JPH04238665A - ピストンの構造及びその製造方法 - Google Patents
ピストンの構造及びその製造方法Info
- Publication number
- JPH04238665A JPH04238665A JP2416478A JP41647890A JPH04238665A JP H04238665 A JPH04238665 A JP H04238665A JP 2416478 A JP2416478 A JP 2416478A JP 41647890 A JP41647890 A JP 41647890A JP H04238665 A JPH04238665 A JP H04238665A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- ring
- metal
- piston
- thermal expansion
- ring assembly
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 34
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 83
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 83
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims abstract description 44
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims abstract description 33
- 239000007769 metal material Substances 0.000 claims description 26
- 238000005304 joining Methods 0.000 claims description 12
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 238000005266 casting Methods 0.000 claims description 10
- 238000003466 welding Methods 0.000 claims description 8
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 230000001154 acute effect Effects 0.000 abstract description 7
- 230000006378 damage Effects 0.000 abstract description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 230000003628 erosive effect Effects 0.000 abstract 1
- 230000008642 heat stress Effects 0.000 abstract 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 13
- 238000000034 method Methods 0.000 description 12
- 239000000463 material Substances 0.000 description 11
- 230000008646 thermal stress Effects 0.000 description 9
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 7
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 7
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 6
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 4
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 4
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 3
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 3
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 3
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000567 combustion gas Substances 0.000 description 2
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 2
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 2
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 2
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 2
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 2
- 239000012774 insulation material Substances 0.000 description 2
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000005058 metal casting Methods 0.000 description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 229910001018 Cast iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910007277 Si3 N4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005219 brazing Methods 0.000 description 1
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 1
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 229910001293 incoloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 1
- 238000004904 shortening Methods 0.000 description 1
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 1
