JPH0544574A - 内燃機関用ピストン - Google Patents

内燃機関用ピストン

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JPH0544574A
JPH0544574A JP3230926A JP23092691A JPH0544574A JP H0544574 A JPH0544574 A JP H0544574A JP 3230926 A JP3230926 A JP 3230926A JP 23092691 A JP23092691 A JP 23092691A JP H0544574 A JPH0544574 A JP H0544574A
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JP
Japan
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piston
low expansion
combustion chamber
low
internal combustion
Prior art date
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Pending
Application number
JP3230926A
Other languages
English (en)
Inventor
Shiyousaku Gouji
庄作 郷治
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NGK Insulators Ltd
Original Assignee
NGK Insulators Ltd
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Publication date
Application filed by NGK Insulators Ltd filed Critical NGK Insulators Ltd
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Publication of JPH0544574A publication Critical patent/JPH0544574A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B23/00Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation
    • F02B23/02Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with compression ignition
    • F02B23/06Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with compression ignition the combustion space being arranged in working piston
    • F02B23/0672Omega-piston bowl, i.e. the combustion space having a central projection pointing towards the cylinder head and the surrounding wall being inclined towards the cylinder center axis
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05CINDEXING SCHEME RELATING TO MATERIALS, MATERIAL PROPERTIES OR MATERIAL CHARACTERISTICS FOR MACHINES, ENGINES OR PUMPS OTHER THAN NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES
    • F05C2251/00Material properties
    • F05C2251/04Thermal properties
    • F05C2251/042Expansivity
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Abstract

