JPS6027820B2 - 内燃機関の燃焼室構成部材の製造方法 - Google Patents
内燃機関の燃焼室構成部材の製造方法Info
- Publication number
- JPS6027820B2 JPS6027820B2 JP5995678A JP5995678A JPS6027820B2 JP S6027820 B2 JPS6027820 B2 JP S6027820B2 JP 5995678 A JP5995678 A JP 5995678A JP 5995678 A JP5995678 A JP 5995678A JP S6027820 B2 JPS6027820 B2 JP S6027820B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- piston
- combustion chamber
- internal combustion
- porous metal
- ceramic
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
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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
- 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
- F05C2201/00—Metals
- F05C2201/02—Light metals
- F05C2201/021—Aluminium
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、熱損失の少ない断熱効果の優れた内燃機関の
燃焼室構成材料およびその製造方法に関する。
燃焼室構成材料およびその製造方法に関する。
従来のディーゼル機関の燃焼室における熱損失はかなり
大きいが、その大部分はピストン、シリンダヘッドおよ
び排気通路等の燃焼室構成部材における冷却損失と、排
気による熱損失である。
大きいが、その大部分はピストン、シリンダヘッドおよ
び排気通路等の燃焼室構成部材における冷却損失と、排
気による熱損失である。
これらの熱損失を少なくすることができれば、内燃機関
の熱効率を高め、ひいては内燃機関の燃費を下げること
ができる。熱損失を防止する方法としては、ピストン、
シリンダヘッドおよび排気通路における内部から外部へ
の熱伝導を小さくし、それら部材の壁面の温度を高める
のがよく、そのために壁面を熱伝導率の低い材料で覆う
ことが考えられる。
の熱効率を高め、ひいては内燃機関の燃費を下げること
ができる。熱損失を防止する方法としては、ピストン、
シリンダヘッドおよび排気通路における内部から外部へ
の熱伝導を小さくし、それら部材の壁面の温度を高める
のがよく、そのために壁面を熱伝導率の低い材料で覆う
ことが考えられる。
比較的小形の内燃機関で用いられるピストンは一般にＮ
−Ｓｉ系合金（ＪＩＳＡＣ船など）が多くこれは熱伝導
率が大きい。
−Ｓｉ系合金（ＪＩＳＡＣ船など）が多くこれは熱伝導
率が大きい。
上記のような熱損失防止対策としては、従来からセラミ
ックス競結体で触火面の一部を作り、これを銭包む方法
や、セラミックス溶射などの表面処理で断熱壁を得る方
法等が種々検討されている。
ックス競結体で触火面の一部を作り、これを銭包む方法
や、セラミックス溶射などの表面処理で断熱壁を得る方
法等が種々検討されている。
しかしこれらの方法は断熱効果は期待できるが、何れも
セラミックスを用いているため、‘１１ 変形能がなく
、熱衝撃に弱く損傷し易い。‘２｝ 母材金属（ピスト
ン、シリンダヘッドおよび排気通路壁等）との接着力が
弱く、部分的な剥離や破損が生じ易い。‘３｝ コスト
高である。
セラミックスを用いているため、‘１１ 変形能がなく
、熱衝撃に弱く損傷し易い。‘２｝ 母材金属（ピスト
ン、シリンダヘッドおよび排気通路壁等）との接着力が
弱く、部分的な剥離や破損が生じ易い。‘３｝ コスト
高である。
【４１ セラミック競結体は形状的に制約を受け燃焼室
の糠火面への被覆が困難である。
の糠火面への被覆が困難である。
｛５｝ さらにセラミックス溶射法では、セラミックス
の粉末が周囲に飛散し、作業環境が悪い。
の粉末が周囲に飛散し、作業環境が悪い。
などが欠点があった。第１図に示す従来例は、セラミッ
クス競緒体１をピストン母材２で銭包んだピストンの縦
