JPH06137212A - エンジンとその製造方法 - Google Patents
エンジンとその製造方法Info
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- JPH06137212A JPH06137212A JP3199747A JP19974791A JPH06137212A JP H06137212 A JPH06137212 A JP H06137212A JP 3199747 A JP3199747 A JP 3199747A JP 19974791 A JP19974791 A JP 19974791A JP H06137212 A JPH06137212 A JP H06137212A
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- engine
- piston
- combustion
- whiskers
- combustion chamber
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
- F02F3/00—Pistons
- F02F3/10—Pistons having surface coverings
- F02F3/12—Pistons having surface coverings on piston heads
-
- 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
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Exhaust Gas After Treatment (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 エンジンの燃焼室を構成する部材の少なくと
も一部を、触媒担体となし、該触媒担体に、燃焼に効果
のある触媒を担持させることによって、エンジンの燃焼
効率を上げること。 排気ガス公害の減少を計ること。 【構成】 ピストン頂部を構成している、ウイスカー、
無機繊維などから成る、傾斜機能材料、或は無機繊維集
合体の表面の少なくとも一部を露出させて、これに触媒
を担持させる。
も一部を、触媒担体となし、該触媒担体に、燃焼に効果
のある触媒を担持させることによって、エンジンの燃焼
効率を上げること。 排気ガス公害の減少を計ること。 【構成】 ピストン頂部を構成している、ウイスカー、
無機繊維などから成る、傾斜機能材料、或は無機繊維集
合体の表面の少なくとも一部を露出させて、これに触媒
を担持させる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は軽量化と燃焼効率の改
善を目的としたエンジン改良に関するものである。
善を目的としたエンジン改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来自動車の公害対策或は燃焼効率の改
善のため燃料組成、燃焼方式、着火方式、燃焼のコント
ロール、燃焼室温の上昇、を始めエンジン機構その他多
大の改善がなされているが、最も燃焼と係りが大きい燃
焼室即ち燃焼室表面については、燃焼室の温度を高めて
熱損失の低減とエンジン効率、出力の増大のため燃焼室
を適易断熱せしめることであって、例えば燃焼室を構成
する部材としてピストンを例について述べれば、アルミ
合金を基材とするピストン頂面にセラミックスを溶射し
てコーティングしたもの、無機繊維で強化した成形体の
ＦＲＭをピストン頂面にバインダーで接合したもの、無
機繊維集合体にアルミ合金を充填成形したもの等があ
る。
善のため燃料組成、燃焼方式、着火方式、燃焼のコント
ロール、燃焼室温の上昇、を始めエンジン機構その他多
大の改善がなされているが、最も燃焼と係りが大きい燃
焼室即ち燃焼室表面については、燃焼室の温度を高めて
熱損失の低減とエンジン効率、出力の増大のため燃焼室
を適易断熱せしめることであって、例えば燃焼室を構成
する部材としてピストンを例について述べれば、アルミ
合金を基材とするピストン頂面にセラミックスを溶射し
てコーティングしたもの、無機繊維で強化した成形体の
ＦＲＭをピストン頂面にバインダーで接合したもの、無
機繊維集合体にアルミ合金を充填成形したもの等があ
る。
【０００３】セラミックスを溶射するものは苛酷な使用
条件下で亀裂や剥離が生じる欠点があり、無機繊維で強
化したＦＲＭの成形体をバインダーで接合したものは、
そのバインダー部分の寿命に不安があった。又無機繊維
集合体を使用したものはピストンの補強が目的のため該
集合体の組成が粗く厚く、しかもピストンの基材である
アルミ合金の中に深く埋没して燃焼効率を上げるもので
はなかった。
