JPS6166848A - 断熱ピストン - Google Patents
断熱ピストンInfo
- Publication number
- JPS6166848A JPS6166848A JP18893084A JP18893084A JPS6166848A JP S6166848 A JPS6166848 A JP S6166848A JP 18893084 A JP18893084 A JP 18893084A JP 18893084 A JP18893084 A JP 18893084A JP S6166848 A JPS6166848 A JP S6166848A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- heat
- ceramics
- crown
- piston
- skirt
- 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.)
- Pending
Links
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
-
- 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
- F02F3/0015—Multi-part pistons
- F02F3/0023—Multi-part pistons the parts being bolted or screwed together
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Pistons, Piston Rings, And Cylinders (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】
〔産業上の利用分野］
本発明はセラミックスを利用した断熱エンジンの断熱ピ
ストンに関するものである。
ストンに関するものである。
し従来の技術］
ａｎに耐えしかも断熱効果の優れたセラミックスをエン
ジンの燃焼室の壁部に使用することによって熱サイクル
効率の向上を図るとともに、高温の排気ガスを排気ター
ビンへ送るなどしてエネルギを回収することにより、全
体としての熱効率を向上し得る断熱エンジンはすでに提
案されているが、いまだ種々の問題で実用の段階に達し
ていない。
ジンの燃焼室の壁部に使用することによって熱サイクル
効率の向上を図るとともに、高温の排気ガスを排気ター
ビンへ送るなどしてエネルギを回収することにより、全
体としての熱効率を向上し得る断熱エンジンはすでに提
案されているが、いまだ種々の問題で実用の段階に達し
ていない。
この種の断熱エンジンとして、例えば第２因に示すよう
なものが知られている。これは、通常の金５からなるシ
リンダヘッド１に円箭部１ａが形成され、この内部にカ
ップ形のセラミックスからなるヘッドライナ３が上下１
対の位置決めリング１２を介して嵌合され、かつシリン
ダヘッド１の下面１ｂとへラドライナ３との間に断熱ガ
スケット１６が介装される。ヘッドライナ３の上端窒に
は吸（排）気ボート８が形成され、同じくセラミックス
で形成される吸（排）気弁７によって開閉される。この
ようにして、燃焼室の大部分がセラミックスからなるカ
ップ形のへラドライナ３とセラミックスからなるピスト
ン２６の冠部５とによって区画され、燃焼室の主要部か
ら離れた部分でヘッドライナ３がセラミックスからなる
シリンダライナ４と突き合わされる。
なものが知られている。これは、通常の金５からなるシ
リンダヘッド１に円箭部１ａが形成され、この内部にカ
ップ形のセラミックスからなるヘッドライナ３が上下１
対の位置決めリング１２を介して嵌合され、かつシリン
ダヘッド１の下面１ｂとへラドライナ３との間に断熱ガ
スケット１６が介装される。ヘッドライナ３の上端窒に
は吸（排）気ボート８が形成され、同じくセラミックス
で形成される吸（排）気弁７によって開閉される。この
ようにして、燃焼室の大部分がセラミックスからなるカ
ップ形のへラドライナ３とセラミックスからなるピスト
ン２６の冠部５とによって区画され、燃焼室の主要部か
ら離れた部分でヘッドライナ３がセラミックスからなる
シリンダライナ４と突き合わされる。
実際には、ヘッドライナ３とシリンダライナ４との熱膨
張差による応力を回避するために、ライナ３．４の間に
は極めて僅かな隙間が備えられ、ヘッドライナ３の下端
面とシリンダボディ３の上端面との間にシール部材１７
が介装され、シリンダヘッド１からボルトをシリンダボ
