JPS60240858A - エンジン用ピストン - Google Patents
エンジン用ピストンInfo
- Publication number
- JPS60240858A JPS60240858A JP59093876A JP9387684A JPS60240858A JP S60240858 A JPS60240858 A JP S60240858A JP 59093876 A JP59093876 A JP 59093876A JP 9387684 A JP9387684 A JP 9387684A JP S60240858 A JPS60240858 A JP S60240858A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- piston
- layer
- combustion chamber
- heat
- piston body
- Prior art date
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- Pending
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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
- F02F7/00—Casings, e.g. crankcases or frames
- F02F7/0085—Materials for constructing engines or their parts
- F02F7/0087—Ceramic materials
-
- 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
-
- 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
-
- 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
- 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)
- Ceramic Engineering (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、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、特に、その頂
面が耐熱性金属層によって覆われたピストンに関するも
のである。
エンジン用等のピストンに関するもので、特に、その頂
面が耐熱性金属層によって覆われた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
や問題があるので、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。し
かも、ディーゼルエンジン用等のピストンには、その頂
面に凹陥部が設けられ、そこに燃焼室が形成されるよう
になっているので、そのピストンは天井肉厚の大きいも
のとせざるを得ない。そのために、ピストンの重量が大
きくなり、フリクションが増加したり、振動や騒音が大
きくなるという問題が生じている。
軽合金によって形成されるが、軽合金は耐熱性の点にや
や問題があるので、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。し
かも、ディーゼルエンジン用等のピストンには、その頂
面に凹陥部が設けられ、そこに燃焼室が形成されるよう
になっているので、そのピストンは天井肉厚の大きいも
のとせざるを得ない。そのために、ピストンの重量が大
きくなり、フリクションが増加したり、振動や騒音が大
きくなるという問題が生じている。
そこで、ピストンの頂面を耐熱性金属の表面層で覆い、
その強度を向上させようとする試みがなされてきている
。しかしながら、そのような耐熱性金属材料は、一般に
ピストン母材とは全く異質のものであり、それらを溶着
することは困難なことが多い。その表面層をピストン本
体に鋳込むことによってそれらを一体化させる提案もな
されているが、そのようにしても、その熱膨張率の差な
どのために、熱間時５に表面層が剥離してしまうことが
ある。このようなことから、従来は、その表面層をボル
ト等によってピストン本体に締結するという手段が採ら
れることが多かった。しかしながら、そのためには表面
層及びピストン本体の精密な加工が必要となり、コスト
の高いものとなるばかりでなく、ボルト等によって重量
も増大してしまうという問題があった。
その強度を向上させようとする試みがなされてきている
。しかしながら、そのような耐熱性金属材料は、一般に
ピストン母材とは全く異質のものであり、それらを溶着
することは困難なことが多い。その表面層をピストン本
体に鋳込むことによってそれらを一体化させる提案もな
されているが、そのようにしても、その熱膨張率の差な
どのために、熱間時５に表面層が剥離してしまうことが
ある。このようなことから、従来は、その表面層をボル
ト等によってピストン本体に締結するという手段が採ら
れることが多かった。しかしながら、そのためには表面
層及びピストン本体の精密な加工が必要となり、コスト
の高いものとなるばかりでなく、ボルト等によって重量
も増大してしまうという問題があった。
（発明の目的）
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであっ
て、その主な目的は、耐熱性金属の表面層が、ピストン
本体に確実に一体化して結合されるようにし、それによ
って軽量で、かつ機械的強度の大きいピストンが得られ
るようにｉ ｔｓｚ、！、−ｃ’あ、。
て、その主な目的は、耐熱性金属の表面層が、ピストン
本体に確実に一体化して結合されるようにし、それによ
って軽量で、かつ機械的強度の大きいピストンが得られ
るようにｉ ｔｓｚ、！、−ｃ’あ、。
本発明の他の目的は、燃焼室からピストン本体への熱流
が低減されるようにし、それによって燃焼騒音が軽減さ
れるとともに燃焼効率が向上するようにすることである
。
が低減されるようにし、それによって燃焼騒音が軽減さ
れるとともに燃焼効率が向上す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、ピストン頂面
