JPS6030451A - エンジンの断熱装置 - Google Patents

エンジンの断熱装置

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JPS6030451A
JPS6030451A JP14004983A JP14004983A JPS6030451A JP S6030451 A JPS6030451 A JP S6030451A JP 14004983 A JP14004983 A JP 14004983A JP 14004983 A JP14004983 A JP 14004983A JP S6030451 A JPS6030451 A JP S6030451A
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JP
Japan
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heat insulating
engine
insulating material
temperature side
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JP14004983A
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Toshio Kiyota
清田 利夫
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Hino Motors Ltd
Original Assignee
Hino Motors Ltd
Hino Jidosha Kogyo KK
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Publication date
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B77/00Component parts, details or accessories, not otherwise provided for
    • F02B77/02Surface coverings of combustion-gas-swept parts
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B77/00Component parts, details or accessories, not otherwise provided for
    • F02B77/11Thermal or acoustic insulation
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02FCYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F1/00Cylinders; Cylinder heads 
    • F02F1/24Cylinder heads
    • F02F2001/249Cylinder heads with flame plate, e.g. insert in the cylinder head used as a thermal insulation between cylinder head and combustion chamber
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05CINDEXING SCHEME RELATING TO MATERIALS, MATERIAL PROPERTIES OR MATERIAL CHARACTERISTICS FOR MACHINES, ENGINES OR PUMPS OTHER THAN NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES
    • F05C2203/00Non-metallic inorganic materials
    • F05C2203/08Ceramics; Oxides

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Mechanical Engineering (AREA)
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  • Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)

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】 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ック材で
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m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。従って
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っ
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りることも試みら
れているが、十分な効果が得られてはいない。さらに金
属によっ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。従って熱が外部に逃
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ック等の耐熱性に
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
ミック化すればよいが、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
。従って内燃機関を構成する各部品をそれぞれセラミッ
クのみによって構成することは実用的でない。そこでセ
ラミックをエンジンの各部品に用いる場合において、セ
ラミックを部分的に複合する試みがなされている。とこ
ろがセラミックと金属との間の熱膨張係数の差によって
、両者の境界部分に熱応ノjが発生し、両者が互に分離
してセラミックが脱落するという不都合を生ずることに
なるλ本発明はこのような問題点に鑑みてなされたもの
であって、エンジンの高温の部分を局部的にセラミック
材で複合して断熱する場合において、金属母材とセラミ
ック材との間における熱膨張係数の差によって生ずるセ
ラミック材の剥離を効果的に防止するようにしたエンジ
ンの断熱装置を堤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ッ
ク1を備えている。シリンダブロック1内にはシリンダ
ライナ2が装着されており、ライナ2の外周側にはウォ
ータジャケット3が形成されている。なおこのウォータ
ジャケット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
ダブロック1の」二部にはシリンダヘッド5が組付けら
れている。このシリンダヘッド5には吸気ボート6と排
気ボート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ォータジャケット8が形成されてい
る。なおこのウォータジャケラ1−8も従来J: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1−6および排気ポー1〜7にはそれぞれ吸気バルブ
9おにび排気バルブ10が取イ」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
、ビストン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、シリンダヘッド5の下面、お
よび排気ボート7の内表面にはそれぞれ第1図に示すよ
うに断熱(A11が複合されている。これらの断熱材1
1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
低湿側の第3層14とから4苦成−されている。そして
断熱材11は鋳ぐるみ、冷1)ばめ、接着等の方法によ
っ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
素等の比較的熱膨張係数の小さなセラミック材料から構
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張係数の大きなセラミック材料
から構成されている。
これに対して中間層を構成する第2層13は、無数の気
孔を有する金属繊細集合体あるいはセラミックaIi紺
集合体から構成されている。なお金属繊維の場合には、
耐熱メツシュ、ステンレス等の材料が用いられ、無機t
ar4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ュ状に編成
したものであってよく、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
あってよい。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−卜させる場合には、イオンブレーテ
ィングや無電解メッキ等を施すことによって可能である
以上のような構成に係るエンジンは、図外の燃料供給手
段によって供給された燃料と、吸気ボート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ってピストン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
ンクシャツ1〜によっ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(プる上記
の燃焼爆発によっ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によってエンジンを構成する部品を保護する
ことができ、これによって各部品の熱亀裂を防止づるこ
とかできる。さらに高温の部分が断熱材11によって断
熱されるために、エンジンの熱効率が高くなって出力の
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図に示づように3層構造か
ら構成されており、”高温側の第1層12が熱膨張係数
の小さなセラミッ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熱膨張係
数を有するセラミック$J 131から構成されている
。そして両者の中間層13が、無数の気孔を有する繊維
集合体から構成されてa3す、この集合体の気孔部にJ
ζつで断熱性を高めるとともに、第1層12と第3層1
4との間の熱膨張係数の差に伴なう熱応力を緩衝し、熱
応′°力の発生を防止するようにしている。従ってこの
ような3層構造から成る断熱材11によれば、金属母材
からの剥離を確実に防止することができる。
従って少量の断熱材11によっ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
の実施例によっ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
あって、一部の断熱材を省略してもよ(、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12.13
.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C1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、セラミックから成る断熱
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。従って本発明によれば、上記の
中間局によって熱膨張係数の差に伴なう熱応力を緩衝し
、セラミック材の金B母材からの剥離を効果的に防止覆
ることが可能となる。従って少量のセラミックによって
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づることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
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図はこのエンジンに用いられているセラミックか
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。 出願人 日野自動車工業株式会社

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. エンジンの高温の部分を局部的にセラミック材で断熱す
    るようにした装置において、前記セラミックから成る断
    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
    たことを特徴するエンジの断熱装置。
JP14004983A 1983-07-29 1983-07-29 エンジンの断熱装置 Granted JPS6030451A (ja)

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JPS6030451A true JPS6030451A (ja) 1985-02-16
JPH0375744B2 JPH0375744B2 (ja) 1991-12-03

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