ディ２へ螺合して締結される。シリンダボディ２の円筒
面２０にシリンダライナ４が嵌合される。シリンダボデ
ィ２には必要により冷却用油室２１，２２が備えられる
。
張差による応力を回避するために、ライナ３．４の間に
は極めて僅かな隙間が備えられ、ヘッドライナ３の下端
面とシリンダボディ３の上端面との間にシール部材１７
が介装され、シリンダヘッド１からボルトをシリンダボ
ディ２へ螺合して締結される。シリンダボディ２の円筒
面２０にシリンダライナ４が嵌合される。シリンダボデ
ィ２には必要により冷却用油室２１，２２が備えられる
。
ピストン２６はセラミックスからなる冠部５と普通の金
属からなるスカート部６とをボルト１１およびナツト１
３により結合して構成される。冠部５の上端面に燃料と
空気との混合を促す窪み９が設けられるとともに、下端
外周部に沿って突条１ｏが備えられる。スカート部６に
はピストンリング４１．４２が装着される一方、上端外
周部に円筒部１４が形成され、これに前述した冠部５の
突条１ｏが嵌合される。また、スカート部６の上端部中
心に突部１５が形成され、これに冠部５が載置され、前
述のように両者を貫通するボルト１１にナツト１３を螺
合して結合される。
属からなるスカート部６とをボルト１１およびナツト１
３により結合して構成される。冠部５の上端面に燃料と
空気との混合を促す窪み９が設けられるとともに、下端
外周部に沿って突条１ｏが備えられる。スカート部６に
はピストンリング４１．４２が装着される一方、上端外
周部に円筒部１４が形成され、これに前述した冠部５の
突条１ｏが嵌合される。また、スカート部６の上端部中
心に突部１５が形成され、これに冠部５が載置され、前
述のように両者を貫通するボルト１１にナツト１３を螺
合して結合される。
この断熱エンジンでは燃料の燃焼期間の大半がヘッドラ
イナ３と冠部５とによって囲まれる空間で行われ、ヘッ
ドライナ３とシリンダライナ４との突合せ部が燃焼ガス
が最高？１度から幾分低下した部分に２灯されるので、
両者の突合せ部から＾温高圧状態での燃焼ガスの洩れを
少なくするとともに、シール部材１７の熱負荷を軽減す
ることができる。
イナ３と冠部５とによって囲まれる空間で行われ、ヘッ
ドライナ３とシリンダライナ４との突合せ部が燃焼ガス
が最高？１度から幾分低下した部分に２灯されるので、
両者の突合せ部から＾温高圧状態での燃焼ガスの洩れを
少なくするとともに、シール部材１７の熱負荷を軽減す
ることができる。
ヘッドライナ３に用いられるセラミックスとしてはチツ
化ケイ素（Ｓ！ ３ Ｎ４）が、シリンダライナ４には
ＰＳＺ（部分安定ジルコニア）が、ピストン冠部５には
チツ化ケイ素がそれぞれ用いられる。ＰＳｚは綱とほぼ
同じ弾性率を有し、熱膨張係数が鉄や鋳鉄と同程度であ
り、熱伝導率はチツ化ケイ素よりも低いが、耐摩耗性に
優れている。
化ケイ素（Ｓ！ ３ Ｎ４）が、シリンダライナ４には
ＰＳＺ（部分安定ジルコニア）が、ピストン冠部５には
チツ化ケイ素がそれぞれ用いられる。ＰＳｚは綱とほぼ
同じ弾性率を有し、熱膨張係数が鉄や鋳鉄と同程度であ
り、熱伝導率はチツ化ケイ素よりも低いが、耐摩耗性に
優れている。
ところで、上述の断熱エンジンにおけるピストン２６は
、ピストンリング４１．４２を装着されるスカート部６
の熱伝導を防ぐために、冠部５と突部１５との間にステ
ンレス板や、例えばチタン酸カリウムなどを内包したガ
スケットを挾み、あるいは空気層ないし空部３６を設け
るなどしているが、それでも完全とは言えず、エンジン
の＾負荷時冠部５からガスケットを通る熱伝導や、空部
３６を通過する輻射熱によりスカート部６が高温となり
、ピストンリング４１．４２のスティックや焼付きが生
じる恐れがある。
、ピストンリング４１．４２を装着されるスカート部６
の熱伝導を防ぐために、冠部５と突部１５との間にステ
ンレス板や、例えばチタン酸カリウムなどを内包したガ
スケットを挾み、あるいは空気層ないし空部３６を設け
るなどしているが、それでも完全とは言えず、エンジン
の＾負荷時冠部５からガスケットを通る熱伝導や、空部
３６を通過する輻射熱によりスカート部６が高温となり
、ピストンリング４１．４２のスティックや焼付きが生
じる恐れがある。
そこで、本発明の目的はセラミックスの断熱効果を利用
してピストン冠部とスカート部との間の熱伝達を抑え得
る構成が簡単な断熱ピストンを提供することにある。
してピストン冠部とスカート部との間の熱伝達を抑え得
る構成が簡単な断熱ピストンを提供することにある。
上記目的を達成するために、本発明の構成はセラミック
