JPS6166845A - 断熱エンジンのシリンダボデイ - 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］ 本発明はセラミックスを利用した断熱エンジンのシリン
ダボディに関するものである。

［従来の技術］ 高温に耐えしかも断熱効果の優れたセラミックスをエン
ジンの燃焼至の壁部に使用することによって熱サイクル
効率の向上を図るとともに、高温の排気ガスを排気ター
ビンへ送るなどしてエネルギを回収することにより、全
体としての熱効率を向上し得る断熱エンジンはすでに提
案されているが、いまだ種々の問題で実用の段階に達し
ていない。

この種の断熱エンジンとして、例えば第２０に示すよう
なものが知られている。これは、通常の金纜かうなるシ
リンダヘッド１に円Ｅｌｉ１１ａが形成され、この内部
にカップ形のセラミックスからなるヘッドライナ３が上
下１対の位ｉｌ！決めリング１２を介して嵌合され、か
つシリンダヘッド１の下面１ｂとへラドライナ３との間
に断熱ガスケット１６が介装される。ヘッドライナ３の
上端壁には吸（排）気ポート８が形成され、同じくセラ
ミックスで形成される吸（排）気弁７によって間開され
る。このようにして、燃焼至の大部分がセラミックスか
らなるカップ形のへラドライナ３とセラミックスからな
るピストン２６の冠部５とによって区画され、燃焼至の
主要部から離れた部分でヘッドライナ３がセラミックス
からなるシリンダライナ４と突き合わされる。

実際には、パ＼ツドライナ３とシリンダライナ４との熱
膨張差による応力を回避するために、ライナ３．４の間
には極めて僅かな隙間が向えられ、ヘッドライナ３の下
端面とシリンダボディ３の上端面との間にシール部材１
７が介装され、シリンダヘッド１からポル１−をシリン
ダボディ２へ螺合して締拮される。シリンダボディ２の
円筒面２０にシリンダライナ４が嵌合される。シリンダ
ボディ２には必要により冷却用油！２１．２２が備えら
れる。

ピストン２６はセラミックスからなる冠部５と普通の金
属からなるスカート部６とをポルト１１およびナツト１
３により結合して構成される。冠部５の上端面に燃料と
空気との混合を促す窪み９が設けられるとともに、下端
外周部に沿って突条１０が備えられる。スカート部６に
はピストンリング４１．４２が装着される一方、上端外
周部に円筒部１４が形成され、これに前述した冠部５の
突条１０が嵌合される。また、スカート部６の上端部中
心に突部１５が形成され、これに冠部５が載置され、前
述のように両者を貫通するボルト１１にナツト１３を螺
合して結合される。

この断熱エンジンでは燃料の虐焼開聞の大半がヘッドラ
イナ３と冠部５とによって囲まれる２間で行われ、ヘッ
ドライナ３とシリンダライナ４との突合せ部が燃焼ガス
が最高１度から幾分低下した部分に配置されるので、両
者の突合せ部から高温高圧状態での燃焼ガスの洩れを少
なくするとともに、シール部材１７の熱負荷を軽減する
ことができる。

ヘッドライナ３に用いられるセラミックスとしてはチツ
化ケイ素（Ｓｉ　３　Ｎａ　＞が、シリンダライナ４に
はＰＳＺ（部分安定ジルコニア）、ピストン冠部５には
チツ化ケイ素がそれぞれ用いられる。ＰＳｚは慣とほぼ
同じ弾性率を有し、熱膨張係数が鉄や！ｉ！鉄と同程度
であり、熱伝導率はチツ化ケイ素よりも低いが、耐摩耗
性に優れている。

なお、上述の断熱エンジンにおいては、ヘッドライナ３
の下端面をシリンダライナ４の下端面に直接密着するよ
うに押付け、シリンダヘッド１の下端面とシリンダボデ
ィ２の上端面との間にシール部材を介装するようにして
も、このシール部材と断熱ガスケット１６によっである
程度熱応力を吸収することができる。

［発明が解決しようとする問題点］ ところで、上述のように燃焼量の内壁部にセラミックス
材料が用いられる断熱エンジンでは、できるだけ水や油
によるシリンダボディ２の冷Ｗをしないことが好ましい
。しかし、実際には高負荷運転でシリンダライナ４の外
壁温度が上昇し、シリンダボディ２へ熱が伝達され、シ
リンダヘッド１からの熱伝導も加わり、シリンダボディ
自体がかなりａ５虐となり、熱応力による円筒面２０に
変形が生じる恐れがある。

