JPS60121205A

JPS60121205A - エンジンの副室製造方法

Info

Publication number: JPS60121205A
Application number: JP58228911A
Authority: JP
Inventors: Tetsuya Morita; 哲也森田; Hiroshi Kodama; 児玉　宏志; Akinori Wakasa; 若狭　章則; Kaneyoshi Shimono; 下野　兼嘉; Kazuyuki Yoshimoto; 吉本　和幸
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1983-12-02
Filing date: 1983-12-02
Publication date: 1985-06-28

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】（産業上の利用分野）本発明はエンジンの副室、特に内壁の略全体をセラミッ
ク材で構成した副室の製造方法に関する。

（従　来　技　術）自動車用等のエンジンにおいては、燃焼室を主燃焼室と
該主燃焼室に噴孔を介して連通ずる副室とで構成し、該
副室内に燃料噴射ノズルから燃料を噴射して着火させる
と共に、半燃焼状態のガスを上記噴孔から主燃焼室に噴
出して拡散燃焼させるようにした所謂副室式の燃焼方式
が一採用されることがある。この燃焼方式においては、
炭化水素等の未燃焼ガスの排出を抑制する等のために上
記副室内を高温に保持することが重要であり、そこで該
副室の内壁を断熱性に優れたセラミック材で形成するこ
とが試みられている。

然して、セラミック材は断熱性に優れている反面、外力
や熱膨張に起因する応力、特に引張応力に対して極めて
脆い性質を有する。そのため、セラミック材で副室を構
成する場合には、例えば実開昭５４−７７８０２号公報
に開示されているように、セラミック材を金属製の保持
体で覆って保護すると共に、該セラミック材に熱膨張に
基づく引張応力が生じないように、上記保持体によって
該セラミック材に予め圧縮応力を作用させておくことが
行われる。その場合に、セラミック材に圧縮応力を作用
させる方法としては該セラミック材を保持体に焼き嵌め
する方法があるが、特に上記公報に示されているように
ドーム状の副室の場合は、焼き嵌めによっては圧縮応力
を均一に作用させるこ七が困難である。そこで、同公報
では焼き嵌めに代わるものとしてセラミック材を鋳造合
金で鋳ぐるむ方法が提案されている。

しかし、鋳ぐるみによる場合にも次のような問題がある
。即ち、保持体の鋳造時に、セラミック材は外側だけが
高温く例えば１６００℃）の湯に１されるため、内外面
の濃度差が著しく大きくなって、その温度差に基づく内
外面の熱膨張差によって膨張量の小さい内面側に大きな
引張応力が生じることになり、この引張応力によって該
セラミック材が破損し或いはクラックが発生するのであ
る。これに対しては、セラミック材の内側をバーナ等で
加熱しながら外側に□保持体を鋳造することにより、該
セラミック材の鋳ぐるみ時における内外面の温度差を小
さくする方法が考えられるが、これは加熱作業が面倒で
生産性の点で難点がある。

（発　明　の　目　的）本発明は、セラミック材を保持体で覆ってなる副室の製
造に関する上記のような問題に対処するもので、特に内
壁面の略全体がセラミック材で構成されるドーム状の副
室を製造する場合において、特に面倒な作業を要するこ
となく、且つセラミック材の破損やクラックを生じるこ
となく、該ヒラミック材に保持体により均等に圧縮応力
を作用させる°ことができる製造方法を実現することを
目的とする。

（発　明　の　構　成）即ち、本発明に係る副室製造方法は、金属製の保持体を
焼結金属で形成するものであって、先ず粉末金属をプレ
ス成型してなる圧粉体を仮焼結し、且つ機械加工によっ
て所定形状の保持体に成型すると共に、副室の内壁を構
成するドーム状のセラミック材を別途焼成して、これを
上記保持体に嵌挿する。この場合の嵌合は隙間嵌めであ
って常温下で行われる。そして、保持体にセラミック材
をＦＭ挿した状態で該保持体についての本焼結を行い、
然る後保持体を必要に応じて機械加工等により最終形状
に仕上げる。