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 description 1
- 230000035882 stress Effects 0.000 description 1
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
- F02B23/0603—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
- 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
- F02B2023/0612—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 the material having a high temperature and pressure resistance, e.g. ceramic
-
- 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
- F05C2251/00—Material properties
- F05C2251/04—Thermal properties
- F05C2251/042—Expansivity
-
- 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)
- Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
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】この発明は、ピストンヘッドに形
成した穴部に半径方向内向きに先尖りのリング状に伸び
るリップ部を燃焼室開口に備えたピストンの構造及びそ
の製造方法に関する。
成した穴部に半径方向内向きに先尖りのリング状に伸び
るリップ部を燃焼室開口に備えたピストンの構造及びそ
の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、直接噴射式ディーゼル機関の燃焼
室装置としては、実開昭６０−６５３３３号公報に開示
されたものがある。該燃焼室装置は、ピストン頂部に燃
焼室を形成し、この燃焼室の上端部壁面に環状の断熱材
を鋳込んだものである。この燃焼室装置によって、圧縮
行程においては断熱材を燃焼室の他の壁面よりかなりの
高温に保持し、混合気の着火を断熱材の周囲で早期に発
生させることにより着火遅れを短くすると共に、ディー
ゼルノックを防止し、しかも、耐久性、量産性のある燃
焼室を得るようにしたものである。
室装置としては、実開昭６０−６５３３３号公報に開示
されたものがある。該燃焼室装置は、ピストン頂部に燃
焼室を形成し、この燃焼室の上端部壁面に環状の断熱材
を鋳込んだものである。この燃焼室装置によって、圧縮
行程においては断熱材を燃焼室の他の壁面よりかなりの
高温に保持し、混合気の着火を断熱材の周囲で早期に発
生させることにより着火遅れを短くすると共に、ディー
ゼルノックを防止し、しかも、耐久性、量産性のある燃
焼室を得るようにしたものである。
【０００３】また、セラミック組込型ピストンとして、
実開昭６０−１４１４４６号公報に開示されたものがあ
る。該公報に開示されたセラミック組込型ピストンは、
アルミニウム合金から成るピストン本体の燃焼室側の凹
部にセラミック部材を組み込んだものであり、セラミッ
ク部材の外周に熱膨張係数が１０〜２３×１０−１／℃
の耐熱耐食性金属リングで且つ頭部に複数の締結用孔を
備えた突出部を有する金属リングを接合して該突端をセ
ラミック部材の上端面より突出させ、前記金属リングの
外周に前記ピストン本体の凹部に設けられた雌ねじ部に
螺着する雄ねじ部を螺刻した組立体とし、この組立体を
前記ピストン本体に締着した後、前記締結用孔を含む突
出部を除去したものである。
実開昭６０−１４１４４６号公報に開示されたものがあ
る。該公報に開示されたセラミック組込型ピストンは、
アルミニウム合金から成るピストン本体の燃焼室側の凹
部にセラミック部材を組み込んだものであり、セラミッ
ク部材の外周に熱膨張係数が１０〜２３×１０−１／℃
の耐熱耐食性金属リングで且つ頭部に複数の締結用孔を
備えた突出部を有する金属リングを接合して該突端をセ
ラミック部材の上端面より突出させ、前記金属リングの
外周に前記ピストン本体の凹部に設けられた雌ねじ部に
螺着する雄ねじ部を螺刻した組立体とし、この組立体を
前記ピストン本体に締着した後、前記締結用孔を含む突
出部を除去したものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、リエントラ
ント型ピストンにおける燃焼室では、燃焼室入口即ち燃
焼室開口部のリップ先端部を先尖りに鋭く形成すると、
スキッシュ流及び逆スキッシュ流の乱れが増大し、燃料
と空気との混合が均一化され、燃焼状態が良好になる。 しかしながら、従来のようなアルミニウム製ピストンで
は、燃焼室を構成するリップ部に加わる熱負荷のために
、リップ部の溶解現象、クラック発生等の問題が生じ、
リップ部の先端を鋭くするにも限界があった。
ント型ピストンにおける燃焼室では、燃焼室入口即ち燃
焼室開口部のリップ先端部を先尖りに鋭く形成すると、
スキッシュ流及び逆スキッシュ流の乱れが増大し、燃料
と空気との混合が均一化され、燃焼状態が良好になる。 しかしながら、従来のようなアルミニウム製ピストンで
は、燃焼室を構成するリップ部に加わる熱負荷のために
、リップ部の溶解現象、クラック発生等の問題が生じ、
リップ部の先端を鋭くするにも限界があった。
【０００５】上記のような問題は、例えば、リップ先端
部を構成する口金としてニレジスト等の耐熱合金、或い
は前掲実開昭６０−６５３３３号公報に開示された燃焼
室装置のような断熱材のリップリングを鋳込んだ場合に
も、同様な問題があった。該燃焼室装置では、ピストン
ヘッド部にリップリングを鋳込んでいるため、エンジン
の運転時には応力が過大に発生したり又はピストンヘッ
ド部とリップリングとの間に多くのがたが発生し、リッ
プ部を強化する上で最大のネックとなっている。更に、
リップリングの熱膨張率が大きいと、燃焼室に発生する
温度差によって大きな熱応力が発生し、燃焼室を破壊す
る原因にもなる。
部を構成する口金としてニレジスト等の耐熱合金、或い
は前掲実開昭６０−６５３３３号公報に開示された燃焼
室装置のような断熱材のリップリングを鋳込んだ場合に
も、同様な問題があった。該燃焼室装置では、ピストン
ヘッド部にリップリングを鋳込んでいるため、エンジン
の運転時には応力が過大に発生したり又はピストンヘッ
ド部とリップリングとの間に多くのがたが発生し、リッ
プ部を強化する上で最大のネックとなっている。更に、
リップリングの熱膨張率が大きいと、燃焼室に発生する
温度差によって大きな熱応力が発生し、燃焼室を破壊す
る原因にもなる。
【０００６】また、前掲実開昭６０−１４１４４６号公
