JPH0416611B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、エンジンの燃焼ガスに曝される場所
に形成された空洞部にインサート部材を嵌合固定
するインサート部材固定構造の改良に関するもの
である。

一般に、エンジンにおいては、例えばシリンダ
ヘツドの排気ポートに排気ポートライナを嵌合固
定する例や、あるいはロータリピストンエンジン
のロータハウジングに設けた排気ポートに断熱イ
ンサートを嵌合固定する例、さらには副燃焼室式
ディーゼルエンジンのシリンダヘツド内空洞部に
副燃焼室を構成する副室構成部材を嵌合固定する
例のように、高温の燃焼ガスに曝される場所に形
成された空洞部に、該空洞部内面との間に僅かな
間〓をあけて耐熱インサート部材を嵌合保持する
ことにより、上記空洞部内面とインサート部材外
面との間〓により製作誤差や熱膨張差を吸収しな
がらインサート部材を断熱保持して燃焼ガス温度
を高温度に維持するようにすることが行われてい
る。

そして、このようなインサート部材を空洞部内
に僅かな間〓を保つて固定保持する固定構造の一
例として、従来、例えば実開昭52−54705号公報
に開示されているように、インサート部材（排気
ポートライナ）の一端を板ばねにより空洞部（排
気ポート）内面に押し付けて弾性支持するように
したものや、あるいは実公昭52−24650号公報等
に開示されているように、インサート部材（断熱
インサート）をピンを介して空洞部（ロータハウ
ジングの排気ポート）内面に連結支持するように
したものが提案されている。

しかしながら、これらの提案のものでは、イン
サート部材をその一部で板ばねにより弾性支持し
たり、ピンにより連結支持したりしているため、
インサート部材を強固に固定することができない
という欠点があつた。

また、板ばねの付勢力でインサート部材の一部
を空洞部内面に押し付け、あるいはピンでインサ
ート部材を空洞部内面に連結しているため、イン
サート部材と空洞部内面との間の気密性が悪く、
燃焼ガスのガス洩れが生じるという欠点もあつ
た。

さらに、インサート部材外面と空洞部内面との
間に断熱空間が形成されているものの、両者は支
持部分で接触しており、この接触部分で伝熱が行
われることによつて実際には意図する程の断熱効
果を期待できないという問題もあつた。

そこで、本発明はかかる諸点に鑑み、インサー
ト部材を、耐熱性、断熱性および圧縮変形性を有
する多孔質層を介して空洞部内に嵌合保持するこ
とにより、インサート部材の空洞部への固定を製
作誤差や熱変形を吸収して強固にかつ気密状に、
さらに断熱的に行い得るようにすることを目的と
するものである。

この目的の達成のため、本発明の構成は、エン
ジンの燃焼ガスに曝される場所に空洞部を形成
し、該空洞部にインサート部材を嵌合保持する構
造において、上記空洞部内面とインサート部材外
面との間に、軟質金属を含有する耐熱合成樹脂よ
りなり適度の空孔を有する溶射層を介在せしめ
て、上記インサート部材が空洞部内に保持されて
いる構成にすることにより、多孔質溶射層の圧縮
変形能によつて製作誤差や熱変形を吸収し、イン
サート部材を広い面積でもつて支持して強固にか
つ気密状に固定するとともに、溶射層の断熱効果
によりインサート部材内部の燃焼ガスを高温度に
維持するようにしたものである。

以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に
説明する。

第１図および第２図は、レシプロエンジンの排
気ポート内に排気ポートライナを嵌合保持する構
造に適用した第１実施例を示す。１はエンジンの
シリンダヘツド、２はシリンダヘツド１の内部に
貫通形成された空洞部としての排気ポートであつ
て、該排気ポート２の上流端はエンジンの燃焼室
３に、また下流端はシリンダヘツド１にガスケツ
ト４を介して取り付けた排気マニホールド５内の
排気通路６にそれぞれ連通しており、燃焼室３内
の燃焼ガス（排気）を排気ポート２および排気通
路６を介してエンジン外部に排出するようにして
いる。排気ポート２は全体として上流側から下流
側に向つて径が拡大する拡開テーパ状とされ、そ
の略下流側半部分は他の部分より基本位置から若
干小径に形成されて小径部２ａが設けられ、また
下流側端部の周囲壁（シリンダヘツド１）には環
状凹溝部２ｂが形成されている。７は排気ポート
２の燃焼室３への開口部に形成された、排気弁
（図示せず）を着座させる排気弁座、８は排気弁
のバルブガイド（図示せず）を案内保持するため
のバルブガイド孔、９は冷却水を流通させるウオ
ータジヤケツトである。

上記排気ポート２の内部には、排気ポート２の
形状寸法に対応するようにテーパ状に形成され下
流端に上記凹溝部２ｂに嵌合可能なフランジ部１
０ａを有するステンレス鋼管等よりなる排気ポー
トライナ１０が嵌挿され、該排気ポートライナ１
０は、そのフランジ部１０ａを凹溝部２ｂに嵌合
しかつ下流側半部分を上記小径部２ａに密接させ
ることによつて排気ポート２内に固定保持されて
いる。

