース型５上に配置された下型６及び該下型６と
端面が整合する上型７から構成することができる。アル
ミナ成形体２Ｍを型１０内に配置した後、該アルミナ成
形体２Ｍの内壁面に、矢印で示すように、内側からチタ
ン酸アルミニウム等のセラミック材料から成るスラリー
を流し込み、排泥鋳込成形法によってアルミナ成形体２
Ｍの内面にチタン酸アルミニウム層３Ｍを形成する。

【００２２】即ち、石膏型内に多孔質のアルミナ成形体
２Ｍを配置し、該アルミナ成形体２Ｍ内にスラリー３Ｓ
を流し込むことによって、石膏が吸水してスラリーをア
ルミナ成形体２Ｍの内面に着肉させ、着肉層が所定の肉
厚になったところで、着肉していないスラリー３Ｓをア
ルミナ成形体２Ｍから排出する。排泥後、型１０内の成
形体即ちチタン酸アルミニウムの着肉層は型１０の吸水
によって硬くなると共に収縮する。チタン酸アルミニウ
ムの着肉層即ちチタン酸アルミニウム層３Ｍがある程度
乾燥したところで、アルミナ成形体２Ｍ及びチタン酸ア
ルミニウム部３Ｍを型１０から脱型する。ここで、図３
に示すようなアルミナ成形体２Ｍとチタン酸アルミニウ
ム層３Ｍから成る複合成形体８Ｍが形成されることにな
る。更に、この複合成形体８Ｍを乾燥する。複合成形体
８Ｍの乾燥時には、チタン酸アルミニウム層３Ｍは１〜
２％収縮するが、該チタン酸アルミニウムの一部はアル
ミナ成形体２Ｍ内に流れ込んだ状態になっているため、
アルミナ成形体２Ｍとチタン酸アルミニウム層３Ｍとが
分離するようなことはない。

【００２３】複合成形体８Ｍを所定の程度にまで乾燥し
た後、該乾燥複合成形体８Ｍを一体焼成し、図４に示す
ような焼結体で構成される複合ポートライナ８を作製す
る。アルミナファイバーのモールド品の耐熱温度は、フ
ァイバーの材料によって変化するが、通常、１３００℃
〜１７００℃である。また、チタン酸アルミニウムの焼
成温度は、最大で１５００℃程度である。そして、アル
ミナファイバーの高温時の収縮割合は、１５００℃で材
料によって変化するが、２〜３％程度であり、材料によ
って収縮割合は調節できる。更に、チタン酸アルミニウ
ムについては、チタン酸アルミニウムとして合成した後
、粉砕して形成した場合には、焼成収縮割合は２〜３％
程度である。

【００２４】複合成形体８Ｍを焼成して複合焼結体とし
た複合ポートライナ８を、シリンダヘッド１を形成する
鋳型に配置し、Ａｌ，Ｆｃ等の金属材料の湯を鋳込んで
シリンダヘッド１を製作することで、シリンダヘッド１
内にポート４を形成することができる。このような製造
工程を経ることによって、この発明による断熱吸排気ポ
ートを製造することができる。

【００２５】次に、この発明によるエンジン用断熱構造
及びその製造方法の別の実施例を、図５を参照して説明
する。図５に示す実施例は、この発明によるエンジン用
断熱構造を断熱吸排気ポートに適用した別の実施例を示
す断面図である。この実施例の断熱吸排気ポートは、外
壁ポートライナを上記実施例とは異なった材料で製作し
ている以外は、同一の構成を有するものである。そこで
、この実施例の断熱吸排気ポートでは、上記実施例のも
のと同一の部品には同一の符号を付して重複する説明を
省略する。

【００２６】この断熱吸排気ポートにおいて、排気ガス
或いは吸入空気に晒される内側に配置した内壁ポートラ
イナ３は上記と同様にチタン酸アルミニウム等の低熱伝
導率で且つ緻密質のセラミックスから製作されている。 また、外壁ポートライナ１０は、超微粒子のシリカＳｉ
Ｏ２　と酸化チタンＴｉＯ２とを主原料とする微細多孔
構造を有する断熱性に富んだ物質即ち部材から製作され
ている。この断熱吸排気ポートは、流体に晒される面を
構成する低熱伝導率で且つ緻密質のセラミックス焼成体
から内壁ポートライナ３を製作し、該内壁ポートライナ
の外側に配置した低熱伝導率の超微粒子のシリカと酸化
チタンとを主原料とする微細多孔構造を有する部材から
外壁ポートライナ１５を製作し、内壁ポートライナ３と
外壁ポートライナ１５とから成る複合ポートライナ１１
が製作される。更に、複合ポートライナ１１の外側に鋳
込みにより金属材料を配置してシリンダヘッド１を製作
し、それによってシリンダヘッド１内にポート４が形成
される。なお、図１には示されていないが、シリンダヘ
ッド１には、吸排気バルブの作動をガイドするバルブガ
イド１４を有しており、また、シリンダヘッド１には、
マニホルドガスケット１３を介在して吸排気用マニホル
ド１２が固定されている。

