JPS60209648A - シリンダヘツド - Google Patents

シリンダヘツド

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Publication number
JPS60209648A
JPS60209648A JP6319084A JP6319084A JPS60209648A JP S60209648 A JPS60209648 A JP S60209648A JP 6319084 A JP6319084 A JP 6319084A JP 6319084 A JP6319084 A JP 6319084A JP S60209648 A JPS60209648 A JP S60209648A
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JP
Japan
Prior art keywords
cylinder head
cylinder
mounting hole
fiber
cylinder block
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP6319084A
Other languages
English (en)
Inventor
Harumichi Hino
治道 樋野
Mikiya Komatsu
幹也 小松
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Nissan Motor Co Ltd filed Critical Nissan Motor Co Ltd
Priority to JP6319084A priority Critical patent/JPS60209648A/ja
Publication of JPS60209648A publication Critical patent/JPS60209648A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02FCYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F1/00Cylinders; Cylinder heads 
    • F02F1/24Cylinder heads
    • F02F1/26Cylinder heads having cooling means
    • F02F1/36Cylinder heads having cooling means for liquid cooling
    • F02F1/38Cylinder heads having cooling means for liquid cooling the cylinder heads being of overhead valve type
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02FCYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F1/00Cylinders; Cylinder heads 
    • F02F1/24Cylinder heads
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02FCYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F7/00Casings, e.g. crankcases or frames
    • F02F7/0085Materials for constructing engines or their parts
    • F02F7/0087Ceramic materials
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05CINDEXING SCHEME RELATING TO MATERIALS, MATERIAL PROPERTIES OR MATERIAL CHARACTERISTICS FOR MACHINES, ENGINES OR PUMPS OTHER THAN NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES
    • F05C2253/00Other material characteristics; Treatment of material
    • F05C2253/16Fibres

