JPH04231656A - 軽金属製ピストン - Google Patents
軽金属製ピストンInfo
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- JPH04231656A JPH04231656A JP3149502A JP14950291A JPH04231656A JP H04231656 A JPH04231656 A JP H04231656A JP 3149502 A JP3149502 A JP 3149502A JP 14950291 A JP14950291 A JP 14950291A JP H04231656 A JPH04231656 A JP H04231656A
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- F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
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- F05C—INDEXING SCHEME RELATING TO MATERIALS, MATERIAL PROPERTIES OR MATERIAL CHARACTERISTICS FOR MACHINES, ENGINES OR PUMPS OTHER THAN NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES
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- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Ceramic Engineering (AREA)
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】間接的燃料噴射型ディーゼル機関
用のピストンに適したアルミニウム合金から成り、扁平
であると共にシリンダヘッド内に設けた燃焼室からの火
炎ジェットの噴射方向と合致するようなかつとり分け指
又は眼鏡の形状をした燃焼凹部を備える円筒形の繊維成
形体がそのピストンヘッドに埋込まれている圧力鋳造製
の軽金属製ピストンに関する。
用のピストンに適したアルミニウム合金から成り、扁平
であると共にシリンダヘッド内に設けた燃焼室からの火
炎ジェットの噴射方向と合致するようなかつとり分け指
又は眼鏡の形状をした燃焼凹部を備える円筒形の繊維成
形体がそのピストンヘッドに埋込まれている圧力鋳造製
の軽金属製ピストンに関する。
【０００２】
【従来の技術】軽金属製ピストンから成り、燃料噴射が
間接的に行われるように設計されたディーゼル機関では
、その燃焼空間はシリンダーヘッド内に在る燃焼室と、
ピストンヘッド内に形成した扁平な燃焼凹部とに分けら
れる。
間接的に行われるように設計されたディーゼル機関では
、その燃焼空間はシリンダーヘッド内に在る燃焼室と、
ピストンヘッド内に形成した扁平な燃焼凹部とに分けら
れる。
【０００３】この燃焼凹部は、上記燃焼室から噴射する
火炎ジェットを受け止めるように設けられ、とり分けそ
の形状は、指又は眼鏡形に形成されている。
火炎ジェットを受け止めるように設けられ、とり分けそ
の形状は、指又は眼鏡形に形成されている。
【０００４】特に上記機関が、著しく変動する負荷の下
で運転されると、その間における熱的、機械的変動応力
の重畳が、上記燃焼凹部の挿入孔に亀裂の発生を促すこ
とになる。この亀裂は運転時間の増加に伴ってピストン
ヘッド断面の全体にまで拡がりかねない。
で運転されると、その間における熱的、機械的変動応力
の重畳が、上記燃焼凹部の挿入孔に亀裂の発生を促すこ
とになる。この亀裂は運転時間の増加に伴ってピストン
ヘッド断面の全体にまで拡がりかねない。
【０００５】燃焼サイクルに随伴して変動する表面温度
の影響に耐える材料の選択については、上記ピストンヘ
ッドに硬い陽極酸化層を設け、これによって満足な結果
が得られることは既に判明している。
の影響に耐える材料の選択については、上記ピストンヘ
ッドに硬い陽極酸化層を設け、これによって満足な結果
が得られることは既に判明している。
【０００６】上記陽極酸化によって形成される酸化層の
厚さが３０〜１００μｍになれば、特に熱的交番応力に
曝される場合において、上記ピストンヘッドの寿命は３
ないし５倍増大する。
厚さが３０〜１００μｍになれば、特に熱的交番応力に
曝される場合において、上記ピストンヘッドの寿命は３
ないし５倍増大する。
【０００７】特に、高負荷の下で運転されるディーゼル
機関では、耐熱鋼から成りかつピストンヘッドにねじ止
めされたそらせ板を使用して、上記ピストンヘッドを保
護する技術が既に知られている（マーレ−コルベンクン
デ（Ｍａｈｌｅ−Ｋｏｌｂｅｎｋｕｎｄｅ）Ｎｏ．２、
