JPH09159022A - 内燃機関用ピストン及びその製造方法 - Google Patents
内燃機関用ピストン及びその製造方法Info
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- JPH09159022A JPH09159022A JP34507095A JP34507095A JPH09159022A JP H09159022 A JPH09159022 A JP H09159022A JP 34507095 A JP34507095 A JP 34507095A JP 34507095 A JP34507095 A JP 34507095A JP H09159022 A JPH09159022 A JP H09159022A
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- ring groove
- internal combustion
- combustion engine
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-
- 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
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- Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 陽極酸化処理を施したままでトップリング溝
が平滑であり、エンジン実働時のブローバイ流量を低減
し、エンジンの燃費向上及び排気ガスの浄化を実現し得
るアルミニウム合金製内燃機関用ピストン及びその製造
方法を提供する。 【解決手段】 ピストン本体１は、所定組成のＡｌ−Ｓ
ｉ系合金により形成されている。ピストン本体の外周部
２には、トップリング溝３と、セカンドリング溝４と、
リング溝５が形成されている。トップリング溝３近傍で
は、ピストン本体１中に粒径１０μｍ以下のＳｉ粒子６
が均一に分散している。トップリング溝３には、陽極酸
化処理層７が被覆されている。
が平滑であり、エンジン実働時のブローバイ流量を低減
し、エンジンの燃費向上及び排気ガスの浄化を実現し得
るアルミニウム合金製内燃機関用ピストン及びその製造
方法を提供する。 【解決手段】 ピストン本体１は、所定組成のＡｌ−Ｓ
ｉ系合金により形成されている。ピストン本体の外周部
２には、トップリング溝３と、セカンドリング溝４と、
リング溝５が形成されている。トップリング溝３近傍で
は、ピストン本体１中に粒径１０μｍ以下のＳｉ粒子６
が均一に分散している。トップリング溝３には、陽極酸
化処理層７が被覆されている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関用のピス
トンに係り、更に詳細には、そのトップリング溝部に陽
極酸化処理が施された、エンジン運転時のブローバイガ
ス流量を低減でき、エンジンの燃費向上及び排気ガスの
浄化が可能な内燃機関用ピストン及びその製造方法に関
する。
トンに係り、更に詳細には、そのトップリング溝部に陽
極酸化処理が施された、エンジン運転時のブローバイガ
ス流量を低減でき、エンジンの燃費向上及び排気ガスの
浄化が可能な内燃機関用ピストン及びその製造方法に関
する。
【０００２】
【従来の技術】従来の内燃機関用のピストンには、ＪＩ
Ｓ ＡＣ８Ａ、ＡＣ８Ｂ、ＡＣ８Ｃ等のアルミ系合金が
広く使用されてきた。しかし、近年のエンジンの高出力
化に伴い、かかるピストンでは、特にトップリング溝部
での熱的な負荷が厳しくなってきており、この結果、上
記合金製ピストンのトップリング溝部では相手材である
トップリングとの間で摩耗や凝着を生じ易いという問題
が生じてきた。そこで、トップリング溝部の耐摩耗性・
耐熱性を向上させ、このような問題点を解決する手段と
して、トップリング溝部に陽極酸化処理を施したピスト
ンが使用されるようになってきている。