報に開示されたセラミック組込型ピストンは、アルミニ
ウム合金から成るピストン本体に金属リングをねじで締
着し、該金属リングをセラミック部材に接合したもので
あるが、金属とセラミックスとは熱膨張率が異なり、熱
応力を受けるようなピストンヘッドではセラミック部材
にクラックや亀裂が発生し、セラミック部材の破損の問
題がある。
報に開示されたセラミック組込型ピストンは、アルミニ
ウム合金から成るピストン本体に金属リングをねじで締
着し、該金属リングをセラミック部材に接合したもので
あるが、金属とセラミックスとは熱膨張率が異なり、熱
応力を受けるようなピストンヘッドではセラミック部材
にクラックや亀裂が発生し、セラミック部材の破損の問
題がある。
【０００７】この発明の目的は、上記の課題を解決する
ことであり、金属製ピストンヘッドに形成し且つ頂面が
半径方向内向きに先尖りのリング状に伸びて中央に開口
を形成した燃焼室を有するピストンにおいて、高温強度
と耐熱性に富んだセラミック材料から成るリップ部を熱
膨張調整金属材から成るリング結合体の内周面にメタル
フローで接合し、リング結合体の外周面をアルフィン処
理を施して該外周面に金属結合層を生成し、該金属結合
層にアルミニウム合金等の金属を鋳込んで金属リングを
配置し、該金属リングをピストンヘッドの穴部に配置し
てビーム溶接で接合したものであり、リップ部のセラミ
ック材料から外周部のピストンヘッドの金属材料まで熱
膨張率が漸次に変化する構造に構成し、前記リング結合
体でリップ部とピストンヘッドとの熱膨張差を吸収する
と共に、両者間の境界での熱流を良好にしてリップ部の
熱をリング結合体及びピストンヘッド外周部を通じて移
動させ、熱膨張差によるリップ部の割れ、クラック等の
損傷の発生を防止し、高温によるリップ部の溶損を防止
すると共に、リップ部を耐熱性に富んだセラミックスで
構成することで鋭角に先尖りに形成でき、スキッシュ流
及び逆スキッシュ流による噴霧燃料と空気との混合を一
層良好に達成してカーボン発生量を抑制し且つ燃料消費
量を低減して燃焼を改善するピストンの構造及びその製
造方法を提供することである。
ことであり、金属製ピストンヘッドに形成し且つ頂面が
半径方向内向きに先尖りのリング状に伸びて中央に開口
を形成した燃焼室を有するピストンにおいて、高温強度
と耐熱性に富んだセラミック材料から成るリップ部を熱
膨張調整金属材から成るリング結合体の内周面にメタル
フローで接合し、リング結合体の外周面をアルフィン処
理を施して該外周面に金属結合層を生成し、該金属結合
層にアルミニウム合金等の金属を鋳込んで金属リングを
配置し、該金属リングをピストンヘッドの穴部に配置し
てビーム溶接で接合したものであり、リップ部のセラミ
ック材料から外周部のピストンヘッドの金属材料まで熱
膨張率が漸次に変化する構造に構成し、前記リング結合
体でリップ部とピストンヘッドとの熱膨張差を吸収する
と共に、両者間の境界での熱流を良好にしてリップ部の
熱をリング結合体及びピストンヘッド外周部を通じて移
動させ、熱膨張差によるリップ部の割れ、クラック等の
損傷の発生を防止し、高温によるリップ部の溶損を防止
すると共に、リップ部を耐熱性に富んだセラミックスで
構成することで鋭角に先尖りに形成でき、スキッシュ流
及び逆スキッシュ流による噴霧燃料と空気との混合を一
層良好に達成してカーボン発生量を抑制し且つ燃料消費
量を低減して燃焼を改善するピストンの構造及びその製
造方法を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】この発明は、上記の目的
を達成するために、次のように構成されている。即ち、
この発明は、金属製ピストンヘッドに形成し且つ頂面が
半径方向内向きに先尖りのリング状に伸びて中央に開口
を形成した燃焼室を有するピストンにおいて、燃焼室開
口を形成する耐熱性に富んだ高強度のセラミック材から
成るリップ部、該リップ部の外周面にメタルフローで接
合した熱膨張調整金属材から成るリング結合体、及び該
リング結合体の外周面の金属結合層に接合し且つ前記ピ
ストンヘッドに形成したキャビティ段部周面にビーム溶
接によって接合した金属リング体、を有するピストンの
構造に関する。
を達成するために、次のように構成されている。即ち、
この発明は、金属製ピストンヘッドに形成し且つ頂面が
半径方向内向きに先尖りのリング状に伸びて中央に開口
を形成した燃焼室を有するピストンにおいて、燃焼室開
口を形成する耐熱性に富んだ高強度のセラミック材から
成るリップ部、該リップ部の外周面にメタルフローで接
合した熱膨張調整金属材から成るリング結合体、及び該
リング結合体の外周面の金属結合層に接合し且つ前記ピ
ストンヘッドに形成したキャビティ段部周面にビーム溶
接によって接合した金属リング体、を有するピストンの
構造に関する。
【０００９】また、このピストンの構造において、前記
リング結合体は、半径方向に順次に配置し且つ隣接周面
を互いに接合した複数個のリングから成り、内側の前記
リングの熱膨張率が外側の前記リングの熱膨張率より小
さいものである。
リング結合体は、半径方向に順次に配置し且つ隣接周面
を互いに接合した複数個のリングから成り、内側の前記
リングの熱膨張率が外側の前記リングの熱膨張率より小
さいものである。
【００１０】又は、この発明は、熱膨張率の異なる金属
材から成る複数個のリングを半径方向に順次に配置し且
つ隣接する周面を互いに接合してリング結合体を製作す
る工程、該リング結合体の外周面に金属結合層を形成す
る工程、該金属結合層を形成した前記リング結合体の外
周面に金属材を鋳込んで金属リング体を製作する工程、
前記リング結合体の内周面にメタルフローによって燃焼
室開口を形成する耐熱性に富んだ高強度のセラミック材
から成るリップ部を接合する工程、及び前記金属リング
体をピストンヘッドに形成したキャビティ段部に配置し
て該キャビティ段部との接触面をビーム溶接する工程か
ら成るピストンの製造方法に関する。
材から成る複数個のリングを半径方向に順次に配置し且
つ隣接する周面を互いに接合してリング結合体を製作す
る工程、該リング結合体の外周面に金属結合層を形成す
る工程、該金属結合層を形成した前記リング結合体の外
周面に金属材を鋳込んで金属リング体を製作する工程、
前記リング結合体の内周面にメタルフローによって燃焼
室開口を形成する耐熱性に富んだ高強度のセラミック材
から成るリップ部を接合する工程、及び前記金属リング
体をピストンヘッドに形成したキャビティ段部に配置し
て該キャビティ段部との接触面をビーム溶接する工程か
ら成るピストンの製造方法に関する。
【００１１】
【作用】この発明によるピストンの構造及びその製造方
法は、以上のように構成されており、次のように作用す
る。
法は、以上のように構成されており、次のように作用す
る。
【００１２】このピストンの構造は、燃焼室開口を形成
する耐熱性に富んだ高強度のセラミック材から成るリッ
プ部の外周面に熱膨張調整金属材から成るリング結合体
をメタルフローで接合し、該リング結合体の外周面に形
成した金属結合層に金属リング体をビーム溶接によって
