JPH0542660U - 排気ポートライナ付きエンジン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 排気ポートライナとシリンダヘッドとの境界
部に容易に断熱空間を形成する。 【構成】 排気ポートライナ１５の外面側に凹溝１５
Ｄ，１５Ｄ，…を格子状に多数設ける構成とした。そし
て、該排気ポートライナ１５を加熱溶融状態のアルミニ
ウム材料によって鋳ぐるむと、このアルミニウム材料は
表面張力が大きいから各凹溝１５Ｄに浸入することがで
きず、該各凹溝１５Ｄとシリンダヘッド５との境界部に
格子状の断熱空間としての空気層１６が形成される。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、例えば自動車等に搭載され、排気ガスの温度低下を防止する排気ポ ートライナを有する排気ポートライナ付きエンジンに関する。

【０００２】

【従来の技術】

一般に、エンジンのシリンダヘッドの排気ポートに設けられた排気ポートライ ナをセラミックス材料から二層構造とし、これらの層間に空気層を形成して断熱 効果を高めようとする排気ポートライナ付きエンジンは、例えば実開昭６３−１ ８３４５１号公報によって知られている。

【０００３】 ここで、前記排気ポートライナは、セラミックス材料からなる外筒を形成した 後に、該外筒内にセラミックス溶液を堆積させて堆積層を設け、該堆積層を乾燥 、焼成し、収縮させて内筒を形成することにより、前記外筒と該内筒との間に空 気層を形成して断熱効果を得るようにしている。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

ところで、上述した従来技術によるものでは、外筒を形成した後に、該外筒内 に内筒を形成するようにしているから、製造時の工程が多岐に亘ってしまい、こ れによって、製造時の作業性が大幅に低下してしまうという問題がある。

【０００５】 また、排気ポートライナは、その内筒をセラミックス溶液からなる堆積層の熱 収縮によって形成しているために、画一的に内筒および空気層を形成するのは難 しく、形状不良を生じたりして、歩留りが大幅に低下するという問題がある。

【０００６】 本考案は上述した従来技術による問題に鑑みなされたもので、排気ポートライ ナとシリンダヘッドとの境界部に容易に断熱空間を形成できるようにした排気ポ ートライナ付きエンジンを提供することを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】

上述した問題を解決するために本考案が採用する構成の特徴は、シリンダと、 該シリンダ上に搭載され、アルミダイキャストによって成型されることにより、 該シリンダ内と連通する吸気ポートと排気ポートとが形成されたシリンダヘッド と、前記シリンダ内を往復動し、該シリンダヘッドとの間に燃焼室を画成するピ ストンと、前記シリンダヘッド内に設けられ、前記吸気ポートを燃焼室に対して 開，閉する吸気弁と、前記シリンダヘッド内に設けられ、前記排気ポートを燃焼 室に対して開，閉することにより、該燃焼室からの排気ガスを排気ポート内に向 けて排出させる排気弁と、前記シリンダヘッドの排気ポートを形成すべく該シリ ンダヘッド内に鋳ぐるまれた排気ポートライナとからなる排気ポートライナ付き エンジンにおいて、前記排気ポートライナの外面側には、多数の凹溝を設け、該 各凹溝とシリンダヘッドとの間の境界部に断熱空間を形成する構成としたことに ある。

【０００８】

【作用】

上記構成により、排気ポートライナをシリンダヘッド内に鋳ぐるむときに、ア ルミニウム材料の表面張力を利用し、各凹溝とシリンダヘッドとの境界部に断熱 空間を形成させ、該排気ポートライナ内に燃焼室内から排気ガスが流入したとき には、該断熱空間によって、この排気ガスの温度が低下するのを防止する。

