JPH03179153A - Structure of insulated engine - Google Patents
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、セラミック材料から成るシリンダヘッドを
有する断熱エンジンの構造に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to the construction of an adiabatic engine having a cylinder head made of ceramic material.
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、特開昭６
０−８８８４７号公報に開示されている。該公報に開示
されたシリンダヘッドの構造については、シリンダヘッ
ドの排気通路の内面にセラミックコーティング層を設け
、該セラごンクコーティング層の外面にステンレスなど
の薄金属管からなるポートライナを圧着したものであり
、特に、排気通路の内周面に環状溝を設け、ポートライ
ナの外周面に環状溝に係合する突条を形成したものであ
る。更に、該シリンダヘッドの構造は、シリンダライナ
上部を有するセラミック製ヘッドライナをシリンダヘッ
ドの内側にガスケットを介して嵌合したものである。即
ち、ヘッドライナは、シリンダヘッド下面部とライナ上
部とを一体に形成したものであり、ヘッドライナのライ
ナ上部をシリンダブロンクに嵌合したシリンダライチ下
部とは別部材として形成したものである。Conventionally, engine parts such as adiabatic engines using ceramic materials as heat insulating materials or heat-resistant materials have been disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 6
It is disclosed in Japanese Patent No. 0-88847. Regarding the structure of the cylinder head disclosed in the publication, a ceramic coating layer is provided on the inner surface of the exhaust passage of the cylinder head, and a port liner made of a thin metal tube such as stainless steel is crimped onto the outer surface of the ceramic coating layer. In particular, an annular groove is provided on the inner peripheral surface of the exhaust passage, and a protrusion that engages with the annular groove is formed on the outer peripheral surface of the port liner. Further, the structure of the cylinder head is such that a ceramic headliner having an upper cylinder liner is fitted inside the cylinder head via a gasket. That is, the headliner is formed by integrally forming the lower surface part of the cylinder head and the upper part of the liner, and the upper part of the liner of the headliner is formed as a separate member from the lower part of the cylinder lychee fitted to the cylinder bronc.
上記と同様のシリンダヘッドの構造は、特開昭５９−１
２２７６５号公報に開示されている。The structure of the cylinder head similar to the above is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 59-1
It is disclosed in Japanese Patent No. 22765.
しかしながら、上記のようなセラミックスを断熱材又は
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或いは強度を確保す
るため、壁厚が厚（なり、また、窒化珪素（Ｓ１３〜４
）、炭化珪素（ＳｉＣ）等のセラミック材料は、耐熱性
に冨んでいるが断熱効果を余り期待できない材料であり
、しかもシリンダヘッド自体、或いは排気ポート自体を
それぞれ断熱構造に構成したのでは、シリンダヘッドに
よって形成される燃焼室と該燃焼室に連通した排気ポー
トとの境界部、或いは排気ポート自体からの熱エネルギ
ーの放熱を防止することはできない。However, it is extremely difficult to obtain sufficient heat insulating properties in insulating engine parts such as cylinder heads that use ceramics as heat insulating or heat-resistant materials. Therefore, the wall thickness becomes thick (and silicon nitride (S13-4
), ceramic materials such as silicon carbide (SiC) are highly heat resistant, but cannot be expected to have much of a heat insulating effect; It is not possible to prevent thermal energy from being dissipated from the boundary between the combustion chamber formed by the head and the exhaust port communicating with the combustion chamber, or from the exhaust port itself.
この発明の目的は、上記の課題を解決することであり、
燃焼室側内壁面には耐熱性、耐変形性及び強度に冨んだ
窒化珪素（Ｓｉ、Ｎ、）、炭化珪素（ＳｉＣ）、複合材
等のセラミック材料で一体構造に製作したヘッドライナ
を配置し、咳ヘッドライナと金属製シリンダヘッドとの
間には、低熱伝導の高度の断熱性を有し、熱膨張の小さ
いチタン酸アルミニウム、コージライト等のセラミック
材の断熱材の焼結体を配置し、特に、該焼結体を排気ポ
ートと一体構造で構成して燃焼室と排気ポートとの境界
部位に切れ目を無くし、該部位からの放熱を防止するこ
とを特徴とする断熱エンジンの構造を提供することであ
る。The purpose of this invention is to solve the above problems,
The inner wall on the combustion chamber side is equipped with a headliner made of ceramic materials such as silicon nitride (Si, N), silicon carbide (SiC), composite materials, etc., which have high heat resistance, deformation resistance, and strength. However, between the headliner and the metal cylinder head, a sintered body of ceramic insulation material such as aluminum titanate or cordierite, which has low thermal conductivity and high thermal insulation properties and has low thermal expansion, is placed. In particular, the structure of the adiabatic engine is characterized in that the sintered body is integrated with the exhaust port, there is no cut at the boundary between the combustion chamber and the exhaust port, and heat radiation from the boundary is prevented. It is to provide.
