JPS61268850A - 燃焼室の断熱壁構造 - Google Patents
燃焼室の断熱壁構造Info
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- JPS61268850A JPS61268850A JP60109346A JP10934685A JPS61268850A JP S61268850 A JPS61268850 A JP S61268850A JP 60109346 A JP60109346 A JP 60109346A JP 10934685 A JP10934685 A JP 10934685A JP S61268850 A JPS61268850 A JP S61268850A
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- ceramic
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- heat insulating
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- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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- F02F3/00—Pistons
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- F05C—INDEXING SCHEME RELATING TO MATERIALS, MATERIAL PROPERTIES OR MATERIAL CHARACTERISTICS FOR MACHINES, ENGINES OR PUMPS OTHER THAN NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES
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- Combustion & Propulsion (AREA)
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- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Cylinder Crankcases Of Internal Combustion Engines (AREA)
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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］
本発明は熱機関などの断熱壁構造に関するものである。
［従来の技術］
従来断熱材としてセラミックスを利用することは内燃機
関の燃焼室などにもすでに数多く提案されている。しか
し、従来の技術では、セラミックスを燃焼室の壁部に直
接溶射するかまたは矛め焼成してなる緻密な組織をもつ
セラミックス断熱材を燃焼室の壁部に適当な手段により
結合しているにすぎない。このような全体が緻密なセラ
ミックス断熱材を用いたものでは、断熱度はほぼ金属の
３分の１ないし１０分の１程度であり、断熱度だけにつ
いて見れば、ステンレス鋼と比べてもあまり顕著な効果
は期待できない。
関の燃焼室などにもすでに数多く提案されている。しか
し、従来の技術では、セラミックスを燃焼室の壁部に直
接溶射するかまたは矛め焼成してなる緻密な組織をもつ
セラミックス断熱材を燃焼室の壁部に適当な手段により
結合しているにすぎない。このような全体が緻密なセラ
ミックス断熱材を用いたものでは、断熱度はほぼ金属の
３分の１ないし１０分の１程度であり、断熱度だけにつ
いて見れば、ステンレス鋼と比べてもあまり顕著な効果
は期待できない。
断熱材の断熱度を向上するためには、気孔率を高めるこ
とが効果的である。この気孔率の高いセラミックス断熱
材の製造方法として、例えば発泡ウレタンにセラミック
ス粉末と水の混合物を吸い込ませ、これを乾燦した後に
焼成し、この段階で発泡ウレタンを焼失させて多孔質で
気孔を有する所定形状の発泡セラミックスを形成する方
法が知られている。この方法によれば気孔率が９５％程
度のスポンジ状の発泡セラミックスが製造可能であり、
強度上もかなり高いものが得られる。厚さｊｍｍの発泡
