JPH11229957A - 遮熱形エンジンの構造 - Google Patents
遮熱形エンジンの構造Info
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- JPH11229957A JPH11229957A JP3986698A JP3986698A JPH11229957A JP H11229957 A JPH11229957 A JP H11229957A JP 3986698 A JP3986698 A JP 3986698A JP 3986698 A JP3986698 A JP 3986698A JP H11229957 A JPH11229957 A JP H11229957A
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- liner
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明は，鋳込みによって形成したシリンダ
ヘッドのポートに可撓性ポートライナと複数のストレー
ト状ポートライナを挿入して配置し，鋳込み時の熱影響
が及ばないようにしてポートライナの破損を防止する遮
熱形エンジンの構造を提供する。 【解決手段】 この遮熱形エンジンの構造は，シリンダ
ヘッド３に形成したポート７にその屈曲部６で屈曲可能
な金属製蛇腹状パイプ４を挿入固定する。蛇腹状パイプ
４の外面には熱伝導率の小さいセラミックスから成るコ
ーティング層１２が配置されている。蛇腹状パイプ４に
は，その両端からほぼストレート状に延びる耐熱性セラ
ミックス又は金属から成る一対のポートライナ１Ａ，１
Ｂ，２Ａ，２Ｂを挿入配置し，蛇腹状パイプ４の波形部
に遮熱空気層１３を形成する。
ヘッドのポートに可撓性ポートライナと複数のストレー
ト状ポートライナを挿入して配置し，鋳込み時の熱影響
が及ばないようにしてポートライナの破損を防止する遮
熱形エンジンの構造を提供する。 【解決手段】 この遮熱形エンジンの構造は，シリンダ
ヘッド３に形成したポート７にその屈曲部６で屈曲可能
な金属製蛇腹状パイプ４を挿入固定する。蛇腹状パイプ
４の外面には熱伝導率の小さいセラミックスから成るコ
ーティング層１２が配置されている。蛇腹状パイプ４に
は，その両端からほぼストレート状に延びる耐熱性セラ
ミックス又は金属から成る一対のポートライナ１Ａ，１
Ｂ，２Ａ，２Ｂを挿入配置し，蛇腹状パイプ４の波形部
に遮熱空気層１３を形成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は，シリンダヘッド
にポートに挿入配置されたセラミック製ポートライナを
備えた遮熱形エンジンの構造に関する。
にポートに挿入配置されたセラミック製ポートライナを
備えた遮熱形エンジンの構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】通常のエンジンのシリンダヘッドは，燃
焼室に対向する面と吸気マニホルドや排気マニホルドを
取り付ける取付面とは同一面を構成しておらず，燃焼室
に対向する面に対して取付面はほぼ垂直に形成されてい
る。そこで，シリンダヘッドに設けられたポートを遮熱
構造に構成するため，予めセラミックスによってセラミ
ック製ポートライナを作製し，アルミニウム合金，Ｆｃ
等の金属材料から鋳込みによってシリンダヘッドを作製
する際に，ポートライナを鋳込み型に配置して鋳込みに
よってシリンダヘッド内にポートライナを配置してい
た。
焼室に対向する面と吸気マニホルドや排気マニホルドを
取り付ける取付面とは同一面を構成しておらず，燃焼室
に対向する面に対して取付面はほぼ垂直に形成されてい
る。そこで，シリンダヘッドに設けられたポートを遮熱
構造に構成するため，予めセラミックスによってセラミ
ック製ポートライナを作製し，アルミニウム合金，Ｆｃ
等の金属材料から鋳込みによってシリンダヘッドを作製
する際に，ポートライナを鋳込み型に配置して鋳込みに
よってシリンダヘッド内にポートライナを配置してい
た。
【０００３】しかしながら，チタン酸アルミニウム等の
低熱伝導材料から成るポートライナを金属材料に鋳込む
場合に，Ａｌ又はＦｃの金属材料に鋳込み後の収縮によ
る圧縮力により，ポートライナには高い圧縮応力が作用
する。該圧縮応力によってポートライナが破損する場合
がある。そこで，鋳込み後の収縮によるポートライナの
破損を防止する対策として，ポートライナの外周部をア
ルミナファイバー等の材料により巻き込むことが考えら
れる。例えば，シリンダヘッドに吸排気ポートを形成す
る製造方法は，セラミックスのポートライナをシリンダ
ヘッドの鋳込み時に鋳ぐるんで断熱構造に構成する場合
に，シリンダヘッドを構成する鋳込み金属材料が凝固す
る時に，該金属材料の収縮力によってポートライナが圧
縮応力を受けて破損するのを防止するため，シリンダヘ
ッドとポートライナとの間に緩衝層を設けて鋳ぐるんで
作製していた。
低熱伝導材料から成るポートライナを金属材料に鋳込む
場合に，Ａｌ又はＦｃの金属材料に鋳込み後の収縮によ
る圧縮力により，ポートライナには高い圧縮応力が作用
する。該圧縮応力によってポートライナが破損する場合
がある。そこで，鋳込み後の収縮によるポートライナの
破損を防止する対策として，ポートライナの外周部をア
ルミナファイバー等の材料により巻き込むことが考えら
れる。例えば，シリンダヘッドに吸排気ポートを形成す
る製造方法は，セラミックスのポートライナをシリンダ
ヘッドの鋳込み時に鋳ぐるんで断熱構造に構成する場合
に，シリンダヘッドを構成する鋳込み金属材料が凝固す
る時に，該金属材料の収縮力によってポートライナが圧
