JPS6166815A - エンジンの予燃焼室インサ−トの製造法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明はエンジンの予燃焼室インサートの製造法に関し
、詳しくは、エンジンの予燃焼室を形成するセラミック
部材を、その耐久性を向上させるために焼結ぐるみした
予燃焼室インサートの製造法に関する。これは、例えば
ディーゼルエンジンの予燃焼室の製造分野で利用される
ものである。

〔従来技術〕

ディーゼルエンジンに採用される予燃焼室は、その内部
で燃料に着火され燃焼されるものであり、その着火性や
燃焼時の熱効率を向上するため、断熱性の高いジルコニ
アや窒化珪素などのセラミック材が、中空状のインサー
ト本体に採用されるが、中でもジルコニアはｔｔＪｉ　
熱性が一段と優れているので望ましいものである。しか
しながら、このようなセラミック材は断熱性が高いほど
、熱ガスに曝される内側とシリンダヘッドにおける冷却
の影響を受ける外側とで温度に差が生じる。その結果、
熱膨張量が異なり、それによる熱応力によって割れが生
じて破損し、使用に耐え得ない場合が生じる。

これを防止するために、予燃焼室を形成するセラミック
部材を、異なる材料を用いて外部より補強したものに、
例えば実開昭５４−７７８０２号公報に記載された内燃
機関の副室がある。これは、セラミック製インサート本
体を鋳鉄により鋳くるみ、セラミック部材を外から補強
するようにしたものである。しかし、鋳造により鋳ぐる
んだものは、鋳造時の熱衝撃が避けられず、セラミック
製インサート本体が破損するおそれがあるという欠点が
ある。

このような鋳ぐるみの問題を解決するものとして、焼結
用金属粉末材で予め外筒を予備焼結しておき、これをイ
ンサート本体である中空状セラミック部材に嵌合した後
本焼結することにより焼結ぐるみする方法が本出願人に
よって提案されている。その金属粉末材は焼結時に収縮
する性質があるので、セラミック部材に予圧縮力を作用
させ、鋳ぐるんだ場合と同様の効果を発揮させることが
できる。しかし、インサート本体の下部にくびれ部が形
成されている場合には、一端を半球状にし他端を筒状に
開口した形に圧粉成形された仮焼結体にインサート本体
を挿入した後焼結しても、そのくびれに沿うまでには収
縮しない。その結果、インサート本体と外筒体が完全に
密着されないため、締付力がくびれ部に与えられず、セ
ラミック部材に割れの生じることが１冒念される。

〔発明の目的〕

本発明は上述の問題に鑑みなされたもので、その目的は
、ディーゼルエンジンの予燃焼室を構成する中空状のセ
ラミック製インサート本体がくびれ部を有する場合に、
焼結用全屈粉末（オでもってセラミック部材を焼結ぐる
みするとき、そのくびれ部においても焼結用金属粉末材
の密着がなされ、しかも所望の締付力を発揮させること
ができるエンジンの予燃焼室インサートの製造法を提供
することである。

〔発明の構成〕

本発明のエンジンの予燃焼室インサートの製造法の特徴
は、焼結用金属粉末材で成形された外筒体の開口端部内
側に、その金属粉末材より焼結収縮率の大きい焼結用金
属粉末材を圧粉成形した後仮焼結し、この仮焼結体の内
部空間にインサート本体である中空状のセラミック部材
を挿入した後加熱焼結し、焼結用金属粉末材をセラミッ
ク部材に密着一体化させることである。

〔実施例〕

以下、本発明をその実施例に基づいて詳細に説明する。

第２図は予燃焼室インサート本体を補強するため、その
外面を覆う焼結用金属粉末材１で形成された圧粉成形体
の断面図で、上部がほぼ半球状、下端が開口した外筒体
２である。この外筒体２は、焼結用金属粉末材１を圧粉
成形した後、その開口端部２ａの内側に、その金属粉末
材１より焼結収縮率の大きい焼結用金属粉末材３を圧粉
成形し、それを一体で仮焼結したものである。焼結用金
属粉末材１は、例えば、市販されている鉄粉に黒鉛を１
％添加し、潤滑剤としてステアリン酸亜鉛を１％加えて
混合したものであり、金属粉末材３はカーボニル鉄粉に
黒鉛を１％添加し、潤滑剤としてステアリン酸亜鉛を１
％加えて混合したものなどである。これらの金属粉末材
１および３は高温焼結時の収縮率が大きく異なるが、圧
粉成形後の低温での仮焼結においては、収縮量に目立っ
た差はなく図示したように相互に密着した状態にあって
、例えば熱膨張率の異なる２枚の金属板が接合されたバ
イメタルのような状態となっている。

