JPS59162345A - ピストン機関のシリンダヘツド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、弁、点火プラグ又は燃料噴射ノズルノための
穴を有する、アルミニウムチタネートからの焼結によっ
て製造された断熱性構成部材を有するピストン機関のシ
リンダヘッドに関する。

壁面損失全回避するために、シリンダヘッドの内面を複
合絶縁板によって被覆することは、西ドイツ国特許公開
公報第２８２１５０６号で既に提案された。記載された
複合絶縁板は、固有の絶縁層及びこの絶縁層と堅固に結
合した金属支持板からなる。この絶縁層は、燃焼室の方
向に向き、石英ガラス、窒化珪素ないしは炭化珪素から
なり、かつ金属支持板上に溶融されているか又は焼結さ
れておシ、或いはこの絶縁層は、特に絶縁物質の小球か
ら形成される、殊に多孔質の中間層を有する多層構造を
有する。このようなシリンダヘッドの欠点は、弁、点火
プラグ及び燃料噴射ノズルのための多数の別個の穴を普
通に配置することが困難であり、したがって唯１つの穴
を複合絶縁板に設けなければならないことである。もう
１つの欠点は、複雑な構造にあり、殊にそれは、固有の
絶縁層が少ない強度のために金属支持板を必要とするこ
とにある。

西ドイツ国特許公開公報第３０３９７１８号の記載によ
って、窒化珪素からなる耐熱性成形体がアルミニウムチ
タネートからなる断熱性構成部材中に使用され、この複
合部材が場合によってはシリンダヘッドによって形成さ
れる金属支持体中に焼麩めされているシリンダヘッドは
、公知であった。シリンダヘッドの底面を形成する耐熱
性成形体は、燃焼室の方向の向き、断熱性構成部材を機
械的応力から保護する。この断熱性構成部材は、耐熱性
成形体を収容するために縁側に取付けられた頭部を有す
る円板の形を有する。この場合にも、種々の材料からな
る個々の構成部材の多層構造は、不利であり、これれは
、アルミニウムチタネートの僅かな強度から明らかであ
る。もう１つの欠点は、断熱性構成部材及び耐熱性成形
体からなる複合部材がシリンダヘッド中で付加的な場所
を必要とするが、それによって冷却水通路の拶雑な形成
が損なわれるということ（Ｃある。もう１つの欠点は、
シリンダヘッドに対するシリンダヘッドのシールをアル
ミニウムチタネートの少ない強度のためにアルミニウム
チタネート−構成部材の範囲内で行なうことができない
ことから明らかであり、したがって良好に熱伝導する耐
熱性成形体に対するシールは、熱ブリツジ形成の欠点を
伴なって行なわれる。アルミニウムチタネートからの複
合構成部材の外のシールは、構造上の守山から弁の穴’
ｔｔ’４成部材の縁部に１で案内することができるので
不可能である。アルミニウムチタネートは低いＥ−モジ
ュールを有するので、シリンダヘッドを複合部材の焼麩
めのために比較的に高温に加熱することが必要であり、
このことは、他の欠点に当てはまる。

本発明の課題は、前記、欠点を克服し、シリンダヘッド
中での満足な絶縁作用を得るために熱ブリッジがシリン
ダヘッド又はシリンダブロックに形成されることなしに
シリンダヘッド中に使用することができ、さらに簡単な
構造及び僅かな構造高さを使用し、シタがって冷却水連
路の形成が少なくともこの臨界的な、燃焼室に隣接せる
範囲内で妨害されない断熱性構成部材を提供する。こと
である。更に、断熱性構成部材は、機械的ツバ殊に圧縮
力に対しで十分な強度を有し〃ければならない。

本発明のもう１つの課題は、シリンダヘッド中での棹成
名１〜材の騒固な嵌＠を配慮し、同時に断熱性構成部材
のだめの簡単な取付は法を開発することにある。殊に、
本発明は、断熱性構成部材が発生する圧縮力からの保護
のために耐熱性成形体を必要とすることなしに断熱性構
成部材の取付けを可能ならし７める１つの方法を得る。

この課題を解決するために、本発明によれば、夫座、点
火プラグ又は燃料噴射ノズルを収容するだめの穴を有す
る、アルミニウムチタネートからの焼結によって製造さ
れた断熱性構成部材を有するピストン機関のシリンダヘ
ッドが設けられており、このシリンダヘッドは、シリン
ダヘッド底面の全体で燃焼室に向合える表面が断熱性構
成部材によって被覆されており、この断熱性構成部材が
酸化ジルコニウムからの平らにシリンダヘッド中に取付
けたが又は焼嵌めしたリングからなり、このリング中に
シリンダヘッド底面の大部分を形成するアルミニラムチ
タネ−１からの円形板が焼嵌めされているこトラ特徴と
する。

