JPH0322533Y2 - - Google Patents
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- JPH0322533Y2 JPH0322533Y2 JP1983204618U JP20461883U JPH0322533Y2 JP H0322533 Y2 JPH0322533 Y2 JP H0322533Y2 JP 1983204618 U JP1983204618 U JP 1983204618U JP 20461883 U JP20461883 U JP 20461883U JP H0322533 Y2 JPH0322533 Y2 JP H0322533Y2
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- Japan
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- piston
- heat
- ring
- crown
- piston crown
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Landscapes
- Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)
Description
【考案の詳細な説明】
本考案は内燃機関に係係り、特にピストンの構
造に関する。
造に関する。
第１図を参照して従来例を説明する。第１図は
内燃機関のピストンを示す断面図である。図中符
号１はシリンダヘツドを示し、シリンダヘツド１
下方には中空円筒状のシリンダライナ２が取付け
られている。これらシリンダヘツド１およびシリ
ンダライナ２により囲まれた空間内にはピストン
３が図中矢印で示す方向に摺動可能に収容されて
いる。
内燃機関のピストンを示す断面図である。図中符
号１はシリンダヘツドを示し、シリンダヘツド１
下方には中空円筒状のシリンダライナ２が取付け
られている。これらシリンダヘツド１およびシリ
ンダライナ２により囲まれた空間内にはピストン
３が図中矢印で示す方向に摺動可能に収容されて
いる。
以下上記ピストン３の構造について説明する。
図中符号４はピストンクラウンを示し、このピス
トンクラウン４は高温強度に優れた窒化珪素
（Si3N4）は炭化珪素（SiC）等からなる。上記ピ
ストンクラウン４は断熱性に優れ熱伝導率の低い
ジルコニア（ZrO2）等からなる断熱層５を介し
て軽量で熱伝導率の高いアルミ製ピストンボデイ
６に貫通ボルトおよびナツト８により締結されて
いる。このような構成のピストン３と前記シリン
ダヘツド１およびシリンダライナ２との間には燃
焼室９が形成されている。また前記ピストンボデ
イ６の上端外周にはピストンリング溝１０が形成
されており、このピストンリング溝１０にはピス
トンリング１１が装着されている。このピストン
リング１１とシリンダライナ２とによりピストン
３が摺動する際燃焼室９の気密性を保持する構成
である。なおピストンクラウン４を窒化珪素
（Si3N4）あるいは炭化珪素（SiC）より構成した
のは、例えばジルコニア（ZrO2）等は熱伝導率
が低く断熱性能には優れているが高温強度が不足
する為に作動ガスに接触して高温となるピストン
クラウン４には適さないからである。これに対し
て窒化珪素（Si3N4）あるいは炭化珪素（SiC）
等は熱伝導率は高いが高温強度に優れており、か
つ熱膨張率が小さく熱伝導率の高いことと相まつ
て熱衝撃に対して強いという特性を有している。
図中符号４はピストンクラウンを示し、このピス
トンクラウン４は高温強度に優れた窒化珪素
（Si3N4）は炭化珪素（SiC）等からなる。上記ピ
ストンクラウン４は断熱性に優れ熱伝導率の低い
ジルコニア（ZrO2）等からなる断熱層５を介し
て軽量で熱伝導率の高いアルミ製ピストンボデイ
６に貫通ボルトおよびナツト８により締結されて
いる。このような構成のピストン３と前記シリン
ダヘツド１およびシリンダライナ２との間には燃
焼室９が形成されている。また前記ピストンボデ
イ６の上端外周にはピストンリング溝１０が形成
されており、このピストンリング溝１０にはピス
トンリング１１が装着されている。このピストン
リング１１とシリンダライナ２とによりピストン
３が摺動する際燃焼室９の気密性を保持する構成
である。なおピストンクラウン４を窒化珪素
（Si3N4）あるいは炭化珪素（SiC）より構成した
のは、例えばジルコニア（ZrO2）等は熱伝導率
が低く断熱性能には優れているが高温強度が不足
する為に作動ガスに接触して高温となるピストン
