JP5392289B2 - Piston structure - Google Patents
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Description
この発明は、内燃エンジンに用いられるピストンの構造に関する。 The present invention relates to a structure of a piston used for an internal combustion engine.
特許文献１には、トップリング溝の凝着磨耗を防止するために、トップリング溝を陽極酸化処理したピストンの構造が開示されている。 Patent Document 1 discloses a structure of a piston in which the top ring groove is anodized in order to prevent adhesion wear of the top ring groove.
ところで、ベース部材に対して放射率が高い陽極酸化処理を施すことで、ベース部材に対して放熱性能が向上することが知られている。前述した特許文献による構造では、トップリング溝およびクラウン部の上面に陽極酸化処理されているため、ピストンの気筒内側への放熱性能は向上するが、気筒外側への放熱性能は従来と同等である。そのため、気筒内部から外部へ放熱する性能は従来と同等である。 By the way, it is known that the heat radiation performance of the base member is improved by performing anodization treatment with high emissivity on the base member. In the structure according to the above-mentioned patent document, since the top ring groove and the top surface of the crown portion are anodized, the heat dissipation performance to the inside of the cylinder of the piston is improved, but the heat dissipation performance to the outside of the cylinder is equivalent to the conventional one. . Therefore, the performance of radiating heat from the inside of the cylinder to the outside is equivalent to the conventional one.
本発明は、このような従来の問題点に着目してなされたものであり、本発明の目的は、排気性能が悪化することなく、燃費を向上でき、また出力を向上できるピストン構造を提供することである。 The present invention has been made paying attention to such conventional problems, and an object of the present invention is to provide a piston structure capable of improving fuel efficiency and improving output without deteriorating exhaust performance. That is.
本発明は以下のような解決手段によって前記課題を解決する。 The present invention solves the above problems by the following means.
本発明のピストン構造は、ピストンベース体と、ピストンベース体のクラウン部の裏面に形成された陽極酸化被膜層と、ピストンベース体のクラウン部の表面に形成された陽極酸化被膜層と、を有し、クラウン部の表面の陽極酸化被膜層の膜厚は、微細孔が存在しない膜厚であり、裏面の陽極酸化被膜層よりも薄いことを特徴とする。 The piston structure of the present invention has a piston base body, an anodized film layer formed on the back surface of the crown part of the piston base body, and an anodized film layer formed on the surface of the crown part of the piston base body. The thickness of the anodized film layer on the surface of the crown portion is such that no micropores are present, and is thinner than the anodized film layer on the back surface.
本発明によれば、クラウン部の裏面に陽極酸化被膜層を形成することで、クラウン部の熱が逃げやすくなる。この放熱効果に応じて点火時期を進角したり圧縮比を上げることで、燃費を向上でき、また出力を向上できる。 According to the present invention, by forming the anodic oxide coating layer on the back surface of the crown portion, the heat of the crown portion can easily escape. By advancing the ignition timing or increasing the compression ratio according to this heat dissipation effect, fuel efficiency can be improved and output can be improved.
本発明の実施形態、本発明の利点については、添付された図面を参照しながら以下に詳細に説明する。 Embodiments of the present invention and advantages of the present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings.
（第１実施形態）
図１は本発明によるピストン構造の第１実施形態を示す図であり、図１(Ａ)は斜視図、図１(Ｂ)は縦断面図である。
(First embodiment)
FIG. 1 is a view showing a first embodiment of a piston structure according to the present invention, FIG. 1 (A) is a perspective view, and FIG. 1 (B) is a longitudinal sectional view.
本実施形態のピストン１のピストンベース体１０は、クラウン部１０ａと、それに連続するピストンピンボス部１０ｂ及びスカート部１０ｃと、を含む。 The piston base body 10 of the piston 1 of the present embodiment includes a crown portion 10a, and a piston pin boss portion 10b and a skirt portion 10c that are continuous therewith.
クラウン部１０ａには、トップリング溝１０１と、セカンドリング溝１０２と、オイルリング溝１０３と、が形成される。 A top ring groove 101, a second ring groove 102, and an oil ring groove 103 are formed in the crown portion 10a.
そして本実施形態では、クラウン部１０ａの裏面に、陽極酸化被膜層１１が形成されている。 And in this embodiment, the anodic oxide film layer 11 is formed in the back surface of the crown part 10a.
なおピストンベース体１０はたとえばアルミニウム合金製である。そして、陽極酸化被膜層１１は、たとえばアルマイト層である。このような陽極酸化被膜層１１は、ピストンベース体１０が陽極酸化処理浴に入れられて時間及び電流が適切に管理されることで形成される。 The piston base body 10 is made of, for example, an aluminum alloy. Anodized film layer 11 is, for example, an alumite layer. Such an anodic oxide coating layer 11 is formed by placing the piston base body 10 in an anodizing bath and appropriately managing time and current.