本発明は、酸化ジルコニウムの高い強度のために円形の
アルミニウムチタネート板及び酸化ジルコニウム−リン
グからなる断熱性構成部材をシリンダヘッド中に取付け
ることを可能にし、この場合には、構成部材とシリンダ
ブ１１ツクとの間のシールのために鋼からなる自体公知
のシリンダヘッドパツキンを使用することができる。

シリンダヘッドを取付けるために、断熱性構成部材は、
滑り嵌め又は一時的な接着結合によってシリンダヘッド
中に固定することができる。

しかし、好ましくは、焼嵌めによる固定であり、この場
合取付は法は、構成部材を冷却しかつ嵌めて接合するこ
とにある。しかし、好ましい取付は法の場合には、全シ
リンダヘッドを加熱することもでき、その上で構成部材
を嵌込み、シリンダヘッドを冷却することができる。

本発明の利点は、酸化ジルコニウムからなるリング中で
のアルミニウムチタネートからなる円形板の配置にょシ
アルミニウムチタネート板の僅かな強度のために破壊の
危険が存在することなしにシリンダへ′ラド中にこのよ
うな構成部材を取付けることができることにある。もう
１つの利点は、本発明による断熱性構成部材により酸化
ジルコニウムの僅かな、アルミニウムチタネートと比較
可能な熱伝導率のためにシリンダヘッドの全体で燃焼室
に向合える表面を絶縁材料から形成することができるこ
とにある。西ドイツ国特許公開公報第３０３９７１８号
がら公知のシリンダヘッドに比して本発明は、熱ブリッ
ジの形成を阻止する。それというのも、酸化ジルコニウ
ムの高い強度によって、酸化ジルコニウムからなるリン
グ上での燃焼室に対するシールを実施することができる
からである。西ドイツ国特許公開公報第２８２１５０６
号の記戴に比して本発明の利点は、絶縁層の多層構造及
び複雑な構造を放棄し、さらに弁座、点火プラグ及び燃
料噴射ノズルの別々の穴を断熱性構成部材中に設けるこ
とができることにある。弁座は、鋼から製造することが
できるが、しかし高い耐磨耗性のために酸化ジルコニウ
ムから弁座を形成することが好ましい。

本発明の殊に好ましい実施態様の場合、リングは、部分
的に安定化された酸化ジルコニウムからなる。部分的に
安定化された酸化ジルコニウム（ＰＳＺ）とは、本発明
の範囲内でカルシウム、マグネシウム及びインドリウム
の酸化物で部分的に安定化された酸化ジルコニウムのこ
とであり、この場合立方晶系変態相は、酸化ジルコニウ
ム含量８０重量係を越えない。酸化ジルコニウムの粒径
は、完成焼結したリングの場合に平均５０μである。

他の好ましい実施態様によれば、部分的に安定化された
酸イヒジルコニウムは、正方晶系変態の割合２０重量％
〜６０重量ヂ及゛−び単斜晶系の割＠６重ｔ　％以下を
有し、この場合全ての場合に立方晶系変態の割合は、８
０重量係以下であり、個々の変態の割合は、１００重量
重量制限されている。部分的に安定化された酸化ジルコ
ニウムの曲げ破壊強さδ８は、特に少なくとも４０ＱＭ
Ｐａであり、多孔率は、３受未満である。

構造的に見て断熱性構成部材を形成する円形板及びリン
グが平らであり、同じ厚さを有するという１つの実施態
様は、特に好適であることが判明した。

酸化ジルコニウムからなるリングによって嵌込まれた円
形のアルミニウムチタネート板との本発明によるシリン
ダヘッドの卓越せる適性は、次のように説明される： 最高の温度は、穴に隣接せる範囲内、殊に排気弁及び吸
気弁のだめの穴によって形成された楔状部中で発生する
。これに対して、円形板の外の範囲は、バンキング又は
冷却したシリンダブロックとの接触によって原則′的に
殆んど熱応力が発生しない。円形板を少ない線熱膨張率
の良好に絶縁する材料、すなわちアルミニウムチタネー
トから製造する方法によって、リング上に熱により誘起
された応力は、それが酸化ジルコニウムの熱膨張率がア
ルミニウムチタネートの熱膨張率よシも約３倍高いとし
てもこのＮ９化ジルコニウムからなる構成部材中で亀裂
の形成を全く生じない程度に僅かである。しかし、それ
にも拘らず酸イヒジルコニウムの少ない熱伝導□率のた
めに絶縁作用の損失は、全く起こらない。

