JPS60190648A - シリンダヘツド部のセラミツクプレ−ト装着構造 - 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、エンジンのシリングヘッドにセラミックプレ
ートを装着する構造に関する。

−４に、ディーゼルエンジン主燃焼室の壁温を上■させ
ると、燃焼室内の燃焼状態が改善され一〇エンノンの性
能を向上させたり良好な排ガスを得ることができるよう
になるほか、断熱効果によｌ）燃費も改盾すれる。

このため、主燃焼室の壁温を上昇させうるように、シリ
ングヘッド下面およびシリング」二部内面をセラミック
化することが提案されている。

そして、そのセラミック化の手段として、以下の３つの
手段が提案されており、そのそれぞれは、以下のような
欠点を有している。

（１）鋳ぐるみによる場合。

鋳ぐるみ精度の面か呟セラミック部分の後加工を、ヘッ
ドＦ面、バルブシート部、ノズルおよびグロー穴等の各
部において必要とするが、セラミックの加工は量産的で
ない。

また、アルミニウム製のシリンダヘッドに鋳ぐるみを行
なった場合には、シリングヘッドとセラミックプレート
との熱膨張差か大ぎいため、鋳ぐるみ作業における冷却
時にシリンダヘッドが相対的に多く収縮して亀裂か入っ
たり、エンジン作動時にシリングヘッドか相対的に多く
膨張してハクリや〃夕を生ずる不具合か゛ある。

（２）セラミックコーティングによる場合。

コーティングコストが高いのに加え′乙フストや１１数
而からコーティング厚に限度があり、セラミック化の効
果か小さい。

ｉた、コーティング接着強度が、鋳ぐるみの場合と同様
に熱膨張率の差により問題になり、特にアルミニウム製
のシリングへンドにおいては深刻な問題になる。

（３）セラミンクプレートの機械的な結合による場合。

第１図に示すセラミック上部一体型ａや第２図に示すシ
リングへ７ドバルブシ一ト一体型１ンのように形成され
たセラミック部品を、ヘッドガスケット等を用いはさみ
込む等の手段が用いられ、」一連の２手段の有する不具
合がないため、最も生産的であるが、なお、次のような
問題がある。

すなわち、第３図（セラミックプレートの平面図）に示
すように、セラミックプレート１においてセラミックプ
レート１外周、燃料噴射ノズル穴３またはグロープラグ
穴４とシートリング穴２との距離か短いため、エンジン
のファイアリング時にその間に亀裂が発生し、セラミッ
クプレート１が脱落する可能性がある。

また、シートリング穴２がらセラミックプレート１の背
面へガスが侵入し、上述のセラミックプレー白の脱落を
助長したり、燃焼に悪影響を及ぼしたりする可能性があ
る。

本発明は、これらの問題点の解消をはかろうとするもの
で、セラミックプレートのシリングへの機械的な結合に
よる装着構造を改良することにより、セラミックプレー
トの装着状態を安定に保てるようにした、シリンダ入ン
ド部のセラミックプレート装着構造を提供することを目
的とする。

このため、本発明のシリンダヘッド部のセラミンクプレ
ート装着構造は、エンジンのシリングヘッド部にす夕い
て５．吸気弁およびダ１気弁にそれぞれ対応して形成さ
れた−・対のシートリング穴と、同シートリング穴のそ
れぞれに嵌合固着されたシートリングと、上記エンジン
のシリングへンドＦ端とシリングフロック上端との間に
介装されたヘノドカ゛スケ７）と、同ヘノトカ゛スケン
トを介し１−記のシリングヘッド下端とシリンダフロッ
ク上端との間に介装されシリングーに面を形成すべく上
記シリングヘッド部下端面を覆うセラミックプレートと
をそなえ、−１，記シートリングかその下端部に外周側
へ延在するつぼ状部分を有するように金属相で形成され
て、」１記セラミックプレートに」１記シートリング装
着用の穴が上記シートリングのつば状部分の外径よりや
や小さい径を有する円形状に形成されるとともに、上記
セラミックプレートにおけるシートリング用の穴の周辺
部力弓二記シートリングのっぽ状部分にガスケットを介
して支承されていることを特徴としている。

