JPH0384308A - 燃焼装置の排気通路 - Google Patents

燃焼装置の排気通路

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JPH0384308A
JPH0384308A JP1217983A JP21798389A JPH0384308A JP H0384308 A JPH0384308 A JP H0384308A JP 1217983 A JP1217983 A JP 1217983A JP 21798389 A JP21798389 A JP 21798389A JP H0384308 A JPH0384308 A JP H0384308A
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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】
【発明の目的］ （産業上の利用分野） この発明は、内燃機関などの各種燃焼装置の排気系統に
利用される燃焼装置の排気通路に関するものである。 （従来の技術） 従来、内燃機関の排気バルブに連通ずる排気通路として
は、水冷されたシリンダヘッドに設けたものが多く使用
されているが、この排気通路における断熱性能を向上さ
せて燃焼排ガスの温度低下を極力防止し、例えば、排ガ
ス浄化用触媒の初期転換効率の向上、酸素センサ素子の
初期応答特性の向上、タービン式過飴機の作動効率の向
上などをはかるようにするために、シリンダヘッドに設
けた排気通路の壁面にライニングを施す構成のものとす
ることも考えられている。 このような断熱性能を向上させた排気通路としては、シ
リンダヘッドの排気通路形成部分の壁面に、無機繊維か
らなる層を設け、この無機１＠維からなる層の内面にセ
ラミックスからなる層を設けた構造をなすもの（特開昭
５９−１７５６９３号、特開昭６０−１８０６５９号、
実開昭６０１４９８５３号）や、シリンダヘッドの排気
通路形成部分の壁面に管状のセラミックス体を設け、こ
のセラミックス体の固定を確実なものとするために少な
くとも一部分にジルコニアなどからなる補強体を設けた
構成をなすもの（特開昭６０１６９６５５号公報）や、
シリンダヘッドに設けた排気通路の壁面にセラミック溶
射槽を設けた構造をなすもの（特開昭５８−９９１８０
号、特開昭６２−４０２３２号）などがあった。 （発明が解決しようとする課題） しかしながら、このような従来の排気通路では、熱的な
応力や機械的な応力によってセラミックスにクランクな
どによる破損を生じることがありうると共に、排気方向
と直交方向に逃げる熱量が多いために燃焼排ガスの温度
を低下させることがあるという課題があった。また、セ
ラミック溶剤槽を設けたものにあっても熱的な応力や機
械的な応力などによって剥離を生じることがあるという
課題があった。 （発明の目的） この発明は、上記した従来の課題にかんがみてなされた
もので、排気通路構成部材の靭性を向上させると共に、
排気方向と直交方向への熱の逃げに比べて排気方向への
熱の伝達がより一層良好であって燃焼排ガスの温度低下
を極力防止することが可能であり、例えば、内燃機関の
排気通路に適用した場合に、排ガス浄化用触媒の初期転
換効率の向上、酸素センサ素子の初期応答特性の向上。 タービン式過給機の作動効率の向上なとをはかることが
できる断熱性能の良好な燃焼装置の排気通路を捉供する
ことを１」的としている。 【発明の構成】 （課題を解決するための手段） この発明に係わる燃焼装置の排気通路は、ＳｉＣ繊維で
作製したｍ雄部状体の内側表面から化学気相法（ＣＶＤ
法）によりＳｉＣを浸透させてＳｉＣ繊維／ＣＶＤ−Ｓ
ｉＣ複合体とした刊気通路ライナーをそなえた構成とし
たことを４、！徴としており、このような燃焼装置の排
気通路の構成を前述した従来の課題を解決するための手