条件下で亀裂や剥離が生じる欠点があり、無機繊維で強
化したＦＲＭの成形体をバインダーで接合したものは、
そのバインダー部分の寿命に不安があった。又無機繊維
集合体を使用したものはピストンの補強が目的のため該
集合体の組成が粗く厚く、しかもピストンの基材である
アルミ合金の中に深く埋没して燃焼効率を上げるもので
はなかった。
【０００４】更に上記エンジンの燃焼効率の改善と公害
対策を、エンジンの断熱だけで行なうには、当該エンジ
ン以外の各部材との有機的な協働によってしても甚だ困
難であった。
対策を、エンジンの断熱だけで行なうには、当該エンジ
ン以外の各部材との有機的な協働によってしても甚だ困
難であった。
【０００５】
【発明が解決しょうとする課題】この発明が解決しょう
とする課題は最も燃焼と係りがあり、しかも最も苛酷な
条件の下で使用されるエンジンの燃焼室に於いて、その
燃焼ガスと直接接触している燃焼室表面とその部材を任
意に断熱することであり、しかも亀裂剥離の生じない強
化された部材とすることである。
とする課題は最も燃焼と係りがあり、しかも最も苛酷な
条件の下で使用されるエンジンの燃焼室に於いて、その
燃焼ガスと直接接触している燃焼室表面とその部材を任
意に断熱することであり、しかも亀裂剥離の生じない強
化された部材とすることである。
【０００６】更にエンジンの燃焼室表面に、当該エンジ
ンに最も好適な燃焼触媒を自由に選んで担持させること
によって、エンジンの軽量化と燃焼効率、出力の向上を
計ることである。
ンに最も好適な燃焼触媒を自由に選んで担持させること
によって、エンジンの軽量化と燃焼効率、出力の向上を
計ることである。
【０００７】即ち燃焼室で爆発燃焼した高温高圧のガス
気流は音速に近い速度で燃焼室表面に衝突し、流動、旋
回、接触をくり返すので実質上接触する燃焼室表面の表
面積の積算は膨大な面積となる。従って該燃焼室表面が
燃焼に係ることが極めて大であることは当然である。こ
の発明は上記事実に鑑みてなされたものである。
気流は音速に近い速度で燃焼室表面に衝突し、流動、旋
回、接触をくり返すので実質上接触する燃焼室表面の表
面積の積算は膨大な面積となる。従って該燃焼室表面が
燃焼に係ることが極めて大であることは当然である。こ
の発明は上記事実に鑑みてなされたものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】この課題はエンジンの燃
焼室表面を構成する部材の少なくとも一部の部材を傾斜
機能材料とし、この表面に燃焼に効果がある触媒を担持
させることによって解決される。
焼室表面を構成する部材の少なくとも一部の部材を傾斜
機能材料とし、この表面に燃焼に効果がある触媒を担持
させることによって解決される。
【０００９】
【発明の作用及び構成】以下実施例によってこの発明の
詳細を説明する。
詳細を説明する。
【００１０】
【実施例１】第１実施例は、アルミ合金製ピストン１の
ピストンヘッド頂面２を傾斜機能材料３としたものであ
る。傾斜機能材料３はアルミナウイスカーと母材アルミ
合金とから成るものである。先ずピストン１を鋳造する
ための鋳型のピストンヘッド頂部（図示せず）に予め所
定の形状に組成成形されたアルミナウイスカーの予備成
形晶（以下プリフオームと云う）が嵌装される。プリフ
オームは太さが約１μｍｍ長さ１０〜５０μｍｍ、１５
００℃に耐えるアルミナウイスカーを約５％のセルロー
ス系有機バインダーで約１０ｍｍの厚さに成形したもの
である。
ピストンヘッド頂面２を傾斜機能材料３としたものであ
る。傾斜機能材料３はアルミナウイスカーと母材アルミ
合金とから成るものである。先ずピストン１を鋳造する
ための鋳型のピストンヘッド頂部（図示せず）に予め所
定の形状に組成成形されたアルミナウイスカーの予備成
形晶（以下プリフオームと云う）が嵌装される。プリフ
オームは太さが約１μｍｍ長さ１０〜５０μｍｍ、１５
００℃に耐えるアルミナウイスカーを約５％のセルロー
ス系有機バインダーで約１０ｍｍの厚さに成形したもの
である。
【００１１】そしてその組成は、ピストンヘッド頂面２
に近いほど密度が高く離れるほど粗らになっていること
が好ましい。即ちより高性能の傾斜機能材料となるから
である。
に近いほど密度が高く離れるほど粗らになっていること
が好ましい。即ちより高性能の傾斜機能材料となるから
である。
【００１２】１例として細密なアルミナペーパーと粗い
アルミナペーパーとを２枚以上重ね合わせて成形するこ
とによって好適なプリフオームが得られる。細密なアル
ミナペーパーには更に静電植毛によって太さ１〜５μｍ
ｍ、長さ０．５〜２ｍｍのアルミナウイスカーを植える
とよい。植毛されたアルミナウイスカーはプリフオーム
の圧縮成形によって、倒れ互いにからまって濃密かつ好
適な組成を形成する。
アルミナペーパーとを２枚以上重ね合わせて成形するこ
