JPS60240855A - エンジン用断熱ピストン - Google Patents
エンジン用断熱ピストンInfo
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- JPS60240855A JPS60240855A JP59093872A JP9387284A JPS60240855A JP S60240855 A JPS60240855 A JP S60240855A JP 59093872 A JP59093872 A JP 59093872A JP 9387284 A JP9387284 A JP 9387284A JP S60240855 A JPS60240855 A JP S60240855A
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- piston
- piston body
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B23/00—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation
- F02B23/02—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with compression ignition
- F02B23/06—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
- F02B23/0672—Omega-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
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D19/00—Casting in, on, or around objects which form part of the product
- B22D19/0009—Cylinders, pistons
- B22D19/0027—Cylinders, pistons pistons
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D19/00—Casting in, on, or around objects which form part of the product
- B22D19/14—Casting in, on, or around objects which form part of the product the objects being filamentary or particulate in form
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- 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
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- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
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- F02B23/06—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
- F02B23/0603—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 at least part of the interior volume or the wall of the combustion space being made of material different from the surrounding piston part, e.g. combustion space formed within a ceramic part fixed to a metal piston head
- F02B2023/0612—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 at least part of the interior volume or the wall of the combustion space being made of material different from the surrounding piston part, e.g. combustion space formed within a ceramic part fixed to a metal piston head the material having a high temperature and pressure resistance, e.g. ceramic
-