Ｓ ＡＣ８Ａ、ＡＣ８Ｂ、ＡＣ８Ｃ等のアルミ系合金が
広く使用されてきた。しかし、近年のエンジンの高出力
化に伴い、かかるピストンでは、特にトップリング溝部
での熱的な負荷が厳しくなってきており、この結果、上
記合金製ピストンのトップリング溝部では相手材である
トップリングとの間で摩耗や凝着を生じ易いという問題
が生じてきた。そこで、トップリング溝部の耐摩耗性・
耐熱性を向上させ、このような問題点を解決する手段と
して、トップリング溝部に陽極酸化処理を施したピスト
ンが使用されるようになってきている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、Ａｌ母
材上に陽極酸化処理を施したままで、トップリング溝部
の上面及び下面を平滑にすることは極めて困難であるた
め、該上面又は下面とピストンリングとによるシール性
が不十分になり易く、エンジン実働時にピストン溝上面
及び下面とピストンリングとの間で吹抜けが起き易くな
ってブローバイ流量が増加し、エンジンの燃費が悪化す
るなどの課題が生じている。本発明は、このような従来
技術の有する課題に鑑みてなされたものであって、その
目的とするところは、陽極酸化処理を施したままでトッ
プリング溝が平滑であり、エンジン実働時のブローバイ
流量を低減し、エンジンの燃費向上及び排気ガスの浄化
を実現し得るアルミニウム合金製内燃機関用ピストン及
びその製造方法を提供することにある。
材上に陽極酸化処理を施したままで、トップリング溝部
の上面及び下面を平滑にすることは極めて困難であるた
め、該上面又は下面とピストンリングとによるシール性
が不十分になり易く、エンジン実働時にピストン溝上面
及び下面とピストンリングとの間で吹抜けが起き易くな
ってブローバイ流量が増加し、エンジンの燃費が悪化す
るなどの課題が生じている。本発明は、このような従来
技術の有する課題に鑑みてなされたものであって、その
目的とするところは、陽極酸化処理を施したままでトッ
プリング溝が平滑であり、エンジン実働時のブローバイ
流量を低減し、エンジンの燃費向上及び排気ガスの浄化
を実現し得るアルミニウム合金製内燃機関用ピストン及
びその製造方法を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明者は、上記課題を
解決すべく鋭意研究を重ねた結果、ピストン本体を構成
するＡｌ−Ｓｉ合金系鋳造材に晶出している初晶Ｓｉ及
び共晶Ｓｉの粒径を所定の値に制御することにより、上
記課題が解決できることを見出し、本発明を完成するに
至った。即ち、本発明のアルミニウム合金製内燃機関用
ピストンは、アルミニウム合金製の内燃機関用ピストン
において、ピストン本体が、Ａｌ−Ｓｉ合金系鋳造材か
ら成り、この鋳造材中に晶出している初晶Ｓｉ及び共晶
Ｓｉの粒径が１０μｍ以下であり、上記ピストン本体の
外周部に配設されたトップリング溝部が、陽極酸化処理
被膜を有することを特徴とする。
解決すべく鋭意研究を重ねた結果、ピストン本体を構成
するＡｌ−Ｓｉ合金系鋳造材に晶出している初晶Ｓｉ及
び共晶Ｓｉの粒径を所定の値に制御することにより、上
記課題が解決できることを見出し、本発明を完成するに
至った。即ち、本発明のアルミニウム合金製内燃機関用
ピストンは、アルミニウム合金製の内燃機関用ピストン
において、ピストン本体が、Ａｌ−Ｓｉ合金系鋳造材か
ら成り、この鋳造材中に晶出している初晶Ｓｉ及び共晶
Ｓｉの粒径が１０μｍ以下であり、上記ピストン本体の
外周部に配設されたトップリング溝部が、陽極酸化処理
被膜を有することを特徴とする。
【０００５】また、本発明のアルミニウム合金製内燃機
関用ピストンの製造方法は、アルミニウム合金製の内燃
機関用ピストンを製造するに当たり、Ａｌ−Ｓｉ系合金
に、Ｎａ、Ｓｒ及びＳｂより成る群から選ばれた１種又
は２種以上の改質材を添加して鋳造を行うことにより、
外周部にトップリング溝部を備えたピストン本体を作製
し、次いで、このトップリング溝部に陽極酸化処理を施
すことを特徴とする。