段としている。 この発明に係わる燃焼装置の排気通路において用いられ
るＳｉＣ繊維で作製した繊維筒状体としては、例えばＳ
ｉＣｍ維を２次元ないしは３次元にウィービング（ｗｅ
ａｖｉｎｇ）、プレテイング（ｂｒａｉ　ｄｉ　ｎｇ）
、＝ッティング（ｋｎｉｔｔｉｎｇ）などの編手法によ
り編んで作製したものが使用される。 そして、この繊維筒状体の内側表面から化学気相法（Ｃ
ＶＤ法）によりＳｉＣを浸透させてＳｉＣ繊維／ＣＶＤ
−ＳｉＣ複合体とした排気通路ライナーをそなえた構成
としているが、この場合、ＳｉＣ繊維／ＣＶＤ−ＳｉＣ
複合体となっている排気通路ライナーの内側部分の密度
が理論密度の９９％以上となっており、排気通路ライナ
の外側部分の密度が理論密度の７０〜９０％となってい
るようにするのがよい。 この場合、ＳｉＣ繊維／ＣＶＤ−ＳｉＣ複合体となって
いる排気通路ライナーの内側部分における密度が理論密
度の９９％よりも小さいと、すなわち排気通路ライナー
の内側部分が十分に緻密化していないと、燃焼装置から
の排ガスがＳｉＣ繊ｉ／ＣＶＤ−ＳｉＣ複合体を通過し
て排気通路ライナーの外側にまで抜けてしまい、例えば
このＳｉＣ繊維／ＣＶＤ−ＳｉＣ複合体を内側部分に有
する排気通路ライナーをアルミニウム合金で鋳包んだシ
リンダヘッドとした場合に、燃焼排ガスの熱によって前
記アルミニウム合金よりなるシリンダヘッドを溶かして
しまうことがありうるため、ＳｉＣ繊Ｍ＃、／　ＣＶ　
Ｄ　−Ｓ　ｉ　Ｃ複合体となっている内側部分の密度は
理論密度の９９％以」二の十分に緻密化したものとして
おくことが望ましい。 一方、前記刊気通路ライナーの外側部分における密度が
理論密度の７０％よりも小さいと剛性が不足したものと
なり、例えば排気通路ライナーをアルミニウム合金によ
り鋳包んでシリンダヘッドとする際に変形を生じるおそ
れが出てくるので好ましくなく、また排気通路ライナー
の外側部分における密度が理論密度の９０％よりも大き
くなると、例えばアルミニウム合金により鋳包んでシリ
ンダヘッドとする際にアルミニウム合金溶湯が外側表面
の気孔部分に流れ込むことによる機械的な接合が得られ
ず、振動等によってシリンダヘッドの内部でがたつきを
生じる可能性がでてくるので好ましくない。 （発明の作用） この発明に係わる燃焼装置の排気通路では、５ｉＣＦＡ
％ｌで作製した繊維筒状体の内側表面から化学気相法に
よりＳｉＣを浸透させて内側部分をＳｉＣ繊維／ＣＶＤ
−ＳｉＣ複合体とした排気通路ライナーをそなえた構成
としているので、燃焼排ガスのもつ熱のうち排気方向に
伝達される熱量が多くなると共に排気方向と直交する方
向に伝達される熱量が少なくなり、燃焼排ガスの温度が
大きく低下することなく下流側に排出されるようになる
という作用がもたらされる。 そして、ＳｉＣ繊維で作製した繊維筒状体の内側部分か
らＳｉＣを浸透させた排気通路ライナーの内側部分にお
ける密度はより望ましくは理論密度の９９％以上となっ
ているため、燃焼排ガスがライナーの外側部分に流れ出
すというようなことはなく、また、外側部分における密
度はより望ましくは理論密度の７０〜９０％程度となっ
ているため、例えばアルミニウム合金により鋳包んだ際
においてアルミニウム合金溶湯がライナーの外側表面に
存立する気孔部分に流れ込んで凝固後には機械的な結合
が得られるようになり、排気通路ライナーを保持する部
月との結合が良好なものになるという作用がもたらされ
る。 （実施例） 実施例１ 第１図はこの発明の一実胞例による燃焼装置の排気通路
を示し、燃焼装置が内燃機関である場合を示している。 第１図において、１はシリングヘッド、２はシリングヘ
ッド１に設けた冷却水通路、３は燃焼室、４はバルブシ
ート、５は排気バルブ、６はバルブステムカイト、７は
抽気通路、８は排気通路７の壁面に設けられる損気通路
ライナーであり、この抽気通路ライナー８は、ＳｉＣ繊
維を２次元ないしは３次元に編んで作製した繊維筒状体