このような外筒体２に挿入されるセラミック部材４は、
第２図に示すように上部がほぼ半球状で、下部にくびれ
部４ａが形成された渦流の形成の容易な中空形状をして
いるインサート本体である。

その下端にはシリンダヘッドの下面の開口部に臨まされ
るフランジ部４ｂがあり、そのほぼ中心に燃焼室に向け
た噴口５が設けられている。なお、このセラミック部材
４はジルコニアや窒化珪素などからなり、前述の外筒体
２とは別に成形されたもので、ディーゼルエンジンの予
燃焼室の内壁を形成する断熱部材である。このセラミッ
ク部（第４は、その上部が外筒体２の上部内面に当接す
るまでに挿入されると、例えば１２５０℃程度で所定時
間再度焼結される。焼結用金属粉末材ｌ自体の焼結収縮
や熱収縮により、セラミック部材４の上部Ａや胴中部Ｂ
には予圧縮力が掛けられる。その際、外筒体２の開口端
部２ａでは仮焼結のときにその内側に密着された焼結用
金属粉末材３が、焼結用金属粉末材ｌよりも大きく収縮
する。したがって、それぞれの収縮量の違いによって、
第３図のようにその開口端部２ａが、バイメタルが熱変
形して屈曲するかのように変形する。その変形は、収縮
率の高い焼結用金属粉末材３が内側に位置しているので
、セラミック部材４のくびれ部４ａに向かうように折れ
曲がると共に、くびれ部４ａにも締付力を発生させる程
度まで変形する。ちなみに、金属粉末材１の収縮率は約
３％、金属粉末材３の収縮率は約９％であり、その冷却
後の締付力を例示すると、Ａ部では２５．７ｋｇ／ｍｍ
、　Ｂ部で２３．４ｋｇ／　ｍ　ｒｄ、０部で９．３１
ｇ／ｍｍの応力が得られる。

このようにして外筒体２がセラミック部材４を覆うと共
にその外部から予圧縮力を作用させるので、セラミック
部材４の内面が燃料の燃焼で高熱に曝されても、熱膨張
が外筒体３の締付力によって抑制され、強度的に弱いセ
ラミック部材に割れの入るのが防止される。

上述の例では焼結用金属粉末材ｌと３に同系金属を使用
したが、仮焼結時に接合面を密着させることができれば
、異なる系統の金属粉末（Ａ例えは収縮率が約８．５％
であるカーボニルニッケルなどを採用することもできる
。しかし、金属粉末材として同系金属材を採用し、外筒
体開口端部内側に圧粉成形される金属粉末材の粒度を、
外ｔｊ１体を形成する金属粉末材のそれより細かく、例
えば前者を３μ（ミクロン）程度、後者を２０〜１５０
μとしておくと、両金属粉末材の溶着性が高まると共に
、焼結時に粒度の細かい金属粉末材が溶解され、くびれ
部に締付力を与えるための変形量を大きくすることがで
きて好適である。

〔発明の効果〕

本発明は以上の実施例の説明から判るように、焼結用金
属粉末材で成形された外筒体の開口端部内側に、焼結収
縮率の大きい金属粉末材を圧粉成形した後仮焼結し、こ
の仮焼結体の内部空間にセラミック部材を挿入した後加
熱焼結して焼結用金属粉末材をセラミック部材に密着一
体化させるようにしたので、外筒体の開口端部をセラミ
ック部材のくびれ部に沿わせると共に締付力を作用させ
ることができる。その結果、断熱性は高いが強度の低い
ジルコニアなどのセラミック部材全体に予圧縮力を作用
させて、その熱膨張の増大を抑制することができ、セラ
ミック部材内における熱負荷による割れや破損の発生を
防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は外筒体にセラミック部材が挿入された状態を示
す断面図、第２図は本発明に使用される焼結用金属粉末
材の外筒体断面図、第３図は外筒体の開口端部がくびれ
部に向かって変形した状態を示す拡大断面図である。 １．３−・焼結用金属粉末材、２−外筒体、２ａ−・・
開口端部、４−セラミック部材。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）焼結用金属粉末材で成形された外筒体の開口端部
   内側に、その金属粉末材より焼結収縮率の大きい焼結用
   金属粉末材を圧粉成形した後仮焼結し、この仮焼結体の
   内部空間にインサート本体である中空状のセラミック部
   材を挿入した後加熱焼結し、前記焼結用金属粉末材をセ
   ラミック部材に密着一体化させることを特徴とするエン
   ジンの予燃焼室インサートの製造法。
2. （２）前記焼結用金属粉末材は同系金属材であり、外筒
   体開口端部内側に圧粉成形される金属粉末材の粒度は、
   外筒体を形成する金属粉末材のそれより細かいことを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載のエンジンの予燃焼
   室インサートの製造法。