縮応力を受けて破損するのを防止するため，シリンダヘ
ッドとポートライナとの間に緩衝層を設けて鋳ぐるんで
作製していた。
【０００４】また，特開平８−１５０４６３号公報に開
示されたセラミック製ポートライナは，シリンダヘッド
の鋳込み時の金属の収縮によってセラミック製ポートラ
イナの破損を防止し，内包される応力緩衝層を封入した
ものである。該セラミック製ポートライナは，セラミッ
クスでポートライナと板材で外殻を作製し、ポートライ
ナの外面を緩衝材から成る応力緩衝層で覆うと共に応力
緩衝層の外面と端面及びポートライナの端面とを外殻で
覆い，ポートライナの両端の開口をプラグで閉鎖して中
子を作製し，中子をシリンダヘッド鋳型に配置して溶湯
を鋳込み，遮熱層を構成する応力緩衝層が露出しない程
度に外殻の開口端面を切削加工してポートライナを鋳込
んだシリンダヘッドを作製している。
示されたセラミック製ポートライナは，シリンダヘッド
の鋳込み時の金属の収縮によってセラミック製ポートラ
イナの破損を防止し，内包される応力緩衝層を封入した
ものである。該セラミック製ポートライナは，セラミッ
クスでポートライナと板材で外殻を作製し、ポートライ
ナの外面を緩衝材から成る応力緩衝層で覆うと共に応力
緩衝層の外面と端面及びポートライナの端面とを外殻で
覆い，ポートライナの両端の開口をプラグで閉鎖して中
子を作製し，中子をシリンダヘッド鋳型に配置して溶湯
を鋳込み，遮熱層を構成する応力緩衝層が露出しない程
度に外殻の開口端面を切削加工してポートライナを鋳込
んだシリンダヘッドを作製している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで，セラミック
エンジンの構造は，主室である燃焼室部材とピストンヘ
ッド部の遮熱構造によって熱流を外側に放散することを
防止しているが，燃焼室部材に吸気マニホルドや排気マ
ニホルドとの間を連通させるシリンダヘッドに形成され
た吸気ポートや排気ポートが形成されている。しかしな
がら，これらのポートを形成するポートライナをシリン
ダヘッドに鋳込みによって配置する場合に，金属溶湯の
温度が１４５０〜１５００℃であるため，ポートライナ
を形成するセラミックスが熱的に損傷を受けて破損する
という問題があった。また，シリンダヘッドの取付面を
平坦に形成するための加工が困難であり，製造コストを
アップし，必ずしも好ましい製造方法ではなかった。
エンジンの構造は，主室である燃焼室部材とピストンヘ
ッド部の遮熱構造によって熱流を外側に放散することを
防止しているが，燃焼室部材に吸気マニホルドや排気マ
ニホルドとの間を連通させるシリンダヘッドに形成され
た吸気ポートや排気ポートが形成されている。しかしな
がら，これらのポートを形成するポートライナをシリン
ダヘッドに鋳込みによって配置する場合に，金属溶湯の
温度が１４５０〜１５００℃であるため，ポートライナ
を形成するセラミックスが熱的に損傷を受けて破損する
という問題があった。また，シリンダヘッドの取付面を
平坦に形成するための加工が困難であり，製造コストを
アップし，必ずしも好ましい製造方法ではなかった。
【０００６】また，シリンダヘッドとポートライナとの
間に緩衝層を設けて鋳ぐるんで作製するような場合に，
アルミナファイバー部に鋳造時の金属材料の溶湯が流れ
込まないように，継ぎ目の処理，端面の処理等を行う必
要があり，処理工程が複雑になり，寸法公差を含めて量
産化を行うことができないという問題があった。また，
シリンダヘッドの端面にはアルミナ繊維等の緩衝層が露
出し，緩衝層の一部が脱落し，遮熱層の性能劣化やセラ
ミック製ポートライナのがた付きが発生し，破損に至る
ことがあった。
間に緩衝層を設けて鋳ぐるんで作製するような場合に，
アルミナファイバー部に鋳造時の金属材料の溶湯が流れ
込まないように，継ぎ目の処理，端面の処理等を行う必
要があり，処理工程が複雑になり，寸法公差を含めて量
産化を行うことができないという問題があった。また，
シリンダヘッドの端面にはアルミナ繊維等の緩衝層が露
出し，緩衝層の一部が脱落し，遮熱層の性能劣化やセラ
ミック製ポートライナのがた付きが発生し，破損に至る
ことがあった。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この発明の目的は，上記
の課題を解決するため，セラミック製ポートライナを予
め作製し，それとは別の製造工程でシリンダヘッドを屈
曲状ポートを備えた形状に鋳込みによって作製し，その
後，シリンダヘッドに形成した途中一箇所に屈曲部を備
えたポートの両端からセラミック製ポートライナをそれ
ぞれ挿入し，各セラミック製ポートライナをシリンダヘ
ッドの所定の位置にそれぞれ配置し，各セラミック製ポ
ートライナの端部をポートの屈曲部で対向させ，セラミ
ック製ポートライナが鋳込みによる熱的影響とは無関係
にポートに挿入配置できるように構成した遮熱形エンジ
ンの構造を提供することである。
の課題を解決するため，セラミック製ポートライナを予
め作製し，それとは別の製造工程でシリンダヘッドを屈
曲状ポートを備えた形状に鋳込みによって作製し，その
後，シリンダヘッドに形成した途中一箇所に屈曲部を備
えたポートの両端からセラミック製ポートライナをそれ
ぞれ挿入し，各セラミック製ポートライナをシリンダヘ
ッドの所定の位置にそれぞれ配置し，各セラミック製ポ
ートライナの端部をポートの屈曲部で対向させ，セラミ
ック製ポートライナが鋳込みによる熱的影響とは無関係
にポートに挿入配置できるように構成した遮熱形エンジ
ンの構造を提供することである。
【０００８】この発明は，鋳込みによって作製され且つ
屈曲部を有するポートを備えた金属から成るシリンダヘ
