JPH0689711B2 - Adiabatic engine structure - Google Patents
Adiabatic engine structureInfo
- Publication number
- JPH0689711B2 JPH0689711B2 JP8792587A JP8792587A JPH0689711B2 JP H0689711 B2 JPH0689711 B2 JP H0689711B2 JP 8792587 A JP8792587 A JP 8792587A JP 8792587 A JP8792587 A JP 8792587A JP H0689711 B2 JPH0689711 B2 JP H0689711B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- heat insulating
- cylinder head
- heat
- engine
- insulating sheet
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Landscapes
- Cylinder Crankcases Of Internal Combustion Engines (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、セラミックエンジン等における断熱エンジ
ンの構造に関する。TECHNICAL FIELD The present invention relates to the structure of a heat insulating engine in a ceramic engine or the like.
従来、セラミック材を断熱材又は耐熱材として利用した
断熱エンジン等のエンジン部材は、例えば、特開昭60−
90955号公報に開示されている。特開昭60−90955号公報
に開示された断熱エンジンの構造について、第2図を参
照して概説する。第2図において、断熱エンジンの構造
が符号30によって全体的に示されている。この断熱エン
ジンの構造30は、シリンダヘッド31の下半分に設けた円
筒部32の円周壁33に熱反射面を形成し、前記シリンダヘ
ッド31の円筒部32にセラミックスから成る逆カップ状の
ヘッドライナ34をこの周囲に空部35を設けて嵌装したも
のである。また、シリンダヘッド31の円筒部とヘッドラ
イナ34との間の空部35には、セラミックスファイバ、グ
ラスファイバ等の断熱材36が収容されている。更に、ヘ
ッドライナ34の上端壁41がガスケット43を介してシリン
ダヘッド31の円筒部32の内端壁33に、またヘッドライナ
34の下端壁が弾性ガスケット44を介してシリンダブロッ
ク37及びシリンダライナ39の上端部にそれぞれ押付けら
れ、締付力の不均衡、熱変形によってヘッドライナ34に
応力集中が生じるのを緩和すると共に、空部35が形成さ
れるので燃焼室40を囲むヘッドライナ34からシリンダ31
への熱伝導が遮断され、熱の放散を抑えることができ
る。また、内端壁33の熱反射面により熱輻射が反射さ
れ、シリンダヘッド31への熱伝達を抑えることができ
る。更に、空部35にセラミックスファイバ等の断熱材36
を収容することによって、空部35における空気の対流を
阻止し、ヘッドライナ34の壁部からシリンダヘッド31へ
の熱伝達を抑えることができる。従って、燃焼室40の熱
がヘッドライナ34から外部へ放散されるのを抑えること
ができるから、排気ガスを高温の状態で排気通路を経て
排気ターボ過給機等へ送り出すことができ、排気ガスの
持つ熱エネルギを最大限に利用することができるもので
ある。図中、符号38はピストンを示す。Conventionally, an engine member such as a heat insulating engine using a ceramic material as a heat insulating material or a heat resistant material is disclosed in, for example, JP-A-60-
It is disclosed in Japanese Patent Publication No. 90955. The structure of the heat insulation engine disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 60-90955 will be outlined with reference to FIG. In FIG. 2, the structure of the adiabatic engine is indicated generally by the numeral 30. In this heat insulating engine structure 30, a heat reflecting surface is formed on a circumferential wall 33 of a cylindrical portion 32 provided in the lower half of the cylinder head 31, and a reverse cup-shaped headliner made of ceramics is formed on the cylindrical portion 32 of the cylinder head 31. 34 is fitted with an empty portion 35 provided around this. A heat insulating material 36 such as a ceramic fiber or a glass fiber is housed in a space 35 between the cylinder portion of the cylinder head 31 and the head liner 34. Further, the upper end wall 41 of the headliner 34 is attached to the inner end wall 33 of the cylindrical portion 32 of the cylinder head 31 through the gasket 43, and the headliner
The lower end wall of 34 is pressed against the upper ends of the cylinder block 37 and the cylinder liner 39 via the elastic gasket 44, respectively, to alleviate stress concentration in the headliner 34 due to imbalance of tightening force and thermal deformation. Since the void portion 35 is formed, the headliner 34 that surrounds the combustion chamber 40 to the cylinder 31
The heat conduction to is blocked, and the heat dissipation can be suppressed. Further, heat radiation is reflected by the heat reflecting surface of the inner end wall 33, and heat transfer to the cylinder head 31 can be suppressed. Further, a heat insulating material 36 such as ceramics fiber is provided in the empty space 35.
By containing the above, it is possible to prevent convection of air in the vacant portion 35 and suppress heat transfer from the wall portion of the headliner 34 to the cylinder head 31. Therefore, it is possible to suppress the heat of the combustion chamber 40 from being dissipated from the headliner 34 to the outside, so that the exhaust gas can be sent to the exhaust turbocharger or the like through the exhaust passage in a high temperature state. It is possible to make maximum use of the heat energy of the. In the figure, reference numeral 38 indicates a piston.