とによって好適なプリフオームが得られる。細密なアル
ミナペーパーには更に静電植毛によって太さ１〜５μｍ
ｍ、長さ０．５〜２ｍｍのアルミナウイスカーを植える
とよい。植毛されたアルミナウイスカーはプリフオーム
の圧縮成形によって、倒れ互いにからまって濃密かつ好
適な組成を形成する。
【００１３】所定位置に嵌装されたプリフオームの上か
ら溶融しているアルミ合金の溶湯を該鋳型に注入してピ
ストン１を成型する。このとき溶融しているアルミ合金
はプリフオームのウイスカー或は繊維の空隙の細部にま
で完全に浸透接合して１体化せしめる。プリフオームヘ
の浸透をより確実にするために、予めプリフオームが接
している鋳型の当該部分の温度をアルミ合金の溶融温
度、或はそれより若干高い温度に保持しておくか或はア
ルミ合金の溶湯を型に注入してから、１０００ｋｇ／ｃ
ｍ２の加圧下で疑固させるようにするとよい。
ら溶融しているアルミ合金の溶湯を該鋳型に注入してピ
ストン１を成型する。このとき溶融しているアルミ合金
はプリフオームのウイスカー或は繊維の空隙の細部にま
で完全に浸透接合して１体化せしめる。プリフオームヘ
の浸透をより確実にするために、予めプリフオームが接
している鋳型の当該部分の温度をアルミ合金の溶融温
度、或はそれより若干高い温度に保持しておくか或はア
ルミ合金の溶湯を型に注入してから、１０００ｋｇ／ｃ
ｍ２の加圧下で疑固させるようにするとよい。
【００１４】成形を終えたピストン１はピストンヘッド
頂面２を残して他の切削加工など、全てを施される。而
してピストンヘッド頂面２がアルミナウイスカーで強化
され好適な断熱層を保有せしめた傾斜機能材料３から成
るピストン１が得られる。
頂面２を残して他の切削加工など、全てを施される。而
してピストンヘッド頂面２がアルミナウイスカーで強化
され好適な断熱層を保有せしめた傾斜機能材料３から成
るピストン１が得られる。
【００１５】この発明は更に該ピストンヘッド頂面２に
２０℃５％の硫酸で酸洗してピストンヘッド頂面２のア
ルミ合金を３〜１０μｍｍ溶出させ、そこにアルミナウ
イスカー４を露出せしめることによって、アルミナウイ
スカー４がその表に濃密に密集したピストンヘッド頂面
２となる。
２０℃５％の硫酸で酸洗してピストンヘッド頂面２のア
ルミ合金を３〜１０μｍｍ溶出させ、そこにアルミナウ
イスカー４を露出せしめることによって、アルミナウイ
スカー４がその表に濃密に密集したピストンヘッド頂面
２となる。
【００１６】該ピストンヘッド頂面２はアルミナウイス
カー４によって触媒の担持機能を有するので、これに白
金、パラジウム、ロジウム或は他の燃焼に好適な触媒を
担持させることができる。
カー４によって触媒の担持機能を有するので、これに白
金、パラジウム、ロジウム或は他の燃焼に好適な触媒を
担持させることができる。
【００１７】
【実施例２】第２実施例は第２図のように傾斜機能材料
のブロック５を作るものである。ブロックはアルミナウ
イスカーの濃密側６を燃焼室表面とし、粗い側７をピス
トン本体８との接合面とする。
のブロック５を作るものである。ブロックはアルミナウ
イスカーの濃密側６を燃焼室表面とし、粗い側７をピス
トン本体８との接合面とする。
【００１８】即ち酸洗によって濃密側６は第１実施例の
如く触媒担持機能となるが、粗い側７は酸洗いによって
露出された粗いウイスカー或は繊維が、鉄筋コンクリー
トの鉄筋の作用をなし、継ぎ足されて注入されるピスト
ン本体８を該ブロック５と強固に結合する。
如く触媒担持機能となるが、粗い側７は酸洗いによって
露出された粗いウイスカー或は繊維が、鉄筋コンクリー
トの鉄筋の作用をなし、継ぎ足されて注入されるピスト
ン本体８を該ブロック５と強固に結合する。
【００１９】尚実施例ではピストンヘッド頂面に実施し
た例について述べたがこの発明はエンジンの燃焼室を構
成する他の部材即ちバルブフエース、シリンダー壁面、
シリンダーヘッドにも適用できることは云うまでもな
い。
た例について述べたがこの発明はエンジンの燃焼室を構
成する他の部材即ちバルブフエース、シリンダー壁面、
シリンダーヘッドにも適用できることは云うまでもな
い。
【００２０】
【発明の効果】以上に説明したようにこの発明に於いて
はセラミックスの皮膜即ちウイスカー或は繊維が表面か
ら内部に向かって混合し、連続してその性質が変化し、
しかもその表面が燃焼触媒の担持に好適な組織となって
いる傾斜機能材料であるため高温から低温までの熱によ
る或は圧力の急激な変化の繰り返しや、機械的な振動や
衝撃に強く極めて安定で耐久性に優れたエンジンを提供
することができる。
はセラミックスの皮膜即ちウイスカー或は繊維が表面か
ら内部に向かって混合し、連続してその性質が変化し、
しかもその表面が燃焼触媒の担持に好適な組織となって
いる傾斜機能材料であるため高温から低温までの熱によ