次に、・本発明を図面につき詳説するが、本発明の実施
態様はこれによって限定されるものではない。

第１図に示したシ１）ンダヘッド１中には、断熱性構成
部材として、部分的に安定化された酸化ジルコニウムか
らなるリング１２中に焼嵌めされている、アルミニウム
チクネートからなる円形板２が取付けられている。円形
板２及びリング］２からなる構成部材は、シリンダヘッ
ド底面９の大部分を形成し、したがってリング１２が取
付けられている頚部６は、専らシリンダヘッド底面９の
非絶縁部分を形成するが、この非絶縁部分は、燃焼室１
０の外に存在する。円形板２中に導入された弁座３は、
部分的に安定化された酸化ジルコニウム（Ｐ　Ｓ　Ｚ　
）からなる。

穴４は、図示してない燃料噴射ノズルを収容するために
使用される。シリンダヘッド１中には、冷却水通路７が
形成されており、さらに排気弁５が示され、及びシリン
ダヘッドねじは８で示されている。燃炉室１０に対する
シリンダヘッド１のシールは、リング１２とシリンダ壁
１３との間のシリンダへッドノ々ツキン１５により行な
われる。

第２図の場合、部分的に安定化層れた酸化ジルコニウム
からなるリング１２中に焼嵌めされている、アルミニウ
ムチタネートからなる算１図に示した円形板２は、下か
ら見た平面図で示されている。アルミニウムチタネート
からなる円形板２中で穴１１及び１４は、吸気弁及び排
り弁のだめの弁座３を装入するために使用される。部分
的に安定化された耐化ジルコニウムからなる弁座３は、
穴１１．　、１４中に導入されている。穴４は、上記の
ように燃料噴射ノズルを装入するために使用される。矢
印Ａ、八′は、通常熱［Ｊ：り誘起させる応力によって
特に危険に晒されている円形板の範囲を示しているが、
この場合本発明によれば、熱により誘起される応力は、
臨界範囲の外にある。

前記図面に示してない１つの好ましい方法は、円形板の
厚さよシも大きい高さを有する弁座の形成にあり、した
がって弁座は、シリンダヘッドの相当する凹所中に焼嵌
めすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明によるシリンダへノドの実施例を第２
図の線１−Ｉに相当して示す縦断面図であり、第２図は
、部分的に安定化された酸化ジルコニウムからなるリン
グ中に焼嵌めされている、アルミニウムチタネートから
なる第１図で断熱性構成部材として示した円形板を下か
ら児た平面図である。 １・・・シリンダヘッド、２・・・円形板、９・シリン
ダヘッド底面、１０・・・燃焼室、１２・・リンククリ
ネン スウェーデン国しニンゲ・スレ ントステイーゲン１８ ＠発明者ヘングト・ニルス・ヨハン・パルレム スウェーデン国ニイークファルン ・ファーザンヴ工−ゲン７

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　弁座、点火プラグ又は燃料噴射ノズルを収容するた
   めの穴を有する、アルミニウムチタネートからの焼結に
   よって製造された断熱性構成部材を有するピストン機関
   のシリンダヘッドにおいて、シリンダヘッド底面（９）
   の全体で燃焼室（１０）に向合える表面が断熱性構成部
   材によって被覆されており、この断熱性構成部材が酸化
   ジルコニウムからの平らにシリンダヘッド（１）中に取
   付けたか又は焼麩めしたリング（１２）からなり、この
   リング中にシリンダヘッド底面（９）の大部分を形成す
   るアルミニウムチタネートからの円形板（２）が焼ｍｌ
   めされていることを特徴とする、ピストン機関のシリン
   ダヘッド。 ２　平らシリンダ（１２）が部分的に安定化された酸化
   ジルコニウムからなる、特許請求の範囲第１項記載のシ
   リンダヘッド。 ３、部分的に安定化された酸化ジルコニウムが３％未満
   の多孔率を有する、特許請求の範囲第１項又は第２項に
   記載のシリンダヘッド。 ４　部分的に安定化された酸化ジルコニウムが立方晶系
   変態の８０重量係を越えない割合を有し、さらに正方晶
   形変態の割合が２０重量％〜６０重量係の間にあり、単
   斜晶形変態の割合が６重量％以下であり、この場合、個
   々の変態の割合が１００重量重量制限されている、特許
   請求の範囲第１項〜第３項のいずれか１項に記載のシリ
   ンダヘッド。 ５、　部分的に安定化された酸化ジルコニウムの曲げ破
   壊強さδ８が少なくとも４００　ＭＰａである、特許請
   求の範囲第１項〜第４項のいずれか１項に記載のシリン
   ダヘッド。 ６　断熱性＋ｆ／？成部材がリング（１２）及び円形板
   （２）から形成されており、このリングと円形板が平ら
   であり、同じ厚さを有し、かつ互いに最終的に一線で構
   成されている、特許請求の範囲第１項〜第５項のいずれ
   か１項に記載のシリンダヘッド。