JPH07109176B2 - 断熱エンジンの構造 - Google Patents
断熱エンジンの構造Info
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- JPH07109176B2 JPH07109176B2 JP62172085A JP17208587A JPH07109176B2 JP H07109176 B2 JPH07109176 B2 JP H07109176B2 JP 62172085 A JP62172085 A JP 62172085A JP 17208587 A JP17208587 A JP 17208587A JP H07109176 B2 JPH07109176 B2 JP H07109176B2
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- liner
- heat insulating
- cylinder
- ceramic
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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
- F02B77/11—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
- F02F3/00—Pistons
- F02F3/0015—Multi-part pistons
- F02F3/0023—Multi-part pistons the parts being bolted or screwed together
-
- 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
- F02F7/00—Casings, e.g. crankcases
- F02F7/0085—Materials for constructing engines or their parts
- F02F7/0087—Ceramic materials
-
- 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
- F05C2253/00—Other material characteristics; Treatment of material
- F05C2253/16—Fibres
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Cylinder Crankcases Of Internal Combustion Engines (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、セラミックエンジン等における断熱エンジ
ンの構造に関する。
ンの構造に関する。
従来、セラミック材料を断熱材又は耐熱材として利用し
た断熱エンジン等のエンジン部材は、例えば、実開昭59
−192647号公報、特開昭60−90955号公報等に開示され
ている。
た断熱エンジン等のエンジン部材は、例えば、実開昭59
−192647号公報、特開昭60−90955号公報等に開示され
ている。
まず、実開昭59−192647号公報に開示された断熱エンジ
ンのシリンダライナについて、第３図を参照して概説す
る。
ンのシリンダライナについて、第３図を参照して概説す
る。
該断熱エンジンのシリンダライナは、シリンダヘッド内
壁部26とシリンダライナ上方部28とを一体に形成したラ
イナヘッド25のライナ上方部28の内径をシリンダライナ
27の内径より大きく構成したものであり、図示していな
いが、ライナ上方部28の外面に断熱ガスケットを介して
シリンダヘッドに設置したものであり、従って、ライナ
ヘッド25のシリンダライナ上方部28とピストンヘッド29
との接触が起こらず円滑で耐久性の良い作動を行い得る
ものである。
壁部26とシリンダライナ上方部28とを一体に形成したラ
イナヘッド25のライナ上方部28の内径をシリンダライナ
27の内径より大きく構成したものであり、図示していな
いが、ライナ上方部28の外面に断熱ガスケットを介して
シリンダヘッドに設置したものであり、従って、ライナ
ヘッド25のシリンダライナ上方部28とピストンヘッド29
との接触が起こらず円滑で耐久性の良い作動を行い得る
ものである。
次に、特開昭60−90955号公報に開示された断熱エンジ
ンの構造について第４図を参照して概説する。第４図に
おいて、断熱エンジンの構造が符号30によって全体的に
示されている。
ンの構造について第４図を参照して概説する。第４図に
おいて、断熱エンジンの構造が符号30によって全体的に
示されている。
断熱エンジンの構造30は、シリンダヘッド31の下半分に
設けた円筒状凹部32の内周壁33に熱反射面を形成し、シ
リンダヘッド31の円筒状凹部32にセラミックスから成る
逆カップ状のヘッドライナ34をこの周囲に空部35を設け
