JPH0247250Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案はセラミツクスを利用した断熱内燃機関
に関するものである。

［従来の技術］ 本出願人は実願昭58−127778号により、第２図
に示すような断熱内燃機関を出願している。すな
わち、燃焼室を区画するピストン１２の上端部
に、セラミツクスからなるピストン冠部８がボル
ト９により結合される。ピストン冠部８を嵌合す
るシリンダ部とヘツド部とを一体に備えたカツプ
状のヘツドライナ７がセラミツクスにより形成さ
れ、ヘツドライナ７のヘツド部に吸排気弁１と燃
料噴射ノズル３が支持される。ヘツドライナ７の
下端部は一般的なシリンダライナ１１にガスケツ
ト１０を介して支持され、ヘツドライナ７の上端
部は金属製のシリンダヘツド４にガスケツト５を
介して支持される。

［考案が解決しようとする問題点］ 上述の断熱内燃機関では、燃焼室からの熱の流
れは、矢印で示すように、ヘツドライナ７からシ
リンダヘツド４へ向う流れと、シリンダライナ１
１へ向う流れが考えられる。これらの内でシリン
ダヘツド４へ向う熱の流れは、ガスケツト５、吸
排気弁１、燃料噴射ノズル３のパツキング６、吸
排気通路の各シールリング２を通過するものであ
り、他は全て空気層により断熱されている。これ
らの部材の内で吸排気弁１、パツキング６は熱伝
導率が小さく、高温強度を有するセラミツクスな
どから構成され、熱の流れ絞るように構成され
る。しかし、ガスケツト５は伝熱面積が小さいも
のの、距離が短いために、熱の流れの絞り効果は
殆ど期待できない。このため、ガスケツト５の部
分からシリンダヘツド４へ多量の熱が流れるの
で、結局シリンダヘツド４を水などにより冷却し
なければならず、断熱効果を十分に期待できない
という問題がある。

本考案の目的は上述の問題に鑑み、セラミツク
ス製のヘツドライナから金属製シリンダヘツドへ
の熱の流出を効果的に抑止し、断熱効率を向上し
得る断熱内燃機関を提供することにある。

［問題を解決するための手段］ 上記目的を達成するために、本考案の構成は内
径がピストン外径とほぼ同寸のシリンダ部とヘツ
ド部とを備えるセラミツクス製のヘツドライナの
下端部にフランジを一体に形成し、金属製のシリ
ンダヘツドの端壁とヘツドライナのフランジとの
間に、ヘツドライナの周壁との間に空隙を存し
て、熱伝導率の低い材料からなる円筒形の爆発荷
重支持部材を介装したものである。

［作用］ ヘツドライナの周壁を覆う爆発荷重支持部材
は、シリンダヘツドの下端壁とヘツドライナの下
端部のフランジとの間に介装されて、シリンダヘ
ツドの下端壁とヘツドライナの上端壁との間に隙
間を区画するので、ヘツドライナ７からシリンダ
ヘツドへ向う熱の伝達経路が迂回され、かつ伝熱
面積が狭められ、ヘツドライナからの伝熱量が抑
えられる。

［考案の実施例］ 第１図に示すように、シリンダライナ１１の上
端部にガスケツト１０を介して、カツプ形のセラ
ミツクスからなるヘツドライナ７の下端部に形成
したフランジ７ａが重ね合せ結合される。ヘツド
ライナ７に嵌合するセラミツクスからなるピスト
ン冠部８が、ピストン１２の上端部に重ね合さ
れ、両者を貫通するボルト９、断熱スペーサ１３
およびナツト１４により結合される。ピストン冠
部８の上端面に、燃焼室を形成するくぼみ１７が
構成される。このようにして、燃焼室は全て断熱
性に優れたセラミツクスから構成される。

ヘツドライナ７の上端壁に、吸排気弁１により
開閉される弁座が形成され、また、燃料噴射ノズ
ル３の端部がパツキング６を介して支持される。
一般的な金属から構成されるシリンダヘツド４に
は、吸排気通路１６が形成され、また下端部にヘ
ツドライナ７の上端部を囲む円筒部２１が形成さ
れる。吸排気通路１６の端部に、シリンダヘツド
４の端壁２１ａから突出する円筒部が一体に形成
され、該円筒部がヘツドライナ７の弁座に隣接し
て形成した穴へ嵌合される。前記円筒部の外周に
シールリング２が装着される。シリンダヘツド４
は吸排気弁１を摺動可能に支持するとともに、燃
料噴射ノズル３の基端部を支持する。