しかしながら、上記のようなセラミックスを断熱材又は
耐熱材として利用するシリンダヘッド等の断熱エンジン
部材において断熱特性を十分に得ることは、極めて困難
であり、十分な断熱特性を得るため壁厚が厚くなるとい
う問題がある。即ち、エンジンの燃焼室に面する部分は
耐熱性、断熱性、熱ショック性に優れた窒化珪素系セラ
ミックスにて構成し、高温燃焼ガスに耐えることができ
るが、余り壁厚が大きいと、熱容量が大きくなり過ぎ、
吸入効率が低下するという問題点が生じる。However, it is extremely difficult to obtain sufficient heat insulating properties in a heat insulating engine member such as a cylinder head that uses the above ceramics as a heat insulating material or a heat resistant material, and the wall thickness increases in order to obtain sufficient heat insulating characteristics. There is a problem. That is, the part of the engine facing the combustion chamber is made of silicon nitride ceramics, which has excellent heat resistance, heat insulation, and heat shock resistance, and can withstand high-temperature combustion gas. Becomes too big,
There is a problem that inhalation efficiency is reduced.
ところで、前掲特開昭60−90955号公報に開示された断
熱エンジンの構造については、ヘッドライナ34の上端壁
41がガスケット43を介してシリンダヘッド31の円筒部32
の内端壁33に、またヘッドライナ34の下端壁が弾性ガス
ケット44を介してシリンダブロック37及びシリンダライ
ナ39の上端部にそれぞれ押付けられて設置されており、
ヘッドライナ34とシリンダヘッド31との間には空部35が
形成された構成であるので、必ずしも耐圧性に優れた断
熱構造を得ることができず、問題点を有していると共
に、高温に晒される部分の熱容量を小さくするという技
術的思想を有しておらず、上記と同様な問題点を有して
いる。By the way, regarding the structure of the heat insulation engine disclosed in the above-mentioned JP-A-60-90955, the upper end wall of the headliner 34 is
41 is the cylindrical portion 32 of the cylinder head 31 through the gasket 43.
The inner end wall 33, and the lower end wall of the head liner 34 is pressed against the upper ends of the cylinder block 37 and the cylinder liner 39 via an elastic gasket 44, respectively.
Since the vacant portion 35 is formed between the headliner 34 and the cylinder head 31, it is not always possible to obtain a heat insulating structure with excellent pressure resistance, and there are problems, and at the same time high temperatures are encountered. It does not have the technical idea of reducing the heat capacity of the exposed portion, and has the same problems as above.
この発明の目的は、上記の問題点を解消することであ
り、シリンダヘッドライナの肉厚を可及的に薄く構成
し、燃焼室側に面いた高温になる前記シリンダヘッドラ
イナの熱容量を小さく構成し、それによってエンジンの
吸入効率を向上させると共に、肉厚の減少に伴う強度劣
化を改善した断熱エンジンの構造を提供することであ
る。An object of the present invention is to eliminate the above-mentioned problems, and the thickness of the cylinder head liner is configured to be as thin as possible, and the heat capacity of the cylinder head liner facing the combustion chamber and having a high temperature is configured to be small. Therefore, it is an object of the present invention to provide a structure of an adiabatic engine which improves the intake efficiency of the engine and also improves the strength deterioration due to the reduction of the wall thickness.
この発明は、上記の問題点を解消し、上記の目的を達成
するために、次のように構成されている。即ち、この発
明は、セラミックスから成るシリンダヘッドライナの外
面に断熱シートを配設し、前記断熱シートの外面に金属
材料を鋳ぐるんで配設したことを特徴とする断熱エンジ
ンの構造に関し、更に具体的に詳述すると、前記シリン
ダヘッドライナの熱容量を小さくするため肉厚を薄く構
成し、また前記断熱シートには空気層が形成されてお
り、前記断熱シートがチタン酸ペーパを積層したもので
あるか、又はチタン酸カリウムウィスカーに有機バイン
ダを混合して一体成形したものであるか、或いはチタン
酸カリウムウィスカー、アルミナファイバ及び有機バイ
ンダを混合して型成形したものであることを特徴とする
断熱エンジンの構造に関する。The present invention is configured as follows in order to solve the above problems and achieve the above objects. That is, the present invention relates to a structure of a heat insulating engine characterized in that a heat insulating sheet is arranged on the outer surface of a cylinder head liner made of ceramics, and a metal material is cast around the outer surface of the heat insulating sheet. More specifically, in order to reduce the heat capacity of the cylinder head liner, the cylinder head liner has a thin wall thickness, and an air layer is formed on the heat insulating sheet, and the heat insulating sheet is formed by laminating titanic acid paper. Or a heat-insulated engine characterized by being formed integrally by mixing potassium titanate whiskers with an organic binder, or by mixing potassium titanate whiskers, alumina fibers and an organic binder and molding. Concerning the structure of.