このような方法によれば、上記保持体が本焼結時に収縮
することによってセラミック材の全体に均等な圧縮力が
加えられる。また、本焼結は、従来の鋳ぐるみ時におけ
る湯温（例えば１６００℃）より低い温度（例えば１２
００℃）で行１れ、且つ焼結炉内で行われるから、保持
体内に嵌挿されたセラミック材が曝される温度は従来よ
り低く、しかも内外面がこの温度に等しく曝されること
になる。従って、該セラミック材の内外面の温度差に基
づく破損等が防止される。

（実　施　例）以下、本発明方法の実施例を図面に基づいて説明する。

先ず、本発明方法によって製造される副室の構成を説明
すると、第１図に示すように該副室１はドーム状とされ
、シリンダヘッド２に設けられだ凹部２ａ内に嵌め込ま
れていると共に、底部に設けられた噴孔３を介して内部
４が主燃焼室５に連通されている。また、上部には２つ
の貫通孔６゜７が設けられ１、シリンダヘッド２に取付
けられた燃料噴射、ノズル８から噴出される燃料噴流が
一方の貫通孔６によって副室内部４に導入されるように
なっていると共に、他方の貫通孔゛７には始動時に該側
室内部４を予熱するグロープラグ９の先端部が挿通され
ている。

然して、この副室１は焼結金属でなる下面が開口したド
ーム状の保持体１０と、該保持体１０の内側に設けられ
て副室内壁の略全体を構成する同じくドーム状のセラミ
ック材１１とで構成されている。ここで、この実施例で
はセラミック材１１は底部１２と該底部を除く球状部１
３とに分割されていると共に、両部１２．１３の材質と
して、高温の燃焼ガスと低温の新気が交互に通過する噴
孔３が形成された底部１２にはサーマルショックに強い
窒化珪素が用いられ、また特にシリンダヘッド２との間
の断熱作用が要求される球状部１３には特に断熱性に優
れたジルコニア（部分安定化ジルコニア）が用いられて
いる。

また、副室１は、保持体１０の下端部に設けられた鍔部
１０ａが上記シリンダヘッド２における凹部２ａの入口
部に圧入されることにより該ヘッド２に取付けられてい
る。

次に、上記のような構成を有する副室１の製造方法につ
いて説明する。

先ず、焼結金属製保持体１０の素材として、第２図に示
すように粉末金属をプレス成型して例えば柱状の圧粉体
１０′を形成すると共に、これを次行程の機械加工によ
っても形崩れしないように仮焼結する。その場合に、こ
の実施例では、圧粉体１０’　を構成する焼結材として
、粉末の鉄に、重量％でニッケル：３％、リン：０．１
７％、炭素二〇、５％を配合したものが用いられも４こ
こで、ニッケル及び炭素は強度を向上させるためのもの
であり、リンは強度及び所要の収縮性を付与するための
ものである。

また、上記仮焼結は、窒素ガス中において、１０００℃
、１時間の条件で行われる。これにより、仮焼結後の圧
粉体１０′は密度が６．８〜７．ＯＱ／ｃｄとなる。こ
の密度は、小さ過ぎる場合には強度が不足し、大き過ぎ
る場合は後の工程で必要とされる収縮性が不足すること
になる。

次に、上記のように仮焼結した柱状の圧粉体１０′につ
いて機械加工を行うことにより、第３図に示すように全
体形状を中空ドーム状とし、且つ貫通孔６’　、７’や
鍔部１０ａ’等を形成して保持体１０の中間加工品１０
″を形成する。

一方、上記の工程とは別にセラミック材１１が焼成され
るが、その方法はこの種のセラミック材の製造で常用さ
れている方法であって、例えばジルコニアでなるセラミ
ック材１１の球状部１３については８００℃の仮焼成と
、１６００〜１７００℃の本焼成とが行われる。この焼
成に際して、該セラミック材１１の球状部１３には第４
図に示すように貫通孔６　ｎ　、　７　ｕが、底部１２
には噴孔３が夫々形成される。

