KR20060111665A

KR20060111665A - 내연기관용 피스톤

Info

Publication number: KR20060111665A
Application number: KR1020067013523A
Authority: KR
Inventors: 켄지 미하라
Original assignee: 가부시키가이샤 고마쓰 세이사쿠쇼
Priority date: 2004-01-07
Filing date: 2004-12-27
Publication date: 2006-10-27
Also published as: CN1902392A; WO2005066481A1; US20070113802A1; DE112004002568T5; JPWO2005066481A1

Abstract

피스톤(1)에 있어서, 연소실(10)의 이면(10a) 및 냉각공동(11)의 내벽(11a)의 표면조도를 6.3S이하로 하고(2점쇄선부(a', b')의 개소), 또한 상기 표면조도 6.3S이하로 된 개소에 대해서 자기정화성 촉매의 피막을 표면코팅했다. 이 때문에, 표면코팅한 부분에 오일이 잔류하기 어려워져서 오일의 코킹을 억제할 수 있고, 열전달계수의 악화가 방지되어서 온도의 상승을 억제할 수 있으며, 이 결과 코킹에 의한 피스톤 강도의 저하를 방지할 수 있다. 따라서, 엔진 고출력화에 따른 냉각오일량이나 오일쿨러의 용량증대가 불필요하게 되고, 구조가 간단하며, 설치공간이나 비용의 증대를 초래하는 일 없이 엔진의 출력향상에 용이하게 대응 가능한 내연기관용 피스톤(1, 30)이 얻어진다.

Description

내연기관용 피스톤{PISTON FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINE}

본 발명은 내연기관용 피스톤에 관한 것이고, 특히는 엔진오일에 의한 피스톤 냉각장치를 가진 고속, 고출력 디젤 엔진에 채용되는 피스톤의 냉각성능 향상 수단에 관한 것이다.

종래, 고출력의 디젤 엔진에 있어서의 피스톤 냉각장치에 대해서는, 예를 들면 특허문헌1에 기재된 내연기관용 피스톤 냉각장치가 있다.

도 1은, 상기 특허문헌1에 기재된 내연기관용 피스톤 및 피스톤 냉각장치의 구성을 나타내는 측면단면도이며, 도 2는 도 1의 화살표 X방향에서 본 도면이다. 그리고, 도 1은 도 2의 A-A선 단면도이다.

도 1, 도 2에 있어서, 제1의 종래예로서의 피스톤(1)은 주조품(예를 들면 FCD:구형상 흑연주철)이다. 피스톤(1)의 최상면(2)에는 상방으로 개구된 오목형 연소실(10)이 형성되고, 연소실(10)과 피스톤 링 홈(4)을 갖는 피스톤(1)의 상부 외주부(3) 사이에는 환형상의 냉각공동(11)이 형성되어 있다.

냉각공동(11)에는 대략 T자형상으로 직교해서 피스톤(1)의 이면측에 연통되는 취입구(12)와, 이 취입구(12)로부터 대략 90~180도로 격리된 위치에서, 마찬가지로 상기 냉각공동(11)에 대략 T자형상으로 직교해서 피스톤(1)의 이면측에 연통 되는 토출구(13)가 형성되어 있다. 또한, 피스톤(1)의 내부에는, 취입구(12)와 피스톤(1)의 스커트(5)의 하단부(6) 사이를 연통하는 가이드 파이프(14)가 설치되어 있고, 이 가이드 파이프(14)가 냉각용 엔진오일 통로로 되어 있다. 가이드 파이프(14)의 상부에는, 연소실(10)의 이면(10a)을 향해서 냉각 오일을 분출하기 위한 오일분출구(15)가 뚫어 형성되어 있다.

피스톤(1) 하방의 도시생략한 실린더 블록에는, 오일펌프(21)로부터 엔진오일의 공급을 받는 냉각유 공급통로(22)가 형성되고, 냉각유 공급통로(22)에는 가이드 파이프(14)의 하단부(14a)를 지향하는 쿨링 노즐(23)이 부착되어 있다. 그리고, 이들 오일펌프(21), 냉각유 공급통로(22), 및 쿨링 노즐(23)에 의해 냉각장치(20)가 구성되어 있다.

