JPS6142467A - デイ−ゼルエンジンの副燃焼室製造方法 - 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】 〈産業上の利用分野） 本発明は、複数個のセラミックピースに分割されたセラ
ミック中空体を鋳造合金中に鋳包んでディーゼルエンジ
ンの副燃焼室を製造する方法に関し、特に、セラミック
中空体を鋳包む際のセラミックピース相互間の位置ずれ
を防止する対策に関−１＝ づる。

〈従来の技拝ｊ） 従来より、−ノ゛イーゼルＴンジンの副燃焼室（！断熱
性に優れたセラミック中空体で形成づる場合、エンジン
の運転中に、セラミック中９１体の内面部と外面部との
熱膨張差ｒＪ　ｔラミック中空体とそれを外側から保持
Ｊる金属製の保持部材どの熱膨張差によりセラミック中
空体にクラックが発生づるのを防由Ｊるために、該セラ
ミック中空体を複数のセラミックピースに分割して、そ
の分割部分にて熱応力を分散緩和づるにうにづることは
よく知られている。

そして、このＪ：うに複数のけラミックピースに分割さ
れたセラミック中空体にり！Ｉ？Ｉる保ｊラカを高める
べく、従来、例えば実開昭５４−７７１１０２号公報等
に開示されているように、分割されたけラミック中空体
を鋳造合金中に鋳包ｌυで、中空体をその外周のみなら
ずＦ部からも保持づるようにづることが提案されている
。

（発明が解決しにうどづる問題肖） どこるで、上記のように複数に分割されたセラミック中
空体をｕＪ造金合金鋳包む場合には、予め複数のけラミ
ックピースを一体的に接合保持する必要があるが、イの
接合に通常の接着剤を用いたときには、高温での接着力
が不足するために、溶湯による加熱や注湯圧力によって
けラミックピース間に位置ずれが生じ、その位置ずれの
ままセラミック中空体が＆ｈ造金合金鋳包まれてしまう
という不具合があった。

本発明は斯かる点に鑑みてなされたしので、その目的と
づるどころは、ト記した複数の１２ラミツクピースを例
えばメタライズ処理を利用した所定の接合方法で接合す
ることにＪ：す、セラミックピースの接合強度を高めて
その鋳造工稈でのイ装置ずれを防止し、かつエンジンへ
の装着後ｔよ１ンジン蓮転に伴う熱応力ににリセラミッ
クピースを本来要求される分離状態に維持し得るＪ：う
にすることにある。

（問題点を解決づるための手段） 上記目的を達成づるため、本発明の解決手段は、ディー
げル１ンジンの副燃焼室を形成Ｊる複数１１ｉ、１のセ
ラミックピースを保持部材中に紡包む￥’ｉｊ３？ｉｌ
程において、先ず、上記各Ｌラミックピース相ｎの接合
部に例λ、ばメタライズ処理く金屈溶ｑ・［処理）によ
って金属被覆層を形成する。次いで、１−配金属被覆層
が形成された各セラミックピースを（１′／Ｉｌ＆決め
してろうイ」け、溶接等の金属接合手段により一体に接
合しＩこのち、イの接合ｕしめたｌ！ラミックピースを
保持部＋４中に鋳包む手順を構成としている。

〈作用） 」−記構成にＪ、す、本発明では、各ヒラミックピース
をその接合部に形成された金属被覆層を介して金属接合
手段により接合したときに、該セラミックピースの接合
強痘は、ｌ造工稈での溶湯による加熱や注湯の圧力に耐
える稈［良に人きく、かつエンジン運転中の熱応力より
６低くなる。イのｌこめ、鋳造−１−稈ではセラミック
ピースの（＜／置ザれが防止され、かつ」−シリン運転
中は各しラミックピースが本来の状態に分１ｌＩ１１さ
れる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基づいて訂細に説明づる
。

先ず、本発明方法の適用対象たる渦流室式ディーゼルエ
ンジンの構造を第１図にＪ：り説明すると、１はエンジ
ンのシリンダ２を形成づるシリンダブロック、３はシリ
ンダブロック１の」二面にガスケツ１〜４を介して接合
されたシリンダヘッド、５はシリンダ２内を往復動する
ピストンであって、上記シリンダ２、ビス１〜ン５およ
びシリンダヘッド３で囲まれた空間により主燃焼室６が
構成されている。

上記シリンダヘッド３の下面には、シリンダブロック１
上面と対向する部分から主燃焼室６に臨む部分までの範
囲に亘って有底円形状の受穴７が凹陥形成され、該受穴
７には副燃焼室８を形成するセラミック製インザー１〜
ブロック１０がセットビン９により円周方向に位置決め
されて嵌合されている。

