JPS60184950A - 燃焼室壁面を断熱材で被覆した内燃機関 - Google Patents
燃焼室壁面を断熱材で被覆した内燃機関Info
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- JPS60184950A JPS60184950A JP59038473A JP3847384A JPS60184950A JP S60184950 A JPS60184950 A JP S60184950A JP 59038473 A JP59038473 A JP 59038473A JP 3847384 A JP3847384 A JP 3847384A JP S60184950 A JPS60184950 A JP S60184950A
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- Japan
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- heat insulating
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- insulating material
- heat
- insulating member
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
- F02F3/00—Pistons
- F02F3/10—Pistons having surface coverings
- F02F3/12—Pistons having surface coverings on piston heads
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B77/00—Component parts, details or accessories, not otherwise provided for
- F02B77/11—Thermal or acoustic insulation
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05C—INDEXING SCHEME RELATING TO MATERIALS, MATERIAL PROPERTIES OR MATERIAL CHARACTERISTICS FOR MACHINES, ENGINES OR PUMPS OTHER THAN NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES
- F05C2251/00—Material properties
- F05C2251/04—Thermal properties
- F05C2251/048—Heat transfer
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05C—INDEXING SCHEME RELATING TO MATERIALS, MATERIAL PROPERTIES OR MATERIAL CHARACTERISTICS FOR MACHINES, ENGINES OR PUMPS OTHER THAN NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES
- F05C2253/00—Other material characteristics; Treatment of material
- F05C2253/12—Coating
Landscapes
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Cylinder Crankcases Of Internal Combustion Engines (AREA)
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。
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、内燃機関における燃焼室の断熱構造に関する
ものである。
ものである。
従来のエンジン等においては、熱効率を高めるため、シ
リンダーヘット、ピストン、シリンダーライナー等にセ
ラミック婢の断熱材からなる断熱層を備えた断熱エンジ
ンが提案され、試作されている。