以下、図面により本発明の実施例について説明すると、
第４〜１１図は本発明の一実施例としてのシリングヘッ
ド部のセラミックプレート装着構造を示すもので、第４
図はその縦断面図（第５図のＩＶ−ＩＶ矢視断面図）、
第５図は第４図のＶ　−Ｖ矢視図、第（１図は第５図の
Ｖｌ−Ｖｌ矢視断面図、第７図は第６図のＶ　１１部を
拡大して示す断面図、第８〜１１図はいずれもその変形
例を第７図に対応させて示す断面図である。

第４〜７図に示すように、エンジンｌＥのシリングヘッ
ド部７において、吸気弁および排気弁用にシートリング
穴２が一対形成されており、シートリング穴２のそれぞ
れには、シートリング６が嵌合固着されている。

また、シリングヘッド部７とシリング８との間にはへッ
ド〃スケットボアグロメット５が介装されている。

そして、シリングヘッド部７下部には、シリング８のボ
アに対向するように円状の四部７ａが形成され、凹部７
ａにはセラミックプレー日が嵌め込まれており、セラミ
ックプレート１かシリンダヘッド部７下面を覆ってシリ
ンダ８の−１−面を形成するようになっている。

セラミックプレート１の外周は、四部７ａ内周に対し、
すきま嵌めされている。

またセラミックプレート１は、シリンダ；３のボア周辺
部にＩ彊するヘッドガスケントボアグロメット５を介し
て、シリング；）十端と四部“７ａ底面との間に挟持さ
れている。

なお、セラミックプレートト１とへ７ドカ゛スケツトボ
アグロメツト５との係合部は、シリング：３を十分にシ
ールできる幅を有して形成され−Ｃいる。

ところで、シートリング６はその１・４部に膨大部６１
〕を有しており、その外周部をシートリング穴２内周に
圧入嵌合されている。

そし′乙膨火部６ｂの１・端は、鋭角のシＶ−プエツノ
形状に形成されており、そのエツジ部をシートリング６
の圧入によりシートリング穴２側壁に喰い込ませること
により、膨大部６１）の下端面がシートリング穴２に係
止されて、エンジンＥのファイアリング時におけるシー
トリング６の抜は出しを防Ｗできるようになっている。

シートリング６の上端面はシートリング穴２底面に圧接
しており、吸気弁および排気弁の着座荷重を支持できる
ようになっている。

一方、シートリング６の下端部には、その外周側へ延在
するつぼ状部分６ａが形成されている。

そして、セラミックプレート１にはシートリング６用の
穴１ａが一対形成されており、穴１ａは、シートリング
６のつぼ状部分６ａ外周よりやや大トい径を有するシリ
ンダ８側部分と、つば状部分６ａ外周よりやや小さい径
を有するシリンダヘッド部７側部分との２つの部分を有
するように形成されている。

すなわち、穴１ａのシリンダ８側部分からシリングヘッ
ド部７側部分へ至る段部か、つば状部分６ａ十端に中空
のメタルがスケット９を介して支承されている。

これにより、シートリング６に負荷される着座荷重の一
部がメタルガスケット９により緩衝されてセラミンクプ
レート１に伝達されるようになっている。

また、メタルがスケソト５〕は、シリンダ８のシールは
能も有しており、シリング８内のガスをセラミツクプレ
ート１ト部へ侵入させないようになっている。

そして、シートリング６は、金属材で形成されており、
吸気弁および排気弁との着座部等を容易に精度よく什ト
げる、二とかで゛きるよう１ごなっている。

また、シートリング６の−）は状部分６ａ外周部はセラ
ミックプレー１・１の穴１ａにす彊するシリンダ８側内
周に月し、１きまを有して装Ａ１されてすｊす、シート
リング６の膨張を１．′１容できるようになっている。