る或は圧力の急激な変化の繰り返しや、機械的な振動や
衝撃に強く極めて安定で耐久性に優れたエンジンを提供
することができる。
【００２１】又、ガソリンエンジンの燃焼室表面には低
断熱組成でノッキングが生じないようになし、ディーゼ
ルエンジンには高断熱組成で出力と効率を求めることも
自在で皆れも亀裂や剥離の全く心配がない優れた部材が
提供できる。
断熱組成でノッキングが生じないようになし、ディーゼ
ルエンジンには高断熱組成で出力と効率を求めることも
自在で皆れも亀裂や剥離の全く心配がない優れた部材が
提供できる。
【００２２】尚ウイスカーに直接触媒を担持させること
が好ましいが、必要によってウイスカーにガンマーアル
ミナなどを結合させこれに触媒を担持せしめてもよい。
実施例ではアルミナウイスカーをセルロース系有機バイ
ンダーで結合する方法について述べたがこれに限定する
ことなく、窒化アルミ、ムライト、チタン酸カリウム、
炭化硅素、その他目的に応じて任意のウイスカー、或は
繊維が単独で、又は組合されて使用でき、バインダーも
ガスを発生しない無機質のものを使用してよいし、又使
用しなくてもよい。プリフオームの製作もペーパー、シ
ート状のものから成形することに限定せず、任意の素材
より成るウイスカー或は繊維を単独又は組合せ混合して
スプレーなどで堆積、積層させてから成形してもよい。
が好ましいが、必要によってウイスカーにガンマーアル
ミナなどを結合させこれに触媒を担持せしめてもよい。
実施例ではアルミナウイスカーをセルロース系有機バイ
ンダーで結合する方法について述べたがこれに限定する
ことなく、窒化アルミ、ムライト、チタン酸カリウム、
炭化硅素、その他目的に応じて任意のウイスカー、或は
繊維が単独で、又は組合されて使用でき、バインダーも
ガスを発生しない無機質のものを使用してよいし、又使
用しなくてもよい。プリフオームの製作もペーパー、シ
ート状のものから成形することに限定せず、任意の素材
より成るウイスカー或は繊維を単独又は組合せ混合して
スプレーなどで堆積、積層させてから成形してもよい。
【００２３】ピストンヘッド頂面などのウイスカーを露
出せしめるための方法も実施例に限定せず他の酸、アル
カリ、などの液状又は気相で利用でき切削の工程順も実
施例に限定せず、ウイスカーなどの露出が終ってからで
もよい。
出せしめるための方法も実施例に限定せず他の酸、アル
カリ、などの液状又は気相で利用でき切削の工程順も実
施例に限定せず、ウイスカーなどの露出が終ってからで
もよい。
【００２４】無機繊維集合体などを使用した公知のエン
ジン部材も表面のウイスカーを露出せしめることによっ
て適用できる。素材もアルミ合金、鋳鉄、だけでなく他
の金属、それらの強化されたもの及び複合材、ＦＲＭ、
ＦＲＰ、などにも適用できる。この発明はその目的の範
囲内で自由に広用できる。この発明はロータリーエンジ
ン、スターリングエンジンなど、他のエンジンにも適用
できる。
ジン部材も表面のウイスカーを露出せしめることによっ
て適用できる。素材もアルミ合金、鋳鉄、だけでなく他
の金属、それらの強化されたもの及び複合材、ＦＲＭ、
ＦＲＰ、などにも適用できる。この発明はその目的の範
囲内で自由に広用できる。この発明はロータリーエンジ
ン、スターリングエンジンなど、他のエンジンにも適用
できる。
【第１図】第１図は、この発明に係るウイスカーを露出
せしめた傾斜機能材料から成るピストンを断面で示した
説明図である。
せしめた傾斜機能材料から成るピストンを断面で示した
説明図である。
【第２図】第２図は、傾斜機能材料のブロックとピスト
ン本体との接合を断面で示した説明図である。
ン本体との接合を断面で示した説明図である。
１．ピストン ２．ピストンヘット ３．傾斜機能材料 ４．露出したウイスカー ５．ブロック ６．ウイスカーの濃密側 ７．ウイスカー粗い側 ８．ピストン本体
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成５年９月２２日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正内容】
【書類名】 明細書
【発明の名称】 エンジンとその製造方法
【特許請求の範囲】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は軽量化と燃焼効率の改
善を目的としたエンジン改良に関するものである。
善を目的としたエンジン改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来自動車の公害対策或は燃焼効率の改
善のため燃料組成、燃焼方式、着火方式、燃焼のコント
ロール、燃焼室温の上昇、を始めエンジン機構その他多
大の改善がなされているが、最も燃焼と係りが大きい燃