そこで、本発明の目的は、外部から冷却しないで、燃焼
量からシリンダボディへの熱伝達を抑えることができる
断熱エンジンのシリンダボディを提供することにある。

［問題点を解決するための手段］ 上記目的を達成するために、本発明の構成はセラミック
スからなるシリンダライナを嵌合されるシリンダボディ
の少なくとも円筒部に、セラミックスからなるコーティ
ング聰を備えたものである。

［作用１ シリンダボディ２の円筒面２０に設けたセラミックスか
らなるコーティング層３９、ざらには上端面２ａにも設
けたコーティング巴３８により、シリンダライナ４およ
びシリンダヘッド１からシリンダボディ２への熱伝導が
抑えられろつ（発明の実施例〕 本発明を実施例に基づいて説明する。第１図に示すよう
に、本発明による断熱エンジンのシリンダボディ２は、
シリンダボディ２の円筒面２０にコーティング層３つを
設け、ざらに好ましくはシリンダボディ２の上端面２ａ
にセラミックスからなるコーティング１１！３８を設け
たものである。特に、シリンダライナ４の材質としてチ
ツ化ケイ素を用い、Ｄ−ティ：／’／１３９．３８とり
、ＴＰＳＺを用いることが好ましい。

本光明は上述のように、シリンダボディ２の円筒面２ｏ
にコーティングｌ！！３９を設けることにより、燃焼ガ
スの熱がシリンダライナ４を経てシリンダボディ２へ伝
達されるのを抑えるとともに、燃焼至に近くシリンダボ
ディ２よりも熱負荷の大きいシリンダヘッド１からシリ
ンダボディ２への熱伝達を抑えるように働く。

シリンダライナ４にはＰＳｚやチツ化ケイ素が−ａに用
いらる。ＰＳＺは断熱性に優れ、かつ熱膨張率が鉄に近
いことからシリンダライナ４として適するが、高温下で
体積変化を起しやすく、その結果円筒面２０が変形する
恐れがある。そこで、高温下でも体積変化の小さいチツ
化ケイ素をシリンダライナ４として用いる方が好ましい
。しかし、チツ化ケイ素はＰＳＺに比べて断熱性が劣る
ため、エンジンの高負荷時シリンダライナ４の外壁面が
かなり高温に達する。

そこで、シリンダボディ２の円筒面２０により断熱性の
優れたＰＳｚを用いることにより、シリンダボディ２へ
の伝熱量を減じ、シリンダボディ２の熱変形を防止する
ことができる。つまり、シリンダライナ４の熱変形を来
たすことなく、通常の金属で構成されるシリンダボディ
２の温度が休（＾変化を起すような温度以下に抑えられ
る。

［発明の効果］ 本発明は上述のように、シリンダボディ２の円筒面２０
にセラミックスからなるコーティング層３９を設けたこ
とにより、シリンダの内部における燃焼熱によってシリ
ンダライナ４がＢ’ＪＡに晒されても、この熱がシリン
ダボディ２へ伝達されるのをコーティング１１３９によ
って抑えることができ、これによって格別冷却しないで
もシリンダボディ２の変形ひいてはシリンダライナ４の
熱変形を防止することができる。

シリンダボディ２の円筒面２０にコーティング＠３９を
、さらに好ましくは上端面２ａにコーティング層３８を
設けるだけであるから、その加工が簡単であり、僅かな
費用の負担で、その断熱効果を大幅に向上させることが
できる。

そして、このコーティング＠３９として断熱性の優れた
ＰＳＺを用いることによって、ＰＳＺよりも断熱性には
劣るが耐熱変形に浸れ、成形が容易なチツ化ケイ素をシ
リンダライナ４に用いることができ、このシリンダライ
ナ４は例えば焼きばめなどによつぞシリンダボディ２の
コーティング＠３８へ嵌合することも可能であるユ

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る断熱エンジンのシリンダボディの
正面断面図、第２図は同シリンダボディが適用される断
熱エンジンの概略構成を示す正面断面図である。 １ニジリンダヘツド　２ニジリンダボデイ　３：ヘッド
ライナ　４ニジリンダライナ　１７：シール部材　２０
：円筒面　３８，３９：コーティング糟

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）セラミックスからなるシリンダライナを嵌合され
   るシリンダボディの少なくとも円筒面に、セラミックス
   からなるコーティング層を備えたことを特徴とする断熱
   エンジンのシリンダボディ。
2. （２）前記シリンダライナがチッ化ケイ素からなり、前
   記コーティング層がＰＳＺからなる特許請求の範囲（１
   ）に記載の断熱エンジンのシリンダボディ。