なお、第４，５し国＋２：ｒ号：（は燃料噴射７スル穴
を、ね号・↓はグロープラグ穴をボしている。

と、二ろで゛、へンドカ゛スケントボ゛アグロメント５
およびメタルガスケット（３は第；ｉ　−＝　ｌ　１図
に示ｃ　Ｌ　形例のように形成するようにしこらよい。

１なわち、第８図に示す変形例では、ヘッドガスケット
ボアグロメット５が、シリングヘッド部７下端とシリン
グ８上端との間に介装されるヘッドガスケントボアグロ
メット５ａと、セラミックプレー１・１下端とシリング
８上端との開に介装されるリング状し１字ガスケット５
ｂとに分割して構成されている。

第９図に示す変形例では、ヘッドガスケットボアグロメ
ット５．か、シリングヘッド部７下端とシリング８−Ｌ
端との間に介装されるヘッドガスケントボアグロメッ）
５ａと、セラミックプレート１下端とシリング８」一端
との間に介装されるリング状中空メタルガスケット５ｃ
とに分割して構成されている。

第１０図に示す変形例では、ヘッドガスケントボアグロ
メット５およびメタルがスヶット９を装備される池に、
セラミックプレート１上端とシリングヘッド部７の凹１
ｆｔＳ　７　ａ底面との間にリング状のし１字ガスケッ
ト９ａが介装されている。

これにより、セラミックプレート１がよりンフトに支持
されるようになっている。

第１１図に示す変形例では、メタルがスヶット９がリン
グ状の０字ガスケツ）９ｂで構成されている。

本発明のシリングヘッド部のセラミックプレート装着構
造は」二連のごとく構成されて（・るので、エンジンの
シリンダヘッド部にセラミ・ツクプレートを装着するに
は、まずシリンダへンド部７に形成された四部７ａ１こ
セラミックプレー）１を嵌め込む。

次１こメタルガスケット５〕を、セラミ・ツクプレート
１に−・対形成されたシートリング用の穴１ａに嵌入し
、その上端面が穴１ａの段部に係止されるようにする。

ついで、シリングヘッド部７に−・対形成されたシート
リング穴２にシートリング（ｉを嵌め込む。この際にお
い′ζ、シートリング穴２の内周２ａにシートリング６
の膨大部６１〕を）１′−、人し、）穎大部ＧｂのＦ端
のシャープエツノ部かシートリング穴２の内周２ａに係
屯されるようにする。

このとき、シートリング６のつば状部分６ａはセラミッ
クプレート１の穴１ａにおけるシリング８側部分に進入
し、−〕は状薄部分ａｋ端面がメタルが又ケ・ント９１
ζ端而に圧接するようになる。

この後、一体に形成されたシリングヘッド部７．セラミ
ックプレート１およびシートリング６をシリンダ８に、
ヘッドガスケットボアグロメ・ント５を介装させて装着
する。

この場合において、ヘッド〃スケットボアグロメ・ント
５はシリンダヘッド部７における凹部マａの外周周辺部
下端面と、セラミックプレート１の穴１ａ外周部下端面
との双方に係合するようにして、十分にシリンダ８内の
シールを行なえるようにするとともに、セラミックプレ
ート１をソフトに支持で外るようにする。

また、第８〜１１図に示す変形例についても」二連と同
様に組み立てられ、同様の作用効果が得られる。

以上詳述したよう１こ、未発明のシリンダへ・ノＩＮ’
部のセラミックプレート装着構造によれば、エンジンの
シリングヘッド部において、吸気弁および排気弁にそれ
ぞれ対応して形成された一対のシートリング穴と、同シ
ートリング穴のそれぞれに代金固着されたシートリング
と、」１記エンジンのシリンダへ・ンド下端とシリンダ
ブロック上端との間に介装されたヘッドガスケ・／トと
、同へラドガスケットを介し上記のシリンダヘッド下端
とシリンダブロック上端との間に介装されシリンダ上面
を形成すべく」ニ記シリングヘッド部下端面を覆うセラ
ミンクプレートとをそなえ、」１記シートリングがその
下端部に外周側・＼延在するつぼ状部分を有するように
金属材で形成されて、」１記セラミックプレートに」−
記シートリング装着用の穴が上記シートリングのっぽ状
部分の外径よりやや小さい径を有する円形状に形成され
るとともに、−に記セラミンクプレートにおけるシート
リング用の穴の周辺部が一刊記シートリングのっぽ状部
分にガスケットを介して支承されるという簡素な構成で
、以Ｆのような効果ないし利点かある。