そして、上記排気ポートライナ１０外面と排気
ポート２内面との密接部分における両面間には層
厚300〜500μ程度の溶射層１１が両面のいずれか
一方または両方に分離状に溶着されて介設され、
該溶射層１１は、第２図に拡大詳示するように、
アルミニウム、銅、その他アルミニウムに近い物
性を有する金属等の軟質金属１１ａ，１１ａ，…
を含有する芳香族系環状ポリエステル樹脂等の耐
熱合成樹脂１１ｂ，１１ｂ，…よりなり、かつそ
の内部に適度（例えば空孔率40〜50％）の空孔１
１ｃ，１１ｃ，…を有するものである。

ここで、上記溶射層１１の作製方法について説
明するに、例えば、予めワーク表面（排気ポート
２内面または排気ポートライナ１０外面）をプラ
スト処理した後、洗浄して凹凸状態にしておき、
この凹凸表面に対して軟質金属粉末と耐熱合成樹
脂粉末との混合物を約3000℃のプラズマ温度のも
とでプラズマ溶射することにより、溶射と同時に
自動的に空孔１１ｃ，１１ｃ，…が発生して多孔
質溶射層１１が形成される。

そして、この多孔質溶射層１１の形成後、排気
ポートライナ１０を排気ポート２内にその下流端
側（シリンダヘツド１外側）から上流側（燃焼室
３側）に向けて圧入する。このとき、排気ポート
２は圧入方向奥側に向つて先細テーパ状になつて
いるため、圧入に伴い上記多孔質溶射層１１が圧
縮変形する。

その場合、上記溶射ノズルとワーク表面との距
離は適度の空孔率（40〜50％）を得るために300
〜500mm程度が好適である。

また、金属および合成樹脂の各粉末の粒径は共
に10〜50μ程度が好ましい。この粒径以外では両
粉末成分の混合が均一に行われず、溶射層１１で
の各成分の分布が不均一になつて必要な特性が得
られなくなるからである。

さらに、軟質金属と耐熱合成樹脂との混合割合
は、合成樹脂成分が10重量％未満であつたり、ま
たは90重量％を越えると、目的とする特性が得ら
れないので、10〜90重量％の範囲が利用可能であ
り、そのうち40〜60重量％が最適である。従つ
て、軟質金属の混合割合は90〜10重量％、好まし
くは60〜40重量％に設定される。尚、合成樹脂の
混合割合が増加すると空孔率が増加する傾向があ
る。

そして、このようにして形成された多孔質溶射
層１１は、例えば合成樹脂成分が60重量％（金属
成分が40重量％）で空孔率が50％である場合、約
400Kg／cm²の加圧力で加圧すると、加圧方向と直
交する方向にはみだすことなく層厚の30〜40％が
潰れて圧縮変形するという特性（圧縮変形能）を
有するものである。

したがつて、上記実施例においては、排気ポー
トライナ１０が排気ポート２内に、軟質金属１１
ａ，１１ａ，…を含有する耐熱合成樹脂１１ｂ，
１１ｂ，…よりなり適度の空孔１１ｃ，１１ｃ，
…を有する溶射層１１を介して嵌合保持されてい
るため、排気ポート２の内径と排気ポートライナ
１０の外径との間に例えば50〜100μ程度の製作
誤差があつたり、あるいは排気ポート２の壁部
（シリンダヘツド１）と排気ポートライナ１０と
の熱膨張差によつて両者間に例えば10〜15μ程度
の熱変形が生じたりしても、該製作誤差や熱変形
は上記溶射層１１が圧縮変形することによつて容
易に吸収される。このことにより、排気ポート２
内面と排気ポートライナ１０内面との間に間〓を
設けずに広い面積でもつて排気ポートライナ１０
を保持することができるようになり、よつて排気
ポートライナ１０を強固にかつ確実に固定するこ
とができる。

また、上記溶射層１１はその内部の空孔１１
ｃ，１１ｃ，…により断熱効果を有するため、排
気ポートライナ１０の保温性を高めることができ
る。この結果、排気温度を高温度に維持すること
ができるので、排気通路６および該排気通路６に
配設された触媒装置での排気中の不完全燃焼ガス
の酸化反応を促進することができ、排気浄化効率
を高めることができる。

さらに、溶射層１１が排気ポート２内面と排気
ポートライナー１０外面との間に圧縮変形しなが
ら介在されているため、両面間の気密性が高ま
り、ガスケツト４の負担も軽減して外部１への排
気洩れを防止することができる。

また、第３図は過流室式デイーゼルエンジンの
シリンダヘツドの空洞部に副燃焼室（過流室）を
構成する副室構成部材を嵌合固定する構造に適用
した第２実施例を示す。図中、１２はシリンダ１
３を形成するシリンダブロツク、１４は上記シリ
ンダ１３内に往復動可能に嵌合され頂面に凹部１
４ａを有するピストン、１５はシリンダブロツク
１２の上面にガスケツト１６を介して密接固定さ
れたシリンダヘツドであつて、上記シリンダヘツ
ド１５下面、ピストン１４頂面およびシリンダ１
３壁面に囲まれた部分により主燃焼室１７が形成
される。