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (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。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) この発明は、自動車用等のエンジンを構成するシリンダ
ヘッドおよびシリンダブロックのうちのシリンダヘッド
に適用され、シリンダブロックに対する取付けを長期に
わたって良好になすことができるようにしたシリンダヘ
ッドの改良に関するものである。
(従来技術)″ 従来、エンジンを構成するシリンダヘッドおよびシリン
ダブロックとしては、例えば第1図および第2図に示す
ようなものがある。すなわち、第1図はシリンダヘッド
を裏面側から示す図であって、このシリンダヘッド1は
、対称な複数個所にシリンダヘッド取付穴2を有するも
のである。一方、第2図はシリンダブロックの一部分を
示す平面図であって、このシリンダブロック3は対称な
複数個所にシリンダヘッド取付用ねじ穴4を有するもの
である。そして、上記のシリンダへラド1は、第3図に
示すように、前記シリンダブロック6上に載置した状態
で、前記シリンダヘッド取付穴2に挿し込んだシリンダ
へラドポルト5を前記シリンダヘッド取付用ねじ穴4内
にねじ込むことにより連結されている。このときシリン
ダブロック3とシリンダへラド1との間にはガスケット
6を介在させであると共に、シリンダヘッド1における
シリンダヘッドボルト5の座面部分およびガスケット6
との当接部分にはそれぞれ繊維強化層7.8が設けてあ
り、局部的にシリンダヘッド1の強化をはかるようにし
ていた。
しかしながら、このような従来のシリンダヘッド1はお
いては、全体をアルミニウム合金(例えばJIS AC
4B)で形成して、シリンダヘッドボルト5の座面部分
およびガスケット6との当接部分のみに繊維強化層7,
8を設け、シリンダヘッド取付穴2にステンレス鋼製の
シリンダヘッドポルト5を使用するようにしていたため
、エンジンの運転に伴なってその温度が上昇したときに
、シリンダヘッド1はシリンダヘッドボルト5以上に膨
張し、この膨張時にはシリンダヘッドポルト5の初期に
おける締め付は力以上の応力が前記シリンダヘッドポル
ト5の座面に集中的に作用するので、繊維強化層7,8
を設けたといえども長期の使用においては前記した集中
応力により疲労破壊やはくり等を生じることがあり、場
合によってはシリンダヘッド1とシリンダブロック3と
の間でガス抜けを生じるおそれがあるという問題点があ
った。なお、参考文献としては、特″開昭52−152
825号があげられる。
(発明の目的) この発明は、このような従来の問題点に着目してなされ
たもので、シリンダブロックに対するシリンダヘッドの
固定を長期にわたって良好に維持することが可能であり
、たとえ温度の昇降が激しいようなときでもシリンダヘ
ッドポルトを用いた取付は部分に集中応力が生じがたく
、シリンダヘッドとシリンダブロックとの間でのガス抜
けの発生をも有効に阻止することが可能であるシリンダ
ヘッドを提供することを目的としている。
(発明の構成) この発明は、シリンダヘッド取付穴を備えたシリンダヘ
ッドにおいて、前記シリンダへ・ンド取付穴の周辺部全
域にわたってセラミックス繊維を複合化したことを特徴
としている。
この発明において、シリンダヘッド取付穴の周辺部全域
に複合化させるセラミックス繊維としては、Si3N4
等の窒化物系セラミックス繊維、SiC等の炭化物系セ
ラミックス繊維。
AJL203 .5i02 、ZrO2等の酸化物系セ
ラミックス繊維などを使用することができる。
(実施例1) この実施例では、第4図に示すように、アルミ+質繊m
 CAN、03 : 9B重量%、5f02:4重量%
、繊維径:2ILm、繊維長:400pm)をコロイダ
ルシリカで固めた細長円筒状繊維成形体11を使用した
。この円筒状繊維成形体11の繊維体積率は20体積%
であり、また、繊維の配向はx−xを中心軸とする円筒
面上に2次元ランダムとしたものである。そして、前記
繊維成形体11を600℃に加熱して、図示しないシリ
ンダヘッド鋳造型のシリンダヘッド取付穴形成部分の所
定位置に配設したのち、前記鋳造型内にJIS AC4
Bアルミニウム合金溶湯を鋳込んで低圧鋳造法により鋳
造し、前記繊維成形体11をアルミニウム合金により鋳
包むことによって、シリンダヘッド取付穴2の周辺部1
0の全域にセラミックス繊維を複合化したシリンダヘッ
ドを得た。なお、製造に関しては、繊維成形体の空隙内
にアルミニム合金を浸透させなければならないので、そ
れほど高い圧力を加える必要はないが、低圧鋳造法等を
用いることが望ましい。
その後、第5図に示すように、鋳造後のシリンダヘッド
1をシリンダブロック3上にガスケット6を介して載置
し、シリダヘッド取付穴2内にシリンダヘッドポルト5
を挿通して、このシリンダヘッドポルト5をシリンダブ
ロック3のシリンダヘッド取付用ねじ穴4にねじ込んで
固定する。第6図は前記シリンダヘッド取付穴2の周辺
部10をシリンダヘッドポルト5の座面より見た(X−
X方向)際のミクロ金属組織であって、この第6図に示
すように、アルミニウム合金(JISAC4B)中に前
記アルミナ質繊維が均一に分散し、鋳包まれていること
がよくわかる。
(実施例2) この実施例では、前記実施例1の場合と同じアルミナ質
繊維を用いているが、この実施例では特にアルミナ質長
繊維をアルミニウム粉末によって固めた第7図に示す繊
維成形体(繊維体積率:10体積%、繊維径:20ルm
)工■を用い、前記実施例1と同様にして鋳造すること
により、第8図に示すように、シリンダヘッド1のシリ
ンダヘッド取付穴2の周辺部10の全域に前記繊維成形
体12を複合化させ、このシリンダヘッド1をガスケッ
ト6を介してシリンダヘッドポルト5によりシリンダブ
ロック3に固定した。なお、本実施例では、アルミナ質
長繊維を用いているので、アルミナ賀m維は、筒体全長
と同一長さを有している。
(比較例1) この比較例では第9図に示すように、シリンダヘッド1
のシリンダヘッド取付穴2におけるボルト座面13の部
分に、アルミナ質繊維(AM203 : 60重量%、
5i02:40重量%、繊維径:2g m + m離技
