JP2540878B2 - Insulation engine structure - Google Patents
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- JP2540878B2 JP2540878B2 JP62223977A JP22397787A JP2540878B2 JP 2540878 B2 JP2540878 B2 JP 2540878B2 JP 62223977 A JP62223977 A JP 62223977A JP 22397787 A JP22397787 A JP 22397787A JP 2540878 B2 JP2540878 B2 JP 2540878B2
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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。TECHNICAL FIELD The present invention relates to the structure of a heat insulating engine in a ceramic engine or the like.
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、時開昭60−90955号公報等に開示さ
れている。Conventionally, engine members such as adiabatic engines that use ceramic materials as heat insulating materials or heat resistant materials are, for example,
It is disclosed in JP-A-59-192647, JP-A-60-90955 and the like.
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4図を参照して概説
する。上記断熱エンジンのシリンダライナ34は、シリン
ダヘッド内壁部32とシリンダライナ上方部33とを一体に
形成したライナヘッド31の該ライナ上方部33の内径をシ
リンダライナ34の内径より大きく構成したものであり、
ライナ上方部33の外面に断熱ガスケット35を介してシリ
ンダヘッド37に設置したものであり、従って、ライナヘ
ッド31のシリンダライナ上方部33とピストンヘッド36と
の接触が起こらず、円滑で耐久性の良い作動が行い得る
ことになる。First, the cylinder liner of the adiabatic engine disclosed in Japanese Utility Model Laid-Open No. 59-192647 will be outlined with reference to FIG. The cylinder liner 34 of the adiabatic engine is configured such that the inner diameter of the liner upper portion 33 of the liner head 31 in which the cylinder head inner wall portion 32 and the cylinder liner upper portion 33 are integrally formed is larger than the inner diameter of the cylinder liner 34. ,
It is installed on the cylinder head 37 via the heat insulating gasket 35 on the outer surface of the liner upper portion 33.Therefore, contact between the cylinder liner upper portion 33 of the liner head 31 and the piston head 36 does not occur, and smooth and durable. Good operation will be possible.
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5図を参照して概説する。第5
図に示される断熱エンジンの構造は、シリンダヘッド41
の下半分に設けた円筒部42の内端壁43に熱反射面を形成
し、前記シリンダヘッド41の円筒部42にセラミックスか
ら成るヘッドライナ44をこの周囲に空部45を設けて嵌装
したものである。また、シリンダヘッド41の円筒部とヘ
ッドライナ44との間の空部45には、セラミックスファイ
バ、グラスファイバ等の断熱材46が収容されている。更
に、ヘッドライナ44の上端壁51がガスケット53を介して
シリンダヘッド41の円筒部42の内端壁43に、またヘッド
ライナ44の下端壁が弾性ガスケット54を介してシリンダ
ブロック47及びシリンダライナ49の上端部にそれぞれ押
付けられ、締付力の不均衡、熱変形によってヘッドライ
ナ44に応力集中が生じるのを緩和すると共に、空部45が
形成されるので、燃焼室40を囲むヘッドライナ44からシ
リンダヘッド41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43の熱反射面により熱輻
射が反射され、シリンダヘッド41への熱伝達を抑えるこ
とができる。更に、空部45にセラミックスファイバ等の
断熱材46を収容することによって、空部45における空気
の対流を阻止し、ヘッドライナ44の壁部からシリンダヘ
ッド41への熱伝達を抑えることができる。図中、符号48
はピストンを示す。Next, the structure of the heat insulation engine disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 60-90955 will be outlined with reference to FIG. Fifth
The structure of the adiabatic engine shown in the figure is the cylinder head 41
A heat reflecting surface is formed on an inner end wall 43 of a cylindrical portion 42 provided in the lower half of the cylinder head 41, and a head liner 44 made of ceramics is fitted to the cylindrical portion 42 of the cylinder head 41 with an empty portion 45 provided around the head liner 44. It is a thing. A heat insulating material 46 such as a ceramic fiber or a glass fiber is housed in a space 45 between the cylinder portion of the cylinder head 41 and the head liner 44. Further, the upper end wall 51 of the headliner 44 is connected to the inner end wall 43 of the cylindrical portion 42 of the cylinder head 41 via the gasket 53, and the lower end wall of the headliner 44 is connected to the cylinder block 47 and the cylinder liner 49 via the elastic gasket 54. Are pressed against the upper ends of the headliner 44 to alleviate stress concentration in the headliner 44 due to imbalance of tightening force and thermal deformation, and since the void 45 is formed, the headliner 44 surrounding the combustion chamber 40 Heat conduction to the cylinder head 41 is cut off, and heat dissipation can be suppressed. Further, heat radiation is reflected by the heat reflecting surface of the inner end wall 43, and heat transfer to the cylinder head 41 can be suppressed. Further, by accommodating the heat insulating material 46 such as a ceramic fiber in the empty space 45, it is possible to prevent convection of air in the empty space 45 and suppress heat transfer from the wall portion of the head liner 44 to the cylinder head 41. Reference numeral 48 in the figure
Indicates a piston.