リンダーヘット、ピストン、シリンダーライナー等にセ
ラミック婢の断熱材からなる断熱層を備えた断熱エンジ
ンが提案され、試作されている。
しかしながら、従来の断熱エンジンの考えは、膨張行程
において燃焼ガスの熱が逃げるのを阻止することを主眼
としており、従って可成厚い断熱層を設けているため、
断熱層の熱容量が大となってくる。そして断熱層の熱容
量が大きいと、膨張行程において断熱層に蓄熱された熱
が、吸気行程においてシリンダー内に吸入された空気を
加熱し、その熱膨張のため吸入空気量が減少するのでエ
ンジンの体積効率が低下し、燃費が悪化するという問題
がある。
において燃焼ガスの熱が逃げるのを阻止することを主眼
としており、従って可成厚い断熱層を設けているため、
断熱層の熱容量が大となってくる。そして断熱層の熱容
量が大きいと、膨張行程において断熱層に蓄熱された熱
が、吸気行程においてシリンダー内に吸入された空気を
加熱し、その熱膨張のため吸入空気量が減少するのでエ
ンジンの体積効率が低下し、燃費が悪化するという問題
がある。
本発明は、前記従来技術の問題点を解決し、断熱効果を
維持しながら体積効率の優れた内燃機関を提供すること
を目的とする。
維持しながら体積効率の優れた内燃機関を提供すること
を目的とする。
本発明は、燃焼室壁面を、微細な中空球を耐熱性金属で
焼結することにより得られる断熱材で被覆したことを特
徴とする内燃機関である。
焼結することにより得られる断熱材で被覆したことを特
徴とする内燃機関である。
本発明者等は、従来技術の問題点を解決すべく研究を行
っていた所、微細な中空球を耐熱性金属で焼結すること
により得られる断熱材は、断熱性が高く、しかも熱容量
が小さいため熱追従性が良好で、内燃機関の燃焼壁面を
このような断熱材で被覆することにより体積効率の優れ
た内燃機関を得ることができることを見いだした。
っていた所、微細な中空球を耐熱性金属で焼結すること
により得られる断熱材は、断熱性が高く、しかも熱容量
が小さいため熱追従性が良好で、内燃機関の燃焼壁面を
このような断熱材で被覆することにより体積効率の優れ
た内燃機関を得ることができることを見いだした。
以下、図面を参照しながら本発明の詳細な説明する。
第１図及び第２図は本発明の断熱材の断面概略図で、符
号１は断熱材、２は中空球、３は焼結金属層を示し、第
２図に示す４は断熱材表面を平滑にするため該表面に設
けたち密なコーティング層を示す。
号１は断熱材、２は中空球、３は焼結金属層を示し、第
２図に示す４は断熱材表面を平滑にするため該表面に設
けたち密なコーティング層を示す。
第３図は、本発明の断熱材の製法を説明するための図面
であって、符号２及び３は第１図の符号と同じ意味を有
し、符号５は中空球２の囲シに設けた耐熱性金属のメッ
キ層を示す。第３図に基いて本発明の断熱材の製法を説
明すると、第３図ａに示すように囲シに耐熱性金属例え
ばニッケルのメッキ層５を設けた中空球２を所定の形状
の型に所定の厚さに入れた後高温に加熱すると、中空球
のまわりの金属メッキ層が溶けて中空球は第３図すに示
すように相互に焼結され、所定の形状の断熱材を得るこ
とができる。
であって、符号２及び３は第１図の符号と同じ意味を有
し、符号５は中空球２の囲シに設けた耐熱性金属のメッ
キ層を示す。第３図に基いて本発明の断熱材の製法を説
明すると、第３図ａに示すように囲シに耐熱性金属例え
ばニッケルのメッキ層５を設けた中空球２を所定の形状
の型に所定の厚さに入れた後高温に加熱すると、中空球
のまわりの金属メッキ層が溶けて中空球は第３図すに示
すように相互に焼結され、所定の形状の断熱材を得るこ
とができる。
なお、メッキ層を設けた中空球を焼結する代りに、中空
球の周りに耐熱性金属微粉末を付着させたものを焼結す
ることによシ、或いは中空味と耐熱性金属微粉末を所定
の割合で混合したものを焼結することにより断熱材を製
造することも出来る。
球の周りに耐熱性金属微粉末を付着させたものを焼結す
ることによシ、或いは中空味と耐熱性金属微粉末を所定
の割合で混合したものを焼結することにより断熱材を製
造することも出来る。
第４図は、上面を本発明の断熱材で被覆したピストンの
断面概略図を示し、符号１Ｆｉ断熱材鳴、６はピストン
、７は断熱材１をピストンに接合するための接合材層を
示す。
断面概略図を示し、符号１Ｆｉ断熱材鳴、６はピストン
、７は断熱材１をピストンに接合するための接合材層を
示す。
本発明の断熱材の製造に使用する中空球は、耐熱性を有
