JPS6030421A - 内燃機関の副室断熱体 - Google Patents
内燃機関の副室断熱体Info
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- JPS6030421A JPS6030421A JP58139923A JP13992383A JPS6030421A JP S6030421 A JPS6030421 A JP S6030421A JP 58139923 A JP58139923 A JP 58139923A JP 13992383 A JP13992383 A JP 13992383A JP S6030421 A JPS6030421 A JP S6030421A
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- Japan
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- chamber
- heat
- sintered body
- metal
- thermal expansion
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- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B19/00—Engines characterised by precombustion chambers
- F02B19/16—Chamber shapes or constructions not specific to sub-groups F02B19/02 - F02B19/10
- F02B19/165—The shape or construction of the pre-combustion chambers is specially adapted to be formed, at least in part, of ceramic material
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Combustion Methods 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】
本発明は内燃機関の副室に用いる断熱体に関する。
部分安定化ジルコニア焼結体（以下ｒｐｓｚ焼結体」と
略称）は準安定相である正方品ジルコニアを焼結体中に
残留させることによって高強度かつ高靭性を有する材料
となることが知られており、構造材料として注目されて
いる。加えてＰＳＺ焼結体は、これと同程度の強度及び
靭性を有する窒化珪素焼結体と比べて格段に優れた断熱
性を備えている。そこで、これをディーゼルエンジンの
副室に断熱材として用いることによってエンジンの燃焼
効率を高めようとする試みがなされている。
略称）は準安定相である正方品ジルコニアを焼結体中に
残留させることによって高強度かつ高靭性を有する材料
となることが知られており、構造材料として注目されて
いる。加えてＰＳＺ焼結体は、これと同程度の強度及び
靭性を有する窒化珪素焼結体と比べて格段に優れた断熱
性を備えている。そこで、これをディーゼルエンジンの
副室に断熱材として用いることによってエンジンの燃焼
効率を高めようとする試みがなされている。
しかしながらＰＳＺ焼結体は２００℃及至３００℃の温
度範囲で前記正方晶が単斜晶に転移する性質を有してお
り、この転移現象によって強度劣化を起こし、耐久性を
損なっているので、未だディーゼルエンジンの燃焼室等
のエンジン部品としては実用化されるに至っていない。
度範囲で前記正方晶が単斜晶に転移する性質を有してお
り、この転移現象によって強度劣化を起こし、耐久性を
損なっているので、未だディーゼルエンジンの燃焼室等
のエンジン部品としては実用化されるに至っていない。
一般に容器の内容を加熱又は保温することによって容器
の内外に温度差が生じると、内壁側に圧縮応力、外壁側
に引張り応力が働くことは周知であるが、発明者等は鋭
意検討の結果、焼結体中の温度分布の中で上記転移現象
が生じる危険温度領域を圧縮応力場の中に存在せしめる
ように断熱条件を設定することによって、外壁側に働く
引張り応力が弱まり、Ｐ・Ｓｚ焼結体の断熱材としての
耐久性が向上することを見出した。
の内外に温度差が生じると、内壁側に圧縮応力、外壁側
に引張り応力が働くことは周知であるが、発明者等は鋭
意検討の結果、焼結体中の温度分布の中で上記転移現象
が生じる危険温度領域を圧縮応力場の中に存在せしめる
ように断熱条件を設定することによって、外壁側に働く
