JPH09170436A - 遮熱燃焼室付きピストンの構造 - Google Patents
遮熱燃焼室付きピストンの構造Info
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- JPH09170436A JPH09170436A JP7348570A JP34857095A JPH09170436A JP H09170436 A JPH09170436 A JP H09170436A JP 7348570 A JP7348570 A JP 7348570A JP 34857095 A JP34857095 A JP 34857095A JP H09170436 A JPH09170436 A JP H09170436A
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- F02B23/02—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with compression ignition
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- F02B23/0633—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 being almost completely enclosed in the piston, i.e. having a small inlet in comparison to its volume
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- 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
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- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明は、燃焼室構造体をピストン本体に温
度差による熱膨張によって強固に固定する遮熱燃焼室付
きピストンの構造を提供する。 【解決手段】 この遮熱燃焼室付きピストンの構造は、
下部外周につば部６を一体に設けた燃焼室２を構成する
耐熱材から成る燃焼室構造体３をピストン本体１に鋳込
みによって固定する。遮熱プレート１０は、つば部６の
外周からピストン頂面１７に向かって延びるように、ピ
ストン本体１に鋳込まれている。燃焼室構造体３は、上
部中央に位置するノズル挿入孔７とノズル挿入孔７の周
囲に隔置して放射状に延びる連絡孔９を備えている。
度差による熱膨張によって強固に固定する遮熱燃焼室付
きピストンの構造を提供する。 【解決手段】 この遮熱燃焼室付きピストンの構造は、
下部外周につば部６を一体に設けた燃焼室２を構成する
耐熱材から成る燃焼室構造体３をピストン本体１に鋳込
みによって固定する。遮熱プレート１０は、つば部６の
外周からピストン頂面１７に向かって延びるように、ピ
ストン本体１に鋳込まれている。燃焼室構造体３は、上
部中央に位置するノズル挿入孔７とノズル挿入孔７の周
囲に隔置して放射状に延びる連絡孔９を備えている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、ピストン本体に遮熱
構造の燃焼室を設けた遮熱燃焼室付きピストンの構造に
関する。
構造の燃焼室を設けた遮熱燃焼室付きピストンの構造に
関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、ディーゼルエンジンのピストンと
して、実開昭５０−７３７０４号公報に開示されたもの
がある。該ディーゼルエンジンのピストンは、上面に燃
焼室を形成した焼金をピストンとの接触面を少なくして
ピストンの頂部に埋め込み嵌合したものである。
して、実開昭５０−７３７０４号公報に開示されたもの
がある。該ディーゼルエンジンのピストンは、上面に燃
焼室を形成した焼金をピストンとの接触面を少なくして
ピストンの頂部に埋め込み嵌合したものである。
【０００３】また、本出願人に係る出願である特願平６
−２２４００９号には、燃焼室を持つピストンの構造が
開示されている。該燃焼室を持つピストンの構造は、燃
焼室構造体に形成される燃焼室の遮熱度をアップし、金
属製のピストン本体と耐熱材製の燃焼室構造体との熱膨
張差をピストン本体とほぼ同種材の取付リングによって
吸収して燃焼室構造体とピストン本体とをガタ付きなく
固定するものである。上記ピストンの構造は、キャビテ
ィを有する金属材から成るピストン本体、キャビティに
遮熱空気層を介して耐熱高温高強度材から成る燃焼室構