ッド，前記ポート内に前記屈曲部で屈曲して挿入固定さ
れ且つ外面が熱伝導量が小さい部分接触するように形成
された蛇腹状金属製ポートライナ，前記ポートの両端側
からそれぞれ挿入され且つ前記屈曲部で端部がそれぞれ
対向するように固定されたほぼストレート状に延びる耐
熱性材料から成る一対のポートライナ，及び前記ポート
ライナと前記蛇腹状金属製ポートライナとの間及び前記
蛇腹状金属製ポートライナと前記ポートとの間に形成さ
れた遮熱空気層，から成る遮熱形エンジンの構造に関す
る。
屈曲部を有するポートを備えた金属から成るシリンダヘ
ッド，前記ポート内に前記屈曲部で屈曲して挿入固定さ
れ且つ外面が熱伝導量が小さい部分接触するように形成
された蛇腹状金属製ポートライナ，前記ポートの両端側
からそれぞれ挿入され且つ前記屈曲部で端部がそれぞれ
対向するように固定されたほぼストレート状に延びる耐
熱性材料から成る一対のポートライナ，及び前記ポート
ライナと前記蛇腹状金属製ポートライナとの間及び前記
蛇腹状金属製ポートライナと前記ポートとの間に形成さ
れた遮熱空気層，から成る遮熱形エンジンの構造に関す
る。
【０００９】前記蛇腹状金属製ポートライナの外側凸部
に熱伝導率が小さいセラミックスをコーティングすると
共に，前記外側凸部が前記シリンダヘッドの前記ポート
の壁面に接触し，また，前記蛇腹状金属製ポートライナ
の内側凸部が前記ポートライナの外面に接触している。
に熱伝導率が小さいセラミックスをコーティングすると
共に，前記外側凸部が前記シリンダヘッドの前記ポート
の壁面に接触し，また，前記蛇腹状金属製ポートライナ
の内側凸部が前記ポートライナの外面に接触している。
【００１０】前記蛇腹状金属製ポートライナにコーティ
ングされた前記セラミックスはＺｒＯ2 である。また，
前記蛇腹状金属製ポートライナは，可撓性が有る構造に
ニッケル，クロムを含有するスチールＳＵＳ（例えば，
ＳＵＳ３０４）から作製されているので，シリンダヘッ
ドのポートに容易に挿入できる。
ングされた前記セラミックスはＺｒＯ2 である。また，
前記蛇腹状金属製ポートライナは，可撓性が有る構造に
ニッケル，クロムを含有するスチールＳＵＳ（例えば，
ＳＵＳ３０４）から作製されているので，シリンダヘッ
ドのポートに容易に挿入できる。
【００１１】前記ポートライナは二つ割り構造に形成さ
れている。従って，前記ポートライナの製作が簡単であ
ると共に，前記セラミック製ポートライナの前記蛇腹状
金属製ポートライナへの挿入作業を容易に行なうことが
できる。
れている。従って，前記ポートライナの製作が簡単であ
ると共に，前記セラミック製ポートライナの前記蛇腹状
金属製ポートライナへの挿入作業を容易に行なうことが
できる。
【００１２】前記シリンダヘッドに固定されたシリンダ
ブロックに遮熱層を介して燃焼室を構成するセラミック
製燃焼室部材が配置され，前記燃焼室部材には前記ポー
トライナと前記燃焼室とを連通するポートと該ポートを
開閉するバルブが着座するバルブシートとが形成されて
いる。
ブロックに遮熱層を介して燃焼室を構成するセラミック
製燃焼室部材が配置され，前記燃焼室部材には前記ポー
トライナと前記燃焼室とを連通するポートと該ポートを
開閉するバルブが着座するバルブシートとが形成されて
いる。
【００１３】前記ポートライナは，セラミックス又は金
属から作製されている。更に，前記ポートライナは，そ
の外側面に熱伝導率が小さいセラミックスがコーティン
グされている。
属から作製されている。更に，前記ポートライナは，そ
の外側面に熱伝導率が小さいセラミックスがコーティン
グされている。
【００１４】この遮熱形エンジンの構造は，シリンダヘ
ッドの鋳込み時には，金属製又はセラミック製ポートラ
イナを配置することなく，ポートを備えたシリンダヘッ
ドを作製した後に，シリンダヘッドに鋳込みによって形
成したポートにセラミック製又は金属製ポートライナを
配置するので，前記ポートライナは鋳込み時の金属溶湯
の熱的影響を受けることがなく，前記ポートライナに鋳
込み時における熱損傷が発生することがない。従って，
シリンダヘッドに配置された金属製又はセラミック製ポ
ートライナは，耐久性に富んだものに構成できる。
ッドの鋳込み時には，金属製又はセラミック製ポートラ
イナを配置することなく，ポートを備えたシリンダヘッ
ドを作製した後に，シリンダヘッドに鋳込みによって形
成したポートにセラミック製又は金属製ポートライナを
配置するので，前記ポートライナは鋳込み時の金属溶湯
の熱的影響を受けることがなく，前記ポートライナに鋳
込み時における熱損傷が発生することがない。従って，
シリンダヘッドに配置された金属製又はセラミック製ポ
ートライナは，耐久性に富んだものに構成できる。
【００１５】この遮熱形エンジンの構造は，シリンダヘ
ッドにおいて燃焼室に対向する面に対してほぼ垂直なマ
ニホルド取付面があり，それに対応してシリンダヘッド
に形成されたポートが途中で屈曲しているので，ポート
の両端から各セラミック製ポートライナをそれぞれ挿入
してポートの屈曲部で対向して接続するが，各セラミッ
ク製ポートライナの外周には蛇腹状金属製ポートライナ
が配置されているので，ガスが各ポートライナの外側へ
と漏洩することがない。
ッドにおいて燃焼室に対向する面に対してほぼ垂直なマ
ニホルド取付面があり，それに対応してシリンダヘッド
に形成されたポートが途中で屈曲しているので，ポート
の両端から各セラミック製ポートライナをそれぞれ挿入
してポートの屈曲部で対向して接続するが，各セラミッ
ク製ポートライナの外周には蛇腹状金属製ポートライナ
が配置されているので，ガスが各ポートライナの外側へ
と漏洩することがない。