引張り応力が弱まり、Ｐ・Ｓｚ焼結体の断熱材としての
耐久性が向上することを見出した。
発明者等は上記の知見にもとづいて、特願昭５８−９３
２１３号発明ｒ部分安定化ジルコニア焼結体を用いた断
熱構造」において ［部分安定化ジルコニア焼結体からなる略１円筒又は球
殻形状の中空容器の内容を加熱又は保温する構造におい
て、該中空容器の温度が２００℃以上である部分に働（
円周応力が１ ｋｇ／Ｍ以上４００ｋｇ ／ ｔ：以下
の圧縮応力となっていることを特徴とする部分安定化ジ
ルコニア焼結体を用いた断熱構造。」 を提案し、更に昭和５８年６月１０日付で、ＰＳＺ焼結
体の外周に金属を鋳造成形することによって、ＰＳＺ焼
結体からなる断熱体の内燃機関等機械部品への利用を可
能にする発明［セラミックスと金属との複合体」を出願
した。
２１３号発明ｒ部分安定化ジルコニア焼結体を用いた断
熱構造」において ［部分安定化ジルコニア焼結体からなる略１円筒又は球
殻形状の中空容器の内容を加熱又は保温する構造におい
て、該中空容器の温度が２００℃以上である部分に働（
円周応力が１ ｋｇ／Ｍ以上４００ｋｇ ／ ｔ：以下
の圧縮応力となっていることを特徴とする部分安定化ジ
ルコニア焼結体を用いた断熱構造。」 を提案し、更に昭和５８年６月１０日付で、ＰＳＺ焼結
体の外周に金属を鋳造成形することによって、ＰＳＺ焼
結体からなる断熱体の内燃機関等機械部品への利用を可
能にする発明［セラミックスと金属との複合体」を出願
した。
本発明は上記各発明の技術思想を応用し、前記エンジン
の燃焼効率の改善と副室口金の耐溶損性の向上とを目的
とするもので、その要旨とするところは部分安定化ジル
コニア焼結体からなる釣鐘状中空体の外周に常温以上７
００℃以下の温度範囲で常に該部分安定化ジルコニア焼
結体の熱膨張係数より太きく１７Ｘ１０ ／”Ｃより小
さい熱膨張係数を有する金属を鋳造成形してなる副室内
壁断熱体と該副室内壁断熱体の噴孔側開口端面にロウ付
は固着されている耐熱合金からなる副室口金とで構成さ
れる内燃機関の副室断熱体に存する。
の燃焼効率の改善と副室口金の耐溶損性の向上とを目的
とするもので、その要旨とするところは部分安定化ジル
コニア焼結体からなる釣鐘状中空体の外周に常温以上７
００℃以下の温度範囲で常に該部分安定化ジルコニア焼
結体の熱膨張係数より太きく１７Ｘ１０ ／”Ｃより小
さい熱膨張係数を有する金属を鋳造成形してなる副室内
壁断熱体と該副室内壁断熱体の噴孔側開口端面にロウ付
は固着されている耐熱合金からなる副室口金とで構成さ
れる内燃機関の副室断熱体に存する。
以下図面にもとづいて説明する。
第１図は本発明副室断熱体の一実施例を示す断面図であ
る。ｐｓｚ焼結体からなる釣鐘状中空体１の外周に金属
２が鋳造成形され、頭部にはグロープラグ及び燃料噴射
ノズルを挿入する孔３が形成され、副室内壁断熱体４と
し、副室内壁断熱体４の開口端面５には噴孔６を有する
副室口金７がロウ付は固着されている。
る。ｐｓｚ焼結体からなる釣鐘状中空体１の外周に金属
２が鋳造成形され、頭部にはグロープラグ及び燃料噴射
ノズルを挿入する孔３が形成され、副室内壁断熱体４と
し、副室内壁断熱体４の開口端面５には噴孔６を有する
副室口金７がロウ付は固着されている。
本発明副室断熱体を製造するに際し、常温〜７００℃の
温度範囲で前記範囲の熱膨張係数を有する鋳造合金を使
用する理由を述べる。
温度範囲で前記範囲の熱膨張係数を有する鋳造合金を使
用する理由を述べる。
すなわち、本発明副室断熱体は、金属とセラミックスと
の複合体からなるものであるが、単に複合体と称するも
のであっても焼バメによって製造する場合は本発明にお
ける鋳造成形と異なり、通常加熱膨張した金属部品の中
に室温のセラミック部品を嵌合するので、セラミックス
と金属との熱膨張係数の差が大きくなくてもセラミック
スに圧縮応力を加えることは容易である。これに対し、
鋳造成形によって複合体を鋳造する場合は、金属注湯後
晒時に金属とセラミックスとが同温度になるので、上記
温度範囲でセラミックスの熱膨張係数より小さい熱膨張
係数を有する金属で鋳造すると圧縮応力が加わらない。
の複合体からなるものであるが、単に複合体と称するも
のであっても焼バメによって製造する場合は本発明にお
ける鋳造成形と異なり、通常加熱膨張した金属部品の中
に室温のセラミック部品を嵌合するので、セラミックス
と金属との熱膨張係数の差が大きくなくてもセラミック
スに圧縮応力を加えることは容易である。これに対し、
鋳造成形によって複合体を鋳造する場合は、金属注湯後
晒時に金属とセラミックスとが同温度になるので、上記
温度範囲でセラミックスの熱膨張係数より小さい熱膨張
係数を有する金属で鋳造すると圧縮応力が加わらない。