接合したので、該リング結合体で両者の熱膨張差を吸収
でき、温度差で熱応力がかかってもリップ部の割れ等を
回避でき、両者間の境界での熱流を良好にしてリップ部
の熱をリング結合体及びピストン本体を通じて外部へ移
動させ、リップ部が高温になるのを回避して高温による
リップ部の溶損を防止できる。
する耐熱性に富んだ高強度のセラミック材から成るリッ
プ部の外周面に熱膨張調整金属材から成るリング結合体
をメタルフローで接合し、該リング結合体の外周面に形
成した金属結合層に金属リング体をビーム溶接によって
接合したので、該リング結合体で両者の熱膨張差を吸収
でき、温度差で熱応力がかかってもリップ部の割れ等を
回避でき、両者間の境界での熱流を良好にしてリップ部
の熱をリング結合体及びピストン本体を通じて外部へ移
動させ、リップ部が高温になるのを回避して高温による
リップ部の溶損を防止できる。
【００１３】このピストンの製造方法は、熱膨張率の異
なる複数の金属部材からリング結合体を製作し、該リン
グ結合体の外周面に金属結合層を形成し、該金属結合層
を形成した前記リング結合体の外周面に金属材を鋳込ん
で金属リング体を形成し、次いで前記リング結合体の内
周面に燃焼室開口を形成する耐熱性に富んだ高強度のセ
ラミック製リップ部を接合し、最後に前記金属リング体
をピストンヘッドに形成したキャビティ段部に配置して
該キャビティ段部との接触面をビーム溶接したので、金
属リング体を形成するときに小形の鋳込み機で対応でき
、製造工程が大幅に改善される。リング結合体に対して
金属結合層を形成するためにアルフィン処理をリング結
合体の外周面のみでよく、高温になった時点でのリング
結合体内部の熱応力を低減できる。
なる複数の金属部材からリング結合体を製作し、該リン
グ結合体の外周面に金属結合層を形成し、該金属結合層
を形成した前記リング結合体の外周面に金属材を鋳込ん
で金属リング体を形成し、次いで前記リング結合体の内
周面に燃焼室開口を形成する耐熱性に富んだ高強度のセ
ラミック製リップ部を接合し、最後に前記金属リング体
をピストンヘッドに形成したキャビティ段部に配置して
該キャビティ段部との接触面をビーム溶接したので、金
属リング体を形成するときに小形の鋳込み機で対応でき
、製造工程が大幅に改善される。リング結合体に対して
金属結合層を形成するためにアルフィン処理をリング結
合体の外周面のみでよく、高温になった時点でのリング
結合体内部の熱応力を低減できる。
【００１４】
【実施例】以下、図面を参照して、この発明によるピス
トンの構造及びその製造方法の実施例を説明する。
トンの構造及びその製造方法の実施例を説明する。
【００１５】図１はこの発明によるピストンの構造の一
実施例を示す概略図である。この発明によるピストンの
一実施例は、図１に示すように、ピストンヘッド２に形
成した燃焼室１を形成するキャビティ１０の上方を覆う
ように半径方向内向きに先尖り形状で伸び且つ燃焼室開
口３を備えたループ状リップ部８を有するリエントラン
ト型ピストンの実施例に関するものである。このリエン
トラント型ピストンは、鋳込み成形したピストンスカー
ト及び該ピストンスカートに固定され且つ燃焼室１を構
成するキャビティ１０を備えたアルミニウム等の金属材
から成るピストンヘッド２から成り、燃焼室１はキャビ
ティ１０の上面に開口３及び該開口３より面積の大きい
キャビティ１０の底面４を有しているものである。特に
、このピストンの構造は、燃焼室１を構成する上部壁構
造に特徴を有しており、ピストンヘッド２に形成したキ
ャビティ１０に形成したキャビティ段部５、該キャビテ
ィ段部５に接合した金属リング体６、該金属リング体６
に接合した熱膨張調整金属材から成るリング結合体７、
及び該リング結合体７に接合し且つピストンヘッド２か
ら半径方向内向きに先尖りにループ状に伸びて中央部に
開口３を形成するリップ部８を有している。
実施例を示す概略図である。この発明によるピストンの
一実施例は、図１に示すように、ピストンヘッド２に形
成した燃焼室１を形成するキャビティ１０の上方を覆う
ように半径方向内向きに先尖り形状で伸び且つ燃焼室開
口３を備えたループ状リップ部８を有するリエントラン
ト型ピストンの実施例に関するものである。このリエン
トラント型ピストンは、鋳込み成形したピストンスカー
ト及び該ピストンスカートに固定され且つ燃焼室１を構
成するキャビティ１０を備えたアルミニウム等の金属材
から成るピストンヘッド２から成り、燃焼室１はキャビ
ティ１０の上面に開口３及び該開口３より面積の大きい
キャビティ１０の底面４を有しているものである。特に
、このピストンの構造は、燃焼室１を構成する上部壁構
造に特徴を有しており、ピストンヘッド２に形成したキ
ャビティ１０に形成したキャビティ段部５、該キャビテ
ィ段部５に接合した金属リング体６、該金属リング体６
に接合した熱膨張調整金属材から成るリング結合体７、
及び該リング結合体７に接合し且つピストンヘッド２か
ら半径方向内向きに先尖りにループ状に伸びて中央部に
開口３を形成するリップ部８を有している。
【００１６】このリエントラント型ピストンにおいて、
リップ部８は、耐熱性に富み且つ高温強度に富んだ材料
、例えば、窒化珪素（Ｓｉ３ Ｎ４）、炭化珪素（Ｓｉ
Ｃ）等のセラミック材料から製作されている。このリッ
プ部８は、開口３を形成する先端は極めて鋭角に先尖り
のアール状態に形成され、外周面を中央を境に上下を半
径方向内向きに傾斜したテーパ面１１を備える形状に製
作されている。
リップ部８は、耐熱性に富み且つ高温強度に富んだ材料
、例えば、窒化珪素（Ｓｉ３ Ｎ４）、炭化珪素（Ｓｉ
Ｃ）等のセラミック材料から製作されている。このリッ
プ部８は、開口３を形成する先端は極めて鋭角に先尖り
のアール状態に形成され、外周面を中央を境に上下を半
径方向内向きに傾斜したテーパ面１１を備える形状に製
作されている。
【００１７】リング結合体７は、図２に示すように、半
径方向に順次に配置し且つ隣接周面を互いに接合した複
数個（図では４個）のリング１２，１３，１４，１５か
ら成り、内側のリングの熱膨張率が外側のリングの熱膨
張率より小さい熱膨張調整金属材から製作されている。 例えば、リング結合体７の熱膨張調整金属材は、リップ
部８とピストンヘッド２との両者の熱膨張率の中間の熱
膨張率を有する金属材料、例えば、ニッケル系、コバル
ト系、鉄系の金属材料から製作されている。具体的には
、最内周側リング１２をコバー（Ｋｏｖｅｒ）、４２ア
ロイ等で製作し、最外周側リング１５をインコロイ（Ｉ
ｎｃｏｌｌｏｙ）で製作し、中間のリング１３，１４を
コバーとインコロイとの中間の熱膨張率を有する材料で
製作し、各リング１２，１３，１４，１５をろう付け等
で接合して一体構造に構成されている。各リングを上記
のような材料で製作することによって、リップ部８側に
位置するリング１２はリップ部８の熱膨張率に近い熱膨
張率の材料から構成でき、また、ピストンヘッド２側に
位置するリング１５はピストンヘッド２の熱膨張率に近
い熱膨張率の材料から構成できることになる。従って、
リング結合体７は、内周側から外周側に向かって段階的