断面を示すが、これは鋳造時またはエンジン運転時の熱
応力で割れ３や剥離３ａを生じ易く、またセラミックス
糠縞体１の形状的な制約から、最上段のピストンリング
部（第一ピストンリング部）４の預り温結果では、ピス
トン周囲部の断熱効果が小さいという欠点があった。
クス競緒体１をピストン母材２で銭包んだピストンの縦
断面を示すが、これは鋳造時またはエンジン運転時の熱
応力で割れ３や剥離３ａを生じ易く、またセラミックス
糠縞体１の形状的な制約から、最上段のピストンリング
部（第一ピストンリング部）４の預り温結果では、ピス
トン周囲部の断熱効果が小さいという欠点があった。
また、第２図の従来例のようにピストン母材２の触火面
の表面にセラミックス溶射（セラミックスコーテング）
５を施したピストンでは溶射むら６や部分的剥離６ａが
生じ易いという欠点があった。
の表面にセラミックス溶射（セラミックスコーテング）
５を施したピストンでは溶射むら６や部分的剥離６ａが
生じ易いという欠点があった。
本発明は、上記従来のセラミックス嫌結体の鏡包みや溶
射によるものの欠点を解消し、断熱性および耐熱の優れ
た内燃機関の燃焼室の構成部材の製造方法を提供するこ
とを目的として提案されたものでニッケル系または鉄系
等の多孔質金属からなる薄肉状の触火部材をピストン、
シリンダヘッド等の燃焼室構成部材の高温ガスとの接触
面側に銭包んだのち上記触火部材の鮫火面表面上の気孔
をセラミックス溶射またはＮｉ−ＡＩ系、Ｆｅ−山系等
の化合物の表面処理層を形成させて閉塞することを特徴
とする内燃機関の燃焼室構成部材の製造方法に係るもの
である。
射によるものの欠点を解消し、断熱性および耐熱の優れ
た内燃機関の燃焼室の構成部材の製造方法を提供するこ
とを目的として提案されたものでニッケル系または鉄系
等の多孔質金属からなる薄肉状の触火部材をピストン、
シリンダヘッド等の燃焼室構成部材の高温ガスとの接触
面側に銭包んだのち上記触火部材の鮫火面表面上の気孔
をセラミックス溶射またはＮｉ−ＡＩ系、Ｆｅ−山系等
の化合物の表面処理層を形成させて閉塞することを特徴
とする内燃機関の燃焼室構成部材の製造方法に係るもの
である。
以下第３図乃至第５図を参照しながら本発明につき具体
的に説明するが、図示の例は本発明を内燃機関のピスト
ンの触火面に適用した例を示している。
的に説明するが、図示の例は本発明を内燃機関のピスト
ンの触火面に適用した例を示している。
第３図は内燃機関のピストンの触火面として製作した多
孔賞金属体７で、その材質はＮｉまたはＦｅ系金属であ
り、気孔率は８０〜９０％で、その気孔径の大きかは通
常０．１〜１仇肋程度の大きさである。
孔賞金属体７で、その材質はＮｉまたはＦｅ系金属であ
り、気孔率は８０〜９０％で、その気孔径の大きかは通
常０．１〜１仇肋程度の大きさである。
本法に用いる多孔質金属体７は、剛性をもたせるため、
気孔径０．１柳程度のものが適している。
気孔径０．１柳程度のものが適している。
またこのような多孔質金属体７をピストンの勉火面に用
いた場合、その表面に微４・な空孔が存在するため、燃
焼室内の不燃ガスや燃焼浅津が該空孔に浸入してピスト
ン内を汚染することが考えられる。このためピストンの
鍵火面の多孔質金属体７の表面のみをセラミックで溶射
するか、または溶融アルミニューム中に浸薄、熱処理し
てＮｉ−山、Ｆｅ−ＡＩ等の表面処理層８を形成させて
、多孔質金属体７の表面に微細な空孔が存在しないよう
に処理する。この表面処理層８は化合物層であるため、
耐熱性、耐食性も充分である。第４図は、ピストン母材
２で多孔質金属体７を銭包んだ本発明方法で製作したピ
ストンの縦断面を示すが、本例ではピストン母材２とし
てはＪＩＳＡＣ８Ａを用い、７１０℃で注縁し、上記表
面処理による処理層８を表面にもつ多孔質金属体７を鋳
込むことによってピストンの勉火面を形成した。
いた場合、その表面に微４・な空孔が存在するため、燃
焼室内の不燃ガスや燃焼浅津が該空孔に浸入してピスト
ン内を汚染することが考えられる。このためピストンの
鍵火面の多孔質金属体７の表面のみをセラミックで溶射
するか、または溶融アルミニューム中に浸薄、熱処理し
てＮｉ−山、Ｆｅ−ＡＩ等の表面処理層８を形成させて
、多孔質金属体７の表面に微細な空孔が存在しないよう
に処理する。この表面処理層８は化合物層であるため、
耐熱性、耐食性も充分である。第４図は、ピストン母材
２で多孔質金属体７を銭包んだ本発明方法で製作したピ
ストンの縦断面を示すが、本例ではピストン母材２とし
てはＪＩＳＡＣ８Ａを用い、７１０℃で注縁し、上記表