다음에 동작에 대해서 설명한다.

도 1에 있어서, 냉각용 엔진오일은 오일펌프(21)로부터 냉각유 공급통로(22)를 거쳐 쿨링 노즐(23)에 압송된다. 쿨링 노즐(23)로부터 가이드 파이프(14)의 하단부(14a)를 향해서 분사된 엔진오일은 가이드 파이프(14) 내를 상승하여, 화살표로 나타내는 바와 같이 취입구(12)로부터 냉각공동(11)에 들어가, 좌우로 분류되어서 냉각공동(11)의 내벽(11a)을 냉각한 후, 토출구(13)로부터 도시생략한 실린더 블록 내에 방출된다. 또, 가이드 파이프(14) 내를 상승한 엔진오일의 일부는, 오일분출구(15)로부터 화살표로 나타내는 바와 같이 연소실(10)의 이면(10a)을 향해서 분사되어 이면(10a)을 냉각한 후, 도시생략한 실린더 블록 내에 방출된다.

이것에 의해, 연소실(10)의 이면(10a)을 향해서 분사되는 엔진오일은, 도시 생략한 커넥팅 로드나 핀 보스에 방해되는 일 없이 연소실(10)의 이면(10a)을 확실하게 냉각한다. 또, 쿨링 노즐(23)의 출구와 가이드 파이프(14)의 하단부(14a)의 거리가 충분히 작아져 있고, 이 때문에 엔진오일의 포착률이 향상되어, 냉각오일량을 작게 할 수 있다. 또한, 쿨링 노즐(23)이 1개이면 되므로, 구조가 간단하며 비용도 저렴하게 할 수 있다. 따라서, 이 피스톤은 고속, 고출력의 엔진에 바람직하다고 하고 있다.

도 3에는, 제2의 종래예로서 관절형 피스톤(30)의 측면단면도가 나타내어져 있다.

도 3에 있어서, 관절형 피스톤(30)은, 예를 들면 철의 단조제 피스톤 헤드(31)와, 알루미늄제 피스톤 스커트(40)로 구성되고, 피스톤 헤드(31)와 피스톤 스커트(40)는 커넥팅 로드(41)와 함께 피스톤 핀(42)에 대하여 요동 가능하게 연결되어 있다. 피스톤 헤드(31)의 외주부(32)에는 복수개의 피스톤 링(33)이 부착되어 있다. 피스톤 헤드(31)의 최상면(34)에는 상방으로 개구된 오목형 연소실(35)이 형성되고, 피스톤 헤드(31)의 외주부(32)와 연소실(35) 사이에는 환형상의 냉각홈(36)이 형성되어 있다.

이러한 관절형 피스톤(30)에서는, 커넥팅 로드(41)의 대단부(41D)와 소단부(41S)를 연통하는 오일구멍(41A)을 형성하고, 커넥팅 로드(41)의 크랭크 핀부(41C)로부터 오일을 도입하여, 상기 오일구멍(41A)을 통해서 커넥팅 로드(41)의 소단부(41S)로 안내하고, 이 오일을 소단부(41S)의 선단에 형성된 구멍(41H)으로부터 연소실(35)의 이면(35a)으로 분사한다. 또한, 도시생략한 쿨링 노즐 및 가이드 파이프를 채용한 냉각장치에 의해, 오일을 냉각홈(36)의 내벽(36a)에 분사한다. 구체적으로는, 냉각홈(36)의 하방이 배플판(37)으로 칸막이되어 있고, 가이드 파이프로부터의 오일이 배플판(37)에 설치된 취입 파이프(38)를 통해서 냉각홈(36) 내에 공급된다. 이것에 의해, 제1의 종래예와 같은 효과가 얻어지도록 되어 있다.

[특허문헌1:일본 특허공개 평11-132101호 공보(제3~4페이지, 도 1, 도 2)

그러나, 상기 구성에 있어서는 이하와 같은 문제점이 있다.