て嵌装したものである。また、シリンダヘッド31の円筒
部とヘッドライナ34との間の空部35には、セラミックス
ファイバー、グラスファイバー等の断熱材36が収容され
ている。
設けた円筒状凹部32の内周壁33に熱反射面を形成し、シ
リンダヘッド31の円筒状凹部32にセラミックスから成る
逆カップ状のヘッドライナ34をこの周囲に空部35を設け
て嵌装したものである。また、シリンダヘッド31の円筒
部とヘッドライナ34との間の空部35には、セラミックス
ファイバー、グラスファイバー等の断熱材36が収容され
ている。
更に、ヘッドライナ34の上端壁41がガスケット43を介し
てシリンダヘッド31の円筒状凹部32の内端壁33に、また
ヘッドライナ34の下端壁が弾性ガスケット44を介してシ
リンダブロック37及びシリンダライナ39の上端部をそれ
ぞれ押し付けられ、締付力の不均衡、熱変形によってヘ
ッドライナ34に応力集中が生じるのを緩和すると共に、
空部35が形成されるので燃焼室40を囲むヘッドライナ34
からシリンダヘッド31への熱伝導が遮断され、熱の放散
を抑えることができる。
てシリンダヘッド31の円筒状凹部32の内端壁33に、また
ヘッドライナ34の下端壁が弾性ガスケット44を介してシ
リンダブロック37及びシリンダライナ39の上端部をそれ
ぞれ押し付けられ、締付力の不均衡、熱変形によってヘ
ッドライナ34に応力集中が生じるのを緩和すると共に、
空部35が形成されるので燃焼室40を囲むヘッドライナ34
からシリンダヘッド31への熱伝導が遮断され、熱の放散
を抑えることができる。
また、内端壁33の熱反射面により熱輻射が反射され、シ
リンダヘッド31への熱伝達を抑えることができる。更
に、空部35にセラミックスファイバー等の断熱材36を収
容することによって、空部35における空気の対流を阻止
し、ヘッドライナ34の壁部からシリンダヘッド31への熱
伝達を抑えることができる。
リンダヘッド31への熱伝達を抑えることができる。更
に、空部35にセラミックスファイバー等の断熱材36を収
容することによって、空部35における空気の対流を阻止
し、ヘッドライナ34の壁部からシリンダヘッド31への熱
伝達を抑えることができる。
従って、燃焼室40の熱がヘッドライナ34から外部へ放散
されるのが抑えられるから、排気ガスを高温の状態で排
気通路を経て排気ターボ過給機等へ送り出すことがで
き、排気ガスの持つ熱エネルギを最大限に利用すること
ができるものである。図中、符号38はピストンを示す。
されるのが抑えられるから、排気ガスを高温の状態で排
気通路を経て排気ターボ過給機等へ送り出すことがで
き、排気ガスの持つ熱エネルギを最大限に利用すること
ができるものである。図中、符号38はピストンを示す。
しかしながら、上記のようなセラミックスを断熱材又は
耐熱材として利用するシリンダヘッド等の断熱エンジン
部材において断熱特性を十分に得ることは、極めて困難
であり、十分な断熱特性を得るため壁厚が厚くなるとい
う問題がある。
耐熱材として利用するシリンダヘッド等の断熱エンジン
部材において断熱特性を十分に得ることは、極めて困難
であり、十分な断熱特性を得るため壁厚が厚くなるとい
う問題がある。
即ち、エンジンの燃焼室に面する部分は耐熱性、断熱
性、熱ショック性に優れた窒化珪素等のセラミックスに
て構成し、高温燃焼ガスに耐えることができるが、余り
壁厚が大きいと、熱容量が大きくなり、そのため吸入効
率が低下するという問題点が生じる。
性、熱ショック性に優れた窒化珪素等のセラミックスに
て構成し、高温燃焼ガスに耐えることができるが、余り
壁厚が大きいと、熱容量が大きくなり、そのため吸入効
率が低下するという問題点が生じる。
前掲実開昭59−192647号公報に開示された断熱エンジン
のシリンダライナにおけるシリンダヘッド内壁部26とシ
リンダライナ上方部28から成るライナヘッド25、及び前
掲特開昭60−90955号公報に開示された断熱エンジンの
構造における上端壁41及び下端壁からなるヘッドライナ
34は、比較的に肉厚のセラミック材料から構成されてお
り、上記と同様に熱容量が大きくなり、高温に晒される
部分の熱容量を小さくするというものではない。
のシリンダライナにおけるシリンダヘッド内壁部26とシ
リンダライナ上方部28から成るライナヘッド25、及び前
掲特開昭60−90955号公報に開示された断熱エンジンの
構造における上端壁41及び下端壁からなるヘッドライナ
34は、比較的に肉厚のセラミック材料から構成されてお
り、上記と同様に熱容量が大きくなり、高温に晒される
部分の熱容量を小さくするというものではない。
また、ヘッドライナ34の上端壁41がガスケット43を介し
てシリンダヘッド31の円筒状凹部32の内端壁33に、また
ヘッドライナ34の下端壁が弾性ガスケット44を介してシ
リンダブロック37及びシリンダライナ39の上端部にそれ
ぞれ押し付けられて設置されており、ヘッドライナ34と
シリンダヘッド31との間には空部35が形成された構成で
あるので、必ずしも耐圧性に優れた断熱構造を得ること