関用ピストンの製造方法は、アルミニウム合金製の内燃
機関用ピストンを製造するに当たり、Ａｌ−Ｓｉ系合金
に、Ｎａ、Ｓｒ及びＳｂより成る群から選ばれた１種又
は２種以上の改質材を添加して鋳造を行うことにより、
外周部にトップリング溝部を備えたピストン本体を作製
し、次いで、このトップリング溝部に陽極酸化処理を施
すことを特徴とする。
【０００６】
【作用】Ａｌ−Ｓｉ系合金を鋳造した際に晶出する共晶
Ｓｉや初晶Ｓｉは、陽極酸化処理により酸化も溶解もし
ないため、ピストン鋳造材中に粗大な共晶Ｓｉや初晶Ｓ
ｉの晶出又は共晶Ｓｉや初晶Ｓｉの凝集部分があると陽
極酸化処理されず、その結果として、陽極酸化処理後の
表面の平滑度が悪化する。本発明のピストンにおいて
は、母材としてＳｉ含有量が重量％で１２〜１５％のＡ
ｌ−Ｓｉ系合金を用いているため、初晶αデンドライト
の生成・成長が抑制され、共晶Ｓｉ及び初晶Ｓｉの凝集
がなく均一に分散した鋳造組織が得られる。
Ｓｉや初晶Ｓｉは、陽極酸化処理により酸化も溶解もし
ないため、ピストン鋳造材中に粗大な共晶Ｓｉや初晶Ｓ
ｉの晶出又は共晶Ｓｉや初晶Ｓｉの凝集部分があると陽
極酸化処理されず、その結果として、陽極酸化処理後の
表面の平滑度が悪化する。本発明のピストンにおいて
は、母材としてＳｉ含有量が重量％で１２〜１５％のＡ
ｌ−Ｓｉ系合金を用いているため、初晶αデンドライト
の生成・成長が抑制され、共晶Ｓｉ及び初晶Ｓｉの凝集
がなく均一に分散した鋳造組織が得られる。
【０００７】更に、本発明においては、Ｎａ、Ｓｒ及び
Ｓｂのいずれか１種以上により共晶Ｓｉの微細化処理及
び初晶Ｓｉの晶出抑制が行われているので、共晶Ｓｉ及
び初晶Ｓｉの粒径が１０μｍ以下に規制された鋳造組織
が得られる。従って、以上のような鋳造組織で作製され
たピストン本体の少なくともトップリング溝に陽極酸化
処理を施せば、粗大なＳｉ粒の晶出やＳｉ粒の凝集が無
いために、陽極酸化処理被膜の表面粗さが１．５μｍＲ
ａ以下の平滑なトップリング溝を有するピストンを得る
ことができる。
Ｓｂのいずれか１種以上により共晶Ｓｉの微細化処理及
び初晶Ｓｉの晶出抑制が行われているので、共晶Ｓｉ及
び初晶Ｓｉの粒径が１０μｍ以下に規制された鋳造組織
が得られる。従って、以上のような鋳造組織で作製され
たピストン本体の少なくともトップリング溝に陽極酸化
処理を施せば、粗大なＳｉ粒の晶出やＳｉ粒の凝集が無
いために、陽極酸化処理被膜の表面粗さが１．５μｍＲ
ａ以下の平滑なトップリング溝を有するピストンを得る
ことができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。
本発明の内燃機関用ピストンは、ピストン本体がＡｌ−
Ｓｉ合金系鋳造材から成り、この鋳造材中に晶出してい
る初晶Ｓｉ及び共晶Ｓｉの粒径が１０μｍ以下に制御さ
れているのが好ましい。また、ピストン本体の外周部に
配設されたトップリング溝部が、陽極酸化処理被膜で被
覆されている。ここで、初晶Ｓｉ及び共晶Ｓｉの粒径が
１０μｍを超えると、これらの晶出部分や凝集部分が陽
極酸化処理によっては酸化又は溶解せず、得られる陽極
酸化処理被膜の平滑度が悪化してブローバイ流量が増加
するので好ましくない。
本発明の内燃機関用ピストンは、ピストン本体がＡｌ−
Ｓｉ合金系鋳造材から成り、この鋳造材中に晶出してい
る初晶Ｓｉ及び共晶Ｓｉの粒径が１０μｍ以下に制御さ
れているのが好ましい。また、ピストン本体の外周部に
配設されたトップリング溝部が、陽極酸化処理被膜で被
覆されている。ここで、初晶Ｓｉ及び共晶Ｓｉの粒径が
１０μｍを超えると、これらの晶出部分や凝集部分が陽
極酸化処理によっては酸化又は溶解せず、得られる陽極
酸化処理被膜の平滑度が悪化してブローバイ流量が増加
するので好ましくない。
【０００９】上記Ａｌ−Ｓｉ合金系鋳造材としては、Ｓ
ｉを１２〜１５重量％含有するもののが好ましい。ここ
で、Ｓｉは、耐摩耗性・耐Ａｌ凝着性・低熱膨張化に寄
与する元素であるが、同時に陽極酸化処理性を悪化させ
