JPS63268963A - セラミツクポ−トライナ− - Google Patents

セラミツクポ−トライナ−

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JPS63268963A
JPS63268963A JP10405587A JP10405587A JPS63268963A JP S63268963 A JPS63268963 A JP S63268963A JP 10405587 A JP10405587 A JP 10405587A JP 10405587 A JP10405587 A JP 10405587A JP S63268963 A JPS63268963 A JP S63268963A
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節 原田
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はガソリンエンジン１．ディーゼルエンジン等の
排気ボートの内面をライニングするために用いられるセ
ラミックポートライナーに関するものである。
（従来の技術） 近年自動車排ガスによる環境汚染が重要な社会問題とな
っており、この対策としては自動車排ガス中の有害物質
を触媒により除去する方法が主体となっている。この触
媒として使用されているｐｔ、Ｒｈ等の貴金属は資源上
、コスト上の問題から使用量の削減が課題となっており
、また近年増加傾向にある４バルブエンジンは排ガス温
度低下による触媒浄化性能の低下が問題となっている。
これらの問題を解決する方法の１つにエンジンの排気ボ
ートの内面をセラミック製のボートライナーによってラ
イニングし、その断熱作用により排ガス温度を上昇させ
ることが従来から提案されている、一般にセラミックポ
ートライナーの装着についてはエンジンのシリンダーヘ
ッドを製造する際に、セラミック製のボートライナーを
アルミニウム等の金属によって同時に鋳ぐるむ方法が取
られているが、溶融金属の固化時の収縮により大きな圧
縮応力が加わるため高強度セラミックス材料でも鋳ぐる
み時に部分的に応力が集中するとセラミックが破壊して
しまう問題があった。
そこでこのような問題を解決するために、ボートライナ
ーの外表面に石綿、アルミナ等のセラミックファイバ一
層を形成し、その弾力により溶融金属の固化収縮時の圧
縮応力を緩和する方法が提案されている（例えば、特開
昭５２−１２１）１４号公報、特開昭５９−１７５６９
３号公報）。
ところがこのようにセラミックファイバーを緩衝材とし
て介在させたものは、エンジン作動による高温と振動に
よりファイバ一層が弾性を失い、ボートライナーの脱離
等の問題を生ずるうえに、鋳ぐるみ時の工数が増加し、
鋳ぐるみ作業も難しい欠点がある。また特開昭６０−１
６９６５５ではセラミック体外表面に少なくとも１つの
圧力−に強い補強材を設けた中空管状セラミック体が提
案されているが、セラミック体がティアライト（チタン
酸アルミニウム）で補強材がジルコニアであるため熱膨
張差、ヤング率差が大きすぎアルミ鋳ぐるみ時の熱ｊｌ
ｉ　Ｈ及び応力に耐えられず、破壊してしまう欠点があ
る。そしてボートライナー自体を高強度材料により形成
して破壊を防止する試みも数多く提案されているが、４
パルプ川エンジンに用いられる２連式のボートライナー
の中央部分のように外表面が内側に（ぼんだ部分では、
この部分に極めて大きい応力集中が生しるためクラック
の発生を完全に防止することはできなかった。
（発明が解決しようとする問題点） 本発明は上記のような従来の問題点を解決して、鋳ぐる
み時に発生する圧縮力によってクラックを発生すること
がなく、また使用中にボートライナーの脱離を生ずるお
それもないうえ、鋳ぐるみを容易に行うことができるセ
ラミックポートライナーを徒供することを目的とするも
のである。
（問題点を解決するための手段） 本発明はセラミック製のポートライナー本体の外周面が
窪んだ部分に、ポートライナー本体を構成する材料との
熱膨脹率の差が８００℃において＋０．１％以内である
か、ヤング率の差が±１００１００Ｏ／ａｌｌ”以内で
あるかのいずれか一方又は双方の条件を満足する補強材
を充填して表面が平坦又は凸状の一体構造体としたこと
を特徴とするものである第３図に示されるように、従来
一般の４パルプエンジン用のポートライナー本体Ｔ１＋
は、２個のボ。
−）　＋２３、（２）と単一の排気口（３）とを有する
ものであり、これらのボート（２）、（２）の中間部分
は図示のように窪んだ部分（４）となっているのである
が、本発明においてはこの窪んだ部分（４）に補強材（
５）が充填されて第１図、第２図に示されるような表面
が平坦な一体構造体となっている。
この補強材ｆ５１としては、ポートライナー本体（１）
を構成する材料と゛熱膨脹率又はヤング率が近似した材
料が選定され、選定の基準としては８００℃における熱
膨脹率の差が＋０．１　％以内であるか、あるいはヤン
グ率の差が±１００１００Ｏ／關２以内であるかのいず
れか一方又は双方の条件を満足することが要求される。
例えばポートライナー本体ｆｉｌの材料としてチタン酸
アルミニウム質を主成分とし、５０〜２０００ｋｆｆ／
龍２程度の低いヤング率と＋０．１〜−〇、１　％の熱
膨張係数とを持つ材料を用いた場合には、補強材（５）
としてもチタン酸アルミニウム質を主成分とする同質の
スラリーや坏土を用いることが好ましい。このよう・な
、補強材（５）は鋳ぐるみの際にポートライナー本体（
１）と一体となって弾性変形し、これによってポートラ
イナー本体（１）の窪んだ部分（４）に生ずる応力集中
を緩和する。このためにはポートライナー本体（１）と
補強材（５）との界面が完全に接合されていることが必
要であり、このためにも補強材（５）がポートライナー
本体ｆｉ＋と同質の材料であることが好ましい、なお、
補強材（５）の材質とポートライナー本体（１）の材質
との間の熱膨脹率やヤング率が前記の限定範囲以上離れ
ると、熱応力により剥離するおそれがあり、またポート
ライナー本体＋１）と一体となって弾性変形することが