シュットガルト１９８５、１６頁）。
機関では、耐熱鋼から成りかつピストンヘッドにねじ止
めされたそらせ板を使用して、上記ピストンヘッドを保
護する技術が既に知られている（マーレ−コルベンクン
デ（Ｍａｈｌｅ−Ｋｏｌｂｅｎｋｕｎｄｅ）Ｎｏ．２、
シュットガルト１９８５、１６頁）。
【０００８】次に今１つの、軽合金製ピストンの負荷容
量を改善できる手段は、圧力鋳造法の採用である。なお
この圧力鋳造法では、溶融軽合金が調整圧力下で鋳型に
鋳込まれ、続いて１０００ｂａｒ又はそれ以上の高圧力
下て固化される。
量を改善できる手段は、圧力鋳造法の採用である。なお
この圧力鋳造法では、溶融軽合金が調整圧力下で鋳型に
鋳込まれ、続いて１０００ｂａｒ又はそれ以上の高圧力
下て固化される。
【０００９】そして例えばこの鋳造法は、ピストン本体
に埋込まれた繊維成形体を有しかつこの繊維成形体内に
燃焼凹部を有し、ディーゼル機関用の軽合金製ピストン
の製造に使用されようとしている。
に埋込まれた繊維成形体を有しかつこの繊維成形体内に
燃焼凹部を有し、ディーゼル機関用の軽合金製ピストン
の製造に使用されようとしている。
【００１０】ところで上記溶融材と上記繊維とは、１０
００ｂａｒを超える最終の適用圧力の下で互いに原子間
距離にまで接近し、その結果上記繊維とその他の組織と
は、必要な制御された方法で強力な結合に至るまで互い
に反応し合うだろう。
００ｂａｒを超える最終の適用圧力の下で互いに原子間
距離にまで接近し、その結果上記繊維とその他の組織と
は、必要な制御された方法で強力な結合に至るまで互い
に反応し合うだろう。
【００１１】上記補強繊維は一般にアルミナ繊維、珪酸
アルミニウム繊維、あるいは炭化珪素ホイスカーから成
り、上記ピストン本体中のこれら繊維および／又はホイ
スカーの量は、３０容量％にまで達する。
アルミニウム繊維、あるいは炭化珪素ホイスカーから成
り、上記ピストン本体中のこれら繊維および／又はホイ
スカーの量は、３０容量％にまで達する。
【００１２】上記繊維成形体にて、高温の火炎ジェット
から保護されるピストンヘッドの軽合金材料は、熱伝導
が小で、膨張も小さくなるから、上記ピストンヘッドは
周期的熱応力に対して優れた抵抗を持つに至る。
から保護されるピストンヘッドの軽合金材料は、熱伝導
が小で、膨張も小さくなるから、上記ピストンヘッドは
周期的熱応力に対して優れた抵抗を持つに至る。
【００１３】かくして上記材料は、約７０００回の熱サ
イクルを受けるまで亀裂を発生せず、また試験時間がさ
らに増しても亀裂は比較的僅かな成長を示すに過ぎない
（カーエス−ユビレーウスシュリフト（ＫＳ−Ｊｕｂｉ
ｌａｅｕｍｓｓｃｈｒｉｆｔ： ７５年コルベンシュミ
ット・アー・ゲー，ネッカ−スウルム，１９８５年９月
、１４頁）。なお上記軽合金製ピストンの熱伝導は、上
記繊維成形体の使用によって１／３以上低下した。
イクルを受けるまで亀裂を発生せず、また試験時間がさ
らに増しても亀裂は比較的僅かな成長を示すに過ぎない
（カーエス−ユビレーウスシュリフト（ＫＳ−Ｊｕｂｉ
ｌａｅｕｍｓｓｃｈｒｉｆｔ： ７５年コルベンシュミ
ット・アー・ゲー，ネッカ−スウルム，１９８５年９月
、１４頁）。なお上記軽合金製ピストンの熱伝導は、上
記繊維成形体の使用によって１／３以上低下した。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら低い熱伝
導は、上記軽合金製ピストンに対し好ましい影響だけで
なく、好ましくない影響をも与える。
導は、上記軽合金製ピストンに対し好ましい影響だけで
なく、好ましくない影響をも与える。
【００１５】すなわち、上記ピストンヘッド内の繊維に
よる補強は、軽合金材の熱的負荷能力を減じるであろう
。また他方でピストンの他の部分の温度は、過度に低下
されるべきではない。それ故に、シリンダヘッドの燃焼
室から噴射する火炎ジェットと接触しないピストンヘッ
ドの上記他の部分では、より高い熱伝導が望まれる。
よる補強は、軽合金材の熱的負荷能力を減じるであろう
。また他方でピストンの他の部分の温度は、過度に低下
されるべきではない。それ故に、シリンダヘッドの燃焼
室から噴射する火炎ジェットと接触しないピストンヘッ
ドの上記他の部分では、より高い熱伝導が望まれる。
【００１６】
【課題を解決するための手段】本発明は、間接的燃料噴
射型ディーゼル機関用のピストンに適したアルミニウム
合金から成り、扁平であると共にシリンダヘッド内に設
けた燃焼室からの火炎ジェットの噴射方向と合致するよ
うなかつとり分け指又は眼鏡の形状をした燃焼凹部を備
える円筒形の繊維成形体がそのピストンヘッドに埋込ま
れている圧力鋳造製の軽金属製ピストンにおいて、上記
ピストンヘッドに埋込まれた上記繊維成形体の高さは上
記燃焼凹部が設けられた側で他の部分よりも大であるよ
うに軽金属製ピストンを構成した。
射型ディーゼル機関用のピストンに適したアルミニウム