上記シリンダヘツド１５の下面にはシリンダブ
ロツク１２およびシリンダ１３にそれぞれ対応す
る部分に跨つて、上部が半球形状で下部が段付き
円筒形状の空洞部１８が穿設され、該空洞部１８
の下部（円筒状部）には、空洞部１８上部とで副
燃焼室１９を構成するとともに該副燃焼室１９と
上記主燃焼室１７とを連通する連通路２０を構成
する円筒形状の副室構成部材２１が、回り止めピ
ン２２で回り止めされて密接状に嵌合固定されて
いる。

そして、上記副室構成部材２１外面と該外面に
対応する空洞部１８内面（下部内面）との間には
300〜500μの層厚を有する、上記第１実施例と同
様の溶射層１１、すなわち軟質金属１１ａ，１１
ａ，…を含有する耐熱合成樹脂１１ｂ，１１ｂ，
…よりなり適度の空孔１１ｃ，１１ｃ，…を有す
る溶射層１１が介在されている。尚、この場合に
おいても、副室構成部材２１は空洞部１８内に圧
入される。空洞部１８はテーパ状になつていない
ので、副室構成部材２１の圧入に伴い、溶射層１
１は剪断方向に引つ張られながら圧縮されるよう
になり、その圧縮変形量が少ないものの圧縮変形
される。このとき、通常行われるように、例えば
副室構成部材２１の圧入先端である上端の外周角
部を少しでも断面円弧状に面取りしておくこと
で、溶射層１１をスムーズに圧縮しながら圧入を
行うことができる。２３は噴出口２３ａが副燃焼
室１９に臨むようにシリンダヘツド１５に螺合固
定された、副燃焼室１９内に燃料を噴射供給する
燃料噴射ノズル、２４は先端発熱部２４ａが副燃
焼室１９へ突出するようにシリンダヘツド１５に
螺合固定され、エンジン始動時に副燃焼室１９内
の吸入空気を加熱するグロープラグである。

したがつて、本実施例においては、副室構成部
材２１が空洞部１８内に、副室構成部材２１外面
と空洞部１８内面との間に多孔質溶射層１１を介
在せしめて嵌合固定されているため、上記多孔質
溶射層１１により空洞部１８と副質構成部材２１
との間の例えば30〜50μ程度の製作誤差や10μ程
度の熱変形は容易に吸収され、副室構成部材２１
を空洞部１８内面との間に間〓を設けることなく
広い面積でもつて支持して強固に固定することが
できるとともに、多孔質溶射層１１の断熱効果に
より副燃焼室１９の燃焼ガスを高温度に保つてエ
ンジンの燃焼性を良くすることができる。

また、溶射層１１によつて空洞部１８内面と副
室構成部材２１外面との間〓を気密充填すること
ができるので、燃焼ガスのクエンチゾーンが少な
くなり、初期HCを低減させることができる。

尚、本発明は、上記第１および第２の２つの実
施例に限定されるものではなく、その他、各種エ
ンジンにおいて燃焼ガスに曝される場所に空洞部
を形成し、該空洞部にインサート部材を嵌合保持
する場合に対しても適用できるのは勿論である。

以上説明したように、本発明によれば、エンジ
ンの燃焼ガスに曝される場所に形成された空洞部
にインサート部材を嵌合保持する構造において、
上記インサート部材を、その外面と空洞部内面と
の間に軟質金属を含有する耐熱合成樹脂よりなり
適度の空孔を有する溶射層を介在せしめて嵌合固
定するようにしたことにより、上記溶射層の圧縮
変形能によつて空洞部とインサート部材との間の
製作誤差や熱変形を吸収してインサート部材を強
固に固定することができる。また、溶射層の断熱
性および通気断熱性によつてインサート部材内の
燃焼ガスを高温に維持できるとともにガス洩れを
防止できるので、エンジン性能の向上を図ること
ができるという実用上優れた効果を有するもので
ある。

【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図お
よび第２図は第１実施例を示し、第１図は縦断面
図、第２図は要部拡大断面図である。第３図は第
２実施例を示す縦断面図である。 １……シリンダヘツド、２……排気ポート（空
洞部）、３……燃焼室、６……排気通路、１０…
…排気ポートライナ、１１……溶射層、１１ａ…
…軟質金属、１１ｂ……耐熱合成樹脂、１１ｃ…
…空孔、１２……シリンダブロツク、１３……シ
リンダ、１４……ビストン、１５……シリンダヘ
ツド、１７……主燃焼室、１８……空洞部、１０
……副燃焼室、２１……副室構成部材。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ エンジンの燃焼ガスに曝される場所に空洞部
   を形成し、該空洞部にインサート部材を嵌合保持
   する構造において、上記空洞部内面とインサート
   部材外面との間に、軟質金属を含有する耐熱合成
   樹脂よりなり適度の空孔を有する溶射層を介在せ
   しめて、上記インサート部材が空洞部内に保持さ
   れていることを特徴とするエンジンのインサート
   部材固定構造。