焼室即ち燃焼室表面については、燃焼室の温度を高めて
熱損失の低減とエンジン効率、出力の増大のため燃焼室
を適易断熱せしめることであって、例えば燃焼室を構成
する部材としてピストンを例について述べれば、アルミ
合金を基材とするピストン頂面にセラミックスを溶射し
てコーティングしたもの、無機繊維で強化した成形体の
ＦＲＭをピストン頂面にバインダーで接合したもの、無
機繊維集合体にアルミ合金を充填成形したもの等があ
る。
善のため燃料組成、燃焼方式、着火方式、燃焼のコント
ロール、燃焼室温の上昇、を始めエンジン機構その他多
大の改善がなされているが、最も燃焼と係りが大きい燃
焼室即ち燃焼室表面については、燃焼室の温度を高めて
熱損失の低減とエンジン効率、出力の増大のため燃焼室
を適易断熱せしめることであって、例えば燃焼室を構成
する部材としてピストンを例について述べれば、アルミ
合金を基材とするピストン頂面にセラミックスを溶射し
てコーティングしたもの、無機繊維で強化した成形体の
ＦＲＭをピストン頂面にバインダーで接合したもの、無
機繊維集合体にアルミ合金を充填成形したもの等があ
る。
【０００３】セラミックスを溶射するものは苛酷な使用
条件下で亀裂や剥離が生じる欠点があり、無機繊維で強
化したＦＲＭの成形体をバインダーで接合したものは、
そのバインダー部分の寿命に不安があった。又無機繊維
集合体を使用したものはピストンの補強が目的のため該
集合体の組成が粗く厚く、しかもピストンの基材である
アルミ合金の中に深く埋没して燃焼効率を上げるもので
はなかった。
条件下で亀裂や剥離が生じる欠点があり、無機繊維で強
化したＦＲＭの成形体をバインダーで接合したものは、
そのバインダー部分の寿命に不安があった。又無機繊維
集合体を使用したものはピストンの補強が目的のため該
集合体の組成が粗く厚く、しかもピストンの基材である
アルミ合金の中に深く埋没して燃焼効率を上げるもので
はなかった。
【０００４】更に上記エンジンの燃焼効率の改善と公害
対策を、エンジンの断熱だけで行なうには、当該エンジ
ン以外の各部材との有機的な協働によってしても甚だ困
難であった。
対策を、エンジンの断熱だけで行なうには、当該エンジ
ン以外の各部材との有機的な協働によってしても甚だ困
難であった。
【０００５】
【発明が解決しょうとする課題】この発明が解決しょう
とする課題は最も燃焼と係りがあり、しかも最も苛酷な
条件の下で使用されるエンジンの燃焼室に於いて、その
燃焼ガスと直接接触している燃焼室表面とその部材を任
意に断熱することであり、しかも亀裂剥離の生じない強
化された部材とすることである。
とする課題は最も燃焼と係りがあり、しかも最も苛酷な
条件の下で使用されるエンジンの燃焼室に於いて、その
燃焼ガスと直接接触している燃焼室表面とその部材を任
意に断熱することであり、しかも亀裂剥離の生じない強
化された部材とすることである。
【０００６】更にエンジンの燃焼室表面に、当該エンジ
ンに最も好適な燃焼触媒を自由に選んで担持させること
によって、エンジンの軽量化と燃焼効率、出力の向上を
計ることである。
ンに最も好適な燃焼触媒を自由に選んで担持させること
によって、エンジンの軽量化と燃焼効率、出力の向上を
計ることである。
【０００７】即ち燃焼室で爆発燃焼した高温高圧のガス
気流は音速に近い速度で燃焼室表面に衝突し、流動、旋
回、接触をくり返すので実質上接触する燃焼室表面の表
面積の積算は膨大な面積となる。従って該燃焼室表面が
燃焼に係ることが極めて大であることは当然である。こ
の発明は上記事実に鑑みてなされたものである。
気流は音速に近い速度で燃焼室表面に衝突し、流動、旋
回、接触をくり返すので実質上接触する燃焼室表面の表
面積の積算は膨大な面積となる。従って該燃焼室表面が
燃焼に係ることが極めて大であることは当然である。こ
の発明は上記事実に鑑みてなされたものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】この課題はエンジンの燃
焼室表面を構成する部材の少なくとも一部の部材を傾斜
機能材料とし、この表面に燃焼に効果がある触媒を担持
させることによって解決される。
焼室表面を構成する部材の少なくとも一部の部材を傾斜
機能材料とし、この表面に燃焼に効果がある触媒を担持
させることによって解決される。
【０００９】
【発明の作用及び構成】以下実施例によってこの発明の
詳細を説明する。
詳細を説明する。
【００１０】
【実施例１】第１実施例は、アルミ合金製ピストン１の
ピストンヘッド頂面２を傾斜機能材料３としたものであ
る。傾斜機能材料３はアルミナウイスカーと母材アルミ
合金とから成るものである。先ずピストン１を鋳造する
ための鋳型のピストンヘッド頂部（図示せず）に予め所
定の形状に組成成形されたアルミナウイスカーの予備成