合金から成り、扁平であると共にシリンダヘッド内に設
けた燃焼室からの火炎ジェットの噴射方向と合致するよ
うなかつとり分け指又は眼鏡の形状をした燃焼凹部を備
える円筒形の繊維成形体がそのピストンヘッドに埋込ま
れている圧力鋳造製の軽金属製ピストンにおいて、上記
ピストンヘッドに埋込まれた上記繊維成形体の高さは上
記燃焼凹部が設けられた側で他の部分よりも大であるよ
うに軽金属製ピストンを構成した。
【００１７】なお上記繊維成形体は、ピストン内部空間
の方に向く側で斜めに切取られた平面を有しているのが
よい。
の方に向く側で斜めに切取られた平面を有しているのが
よい。
【００１８】また上記繊維成形体はその一端が斜に切取
られた円筒形であるか、あるいは円筒状をした馬蹄形で
あるのがよい。
られた円筒形であるか、あるいは円筒状をした馬蹄形で
あるのがよい。
【００１９】次に上記繊維成形体は所定の断面で、その
一端の高さが５〜１５ｍｍ、その他端の高さが２〜８ｍ
ｍであるのがよい。
一端の高さが５〜１５ｍｍ、その他端の高さが２〜８ｍ
ｍであるのがよい。
【００２０】最後に上記成形体の繊維は、ピストン軸と
ピストンピン軸とを含む平面に平行であるが、各繊維の
この平面内における方向は統計的にランダムである。
ピストンピン軸とを含む平面に平行であるが、各繊維の
この平面内における方向は統計的にランダムである。
【００２１】
【作用】上記繊維成形体の燃焼凹部が存在する部分の下
方に当るピストン材料の温度上昇は限界内に保持される
が、他方その他の部分、すなわち上記燃焼凹部の下方に
当る部分を除く部分（ピストンの内のリング溝が設けら
れた部分）の温度は、所望水準に保持可能であることが
、ピストンヘッドに埋込まれたこの発明に係る繊維成形
体で保証された。
方に当るピストン材料の温度上昇は限界内に保持される
が、他方その他の部分、すなわち上記燃焼凹部の下方に
当る部分を除く部分（ピストンの内のリング溝が設けら
れた部分）の温度は、所望水準に保持可能であることが
、ピストンヘッドに埋込まれたこの発明に係る繊維成形
体で保証された。
【００２２】またアルミナ繊維、珪酸アルミニウム繊維
、あるいは炭化珪素ホイスカーから成る上記繊維成形体
の値段は比較的に高価であるが、この発明によると、上
記値段の３０％までの節減が有利に達成された。
、あるいは炭化珪素ホイスカーから成る上記繊維成形体
の値段は比較的に高価であるが、この発明によると、上
記値段の３０％までの節減が有利に達成された。
【００２３】
【実施例】以下本発明を適用した実施例につき、図１お
よび２を参照しながら説明する。間接的燃料噴射型ディ
ーゼル機関用の図１に示すピストン４は、アルミニウム
合金ＡｌＳｉ１２ＣｕＮｉＭｇを用い、圧力鋳造で一体
に製造された。このピストン４は、ピストンヘッド１、
リング溝を設けた部分２およびピストン本体部３から成
る。
よび２を参照しながら説明する。間接的燃料噴射型ディ
ーゼル機関用の図１に示すピストン４は、アルミニウム
合金ＡｌＳｉ１２ＣｕＮｉＭｇを用い、圧力鋳造で一体
に製造された。このピストン４は、ピストンヘッド１、
リング溝を設けた部分２およびピストン本体部３から成
る。
【００２４】繊維成形体５は上記ピストンヘッド１に埋
込まれ、その形状は、斜に切断されると共にピストン４
と等径である円筒形である。この成形体５はこの成形体
の２５容量％に達するＡｌ２ Ｏ３ 繊維から成り、こ
の繊維は眼鏡形状の燃焼凹部６を持つように成形された
。なおこの燃焼凹部６は、シリンダヘッド内に設けた燃
焼室からの火炎ジェットを受け止めるように配された。
込まれ、その形状は、斜に切断されると共にピストン４
と等径である円筒形である。この成形体５はこの成形体
の２５容量％に達するＡｌ２ Ｏ３ 繊維から成り、こ
の繊維は眼鏡形状の燃焼凹部６を持つように成形された
。なおこの燃焼凹部６は、シリンダヘッド内に設けた燃
焼室からの火炎ジェットを受け止めるように配された。
【００２５】ピストン軸と、ピストンピン軸に直角な軸
とを含む平面内の上記繊維成形体５はその一端の高さ７
が７ｍｍ、その他端の高さ７が２．５ｍｍであった。
とを含む平面内の上記繊維成形体５はその一端の高さ７
が７ｍｍ、その他端の高さ７が２．５ｍｍであった。
【００２６】オーステナイト特殊鋳鉄から成るこのピス
トンのリング支持部８は、第１リング溝近傍のピストン
鋳造部に埋込まれて、この鋳造部と冶金的に結合された
。またピストンピン孔９は、連続する回転面から成るピ
ストン本体部３に設けられた。
トンのリング支持部８は、第１リング溝近傍のピストン
鋳造部に埋込まれて、この鋳造部と冶金的に結合された
。またピストンピン孔９は、連続する回転面から成るピ
ストン本体部３に設けられた。
【００２７】
【発明の効果】本発明は上述のような構成であるから、
上記繊維成形体の燃焼凹部が存在する部分の下方に当る
ピストン材料の温度上昇は限界内に保持され、かつ上記