この発明は、上記の課題を解決し、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。In order to solve the above problems and achieve the above objects, the present invention is configured as follows.
即ち、この発明は、セラミックファイバー等の断熱層を
介してシリンダヘッドに嵌合したライナ内壁部とセラ藁
フクファイバー等の断熱層を介してシリンダヘッドに配
置した排気ポート壁部とシリンダヘッドに配置したヘッ
ド内壁部とを一体構造に構成した断熱壁体、及び該断熱
壁体のシリンダ穴部に断熱ガスケットを介して嵌合した
ライナ上部とヘッド下面部をセラミック材料で一体構造
にＳｉＭしたヘッドライナ、を有する断熱エンジンの構
造に関する。That is, the present invention provides a liner inner wall portion fitted to the cylinder head via a heat insulating layer such as ceramic fiber, an exhaust port wall portion disposed in the cylinder head via a heat insulating layer such as serawara fuku fiber, and a liner wall portion disposed in the cylinder head. A heat insulating wall body formed into an integral structure with a head inner wall portion, and a headliner in which the upper part of the liner fitted into the cylinder hole of the heat insulating wall body via a heat insulating gasket and the lower surface part of the head are integrally formed with SiM using a ceramic material. The present invention relates to a structure of an adiabatic engine having the following.
また、この断熱エンジンの構造において、前記断熱壁体
をチタン酸アルミニウム、コージライト等の低熱伝導の
セラミック材、好ましくは、ヤング率が低いセラミック
材の焼結体から構成したものである。Further, in the structure of this adiabatic engine, the adiabatic wall body is made of a ceramic material having low thermal conductivity such as aluminum titanate or cordierite, preferably a sintered body of a ceramic material having a low Young's modulus.
更に、この断熱エンジンの構造において、前記ヘッドラ
イナを窒化珪素、炭化珪素等の耐熱性に富み且つ高強度
のセラミック材料の焼結体から構成したものである。Further, in the structure of this adiabatic engine, the headliner is made of a sintered body of a ceramic material having high heat resistance and high strength, such as silicon nitride or silicon carbide.
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、ライナ内壁部、ヘッド内壁部及び排気
ポート壁部を一体構造に構成した断熱壁体をシリンダヘ
ッドに嵌合したので、燃焼室と排気ポートとの境界部位
は熱的遮断面が存在せず、該境界部位を通ってシリンダ
ヘッドからの放熱を大幅に低減できる。更に、シリンダ
へ、ドと断熱壁体のライナ内壁部及び排気ポート壁部と
の間にセラ５ツクフアイバー等の断熱層を介在したので
、前記１ｔＪｙ熱壁体に対して前記シリンダヘッドを鋳
込みによって製造した場合に、鋳込時の応力を前記断熱
層で解放即ち緩和することができ、また前記シリンダヘ
ッドの鋳込みによって前記断熱壁体に圧縮力を付与して
強度アップを図ることができる。The structure of the adiabatic engine according to the present invention is constructed as described above, and operates as follows. In other words, the structure of this adiabatic engine is such that the cylinder head is fitted with an adiabatic wall body that has an integral structure of the liner inner wall, the head inner wall, and the exhaust port wall, so that the boundary area between the combustion chamber and the exhaust port is heated. Since there is no target blocking surface, heat radiation from the cylinder head through the boundary area can be significantly reduced. Furthermore, since a heat insulating layer such as a ceramic fiber was interposed between the inner wall of the liner and the wall of the exhaust port of the heat insulating wall, the cylinder head was molded into the 1tJy heat wall. When manufactured, stress during casting can be released or alleviated by the heat insulating layer, and compressive force can be applied to the heat insulating wall body by casting the cylinder head to increase strength.
また、ヘッド内壁部は金属製シリンダヘッドに直接配置
されているので、エンジン作動中に燃焼室に作用する爆
発力を十分に受けることができる。Further, since the head inner wall portion is placed directly on the metal cylinder head, it can sufficiently receive the explosive force acting on the combustion chamber during engine operation.