この発明による断熱エンジンの構造は、以上のように構
成されており、次のように作用する。即ち、この断熱エ
ンジンの構造は、セラミックスから成るシリンダヘッド
ライナの外面に断熱シートを配設し、前記断熱シートの
外面に金属材料を鋳ぐるんで配設したので、高温の燃焼
ガスに晒される前記シリンダヘッドライナ及び前記シリ
ンダライナの肉厚を薄く形成することができ、熱容量を
小さくすることができ、従ってエンジンの吸入効率を向
上させると共に、前記金属材料の鋳ぐるみ後の冷却時
に、前記金属材料が収縮するため、セラミック製のシリ
ンダヘッドライナを圧縮し、断熱ファイバが緩衝材とな
って、前記断熱シートが圧縮力を受けて固定保持され、
そして、シリンダヘッド1については金属材料2がシリ
ンダヘッドライナ3に圧縮力を作用させた状態に構成さ
れることになる。同時にセラミックスから成る前記シリ
ンダヘッドライナの外周面に圧縮力を作用させた状態に
構成され、従って、耐圧性に優れた構造に構成でき、更
にチタン酸カリウムを主成分とした前記断熱シートを使
用しているので優れた断熱性を得ることができ、しかも
前記断熱シートに形成された空気層によって一層優れた
断熱効果を得ることができる。上記説明のように、エン
ジンの吸入効率を向上させるため、断熱エンジンの筒内
内壁からの受熱を最小限にするのに、高温になるセラミ
ックス内壁の熱容量を最小限にすることが重要なことで
あり、熱容量を小さくすることによって、吸気時に、壁
面が直ちに冷却し、吸気温度と壁面温度との温度差を小
さくし、それによって吸気を流入し易くする。また、燃
焼室内の最高温度時に、壁面に吸収される熱量を小さく
して燃焼ガス温度と壁面温度との温度差を小さくし、シ
リンダヘッド、シリンダブロック等を通じて外部に逃げ
る熱エネルギーを最小限に抑える。The structure of the heat insulation engine according to the present invention is configured as described above, and operates as follows. That is, in the structure of this heat insulating engine, since the heat insulating sheet is arranged on the outer surface of the cylinder head liner made of ceramics, and the metal material is arranged around the outer surface of the heat insulating sheet, it is exposed to high temperature combustion gas. The wall thickness of the cylinder head liner and the cylinder liner can be made thin, the heat capacity can be made small, and therefore, the intake efficiency of the engine can be improved, and at the time of cooling after the cast metal is cast, the metal material can be cooled. Shrinks, the cylinder head liner made of ceramic is compressed, the heat insulating fiber serves as a cushioning material, and the heat insulating sheet receives a compressive force and is fixedly held,
Then, the cylinder head 1 is configured such that the metal material 2 exerts a compressive force on the cylinder head liner 3. At the same time, the outer peripheral surface of the cylinder head liner made of ceramics is configured to exert a compressive force, and therefore, a structure having excellent pressure resistance can be configured, and further, the heat insulating sheet containing potassium titanate as a main component is used. Therefore, excellent heat insulating properties can be obtained, and more excellent heat insulating effect can be obtained by the air layer formed on the heat insulating sheet. As described above, in order to improve the intake efficiency of the engine, it is important to minimize the heat capacity of the ceramic inner wall that becomes high temperature in order to minimize the heat received from the inner wall of the cylinder of the adiabatic engine. By reducing the heat capacity, the wall surface immediately cools during intake air, and the temperature difference between the intake air temperature and the wall surface temperature is reduced, thereby facilitating inflow of intake air. Also, at the maximum temperature in the combustion chamber, the amount of heat absorbed by the wall surface is reduced to reduce the temperature difference between the combustion gas temperature and the wall surface temperature, and the thermal energy that escapes to the outside through the cylinder head, cylinder block, etc. is minimized. .
