JPH09209830A - ディーゼルエンジン用のピストンとその製造方法 - Google Patents
ディーゼルエンジン用のピストンとその製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 簡易な設備で要求されているレベルまで排気
ガス中の汚染物質を低減させることができるディーゼル
エンジン用のピストンの提供。 【解決手段】 金属製のピストンの燃焼壁の表面に、セ
ラミックスの粉末を主成分とするセラミックス混合物を
用いてセラミックスを溶射被覆し、多孔質のセラミック
スからなる担体層を形成する担体層形成工程と、形成さ
れた担体層に貴金属化合物を含浸させた後、乾燥し、焼
成して貴金属を触媒成分として担持させた触媒層を形成
する触媒層形成工程とにより製造する。上記貴金属化合
物は、Ｈ2ＰｔＣｌ6・６Ｈ2０（塩化白金酸）、Ｐｄ
（ＮＯ3）2（硝酸パラジウム）、Ｒｈ（ＮＯ3）3（硝酸
ロジウム）、Ｒｕ（ＮＯ3）2（硝酸ルテニウム）又はＩ
ｒＣｌ2（塩化イリジウム）であるのが好ましく、ま
た、上記セラミックス混合物は、空孔形成剤を上記のセ
ラミックスの粉末に対して２〜５体積％の割合で含有す
るのが好ましい。
ガス中の汚染物質を低減させることができるディーゼル
エンジン用のピストンの提供。 【解決手段】 金属製のピストンの燃焼壁の表面に、セ
ラミックスの粉末を主成分とするセラミックス混合物を
用いてセラミックスを溶射被覆し、多孔質のセラミック
スからなる担体層を形成する担体層形成工程と、形成さ
れた担体層に貴金属化合物を含浸させた後、乾燥し、焼
成して貴金属を触媒成分として担持させた触媒層を形成
する触媒層形成工程とにより製造する。上記貴金属化合
物は、Ｈ2ＰｔＣｌ6・６Ｈ2０（塩化白金酸）、Ｐｄ
（ＮＯ3）2（硝酸パラジウム）、Ｒｈ（ＮＯ3）3（硝酸
ロジウム）、Ｒｕ（ＮＯ3）2（硝酸ルテニウム）又はＩ
ｒＣｌ2（塩化イリジウム）であるのが好ましく、ま
た、上記セラミックス混合物は、空孔形成剤を上記のセ
ラミックスの粉末に対して２〜５体積％の割合で含有す
るのが好ましい。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ディーゼルエンジ
ンの燃焼時に発生する排ガス中に含まれる窒素酸化物
（ＮＯx）、一酸化炭素（ＣＯ）、炭化水素（ＨＣ）を
燃焼室内部で低減させることができるディーゼルエンジ
ン用のピストン及びその製造方法に関する。
ンの燃焼時に発生する排ガス中に含まれる窒素酸化物
（ＮＯx）、一酸化炭素（ＣＯ）、炭化水素（ＨＣ）を
燃焼室内部で低減させることができるディーゼルエンジ
ン用のピストン及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】エンジ
ンの排気ガスを浄化する技術は、触媒材料、触媒装置、
部品など、従来より種々提案されているが、従来提案さ
れている技術には、一つの材料、装置、部品で、排気ガ
ス中に含まれる窒素酸化物（ＮＯx）、一酸化炭素（Ｃ
Ｏ）、炭化水素（ＨＣ）等の汚染物質を目標値まで低減
させることができるものではなかった。
ンの排気ガスを浄化する技術は、触媒材料、触媒装置、
部品など、従来より種々提案されているが、従来提案さ
れている技術には、一つの材料、装置、部品で、排気ガ
ス中に含まれる窒素酸化物（ＮＯx）、一酸化炭素（Ｃ
Ｏ）、炭化水素（ＨＣ）等の汚染物質を目標値まで低減
させることができるものではなかった。
【０００３】即ち、従来提案されている技術は、排気ガ
スの発生する燃焼室から大気に放出されるまでの各部位
に複数の触媒若しくは触媒装置を設置して所定の排気ガ
ス水準にまで浄化するものであり、未だ、簡易な装置で
要求されているレベルまで排気ガス中の汚染物質を低減
させる技術は提案されていないのが現状である。
スの発生する燃焼室から大気に放出されるまでの各部位
に複数の触媒若しくは触媒装置を設置して所定の排気ガ
ス水準にまで浄化するものであり、未だ、簡易な装置で
要求されているレベルまで排気ガス中の汚染物質を低減
させる技術は提案されていないのが現状である。
【０００４】一方、従来提案されている排気ガス浄化の
ための触媒は、燃料が燃焼してエンジン本体から排出さ
れた後、大気中に放出するまでの間に排気ガスを浄化す
るものが多く、エンジンの燃焼室内部で排気ガスの浄化
を行うものは提案されていない。実開昭５６一９４８３
６には、ピストン本体に触媒機能を付与することが提案
されているが、この提案は、燃焼または未燃焼ガスの酸
化促進及び燃焼機関の短縮、着火性を良くして燃費、排
気ガス色を改善するもので、排気ガス中の汚染物質を除
去することを目的とするものではなく、排気ガスを目的
値まで浄化できるものではなかった。
ための触媒は、燃料が燃焼してエンジン本体から排出さ
れた後、大気中に放出するまでの間に排気ガスを浄化す
るものが多く、エンジンの燃焼室内部で排気ガスの浄化
を行うものは提案されていない。実開昭５６一９４８３
６には、ピストン本体に触媒機能を付与することが提案
されているが、この提案は、燃焼または未燃焼ガスの酸
化促進及び燃焼機関の短縮、着火性を良くして燃費、排