他方、本発明は内燃機関の副室断熱体を対象としている
ので、その肉厚は釣鐘状中空体の内径の１／１０〜３／
１０としなければならないが、１７Ｘ１０ ／℃を超え
る熱膨張係数を有する金属を用いてｐｓｚ焼結体を鋳ぐ
るむと上記の肉厚においては冷却時に生じる過大な圧縮
による剪断力によりｐｓｚ焼結体が破壊するので、上記
温度範囲でＰＳｚ焼結体のそれより太きく１７ｘｌＯ／
’Ｃ以下の鋳造合金を使用しなければならない。
ので、その肉厚は釣鐘状中空体の内径の１／１０〜３／
１０としなければならないが、１７Ｘ１０ ／℃を超え
る熱膨張係数を有する金属を用いてｐｓｚ焼結体を鋳ぐ
るむと上記の肉厚においては冷却時に生じる過大な圧縮
による剪断力によりｐｓｚ焼結体が破壊するので、上記
温度範囲でＰＳｚ焼結体のそれより太きく１７ｘｌＯ／
’Ｃ以下の鋳造合金を使用しなければならない。
但し、従来の副室断熱体のようにグロープラグと燃料噴
射ノズルとをそれぞれ相異なる二つの孔に挿入するよう
な形状の場合は、孔間部の強度が特に弱くなるので、上
記範囲内であっても比較的大きい熱膨張係数を有する金
属を用いて鋳造する場合は、第１図に示す如くグロープ
ラグと燃料噴射ノズルとを一つの孔に挿入する形状に副
室内壁断熱体を製作するのが望ましい。
射ノズルとをそれぞれ相異なる二つの孔に挿入するよう
な形状の場合は、孔間部の強度が特に弱くなるので、上
記範囲内であっても比較的大きい熱膨張係数を有する金
属を用いて鋳造する場合は、第１図に示す如くグロープ
ラグと燃料噴射ノズルとを一つの孔に挿入する形状に副
室内壁断熱体を製作するのが望ましい。
本発明副室断熱体において、副室内壁断熱体４の開口端
面５に鋳造金属と異なる金属からなる副室口金７をロウ
付は固着する理由は、鋳造成形に使用する金属の場合は
前述の如く熱膨張係数を考慮しなければならないうえに
湯流れ、濡れ性等の鋳造性をも考慮して選定しなければ
ならないが、副室口金７に使用する金属の場合に特に考
慮しなければならないのは口金部分が高温状態にある主
燃焼室と連接している故に耐熱性であるからである。使
用する耐熱合金としては、オーステナイト系５ＵＨ３１
ｍ、同Ｓ Ｕ Ｈ３１０Ｗｌ−Ｎ ｉ 基合金Ｎｉ＋ａ
ｏｎｉｃ ８０ Ａ、、ｋ ２ Ｃｒ系ＴＡＦ［などが
ある。
面５に鋳造金属と異なる金属からなる副室口金７をロウ
付は固着する理由は、鋳造成形に使用する金属の場合は
前述の如く熱膨張係数を考慮しなければならないうえに
湯流れ、濡れ性等の鋳造性をも考慮して選定しなければ
ならないが、副室口金７に使用する金属の場合に特に考
慮しなければならないのは口金部分が高温状態にある主
燃焼室と連接している故に耐熱性であるからである。使
用する耐熱合金としては、オーステナイト系５ＵＨ３１
ｍ、同Ｓ Ｕ Ｈ３１０Ｗｌ−Ｎ ｉ 基合金Ｎｉ＋ａ
ｏｎｉｃ ８０ Ａ、、ｋ ２ Ｃｒ系ＴＡＦ［などが
ある。
本発明副室断熱体に用いるｐｓｚ焼結体の具体的組成に
ついては特に限定する必要はないが、安定化剤としての
Ｙ２Ｏ３の含有量が３．５ ａｎｏ１％を超えるものは
強度劣化の最大原因である転移現象を生じる正方晶が圧
縮応力の大小にかかわらず比較的安定に存在するので、
本発明はＹ２Ｏ，含有１１３．５ ｍｏ１％以下の主と
して正方晶からなるＰＳ２焼結体を用いた場合に最も効
果的である。
ついては特に限定する必要はないが、安定化剤としての
Ｙ２Ｏ３の含有量が３．５ ａｎｏ１％を超えるものは
強度劣化の最大原因である転移現象を生じる正方晶が圧
縮応力の大小にかかわらず比較的安定に存在するので、
本発明はＹ２Ｏ，含有１１３．５ ｍｏ１％以下の主と
して正方晶からなるＰＳ２焼結体を用いた場合に最も効
果的である。
次に第１図に示した副室断熱体の製作工程の一例を述べ
る。
る。
先ず、ラバープレス成形後に焼成して得られたＹ２Ｏ３
含有量３ ＋ｇｏ１％のｐｓｚ焼結体からなる釣鐘状中
空体１の内部８、孔３及び開口部に水ガラスを粘結剤と
して含有するジルコン砂を詰め込んで中子形状とし、釣
鐘状中空体ｌの外周にワックスを金属２と同一形状とな
るように溶着させ、更にその外周のワックス熔出口且つ
金属注湯口となる一部分を除く全面にジルコン砂とエチ
ルシリケートの混合溶液をコーティングした後、８０メ
ソシユの粗い砂をサンディングした。このコーティング
とサンディングを５回繰返した後、１００℃の大気中で
ワックスを熔かし出し、次いで１２００℃の大気中で焼
成することによって鋳型を製作した。前記注湯口より鋳
型の中に温度１４５０℃の溶融モネル合金を流し込み、
放冷後、鋳型を取り除き、中子を１５０℃のＮａＯＨ熔
液で熔かし出すことによって副室内壁断熱体４を製作し
た。