また、前記断熱壁体のシリンダ穴部にＩｔＪｉＴｈガス
ケフトを介して嵌合したライナ上部とヘッド下面部をセ
ラ１ツク材料で一体構造に構成したヘッドライナを配置
したので、燃焼室の強度及び耐熱性を十分に確保できる
。In addition, since a headliner is disposed in which the upper part of the liner and the lower part of the head are integrally made of ceramic material, which is fitted into the cylinder hole of the heat insulating wall through an ItJiTh gasket, the strength and heat resistance of the combustion chamber are improved. can be secured sufficiently.
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。Hereinafter, embodiments of the structure of an adiabatic engine according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
ｒ２ニオイて、この発明の実施例である断熱エンジンの
構造については、断熱エンジンにおけるシリンダヘッド
１００部分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ライナ２１
、ピストン１日及び吸排気バルブ１５．１６についての
断熱構造については開示していないが、断熱エンジンに
ついては、これらシリンダライナ２１、ピストン１８及
び吸排気バルブ１５．１６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できる
ことは勿論である。Regarding the structure of the adiabatic engine which is an embodiment of the present invention, only the technical concept of the adiabatic structure of the cylinder head 100 portion in the adiabatic engine is disclosed, and the structure of the cylinder liner 21 of the portion other than the above is disclosed.
, the insulation structure of the piston 18 and the intake and exhaust valves 15.16 is not disclosed, but regarding the insulation engine, the cylinder liner 21, the piston 18, and the intake and exhaust valves 15.16 are also made of ceramic such as silicon nitride. Of course, it can be constructed into a heat insulating structure by using different materials, heat insulating materials, etc.
第１図において、この発明の実施例である断熱エンジン
の構造の概略断面図が示されている。この断熱エンジン
の構造は、ヘッド下面部２とライナ上部３とを一体構造
に製作したヘッドライナｌを有し、咳へラドライナ１を
シリンダヘッド１゜穴部２５の内方に配置し、更に該ヘ
ッドライナ１とシリンダヘッド１０との間に、Ｗｒ熱壁
体５を配置している。特に、この断熱エンジンの構造は
、ヘッドライナｌとシリンダヘッド１０との間に断熱壁
体５を配置したことである。FIG. 1 shows a schematic cross-sectional view of the structure of an adiabatic engine according to an embodiment of the present invention. The structure of this adiabatic engine has a headliner 1 made of an integral structure of a head lower surface part 2 and a liner upper part 3, and a head liner 1 is disposed inside a cylinder head 1 degree hole part 25. A Wr thermal wall body 5 is arranged between the headliner 1 and the cylinder head 10. In particular, the structure of this adiabatic engine is that a heat insulating wall body 5 is disposed between the headliner l and the cylinder head 10.
シリンダヘッド１０は、Ａｔ材或いはＦｃ材の鋳物で製
作され、気筒に対応する数の穴部２５、排気ポート６及
び吸気ポート１７が形成されている。断熱壁体５は、ラ
イナ内壁部９、排気ポート壁部７及びヘッド内壁部８を
１ｉＪＴ熱材で一体構造に構成したものである。更に、
ヘッドライナ１は、燃焼室４の燃焼ガスに直接晒される
面を構成し、ヘッド下面部２とライナ上部３をセラミッ
ク材料で一体構造に構成したものである。このヘッドラ
イナ１のヘッド下面部２には、排気バルブ１５及び吸気
バルブ１６が配置されるバルブシート２２が形成されて
いる。The cylinder head 10 is made of At material or Fc material casting, and has holes 25, exhaust ports 6, and intake ports 17 formed therein in numbers corresponding to the cylinders. The heat insulating wall body 5 has a liner inner wall portion 9, an exhaust port wall portion 7, and a head inner wall portion 8 formed into an integral structure of 1iJT thermal material. Furthermore,
The headliner 1 constitutes a surface directly exposed to the combustion gas of the combustion chamber 4, and has a head lower surface portion 2 and a liner upper portion 3 integrally formed of a ceramic material. A valve seat 22 on which an exhaust valve 15 and an intake valve 16 are arranged is formed on the head lower surface 2 of the headliner 1 .