気ガス色を改善するもので、排気ガス中の汚染物質を除
去することを目的とするものではなく、排気ガスを目的
値まで浄化できるものではなかった。
【０００５】従って、本発明の目的は、簡易な設備で要
求されているレベルまで排気ガス中の汚染物質を低減さ
せることができるディーゼルエンジン用のピストン及び
その製造方法を提供することにある。
求されているレベルまで排気ガス中の汚染物質を低減さ
せることができるディーゼルエンジン用のピストン及び
その製造方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明者は、上記の課題
を解消すべく鋭意検討した結果、ピストンの燃焼室壁に
触媒層を設けたピストンが、上記目的を達成しうること
を見いだし、本発明を完成するに至った。
を解消すべく鋭意検討した結果、ピストンの燃焼室壁に
触媒層を設けたピストンが、上記目的を達成しうること
を見いだし、本発明を完成するに至った。
【０００７】即ち、本発明は、ディーゼルエンジン用の
ピストンにおいて、上記ピストンの燃焼室壁が表面に触
媒層を有しており、上記触媒層は、多孔質のセラミック
スからなり、多数の空孔を有する担体と、該担体の該空
孔内に担持された貴金属元素とからなることを特徴とす
るディーゼルエンジン用のピストンを提供するものであ
る。
ピストンにおいて、上記ピストンの燃焼室壁が表面に触
媒層を有しており、上記触媒層は、多孔質のセラミック
スからなり、多数の空孔を有する担体と、該担体の該空
孔内に担持された貴金属元素とからなることを特徴とす
るディーゼルエンジン用のピストンを提供するものであ
る。
【０００８】また、本発明は、上記セラミックスが、ア
ルミナ（Ａｌ2Ｏ3），ジルコニア（ＺｒＯ2），セリア
（ＣｅＯ2），チタニア（ＴｉＯ2），炭化珪素（Ｓｉ
Ｃ），窒化珪素（Ｓｉ3Ｎ4），窒化硼素（ＢＮ）又は硼
化チタン（ＴｉＢ2）である上記のディーゼルエンジン
用のピストンを提供するものである。
ルミナ（Ａｌ2Ｏ3），ジルコニア（ＺｒＯ2），セリア
（ＣｅＯ2），チタニア（ＴｉＯ2），炭化珪素（Ｓｉ
Ｃ），窒化珪素（Ｓｉ3Ｎ4），窒化硼素（ＢＮ）又は硼
化チタン（ＴｉＢ2）である上記のディーゼルエンジン
用のピストンを提供するものである。
【０００９】また、本発明は、上記貴金属元素が、白
金、パラジウム、ロジウム、ルテニウム、イリジウム、
金又は銀であり、該貴金属元素の担持量は、上記担体１
００重量部に対して０.１〜１０重量部である上記のデ
ィーゼルエンジン用のピストンを提供するものである。
金、パラジウム、ロジウム、ルテニウム、イリジウム、
金又は銀であり、該貴金属元素の担持量は、上記担体１
００重量部に対して０.１〜１０重量部である上記のデ
ィーゼルエンジン用のピストンを提供するものである。
【００１０】また、本発明は、上記のディーゼルエンジ
ン用のピストンの好ましい製造方法であって、金属製の
ピストン本体における燃焼室壁の表面に、セラミックス
の粉末を主成分とするセラミックス混合物を用いてセラ
ミックスを溶射被覆し、多孔質のセラミックスからなる
担体層を形成する担体層形成工程と、形成された担体層
に貴金属化合物を含浸させた後、乾燥し、焼成して触媒
層を形成する触媒層形成工程とを含むことを特徴とする
ディーゼルエンジン用のピストンの製造方法を提供する
ものである。
ン用のピストンの好ましい製造方法であって、金属製の
ピストン本体における燃焼室壁の表面に、セラミックス
の粉末を主成分とするセラミックス混合物を用いてセラ
ミックスを溶射被覆し、多孔質のセラミックスからなる
担体層を形成する担体層形成工程と、形成された担体層
に貴金属化合物を含浸させた後、乾燥し、焼成して触媒
層を形成する触媒層形成工程とを含むことを特徴とする
ディーゼルエンジン用のピストンの製造方法を提供する
ものである。
【００１１】また、本発明は、上記貴金属化合物が、Ｈ
2ＰｔＣｌ6・６Ｈ2Ｏ（塩化白金酸）、Ｐｄ（ＮＯ3）2
（硝酸パラジウム）、Ｒｈ（ＮＯ3）3（硝酸ロジウ
ム）、Ｒｕ（ＮＯ3）2（硝酸ルテニウム）、ＩｒＣｌ2
（塩化イリジウム）、ＨＡｕＣｌ4（塩化金酸）又はＡ
ｇＮＯ3（硝酸銀）である上記のディーゼルエンジン用
のピストンの製造方法を提供するものである。
2ＰｔＣｌ6・６Ｈ2Ｏ（塩化白金酸）、Ｐｄ（ＮＯ3）2
（硝酸パラジウム）、Ｒｈ（ＮＯ3）3（硝酸ロジウ
ム）、Ｒｕ（ＮＯ3）2（硝酸ルテニウム）、ＩｒＣｌ2
（塩化イリジウム）、ＨＡｕＣｌ4（塩化金酸）又はＡ
ｇＮＯ3（硝酸銀）である上記のディーゼルエンジン用
のピストンの製造方法を提供するものである。
【００１２】また、本発明は、上記セラミックス混合物
が、空孔形成剤を上記のセラミックスの粉末に対して２
〜５体積％の割合で含有している上記のディーゼルエン
ジン用のピストンの製造方法を提供するものである。
が、空孔形成剤を上記のセラミックスの粉末に対して２
〜５体積％の割合で含有している上記のディーゼルエン
ジン用のピストンの製造方法を提供するものである。
【００１３】また、本発明は、上記触媒層形成工程は、
担体層の形成されたピストン本体を上記貴金属化合物の