の燃焼室凹陥部内面及びその周囲の周囲内環部全体を耐
熱性金属層によって覆うとともに、その耐熱性金属層と
ピストン本体とを耐熱性金属ファイバ一層を介して接合
するようにしている。
の燃焼室凹陥部内面及びその周囲の周囲内環部全体を耐
熱性金属層によって覆うとともに、その耐熱性金属層と
ピストン本体とを耐熱性金属ファイバ一層を介して接合
するようにしている。
このように耐熱性金属ファイバ一層を介在させることに
よって、ピストン本体の溶湯鍛造時にそのファイバ一層
にピストン母材が浸透するようになるので、耐熱性金属
層とピストン本体との確実な結合が得られるようになる
。また、燃焼室とピストン本体との間に熱伝導度の低い
耐熱性金属層が設けられるので、ピストン本体に対する
断熱効果が得られるようになる。
よって、ピストン本体の溶湯鍛造時にそのファイバ一層
にピストン母材が浸透するようになるので、耐熱性金属
層とピストン本体との確実な結合が得られるようになる
。また、燃焼室とピストン本体との間に熱伝導度の低い
耐熱性金属層が設けられるので、ピストン本体に対する
断熱効果が得られるようになる。
（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１の頂面には、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と、その凹陥部２を囲む平面状の周囲円環
部３とが形成されている。この周囲円環部３上には、耐
熱性金属であるステンレス鋼のファイバ一層４が設けら
れている。そして、燃焼室凹陥部２の内面及びステンレ
スファイバ一層４の表面全体は、ステンレス鋼板からな
るステンレス層５によって覆われている。
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と、その凹陥部２を囲む平面状の周囲円環
部３とが形成されている。この周囲円環部３上には、耐
熱性金属であるステンレス鋼のファイバ一層４が設けら
れている。そして、燃焼室凹陥部２の内面及びステンレ
スファイバ一層４の表面全体は、ステンレス鋼板からな
るステンレス層５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、まず、５ＵＳ３０
４等のステンレス鋼板を、ピストン頂面の燃焼室凹陥部
２及び周囲円環部３に合わせた形状に成形し、ステンレ
ス層５を形成する。そして、その裏面の周囲円環部３に
対応する位置に、ＳＵＳ ３１６等のステンレスファイ
バーを溶着し、それによってステンレスファイバ一層４
を形成する。こうして形成されたピストンヘット部材を
、アルミニウム合金ＡＣ８Ａ等を母材とするピストン本
体ｌの頂面に、溶湯鍛造によって接合させる。
４等のステンレス鋼板を、ピストン頂面の燃焼室凹陥部
２及び周囲円環部３に合わせた形状に成形し、ステンレ
ス層５を形成する。そして、その裏面の周囲円環部３に
対応する位置に、ＳＵＳ ３１６等のステンレスファイ
バーを溶着し、それによってステンレスファイバ一層４
を形成する。こうして形成されたピストンヘット部材を
、アルミニウム合金ＡＣ８Ａ等を母材とするピストン本
体ｌの頂面に、溶湯鍛造によって接合させる。
このように溶湯鍛造することによって、ピストン本体１
の母材がステンレスファイ／へ一層４に浸透し、ピスト
ン本体１とステンレスファイバ一層４とが一体化する。
の母材がステンレスファイ／へ一層４に浸透し、ピスト
ン本体１とステンレスファイバ一層４とが一体化する。
そして、そのファイバ一層４とステンレス層５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５はピストン本体１に完全に一体化される。
によって確実に固着されているので、結局、ステンレス
層５はピストン本体１に完全に一体化される。
このようにして、軽合金酸のピストン本体ｌの頂面にス
テンレス層５が一体的に接合されるので、その機械的強
度が増す。したがって、ピストン本体１の天井肉厚を薄
くして軽量化を図ることができるようになる。また、特
に高温となる燃焼室凹陥部２の内面が、熱伝導度の低い
ステンレス鋼からなるステンレス層５によって覆われる
ので、ピストン本体１への熱流が低減される。したがっ
て、ピストン本体１自体の熱間強度は小さくてよくなる
ので、その天井肉厚を一層低減させることができ、ピス
トンの軽量化を更に進めることができるようになる。
テンレス層５が一体的に接合されるので、その機械的強
度が増す。したがって、ピストン本体１の天井肉厚を薄
くして軽量化を図ることができるようになる。また、特
に高温となる燃焼室凹陥部２の内面が、熱伝導度の低い
ステンレス鋼からなるステンレス層５によって覆われる
ので、ピストン本体１への熱流が低減される。したがっ
て、ピストン本体１自体の熱間強度は小さくてよくなる
ので、その天井肉厚を一層低減させることができ、ピス
トンの軽量化を更に進めることができるようになる。
そして、このように、熱伝導度の低いステンレス層５に
よって燃焼室とピストン本体１との間の断熱効果が得ら
れるので、燃焼室の壁面温度を高くすることが可能とな
る。したがって、ディーゼルエンジンにおける燃焼騒音
の主因となっている着火遅れを低減させることができる
ようになる。また、ピストン本体ｌを通しての熱損失が
減少するので、燃焼効率も向上する。
よって燃焼室とピストン本体１との間の断熱効果が得ら
れるので、燃焼室の壁面温度を高くすることが可能とな
る。したがって、ディーゼルエンジンにおける燃焼騒音
の主因となっている着火遅れを低減させることができる
ようになる。また、ピストン本体ｌを通しての熱損失が
減少するので、燃焼効率も向上する。
なお、上述のように、ステンレスファイバ一層４を介在
させることによってステンレス層５とピストン本体ｌと
が完全に一体化されるので、通常はそのステンレスファ
イバ一層４を周囲円環部３に設けるだけで十分な接合強
度を得ることができる。したがって、ステンレス鋼ァ１
イバーはステンレス層５の平面状の部分に溶着・ｉ するだけでよいので、容易な作業で確実に溶着させるこ
とができ、また、その使用量も少なくてすむ。しかしな
がら、そのステンレスファイバ一層４をステンレス層５
の燃焼室凹陥部２裏面にも設けて、そのステンレス層５
が全面においてピストン本体ｌと接合されるよ）にする
こともできることは言うまでもない。
させることによってステンレス層５とピストン本体ｌと
が完全に一体化されるので、通常はそのステンレスファ