できなくなる。
本発明のセラミックポートライナーを型造するには、一
定肉厚のポートライナ一本体（１）を鋳込成形し、その
焼成前の生素地の段階で窪んだ部分（４）を補強材（５
）のスラリー又は坏土で埋めたうえ焼成して一体構造と
する方法、あるいは焼成した一定肉厚のポートライナ一
本体（１）を中子のように鋳型中にセントし、その外側
に補強材（５）のスラリーを再度鋳込み成形し、焼成す
る方法等を取ることができる。また中子及び外周にくぼ
みを形成しない鋳型を使用し圧力鋳込により部分的に肉
厚の異る一体型ポートライナーを成形し焼成する方法や
射出成形により同様の一体型ポートライナーを作製する
方法も取ることができる。
（実施例） 実施例１ 第１表に示される特性を持つ隘１〜階９のポートライナ
ー本体を鋳込み成形し、生素地の状態でその窪んだ部分
を磁１と同質の補強材のペーストで埋めて乾燥したうえ
１５００〜１６００℃で焼成した。
次に各ポートライナー本体の内部に鋳砂を詰めてその外
周全体を肉厚７鶴のアルミニウムによって鋳ぐるんだ。
鋳砂を除去した後、クランクの有無を確認したところ、
ヤング率、熱膨脹率の差が本発明の範囲内にあるＩ’＆
Ｌ１〜阻５はクランクを生じなかったが、ｌ１ｋ６〜患
９についてはいずれもクラ。
ツクが発生した。
実施例２ 補強材として阻６と同質のものを選定したほかは実施例
１と同様の方法でテストを行ったところ、隘１〜Ｎ１）
Ｌ４にはクランクが発生したが、本発明の範囲内にある
ｌｌｌ１）５〜隘９にはクランクが生じなかった。
実施例３ 阻２、隘４．１ｌｈ６、隘７のポートライナー本体を中
子として鋳型の内部にセットし、その外側にヤング率が
３２００　ｋｇ　ｆ／　ａｍ　”　、８００　℃の熱膨
脹率が０゜０２％のチタン酸アルミニウムームライト系
の補強材のスラリーを流し込み、乾燥焼成後に実施例１
と同様にアルミニウムで鋳ぐるんだ。この結果、患２に
はクランクが発生したが、本発明の範囲内にある阻４、
Ｎ１６、Ｎ１７にはクラックが生じなかった。
第１表　ポートライナ一本体 （ＡＴ：チタン酸アルミニウム） （発明の効果） 本発明は以上の説明からも明らかなように、ポートライ
ナー本体の外周面が窪んだ部分をヤング率又は熱膨脹率
の差が小さい補強材によって埋めて一体構造とし、鋳ぐ
るみの際に全体が一体的に弾性変形するようにして窪み
部分に生ずる応力集中を防止したものであるから、鋳ぐ
るみ時の圧縮力によるクランクの発生がないこと、従来
のセラミックファイバーを巻いたもののような使用中の
脱離がないこと、鋳ぐるみを容易に行えること等の多く
の利点を有するものである。よって本発明は従来の問題
点を一掃したセラミックポートライナーとして、産業の
発展に寄与するところは極めて大である。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明のセラミックポートライナーを示す平面
図、第２図はそのＡ−Ａ断面図、第３図は従来のセラミ
ックポートライナーの斜視図である。 （１）：ポートライナー本体、（４）：窪んだ部分、（
５）：補強材。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、セラミック製のポートライナー本体（１）の外周面
    が窪んだ部分（４）に、ポートライナー本体（１）を構
    成する材料との熱膨脹率の差が８００℃において±０．
    １％以内であるか、ヤング率の差が±１０００ｋｇｆ／
    ｍｍ＾２以内であるかのいずれか一方又は双方の条件を
    満足する補強材（５）を充填して表面が平坦又は凸状の
    一体構造体としたことを特徴とするセラミックポートラ
    イナー。 ２、ポートライナー本体（１）が、チタン酸アルミニウ
    ム系の低ヤング率のセラミックからなる実用新案登録請
    求の範囲第１項記載のセラミックポートライナー。 ３、補強材（５）がポートライナー本体（１）と同質材
    料である実用新案登録請求の範囲第１項又は第２項記載
    のセラミックポートライナー。
JP10405587A 1987-03-24 1987-04-27 セラミツクポ−トライナ− Granted JPS63268963A (ja)

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JP10405587A JPS63268963A (ja) 1987-04-27 1987-04-27 セラミツクポ−トライナ−
DE3851638T DE3851638T2 (de) 1987-03-24 1988-03-23 Keramische Fütterung für Kanäle.
EP88302531A EP0285312B1 (en) 1987-03-24 1988-03-23 Ceramic materials to be insert-cast and ceramic port liners
DE3853299T DE3853299T2 (de) 1987-03-24 1988-03-23 Auskleidungen für Kanäle.
EP91200812A EP0437303B1 (en) 1987-03-24 1988-03-23 Ceramic port liners
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EP91200811A EP0437302B1 (en) 1987-03-24 1988-03-23 Ceramic port liners
US07/508,532 US5055435A (en) 1987-03-24 1990-04-12 Ceramic materials to be insert-cast
US07/666,621 US5260116A (en) 1987-03-24 1991-03-08 Ceramicm port liners

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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