クラウン４には適さないからである。これに対し
て窒化珪素（Si3N4）あるいは炭化珪素（SiC）
等は熱伝導率は高いが高温強度に優れており、か
つ熱膨張率が小さく熱伝導率の高いことと相まつ
て熱衝撃に対して強いという特性を有している。
上記構成によると、ピストン上死点位置付近で
燃焼室９内にて燃料を空気と燃焼させて高温・高
圧の作動ガスを得る。その後ピストン３はシリン
ダライナ２内を下方に摺動して上記作動ガスを膨
張させながらガスのエネルギを機械仕事として取
出す。その際ピストンクラウン４は高温・高圧の
作動ガスに直接接触する為に作動ガスの熱がピス
トンクラウン４に伝達されるが、断熱層５が設置
されているので、ピストンボデイ６への伝達され
る熱量は少ない。したがつてピストンクラウン４
は通常の断熱構造をとらないピストンに比較して
高温となりその結果ピストン３の温度と作動ガス
温度との温度差が小さくなり作動ガスからピスト
ンクラウン４への熱伝達量が減少する。これによ
つてピストン３への熱損失を低減させて熱効率の
向上を図るとともに機間の低燃費化を図る。そし
てピストンボデイ６は上述したように断熱層５に
より低温に保持されているので、ピストンボデイ
６外周に設けられたピストンリング１１を低温保
持することができピストンリング１１とシリンダ
ライナ２との摺動の際の焼付け等を防止すること
が可能となる。
燃焼室９内にて燃料を空気と燃焼させて高温・高
圧の作動ガスを得る。その後ピストン３はシリン
ダライナ２内を下方に摺動して上記作動ガスを膨
張させながらガスのエネルギを機械仕事として取
出す。その際ピストンクラウン４は高温・高圧の
作動ガスに直接接触する為に作動ガスの熱がピス
トンクラウン４に伝達されるが、断熱層５が設置
されているので、ピストンボデイ６への伝達され
る熱量は少ない。したがつてピストンクラウン４
は通常の断熱構造をとらないピストンに比較して
高温となりその結果ピストン３の温度と作動ガス
温度との温度差が小さくなり作動ガスからピスト
ンクラウン４への熱伝達量が減少する。これによ
つてピストン３への熱損失を低減させて熱効率の
向上を図るとともに機間の低燃費化を図る。そし
てピストンボデイ６は上述したように断熱層５に
より低温に保持されているので、ピストンボデイ
６外周に設けられたピストンリング１１を低温保
持することができピストンリング１１とシリンダ
ライナ２との摺動の際の焼付け等を防止すること
が可能となる。
上記構成においてピストンリング１１はシリン
ダライナ２との正常潤滑を確保するために低温に
保持される必要があり、その為ピストンクラウン
４と断熱層５を隔てて設けられたピストンボデイ
６外周に設置されている。その際ピストンクラウ
ン４は燃焼室キヤビテイ深さを確保する為にその
上下方向の厚さをある程度確保する必要があり、
同時に断熱層５も十分な断熱効果を得る為にあま
り薄くすることはできない。その結果ピストン３
の上端からピストンリング１１までの長さ（以後
トツプランド長さと称す）が長くなつてしまう。
一般にこのトツプランド部におけるピストンクラ
ウン４の外径は運転中の熱膨張によるシリンダラ
イナ２とのクリアランス減少を予想してシリンダ
ライナ２の内径より少さくしてあり、熱膨張時に
おけるピストンリング１１とシリンダライナ２と
の接触焼付の防止を図つている。よつて上述した
ようにトツプランド部の長さが大きいとこのクリ
アランス部の容積が増加することになる。ところ
がこのクリアランス部の空気は直接燃焼に関与す
ることはなく、したがつてクリアランス部の容積
が増加すると燃焼に関与しない空気量が増大して
燃焼の空気利用率が下しその結果燃焼効率が低下
し機関の燃費が悪化するという不具合があつた。
またピストンリング１１より燃焼室９側にピスト
ンクラウン４とピストンボデイ６との接合部が存
在する為に作動ガスがトツプランドクリアランス
部を介して上記接合部より侵入する恐れがある為
に接合部に特別のシール機構を設けなければなら
なかつた。
ダライナ２との正常潤滑を確保するために低温に
保持される必要があり、その為ピストンクラウン
４と断熱層５を隔てて設けられたピストンボデイ
６外周に設置されている。その際ピストンクラウ
ン４は燃焼室キヤビテイ深さを確保する為にその
上下方向の厚さをある程度確保する必要があり、
同時に断熱層５も十分な断熱効果を得る為にあま
り薄くすることはできない。その結果ピストン３
の上端からピストンリング１１までの長さ（以後
トツプランド長さと称す）が長くなつてしまう。
一般にこのトツプランド部におけるピストンクラ
ウン４の外径は運転中の熱膨張によるシリンダラ
イナ２とのクリアランス減少を予想してシリンダ
