JPH053725Y2 - - 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エンジン
に関するものである。

［従来の技術］ シリンダとピストンの一部にセラミツクスを用
いることにより、冷却を必要としない熱効率の高
い断熱エンジンを提供しようとする試みは、例え
ば実開昭55−6479号公報などに提案されている。
すなわち、ピストンについては、一般的な金属製
のピストン本体の上端壁に、セラミツクス製のク
ラウンを重ね合せ、両者をボルトとナツトにより
結合するものである。

シリンダヘツドについても、金属製のヘツド本
体の下面に、ヘツド部とシリンダ部とを一体に備
えた逆カツプ形のセラミツクス製のヘツドライナ
を結合したものを、本出願人はすでに出願してい
る。

しかし、ヘツド本体の下面の円筒部へヘツドラ
イナを緊密に嵌合すると、両者の熱膨張率が異な
るために、ヘツドライナに無理な熱応力が加わる
恐れがある。ヘツド本体に支持された吸排気弁
の、ヘツドライナに一体に設けた吸排気弁座に対
する位置合せが簡単にできるように、ヘツドライ
ナはヘツド本体へ結合され、かつ結合部の吸排気
に対するガスシールが完全であることが要求され
る。

［考案が解決しようとする問題点］ 本考案の目的は上述の問題に鑑み、ヘツドライ
ナが吸排気ポートを取り囲む部分で本体に位置決
めされ、同時にガスシールが達せられる、断熱エ
ンジン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、本考案の構成は金
属製のヘツド本体に下面に円筒部を形成し、セラ
ミツクス製の逆カツプ形のヘツドライナをガスケ
ツトを挟んで前記円筒部へ緩く嵌挿し、ヘツドラ
イナの吸排気ポートの口縁部に、拡大された位置
決め穴を一体に形成し、ヘツド本体の下面から突
出する吸排気通路と一体の管状のポート部材を前
記位置決め穴へ嵌合し、ポート部材を取り囲むシ
ールリングを、ヘツドライナとヘツド本体との間
へ介装したものである。

［作用］ 本考案よれば、金属製のヘツド本体の吸排気通
路の端部を延長した格好に、ヘツド本体の下面か
ら突出するポート部材を、セラミツクス製のヘツ
ドライナの吸排気ポートに形成した位置決め穴へ
嵌合することにより、吸排気ポートの弁座とヘツ
ド本体に支持される吸排気弁との位置決めが正確
になされる。

ポート部材に外挿したシールリングを、ヘツド
本体の下面とヘツドライナの上面との間に介装す
ることにより、吸排気通路と吸排気ポートとの接
続部が完全にシールされる。

［考案の実施例］ 第１図に示すように、本考案による断熱エンジ
ンのピストンは、ピストン本体３０と、クラウン
１と、これらを結合するボルト２とナツト５とか
ら構成される。ピストン本体３０は上半部外周壁
に、ピストンリング２３ａを嵌合するリング溝を
設けられる。ピストン本体３０の下半部はスカー
ト８を形成し、スカート８は内側にピン穴１９ａ
を有する肉厚のボス部を一体に形成される。ピン
穴１９ａに嵌合したピストンピンにより、ピスト
ンはコネクテイングロツド４１へ連結される。

ピストン本体３０に上端面の外周側に、緩衝リ
ング２０を案内する突条が設けられる。ピストン
本体３０の上端面の中央部に、上方へ突出する柱
１５が形成され、柱１５の基部は深い環状溝１７
により囲まれる。柱１５にボルト挿通穴１４と円
筒部１８が設けられる。

セラミツクス製のクラウン１は上端面中央に、
燃焼室としての窪み９を設けられ、下端面にクラ
ウン１の肉厚を均等なものとするための窪み１６
を設けられる。クラウン１の軸方向の長さは、少
なくともピストンの上死点から燃焼室の燃焼温度
が最高に達するまでのピストンストロークに見合
う寸法とされる。

窪み９と窪み１６で区画される水平な壁部にボ
ルト挿通穴１３が設けられ、ボルト２は窪み９か
らクラウン１のボルト挿通穴１３とピストン本体
３０のボルト挿通穴１４へ挿通され、さらに円筒
部１８に内奥部に重ね合されたデイスタンスチユ
ーブ３へ挿通され、ボルド２にワツシヤを外挿し
たうえ、ナツト５を締め付けることにより、ピス
トン本体３０の柱１５がクラウン１の窪み１６の
内面へ密接される。クラウン１の下端面とピスト
ン本体３０の上端面との間に介装した緩衝リング
２０により、窪み１６と環状溝１７の内部が閉鎖
される。

上述した構成の断熱ピストンは、各セラミツク
ス製のシリンダライナ４０とヘツドライナ３８と
に嵌合される。シリンダライナ４０の上端部のフ
ランジ４０ａは、連続するシリンダ内周面を備え
るリツプ３９を一体に形成される。リツプ３９は
ヘツドライナ３８の下端部に形成した拡大円筒部
へ嵌合され、フランジ４０ａとヘツドライナ３８
とはガスケツト４２を挟んで、公知の手段により
結合される。

セラミツクス製のヘツドライナ３８は普通の金
属製のヘツド本体３１の下面に設けた円筒部３６
の内部へ十分隙間を存して嵌装され、かつヘツド
ライナ３８の上端壁と円筒部３６の内端壁との間
にガスケツト３７を介装される。シリンダライナ
４０を支持する図示してないシリンダブロツク
へ、ヘツド本体３１をボルトにより結合するば、
両者の間にシリンダライナ４０とヘツドライナ３
８が挟持される。