(57)【要約】 【構成】 重量比で、C 0.8〜3.0%、Si
0.8〜3.0%、Mn2%以下、Ni 30〜34
%、Co 4〜6%、MgまたはCa 0.02〜0.
08%、残部は不純物を含むFeの組成、あるいはC
0.3〜2.0%、Si 0.3〜2.0%、Mn 1
%以下、Ni 26〜30%、Co 12〜16%、M
gまたはCa 0.02〜0.08%、Nb 0.2〜
0.8%、残部は不純物を含むFeの組成を有する低膨
張合金で全体または燃焼室部を構成した内燃機関用ピス
トンである。 【効果】 高耐熱性のため、熱負荷の高い複雑な形状の
燃焼室としても溶損、亀裂が発生しない。低熱伝導率の
ため冷却損失を低減できる。また、ピストンリング部分
の温度低下により、トップリングを上方へ移動させるこ
とができ、燃焼室のデッドボリュームが減少し、燃費が
向上する。熱膨張係数小のため、低負荷時のピストン低
温時のピストンクリアランスを小さく設定でき、燃費改
善、低騒音を実現できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、低膨張合金で全体もし
くは燃焼室部を構成した内燃機関用ピストンに関する。
【0002】
【従来の技術】従来、内燃機関用ピストンの材質として
は、一般にアルミニウム合金が用いられている。また、
高負荷ディーゼルエンジン用ピストンとしては、鋳鉄が
一部用いられているのが現状である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、アルミ
ニウム合金製ピストンも一部鋳鉄製ピストンについて
は、何れも下記のような問題があった。 (イ)耐熱性が低いため、開口径を絞るなどの熱負荷的
に厳しい燃焼室形状とすると、開口部分のリップ部に溶
損、亀裂が発生する。 (ロ)熱伝導率が高く(特に、アルミニウム合金)、耐
熱性が低いため、ピストンを強冷しなければならず、こ
のため冷却損失が増大し、熱効率を悪化させる。 (ハ)また、熱膨張係数が大きいため、低負荷運転時に
ピストン温度が低くなると、ピストンクリアランスが大
きくなる。そのため、燃費が悪くなり、騒音が大きくな
る。 また、エンジンにはいわゆるデッドボリュームが存在
し、これの低減が要請されている。ここでデッドボリュ
ームとは、ピストンキャビティあるいは予燃焼室等の燃
焼室以外に存在する無駄な容積をいう。図3は、ディー
ゼルエンジンにおけるデッドボリュームを示す断面説明
図であり、図中、3はピストン上死点、4がライナで、
5がデッドボリュームである。一般的にデッドボリュー
ムが大きくなると燃費の悪化および排気黒煙の増加を招
くことが知られており、デッドボリュームは最小限に設
定することが望ましい。デッドボリュームを減少させる
には、ピストン7とシリンダヘッド6の隙間(トップク
リアランス)の低減あるいはトップリング溝部8をより
ピストン7の頂面近くに設置することが効果的である。
【0004】
【課題を解決するための手段】従って、本発明は上記し
た従来の問題を解消し、耐熱性があり、熱伝導率が低く
強冷の必要のない、熱膨張係数の小さい材質からなるピ
ストンであって、しかもデッドボリュームを減少させた
ピストンを提供することを目的とする。そしてその目的
は、本発明によれば、低膨張合金により全体を構成する
か、または低膨張合金で燃焼室部を構成した内燃機関用
ピストンによって達成することができる。
【0005】
【作用】本発明で用いる低膨張合金としては、次に示す
組成(重量%)の合金が好ましい。 (1) C 0.8〜3.0%(更に好ましくは1.5〜
2.5%)、Si0.8〜3.0%(更に好ましくは
1.5〜2.5%)、Mn 2%以下、Ni30〜34
%(更に好ましくは31〜32%)、Co 4〜6%、
MgまたはCa 0.02〜0.08%、残部は不純物
を含むFe、(2) C 0.3〜2.0%(更に好ましく
は0.8〜1.2%)、Si 0.3〜2.0%(更に
好ましくは1.0〜1.2%)、Mn 1%以下、Ni
26〜30%(更に好ましくは28〜29%)、Co
12〜16%、MgまたはCa 0.02〜0.08
%、Nb 0.2〜0.8%、残部は不純物を含むF
e。
【0006】また、上記(1) 及び(2) の合金の平均熱膨
張係数は、次の通りである。 (1) の組成を有する合金: 常温〜200℃の間は、約2×10-6〜3×10-6/℃ 常温〜400℃の間は、約9×10-6/℃以下 (2) の組成を有する合金: 常温〜400℃の間は、約3.5×10-6〜5.5×1
-6/℃ これらの合金は、上記したような低熱膨張特性を有する
ほか、次の物理的特性がある。 (a)Ni、Co、その他を多く含有するため耐熱性が
高い。 (b)熱伝導率が低く、アルミニウムの1/10、球状
黒鉛鋳鉄(FCD)の1/4である。
【0007】
【実施例】以下、本発明を図示の実施例に基づいて説明
するが、本発明は、これらの実施例に限られるものでは
ない。 (実施例1)重量比でC 1.2%、Si 1.2%、
Mn 0.3%、Ni 28%、Co 14%、Mg
0.03%、Nb 0.3%、残部がFeの化学組成を
有する低膨張合金を用いて、鋳造により、図1に示す直
噴ディーゼルエンジン用の一体型ピストンを作製した。
尚、図中、1は燃焼室部、2はスカート部を示す。本実
施例では、低膨張合金の有する特性を生かすべく、次の
ようにピストンの設計を行なった。 (a)低膨張特性を利用して、ピストンの外径は、シリ
ンダライナの内径とのクリアランスが最小になるように
設計した。このことにより、ピストン温度が低い低負荷
・低回転時においても、通常の金属ピストンに比しピス
トン外径とシリンダライナ内径とのクリアランスが小さ
いため、燃費が向上し、騒音が低減した。
【0008】(b)耐熱性が高いという特性を利用し
て、開口部を絞った形状の燃焼室とした。このため、開
口リップ部の溶損、亀裂はなく、燃焼室本来の低燃費と
排ガス清浄化とを実現することができた。 (c)低熱伝導率であるため、ピストンのトップリング
位置の温度が低くなり、トップリングの位置を通常のピ
ストンに比し上方へ移動させた。これにより、デッドボ
リュームが減少して、圧縮比が高くなり、燃費が向上し
た。また低熱伝導率のために燃焼室内のガス温度が高く
なり、排ガス、特にスモーク、パティキュレートの清浄
化を実現することができた。
【0009】(実施例2)図2は、図1に示す一体型ピ
ストンを軽量化するため、スカート部2をアルミニウム
合金製とし、低膨張合金製燃焼室部1と組合わせた分割
ピストンの例を示す。本実施例のピストンにおいては、
作用および効果的には上記実施例1とほぼ同様である
が、ピストン自体が軽いため、摩擦損失が低減し、更に
燃費が向上した。
【0010】(実施例3)次に、本発明に係るピストン
のトップリング溝位置に関する実施例について述べる。
図4は、従来のアルミニウム合金製ピストンの使用時に
おける温度分布を示している。一般的に、トップリング
溝部8の温度は、リングの膠着および潤滑油の劣化を防
止する意味で200℃以下に設定することが好ましい。
このため従来のアルミニウム合金を用いたピストンで
は、頂面からトップリング溝部8までの寸法(トップラ
ンド寸法)Lとピストン直径Dは、経験値を基にした図
5に示す関係で設計されていた。一般的なピストンで
は、L=(0.8〜0.23)Dとして設計していた。
【0011】一方、本発明の低熱膨張合金製のピストン
は熱伝導率が低いため、使用時において図6に示すよう
な温度分布となり、従来のアルミニウム合金製ピストン
よりもトップリング部温度が低下した。これにより、ト
ップリング溝部8をより頂面近くに設置できるためデッ
ドボリュームが減少し、燃費向上および排気黒煙減少が
実現できた。尚、本実施例ではトップランド寸法Lとピ
ストン直径Dの関係をL=0.07Dに設定したが、ピ
ストンリングの膠着、潤滑油の劣化等は皆無であった。
【0012】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、次の効果が奏せられる。 (1) 耐熱性が高いため、熱負荷の高い複雑な燃焼室形状
を採用しても溶損、亀裂が発生しない。 (2) 熱伝導率が低いため、冷却損失を低減することがで
きる。また、低熱伝導率は、ピストンリング部分の温度
を低下させ、このためトップリングを上方へ移動させる
ことが可能となる。これにより、燃焼室のデッドボリュ
ームが減少し、燃費が向上する。 (3) 熱膨張係数が小さいため、低負荷時のピストンの低
温時のピストンクリアランスを小さく設定することがで
きる。このことにより、低負荷時の燃費の改善を図るこ
とができ、また、低騒音の実現が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】低膨張合金製の一体型ピストンの一例を示す断
面説明図である。
【図2】低膨張合金とアルミニウム合金の分割型ピスト
ンの一例を示す断面説明図である。
【図3】ディーゼルエンジンにおけるデッドボリューム
を示す断面説明図である。
【図4】従来の金属材料を用いたピストンの温度分布を
示す断面説明図である。
【図5】トップリング溝部の寸法Lとピストン直径Dと
の一般的な関係を示すグラフである。
【図6】本発明の低膨張合金ピストンの温度分布を示す
断面説明図である。
【符号の説明】
1 燃焼室部 2 スカート部 3 ピストン上死点 4 ライナ 5 デッドボリューム 6 シリンダヘッド 7 ピストン 8 トップリング溝部