ができない。
てシリンダヘッド31の円筒状凹部32の内端壁33に、また
ヘッドライナ34の下端壁が弾性ガスケット44を介してシ
リンダブロック37及びシリンダライナ39の上端部にそれ
ぞれ押し付けられて設置されており、ヘッドライナ34と
シリンダヘッド31との間には空部35が形成された構成で
あるので、必ずしも耐圧性に優れた断熱構造を得ること
ができない。
この発明の目的は、上記の問題を解決することであり、
シリンダヘッド下面部とシリンダライナ上部とを一体構
造としたシリンダヘッドライナの燃焼室側に面するセラ
ミック部材の肉厚を可及的に薄くできる構造に構成し、
燃焼室側に面した高温になる前記シリンダヘッドライナ
の熱容量を小さく構成し、それによってエンジンの吸入
効率を向上させると共に、セラミック材料の肉厚の減少
に伴う強度劣化を改善し且つシール性を向上させ、しか
も断熱機能を向上させるように構成した断熱エンジンの
構造を提供することである。
シリンダヘッド下面部とシリンダライナ上部とを一体構
造としたシリンダヘッドライナの燃焼室側に面するセラ
ミック部材の肉厚を可及的に薄くできる構造に構成し、
燃焼室側に面した高温になる前記シリンダヘッドライナ
の熱容量を小さく構成し、それによってエンジンの吸入
効率を向上させると共に、セラミック材料の肉厚の減少
に伴う強度劣化を改善し且つシール性を向上させ、しか
も断熱機能を向上させるように構成した断熱エンジンの
構造を提供することである。
この発明は、上記の目的を達成するため、次のように構
成されている。即ち、この発明は、シリンダヘッドに形
成された円筒状凹部にシリンダヘッドライナが嵌合され
ている断熱エンジンの構造において、前記シリンダヘッ
ドライナはシリンダヘッド下面部とシリンダライナ上部
とを一体構造に構成したシリンダヘッドライナ本体及び
該シリンダヘッドライナ本体内に断熱材を介して配設さ
れ且つ燃焼室を形成する薄肉のセラミック部材を具備
し、前記セラミック部材の上端面と前記シリンダヘッド
下面部との間に断熱シートが介在され、前記シリンダヘ
ッドライナ本体と前記セラミック部材との端部が結合部
材で互いに固着されていることを特徴とする断熱エンジ
ンの構造に関する。
成されている。即ち、この発明は、シリンダヘッドに形
成された円筒状凹部にシリンダヘッドライナが嵌合され
ている断熱エンジンの構造において、前記シリンダヘッ
ドライナはシリンダヘッド下面部とシリンダライナ上部
とを一体構造に構成したシリンダヘッドライナ本体及び
該シリンダヘッドライナ本体内に断熱材を介して配設さ
れ且つ燃焼室を形成する薄肉のセラミック部材を具備
し、前記セラミック部材の上端面と前記シリンダヘッド
下面部との間に断熱シートが介在され、前記シリンダヘ
ッドライナ本体と前記セラミック部材との端部が結合部
材で互いに固着されていることを特徴とする断熱エンジ
ンの構造に関する。
また、この断熱エンジンの構造において、前記シリンダ
ヘッドライナ本体はセラミック材料と熱膨張係数がほゞ
等しい材料で構成されている。また、前記シリンダライ
ナ上部はセラミック材料で構成されている。更に、前記
シリンダヘッドライナ本体のバルブ吸排気孔にセラミッ
クコーティング層が形成されている。
ヘッドライナ本体はセラミック材料と熱膨張係数がほゞ
等しい材料で構成されている。また、前記シリンダライ
ナ上部はセラミック材料で構成されている。更に、前記
シリンダヘッドライナ本体のバルブ吸排気孔にセラミッ
クコーティング層が形成されている。
この発明による断熱エンジンの構造は、上記のように構
成され、次のように作用する。即ち、この断熱エンジン
の構造は、シリンダヘッドに形成された円筒状凹部にシ
リンダヘッドライナが、シリンダヘッド下面部とシリン
ダライナ上部とを一体構造に構成したシリンダヘッドラ
イナ本体と、該シリンダヘッドライナ本体内に断熱材を
介して配設され燃焼室を形成する薄肉のセラミック部材
とを具備し、前記セラミック部材の上端面と前記シリン
ダヘッド下面部との間に断熱シートを介在し、前記シン
リダヘッドライナ本体と前記セラミック部材との端部を
金属パッキン等の結合部材で固着したので、高温の燃焼
ガスに晒される燃焼室を形成するセラミック部材の肉厚
を可及的に薄く形成することができ、熱容量を小さくす
ることができ、両者の位置決め及びシール性を向上させ
ることができる。
成され、次のように作用する。即ち、この断熱エンジン
の構造は、シリンダヘッドに形成された円筒状凹部にシ
リンダヘッドライナが、シリンダヘッド下面部とシリン
ダライナ上部とを一体構造に構成したシリンダヘッドラ
イナ本体と、該シリンダヘッドライナ本体内に断熱材を
介して配設され燃焼室を形成する薄肉のセラミック部材
とを具備し、前記セラミック部材の上端面と前記シリン
ダヘッド下面部との間に断熱シートを介在し、前記シン
リダヘッドライナ本体と前記セラミック部材との端部を
金属パッキン等の結合部材で固着したので、高温の燃焼
ガスに晒される燃焼室を形成するセラミック部材の肉厚