形品（以下プリフオームと云う）が嵌装される。プリフ
オームは太さが約１μｍｍ長さ１０〜５０μｍｍ、１５
００℃に耐えるアルミナウイスカーを約５％のセルロー
ス系有機バインダーで約１０ｍｍの厚さに成形したもの
である。
ピストンヘッド頂面２を傾斜機能材料３としたものであ
る。傾斜機能材料３はアルミナウイスカーと母材アルミ
合金とから成るものである。先ずピストン１を鋳造する
ための鋳型のピストンヘッド頂部（図示せず）に予め所
定の形状に組成成形されたアルミナウイスカーの予備成
形品（以下プリフオームと云う）が嵌装される。プリフ
オームは太さが約１μｍｍ長さ１０〜５０μｍｍ、１５
００℃に耐えるアルミナウイスカーを約５％のセルロー
ス系有機バインダーで約１０ｍｍの厚さに成形したもの
である。
【００１１】そしてその組成は、ピストンヘッド頂面２
に近いほど密度が高く離れるほど粗らになっていること
が好ましい。即ちより高性能の傾斜機能材料となるから
である。
に近いほど密度が高く離れるほど粗らになっていること
が好ましい。即ちより高性能の傾斜機能材料となるから
である。
【００１２】１例として細密なアルミナペーパーと粗い
アルミナペーパーとを２枚以上重ね合わせて成形するこ
とによって好適なプリフオームが得られる。細密なアル
ミナペーパーには更に静電植毛によって太さ１〜５μｍ
ｍ、長さ０．５〜２ｍｍのアルミナウイスカーを植える
とよい。植毛されたアルミナウイスカーはプリフオーム
の圧縮成形によって、倒れ互いにからまって濃密かつ好
適な組成を形成する。
アルミナペーパーとを２枚以上重ね合わせて成形するこ
とによって好適なプリフオームが得られる。細密なアル
ミナペーパーには更に静電植毛によって太さ１〜５μｍ
ｍ、長さ０．５〜２ｍｍのアルミナウイスカーを植える
とよい。植毛されたアルミナウイスカーはプリフオーム
の圧縮成形によって、倒れ互いにからまって濃密かつ好
適な組成を形成する。
【００１３】所定位置に嵌装されたプリフオームの上か
ら溶融しているアルミ合金の溶湯を該鋳型に注入してピ
ストン１を成型する。このとき溶融しているアルミ合金
はプリフオームのウイスカー或は繊維の空隙の細部にま
で完全に浸透接合して１体化せしめる。プリフオームへ
の浸透をより確実にするために、予めプリフオームが接
している鋳型の当該部分の温度をアルミ合金の溶融温
度、或はそれより若干高い温度に保持しておくか或はア
ルミ合金の溶湯を型に注入してから、１０００ｋｇ／ｃ
ｍ２の加圧下で疑固させるようにするとよい。
ら溶融しているアルミ合金の溶湯を該鋳型に注入してピ
ストン１を成型する。このとき溶融しているアルミ合金
はプリフオームのウイスカー或は繊維の空隙の細部にま
で完全に浸透接合して１体化せしめる。プリフオームへ
の浸透をより確実にするために、予めプリフオームが接
している鋳型の当該部分の温度をアルミ合金の溶融温
度、或はそれより若干高い温度に保持しておくか或はア
ルミ合金の溶湯を型に注入してから、１０００ｋｇ／ｃ
ｍ２の加圧下で疑固させるようにするとよい。
【００１４】成形を終えたピストン１はピストンヘッド
頂面２を残して他の切削加工など、全てを施される。而
してピストンヘッド頂面２がアルミナウイスカーで強化
され好適な断熱層を保有せしめた傾斜機能材料３から成
るピストン１が得られる。
頂面２を残して他の切削加工など、全てを施される。而
してピストンヘッド頂面２がアルミナウイスカーで強化
され好適な断熱層を保有せしめた傾斜機能材料３から成
るピストン１が得られる。
【００１５】この発明は更に該ピストンヘッド頂面２に
２０℃５％の硫酸で酸洗してピストンヘッド頂面２のア
ルミ合金を３〜１０μｍｍ溶出させ、そこにアルミナウ
イスカー４を露出せしめることによって、アルミナウイ
スカー４がその表に濃密に密集したピストンヘッド頂面
２となる。
２０℃５％の硫酸で酸洗してピストンヘッド頂面２のア
ルミ合金を３〜１０μｍｍ溶出させ、そこにアルミナウ
イスカー４を露出せしめることによって、アルミナウイ
スカー４がその表に濃密に密集したピストンヘッド頂面
２となる。
【００１６】該ピストンヘッド頂面２はアルミナウイス
カー４によって触媒の担持機能を有するので、これに白
金、パラジウム、ロジウム或は他の燃焼に好適な触媒を
担持させることができる。
カー４によって触媒の担持機能を有するので、これに白
金、パラジウム、ロジウム或は他の燃焼に好適な触媒を
担持させることができる。
【００１７】
【実施例２】第２実施例は第２図のように傾斜機能材料
のブロック５を作るものである。ブロックはアルミナウ
イスカーの濃密側６を燃焼室表面とし、粗い側７をピス
トン本体８との接合面とする。
のブロック５を作るものである。ブロックはアルミナウ
イスカーの濃密側６を燃焼室表面とし、粗い側７をピス
トン本体８との接合面とする。
【００１８】即ち酸洗によって濃密側６は第１実施例の