以下、図面を参照して、この発明による断熱エンジンの
構造の実施例を詳述する。Hereinafter, embodiments of the structure of the heat insulation engine according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
第1図において、この発明の一実施例である断熱エンジ
ンの構造が符号10によって全体的に示されている。この
断熱エンジンの構造10については、断熱エンジンにおけ
るシリンダヘッドの断熱構造についての技術的思想のみ
を開示したものであり、上記以外の部分のシリンダ12、
ピストン8及び吸排気弁9についての断熱構造について
は開示即ち図示していないものであるが、断熱エンジン
については、これらシリンダ、ピストン及び吸排気弁に
ついても、窒化珪素系セラミックス、断熱シール材等に
よって断熱構造に構成することによって一層確実に目的
を達成できることは勿論である。一般的な構造として、
シリンダ12内には、ピストンヘッド13とピストンスカー
ト14から成るピストン8が往復運動するように構成され
ている。シリンダヘッド1には、吸排気ポート11形成さ
れ、この吸排気ポート11は吸排気弁9によって開閉され
るように構成されている。シリンダヘッドライナ1にお
けるシリンダヘッドライナ3の肉厚が出来るだけ薄くな
るように形成されており、シリンダヘッドライナ3の外
面は断熱性及び耐圧性に優れた断熱シート4によって被
覆する。この断熱エンジンの構造10において、シリンダ
ヘッド1は、窒化珪素系等のセラミックスから成るシリ
ンダヘッドライナ3の外面にチタン酸カリウム等を主成
分としたチタン酸コート紙である断熱シート4を配設
し、この断熱シート4の外面にアルミニウム合金等の金
属材料2を鋳ぐるんで配設したものである。金属材料2
を鋳ぐるんでシリンダヘッド1を構成することによっ
て、金属に鋳ぐるむ際、収縮するが、断熱ファイバが緩
衝材となって、セラミック製のシリンダヘッドライナを
圧縮し、その圧縮力により固定保持される。そして、シ
リンダヘッド1については金属材料2がシリンダヘッド
ライナ3に圧縮力を作用させた状態に構成されることに
なる。セラミック製のシリンダヘッドライナ3について
は、エンジンの燃焼室5内の高温の燃焼ガスに晒されて
いるものであり、燃焼室5内壁からの受熱を最小限にす
るためシリンダヘッドライナ3の厚さを可及的に薄く構
成し、シリンダヘッドライナ3の熱容量が小さくなるよ
うに構成されている。更に、シリンダヘッドライナ3を
薄く構成することによって強度が劣化するのを防止する
ため、シリンダヘッドライナ3を外周部に断熱シート4
によって強度を補強すると共に、断熱性を向上させてい
る。また、シリンダヘッド1とシリンダライナ12との間
には、ガスケット7が介在されている。更に、シリンダ
ヘッド1の吸排気ポート11の周囲には、チタン酸カリウ
ム等を金属材料で被覆した断熱ガスケット6が設けられ
ており、断熱シート4が金属材料2とシリンダヘッドラ
イナ3との間から流出するのを防止している。また、断
熱シート4については、空気層が形成されており、この
空気層は一層の断熱効果を果たしている。断熱シート4
の構造については、例えば、チタン酸ペーパを積層した
もの、チタン酸カリウムウィスカーに有機バインダを混
合して一体成形したもの、或いはチタン酸カリウムウィ
スカー、アルミサファイバ及び有機バインダを混合して
型成形したもの等がある。チタン酸カリウムについて
は、例えば、ウィスカー状チタン酸カリウム(K2Ti
6O13、融点1370℃、比重3.2、熱伝導率0.00012 cal/cm
sec℃)である。また、窒化珪素系セラミックスの熱伝
導率は、0.04 Cal/cm sec℃であり、断熱シート4であ
るセラミックシートにチタン酸カリウムを含浸させたシ
ートの熱伝導率は、0.0002 Cal/cm sec℃である。In FIG. 1, the structure of an adiabatic engine, which is an embodiment of the present invention, is generally indicated by reference numeral 10. Regarding the structure 10 of this heat insulating engine, only the technical idea of the heat insulating structure of the cylinder head in the heat insulating engine is disclosed, and the cylinder 12 other than the above,
Although the heat insulating structure for the piston 8 and the intake / exhaust valve 9 is not disclosed, that is, not shown, for the heat insulating engine, the cylinder, the piston, and the intake / exhaust valve are also made of silicon nitride ceramics, a heat insulating sealing material, or the like. Needless to say, the object can be achieved more reliably by using the heat insulating structure. As a general structure,
Inside the cylinder 12, a piston 8 including a piston head 13 and a piston skirt 14 is configured to reciprocate. An intake / exhaust port 11 is formed in the cylinder head 1, and the intake / exhaust port 11 is configured to be opened / closed by an intake / exhaust valve 9. The thickness of the cylinder head liner 3 in the cylinder head liner 1 is formed to be as thin as possible, and the outer surface of the cylinder head liner 3 is covered with a heat insulating sheet 4 having excellent heat insulating properties and pressure resistance. In the structure 10 of this heat insulation engine, the cylinder head 1 has a heat insulation sheet 4 which is titanate coated paper containing potassium titanate or the like as a main component on the outer surface of a cylinder head liner 3 made of ceramics such as silicon nitride. A metal material 2 such as an aluminum alloy is arranged around the outer surface of the heat insulating sheet 4 by casting. Metal material 2
By constructing the cylinder head 1 by casting, the heat insulating fiber serves as a buffer material to compress the ceramic cylinder head liner, which contracts when cast into metal, but is fixed and held by the compression force. It Then, the cylinder head 1 is configured such that the metal material 2 exerts a compressive force on the cylinder head liner 3. The ceramic cylinder head liner 3 is exposed to the high temperature combustion gas in the combustion chamber 5 of the engine, and the thickness of the cylinder head liner 3 is set to minimize heat reception from the inner wall of the combustion chamber 5. Is configured as thin as possible to reduce the heat capacity of the cylinder head liner 3. Further, in order to prevent the strength from being deteriorated by making the cylinder head liner 3 thin, the cylinder head liner 3 is provided on the outer peripheral portion with a heat insulating sheet 4.