セラミックスは、厚さ１０〜２５ｍｍく形状により異な
る）の緻密なセラミックスに相当する断熱度を有する。
とが効果的である。この気孔率の高いセラミックス断熱
材の製造方法として、例えば発泡ウレタンにセラミック
ス粉末と水の混合物を吸い込ませ、これを乾燦した後に
焼成し、この段階で発泡ウレタンを焼失させて多孔質で
気孔を有する所定形状の発泡セラミックスを形成する方
法が知られている。この方法によれば気孔率が９５％程
度のスポンジ状の発泡セラミックスが製造可能であり、
強度上もかなり高いものが得られる。厚さｊｍｍの発泡
セラミックスは、厚さ１０〜２５ｍｍく形状により異な
る）の緻密なセラミックスに相当する断熱度を有する。
ただ、この発泡セラミックスは独立気孔のものでなく通
気性を有するので、これを内燃機関の燃焼室などの壁部
へ接合しても燃焼ガスが母材へ吹き央け、断熱効果は全
く期待できない。
気性を有するので、これを内燃機関の燃焼室などの壁部
へ接合しても燃焼ガスが母材へ吹き央け、断熱効果は全
く期待できない。
そこで、断熱すべき壁面に金属溶射層を形成し、さらに
この表面に金属とセラミックスからなる多孔質の溶射層
を形成し、さらに多孔質溶射層の表面に緻密なセラミッ
クス溶射層を設けたものが特開昭５８−１５７４２号公
報に提案されているが、母材に３層に分けて溶射層を形
成することは工程が複雑になり、組織構造が均一で寸法
精度の高いものを得ることは困難である。
この表面に金属とセラミックスからなる多孔質の溶射層
を形成し、さらに多孔質溶射層の表面に緻密なセラミッ
クス溶射層を設けたものが特開昭５８−１５７４２号公
報に提案されているが、母材に３層に分けて溶射層を形
成することは工程が複雑になり、組織構造が均一で寸法
精度の高いものを得ることは困難である。
また、原理的には発泡セラミックスの表面に薄い緻密な
セラミックス箔を接着することも考えられるが、燃焼室
のように壁面が単純な平面でない場合には、壁面に対応
した寸法精度の高いセラミックス箔を成形することはさ
らに困難である。
セラミックス箔を接着することも考えられるが、燃焼室
のように壁面が単純な平面でない場合には、壁面に対応
した寸法精度の高いセラミックス箔を成形することはさ
らに困難である。
［発明が解決しようとする問題点］
本発明の目的は、発泡セラミックスの気孔を表面から薄
いセラミック層により閉鎖することにより断熱度を向上
させると同時に、どのような形状にも高い寸法精度が容
易に得られる断熱壁構造を提供することにある。
いセラミック層により閉鎖することにより断熱度を向上
させると同時に、どのような形状にも高い寸法精度が容
易に得られる断熱壁構造を提供することにある。
［問題を解決するための手段］
上記目的を達成するために、本発明の構成ハ壁部に接着
した発泡セラミックスの表面にセラミックス粉末溶射層
を形成し、該セラミックス粉末溶射層の表面にセラミッ
クスを塗布してなるコーティング層を形成したものであ
る。
した発泡セラミックスの表面にセラミックス粉末溶射層
を形成し、該セラミックス粉末溶射層の表面にセラミッ
クスを塗布してなるコーティング層を形成したものであ
る。
［作用］
予め発泡セラミックスを断熱すべき壁部に接着剤などに
より結合し、この発泡セラミックスの表面にセラミック
ス粉末を溶射して気孔を閉鎖し、その後に溶射層の表面
にセうミックスコーテイング材を塗布してコーティング
層を形成するものであるから、セラミックスコーテイン
グ材が気孔の内部へ浸透しないようにコーティングを行
うことができ、これにより外表面が平滑で薄いコーティ
ング層により覆われた気孔を有る、断熱度が高く熱容伽
の小さい断熱壁が形成される。寸法精度はセラミックス
コーテイング材の塗布量を加減することにより確保され
る。
より結合し、この発泡セラミックスの表面にセラミック
ス粉末を溶射して気孔を閉鎖し、その後に溶射層の表面
にセうミックスコーテイング材を塗布してコーティング
層を形成するものであるから、セラミックスコーテイン
グ材が気孔の内部へ浸透しないようにコーティングを行
うことができ、これにより外表面が平滑で薄いコーティ
ング層により覆われた気孔を有る、断熱度が高く熱容伽
の小さい断熱壁が形成される。寸法精度はセラミックス
コーテイング材の塗布量を加減することにより確保され
る。
［発明の実施例］
本発明を実施例に基づいて説明する。第２図はディーゼ
ル機関のピストン２の断熱壁構造の実施例を示す。ピス
トン２の上面３の中央にはくぼみ４が設けられ、このく
ぼみ４の内部で噴射された燃料が着火されるようになっ