如く触媒担持機能となるが、粗い側７は酸洗いによって
露出された粗いウイスカー或は繊維が、鉄筋コンクリー
トの鉄筋の作用をなし、継ぎ足されて注入されるピスト
ン本体８を該ブロック５と強固に結合する。
如く触媒担持機能となるが、粗い側７は酸洗いによって
露出された粗いウイスカー或は繊維が、鉄筋コンクリー
トの鉄筋の作用をなし、継ぎ足されて注入されるピスト
ン本体８を該ブロック５と強固に結合する。
【００１９】尚実施例ではピストンヘッド頂面に実施し
た例について述べたがこの発明はエンジンの燃焼室を構
成する他の部材即ちバルブフエース、シリンダー壁面、
シリンダーヘッドにも適用できることは云うまでもな
い。
た例について述べたがこの発明はエンジンの燃焼室を構
成する他の部材即ちバルブフエース、シリンダー壁面、
シリンダーヘッドにも適用できることは云うまでもな
い。
【００２０】
【発明の効果】以上に説明したようにこの発明に於いて
はセラミックスの皮膜即ちウイスカー或は繊維が表面か
ら内部に向かって混合し、連続してその性質が変化し、
しかもその表面が燃焼触媒の担持に好適な組織となって
いる傾斜機能材料であるため高温から低温までの熱によ
る或は圧力の急激な変化の繰り返しや、機械的な振動や
衝撃に強く極めて安定で耐久性に優れたエンジンを提供
することができる。
はセラミックスの皮膜即ちウイスカー或は繊維が表面か
ら内部に向かって混合し、連続してその性質が変化し、
しかもその表面が燃焼触媒の担持に好適な組織となって
いる傾斜機能材料であるため高温から低温までの熱によ
る或は圧力の急激な変化の繰り返しや、機械的な振動や
衝撃に強く極めて安定で耐久性に優れたエンジンを提供
することができる。
【００２１】又、ガソリンエンジンの燃焼室表面には低
断熱組成でノッキングが生じないようになし、ディーゼ
ルエンジンには高断熱組成で出力と効率を求めることも
自在で皆れも亀裂や剥離の全く心配がない優れた部材が
提供できる。
断熱組成でノッキングが生じないようになし、ディーゼ
ルエンジンには高断熱組成で出力と効率を求めることも
自在で皆れも亀裂や剥離の全く心配がない優れた部材が
提供できる。
【００２２】尚ウイスカーに直接触媒を担持させること
が好ましいが、必要によってウイスカーにガンマーアル
ミナなどを結合させこれに触媒を担持せしめてもよい。
実施例ではアルミナウイスカーをセルロース系有機バイ
ンダーで結合する方法について述べたがこれに限定する
ことなく、窒化アルミ、ムライト、チタン酸カリウム、
炭化硅素、その他目的に応じて任意のウイスカー、或は
繊維が単独で、又は組合されて使用でき、バインダーも
ガスを発生しない無機質のものを使用してよいし、又使
用しなくてもよい。プリフオームの製作もペーパー、シ
ート状のものから成形することに限定せず、任意の素材
より成るウイスカー或は繊維を単独又は組合せ混合して
スプレーなどで堆積、積層させてから成形してもよい。
が好ましいが、必要によってウイスカーにガンマーアル
ミナなどを結合させこれに触媒を担持せしめてもよい。
実施例ではアルミナウイスカーをセルロース系有機バイ
ンダーで結合する方法について述べたがこれに限定する
ことなく、窒化アルミ、ムライト、チタン酸カリウム、
炭化硅素、その他目的に応じて任意のウイスカー、或は
繊維が単独で、又は組合されて使用でき、バインダーも
ガスを発生しない無機質のものを使用してよいし、又使
用しなくてもよい。プリフオームの製作もペーパー、シ
ート状のものから成形することに限定せず、任意の素材
より成るウイスカー或は繊維を単独又は組合せ混合して
スプレーなどで堆積、積層させてから成形してもよい。
【００２３】ピストンヘッド頂面などのウイスカーを露
出せしめるための方法も実施例に限定せず他の酸、アル
カリ、などの液状又は気相で利用でき切削の工程順も実
施例に限定せず、ウイスカーなどの露出が終ってからで
もよい。
出せしめるための方法も実施例に限定せず他の酸、アル
カリ、などの液状又は気相で利用でき切削の工程順も実
施例に限定せず、ウイスカーなどの露出が終ってからで
もよい。
【００２４】無機繊維集合体などを使用した公知のエン
ジン部材も表面のウイスカーを露出せしめることによっ
て適用できる。素材もアルミ合金、鋳鉄、だけでなく他
の金属、それらの強化されたもの及び複合材、ＦＲＭ、
ＦＲＰ、などにも適用できる。この発明はその目的の範
囲内で自由に広用できる。この発明はロータリーエンジ
ン、スターリングエンジンなど、他のエンジンにも適用
できる。
ジン部材も表面のウイスカーを露出せしめることによっ
て適用できる。素材もアルミ合金、鋳鉄、だけでなく他
の金属、それらの強化されたもの及び複合材、ＦＲＭ、
ＦＲＰ、などにも適用できる。この発明はその目的の範
囲内で自由に広用できる。この発明はロータリーエンジ