It reinforces the strength and improves heat insulation. Further, a gasket 7 is interposed between the cylinder head 1 and the cylinder liner 12. Further, around the intake / exhaust port 11 of the cylinder head 1, a heat insulating gasket 6 in which potassium titanate or the like is coated with a metal material is provided, and a heat insulating sheet 4 is provided between the metal material 2 and the cylinder head liner 3. It prevents it from leaking. An air layer is formed in the heat insulating sheet 4, and this air layer has a further heat insulating effect. Heat insulation sheet 4
For the structure of, for example, laminated titanate paper, potassium titanate whiskers mixed with organic binder and integrally molded, or potassium titanate whiskers, aluminum fiber and organic binder mixed and molded. There are things. Regarding potassium titanate, for example, whisker-like potassium titanate (K 2 Ti
6 O 13 , melting point 1370 ° C, specific gravity 3.2, thermal conductivity 0.00012 cal / cm
sec ° C). The thermal conductivity of the silicon nitride ceramics is 0.04 Cal / cm sec ° C, and the thermal conductivity of the ceramic sheet that is the heat insulating sheet 4 impregnated with potassium titanate is 0.0002 Cal / cm sec ° C. is there.
これらの断熱シート4の種々の例について詳述する。ま
ず、1つの例の断熱シート4は、セラミックシートにチ
タン酸カリウムを含浸させたシートをラミネート即ち積
層して構成したものである。また、断熱シート4の別の
例として、チタン酸カリウムウィスカーを主成分として
有機バインダを混合してペーパ状に構成したシートを積
層したものである。更に、断熱シート4の他の例とし
て、チタン酸カリウムウィスカーを主成分として有機バ
インダを混合してペーパ状に構成したシートをアルミナ
ファイバシートによって上下面を挟んで補強したシート
を積層したものである。また、断熱シート4の更に別の
例として、チタン酸カリウムウィスカーを主成分として
アルミナ短繊維であるアルミナファイバ及び有機バイン
ダを混合し、それをカップ状に型成形したものである。
上記の例では、チタン酸カリウムウィスカーを用いてい
るが、チタン酸カリウムウィスカーに限らず、ジルコニ
アファイバ等のセラミックファイバを用いてもよいこと
は勿論である。Various examples of these heat insulating sheets 4 will be described in detail. First, the heat insulating sheet 4 of one example is formed by laminating a ceramic sheet impregnated with potassium titanate. Another example of the heat insulating sheet 4 is a stack of sheets formed into a paper form by mixing potassium titanate whiskers as a main component with an organic binder. Further, as another example of the heat insulating sheet 4, a sheet formed by mixing an organic binder containing potassium titanate whiskers as a main component into a paper shape and laminating sheets reinforced by sandwiching the upper and lower surfaces with alumina fiber sheets is laminated. . Further, as still another example of the heat insulating sheet 4, an alumina fiber which is a short fiber of alumina containing potassium titanate whiskers as a main component and an organic binder are mixed and molded into a cup shape.
Although potassium titanate whiskers are used in the above example, it is needless to say that ceramic fibers such as zirconia fibers may be used instead of potassium titanate whiskers.
この発明による断熱エンジンの構造10は、上記のように
構成されており、一例として次のように製造することが
できる。窒化珪素系セラミックス等から成るシリンダヘ
ッド下面とシリンダライナ上部とを一体に形成したシリ
ンダヘッドライナ3を、約2〜3mm程度の肉厚に構成
し、該シリンダヘッドライナ3の外周部にチタン酸成形
紙、チタン酸コート紙、不燃紙等のセラミック製ファイ
バを主体とした断熱材によりカップ状に成形した断熱シ
ート4を設ける。このシリンダヘッドライナ3と断熱シ
ート4とを適宜の手段によって一体とした後に、この一
体成形体をアルミニウム合金等の金属材料2と一緒に鋳
造し、それによって成形体を金属材料2に鋳ぐるむ。と
ころが、鋳ぐるみに使用したアルミニウム合金は、鋳ぐ
るみ後に冷却するが、その冷却時にアルミニウム合金は
収縮する。そのため、断熱シート4は圧縮力を受けて固
定され、同時にシリンダヘッドライナ3のセラミックス
壁面に圧縮力を作用させる状態になる。ところで、エン
ジンの燃焼時には、燃焼室5内に燃焼ガスによって高圧
が発生する。従って、燃焼ガスの高圧によって燃焼室の
壁面であるシリンダヘッドライナ3のセラミックス内周
面には圧縮力が作用する。しかしながら、この発明によ
る断熱エンジンの構造は、上記のように構成されている
ので、このエンジン燃焼時の高圧に耐えることができ、
同時に高温に対しても高い断熱性を発揮できる。即ち、
この発明による断熱エンジンの構造については、断熱シ
ート4によって高い断熱性を発揮できるのである。The structure 10 of the adiabatic engine according to the present invention is configured as described above, and can be manufactured, for example, as follows. A cylinder head liner 3 formed by integrally forming a cylinder head lower surface and a cylinder liner upper portion made of silicon nitride ceramics or the like is configured to have a wall thickness of about 2 to 3 mm, and a titanium acid molding is performed on an outer peripheral portion of the cylinder head liner 3. A heat insulating sheet 4 formed into a cup shape by a heat insulating material mainly composed of ceramic fibers such as paper, titanic acid coated paper, non-combustible paper, etc. is provided. After the cylinder head liner 3 and the heat insulating sheet 4 are integrated by an appropriate means, the integrally formed body is cast together with the metal material 2 such as an aluminum alloy, thereby forming the formed body around the metal material 2. . However, the aluminum alloy used for the cast metal is cooled after the cast metal, but the aluminum alloy shrinks during the cooling. Therefore, the heat insulating sheet 4 receives the compressive force and is fixed, and at the same time, the compressive force acts on the ceramic wall surface of the cylinder head liner 3. By the way, during combustion of the engine, high pressure is generated in the combustion chamber 5 by the combustion gas. Therefore, due to the high pressure of the combustion gas, a compressive force acts on the ceramics inner peripheral surface of the cylinder head liner 3, which is the wall surface of the combustion chamber. However, since the structure of the adiabatic engine according to the present invention is configured as described above, it is possible to withstand the high pressure at the time of engine combustion,
At the same time, it can exhibit high heat insulation even at high temperatures. That is,
With respect to the structure of the heat insulation engine according to the present invention, the heat insulation sheet 4 can exhibit high heat insulation.
この発明による断熱エンジンの構造は、以上のように構
成されているので、次のような効果を奏する。即ち、こ
の断熱エンジンの構造は、セラミックスから成るシリン
ダヘッドライナの外面に断熱シートを配設し、前記断熱
シートの外面に金属材料を鋳ぐるんで配設したので、高
温の燃焼ガスに晒される前記シリンダヘッドライナの肉
厚を可及的に薄く構成することができ、熱容量を小さく
することができ、従ってエンジン吸入効率を向上させる
と共に、前記金属材料の鋳ぐるみ後の冷却時に、前記金
属材料が収縮するため、前記断熱シートは圧縮力を受け
て固定され、同時にセラミックスから成る前記シリンダ
ヘッドライナの外周面に圧縮力を作用させた状態に構成
され、従って、耐圧性に優れた構造に構成でき、更にチ
タン酸カリウムを主成分とした前記断熱シートを使用し
ているので優れた断熱性を得ることができ、しかも前記
断熱シートに形成された空気層によって一層優れた断熱
効果を得ることができる。上記の説明のように、エンジ
ンの吸入効率を向上させるため、断熱エンジンの筒内内
壁からの受熱を最小限にするのに、高温になるセラミッ
クス内壁の熱容量を最小限にすることが重要なことであ
る。その理由は、熱容量を小さくすることによって、吸
気時に、壁面が直ちに冷却し、吸気温度と壁面温度との
温度差を小さくし、それによって吸気を流入し易くす
る。また、筒内最高温度時に、壁面に吸収される熱量を
小さくして燃焼ガス温度と壁面温度との温度差を小さく
し、シリンダヘッド、シリンダブロックを通じて外部に
逃げる熱エネルギーを最小限に抑える。このように構成
することによって、エンジンの吸入効率を向上させると
共に、燃焼室における熱エネルギーを最小限に排気ポー
トを通じて下流に設けたエネルギー回収装置に送り込む
ことができ、従って該熱エネルギーを最大限に回収する
ことができる。例えば、断熱エンジンにおいて、高温ガ
スが接触する部分即ち前記シリンダヘッドライナの熱容
量を小さく構成することによって、前記エンジンの爆発
工程及び排気工程において、熱エネルギーが前記シリン
ダヘッドライナに保有されることなく、言い換えれば、
燃焼室内に熱エネルギーが残存することなく、ほとんど
の熱エネルギーを排気ポートを経て下流に設けられてい
るエネルギー回収装置に送り込むことができる。また、
前記エンジンの吸入工程において、高温ガスが接触する
部分即ち前記シリンダヘッドライナは熱容量が小さいの
で、適度の温度にまで直ちに冷却され、吸気が燃焼室内
に流入するのが阻止されるようなことがなく、吸入効率
が低下するような現象が生じることがない。即ち、熱容
量を小さくすることによって、吸気時に、壁面が直ちに
冷却し、吸気温度と壁面温度との温度差を小さくし、そ
れによって吸気が流入し易くなる。また、燃焼室内の最
高温度時に、壁面に吸収される熱量を小さくして燃焼ガ
ス温度と壁面温度との温度差を小さくし、シリンダヘッ
ド、シリンダブロックを通じて外部に逃げる熱エネルギ
ーを最小限に抑えることができる。このように構成する
ことによって、エンジンの吸入効率を向上させると共
に、燃焼室における熱エネルギーを最大限に回収するこ
とができる。しかも、前記断熱シートはチタン酸カリウ
ムを主成分としているので優れた断熱構造に構成でき、
しかも前記断熱シートに形成された空気層、断熱シート
自体又は前記断熱シートと前記金属製シートとの接触部
に形成された空気層によって一層優れた断熱効果を得る
ことができ、熱エネルギーを前記燃焼室に閉じ込めるこ
とができる。それ故に、上記エネルギー回収装置によっ
て、熱エネルギーを有効に回収することができる。Since the structure of the heat insulation engine according to the present invention is configured as described above, it has the following effects. That is, in the structure of this heat insulating engine, since the heat insulating sheet is arranged on the outer surface of the cylinder head liner made of ceramics, and the metal material is arranged around the outer surface of the heat insulating sheet, it is exposed to high temperature combustion gas. The wall thickness of the cylinder head liner can be configured to be as thin as possible, the heat capacity can be reduced, and therefore the engine intake efficiency can be improved, and at the time of cooling after the cast metal is cast, the metal material can be Because of the shrinkage, the heat insulating sheet is fixed by receiving a compressive force, and at the same time, the outer peripheral surface of the cylinder head liner made of ceramics is made to exert a compressive force, so that a structure having excellent pressure resistance can be configured. In addition, since the heat insulating sheet containing potassium titanate as a main component is used, excellent heat insulating property can be obtained, and the heat insulating sheet can be obtained. It is possible to obtain a more excellent thermal insulation effect by the air layer formed. As described above, in order to improve the intake efficiency of the engine, it is important to minimize the heat capacity of the ceramic inner wall that becomes hot in order to minimize the heat received from the inner wall of the cylinder of the adiabatic engine. Is. The reason is that by reducing the heat capacity, the wall surface immediately cools at the time of intake air, and the temperature difference between the intake air temperature and the wall surface temperature is reduced, thereby facilitating the inflow of intake air. Also, at the time of the maximum temperature in the cylinder, the amount of heat absorbed by the wall surface is reduced to reduce the temperature difference between the combustion gas temperature and the wall surface temperature, and the thermal energy escaping to the outside through the cylinder head and the cylinder block is minimized. With this configuration, the intake efficiency of the engine can be improved, and the thermal energy in the combustion chamber can be sent to the energy recovery device provided downstream through the exhaust port, thus maximizing the thermal energy. Can be collected. For example, in an adiabatic engine, by configuring the heat capacity of the portion in contact with high-temperature gas, that is, the cylinder headliner to be small, thermal energy is not retained in the cylinder headliner during the explosion process and exhaust process of the engine, In other words,
Most of the thermal energy can be sent to the energy recovery device provided downstream via the exhaust port without the thermal energy remaining in the combustion chamber. Also,
In the intake process of the engine, the portion of the cylinder head liner that is in contact with the high temperature gas, that is, the cylinder head liner, has a small heat capacity, so it is immediately cooled to an appropriate temperature, and intake air is not blocked from flowing into the combustion chamber. The phenomenon that the inhalation efficiency is lowered does not occur. That is, by reducing the heat capacity, the wall surface immediately cools during intake air, and the temperature difference between the intake air temperature and the wall surface temperature is reduced, which facilitates the inflow of intake air. Also, at the maximum temperature in the combustion chamber, the amount of heat absorbed by the wall surface is reduced to reduce the temperature difference between the combustion gas temperature and the wall surface temperature, and the thermal energy that escapes to the outside through the cylinder head and cylinder block is minimized. You can With this configuration, the intake efficiency of the engine can be improved and the thermal energy in the combustion chamber can be maximally recovered. Moreover, since the heat insulating sheet contains potassium titanate as a main component, it can be formed into an excellent heat insulating structure,
Moreover, the air layer formed on the heat insulating sheet, the heat insulating sheet itself or the air layer formed on the contact portion between the heat insulating sheet and the metal sheet can obtain a further excellent heat insulating effect, and the heat energy can be converted into the combustion energy. Can be locked in a room. Therefore, the energy recovery device can effectively recover the thermal energy.
