JP3149066B2 - 内燃エンジン用ピストン - Google Patents
内燃エンジン用ピストンInfo
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- JP3149066B2 JP3149066B2 JP11375791A JP11375791A JP3149066B2 JP 3149066 B2 JP3149066 B2 JP 3149066B2 JP 11375791 A JP11375791 A JP 11375791A JP 11375791 A JP11375791 A JP 11375791A JP 3149066 B2 JP3149066 B2 JP 3149066B2
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- Japan
- Prior art keywords
- piston
- internal combustion
- combustion engine
- impurities
- ac9b
- Prior art date
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05C—INDEXING SCHEME RELATING TO MATERIALS, MATERIAL PROPERTIES OR MATERIAL CHARACTERISTICS FOR MACHINES, ENGINES OR PUMPS OTHER THAN NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES
- F05C2201/00—Metals
- F05C2201/02—Light metals
- F05C2201/021—Aluminium
Landscapes
- Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、Ａｌ合金製の内燃エン
ジン用ピストンに関する。
ジン用ピストンに関する。
【０００２】
【従来の技術】斯かる内燃エンジン用ピストンは高温雰
囲気（通常、２５０〜３５０℃）で爆発力を受け、シリ
ンダ内を高速で往復運動するために大きな慣性力を受け
る。このためにピストンに要求される材料特性として
は、軽量であること、高温強度及び耐熱性に優れている
こと、熱伝導率が高いこと、熱膨張係数が小さいこと、
耐摩耗性に優れていること等が挙げられる。
囲気（通常、２５０〜３５０℃）で爆発力を受け、シリ
ンダ内を高速で往復運動するために大きな慣性力を受け
る。このためにピストンに要求される材料特性として
は、軽量であること、高温強度及び耐熱性に優れている
こと、熱伝導率が高いこと、熱膨張係数が小さいこと、
耐摩耗性に優れていること等が挙げられる。
【０００３】斯かる要求をほぼ満たす材料として従来か
らＡｌ合金が採用されており、特に４サイクルエンジン
では通称ローエックス合金と称されるＡｌ−Ｓｉ系共晶
合金のＡＣ８Ａの使用が一般的であり、２サイクルエン
ジンではＡｌ−Ｓｉ系過共晶合金（高Ｓｉ合金）、ＡＣ
９Ａ、ＡＣ９Ｂが一般に用いられている。
らＡｌ合金が採用されており、特に４サイクルエンジン
では通称ローエックス合金と称されるＡｌ−Ｓｉ系共晶
合金のＡＣ８Ａの使用が一般的であり、２サイクルエン
ジンではＡｌ−Ｓｉ系過共晶合金（高Ｓｉ合金）、ＡＣ
９Ａ、ＡＣ９Ｂが一般に用いられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、近年の内燃
エンジンの高性能化に伴い、ピストンは更に高温（約４
００℃）での使用にも耐え得ることが要求される。ＡＣ
８Ａ、ＡＣ９Ｂは時効硬化型合金のため、２００℃以下
の温度における強度は大きいが、２５０℃以上の高温度
に加熱されると軟化してその引張強度が低下するという
欠点がある。
エンジンの高性能化に伴い、ピストンは更に高温（約４
００℃）での使用にも耐え得ることが要求される。ＡＣ