含有量３ ＋ｇｏ１％のｐｓｚ焼結体からなる釣鐘状中
空体１の内部８、孔３及び開口部に水ガラスを粘結剤と
して含有するジルコン砂を詰め込んで中子形状とし、釣
鐘状中空体ｌの外周にワックスを金属２と同一形状とな
るように溶着させ、更にその外周のワックス熔出口且つ
金属注湯口となる一部分を除く全面にジルコン砂とエチ
ルシリケートの混合溶液をコーティングした後、８０メ
ソシユの粗い砂をサンディングした。このコーティング
とサンディングを５回繰返した後、１００℃の大気中で
ワックスを熔かし出し、次いで１２００℃の大気中で焼
成することによって鋳型を製作した。前記注湯口より鋳
型の中に温度１４５０℃の溶融モネル合金を流し込み、
放冷後、鋳型を取り除き、中子を１５０℃のＮａＯＨ熔
液で熔かし出すことによって副室内壁断熱体４を製作し
た。
別途、上記ワックスを副室口金７と同一形状となるよう
に成形し、噴孔部にジルコン砂を詰め込み、副室内壁断
熱体４を製作した場合と同様にコーティングとサンディ
ングを繰り返した後、ワックスを熔かし出し、大気中１
２００℃で焼成することによって鋳型を製作し、注湯口
より温度１５５０℃の溶融Ｎｉｍｏｎｉｃ ８０ Ａ合
金を流し込み、放冷後、鋳型及び中子を除去することに
よって副室口金７を製作した。得られた副室口金７を上
記副室内壁断熱体４の開口端面５に８００℃水素雰囲気
連続炉中で共晶銀ローにてロウ付は固着することによっ
て第１図に示す副室断熱体を得ることができた。この様
にして尋られた副室断熱体を口金部外周を圧入する形で
ディーゼルエンジンのシリンダヘッドに装着した後、耐
久試験をおこなった。耐久試験は、最大負荷で３分間運
転した後、エンジン停止し、冷却水を常温の水に入れ替
えて３分間冷却するサイクルを３０００回繰り返すこ、
とによっておこなった。試験後、副室内壁断熱体４、副
室口金７及びロウ付は固着部を開べた処、何等異状無か
った。
に成形し、噴孔部にジルコン砂を詰め込み、副室内壁断
熱体４を製作した場合と同様にコーティングとサンディ
ングを繰り返した後、ワックスを熔かし出し、大気中１
２００℃で焼成することによって鋳型を製作し、注湯口
より温度１５５０℃の溶融Ｎｉｍｏｎｉｃ ８０ Ａ合
金を流し込み、放冷後、鋳型及び中子を除去することに
よって副室口金７を製作した。得られた副室口金７を上
記副室内壁断熱体４の開口端面５に８００℃水素雰囲気
連続炉中で共晶銀ローにてロウ付は固着することによっ
て第１図に示す副室断熱体を得ることができた。この様
にして尋られた副室断熱体を口金部外周を圧入する形で
ディーゼルエンジンのシリンダヘッドに装着した後、耐
久試験をおこなった。耐久試験は、最大負荷で３分間運
転した後、エンジン停止し、冷却水を常温の水に入れ替
えて３分間冷却するサイクルを３０００回繰り返すこ、
とによっておこなった。試験後、副室内壁断熱体４、副
室口金７及びロウ付は固着部を開べた処、何等異状無か
った。
以上のように本発明副室断熱体は、ｐｓｚ焼結体からな
る釣鐘状中空体の外周に金属を鋳造成形したものに、耐
熱合金からなる副室口金をロウ付り固着したものである
ことから、機械的強度、断熱性、耐熱性及び耐久性に優
れており、低温始動時のエンジンの吹上かり時間の迅速
化やアイドル時の騒音低減等の断熱効果が顕著である。
る釣鐘状中空体の外周に金属を鋳造成形したものに、耐
熱合金からなる副室口金をロウ付り固着したものである
ことから、機械的強度、断熱性、耐熱性及び耐久性に優
れており、低温始動時のエンジンの吹上かり時間の迅速
化やアイドル時の騒音低減等の断熱効果が顕著である。
第１図は本発明副室断熱体の一実施例を示す断面図であ
る。 １・・・・・・釣鐘状中空体、２・・・・・・金属、４
・・・・・・副室内壁断熱体、５・・・・・・開口端面
、６・・・・・・噴孔、７・・・・・・口金第１図
る。 １・・・・・・釣鐘状中空体、２・・・・・・金属、４
・・・・・・副室内壁断熱体、５・・・・・・開口端面
、６・・・・・・噴孔、７・・・・・・口金第１図
Claims (1)
- 部分安定化ジルコニア焼結体からなる釣鐘状中空体の外
周に常温以上７００℃以下の温度範囲で常に該部分安定
化ジルコニア焼結体の熱膨張係数より太きく１７Ｘ１０
−６／℃より小さい熱膨張係数を有する金属を鋳造成形
してなる副室内壁断熱体と該副室内壁断熱体の噴孔側開
口端面にロウ付は固着されている耐熱合金からなる副室
