JPH0154540B2 - - Google Patents
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- JPH0154540B2 JPH0154540B2 JP57016528A JP1652882A JPH0154540B2 JP H0154540 B2 JPH0154540 B2 JP H0154540B2 JP 57016528 A JP57016528 A JP 57016528A JP 1652882 A JP1652882 A JP 1652882A JP H0154540 B2 JPH0154540 B2 JP H0154540B2
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- Japan
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- piston
- piston body
- reinforcing member
- crown reinforcing
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B23/00—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation
- F02B23/02—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with compression ignition
- F02B23/06—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with compression ignition the combustion space being arranged in working piston
- F02B23/0675—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with compression ignition the combustion space being arranged in working piston the combustion space being substantially spherical, hemispherical, ellipsoid or parabolic
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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- F02B23/00—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation
- F02B23/02—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with compression ignition
- F02B23/06—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with compression ignition the combustion space being arranged in working piston
- F02B23/0603—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with compression ignition the combustion space being arranged in working piston at least part of the interior volume or the wall of the combustion space being made of material different from the surrounding piston part, e.g. combustion space formed within a ceramic part fixed to a metal piston head
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B23/00—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation
- F02B23/02—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with compression ignition
- F02B23/06—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with compression ignition the combustion space being arranged in working piston
- F02B23/0636—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with compression ignition the combustion space being arranged in working piston the combustion space having a substantially flat and horizontal bottom
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B2275/00—Other engines, components or details, not provided for in other groups of this subclass
- F02B2275/14—Direct injection into combustion chamber
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B3/00—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition
- F02B3/06—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition
-
- 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
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明はエンジン、特にデイーゼルエンジンに
使用されるピストンに関する。
使用されるピストンに関する。
アルミニウム合金から成るこの種のピストンの
クラウンを補強するために種々の提案がなされて
いる。その理由は、与えられた寸法でエンジンの
出力が増大すると、燃焼室内の温度が高まり、特
にピストンがクラウンに内湾状（re−entrant）
の燃焼室を備えている場合には、高熱のためにア
ルミニウム合金製のピストンクラウンに亀裂が生
じやすいからである。
クラウンを補強するために種々の提案がなされて
いる。その理由は、与えられた寸法でエンジンの
出力が増大すると、燃焼室内の温度が高まり、特
にピストンがクラウンに内湾状（re−entrant）
の燃焼室を備えている場合には、高熱のためにア
ルミニウム合金製のピストンクラウンに亀裂が生
じやすいからである。
この難点を排除すべく、ピストン本体のアルミ
ニウム合金に比して耐熱性の大きい材料から成る
補強部材がピストン本体によつて保持されている
ような、補強されたピストンクラウンが提案され
ている。その場合、困難の１つは補強部材をピス
トンに、それらの間に相対運動が生じないように
固定しなければならないことにある。この困難
は、ピストンの作動温度が周囲温度から作業温度
までの幅広い範囲を有するとともに補強部材の材
質とピストン本体の材質との熱膨張係数が異なる
ために、一層大きくなつている。
ニウム合金に比して耐熱性の大きい材料から成る
補強部材がピストン本体によつて保持されている
ような、補強されたピストンクラウンが提案され
ている。その場合、困難の１つは補強部材をピス
トンに、それらの間に相対運動が生じないように
固定しなければならないことにある。この困難
は、ピストンの作動温度が周囲温度から作業温度
までの幅広い範囲を有するとともに補強部材の材
質とピストン本体の材質との熱膨張係数が異なる
ために、一層大きくなつている。
例えば、補強部材は、ねじ付き鋼リング又は保
持鋼リングを、ピストン本体と一体的な部分に溶
接することによつて固定される。補強部材のこの
両固定方法の欠点は、アルミニウムと鋼との熱膨
張係の差（アルミニウムの方が大きい）により、
かつアルミニウム材料に設けたねじ山が比較的弱
いことによつてアルミニウム本体への鋼リングの
ねじ係合が困難であることにある。溶接されたリ
ングによつて補強部材を保持する場合には、アル
ミニウム本体に鉄製挿入体を鋳込んで、これにリ
ングを溶接しなければならない。鉄の鋳込本来の
問題の外に、リングを定位置に溶接する前に補強
部材を所望程度に圧縮して位置させる問題があ
る。
持鋼リングを、ピストン本体と一体的な部分に溶
接することによつて固定される。補強部材のこの
両固定方法の欠点は、アルミニウムと鋼との熱膨
張係の差（アルミニウムの方が大きい）により、
かつアルミニウム材料に設けたねじ山が比較的弱
いことによつてアルミニウム本体への鋼リングの
ねじ係合が困難であることにある。溶接されたリ
ングによつて補強部材を保持する場合には、アル
ミニウム本体に鉄製挿入体を鋳込んで、これにリ
ングを溶接しなければならない。鉄の鋳込本来の
問題の外に、リングを定位置に溶接する前に補強
部材を所望程度に圧縮して位置させる問題があ
る。
本発明の構成は、アルミニウム合金から成るピ
ストン本体とクラウン補強部材とを備えたピスト
ンであつて、クラウン補強部材がクラウンを形成
すべくピストン本体に支持されており、このクラ
ウン補強部材がピストン本体のアルミニウム合金
に比して大きな耐熱性を備えた材料から成る形式
のものにおいて、ピストン本体にクラウン補強部
材を定位置に保持する保持部材が設けられてお
り、この保持部材が拡散接合によつてピストン本
体に接合されており、これによつて、クラウン補
強部材が保持部材とピストン本体との間に圧縮状
態で保持されていることにある。
ストン本体とクラウン補強部材とを備えたピスト
ンであつて、クラウン補強部材がクラウンを形成
すべくピストン本体に支持されており、このクラ
ウン補強部材がピストン本体のアルミニウム合金
に比して大きな耐熱性を備えた材料から成る形式
のものにおいて、ピストン本体にクラウン補強部
材を定位置に保持する保持部材が設けられてお
り、この保持部材が拡散接合によつてピストン本
体に接合されており、これによつて、クラウン補
強部材が保持部材とピストン本体との間に圧縮状
態で保持されていることにある。
ピストン本体の保持リングの拡散接合では、こ
れら２つの部材の少量が接合線から押出され、そ
のため挿入体は保持リングとピストン本体との間
に、コントロールされた量だけ食い込まれる。
れら２つの部材の少量が接合線から押出され、そ
のため挿入体は保持リングとピストン本体との間
に、コントロールされた量だけ食い込まれる。
次に３つの実施例につき図面によつて本発明を
具体的に説明する。
具体的に説明する。
第１図に示す第１実施例では、ピストンはピス
トンスカート１１及びガジヨンピンボス１２を備
えたピストン本体１０を備えており、ガジヨンピ
ンボス１２はガジヨンピン孔１３を有している。
リングバンド１４がピストンスカートの上端の周
囲に固定されておりかつピストンリング溝１５を
備えている。さらにピストンは横部分１６を備え
ている。リングバンド１４及び横部分１６は一緒
にほぼ円筒形の凹所を形成しており、この凹所内
に挿入体１７として形成されたクラウン補強部材
が挿入されており、このクラウン補強部材が燃焼
室１８を形成しており、かつピストンクラウンに
負荷される高温に耐える材料から成りかつ燃料噴
射に好都合に形成されている。挿入体１７が、燃
焼室からピストン本体１０への緩慢な熱伝導を得
るためにピストン本体１０の材料に比して低い熱
伝導率を有すると有利であるが、必ずしもそうで
なくともよい。
トンスカート１１及びガジヨンピンボス１２を備
えたピストン本体１０を備えており、ガジヨンピ