を可及的に薄く形成することができ、熱容量を小さくす
ることができ、両者の位置決め及びシール性を向上させ
ることができる。
更に、前記シンリダヘッドライナ本体のバルブ吸排気孔
にセラミックコーティング層を形成したので、金属製材
料から成るバルブ吸排気孔部分についても断熱機能を向
上させることができる。
にセラミックコーティング層を形成したので、金属製材
料から成るバルブ吸排気孔部分についても断熱機能を向
上させることができる。
即ち、エンジンの吸入効率を向上させるため、断熱エン
ジンの筒内内壁からの受熱を最小限にするのに、高温に
なるセラミックス内壁の熱容量を最小限にすることが重
要なことであり、熱容量を小さくすることによってエン
ジンの吸気時に、壁面が直ちに冷却し、吸気温度と壁面
温度との温度差を小さくし、それによって吸気を流入し
易くする。また、燃焼室内の最高温度時に、壁面に吸収
される熱量を小さくして燃焼ガス温度と壁面温度との温
度差を小さくし、シリンダヘッド、シリンダブロック等
を通じて外部に逃げる熱エネルギーを最小限に抑えるこ
とができる。
ジンの筒内内壁からの受熱を最小限にするのに、高温に
なるセラミックス内壁の熱容量を最小限にすることが重
要なことであり、熱容量を小さくすることによってエン
ジンの吸気時に、壁面が直ちに冷却し、吸気温度と壁面
温度との温度差を小さくし、それによって吸気を流入し
易くする。また、燃焼室内の最高温度時に、壁面に吸収
される熱量を小さくして燃焼ガス温度と壁面温度との温
度差を小さくし、シリンダヘッド、シリンダブロック等
を通じて外部に逃げる熱エネルギーを最小限に抑えるこ
とができる。
以下、図面を参照して、この発明による断熱エンジンの
構造の実施例を詳述する。
構造の実施例を詳述する。
第１図において、この発明の一実施例である断熱エンジ
ンの構造が符号10によって全体的に示されている。
ンの構造が符号10によって全体的に示されている。
この断熱エンジンの構造10は、シリンダヘッドとシリン
ダライナの断熱構造についての技術的思想のみを開示し
たものであり、上記以外の部分のシリンダ、ピストン及
び吸排気弁9,9′についての断熱構造については開示し
且つ図示していないが、断熱エンジンについてはこれら
のシリンダ、ピストン及び吸排気弁9,9′についても、
窒化珪素等のセラミック材料、断熱シール材等によって
断熱構造に構成することによって一層確実に断熱の目的
を達成できることは勿論である。
ダライナの断熱構造についての技術的思想のみを開示し
たものであり、上記以外の部分のシリンダ、ピストン及
び吸排気弁9,9′についての断熱構造については開示し
且つ図示していないが、断熱エンジンについてはこれら
のシリンダ、ピストン及び吸排気弁9,9′についても、
窒化珪素等のセラミック材料、断熱シール材等によって
断熱構造に構成することによって一層確実に断熱の目的
を達成できることは勿論である。
この発明による断熱エンジンの構造は、上記第４図に示
したシリンダヘッド（図４の符号31に相当）に形成され
た円筒状凹部（図４の符号32に相当）に嵌合するシリン
ダヘッドライナ（図４の符号34に相当）に関するもので
あり、該シリンダヘッドライナは、シリンダヘッド下面
部２とシリンダライナ上部３とを一体構造に構成したシ
リンダヘッドライナ本体１と、該シリンダヘッドライナ
本体１内に断熱材を介して配設され且つ燃焼室５を形成
する薄肉のセラミック部材４とを具備している。
したシリンダヘッド（図４の符号31に相当）に形成され
た円筒状凹部（図４の符号32に相当）に嵌合するシリン
ダヘッドライナ（図４の符号34に相当）に関するもので
あり、該シリンダヘッドライナは、シリンダヘッド下面
部２とシリンダライナ上部３とを一体構造に構成したシ
リンダヘッドライナ本体１と、該シリンダヘッドライナ
本体１内に断熱材を介して配設され且つ燃焼室５を形成
する薄肉のセラミック部材４とを具備している。
シリンダヘッドライナ本体１については、セラミック材
料と熱膨張係数がほゞ等しい材料、例えば、ニッケルク
ロム合金等の耐熱合金等で構成したものである。セラミ
ック部材４については、窒化珪素、炭化珪素等のセラミ
ック材料から薄肉に製作され、その熱容量が小さくなる
ように構成されている。セラミック部材４のライナ部
は、段部14が形成された構造に形成されている。
料と熱膨張係数がほゞ等しい材料、例えば、ニッケルク
ロム合金等の耐熱合金等で構成したものである。セラミ
ック部材４については、窒化珪素、炭化珪素等のセラミ
ック材料から薄肉に製作され、その熱容量が小さくなる
ように構成されている。セラミック部材４のライナ部
は、段部14が形成された構造に形成されている。
また、薄肉のセラミック部材４とシリンダヘッドライナ
本体１との間に介在した断熱材については、セラミック
ファイバー等の成形品から構成されており、セラミック
部材４の段部14より下側の部位15には断熱材として断熱
パイプ８が介在し、段部14より上側の部位16には断熱材
として断熱ファイバー13が介在し、更にセラミック部材