- 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
- F05C2253/00—Other material characteristics; Treatment of material
- F05C2253/16—Fibres
-
- Y—GENERAL 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
- 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
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（発明の属する技術分野）
本発明は、エンジン用のピストンに関するもので、特に
、頂面に燃焼室凹陥部が形成されたディーゼルエンジン
用等のピストンに関するものである。
、頂面に燃焼室凹陥部が形成されたディーゼルエンジン
用等のピストンに関するものである。
（発明の背景及び従来技術の問題点）
エンジン用のピストンは、通常、アルミニウム合金等の
軽合金によって形成されるが、軽合金は耐熱性の点にや
や問題があるため、特に高いガス圧及び熱負荷を受ける
ディーゼルエンジン用等のピストンにおいては、そのク
ラウン部をより強固な構造のものとする必要がある。そ
のようにピストンのクラウン部の強度を向上させる手段
としては、その天井肉厚を大きくすること、その部分に
強度の大きい鋳鉄等を用いることなどが考えられるが、
そのようにするとピストンの重量が大きなものとなり、
フリクションが増加したり、騒音や振動が大きくなると
いう問題が生じる。
軽合金によって形成されるが、軽合金は耐熱性の点にや
や問題があるため、特に高いガス圧及び熱負荷を受ける
ディーゼルエンジン用等のピストンにおいては、そのク
ラウン部をより強固な構造のものとする必要がある。そ
のようにピストンのクラウン部の強度を向上させる手段
としては、その天井肉厚を大きくすること、その部分に
強度の大きい鋳鉄等を用いることなどが考えられるが、
そのようにするとピストンの重量が大きなものとなり、
フリクションが増加したり、騒音や振動が大きくなると
いう問題が生じる。
そこで、ピストンのクラウン部にセラミック等の断熱材
による断熱層を設け、それによってピストン母材に対す
る熱負荷の低減を図る試みが注目されるようになってき
ている。このように燃焼室からピストン本体を断熱する
と、燃焼室の室壁温度を上げることができるようになる
ので、ディーゼルエンジンにおいて燃焼騒音の主因とな
っている着火遅れが改善される。また、ピストン本体を
通しての熱損失が低減されるようになるので、燃焼効率
も向上する。
による断熱層を設け、それによってピストン母材に対す
る熱負荷の低減を図る試みが注目されるようになってき
ている。このように燃焼室からピストン本体を断熱する
と、燃焼室の室壁温度を上げることができるようになる
ので、ディーゼルエンジンにおいて燃焼騒音の主因とな
っている着火遅れが改善される。また、ピストン本体を
通しての熱損失が低減されるようになるので、燃焼効率
も向上する。
ところで、このように軽合金製のピストン本体にセラミ
ック等の断熱層を設ける場合には、ピストンの運動時に
もその断熱層が脱落することのないよう比しなければな
らない。そこで、そのようなセラミック等の脱落防止の
ために、従来、種々の提案がなされてきている０例えば
実開昭５４−８４８０４号公報には、ピストン本体にセ
ラミックを鋳込み、そのセラミックの表面を耐熱性の金
属層で覆うようにしたものが示されている。このような
耐熱性金属層を設けると、その金属層によって機械的強
度が増すので、それだけピストン本体の天井肉厚を薄く
することが］１ ．１ できるようになる。しかしながら、成形焼結後の
セラミックを単独で溶湯鍛造によってピストン本体に鋳
込むことは、セラミック自体の強度の点からして困難で
ある。また、上記公報に示されているように、耐熱性金
属層を軽合金製のピストン本体にボルト等を用いて締結
するものでは、そのボルト等も耐熱性金属のものとしな
ければならず、重量を軽減させるためにはコストの高い
ものとなってしまう。
ック等の断熱層を設ける場合には、ピストンの運動時に
もその断熱層が脱落することのないよう比しなければな
らない。そこで、そのようなセラミック等の脱落防止の
ために、従来、種々の提案がなされてきている０例えば
実開昭５４−８４８０４号公報には、ピストン本体にセ
ラミックを鋳込み、そのセラミックの表面を耐熱性の金
属層で覆うようにしたものが示されている。このような
耐熱性金属層を設けると、その金属層によって機械的強
度が増すので、それだけピストン本体の天井肉厚を薄く
することが］１ ．１ できるようになる。しかしながら、成形焼結後の
セラミックを単独で溶湯鍛造によってピストン本体に鋳
込むことは、セラミック自体の強度の点からして困難で
ある。また、上記公報に示されているように、耐熱性金
属層を軽合金製のピストン本体にボルト等を用いて締結
するものでは、そのボルト等も耐熱性金属のものとしな
ければならず、重量を軽減させるためにはコストの高い