ンボス１２はガジヨンピン孔１３を有している。
リングバンド１４がピストンスカートの上端の周
囲に固定されておりかつピストンリング溝１５を
備えている。さらにピストンは横部分１６を備え
ている。リングバンド１４及び横部分１６は一緒
にほぼ円筒形の凹所を形成しており、この凹所内
に挿入体１７として形成されたクラウン補強部材
が挿入されており、このクラウン補強部材が燃焼
室１８を形成しており、かつピストンクラウンに
負荷される高温に耐える材料から成りかつ燃料噴
射に好都合に形成されている。挿入体１７が、燃
焼室からピストン本体１０への緩慢な熱伝導を得
るためにピストン本体１０の材料に比して低い熱
伝導率を有すると有利であるが、必ずしもそうで
なくともよい。
挿入体１７の材質はセラミツク、例えば窒化シ
リコンでもよく、又はオーステナイト鉄又はニツ
ケルをベースとする合金又はマレージング鉄合金
でもよい。若干の銅合金、例えばベリリウム銅
も、その高い熱伝導性にも拘らず挿入体のために
使用可能である。
リコンでもよく、又はオーステナイト鉄又はニツ
ケルをベースとする合金又はマレージング鉄合金
でもよい。若干の銅合金、例えばベリリウム銅
も、その高い熱伝導性にも拘らず挿入体のために
使用可能である。
挿入体１７は保持リング１９によつて定位置に
保持されており、この保持リング１９はピストン
本体１０の周りのリングバンド１４に拡散接合に
よつて接合線２０に沿つて固定されている。この
保持リング１９は環状のさねはぎ部を備えてお
り、このさねはぎ部は挿入体１７の周りに延在す
る対応のさねはぎ部の上部にかぶされている。
保持されており、この保持リング１９はピストン
本体１０の周りのリングバンド１４に拡散接合に
よつて接合線２０に沿つて固定されている。この
保持リング１９は環状のさねはぎ部を備えてお
り、このさねはぎ部は挿入体１７の周りに延在す
る対応のさねはぎ部の上部にかぶされている。
ピストン本体は高シリコンアルミニウム合金、
例えばLM13合金から成ることができ、保持リン
グ１９はHE30アルミニウム合金から成ることが
できる。拡散接合プロセスは英国特許第1532628
号明細書に開示されている。この拡散接合プロセ
スによれば、少量の材料がプロセス中に接合線に
沿つて押出され、このため、接合後では、ピスト
ン本体１０及び保持リング１９の軸方向の寸法が
ほぼ0.25mm接合前に比して小さくなる。これによ
つて挿入体１７が若干圧縮された状態で保持され
る。この若干の圧縮量は正確にコントロールでき
る。圧縮された力はピストン軸線に平行に作用す
る。それゆえ、ピストンが作業温まで加熱され、
アルミニウム合金が挿入体１７の材料に比して大
きく膨張しても、挿入体は圧縮状態に保たれ、従
つて挿入体とピストン本体との相対運動が回避さ
れる。
例えばLM13合金から成ることができ、保持リン
グ１９はHE30アルミニウム合金から成ることが
できる。拡散接合プロセスは英国特許第1532628
号明細書に開示されている。この拡散接合プロセ
スによれば、少量の材料がプロセス中に接合線に
沿つて押出され、このため、接合後では、ピスト
ン本体１０及び保持リング１９の軸方向の寸法が
ほぼ0.25mm接合前に比して小さくなる。これによ
つて挿入体１７が若干圧縮された状態で保持され
る。この若干の圧縮量は正確にコントロールでき
る。圧縮された力はピストン軸線に平行に作用す
る。それゆえ、ピストンが作業温まで加熱され、
アルミニウム合金が挿入体１７の材料に比して大
きく膨張しても、挿入体は圧縮状態に保たれ、従
つて挿入体とピストン本体との相対運動が回避さ
れる。
所望ならば、例えば登録商標「Feltmetal”
FM134」で市販されている稠密にからみ合つた
（interangled）焼結鋼ワイヤ層から成る断熱層２
１を挿入体１７の底部とピストンの横部分１６と
の間に、及び／又は保持リング１９の横面と挿入
体１７との間に挿入してもよい。このFM134は
仕様AISI347のステンレススチールワイヤから成
る。さらに、同じステンレススチールワイヤ材環
状層を挿入体１７の外周とピストン本体１０のリ
ングバンド１４との間に挿入してもよい。このス
テンレススチールワイヤ材は挿入体１７からアル
ミニウム合金部分への熱の伝達を軽減せしめる。
FM134」で市販されている稠密にからみ合つた
（interangled）焼結鋼ワイヤ層から成る断熱層２
１を挿入体１７の底部とピストンの横部分１６と
の間に、及び／又は保持リング１９の横面と挿入
体１７との間に挿入してもよい。このFM134は
仕様AISI347のステンレススチールワイヤから成
る。さらに、同じステンレススチールワイヤ材環
状層を挿入体１７の外周とピストン本体１０のリ
ングバンド１４との間に挿入してもよい。このス
テンレススチールワイヤ材は挿入体１７からアル
ミニウム合金部分への熱の伝達を軽減せしめる。
第２図に示す第２実施例では、ピストンがオー
ステナイトステンレススチール製の挿入体１７Ａ
を有しており、かつ拡散接合の接合線２０Ａは、
第１図のピストンに比してピストンのクラウンか
ら大きく離れたところに位置している。保持リン
グ１９に複数のピストンリング溝１５を形成する
ことができる。
ステナイトステンレススチール製の挿入体１７Ａ
を有しており、かつ拡散接合の接合線２０Ａは、
第１図のピストンに比してピストンのクラウンか
ら大きく離れたところに位置している。保持リン
グ１９に複数のピストンリング溝１５を形成する
ことができる。
第３図に示す第３実施例では、ピストンがオー
ステナイトステンレススチール製の挿入体１７Ｂ
を備えており、この挿入体１７Ｂと、横部分１６
及び保持リング１９との間にステンレススチール
ワイヤ製の断熱層２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃが挿入
されている。第２図及び第３図に示す断熱層２１
Ｃは積層されたステンレススチールワイヤ材から
成ることができる。
ステナイトステンレススチール製の挿入体１７Ｂ
を備えており、この挿入体１７Ｂと、横部分１６
及び保持リング１９との間にステンレススチール
ワイヤ製の断熱層２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃが挿入