面処理による処理層８を表面にもつ多孔質金属体７を鋳
込むことによってピストンの勉火面を形成した。
第５図にその一部を示しているが、多孔質金属体７とピ
ストン母材２の接触面は、多孔質金属体７の気孔にピス
トン母材２が侵入した浸入層９が形成されるため、両斜
の接着力は大となり、従来のセラミックス銭包みピスト
ンやセラミックス溶射ピストンに比し、割れおよび剥離
に対して著しく安定な断熱ピストンが得られる。第６図
に示す本発明の他の実施例は、シリンダヘッド３０の触
火面３１および排気通路５１の内壁面に、上記表面処理
を施した多孔貸金属体７を銭包んだ例を示しており、シ
リングヘッド３１０のの鮫火面３１および排気通路５１
の内壁面に、上記表面処理を施した多孔質金属体７を銭
包んだ例を示しており、シリングヘッド３０の触火面３
１および排気通路５１の内壁面に、上記表面処理を施し
た多孔質金属体７を銭包んだ例を示しており、シリンダ
ヘッド３０の材料には、鋳鉄、綾鋼、アルミニューム合
金等を用いる。
ストン母材２の接触面は、多孔質金属体７の気孔にピス
トン母材２が侵入した浸入層９が形成されるため、両斜
の接着力は大となり、従来のセラミックス銭包みピスト
ンやセラミックス溶射ピストンに比し、割れおよび剥離
に対して著しく安定な断熱ピストンが得られる。第６図
に示す本発明の他の実施例は、シリンダヘッド３０の触
火面３１および排気通路５１の内壁面に、上記表面処理
を施した多孔貸金属体７を銭包んだ例を示しており、シ
リングヘッド３１０のの鮫火面３１および排気通路５１
の内壁面に、上記表面処理を施した多孔質金属体７を銭
包んだ例を示しており、シリングヘッド３０の触火面３
１および排気通路５１の内壁面に、上記表面処理を施し
た多孔質金属体７を銭包んだ例を示しており、シリンダ
ヘッド３０の材料には、鋳鉄、綾鋼、アルミニューム合
金等を用いる。
なお図中、１０はピストン、１１はシリンダラィナ−、
３０はシリングヘッド、４０は吸気孔、５川ま排気孔、
４１は吸気弁、５２は排気弁、６０は弁座をそれぞれ示
す。
３０はシリングヘッド、４０は吸気孔、５川ま排気孔、
４１は吸気弁、５２は排気弁、６０は弁座をそれぞれ示
す。
以上要するに本発明は、ニッケル系または鉄系等の多孔
質金属からなる薄肉状の触火部材を、ピストン、シリン
ダヘッド等の燃焼室構成部村の高温ガスとの接触面側に
銭包んだのち、上記触火部材の舷火面表面上の気孔をセ
ラミックス溶射またはＮｉ−ＡＩ系、Ｆｅ−山系等の化
合物の表面処理層を形成させて閉塞することを特徴とす
る内燃機関の燃焼室構成部材の製造方法に係るものであ
るから、本発明によれば、上記従来のセラミックス猿結
体の銭包みや溶射によるものの欠点を解消し、耐熱性の
優れた内燃機関の燃焼室構成部材を容易に製作すること
ができる。
質金属からなる薄肉状の触火部材を、ピストン、シリン
ダヘッド等の燃焼室構成部村の高温ガスとの接触面側に
銭包んだのち、上記触火部材の舷火面表面上の気孔をセ
ラミックス溶射またはＮｉ−ＡＩ系、Ｆｅ−山系等の化
合物の表面処理層を形成させて閉塞することを特徴とす
る内燃機関の燃焼室構成部材の製造方法に係るものであ
るから、本発明によれば、上記従来のセラミックス猿結
体の銭包みや溶射によるものの欠点を解消し、耐熱性の
優れた内燃機関の燃焼室構成部材を容易に製作すること
ができる。
第１図は、セラミックス暁結体をピストン母村で銭包ん
だ従来の内燃機関のピストンの縦断面図、第２図はピス
トン母材の表面（触火面）にセラミック溶射を施した従
釆のピストンの縦断面図、第３図乃至第５図は本発明の
一実施例の概略説明図で、第３図は表面処理を施した多
孔質金属体の縦断面図、第４図は第３図の多孔質金属体
をピストン母村で銭包んだ縦断面図、第５図は第６図の
一部拡大図、第６図は本発明の他の実施例の概略縦断面
図である。 第３図乃至第６図において、２・・・ピストン母材、７
・・・多孔質金属体、８・・・表面処理層、９・・・侵
入層。 第１図 第２図 猪３図 第４図 完５図 第６図
だ従来の内燃機関のピストンの縦断面図、第２図はピス
トン母材の表面（触火面）にセラミック溶射を施した従
釆のピストンの縦断面図、第３図乃至第５図は本発明の
一実施例の概略説明図で、第３図は表面処理を施した多
孔質金属体の縦断面図、第４図は第３図の多孔質金属体
をピストン母村で銭包んだ縦断面図、第５図は第６図の
一部拡大図、第６図は本発明の他の実施例の概略縦断面
図である。 第３図乃至第６図において、２・・・ピストン母材、７
・・・多孔質金属体、８・・・表面処理層、９・・・侵