本考案によれば、吸気ポートの場合について説
明するように、ヘツド本体３１の吸気通路３５の
端部へ接続するポート部材４４が円筒部３６の内
端壁から下方へ突出するように一体に形成され
る。同様に、排気ポートの端部にもポート部材が
形成され、機械加工により外周面を円筒面に仕上
げられる。

第２図示すように、ポート部材４４はシールリ
ング３４を外挿したうえ、ヘツドライナ３８に吸
気ポート、正確には弁座４３の端部に形成した位
置決め穴４３ａへ嵌合される。第１図において、
３３は吸気弁座４３に衝合可能の吸気弁であり、
公知の手段によりヘツド本体３１に摺動可能に支
持される。３２は燃料噴射ノズルである。

吸気通路の場合、ポート部材４４はヘツド本体
３１の吸気通路３５の端部へ直接鋳ぐるんでもよ
いが、第３図に示すように、排気通路の場合は、
機械加工の容易な金属、例えば軟鋼などの口金４
５を、排気通路を構成するステンレス製のパイプ
２８の端部へ予め鋳ぐるみ、ヘツド本体３１を鋳
造する際にパイプ２８を鋳ぐるみ、その後に口金
４５を切削してポート部材４４を形成するのが好
ましい。

本考案は上述のように、セラミツクス製のヘツ
ドライナ３８の上端壁に、弁座４３と一体的に位
置決め穴４３ａが形成され、金属製のヘツド本体
３１に、吸排気通路から突出して位置決め穴４３
へ係合するポート部材４４が一体的に形成される
から、ヘツド本体３１に対するヘツドライナ３８
の位置決めが簡単に得られる。

ポート部材４４を取り囲むシールリング３４を
ヘツドライナ３８とヘツド本体３１との間へ介装
することにより、吸排気ポート回りからのガス洩
れを完全に防止できる。

シールリング３４は断面円筒形の金属製の心材
を、断面円筒形に巻いた金属板により被覆したも
のが好ましい。熱応力にヘツド本体３１とヘツド
ライナ３８との隙間が変化すると、シールリング
３４が弾性的に押し潰されて熱応力を吸収し、か
つシール効果を維持する。

ポート部材４４は熱膨張差の少ないシリンダヘ
ツド中心に近い吸排気弁の弁座に配設され、肉厚
が薄くなつているので、熱膨張によるセラミツク
ス製のヘツドライナ３８と鋳鉄製のヘツド本体３
１との間の相対変位はヘツド本体３１で抑えら
れ、ヘツドライナ３８の位置決め穴４３ａには負
担が掛らず、ヘツドライナ３８が損傷する恐れは
ない。

なお、ポート部材４４の嵌合部を若干のシマリ
バメとすることにより、シールリング３４だけで
なく嵌合部でもガスシール効果が得られる。

［考案の効果］ 本考案は上述のように、金属製のヘツド本体の
下面に円筒部を形成し、セラミツクス製の逆カツ
プ形のヘツドライナをガスケツトを挟んで前記円
筒部へ緩く嵌挿し、ヘツドライナの吸排気ポート
の口縁部に、拡大された位置決め穴を一体に形成
し、ヘツド本体の下面から突出する吸排気通路と
一体の管状のポート部材を前記位置決め穴へ嵌合
し、ポート部材を取り囲むシールリングを、ヘツ
ドライナとヘツド本体との間へ介装したものであ
るから、構成が簡単でポート部材の加工が容易で
あり、ヘツド本体から突出するポート部材とヘツ
ドライナの吸排気ポートの位置決め穴との嵌合に
より、ヘツド本体とヘツドライナとの重合せ部の
相対位置が決定されるだけでなく、吸排気通路と
吸排気ポートの完全な接続が得られ、さらに吸排
気弁を組込んだ場合に、ヘツド本体に支持される
吸排気弁とヘツドライナの弁座との位置ずれが生
じない。

さらに、ヘツド本体とヘツドライナとの重合せ
部に断熱空部を備えても、吸排気通路と吸排気ポ
ートの接続に何らの支障も生じず、ポート部材に
外挿したシールリングを、ヘツド本体とヘツドラ
イナとの間に介装するだけでガス洩れを防止で
き、吸排気通路と吸排気ポートの加工や組立が非
常に簡単になる。

予めセラミツクス製のヘツドライナと鋳鉄製の
ヘツド本体との熱膨張率を考慮して、ポート部材
の仕上寸法を決定すれば、ヘツドライナに無理な
力が加わるのを回避できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係る断熱エンジンの正面断面
図、第２図は同要部を拡大して示す正面断面図、
第３図は本考案の一部変更実施例に係る断熱エン
ジンの要部を示す正面断面図である。 ３０……ピストン本体、３１……ヘツド本体、
３４……シールリング、３５……吸気通路、３６
……円筒部、３７……ガスケツト、３８……ヘツ
ドライナ、４３……弁座、４３ａ……位置決め
穴、４４……ポート部材。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 金属製のヘツド本体の下面に円筒部を形成し、
   セラミツクス製の逆カツプ形のヘツドライナをガ
   スケツトを挟んで前記円筒部へ緩く嵌挿し、ヘツ
   ドライナの吸排気ポートの口縁部に、拡大された
   位置決め穴を一体に形成し、ヘツド本体の下面か
   ら突出する吸排気通路と一体の管状のポート部材
   を前記位置決め穴へ嵌合し、ポート部材を取り囲
   むシールリングを、ヘツドライナとヘツド本体と
   の間へ介装したことを特徴とする断熱エンジン。