に熱膨張率が変化するように構成され、窒化ケイ素、炭
化ケイ素等のセラミック材料に近い熱膨張率からアルミ
ニウム、アルミニウム合金等の金属材料の熱膨張率に近
い状態に構成される。
径方向に順次に配置し且つ隣接周面を互いに接合した複
数個（図では４個）のリング１２，１３，１４，１５か
ら成り、内側のリングの熱膨張率が外側のリングの熱膨
張率より小さい熱膨張調整金属材から製作されている。 例えば、リング結合体７の熱膨張調整金属材は、リップ
部８とピストンヘッド２との両者の熱膨張率の中間の熱
膨張率を有する金属材料、例えば、ニッケル系、コバル
ト系、鉄系の金属材料から製作されている。具体的には
、最内周側リング１２をコバー（Ｋｏｖｅｒ）、４２ア
ロイ等で製作し、最外周側リング１５をインコロイ（Ｉ
ｎｃｏｌｌｏｙ）で製作し、中間のリング１３，１４を
コバーとインコロイとの中間の熱膨張率を有する材料で
製作し、各リング１２，１３，１４，１５をろう付け等
で接合して一体構造に構成されている。各リングを上記
のような材料で製作することによって、リップ部８側に
位置するリング１２はリップ部８の熱膨張率に近い熱膨
張率の材料から構成でき、また、ピストンヘッド２側に
位置するリング１５はピストンヘッド２の熱膨張率に近
い熱膨張率の材料から構成できることになる。従って、
リング結合体７は、内周側から外周側に向かって段階的
に熱膨張率が変化するように構成され、窒化ケイ素、炭
化ケイ素等のセラミック材料に近い熱膨張率からアルミ
ニウム、アルミニウム合金等の金属材料の熱膨張率に近
い状態に構成される。
【００１８】更に、金属リング１０は、ピストンヘッド
２を構成するアルミニウム合金等の金属材料から製作さ
れている。また、ピストンヘッド２は、リップ部８を形
成する材料の熱膨張率より大きい金属材料、例えば、鋳
鉄、アルミニウム合金等の金属材料から構成されており
、アルミニウム、アルミニウム合金、鋳鉄等の金属材料
を鋳込み成形して形成されている。
２を構成するアルミニウム合金等の金属材料から製作さ
れている。また、ピストンヘッド２は、リップ部８を形
成する材料の熱膨張率より大きい金属材料、例えば、鋳
鉄、アルミニウム合金等の金属材料から構成されており
、アルミニウム、アルミニウム合金、鋳鉄等の金属材料
を鋳込み成形して形成されている。
【００１９】この発明によるピストンの製造方法は、ま
ず第１工程として、図２に示すように、熱膨張率の異な
る金属材料から成る複数個のリング１２，１３，１４，
１５を半径方向に順次に配置し且つ隣接する周面を互い
に接合してリング結合体７を製作する。この時、リング
結合体７の形状は、内側のリング１２の高さより外側の
リング１５の高さが高くなるように全体としてテーパ状
になるように成形する。また、内側のリング１２の内周
面は下側周面が半径方向内向きに突出するテーパ状に形
成してリップ部８の受け部を構成することが好ましい。
ず第１工程として、図２に示すように、熱膨張率の異な
る金属材料から成る複数個のリング１２，１３，１４，
１５を半径方向に順次に配置し且つ隣接する周面を互い
に接合してリング結合体７を製作する。この時、リング
結合体７の形状は、内側のリング１２の高さより外側の
リング１５の高さが高くなるように全体としてテーパ状
になるように成形する。また、内側のリング１２の内周
面は下側周面が半径方向内向きに突出するテーパ状に形
成してリップ部８の受け部を構成することが好ましい。
【００２０】次の工程として、図３に示すように、リン
グ結合体７の外周面即ち外側のリング１５の外周面に対
して、アルフィン処理を施し、該外周面に金属結合層９
を形成する。即ち、アルフィン処理として、リング結合
体７の外周面を、例えば、アルミニウムの溶融材（７０
０℃）中に入れ、リング結合体７の外周面にアルミニウ
ムとリング中に含まれる鉄との合金層、即ち、金属結合
層９を形成させる。
グ結合体７の外周面即ち外側のリング１５の外周面に対
して、アルフィン処理を施し、該外周面に金属結合層９
を形成する。即ち、アルフィン処理として、リング結合
体７の外周面を、例えば、アルミニウムの溶融材（７０
０℃）中に入れ、リング結合体７の外周面にアルミニウ
ムとリング中に含まれる鉄との合金層、即ち、金属結合
層９を形成させる。
【００２１】リング結合体７の外周面に金属結合層９を
形成した後に、図４に示すように、リング結合体７の外
周面にアルミニウム或いはアルミニウム合金から成る金
属リング体６を鋳込みによって配置する。即ち、リング
結合体７を型に設置してアルミニウムを鋳込むことによ
り、リング結合体７の外周面に存在する金属結合層９と
アルミニウムとが結合し、金属リング体６はリング結合
体７に強固に接合される。リング結合体７に金属リング
体６を結合した後に、表面を切削加工して所定の形状に
形成する。この時、リング結合体７の内周面にテーパ面
１６を形成することもできる。
形成した後に、図４に示すように、リング結合体７の外
周面にアルミニウム或いはアルミニウム合金から成る金
属リング体６を鋳込みによって配置する。即ち、リング
結合体７を型に設置してアルミニウムを鋳込むことによ
り、リング結合体７の外周面に存在する金属結合層９と
アルミニウムとが結合し、金属リング体６はリング結合
体７に強固に接合される。リング結合体７に金属リング
体６を結合した後に、表面を切削加工して所定の形状に
形成する。この時、リング結合体７の内周面にテーパ面
１６を形成することもできる。
【００２２】このピストンの製造方法において、リング
結合体７に金属リング体６を接合した後、次の工程では
、図５に示すように、リング結合体７の内周面にメタル
フローによって燃焼室開口３を形成する耐熱性に富んだ
高強度のセラミック材から成るリップ部８をメタルフロ
ー等の塑性流動で接合する。リップ部８とリング結合体
７とを接合するには、図５に示すように、リング結合体
７の内周面１６で形成されるループ状孔部にリップ部８
の外周面１１を接触させる状態で嵌合し、リップ部８の
テーパ面１７と内周面１６との間に上面に隙間１８を形
成させる。次いで、リング結合体７を高周波コイルで加
熱し、プレス２２等で押圧してリング結合体７の内周部
を変形させ、リング結合体７の内周部分を塑性流動させ
てテーパ面１７と内周面１１との間の隙間１８を埋め、
リング結合体７とリップ部８とをメタルフローで接合し
、金属リング体６、リング結合体７及びリップ部８から
成る一体構造体を製作する。
結合体７に金属リング体６を接合した後、次の工程では
、図５に示すように、リング結合体７の内周面にメタル
フローによって燃焼室開口３を形成する耐熱性に富んだ
高強度のセラミック材から成るリップ部８をメタルフロ
ー等の塑性流動で接合する。リップ部８とリング結合体
７とを接合するには、図５に示すように、リング結合体
７の内周面１６で形成されるループ状孔部にリップ部８
の外周面１１を接触させる状態で嵌合し、リップ部８の
テーパ面１７と内周面１６との間に上面に隙間１８を形
成させる。次いで、リング結合体７を高周波コイルで加
熱し、プレス２２等で押圧してリング結合体７の内周部
