JPH0373748B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はセラミクスを利用した断熱内燃機関、
特に内熱機関におけるシリンダライナの取付構造
関するものである。

［従来の技術］ 耐熱性と断熱性の優れたセラミクスを内燃機関
の燃焼室の壁部に使用し、排気ガスを高温の状態
で排気タービンへ送るなどしてエネルギを回収す
ることにより熱効率を高める断熱内燃機関はすで
に提案されているが、いまだ種々の問題で実用の
段階に達していない。

第３図に示すように、既提案の断熱内燃機関
は、金属製のシリンダヘツド１に円筒部１ａを形
成し、円筒部１ａの内部にカツプ形をなすセラミ
クス製のヘツドライナ３を、上下１対の位置決め
リング１２により〓間を存して嵌挿し、円筒部１
ａの内端面１ｂとヘツドライナ３の上端面との間
に断熱ガスケツト１６を介装される。ヘツドライ
ナ３の上端壁に吸（排）気ポート８が形成され、
かつ同じくセラミクス製の吸（排）気弁７により
開閉される。シリンダライナ４はシリンダ本体２
の円筒面２０に嵌挿される。必要により、シリン
ダ本体２に冷却用油室２１，２２が備えられる。

燃焼室の主要部はセラミクス製のヘツドライナ
３とセラミクス製のピストン２６の冠部５とによ
り区画され、ヘツドライナ３は燃焼室の主要部か
ら離れた部分でシリンダライナ４と突き合され
る。実際には、ヘツドライナ３とシリンダライナ
４との熱膨張差による応力を回避するために、ヘ
ツドライナ３の下端面とシリンダライナ４の上端
面４ａとの間に極めて僅かな〓間が備えられ、ヘ
ツドライナ３の下端面とシリンダ本体２の上端面
との間にシール部材１７が介装され、シリンダヘ
ツド１はボルトによりシリンダ本体２に結合され
る。

ピストン２６はセラミクス製の冠部５と金属製
のスカート部６とを、ボルト１１とナツト１３に
より結合して構成される。冠部５の上端面に燃料
と空気との混合を促す窪み９が設けられ、下端周
縁に沿つて突条１０が備えられる。

スカート部６は外周壁にピストンリング４１，
４２を装着される一方、上端周縁に円筒部１４を
形成され、円筒部１４に前述した冠部５の突条１
０が嵌合される。また、スカート部６の上端部中
心に突部１５が形成され、突部１５に冠部５が載
置され、前述のように両者を貫通するボルト１１
にナツト１３を螺合して結合される。

上述の断熱内燃機関では、燃料の燃焼期間の大
半がヘツドライナ３と冠部５とにより囲まれる空
間で行われ、ヘツドライナ３とシリンダライナ４
との突合せ部は、燃焼ガスの温度が最高になる部
分から離れているので、シール部材１７の熱負荷
が軽減される。

ヘツドライナ３にはチツ化ケイ素（Si₃N₄）
が、シリンダライナ４には普通の鋳鉄または熱伝
導率の小さいチツ化ケイ素が、冠部５にはチツ化
ケイ素がそれぞれ用いられる。

［発明が解決しようとする問題点］ ところで、上述のようにヘツドライナ３とシリ
ンダライナ４とが直接衝合しないように、ヘツド
ライナ３とシリンダ本体２との間にシール部材１
７が介装される構造では、シリンダ本体２とシリ
ンダライナ４との熱膨張率の相違から両者の嵌合
部に〓間が生じると、燃焼室の燃焼ガスがヘツド
ライナ３の下端面とシリンダライナ４の上端面と
の〓間から、シリンダ本体２の円筒面２０とシリ
ンダライナ４の外周面との間の〓間を経てクラン
ク室へ吹き抜ける恐れがある。

ヘツドライナ３を直接シリンダライナ４の上端
面に強く衝合すれば、上述の問題は解消される
が、その場合には熱応力によりヘツドライナ３ま
たはシリンダライナ４が割れる恐れがある。

実開昭58−169137号公報）に開示されるセラミ
クス製シリンダライナの取付構造では、シリンダ
ヘツドをシリンダ本体へ結合するボルトの締付力
に対して、緩衝リングが撓んでシリンダライナが
受ける圧縮荷重を緩和し、また緩和リングのばね
力により、シリンダライナの上端面をガスケツト
へ押し付けて、燃焼ガスがシリンダライナの外側
へ洩れるのを防止する。

しかし、上述の取付構造では、断熱性を高める
ために、シリンダ本体にセラミクス製シリンダラ
イナを備えるだけでなく、シリンダヘツドにもカ
ツプ形のセラミクス製ヘツドライナを備えた場合
に、ヘツドライナとシリンダライナとが互いに衝
突しないように、両者の間に〓間を積極的に設け
ることはできない。また、上述の取付構造では、
ガスケツトの熱負荷が非常に大きく、耐久性に問
題があり、長期使用の内に一旦シリンダヘツドの
下端面とシリンダライナの上端面との間に〓間が
生じると、燃焼ガスの吹き抜けを抑えることはで
きなくなる。