本考案によれば、シリンダヘツド４とヘツドラ
イナ７との間に十分な隙間が備えられる。すなわ
ち、円筒部２１の端壁２１ａとヘツドライナ７の
端壁７ｄとの間に隙間が設けられ、この隙間には
前述した吸排気通路を囲むシールリング２が介装
されるだけである。

ヘツドライナ７の受ける爆発荷重をシリンダヘ
ツド４に支持させるために、フランジ７ａとシリ
ンダヘツド４の端壁２１ａとの間に、円筒形の爆
発荷重支持部材１５が介装される。そして、シリ
ンダヘツド４と図示してないシリンダブロツクと
をボルトにより結合することにより、爆発荷重支
持部材１５がシリンダヘツド４とシリンダブロツ
クとの間に挟持される。

爆発荷重支持部材１５は熱伝導率が小さく、高
温強度が高い、例えばセラミツクスから構成され
る。爆発荷重支持部材１５はヘツドライナ７の周
壁７ｃに接しないように下端側の周壁７ｂに嵌合
され、かつフランジ７ａに押し当てられる。フラ
ンジ７ａは燃焼室の温度が最高に達するピストン
の位置（クランク角にして±25゜）よりも低い位
置に形成される。

本考案は上述のように構成することにより、燃
料噴射ノズル３から燃焼室へ噴射された燃料が、
着火後最高温度に達するまで、ピストン冠部８と
ヘツドライナ７との間の空間で燃焼し、断熱膨脹
しながらピストン１２を押し下げる。この間に外
部へ放出される燃焼ガスの熱は、ヘツドライナ７
の端壁部から燃料噴射ノズル３と吸排気弁１へ伝
達される。また、ガスケツト１０を経てシリンダ
ライナ１１へ伝達される。しかし、これらの伝熱
量は僅かである。

ヘツドライナ７からシリンダヘツド４へ伝達さ
れる熱量は、両者の接触面積に比例し、かつ距離
に反比例する。ヘツドライナ７をシリンダヘツド
４に支持する爆発荷重支持部材１５は、燃焼室の
最高温度となる部分よりも下側に位置するフラン
ジ７ａの部分でヘツドライナ７に接し、この接触
部の面積が小さい。爆発荷重支持部材１５は周壁
７ｃから離れており、シリンダヘツド４との接触
部との間の距離（爆発荷重支持部材１５の軸方向
長さ）が長いので、従来のヘツドライナ７の上端
壁とシリンダヘツド４の下端壁との間にガスケツ
トを介装しただけのものに比べて、ヘツドライナ
７からシリンダヘツド４へ伝達される熱量が大幅
に低減される。

爆発荷重支持部材１５は円筒形に形成されるの
で、機械的圧縮強度に優れ、爆発荷重に十分耐え
得る。

なお、ピストンの熱負荷を考慮して、熱をある
程度外部へ放散させる必要がある場合には、爆発
荷重支持部材１５の長さを短くすれば、目標とす
る断熱度が得られる。

［考案の効果］ 本考案は上述のように、内径がピストン外径と
ほぼ同寸のシリンダ部とヘツド部とを備えるセラ
ミツクス製のヘツドライナの下端部にフランジを
一体に形成し、金属製のシリンダヘツドの端壁と
ヘツドライナのフランジとの間に、ヘツドライナ
の周壁との間に空隙を存して、熱伝導率の低い材
料からなる円筒形の爆発荷重支持部材を介装した
ものであり、ヘツドライナの壁部からシリンダヘ
ツドへの伝熱経路の断面積が小さく、距離が長く
なるので、従来例に比べて伝熱量が大幅に減じら
れ、断熱効率が向上される。

爆発荷重支持部材は圧縮荷重を受けるだけであ
るから、熱伝導率の小さい例えばセラミツクスか
ら構成して差し支えなく、断熱効果が高く、シリ
ンダヘツドを冷却しないでよいから、熱損失が少
ない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係る断熱内燃機関の正面断面
図、第２図は従来の断熱内燃機関の正面断面図で
ある。 １：吸排気弁、３：燃料噴射ノズル、４：シリ
ンダヘツド、７：ヘツドライナ、８：ピストン冠
部、１２：ピストン、１５：爆発荷重支持部材。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 内径がピストン外径とほぼ同寸のシリンダ部と
   ヘツド部とを備えるセラミツクス製のヘツドライ
   ナの下端部にフランジを一体に形成し、金属製の
   シリンダヘツドの端壁とヘツドライナのフランジ
   との間に、ヘツドライナの周壁との間に空隙を存
   して、熱伝導率の低い材料からなる円筒形の爆発
   荷重支持部材を介装したことを特徴とする断熱内
   燃機関。