しかしながら、上記のようなセラミックスを断熱材及
び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が生じる。However, it is extremely difficult to obtain sufficient heat insulating properties in a heat insulating engine member such as a cylinder head that uses the above ceramics as a heat insulating material and a heat resistant material, and the wall thickness increases in order to obtain sufficient heat insulating characteristics. There is a problem. That is, the portion facing the combustion chamber of the engine is made of ceramics such as silicon nitride having excellent heat resistance, heat insulation, and heat shock resistance, and can withstand high temperature combustion gas, but if the wall thickness is too large, The heat capacity increases,
Therefore, there is a problem that the inhalation efficiency decreases.
ところで、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ついては、シリンダヘ
ッド内壁部32とシリンダライナ上方部33から成るライナ
ヘッド31が比較的に肉厚のセラミック材料から構成され
ている。また、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ついては、上端壁51及び下端壁
からなるヘッドライナ44が、比較的に肉厚のセラミック
材料から構成されている。従って、上記と同様に、燃焼
室側に面するヘッドライナ31又44の熱容量が大きくな
り、高温に晒される部分の熱容量を小さくするというこ
とでは十分なものでなく、吸入効率の低下を防止すると
いう上記の問題を解決することができない。また、ヘッ
ドライナ44の上端壁51がガスケット53を介してシリンダ
ヘッド41の円筒部42の内端壁43に、また、ヘッドライナ
44の下端壁が弾性ガスケット54を介してシリンダブロッ
ク47及びシリンダライナ49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44とシリンダヘッ
ド41との間には空部45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。By the way, in the cylinder liner of the heat insulation engine disclosed in Japanese Utility Model Publication No. 59-192647, the liner head 31 including the cylinder head inner wall portion 32 and the cylinder liner upper portion 33 is made of a relatively thick ceramic material. Has been done. Further, in the structure of the heat insulating engine disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 60-90955, the headliner 44 including the upper end wall 51 and the lower end wall is made of a relatively thick ceramic material. Therefore, similarly to the above, the heat capacity of the headliner 31 or 44 facing the combustion chamber side becomes large, and it is not sufficient to reduce the heat capacity of the portion exposed to high temperature, and it is possible to prevent a decrease in suction efficiency. The above problem cannot be solved. Further, the upper end wall 51 of the headliner 44 is attached to the inner end wall 43 of the cylindrical portion 42 of the cylinder head 41 via the gasket 53, and the headliner
The lower end wall of 44 is installed by being pressed against the upper ends of the cylinder block 47 and the cylinder liner 49 via an elastic gasket 54, and an empty portion 45 is formed between the head liner 44 and the cylinder head 41. Since it has a structure, it is not always possible to obtain a heat insulating structure having excellent pressure resistance.
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断熱材が空気に触れる
ことがないように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。An object of the present invention is to solve the above problems, and to minimize the wall thickness of a ceramic member facing the combustion chamber side of a cylinder head liner in which a cylinder head lower surface portion and a cylinder liner upper portion are integrally structured. With a structure that can be made thin, the heat capacity of the cylinder head liner that faces the combustion chamber and becomes high in temperature is made small, thereby improving the intake efficiency of the engine and reducing the strength deterioration due to the decrease in the thickness of the ceramic material. It is an object of the present invention to provide a structure of an adiabatic engine which is improved and has improved sealability so that the adiabatic material does not come into contact with air, and also has an improved adiabatic function.
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、セラミック製ヘ
ッドライナ本体の燃焼室側を断熱材を介してセラミック
製薄板で構成し、前記ヘッドライナ本体、前記断熱材及
び前記薄板の接合部にセラミック材料を化学蒸着即ちCV
Dでコーティングしてシールし、前記断熱材を前記ヘッ
ドライナ本体と前記薄板とで形成される空所内に封入し
たことを特徴とする断熱エンジンの構造に関する。The present invention is configured as follows to achieve the above object. That is, the present invention comprises a ceramic headliner body on the side of the combustion chamber with a ceramic thin plate via a heat insulating material, and the headliner body, the heat insulating material and the thin plate are joined by chemical vapor deposition, that is, CV.