ている。燃焼ガスに晒される壁面すなわち上面３および
くぼみ４の表面に本発明によるセラミックスからなる断
熱材１２が結合され、ピストン２への熱伝達が抑えられ
るように構成される。
ル機関のピストン２の断熱壁構造の実施例を示す。ピス
トン２の上面３の中央にはくぼみ４が設けられ、このく
ぼみ４の内部で噴射された燃料が着火されるようになっ
ている。燃焼ガスに晒される壁面すなわち上面３および
くぼみ４の表面に本発明によるセラミックスからなる断
熱材１２が結合され、ピストン２への熱伝達が抑えられ
るように構成される。
第１図に示すように、断熱材１２は接着剤１６をもって
ピストン２の壁面に接着される発泡セラミックス１３と
、この表面にセラミックス粉末を溶射して形成されるセ
ラミックス溶射Ｆｍ１４と、この溶射１１１４の表面に
セラミックス、コーテイング材を塗布して形成されるコ
ーティング層１５とから構成される。
ピストン２の壁面に接着される発泡セラミックス１３と
、この表面にセラミックス粉末を溶射して形成されるセ
ラミックス溶射Ｆｍ１４と、この溶射１１１４の表面に
セラミックス、コーテイング材を塗布して形成されるコ
ーティング層１５とから構成される。
発泡セラミックス１３は、例えばウレタンなどの発泡樹
脂を予めピストン２の上面３およびくぼみ４に対応した
形状に成形し、この発泡樹脂の気孔の内部へセラミック
ス粉末と水との混合物を浸潤させ、乾燥してから焼成し
て発泡樹脂を焼失させて製造される； 第３図に示すように、発泡セラミックス１３は連続した
気孔を備えているので、燃媒体が壁部の母材へ吹ぎ抜け
るのを防止するために、発泡セラミックス１３の表面１
３ａに直接セラミックスコーテイング材を塗布すると、
第゛５図に示すように気孔１７の内部へセラミックスコ
ーテイング材が吸収され、コーティング層１５の厚さが
不均一なものとなる。つまり、セラミックスコーテイン
グ材への侵入の度合によりコーティング層１５の表面に
凹凸が生じ、表面精度の高いものが得られない。
脂を予めピストン２の上面３およびくぼみ４に対応した
形状に成形し、この発泡樹脂の気孔の内部へセラミック
ス粉末と水との混合物を浸潤させ、乾燥してから焼成し
て発泡樹脂を焼失させて製造される； 第３図に示すように、発泡セラミックス１３は連続した
気孔を備えているので、燃媒体が壁部の母材へ吹ぎ抜け
るのを防止するために、発泡セラミックス１３の表面１
３ａに直接セラミックスコーテイング材を塗布すると、
第゛５図に示すように気孔１７の内部へセラミックスコ
ーテイング材が吸収され、コーティング層１５の厚さが
不均一なものとなる。つまり、セラミックスコーテイン
グ材への侵入の度合によりコーティング層１５の表面に
凹凸が生じ、表面精度の高いものが得られない。
また、発泡セラミックス自体もその厚さについて寸法精
度の高いものを得ることが困難である。
度の高いものを得ることが困難である。
例えば、内燃機関用ピストンの場合はピストンピン中心
とピストン冠面との軸方向寸法公差は±３０〜５０μｍ
程度に規定されているが、発泡セラミックスの精度は±
０．２ｍｍ程度が限界である。
とピストン冠面との軸方向寸法公差は±３０〜５０μｍ
程度に規定されているが、発泡セラミックスの精度は±
０．２ｍｍ程度が限界である。
本発明ではまず断熱壁例えばピストン２の上面３および
くぼみ４の表面にならって所定の形状に成形された発泡
セラミックス１３をピストン２に接着剤１６をもって接
着したうえで寸法りを確認し、この表面１３ａに第４図
に示すようにセラミックス粉末を溶射して溶ＩＷＪ１４
を形成する。この溶射１１１４により発泡セラミックス
１３の気孔の表面がほぼ閉鎖される。セラミックス粉末
の粒度を気孔の大きさにより選択することにより、最小
限の層厚で気孔を閉鎖することができる。この場合に、
溶射量を加減し所定の寸法とする。したがって、溶射層
１４の表面１４ａにセラミックスコーテイング材を塗布
すれば、このセラミックスコーテイング材が気孔１７の
内部へ侵入することはなく、第１図に示ずように溶射層
１４の表面１４ａに厚さが均一な薄いコーティング層１
５が形成される。
くぼみ４の表面にならって所定の形状に成形された発泡
セラミックス１３をピストン２に接着剤１６をもって接
着したうえで寸法りを確認し、この表面１３ａに第４図
に示すようにセラミックス粉末を溶射して溶ＩＷＪ１４
を形成する。この溶射１１１４により発泡セラミックス
１３の気孔の表面がほぼ閉鎖される。セラミックス粉末
の粒度を気孔の大きさにより選択することにより、最小