８Ａ、ＡＣ９Ｂは時効硬化型合金のため、２００℃以下
の温度における強度は大きいが、２５０℃以上の高温度
に加熱されると軟化してその引張強度が低下するという
欠点がある。
【０００５】本発明は上記実情に鑑みてなされたもの
で、その目的とする処は、耐熱強度の高い内燃エンジン
用ピストンを提供することにある。
で、その目的とする処は、耐熱強度の高い内燃エンジン
用ピストンを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、ＡＣ９Ｂ材に、Ｆｅ，Ｍｎ，Ｔｉ，Ｃ
ｒ，Ｚｒ，Ｖ，Ｃｏ，Ｎｂ，Ｍｏのうち５種類以上の元
素をそれぞれが０．１ｗｔ％以上、１ｗｔ％以下の範囲
であって、且つ総量で１．６ｗｔ％以上、２．８ｗｔ％
以下の範囲で含む不純物を添加したものを、溶融凝固さ
せる工程を経て内燃エンジン用ピストンを形成したこと
をその特徴とする。
め、本発明は、ＡＣ９Ｂ材に、Ｆｅ，Ｍｎ，Ｔｉ，Ｃ
ｒ，Ｚｒ，Ｖ，Ｃｏ，Ｎｂ，Ｍｏのうち５種類以上の元
素をそれぞれが０．１ｗｔ％以上、１ｗｔ％以下の範囲
であって、且つ総量で１．６ｗｔ％以上、２．８ｗｔ％
以下の範囲で含む不純物を添加したものを、溶融凝固さ
せる工程を経て内燃エンジン用ピストンを形成したこと
をその特徴とする。
【０００７】
【作用】本発明者等は、Ａｌよりも融点の高いＦｅ，Ｍ
ｎ，Ｔｉ，Ｃｒ等の５種類以上の元素をそれぞれが０．
１ｗｔ％以上、１ｗｔ％以下の範囲であって、且つ総量
で１．６ｗｔ％以上、２．８ｗｔ％以下の範囲で含む不
純物をＡＣ９Ｂ材に添加したものを溶融凝固させる工程
を経て内燃エンジン用ピストンを形成すれば、高融点の
金属間化合物が母材であるＡＣ９Ｂに微細（１０μｍ以
下）に、且つ多量に分散し、ピストンの最高使用温度で
ある４００℃付近での強度が著しく高められることを実
験的に見い出した。この結果、本発明に係るピストンの
耐熱強度が高められ、該ピストンは４００℃程度の高温
での使用が可能となってエンジン性能の向上に寄与し得
ることとなる。
ｎ，Ｔｉ，Ｃｒ等の５種類以上の元素をそれぞれが０．
１ｗｔ％以上、１ｗｔ％以下の範囲であって、且つ総量
で１．６ｗｔ％以上、２．８ｗｔ％以下の範囲で含む不
純物をＡＣ９Ｂ材に添加したものを溶融凝固させる工程
を経て内燃エンジン用ピストンを形成すれば、高融点の
金属間化合物が母材であるＡＣ９Ｂに微細（１０μｍ以
下）に、且つ多量に分散し、ピストンの最高使用温度で
ある４００℃付近での強度が著しく高められることを実
験的に見い出した。この結果、本発明に係るピストンの
耐熱強度が高められ、該ピストンは４００℃程度の高温
での使用が可能となってエンジン性能の向上に寄与し得
ることとなる。
【０００８】
【実施例】以下に本発明の一実施例を添付図面に基づい
て説明する。
て説明する。
【０００９】図１は本発明に係る２サイクルエンジン用
ピストン１の縦断面図であり、該ピストン１はＡｌ合金
によって一体鋳造され、これは不図示のシリンダ内を摺
動する円筒部２と、不図示の燃焼室の一部を構成する頂
部３を有している。そして、円筒部２の内側には一対の
ボス部４，４が径方向に相対向して一体に形成されてお
り、同円筒部２の上部外周面には不図示のピストンリン
グが嵌合すべきピストンリング溝５，６が全周に亘って
形成されている。
ピストン１の縦断面図であり、該ピストン１はＡｌ合金
によって一体鋳造され、これは不図示のシリンダ内を摺
動する円筒部２と、不図示の燃焼室の一部を構成する頂
部３を有している。そして、円筒部２の内側には一対の
ボス部４，４が径方向に相対向して一体に形成されてお
り、同円筒部２の上部外周面には不図示のピストンリン
グが嵌合すべきピストンリング溝５，６が全周に亘って
形成されている。
【００１０】ところで、上記ピストン１の素材であるＡ
ｌ合金は、Ａｌよりも融点の高いＦｅ，Ｍｎ，Ｔｉ，Ｃ
ｒ，Ｚｒ，Ｖ，Ｃｏ，Ｎｂ，Ｍｏのうち５種類以上の元
素をそれぞれが０．１ｗｔ％以上、１ｗｔ％以下の範囲
であって、且つ総量で１．６ｗｔ％以上、２．８ｗｔ％
以下の範囲で含む不純物をＡＣ９Ｂに添加したものであ