The present invention relates to a structure of a heat insulating engine, characterized in that the heat insulating material is coated and sealed with D, and the heat insulating material is enclosed in a space formed by the headliner body and the thin plate.
また、この断熱エンジンの構造は、前記ヘッドライナ
本体及び前記薄板を窒化珪素で構成し、前記断熱材を窒
化珪素ファイバとアルミナファイバ又はチタン酸カリウ
ムウイスカーとを混合焼成した材料で構成し、前記CVD
を窒化珪素材料で行ったものである。Further, the structure of this adiabatic engine, the headliner body and the thin plate is made of silicon nitride, the heat insulating material is made of a material obtained by mixing and firing silicon nitride fiber and alumina fiber or potassium titanate whiskers, the CVD
Is made of a silicon nitride material.
又は、この断熱エンジンの構造は、前記ヘッドライナ
本体及び前記薄板を炭化珪素で構成し、前記断熱材を内
部ポロシティの大きい低熱伝導性のカーボンで構成し、
前記CVDを炭化珪素材料で行ったものである。Alternatively, the structure of this adiabatic engine is configured such that the headliner body and the thin plate are made of silicon carbide, and the heat insulating material is made of carbon having a large internal porosity and low thermal conductivity,
The CVD is performed using a silicon carbide material.
また、この断熱エンジンの構造において、前記ヘッド
ライナ本体はアルミナファイバを形成して焼成した高剛
性、高ポロシティ及び低熱伝導性の材料で構成し、前記
断熱材を前記ヘッドライナ本体の燃焼室面にコーティン
グしたカーボンで構成し、前記薄板をCVDでコーティン
グした炭化珪素材料で構成したものである。Further, in the structure of this adiabatic engine, the headliner body is made of a material having high rigidity, high porosity and low thermal conductivity obtained by forming and firing alumina fiber, and the heat insulating material is provided on the combustion chamber surface of the headliner body. It is composed of coated carbon, and the thin plate is composed of a silicon carbide material coated by CVD.
この発明による断熱エンジンの構造は、以上のように
構成されており、次のように作用する。即ち、この断熱
エンジンの構造は、セラミック製ヘッドライナ本体の燃
焼室側を断熱材を介してセラミック製薄板で構成し、前
記ヘッドライナ本体と前記薄板との接合部をセラミック
材料によるCVDで互いに固着して前記断熱材を封入した
ので、高温の燃焼ガスに晒される前記シリンダヘッド下
面部及び前記シリンダライナ上部の燃焼室側に面するセ
ラミック材料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、前記断熱材を封入
してシール性を向上させ、空気との接触を遮断している
ので、カーボンの断熱材は炭化するようなことがなく、
断熱の機能を十分に果たすことができ、燃焼室に面する
セラミック製の薄板の熱容量を確実に小さくすることが
できる。The structure of the heat insulation engine according to the present invention is configured as described above, and operates as follows. That is, the structure of this adiabatic engine is such that the combustion chamber side of the ceramic headliner main body is made of a ceramic thin plate via a heat insulating material, and the joint between the headliner main body and the thin plate is fixed to each other by CVD using a ceramic material. Since the heat insulating material is sealed in, the thickness of the ceramic material facing the lower surface of the cylinder head exposed to high temperature combustion gas and the combustion chamber side of the upper portion of the cylinder liner can be made as thin as possible. The heat capacity can be reduced, the heat insulating material is enclosed to improve the sealing property, and the contact with the air is blocked, so that the carbon heat insulating material does not carbonize.
The heat insulating function can be sufficiently fulfilled, and the heat capacity of the ceramic thin plate facing the combustion chamber can be surely reduced.
詳しくは、エンジンの吸入効率を向上させるため、断
熱エンジンの燃焼室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、エンジンの吸入行程時に、燃焼室の壁面が直ち
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。Specifically, in order to improve the intake efficiency of the engine, it is important to minimize the heat capacity of the ceramic inner wall that becomes hot in order to minimize the heat received from the combustion chamber inner wall of the adiabatic engine. By reducing, the wall surface of the combustion chamber is immediately cooled during the intake stroke of the engine, and the temperature difference between the intake air temperature and the wall surface temperature is reduced,
This facilitates inflow of intake air. Also, at the maximum temperature in the combustion chamber, the amount of heat absorbed by the wall surface is reduced to reduce the temperature difference between the combustion gas temperature and the wall surface temperature, and the thermal energy that escapes to the outside through the cylinder head, cylinder block, etc. is minimized. .