限の層厚で気孔を閉鎖することができる。この場合に、
溶射量を加減し所定の寸法とする。したがって、溶射層
１４の表面１４ａにセラミックスコーテイング材を塗布
すれば、このセラミックスコーテイング材が気孔１７の
内部へ侵入することはなく、第１図に示ずように溶射層
１４の表面１４ａに厚さが均一な薄いコーティング層１
５が形成される。
このコーティング層１５は±５μｍ程度の精度に仕上げ
ることができるから、ピストン２のピストンピンの中心
Ｏとコーティング１１１５の表面１５ａとの寸法ｈ（第
２図）は、コーティング１１１５の厚さすなわちセラミ
ックスコーテイング材の塗布量によって加減し、寸法精
度を規定の公差（一般に±１５〜５０μｍ）に仕上げる
ことができ、表面１５ａに何ら機械加工を施す必要がな
い。
ることができるから、ピストン２のピストンピンの中心
Ｏとコーティング１１１５の表面１５ａとの寸法ｈ（第
２図）は、コーティング１１１５の厚さすなわちセラミ
ックスコーテイング材の塗布量によって加減し、寸法精
度を規定の公差（一般に±１５〜５０μｍ）に仕上げる
ことができ、表面１５ａに何ら機械加工を施す必要がな
い。
使用されるセラミックスとしてはジルコニアなどが適当
であり、表面のセラミックスコーティング１１５は耐熱
性１０００℃以上のセラミックス系塗料（シリカ、ジル
コニアなど）で形成され、その厚さは１５〜５０μｍ程
度である。発泡セラミックス１３の厚さは約２ｍｍであ
り、その気孔率は７０％以上である。
であり、表面のセラミックスコーティング１１５は耐熱
性１０００℃以上のセラミックス系塗料（シリカ、ジル
コニアなど）で形成され、その厚さは１５〜５０μｍ程
度である。発泡セラミックス１３の厚さは約２ｍｍであ
り、その気孔率は７０％以上である。
上述のように構成された断熱壁２は発泡セラミックス１
３の気孔１７が溶射層１４を介してほぼ閉鎖され、さら
に溶射層１４の表面１４ａにコーティング層１５を備え
たことにより均一な層圧と平滑な表面が得られるととも
に、燃焼ガスの発泡セラミックス１３の気孔１７への吹
き抜けが阻止され、気孔１７により断熱度が向上される
とともに断熱壁の熱容量が低減される。
３の気孔１７が溶射層１４を介してほぼ閉鎖され、さら
に溶射層１４の表面１４ａにコーティング層１５を備え
たことにより均一な層圧と平滑な表面が得られるととも
に、燃焼ガスの発泡セラミックス１３の気孔１７への吹
き抜けが阻止され、気孔１７により断熱度が向上される
とともに断熱壁の熱容量が低減される。
本発明による断熱壁をピストン２の冠面に備えれば、ピ
ストン２は燃焼ガスに晒される上面３およびくぼみ４が
気孔率の高い発泡セラミックス１３によって覆われると
ともに、この発泡セラミックス１３の表面に気孔１７を
閉鎖するセラミックス溶射層１４および緻密なセラミッ
クスのコーティング層１５が形成されるので、発泡セラ
ミックス１３の気孔１７への燃焼ガスの吹き抜けが阻止
されるとともに、この気孔１７の存在によってコーティ
ング層１５からピストン２の母材への熱伝達が抑えられ
る。
ストン２は燃焼ガスに晒される上面３およびくぼみ４が
気孔率の高い発泡セラミックス１３によって覆われると
ともに、この発泡セラミックス１３の表面に気孔１７を
閉鎖するセラミックス溶射層１４および緻密なセラミッ
クスのコーティング層１５が形成されるので、発泡セラ
ミックス１３の気孔１７への燃焼ガスの吹き抜けが阻止
されるとともに、この気孔１７の存在によってコーティ
ング層１５からピストン２の母材への熱伝達が抑えられ
る。
発泡セラミックス１３は気孔１７を有するので、緻密な
セラミックス材に比べて熱容量が非常に小さく、排気行
程の終了と同時にピストン２の燃焼ガスに晒される壁面
すなわらコーティング１ｉ１１５の表面温度が低下し、
続く吸入行程でシリシンダの内部へ吸入される吸気温度
の上昇が抑えられ、それだけ吸入効率が向上される。
セラミックス材に比べて熱容量が非常に小さく、排気行
程の終了と同時にピストン２の燃焼ガスに晒される壁面
すなわらコーティング１ｉ１１５の表面温度が低下し、
続く吸入行程でシリシンダの内部へ吸入される吸気温度
の上昇が抑えられ、それだけ吸入効率が向上される。
そして、発泡セラミックス断熱材の断熱効果により、燃
焼室からの熱放散を効果的に抑え、例えば過給機へ送ら
れる排気温度を大幅に上昇させ、過給機での熱回収を効
果的に行うことができる。
焼室からの熱放散を効果的に抑え、例えば過給機へ送ら
れる排気温度を大幅に上昇させ、過給機での熱回収を効
果的に行うことができる。