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 低膨張合金により全体を構成したことを
    特徴とする内燃機関用ピストン。
  2. 【請求項2】 低膨張合金により燃焼室部を構成したこ
    とを特徴とする内燃機関用ピストン。
  3. 【請求項3】 低膨張合金が、重量比で、C 0.8〜
    3.0%、Si 0.8〜3.0%、Mn 2%以下、
    Ni 30〜34%、Co 4〜6%、MgまたはCa
    0.02〜0.08%、残部は不純物を含むFe、の
    組成を有する請求項1または2記載の内燃機関用ピスト
    ン。
  4. 【請求項4】 低膨張合金が、重量比で、C 0.3〜
    2.0%、Si 0.3〜2.0%、Mn 1%以下、
    Ni 26〜30%、Co 12〜16%、Mgまたは
    Ca 0.02〜0.08%、Nb 0.2〜0.8
    %、残部は不純物を含むFe、の組成を有する請求項1
    または2記載の内燃機関用ピストン。
JP3230926A 1991-08-19 1991-08-19 内燃機関用ピストン Pending JPH0544574A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6985363B2 (en) 2000-10-02 2006-01-10 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Card type recording medium and production method therefor
US8001947B2 (en) 2006-05-24 2011-08-23 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Piston for internal-combustion engines

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6051547A (ja) * 1983-06-30 1985-03-23 ウ−ルカ,ウ−ロペエンヌ.ド.ルトレトマン.ド.カタリズ−ル 炭化水素処理触媒の再生方法
JPS60206957A (ja) * 1984-03-30 1985-10-18 Hino Motors Ltd 鋳鉄製ピストン
JPS63150455A (ja) * 1986-12-16 1988-06-23 Isuzu Motors Ltd 複合材ピストン及びその製造方法
JPH02298236A (ja) * 1989-05-12 1990-12-10 Shinichi Enomoto 鋳造用低熱膨脹合金

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6051547A (ja) * 1983-06-30 1985-03-23 ウ−ルカ,ウ−ロペエンヌ.ド.ルトレトマン.ド.カタリズ−ル 炭化水素処理触媒の再生方法
JPS60206957A (ja) * 1984-03-30 1985-10-18 Hino Motors Ltd 鋳鉄製ピストン
JPS63150455A (ja) * 1986-12-16 1988-06-23 Isuzu Motors Ltd 複合材ピストン及びその製造方法
JPH02298236A (ja) * 1989-05-12 1990-12-10 Shinichi Enomoto 鋳造用低熱膨脹合金

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6985363B2 (en) 2000-10-02 2006-01-10 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Card type recording medium and production method therefor
US8001947B2 (en) 2006-05-24 2011-08-23 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Piston for internal-combustion engines

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Legal Events

Date Code Title Description
A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 19961001