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。図において、この発明の実
施例である断熱エンジンの構造は、断熱エンジンにおけ
る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についての断熱構
造について、開示し且つ図示していないが、断熱エンジ
ンについては、シリンダヘッド、シリンダライナ、ピス
トン及び吸排気弁についても、窒化珪素等のセラミック
材料、断熱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。Hereinafter, embodiments of the structure of the heat insulation engine according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings, the structure of an adiabatic engine which is an embodiment of the present invention discloses only the technical concept of the adiabatic structure of the cylinder head and the cylinder liner in the adiabatic engine, and the cylinder, piston and suction part other than the above are disclosed. Although the heat insulating structure for the exhaust valve is not disclosed and is not shown, the heat insulating engine has a heat insulating structure such as a cylinder head, a cylinder liner, a piston, and an intake / exhaust valve made of a ceramic material such as silicon nitride or a heat insulating material. Needless to say, the purpose of heat insulation can be achieved more reliably by the configuration.
まず、第1図を参照して、この発明の一実施例である
断熱エンジンの構造10について説明する。この断熱エン
ジンの構造10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ヘッドライナ本体1
の燃焼室5側を、断熱材6を介してセラミック材料から
成る薄板4で構成したものである。即ち、この断熱エン
ジンの構造10は、セラミック製のヘッドライナ本体1の
燃焼室5側を断熱材6を介してセラミック製の薄板4で
構成し、更にヘッドライナ本体1と薄板4との接合部7
をセラミック材料によるCVD(化学蒸着)で互いに固着
し、断熱材6をヘッドライナ本体1と薄板4とで囲まれ
る内部空所に封入したものである。ヘッドライナ本体1
は、窒化珪素(Si3N4)から成るセラミック材料で作ら
れており、吸排気弁用のバルブシート部9及び外周方向
に突出したボアガスシール部19を有している。断熱材6
は、ヘッドライナ本体1の内側に配置されており、例え
ば、アルミナファイバ(Al2O3)と窒化珪素ファイバと
を混合して焼成したもの、或いはチタン酸カリウムウイ
スカーと窒化珪素ファイバとを混合したもの等で構成さ
れており、ポロシティが大きく且つ低熱伝導性を有する
材料である。また、燃焼室側に面する薄板4は、窒化珪
素から成るセラミック材料で作られている。薄板4は、
予め成形して焼成して製作したものであるが、場合によ
っては、窒化珪素のCVDによってコーティングすること
によって構成することもできる。更に、ヘッドライナ本
体1のシリンダヘッド下面部2における吸排気弁のバル
ブシート部9の付近に位置するヘッドライナ本体1、断
熱材6及び薄板4の結合部8、並びにヘッドライナ本体
1のシリンダライナ上部3の下端部、断熱材6の下端部
及び薄板4の下端部の結合部7については、窒化珪素の
CVDによるコーティングが施されてシールされており、
しかも断熱材6がヘッドライナ本体1と薄板4とで形成
される空所内に封入されるように構成されている。窒化
珪素のCVDによるコーティングを施す場合、断熱材6に
は窒化珪素ファイバが混合されているため、該窒化珪素
ファイバが結晶化の核となり、窒化珪素のCVDのコーテ
ィングが容易に達成される。First, referring to FIG. 1, a structure 10 of an adiabatic engine according to an embodiment of the present invention will be described. The structure 10 of this heat insulation engine is a headliner main body 1 in which a cylinder head lower surface portion 2 and a cylinder liner upper portion 3 are integrally formed.