４の上面には断熱材として断熱シート６が介在してい
る。しかも、セラミック部材４とシリンダライナ上部３
との端部の接合部は、ガスシール性を向上させるため銅
又はステンレススチール等と断熱材との複合金属パッキ
ン等の結合部材７によって互いに固着されている。
本体１との間に介在した断熱材については、セラミック
ファイバー等の成形品から構成されており、セラミック
部材４の段部14より下側の部位15には断熱材として断熱
パイプ８が介在し、段部14より上側の部位16には断熱材
として断熱ファイバー13が介在し、更にセラミック部材
４の上面には断熱材として断熱シート６が介在してい
る。しかも、セラミック部材４とシリンダライナ上部３
との端部の接合部は、ガスシール性を向上させるため銅
又はステンレススチール等と断熱材との複合金属パッキ
ン等の結合部材７によって互いに固着されている。
従って、燃焼室５を形成するセラミック部材４と金属製
のシリンダヘッドライナ本体１とは、ライナ端部即ち下
端部で位置決めされ、シリンダヘッド下面部２のバルブ
シート17,17′を除いて両者間に断熱材が介在している
ので、セラミック部材４は実質的に浮いた状態に設置さ
れていることになる。
のシリンダヘッドライナ本体１とは、ライナ端部即ち下
端部で位置決めされ、シリンダヘッド下面部２のバルブ
シート17,17′を除いて両者間に断熱材が介在している
ので、セラミック部材４は実質的に浮いた状態に設置さ
れていることになる。
ところで、吸排気バルブ用のバルブシート17,17′につ
いては、シリンダヘッドライナ本体１のシリンダヘッド
下面部２の金属部分で構成し、この部分には断熱材及び
セラミック部材を設けていない。また、シリンダヘッド
下面部２に形成されたバルブ吸排気孔11,11′には、ジ
ルコニアコーティング層等のセラミックコーティング層
12を形成している。
いては、シリンダヘッドライナ本体１のシリンダヘッド
下面部２の金属部分で構成し、この部分には断熱材及び
セラミック部材を設けていない。また、シリンダヘッド
下面部２に形成されたバルブ吸排気孔11,11′には、ジ
ルコニアコーティング層等のセラミックコーティング層
12を形成している。
断熱材である断熱ファイバー13については、チタン酸カ
リウムウイスカー、或いはアルミナファイバー等との混
合物から成るセラミックファイバーで製作され、場合に
よっては、セラミックファイバー中に断熱空気層を形成
することもできる。
リウムウイスカー、或いはアルミナファイバー等との混
合物から成るセラミックファイバーで製作され、場合に
よっては、セラミックファイバー中に断熱空気層を形成
することもできる。
また、断熱材である断熱シート６及び断熱パイプ８につ
いては、例えば、チタン酸カリウムペーパを積層したも
の、チタン酸カリウムウィスカーに有機バインダーを混
合して一体成形したもの、或いはチタン酸カリウムウィ
スカー、アルミナファイバー及び有機バインダーを混合
して型成形したもの等がある。
いては、例えば、チタン酸カリウムペーパを積層したも
の、チタン酸カリウムウィスカーに有機バインダーを混
合して一体成形したもの、或いはチタン酸カリウムウィ
スカー、アルミナファイバー及び有機バインダーを混合
して型成形したもの等がある。
この他、これらの断熱材の例として、セラミックシート
にチタン酸カリウムを含浸させたシートをラミネート即
ち積層して構成したもの、また、チタン酸カリウムウィ
スカーを主成分として有機バインダーを混合してペーパ
状に構成したシート積層したもの、チタン酸カリウムウ
ィスカーを主成分として有機バインダーを混合してペー
パ状に構成したシートをアルミナファイバシートによっ
て上下面を挟んで補強したシートを積層したもの、チタ
ン酸カリウムウィスカーを主成分としてアルミナ短繊維
であるアルミナファイバー及び有機バインダーを混合
し、それをカップ状に型成形したもの、或いはチタン酸
カリウムウィスカーに限らず、ジルコニアファイバー等
のセラミックファイバー等を用いてもよいことは勿論で
ある。
にチタン酸カリウムを含浸させたシートをラミネート即
ち積層して構成したもの、また、チタン酸カリウムウィ
スカーを主成分として有機バインダーを混合してペーパ
状に構成したシート積層したもの、チタン酸カリウムウ
ィスカーを主成分として有機バインダーを混合してペー
パ状に構成したシートをアルミナファイバシートによっ
て上下面を挟んで補強したシートを積層したもの、チタ
ン酸カリウムウィスカーを主成分としてアルミナ短繊維
であるアルミナファイバー及び有機バインダーを混合
し、それをカップ状に型成形したもの、或いはチタン酸
カリウムウィスカーに限らず、ジルコニアファイバー等
のセラミックファイバー等を用いてもよいことは勿論で
ある。
この発明による断熱エンジンの構造を上記のように構成
することによって、シリンダヘッドライナ本体１の内面
に配置されたセラミック部材４は、エンジンの燃焼室５
内の高温の燃焼ガスに晒されているものであるが、燃焼
室５内壁からの受熱を最小限にするため、セラミック部