イバ一層４を周囲円環部３に設けるだけで十分な接合強
度を得ることができる。したがって、ステンレス鋼ァ１
イバーはステンレス層５の平面状の部分に溶着・ｉ するだけでよいので、容易な作業で確実に溶着させるこ
とができ、また、その使用量も少なくてすむ。しかしな
がら、そのステンレスファイバ一層４をステンレス層５
の燃焼室凹陥部２裏面にも設けて、そのステンレス層５
が全面においてピストン本体ｌと接合されるよ）にする
こともできることは言うまでもない。
また、上記実施例におい−ては、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４とステ
ンレス鋼板のステンレス層５とを形成するようにしたも
のを示したが、これら耐熱性金属ファイバ一層及び耐熱
性金属層は、その他の耐熱鋼等によって形成するように
することもできる。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。
ンレス鋼を用い、ステンレス鋼のファイバ一層４とステ
ンレス鋼板のステンレス層５とを形成するようにしたも
のを示したが、これら耐熱性金属ファイバ一層及び耐熱
性金属層は、その他の耐熱鋼等によって形成するように
することもできる。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、これら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
。
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、°ピ
ストン頂面の燃焼室凹陥部内面及びその周囲の周囲円環
部表面全体を耐熱性金属層により覆い、少なくともその
周囲円環部には、耐熱性金属層とピストン本体との間に
耐熱性金属ファイバ一層を設けて、これらを互いに接合
するようにしているので、輪台金製のピストン本体と耐
熱性金属層とが完全に一体化されるようになり、ピスト
ン頂部の機械的強度を上昇させて、その軽量化を図るこ
とができるようになる。また、燃焼室凹陥部を熱伝導率
の低い耐熱性金属層によって覆うことにより、燃焼室の
壁面温度を上げて着火遅れを改善するとともに、燃焼効
率を向上させることができるようになる。
ストン頂面の燃焼室凹陥部内面及びその周囲の周囲円環
部表面全体を耐熱性金属層により覆い、少なくともその
周囲円環部には、耐熱性金属層とピストン本体との間に
耐熱性金属ファイバ一層を設けて、これらを互いに接合
するようにしているので、輪台金製のピストン本体と耐
熱性金属層とが完全に一体化されるようになり、ピスト
ン頂部の機械的強度を上昇させて、その軽量化を図るこ
とができるようになる。また、燃焼室凹陥部を熱伝導率
の低い耐熱性金属層によって覆うことにより、燃焼室の
壁面温度を上げて着火遅れを改善するとともに、燃焼効
率を向上させることができるようになる。
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。 ｌ・・・ピストン本体 ２・・・燃焼室凹陥部３・・・
周囲円環部 ４・・・ステンレスファイバ一層 （＃熱性金属ファイバ一層）
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・・・
周囲円環部 ４・・・ステンレスファイバ一層 （＃熱性金属ファイバ一層）
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 頂面に燃焼室凹陥部（２）とそれを囲む周囲円環部（３
）とを有するエンジン用ピストンにおいて； 前記燃焼室凹陥部（２）内面及び周囲円環部（３）表面
全体を耐熱性金属層（５）によって覆うとともに、 その耐熱性金属層（５）とピストン本体（１）とを、少
なくとも周囲円環部（３）において耐熱性金属ファイバ
一層（４）を介して接合したことを特徴とする、 エンジン用ピストン。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59093876A JPS60240858A (ja) | 1984-05-12 | 1984-05-12 | エンジン用ピストン |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59093876A JPS60240858A (ja) | 1984-05-12 | 1984-05-12 | エンジン用ピストン |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60240858A true JPS60240858A (ja) | 1985-11-29 |
Family
ID=14094667
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59093876A Pending JPS60240858A (ja) | 1984-05-12 | 1984-05-12 | エンジン用ピストン |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60240858A (ja) |
Cited By (2)
| 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 |
| DE112016000144B4 (de) | 2015-09-30 | 2020-06-18 | Mazda Motor Corporation | Wärmeisolationsstruktur der Brennkammer eines Motors |
-
1984
- 1984-05-12 JP JP59093876A patent/JPS60240858A/ja active Pending
Cited By (2)
| 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 |
| DE112016000144B4 (de) | 2015-09-30 | 2020-06-18 | Mazda Motor Corporation | Wärmeisolationsstruktur der Brennkammer eines Motors |
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