The combustion chamber 5 side is formed of a thin plate 4 made of a ceramic material via a heat insulating material 6. That is, in this heat insulating engine structure 10, a ceramic thin plate 4 is provided on the side of the combustion chamber 5 of the ceramic headliner body 1 with a heat insulating material 6 interposed between the headliner main body 1 and the thin plate 4. 7
Are fixed to each other by CVD (Chemical Vapor Deposition) using a ceramic material, and a heat insulating material 6 is enclosed in an internal space surrounded by the headliner body 1 and the thin plate 4. Headliner body 1
Is made of a ceramic material made of silicon nitride (Si 3 N 4 ), and has a valve seat portion 9 for an intake / exhaust valve and a bore gas seal portion 19 protruding in the outer peripheral direction. Insulation material 6
Is disposed inside the headliner main body 1 and is, for example, a mixture of alumina fibers (Al 2 O 3 ) and silicon nitride fibers and fired, or a mixture of potassium titanate whiskers and silicon nitride fibers. It is a material having a large porosity and a low thermal conductivity, which is composed of materials and the like. The thin plate 4 facing the combustion chamber side is made of a ceramic material made of silicon nitride. The thin plate 4 is
It is manufactured by molding and firing in advance, but in some cases, it may be formed by coating by CVD of silicon nitride. Further, the headliner body 1 located near the valve seat portion 9 of the intake / exhaust valve on the cylinder head lower surface portion 2 of the headliner body 1, the joint portion 8 of the heat insulating material 6 and the thin plate 4, and the cylinder liner of the headliner body 1. The lower end portion of the upper portion 3, the lower end portion of the heat insulating material 6 and the joint portion 7 of the lower end portion of the thin plate 4 are made of silicon nitride.
It is coated with CVD and sealed,
Moreover, the heat insulating material 6 is configured to be enclosed in the space formed by the headliner body 1 and the thin plate 4. In the case of coating silicon nitride by CVD, the silicon nitride fiber is mixed in the heat insulating material 6, so that the silicon nitride fiber becomes a nucleus of crystallization, and the CVD coating of silicon nitride is easily achieved.
次に、第2図を参照して、この発明の別の実施例であ
る断熱エンジンの構造20について説明する。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と比較す
ると、各部材即ちヘッドライナ本体、断熱材及び薄板に
ついての材料、並びにCVDに用いる材料が相違する以外
は、構造上同一のものであり、同一の点についての説明
は省略する。ヘッドライナ本体11は、炭化珪素(SiC)
から成るセラミック材料(熱伝導率:0.16cal/m・hr・
℃)で作られており、吸排気弁用のバルブシート部9及
び外周方向に突出したボアガスシール部19を有してい
る。断熱材16は、ヘッドライナ本体11の内側に配置され
ており、例えば、独立多孔質である内部ポロシティが大
きく且つ低熱伝導性を有するカーボンから構成されてい
る材料(熱伝導率:0.008cal/m・hr・℃)である。ま
た、燃焼室側に面する薄板14は、炭化珪素から成るセラ
ミック材料で作られている。薄板14は、予め成形して焼
成して製作したものであるが、場合によっては、炭化珪
素のCVDによってコーティングすることによって構成す
ることもできる。更に、ヘッドライナ本体11のシリンダ
ヘッド下面部12における吸排気弁のバルブシート部9の
付近に位置するヘッドライナ本体11、断熱材16及び薄板
14の結合部18、並びに、ヘッドライナ本体11のシリンダ
ライナ上部13の下端部、断熱材16の下端部及び薄板14の
下端部の結合部17は、炭化珪素のCVDによるコーティン
グが施されてシールされており、しかも、断熱材16がヘ
ッドライナ本体11と薄板14とで形成される空所内に封入
されるように構成されている。炭化珪素のCVDによるコ
ーティングを施す場合、断熱材16には炭化珪素が混合さ
れているため、炭化珪素が結晶化の核となり、炭化珪素
のCVDのコーティングが容易に達成される。Next, referring to FIG. 2, a structure 20 of an adiabatic engine according to another embodiment of the present invention will be described. The structure 20 of this adiabatic engine is the same as the structure 10 of the adiabatic engine, except that the materials for each member, that is, the headliner body, the heat insulating material and the thin plate, and the materials used for the CVD are different. Therefore, the description of the same points will be omitted. The headliner body 11 is made of silicon carbide (SiC).
Ceramic material consisting of (thermal conductivity: 0.16 cal / m ・ hr ・
C.) and has a valve seat portion 9 for intake and exhaust valves and a bore gas seal portion 19 protruding in the outer peripheral direction. The heat insulating material 16 is arranged inside the headliner main body 11, and is, for example, a material composed of carbon having a large internal porosity and low thermal conductivity, which is an independent porous material (heat conductivity: 0.008 cal / m 2.・ Hr ・ ° C). Further, the thin plate 14 facing the combustion chamber side is made of a ceramic material made of silicon carbide. The thin plate 14 is manufactured by preforming and firing, but in some cases, it may be formed by coating by CVD of silicon carbide. Further, the headliner body 11, the heat insulating material 16, and the thin plate located near the valve seat portion 9 of the intake / exhaust valve on the cylinder head lower surface portion 12 of the headliner body 11.