ライナ２の内径より少さくしてあり、熱膨張時に
おけるピストンリング１１とシリンダライナ２と
の接触焼付の防止を図つている。よつて上述した
ようにトツプランド部の長さが大きいとこのクリ
アランス部の容積が増加することになる。ところ
がこのクリアランス部の空気は直接燃焼に関与す
ることはなく、したがつてクリアランス部の容積
が増加すると燃焼に関与しない空気量が増大して
燃焼の空気利用率が下しその結果燃焼効率が低下
し機関の燃費が悪化するという不具合があつた。
またピストンリング１１より燃焼室９側にピスト
ンクラウン４とピストンボデイ６との接合部が存
在する為に作動ガスがトツプランドクリアランス
部を介して上記接合部より侵入する恐れがある為
に接合部に特別のシール機構を設けなければなら
なかつた。
本考案は以上の点にもとづいてなされてもので
その目的とするところは、クリアランス部容積を
できるだけ低減させて空気利用率を向上させ燃焼
効率の向上ひいては機関の燃費を向上させると同
時にピストンクラウン４とピストンボデイ６との
接合部からの作動ガスの侵入を防止することがで
きる内燃機関のピストンを提供することにある。
その目的とするところは、クリアランス部容積を
できるだけ低減させて空気利用率を向上させ燃焼
効率の向上ひいては機関の燃費を向上させると同
時にピストンクラウン４とピストンボデイ６との
接合部からの作動ガスの侵入を防止することがで
きる内燃機関のピストンを提供することにある。
すなわち本考案による内燃機関のピストンは、
耐熱金属からなるピストンクラウンを有する内燃
機関のピストン構造において、上記ピストンクラ
ウン外周にセラミツク材料からなりピストンリン
グ溝を有する断熱円環を埋設し、上記溝に対して
ピストンリングを装着した構成である。
耐熱金属からなるピストンクラウンを有する内燃
機関のピストン構造において、上記ピストンクラ
ウン外周にセラミツク材料からなりピストンリン
グ溝を有する断熱円環を埋設し、上記溝に対して
ピストンリングを装着した構成である。
以下第２図を参照して本考案の一実施例を説明
する。第２図は本実施例による内燃機関のピスト
ンを示す断面図である。図中符号１０１はシリン
ダヘツドを示し、このシリンダヘツド１０１下方
には中空円筒状のシリンダライナ１０２が取付け
られている。これらシリンダヘツド１０１および
シリンダライナ１０２により囲まれた空間内には
ピストン１０３が（図中矢印で示す方向に）摺動
可能に収容されている。
する。第２図は本実施例による内燃機関のピスト
ンを示す断面図である。図中符号１０１はシリン
ダヘツドを示し、このシリンダヘツド１０１下方
には中空円筒状のシリンダライナ１０２が取付け
られている。これらシリンダヘツド１０１および
シリンダライナ１０２により囲まれた空間内には
ピストン１０３が（図中矢印で示す方向に）摺動
可能に収容されている。
以下上記ピストン１０３の構造について説明す
る。図中符号１０４はピストンクラウンを示し、
このピストンクラウン１０４は高温強度に優れた
窒化珪素（Si3N4）又は炭化珪素（SiC）等から
なる。上記ピストンクラウン１０４は断熱性に優
れ熱伝導率の低いジルコニア（ZrO2）あるいは
コージライト（2MgO・ZAl2O3・5SiO2）あるい
はムライト（Al2O3・2SiO2）等からなる断熱層
１０５を介して軽量で熱伝導率の高いアルミ製ピ
ストンボデイ１０６に貫通ボルト１０７およびナ
ツト１０８により締結されている。このような構
成のピストン１０３と前記シリンダヘツド１０１
およびシリンダライナ１０２との間には燃焼室１
０９が形成されている。
る。図中符号１０４はピストンクラウンを示し、
このピストンクラウン１０４は高温強度に優れた
窒化珪素（Si3N4）又は炭化珪素（SiC）等から
なる。上記ピストンクラウン１０４は断熱性に優
れ熱伝導率の低いジルコニア（ZrO2）あるいは
コージライト（2MgO・ZAl2O3・5SiO2）あるい
はムライト（Al2O3・2SiO2）等からなる断熱層
１０５を介して軽量で熱伝導率の高いアルミ製ピ
ストンボデイ１０６に貫通ボルト１０７およびナ
ツト１０８により締結されている。このような構
成のピストン１０３と前記シリンダヘツド１０１
およびシリンダライナ１０２との間には燃焼室１
０９が形成されている。
上記ピストンクラウン１０４外周には環状溝１
１０が形成されており、この環状溝１１０には断
熱円環１１１が取付けられている。この断熱円環
１１１外周にはピストンリング溝１１２が形成さ
れており、このピストンリング溝１１２にはピス
トンリング１１３が装着されている。上記断熱円
環１１１は断熱性の高いセラミツク材料例えばコ