ン、スターリングエンジンなど、他のエンジンにも適用
できる。
【図面の簡単な説明】
【第１図】第１図は、この発明に係るウイスカーを露出
せしめた傾斜機能材料から成るピストンを断面で示した
説明図である。
せしめた傾斜機能材料から成るピストンを断面で示した
説明図である。
【第２図】第２図は、傾斜機能材料のブロックとピスト
ン本体との接合を断面で示した説明図である。
ン本体との接合を断面で示した説明図である。
【符号の説明】 １．ピストン ２．ピストンヘット ３．傾斜機能材料 ４．露出したウイスカー ５．ブロック ６．ウイスカーの濃密側 ７．ウイスカー粗い側 ８．ピストン本体
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ０１Ｎ 3/24 ＺＡＢ Ｚ Ｆ０２Ｆ 3/12 8503−3Ｇ
Claims (4)
- 【請求項１】 ピストン頂面、シリンダーヘッド表面、
シリンダー壁面、バルブフェースなどで燃焼室を構成し
ているエンジンに於いて、その燃焼室表面の少なくとも
１部を傾斜機能材料となしたことを特徴とするエンジ
ン。 - 【請求項２】 ピストンヘッド頂面、シリンダーヘッド
表面、シリンダー壁面、バルブフェースの少なくとも１
部の表面が燃焼に効果がある触媒の担持機能を有するこ
とを特徴とするエンジン。 - 【請求項３】 上記エンジンの燃焼室を構成している部
材を製造するために用いる金型、鋳型などに於いて、無
機ウイスカー、無機繊維から成り、かつ傾斜機能材料を
構成せしめる組成のプリフオームを前記金型、鋳型内の
所定位置に嵌装してから溶融金属を前記金型鋳型内に注
入することを特徴とする請求項１に記載のエンジンの製
造方法 - 【請求項４】 上記燃焼室表面を構成している部材の傾
斜機能材料の表面或は無機繊維集合体の表面から無機ウ
イスカー、無機繊維などの１部を露出させこれに燃焼に
効果のある触媒を担持させるようになしたことを特徴と
する請求項２に記載のエンジンの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3199747A JPH06137212A (ja) | 1991-05-08 | 1991-05-08 | エンジンとその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3199747A JPH06137212A (ja) | 1991-05-08 | 1991-05-08 | エンジンとその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06137212A true JPH06137212A (ja) | 1994-05-17 |
Family
ID=16412962
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3199747A Pending JPH06137212A (ja) | 1991-05-08 | 1991-05-08 | エンジンとその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06137212A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112648104A (zh) * | 2020-12-07 | 2021-04-13 | 中国兵器科学研究院宁波分院 | 晶须增强铝合金活塞及制备方法 |
| FR3102218A1 (fr) * | 2019-10-18 | 2021-04-23 | Renault S.A.S | Dispositif d’isolation thermo-catalytique d’un moteur à combustion interne d’un véhicule automobile |
-
1991
- 1991-05-08 JP JP3199747A patent/JPH06137212A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR3102218A1 (fr) * | 2019-10-18 | 2021-04-23 | Renault S.A.S | Dispositif d’isolation thermo-catalytique d’un moteur à combustion interne d’un véhicule automobile |
| CN112648104A (zh) * | 2020-12-07 | 2021-04-13 | 中国兵器科学研究院宁波分院 | 晶须增强铝合金活塞及制备方法 |
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