る。
ｌ合金は、Ａｌよりも融点の高いＦｅ，Ｍｎ，Ｔｉ，Ｃ
ｒ，Ｚｒ，Ｖ，Ｃｏ，Ｎｂ，Ｍｏのうち５種類以上の元
素をそれぞれが０．１ｗｔ％以上、１ｗｔ％以下の範囲
であって、且つ総量で１．６ｗｔ％以上、２．８ｗｔ％
以下の範囲で含む不純物をＡＣ９Ｂに添加したものであ
る。
【００１１】ここで、Ｆｅ，Ｍｎ，Ｃｕ，Ｔｉ，Ｚｒの
５元素を不純物として選び、これらの不純物をＡＣ９Ｂ
に種々の割合（添加総量）で添加した場合の４００℃に
おける硬さ試験結果を図２に示す。
５元素を不純物として選び、これらの不純物をＡＣ９Ｂ
に種々の割合（添加総量）で添加した場合の４００℃に
おける硬さ試験結果を図２に示す。
【００１２】図２より明らかなように、不純物（Ｆｅ，
Ｍｎ，Ｃｕ，Ｔｉ，Ｚｒ）の添加総量を１．６ｗｔ％以
上、２．８ｗｔ％以下の範囲に設定すれば、ビッカース
硬さＨｖが飛躍的に高くなり、高温強度も高められる。
即ち、このとき高融点の金属間化合物が母材であるＡＣ
９Ｂに微細（１０μｍ以下）、且つ多量に分散し、所謂
分散強化によって当該Ａｌ合金の４００℃（ピストン１
の最高使用温度）付近での強度が著しく高められる。こ
の結果、本発明に係るピストン１の耐熱強度が高めら
れ、該ピストン１は４００℃程度の高温での使用が可能
となってエンジン性能の向上に寄与し得ることとなる。
Ｍｎ，Ｃｕ，Ｔｉ，Ｚｒ）の添加総量を１．６ｗｔ％以
上、２．８ｗｔ％以下の範囲に設定すれば、ビッカース
硬さＨｖが飛躍的に高くなり、高温強度も高められる。
即ち、このとき高融点の金属間化合物が母材であるＡＣ
９Ｂに微細（１０μｍ以下）、且つ多量に分散し、所謂
分散強化によって当該Ａｌ合金の４００℃（ピストン１
の最高使用温度）付近での強度が著しく高められる。こ
の結果、本発明に係るピストン１の耐熱強度が高めら
れ、該ピストン１は４００℃程度の高温での使用が可能
となってエンジン性能の向上に寄与し得ることとなる。
【００１３】尚、粉末冶金法、連続鋳造法等の凝固速度
の高い鋳造プロセスによって当該ピストン１を得る場合
には、不純物の添加総量を増しても、微細、且つ均一な
金属間化合物の分散が得られる。この場合、ビレットで
鋳造し、後に熱間鍛造によってピストン１を成形する。
の高い鋳造プロセスによって当該ピストン１を得る場合
には、不純物の添加総量を増しても、微細、且つ均一な
金属間化合物の分散が得られる。この場合、ビレットで
鋳造し、後に熱間鍛造によってピストン１を成形する。
【００１４】ところで、以上の実施例は特に２サイクル
エンジン用ピストンについて言及したが、本発明はその
他４サイクルエンジン用ピストンに対しても同様に適用
可能であることは勿論である。
エンジン用ピストンについて言及したが、本発明はその
他４サイクルエンジン用ピストンに対しても同様に適用
可能であることは勿論である。
【００１５】
【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明に
よれば、ＡＣ９Ｂ材に、Ｆｅ，Ｍｎ，Ｔｉ，Ｃｒ，Ｚ
ｒ，Ｖ，Ｃｏ，Ｎｂ，Ｍｏのうち５種類以上の元素をそ
れぞれが０．１ｗｔ％以上、１ｗｔ％以下の範囲であっ
て、且つ総量で１．６ｗｔ％以上、２．８ｗｔ％以下の
範囲で含む不純物を添加したものを、溶融凝固させる工
程を経て内燃エンジン用ピストンを形成したため、該ピ
ストンの耐熱強度を高めることができるという効果が得
られる。
よれば、ＡＣ９Ｂ材に、Ｆｅ，Ｍｎ，Ｔｉ，Ｃｒ，Ｚ
ｒ，Ｖ，Ｃｏ，Ｎｂ，Ｍｏのうち５種類以上の元素をそ
れぞれが０．１ｗｔ％以上、１ｗｔ％以下の範囲であっ
て、且つ総量で１．６ｗｔ％以上、２．８ｗｔ％以下の
範囲で含む不純物を添加したものを、溶融凝固させる工
程を経て内燃エンジン用ピストンを形成したため、該ピ
ストンの耐熱強度を高めることができるという効果が得
られる。
【図１】本発明に係る２サイクルエンジン用ピストンの
縦断面図である。
縦断面図である。
【図２】ＡＣ９Ｂに不純物を添加した場合の不純物添加
総量に対する硬さ（ビッカース硬さＨｖ）の変化を示す
図である。