シリンダヘッド１０に形成された排気ポート６には、セ
ラミックファイバー等の断熱層１１を介して排気ポート
壁部７が配置され、該排気ポート壁部７によって排気ポ
ート６の内壁面が構成さカフている。また、シリンダヘ
ッド１０に形成した穴部２５には、セラＧ ＋７タフア
イバー等の断熱Ｊｉ１４を介して断熱壁体５のライナ内
壁部９が嵌合され、且つ断熱壁体５のヘッド内壁部８が
ダイレクトに当接状態に配置されている。更に、断熱壁
体５によって形成されるシリンダ穴部２６には、ヘッド
ライナ１が断熱ガスケット１２．１３を介して嵌合され
ている。即ち、断熱壁体５のヘッド内壁部８には、ｔｔ
Ｊｉ熱ガスケッ）１２を介在してヘッド下面部２が配置
され、また、断熱壁体５のライナ内壁部９には、断熱ガ
スケット１３及び断熱空気層２７を介してヘッドライナ
１のライナ上部３が配置されている。断熱壁体５とへラ
ドライナ１のライナ上６１３３との間の断熱ガスケア
ト１３は、位置決めの機能も有するリング状の断熱ガス
ケットである。An exhaust port wall 7 is disposed in the exhaust port 6 formed in the cylinder head 10 with a heat insulating layer 11 made of ceramic fiber or the like interposed therebetween, and the exhaust port wall 7 forms the inner wall surface of the exhaust port 6. There is. Further, the liner inner wall 9 of the heat insulating wall 5 is fitted into the hole 25 formed in the cylinder head 10 via a heat insulating material 14 made of Cera G+7 tough fiber, etc., and the head inner wall 8 of the heat insulating wall 5 is fitted into the hole 25. They are placed in direct contact. Furthermore, the headliner 1 is fitted into the cylinder hole 26 formed by the heat insulating wall 5 via a heat insulating gasket 12,13. That is, the head inner wall portion 8 of the heat insulating wall body 5 has tt
The head lower surface part 2 is disposed with a heat insulating gasket 12 interposed therebetween, and the liner upper part 3 of the headliner 1 is disposed on the liner inner wall part 9 of the heat insulating wall body 5 via a heat insulating gasket 13 and a heat insulating air layer 27. It is located. Insulating gas care between the insulating wall 5 and the liner top 6133 of the Heradliner 1
13 is a ring-shaped heat insulating gasket that also has a positioning function.
このＵｒ熱エンジンの構造において、ヘッドライナｌは
、耐熱性に富み且つ高強度の窒化珪素（Ｓｉ、Ｎ４）、
炭化珪素（ＳｉＣ）、複合材等のセラミック材料で製作
されている。また、断熱壁体５は、低熱伝導で且つ熱膨
張の小さく、好ましくは、ヤング率が低いチタン酸アル
ミニウム、コージライト等のセラミック材料から成る断
熱材で焼結体として形成したものである。シリンダ穴部
ｌ’ＩＯに形成した排気ポート６と断熱壁体５の排気ポ
ート壁部７との間、及びシリンダヘッド１０に形成した
穴部２５と断熱壁体５のライナ内壁部９との間には、窒
化珪素（ＳｉＪｉ）、炭化珪素（ＳｉＣ）、酸化アルミ
ニウム、複合材等のセラＱ ツクファイバー等から成る
断熱層１１．１４が介在している。更に、断熱壁体５の
ヘッド内壁部８とヘッドライナ１のヘッド下面部２との
間、及び断熱壁体５のライナ内壁部９とヘッドライナ１
のライナ上部３との間には、セラミック材料から威る断
熱ガスケット１２１３が介在している。In the structure of this Ur heat engine, the headliner l is made of silicon nitride (Si, N4), which has high heat resistance and high strength.
It is made of ceramic materials such as silicon carbide (SiC) and composite materials. Further, the heat insulating wall body 5 is formed as a sintered body of a heat insulating material made of a ceramic material such as aluminum titanate or cordierite, which has low thermal conductivity and small thermal expansion, and preferably has a low Young's modulus. Between the exhaust port 6 formed in the cylinder hole l'IO and the exhaust port wall 7 of the heat insulating wall 5, and between the hole 25 formed in the cylinder head 10 and the liner inner wall 9 of the heat insulating wall 5 A heat insulating layer 11.14 made of silicon nitride (SiJi), silicon carbide (SiC), aluminum oxide, CeraQ fiber such as a composite material, etc. is interposed between the layers. Further, between the head inner wall part 8 of the heat insulating wall body 5 and the head lower surface part 2 of the headliner 1, and between the liner inner wall part 9 of the heat insulating wall body 5 and the headliner 1.