造体が配置され、燃焼室構造体には、ピストンのほぼ中
央に副室が形成され、ノズル挿入孔と連絡孔とが形成さ
れている。ピストン本体とほぼ同種材から成る取付リン
グがピストン本体に溶着して取付リングによって燃焼室
構造体がピストン本体のキャビティに押圧して固定され
ている。
−２２４００９号には、燃焼室を持つピストンの構造が
開示されている。該燃焼室を持つピストンの構造は、燃
焼室構造体に形成される燃焼室の遮熱度をアップし、金
属製のピストン本体と耐熱材製の燃焼室構造体との熱膨
張差をピストン本体とほぼ同種材の取付リングによって
吸収して燃焼室構造体とピストン本体とをガタ付きなく
固定するものである。上記ピストンの構造は、キャビテ
ィを有する金属材から成るピストン本体、キャビティに
遮熱空気層を介して耐熱高温高強度材から成る燃焼室構
造体が配置され、燃焼室構造体には、ピストンのほぼ中
央に副室が形成され、ノズル挿入孔と連絡孔とが形成さ
れている。ピストン本体とほぼ同種材から成る取付リン
グがピストン本体に溶着して取付リングによって燃焼室
構造体がピストン本体のキャビティに押圧して固定され
ている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】一般に、副室での燃焼
温度は高温であるため、ＮＯX の生成を低減する対策と
しては、燃料リッチで燃焼させることが効果的である。
また、燃焼温度が高温である時、燃料リッチで燃焼させ
るには、エンジン構造のタイプとしては副室式エンジン
で対応することが有効である。エンジンを副室式燃焼室
に構成した場合に、副室式燃焼室の燃焼スピードを直接
噴射式燃焼室の燃焼スピードと同程度まで速くするに
は、副室と主室とを連通する連通孔の通路断面積を拡大
することが必要である。また、渦流室式エンジンは、渦
流室内に形成される渦流の方向と噴射ノズルからの噴霧
の方向及び噴射ノズルからの燃料の噴射時期が適合しな
いと、ＮＯX 、スモーク等の発生が増大するという問題
がある。渦流室式エンジンでは、副室と主室とを連通す
る連絡口が小さいので、該連絡口による絞り損失が発生
し、エンジン出力を低減する原因になる。一般に、主室
と副室とを連通する連絡口は、シリンダの外周部に設け
られているので、噴流の到達しなければならない距離が
長くなり、主室での空気との混合が不十分になり、Ｈ
Ｃ、スモークの発生原因になる。
温度は高温であるため、ＮＯX の生成を低減する対策と
しては、燃料リッチで燃焼させることが効果的である。
また、燃焼温度が高温である時、燃料リッチで燃焼させ
るには、エンジン構造のタイプとしては副室式エンジン
で対応することが有効である。エンジンを副室式燃焼室
に構成した場合に、副室式燃焼室の燃焼スピードを直接
噴射式燃焼室の燃焼スピードと同程度まで速くするに
は、副室と主室とを連通する連通孔の通路断面積を拡大
することが必要である。また、渦流室式エンジンは、渦
流室内に形成される渦流の方向と噴射ノズルからの噴霧
の方向及び噴射ノズルからの燃料の噴射時期が適合しな
いと、ＮＯX 、スモーク等の発生が増大するという問題
がある。渦流室式エンジンでは、副室と主室とを連通す
る連絡口が小さいので、該連絡口による絞り損失が発生
し、エンジン出力を低減する原因になる。一般に、主室
と副室とを連通する連絡口は、シリンダの外周部に設け
られているので、噴流の到達しなければならない距離が
長くなり、主室での空気との混合が不十分になり、Ｈ
Ｃ、スモークの発生原因になる。
【０００５】上記の問題点を解決するため、副室式エン
ジンにおいて、副室をシリンダ中心に設け、シリンダ側
の主室と副室とを連通する連絡孔を複数個設け、副室か
ら連絡孔を通じて主室へ噴出するエネルギーを低減する
ことなく、連絡孔の全体の通路断面積を大きくして連絡
孔による絞り損失を低減することが考えられる。しかし
ながら、副室をシリンダヘッドのシリンダのほぼ中央部
に形成すると、吸排気ポートの形成する領域が小さくな
るという問題がある。この点を解決するため、副室式エ
ンジンにおいて、ピストンに副室を構成することが考え
られる。
ジンにおいて、副室をシリンダ中心に設け、シリンダ側
の主室と副室とを連通する連絡孔を複数個設け、副室か
ら連絡孔を通じて主室へ噴出するエネルギーを低減する
ことなく、連絡孔の全体の通路断面積を大きくして連絡
孔による絞り損失を低減することが考えられる。しかし
ながら、副室をシリンダヘッドのシリンダのほぼ中央部
に形成すると、吸排気ポートの形成する領域が小さくな
るという問題がある。この点を解決するため、副室式エ
ンジンにおいて、ピストンに副室を構成することが考え
られる。
【０００６】そこで、ピストンに副室を形成した場合に
は、副室からの熱エネルギーの放熱が問題になるから、
遮熱型副室式エンジンが考えられる。ピストン本体に燃