る元素でもあるので、含有量を調整する必要がある。即
ち、Ｓｉ含有量が１２％未満では、初晶αデンドライト
が生成・成長して共晶Ｓｉの凝集部分を生じ陽極酸化処
理被膜の平滑度が悪化するため、Ｓｉ含有量は１２重量
％以上とするのが好ましい。また、Ｓｉ含有量が１５重
量％を超えると、粗大な初晶Ｓｉが晶出し陽極酸化処理
被膜の平滑度が悪化するとともに、合金の液相線温度の
上昇による溶解、鋳造性の悪化及び粗大な初晶Ｓｉによ
る機械化工性の悪化を生じるため、１５重量％以下とす
るのが好ましい。
ｉを１２〜１５重量％含有するもののが好ましい。ここ
で、Ｓｉは、耐摩耗性・耐Ａｌ凝着性・低熱膨張化に寄
与する元素であるが、同時に陽極酸化処理性を悪化させ
る元素でもあるので、含有量を調整する必要がある。即
ち、Ｓｉ含有量が１２％未満では、初晶αデンドライト
が生成・成長して共晶Ｓｉの凝集部分を生じ陽極酸化処
理被膜の平滑度が悪化するため、Ｓｉ含有量は１２重量
％以上とするのが好ましい。また、Ｓｉ含有量が１５重
量％を超えると、粗大な初晶Ｓｉが晶出し陽極酸化処理
被膜の平滑度が悪化するとともに、合金の液相線温度の
上昇による溶解、鋳造性の悪化及び粗大な初晶Ｓｉによ
る機械化工性の悪化を生じるため、１５重量％以下とす
るのが好ましい。
【００１０】上述のＡｌ−Ｓｉ合金系鋳造材は、Ａｌ及
びＳｉ以外に、Ｎａ、Ｓｒ若しくはＳｂ又はこれらの任
意の混合物による改質材を含有することができる。ここ
で、Ｎａは共晶Ｓｉの改良・粗大な初晶Ｓｉの晶出抑制
に有効な元素である。しかしながら、０．００１重量％
未満ではその効果が無く、０．０２重量％を超えて含有
させるとオーバーモディフィケーションとなり共晶Ｓｉ
の粗大化を生じるため、Ｎａの含有量としては、０．０
０１〜０．２重量％とするのが好ましい。
びＳｉ以外に、Ｎａ、Ｓｒ若しくはＳｂ又はこれらの任
意の混合物による改質材を含有することができる。ここ
で、Ｎａは共晶Ｓｉの改良・粗大な初晶Ｓｉの晶出抑制
に有効な元素である。しかしながら、０．００１重量％
未満ではその効果が無く、０．０２重量％を超えて含有
させるとオーバーモディフィケーションとなり共晶Ｓｉ
の粗大化を生じるため、Ｎａの含有量としては、０．０
０１〜０．２重量％とするのが好ましい。
【００１１】次に、ＳｒはＮａ同様に共晶Ｓｉの改良・
粗大な初晶Ｓｉの晶出抑制に有効な元素である。しか
し、０．００５重量％未満ではその効果が無く、０．０
５重量％を超えて添加すると、Ａｌ−Ｓｉ−Ｓｒ系の化
合物が晶出して機械的特性が悪化するため、Ｓｒの含有
量としては、０．００５〜０．０５重量％とするのが好
ましい。また、Ｓｂも共晶Ｓｉの改良・粗大な初晶Ｓｉ
の晶出抑制に有効な元素であるが、０．０５重量％未満
ではその効果が無く、０．２重量％を超えて添加すると
Ｓｂを含む化合物が晶出して機械的特性が悪化するた
め、Ｓｂの含有量としては、０．０５〜０．２重量％と
するのが好ましい。
粗大な初晶Ｓｉの晶出抑制に有効な元素である。しか
し、０．００５重量％未満ではその効果が無く、０．０
５重量％を超えて添加すると、Ａｌ−Ｓｉ−Ｓｒ系の化
合物が晶出して機械的特性が悪化するため、Ｓｒの含有
量としては、０．００５〜０．０５重量％とするのが好
ましい。また、Ｓｂも共晶Ｓｉの改良・粗大な初晶Ｓｉ
の晶出抑制に有効な元素であるが、０．０５重量％未満
ではその効果が無く、０．２重量％を超えて添加すると
Ｓｂを含む化合物が晶出して機械的特性が悪化するた
め、Ｓｂの含有量としては、０．０５〜０．２重量％と
するのが好ましい。
【００１２】なお、上述の如く、本発明の内燃機関用ピ
ストンは、上記鋳造材で構成されたピストン本体の外周
部に設けたトップリング溝部が陽極酸化処理被膜で被覆
されているが、これ以外にもセカンドリング溝部やオイ
ルリング溝部、更には所定形状のピストン本体全体を陽
極酸化処理膜で被覆することが可能である。但し、トッ
プリング溝部が陽極酸化処理膜で被覆されていれば十分
である。また、陽極酸化処理被膜の表面粗さは、１．５
μｍＲａ以下に制御するのが好ましい。表面粗さが１．