ものとなってしまう。
（発明の目的）
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであっ
て、その主な目的は、軽量で、かつ断熱性に優れたピス
トンを得ることである。
て、その主な目的は、軽量で、かつ断熱性に優れたピス
トンを得ることである。
また、本発明の他の目的は、断熱層の表面を覆う耐熱性
金属層が、ピストン本体に確実に一体化して結合される
ようにすることである。
金属層が、ピストン本体に確実に一体化して結合される
ようにすることである。
（発明の特徴）
この目的を達成するために、本発明では、ピストン本体
の頂面に形成される燃焼室凹陥部の内面に断熱層を設け
るとともに、その燃焼室凹陥部を囲むピストン本体頂面
の周囲円環部に耐熱性金属ファイバ一層を設けて、これ
ら断熱層及び耐熱性金属ファイバ一層を耐熱性金属層に
よって覆うようにしている。
の頂面に形成される燃焼室凹陥部の内面に断熱層を設け
るとともに、その燃焼室凹陥部を囲むピストン本体頂面
の周囲円環部に耐熱性金属ファイバ一層を設けて、これ
ら断熱層及び耐熱性金属ファイバ一層を耐熱性金属層に
よって覆うようにしている。
このように、ピストン本体と耐熱性金属層との間に耐熱
性金属ファイバ一層を設けることによって、ピストン本
体の溶湯鍛造時におけるピストン母材の浸透性が良好と
なり、その耐熱性金属層の剥離が確実に防止されるよう
になる。
性金属ファイバ一層を設けることによって、ピストン本
体の溶湯鍛造時におけるピストン母材の浸透性が良好と
なり、その耐熱性金属層の剥離が確実に防止されるよう
になる。
また、高温となる燃焼室凹陥部の内面に断熱層を設ける
ことによって、ピストン本体への熱伝導を低減させるこ
とができ、それによって燃焼室の室壁温度を上昇させる
ことが可能となる。
ことによって、ピストン本体への熱伝導を低減させるこ
とができ、それによって燃焼室の室壁温度を上昇させる
ことが可能となる。
（実施例）
以下、図面に基づいて本発明の詳細な説明する。
図は、本発明によるディーゼルエンジン用ピストンの一
実施例を示す縦断面図である。
実施例を示す縦断面図である。
図から明らかなように、ピストン本体ｌの頂面中央部に
は、シリンダヘッド（図示せず）との間で燃焼室を形成
する燃焼室凹陥部２が形成されており、その凹陥部２の
内面には、断熱層となるセラミック層３が設けられてい
る。また、ピストン本体ｌの頂面の、燃焼室凹陥部２を
囲む周囲円環部４には、耐熱性金属であるステンレス鋼
のファイバ一層５が設けられている。そして、これら凹
陥部２及び周囲円環部４全体、すなわちセラミック層３
及びファイバ一層５の表面全体は、ステンレス鋼板から
なるステンレス層６によって覆われている。
は、シリンダヘッド（図示せず）との間で燃焼室を形成
する燃焼室凹陥部２が形成されており、その凹陥部２の
内面には、断熱層となるセラミック層３が設けられてい
る。また、ピストン本体ｌの頂面の、燃焼室凹陥部２を
囲む周囲円環部４には、耐熱性金属であるステンレス鋼
のファイバ一層５が設けられている。そして、これら凹
陥部２及び周囲円環部４全体、すなわちセラミック層３
及びファイバ一層５の表面全体は、ステンレス鋼板から
なるステンレス層６によって覆われている。
このようなピストンを製造するには、例えばステンレス
鋼板Ｓ Ｕ Ｓ ３０４により、燃焼室凹陥部２及び周
囲円環部４に合わせた形状のステンレス層６を成形して
おく。そして、その裏面の、周囲円環部４に対応する位
置に、Ｓ Ｕ Ｓ ３１８等からなるステンレスファイ
バーを溶着し、それによってファイバ一層５を形成する
。また、ステンレス層６の裏面の燃焼室凹陥部２に対応
する位置には、セラミック系無機接着剤を塗布するか、
あるいはプラズマ溶射法によってセラミックを接着する
ことにより、セラミック層３を設けておく。そしてこれ
を、例えばアルミニウム合金ＡＣ８Ａからなるピストン
本体ｌの表面に、溶湯鍛造によって結合させる。
鋼板Ｓ Ｕ Ｓ ３０４により、燃焼室凹陥部２及び周
囲円環部４に合わせた形状のステンレス層６を成形して
おく。そして、その裏面の、周囲円環部４に対応する位
置に、Ｓ Ｕ Ｓ ３１８等からなるステンレスファイ
バーを溶着し、それによってファイバ一層５を形成する
。また、ステンレス層６の裏面の燃焼室凹陥部２に対応
する位置には、セラミック系無機接着剤を塗布するか、
あるいはプラズマ溶射法によってセラミックを接着する
ことにより、セラミック層３を設けておく。そしてこれ
を、例えばアルミニウム合金ＡＣ８Ａからなるピストン
本体ｌの表面に、溶湯鍛造によって結合させる。
このようにすることによって、ピストン本体ｌの頂面の
周囲円環部４においては、ピストン本体ｌの母材がステ
ンレスファイバ一層５に浸透し、これらが一体化する。
周囲円環部４においては、ピストン本体ｌの母材がステ
ンレスファイバ一層５に浸透し、これらが一体化する。
そして、そのファイバ一層５とステンレス層６とは溶着
によって確実に固着されているので、結局、ステンレス
層６はピストン本体ｌに確実に一体的に結合される。ま