し、かつ、微細なもので、例えば商品名カーボンマイク
ロバルーンとして入手できる平均直径１００μｍ１肉厚
１〜２μｍの中空炭素球を用いるのが好ましいが、他の
材質の中空球を用いてもよい。また耐熱性金属としては
例えばニッケルを使用するのが好ましい。
し、かつ、微細なもので、例えば商品名カーボンマイク
ロバルーンとして入手できる平均直径１００μｍ１肉厚
１〜２μｍの中空炭素球を用いるのが好ましいが、他の
材質の中空球を用いてもよい。また耐熱性金属としては
例えばニッケルを使用するのが好ましい。
本発明で用いる断熱材は、第１図に示すように多数の微
細な中空球２を保有しているため断熱性が極めて優れて
おシ、′また焼結金属層３が極めて薄いので蓄熱容量が
小となり、吸気行程においてシリンダー内に吸入された
空気が該断熱材と接触した際、断熱材の温度は熱追従性
がよいため急速に低くなり、従って断熱材から吸、気へ
の伝熱が小さいため吸気が高温に加熱されることがない
ので、サイクル効率および体積効率が従来の断熱材を用
いた内燃機関に比し著るしく向上する。
細な中空球２を保有しているため断熱性が極めて優れて
おシ、′また焼結金属層３が極めて薄いので蓄熱容量が
小となり、吸気行程においてシリンダー内に吸入された
空気が該断熱材と接触した際、断熱材の温度は熱追従性
がよいため急速に低くなり、従って断熱材から吸、気へ
の伝熱が小さいため吸気が高温に加熱されることがない
ので、サイクル効率および体積効率が従来の断熱材を用
いた内燃機関に比し著るしく向上する。
断熱材は８０チ以上の気孔率を有するものが好ましい。
その理由について説明すると、第５図は断熱材の気孔率
と断熱度との関係を示す図であるが、第５図に示すよう
に気孔率８０％以上になると断熱度が急激に大となるか
らである。
と断熱度との関係を示す図であるが、第５図に示すよう
に気孔率８０％以上になると断熱度が急激に大となるか
らである。
従って、金属メッキした中空球を焼結して断熱材を製造
する場合、金属メッキ層が薄いので気孔率の犬なる断熱
材が得られるので問題はないが、金属微粉末を用いて例
えば前述の炭素球を焼結して断熱材を製造する場合には
、１５容指係以下の金属微粉末を用いるのが好ましい。
する場合、金属メッキ層が薄いので気孔率の犬なる断熱
材が得られるので問題はないが、金属微粉末を用いて例
えば前述の炭素球を焼結して断熱材を製造する場合には
、１５容指係以下の金属微粉末を用いるのが好ましい。
断熱材層の厚さは製作の容易性ならびにエンジンの体積
効率を考慮した場合０．２〜３堵の厚さのものが好まし
い。その理由を説明すると第６図は気孔率８０チの断熱
材の厚さと断熱度および体積効率との関係を示した図で
あるが、断熱度の観点からみれば断熱材の厚さは厚いの
が好ましいが、体積効率からみた場合、３ｆＩＩ＋以下
の厚さのものが好ましい。
効率を考慮した場合０．２〜３堵の厚さのものが好まし
い。その理由を説明すると第６図は気孔率８０チの断熱
材の厚さと断熱度および体積効率との関係を示した図で
あるが、断熱度の観点からみれば断熱材の厚さは厚いの
が好ましいが、体積効率からみた場合、３ｆＩＩ＋以下
の厚さのものが好ましい。
次に、第７図は厚さａ７ｍの断熱材について隔壁の厚さ
く孔間隔）と断熱度および体積効率の関係を示した図で
あるが、該図に示されているように、隔壁の厚さはＱ、
ｉｗｍ＋以下の場合に体積効率、断熱度共に優れている
ので、断熱材の孔間隔は０．１箇以下のものが好ましい
。金属メッキした中空球を用いて断熱材を製造する場合
、金属メッキ層が薄いので孔間隔も０．１ｍ以下となる
が、前述のその他の方法で製造する金属粉末を２０容量
係以下の割合で使用すればよい。
く孔間隔）と断熱度および体積効率の関係を示した図で
あるが、該図に示されているように、隔壁の厚さはＱ、
ｉｗｍ＋以下の場合に体積効率、断熱度共に優れている
ので、断熱材の孔間隔は０．１箇以下のものが好ましい
。金属メッキした中空球を用いて断熱材を製造する場合
、金属メッキ層が薄いので孔間隔も０．１ｍ以下となる
が、前述のその他の方法で製造する金属粉末を２０容量
係以下の割合で使用すればよい。
また、断熱材の表面゛の金属層の厚さもα１■以下が好
ましい。第２図に示す例は、断熱材表面を平滑にするた
め例えばセラミックのコーティング層４を設けた例であ
るが、この場合、セラミック層表面と中空球の間隔（コ
ーティング層の厚さ）も０１目以下のものが好ましい。
ましい。第２図に示す例は、断熱材表面を平滑にするた
