JP2021143597A - 燃焼可視化エンジン - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内部が観察可能に可視化された透過性部材からなるシリンダ、及び前記シリンダ内を摺動するピストン、を含む無潤滑環境下で使用される燃焼可視化エンジンであって、前記ピストンはシリンダ内壁を圧接するピストンリングを備え、該ピストンリングはピストンリング基材の少なくとも外周面にDLC被膜を有する、燃焼可視化エンジンである。
膜表面は、円周方向計測において、表面粗さRaが0.2μm以下であることや、表面粗さRzが2.0μm以下であることが好ましい。
図1は、本発明の実施形態に係る燃焼可視化エンジン10の一部を拡大して示す、断面模式図である。ガラスシリンダ2は、透過性部材からなるシリンダの一例である。シリンダ内部の燃焼状況を可視化できる限りにおいて、透過性部材はガラスに限られるわけではなく、他の材料を用いてもよい。耐熱性や汎用性の観点から、通常石英ガラスシリンダが用いられる。
ガラスシリンダ2の上部にはシリンダヘッド部材1が取り付けられ、ガラスシリンダ2とシリンダヘッド1とはガスケット(図示しない)を介して圧着、シールされる。
DLC被膜の硬さは特段限定されないが、HV500以上であってよく、HV1000以上であってよく、HV3000以下であってよく、HV2000以下であってよい。
<比較例1>
図1に概略を示す燃焼可視化エンジンを用い、ファイアリング可視化試験を行った。ピストンリングとしてはシリコンクロム鋼を基材として用い、フッ素系樹脂を外周面にコーティングすることで製造したピストンリングを用いた。
1時間の可視化試験で、フッ素系樹脂のピストンリングは摩耗し、シール機能が損なわれたため、試験継続のためには、ピストンリングの交換が必要であって。また、ガラス面にフッ素系樹脂の摩耗物が付着し、ガラスシリンダの視認性が悪化した。
ピストンリングとして、フッ素系樹脂に代えて水素を含まないDLC被膜(H0.5at%以下、厚み4μm、表面粗さRz1.0μm、Ra0.05μm)を用い、ファイアリング可視化試験を行った。
1時間可視化試験を継続しても、ピストンリングのシール機能は維持され、ピストンリングの交換は必要なかった。また、ガラス面への摩耗物の付着がなく、ガラスシリンダの視認性は良好であった。
シリコンクロム鋼を基材として、外周面にコーティングをしていないピストンリングを用いた。結果、ピストンリングがすぐに摩耗し、使用不可能であった。実施例、比較例、参考例での運転可能時間をまとめたグラフを図3に示す。
1 シリンダヘッド
2 ガラスシリンダ
3 ピストン
4 ピストンリング
41 ピストンリング基材
42 下地層
43 DLC被膜
<比較例1>
図1に概略を示す燃焼可視化エンジンを用い、ファイアリング可視化試験を行った。ピストンリングとしてはシリコンクロム鋼を基材として用い、フッ素系樹脂を外周面にコーティングすることで製造したピストンリングを用いた。
1時間の可視化試験で、フッ素系樹脂のピストンリングは摩耗し、シール機能が損なわれたため、試験継続のためには、ピストンリングの交換が必要であった。また、ガラス面にフッ素系樹脂の摩耗物が付着し、ガラスシリンダの視認性が悪化した。
Claims (4)
- 内部が観察可能に可視化された透過性部材からなるシリンダ、及び前記シリンダ内を摺動するピストン、を含む無潤滑環境下で使用される燃焼可視化エンジンであって、
前記ピストンはシリンダ内壁を圧接するピストンリングを備え、
該ピストンリングはピストンリング基材の少なくとも外周面にDLC被膜を有する、燃焼可視化エンジン。 - 前記DLC被膜は水素を含まないDLC被膜である、請求項1に記載の燃焼可視化エンジン。
- 前記DLC被膜表面は、円周方向計測において、表面粗さRaが0.2μm以下である、請求項1または2に記載の燃焼可視化エンジン。
- 前記DLC被膜表面は、円周方向計測において、表面粗さRzが2.0μm以下である、請求項1または2に記載の燃焼可視化エンジン。
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