JPH0121160Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［考案の技術分野］ 本考案はシリンダヘツド構造に係り、シリンダ
の開口部に臨んでこれを覆い吸排気弁を着座させ
るバルブシート等を形成する部分をセラミツクス
により成型することを可能にしたシリンダヘツド
構造に関するものである。

［考案の技術的背景とその問題点］ 近年、内燃機関の断熱性を可及的に向上させる
ために、燃焼室を形成するシリンダブロツク及び
シリンダヘツドをセラミツクスにより成型するこ
とが提案されている。ところで、セラミツク材料
は高いヤング率を有し、変形しにくい性質を有し
ているために、シリンダヘツドにあつては全体を
加工性の優れた鋳鉄等により成型し、シリンダの
開口部を覆うシリンダヘツド下面のみにセラミツ
ク部材を設けることが考えられるに至つている。
具体的には鋳鉄製のシリンダヘツドの下面即ちシ
リンダ開口部を実質的に覆う部分に受溝を形成
し、この受溝内に上記シリンダ開口部を覆うよう
にセラミツク部材を焼ばめあるいは圧入などによ
り部分的に取り付けることが考えられる。しかし
ながら、前述した通りセラミツク材料は高いヤン
グ率を有すると共に変形しにくい性質を有するた
めに、セラミツク部材以外のシリンダヘツド部分
が熱変形あるいは機械的な変形をすることにな
り、これにセラミツク部材が対応できず局部的な
応力集中を起しやすく割れを発生する原因とな
る。特にシリンダの開口部を実質的に覆うセラミ
ツク部材には吸排気弁を着座させるためのバルブ
シートを形成しなければならない。バルブシート
を有するセラミツク部材をシリンダヘツドに取り
付ける時に、少しでも芯がずれると吸排気弁との
接触がうまくいかず、そこから破損を招く問題が
あり、シリンダヘツドに燃焼室を形成するシリン
ダの開口部を覆うようにセラミツク層を形成する
ことが不可能であるとされていた。尚、関連する
技術として、「内燃機関」（実開昭58−79020号公
報）「内燃機関圧縮室の断熱壁構造」（特開昭55−
57646号公報）「断熱構造体」（特開昭57−5532号
公報）が提案されている。

［考案の目的］ 本考案の目的は鋳鉄製のシリンダヘツドに、こ
れの熱変形あるいは機械的変形に影響を受けるこ
となくシリンダの開口部を実質的に覆うようにセ
ラミツク層を形成することができるシリンダヘツ
ド構造を提供する。

［考案の概要］ 上記目的を達成すべく、本考案はシリンダヘツ
ドに、シリンダの開口部を覆うように受溝を形成
し、該受溝内にガスケツトを挿入すると共に給排
気弁を着座させるバルブシートを形成したセラミ
ツクス製のシリンダヘツド端部材を遊嵌合させ、
かつその隙間に弾性部材を圧縮挿入させたもの
で、セラミツクス製のシリンダヘツド端部材を鋳
鉄製シリンダヘツド部分に対して径方向乃至周方
向への移動を許容させて吸排気弁との適合性を高
めると共に鋳鉄製部分の熱的及び機械的変形を吸
収乃至緩衝し、セラミツクス製のヘツド端部材に
何等影響を与えないように構成したものである。

［考案の実施例］ 以下、本考案に係るシリンダヘツド構造の好適
一実施例を添付図面に基づいて説明する。

第１図に示す如く、鋳鉄等の金属により、シリ
ンダヘツド本体１は成型され、このシリンダヘツ
ド本体１はシリンダ２ａの開口部２ｂを区画する
シリンダブロツク２上に載置されて接合されるよ
うに設けられる。

このシリンダブロツク２によつて区画形成され
たシリンダ２ａ内にはシリンダヘツド１に臨んで
開口された燃焼室３を有するピストン４が昇降摺
動自在嵌装されている。

上記シリンダ２ａの開口部２ｂを覆うシリンダ
ヘツド本体１には開口部２ｂを覆うようにシリン
ダ２ａの内径より大きな径を有する凹状の受溝５
が形成される。この受溝５内には開口部２ｂを実
質的に覆うようにシリンダ開口部２ｂの内径より
大きな外径を有するセラミツクス製のシリンダヘ
ツド端部材６が嵌合される また、シリンダヘツド端部材５にはシリンダヘ
ツド本体１に予め設けられた燃料噴射ノズル８を
燃焼室３に臨ませて挿通させるべく挿入孔９が設
けられる。更に、シリンダヘツド端部材５にはシ
リンダヘツド本体１の吸排気通路１０と連通する
吸排気孔１１が設けられ、この吸排気孔１１の下
端部には燃焼室３に臨ませて吸排気弁１２を着座
させるためのバルブシート１３が形成される。一
方、吸排気弁１２は弁軸１４が燃焼室３内に臨ん
で形成されたバルブシート１３を通して且つ吸排
気通路１０を介してシリンダヘツド本体１に設け
られたガイド筒１５に摺動自在に支持されて取り
付けられることになる。