口金とで構成される内燃機関の副室断熱体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58139923A JPS6030421A (ja) | 1983-07-29 | 1983-07-29 | 内燃機関の副室断熱体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58139923A JPS6030421A (ja) | 1983-07-29 | 1983-07-29 | 内燃機関の副室断熱体 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6030421A true JPS6030421A (ja) | 1985-02-16 |
| JPH0310004B2 JPH0310004B2 (ja) | 1991-02-12 |
Family
ID=15256803
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58139923A Granted JPS6030421A (ja) | 1983-07-29 | 1983-07-29 | 内燃機関の副室断熱体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6030421A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5010861A (en) * | 1989-08-10 | 1991-04-30 | Isuzu Motors Limited | Heat-insulating structure of swirl chamber and production method thereof |
| US5014664A (en) * | 1989-07-27 | 1991-05-14 | Isuzu Motors Limited | Heat-insulating structure of swirl chamber |
| US5065714A (en) * | 1989-07-27 | 1991-11-19 | Isuzu Motors Limited | Heat-insulating structure of swirl chamber and its production method |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5477802U (ja) * | 1977-11-14 | 1979-06-02 | ||
| JPS5768515A (en) * | 1980-10-17 | 1982-04-26 | Toyota Motor Corp | Whirl chamber port unit for whirl chamber type diesel engine |
-
1983
- 1983-07-29 JP JP58139923A patent/JPS6030421A/ja active Granted
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5477802U (ja) * | 1977-11-14 | 1979-06-02 | ||
| JPS5768515A (en) * | 1980-10-17 | 1982-04-26 | Toyota Motor Corp | Whirl chamber port unit for whirl chamber type diesel engine |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5014664A (en) * | 1989-07-27 | 1991-05-14 | Isuzu Motors Limited | Heat-insulating structure of swirl chamber |
| US5065714A (en) * | 1989-07-27 | 1991-11-19 | Isuzu Motors Limited | Heat-insulating structure of swirl chamber and its production method |
| US5010861A (en) * | 1989-08-10 | 1991-04-30 | Isuzu Motors Limited | Heat-insulating structure of swirl chamber and production method thereof |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0310004B2 (ja) | 1991-02-12 |
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