水溶液に浸漬した後、大気中で１００〜１５０℃で５〜
１０時間低温乾燥し、更に４５０〜５００℃で３〜５時
間水素雰囲気又は炭化水素と酸素との混合雰囲気中で焼
成することにより行う上記のディーゼルエンジン用のピ
ストンの製造方法を提供するものである。
担体層の形成されたピストン本体を上記貴金属化合物の
水溶液に浸漬した後、大気中で１００〜１５０℃で５〜
１０時間低温乾燥し、更に４５０〜５００℃で３〜５時
間水素雰囲気又は炭化水素と酸素との混合雰囲気中で焼
成することにより行う上記のディーゼルエンジン用のピ
ストンの製造方法を提供するものである。
【００１４】なお、上記炭化水素は、プロピレン（Ｃ3
Ｈ6），プロパン（Ｃ3Ｈ8），ブテン（Ｃ4Ｈ8）又はブ
タン（Ｃ4Ｈ10）であるのが好ましい。
Ｈ6），プロパン（Ｃ3Ｈ8），ブテン（Ｃ4Ｈ8）又はブ
タン（Ｃ4Ｈ10）であるのが好ましい。
【００１５】
【発明の実施の態様】以下、本発明のディーゼルエンジ
ン用のピストンについて、図面を参照して更に詳細に説
明する。
ン用のピストンについて、図面を参照して更に詳細に説
明する。
【００１６】ここで、図１は、本発明のピストンの１形
態を示す概略図であり、該ピストンは、その燃焼室壁の
全表面にわたって触媒層が設けられていることを特徴と
するものであり、図２は、本発明のピストンの別の形態
を示す概略図であり、該ピストンは、その燃焼室壁の一
部の表面にわたって触媒層が設けられていることを特徴
とするものである。
態を示す概略図であり、該ピストンは、その燃焼室壁の
全表面にわたって触媒層が設けられていることを特徴と
するものであり、図２は、本発明のピストンの別の形態
を示す概略図であり、該ピストンは、その燃焼室壁の一
部の表面にわたって触媒層が設けられていることを特徴
とするものである。
【００１７】図３は、図１及び２に示すピストンに設け
られた触媒層を拡大した状態を示す概略図である。
られた触媒層を拡大した状態を示す概略図である。
【００１８】図１及び２に示すピストン１の本体は、燃
焼室壁１ａを有する、デイーゼルエンジン内部に配され
るディーゼルエンジン用のピストンであり、このような
構成は、従来公知のピストンと同じである。
焼室壁１ａを有する、デイーゼルエンジン内部に配され
るディーゼルエンジン用のピストンであり、このような
構成は、従来公知のピストンと同じである。
【００１９】而して、本形態のピストン１は、図１及び
図２に示すように、燃焼室壁１ａが、その表面に触媒層
２を有しており、触媒層２は、多孔質のセラミックスか
らなり、多数の空孔５を有する担体３と、担体３の空孔
５内に担持された貴金属元素４とからなる。
図２に示すように、燃焼室壁１ａが、その表面に触媒層
２を有しており、触媒層２は、多孔質のセラミックスか
らなり、多数の空孔５を有する担体３と、担体３の空孔
５内に担持された貴金属元素４とからなる。
【００２０】触媒層２は、多数の多孔質のセラミックス
の粒子３ａが集合して形成された担体３における各セラ
ミックスの粒子３ａ間に生じている空孔５内に、貴金属
元素４が担持されて形成されている。粒子３ａを形成す
る上記の多孔質のセラミックスとしては、アルミナ（Ａ
ｌ2Ｏ3）、ジルコニア（ＺｒＯ2）、セリア（Ｃｅ
Ｏ2）、チタニア（ＴｉＯ2）、シリカ（ＳｉＯ2）、マ
グネシア（ＭｇＯ）、炭化珪素（ＳｉＣ）、窒化珪素
（Ｓｉ3Ｎ4）、窒化硼素（ＢＮ）、硼化チタン（ＴｉＢ
2）などの耐熱性があり微細分散貴金属粒子用の担体と
して十分な強度を有するものが使用することができる
が、アルミナが、熱安定性や高いことや表面積が大きい
ことから好ましい。なお、使用に際しては、単独若しく
は混合物として使用することができる。
の粒子３ａが集合して形成された担体３における各セラ
ミックスの粒子３ａ間に生じている空孔５内に、貴金属
元素４が担持されて形成されている。粒子３ａを形成す
る上記の多孔質のセラミックスとしては、アルミナ（Ａ
ｌ2Ｏ3）、ジルコニア（ＺｒＯ2）、セリア（Ｃｅ
Ｏ2）、チタニア（ＴｉＯ2）、シリカ（ＳｉＯ2）、マ
グネシア（ＭｇＯ）、炭化珪素（ＳｉＣ）、窒化珪素
（Ｓｉ3Ｎ4）、窒化硼素（ＢＮ）、硼化チタン（ＴｉＢ
2）などの耐熱性があり微細分散貴金属粒子用の担体と
して十分な強度を有するものが使用することができる
が、アルミナが、熱安定性や高いことや表面積が大きい
ことから好ましい。なお、使用に際しては、単独若しく
は混合物として使用することができる。
【００２１】また、空孔５の大きさは、５〜３０μｍで
あるのが好ましく、また、触媒層２における空孔率は、
１５〜２５体積％であるのが好ましい。
あるのが好ましく、また、触媒層２における空孔率は、
１５〜２５体積％であるのが好ましい。
【００２２】また、空孔５内に担持される貴金属元素４
としては、白金、パラジウム、ロジウム、ルテニウム、
イリジウム、金、銀等が挙げられ、使用に際しては単独
若しくは混合物として用いることができる。
としては、白金、パラジウム、ロジウム、ルテニウム、
イリジウム、金、銀等が挙げられ、使用に際しては単独
若しくは混合物として用いることができる。
【００２３】また、貴金属元素４の担持量は、１００重