そして、第４図に示すように保持体１０の中間加工品１
０″の内部に上記セラミック材１１の球状部１３及び底
部１２が夫々嵌め込まれるのであるが、この場合の嵌合
は所謂隙間嵌めであって、特に加熱等の特別の手段を用
いることなく、常温下で通常の方法で行われる。但し、
各構成部品１０″、１２．１３の相互間の位置合せが行
われる。

然る後、第５図に示すように保持体１０の中間加工品１
０″内にセラミック材１１（球状部１３及び底部１２）
が嵌め込まれた状態で、該中間加工品１０″についての
本焼成が行われる。これは真空の焼結炉内において、１
２３０℃、１時間の条件で行われる。これにより、中間
加工品１０″は完全に焼結され、その後、必要に応じて
機械加工が行われることにより、保持体１０ないし該保
持体１０とその内部に嵌め込まれたセラミック材１１と
でなる副室１が完成される。

然して、この本焼結により、保持体１０は、実測した所
、上記の仮焼結後の密度６．８〜７．００／ｃａから７
．２〜７．３５＋］　／ｃｔＡに収縮し、−０，６％の
寸法変化があった。この収縮により、該保持体１０の内
側に嵌め込まれているセラミック材１１が周囲から均等
に締め付けられ、該セラミック材１１の全体に均一な圧
縮応力が生じることになる。また、この本焼結は、従来
のセラミック材を鋳ぐるむ場合の湯温より低い湿度で行
われると共に、焼結炉内で行われることによりセラミッ
ク材１１の内外面が等しく加熱される。従って、この本
焼結時に、セラミック材１１、特に強度が十分でないジ
ルコニアでなる球状部１３が内外面の温度差に基づく熱
応力（引張応力）によって破損し或いはクラックが発生
するといったことがない。ここで、この本焼結における
焼結温度は１２００℃以上あればよく、また焼結時間は
、焼結材によって相違するが１〜２時間が適し、３０分
以下では不十分である。

尚、以上の実施例では、プレス成型により柱状の圧粉体
１０′を形成し、この柱状体について仮焼結を行う構成
としたが、プレス成型により第３図に示す完成品（保持
体１０）と略同形状の圧粉体を形成し、これについて仮
焼結を行うようにしてもよい。また、第４図に示す保持
体１０の中間加工品１０″にセラミック材１１を嵌挿す
る工程では球状部１３のみを嵌挿し、底部１２について
は保持体１０の本焼結後に圧入笠によって嵌め込むよう
にしてもよい。

（発　明　の　効　果〉以上のように、本発明方法によれば、セラミック材を保
持体で覆ってなるドーム状の副室を製造する場合に、上
記セラミック材の破損やクラック等を生じることなく、
また従来のセラミック材を鋳くるむ場合におけるバーナ
ーによる加熱等を要することなく、セラミック材に均等
な圧縮応力を作用させることが可能となる。これにより
、この種の副室として断熱性及び耐久性に優れた副室が
高い生産性ぐ製造されることになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法に専り製造される副室をエンジンに
装着した状態を示す縦断面図、第２〜５図は本発明方法
の実施例における各工程を示すもので、第２図は保持体
の素材となる圧粉体の一部縦断斜視図、第３図は該圧粉
体を仮焼結後、所定形状に加工してなる保持体の中間加
工品を示す一部縦断斜視図、第４図はこの中間加工品に
セラミ第５図は保持体の本焼結を行う状態ないし本焼結
後の完成状態を示す一部縦断斜視図である。１・・・副室、３・・・噴孔、５・・・主燃焼室、１０
・・・保持体、１０′・・・圧粉体、１１・・・セラミ
ック材。出願人　東洋工業株式会社第２図　第３図第５図第４図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）　噴孔を介して主室に連通し且つ内壁の略全体が
セラミック材で覆われたドーム状の副室の製造方法であ
って、粉末金属をプレス成型してなる圧粉体を仮焼結し
、且つ機械加工を行って所定形状の保持体を形成する一
方、上記副室内壁を構成するセラミック材を別途焼成し
て、該セラミック材を上記保持体に嵌挿し、然る後該保
持体を本焼結することを特徴とするエンジンの副室製造
方法。