The joint portion 18 of 14, the lower end portion of the cylinder liner upper portion 13 of the headliner main body 11, the lower end portion of the heat insulating material 16 and the joint portion 17 of the lower end portion of the thin plate 14 are coated with silicon carbide by CVD and sealed. In addition, the heat insulating material 16 is configured to be enclosed in the space formed by the headliner main body 11 and the thin plate 14. When coating silicon carbide by CVD, since silicon carbide is mixed in heat insulating material 16, silicon carbide serves as a crystallization nucleus, and CVD coating of silicon carbide is easily achieved.
更に、第3図を参照して、この発明の更に別の実施例
である断熱エンジンの構造30について説明する。この断
熱エンジンの構造30は、上記各断熱エンジンの構造10,2
0と同様に、セラミック製ヘッドライナ本体21をシリン
ダヘッド下面部22及びシリンダライナ上部23から一体的
に構成し、ヘッドライナ本体21の燃焼室5側を断熱材26
を介してセラミック製薄板24で構成し、更に、断熱材26
の外周面をセラミック材料のCVDでコーティングして断
熱材26をセラミック材料の内部に封入したものである。
ヘッドライナ本体21は、高剛性、高ポロシティ及び低熱
伝導性の材料から構成されており、例えば、アルミナフ
ァイバを成形して焼成した材料(熱伝導率:0.0004cal/m
・hr・℃)である。また、断熱材26は、ヘッドライナ本
体21の外周部に対してコーティングを施したカーボン材
料から構成されている。更に、薄板24については、カー
ボン材料から成る断熱材26の外周部に対して炭化珪素の
CVDによるコーティングを施したものである。Further, referring to FIG. 3, a structure 30 of an adiabatic engine which is still another embodiment of the present invention will be described. The structure 30 of this adiabatic engine is the structure of each adiabatic engine 10 and 2 described above.
Similar to 0, the ceramic headliner main body 21 is integrally configured from the cylinder head lower surface portion 22 and the cylinder liner upper portion 23, and the combustion chamber 5 side of the headliner main body 21 is insulated with the heat insulating material 26.
It consists of a ceramic thin plate 24 through
The outer peripheral surface of is coated with CVD of a ceramic material, and the heat insulating material 26 is enclosed inside the ceramic material.
The headliner main body 21 is made of a material having high rigidity, high porosity and low thermal conductivity. For example, a material obtained by molding and firing alumina fiber (thermal conductivity: 0.0004 cal / m
・ Hr ・ ° C). The heat insulating material 26 is made of a carbon material that coats the outer peripheral portion of the headliner body 21. Further, regarding the thin plate 24, silicon carbide is applied to the outer peripheral portion of the heat insulating material 26 made of a carbon material.
It is coated with CVD.
従って、この発明による断熱エンジンの構造10,20,30
は、上記のように、高断熱材6,16,26の表面に対して、
耐熱性の高い窒化珪素、炭化珪素等の薄板又はCVDによ
るコーティング層即ち薄膜の層(4,14,24)を形成させ
て構成することによって、低熱容量で且つ高断熱性のヘ
ッドライナを提供できる。即ち、ヘッドライナ本体1,1
1,21の内面に配置されたセラミック製の薄板4,14,24
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の内壁からの受熱を最小限
にするため、薄板4,14,24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、薄板4,1
4,24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、薄板4,14,24の外面に断熱材6,16,26を介し
てヘッドライナ本体1,11,21によって強度を補強すると
共に、断熱材6,16,26によって断熱性を向上させ、両者
の端部をCVDによってコーティング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。Therefore, the structure of the adiabatic engine 10, 20, 30 according to the present invention
Is, as described above, for the surface of the high heat insulating material 6,16,26,
By forming a thin plate having high heat resistance such as silicon nitride or silicon carbide or a coating layer, that is, a thin film layer (4, 14, 24) by CVD, a headliner having a low heat capacity and a high heat insulation property can be provided. . That is, the headliner body 1, 1
Ceramic thin plates on the inside of 1,21,4,24
Is exposed to the high temperature combustion gas in the combustion chamber 5 of the engine, but in order to minimize the heat received from the inner wall of the combustion chamber 5, the thickness of the thin plates 4, 14, 24 should be as small as possible. It can be made thin and the heat capacity can be reduced. Furthermore, thin sheets 4,1
In order to prevent the strength from deteriorating due to the thin structure of 4,24, the strength is reinforced by the headliner body 1,11,21 via the heat insulating material 6,16,26 on the outer surface of the thin plates 4,14,24. In addition, the heat insulating materials 6, 16 and 26 improve the heat insulating property, and both ends are coated by CVD to improve the positioning and sealing properties.