【０００９】

【実施例】

以下、本考案の実施例を図１ないし図４に基づき、自動車用の排気ポートライ ナ付きエンジンを例に挙げて説明する。

【００１０】 図において、１は自動車用エンジンのエンジン本体を示し、該エンジン本体１ は、クランクケース（図示せず）上に設けられた多気筒のシリンダ２（１気筒の み図示）と、該各シリンダ２上に搭載され、該各シリンダ２内と連通する一対の 吸気ポート３および一対の排気ポート４が形成されたシリンダヘッド５と、各シ リンダ２内を往復動し、該シリンダヘッド５との間で各シリンダ２内に燃焼室６ を画成するピストン７とから大略構成されている。そして、該ピストン７は、燃 焼室６内で発生する燃焼圧を連接棒８を介してクランク軸（図示せず）から回転 出力として導出させるものである。

【００１１】 ９はシリンダヘッド５にブッシュ１０を介してリフト可能に設けられ、各吸気 ポート３の先端側の弁座１１に離，着座することによって、該各吸気ポート３を 燃焼室６に対して開，閉する一対の吸気弁（一個のみ図示）を示し、該各吸気弁 ９は、ピストン７の吸気行程で開弁し、前記各吸気ポート３から燃焼室６内に向 けて燃料と吸入空気との混合気を吸込ませるものである。

【００１２】 ここで、燃焼室６内に吸込まれた混合気は、ピストン７により圧縮され（圧縮 行程）、図示しない点火プラグで点火されることにより爆発、燃焼し、このとき に発生する燃焼圧でピストン７を下向きに押動して膨張行程を行なわせる。

【００１３】 １２はシリンダヘッド５にブッシュ１３を介してリフト可能に設けられ、各排 気ポート４の先端側の弁座１４に離，着座することによって、該各排気ポート４ を燃焼室６に対して開，閉する一対の排気弁（一個のみ図示）を示し、該各排気 弁１２は、ピストン７の排気行程で開弁し、燃焼室６内で発生した燃焼ガスとし ての排気ガスを各排気ポート４から排気管（図示せず）に向けて排出させるもの である。ここで、該各排気ポート４内には、燃焼室６内で燃焼して４００〜８５ ０℃程度の高温状態となった排気ガスが排出される。そして、前記排気管の途中 には、白金、パラジウム等の三元触媒からなる触媒装置（図示せず）が設けられ 、該触媒装置は、例えば３５０℃以上の温度を有する排気ガスが流入すると、そ の熱によって触媒反応が促進（活性化）されて排気ガス中の有害成分を酸化反応 等で除去するものである。

【００１４】 １５はシリンダヘッド５内に各排気ポート４を形成すべく、該シリンダヘッド ５に一体成型された排気ポートライナを示し、該排気ポートライナ１５は、チタ ン酸アルミニウム等のセラミックス材料により、図２に示す如く略Ｖ字形状をな す筒状に形成され、その一端側は、各排気弁１２等を介して燃料室６内と連通す る一対のポート部１５Ａ，１５Ａとなり、他端側は、該各ポート部１５Ａを合流 する合流部１５Ｂとなっている。また、前記各ポート部１５Ａの先端側には、前 記各排気弁１２が遊嵌される取付穴１５Ｃ，１５Ｃが形成されている。さらに、 該排気ポートライナ１５の外面側には、図３に示す如く、凹溝１５Ｄ，１５Ｄ， …が格子状に多数形成され、該各凹溝１５Ｄは、後述の理由によって、その幅寸 法Ｓ，Ｓが約１ｍｍ、深さ寸法ｈが約１ｍｍとなるように形成されている。

【００１５】 １６は、図４に示す如く、排気ポートライナ１５をシリンダヘッド５内に鋳ぐ み、該排気ポートライナ１５の各凹溝１５Ｄの上端側を覆うことにより、格子状 に形成された断熱空間としての空気層を示し、該空気層１６は、前記排気ポート ライナ１５内に燃焼室６からの排気ガスが流入したときに、この排気ガスの熱が シリンダヘッド５に熱伝導するのを防止するものである。