【００２７】この断熱吸排気ポートにおいて、外壁ポー
トライナ１５を構成する物質は、詳しくは、シリカＳｉ
Ｏ２　を６４．６８ｗｔ％、二酸化チタンＴｉＯ２　を
３１．９０ｗｔ％、ジルコニア（酸化ジルコニウム）Ｚ
ｎＯ２　を０．２３ｗｔ％、酸化アルミニウムＡｌ２　
Ｏ３　を２．３７ｗｔ％、酸化第二鉄Ｆｅ２　Ｏ３　を
０．３３ｗｔ％、及び酸化第二クロムＣｒ２　Ｏ３　を
０．０７ｗｔ％の化学組成から成るものであり、これら
の化学組成の原料を溶剤に分散させてスラリーを作り、
該スラリーをフィルタプレスを行うことで製作すること
ができる物質〔マイクロサーム（商品名）〕である。そ
して、この物質の熱伝導率は、極めて低い熱伝導率であ
り、０．０２１〜０．０３９Ｗ／ｍＫ、言い換えれば、
０．００００５０〜０．００００９３ｃａｌ／ｃｍ・ｓ
ｅｃ・℃である。 更に、該物質は、ヤング率が低く熱応力を吸収すること
ができるので、金属材料の鋳込み時に発生する金属とセ
ラミックスとの熱膨張差によるセラミックス部材の破壊
を避けることができる。

【００２８】次に、この発明によるエンジン断熱構造の
製造方法の別の実施例を、図５を参照して説明する。即
ち、この発明によるエンジン用断熱構造の製造方法を断
熱吸排気ポートの製造方法に適用したものである。この
断熱吸排気ポートの製造方法は、低熱伝導率のセラミッ
クス焼成体から内壁ポートライナ３を製作すると共に、
超微粒子のシリカと酸化チタンとを主原料として成形焼
成した微細多孔構造を有する断熱性に富んだ材料に水を
加えてスラリーを作る工程、内壁ポートライナ３を型に
配置して内壁ポートライナ３の外側に前記スラリーを鋳
込み成形して複合ポートライナ成形体を成形する工程、
前記複合ポートライナ成形体を所定の温度で焼成して内
壁ポートライナ３の外側に外壁ポートライナ１５を配置
した複合ポートライナ１１の焼結体を製作する工程、次
いで、複合ポートライナ１１の焼結体を鋳型に配置して
金属材料を鋳込んで金属部材即ちシリンダヘッド１内に
ポート４を形成する工程から成るものである。この実施
例では、内壁ポートライナ３を製作する工程、及び複合
ポートライナ焼結体を鋳型に配置して金属材料を鋳込ん
でシリンダヘッド１を製作する工程は上記実施例と同様
であるので、ここでは該各工程についての説明は省略す
る。また、外壁ポートライナ１５を製作するのに使用す
る物質は、上記に記載しているので該物質の製造につい
ての説明も省略する。

【００２９】この実施例において、内壁ポートライナ３
の外側に外壁ポートライナ１５を配置するには、次のよ
うに製作すればよい。即ち、超微粒子のシリカと酸化チ
タンとを主原料とする上記微細多孔構造を有する断熱性
に富んだ物質に、水と分散剤を加えてボールミルでスラ
リーを作る。そこで、チタン酸アルミニウムから成る内
壁ポートライナ３を、図３に示すベース型５、下型６及
び上型７から成る型と同様な型に配置する。場合によっ
ては、内壁ポートライナ３の内側部分即ちポート４にも
石膏等の吸水性材料から形成した補助型を支持部材とし
て配置する。次いで、上型及び下型と内壁ポートライナ
３との間に形成される空所内へ上記スラリーを鋳込み、
該スラリーを乾燥固化し、内壁ポートライナ３の外側に
外壁ポートライナ成形体を配置し、該外壁ポートライナ
成形体を成形して複合ポートライナ成形体を形成する。 次いで、複合ポートライナ成形体を、所定の温度で焼成
することによって、内壁ポートライナ３の外側に外壁ポ
ートライナ１５を配置した複合ポートライナ１１の焼結
体を製作することができる。