A heat insulating gasket 1213 made of ceramic material is interposed between the liner upper part 3 and the liner upper part 3.
なお、図では、この断熱エンジンの構造は、吸排気バル
ブ１５．１６をシリンダヘッド１ｏに配置したタイプの
エンジンが示されているが、該タイプのエンジンに限ら
ず、例えば、排気ポートのみをシリンダヘッドに設けた
ユニフロータイプの２サイクル断熱エンジンに適用する
こともできる。Note that although the figure shows a type of engine in which the intake and exhaust valves 15 and 16 are arranged in the cylinder head 1o, the structure of this adiabatic engine is not limited to this type of engine. It can also be applied to a uniflow type two-stroke adiabatic engine provided in the head.
また、シリンダヘッド１０の下方には、ガスケット２０
を介してシリンダライナ２１が嵌合したシリンダブロッ
ク１９が配置されている。シリンダライナ２１及びライ
ナ上部３に跨がってピストン１８が往復運動するように
構成されている。Further, a gasket 20 is provided below the cylinder head 10.
A cylinder block 19 into which a cylinder liner 21 is fitted is disposed. The piston 18 is configured to reciprocate across the cylinder liner 21 and the liner upper part 3.
この発明による断熱エンジンの構造は、と記のように構
成されており、次のような製造することができる。この
断熱エンジンの構造を製造するには、まず、断熱壁体５
をチタン酸アルミニウム等のセラミック材料で焼結して
断熱壁体５の焼結体を製作し、次いで、断熱壁体５の排
気ポート壁部７の外面にセラミックファイバーから成る
断熱層１、１及び断熱壁体５のライナ内壁部９の外面に
セラミックファイバーから成る断熱層１４を配置する。The structure of the adiabatic engine according to the present invention is as shown below, and can be manufactured as follows. In order to manufacture the structure of this adiabatic engine, first, the insulating wall body 5
is sintered with a ceramic material such as aluminum titanate to produce a sintered body of the heat insulating wall 5, and then the heat insulating layers 1, 1 and 1 made of ceramic fiber are coated on the outer surface of the exhaust port wall 7 of the heat insulating wall 5. A heat insulating layer 14 made of ceramic fiber is arranged on the outer surface of the liner inner wall 9 of the heat insulating wall 5.
この断熱壁体５と′＃ｒ熱層１１．１４との組立体に対
してＦｃ材又はＡＩ材を鋳込んでシリンダヘッド１０を
構成する。最後に、断熱壁体５のシリンダ穴部２６内に
断熱ガスケット１２．１３を配置し、該断熱壁体５にヘ
ッドライナ１を圧入することによって構成できる。The cylinder head 10 is constructed by casting Fc material or AI material into the assembly of the heat insulating wall body 5 and the '#r thermal layer 11.14. Finally, a heat insulating gasket 12.13 is placed in the cylinder hole 26 of the heat insulating wall 5, and the headliner 1 is press-fitted into the heat insulating wall 5.
この発明による断熱エンジンの構造は、上記のように構
成されており、次のような作用を有する。The structure of the adiabatic engine according to the present invention is configured as described above, and has the following effects.