５μｍＲａを超えると、ブローバイ流量が増大して内燃
機関の燃費が低下するので好ましくない。
ストンは、上記鋳造材で構成されたピストン本体の外周
部に設けたトップリング溝部が陽極酸化処理被膜で被覆
されているが、これ以外にもセカンドリング溝部やオイ
ルリング溝部、更には所定形状のピストン本体全体を陽
極酸化処理膜で被覆することが可能である。但し、トッ
プリング溝部が陽極酸化処理膜で被覆されていれば十分
である。また、陽極酸化処理被膜の表面粗さは、１．５
μｍＲａ以下に制御するのが好ましい。表面粗さが１．
５μｍＲａを超えると、ブローバイ流量が増大して内燃
機関の燃費が低下するので好ましくない。
【００１３】
【実施例】以下、本発明を、図面を参照しながら実施例
及び比較例により更に詳細に説明する。図１は、本発明
のピストンの一実施例を示す側面図である。同図におい
て、ピストン本体１は、表１に示す実施例１〜１５の成
分組成を有するＡｌ−Ｓｉ系合金より形成されている。
そのピストン本体１の側面外周部２には、混合気及び燃
料ガスがピストンとシリンダブロックのシリンダ壁面と
の間から吹き抜けることを防止するためのコンプレッシ
ョンリング装着用のトップリング溝３及びセカンドリン
グ溝４と、余分のオイルを掻き落とすためのオイルリン
グ装着用のリング溝５が形成されている。これら溝部の
うち、図２に示す如く、少なくともトップリング溝３で
は、ピストン本体１中に微細なＳｉ粒子６が均一に分散
しており、更にその表面には陽極酸化処理層７が形成さ
れている。
及び比較例により更に詳細に説明する。図１は、本発明
のピストンの一実施例を示す側面図である。同図におい
て、ピストン本体１は、表１に示す実施例１〜１５の成
分組成を有するＡｌ−Ｓｉ系合金より形成されている。
そのピストン本体１の側面外周部２には、混合気及び燃
料ガスがピストンとシリンダブロックのシリンダ壁面と
の間から吹き抜けることを防止するためのコンプレッシ
ョンリング装着用のトップリング溝３及びセカンドリン
グ溝４と、余分のオイルを掻き落とすためのオイルリン
グ装着用のリング溝５が形成されている。これら溝部の
うち、図２に示す如く、少なくともトップリング溝３で
は、ピストン本体１中に微細なＳｉ粒子６が均一に分散
しており、更にその表面には陽極酸化処理層７が形成さ
れている。
【００１４】
【表１】
【００１５】（実施例１〜１５、比較例１〜６）図１に
示すピストンを次にようにして作製した。まず、金型重
力鋳造の鋳型内に表１に示す各例の成分組成のＡｌ−Ｓ
ｉ系合金溶湯を注湯し、凝固させることによりピストン
の鋳造粗材を得た。次いで、得られたピストン粗材の初
晶Ｓｉ粒径及び共晶Ｓｉ粒径を実施例と比較例とで対比
するため、トップリング溝相当部を顕微鏡観察し、円相
当径を画像解析装置により測定し、得られた結果を表２
に示す。なお、この時の測定倍率は２００倍であり、視
野数はｎ＝１０である。表２に示す通り、本発明に属す
る実施例１〜１５のピストン粗材では、Ｓｉを１２〜１
５％に制御した効果とＮａ、Ｓｒ、Ｓｂ添加の効果によ
り、比較例と比べ均一に分散した１０μｍ以下の初晶Ｓ
ｉ及び共晶Ｓｉからピストン本体が構成されていること
が確認された。
示すピストンを次にようにして作製した。まず、金型重
力鋳造の鋳型内に表１に示す各例の成分組成のＡｌ−Ｓ
ｉ系合金溶湯を注湯し、凝固させることによりピストン
の鋳造粗材を得た。次いで、得られたピストン粗材の初
晶Ｓｉ粒径及び共晶Ｓｉ粒径を実施例と比較例とで対比
するため、トップリング溝相当部を顕微鏡観察し、円相
当径を画像解析装置により測定し、得られた結果を表２
に示す。なお、この時の測定倍率は２００倍であり、視
野数はｎ＝１０である。表２に示す通り、本発明に属す
る実施例１〜１５のピストン粗材では、Ｓｉを１２〜１
５％に制御した効果とＮａ、Ｓｒ、Ｓｂ添加の効果によ
り、比較例と比べ均一に分散した１０μｍ以下の初晶Ｓ
ｉ及び共晶Ｓｉからピストン本体が構成されていること
が確認された。
【００１６】次に、その鋳物粗材をＴ６処理（溶体化：