め例えばセラミックのコーティング層４を設けた例であ
るが、この場合、セラミック層表面と中空球の間隔（コ
ーティング層の厚さ）も０１目以下のものが好ましい。
断熱材を母材に接合する方法は、断熱材の裏面にＦＯ材
をろう付けし、これを鋳込む方法、前記ろう付けしたＦ
’Ｏ材に穴をあけ裏面よりボルトで止める方法、断熱
材を母材に銀ろう付けする方法、あるいは金属メッキし
た中空球、または中空球と金属粉末との混合物を母材に
薄く盛った後加熱硬化させる方法等任意の方法で接合す
ることができる。
をろう付けし、これを鋳込む方法、前記ろう付けしたＦ
’Ｏ材に穴をあけ裏面よりボルトで止める方法、断熱
材を母材に銀ろう付けする方法、あるいは金属メッキし
た中空球、または中空球と金属粉末との混合物を母材に
薄く盛った後加熱硬化させる方法等任意の方法で接合す
ることができる。
なお、具体例としてはピストン上面に本発明の断熱材層
を設けた例について説明したが、ヘッド下面、ライナー
上部の非摺動面、バルブ下面にも同様に断熱材層を設け
ることができる。
を設けた例について説明したが、ヘッド下面、ライナー
上部の非摺動面、バルブ下面にも同様に断熱材層を設け
ることができる。
第１図および第２図は本発明の断熱材の断面概略図、第
３図は断熱材の製造例を説明するための図、第４図は本
発明の断熱材層を上面に設けたシリンダーの断面概略図
、第５図は断熱材の気孔率と断熱度を示す図、第６図は
断熱材の厚さと断熱度および体積効率との関係を示す図
、第７図は断熱材の隔壁の厚さと断熱度および体積効率
との関係を示す図である。 １・・・断熱材、２・・・中空球、３・・・焼結金属層
、４・・・コーティング層、５・・・金属メッキ層、６
・・・ピストン 特許出願人 いすソ自動車株式会社 代理人 中 本 宏 同 井 上 昭 同 吉 嶺 桂 第１図 第２図 − 第３図 ａ−ｂ 第４図 気托羊 第６図 第７図 隔壁厚さ
３図は断熱材の製造例を説明するための図、第４図は本
発明の断熱材層を上面に設けたシリンダーの断面概略図
、第５図は断熱材の気孔率と断熱度を示す図、第６図は
断熱材の厚さと断熱度および体積効率との関係を示す図
、第７図は断熱材の隔壁の厚さと断熱度および体積効率
との関係を示す図である。 １・・・断熱材、２・・・中空球、３・・・焼結金属層
、４・・・コーティング層、５・・・金属メッキ層、６
・・・ピストン 特許出願人 いすソ自動車株式会社 代理人 中 本 宏 同 井 上 昭 同 吉 嶺 桂 第１図 第２図 − 第３図 ａ−ｂ 第４図 気托羊 第６図 第７図 隔壁厚さ
Claims (1)
- 燃焼室壁面を、微細な中空球を耐熱性金属で焼結するこ
とにより得られる断熱材で被覆したことを特徴とする内
燃機関。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59038473A JPS60184950A (ja) | 1984-03-02 | 1984-03-02 | 燃焼室壁面を断熱材で被覆した内燃機関 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59038473A JPS60184950A (ja) | 1984-03-02 | 1984-03-02 | 燃焼室壁面を断熱材で被覆した内燃機関 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60184950A true JPS60184950A (ja) | 1985-09-20 |
Family
ID=12526213
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59038473A Pending JPS60184950A (ja) | 1984-03-02 | 1984-03-02 | 燃焼室壁面を断熱材で被覆した内燃機関 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60184950A (ja) |
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-
1984
- 1984-03-02 JP JP59038473A patent/JPS60184950A/ja active Pending
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