この発明による断熱エンジンの構造は、以上のように
構成されているので、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、セラミック製ヘッドライナ
本体の燃焼室側を断熱材を介してセラミック製薄板で構
成し、前記ヘッドライナ本体と前記薄板との接合部をセ
ラミック材料によるCVDでシールして前記断熱材を封入
したので、高温の燃焼ガスに晒される前記シリンダヘッ
ド下面部及び前記シリンダライナ上部の燃焼室側に面す
るセラミック材料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、エンジンの吸入
効率を低下させることはない。Since the structure of the heat insulation engine according to the present invention is configured as described above, it has the following effects. That is,
The structure of this adiabatic engine is such that the combustion chamber side of the ceramic headliner body is made of a ceramic thin plate via a heat insulating material, and the joint portion between the headliner body and the thin plate is sealed by CVD using a ceramic material and Since the heat insulating material is enclosed, the thickness of the ceramic material facing the lower surface of the cylinder head exposed to high temperature combustion gas and the combustion chamber side of the upper portion of the cylinder liner can be formed as thin as possible, and the heat capacity can be reduced. It can be made smaller and does not reduce the intake efficiency of the engine.
また、この断熱エンジンの構造は、前記断熱材を封入
してシール性を向上させて空気との接触を遮断している
ので、カーボンの断熱材は炭化するようなことがなく、
断熱の機能を十分に果たすことができ、燃焼室に面する
セラミック製の薄板の熱容量を確実に小さくすることが
できる。Further, in the structure of this heat insulation engine, since the heat insulation material is enclosed to improve the sealing property and to block the contact with the air, the carbon heat insulation material is not carbonized.
The heat insulating function can be sufficiently fulfilled, and the heat capacity of the ceramic thin plate facing the combustion chamber can be surely reduced.
詳しくは、エンジンの吸入効率を向上させるため、断
熱エンジンの燃焼室の内壁からの受熱を最小限にするこ
とによって、エンジンの吸入行程時に、吸気によってヘ
ッドライナの壁面即ち前記薄板が直ちに冷却し、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、シリンダヘッドやシリンダブ
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、熱エネルギーを最大限に回収する
ことができる。Specifically, in order to improve the intake efficiency of the engine, by minimizing the heat received from the inner wall of the combustion chamber of the adiabatic engine, during the intake stroke of the engine, the wall surface of the headliner, that is, the thin plate, is immediately cooled by the intake air, The temperature difference between the intake air temperature and the wall surface temperature is reduced, thereby facilitating the inflow of intake air. Further, at the maximum temperature in the combustion chamber, the amount of heat absorbed by the wall surface is reduced to reduce the temperature difference between the combustion gas temperature and the wall surface temperature, and the thermal energy escaping to the outside through the cylinder head and the cylinder block is minimized. In this way, while improving the intake efficiency of the engine, the heat energy in the combustion chamber can be maximally sent to the energy recovery device provided downstream through the exhaust port, and therefore the heat energy can be maximally recovered. it can.
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薄板の熱容量を小
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薄板に保有さ
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薄板は熱容
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、熱容量を小さくすることによって、吸入行程
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、シリンダヘッドや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。For example, in an adiabatic engine, by configuring the heat capacity of a portion of the cylinder headliner that is in contact with high-temperature gas to be small, thermal energy is not retained in the sheet during the explosion stroke and exhaust stroke of the engine, In other words, most of the thermal energy can be sent to the energy recovery device provided downstream through the exhaust port without the thermal energy remaining in the combustion chamber. Further, in the intake stroke of the engine, since the portion where the high temperature gas comes into contact, that is, the thin plate, has a small heat capacity, it is immediately cooled to an appropriate temperature and the intake air is not blocked from flowing into the combustion chamber. The phenomenon that the inhalation efficiency is lowered does not occur. That is, by reducing the heat capacity, the wall surface is immediately cooled during the intake stroke, and the temperature difference between the intake air temperature and the wall surface temperature is reduced, which facilitates the inflow of intake air.