７８３Ｋ×２時間→温水（３５０Ｋ）焼入れした後、４
７３Ｋ×６時間の焼き戻し）により熱処理した後、所定
の寸法に機械加工を行い、リング溝３、４、５も同時に
形成した。その際、トップリング溝３の加工は表面の粗
さが０．２５μｍＲａ程度となるように仕上げた。しか
る後、トップリング溝３に、硫酸浴を用いて電流密度
２．５Ａ／ｄｍ2、処理時間３０分の条件で陽極酸化処
理を施し、厚さ２０μｍ、硬さ約４００Ｈｖの陽極酸化
処理層７を形成し、各例のピストンを製造した。陽極酸
化処理後、なんらの加工も施さず、陽極酸化処理のまま
のトップリング溝の表面粗さを測定した結果を表２に併
記した。表２に示すように、本発明に属する実施例１〜
１５のピストンにおいては、１０μｍ以下の初晶Ｓｉ及
び共晶Ｓｉが均一に分散した鋳造材組織を有しているた
め、トップリング溝３（陽極酸化処理層７）の表面粗さ
が１．５μｍ以下と、比較例１〜６に比べ平滑に形成さ
れていることが解る。
７８３Ｋ×２時間→温水（３５０Ｋ）焼入れした後、４
７３Ｋ×６時間の焼き戻し）により熱処理した後、所定
の寸法に機械加工を行い、リング溝３、４、５も同時に
形成した。その際、トップリング溝３の加工は表面の粗
さが０．２５μｍＲａ程度となるように仕上げた。しか
る後、トップリング溝３に、硫酸浴を用いて電流密度
２．５Ａ／ｄｍ2、処理時間３０分の条件で陽極酸化処
理を施し、厚さ２０μｍ、硬さ約４００Ｈｖの陽極酸化
処理層７を形成し、各例のピストンを製造した。陽極酸
化処理後、なんらの加工も施さず、陽極酸化処理のまま
のトップリング溝の表面粗さを測定した結果を表２に併
記した。表２に示すように、本発明に属する実施例１〜
１５のピストンにおいては、１０μｍ以下の初晶Ｓｉ及
び共晶Ｓｉが均一に分散した鋳造材組織を有しているた
め、トップリング溝３（陽極酸化処理層７）の表面粗さ
が１．５μｍ以下と、比較例１〜６に比べ平滑に形成さ
れていることが解る。
【００１７】（性能評価）上述の如くして得られた各例
のピストンを用いて、表３に示す条件にてエンジン実機
でのブローバイ流量の測定実験を行った。測定結果を図
３に示す。図３に示すブローバイ流量は、エンジンの運
転開始から３０時間までのブローバイ流量の測定値の平
均値として示した。図３に示すように、本発明に属する
実施例１〜１５のピストンにおいては、トップリング溝
に施された陽極酸化処理層が平滑であるため、トップリ
ングとピストンのトップリングリング溝上面及び下面の
間を吹き抜ける混合気及び燃焼ガスの量が減少するた
め、比較例１〜６のピストンに比し、エンジン実働時の
ブローバイ流量が低減されていることが確認された。
のピストンを用いて、表３に示す条件にてエンジン実機
でのブローバイ流量の測定実験を行った。測定結果を図
３に示す。図３に示すブローバイ流量は、エンジンの運
転開始から３０時間までのブローバイ流量の測定値の平
均値として示した。図３に示すように、本発明に属する
実施例１〜１５のピストンにおいては、トップリング溝
に施された陽極酸化処理層が平滑であるため、トップリ
ングとピストンのトップリングリング溝上面及び下面の
間を吹き抜ける混合気及び燃焼ガスの量が減少するた
め、比較例１〜６のピストンに比し、エンジン実働時の
ブローバイ流量が低減されていることが確認された。
【００１８】
【表２】
【００１９】
【表３】
【００２０】以上、本発明を実施例により説明したが、
本発明はこれら実施例に限定されるものではなく、本発
明の要旨の範囲内において種々の変形が可能である。例
えば、本発明のピストンは、自動車エンジンのみならず
他の内燃機関にも適用できる。
本発明はこれら実施例に限定されるものではなく、本発
明の要旨の範囲内において種々の変形が可能である。例
えば、本発明のピストンは、自動車エンジンのみならず
他の内燃機関にも適用できる。
【００２１】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ピストン本体を構成するＡｌ−Ｓｉ合金系鋳造材に晶出