燃焼凹部の下方に当る部分を除く部分（ピストン内のリ
ング溝が設けられた部分）の温度は所望水準に保持可能
となる。
上記繊維成形体の燃焼凹部が存在する部分の下方に当る
ピストン材料の温度上昇は限界内に保持され、かつ上記
燃焼凹部の下方に当る部分を除く部分（ピストン内のリ
ング溝が設けられた部分）の温度は所望水準に保持可能
となる。
【図１】ピストン軸と、ピストンピン軸に直角な軸とを
含む平面に沿って切断された間接的燃料噴射型ディーゼ
ル機関用軽金属製ピストンの縦断面図
含む平面に沿って切断された間接的燃料噴射型ディーゼ
ル機関用軽金属製ピストンの縦断面図
【図２】同上ピストンのピストンヘッド平面図
１ ピストンヘッド
４ ピストン
５ 繊維成形体
６ 燃焼凹部
７ 高さ
Claims (5)
- 【請求項１】間接的燃料噴射型ディーゼル機関用のピス
トンに適したアルミニウム合金から成り、扁平であると
共にシリンダヘッド内に設けた燃焼室からの火炎ジェッ
トの噴射方向と合致するようなかつとり分け指又は眼鏡
の形状をした燃焼凹部を備える円筒形の繊維成形体がそ
のピストンヘッドに埋込まれている圧力鋳造製の軽金属
製ピストンにおいて、上記ピストンヘッド１に埋込まれ
た上記繊維成形体５の高さは上記燃焼凹部６が設けられ
た側で他の部分よりも大である軽金属製ピストン。 - 【請求項２】上記繊維成形体５はピストン内側空間の方
に向く側で斜めに切取られた平面を有する請求項１記載
の軽金属製ピストン。 - 【請求項３】上記繊維成形体５はその一端が斜に切取ら
れた円筒形である請求項１又は２記載の軽金属製ピスト
ン。 - 【請求項４】上記繊維成形体５は円筒状をした馬蹄形で
ある請求項１又は２記載の軽金属製ピストン。 - 【請求項５】ピストン軸と、ピストンピン軸に直角な軸
とを含む平面内の上記繊維成形体５はその一端の高さ７
が５〜１５ｍｍ、その他端の高さ７が２〜８ｍｍである
請求項１、２、３又は４記載の軽金属製ピストン。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE4019983.5 | 1990-06-22 | ||
| DE4019983A DE4019983A1 (de) | 1990-06-22 | 1990-06-22 | Leichtmetallkolben |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04231656A true JPH04231656A (ja) | 1992-08-20 |
Family
ID=6408907
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3149502A Pending JPH04231656A (ja) | 1990-06-22 | 1991-05-24 | 軽金属製ピストン |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5092289A (ja) |
| EP (1) | EP0463650A1 (ja) |
| JP (1) | JPH04231656A (ja) |
| DE (1) | DE4019983A1 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2018127972A (ja) * | 2017-02-09 | 2018-08-16 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | 内燃機関用ピストン及びその製造方法 |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19537847A1 (de) * | 1995-10-11 | 1997-04-17 | Mahle Gmbh | Bewehrungsteil, dessen Grundwerkstoff austenitisches Gußeisen ist |
| DE19849913C2 (de) * | 1998-10-29 | 2003-02-20 | Daimler Chrysler Ag | Otto-Brennkraftmaschine mit äußerer Gemischbildung |
| US6910455B2 (en) * | 2002-03-13 | 2005-06-28 | Ford Global Technologies, Llc | Spark ignition engine with shallow bowl-in-piston geometry |
| JP2006258012A (ja) * | 2005-03-18 | 2006-09-28 | Toyota Motor Corp | 内燃機関 |
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