量部の担体３に対して０.１〜１０重量部であるのが好
ましく、０.２〜２０重量部であるのが更に好ましい。
該担持量が０.１重量部未満であると炭化水素の燃焼活
性の効果が不十分で、１０重量部を超えると効果は飽和
状態となり貴金属の添加による効果は少ないので、上記
範囲内とするのが好ましい。
量部の担体３に対して０.１〜１０重量部であるのが好
ましく、０.２〜２０重量部であるのが更に好ましい。
該担持量が０.１重量部未満であると炭化水素の燃焼活
性の効果が不十分で、１０重量部を超えると効果は飽和
状態となり貴金属の添加による効果は少ないので、上記
範囲内とするのが好ましい。
【００２４】また、触媒層２の厚さは、２０〜２００μ
ｍであるのが好ましい。
ｍであるのが好ましい。
【００２５】更に、図１に記載のピストンは、シリンダ
が平面でピストン頭部に特殊な形状の凹みが設けられて
いる直接噴射式の燃焼室であるが、これに限定されるこ
となく、主燃焼室の他に予燃焼室と称する小部屋が取り
付けされ、予燃焼室内に噴射された燃料の一部が燃焼し
て高温高圧のガスを発生し、その圧力によって主燃焼室
に噴孔を通じて未燃焼燃料が噴出し、微粒化すると同時
に主燃焼室内の空気と混合して完全燃焼する、予燃焼室
式や、圧縮工程中、渦流室に空気が流入することによっ
て強い渦流を生ずるようにし、そこに燃料を噴射して空
気と混合し着火させ、主燃焼室に噴出させる、渦流式に
用いるピストンにも、本発明のピストンが適用できる。
が平面でピストン頭部に特殊な形状の凹みが設けられて
いる直接噴射式の燃焼室であるが、これに限定されるこ
となく、主燃焼室の他に予燃焼室と称する小部屋が取り
付けされ、予燃焼室内に噴射された燃料の一部が燃焼し
て高温高圧のガスを発生し、その圧力によって主燃焼室
に噴孔を通じて未燃焼燃料が噴出し、微粒化すると同時
に主燃焼室内の空気と混合して完全燃焼する、予燃焼室
式や、圧縮工程中、渦流室に空気が流入することによっ
て強い渦流を生ずるようにし、そこに燃料を噴射して空
気と混合し着火させ、主燃焼室に噴出させる、渦流式に
用いるピストンにも、本発明のピストンが適用できる。
【００２６】次いで、本発明のピストンの好ましい製造
方法について説明する。
方法について説明する。
【００２７】本発明のディーゼルエンジン用のピストン
の製造方法は、通常ピストンの形成材料として用いられ
る金属製のピストン本体の燃焼室壁の表面に、セラミッ
クスの粉末を主成分とするセラミックス混合物を用いて
セラミックスを溶射被覆し、多孔質のセラミックスから
なる担体層を形成する担体層形成工程と、形成された担
体層に貴金属化合物を含浸させた後、乾燥し、焼成して
触媒層を形成する触媒層形成工程とを含むことを特徴と
する方法である。
の製造方法は、通常ピストンの形成材料として用いられ
る金属製のピストン本体の燃焼室壁の表面に、セラミッ
クスの粉末を主成分とするセラミックス混合物を用いて
セラミックスを溶射被覆し、多孔質のセラミックスから
なる担体層を形成する担体層形成工程と、形成された担
体層に貴金属化合物を含浸させた後、乾燥し、焼成して
触媒層を形成する触媒層形成工程とを含むことを特徴と
する方法である。
【００２８】上記担体層形成工程において用いられる上
記セラミックス混合物は、空孔形成剤を上記のセラミッ
クスの粉末に対して２〜５体積％の割合で含有している
のが好ましい。溶射皮膜は、熔融又はそれに近い状態の
粒子の積層によって形成されているため、該皮膜内には
空孔が多数できるが、該空孔形成剤を添加することによ
り、セラミック体の孔径を担体として上首尾に調整でき
る。
記セラミックス混合物は、空孔形成剤を上記のセラミッ
クスの粉末に対して２〜５体積％の割合で含有している
のが好ましい。溶射皮膜は、熔融又はそれに近い状態の
粒子の積層によって形成されているため、該皮膜内には
空孔が多数できるが、該空孔形成剤を添加することによ
り、セラミック体の孔径を担体として上首尾に調整でき
る。
【００２９】該空孔形成剤としては、発泡ウレタン、ポ
リビニールアルコール粉末、カーボン粉末等が挙げられ
る。
リビニールアルコール粉末、カーボン粉末等が挙げられ
る。
【００３０】上記セラミックス混合物における上記の空
孔形成剤の含有割合が、２体積％未満であると、細孔容
積が小さくなり、細孔内へのガス拡散量が減るため効果
が少なくなり、一方、５体積％を超えると、細孔容積が
大きくなり、溶射皮膜の強度が低下する。従って、上記
範囲内とするのが好ましい。また、粒径が１〜２０μｍ
のものを使用するのが好ましい。
孔形成剤の含有割合が、２体積％未満であると、細孔容
積が小さくなり、細孔内へのガス拡散量が減るため効果
が少なくなり、一方、５体積％を超えると、細孔容積が
大きくなり、溶射皮膜の強度が低下する。従って、上記
範囲内とするのが好ましい。また、粒径が１〜２０μｍ
のものを使用するのが好ましい。
【００３１】上記のセラミックスの粉末は、上述したピ
ストンの形態において説明したセラミックスの粉末と同
じである。また、粉末の粒径は、１〜２０μｍが好まし
い。
ストンの形態において説明したセラミックスの粉末と同
じである。また、粉末の粒径は、１〜２０μｍが好まし