している初晶Ｓｉ及び共晶Ｓｉの粒径を所定の値に制御
することとしたため、陽極酸化処理を施したままでトッ
プリング溝が平滑であり、エンジン実働時のブローバイ
流量を低減し、エンジンの燃費向上及び排気ガスの浄化
を実現し得るアルミニウム合金製内燃機関用ピストン及
びその製造方法を提供することができる。即ち、本発明
の内燃機関溶ピストンは、Ｓｉ及び改質材の含有量を適
切に制御したことにより、初晶Ｓｉ及び共晶Ｓｉがピス
トン母材中に均一且つ微細に分散しており、トップリン
グ溝部に施した陽極酸化処理被膜の表面の平滑度に優れ
る。このため、エンジン実働時にトップリングとピスト
ントップリング溝上面及び下面の間を吹き抜ける混合気
及び燃焼ガスの量を低減することが可能であり、エンジ
ンの燃費向上及び排気ガスの浄化に非常な効果をもたら
すものである。
ピストン本体を構成するＡｌ−Ｓｉ合金系鋳造材に晶出
している初晶Ｓｉ及び共晶Ｓｉの粒径を所定の値に制御
することとしたため、陽極酸化処理を施したままでトッ
プリング溝が平滑であり、エンジン実働時のブローバイ
流量を低減し、エンジンの燃費向上及び排気ガスの浄化
を実現し得るアルミニウム合金製内燃機関用ピストン及
びその製造方法を提供することができる。即ち、本発明
の内燃機関溶ピストンは、Ｓｉ及び改質材の含有量を適
切に制御したことにより、初晶Ｓｉ及び共晶Ｓｉがピス
トン母材中に均一且つ微細に分散しており、トップリン
グ溝部に施した陽極酸化処理被膜の表面の平滑度に優れ
る。このため、エンジン実働時にトップリングとピスト
ントップリング溝上面及び下面の間を吹き抜ける混合気
及び燃焼ガスの量を低減することが可能であり、エンジ
ンの燃費向上及び排気ガスの浄化に非常な効果をもたら
すものである。
【図１】本発明の内燃機関用ピストンの一実施例を示す
側面図である。
側面図である。
【図２】図１のピストンのトップリング溝近傍を拡大し
て示す部分拡大断面図である。
て示す部分拡大断面図である。
【図３】エンジン実働時のブローバイ流量測定結果を示
す図である。
す図である。
１・・・ピストン母材、２・・・ピストン側面外周部、３・・・
トップリング溝、４・・・セカンドリング溝、５・・・オイル
リング溝、６・・・Ｓｉ粒子、７・・・陽極酸化処理層
トップリング溝、４・・・セカンドリング溝、５・・・オイル
リング溝、６・・・Ｓｉ粒子、７・・・陽極酸化処理層
Claims (6)
- 【請求項１】 アルミニウム合金製の内燃機関用ピスト
ンにおいて、 ピストン本体が、Ａｌ−Ｓｉ合金系鋳造材から成り、こ
の鋳造材中に晶出している初晶Ｓｉ及び共晶Ｓｉの粒径
が１０μｍ以下であり、 上記ピストン本体の外周部に配設されたトップリング溝
部が、陽極酸化処理被膜を有する、ことを特徴とするア
ルミニウム合金製内燃機関用ピストン。 - 【請求項２】 上記陽極酸化被膜の表面粗さが１．５μ
ｍＲａ以下であることを特徴とする請求項１記載のアル
ミニウム合金製内燃機関用ピストン。 - 【請求項３】 上記Ａｌ−Ｓｉ合金系鋳造材が、Ｎａ、
Ｓｒ及びＳｂより成る群から選ばれた１種又は２種以上
のものを含有することを特徴とする請求項１又は２記載
のアルミニウム合金製内燃機関用ピストン。 - 【請求項４】 Ｓｉの含有量が１２〜１５重量％、Ｎａ
の含有量が０．００１〜０．０２０重量％、Ｓｒの含有
量が０．００５〜０．０５重量％、Ｓｂの含有量が０．
０５〜０．２０重量％であることを特徴とする請求項３
記載のアルミニウム合金製内燃機関用ピストン。 - 【請求項５】 アルミニウム合金製の内燃機関用ピスト
ンを製造するに当たり、 Ａｌ−Ｓｉ系合金に、Ｎａ、Ｓｒ及びＳｂより成る群か
ら選ばれた１種又は２種以上の改質材を添加して鋳造を
行うことにより、外周部にトップリング溝部を備えたピ
ストン本体を作製し、 次いで、このトップリング溝部に陽極酸化処理を施す、
ことを特徴とするアルミニウム合金製内燃機関用ピスト
ンの製造方法。 - 【請求項６】 Ｓｉの含有量が１２〜１５重量％、Ｎａ
の添加量が０．００１〜０．０２０重量％、Ｓｒの添加