を変形させ、リング結合体７の内周部分を塑性流動させ
てテーパ面１７と内周面１１との間の隙間１８を埋め、
リング結合体７とリップ部８とをメタルフローで接合し
、金属リング体６、リング結合体７及びリップ部８から
成る一体構造体を製作する。
【００２３】更に、図６に示すように、リング結合体７
の内周面にリップ部８を接合した後に、該一体構造体の
リップ部８とリング結合体との面、特に上面を加工して
平滑な平らな面に成形すると共に、下面を加工して平滑
なテーパ面に成形する。更に、金属リング体６がピスト
ンヘッド２のキャビティ段部５に嵌合するように、金属
リング体６の外周面２０及び底面２１を切削加工する。
の内周面にリップ部８を接合した後に、該一体構造体の
リップ部８とリング結合体との面、特に上面を加工して
平滑な平らな面に成形すると共に、下面を加工して平滑
なテーパ面に成形する。更に、金属リング体６がピスト
ンヘッド２のキャビティ段部５に嵌合するように、金属
リング体６の外周面２０及び底面２１を切削加工する。
【００２４】このピストンの製造方法において、最後の
工程として、一体構造体の金属リング体６がピストンヘ
ッド２に形成したキャビティ段部５に位置するように嵌
合し、該キャビティ段部５と金属リング体６との接触面
を、ビーム溶接してピストンヘッド２と一体構造体を接
合し、ピストンヘッド２の上面を加工し、燃焼室１を備
えたピストンヘッド２を仕上げる。
工程として、一体構造体の金属リング体６がピストンヘ
ッド２に形成したキャビティ段部５に位置するように嵌
合し、該キャビティ段部５と金属リング体６との接触面
を、ビーム溶接してピストンヘッド２と一体構造体を接
合し、ピストンヘッド２の上面を加工し、燃焼室１を備
えたピストンヘッド２を仕上げる。
【００２５】この発明によるピストンの製造方法は、上
記のようにピストンを製作するので、燃焼室１を構成す
るリップ構造体の金属リング体６を金属鋳込み成形する
工程では、金属リング体６自体が小さい鋳物であるので
、鋳込機は小形のもので対応でき、操作工程が改善され
る。また、リング結合体７をアルフィン処理する場合に
は、アルフィン処理の部分は金属結合層９を形成する外
周部のみを選定して局部的に行うことができるので、ア
ルフィン処理で７５０℃の高温度になった時点で、リン
グ結合体７の内部に発生する熱応力を低減することがで
きる。
記のようにピストンを製作するので、燃焼室１を構成す
るリップ構造体の金属リング体６を金属鋳込み成形する
工程では、金属リング体６自体が小さい鋳物であるので
、鋳込機は小形のもので対応でき、操作工程が改善され
る。また、リング結合体７をアルフィン処理する場合に
は、アルフィン処理の部分は金属結合層９を形成する外
周部のみを選定して局部的に行うことができるので、ア
ルフィン処理で７５０℃の高温度になった時点で、リン
グ結合体７の内部に発生する熱応力を低減することがで
きる。
【００２６】この発明によるピストンは、上記のように
構成されているので、次のように作用する。即ち、エン
ジンが運転された場合に温度差によってリップ部８とピ
ストンヘッド２との間で熱膨張差によって大きな熱応力
が生じても、熱膨張調整金属材から成るリング結合体７
が緩衝材として機能し、リップ部８とピストンヘッド２
との間で温度差による熱膨張差を吸収する。それ故に、
燃焼室１に温度変化が発生してリップ部８とピストンヘ
ッド２との間に熱膨張差が発生しても、リップ部８にク
ラック、亀裂等が発生せず燃焼室１が破壊されるような
ことがない。しかも、リップ部８は先尖りで鋭角形状で
あって燃焼ガスからの熱の流入が大きいが、リップ部８
に流入した熱はリング結合体７及び金属リング体６を通
じてピストンヘッド２方向へ妨げられずに流れ、ピスト
ンスカート、ピストンリング等を通じてシリンダライナ
側へ流出する。従って、リップ部８の温度を高温に維持
することなく、温度上昇を抑えるので、リップ部８のエ
ッジを鋭角な先尖りの形状に構成しても、耐熱性で製作
されているので、該エッジが溶損したり、割れたりする
ことがない。
構成されているので、次のように作用する。即ち、エン
ジンが運転された場合に温度差によってリップ部８とピ
ストンヘッド２との間で熱膨張差によって大きな熱応力
が生じても、熱膨張調整金属材から成るリング結合体７
が緩衝材として機能し、リップ部８とピストンヘッド２
との間で温度差による熱膨張差を吸収する。それ故に、
燃焼室１に温度変化が発生してリップ部８とピストンヘ
ッド２との間に熱膨張差が発生しても、リップ部８にク
ラック、亀裂等が発生せず燃焼室１が破壊されるような
ことがない。しかも、リップ部８は先尖りで鋭角形状で
あって燃焼ガスからの熱の流入が大きいが、リップ部８
に流入した熱はリング結合体７及び金属リング体６を通
じてピストンヘッド２方向へ妨げられずに流れ、ピスト
ンスカート、ピストンリング等を通じてシリンダライナ
側へ流出する。従って、リップ部８の温度を高温に維持
することなく、温度上昇を抑えるので、リップ部８のエ
ッジを鋭角な先尖りの形状に構成しても、耐熱性で製作
されているので、該エッジが溶損したり、割れたりする
ことがない。
【００２７】また、リップ部８は、熱膨張率が小さく耐
熱性に富んだセラミックス等の材料で製作するので、開
口３を形成するリップ部８のエッジを極めて鋭角に形成
し且つ該形状を高温状態でも維持できる。従って、ピス
トンの上昇の圧縮行程で発生するスキッシュ流及びピス
トン下降の爆発行程で発生する逆スキッシュ流を増大す
ることができ、空気と燃料との混合を促進してカーボン
発生量を抑制し且つ燃料消費量を低減する燃焼を行わせ
、燃焼状態を改善することができる。
熱性に富んだセラミックス等の材料で製作するので、開
口３を形成するリップ部８のエッジを極めて鋭角に形成
し且つ該形状を高温状態でも維持できる。従って、ピス
トンの上昇の圧縮行程で発生するスキッシュ流及びピス
トン下降の爆発行程で発生する逆スキッシュ流を増大す
ることができ、空気と燃料との混合を促進してカーボン
発生量を抑制し且つ燃料消費量を低減する燃焼を行わせ
、燃焼状態を改善することができる。
【００２８】
【発明の効果】この発明によるピストンの構造及びその
製造方法は、以上のように構成したので、次のような効
果を有する。
製造方法は、以上のように構成したので、次のような効
果を有する。
【００２９】このピストンの構造は、金属製ピストンヘ
ッドに形成し且つ頂面が半径方向内向きに先尖りのリン
グ状に伸びて中央に開口を形成した燃焼室を有するピス
トンにおいて、燃焼室開口を形成する耐熱性に富んだ高
強度のセラミック材から成るリップ部、該リップ部の外
周面にメタルフローで接合した熱膨張調整金属材から成
るリング結合体、及び該リング結合体の外周面に接合し
且つ前記ピストンヘッドに形成したキャビティ段部周面
にビーム溶接によって接合した金属リング体、を有する
ので、前記リップ部に先端から外周部の前記ピストンヘ
ッドまで各境界での熱流が妨げられることがなく良好に
熱は伝導されて前記リップ部の先端部の熱をピストンヘ
ッド外周部、ピストンリング、シリンダライナ等を通じ