た、セラミック層３をセラミック系無機接着剤あるいは
セラミックのプラズマ溶射法によって形成することによ
り、溶湯鍛造時に亀裂が生じるようなこともなくなり、
さらにそのセラミック層３の形状や厚さを変えることも
任意に行うことができるようになる。
によって確実に固着されているので、結局、ステンレス
層６はピストン本体ｌに確実に一体的に結合される。ま
た、セラミック層３をセラミック系無機接着剤あるいは
セラミックのプラズマ溶射法によって形成することによ
り、溶湯鍛造時に亀裂が生じるようなこともなくなり、
さらにそのセラミック層３の形状や厚さを変えることも
任意に行うことができるようになる。
そして、このように軽合金製のピストン本体１の頂面に
ステンレス層６を一体化して結合することにより、その
機械的強度が上昇するの１′ で、ピストン本体１の天
井肉厚を薄くして軽量１゛ 化を図ることができるようになる。また、ステンレス層
６は熱伝導度が低く、特に高温となる燃焼室凹陥部２の
内面にはこのステンレス層６のほかにセラミック層３か
らなる断熱層が設けられているので、ピストン本体１へ
の熱流は著しく低減される。したがって、軽合金からな
るピストン本体ｌ自体の熱間強度は小さくてよくなるの
で、その天井肉厚は一層低減させることができ、ピスト
ンの軽量化を更に促進することができるようになる。そ
して、このように燃焼室とピストン本体ｌとの間が断熱
化されることにより、燃焼室の壁面温度を高くすること
ができるようになるので、着火遅れを軽減させて、燃焼
騒音を減少させることができるようになる。さらに、ピ
ストン本体ｌを通しての熱損失が減少するので、燃焼効
率が向上する。
ステンレス層６を一体化して結合することにより、その
機械的強度が上昇するの１′ で、ピストン本体１の天
井肉厚を薄くして軽量１゛ 化を図ることができるようになる。また、ステンレス層
６は熱伝導度が低く、特に高温となる燃焼室凹陥部２の
内面にはこのステンレス層６のほかにセラミック層３か
らなる断熱層が設けられているので、ピストン本体１へ
の熱流は著しく低減される。したがって、軽合金からな
るピストン本体ｌ自体の熱間強度は小さくてよくなるの
で、その天井肉厚は一層低減させることができ、ピスト
ンの軽量化を更に促進することができるようになる。そ
して、このように燃焼室とピストン本体ｌとの間が断熱
化されることにより、燃焼室の壁面温度を高くすること
ができるようになるので、着火遅れを軽減させて、燃焼
騒音を減少させることができるようになる。さらに、ピ
ストン本体ｌを通しての熱損失が減少するので、燃焼効
率が向上する。
なお、上記実施例においては、断熱層としてセラミック
層３を設けているが、この断熱層はセラミック以外の断
熱材からなるものとすることもできる。例えば空気層で
あってもよい。
層３を設けているが、この断熱層はセラミック以外の断
熱材からなるものとすることもできる。例えば空気層で
あってもよい。
また、耐熱性金属としてステンレス鋼を用い、ステンレ
ス鋼のファイバ一層５とステンレス鋼板のステンレス層
６とを形成□す−るようにしたものを示したが、この耐
熱性金属としてはその他の耐熱鋼等を用いることもでき
る。耐熱性金属は一般に熱伝導度が低いものであるから
、同様の作用効果を得ることができる。ただし、耐熱性
金属層と耐熱性金属ファイバ一層とは、容易に溶着する
同種の金属とすることが望ましい。
ス鋼のファイバ一層５とステンレス鋼板のステンレス層
６とを形成□す−るようにしたものを示したが、この耐
熱性金属としてはその他の耐熱鋼等を用いることもでき
る。耐熱性金属は一般に熱伝導度が低いものであるから
、同様の作用効果を得ることができる。ただし、耐熱性
金属層と耐熱性金属ファイバ一層とは、容易に溶着する
同種の金属とすることが望ましい。
（発明の効果）
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、燃焼
室凹陥部の内面には断熱層を設け、その凹陥部を囲む周
囲円環部には耐熱性金属のファイバ一層を設けて、これ
ら断熱層とファイバ一層とを耐熱性金属層で覆うように
しているので、ピストン本体と断熱層及び耐熱性金属層
とを一体化してピストンの断熱化を図ることが可能とな
り、ピストンの軽量化を促進することができるようにな
るとともに、燃焼騒音の主因である着火遅れを軽減し、
かつ燃焼効率を向上上μ２＋−シ表づ都ヱトλｔヂ作ヱ
室凹陥部の内面には断熱層を設け、その凹陥部を囲む周
囲円環部には耐熱性金属のファイバ一層を設けて、これ
ら断熱層とファイバ一層とを耐熱性金属層で覆うように
しているので、ピストン本体と断熱層及び耐熱性金属層
とを一体化してピストンの断熱化を図ることが可能とな
り、ピストンの軽量化を促進することができるようにな
るとともに、燃焼騒音の主因である着火遅れを軽減し、
かつ燃焼効率を向上上μ２＋−シ表づ都ヱトλｔヂ作ヱ
図は、本発明によるエンジン用ピストンの一実施例を示
す縦断面図である。 ｌ・・・ピストン本体 ２・・・燃焼室凹陥部３・・・