本実施形態のように、クラウン部１０ａの裏面に、陽極酸化被膜層１１を形成することで、ピストンベース体１０の放射率が高くなる。すなわち熱が放射されやすくなる。 As in this embodiment, the emissivity of the piston base body 10 is increased by forming the anodic oxide coating layer 11 on the back surface of the crown portion 10a. That is, heat is easily radiated.
そのためクラウン部１０ａの熱が逃げやすくなる。この放熱効果に応じて点火時期を進角することが可能になる。また圧縮比を上げることが可能になる。 Therefore, the heat of the crown portion 10a is easily escaped. It is possible to advance the ignition timing according to this heat dissipation effect. In addition, the compression ratio can be increased.
これによって、燃費が向上され、また出力が向上される。 As a result, fuel efficiency is improved and output is improved.
（第２実施形態）
図２は、本発明によるピストン構造の第２実施形態を示す図である。
(Second Embodiment)
FIG. 2 is a view showing a second embodiment of the piston structure according to the present invention.
本実施形態では、さらに、クラウン部１０ａの表面にも、陽極酸化被膜層１２を形成する。 In the present embodiment, the anodic oxide coating layer 12 is further formed on the surface of the crown portion 10a.
この陽極酸化被膜層１２は、薄いこととが好ましい。特にクラウン部１０ａの裏面の陽極酸化被膜層１１よりも薄いことが望ましい。また、具体的には１０μｍ以下であることが望ましい。これについて説明する。 The anodic oxide coating layer 12 is preferably thin. In particular, it is desirable to be thinner than the anodic oxide coating layer 11 on the back surface of the crown portion 10a. Specifically, it is desirably 10 μm or less. This will be described.
図３は、燃料を塗布してからの経過時間(横軸)とＨＣ量(縦軸)との相関を示す図である。 FIG. 3 is a diagram showing the correlation between the elapsed time (horizontal axis) after application of fuel and the HC amount (vertical axis).
菱形は、アルミニウム合金製のベース体に対して陽極酸化被膜層を形成することなく直接燃料を塗布したときの経過時間ごとのＨＣ量を示す。 The rhombus indicates the amount of HC for each elapsed time when the fuel is directly applied to the aluminum alloy base body without forming the anodic oxide coating layer.
円は、アルミニウム合金製のベース体に対して形成された膜厚１０μｍの陽極酸化被膜層に燃料を塗布したときの経過時間ごとのＨＣ量を示す。 The circle indicates the amount of HC for each elapsed time when fuel is applied to the 10 μm-thick anodic oxide coating layer formed on the aluminum alloy base body.
四角は、アルミニウム合金製のベース体に対して形成された膜厚３０μｍの陽極酸化被膜層に燃料を塗布したときの経過時間ごとのＨＣ量を示す。 The squares indicate the amount of HC for each elapsed time when the fuel is applied to the anodic oxide coating layer having a thickness of 30 μm formed on the aluminum alloy base body.
この図から判るように、陽極酸化被膜層の膜厚が１０μｍのときのＨＣ量は、陽極酸化被膜層を形成しない場合と同様である。これに対して陽極酸化被膜層の膜厚が３０μｍのときは、時間が経過してもＨＣ量が多いことが判る。 As can be seen from this figure, the amount of HC when the thickness of the anodic oxide coating layer is 10 μm is the same as when the anodic oxide coating layer is not formed. On the other hand, when the thickness of the anodic oxide coating layer is 30 μm, it can be seen that the amount of HC is large even if time passes.
図４は陽極酸化被膜層の厚さ違いによる陽極酸化被膜層の表面写真であり、図４(Ａ)は陽極酸化被膜層が１０μｍの場合を示し、図４(Ｂ)は陽極酸化被膜層が３０μｍの場合を示す。 FIG. 4 is a photograph of the surface of the anodized film layer depending on the thickness of the anodized film layer. FIG. 4 (A) shows the case where the anodized film layer is 10 μm, and FIG. The case of 30 μm is shown.
図３のような結果が得られた理由について、発明者らは以下のように推測する。 The inventors infer the reason why the result as shown in FIG. 3 is obtained as follows.
図４(Ａ)に示されるように、陽極酸化被膜層が１０μｍでは、微細な凹部(孔部)がほとんど存在しない。しかしながら、陽極酸化被膜層が３０μｍでは、図４(Ｂ)に示されるように、微細な凹部(孔部)が存在する。そして発明者らによって、この凹部(孔部)に未燃燃料(ＨＣ)が残留しやすいので、陽極酸化被膜層の膜厚が３０μｍのときは、時間が経過してもＨＣ量が多いという結論に達したのである。 As shown in FIG. 4A, when the anodic oxide coating layer is 10 μm, there are almost no minute recesses (holes). However, when the anodized film layer is 30 μm, there are fine recesses (holes) as shown in FIG. And by the inventors, since unburned fuel (HC) tends to remain in the recess (hole), when the film thickness of the anodic oxide coating layer is 30 μm, the conclusion is that the amount of HC is large over time. Has been reached.