即ち、この断熱エンジンの構造において、ヘッドライナ
１は、窒化珪素（Ｓｉ３Ｎ、）、炭化珪素（ＳｉＣ）、
複合材等の耐熱性に富み且つ強度を十分に確保できるセ
ラミック材料で製作されているので、燃焼ガスに直接晒
される面として極めて好ましいものである。このヘッド
ライナｌを一体構造の断熱壁体５で覆って該ヘッドライ
ナ１を外部と熱的に遮断すると共に、断熱壁体５のヘッ
ド内壁部８と排気ポート壁部７とを境界部に継ぎ目の無
い一体構造に構成しているので、燃焼室４内の熱エネル
ギーは燃焼室４と排気ポート６との境界部位からシリン
ダヘッド１０を通じて放熱することが防止され、シリン
ダヘッド部位に高度の断熱構造を提供できる。また、シ
リンダヘッド１０の穴部２５と断熱壁体５のライナ内壁
部９との間にセラミックファイバーの断熱層１４が配置
され、且つシリンダヘッドｌＯの排気ポート形成内壁面
と排気ポート壁部７との間にセラミックファイバーのｌ
！ｙｉ熱層１熱部１１されているので、断熱壁体５に対
してシリンダヘッド１０を鋳込み、該シリンダヘッドＩ
Ｏを冷却する時に断熱壁体５に付与される応力は、セラ
ごツクファイバーの断熱層１１．１４によって一部緩和
され、断熱壁体５に対して鋳込工程での強度上の損傷を
与えることはないことは勿論のこと、断熱壁体５に対し
て鋳込の冷却工程において、断熱壁体５を形成するチタ
ン酸アルミニウム等のセラミック材料に圧縮力を付与し
、断熱壁体５の強度をアップすることができる。更に、
断熱壁体５のヘッド内壁部８はシリンダヘッド１０に直
接配置されており、しかも該断熱壁体５に断熱ガスケッ
ト！２を介してヘッドライナ１が配置されているので、
ヘッドライナｌのヘッド下面部２がエンジン駆動で受け
る爆発力を断熱壁体５を介してシリンダへラド１０で受
けることができ、強度上問題となることはない。しかる
に、通常、チタン酸アルミニウム、コージライト等のセ
ラミック材料が燃焼室壁面を構成することは強度的に不
十分であるので、高強度材料である窒化珪素（ＳｉｓＮ
＊）、炭化珪素（ＳｉＣ）、複合材等のセラミック材料
で燃焼室壁面を構成することが、望ましいものであるが
、このＷｒ熱エンジンの構造は、上記条件を満足するも
のである。That is, in the structure of this adiabatic engine, the headliner 1 is made of silicon nitride (Si3N), silicon carbide (SiC),
Since it is made of a ceramic material, such as a composite material, which has high heat resistance and can ensure sufficient strength, it is extremely preferable as a surface directly exposed to combustion gas. The headliner 1 is covered with a heat insulating wall 5 having an integral structure to thermally isolate the headliner 1 from the outside, and a joint is formed at the boundary between the head inner wall 8 of the heat insulating wall 5 and the exhaust port wall 7. Since it is constructed as an integral structure without any heat, the thermal energy in the combustion chamber 4 is prevented from being dissipated from the boundary between the combustion chamber 4 and the exhaust port 6 through the cylinder head 10, and the cylinder head has a highly insulated structure. can be provided. Further, a heat insulating layer 14 of ceramic fiber is arranged between the hole 25 of the cylinder head 10 and the liner inner wall 9 of the heat insulating wall 5, and the inner wall surface of the cylinder head 10 where the exhaust port is formed and the exhaust port wall 7 are connected to each other. of ceramic fiber between
! Since the heat layer 1 and the heat section 11 are formed, the cylinder head 10 is cast onto the heat insulating wall 5, and the cylinder head I
The stress applied to the heat insulating wall 5 when cooling O is partially relieved by the heat insulating layer 11.14 of ceramic fiber, which causes strength damage to the heat insulating wall 5 during the casting process. Needless to say, in the cooling process of casting the heat insulating wall 5, compressive force is applied to the ceramic material such as aluminum titanate forming the heat insulating wall 5, and the strength of the heat insulating wall 5 is increased. can be uploaded. Furthermore,
The head inner wall portion 8 of the heat insulating wall 5 is placed directly on the cylinder head 10, and the heat insulating wall 5 is provided with a heat insulating gasket! Headliner 1 is placed through 2, so
The explosive force that the head lower surface part 2 of the headliner 1 receives from the engine drive can be received by the cylinder radiator 10 through the heat insulating wall 5, and there is no problem in terms of strength. However, ceramic materials such as aluminum titanate and cordierite are usually insufficient in terms of strength, so silicon nitride (SisN), which is a high-strength material, is used.
*) Although it is desirable to construct the combustion chamber wall surface with a ceramic material such as silicon carbide (SiC) or a composite material, the structure of this Wr heat engine satisfies the above conditions.