【００１６】即ち，この遮熱形エンジンの構造は，可撓
性の蛇腹状金属製ポートライナをシリンダヘッドのポー
トに屈曲させて差し込むが，金属製ポートライナにセラ
ミック製又は金属製ポートライナを差し込む時に，セラ
ミック製又は金属製ポートライナの押し込み力で金属製
ポートライナを若干変形させれば，セラミック製又は金
属製ポートライナが蛇腹状金属製ポートライナに良好に
挿入配置され，しかも蛇腹状金属製ポートライナの内側
凸部がセラミック製又は金属製ポートライナの外面に接
触すると共に，蛇腹状金属製ポートライナの外側凸部が
シリンダヘッドのポート壁面にも接触して，シール部を
形成する。従って，セラミック製又は金属製ポートライ
ナの端部が互いに当接しなくても，蛇腹状金属製ポート
ライナの内外の凸部の位置でシールされ，ガスの漏洩が
なく，良好な排気ポートや吸気ポートを形成することが
できる。
性の蛇腹状金属製ポートライナをシリンダヘッドのポー
トに屈曲させて差し込むが，金属製ポートライナにセラ
ミック製又は金属製ポートライナを差し込む時に，セラ
ミック製又は金属製ポートライナの押し込み力で金属製
ポートライナを若干変形させれば，セラミック製又は金
属製ポートライナが蛇腹状金属製ポートライナに良好に
挿入配置され，しかも蛇腹状金属製ポートライナの内側
凸部がセラミック製又は金属製ポートライナの外面に接
触すると共に，蛇腹状金属製ポートライナの外側凸部が
シリンダヘッドのポート壁面にも接触して，シール部を
形成する。従って，セラミック製又は金属製ポートライ
ナの端部が互いに当接しなくても，蛇腹状金属製ポート
ライナの内外の凸部の位置でシールされ，ガスの漏洩が
なく，良好な排気ポートや吸気ポートを形成することが
できる。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下，図面を参照して，この発明
による遮熱形エンジンの構造の一実施例を説明する。図
１はこの発明による遮熱形エンジンの構造の一実施例を
示す断面図である。図１に示すように，この発明による
遮熱形エンジンの構造は，ディーゼルエンジン，ガスエ
ンジン，ガソリンエンジン等の遮熱形エンジンに適用で
き，図示した燃焼室２３を備えたタイプの他，図示して
いないが，燃焼室として主室と副室を備えたタイプにも
適用できる。
による遮熱形エンジンの構造の一実施例を説明する。図
１はこの発明による遮熱形エンジンの構造の一実施例を
示す断面図である。図１に示すように，この発明による
遮熱形エンジンの構造は，ディーゼルエンジン，ガスエ
ンジン，ガソリンエンジン等の遮熱形エンジンに適用で
き，図示した燃焼室２３を備えたタイプの他，図示して
いないが，燃焼室として主室と副室を備えたタイプにも
適用できる。
【００１８】この遮熱形エンジンは，主として，シリン
ダブロック１４，シリンダブロック１４の上面にガスケ
ット２９及びシリンダスペーサ１５を介して固定された
シリンダヘッド３，シリンダブロック１４に形成した孔
部２４に嵌合したシリンダ２５を構成するシリンダライ
ナ２６，シリンダヘッド３の一部を構成するシリンダス
ペーサ１５の孔部３７に遮熱空気層４１を形成するよう
に配置された燃焼室部材１０，及びシリンダライナ２６
に形成したシリンダ２５内を往復運動するピストン２０
を有している。この遮熱形エンジンは，シリンダヘッド
３に２個の排気バルブ１１と２個の吸気バルブ（図示せ
ず）が配置されるタイプのである。
ダブロック１４，シリンダブロック１４の上面にガスケ
ット２９及びシリンダスペーサ１５を介して固定された
シリンダヘッド３，シリンダブロック１４に形成した孔
部２４に嵌合したシリンダ２５を構成するシリンダライ
ナ２６，シリンダヘッド３の一部を構成するシリンダス
ペーサ１５の孔部３７に遮熱空気層４１を形成するよう
に配置された燃焼室部材１０，及びシリンダライナ２６
に形成したシリンダ２５内を往復運動するピストン２０
を有している。この遮熱形エンジンは，シリンダヘッド
３に２個の排気バルブ１１と２個の吸気バルブ（図示せ
ず）が配置されるタイプのである。
【００１９】また，シリンダヘッド３に形成されたポー
ト７は，途中で一箇所で屈曲した屈曲部６が形成されて
いる。言い換えれば，ポート７は，一箇所の屈曲部６を
境に燃焼室部材１０側とマニホルド側とにストレート状
に延びている。ポート７の一端は，燃焼室部材１０に対
向する側の燃焼室側端面２１が水平に延びるように形成
され，また，ポート７の他端は，排気マニホルド１６及
び吸気マニホルド１８に対向する側の取付面２２が端面
２１に対して垂直に延びるように形成されている。即
ち，ポート７の燃焼室側端面２１に対してマニホルド取
付面２２はほぼ垂直に延びている。排気マニホルド１６
は，例えば，その内面に排気ポートライナ１７が空気層
３８を形成して配置され，また，吸気マニホルド１８
は，例えば，その内面に吸気ポートライナ１９が遮熱空
気層３９を形成して配置されている。
ト７は，途中で一箇所で屈曲した屈曲部６が形成されて
いる。言い換えれば，ポート７は，一箇所の屈曲部６を
境に燃焼室部材１０側とマニホルド側とにストレート状
に延びている。ポート７の一端は，燃焼室部材１０に対
向する側の燃焼室側端面２１が水平に延びるように形成
され，また，ポート７の他端は，排気マニホルド１６及
び吸気マニホルド１８に対向する側の取付面２２が端面
２１に対して垂直に延びるように形成されている。即
ち，ポート７の燃焼室側端面２１に対してマニホルド取
付面２２はほぼ垂直に延びている。排気マニホルド１６
は，例えば，その内面に排気ポートライナ１７が空気層
３８を形成して配置され，また，吸気マニホルド１８
は，例えば，その内面に吸気ポートライナ１９が遮熱空