同時に、セラミックス断熱材の断熱効果により燃焼室を
区画する壁部の母材温度を下げ、その耐久性を維持する
ことができる。
区画する壁部の母材温度を下げ、その耐久性を維持する
ことができる。
［発明の効果］
本発明は上述のように、燃焼ガスに晒される壁面に多数
の気孔を有するスポンジ状の発泡セラミックスを結合す
るとと６に、この表面にセラミックス溶射層を設け、さ
らにセラミックスコーティング−を設けて、発泡セラミ
ックスの気孔をｒｒＵＩＡしたものであるから、コーテ
ィング層の層厚が従来例に比べて薄く、断熱材としての
寸法１８度の高いものが得やすく、熱容量が小さく断熱
度の優れた断熱壁が得られる。
の気孔を有するスポンジ状の発泡セラミックスを結合す
るとと６に、この表面にセラミックス溶射層を設け、さ
らにセラミックスコーティング−を設けて、発泡セラミ
ックスの気孔をｒｒＵＩＡしたものであるから、コーテ
ィング層の層厚が従来例に比べて薄く、断熱材としての
寸法１８度の高いものが得やすく、熱容量が小さく断熱
度の優れた断熱壁が得られる。
第１図は本発明に係る熱機関などの断熱ｒＪ！構造の断
面図、第２図は同断熱壁構造を備えたピストンの正面断
面図、第３図および第４図は同要部拡大図、第５図は発
泡セラミックスに直接コーティングを形成した場合の断
面図である。 １２：断熱材 １３：発泡セラミックス １４：セラミ
ックス溶射層 １５：セラミックスコーティング層 １
６二接普剤 １７：気孔 特許出願人 いすず自動車株式会社 代理人 弁理士 山水 俊夫 第１図 第２ｖ！Ｊ 第４図
面図、第２図は同断熱壁構造を備えたピストンの正面断
面図、第３図および第４図は同要部拡大図、第５図は発
泡セラミックスに直接コーティングを形成した場合の断
面図である。 １２：断熱材 １３：発泡セラミックス １４：セラミ
ックス溶射層 １５：セラミックスコーティング層 １
６二接普剤 １７：気孔 特許出願人 いすず自動車株式会社 代理人 弁理士 山水 俊夫 第１図 第２ｖ！Ｊ 第４図
Claims (1)
- 壁部に接着した発泡セラミックスの表面にセラミックス
粉末溶射層を形成し、該セラミックス粉末溶射層の表面
にセラミックスを塗布してなるコーティング層を形成し
たとを特徴とする熱機関などの断熱壁構造。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60109346A JPS61268850A (ja) | 1985-05-23 | 1985-05-23 | 燃焼室の断熱壁構造 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60109346A JPS61268850A (ja) | 1985-05-23 | 1985-05-23 | 燃焼室の断熱壁構造 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61268850A true JPS61268850A (ja) | 1986-11-28 |
| JPH0435620B2 JPH0435620B2 (ja) | 1992-06-11 |
Family
ID=14507894
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60109346A Granted JPS61268850A (ja) | 1985-05-23 | 1985-05-23 | 燃焼室の断熱壁構造 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61268850A (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001226759A (ja) * | 1999-10-01 | 2001-08-21 | General Electric Co <Ge> | 保護皮膜の表面を平滑化する方法 |
| US6929866B1 (en) * | 1998-11-16 | 2005-08-16 | Ultramet | Composite foam structures |
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-
1985
- 1985-05-23 JP JP60109346A patent/JPS61268850A/ja active Granted
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