:400gm)からなる繊維成形体(繊維体積率:15
体積%)14を鋳包み、このシリンダヘッド1をガスケ
ット6を介してシリンダヘッドポルト5によりシリンダ
ブロック3に固定した。
(比較例2) この比較例では、シリンダヘッド1のガスケット当接面
15の部分に、ステンレス鋼繊維(m組径:8ILm、
繊維長:15mm)の成形体(体積率:2体積%)16
を鋳包み、このシリンダヘッド1をガスケット6を介し
てシリンダヘッドポルト5によりシリンダブロック3に
固定した。
(評価例) 評価に際しては、上記実施例1.2および比較例1.2
において製作したシリンダヘッド1を用いて各々シリン
ダブロック3に固定することにより4気筒ガソリンエン
ジンを組立て、アイドリング20分、400Orpmフ
ルロード30分、停止lO分を1サイクルとした耐久試
験(400時間)を行った後の熱膨張率、ボルト座面の
硬さ。
座面へたり量を測定した。その結果を第1I因に示す。
なお、熱膨張率は、シリンダヘッド取付穴2の周辺部1
0から切り出した試料を用いて測定した。
トコろで、エンジンを運転しているときには燃焼によっ
てシリンダブロック3と共にシリンダへラド1も加熱さ
れ、最高150°C近くにもなって熱膨張するが、本発
明(実施例1,2)によれば、第1’ 1図(L)に示
すように、前記シリンダヘッド取付穴周辺部10の熱膨
張率を鉄系材料並にすることができるため、従来のよう
に、アルミニウム合金単体製のシリンダヘッドと鉄系材
料製のシリンダヘッドポルト5との間の熱膨張差に起因
するシリンダヘッドポルト5のヘッド座面へのくい込み
を回避することができ、したがって第11図(C)に示
すように座面のへたり量を著しく減少させることが可能
となる。
(発明の効果) 以上説明してきたように、この発明によれば、シリンダ
ヘッド取付穴を備えたシリンダヘッドにおいて、前記シ
リンダヘッド取付穴の周辺部全域ニセラミックス繊維を
複合化したから、シリンダヘッド取付穴周辺部の硬さお
よび耐摩耗性を増大させることができ、またシリンダヘ
ッド取イ1穴周辺部の熱膨張率をシリンダヘッドポルト
の材質に合わせて変えることができるため、シリンダヘ
ッドボルト座面のへたり量を著しく少なくすることが可
能であり、シリンダヘッドの温度上昇時にシリンダヘッ
ドポルトの締付は力が大きく増大するのを防ぐことがで
き、長期の使用において集中応力によって疲労破壊やは
くりが生ずるのを防止することが可能であり、シリンダ
ヘッドとシリンダブロックとの間で燃焼ガスもれが発生
するのを防ぐことができ、エンジンの性能を長時間にわ
たって良好に維持することができるという著大なる効果
が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図はシリンダヘッドの底面説明図、第2図はシリン
ダブロックの部分平面図、第3図はシリンダブロックに
シリンダヘッドを固定した状態を示す部分断面図、第4
図および第5図はこの発明の実施例1において使用した
セラミックス繊維成形体の斜視図および前記繊維成形体
を複合化したシリンダヘッドをシリンダブロックに固定
した状態の部分断面説明図、第6図は第5図のシリンダ
ヘッドのセラミックス#l!維複合化部分の金属組織を
示す顕微鏡写真、第7図および第8図はこの発明の実施
例2において使用したセラミックス繊維成形体の斜視図
および前記繊維成形体を複合化したシリンダヘッドをシ
リンダブロックに固定した状態の部分断面説明図、第9
図および第10図は各々比較例1および2において製作
したシリンダヘッドをシリンダブロックに固定した状態
を示す部分断面説明図、第11図(a)(b)(c)は
評価試験において各々熱膨張率、ボルト座面の硬さおよ
び座面へたり量を測定した結果を示すグラフである。 1・・・シリンダヘッド、 2・・・シリンダヘッド取付穴、 3・・・シリンダブロック、 5・・・シリンダヘットボルト、 10・・・シリンダヘッド取イ1穴周辺部、11.12
・・・繊維成形体。 特許出願人 日産自動車株式会社 代理人弁理士 小 塩 豐 第1図 第2図 第3図 94図 第5図 第i1図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)シリンダヘッド取付穴を備えたシリンダヘッドに
    おいて、前記シリンダヘッド取付穴の周辺部全域にセラ
    ミックスta維を複合化したことを特徴とするシリンダ
    ヘッド。
JP6319084A 1984-04-02 1984-04-02 シリンダヘツド Pending JPS60209648A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP6319084A JPS60209648A (ja) 1984-04-02 1984-04-02 シリンダヘツド

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP6319084A JPS60209648A (ja) 1984-04-02 1984-04-02 シリンダヘツド

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPS60209648A true JPS60209648A (ja) 1985-10-22

Family

ID=13222058

Family Applications (1)

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JP6319084A Pending JPS60209648A (ja) 1984-04-02 1984-04-02 シリンダヘツド

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JP (1) JPS60209648A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0246484A2 (de) * 1986-05-16 1987-11-25 Audi Ag Verschraubung für den Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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