材４の肉厚を可及的に薄く構成でき、熱容量を小さくす
ることができる。
することによって、シリンダヘッドライナ本体１の内面
に配置されたセラミック部材４は、エンジンの燃焼室５
内の高温の燃焼ガスに晒されているものであるが、燃焼
室５内壁からの受熱を最小限にするため、セラミック部
材４の肉厚を可及的に薄く構成でき、熱容量を小さくす
ることができる。
更に、セラミック部材４を薄く構成することによって強
度が劣化するのを防止するため、セラミック部材４の外
面に断熱材を介して金属製のシリンダヘッドライナ本体
１によって強度を補強すると共に、前記断熱材によって
断熱性を向上させ、両者の端部を結合することによって
位置決め及びシール性を向上させている。
度が劣化するのを防止するため、セラミック部材４の外
面に断熱材を介して金属製のシリンダヘッドライナ本体
１によって強度を補強すると共に、前記断熱材によって
断熱性を向上させ、両者の端部を結合することによって
位置決め及びシール性を向上させている。
次に、第２図を参照して、この発明による断熱エンジン
の構造の別の実施例を説明する。この断熱エンジンの構
造20は、上記断熱エンジンの構造10に比較して、シリン
ダヘッドライナ本体の構造が相違する以外は、同一の構
造であるので、同一の部品には同一の符号を付して、そ
れらの構成及び機能についての説明を省略する。
の構造の別の実施例を説明する。この断熱エンジンの構
造20は、上記断熱エンジンの構造10に比較して、シリン
ダヘッドライナ本体の構造が相違する以外は、同一の構
造であるので、同一の部品には同一の符号を付して、そ
れらの構成及び機能についての説明を省略する。
上記断熱エンジンの構造10では、シリンダヘッド下面部
２とシリンダライナ上部３とから成るシリンダヘッドラ
イナ本体１はセラミック材料と熱膨張係数がほゞ等しい
金属材料で構成されている。これに対して、この断熱エ
ンジンの構造20では、シリンダヘッドライナ本体21はシ
リンダヘッド下面部22とシリンダライナ上部23から構成
されている。シリンダヘッド下面部22はセラミック材料
と熱膨張係数がほゞ等しい金属材料で構成され、また、
シリンダライナ上部23は窒化珪素、炭化珪素等のセラミ
ック材料で構成されている。この場合に、シリンダライ
ナ上部23の内周面にセラミック部材４を設置するには、
シリンダライナ上部23とセラミック部材４との間に断熱
材24としてチタン酸アルミとアルミナ等の粉末を封入
し、低温焼結して固着して構成することができる。
２とシリンダライナ上部３とから成るシリンダヘッドラ
イナ本体１はセラミック材料と熱膨張係数がほゞ等しい
金属材料で構成されている。これに対して、この断熱エ
ンジンの構造20では、シリンダヘッドライナ本体21はシ
リンダヘッド下面部22とシリンダライナ上部23から構成
されている。シリンダヘッド下面部22はセラミック材料
と熱膨張係数がほゞ等しい金属材料で構成され、また、
シリンダライナ上部23は窒化珪素、炭化珪素等のセラミ
ック材料で構成されている。この場合に、シリンダライ
ナ上部23の内周面にセラミック部材４を設置するには、
シリンダライナ上部23とセラミック部材４との間に断熱
材24としてチタン酸アルミとアルミナ等の粉末を封入
し、低温焼結して固着して構成することができる。
この発明による断熱エンジンの構造は、以上のように構
成され、次のような効果を有する。即ち、この断熱エン
ジンの構造は、シリンダヘッドの円筒状凹部内のシリン
ダヘッドライナがシリンダヘッド下面部とシリンダライ
ナ上部とを一体構造に構成したシリンダヘッドライナ本
体及び該シリンダヘッドライナ本体内に断熱材を介して
配設され燃焼室を形成する薄肉のセラミック部材を有
し、前記セラミック部材の上端面と前記シリンダヘッド
下面部との間に断熱シートを介在し、前記シリンダヘッ
ドライナ本体と前記セラミック部材との端部を結合部材
で固着したので、高温の燃焼ガスに晒される燃焼室を形
成するセラミック部材の肉厚を可及的に薄く形成でき、
熱容量を小さくすることができ、従ってエンジンの吸入
効率を向上させることができる。
成され、次のような効果を有する。即ち、この断熱エン
ジンの構造は、シリンダヘッドの円筒状凹部内のシリン
ダヘッドライナがシリンダヘッド下面部とシリンダライ
ナ上部とを一体構造に構成したシリンダヘッドライナ本
体及び該シリンダヘッドライナ本体内に断熱材を介して
配設され燃焼室を形成する薄肉のセラミック部材を有
し、前記セラミック部材の上端面と前記シリンダヘッド
下面部との間に断熱シートを介在し、前記シリンダヘッ
ドライナ本体と前記セラミック部材との端部を結合部材
で固着したので、高温の燃焼ガスに晒される燃焼室を形
成するセラミック部材の肉厚を可及的に薄く形成でき、
熱容量を小さくすることができ、従ってエンジンの吸入
効率を向上させることができる。
しかも、金属パッキン等の結合部材で両者の端部を固着
したので、前記セラミック部材を前記シリンダヘッドラ
イナ本体に対して極めて堅固に且つ的確に位置決めでき
ると共に、密封性を改善できガスシール性についての問