スからなるピストン冠部と対向するスカート部の端面に
セラミックスからなるコーティング層を備えたものであ
る。
スからなるピストン冠部と対向するスカート部の端面に
セラミックスからなるコーティング層を備えたものであ
る。
［作用］
冠部５の下面と相対向するスカート部６の端面にセラミ
ックスからなるコーティングｌｌ！２８が設けられ、こ
のコーティング層２８の断熱効果により冠部５からスカ
ート部６への熱伝達が抑えられる。
ックスからなるコーティングｌｌ！２８が設けられ、こ
のコーティング層２８の断熱効果により冠部５からスカ
ート部６への熱伝達が抑えられる。
Ｃ発明の実施例］
本発明を実施例に基づいて説明する。第１図に示すよう
に、本発明による断熱ピストン２６は、チツ化ケイ素な
どのセラミックスからなる冠部５と、鋳鉄、アルミニウ
ムなどからなりかつピストンリングをｆＩ＠されるスカ
ート部６とから構成され、これらは互い腫ね合わされて
、これらを貫通するボルト１１に皿ばね２９を介してナ
ツト１３を締付けて互いに結合される。冠部５の上端面
には窪み９が、下端面には全体としての肉厚を薄くする
とともに、密閉された断熱層としての空部３６が形成さ
れ、冠部５の外周面の軸方向長さが長くされる。そして
、冠部５の下端外周部に形成した突条１０がスカート部
６の上端外周部に形成した円筒部１４へ嵌合される。さ
らに、外周部に隣接して設けた環状溝と冠部５の下端面
との間にシールリング３０が装着され、これにより空部
３６が密閉される。このような構成は従来例とほぼ同様
である。
に、本発明による断熱ピストン２６は、チツ化ケイ素な
どのセラミックスからなる冠部５と、鋳鉄、アルミニウ
ムなどからなりかつピストンリングをｆＩ＠されるスカ
ート部６とから構成され、これらは互い腫ね合わされて
、これらを貫通するボルト１１に皿ばね２９を介してナ
ツト１３を締付けて互いに結合される。冠部５の上端面
には窪み９が、下端面には全体としての肉厚を薄くする
とともに、密閉された断熱層としての空部３６が形成さ
れ、冠部５の外周面の軸方向長さが長くされる。そして
、冠部５の下端外周部に形成した突条１０がスカート部
６の上端外周部に形成した円筒部１４へ嵌合される。さ
らに、外周部に隣接して設けた環状溝と冠部５の下端面
との間にシールリング３０が装着され、これにより空部
３６が密閉される。このような構成は従来例とほぼ同様
である。
本発明によれば、スカート部６の上端面、厳密にはシー
ルリング３０を保持する溝よりも内側の突部１５の表面
に、ＰＳｚなどのセラミックスからなるコーティング１
ｉ２８が設けられる。そして、好ましくは突部１５の上
に断熱ガスケット２７を１夾ｌυで冠部５がａ置され、
前述のように、ボルト１１およびナツト１３によって締
結される。
ルリング３０を保持する溝よりも内側の突部１５の表面
に、ＰＳｚなどのセラミックスからなるコーティング１
ｉ２８が設けられる。そして、好ましくは突部１５の上
に断熱ガスケット２７を１夾ｌυで冠部５がａ置され、
前述のように、ボルト１１およびナツト１３によって締
結される。
本発明は上述の構成であるから、冠部５とスカート部６
とは外周部で円筒部１４に対する突部１０の嵌合部とシ
ールリング３０とだけの狭い面積で接触するので、熱伝
達ｌが減じられる。また、突部１５の周囲に密閉された
空部３６による空気層が形成されるので、この断熱効果
とあいまって冠部５から輻射される熱がコーティング１
１２８によって抑えられる。さらに、冠部５を支持する
スカート部６の突部１５にはコーティング１２８および
断熱ガスケット２７が挾まれているので、冠部５から突
部１５への熱伝導が抑えられる。ボルト１１の頭部もま
た燃焼室に面する部分はＰＳｚなどからなるコーティン
グ層が設けられ、ボルト１１からスカート部６への熱伝
導が抑えられる。
とは外周部で円筒部１４に対する突部１０の嵌合部とシ
ールリング３０とだけの狭い面積で接触するので、熱伝
達ｌが減じられる。また、突部１５の周囲に密閉された
空部３６による空気層が形成されるので、この断熱効果
とあいまって冠部５から輻射される熱がコーティング１
１２８によって抑えられる。さらに、冠部５を支持する
スカート部６の突部１５にはコーティング１２８および
断熱ガスケット２７が挾まれているので、冠部５から突
部１５への熱伝導が抑えられる。ボルト１１の頭部もま
た燃焼室に面する部分はＰＳｚなどからなるコーティン
グ層が設けられ、ボルト１１からスカート部６への熱伝
導が抑えられる。
［発明の効果コ
本発明は上述のように、通常の金属からなるスカート部
６の上端面にセラミックスからなるコーティングｌｌ！