量が０．００５〜０．０５重量％、Ｓｂの添加量が０．
０５〜０．２０重量％であることを特徴とする請求項５
記載のアルミニウム合金製内燃機関用ピストンの製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34507095A JPH09159022A (ja) | 1995-12-08 | 1995-12-08 | 内燃機関用ピストン及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34507095A JPH09159022A (ja) | 1995-12-08 | 1995-12-08 | 内燃機関用ピストン及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09159022A true JPH09159022A (ja) | 1997-06-17 |
Family
ID=18374087
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP34507095A Pending JPH09159022A (ja) | 1995-12-08 | 1995-12-08 | 内燃機関用ピストン及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09159022A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016216763A (ja) * | 2015-05-15 | 2016-12-22 | 株式会社豊田中央研究所 | 被覆部材およびその製造方法 |
| JP2020204287A (ja) * | 2019-06-17 | 2020-12-24 | スズキ株式会社 | 内燃機関用ピストン |
| WO2022058166A1 (de) * | 2020-09-17 | 2022-03-24 | Federal-Mogul Nürnberg GmbH | Aluminiumlegierung, verfahren zur herstellung eines motorbauteils und motorbauteil |
| EP3992333A1 (en) | 2020-10-29 | 2022-05-04 | Suzuki Motor Corporation | Piston for internal combustion engine and manufacturing method for the same |
-
1995
- 1995-12-08 JP JP34507095A patent/JPH09159022A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016216763A (ja) * | 2015-05-15 | 2016-12-22 | 株式会社豊田中央研究所 | 被覆部材およびその製造方法 |
| JP2020204287A (ja) * | 2019-06-17 | 2020-12-24 | スズキ株式会社 | 内燃機関用ピストン |
| WO2022058166A1 (de) * | 2020-09-17 | 2022-03-24 | Federal-Mogul Nürnberg GmbH | Aluminiumlegierung, verfahren zur herstellung eines motorbauteils und motorbauteil |
| EP3992333A1 (en) | 2020-10-29 | 2022-05-04 | Suzuki Motor Corporation | Piston for internal combustion engine and manufacturing method for the same |
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