図５は、陽極酸化被膜層の厚さを変更したときの未燃燃料(ＨＣ)の排出量の相関を示す図である。 FIG. 5 is a diagram showing the correlation of the amount of unburned fuel (HC) discharged when the thickness of the anodic oxide coating layer is changed.
図３のような結果から、発明者らは、陽極酸化被膜層の厚さを変更したときの未燃燃料(ＨＣ)の排出量の相関図(図５)を得た。 From the results shown in FIG. 3, the inventors obtained a correlation diagram (FIG. 5) of the amount of unburned fuel (HC) discharged when the thickness of the anodic oxide coating layer was changed.
これによって排気性能を悪化させないためには、陽極酸化被膜層の厚さを１０μｍ以下ですることが望ましいという結論を得たのである。 Thus, in order not to deteriorate the exhaust performance, it was concluded that it is desirable that the thickness of the anodic oxide coating layer be 10 μm or less.
本実施形態によれば、クラウン部１０ａの表面にも、陽極酸化被膜層１２が形成されたので、第１実施形態に比べて、さらに熱が放射されやすくなる。したがってこの放熱効果に応じて点火時期をさらに進角することが可能になる。また圧縮比をさらに上げることが可能になる。したがって第１実施形態よりも、さらに、燃費が向上され、また出力が向上されるのである。 According to the present embodiment, since the anodic oxide coating layer 12 is also formed on the surface of the crown portion 10a, heat is more easily radiated than in the first embodiment. Therefore, it is possible to further advance the ignition timing according to this heat radiation effect. In addition, the compression ratio can be further increased. Therefore, the fuel consumption is further improved and the output is improved as compared with the first embodiment.
また本実施形態では、クラウン部１０ａの表面の陽極酸化被膜層１２を、裏面の陽極酸化被膜層１１よりも薄くした。このようにすることで、陽極酸化被膜層に形成される凹部が浅くなり、未燃燃料(ＨＣ)が排出されにくくなる。 In the present embodiment, the anodized film layer 12 on the surface of the crown portion 10a is made thinner than the anodized film layer 11 on the back surface. By doing in this way, the recessed part formed in an anodic oxide film layer becomes shallow, and it becomes difficult to discharge | emit unburned fuel (HC).
さらに本実施形態では、陽極酸化被膜層１２の膜厚を１０μｍ以下とした。このようにすることによっても、陽極酸化被膜層に形成される凹部が浅くなって未燃燃料(ＨＣ)が残留しにくくなり、排気性能への影響を抑制できる。 Furthermore, in this embodiment, the film thickness of the anodic oxide coating layer 12 was 10 μm or less. Also by doing so, the concave portion formed in the anodic oxide coating layer becomes shallow so that unburned fuel (HC) hardly remains, and the influence on the exhaust performance can be suppressed.
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。 The embodiment of the present invention has been described above. However, the above embodiment only shows a part of application examples of the present invention, and the technical scope of the present invention is limited to the specific configuration of the above embodiment. Absent.
１ ピストン
１０ ピストンベース体
１０ａ クラウン部
１０ｂ ピストンピンボス部
１０ｃ スカート部
１１ クラウン部の裏面の陽極酸化被膜層
１２ クラウン部の表面の陽極酸化被膜層
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Piston 10 Piston base body 10a Crown part 10b Piston pin boss | hub part 10c Skirt part 11 Anodized film layer of the back surface of a crown part 12 Anodized film layer of the surface of a crown part
Claims (2)
前記ピストンベース体のクラウン部の裏面に形成された陽極酸化被膜層と、
前記ピストンベース体のクラウン部の表面に形成された陽極酸化被膜層と、
を有し、
前記クラウン部の表面の陽極酸化被膜層の膜厚は、微細孔が存在しない膜厚であり、前記裏面の陽極酸化被膜層よりも薄い、
ピストン構造。 A piston base body;
An anodized film layer formed on the back surface of the crown portion of the piston base body;
An anodized film layer formed on the surface of the crown portion of the piston base body;
Have
The film thickness of the anodized film layer on the surface of the crown portion is a film thickness that does not have micropores, and is thinner than the anodized film layer on the back surface,
Piston structure.
前記クラウン部の表面の陽極酸化被膜層は、膜厚が１０μｍよりも薄い、 The anodic oxide coating layer on the surface of the crown part has a thickness of less than 10 μm,
ピストン構造。Piston structure.
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