い。
【００３２】溶射方法は、大別すると、アセチレン、プ
ロパンなどの燃料ガスと酸素ガスとの燃焼エネルギーを
利用するガス式溶射と、アーク、プラズマなどの電気エ
ネルギーを利用する電気式溶射があるが、本発明では、
溶射材がセラミックスのため、好ましい溶射方法は、ガ
ス式溶射方法では、燃焼炎中にセラミックすの微粉末を
焼結した棒を溶射材として用いる溶棒式フレーム溶射
や、燃焼炎中に粉末材料を送給しこれを熔融しつつ飛行
させる粉末式フレーム溶射が好ましい。また、電気式溶
射方法では、超高温、高速流のプラズマジェット中に溶
射材料粉末を送り込み、これを溶融させつつ加速及び飛
行させるプラズマ溶射が好ましい。
ロパンなどの燃料ガスと酸素ガスとの燃焼エネルギーを
利用するガス式溶射と、アーク、プラズマなどの電気エ
ネルギーを利用する電気式溶射があるが、本発明では、
溶射材がセラミックスのため、好ましい溶射方法は、ガ
ス式溶射方法では、燃焼炎中にセラミックすの微粉末を
焼結した棒を溶射材として用いる溶棒式フレーム溶射
や、燃焼炎中に粉末材料を送給しこれを熔融しつつ飛行
させる粉末式フレーム溶射が好ましい。また、電気式溶
射方法では、超高温、高速流のプラズマジェット中に溶
射材料粉末を送り込み、これを溶融させつつ加速及び飛
行させるプラズマ溶射が好ましい。
【００３３】上記担体層形成工程において形成される上
記担体層は、上記のセラミックスの粒子が集合して上記
の空孔が形成された状態の層である。
記担体層は、上記のセラミックスの粒子が集合して上記
の空孔が形成された状態の層である。
【００３４】上記触媒層形成工程において用いられる上
記貴金属化合物は、水溶液を形成しうる無機塩、有機
塩、金属酸またはその塩、特に、塩化物、硝酸塩、塩化
金属酸及び各種金属錯体である。好ましい貴金属化合物
としては、Ｈ2ＰｔＣｌ6・６Ｈ2Ｏ（塩化白金酸）、Ｐ
ｄ（ＮＯ3）2（硝酸パラジウム）、Ｒｈ（ＮＯ3）3（硝
酸ロジウム）、Ｒｕ（ＮＯ3）2（硝酸ルテニウム）、Ｉ
ｒＣｌ2（塩化イリジウム）、ＨＡｕＣｌ4（塩化金
酸）、ＡｇＮＯ3（硝酸銀）等が挙げられ、使用に際し
ては単独若しくは混合物として用いられる。
記貴金属化合物は、水溶液を形成しうる無機塩、有機
塩、金属酸またはその塩、特に、塩化物、硝酸塩、塩化
金属酸及び各種金属錯体である。好ましい貴金属化合物
としては、Ｈ2ＰｔＣｌ6・６Ｈ2Ｏ（塩化白金酸）、Ｐ
ｄ（ＮＯ3）2（硝酸パラジウム）、Ｒｈ（ＮＯ3）3（硝
酸ロジウム）、Ｒｕ（ＮＯ3）2（硝酸ルテニウム）、Ｉ
ｒＣｌ2（塩化イリジウム）、ＨＡｕＣｌ4（塩化金
酸）、ＡｇＮＯ3（硝酸銀）等が挙げられ、使用に際し
ては単独若しくは混合物として用いられる。
【００３５】そして、上記触媒層形成工程は、燃焼室壁
の表面上に担体層の形成されたピストン本体を上記貴金
属化合物の水溶液に浸漬した後、引き上げ、大気中で好
ましくは１００〜１５０℃で、好ましくは５〜１０時間
低温乾燥し、更に、好ましくは４５０〜５００℃で、好
ましくは３〜５時間、水素雰囲気又はそれと炭化水素と
酸素との混合雰囲気中で焼成することにより行うのが好
ましい。なお、炭化水素と酸素との混合雰囲気中の酸素
の濃度は５〜１０％であり、プロピレン以外の炭化水素
が２０００〜８０００ｐｐｍでプロプレンが残部である
のが好ましい。
の表面上に担体層の形成されたピストン本体を上記貴金
属化合物の水溶液に浸漬した後、引き上げ、大気中で好
ましくは１００〜１５０℃で、好ましくは５〜１０時間
低温乾燥し、更に、好ましくは４５０〜５００℃で、好
ましくは３〜５時間、水素雰囲気又はそれと炭化水素と
酸素との混合雰囲気中で焼成することにより行うのが好
ましい。なお、炭化水素と酸素との混合雰囲気中の酸素
の濃度は５〜１０％であり、プロピレン以外の炭化水素
が２０００〜８０００ｐｐｍでプロプレンが残部である
のが好ましい。
【００３６】水素雰囲気は短時間に貴金属化合物を貴金
属粒子まで還元したい場合に用いるのが好ましい。
属粒子まで還元したい場合に用いるのが好ましい。
【００３７】また、上記炭化水素としては、プロピレン
（Ｃ3Ｈ6），プロパン（Ｃ3Ｈ8），ブテン（Ｃ4Ｈ8）、
ブタン（Ｃ4Ｈ10）等が挙げられ、使用に際しては単独
若しくは混合物として用いることができる。
（Ｃ3Ｈ6），プロパン（Ｃ3Ｈ8），ブテン（Ｃ4Ｈ8）、
ブタン（Ｃ4Ｈ10）等が挙げられ、使用に際しては単独
若しくは混合物として用いることができる。
【００３８】
【実施例】以下、実施例及び比較例により本発明を更に
具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるもの
ではない。
具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるもの
ではない。
【００３９】〔実施例１〕 （担体層形成工程）アルミニウム合金：ＡＣ８Ａ材（Ｊ
ＩＳ一Ｚ−５２０２）を鋳造してなるピストン本体の燃
焼室壁上に全面にわたって、平均粒径が１０μｍのアル
ミナ（Ａｌ2Ｏ3）の粒子と該アルミナの粒子に対して２
体積％の割合で配合された空孔形成剤としての、平均粒