されている。第２図及び第３図に示す断熱層２１
Ｃは積層されたステンレススチールワイヤ材から
成ることができる。
図面に示したピストンの利点は、ピストンクラ
ウンの少なくとも一部に、高温に耐える材料から
成る挿入体が設けられており、この挿入体が拡散
接合のプロセス中に、コントロールされた量だけ
圧縮されて固定されており、これによつて、温度
変化時に応力緩和が生じ、そのため、挿入体とピ
ストン本体との相対的な運動が回避されることに
ある。その上、保持リングをピストン本体に接合
する面積が選択可能であり、これによつて接合線
を横切る応力が受取られる。
ウンの少なくとも一部に、高温に耐える材料から
成る挿入体が設けられており、この挿入体が拡散
接合のプロセス中に、コントロールされた量だけ
圧縮されて固定されており、これによつて、温度
変化時に応力緩和が生じ、そのため、挿入体とピ
ストン本体との相対的な運動が回避されることに
ある。その上、保持リングをピストン本体に接合
する面積が選択可能であり、これによつて接合線
を横切る応力が受取られる。
発明は図示の実施例に限定されない。
第１図は本発明の第１実施例を部分的に縦断面
した図、第２図は本発明の第２実施例の部分縦断
面図及び第３図は本発明の第３実施例の部分縦断
面図である。 １０……ピストン本体、１１……ピストンスカ
ート、１２……ガジヨンピンボス、１３……ガジ
ヨンピン孔、１４……リングバンド、１５……ピ
ストンリング溝、１６……横部分、１７，１７
Ａ，１７Ｂ……挿入体、１８……燃焼室、１９…
…保持リング、２０，２０Ａ……接合線、２１，
２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ……断熱層。
した図、第２図は本発明の第２実施例の部分縦断
面図及び第３図は本発明の第３実施例の部分縦断
面図である。 １０……ピストン本体、１１……ピストンスカ
ート、１２……ガジヨンピンボス、１３……ガジ
ヨンピン孔、１４……リングバンド、１５……ピ
ストンリング溝、１６……横部分、１７，１７
Ａ，１７Ｂ……挿入体、１８……燃焼室、１９…
…保持リング、２０，２０Ａ……接合線、２１，
２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ……断熱層。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ アルミニウム合金から成るピストン本体１０
とクラウン補強部材１７とを備えたピストンであ
つて、クラウン補強部材１７がクラウンを形成す
べくピストン本体に支持されており、このクラウ
ン補強部材１７がピストン本体１０のアルミニウ
ム合金に比して大きな耐熱性を備えた材料から成
る形式のものにおいて、ピストン本体１０にクラ
ウン補強部材１７を定位置に保持する保持部材１
９が設けられており、この保持部材１９が拡散接
合によつてピストン本体１０に接合されており、
これによつて、クラウン補強部材が保持部材とピ
ストン本体との間に圧縮状態で保持されているこ
とを特徴とするエンジンのピストン。 ２ クラウン補強部材に作用する圧縮力がピスト
ン軸線に対して平行に向いている特許請求の範囲
第１項記載のピストン。 ３ クラウン補強部材がほぼ円筒状の外面を有し
ており、かつピストン本体に設けた相応の凹所内
に挿入されており、かつ保持部材が保持リング１
９として形成されており、この保持リングが、前
記凹所の周りのピストン本体部分に拡散接合され
ておりかつクラウン補強部材に上方からかぶさる
部分を備えている特許請求の範囲第１項又は第２
項記載のピストン。 ４ クラウン補強部材と、ピストン本体及び保持
部材の少なくとも一方との間に断熱材層２１；２
１Ａ；２１Ｂ；２１Ｃが設けられている特許請求
の範囲第１項及至第３項のいずれか１項記載のピ
ストン。 ５ クラウン補強部材がセラミツク材料又はオー
ステナイト鉄合金又はオーステナイトニツケル合
金又はマレージング鉄合金又は銅合金から成る特
許請求の範囲第１項乃至第３項のいずれか１項記
載のピストン。
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| GB8103823 | 1981-02-07 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57210141A JPS57210141A (en) | 1982-12-23 |
| JPH0154540B2 true JPH0154540B2 (ja) | 1989-11-20 |
Family
ID=10519532
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57016528A Granted JPS57210141A (en) | 1981-02-07 | 1982-02-05 | Piston for engine |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS57210141A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61144241U (ja) * | 1985-02-27 | 1986-09-05 | ||
| JPS61164449U (ja) * | 1985-04-01 | 1986-10-13 | ||
| JP2526947B2 (ja) * | 1987-12-14 | 1996-08-21 | いすゞ自動車株式会社 | 断熱エンジンの構造 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5623481Y2 (ja) * | 1977-02-25 | 1981-06-02 |
-
1982
- 1982-02-05 JP JP57016528A patent/JPS57210141A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS57210141A (en) | 1982-12-23 |
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