題を解決できる。また、前記シンリダヘッド上面部のバ
ルブ吸排気孔にジルコニアコーティング層等のセラミッ
クコーティング層を形成したので、金属製材料から成る
前記バルブ吸排気孔部分についても断熱機能を向上させ
ることができる。
したので、前記セラミック部材を前記シリンダヘッドラ
イナ本体に対して極めて堅固に且つ的確に位置決めでき
ると共に、密封性を改善できガスシール性についての問
題を解決できる。また、前記シンリダヘッド上面部のバ
ルブ吸排気孔にジルコニアコーティング層等のセラミッ
クコーティング層を形成したので、金属製材料から成る
前記バルブ吸排気孔部分についても断熱機能を向上させ
ることができる。
このようにエンジンの吸入効率を向上させると共に、燃
焼室における熱エネルギーを最大限に排気ポートを通じ
て下流に設けたエネルギー回収装置に送り込むことがで
き、従って該熱エネルギーを最大限に回収することがで
きる。
焼室における熱エネルギーを最大限に排気ポートを通じ
て下流に設けたエネルギー回収装置に送り込むことがで
き、従って該熱エネルギーを最大限に回収することがで
きる。
例えば、断熱エンジンにおいて、高温ガスが接触する部
分即ち前記シリンダヘッドライナの熱容量を小さく構成
することによって、前記エンジンの爆発行程及び排気行
程において、熱エネルギーが前記シリンダヘッドライナ
に保有されることなく、言い換えれば、燃焼室内に熱エ
ネルギーが残存することなく、ほとんどの熱エネルギー
を排気ポートを経て下流に設けられているエネルギー回
収装置に送り込むことができる。
分即ち前記シリンダヘッドライナの熱容量を小さく構成
することによって、前記エンジンの爆発行程及び排気行
程において、熱エネルギーが前記シリンダヘッドライナ
に保有されることなく、言い換えれば、燃焼室内に熱エ
ネルギーが残存することなく、ほとんどの熱エネルギー
を排気ポートを経て下流に設けられているエネルギー回
収装置に送り込むことができる。
また、前記エンジンの吸入行程において、高温ガスが接
触する部分即ち前記シリンダヘッドライナは熱容量が小
さいので、適度の温度にまで直ちに冷却され、吸気が燃
焼室内に流入するのが阻止されるようなことがなく、吸
入効率が低下するような現象が生じることがない。
触する部分即ち前記シリンダヘッドライナは熱容量が小
さいので、適度の温度にまで直ちに冷却され、吸気が燃
焼室内に流入するのが阻止されるようなことがなく、吸
入効率が低下するような現象が生じることがない。
即ち、燃焼室を形成する薄肉のセラミック部材の熱容量
を小さくすることによって、吸気時に、壁面が直ちに冷
却し、吸気温度と壁面温度との温度差を小さくし、それ
によって吸気が流入し易くなる。また、燃料室内の最高
温度時に、壁面に吸収される熱量を小さくして燃焼ガス
温度と壁面温度との温度差を小さくし、シリンダヘッ
ド、シリンダブロックを通じて外部に逃げる熱エネルギ
ーを最小限に抑えることができる。
を小さくすることによって、吸気時に、壁面が直ちに冷
却し、吸気温度と壁面温度との温度差を小さくし、それ
によって吸気が流入し易くなる。また、燃料室内の最高
温度時に、壁面に吸収される熱量を小さくして燃焼ガス
温度と壁面温度との温度差を小さくし、シリンダヘッ
ド、シリンダブロックを通じて外部に逃げる熱エネルギ
ーを最小限に抑えることができる。
このように構成することによって、エンジンの吸入効率
を向上させると共に、燃焼室における熱エネルギーを最
大限に回収することができる。しかも、前記断熱材はチ
タン酸カリウム等のセラミック材料を主成分としている
ので優れた断熱構造に構成でき、しかも前記断熱材に形
成された空気層によって一層優れた断熱効果を得ること
ができ、最大限の熱エネルギーを前記燃焼室から排気ポ
ートを通じて下流に設置されたエネルギー回収装置に送
り込むことができ、それ故に、前記エネルギー回収装置
によって、熱エネルギーを有効に回収することができ
る。
を向上させると共に、燃焼室における熱エネルギーを最
大限に回収することができる。しかも、前記断熱材はチ
タン酸カリウム等のセラミック材料を主成分としている
ので優れた断熱構造に構成でき、しかも前記断熱材に形
成された空気層によって一層優れた断熱効果を得ること
ができ、最大限の熱エネルギーを前記燃焼室から排気ポ
ートを通じて下流に設置されたエネルギー回収装置に送
り込むことができ、それ故に、前記エネルギー回収装置
によって、熱エネルギーを有効に回収することができ
る。
第１図はこの発明による断熱エンジンの構造の一実施例
を示す断面図、第２図はこの発明による断熱エンジンの
構造の別の実施例を示す断面図、第３図は従来の断熱エ
ンジンのシリンダライナの例を示す断面図、及び第４図
は従来の断熱エンジンの構造の例を示す断面図である。 １……シリンダヘッドライナ本体、２……シリンダヘッ
ド下面部、３……シリンダライナ上部、４……セラミッ
ク部材、５……燃焼室、６……断熱シート、７……結合
部材、８……断熱パイプ、9,9′……吸排気バルブ、10,