気層３９を形成して配置されている。
【００２０】燃焼室部材１０は，Ｓｉ3 Ｎ4 等のセラミ
ックスや耐熱合金の耐熱材から形成されている。燃焼室
部材１０は，ヘッド下面部２８とそれと一体構造のシリ
ンダ２５の一部を形成するライナ上部２７から成るヘッ
ドライナから構成されている。燃焼室部材１０には，複
数のポート５（図１では排気側ポートのみ示す）及び燃
焼室２３が形成されている。例えば，燃焼室部材１０に
は，実線で示す２個の排気ポート５及び２個の吸気ポー
ト（図示せず）が形成されている。燃焼室部材１０は，
シリンダヘッド３とシリンダブロック１４との間に位置
するシリンダスペーサ１５の外周面とシリンダスペーサ
１５に形成した孔部３７との間に遮熱空気層４１を形成
するように，ガスケット３２を介在してシリンダスペー
サ１５の孔部３７に配置され，燃焼室２３が遮熱構造に
構成されている。
ックスや耐熱合金の耐熱材から形成されている。燃焼室
部材１０は，ヘッド下面部２８とそれと一体構造のシリ
ンダ２５の一部を形成するライナ上部２７から成るヘッ
ドライナから構成されている。燃焼室部材１０には，複
数のポート５（図１では排気側ポートのみ示す）及び燃
焼室２３が形成されている。例えば，燃焼室部材１０に
は，実線で示す２個の排気ポート５及び２個の吸気ポー
ト（図示せず）が形成されている。燃焼室部材１０は，
シリンダヘッド３とシリンダブロック１４との間に位置
するシリンダスペーサ１５の外周面とシリンダスペーサ
１５に形成した孔部３７との間に遮熱空気層４１を形成
するように，ガスケット３２を介在してシリンダスペー
サ１５の孔部３７に配置され，燃焼室２３が遮熱構造に
構成されている。
【００２１】この遮熱形エンジンの構造は，特に，シリ
ンダヘッド３に形成した各ポート７には，可撓性の蛇腹
状金属製ポートライナ４が屈曲して挿入配置され，蛇腹
状金属製ポートライナ４の内側に排気ポート８を形成す
るストレート状のポートライナ１Ａ，１Ｂが挿入配置さ
れ，ポートライナ１Ａ，１Ｂが屈曲部６の領域で対向し
ている。ポートライナ１Ａ，１Ｂは，セラミックス又は
金属で作製することができる。また，ポートライナ１
Ａ，１Ｂとポート７との間には，蛇腹状金属製ポートラ
イナ４の波形部で遮熱空気層１３が形成されている。同
様に，シリンダヘッド３に形成された別の各ポート７
（二点鎖線で示す）には，蛇腹状金属製ポートライナ４
が挿入配置され，蛇腹状金属製ポートライナ４の内側に
吸気ポート９を形成するストレート状のポートライナ２
Ａ，２Ｂが挿入配置され，ポートライナ２Ａ，２Ｂが屈
曲部６の領域で対向している。また，ポートライナ２
Ａ，２Ｂは，セラミックス又は金属で作製することがで
きる。ポートライナ２Ａ，２Ｂとポート７との間には，
蛇腹状金属製ポートライナ４の波形部で遮熱空気層１３
が形成されている。燃焼室部材１０に形成された排気側
のポート５は，ポートライナ１Ａに形成された排気ポー
ト８に連通している。燃焼室部材１０に形成された吸気
ポート（図示せず）は，ポートライナ２Ａに形成された
吸気ポート９に連通している。
ンダヘッド３に形成した各ポート７には，可撓性の蛇腹
状金属製ポートライナ４が屈曲して挿入配置され，蛇腹
状金属製ポートライナ４の内側に排気ポート８を形成す
るストレート状のポートライナ１Ａ，１Ｂが挿入配置さ
れ，ポートライナ１Ａ，１Ｂが屈曲部６の領域で対向し
ている。ポートライナ１Ａ，１Ｂは，セラミックス又は
金属で作製することができる。また，ポートライナ１
Ａ，１Ｂとポート７との間には，蛇腹状金属製ポートラ
イナ４の波形部で遮熱空気層１３が形成されている。同
様に，シリンダヘッド３に形成された別の各ポート７
（二点鎖線で示す）には，蛇腹状金属製ポートライナ４
が挿入配置され，蛇腹状金属製ポートライナ４の内側に
吸気ポート９を形成するストレート状のポートライナ２
Ａ，２Ｂが挿入配置され，ポートライナ２Ａ，２Ｂが屈
曲部６の領域で対向している。また，ポートライナ２
Ａ，２Ｂは，セラミックス又は金属で作製することがで
きる。ポートライナ２Ａ，２Ｂとポート７との間には，
蛇腹状金属製ポートライナ４の波形部で遮熱空気層１３
が形成されている。燃焼室部材１０に形成された排気側
のポート５は，ポートライナ１Ａに形成された排気ポー
ト８に連通している。燃焼室部材１０に形成された吸気
ポート（図示せず）は，ポートライナ２Ａに形成された
吸気ポート９に連通している。
【００２２】燃焼室部材１０の２個の排気用のポート５
に設けたバルブシートには排気バルブ１１が配置され，
また，図示していないが，２個の吸気用のポートに設け
たバルブシートには吸気バルブが配置されている。排気
バルブ１１と吸気バルブは，図示していないが，例え
ば，それらの上部にはバルブスプリングリテーナがコッ
タで固定され，バルブスプリングリテーナとシリンダヘ
ッド３の上面との間にはバルブスプリングが配置され，
カム式動弁機構によってシリンダヘッド３に設けられた
バルブガイド３１に案内されて上下動可能に構成されて
いる。
に設けたバルブシートには排気バルブ１１が配置され，
また，図示していないが，２個の吸気用のポートに設け
たバルブシートには吸気バルブが配置されている。排気
バルブ１１と吸気バルブは，図示していないが，例え
ば，それらの上部にはバルブスプリングリテーナがコッ
タで固定され，バルブスプリングリテーナとシリンダヘ
ッド３の上面との間にはバルブスプリングが配置され，
カム式動弁機構によってシリンダヘッド３に設けられた
バルブガイド３１に案内されて上下動可能に構成されて
いる。
【００２３】ピストン２０は，例えば，Ｓｉ3 Ｎ4 等の
セラミックスや耐熱合金の耐熱材から形成されたピスト