（１）シートリングが金属相で形成されているため、パ
ル７’　ｌｆイド穴を正にしたシートフェース最終加重
１−を能率よく行なえるようになり、シリンダ内の内圧
か十分に確保されるようになる。

（２）セラミックプレートは、シリンダとシリンダヘッ
ド部との組み立て時において、シートリングのっぽ状部
分によりメタルガスケットを介して保持されるため、脱
落しないようになる。

（３）エンジンを組み立てた状態で、セラミックプレー
トはヘッドガスケットボアグロメットおよびメタルガス
ケツＹによりソフトに支持されるので゛、破損の危険が
なくなる。

（４）エンジンの７フイアリング時に、セラミックプレ
ートにおいてシートリング用の穴と燃料噴射ノズル穴、
グロープラグ穴またはセラミックプレート外周との開の
寸法小部分に亀裂か生しても、セラミックプレートはシ
ー）　ＩＪソングつば状部分等多くの支持部によ１）支
持されているため、脱落しないようになる。

（５）セラミックプレートの上部はシートリング用穴の
段部とシ・−トリングのっぽ状部分との開に介装された
メタルガスケットによ！）シールされているため、セラ
ミックプレート背面へのガス侵入が１（Ｊｊ　＋ｌ−さ
れ、ガス侵入に起因するセラミンクプレートの脱落がＩ
Ｕｊ止される。

【図面の簡単な説明】

第１〜３図は従来のシリンダヘッドに装着されたセラミ
ック部品を示すもので、第１図はシリンダ上部−体型を
示す斜視図、第２図はシリンダへラドバルブシート一体
型を示す斜視図、第３図はその破損状態を示す（に式図
であり、第４〜１１図は本発明の−・実施例としてのシ
リンダへンド部のセラミックプレート装着構造を示すも
ので、第４図はその縦断面図（第５図のＩＶ−ＩＶ矢視
断面図）、第５図は第４図のＶ−＼ｌ欠視図、第に図は
第５図のＶｌ−Ｖｌ矢視断面図、第７図は第６図のＶ　
１１部を拡大して示す断面図、第）８〜１１図はいずれ
らその変形例を０′Ｓ７図に対応させて示す断面図であ
る。 １・・セラミックプレート、１ａ・・穴、２・・シート
リング穴、２ａ・・内周、３・・燃料噴射ノズル穴、４
・・グロープラグ穴、５．５ａ・・へンド〃スケットボ
アグロメット、５１＋・・リング状０字がスケット、５
ｃ・・リング状中空メタルガスケット、６・・シートリ
ンク、（ｉａ・・つぼ状部分、６ｂ・・膨大部、７・・
シリンダヘッド部、７ａ・・凹部、８・・シリンダ、５
〕・・メタルカ′スケット、≦Ｊａ、９１１・・ｔ１字
＊スケット、Ｉ艶・　・エンンン。 代理人　弁理士　飯沼義彦 第１図 第２図 第３図 第４図 第６図 第７図 第８図 第９図 第１０図 第１１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. エンノンのシリングヘッド部において、吸気弁および排
   気弁にそれぞれ対応して形成された一対のシートリング
   穴と、同シートリング穴のそれぞれに嵌合固着されたシ
   ートリングと、ト記エンジンのシリングヘッド［ζ端と
   シリングブロック上端との間に介装されたヘッドガスケ
   ントと、同へッド〃スケットを介し１−記のシリングへ
   ンド下端とシリングブロック−に端との間に介装されシ
   リングーに面を形成すべくト記シリングヘッド部ド端面
   を覆うセラミンクプレートとをそなえ、上記シートリン
   グがその下端部に外周側へ延在するつぼ状部分を有する
   ように金属材で形成されて、上記セラミックプレートに
   上記シートリング装着用の穴が上記シートリングのっぽ
   状部分の外径よりやや小さい径を有する円形状に形成さ
   れるとともに、上記セラミンクプレートにおけるシート
   リング用の穴の周辺部が上記シートリングのっぽ状部分
   に〃スケットを介して支承されていることを特徴とする
   、シリングヘッド部のセラミックプレート装着構造。