入層。 第１図 第２図 猪３図 第４図 完５図 第６図
Claims (1)
- １ ニツケル系または鉄系等の多孔質金属からなる薄肉
状の触火部材を、ピストン、シリンダヘツド等の燃焼室
構成部材の高温ガスとの接触面側に鋳包んだのち、上記
触火部材の触火面表面上の気孔を、セラミツク溶射また
はＮｉ−Ａｌ系、Ｆｅ−Ａｌ系等の化合物の表面処理層
を形成させて閉塞することを特徴とする内燃機関の燃焼
室構成部材の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5995678A JPS6027820B2 (ja) | 1978-05-22 | 1978-05-22 | 内燃機関の燃焼室構成部材の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5995678A JPS6027820B2 (ja) | 1978-05-22 | 1978-05-22 | 内燃機関の燃焼室構成部材の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS54151715A JPS54151715A (en) | 1979-11-29 |
| JPS6027820B2 true JPS6027820B2 (ja) | 1985-07-01 |
Family
ID=13128101
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5995678A Expired JPS6027820B2 (ja) | 1978-05-22 | 1978-05-22 | 内燃機関の燃焼室構成部材の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6027820B2 (ja) |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4485778A (en) * | 1980-02-27 | 1984-12-04 | Oliver Bernard M | Method and means for improving performance of diesel engines |
| DE3418405A1 (de) * | 1983-05-18 | 1984-11-29 | Mazda Motor Corp., Hiroshima | Verfahren zur herstellung von gussteilen aus aluminiumlegierung und aus einer aluminiumlegierung bestehender kolben |
| DE3330554A1 (de) * | 1983-08-24 | 1985-03-07 | Kolbenschmidt AG, 7107 Neckarsulm | Kolben fuer brennkraftmaschinen |
| JPS6058824U (ja) * | 1983-09-30 | 1985-04-24 | いすゞ自動車株式会社 | エンジンの燃焼室壁部の断熱構造 |
| JPS60184950A (ja) * | 1984-03-02 | 1985-09-20 | Isuzu Motors Ltd | 燃焼室壁面を断熱材で被覆した内燃機関 |
| JPS6139454U (ja) * | 1984-08-17 | 1986-03-12 | ダイハツ工業株式会社 | セラミツクス被覆ピストン |
| GB8714287D0 (en) * | 1987-06-18 | 1987-07-22 | Ae Plc | Pistons |
| US6877476B1 (en) * | 2003-10-09 | 2005-04-12 | Indexica, Ltd. | Internal combustion engine |
| JP6015185B2 (ja) * | 2012-07-18 | 2016-10-26 | いすゞ自動車株式会社 | 内燃機関のピストン構造 |
-
1978
- 1978-05-22 JP JP5995678A patent/JPS6027820B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS54151715A (en) | 1979-11-29 |
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