ージライト（2MgO・ZAl2O3・5SiO2）あるいは
ジルコニア（ZrO2）等から構成されている。す
なわち従来ピストンボデイに装着していたピスト
ンリングを断熱性の高いセラミツク材料よりなる
断熱円環１１１を介してピストンボデイ１０６よ
り上方に位置すピストンクラウン１０４外周に設
けることによりクリアランス部の容積を低減させ
て空気利用率の向上それによる燃焼効率の向上ひ
いては機関の燃費の向上を図ろうとするものであ
る。
１０が形成されており、この環状溝１１０には断
熱円環１１１が取付けられている。この断熱円環
１１１外周にはピストンリング溝１１２が形成さ
れており、このピストンリング溝１１２にはピス
トンリング１１３が装着されている。上記断熱円
環１１１は断熱性の高いセラミツク材料例えばコ
ージライト（2MgO・ZAl2O3・5SiO2）あるいは
ジルコニア（ZrO2）等から構成されている。す
なわち従来ピストンボデイに装着していたピスト
ンリングを断熱性の高いセラミツク材料よりなる
断熱円環１１１を介してピストンボデイ１０６よ
り上方に位置すピストンクラウン１０４外周に設
けることによりクリアランス部の容積を低減させ
て空気利用率の向上それによる燃焼効率の向上ひ
いては機関の燃費の向上を図ろうとするものであ
る。
上記構成によるとピストンクラウン１０４は作
動ガスに直接接触して熱を受けまたピストンボデ
イ１０６側には断熱層１０５が介挿され断熱され
ているのでピストンクラウン１０４自体の温度は
上昇する。その際ピストンリング１１３は断焼性
の高い断熱円環１１１に設けられているのでピス
トンクラウン１０４からピストンリング１１３に
伝達される熱量は極めて少なく、例え伝達されて
もシリンダライナ１０２側に伝達される。したが
つてピストンリング１１３とシリンダライナ１０
２との摺動面の温度は低温保持され焼付等の恐れ
はない。そしてピストンリング１１３がピストン
上端に近いピストンクラウン１０４に設けられて
いるのでいわゆるトラツプランド長さが短くした
がつてクリアランス部の容積も小さくなり、無駄
な空気量を低減させることができる。これによつ
て空気利用率の向上、燃焼効率の向上ひいては機
関の燃費の向上を図ることが可能となる。またピ
ストンクラウン１０４とピストンボデイ１０６と
の接合部の位置がピストンリング１１３より下方
であるので、ピストンクラウン１０４とピストン
ボデイ１０６との接合部からの作動ガスの侵入の
恐れもない。
動ガスに直接接触して熱を受けまたピストンボデ
イ１０６側には断熱層１０５が介挿され断熱され
ているのでピストンクラウン１０４自体の温度は
上昇する。その際ピストンリング１１３は断焼性
の高い断熱円環１１１に設けられているのでピス
トンクラウン１０４からピストンリング１１３に
伝達される熱量は極めて少なく、例え伝達されて
もシリンダライナ１０２側に伝達される。したが
つてピストンリング１１３とシリンダライナ１０
２との摺動面の温度は低温保持され焼付等の恐れ
はない。そしてピストンリング１１３がピストン
上端に近いピストンクラウン１０４に設けられて
いるのでいわゆるトラツプランド長さが短くした
がつてクリアランス部の容積も小さくなり、無駄
な空気量を低減させることができる。これによつ
て空気利用率の向上、燃焼効率の向上ひいては機
関の燃費の向上を図ることが可能となる。またピ
ストンクラウン１０４とピストンボデイ１０６と
の接合部の位置がピストンリング１１３より下方
であるので、ピストンクラウン１０４とピストン
ボデイ１０６との接合部からの作動ガスの侵入の
恐れもない。
以上説明したように、本考案によれば次のよう
な作用効果が期待できる。
な作用効果が期待できる。
ピストンリングは、断熱性に富んだセラミツ
ク材料からなる「断熱円環」を介して、ピスト
ンクラウンに装着されるので、ピストンクラウ
ンが燃焼により得られた作動ガスによつて高温
となつても、その熱がピストンリングに伝達さ
れるのを十分抑制できる。その結果、ピストン
リングとシリンダライナとが高熱によつて焼付
き等を引き起こす恐れがない。
ク材料からなる「断熱円環」を介して、ピスト
ンクラウンに装着されるので、ピストンクラウ
ンが燃焼により得られた作動ガスによつて高温
となつても、その熱がピストンリングに伝達さ
れるのを十分抑制できる。その結果、ピストン
リングとシリンダライナとが高熱によつて焼付
き等を引き起こす恐れがない。
ピストンリングは、ピストンクラウンの外周
に取り付けられるので、所謂トツプランド部の
長さを短かいものとなし得る。その結果、空気
利用効率の向上、燃焼効率の向上ひいては内燃