焼室構造体を如何に強固に且つ燃焼室構造体に形成した
燃焼室からの熱エネルギーの熱放散を低減させる状態で
固定するかの問題がある。また、エンジン運転時には、
燃焼室構造体とピストン本体との温度差に伴って熱膨張
差が発生し、その熱膨張差によって燃焼室構造体のピス
トン本体に対するガタが発生する。従って、エンジン運
転時に燃焼室構造体とピストン本体との間のガタの発生
を如何にして低減するかの課題がある。
は、副室からの熱エネルギーの放熱が問題になるから、
遮熱型副室式エンジンが考えられる。ピストン本体に燃
焼室構造体を如何に強固に且つ燃焼室構造体に形成した
燃焼室からの熱エネルギーの熱放散を低減させる状態で
固定するかの問題がある。また、エンジン運転時には、
燃焼室構造体とピストン本体との温度差に伴って熱膨張
差が発生し、その熱膨張差によって燃焼室構造体のピス
トン本体に対するガタが発生する。従って、エンジン運
転時に燃焼室構造体とピストン本体との間のガタの発生
を如何にして低減するかの課題がある。
【０００７】しかしながら、例えば、図５に示すよう
に、遮熱燃焼室付きピストンの構造において、ピストン
本体１に形成したキャビティ８内に遮熱材１２や遮熱空
気層１４，１６を介在させて燃焼室構造体３を配置し、
燃焼室構造体３の下部周囲に設けたつば部６をピストン
本体１内に埋め込む状態で燃焼室構造体３をピストン本
体１に固定した場合に、燃焼室構造体３の周囲における
ピストン本体１の温度分布は外周に向かうに従って且つ
ピストン頂面から離れるに従って急速に温度低下してい
る。従って、燃焼室構造体３の周囲近傍のピストン本体
１のピストン頂部の温度が２８０℃であても、燃焼室構
造体３のつば部６の上面側のピストン本体１の温度が２
４０℃程度にまで低下し、そのため、つば部６の下面側
のピストン本体１の温度が２００℃程度であるので、つ
ば部６の上下側での温度差が小さくなる。そのため、ピ
ストン本体１と燃焼室構造体３のつば部６の上下面との
間の熱膨張差が小さく、両者間には温度差による熱膨張
量の差異が小さくなり、エンジン運転時に発生するつば
部６のピストン本体１に対するガタが発生する。
に、遮熱燃焼室付きピストンの構造において、ピストン
本体１に形成したキャビティ８内に遮熱材１２や遮熱空
気層１４，１６を介在させて燃焼室構造体３を配置し、
燃焼室構造体３の下部周囲に設けたつば部６をピストン
本体１内に埋め込む状態で燃焼室構造体３をピストン本
体１に固定した場合に、燃焼室構造体３の周囲における
ピストン本体１の温度分布は外周に向かうに従って且つ
ピストン頂面から離れるに従って急速に温度低下してい
る。従って、燃焼室構造体３の周囲近傍のピストン本体
１のピストン頂部の温度が２８０℃であても、燃焼室構
造体３のつば部６の上面側のピストン本体１の温度が２
４０℃程度にまで低下し、そのため、つば部６の下面側
のピストン本体１の温度が２００℃程度であるので、つ
ば部６の上下側での温度差が小さくなる。そのため、ピ
ストン本体１と燃焼室構造体３のつば部６の上下面との
間の熱膨張差が小さく、両者間には温度差による熱膨張
量の差異が小さくなり、エンジン運転時に発生するつば
部６のピストン本体１に対するガタが発生する。
【０００８】
【課題を解決するための手段】この発明の目的は、上記
の課題を解決することであり、燃焼室をピストン側に形
成してシリンダヘッドをシンプルな構造にし、吸排気ポ
ートを大きく形成したり、吸排気ポートをそれぞれ複数
個形成することを可能にし、特に、ピストン本体に燃焼
室を構成する燃焼室構造体と温度堰を構成する遮熱プレ
ートを鋳込みによって固定し、燃焼室構造体の周囲に遮
熱プレートで温度堰を形成して燃焼室を遮熱造体に形成
した遮熱燃焼室付きピストンの構造を提供することであ
る。
の課題を解決することであり、燃焼室をピストン側に形
成してシリンダヘッドをシンプルな構造にし、吸排気ポ
ートを大きく形成したり、吸排気ポートをそれぞれ複数
個形成することを可能にし、特に、ピストン本体に燃焼
室を構成する燃焼室構造体と温度堰を構成する遮熱プレ
ートを鋳込みによって固定し、燃焼室構造体の周囲に遮
熱プレートで温度堰を形成して燃焼室を遮熱造体に形成
した遮熱燃焼室付きピストンの構造を提供することであ
る。
【０００９】この発明は、下部外周につば部を一体に設
けた燃焼室を構成する耐熱材から成る燃焼室構造体、前
記つば部の外周からピストン頂面に向かって延びる遮熱
プレート、及び前記燃焼室構造体が遮熱層を介してピス
トンのほぼ中央部に位置すると共に前記遮熱プレートが
前記燃焼室構造体の外周から隔置して位置するように鋳
込んで形成した金属材から成るピストン本体、から成る
遮熱燃焼室付きピストンの構造に関する。また、この遮
熱燃焼室付きピストンの構造において、前記燃焼室構造