の内側表面から化学気相法（ＣＶＤ法）によりＳｉＣを
浸透させて内側部分をＳｉＣ繊維／ＣＶＤＳｉＣ複合体
とした構成を有するものであって、この排気通路ライナ
ー８の内側部分にあるＳｉＣ繊維／ＣＶＤ−ＳｉＣ複合
体によって排気通路７の壁面部分が形成される構成とし
ている。 この実施例１において排気通路ライナー８を製作するに
あたっては、Ｓ　ｉ　Ｃｌａｍ　（日本カーボン（株）
製、商品名：ニカロン）を２次元ないしは３次元に編む
ことによって第２図（ａ）に示す形状の＃ａ維筒状体１
０を得た。 この繊維筒状体１０は、第２図（ｂ）および第２図（Ｃ
）に示すように、５ｉＣＪ＠維１１，１２を編むことに
よって作製されており、この繊維筒状体１０は第１図に
示した排気通路７の形状に合わせて作製しである。 次に、前記繊維筒状体１０の内側表面から化学気相法（
ＣＶＤ法）によりＳｉＣを浸透させた。 この化学気相法においては、ＳｉＣ文４Ｃ３Ｈ８カスや
ＣＨ３５ｉＣ文３−Ｈ２ガスなどを用いて行うが、この
際、第３図に示すように、ＳｉＣは気流に近い繊維筒状
体１０の内側表面にｉ１’＋ルｓ　ｉ　Ｃ＠維（１１、
１２）　ノ表面Ｊ：！Ｊ沈着していき、次第に繊維筒状
体１０の内部にまでＳｉＣの沈着が進行し、この間にガ
スは繊維筒状体１０の外側へ抜ける。このように、Ｓｉ
Ｃは繊維筒状体１０の内側表面から沈着されるので、内
側表面における空隙が充填されて緻密なものとなったと
きにＳｉＣの沈着を止めた。この結果、繊維筒状体１０
の内側部分をＳｉＣ繊維／ＣＶＤＳｉＣ複合体１３とし
た排気通路ライナー８が得られ、気流の入側である排気
通路ライナー８の内側部分における密度は理論密度の９
９％以」二であり、また気流の出側である排気通路ライ
ナー８の外側部分における密度は理論密度の７０〜８０
％であった。 次に、このようにして作製した排気通路ライナー８を内
燃機関のシリングブロック鮎造型にセラｌ＝　Ｌ、アル
ミニウム合金溶湯を鋳込むことによって、排気通路ライ
ナー８を鋳包んだ第１図に示したようなアルミニウム合
金製シリングヘッド１を得た。 このとき、排気通路ライナー８の外側部分はその密度が
理論密度の７０〜８０％となっておりかつまた適度の凹
凸を有しているため、アルミニウム合金溶湯が入り込ん
で凝固後に機械的に結合されると同時にアルミニウム合
金溶湯の凝固収縮によって周囲より圧縮応力が加わるこ
とにより、排気通路ライナー８はシリンダヘッド１内に
しっかりと固定され、使用時に振動等が加わったときで
も剥離を生じることがないものとなる。そして、アルミ
ニウム合金溶湯の凝固収縮の際にたとえ大きな圧縮応力
が加わったとしても排気通路ライナー８の外周側は例え
ば２０〜３０％程度の空隙を有していることから、この
部分が収縮変形することによって吸収されることとなる
。 この実施例における排気通路７において、排ガスの流れ
方向と平行な方向と、排ガスの流れ方向と直交する方向
とにおける熱伝導度を調べたところ、法衣に示す結果で
あった。 上記表に示すように、排ガスの流れ方向における熱伝導
度の方が大きな値を示し、この実施例における排気通路
７を用いた場合には排気通路ライナー８を用いない場合
に比べて排気ポート出口で約１５０℃の上昇がみられた
。 さらに、全負荷台上での２００時間耐久試験を行ったと
ころ、排気通路ライナー８の周辺において熱応力や振動
による破損等の不具合は認められなかった。 実施例２ Ｓｉ　ＣｆａｆＪＶを２次元ないしは３次元に編むこと
によって排気マニホールド本体の内面形状に合わせた第
４図に示す形状を有する繊維筒状体１０を作製し、次い
で前記繊維筒状体１０の内側表面から化学気相法により
ＳｉＣを浸透させて内側部分をＳｉＣ繊維／ＣＶＤ−Ｓ
ｉＣ複合体とした排気マニホールド用排気通路ライナー
を作製した。この排気通路ライナーにおいて内側部分の
密度は理論密度の９９％以上であり、外側部分の密度は