径が１０μｍの発泡ウレタンとからなるセラミックス混
合物を、ガス溶射方法を利用して、酸素−アセチレン混
合ガスを用いて、溶射被覆して、セラミックスの粒子が
集合して空孔が形成された担体層を形成した。得られた
担体層は、空孔率は２０％であり、厚さは５０μｍであ
った。
ＩＳ一Ｚ−５２０２）を鋳造してなるピストン本体の燃
焼室壁上に全面にわたって、平均粒径が１０μｍのアル
ミナ（Ａｌ2Ｏ3）の粒子と該アルミナの粒子に対して２
体積％の割合で配合された空孔形成剤としての、平均粒
径が１０μｍの発泡ウレタンとからなるセラミックス混
合物を、ガス溶射方法を利用して、酸素−アセチレン混
合ガスを用いて、溶射被覆して、セラミックスの粒子が
集合して空孔が形成された担体層を形成した。得られた
担体層は、空孔率は２０％であり、厚さは５０μｍであ
った。
【００４０】（触媒層形成工程）次いで、上記担体層が
燃焼室壁上に形成されたピストン本体を、濃度０.５モ
ル／ｌの塩化白金酸（Ｈ2ＰｔＣｌ6・６Ｈ2０）の水溶
液に５時間浸漬し引上げ、セラミックスの粒子１００重
量部に対して２重量％の塩化白金酸を担持させた後、１
５０℃で７時間乾燥させ，その後炭化水素と酸素との混
合雰囲気下（プロピレン以外の炭化水素：２５００ｐｐ
ｍ、酸素：１０％、プロピレン残部）で、４５０℃で３
時間焼成して貴金属粒子として白金（ｐｔ）を坦持させ
て、図１に示す触媒層２が形成されてなるピストン１を
得た。
燃焼室壁上に形成されたピストン本体を、濃度０.５モ
ル／ｌの塩化白金酸（Ｈ2ＰｔＣｌ6・６Ｈ2０）の水溶
液に５時間浸漬し引上げ、セラミックスの粒子１００重
量部に対して２重量％の塩化白金酸を担持させた後、１
５０℃で７時間乾燥させ，その後炭化水素と酸素との混
合雰囲気下（プロピレン以外の炭化水素：２５００ｐｐ
ｍ、酸素：１０％、プロピレン残部）で、４５０℃で３
時間焼成して貴金属粒子として白金（ｐｔ）を坦持させ
て、図１に示す触媒層２が形成されてなるピストン１を
得た。
【００４１】〔実施例２〕 （担体層形成工程）アルミニウム合金：ＡＣ８Ａ材（Ｊ
ＩＳ一Ｚ−５２０２）を鋳造してなるピストン本体の燃
焼室壁上に全面にわたって、ジルコニア（Ｚｒ０2）の
粒子と該ジルコニアの粒子に対して５体積％の割合で配
合された空孔形成剤としての発泡ウレタンとからなるセ
ラミックス混合物を、酸素−アセチレン混合ガスの火炎
を用いて、溶射被覆して、セラミックスの粒子が集合し
て空孔が形成された担体層を形成した。得られた担体層
は、空孔率は１５％であり、厚さは６０μｍであった。
ＩＳ一Ｚ−５２０２）を鋳造してなるピストン本体の燃
焼室壁上に全面にわたって、ジルコニア（Ｚｒ０2）の
粒子と該ジルコニアの粒子に対して５体積％の割合で配
合された空孔形成剤としての発泡ウレタンとからなるセ
ラミックス混合物を、酸素−アセチレン混合ガスの火炎
を用いて、溶射被覆して、セラミックスの粒子が集合し
て空孔が形成された担体層を形成した。得られた担体層
は、空孔率は１５％であり、厚さは６０μｍであった。
【００４２】（触媒層形成工程）次いで、上記担体層が
形成されたピストン本体を、濃度０.１モル／ｌの硝酸
ロジウムＲｈ（ＮＯ3）3の水溶液に浸漬して、セラミッ
クスの粒子１００重量部に対して０．５重量部の硝酸ロ
ジウムを担持させた後、１００℃で１０時問乾燥させ，
その後水素ガス雰囲気下で、５００℃で３時間焼成して
貴金属粒子としてロジウム（Ｒｈ）を坦持させて、図１
に示す触媒層２が形成されてなるピストン１を得た。
形成されたピストン本体を、濃度０.１モル／ｌの硝酸
ロジウムＲｈ（ＮＯ3）3の水溶液に浸漬して、セラミッ
クスの粒子１００重量部に対して０．５重量部の硝酸ロ
ジウムを担持させた後、１００℃で１０時問乾燥させ，
その後水素ガス雰囲気下で、５００℃で３時間焼成して
貴金属粒子としてロジウム（Ｒｈ）を坦持させて、図１
に示す触媒層２が形成されてなるピストン１を得た。
【００４３】〔比較例〕実施例で作製したピストンと同
じ形状のピストンを、アルミニウム合金ＡＣ８Ａ材（Ｊ
ＩＳ−Ｚ−５２０２）で作製した。
じ形状のピストンを、アルミニウム合金ＡＣ８Ａ材（Ｊ
ＩＳ−Ｚ−５２０２）で作製した。
【００４４】〔試験例〕実施例１及び２並びに比較例で
得られたピストンを排気量４リットルの「ＮＡエンジ
ン」に配して、下記の条件で運転して、排気ガス中の汚
染物質量を測定した。その結果を、図４に示す。
得られたピストンを排気量４リットルの「ＮＡエンジ
ン」に配して、下記の条件で運転して、排気ガス中の汚
染物質量を測定した。その結果を、図４に示す。
【００４５】〔運転条件〕 使用燃料：ＪＩＳ０.２％Ｓ 回転数： １０００ｒｐｍ 負荷： １／８〜８／８負荷
【００４６】図３に示す結果から明らかなように、本発
明のピストンは、比較例のピストンに比して、炭化水素
（ＨＣ），一酸化炭素（ＣＯ）共に低減しており、排気
ガスの浄化作用に優れたものであることが判る。
明のピストンは、比較例のピストンに比して、炭化水素
（ＨＣ），一酸化炭素（ＣＯ）共に低減しており、排気
ガスの浄化作用に優れたものであることが判る。
【００４７】
【発明の効果】本発明のピストンは、簡易な設備で要求