本発明の目的は従来の構成に変更を加えない簡
単な構造で、燃焼室の燃焼ガスがシリンダライナ
とシリンダ本体との〓間を経てクランク室へ吹き
抜けるのを防止する、内燃機関におけるシリンダ
ライナの取付構造を提供することにある。

［問題点を解決するための手段］ 上記目的を達成するために、本発明の構成はシ
リンダヘツドの下面の円筒部へ嵌挿したカツプ形
をなすセラミクス製のヘツドライナの下端面とシ
リンダ本体の円筒部へ嵌挿したセラミクス製のシ
リンダライナの上端面との間に〓間を備え、シリ
ンダ本体の円筒部とシリンダライナの各下端部に
断面Ｖ形の環状溝を形成し、シリンダ本体とシリ
ンダライナの嵌合部を封止する弾性シール部材
を、シリンダ本体に結合した押え板により環状溝
へ圧接したものである。

［作用］ シリンダライナの下端部とシリンダ本体との間
に装着した弾性シール部材は、シリンダ本体とシ
リンダライナの嵌合部を封止し、ヘツドライナの
下端面とシリンダライナの上端面との間に備えら
れた僅かな〓間から、シリンダライナとシリンダ
本体の円筒部との〓間へ燃焼室の燃焼ガスが流れ
込んでも、クランク室へ吹き抜けるのを防止す
る。

［発明の実施例］ 第１図に示すように、本発明はシリンダライナ
４の下端面４ｂの外周側を斜め（テーパ）に面取
する一方、同様にシリンダ本体２の円筒面２０の
下端部を面取りして両者の間にＶ形の環状溝を形
成し、環状溝に所定断面形状の弾性シール部材３
３を嵌合し、さらに環状の押え板３１をシリンダ
本体２の円筒面２０を形成する壁部の下端面に押
し当てボルト３２により締結したものである。第
３図に示すように、押え板３１は相隣接するシリ
ンダ本体２との関係で外形がほぼ楕円形に構成さ
れ、両側に各２本のボルト３２を挿通する穴３５
が設けられる。

燃焼ガスの温度は燃焼ガスがシリンダライナ４
の下端部へ達するまでにかなり低下するので、環
状の弾性シール部材３３には一般に用いられるゴ
ム、合成樹脂、金属などでもよいが、耐熱製に優
れたフツ素系ゴム、ステンレス、インコネルなど
が好ましい。

［発明の効果］ 本発明は上述のように、シリンダヘツドの下面
の円筒部へ嵌挿したカツプ形をなすセラミクス製
のヘツドライナの下端面とシリンダ本体の円筒部
へ嵌挿したセラミクス製のシリンダライナの上端
面との間に〓間を備え、シリンダ本体の円筒部と
シリンダライナの各下端部に断面Ｖ形の環状溝を
形成し、シリンダ本体とシリンダライナの嵌合部
を封止する弾性シール部材を、シリンダ本体に結
合した押え板により環状溝へ圧接したものである
から、熱膨張に伴いセラミクス製ヘツドライナと
セラミクス製シリンダライナとの衝突による損傷
を回避でき、かつ燃焼ガスがシリンダライナとシ
リンダ本体円筒部との〓間を経てクランク室へ吹
き抜けるのを完全に防止できる。

本発明は従来の機関の主要部を変更しないで適
用でき、弾性シール部材は熱負荷の最も軽いシリ
ンダの下端部に配設されるので、一般的な材料を
採用しても耐久性に問題がないなど、コスト節減
に役立つ。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るシリンダライナの取付構
造を備えた内燃機関の要部を示す正面断面図、第
２図は同機関における弾性シール部材を支持する
押え板の平面図、第３図は同機関の正面断面図で
ある。 １：シリンダヘツド、２：シリンダ本体、３：
ヘツドライナ、４：シリンダライナ、３３：弾性
シール部材、２０：円筒面、２６：ピストン、３
１：押え板、３２：ボルト。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ シリンダヘツドの下面の円筒部へ嵌挿したカ
   ツプ形をなすセラミクス製のヘツドライナの下端
   面とシリンダ本体の円筒部へ嵌挿したセラミクス
   製のシリンダライナの上端面との間に〓間を備
   え、シリンダ本体の円筒部とシリンダライナの各
   下端部に断面Ｖ形の環状溝を形成し、シリンダ本
   体とシリンダライナの嵌合部を封止する弾性シー
   ル部材を、シリンダ本体に結合した押え板により
   環状溝へ圧接したことを特徴とする、内燃機関に
   おけるシリンダライナの取付構造。