ンヘッドと，ピストンヘッドに固定されたＡｌ合金等の
金属材から形成されたピストンスカートとから構成され
ている。燃焼室２３は，燃焼室部材１０のヘッド下面部
２８の下面４３，シリンダライナ２６とライナ上部２７
とで形成されたシリンダ２５及びピストン２０の上面４
４とで囲まれる領域によって形成される。
セラミックスや耐熱合金の耐熱材から形成されたピスト
ンヘッドと，ピストンヘッドに固定されたＡｌ合金等の
金属材から形成されたピストンスカートとから構成され
ている。燃焼室２３は，燃焼室部材１０のヘッド下面部
２８の下面４３，シリンダライナ２６とライナ上部２７
とで形成されたシリンダ２５及びピストン２０の上面４
４とで囲まれる領域によって形成される。
【００２４】この遮熱形エンジンの構造は，鋳鉄，アル
ミニウム等の金属から作製したシリンダヘッド３には，
ストレート状で且つ途中で屈曲した屈曲部６を備えたポ
ート７を形成するように鋳込みによって作製されてい
る。シリンダヘッド３のポート７には，外面にＺｒＯ2
等の低熱伝導率のセラミックスから成るコーティング層
１２がコーティングされた蛇腹状金属製ポートライナ４
が配置されている。この場合，蛇腹状金属製ポートライ
ナ４は，ＳＵＳ３０４等のＮｉ，Ｃｒを含有するスチー
ルから成る金属管であって可撓性を有するので，シリン
ダヘッド３に形成したポート７の屈曲部６に沿って容易
に屈曲させてポート７内へ挿入することができ，蛇腹状
金属製ポートライナ４の外側凸部３６がポート壁面４５
に接触するようにポート７に挿入され，しかもポート壁
面４５に蛇腹状金属製ポートライナ４の外側凸部３６が
弾性的にフィットして接触することができる。また，蛇
腹状金属製ポートライナ４の外面には，ＺｒＯ2 等の低
熱伝導率のセラミックスがコーティングされているの
で，コーティング層１２と蛇腹状金属製ポートライナ４
で形成された遮熱空気層１３とで極めて効率的な遮熱層
が形成される。
ミニウム等の金属から作製したシリンダヘッド３には，
ストレート状で且つ途中で屈曲した屈曲部６を備えたポ
ート７を形成するように鋳込みによって作製されてい
る。シリンダヘッド３のポート７には，外面にＺｒＯ2
等の低熱伝導率のセラミックスから成るコーティング層
１２がコーティングされた蛇腹状金属製ポートライナ４
が配置されている。この場合，蛇腹状金属製ポートライ
ナ４は，ＳＵＳ３０４等のＮｉ，Ｃｒを含有するスチー
ルから成る金属管であって可撓性を有するので，シリン
ダヘッド３に形成したポート７の屈曲部６に沿って容易
に屈曲させてポート７内へ挿入することができ，蛇腹状
金属製ポートライナ４の外側凸部３６がポート壁面４５
に接触するようにポート７に挿入され，しかもポート壁
面４５に蛇腹状金属製ポートライナ４の外側凸部３６が
弾性的にフィットして接触することができる。また，蛇
腹状金属製ポートライナ４の外面には，ＺｒＯ2 等の低
熱伝導率のセラミックスがコーティングされているの
で，コーティング層１２と蛇腹状金属製ポートライナ４
で形成された遮熱空気層１３とで極めて効率的な遮熱層
が形成される。
【００２５】また，蛇腹状金属製ポートライナ４には，
ストレート状のポートライナ１Ａ，１Ｂが遮熱空気層１
３を形成するように，シリンダヘッド３の下面２１側と
排気マニホルド１６側からそれぞれ挿入配置され，ま
た，ストレート状のポートライナ２Ａ，２Ｂが遮熱空気
層１３を形成するように，シリンダヘッド３の下面２１
側と吸気マニホルド１８側からそれぞれ挿入配置されて
いる。ポートライナ１Ａ，１Ｂ，２Ａ，２Ｂの外面４６
には蛇腹状金属製ポートライナ４の内側凸部３５が接触
するように挿入されている。ポートライナ１Ａ，１Ｂ，
２Ａ，２Ｂは，耐熱性セラミックスから形成され，シリ
ンダヘッド３に形成した燃焼室側端面２１とマニホルド
側取付面２２からポート７内へそれぞれ挿入されてい
る。或いは，ポートライナ１Ａ，１Ｂ，２Ａ，２Ｂが金
属で作製された場合には，それらの外側面に熱伝導率の
小さいセラミックスをコーティングすることができる。
従って，蛇腹状金属製ポートライナ４はアウタポートラ
イナを構成し，ポートライナ１Ａ，１Ｂ，２Ａ，２Ｂが
インナポートライナを構成していることになる。
ストレート状のポートライナ１Ａ，１Ｂが遮熱空気層１
３を形成するように，シリンダヘッド３の下面２１側と
排気マニホルド１６側からそれぞれ挿入配置され，ま
た，ストレート状のポートライナ２Ａ，２Ｂが遮熱空気
層１３を形成するように，シリンダヘッド３の下面２１
側と吸気マニホルド１８側からそれぞれ挿入配置されて
いる。ポートライナ１Ａ，１Ｂ，２Ａ，２Ｂの外面４６
には蛇腹状金属製ポートライナ４の内側凸部３５が接触
するように挿入されている。ポートライナ１Ａ，１Ｂ，
２Ａ，２Ｂは，耐熱性セラミックスから形成され，シリ
ンダヘッド３に形成した燃焼室側端面２１とマニホルド
側取付面２２からポート７内へそれぞれ挿入されてい
る。或いは，ポートライナ１Ａ，１Ｂ，２Ａ，２Ｂが金
属で作製された場合には，それらの外側面に熱伝導率の
小さいセラミックスをコーティングすることができる。
従って，蛇腹状金属製ポートライナ４はアウタポートラ
イナを構成し，ポートライナ１Ａ，１Ｂ，２Ａ，２Ｂが
インナポートライナを構成していることになる。
【００２６】また，蛇腹状金属製ポートライナ４に挿入
されたポートライナ１Ａとポートライナ１Ｂとの対向端
部が当接せずに隙間４０が形成されたとしても，排気ガ
ス又は吸入空気が渦流を発生することなくスムースに流
れれば良く，しかも，蛇腹状金属製ポートライナ４の内
外面に突出する凸部３５，３６がポート壁面４５とポー
トライナ１Ａ，１Ｂ，２Ａ，２Ｂとの外面４６に接触し