総量に対する硬さ（ビッカース硬さＨｖ）の変化を示す
図である。
１ ピストン ２ 円筒部 ３ 頂部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭54−161508（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−126834（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−3947（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−73044（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−108339（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F16J 1/01 C22C 21/00 F02F 3/00 302
Claims (1)
- 【請求項１】 ＡＣ９Ｂ材に、Ｆｅ，Ｍｎ，Ｔｉ，Ｃ
ｒ，Ｚｒ，Ｖ，Ｃｏ，Ｎｂ，Ｍｏのうち５種類以上の元
素をそれぞれが０．１ｗｔ％以上、１ｗｔ％以下の範囲
であって、且つ総量で１．６ｗｔ％以上、２．８ｗｔ％
以下の範囲で含む不純物を添加したものを、溶融凝固さ
せる工程を経て形成されることを特徴とする内燃エンジ
ン用ピストン。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11375791A JP3149066B2 (ja) | 1991-04-19 | 1991-04-19 | 内燃エンジン用ピストン |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11375791A JP3149066B2 (ja) | 1991-04-19 | 1991-04-19 | 内燃エンジン用ピストン |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04321876A JPH04321876A (ja) | 1992-11-11 |
| JP3149066B2 true JP3149066B2 (ja) | 2001-03-26 |
Family
ID=14620371
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11375791A Expired - Fee Related JP3149066B2 (ja) | 1991-04-19 | 1991-04-19 | 内燃エンジン用ピストン |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3149066B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1997031202A1 (fr) * | 1996-02-26 | 1997-08-28 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Piston en aluminium pour moteurs a combustion interne |
| KR20150121239A (ko) * | 2013-03-05 | 2015-10-28 | 페더럴-모걸 코오포레이숀 | 카본 디포짓 방지 코팅을 지닌 피스톤 및 그 구성 방법 |
-
1991
- 1991-04-19 JP JP11375791A patent/JP3149066B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04321876A (ja) | 1992-11-11 |
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Legal Events
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