体は頂部中央に位置するノズル挿入孔と前記ノズル挿入
孔の周囲に隔置して放射状に延びる連絡孔を備えている
ものである。
けた燃焼室を構成する耐熱材から成る燃焼室構造体、前
記つば部の外周からピストン頂面に向かって延びる遮熱
プレート、及び前記燃焼室構造体が遮熱層を介してピス
トンのほぼ中央部に位置すると共に前記遮熱プレートが
前記燃焼室構造体の外周から隔置して位置するように鋳
込んで形成した金属材から成るピストン本体、から成る
遮熱燃焼室付きピストンの構造に関する。また、この遮
熱燃焼室付きピストンの構造において、前記燃焼室構造
体は頂部中央に位置するノズル挿入孔と前記ノズル挿入
孔の周囲に隔置して放射状に延びる連絡孔を備えている
ものである。
【００１０】また、前記遮熱プレートはプレート部材と
前記プレート部材の周囲の空気層又は遮熱材から構成す
ることができる。前記遮熱プレートは、前記前記プレー
ト部材に中子用塩、鋳砂、耐熱繊維等の低強度の遮熱材
をコーティングし、前記遮熱プレートは鋳込みによって
前記ピストン本体内に封入することができる。
前記プレート部材の周囲の空気層又は遮熱材から構成す
ることができる。前記遮熱プレートは、前記前記プレー
ト部材に中子用塩、鋳砂、耐熱繊維等の低強度の遮熱材
をコーティングし、前記遮熱プレートは鋳込みによって
前記ピストン本体内に封入することができる。
【００１１】或いは、前記遮熱プレートはプレート状に
形成された中子用塩、鋳砂、耐熱繊維等の低強度の遮熱
部材から構成でき、前記遮熱部材は鋳込みによって前記
ピストン本体内に封入することができる。
形成された中子用塩、鋳砂、耐熱繊維等の低強度の遮熱
部材から構成でき、前記遮熱部材は鋳込みによって前記
ピストン本体内に封入することができる。
【００１２】また、前記つば部の両面に、遮熱リングか
ら成る前記遮熱層を配置すると、燃焼室の遮熱度をアッ
プできると共に、前記つば部の上下側での温度差を大き
くし、温度差による熱膨張によってガタを低減する効果
が大きくなる。更に、前記燃焼室構造体のピストン頂部
の外周と前記ピストン本体のキャビティとの間の隙間
に、遮熱ガスケットを配置することによって、ガス流動
による遮熱度の低減が無く、遮熱度をアップできる。
ら成る前記遮熱層を配置すると、燃焼室の遮熱度をアッ
プできると共に、前記つば部の上下側での温度差を大き
くし、温度差による熱膨張によってガタを低減する効果
が大きくなる。更に、前記燃焼室構造体のピストン頂部
の外周と前記ピストン本体のキャビティとの間の隙間
に、遮熱ガスケットを配置することによって、ガス流動
による遮熱度の低減が無く、遮熱度をアップできる。
【００１３】この発明による遮熱燃焼室付きピストンの
構造は、上記のように構成され、燃焼室構造体の周囲に
配置された前記遮熱プレートによって前記燃焼室構造体
の周囲を運転時に高温に維持し、該高温度状態で発生す
る前記燃焼室構造体の周囲の部分の前記ピストン本体の
熱膨張量によって前記つば部と前記ピストン本体との間
のガタ、隙間等の発生を防止し、前記燃焼室構造体を前
記ピストン本体に強固に固定することができる。即ち、
前記遮熱プレートを前記ピストン本体内に埋め込むこと
によって、前記燃焼室構造体の近傍の前記ピストン本体
のピストン頂面部分の温度と前記つば部の上方近傍の部
分の温度をほぼ同等に維持してその外周部分の温度より
高く維持し、その温度差によるその部分の熱膨張量を大
きくしてつば部を押圧し、前記つば部のガタの発生を防
止する。
構造は、上記のように構成され、燃焼室構造体の周囲に
配置された前記遮熱プレートによって前記燃焼室構造体
の周囲を運転時に高温に維持し、該高温度状態で発生す
る前記燃焼室構造体の周囲の部分の前記ピストン本体の
熱膨張量によって前記つば部と前記ピストン本体との間
のガタ、隙間等の発生を防止し、前記燃焼室構造体を前
記ピストン本体に強固に固定することができる。即ち、
前記遮熱プレートを前記ピストン本体内に埋め込むこと
によって、前記燃焼室構造体の近傍の前記ピストン本体
のピストン頂面部分の温度と前記つば部の上方近傍の部
分の温度をほぼ同等に維持してその外周部分の温度より
高く維持し、その温度差によるその部分の熱膨張量を大
きくしてつば部を押圧し、前記つば部のガタの発生を防
止する。
【００１４】更に、この遮熱燃焼室付きピストンの構造
は、前記燃焼室構造体と前記ピストン本体との境界面に
前記遮熱空気層が存在するので、前記燃焼室から前記ピ
ストン本体への熱放散が防止され、熱効率を向上でき
る。また、前記燃焼室がピストンのほぼ中央に位置する
ため、連絡孔からの噴流の到達距離が短く、燃焼時間が
短くなって性能が向上し、前記燃焼室からの噴流の到達
距離が短くて済み、前記連絡孔の通路面積を大きく形成
でき、絞り損失を低減でき効率を向上できる。
は、前記燃焼室構造体と前記ピストン本体との境界面に