ているので，排気ポート８や吸気ポート９からガスが遮
熱空気層１３へ漏洩することが防止される。更に，排気
バルブ１１と吸気バルブ（図示せず）とが貫通するポー
トライナ１Ａ，１Ｂ，２Ａ，２Ｂに形成されたバルブ孔
４２の領域には，蛇腹状金属製ポートライナ４が隣接
し，蛇腹状金属製ポートライナ４の内外の凸部３５，３
６によって遮熱空気層１３がシールされている。図１で
は，ポートライナ１Ａとポートライナ１Ｂとが対向する
領域にバルブ孔４２が形成されている。
されたポートライナ１Ａとポートライナ１Ｂとの対向端
部が当接せずに隙間４０が形成されたとしても，排気ガ
ス又は吸入空気が渦流を発生することなくスムースに流
れれば良く，しかも，蛇腹状金属製ポートライナ４の内
外面に突出する凸部３５，３６がポート壁面４５とポー
トライナ１Ａ，１Ｂ，２Ａ，２Ｂとの外面４６に接触し
ているので，排気ポート８や吸気ポート９からガスが遮
熱空気層１３へ漏洩することが防止される。更に，排気
バルブ１１と吸気バルブ（図示せず）とが貫通するポー
トライナ１Ａ，１Ｂ，２Ａ，２Ｂに形成されたバルブ孔
４２の領域には，蛇腹状金属製ポートライナ４が隣接
し，蛇腹状金属製ポートライナ４の内外の凸部３５，３
６によって遮熱空気層１３がシールされている。図１で
は，ポートライナ１Ａとポートライナ１Ｂとが対向する
領域にバルブ孔４２が形成されている。
【００２７】ポートライナ１Ａ，１Ｂ，２Ａ，２Ｂとシ
リンダヘッド３のポート７との間には，排気ポート８，
吸気ポート９を遮熱構造に構成するため，蛇腹状金属製
ポートライナ４の波形の隙間に遮熱層１３が形成されて
いる。また，セラミック製ポートライナ１Ａ，２Ａの燃
焼室部材１０側の端部はフランジ部３３に形成され，フ
ランジ部３３は蛇腹状金属製ポートライナ４と燃焼室部
材１０との間に挟み込まれ，蛇腹状金属製ポートライナ
４の受け部を構成し，燃焼室部材１０の上面とシリンダ
ヘッド３の下面２１との間に介在されたガスケット２９
によって燃焼室部材１０とシリンダヘッド３との間の隙
間がシールされている。また，ポートライナ２Ａ，２Ｂ
のマニホルド１６，１８側の端部はフランジ部３４に形
成され，フランジ部３４がシリンダヘッド３の取付面２
２と排気マニホルド１６との間にガスケット３０を介在
して挟み込まれている。ガスケット２９，３０は，耐熱
性のアルミナファイバー，アルミナウィスカー，アルミ
ナ長繊維等のセラミックス繊維製ガスケットから構成さ
れている。
リンダヘッド３のポート７との間には，排気ポート８，
吸気ポート９を遮熱構造に構成するため，蛇腹状金属製
ポートライナ４の波形の隙間に遮熱層１３が形成されて
いる。また，セラミック製ポートライナ１Ａ，２Ａの燃
焼室部材１０側の端部はフランジ部３３に形成され，フ
ランジ部３３は蛇腹状金属製ポートライナ４と燃焼室部
材１０との間に挟み込まれ，蛇腹状金属製ポートライナ
４の受け部を構成し，燃焼室部材１０の上面とシリンダ
ヘッド３の下面２１との間に介在されたガスケット２９
によって燃焼室部材１０とシリンダヘッド３との間の隙
間がシールされている。また，ポートライナ２Ａ，２Ｂ
のマニホルド１６，１８側の端部はフランジ部３４に形
成され，フランジ部３４がシリンダヘッド３の取付面２
２と排気マニホルド１６との間にガスケット３０を介在
して挟み込まれている。ガスケット２９，３０は，耐熱
性のアルミナファイバー，アルミナウィスカー，アルミ
ナ長繊維等のセラミックス繊維製ガスケットから構成さ
れている。
【００２８】
【発明の効果】この発明による遮熱形エンジンの構造
は，上記のように，シリンダヘッド，蛇腹状金属製ポー
トライナ及びストレート状ポートライナをそれぞれ別工
程で作製し，次いで，シリンダヘッドのポートに蛇腹状
金属製ポートライナを挿入し，次いで，蛇腹状金属製ポ
ートライナの両端からストレート状ポートライナをそれ
ぞれ挿入して排気ポートと吸気ポートを形成するので，
ストレート状ポートライナがシリンダヘッドの鋳込み時
の熱影響を受けることがなく，ストレート状ポートライ
ナにクラックや割れが発生することがなく，耐久性に富
んだ遮熱形エンジンを作製することができる。しかも，
ストレート状ポートライナは蛇腹状金属製ポートライナ
内に良好に弾性的にフィットして配置され，ストレート
状ポートライナの内側の圧力と外側の圧力の変化に対し
て緩衝され，ストレート状ポートライナにクラックや割
れ等の破損が発生することがなく，耐久性に富んだ構造
を提供できる。
は，上記のように，シリンダヘッド，蛇腹状金属製ポー
トライナ及びストレート状ポートライナをそれぞれ別工
程で作製し，次いで，シリンダヘッドのポートに蛇腹状
金属製ポートライナを挿入し，次いで，蛇腹状金属製ポ
ートライナの両端からストレート状ポートライナをそれ
ぞれ挿入して排気ポートと吸気ポートを形成するので，
ストレート状ポートライナがシリンダヘッドの鋳込み時
の熱影響を受けることがなく，ストレート状ポートライ
ナにクラックや割れが発生することがなく，耐久性に富
んだ遮熱形エンジンを作製することができる。しかも，
ストレート状ポートライナは蛇腹状金属製ポートライナ
内に良好に弾性的にフィットして配置され，ストレート
状ポートライナの内側の圧力と外側の圧力の変化に対し
て緩衝され，ストレート状ポートライナにクラックや割
れ等の破損が発生することがなく，耐久性に富んだ構造
を提供できる。
【００２９】また，この遮熱形エンジンの構造は，良好
な遮熱構造を提供できるので，シリンダヘッド領域での
熱放散を抑制でき，ポートライナの後流に設けられたタ
ーボチャージャやエンジン回収装置へ排気ガスを送り込
んで，十分に熱エネルギを回収することができる。
な遮熱構造を提供できるので，シリンダヘッド領域での