Also, at the maximum temperature in the combustion chamber, the amount of heat absorbed by the wall surface is reduced to reduce the temperature difference between the combustion gas temperature and the wall surface temperature, and the thermal energy that escapes to the outside through the cylinder head or cylinder block is minimized. You can
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図はこの発明によ
る断熱エンジンの構造の更に別の実施例を示す断面図、
第4図は従来の断熱エンジンを示す断面図、及び第5図
は従来の別の断熱エンジンの構造を示す断面図である。 1,11,21……ヘッドライナ本体、2,12,22……シリンダヘ
ッド下面部、3,13,23……シリンダライナ上部、4,14,24
……薄板、5……燃焼室、6,16,26……断熱材、7,8,17,
18……結合部、9……バルブシート部、10,20,30……断
熱エンジンの構造。FIG. 1 is a sectional view showing an embodiment of the structure of the heat insulation engine according to the present invention, FIG. 2 is a sectional view showing another embodiment of the structure of the heat insulation engine according to the present invention, and FIG. 3 is a heat insulation engine according to the present invention. Sectional drawing which shows another Example of the structure of
FIG. 4 is a sectional view showing a conventional adiabatic engine, and FIG. 5 is a sectional view showing a structure of another conventional adiabatic engine. 1,11,21 …… Headliner body, 2,12,22 …… Cylinder head bottom surface, 3,13,23 …… Cylinder liner upper part, 4,14,24
...... Thin plate, 5 …… Combustion chamber, 6,16,26 …… Insulation material, 7,8,17,
18 …… Coupling part, 9 …… Valve seat part, 10,20,30 …… Insulation engine structure.
Claims (4)
を断熱材を介してセラミック製薄板で構成し、前記ヘッ
ドライナ本体、前記断熱材及び前記薄板の接合部にセラ
ミック材料をCVDでコーティングしてシールし、前記断
熱材を前記ヘッドライナ本体と前記薄板とで形成される
空所内に封入したことを特徴とする断熱エンジンの構
造。1. A ceramic headliner body on the combustion chamber side is formed of a ceramic thin plate with a heat insulating material interposed therebetween, and a ceramic material is coated on the joint portion of the headliner body, the heat insulating material and the thin plate by CVD. A structure of an adiabatic engine characterized by sealing and encapsulating the adiabatic material in a space formed by the headliner body and the thin plate.
珪素で構成し、前記断熱材を窒化珪素ファイバとアルミ
ナファイバ又はチタン酸カリウムウイスカーとを混合焼
成した材料で構成し、前記CVDを窒化珪素材料で行った
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。2. The headliner body and the thin plate are made of silicon nitride, the heat insulating material is made of a material obtained by mixing and firing silicon nitride fiber and alumina fiber or potassium titanate whiskers, and the CVD is made of a silicon nitride material. The structure of the adiabatic engine according to claim 1, characterized in that
珪素で構成し、前記断熱材を内部ポロシティの大きい低
熱伝導性のカーボンで構成し、前記CVDを炭化珪素材料
で行った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。3. The headliner body and the thin plate are made of silicon carbide, the heat insulating material is made of low thermal conductive carbon having a large internal porosity, and the CVD is performed using a silicon carbide material. A structure of an adiabatic engine according to claim 1.
を成形して焼成した高剛性、高ポロシティ及び低熱伝導
性の材料で構成し、前記断熱材を前記ヘッドライナ本体
の燃焼室面にコーティングしたカーボンで構成し、前記
薄板をCVDでコーティングした炭化珪素材料で構成した
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。4. The headliner body is made of a material of high rigidity, high porosity and low thermal conductivity obtained by molding and firing alumina fiber, and the heat insulating material is carbon coated on the combustion chamber surface of the headliner body. The structure of the adiabatic engine according to claim 1, wherein the thin plate is made of a silicon carbide material coated by CVD.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62223977A JP2540878B2 (en) | 1987-09-09 | 1987-09-09 | Insulation engine structure |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP62223977A JP2540878B2 (en) | 1987-09-09 | 1987-09-09 | Insulation engine structure |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPS6469758A JPS6469758A (en) | 1989-03-15 |
JP2540878B2 true JP2540878B2 (en) | 1996-10-09 |
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ID=16806640
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP62223977A Expired - Lifetime JP2540878B2 (en) | 1987-09-09 | 1987-09-09 | Insulation engine structure |
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-
1987
- 1987-09-09 JP JP62223977A patent/JP2540878B2/en not_active Expired - Lifetime
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Publication number | Publication date |
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