上記インク−１〜ブロツク１０は、副燃焼室８どしての
略球状の空間を内部にイ】りるＰシミツク中空体１１ど
、該レジミック中空体１１の外周部および上部を鋳包ん
でなる鋳造合金製の保１）部＋Ａ　２４どｌｅｔ　＋ら
なり、ト記ヒラミック中空体１１は、第２図にｂ示Ｊよ
うに、保持部材２４ト端の■含］１２４ａに１医合され
た円板状の第１ピース１２と、該第１ピース１２の土面
に衝合配詔されたリング状の第２ピース１３と、該第２
ピース１３１：面の一半部に衝合ＦＩｉ！置された第３
ピース１４ど、第２ピース１３上面の他半部に」二記第
３ピース１４と共同してドームを形成ＪるＪ：うに街合
配閥されＩこ第４ピース１５との４個のセラミックピー
スに分けられている２、」二記第１ピース１２には、ヒ
ラミック中空体１１内の副燃焼室８をシリンダ２内の主
燃焼室６に連通１！シめる噴口１６が形成され、また上
記第３ピース１４ど第４ピース１５との衝合部の上部に
は、シリンダヘッド３の燃籾噴躬弁取付孔１７に取り付
（Ｊた燃斜噴躬弁１８からの噴躬燃１３１を保持部材２
４の貫通孔２　／＋　１１を介して副燃焼室８に導入Ｊ
る燃料導入孔１９ど、同じくシリンダヘッド３のグロー
プラグ取付孔２０に取り付１ノたグ［コープラグ２１の
先端発熱部を保持部材２４の間通孔２４Ｃを介して副燃
焼室８に臨ませるグロープラグ嵌挿孔２２どが形成され
ている。

そして、上記４つの１？ラミツクピースのうち、第１ピ
ース１２は、その噴１］１６角近が高山となって熱応ツ
ノが大ぎいので、耐熱性、耐食性に優れた窒化ケイ素（
Ｓｉ　３　Ｎ４）で構成され、また、その他の第２ない
し第４ピース１３−１５はシリンダヘッド３内のウォー
タジャケラ１〜２３近くに配置されるために、耐熱性に
優れたジルコニア（ＺｒＯ２）で構成されている。さら
に、セラミック中空体１１を鋳包む保持部材２４は、鋳
込み時の収縮力が大ぎくでセラミック中空体１１に対づ
る保持ノ〕が大きく、かつＩＡなどの鋳造欠陥も発生し
轢い特徴を持つダクタイル鋳鉄で構成されている。

尚、上記セラミック中空体１１の１ニ部を構成する第２
ないし第４ピース１３・〜１５の衝合面１３ａ〜１５ａ
外縁部には適宜大きざの面取り面１３ｂ〜１５１）が形
成されており、この面取り面１３１）〜１５ｂは後述乃
るろう付（）加−「にＪ、る接合金属２６を各ピース１
３−１５の衝合面１３ａ〜１５ａ間に流し込むための６
のである。

以上の構成のディービルエンジンにおい（，１−記のイ
ンリー１へブロック１０を本発明Ｉｊ法にＪ、す！１１
造ＪるｌｉＪ造工程を第３図ないし第６図により説明づ
るに（尚、第３図ないし第６図においてはセラミック中
空体１１の第４ピース１！ｊの図示を省略Ｊる）、先ず
、第３図に示！Ｉ　Ｊ、：うに、第２ないし第４ピース
１３〜１５の相ｎに接合される接合部、つまり衝合面１
３ａ・〜１５ａど而取り面１３ｈ〜１５１）とにメタラ
イズ処理（金属溶射処理）ににり金属被覆層２５．２５
を形成ηる。このジルコニア製の第２ないし第４ピース
１３−１　！’ｉをメタライズ処理づるのに適りる金属
どじ’（ｆ、Ｌ、例えばＭＯ−Ｍｎ　−’１−ｉ　、　
ＭＯ−８ｆ　Ｏ７，ｆｖｌ。

Ｍｎ　０−１−ｉ　０２　、　Ｍｏ　０３　　Ｍｎ　０
−−１’ｉ　０２Ｓ　：　０２　、　Ｗ−Ｍｎ　Ｏｚ−
王＋　０／　　Ｓ　＋　０２　。

Ｗ−Ｒｅ　−Ｍｎ　０２　−１　ｉ　（’）７鋳の組成
を持つしのが挙げられ、ぞのどき上記各金属被覆層２］
）の各ピース１３〜１５に対する接着力は概ね８〜１５
約／ｍ１１１どなる。

次いで、このＪ：うに各接合部に金属被覆層２５が形成
された３個のピース１３〜１５を正規の位置に衝合して
位置決め保持し、その状態で第４図に示すように相互に
衝合されている各ピース１３〜１５の面取り而１３１）
〜１５１）および衝合面１３ａ〜１５ａの金属被覆層２
５．２５間に金属接合手段としてのろう付は加工により
接合金属２６を流し込んで各ピース１３〜１５を一体に
接合する。尚、上記金属接合手段としてはろう（４１−
１加工以外に溶接があるが、溶接では熱負荷が極部的に
大きくなるので、そのレベルが許容できる範囲にあるど
ぎに限定づる必要がある。

この後、第５図に示１ように、上記一体に接合された３
個のピース１３〜１５を所定の鋳型（図示せず）にセラ
１〜した後、該鋳型にダクタイル鋳鉄の溶湯を江湖して
ピース１３〜１５の上部および外周部をダクタイル鋳鉄
製の保持部材２４中に鋳包むどもに、該保持部材２４の
下端に第１ピース１２を嵌合するための嵌合口１１ａを
形成づる。