熱放散を抑制でき，ポートライナの後流に設けられたタ
ーボチャージャやエンジン回収装置へ排気ガスを送り込
んで，十分に熱エネルギを回収することができる。
【図１】この発明による遮熱形エンジンの構造の一実施
例を示す断面図である。
例を示す断面図である。
１Ａ，１Ｂ，２Ａ，２Ｂ セラミック製ポートライナ ３ シリンダヘッド ４ 蛇腹状金属製ポートライナ ５，７ ポート ６ 屈曲部 ８ 排気ポート ９ 吸気ポート １０ 燃焼室部材 １１ 排気バルブ １２ コーティング層 １３ 遮熱空気層 １４ シリンダブロック １５ シリンダスペーサ １６ 排気マニホルド １８ 吸気マニホルド ２１ シリンダヘッド下面 ２２ 取付面 ２３ 燃焼室 ２５ シリンダ ２９，３０，３２ ガスケット ３３，３４ フランジ部 ３５，３６ 凸部 ４０ 隙間 ４２ バルブ孔
Claims (8)
- 【請求項１】 鋳込みによって作製され且つ屈曲部を有
するポートを備えた金属から成るシリンダヘッド，前記
ポート内に前記屈曲部で屈曲して挿入固定され且つ外面
が熱伝導量が小さい部分接触するように形成された蛇腹
状金属製ポートライナ，前記ポートの両端側からそれぞ
れ挿入され且つ前記屈曲部で端部がそれぞれ対向するよ
うに固定されたほぼストレート状に延びる耐熱性材料か
ら成る一対のポートライナ，及び前記ポートライナと前
記蛇腹状金属製ポートライナとの間及び前記蛇腹状金属
製ポートライナと前記ポートとの間に形成された遮熱空
気層，から成る遮熱形エンジンの構造。 - 【請求項２】 前記蛇腹状金属製ポートライナの外側凸
部に熱伝導率が小さいセラミックスをコーティングする
と共に，前記外側凸部が前記シリンダヘッドの前記ポー
トの壁面に接触し，また，前記蛇腹状金属製ポートライ
ナの内側凸部が前記ポートライナの外面に接触している
ことから成る請求項１に記載の遮熱形エンジンの構造。 - 【請求項３】 前記蛇腹状金属製ポートライナにコーテ
ィングされた前記セラミックスはＺｒＯ2 であることか
ら成る請求項１に記載の遮熱形エンジンの構造。 - 【請求項４】 前記蛇腹状金属製ポートライナはＳＵＳ
から作製されていることから成る請求項１に記載の遮熱
形エンジンの構造。 - 【請求項５】 前記ポートライナは二つ割り構造に形成
されていることから成る請求項１〜４のいずれか１項に
記載の遮熱形エンジンの構造。 - 【請求項６】 前記シリンダヘッドに固定されたシリン
ダブロックに遮熱層を介して燃焼室を構成するセラミッ
ク製燃焼室部材が配置され，前記燃焼室部材には前記ポ
ートライナと前記燃焼室とを連通するポートと該ポート
を開閉するバルブが着座するバルブシートとが形成され
ていることから成る請求項１〜５のいずれか１項に記載
の遮熱形エンジンの構造。 - 【請求項７】 前記ポートライナは，セラミックス又は
金属から作製されていることから成る請求項１〜６のい
ずれか１項に記載の遮熱形エンジンの構造。 - 【請求項８】 前記ポートライナは，その外側面に熱伝
導率が小さいセラミックスがコーティングされているこ
とから成る請求項１〜７のいずれか１項に記載の遮熱形
エンジンの構造。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3986698A JPH11229957A (ja) | 1998-02-06 | 1998-02-06 | 遮熱形エンジンの構造 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3986698A JPH11229957A (ja) | 1998-02-06 | 1998-02-06 | 遮熱形エンジンの構造 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11229957A true JPH11229957A (ja) | 1999-08-24 |
Family
ID=12564905
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3986698A Pending JPH11229957A (ja) | 1998-02-06 | 1998-02-06 | 遮熱形エンジンの構造 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11229957A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014095345A (ja) * | 2012-11-09 | 2014-05-22 | Isuzu Motors Ltd | 内燃機関 |
-
1998
- 1998-02-06 JP JP3986698A patent/JPH11229957A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014095345A (ja) * | 2012-11-09 | 2014-05-22 | Isuzu Motors Ltd | 内燃機関 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20040409 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Effective date: 20040420 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Effective date: 20041102 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 |