前記遮熱空気層が存在するので、前記燃焼室から前記ピ
ストン本体への熱放散が防止され、熱効率を向上でき
る。また、前記燃焼室がピストンのほぼ中央に位置する
ため、連絡孔からの噴流の到達距離が短く、燃焼時間が
短くなって性能が向上し、前記燃焼室からの噴流の到達
距離が短くて済み、前記連絡孔の通路面積を大きく形成
でき、絞り損失を低減でき効率を向上できる。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、この発明
による遮熱燃焼室付きピストンの構造の実施例を説明す
る。図１はこの発明による遮熱燃焼室付きピストンの構
造の一実施例を示す断面図、及び図２は図１の符号Ａ部
分の拡大図であってピストン運転時の温度分布を示す説
明図である。以下、各図において、部品に付した符号は
同一部品には同一符号を付している。
による遮熱燃焼室付きピストンの構造の実施例を説明す
る。図１はこの発明による遮熱燃焼室付きピストンの構
造の一実施例を示す断面図、及び図２は図１の符号Ａ部
分の拡大図であってピストン運転時の温度分布を示す説
明図である。以下、各図において、部品に付した符号は
同一部品には同一符号を付している。
【００１６】この遮熱燃焼室付きピストンの構造は、図
示していないが、例えば、鋳鉄、アルミニウム合金等の
金属材料から成るシリンダを構成するシリンダブロッ
ク、該シリンダブロックにガスケットを介在して固定さ
れたアルミニウム合金等の金属材料から成るシリンダヘ
ッドを有する副室式エンジンに組み込むことができる。
シリンダブロックに形成されたシリンダには、ピストン
が往復運動するように組み込まれている。
示していないが、例えば、鋳鉄、アルミニウム合金等の
金属材料から成るシリンダを構成するシリンダブロッ
ク、該シリンダブロックにガスケットを介在して固定さ
れたアルミニウム合金等の金属材料から成るシリンダヘ
ッドを有する副室式エンジンに組み込むことができる。
シリンダブロックに形成されたシリンダには、ピストン
が往復運動するように組み込まれている。
【００１７】この遮熱燃焼室付きピストンの構造は、ピ
ストンヘッド部５とピストンスカート部４とから成るピ
ストン本体１、及びピストン本体１に形成されたキャビ
ティ８内に遮熱材１１、遮熱リング１２、遮熱ガスケッ
ト１３及び遮熱層１４，１６を介在してピストンヘッド
部５のほぼ中央部に配置された燃焼室２を構成する燃焼
室構造体３から構成されている。ピストン本体１は金属
材の鋳込みによって構成されている。燃焼室構造体３
は、窒化ケイ素やサイアロンのセラミックス等の耐熱材
から構成され、ピストン頂部１５を構成する頂部中央に
位置するノズル挿入孔７とノズル挿入孔７の周囲に隔置
して放射状に延びる連絡孔９を備えると共に、下部外周
に側方に延びるつば部６が一体構造に構成されている。
つば部６は、燃焼室構造体３をピストン本体１に固定す
る機能を有している。
ストンヘッド部５とピストンスカート部４とから成るピ
ストン本体１、及びピストン本体１に形成されたキャビ
ティ８内に遮熱材１１、遮熱リング１２、遮熱ガスケッ
ト１３及び遮熱層１４，１６を介在してピストンヘッド
部５のほぼ中央部に配置された燃焼室２を構成する燃焼
室構造体３から構成されている。ピストン本体１は金属
材の鋳込みによって構成されている。燃焼室構造体３
は、窒化ケイ素やサイアロンのセラミックス等の耐熱材
から構成され、ピストン頂部１５を構成する頂部中央に
位置するノズル挿入孔７とノズル挿入孔７の周囲に隔置
して放射状に延びる連絡孔９を備えると共に、下部外周
に側方に延びるつば部６が一体構造に構成されている。
つば部６は、燃焼室構造体３をピストン本体１に固定す
る機能を有している。
【００１８】この遮熱燃焼室付きピストンの構造は、特
に、つば部６の外周からピストン頂面１７に向かって延
びる遮熱プレート１０が燃焼室構造体３と一緒に、ピス
トン本体１に鋳込みによって埋め込まれている。遮熱プ
レート１０は、燃焼室構造体３の外周から隔置して位置
するようにピストン本体１に鋳込みによって配置されて
いる。遮熱プレート１０は、金属板等から成るプレート
部材１８と、プレート部材１８の周囲の空気層又は遮熱
材１１から構成されている。遮熱プレート１０における
遮熱材１１は、プレート部材１８にコーティングされた
中子用塩、鋳砂、耐熱繊維等の低強度の遮熱材から成
り、プレート部材１８及び遮熱材１１は、鋳込みによっ
てピストン本体１内に封入されている。
に、つば部６の外周からピストン頂面１７に向かって延
びる遮熱プレート１０が燃焼室構造体３と一緒に、ピス
トン本体１に鋳込みによって埋め込まれている。遮熱プ
レート１０は、燃焼室構造体３の外周から隔置して位置
するようにピストン本体１に鋳込みによって配置されて