【００１６】 次に、上述した排気ポートライナ１５をシリンダヘッド５に鋳ぐるむ方法につ いて説明する。

【００１７】 まず、内面側に方形状の穴部が多数形成された複数の型からなる割型（いずれ も図示せず）を用いた泥漿鋳込み成型によって、図２および図３に示す排気ポー トライナ１５を成型する。そして、シリンダヘッド５をアルミダイキャストによ って鋳造するときに、該排気ポートライナ１５をシリンダヘッド５の成型型内に ブッシュ１０，１３および弁座１１，１４等と共に位置決めし、加熱溶融状態の アルミニウム材料によって鋳ぐるむ。ここで、前記シリンダヘッド５を形成する アルミニウム材料は、その表面張力が溶融状態（７５０℃）で５２０ｄｙｎ／ｃ ｍと、常温の水銀（４８２．１ｄｙｎ／ｃｍ）よりも大きい上に、チタン酸アル ミニウム等のセラミックス材料に対してヌレ性が低いから、小さな隙間（約３ｍ ｍ以下）に入り込みにくい。これにより、該排気ポートライナ１５がシリンダヘ ッド５に鋳ぐるまれるときに、溶融状態のアルミニウム材料は、図４に示す如く 、前記各凹溝１５Ｄに僅かに浸入して固化し、該各凹溝１５Ｄとシリンダヘッド ５との境界部に格子状の空気層１６を形成する。

【００１８】 次に、このように形成された排気ポートライナ付きエンジンの作動について説 明する。

【００１９】 まず、空気と燃料との混合気を吸気ポート３から吸気弁９を介して燃焼室６内 に吸込み、この混合気をピストン７で圧縮した後に、点火プラグによって点火し て燃焼（爆発）させ、このときの燃焼圧によりピストン７を下向きに押動し、連 接棒８を介してクランク軸から回転出力として導出させる。そして、燃焼室６内 の燃焼ガス（排気ガス）は、各排気弁１２の開弁によって排気ポートライナ１５ に向けて排出される。ここで、空気層１６は、燃焼室６からの排気ガスが排気ポ ートライナ１５内を流通すると、この排気ガスの熱がシリンダ５に熱伝導するの を防止し、排気ガスを高温状態で保持しつつ排気管側に排出させる。

【００２０】 かくして、本実施例では、排気ポートライナ１５の外面側に凹溝１５Ｄを格子 状に多数設け、該排気ポートライナ１５をシリンダヘッド５に鋳ぐるむことによ り、アルミニウム材料の表面張力が大きいことを利用して、前記各凹溝１５Ｄと シリンダヘッド５との境界部に格子状の断熱空間としての空気層１６を形成する 構成とした。この結果、空気層１６を容易に形成することができ、排気ガスの温 度低下を効果的に防止できる上に、製造時の工程数および部品点数を削減して、 製造時の作業性等を大幅に向上することができる。

【００２１】 また、排気ポートライナ１５は、割型を用いた泥漿鋳込み成型によって単層化 して成型するようにしたから、該排気ポートライナ１５に変形や割れ等が生じる のを確実に防止でき、形状不良の発生を防止して歩留りを大幅に向上することが できる。

【００２２】 さらに、排気ポートライナ１５をシリンダヘッド５内に鋳ぐるんだときに、該 シリンダヘッド５の素材となるアルミニウム材料が排気ポートライナ１５の各凹 溝１５Ｄ内に僅かに浸入するようにしたから、該排気ポートライナ１５とシリン ダヘッド５との密着性を大幅に向上することができ、熱膨張等によるずれや剥離 等を防止して、信頼性や寿命を大幅に向上することができる。

【００２３】 なお、前記実施例では、排気ポートライナ１５は、略Ｖ字状（２つに分岐する タイプ）に形成するものとして述べたが、本考案はこれに限らず、例えば分岐し ないタイプ、３つに分岐するタイプ等の他の形状に形成してもよい。