て外部へ移動させ、前記リップ部が高温になるのを回避
して高温によるリップ部の溶損を防止できると共に、前
記リング結合体で前記リップ部と前記金属リング体及び
前記ピストンヘッドとの熱膨張差を吸収でき、温度差で
熱応力がかかっても前記リップ部の割れ等を回避できる
。それ故、前記リップ先端部を鋭角に先尖り状態に形成
しても、燃焼ガスによって前記リップ部の先端部が高温
になっても直ちに熱を移動させて高温状態に維持される
のを回避し、高温による前記リップ先端部の溶損を防止
することができる。
ッドに形成し且つ頂面が半径方向内向きに先尖りのリン
グ状に伸びて中央に開口を形成した燃焼室を有するピス
トンにおいて、燃焼室開口を形成する耐熱性に富んだ高
強度のセラミック材から成るリップ部、該リップ部の外
周面にメタルフローで接合した熱膨張調整金属材から成
るリング結合体、及び該リング結合体の外周面に接合し
且つ前記ピストンヘッドに形成したキャビティ段部周面
にビーム溶接によって接合した金属リング体、を有する
ので、前記リップ部に先端から外周部の前記ピストンヘ
ッドまで各境界での熱流が妨げられることがなく良好に
熱は伝導されて前記リップ部の先端部の熱をピストンヘ
ッド外周部、ピストンリング、シリンダライナ等を通じ
て外部へ移動させ、前記リップ部が高温になるのを回避
して高温によるリップ部の溶損を防止できると共に、前
記リング結合体で前記リップ部と前記金属リング体及び
前記ピストンヘッドとの熱膨張差を吸収でき、温度差で
熱応力がかかっても前記リップ部の割れ等を回避できる
。それ故、前記リップ先端部を鋭角に先尖り状態に形成
しても、燃焼ガスによって前記リップ部の先端部が高温
になっても直ちに熱を移動させて高温状態に維持される
のを回避し、高温による前記リップ先端部の溶損を防止
することができる。
【００３０】また、このピストンの構造において、前記
リング結合体は、半径方向に順次に配置し且つ隣接周面
を互いに接合した複数個のリングから成り、内側の前記
リングの熱膨張率が外側の前記リングの熱膨張率より小
さいので、前記リップ部と前記金属リング体及び前記ピ
ストンヘッドとの熱膨張差を傾斜状に吸収でき、温度差
で発生する熱応力を傾斜状にして漸次に熱応力の影響を
小さくするので、前記リップ部の割れ等を良好に回避で
きる。
リング結合体は、半径方向に順次に配置し且つ隣接周面
を互いに接合した複数個のリングから成り、内側の前記
リングの熱膨張率が外側の前記リングの熱膨張率より小
さいので、前記リップ部と前記金属リング体及び前記ピ
ストンヘッドとの熱膨張差を傾斜状に吸収でき、温度差
で発生する熱応力を傾斜状にして漸次に熱応力の影響を
小さくするので、前記リップ部の割れ等を良好に回避で
きる。
【００３１】或いは、この発明によるピストンの製造方
法は、熱膨張率の異なる金属材から成る複数個のリング
を半径方向に順次に配置し且つ隣接する周面を互いに接
合してリング結合体を製作する工程、該リング結合体の
外周面に金属結合層を形成する工程、該金属結合層を形
成した前記リング結合体の外周面に金属材を鋳込んで金
属リング体を製作する工程、前記リング結合体の内周面
にメタルフローによって燃焼室開口を形成する耐熱性に
富んだ高強度のセラミック材から成るリップ部を接合す
る工程、及び前記金属リング体をピストンヘッドに形成
したキャビティ段部に配置して該キャビティ段部との接
触面をビーム溶接する工程から成るので、燃焼室を構成
するリップ構造体の前記金属リング体を金属鋳込み成形
する工程では、金属リング体自体が小さい部品であるの
で鋳込機は小形のもので対応でき、製造工程が改善され
る。また、前記リング結合体の外周面に前記金属結合層
を形成する場合には、前記金属結合層を形成する外周部
のみを選定して局部的に行うことができるので、処理工
程で、例えば、７５０℃の高温度になった時点でも前記
リング結合体の内部に発生する熱応力を低減することが
できる。
法は、熱膨張率の異なる金属材から成る複数個のリング
を半径方向に順次に配置し且つ隣接する周面を互いに接
合してリング結合体を製作する工程、該リング結合体の
外周面に金属結合層を形成する工程、該金属結合層を形
成した前記リング結合体の外周面に金属材を鋳込んで金
属リング体を製作する工程、前記リング結合体の内周面
にメタルフローによって燃焼室開口を形成する耐熱性に
富んだ高強度のセラミック材から成るリップ部を接合す
る工程、及び前記金属リング体をピストンヘッドに形成
したキャビティ段部に配置して該キャビティ段部との接
触面をビーム溶接する工程から成るので、燃焼室を構成
するリップ構造体の前記金属リング体を金属鋳込み成形
する工程では、金属リング体自体が小さい部品であるの
で鋳込機は小形のもので対応でき、製造工程が改善され
る。また、前記リング結合体の外周面に前記金属結合層
を形成する場合には、前記金属結合層を形成する外周部
のみを選定して局部的に行うことができるので、処理工
程で、例えば、７５０℃の高温度になった時点でも前記
リング結合体の内部に発生する熱応力を低減することが
できる。
【００３２】更に、前記リップ部を耐熱性に富んだ材料
で構成することで鋭角に先尖りに形成しても該リップ部
のエッジが溶損することを防止し、該鋭角な先尖り状態
のエッジ形状を維持できる。従って、前記リップ部を鋭
角に先尖りに形成でき、前記リップ部のエッジを鋭角に
形成することによって、ピストンの上昇の圧縮行程で発
生する燃焼室内へ流入するスキッシュ流、及びピストン
下降の爆発行程で発生する燃焼室内から流出する逆スキ
ッシュ流を増大することができ、該スキッシュ流及び該
逆スキッシュ流による噴霧燃料と空気との混合を一層良
好に達成でき、従来のリエントラント型ピストンに比較
して、カーボン発生量を抑制し且つ燃料消費量を低減し
て燃焼を改善することができる。特に、このリエントラ
ント型ピストンを直噴式ディーゼルエンジンに用いた場
合に、該エンジンの燃焼状態を改善できるものである。
で構成することで鋭角に先尖りに形成しても該リップ部
のエッジが溶損することを防止し、該鋭角な先尖り状態
のエッジ形状を維持できる。従って、前記リップ部を鋭
角に先尖りに形成でき、前記リップ部のエッジを鋭角に
形成することによって、ピストンの上昇の圧縮行程で発
生する燃焼室内へ流入するスキッシュ流、及びピストン
下降の爆発行程で発生する燃焼室内から流出する逆スキ
ッシュ流を増大することができ、該スキッシュ流及び該
逆スキッシュ流による噴霧燃料と空気との混合を一層良
好に達成でき、従来のリエントラント型ピストンに比較
して、カーボン発生量を抑制し且つ燃料消費量を低減し
て燃焼を改善することができる。特に、このリエントラ
ント型ピストンを直噴式ディーゼルエンジンに用いた場
合に、該エンジンの燃焼状態を改善できるものである。
【図１】この発明によるピストンの構造の一実施例を示
す概略断面図である。
す概略断面図である。
【図２】この発明によるピストンの製造方法において、
リング結合体を製作工程を説明するための左半分を示す
断面図である。
リング結合体を製作工程を説明するための左半分を示す
断面図である。