20……断熱エンジンの構造、12……セラミックコーティ
ング層、13……断熱ファイバー、17,17′……バルブシ
ート、22……シリンダヘッド下面部、23……シリンダラ
イナ上部、24……断熱材。
を示す断面図、第２図はこの発明による断熱エンジンの
構造の別の実施例を示す断面図、第３図は従来の断熱エ
ンジンのシリンダライナの例を示す断面図、及び第４図
は従来の断熱エンジンの構造の例を示す断面図である。 １……シリンダヘッドライナ本体、２……シリンダヘッ
ド下面部、３……シリンダライナ上部、４……セラミッ
ク部材、５……燃焼室、６……断熱シート、７……結合
部材、８……断熱パイプ、9,9′……吸排気バルブ、10,
20……断熱エンジンの構造、12……セラミックコーティ
ング層、13……断熱ファイバー、17,17′……バルブシ
ート、22……シリンダヘッド下面部、23……シリンダラ
イナ上部、24……断熱材。
Claims (4)
- 【請求項１】シリンダヘッドに形成された円筒状凹部に
シリンダヘッドライナが嵌合されている断熱エンジンの
構造において、前記シリンダヘッドライナはシリンダヘ
ッド下面部とシリンダライナ上部とを一体構造に構成し
たシリンダヘッドライナ本体及び該シリンダヘッドライ
ナ本体内に断熱材を介して配設され且つ燃焼室を形成す
る薄肉のセラミック部材を具備し、前記セラミック部材
の上端面と前記シリンダヘッド下面部との間に断熱シー
トが介在され、前記シリンダヘッドライナ本体と前記セ
ラミック部材との端部が結合部材で互いに固着されてい
ることを特徴とする断熱エンジンの構造。 - 【請求項２】前記シリンダヘッドライナ本体はセラミッ
ク材料と熱膨張係数がほゞ等しい材料で構成されている
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の断熱エ
ンジンの構造。 - 【請求項３】前記シリンダライナ上部はセラミック材料
で構成されていることを特徴とする特許請求の範囲第１
項に記載の断熱エンジンの構造。 - 【請求項４】前記シリンダヘッドライナ本体のバルブ吸
排気孔にセラミックコーティング層が形成されているこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の断熱エン
ジンの構造。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62172085A JPH07109176B2 (ja) | 1987-07-11 | 1987-07-11 | 断熱エンジンの構造 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62172085A JPH07109176B2 (ja) | 1987-07-11 | 1987-07-11 | 断熱エンジンの構造 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6419148A JPS6419148A (en) | 1989-01-23 |
| JPH07109176B2 true JPH07109176B2 (ja) | 1995-11-22 |
Family
ID=15935264
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62172085A Expired - Fee Related JPH07109176B2 (ja) | 1987-07-11 | 1987-07-11 | 断熱エンジンの構造 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07109176B2 (ja) |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6058824U (ja) * | 1983-09-30 | 1985-04-24 | いすゞ自動車株式会社 | エンジンの燃焼室壁部の断熱構造 |
| JPS6090955A (ja) * | 1983-10-24 | 1985-05-22 | Isuzu Motors Ltd | 断熱内燃機関の構造 |
| JPS613914U (ja) * | 1984-06-14 | 1986-01-11 | 日産ディーゼル工業株式会社 | 内燃機関の排気通路構造 |
| JPS6291646A (ja) * | 1985-10-16 | 1987-04-27 | Tech Res Assoc Highly Reliab Marine Propul Plant | シリンダカバ− |
-
1987
- 1987-07-11 JP JP62172085A patent/JPH07109176B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6419148A (en) | 1989-01-23 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |