JPH07109176B2 - Insulation engine structure - Google Patents
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- JPH07109176B2 JPH07109176B2 JP62172085A JP17208587A JPH07109176B2 JP H07109176 B2 JPH07109176 B2 JP H07109176B2 JP 62172085 A JP62172085 A JP 62172085A JP 17208587 A JP17208587 A JP 17208587A JP H07109176 B2 JPH07109176 B2 JP H07109176B2
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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、セラミック材料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、実開昭59
−192647号公報、特開昭60−90955号公報等に開示され
ている。Conventionally, engine members such as adiabatic engines using a ceramic material as a heat insulating material or a heat resistant material are disclosed in
-192647 and Japanese Patent Laid-Open No. 60-90955.
まず、実開昭59−192647号公報に開示された断熱エンジ
ンのシリンダライナについて、第3図を参照して概説す
る。First, the cylinder liner of the heat insulation engine disclosed in Japanese Utility Model Laid-Open No. Sho 59-192647 will be outlined with reference to FIG.
該断熱エンジンのシリンダライナは、シリンダヘッド内
壁部26とシリンダライナ上方部28とを一体に形成したラ
イナヘッド25のライナ上方部28の内径をシリンダライナ
27の内径より大きく構成したものであり、図示していな
いが、ライナ上方部28の外面に断熱ガスケットを介して
シリンダヘッドに設置したものであり、従って、ライナ
ヘッド25のシリンダライナ上方部28とピストンヘッド29
との接触が起こらず円滑で耐久性の良い作動を行い得る
ものである。The cylinder liner of the adiabatic engine has a cylinder head inner wall portion 26 and a cylinder liner upper portion 28 formed integrally with each other.
Although it is configured to be larger than the inner diameter of 27, it is installed on the cylinder head through a heat insulating gasket on the outer surface of the liner upper portion 28, which is not shown in the figure, and therefore, is not attached to the cylinder liner upper portion 28 of the liner head 25. Piston head 29
It is possible to operate smoothly and with good durability without contact with.
次に、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4図を参照して概説する。第4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。Next, the structure of the adiabatic engine disclosed in JP-A-60-90955 will be outlined with reference to FIG. In FIG. 4, the structure of the adiabatic engine is indicated generally by the numeral 30.
断熱エンジンの構造30は、シリンダヘッド31の下半分に
設けた円筒状凹部32の内周壁33に熱反射面を形成し、シ
リンダヘッド31の円筒状凹部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
ファイバー、グラスファイバー等の断熱材36が収容され
ている。The structure 30 of the adiabatic engine has a heat-reflecting surface formed on the inner peripheral wall 33 of a cylindrical recess 32 provided in the lower half of the cylinder head 31, and an inverted cup-shaped headliner made of ceramics in the cylindrical recess 32 of the cylinder head 31. 34 is fitted with an empty portion 35 provided around this. A heat insulating material 36 such as ceramic fiber or glass fiber is housed in a space 35 between the cylinder portion of the cylinder head 31 and the head liner 34.
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の円筒状凹部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の上端部をそれ
ぞれ押し付けられ、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
からシリンダヘッド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。Further, the upper end wall 41 of the head liner 34 is connected to the inner end wall 33 of the cylindrical recess 32 of the cylinder head 31 via the gasket 43, and the lower end wall of the head liner 34 is inserted to the cylinder block 37 and the cylinder liner via the elastic gasket 44. The upper ends of 39 are pressed respectively to alleviate stress concentration in the headliner 34 due to imbalance of tightening force and thermal deformation, and
Since the void 35 is formed, the headliner 34 surrounding the combustion chamber 40
The heat conduction from the cylinder head to the cylinder head 31 is blocked, and the heat dissipation can be suppressed.
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ー等の断熱材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。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, by accommodating the heat insulating material 36 such as ceramic fiber in the void 35, it is possible to prevent convection of air in the void 35 and suppress heat transfer from the wall portion of the headliner 34 to the cylinder head 31.
従って、燃焼室40の熱がヘッドライナ34から外部へ放散
されるのが抑えられるから、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。Therefore, since the heat of the combustion chamber 40 is suppressed from being dissipated to the outside from the headliner 34, the exhaust gas can be sent to the exhaust turbocharger or the like through the exhaust passage in a high temperature state, and the exhaust gas has The heat energy can be used to the maximum extent. 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。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.
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等のセラミックスに
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、そのため吸入効
率が低下するという問題点が生じる。That is, the portion facing the combustion chamber of the engine is made of ceramics such as silicon nitride having excellent heat resistance, heat insulation, and heat shock resistance, and can withstand high temperature combustion gas, but if the wall thickness is too large, There is a problem in that the heat capacity becomes large and thus the inhalation efficiency decreases.
前掲実開昭59−192647号公報に開示された断熱エンジン
のシリンダライナにおけるシリンダヘッド内壁部26とシ
リンダライナ上方部28から成るライナヘッド25、及び前
掲特開昭60−90955号公報に開示された断熱エンジンの
構造における上端壁41及び下端壁からなるヘッドライナ
34は、比較的に肉厚のセラミック材料から構成されてお
り、上記と同様に熱容量が大きくなり、高温に晒される
部分の熱容量を小さくするというものではない。The liner head 25 including the cylinder head inner wall portion 26 and the cylinder liner upper portion 28 in the cylinder liner of the heat insulating engine disclosed in the above-mentioned Japanese Utility Model Publication No. Sho 59-192647, and the above-mentioned Japanese Patent Laid-Open Publication No. 60-90955. A headliner composed of an upper end wall 41 and a lower end wall in the structure of an adiabatic engine
34 is made of a relatively thick ceramic material, and has a large heat capacity in the same manner as described above, and does not reduce the heat capacity of a portion exposed to a high temperature.
また、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の円筒状凹部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
ぞれ押し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
ができない。The upper end wall 41 of the headliner 34 is connected to the inner end wall 33 of the cylindrical recess 32 of the cylinder head 31 via the gasket 43, and the lower end wall of the headliner 34 is connected to the cylinder block 37 and the cylinder liner via the elastic gasket 44. Since they are installed by being pressed against the upper end of 39 respectively, and a void 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. Can not.
この発明の目的は、上記の問題を解決することであり、
シリンダヘッド下面部とシリンダライナ上部とを一体構
造としたシリンダヘッドライナの燃焼室側に面するセラ
ミック部材の肉厚を可及的に薄くできる構造に構成し、
燃焼室側に面し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、セラミック材料の肉厚の減少
に伴う強度劣化を改善し且つシール性を向上させ、しか
も断熱機能を向上させるように構成した断熱エンジンの
構造を提供することである。The purpose of this invention is to solve the above problems,
A structure in which the thickness of the ceramic member facing the combustion chamber side of the cylinder head liner, in which the lower surface of the cylinder head and the upper portion of the cylinder liner are integrated, can be made as thin as possible,
The heat capacity of the cylinder head liner facing the combustion chamber side, which is high in temperature, is configured to be small, thereby improving the intake efficiency of the engine and improving the strength deterioration due to the decrease in the thickness of the ceramic material and improving the sealing performance. And to provide a structure of an adiabatic engine configured to improve the adiabatic function.
この発明は、上記の目的を達成するため、次のように構
成されている。即ち、この発明は、シリンダヘッドに形
成された円筒状凹部にシリンダヘッドライナが嵌合され
ている断熱エンジンの構造において、前記シリンダヘッ
ドライナはシリンダヘッド下面部とシリンダライナ上部
とを一体構造に構成したシリンダヘッドライナ本体及び
該シリンダヘッドライナ本体内に断熱材を介して配設さ
れ且つ燃焼室を形成する薄肉のセラミック部材を具備
し、前記セラミック部材の上端面と前記シリンダヘッド
下面部との間に断熱シートが介在され、前記シリンダヘ
ッドライナ本体と前記セラミック部材との端部が結合部
材で互いに固着されてい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 to achieve the above object. That is, according to the present invention, in the structure of an adiabatic engine in which the cylinder head liner is fitted in the cylindrical recess formed in the cylinder head, the cylinder head liner has a cylinder head lower surface portion and a cylinder liner upper portion that are integrally structured. A cylinder head liner body, and a thin ceramic member disposed in the cylinder head liner body via a heat insulating material and forming a combustion chamber, between the upper end surface of the ceramic member and the lower surface of the cylinder head. A heat insulating sheet is interposed between the cylinder head liner main body and the ceramic member, and the ends of the cylinder head liner body and the ceramic member are fixed to each other by a coupling member.
また、この断熱エンジンの構造において、前記シリンダ
ヘッドライナ本体はセラミック材料と熱膨張係数がほゞ
等しい材料で構成されている。また、前記シリンダライ
ナ上部はセラミック材料で構成されている。更に、前記
シリンダヘッドライナ本体のバルブ吸排気孔にセラミッ
クコーティング層が形成されている。Further, in the structure of this adiabatic engine, the cylinder head liner body is made of a material having a thermal expansion coefficient substantially equal to that of a ceramic material. The upper portion of the cylinder liner is made of a ceramic material. Further, a ceramic coating layer is formed on the valve intake and exhaust holes of the cylinder head liner body.
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、次のように作用する。即ち、この断熱エンジン
の構造は、シリンダヘッドに形成された円筒状凹部にシ
リンダヘッドライナが、シリンダヘッド下面部とシリン
ダライナ上部とを一体構造に構成したシリンダヘッドラ
イナ本体と、該シリンダヘッドライナ本体内に断熱材を
介して配設され燃焼室を形成する薄肉のセラミック部材
とを具備し、前記セラミック部材の上端面と前記シリン
ダヘッド下面部との間に断熱シートを介在し、前記シン
リダヘッドライナ本体と前記セラミック部材との端部を
金属パッキン等の結合部材で固着したので、高温の燃焼
ガスに晒される燃焼室を形成するセラミック部材の肉厚
を可及的に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、両者の位置決め及びシール性を向上させ
ることができる。The structure of the adiabatic engine according to the present invention is configured as described above and operates as follows. That is, in the structure of this adiabatic engine, the cylinder head liner is formed in a cylindrical recess formed in the cylinder head, and the cylinder head lower surface portion and the cylinder liner upper portion are integrally formed, and the cylinder head liner body. A thin ceramic member that is disposed inside via a heat insulating material to form a combustion chamber, and a heat insulating sheet is interposed between the upper end surface of the ceramic member and the lower surface of the cylinder head, and the thin lid head Since the end portions of the liner body and the ceramic member are fixed by a connecting member such as a metal packing, the thickness of the ceramic member forming the combustion chamber exposed to the high temperature combustion gas can be made as thin as possible. The heat capacity can be reduced, and the positioning and sealing properties of both can be improved.
更に、前記シンリダヘッドライナ本体のバルブ吸排気孔
にセラミックコーティング層を形成したので、金属製材
料から成るバルブ吸排気孔部分についても断熱機能を向
上させることができる。Further, since the ceramic coating layer is formed in the valve intake / exhaust holes of the main body of the thin lid head liner, it is possible to improve the heat insulating function also in the valve intake / exhaust holes made of a metal material.
即ち、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エン
ジンの吸気時に、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こ
とができる。That is, in order to improve the intake efficiency of the engine, it is important to minimize the heat capacity of the ceramics inner wall that becomes hot in order to minimize the heat received from the inner wall of the cylinder of the adiabatic engine. By making it small, the wall surface immediately cools at the time of intake of the engine, and the temperature difference between the intake air temperature and the wall surface temperature becomes small, thereby facilitating 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, cylinder block, etc. is minimized. be able to.
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。In FIG. 1, the structure of an adiabatic engine, which is an embodiment of the present invention, is generally indicated by reference numeral 10.
この断熱エンジンの構造10は、シリンダヘッドとシリン
ダライナ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、ピストン及
び吸排気弁9,9′についての断熱構造については開示し
且つ図示していないが、断熱エンジンについてはこれら
のシリンダ、ピストン及び吸排気弁9,9′についても、
窒化珪素等のセラミック材料、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断熱の目的
を達成できることは勿論である。The structure 10 of this heat insulating engine discloses only the technical concept of the heat insulating structure of the cylinder head and the cylinder liner, and the heat insulating structure of the cylinder, piston and intake / exhaust valves 9, 9 ′ other than the above. Although not disclosed and shown, these cylinders, pistons, and intake / exhaust valves 9, 9'for the adiabatic engine,
It is needless to say that the object of heat insulation can be more surely achieved by forming the heat insulation structure with a ceramic material such as silicon nitride, a heat insulation sealant or the like.
この発明による断熱エンジンの構造は、上記第4図に示
したシリンダヘッド(図4の符号31に相当)に形成され
た円筒状凹部(図4の符号32に相当)に嵌合するシリン
ダヘッドライナ(図4の符号34に相当)に関するもので
あり、該シリンダヘッドライナは、シリンダヘッド下面
部2とシリンダライナ上部3とを一体構造に構成したシ
リンダヘッドライナ本体1と、該シリンダヘッドライナ
本体1内に断熱材を介して配設され且つ燃焼室5を形成
する薄肉のセラミック部材4とを具備している。The structure of the adiabatic engine according to the present invention has a cylinder head liner fitted in a cylindrical recess (corresponding to reference numeral 32 in FIG. 4) formed in the cylinder head (corresponding to reference numeral 31 in FIG. 4) shown in FIG. (Corresponding to reference numeral 34 in FIG. 4), the cylinder head liner includes a cylinder head liner body 1 in which a cylinder head lower surface portion 2 and a cylinder liner upper portion 3 are integrally structured, and the cylinder head liner body 1 And a thin ceramic member 4 which is disposed inside via a heat insulating material and forms a combustion chamber 5.
シリンダヘッドライナ本体1については、セラミック材
料と熱膨張係数がほゞ等しい材料、例えば、ニッケルク
ロム合金等の耐熱合金等で構成したものである。セラミ
ック部材4については、窒化珪素、炭化珪素等のセラミ
ック材料から薄肉に製作され、その熱容量が小さくなる
ように構成されている。セラミック部材4のライナ部
は、段部14が形成された構造に形成されている。The cylinder head liner body 1 is made of a material having a thermal expansion coefficient approximately equal to that of a ceramic material, for example, a heat-resistant alloy such as nickel-chromium alloy. The ceramic member 4 is made thin from a ceramic material such as silicon nitride or silicon carbide, and has a small heat capacity. The liner portion of the ceramic member 4 is formed in a structure having a step portion 14.
また、薄肉のセラミック部材4とシリンダヘッドライナ
本体1との間に介在した断熱材については、セラミック
ファイバー等の成形品から構成されており、セラミック
部材4の段部14より下側の部位15には断熱材として断熱
パイプ8が介在し、段部14より上側の部位16には断熱材
として断熱ファイバー13が介在し、更にセラミック部材
4の上面には断熱材として断熱シート6が介在してい
る。しかも、セラミック部材4とシリンダライナ上部3
との端部の接合部は、ガスシール性を向上させるため銅
又はステンレススチール等と断熱材との複合金属パッキ
ン等の結合部材7によって互いに固着されている。Further, the heat insulating material interposed between the thin ceramic member 4 and the cylinder head liner body 1 is made of a molded product such as ceramic fiber, and is provided at a portion 15 below the step portion 14 of the ceramic member 4. Has a heat insulating pipe 8 as a heat insulating material, a heat insulating fiber 13 as a heat insulating material at a portion 16 above the stepped portion 14, and a heat insulating sheet 6 as a heat insulating material at the upper surface of the ceramic member 4. . Moreover, the ceramic member 4 and the cylinder liner upper portion 3
The joints at the ends of and are fixed to each other by a coupling member 7 such as a composite metal packing of copper or stainless steel and a heat insulating material in order to improve the gas sealability.
従って、燃焼室5を形成するセラミック部材4と金属製
のシリンダヘッドライナ本体1とは、ライナ端部即ち下
端部で位置決めされ、シリンダヘッド下面部2のバルブ
シート17,17′を除いて両者間に断熱材が介在している
ので、セラミック部材4は実質的に浮いた状態に設置さ
れていることになる。Therefore, the ceramic member 4 forming the combustion chamber 5 and the metal cylinder head liner body 1 are positioned at the liner end portion, that is, the lower end portion, and the cylinder head lower surface portion 2 except for the valve seats 17 and 17 ′ is located between them. Since the heat insulating material is interposed therebetween, the ceramic member 4 is installed in a substantially floating state.
ところで、吸排気バルブ用のバルブシート17,17′につ
いては、シリンダヘッドライナ本体1のシリンダヘッド
下面部2の金属部分で構成し、この部分には断熱材及び
セラミック部材を設けていない。また、シリンダヘッド
下面部2に形成されたバルブ吸排気孔11,11′には、ジ
ルコニアコーティング層等のセラミックコーティング層
12を形成している。By the way, the valve seats 17 and 17 'for the intake / exhaust valves are composed of a metal portion of the cylinder head lower surface portion 2 of the cylinder head liner body 1, and no heat insulating material or ceramic member is provided in this portion. Further, the valve intake / exhaust holes 11 and 11 'formed in the lower surface 2 of the cylinder head are provided with a ceramic coating layer such as a zirconia coating layer.
Forming twelve.
断熱材である断熱ファイバー13については、チタン酸カ
リウムウイスカー、或いはアルミナファイバー等との混
合物から成るセラミックファイバーで製作され、場合に
よっては、セラミックファイバー中に断熱空気層を形成
することもできる。The heat insulating fiber 13, which is a heat insulating material, is made of a ceramic fiber made of a mixture with potassium titanate whiskers, alumina fibers, or the like, and in some cases, a heat insulating air layer can be formed in the ceramic fiber.
また、断熱材である断熱シート6及び断熱パイプ8につ
いては、例えば、チタン酸カリウム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ーを混
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、アルミナファイバー及び有機バインダーを混合
して型成形したもの等がある。As for the heat insulating sheet 6 and the heat insulating pipe 8 which are heat insulating materials, for example, one in which potassium titanate paper is laminated, one in which an organic binder is mixed with potassium titanate whiskers, and which is integrally formed, or potassium titanate whiskers, alumina. For example, it may be formed by mixing fibers and an organic binder.
この他、これらの断熱材の例として、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、また、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ーを混合してペーパ
状に構成したシート積層したもの、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ーを混合してペー
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、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ー及び有機バインダーを混合
し、それをカップ状に型成形したもの、或いはチタン酸
カリウムウィスカーに限らず、ジルコニアファイバー等
のセラミックファイバー等を用いてもよいことは勿論で
ある。In addition, as examples of these heat insulating materials, a ceramic sheet impregnated with potassium titanate is laminated, that is, laminated, or an organic binder containing potassium titanate whiskers as a main component is mixed to form a paper form. The sheet laminated as described above, a sheet formed by mixing an organic binder containing potassium titanate whiskers as a main component with an organic binder and reinforced by sandwiching the upper and lower surfaces with alumina fiber sheets, and potassium titanate whiskers. Alumina fibers which are alumina short fibers containing as a main component and an organic binder are mixed and molded into a cup shape, or not limited to potassium titanate whiskers, but ceramic fibers such as zirconia fibers may be used. Of course.
この発明による断熱エンジンの構造を上記のように構成
することによって、シリンダヘッドライナ本体1の内面
に配置されたセラミック部材4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るが、燃焼
室5内壁からの受熱を最小限にするため、セラミック部
材4の肉厚を可及的に薄く構成でき、熱容量を小さくす
ることができる。By constructing the structure of the heat insulation engine according to the present invention as described above, the ceramic member 4 arranged on the inner surface of the cylinder head liner body 1 is provided with the combustion chamber 5 of the engine.
Although it is exposed to the high temperature combustion gas inside, the thickness of the ceramic member 4 can be made as thin as possible in order to minimize the heat received from the inner wall of the combustion chamber 5, and the heat capacity should be reduced. You can
更に、セラミック部材4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、セラミック部材4の外
面に断熱材を介して金属製のシリンダヘッドライナ本体
1によって強度を補強すると共に、前記断熱材によって
断熱性を向上させ、両者の端部を結合することによって
位置決め及びシール性を向上させている。Further, in order to prevent the strength from being deteriorated by making the ceramic member 4 thin, the strength is reinforced by the metal cylinder head liner main body 1 via the heat insulating material on the outer surface of the ceramic member 4, and the heat insulating material is used. The heat insulating property is improved by this, and the positioning and sealing property are improved by connecting both ends.
次に、第2図を参照して、この発明による断熱エンジン
の構造の別の実施例を説明する。この断熱エンジンの構
造20は、上記断熱エンジンの構造10に比較して、シリン
ダヘッドライナ本体の構造が相違する以外は、同一の構
造であるので、同一の部品には同一の符号を付して、そ
れらの構成及び機能についての説明を省略する。Next, another embodiment of the structure of the adiabatic engine according to the present invention will be described with reference to FIG. The structure 20 of this adiabatic engine is the same structure as the structure 10 of the adiabatic engine except that the structure of the cylinder head liner body is different, and therefore, the same parts are designated by the same reference numerals. The description of their configurations and functions is omitted.
上記断熱エンジンの構造10では、シリンダヘッド下面部
2とシリンダライナ上部3とから成るシリンダヘッドラ
イナ本体1はセラミック材料と熱膨張係数がほゞ等しい
金属材料で構成されている。これに対して、この断熱エ
ンジンの構造20では、シリンダヘッドライナ本体21はシ
リンダヘッド下面部22とシリンダライナ上部23から構成
されている。シリンダヘッド下面部22はセラミック材料
と熱膨張係数がほゞ等しい金属材料で構成され、また、
シリンダライナ上部23は窒化珪素、炭化珪素等のセラミ
ック材料で構成されている。この場合に、シリンダライ
ナ上部23の内周面にセラミック部材4を設置するには、
シリンダライナ上部23とセラミック部材4との間に断熱
材24としてチタン酸アルミとアルミナ等の粉末を封入
し、低温焼結して固着して構成することができる。In the structure 10 of the adiabatic engine, the cylinder head liner body 1 including the cylinder head lower surface portion 2 and the cylinder liner upper portion 3 is made of a metal material having a thermal expansion coefficient substantially equal to that of the ceramic material. On the other hand, in the structure 20 of this adiabatic engine, the cylinder head liner body 21 is composed of the cylinder head lower surface portion 22 and the cylinder liner upper portion 23. The lower surface portion 22 of the cylinder head is made of a metal material having a thermal expansion coefficient approximately equal to that of the ceramic material, and
The cylinder liner upper portion 23 is made of a ceramic material such as silicon nitride or silicon carbide. In this case, to install the ceramic member 4 on the inner peripheral surface of the cylinder liner upper portion 23,
A powder of aluminum titanate and alumina may be enclosed as a heat insulating material 24 between the upper portion 23 of the cylinder liner and the ceramic member 4 and sintered at a low temperature to be fixed.
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、次のような効果を有する。即ち、この断熱エン
ジンの構造は、シリンダヘッドの円筒状凹部内のシリン
ダヘッドライナがシリンダヘッド下面部とシリンダライ
ナ上部とを一体構造に構成したシリンダヘッドライナ本
体及び該シリンダヘッドライナ本体内に断熱材を介して
配設され燃焼室を形成する薄肉のセラミック部材を有
し、前記セラミック部材の上端面と前記シリンダヘッド
下面部との間に断熱シートを介在し、前記シリンダヘッ
ドライナ本体と前記セラミック部材との端部を結合部材
で固着したので、高温の燃焼ガスに晒される燃焼室を形
成するセラミック部材の肉厚を可及的に薄く形成でき、
熱容量を小さくすることができ、従ってエンジンの吸入
効率を向上させることができる。The structure of the heat insulation engine according to the present invention is configured as described above and has the following effects. That is, the structure of this adiabatic engine is a cylinder head liner body in which the cylinder head liner in the cylindrical recess of the cylinder head has a cylinder head lower surface portion and a cylinder liner upper portion integrally formed, and a heat insulating material in the cylinder head liner body. A thin ceramic member that forms a combustion chamber with a heat insulating sheet interposed between the upper end surface of the ceramic member and the lower surface of the cylinder head, and the cylinder head liner body and the ceramic member. Since the ends of and are fixed by the connecting member, the thickness of the ceramic member forming the combustion chamber exposed to the high temperature combustion gas can be formed as thin as possible,
The heat capacity can be reduced and therefore the intake efficiency of the engine can be improved.
しかも、金属パッキン等の結合部材で両者の端部を固着
したので、前記セラミック部材を前記シリンダヘッドラ
イナ本体に対して極めて堅固に且つ的確に位置決めでき
ると共に、密封性を改善できガスシール性についての問
題を解決できる。また、前記シンリダヘッド上面部のバ
ルブ吸排気孔にジルコニアコーティング層等のセラミッ
クコーティング層を形成したので、金属製材料から成る
前記バルブ吸排気孔部分についても断熱機能を向上させ
ることができる。Moreover, since the ends of the both are fixed by a coupling member such as a metal packing, the ceramic member can be positioned extremely firmly and accurately with respect to the cylinder head liner body, and the hermeticity can be improved. Can solve problems. Further, since a ceramic coating layer such as a zirconia coating layer is formed in the valve intake / exhaust holes on the upper surface of the thin lida head, it is possible to improve the heat insulating function also in the valve intake / exhaust holes made of a metallic material.
このように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。In this way, 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 as much as possible, so that the thermal energy can be maximally recovered. .
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行程及び排気行
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。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 stroke and exhaust stroke of the engine, In other words, most of the thermal energy can be sent to the energy recovery device provided downstream through the exhaust port without the thermal energy remaining in the combustion chamber.
また、前記エンジンの吸入行程において、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。Also, in the intake stroke of the engine, the portion that comes into contact with the high temperature gas, that is, the cylinder head liner, has a small heat capacity, so that it is immediately cooled to an appropriate temperature, and intake air is prevented from flowing into the combustion chamber. And there is no phenomenon that the inhalation efficiency is lowered.
即ち、燃焼室を形成する薄肉のセラミック部材の熱容量
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、燃料室内の最高
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。That is, by reducing the heat capacity of the thin ceramic member forming the combustion chamber, 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 fuel 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
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、前記断熱材はチ
タン酸カリウム等のセラミック材料を主成分としている
ので優れた断熱構造に構成でき、しかも前記断熱材に形
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、最大限の熱エネルギーを前記燃焼室から排気ポ
ートを通じて下流に設置されたエネルギー回収装置に送
り込むことができ、それ故に、前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。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 material is mainly composed of a ceramic material such as potassium titanate, it can be formed into an excellent heat insulating structure, and the air layer formed in the heat insulating material can further improve the heat insulating effect. A limited amount of heat energy can be sent from the combustion chamber through the exhaust port to the energy recovery device installed downstream, and therefore, the energy recovery device can effectively recover the heat 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、第2図はこの発明による断熱エンジンの
構造の別の実施例を示す断面図、第3図は従来の断熱エ
ンジンのシリンダライナの例を示す断面図、及び第4図
は従来の断熱エンジンの構造の例を示す断面図である。 1……シリンダヘッドライナ本体、2……シリンダヘッ
ド下面部、3……シリンダライナ上部、4……セラミッ
ク部材、5……燃焼室、6……断熱シート、7……結合
部材、8……断熱パイプ、9,9′……吸排気バルブ、10,
20……断熱エンジンの構造、12……セラミックコーティ
ング層、13……断熱ファイバー、17,17′……バルブシ
ート、22……シリンダヘッド下面部、23……シリンダラ
イナ上部、24……断熱材。FIG. 1 is a sectional view showing an embodiment of the structure of the heat insulation engine according to the present invention, FIG. 2 is a sectional view showing another embodiment of the structure of the heat insulation engine according to the present invention, and FIG. 3 is a view of the conventional heat insulation engine. FIG. 4 is a sectional view showing an example of a cylinder liner, and FIG. 4 is a sectional view showing an example of the structure of a conventional adiabatic engine. 1 ... Cylinder head liner body, 2 ... Cylinder head lower surface part, 3 ... Cylinder liner upper part, 4 ... Ceramic member, 5 ... Combustion chamber, 6 ... Insulating sheet, 7 ... Coupling member, 8 ... Insulation pipe, 9, 9 '... intake and exhaust valves, 10,
20 …… Insulation engine structure, 12 …… Ceramic coating layer, 13 …… Insulation fiber, 17,17 ′ …… Valve seat, 22 …… Cylinder head bottom surface, 23 …… Cylinder liner upper part, 24 …… Insulation material .
Claims (4)
シリンダヘッドライナが嵌合されている断熱エンジンの
構造において、前記シリンダヘッドライナはシリンダヘ
ッド下面部とシリンダライナ上部とを一体構造に構成し
たシリンダヘッドライナ本体及び該シリンダヘッドライ
ナ本体内に断熱材を介して配設され且つ燃焼室を形成す
る薄肉のセラミック部材を具備し、前記セラミック部材
の上端面と前記シリンダヘッド下面部との間に断熱シー
トが介在され、前記シリンダヘッドライナ本体と前記セ
ラミック部材との端部が結合部材で互いに固着されてい
ることを特徴とする断熱エンジンの構造。1. In a structure of an adiabatic engine in which a cylinder head liner is fitted in a cylindrical recess formed in a cylinder head, the cylinder head liner has a cylinder head lower surface portion and a cylinder liner upper portion integrally formed. A cylinder head liner main body and a thin ceramic member disposed inside the cylinder head liner main body via a heat insulating material to form a combustion chamber are provided, and between the upper end surface of the ceramic member and the cylinder head lower surface portion. A heat insulating engine structure, wherein a heat insulating sheet is interposed, and ends of the cylinder head liner body and the ceramic member are fixed to each other by a connecting member.
ク材料と熱膨張係数がほゞ等しい材料で構成されている
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。2. The structure of the heat insulation engine according to claim 1, wherein the cylinder head liner body is made of a material having a thermal expansion coefficient substantially equal to that of a ceramic material.
で構成されてい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 cylinder liner upper portion is made of a ceramic material.
The structure of the heat insulation engine according to the item.
排気孔にセラミックコーティング層が形成されているこ
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 adiabatic engine according to claim 1, wherein a ceramic coating layer is formed in the valve intake and exhaust holes of the cylinder head liner body.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62172085A JPH07109176B2 (en) | 1987-07-11 | 1987-07-11 | Insulation engine structure |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62172085A JPH07109176B2 (en) | 1987-07-11 | 1987-07-11 | Insulation engine structure |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6419148A JPS6419148A (en) | 1989-01-23 |
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Family Applications (1)
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Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6058824U (en) * | 1983-09-30 | 1985-04-24 | いすゞ自動車株式会社 | Insulation structure of engine combustion chamber wall |
| JPS6090955A (en) * | 1983-10-24 | 1985-05-22 | Isuzu Motors Ltd | Structure of heat insulated engine |
| JPS613914U (en) * | 1984-06-14 | 1986-01-11 | 日産ディーゼル工業株式会社 | Internal combustion engine exhaust passage structure |
| JPS6291646A (en) * | 1985-10-16 | 1987-04-27 | Tech Res Assoc Highly Reliab Marine Propul Plant | Cylinder cover |
-
1987
- 1987-07-11 JP JP62172085A patent/JPH07109176B2/en not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6419148A (en) | 1989-01-23 |
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