いる。遮熱プレート１０は、金属板等から成るプレート
部材１８と、プレート部材１８の周囲の空気層又は遮熱
材１１から構成されている。遮熱プレート１０における
遮熱材１１は、プレート部材１８にコーティングされた
中子用塩、鋳砂、耐熱繊維等の低強度の遮熱材から成
り、プレート部材１８及び遮熱材１１は、鋳込みによっ
てピストン本体１内に封入されている。
【００１９】また、つば部６の両面に形成された遮熱層
は、遮熱リング１２から構成されている。遮熱リング１
２は、例えば、部分安定化ジルコニアＰＳＺ等のセラミ
ックス材料から作製されている。また、燃焼室構造体３
のピストン頂部１５の外周とピストン本体１のキャビテ
ィ８との間の隙間には遮熱ガスケット１３が配置されて
いる。遮熱ガスケット１３は、ＳＵＳ、ＳｉＣ等の材料
で作製されている。また、遮熱層１４，１６は、図では
遮熱空気層に形成されているが、該遮熱空気層にセラミ
ックス等の遮熱材を配置してもよいものである。
は、遮熱リング１２から構成されている。遮熱リング１
２は、例えば、部分安定化ジルコニアＰＳＺ等のセラミ
ックス材料から作製されている。また、燃焼室構造体３
のピストン頂部１５の外周とピストン本体１のキャビテ
ィ８との間の隙間には遮熱ガスケット１３が配置されて
いる。遮熱ガスケット１３は、ＳＵＳ、ＳｉＣ等の材料
で作製されている。また、遮熱層１４，１６は、図では
遮熱空気層に形成されているが、該遮熱空気層にセラミ
ックス等の遮熱材を配置してもよいものである。
【００２０】この遮熱燃焼室付きピストンの構造は、上
記のように構成され、遮熱プレート１０を燃焼室構造体
３の外周のピストン本体１内に埋め込んでいるので、燃
焼室構造体３の外周側で且つ遮熱プレート１０の内周側
の領域Ｈにおけるピストン本体部分は、図２に示すよう
に、ピストン本体頂部の温度即ち２８０℃とほとんど温
度低下がない状態に維持されることになる。それに対し
て、遮熱プレート１０の外周側の領域Ｌにおけるピスト
ン本体部分の温度低下が、図５に示す遮熱プレートを設
けていないものより大きくなっている。それ故に、この
遮熱燃焼室付きピストンの構造は、遮熱プレート１０を
設けることによって、エンジン運転時には領域Ｈのピス
トン本体部分の熱膨張量が領域Ｌのピストン本体部分の
熱膨張量より大きくなり、温度差による熱膨張差が発生
し、領域Ｈの部分が燃焼室構造体３のつば部６を下方へ
押し付けることになり、その結果、つば部６でのガタの
発生が無くなり、燃焼室構造体３はピストン本体１のキ
ャビティ８内に堅固に固定されることになる。
記のように構成され、遮熱プレート１０を燃焼室構造体
３の外周のピストン本体１内に埋め込んでいるので、燃
焼室構造体３の外周側で且つ遮熱プレート１０の内周側
の領域Ｈにおけるピストン本体部分は、図２に示すよう
に、ピストン本体頂部の温度即ち２８０℃とほとんど温
度低下がない状態に維持されることになる。それに対し
て、遮熱プレート１０の外周側の領域Ｌにおけるピスト
ン本体部分の温度低下が、図５に示す遮熱プレートを設
けていないものより大きくなっている。それ故に、この
遮熱燃焼室付きピストンの構造は、遮熱プレート１０を
設けることによって、エンジン運転時には領域Ｈのピス
トン本体部分の熱膨張量が領域Ｌのピストン本体部分の
熱膨張量より大きくなり、温度差による熱膨張差が発生
し、領域Ｈの部分が燃焼室構造体３のつば部６を下方へ
押し付けることになり、その結果、つば部６でのガタの
発生が無くなり、燃焼室構造体３はピストン本体１のキ
ャビティ８内に堅固に固定されることになる。
【００２１】次に、図３を参照して、この発明による遮
熱燃焼室付きピストンの構造の別の実施例を説明する。
図３はこの発明による遮熱燃焼室付きピストンの構造の
別の実施例を示す断面図である。この実施例では、燃焼
室構造体は上記実施例と同様であるが、燃焼室構造体３
のつば部６の外周に配置された遮熱プレート２０が異な
っている。遮熱プレート２０は、プレート状に形成され
た中子用塩、鋳砂、耐熱繊維等の低強度の遮熱部材から
成り、遮熱部材は鋳込みによってピストン本体１内に封
入されているものである。この実施例でも、上記実施例
と同様に、遮熱プレート２０は、遮熱プレート１０と同
様に、ピストン運転時に発生する温度差による熱膨張量
によって、つば部６のガタの発生を温度コントロールに
よって防止するための温度堰の機能を果たすものであ
る。
熱燃焼室付きピストンの構造の別の実施例を説明する。
図３はこの発明による遮熱燃焼室付きピストンの構造の
別の実施例を示す断面図である。この実施例では、燃焼
室構造体は上記実施例と同様であるが、燃焼室構造体３
のつば部６の外周に配置された遮熱プレート２０が異な
っている。遮熱プレート２０は、プレート状に形成され
た中子用塩、鋳砂、耐熱繊維等の低強度の遮熱部材から