されているレベルまで排気ガス中の汚染物質を低減させ
ることができるものである。
されているレベルまで排気ガス中の汚染物質を低減させ
ることができるものである。
【００４８】また、本発明のディーゼルエンジン用のピ
ストンの製造方法によれば、容易に本発明のピストンを
得ることができる。
ストンの製造方法によれば、容易に本発明のピストンを
得ることができる。
【図１】本発明のピストンの１形態を示す概略図であ
る。
る。
【図２】本発明のピストンの別の形態を示す概略図であ
る。
る。
【図３】図１及び２に示すピストンにおける触媒層を拡
大して示す拡大図である。
大して示す拡大図である。
【図４】実施例及び比較例で得られたピストンの試験結
果を示すチャートである。
果を示すチャートである。
１ ピストン １ａ 燃焼室壁 ２ 触媒層 ３ 担体 ４ 貴金属元素 ５ 空孔
Claims (8)
- 【請求項１】 デイーゼルエンジン内部に配されるディ
ーゼルエンジン用のピストンにおいて、 上記ピストンの燃焼室壁は、表面に触媒層を有してお
り、 上記触媒層は、多孔質のセラミックスからなり、多数の
空孔を有する担体と、該担体の該空孔内に担持された貴
金属元素とからなることを特徴とするディーゼルエンジ
ン用のピストン。 - 【請求項２】 上記セラミックスは、アルミナ（Ａｌ2
Ｏ3），ジルコニア（ＺｒＯ2），セリア（ＣｅＯ2），
チタニア（ＴｉＯ2），炭化珪素（ＳｉＣ），窒化珪素
（Ｓｉ3Ｎ4），窒化硼素（ＢＮ）又は硼化チタン（Ｔｉ
Ｂ2）であることを特徴とする請求項１記載のディーゼ
ルエンジン用のピストン。 - 【請求項３】 上記貴金属元素は、白金、パラジウム、
ロジウム、ルテニウム、イリジウム、金又は銀であり、
該貴金属元素の担持量は、上記担体１００重量部に対し
て０.１〜１０重量部であることを特徴とする請求項１
乃至３のいずれか１項に記載のディーゼルエンジン用の
ピストン。 - 【請求項４】 請求項１記載のディーゼルエンジン用の
ピストンの製造方法であって、 金属製のピストンの燃焼壁の表面に、セラミックスの粉
末を主成分とするセラミックス混合物を用いてセラミッ
クスを溶射被覆し、多孔質のセラミックスからなる担体
層を形成する担体層形成工程と、形成された担体層に貴
金属化合物を含浸させた後、乾燥し、焼成して貴金属を
触媒成分として担持させた触媒層を形成する触媒層形成
工程とを含むことを特徴とするディーゼルエンジン用の
ピストンの製造方法。 - 【請求項５】 上記貴金属化合物は、Ｈ2ＰｔＣｌ6・６
Ｈ2Ｏ（塩化白金酸）、Ｐｄ（ＮＯ3）2（硝酸パラジウ
ム）、Ｒｈ（ＮＯ3）3（硝酸ロジウム）、Ｒｕ（Ｎ
Ｏ3）2（硝酸ルテニウム）、ＨＡｕＣｌ4（塩化金
酸）、ＡｇＮＯ3（硝酸銀）又はＩｒＣｌ2（塩化イリジ
ウム）であることを特徴とする請求項４記載のディーゼ
ルエンジン用のピストンの製造方法。 - 【請求項６】 上記セラミックス混合物は、空孔形成剤
を上記のセラミックスの粉末に対して２〜５体積％の割
合で含有していることを特徴とする請求項４又は５に記
載のディーゼルエンジン用のピストンの製造方法。 - 【請求項７】 上記触媒層形成工程は、担体層の形成さ
れたピストン本体を上記貴金属化合物の水溶液に浸漬し
た後、大気中で１００〜１５０℃で５〜１０時間低温乾
燥し、更に４５０〜５００℃で３〜５時間水素雰囲気又
は炭化水素と酸素との混合雰囲気中で焼成することによ
り行うことを特徴とする請求項４乃至６のいずれか１項
に記載のディーゼルエンジン用のピストンの製造方法。 - 【請求項８】 上記炭化水素が、プロピレン（Ｃ
3Ｈ6）、プロパン（Ｃ3Ｈ8）、ブテン（Ｃ4Ｈ8）又はブ
タン（Ｃ4Ｈ10）であることを特徴とする請求項７記載
のディーゼルエンジン用のピストンの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8020758A JPH09209830A (ja) | 1996-02-07 | 1996-02-07 | ディーゼルエンジン用のピストンとその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8020758A JPH09209830A (ja) | 1996-02-07 | 1996-02-07 | ディーゼルエンジン用のピストンとその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09209830A true JPH09209830A (ja) | 1997-08-12 |
Family
ID=12036101
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8020758A Pending JPH09209830A (ja) | 1996-02-07 | 1996-02-07 | ディーゼルエンジン用のピストンとその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09209830A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005040645A1 (ja) * | 2003-10-27 | 2005-05-06 | Kabushiki Kaisha Riken | ３ピース組合せオイルリング |