その際、」−記メタライズ処理にＪ、り各ピース１３〜
１５に形成された金属被覆層２５の接希力は上記の如く
８〜１５に’ｊ　／…ｍｌと大きいので、溶湯による加
熱覧５注揚の圧力によりピース１３〜１５相ｎの接合が
解除されてピース１３〜１５がｎいに位置ずれすること
はなく、Ｊ、−）で３個のピース１３・〜１５を当初に
設定した正規の（ｉ’／置を保ったままで保持部材２４
中に鋳包むことができる。

また、−に記ピース１３−・１５を鋳造の１）ｔｌに予
熱１ノでおくど、江湖時、各ピース１３〜１５にお１」
る部分的な熱膨張差によって各ピース１３〜１５）にク
ラックが生じるのを抑制することができ、イの予熱］ｈ
でも、上記鋳造時と同様に熱応力によりピース１３〜１
５が分縮してイＱＭずれを起づことはない。

このような鋳）告工稈の後、イ１２ないし第４ピース１
３〜１５と保持部材２４との一体物を鋳型から取り出し
たのら、第６図に示づように、Ｌ配保持部月２４の嵌合
口２４３に第１ピース１２をＩＣ合し、以上によってイ
ンサートブロック１０が製造される。しかる後、上記イ
ンサートブロック１０を第１図に示すように、エンジン
のシリンダヘッド３下面の受穴７にセットビン９にＪ：
り位置決めしながら嵌合して、エンジンの副燃焼室８を
形成する。

このようにして形成された副燃焼室８を有するディーゼ
ルエンジンを運転した場合、上記インリートブロック１
０においては、エンジンの発生熱による熱応力が上記第
２ないし第４ピース１３〜１５相互の接合力を上回るた
め、ピース１３〜１５が保持部材２４に保持された状態
で相互に分離するようになり、その結果、熱応力の集中
によってセラミック中空体１１にクラックが発生するの
を防止することができる。

尚、」：記実施例のように、インサートブロック１０の
第２ないし第４ピース１３〜１５は、該ピース１３〜１
５をダクタイル鋳鉄で鋳包む鋳造工程が終了づるまで接
合されていて、インサートブロック１０のシリンダヘッ
ド３への装着後、エンジンが運転されるのに伴って徐々
に分離していくのが望ましいが、鋳造１１４に各ピース
１３〜１５が大きく位置ずれするのを防ぐ目的のときに
は、各ピース１３〜１５を少なくとも鋳造工程の初期に
金属被覆層２５および接合金属２６により接合できれば
よく、鋳造工程の終ＩＶＪに接合力が低重しても差し支
えない。

また、上記実施例では、副燃焼室８を形成（るインサー
１−ブロック１０のセラミック中空体１１が４個に分割
されている場合を説明したが、本発明はセラミック中空
体１１が４個以外の複数個に分割されている場合にも適
用することができるのは言うまでもない。

さらに、本発明は、インサートブロックの複数個のセラ
ミックピースを保持づる保持部材を焼結金属で製造する
場合にも応用することができる。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明のディーゼルエンジンの副
燃焼室製造方法によれば、副燃焼室を形成づる複数個の
［ラミックピースの相！７の接合部に金属被覆層を形成
し、セラミックピースを上記金属被覆層を介して金属接
合手段により一体に接合したのち保持部材中に鋳包むこ
とにより、セラミックピースの鋳包み時の位置ずれを防
止して副燃焼室の製造品質を向上させることができる。

また、本発明方法により製造されたディーゼルエンジン
の副燃焼室は、上記各セラミックピースの接合力がエン
ジン運転に伴う熱応力よりも小さいので、エンジンの運
転中は各セラミックピースが分離状態となり、各セラミ
ックピースにクラックが発生するのを防止する本来の機
能を良好に発揮させることができる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示すもので、第１図はディーゼ
ルエンジンの要部縦断面図、第２図はセラミック中空体
の分解正面図、第３図ないし第６図はそれぞれインリー
トブロックの製作手順を示す説明図である。 ３・・・シリンダヘッド、６・・・主燃焼室、８・・・
副燃焼室、１０・・・インサートブロック、１１・・・
セラミツク中空体、１２〜１５・・・ピース、１６・・
・噴口、１９・・・燃料導入孔、２２・・・グロープラ
グ嵌挿７Ｌ。 ２４・・・保持部材、２５・・・金属被覆層、２６・・
・接合金属。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）ディーゼルエンジンの副燃焼室を形成する複数個
   のセラミックピースを保持部材中に鋳包む副燃焼室製造
   方法であつて、上記各セラミックピース相互の接続部に
   金属被覆層を形成する工程と、該金属被覆層が形成され
   た各セラミックピースを金属接合手段によつて一体に接
   合する工程と、該接合せしめたセラミックピースを保持
   部材中に鋳包む工程とを有することを特徴とするディー
   ゼルエンジンの副燃焼室製造方法。