JPS62282241A - ピストンの繰返し熱変動応力試験装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、内燃機関用ピストンに、熱負荷と、冷却とを
交互に繰返し与えろことにより、実際の運転に近似の熱
応力を発生させ、熱疲労亀裂発生状況を再現できる熱変
動応力試験装置に関するものである。

（従来の技術） 内燃機関に使用するピストンは、燃料燃焼時、燃焼室の
一部をなすピストンクラウン部が高温にさらされるが、
排気、燃料吸引時には冷却をうけて低温にさらされてい
る。このため向学機関運転時ピストンは必然的に熱変動
応力をうけており、それＫよる疲労がピストンの材料に
より決められた限界を越すと、遂にはピストンに亀裂を
作り、ピストンが破壊するに至る。このためピストンの
繰返し熱変動応力に対する耐性は、ピストン設計に重要
な因子となっている。

従って、ピストンの熱変動応力に対する性質、特に実際
の内燃機関の作動に近い条件で熱変動応力の試験をする
ことは、ピストンの設置Ｈｃ欠くことのできない問題と
云える。しかるに、従来の熱変動応力の試験は、例えば
第４図に示すように、繰返し熱変動応力をピストンに与
える熱負荷源としてガスバーナー人を使用してピストン
１の素焼室２を加熱し、冷却については、段 冷却用水槽Ｂにピストン１を投入させろか、強制的に水
を吹きつけるなどの装置が採用され又いた。

（発明が解決しようとする問題点） 従来使用されている装置は、加熱源としてガスパーナ、
冷却源として水槽を使用するため、加熱、冷却に人手を
必要とし、かつ高温に熱せ耀 られたぎストンを冷却水槽Ｋｎ人するため安全性の問題
を内蔵している。又操作に人手を必要とするため、熱変
動応力の繰返し回数にも制限をうｉる。このため、実際
の作動条件に近い条件で試験することがむずかしく、作
動時の熱疲労亀裂発生状況を再現することが困難であっ
た。

本発明の装置は、従来の繰返し熱変動応力試験装置の有
するかかる不利点を解消し、試験九人子を要せず自動的
に操作できるため安全で、かつ実際の作動に近い条件で
試験できるので熱疲労による亀裂発生状況がより正確に
把握できる熱変動応力試験装置を提供するものである。

（問題を解決するための手段） 本発明の装置は、繰返し与える熱負荷源として、自動制
御可能な赤外線ラングと赤外線をピストン燃焼室部分に
反射集光する反射鏡を使用することにより燃焼室を加熱
し、冷却源として冷凍ガスを燃焼室に吹き付けろことに
より燃焼室を冷却させるもので無人化による安全性の向
上と、短時間に加熱、冷却のサイクルが行われるため、
熱変動応力の繰返し負荷回数を増加させることが容易と
なり、従来の装置圧死し安全で、かつ繰返し回数を増加
させて実際の作動に近い状況で試験することができる。

（作　用） 第１図、第２図に示すようにぜストン１の燃焼室２を加
熱するため赤外線ランプ３を点燈し、赤外線ランプ３か
らの放射熱を反射鏡４で反射集光して燃焼室２を均一に
加熱し、第３図のサイクル線図で示す設定された上限温
度まで燃焼室温度を上昇させる。一定時間その温度を保
持したのち、赤外線ランプ３を切って加熱を停止し、冷
凍ガス発生器５で圧縮ガスから生成される冷凍ガスをノ
ズル８から燃焼室２に吹き付は設定された下限温度まで
燃焼室２を冷却したのち一定時間温度を保持して１サイ
クルとする。

このサイクルを任意の設定された回数繰返すことにより
試験を行う。

実施例 本発明の一例を、第１図、第２図で説明する。

ペース７上に固定されたピストン１の燃焼室２忙面した
ピストン表面に、均一に熱負荷がかかるように、赤外線
ランプ３を点燈して、赤外線ランデ３による直射光と、
ある曲率の反射面をもつ反射鏡４０反射熱を利用して加
熱し、ピストン１の燃焼室２のピストン表面温度を常温
から約５００℃まで１分程度の所要時間で上昇させる。

一定時間その温度を保持後、赤外線ランプ３を切り、冷
凍空気発生器５より発生した氷点下の冷凍空気をノズル
８より燃焼室２の表面に吹き付ける。これと同時に冷却
ファン６を作動させて、周囲からのピストン１の冷却を
助け、ピストン温度を約１００℃まで１分程度の所要時
間で下降させる。従って、加熱、冷却の１サイクルを短
時間に完了できる。燃焼室２の加熱、冷却の温度は、赤
外線ランプ出力、冷凍空気吹き付は童を調整することに
より、任意の温度に調整可能である。加熱、冷却のサイ
クルを短時間に繰返すことができるので、第３図のサイ
クル線上の上限設定温度Ｔｕ及び下限設定温度ＴＬを実
際の内燃機関作動時の温度に設定すると、実際の内添機
関運転時と極めて近似した状態が見られる。これにより
ピストンの熱疲労亀裂発ことにより、短時間で溶焼室を
均一に加熱冷却できるとともに、任意の加熱、冷却温度
に設定できろ利点を有し、この装置を使用して試験する
ことＫよりピストンの使用限界を推定することができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の断面図、第２図は部分説明図、第
３図は温度一時間のサイクル線図、第４図は従来装置の
１例。 １・・・ピストン；　　　　２赤焼室；３・・・赤外線
ランプ；　４・・・反射鏡；５・・・冷凍ガス発生器；
６・・・強制冷却ファン：γ・・・ペース；　　　　８
・・・ノズル；Ａ・・・ガスバーナー；　Ｂ・・・冷却
用水槽；Ｔｕ・・・上限設定温度：ＴＬ；・・下限設定
温度。 代理人　弁理士　桑　原　英　明 第１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ピストン１の燃焼室２の面に集光するように取付けられ
   た赤外熱ランプ３、反射鏡４、及びピストン１の燃焼室
   ２の面を冷却する冷凍ガス用ノズル８よりなるピストン
   １の繰返し熱変動応力試験装置。