| JP2015501401A (ja) * | 2011-10-31 | 2015-01-15 | フェデラル−モーグル コーポレイション | 被覆されたピストンおよび被覆されたピストンを製造する方法 |
| WO2017147031A1 (en) * | 2016-02-22 | 2017-08-31 | Federal-Mogul Llc | Insulation layer on steel pistons without gallery |
| WO2017160896A1 (en) * | 2016-03-16 | 2017-09-21 | Federal-Mogul Llc | Piston with advanced catalytic energy release |
| US10519854B2 (en) | 2015-11-20 | 2019-12-31 | Tenneco Inc. | Thermally insulated engine components and method of making using a ceramic coating |
| US10578050B2 (en) | 2015-11-20 | 2020-03-03 | Tenneco Inc. | Thermally insulated steel piston crown and method of making using a ceramic coating |
| CN113137316A (zh) * | 2020-01-16 | 2021-07-20 | 丰田自动车株式会社 | 内燃机的活塞及其制造方法 |
-
1996
- 1996-02-07 JP JP8020758A patent/JPH09209830A/ja active Pending
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005040645A1 (ja) * | 2003-10-27 | 2005-05-06 | Kabushiki Kaisha Riken | ３ピース組合せオイルリング |
| JP2015501401A (ja) * | 2011-10-31 | 2015-01-15 | フェデラル−モーグル コーポレイション | 被覆されたピストンおよび被覆されたピストンを製造する方法 |
| US10519854B2 (en) | 2015-11-20 | 2019-12-31 | Tenneco Inc. | Thermally insulated engine components and method of making using a ceramic coating |
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| WO2017147031A1 (en) * | 2016-02-22 | 2017-08-31 | Federal-Mogul Llc | Insulation layer on steel pistons without gallery |
| US12110837B2 (en) | 2016-02-22 | 2024-10-08 | Tenneco Inc. | Insulation layer on steel pistons |
| CN109072810A (zh) * | 2016-02-22 | 2018-12-21 | 费德罗-莫格尔有限责任公司 | 无通道的钢制活塞绝缘层 |
| US10273902B2 (en) | 2016-02-22 | 2019-04-30 | Tenneco Inc. | Insulation layer on steel pistons without gallery |
| WO2017160896A1 (en) * | 2016-03-16 | 2017-09-21 | Federal-Mogul Llc | Piston with advanced catalytic energy release |
| CN109072811A (zh) * | 2016-03-16 | 2018-12-21 | 费德罗-莫格尔有限责任公司 | 具有先进的催化能量释放的活塞 |
| US10018146B2 (en) | 2016-03-16 | 2018-07-10 | Federal-Mogul Llc | Piston with advanced catalytic energy release |
| CN113137316A (zh) * | 2020-01-16 | 2021-07-20 | 丰田自动车株式会社 | 内燃机的活塞及其制造方法 |
| CN113137316B (zh) * | 2020-01-16 | 2022-12-20 | 丰田自动车株式会社 | 内燃机的活塞及其制造方法 |
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