【００３０】この実施例において、複合ポートライナ成
形体の焼成温度は、複合ポートライナ１１の焼結体に形
成する微細多孔構造の微細多孔の程度によって温度調節
する。このようにして、この断熱吸排気ポートを製作し
た場合には、外壁ポートライナ１５は、微細多孔構造を
有し、断熱性が高く、ヤング率が低い特性を有している
。外壁ポートライナ１５を構成する物質については、固
体伝導、気体の対流、赤外線による輻射、気体の分子伝
導はいずれも小さく、従って、熱伝導率は上記のように
極めて低くなる。

【００３１】

【発明の効果】この発明によるエンジン用断熱構造及び
その製造方法は、上記のように構成されており、次のよ
うな効果を有する。即ち、このエンジン用断熱構造は、
流体に晒される面を構成するチタン酸アルミニウム等の
低熱伝導率で且つ緻密質のセラミックスから製作した内
壁ポートライナ、該内壁ポートライナの外側に配置した
アルミナファイバー、アルミナウィスカー等の低熱伝導
率のセラミックスから製作した外壁ポートライナ、及び
該外壁ポートライナの外側に鋳込みにより金属材料を配
置して金属部材内にポートを形成したので、セラミック
スから成る前記内壁ポートライナは前記シリンダヘッド
の鋳込み後の金属材料の収縮によって発生する圧縮応力
を受けても前記外壁ポートライナが緩衝材として機能し
て該圧縮力を吸収し、前記内壁ポートライナは破損する
ようなことがない。しかも、前記内壁ポートライナは断
熱性に富むと共に耐熱性に富み、高温高強度の壁面を提
供し、且つ前記外壁ポートライナによって高度の断熱性
を提供できる。

【００３２】又は、このエンジン用断熱構造において、
上記のアルミナファイバー、アルミナウィスカー等の前
記外壁ポートライナの代わりに、低熱伝導率の超微粒子
のシリカと酸化チタンとを主原料とする微細多孔構造を
有する断熱性に富んだ部材から製作した外壁ポートライ
ナを配置した場合には、該外壁ポートライナは微細多孔
構造を有し、熱伝導率が極めて低く且つヤング率も低い
ので、鋳込み後の金属材料の収縮で内壁ポートライナが
破損するのを防止できると共に、一層高度の断熱度を確
保することができ、しかも前記外壁ポートライナは断熱
性に優れるので、前記外壁ポートライナの厚さを薄く形
成することができる。

【００３３】更に、この発明によるエンジン用断熱構造
の製造方法は、アルミナファイバー、アルミナウィスカ
ー等の低熱伝導率のセラミックスからポートライナ成形
体を成形する工程、該ポートライナ成形体を型に配置し
て前記ポートライナ成形体の内側にチタン酸アルミニウ
ム等のセラミック材料から成るスラリーを流し込んで低
熱伝導率で且つ緻密質のセラミック層を形成して複合ポ
ートライナ成形体を成形する工程、該複合ポートライナ
成形体を乾燥し焼成して複合ポートライナ焼結体を製作
する工程、次いで、該複合ポートライナ焼結体を鋳型に
配置して金属材料を鋳込んで金属部材内にポートを形成
する工程から成るので、前記スラリーは前記複合ポート
ライナの内壁ポートライナとなり且つ前記ポートライナ
成形体は外壁ポートライナを構成し、前記内壁ポートラ
イナと前記外壁ポートライナとは一体構造の前記複合ポ
ートライナと成る。そして、前記内壁ポートライナは低
熱伝導率で且つ緻密質のセラミック層となり、また、前
記外壁ポートライナは断熱性を向上させ且つ緩衝材とし
て機能する。該複合ポートライナを鋳型に配置して金属
材料を鋳込んでシリンダヘッドを構成した時、前記外壁
ポートライナが鋳込み金属冷却時の収縮に伴って収縮し
て緩衝作用を果たし且つ熱伝導率も低くなり、鋳込み後
の金属収縮による前記内壁ポートライナの破損の現象は
発生しない。しかも、このエンジン用断熱構造の製造方
法については、一旦前記複合成形体を焼結体に構成して
前記複合ポートライナを構成した後に、前記シリンダヘ
ッドを形成するための金属材料の鋳込むので、金属材料
がアルミナファイバーから成る前記外壁ポートライナに
鋳造時に湯が流れ込むことがなく、従って、前記外壁ポ
ートライナの継ぎ目或いは端面の処理を行う必要がなく
、製造工程が簡単になり、寸法公差を含め量産化を行う
ことができる。