成り、遮熱部材は鋳込みによってピストン本体１内に封
入されているものである。この実施例でも、上記実施例
と同様に、遮熱プレート２０は、遮熱プレート１０と同
様に、ピストン運転時に発生する温度差による熱膨張量
によって、つば部６のガタの発生を温度コントロールに
よって防止するための温度堰の機能を果たすものであ
る。
【００２２】次に、図４を参照して、この発明による遮
熱燃焼室付きピストンの構造の更に別の実施例を説明す
る。図４はこの発明による遮熱燃焼室付きピストンの構
造の更に別の実施例を示す断面図である。この実施例で
は、燃焼室構造体はそのピストン頂部の構造が異なる以
外は、同一の構成である。この遮熱燃焼室付きピストン
の構造では、燃焼室構造体２１は、ピストン頂面が開放
型に構成され、ノズル挿入孔や連絡孔が形成されていな
いものである。この遮熱燃焼室付きピストンの構造は、
ピストン頂部が開放しているのみであり、燃焼室構造体
２１に設けたつば部６の機能は、上記各実施例と同様
に、燃焼室構造体２１をピストン本体１に固定するため
の機能を有すると共に、つば部６の外周面には遮熱プレ
ート１０が形成されている。
熱燃焼室付きピストンの構造の更に別の実施例を説明す
る。図４はこの発明による遮熱燃焼室付きピストンの構
造の更に別の実施例を示す断面図である。この実施例で
は、燃焼室構造体はそのピストン頂部の構造が異なる以
外は、同一の構成である。この遮熱燃焼室付きピストン
の構造では、燃焼室構造体２１は、ピストン頂面が開放
型に構成され、ノズル挿入孔や連絡孔が形成されていな
いものである。この遮熱燃焼室付きピストンの構造は、
ピストン頂部が開放しているのみであり、燃焼室構造体
２１に設けたつば部６の機能は、上記各実施例と同様
に、燃焼室構造体２１をピストン本体１に固定するため
の機能を有すると共に、つば部６の外周面には遮熱プレ
ート１０が形成されている。
【００２３】
【発明の効果】この発明による遮熱燃焼室付きピストン
の構造は、上記のように、つば部を一体に設けた燃焼室
構造体の外周で且つ前記つば部の外周からピストン頂面
に向かって延びる遮熱プレートが設けられているので、
エンジン運転時に、前記遮熱プレートが温度堰の機能を
果たし、前記燃焼室構造体と前記遮熱プレートとの間の
前記ピストン本体部分が高温に維持され、その外側のピ
ストン本体部分との温度差に伴う熱膨張量が大きくなっ
て、前記つば部を前記ピストン本体に押し付けて前記燃
焼室構造体が前記ピストン本体に強固に固定される。
の構造は、上記のように、つば部を一体に設けた燃焼室
構造体の外周で且つ前記つば部の外周からピストン頂面
に向かって延びる遮熱プレートが設けられているので、
エンジン運転時に、前記遮熱プレートが温度堰の機能を
果たし、前記燃焼室構造体と前記遮熱プレートとの間の
前記ピストン本体部分が高温に維持され、その外側のピ
ストン本体部分との温度差に伴う熱膨張量が大きくなっ
て、前記つば部を前記ピストン本体に押し付けて前記燃
焼室構造体が前記ピストン本体に強固に固定される。
【００２４】この遮熱燃焼室付きピストンの構造は、上
記のように、前記燃焼室構造体を前記ピストン本体に鋳
造によって固定したので、製造コストを大幅に低減でき
る。しかるに、燃焼室構造体をピストン本体にビーム溶
接等で固定するとすれば、溶接のための機器を必要と
し、そのための部品点数、製造工程が多くなり、製造コ
ストがアップする。しかも、従来の燃焼室構造体をピス
トン本体に固定するものでは、エンジン運転時に発生す
る温度差による熱膨張量によって燃焼室構造体をピスト
ン本体に固定することができない。
記のように、前記燃焼室構造体を前記ピストン本体に鋳
造によって固定したので、製造コストを大幅に低減でき
る。しかるに、燃焼室構造体をピストン本体にビーム溶
接等で固定するとすれば、溶接のための機器を必要と
し、そのための部品点数、製造工程が多くなり、製造コ
ストがアップする。しかも、従来の燃焼室構造体をピス
トン本体に固定するものでは、エンジン運転時に発生す
る温度差による熱膨張量によって燃焼室構造体をピスト
ン本体に固定することができない。
【図１】この発明による遮熱燃焼室付きピストンの構造
の一実施例を示す断面図である。
の一実施例を示す断面図である。
【図２】図１の符号Ａ部分の拡大図であってピストン運
転時の温度分布を示す説明図である。
転時の温度分布を示す説明図である。
【図３】この発明による遮熱燃焼室付きピストンの構造
の別の実施例を示す断面図である。
の別の実施例を示す断面図である。
【図４】この発明による遮熱燃焼室付きピストンの構造
の更に別の実施例を示す断面図である。
の更に別の実施例を示す断面図である。
【図５】遮熱プレートを設けていない場合のピストン運
転時の温度分布を示す説明図である。
転時の温度分布を示す説明図である。