シリンダヘツド端部材６はその外周部にこれを
囲繞すべく弾性部材７が介設されて受溝５内に取
付けられることになる。更に詳しくはシリンダヘ
ツド端部材６を上記受溝５内に嵌め込むには先ず
受溝５内にガスケツト１６を挿入すると共にシリ
ンダヘツド端部材６の外周部に、リング状に形成
された弾性部材７を装着し、この状態で液体窒素
等の低温液中に浸漬し、これらを冷却して縮径さ
せた後、これらを受溝５内に嵌合装着させる。受
溝５内に挿入された後に弾性部材７を含むシリン
ダヘツド端部材６が常温に戻ることにより、弾性
部材７の弾発力により受溝５内にシリンダヘツド
端部材６が密に嵌合されることになる。

シリンダ端部材６のバルブシート１３と吸排気
弁１２とは正確に芯合せする必要があるが、この
よう縮径させた状態でシリンダヘツド端部材６を
挿入することでその芯合せが容易に行なえる。な
お、バルブシート１３と吸排気弁１２とのすり合
せがしつくり行かない場合にはシリンダヘツド部
材６をシリンダヘツド本体１に嵌合させた状態で
バルブシート１３をダイヤモンド砥粒により研磨
し、より完全な芯合せを行なうことができる。

弾性部材７の形状は例えば第２図に示すように
ステンレス製のパイプ１７をリング状にしたもの
や第３図に示すようにステンレス製でＵ字状の部
材１８を形成し、それをリング状にしたもの或い
はステンレス製でＳ字状の部材１９を形成しそれ
をリング状にしたものから構成されている。

全負荷運転時にはシリンダ２ａ内はかなりの高
温（600〜900℃）になり、シリンダヘツド端部材
６も高温となり、シリンダヘツド端部材６からシ
リンダヘツド本体１に熱が逃げやすくなる。従つ
て弾性部材７の巾を適当に選定し、シリンダヘツ
ド端部材６と受溝５との間の断熱間隙２０を適宜
な大きさに設定することにより、その断熱性を更
に高めることができると共に芯合せの調整及びシ
リンダヘツド本体１の熱変形などの吸収を効果的
に達成し得る。

シリンダヘツド端部材６として、例えばシリコ
ンナイトライドなどにより成型する。一方吸排気
弁１２をセラミツクス製にすると共にシリンダブ
ロツク２のライナ及びピストン３をそれぞれセラ
ミツクス製により成型することにより完全な断熱
内燃機関を成型することになる。シリンダブロツ
ク２の上端には適宜ガスケツト２１が介設されて
シリンダヘツド１とシリンダブロツク２とが接合
される。

以上詳述してきたことから明らかなように本考
案ににれば次のごとき優れた効果を発揮する。

(1) 鋳鉄等の金属製のシリンダヘツドにシリンダ
の開口部を覆つて内燃機関の燃焼室を区画形成
するセラミツク層を形成することができ、その
部分の断熱性を可及的に高めることができる。

(2) セラミツク層によつて形成されるシリンダヘ
ツドに吸排気弁に対して芯合せを的確になし得
るバルブシートを形成することができる。

(3) 金属製シリンダヘツドとセラミツクス製端部
材間に弾性部材とガスケツトを設けたので、金
属製シリンダヘツド部分の熱的、機械的変形を
吸収乃至緩衝することができ、セラミツク層に
これらの変形応力を何等与えないようになし
得、その耐久性を可及的に向上させることがで
きる。

(4) セラミツク層と金属製シリンダヘツド部分を
完全に断熱し得、断熱性を更に向上させること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係る断熱シリンダヘツド構造
の一実施例を示す正面断面図、第２図は本考案に
係る断熱シリンダヘツド構造に用いる弾性リング
の詳細を示す要部断面図、第３図は同じく弾性リ
ングの他の例を示す要部断面図、第４図は同じく
弾性リングの他の例を示す要部断面図である。 図中、１はシリンダヘツド本体、５は受溝、６
はシリンダヘツド端部材、７は弾性部材、１２は
吸排気弁、１３はバルブシートである。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. シリンダヘツドに、シリンダの開口部を覆うよ
   うに受溝を形成し、該受溝内にガスケツトを挿入
   すると共に給排気弁を着座させるバルブシートを
   形成したセラミツクス製のシリンダヘツド端部材
   を遊嵌合させ、かつその隙間に弾性部材を圧縮挿
   入させたことを特徴とするシリンダヘツド構造。