理論密度の７０〜８０％であった。 ２ 次に、この排気マニホールド用排気通路ライナーを鋳鉄
製マニホールド本体の内側に焼ばめにより嵌合して排気
マニホールドを得た。 この排気マニホールドにおいても排ガスの流れ方向と平
行な方向における熱伝導度の方が排カスの流れ方向と直
交する方向における熱伝導度よりも大きなものとなって
おり、このような排気マニホールド用排気通路ライナー
を用いることによって排ガス温度をより高めたものにす
ることが可能であった。 実施例３ ＳｉＣ４ｉを２次元ないしは３次元に編むことによって
排気管本体の内面形状に合わせた形状を有する繊維筒状
体を作製し、次いで前記繊維筒状体の内側表面から化学
気相法によりＳｉＣを浸透させて内側部分をＳｉＣ繊維
／ＣＶＤ−ＳｉＣ複合体とした排気管用排気通路ライナ
ーを作製した。この排気通路ライナーにおいて内側部分
の密度は理論密度の９９％以上であり、外側部分の密度
は理論密度の７０〜８０％であった。 次に、第５図に示すように、この排気管用排気通路ライ
ナー８を鋼製バイブ１５の内側しこ焼ばめ接合すること
によって、内面が排気通路ライナー８によって内張すさ
れた排気管１６を得た。 この排気管１６においても排ガスの流れ方向と平行な方
向における熱伝導度の方が排ガスの流れ方向と直交する
方向における熱伝導度よりも大きなものとなっており、
第５図に示した排気管１６を用いることによって排ガス
温度をより高めたものにすることが可能であった。
【発明の効果】
この発明に係わる燃焼装置の排気通路は、ＳｉＣ繊維で
作製したｍ雄部状体の内側表面から化学気相法によりＳ
ｉＣを浸透させてＳｉＣ繊維／ＣＶＤ−ＳｉＣ複合体と
した排気通路ライナーをそなえた構成としたから、排気
通路構成部材である排気通路ライナーの靭性がより一層
向上したものとなって熱的な応力や機械的な応力などに
よるクラックの発生が防止されるようになり、また、抽
気方向と直交方向への熱の逃げに比べて排気方向への熱
の伝達がより一層良好なものになるため燃焼排ガスの温
度低下を極力防止することが可能であり、例えば、内燃
機関の排気通路に適用した場合に、排ガス浄化用触媒の
初期転換効率の向上、酸素センサ素子の初期応答特性の
向上、タービン式過給機の作動効率の向上などをはかる
ことが可能であるという著しく優れた効果がもたらされ
る。
【図面の簡単な説明】
第１図はこの発明に係わる燃焼装置の排気通路の一実施
例を示す内燃機関のシリンダヘッド部分の断面図、第２
図（ａ）は第１図の排気通路ライナーを構成するｔＩｈ
Ｉｈ状体の斜視図、第２図（ｂ）（Ｃ）は第２図（ａ）
の繊維筒状体の一部を拡大して示す平面説明図および断
面説明図、第３図（ａ）（ｂ）は第２図に示した繊維筒
状体の内面から化学気相法によりＳｉＣを浸透させて内
側部分をＳｉＣ繊、＠／ＣＶＤ−３ｉＣ複合体とした排
気通路ライナーの各々部分拡大平面図および５ 部分拡大断面図、第４図はこの発明の他の実施例におけ
る排気通路ライナーに用いる繊維筒状体の斜面図、第５
図はこの発明のさらに他の実施例における排気通路の断
面図である。 ８・・・排気通路ライナ １０・・・繊維筒状体、 １１．１２・・・ＳｉＣ繊維、 １３・・・Ｓ　ｉ　Ｃ／ＣＶＤ−３ｉ　Ｃ複合体。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）ＳｉＣ繊維で作製した繊維筒状体の内側表面から
    化学気相法によりＳｉＣを浸透させてＳｉＣ繊維／ＣＶ
    Ｄ−ＳｉＣ複合体とした排気通路ライナーをそなえたこ
    とを特徴とする燃焼装置の排気通路。
JP1217983A 1989-08-24 1989-08-24 燃焼装置の排気通路 Expired - Lifetime JP2790866B2 (ja)

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