【図３】この発明によるピストンの製造方法において、
リング結合体に金属結合層を製作工程を説明するための
左半分を示す断面図である。
リング結合体に金属結合層を製作工程を説明するための
左半分を示す断面図である。
【図４】この発明によるピストンの製造方法において、
リング結合体に金属リング体を接合する工程を説明する
ための左半分を示す断面図である。
リング結合体に金属リング体を接合する工程を説明する
ための左半分を示す断面図である。
【図５】この発明によるピストンの製造方法において、
リング結合体にリップ部を接合する工程を説明するため
の左半分を示す断面図である。
リング結合体にリップ部を接合する工程を説明するため
の左半分を示す断面図である。
【図６】この発明によるピストンの製造方法において、
リング結合体、リップ部及び金属リング体の一体構造体
を加工工程を説明する左半分を示す断面図である。
リング結合体、リップ部及び金属リング体の一体構造体
を加工工程を説明する左半分を示す断面図である。
【図７】この発明によるピストンの製造方法において、
一体構造体をピストンヘッドのキャビティ段部に接合す
る工程を説明する左半分を示す断面図である。
一体構造体をピストンヘッドのキャビティ段部に接合す
る工程を説明する左半分を示す断面図である。
１ 燃焼室
２ ピストンヘッド
３ 開口
４ 底面
５ キャビティ段部
６ 金属リング体
７ リング結合体
８ リップ部
９ 金属結合層
１０ キャビティ
１２ リング
１３ リング
１４ リング
１５ リング
Claims (3)
- 【請求項１】金属製ピストンヘッドに形成し且つ頂面が
半径方向内向きに先尖りのリング状に伸びて中央に開口
を形成した燃焼室を有するピストンにおいて、燃焼室開
口を形成する耐熱性に富んだ高強度のセラミック材から
成るリップ部、該リップ部の外周面にメタルフローで接
合した熱膨張調整金属材から成るリング結合体、及び該
リング結合体の外周面に接合し且つ前記ピストンヘッド
に形成したキャビティ段部周面にビーム溶接によって接
合した金属リング体、を有するピストンの構造。 - 【請求項２】前記リング結合体は、半径方向に順次に配
置し且つ隣接周面を互いに接合した複数個のリングから
成り、内側の前記リングの熱膨張率が外側の前記リング
の熱膨張率より小さい請求項１に記載のピストンの構造
。 - 【請求項３】熱膨張率の異なる金属材から成る複数個の
リングを半径方向に順次に配置し且つ隣接する周面を互
いに接合してリング結合体を製作する工程、該リング結
合体の外周面に金属結合層を形成する工程、該金属結合
層を形成した前記リング結合体の外周面に金属材を鋳込
んで金属リング体を製作する工程、前記リング結合体の
内周面にメタルフローによって燃焼室開口を形成する耐
熱性に富んだ高強度のセラミック材から成るリップ部を
接合する工程、及び前記金属リング体をピストンヘッド
に形成したキャビティ段部に配置して該キャビティ段部
との接触面をビーム溶接する工程、から成るピストンの
製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2416478A JP2932699B2 (ja) | 1990-12-29 | 1990-12-29 | ピストンの構造及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2416478A JP2932699B2 (ja) | 1990-12-29 | 1990-12-29 | ピストンの構造及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04238665A true JPH04238665A (ja) | 1992-08-26 |
| JP2932699B2 JP2932699B2 (ja) | 1999-08-09 |
Family
ID=18524701
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2416478A Expired - Lifetime JP2932699B2 (ja) | 1990-12-29 | 1990-12-29 | ピストンの構造及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2932699B2 (ja) |
-
1990
- 1990-12-29 JP JP2416478A patent/JP2932699B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2932699B2 (ja) | 1999-08-09 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2020076409A (ja) | 付加的な製造技術を使用して作製されるピストン | |
| CN100390395C (zh) | 内燃机用多部件冷却型活塞 | |
| JP2019508623A (ja) | 対向ピストンエンジン用多層構造ピストンクラウン | |
| JP2011506831A (ja) | 内燃機関に用いられるピストンに環状エレメントを固定するための方法 | |
| JPH02104949A (ja) | 内燃機関用シリンダライナー | |
| JPH0357817A (ja) | 副室の断熱構造 | |
| JPS60190650A (ja) | エンジン用ピストンおよびその製造法 | |
| JP3019529B2 (ja) | 燃焼室を有するピストン | |
| KR101449304B1 (ko) | 자동차 엔진용 피스톤의 제조 방법 | |
| JPH04238665A (ja) | ピストンの構造及びその製造方法 | |
| JP2924163B2 (ja) | ピストン及びその製造方法 | |
| JP2949882B2 (ja) | 燃焼室の製造法 | |
| JP2903742B2 (ja) | 燃焼室の製造法 | |
| JP2949881B2 (ja) | 燃焼室の構造及びその製造法 | |
| JP2917566B2 (ja) | 燃焼室の構造及びその製造法 | |
| JP2903743B2 (ja) | 燃焼室の構造及びその製造法 | |
| JP2517590Y2 (ja) | 燃焼室の構造 | |
| JPH04276161A (ja) | 燃焼室の構造及びその製造法 | |
| JP2903740B2 (ja) | 傾斜機能材から成るリング結合体及びその製造法 | |
| JP2864497B2 (ja) | 内燃機関のピストン | |
| JPH04292478A (ja) | 傾斜機能材から成るリング結合体の製造法 | |
| JPH04272454A (ja) | 燃焼室の構造 | |
| JP2850554B2 (ja) | 傾斜機能材から成るリング結合体及びその製造法 | |
| JP3635473B2 (ja) | 内燃機関用ピストンおよびその製造方法 | |
| JPH0521148U (ja) | 燃焼室を有するピストン |