セラミックＭ（断熱層） ４・・・周囲円環部 ５・・・ステンレスファイバ一層 （＃熱性金属ファイバ一層） ６・・・ステンレス層（耐熱性金属層）出願人 本田技
研工業株式会社 代理人 弁理士 森下端侑
す縦断面図である。 ｌ・・・ピストン本体 ２・・・燃焼室凹陥部３・・・
セラミックＭ（断熱層） ４・・・周囲円環部 ５・・・ステンレスファイバ一層 （＃熱性金属ファイバ一層） ６・・・ステンレス層（耐熱性金属層）出願人 本田技
研工業株式会社 代理人 弁理士 森下端侑
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 ピストン本体（１）の頂面に燃焼室凹陥部（２）を設け
たエンジン用ピストンにおいて；前記燃焼室凹陥部（２
）の内面に断熱層（３）を設けるとともに、 その燃焼室凹陥部（２）を囲むピストン本体（１）の頂
面の周囲円環部（４）に耐熱性金属ファイバ一層（５）
を設け、 これら断熱層（３）及び耐熱性金属ファイバ一層（５）
の表面を耐熱性金属層（６）により覆ったことを特徴と
する、 エンジン用断熱ピストン。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59093872A JPS60240855A (ja) | 1984-05-12 | 1984-05-12 | エンジン用断熱ピストン |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59093872A JPS60240855A (ja) | 1984-05-12 | 1984-05-12 | エンジン用断熱ピストン |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60240855A true JPS60240855A (ja) | 1985-11-29 |
Family
ID=14094548
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59093872A Pending JPS60240855A (ja) | 1984-05-12 | 1984-05-12 | エンジン用断熱ピストン |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60240855A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02107868A (ja) * | 1988-07-30 | 1990-04-19 | T & N Technol Ltd | ピストン中の構成部品結合方法 |
| JP2014173494A (ja) * | 2013-03-08 | 2014-09-22 | Mazda Motor Corp | エンジンの断熱層とその形成方法 |
| JP2014173496A (ja) * | 2013-03-08 | 2014-09-22 | Mazda Motor Corp | エンジン燃焼室の断熱構造体の製造方法 |
| JP6293317B1 (ja) * | 2017-01-12 | 2018-03-14 | 株式会社新エィシーイー | ピストン |
| US10578049B2 (en) | 2017-04-28 | 2020-03-03 | Mahle International Gmbh | Thermal barrier coating for engine combustion component |
-
1984
- 1984-05-12 JP JP59093872A patent/JPS60240855A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02107868A (ja) * | 1988-07-30 | 1990-04-19 | T & N Technol Ltd | ピストン中の構成部品結合方法 |
| JP2014173494A (ja) * | 2013-03-08 | 2014-09-22 | Mazda Motor Corp | エンジンの断熱層とその形成方法 |
| JP2014173496A (ja) * | 2013-03-08 | 2014-09-22 | Mazda Motor Corp | エンジン燃焼室の断熱構造体の製造方法 |
| JP6293317B1 (ja) * | 2017-01-12 | 2018-03-14 | 株式会社新エィシーイー | ピストン |
| JP2018112149A (ja) * | 2017-01-12 | 2018-07-19 | 株式会社新エィシーイー | ピストン |
| US10578049B2 (en) | 2017-04-28 | 2020-03-03 | Mahle International Gmbh | Thermal barrier coating for engine combustion component |
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