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、セラミックファイバー等の断
熱層を介してシリンダヘッドに嵌合したライナ内壁部と
セラミックファイバー等の断熱層を介してシリンダヘッ
ドに配置した排気ポート壁部とシリンダヘッドに配置し
たヘッド内壁部とを一体構造に構成した断熱壁体、及び
該断熱壁体のシリンダ穴部に断熱ガスケットを介して嵌
合したライナ上部とヘッド下面部をセラミック材料で一
体構造に構成したヘッドライナから構成したので、燃焼
ガスに晒される燃焼室表面を構成する前記ヘッドライナ
は前記断熱壁体によって全外面が覆われ、前記シリンダ
ヘッドから熱的に完全に遮断され、しかも、燃焼室と排
気ポートとの境界部位の壁部は前記断熱壁体で一体構造
に構成して切れ目が存在せず、熱エネルギーが該境界部
位を通って前記シリンダヘッドから放熱することを大幅
に低減できる。Since the structure of the adiabatic engine according to the present invention is configured as described above, it has the following effects. In other words, the structure of this adiabatic engine consists of a liner inner wall that fits into the cylinder head through a heat insulating layer made of ceramic fiber, etc., an exhaust port wall placed in the cylinder head and a cylinder head with a heat insulating layer made of ceramic fiber, etc. A head in which a heat insulating wall body is integrally formed with the inner wall of the head, and a liner upper part fitted into a cylinder hole of the heat insulating wall body through a heat insulating gasket and a lower surface part of the head are integrally formed of ceramic material. Since the headliner is composed of a liner, the entire outer surface of the headliner, which constitutes the surface of the combustion chamber exposed to combustion gas, is covered by the heat insulating wall and is completely thermally isolated from the cylinder head. The wall portion of the boundary portion with the port is constructed integrally with the heat insulating wall body, and there is no cut, and it is possible to significantly reduce heat radiation from the cylinder head through the boundary portion.
更に、前記シリンダヘッドと前記断熱壁体の前記ライナ
内壁部及び前記排気ポート壁部との間に、セラミックフ
ァイバー等の断熱層を介在したので、前記断熱壁体に対
して前記シリンダヘッドを鋳込みによって製造した場合
に、鋳込時の応力を前記断熱層で解放即ち緩和すること
ができ、しかも前記断熱壁体には前記シリンダヘッドの
鋳込によって圧縮力が付与されており、強度をアンプす
ることができる。Furthermore, since a heat insulating layer such as ceramic fiber is interposed between the cylinder head and the liner inner wall and the exhaust port wall of the heat insulating wall, the cylinder head can be molded into the heat insulating wall. When manufactured, the stress at the time of casting can be released or relaxed by the heat insulating layer, and compressive force is applied to the heat insulating wall by the casting of the cylinder head, increasing the strength. I can do it.
また、前記へ・ノド内壁部は金属製の前記シリンダヘッ
ドに直接配置されているので、エンジン作動中に燃焼室
に作用する爆発力を十分に受けることができる。また、
前記断熱壁体のシリンダ穴部に断熱ガスケットを介して
嵌合した前記ライナ上部と前記ヘッド下面部をセラミッ
ク材料で一体構造に構成した前記ヘッドライナを配置し
たので、燃焼室の強度及び耐熱性を十分に確保できる。Further, since the inner wall portion of the exhaust nozzle is placed directly on the metal cylinder head, it can sufficiently receive the explosive force acting on the combustion chamber during engine operation. Also,
Since the headliner is disposed in which the upper part of the liner and the lower surface of the head are integrally constructed of ceramic material and are fitted into the cylinder hole of the heat insulating wall via a heat insulating gasket, the strength and heat resistance of the combustion chamber can be improved. We can secure enough.
また、この断熱エンジンの構造において、前記断熱壁体
をチタン酸アルミニウム、コージライト等の低熱伝導の
セラミック材、好ましくは、ヤング率が低いセラミック
材の焼結体から構成したので、燃焼室及び排気ポートに
極めて高度の断熱構造を提供することができ、強度を確
保できる。In addition, in the structure of this adiabatic engine, since the adiabatic wall body is made of a ceramic material with low thermal conductivity such as aluminum titanate or cordierite, preferably a sintered body of a ceramic material with a low Young's modulus, the combustion chamber and the exhaust gas are It is possible to provide the port with an extremely high degree of insulation structure, ensuring strength.
更に、この断熱エンジンの構造において、前記へ７ドラ
イナを窒化珪素、炭化珪素等の耐熱性に富み且つ高強度
のセラ旦フク材料の焼結体から構成したので、燃焼室の
強度を十分に確保でき、前記ヘッドライナが高温度の燃
焼ガスに晒され、またエンジン駆動による爆発力を受け
ても前記ヘッドライナに何らの損傷も発生しない。Furthermore, in the structure of this adiabatic engine, the he7dryer is made of a sintered body of heat-resistant and high-strength ceramic material such as silicon nitride and silicon carbide, so that sufficient strength of the combustion chamber is ensured. Even if the headliner is exposed to high-temperature combustion gas and subjected to explosive force caused by engine drive, no damage occurs to the headliner.