２８を設けたちのであるから、その加工が簡単であり、
僅かな費用の負担でその断熱効果を大幅に向上させるこ
とができる。つまり、冠部５からスカート部６への熱伝
達が抑えられ、スカート部６の温度上昇を抑えることが
できるから、これに装着されるビス１−シリンダのステ
ィックや焼付きを防止することができる。また、冠部５
からスカート部６を経てシリンダライナやクランク室側
への熱放出が抑えられるから、それだけ燃焼室の温度を
高く維持することができ、熱サイクルの効率を向上し得
るとともに、排気ガスの温度も高くなるので、これを利
用する排気タービンの出力を増大することができる。
６の上端面にセラミックスからなるコーティングｌｌ！
２８を設けたちのであるから、その加工が簡単であり、
僅かな費用の負担でその断熱効果を大幅に向上させるこ
とができる。つまり、冠部５からスカート部６への熱伝
達が抑えられ、スカート部６の温度上昇を抑えることが
できるから、これに装着されるビス１−シリンダのステ
ィックや焼付きを防止することができる。また、冠部５
からスカート部６を経てシリンダライナやクランク室側
への熱放出が抑えられるから、それだけ燃焼室の温度を
高く維持することができ、熱サイクルの効率を向上し得
るとともに、排気ガスの温度も高くなるので、これを利
用する排気タービンの出力を増大することができる。
第１図は本発明に係る断熱ピストンの正面断面図、＠２
図は同断熱ピストンが適用される断熱エンジンの概略構
成を示す正面断面図である。
図は同断熱ピストンが適用される断熱エンジンの概略構
成を示す正面断面図である。
Claims (1)
- セラミックスからなるピストン冠部と対向するスカート
部の端面にセラミックスからなるコーティング層を備え
たことを特徴とする断熱ピストン。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18893084A JPS6166848A (ja) | 1984-09-11 | 1984-09-11 | 断熱ピストン |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18893084A JPS6166848A (ja) | 1984-09-11 | 1984-09-11 | 断熱ピストン |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6166848A true JPS6166848A (ja) | 1986-04-05 |
Family
ID=16232378
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18893084A Pending JPS6166848A (ja) | 1984-09-11 | 1984-09-11 | 断熱ピストン |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6166848A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5033427A (en) * | 1987-05-30 | 1991-07-23 | Isuzu Motors Limited | Heat-insulating engine structure |
| DE102006013906A1 (de) * | 2006-03-25 | 2007-10-18 | Mahle International Gmbh | Mehrteiliger Kolben für einen Verbrennungsmotor |
-
1984
- 1984-09-11 JP JP18893084A patent/JPS6166848A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5033427A (en) * | 1987-05-30 | 1991-07-23 | Isuzu Motors Limited | Heat-insulating engine structure |
| DE102006013906A1 (de) * | 2006-03-25 | 2007-10-18 | Mahle International Gmbh | Mehrteiliger Kolben für einen Verbrennungsmotor |
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