【００３４】或いは、このエンジン用断熱構造の製造方
法は、低熱伝導率のセラミックス焼成体から内壁ポート
ライナを製作すると共に、超微粒子のシリカと酸化チタ
ンとを主原料として成形焼成した微細多孔構造を有する
断熱性に富んだ材料に水を加えてスラリーを作る工程、
前記内壁ポートライナを型に配置して前記内壁ポートラ
イナの外側に前記スラリーを鋳込み成形して複合ポート
ライナ成形体を成形する工程、前記複合ポートライナ成
形体を所定の温度で焼成して複合ポートライナ焼結体を
製作する工程、次いで、前記複合ポートライナ焼結体を
鋳型に配置して金属材料を鋳込んで金属部材内にポート
を形成する工程から成るので、前記内壁ポートライナの
外側には、外壁ポートライナが形成され、該外壁ポート
ライナがシリンダヘッド等の金属部材の内側に位置する
ことになる。従って、前記外壁ポートライナは、微細多
孔構造を有する構造で熱伝導率が極めて低く且つヤング
率も低くなり、しかも、熱伝導率は焼成温度で容易に調
節される。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明によるエンジン用断熱構造の一実施例
を示す概略断面図である。

【図２】この発明によるエンジン用断熱構造及びその製
造方法を説明するために外壁ポートライナ成形体を示す
断面図である。

【図３】この発明によるエンジン用断熱構造の製造方法
において、外壁ポートライナ成形体に内壁ポートライナ
成形体を形成する工程を示す断面図である。

【図４】この発明によるエンジン用断熱構造の製造方法
において、複合ポートライナ成形体を示す断面図である
。

【図５】この発明によるエンジン用断熱構造の別の実施
例を示す概略断面図である。

【図６】従来のセラミックポートライナの一例を示す斜
視図である。

【符号の説明】

１　　　　シリンダヘッド ２　　　　外壁ポートライナ ３　　　　内壁ポートライナ ４　　　　吸排気ポート ５　　　　ベース型 ６　　　　下型 ７　　　　上型 ８　　　　複合ポートライナ １０　　型 １１　　複合ポートライナ １５　　外壁ポートライナ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　流体に晒される面を構成するチタン酸
   アルミニウム等の低熱伝導率で且つ緻密質のセラミック
   スから製作した内壁ポートライナ、該内壁ポートライナ
   の外側に配置したアルミナファイバー、アルミナウィス
   カー等の低熱伝導率のセラミックスから製作した外壁ポ
   ートライナ、及び該外壁ポートライナの外側に鋳込みに
   より金属材料を配置して金属部材内にポートを形成した
   エンジン用断熱構造。
2. 【請求項２】　　流体に晒される面を構成する低熱伝導
   率で且つ緻密質のセラミックス焼成体から製作した内壁
   ポートライナ、該内壁ポートライナの外側に配置した低
   熱伝導率の超微粒子のシリカと酸化チタンとを主原料と
   する微細多孔構造を有する断熱性に富んだ部材から製作
   した外壁ポートライナ、及び該外壁ポートライナの外側
   に鋳込みにより金属材料を配置して金属部材内にポート
   を形成したエンジン用断熱構造。
3. 【請求項３】　　アルミナファイバー、アルミナウィス
   カー等の低熱伝導率のセラミックスからポートライナ成
   形体を成形する工程、該ポートライナ成形体を型に配置
   して前記ポートライナ成形体の内側にチタン酸アルミニ
   ウム等のセラミック材料から成るスラリーを流し込んで
   低熱伝導率で且つ緻密質のセラミック層を形成して複合
   ポートライナ成形体を成形する工程、該複合ポートライ
   ナ成形体を乾燥し焼成して複合ポートライナ焼結体を製
   作する工程、次いで、該複合ポートライナ焼結体を鋳型
   に配置して金属材料を鋳込んで金属部材内にポートを形
   成する工程から成るエンジン用断熱構造の製造方法。
4. 【請求項４】　　低熱伝導率のセラミックス焼成体から
   内壁ポートライナを製作すると共に、超微粒子のシリカ
   と酸化チタンとを主原料として成形焼成した微細多孔構
   造を有する断熱性に富んだ材料に水を加えてスラリーを
   作る工程、前記内壁ポートライナを型に配置して前記内
   壁ポートライナの外側に前記スラリーを鋳込み成形して
   複合ポートライナ成形体を成形する工程、前記複合ポー
   トライナ成形体を所定の温度で焼成して複合ポートライ
   ナ焼結体を製作する工程、次いで、前記複合ポートライ
   ナ焼結体を鋳型に配置して金属材料を鋳込んで金属部材
   内にポートを形成する工程から成るエンジン用断熱構造
   の製造方法。