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
を示す断面図である。
１−・−ヘッドライナ、２−−−−ヘッド下面部、３−
−−−−ライナ上部、４−一一一一・燃焼室、５−−−
−一断熱壁体、６−・−・・−排気ポート、７−・・・
−排気ポート壁部、８ヘッド内壁部、９・−・−ライナ
内壁部、１ｏ・・・−・シリンダヘッド、１１．１４
イバー等の断熱層、１２．１３・−・・−断熱ガスケッ
ト、２６−−−シリンダ穴部。
−・セラミック材ァFIG. 1 is a sectional view showing an embodiment of the structure of an adiabatic engine according to the present invention. 1-.-Headliner, 2----Head lower surface, 3-
----- Upper liner, 4-111, combustion chamber, 5---
- one insulation wall, 6-...-exhaust port, 7-...
- Exhaust port wall, 8 Head inner wall, 9...- Liner inner wall, 1o...- Cylinder head, 11.14 Heat insulating layer such as iber, 12.13...- Heat insulating gasket, 26 ---Cylinder hole. −・Ceramic material
Claims (3)
内壁部と断熱層を介してシリンダヘッドに配置した排気
ポート壁部とシリンダヘッドに配置したヘッド内壁部と
を一体構造に構成した断熱壁体、及び該断熱壁体のシリ
ンダ穴部に断熱ガスケットを介して嵌合したライナ上部
とヘッド下面部をセラミック材料で一体構造に構成した
ヘッドライナ、を有する断熱エンジンの構造。(1) A heat insulating wall that has an integrated structure consisting of a liner inner wall that fits into the cylinder head through a heat insulating layer, an exhaust port wall that is placed in the cylinder head with a heat insulating layer in between, and a head inner wall that is placed in the cylinder head. 1. A structure of an insulated engine having a headliner having an upper part of the liner fitted into a cylinder hole of the insulating wall through an insulating gasket and a lower part of the head made of a ceramic material.
導のセラミック材の焼結体から構成した請求項１に記載
の断熱エンジンの構造。(2) The structure of the adiabatic engine according to claim 1, wherein the insulating wall body is made of a sintered body of a ceramic material with low thermal conductivity such as aluminum titanate.
性に富み且つ高強度のセラミック材料の焼結体から構成
した請求項１に記載の断熱エンジンの構造。(3) The structure of the adiabatic engine according to claim 1, wherein the headliner is made of a sintered body of a ceramic material having high heat resistance and high strength, such as silicon nitride or silicon carbide.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31754089A JP2870069B2 (en) | 1989-12-08 | 1989-12-08 | Insulated engine structure |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31754089A JP2870069B2 (en) | 1989-12-08 | 1989-12-08 | Insulated engine structure |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03179153A true JPH03179153A (en) | 1991-08-05 |
| JP2870069B2 JP2870069B2 (en) | 1999-03-10 |
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ID=18089393
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31754089A Expired - Lifetime JP2870069B2 (en) | 1989-12-08 | 1989-12-08 | Insulated engine structure |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2870069B2 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013024143A (en) * | 2011-07-21 | 2013-02-04 | Toyota Motor Corp | Internal combustion engine |
| WO2015029985A1 (en) | 2013-08-26 | 2015-03-05 | 日本碍子株式会社 | Internal combustion engine |
| CN113738527A (en) * | 2020-05-29 | 2021-12-03 | 通用汽车环球科技运作有限责任公司 | Thermally insulated exhaust port liner for a motor vehicle cylinder head assembly |
-
1989
- 1989-12-08 JP JP31754089A patent/JP2870069B2/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (5)
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| JP2013024143A (en) * | 2011-07-21 | 2013-02-04 | Toyota Motor Corp | Internal combustion engine |
| WO2015029985A1 (en) | 2013-08-26 | 2015-03-05 | 日本碍子株式会社 | Internal combustion engine |
| US9951740B2 (en) | 2013-08-26 | 2018-04-24 | Ngk Insulators, Ltd. | Internal combustion engine |
| CN113738527A (en) * | 2020-05-29 | 2021-12-03 | 通用汽车环球科技运作有限责任公司 | Thermally insulated exhaust port liner for a motor vehicle cylinder head assembly |
| CN113738527B (en) * | 2020-05-29 | 2023-07-25 | 通用汽车环球科技运作有限责任公司 | Thermally insulated exhaust port liner for a motor vehicle cylinder head assembly |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2870069B2 (en) | 1999-03-10 |
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