第1図はこの発明による断熱エンジンの構造の一実施例
を示す断面図、及び第2図は従来の断熱エンジンの構造
を示す断面図である。 1……シリンダヘッド、2……金属材料、3……シリン
ダヘッドライナ、4……断熱シート、5……燃焼室、6
……断熱ガスケット、7……ガスケット、8……ピスト
ン、9……吸排気弁、10……断熱エンジンの構造、11…
…吸排気ポート、12……シリンダ、13……ピストンヘッ
ド、14……ピストンスカート。FIG. 1 is a sectional view showing an embodiment of the structure of an adiabatic engine according to the present invention, and FIG. 2 is a sectional view showing the structure of a conventional adiabatic engine. 1 ... Cylinder head, 2 ... Metal material, 3 ... Cylinder head liner, 4 ... Insulation sheet, 5 ... Combustion chamber, 6
…… Insulation gasket, 7 …… Gasket, 8 …… Piston, 9 …… Intake / exhaust valve, 10 …… Insulation engine structure, 11 ……
… Intake and exhaust ports, 12 …… Cylinder, 13 …… Piston head, 14 …… Piston skirt.
Claims (6)
ナの外面に断熱シートを配設し、前記断熱シートの外面
に金属材料を鋳ぐるんで配設したことを特徴とする断熱
エンジンの構造。1. A structure of an adiabatic engine, characterized in that a heat insulating sheet is provided on the outer surface of a cylinder head liner made of ceramics, and a metal material is cast around the outer surface of the heat insulating sheet.
くするため肉厚を薄く構成したことを特徴とする特許請
求の範囲第1項に記載の断熱エンジンの構造。2. The structure of an adiabatic engine according to claim 1, wherein the cylinder head liner has a thin wall thickness to reduce the heat capacity.
ることを特徴とする特許請求の範囲第1項に記載の断熱
エンジンの構造。3. The structure of the heat insulation engine according to claim 1, wherein an air layer is formed on the heat insulation sheet.
たものであることを特徴とする特許請求の範囲第1項に
記載の断熱エンジンの構造。4. The structure of the heat insulating engine according to claim 1, wherein the heat insulating sheet is formed by laminating titanate paper.
カーに有機バインダを混合して一体成形したものである
ことを特徴とする特許請求の範囲第1項に記載の断熱エ
ンジンの構造。5. The structure of the heat insulating engine according to claim 1, wherein the heat insulating sheet is formed by mixing potassium titanate whiskers with an organic binder and integrally molding them.
カー、アルミナファイバ及び有機バインダを混合して型
成形したものであることを特徴とする特許請求の範囲第
1項に記載の断熱エンジンの構造。6. The structure of the heat insulating engine according to claim 1, wherein the heat insulating sheet is formed by mixing potassium titanate whiskers, alumina fibers and an organic binder and molding the mixture.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8792587A JPH0689711B2 (en) | 1987-04-11 | 1987-04-11 | Adiabatic engine structure |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8792587A JPH0689711B2 (en) | 1987-04-11 | 1987-04-11 | Adiabatic engine structure |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63255548A JPS63255548A (en) | 1988-10-21 |
| JPH0689711B2 true JPH0689711B2 (en) | 1994-11-09 |
Family
ID=13928495
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8792587A Expired - Lifetime JPH0689711B2 (en) | 1987-04-11 | 1987-04-11 | Adiabatic engine structure |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0689711B2 (en) |
-
1987
- 1987-04-11 JP JP8792587A patent/JPH0689711B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63255548A (en) | 1988-10-21 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5055435A (en) | Ceramic materials to be insert-cast | |
| US4242948A (en) | Insulated composite piston | |
| CA1157486A (en) | Engine parts | |
| JP2526947B2 (en) | Insulation engine structure | |
| JPH07111155B2 (en) | Adiabatic engine structure and manufacturing method thereof | |
| JPH0689711B2 (en) | Adiabatic engine structure | |
| GB1577685A (en) | Insulated composite piston | |
| CA1078274A (en) | Insulated composite piston | |
| JPH03145516A (en) | Structure of engine with heat insulated sub-chamber | |
| JPH0689710B2 (en) | Insulation engine structure | |
| JP2540878B2 (en) | Insulation engine structure | |
| JP2699586B2 (en) | Adiabatic piston and method of manufacturing the same | |
| JPH03179153A (en) | Structure of insulated engine | |
| JPH07109176B2 (en) | Insulation engine structure | |
| JPH01170745A (en) | Piston for internal combustion engine | |
| JPS60135651A (en) | Manufacture of ceramics-incorporating piston | |
| JPH01318750A (en) | Structure of insulated piston | |
| JP3091049B2 (en) | Heat shielding gasket and combustion chamber structure of engine using the same | |
| JP2598885Y2 (en) | Heat shield structure in heat shield engine | |
| JPH0555748B2 (en) | ||
| JPH0674770B2 (en) | Structure of adiabatic piston | |
| JP2586039B2 (en) | Insulated piston structure | |
| JPH03124944A (en) | Heat insulating engine component, manufacture thereof and heat insulating piston | |
| JPH0218299Y2 (en) | ||
| JPH04292486A (en) | Adiabatic piston and production thereof |