【００２４】 また、前記実施例では、排気ポートライナ１５の外面側には、各凹溝１５Ｄを 格子状に設けるものとして述べたが、これに替えて、例えば各凹溝をそれぞれが 独立した方形状等の穴状に形成してもよく、あるいは、図５および図６に示す変 形例の如く、幅寸法Ｓ′および深さ寸法ｈ′がそれぞれ１ｍｍ程度の長尺な角形 状の凹溝１５Ｄ′，１５Ｄ′，…を排気ポートライナ１５′の外面側に形成する ようにしてもよい。

【００２５】 さらに、前記実施例では、排気ポートライナ１５の各凹溝１５Ｄの幅寸法Ｓ， Ｓおよび深さ寸法ｈは、それぞれ１ｍｍ程度に形成するものとして述べたが、幅 寸法Ｓ，Ｓは、３ｍｍ程度よりも小さければ、これに限るものではない。また、 深さ寸法ｈについても、強度的に許される範囲であれば、１ｍｍ以上としてもよ い。

【００２６】 さらにまた、前記実施例では、断熱空間として空気層１６を例に挙げて説明し たが、真空空間で排気ポートライナ１５をシリンダヘッド５内に鋳ぐるむことに より、断熱空間を真空層としてもよく、この場合には、熱伝導を最小限にして、 断熱性をより一層向上することができる。

【００２７】

【考案の効果】

以上詳述した通り、本考案によれば、排気ポートライナ本体の外面側に多数の 凹溝を設ける構成としたから、排気ポートライナをシリンダヘッドで鋳ぐるむこ とにより、アルミニウム材料の表面張力を利用して、前記各凹溝とシリンダヘッ ドとの境界部に断熱空間を容易に形成することができ、製造時の工数や部品点数 を削減して、作業性等を向上することができる。また、排気ポートライナを単層 構造とすることができ、形状不良が生じるのを防止して、歩留りを向上すること ができる。さらに、アルミニウム材料を各凹溝に僅かに浸入させて、排気ポート ライナとシリンダヘッドとの密着性を向上することができ、熱膨張時等にずれや 剥離が生じるのを防止して、信頼性や寿命を向上できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の実施例による排気ポートライナ付きエ
ンジンの要部を示す一部破断の正面図である。

【図２】図１中のポートライナを拡大して示す斜視図で
ある。

【図３】図２中の矢示Ａ部を拡大して示す斜視図であ
る。

【図４】図１中の矢示Ｂ部を拡大して示す縦断面図であ
る。

【図５】本考案の変形例による排気ポートライナを示す
要部拡大斜視図である。

【図６】図５中の矢示VI−VI方向断面図である。

【符号の説明】

２ シリンダ ３ 吸気ポート ４ 排気ポート ５ シリンダヘッド ６ 燃焼室 ７ ピストン ９ 吸気弁 １２ 排気弁 １５，１５′ 排気ポートライナ １５Ｄ，１５Ｄ′ 凹溝 １６ 空気層（断熱空間）

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 シリンダと、該シリンダ上に搭載され、
   アルミダイキャストによって成型されることにより、該
   シリンダ内と連通する吸気ポートと排気ポートとが形成
   されたシリンダヘッドと、前記シリンダ内を往復動し、
   該シリンダヘッドとの間に燃焼室を画成するピストン
   と、前記シリンダヘッド内に設けられ、前記吸気ポート
   を燃焼室に対して開，閉する吸気弁と、前記シリンダヘ
   ッド内に設けられ、前記排気ポートを燃焼室に対して
   開，閉することにより、該燃焼室からの排気ガスを排気
   ポート内に向けて排出させる排気弁と、前記シリンダヘ
   ッドの排気ポートを形成すべく該シリンダヘッド内に鋳
   ぐるまれた排気ポートライナとからなる排気ポートライ
   ナ付きエンジンにおいて、前記排気ポートライナの外面
   側には、多数の凹溝を設け、該各凹溝とシリンダヘッド
   との間の境界部に断熱空間を形成する構成としたことを
   特徴とする排気ポートライナ付きエンジン。