１ ピストン本体 ２ 副室（燃焼室） ３ 燃焼室構造体 ６ つば部 ７ ノズル挿入孔 ８ キャビティ ９ 連絡孔 １０，２０ 遮熱プレート １１，１２ 遮熱材（遮熱層） １３ 遮熱ガスケット １４，１６ 遮熱空気層（遮熱層） １７ ピストン頂面 １８ プレート部材
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ０２Ｂ 23/06 Ｆ０２Ｂ 23/06 Ｈ Ｆ０２Ｆ 3/26 Ｆ０２Ｆ 3/26 Ｃ Ｄ
Claims (7)
- 【請求項１】 下部外周につば部を一体に設けた燃焼室
を構成する耐熱材から成る燃焼室構造体、前記つば部の
外周からピストン頂面に向かって延びる遮熱プレート、
及び前記燃焼室構造体が遮熱層を介してピストンのほぼ
中央部に位置すると共に前記遮熱プレートが前記燃焼室
構造体の外周から隔置して位置するように鋳込んで形成
した金属材から成るピストン本体、から構成した遮熱燃
焼室付きピストンの構造。 - 【請求項２】 前記燃焼室構造体は頂部中央に位置する
ノズル挿入孔と前記ノズル挿入孔の周囲に隔置して放射
状に延びる連絡孔を備えている請求項１に記載の遮熱燃
焼室付きピストンの構造。 - 【請求項３】 前記遮熱プレートはプレート部材と前記
プレート部材の周囲の空気層又は遮熱材から構成されて
いる請求項１又は２に記載の遮熱燃焼室付きピストンの
構造。 - 【請求項４】 前記遮熱プレートはプレート部材と前記
プレート部材にコーティングされた中子用塩、鋳砂、耐
熱繊維等の低強度の遮熱材とから成り、前記遮熱プレー
トは鋳込みによって前記ピストン本体内に封入されてい
る請求項３に記載の遮熱燃焼室付きピストンの構造。 - 【請求項５】 前記遮熱プレートはプレート状に形成さ
れた中子用塩、鋳砂、耐熱繊維等の低強度の遮熱部材か
ら成り、前記遮熱部材は鋳込みによって前記ピストン本
体に封入されている請求項１又は２に記載の遮熱燃焼室
付きピストンの構造。 - 【請求項６】 前記つば部の両面の前記遮熱層は遮熱リ
ングから構成されている請求項１〜５のいずれか１項に
記載の遮熱燃焼室付きピストンの構造。 - 【請求項７】 前記燃焼室構造体のピストン頂部の外周
と前記ピストン本体のキャビティとの間の隙間には遮熱
ガスケットが配置されている請求項１〜６のいずれか１
項に記載の遮熱燃焼室付きピストンの構造。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7348570A JPH09170436A (ja) | 1995-12-20 | 1995-12-20 | 遮熱燃焼室付きピストンの構造 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7348570A JPH09170436A (ja) | 1995-12-20 | 1995-12-20 | 遮熱燃焼室付きピストンの構造 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09170436A true JPH09170436A (ja) | 1997-06-30 |
Family
ID=18397912
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7348570A Pending JPH09170436A (ja) | 1995-12-20 | 1995-12-20 | 遮熱燃焼室付きピストンの構造 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09170436A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104500244A (zh) * | 2014-11-26 | 2015-04-08 | 上海交通大学 | 带有旋转机构的燃烧室容积可变系统 |
| CN104595041A (zh) * | 2014-11-26 | 2015-05-06 | 上海交通大学 | 带有旋转机构的压缩比可变系统 |
-
1995
- 1995-12-20 JP JP7348570A patent/JPH09170436A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104500244A (zh) * | 2014-11-26 | 2015-04-08 | 上海交通大学 | 带有旋转机构的燃烧室容积可变系统 |
| CN104595041A (zh) * | 2014-11-26 | 2015-05-06 | 上海交通大学 | 带有旋转机构的压缩比可变系统 |
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