機関の燃費の低減を図り得る。
に取り付けられるので、所謂トツプランド部の
長さを短かいものとなし得る。その結果、空気
利用効率の向上、燃焼効率の向上ひいては内燃
機関の燃費の低減を図り得る。
ピストンリングが、ピストンクラウンの外周
に取り付けられる結果として、ピストンクラウ
ンとビストンボデイとの接合部の位置が、ピス
トンリングの取り付け位置よりも下方になる。
その結果、上記接合部に格別のシール機構を設
けなくても、作動ガスが上記接合部からピスト
ンボデイ内部へ侵入するのを防止できる。
に取り付けられる結果として、ピストンクラウ
ンとビストンボデイとの接合部の位置が、ピス
トンリングの取り付け位置よりも下方になる。
その結果、上記接合部に格別のシール機構を設
けなくても、作動ガスが上記接合部からピスト
ンボデイ内部へ侵入するのを防止できる。
第１図は従来例を示す図で内燃機関のピストン
の断面図、第２図は本考案の一実施例を示す内燃
機関のピストンの断面図である。 １０４…ピストンクラウン、１１１…断熱円
環、１１２…ピストンリング溝、１１３…ピスト
ンリング。
の断面図、第２図は本考案の一実施例を示す内燃
機関のピストンの断面図である。 １０４…ピストンクラウン、１１１…断熱円
環、１１２…ピストンリング溝、１１３…ピスト
ンリング。
Claims (1)
- 【実用新案登録請求の範囲】 耐熱金属からなるピストンクラウンを有する内
燃機関のピストンにおいて、 上記ピストンクラウンの外周に、断熱性セラミ
ツク材料からなる断熱円環の内周部を埋設し、こ
の断熱円環の外周面に設けたピストンリング溝に
対してピストンリングを装着したことを特徴とす
る内燃機関のピストン。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20461883U JPS60105845U (ja) | 1983-12-24 | 1983-12-24 | 内燃機関のピストン |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20461883U JPS60105845U (ja) | 1983-12-24 | 1983-12-24 | 内燃機関のピストン |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60105845U JPS60105845U (ja) | 1985-07-19 |
| JPH0322533Y2 true JPH0322533Y2 (ja) | 1991-05-16 |
Family
ID=30767011
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20461883U Granted JPS60105845U (ja) | 1983-12-24 | 1983-12-24 | 内燃機関のピストン |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60105845U (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102004030218A1 (de) | 2004-06-22 | 2006-01-19 | Mahle Gmbh | Gebauter Kolben für einen Verbrennungsmotor |
| WO2007068222A1 (de) * | 2005-12-17 | 2007-06-21 | Mahle International Gmbh | Zweiteiliger kolben für einen verbrennungsmotor |
| JP5528647B1 (ja) * | 2014-02-21 | 2014-06-25 | 信也 ▲高▼原 | ピストン型内燃機関 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5981756U (ja) * | 1982-11-24 | 1984-06-02 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関のピストン |
-
1983
- 1983-12-24 JP JP20461883U patent/JPS60105845U/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60105845U (ja) | 1985-07-19 |
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