도 1에 있어서, 상술과 같이, 엔진운전 중에 냉각용 엔진오일은 냉각공동(11) 및 연소실(10)의 이면(10a)에 공급되어, 고온으로 된 피스톤(1)의 머리부를 냉각한다. 엔진정지시에는 엔진오일의 공급도 정지된다. 따라서, 엔진정지시에는 냉각용 엔진오일이 피스톤(1)에 부착되어 있고, 이 오일이 고온으로 된다.

특히 온도가 높은 냉각공동(11)의 내벽(11a)의 2점쇄선부(a), 및 연소실(10)의 이면(10a)의 2점쇄선부(b)에 잔류해서 부착된 엔진오일은, 카본화되어서 버닝이란 코킹을 일으킨다. 이것을 반복함으로써, 코킹오일이 층형상을 이루어 퇴적하고, 열전달계수가 악화되어서 냉각불량으로 되며, 이 부분이 고온으로 되어서 강도가 저하되어 균열이 생길 우려가 있다. 이 경향은 엔진을 고출력화할수록 커진다. 또, 내벽(11a), 이면(10a)의 표면조도가 거칠수록 코킹한 오일이 부착되기 쉽고, 퇴적되기 쉬운 경향이 있다. 이 문제를 해결하기 위해서는 냉각유량을 증가시키면 되지만, 그 때문에 오일펌프가 대형화되거나, 혹은 엔진오일 냉각용 오일쿨러의 용량이 필요하게 되는 등, 설치공간이나 비용의 증대를 초래한다.

이런 문제는, 도 3에 나타낸 관절형 피스톤(30)에 있어서도 마찬가지로 발생한다. 즉, 도 3에 나타낸 2점쇄선부(a, b)에 있어서 오일의 코킹이 발생하는 것이다.

본 발명은 상기의 문제점에 착안해서 이루어진 것으로, 피스톤을 엔진오일로 냉각할 때에 엔진오일이 코킹해서 퇴적될 우려가 적고, 구조가 간단하며, 또 설치공간이나 비용이 증대하는 일도 없고, 엔진 고출력화에 용이하게 대응 가능한 내연기관용 피스톤을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 청구항 1에 따른 내연기관용 피스톤은 오일에 의해 냉각되는 내연기관용 피스톤에 있어서, 최상면에 오목하게 형성되고, 또 이면이 상기 오일에 의해 냉각되는 연소실과, 연소실의 외주부측에 형성되고, 또한 내벽이 상기 오일에 의해 냉각되는 환형상의 냉각공동 또는 환형상의 냉각홈을 구비하고, 상기 연소실의 이면, 상기 냉각공동의 내벽, 및 상기 냉각홈의 내벽 중 적어도 어느 하나의 표면조도는 6.3S이하인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 청구항 2에 따른 내연기관용 피스톤은, 오일에 의해 냉각되는 내연기관용 피스톤에 있어서, 최상면에 오목하게 형성되고, 또 이면이 상기 오일에 의해 냉각되는 연소실과, 연소실의 외주부측에 형성되고, 또한 내벽이 상기 오일에 의해 냉각되는 환형상의 냉각공동 또는 환형상의 냉각홈을 구비하고, 상기 연소실의 이면, 상기 냉각공동의 내벽, 및 상기 냉각홈의 내벽 중 적어도 어느 하나의 표면에는 오일코킹 방지용 표면코팅이 실시되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 청구항 3에 따른 내연기관용 피스톤은 오일에 의해 냉각되는 내연기관용 피스톤에 있어서, 최상면에 오목하게 형성되고, 또 이면이 상기 오일에 의해 냉각되는 연소실과, 연소실의 외주부측에 형성되고, 또한 내벽이 상기 오일에 의해 냉각되는 환형상의 냉각공동 또는 환형상의 냉각홈을 구비하고, 상기 연소실의 이면, 상기 냉각공동의 내벽, 및 상기 냉각홈의 내벽 중 적어도 어느 하나의 표면조도는 6.3S이하이며, 또한 상기 어느 하나의 표면에는 오일코킹 방지용 표면코팅이 실시되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 청구항 4에 따른 내연기관용 피스톤은 청구항 2 또는 청구항 3에 기재된 내연기관용 피스톤에 있어서, 상기 표면코팅이 자기정화성 촉매(Self-Cleaning Catalyst)의 박막인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 청구항 5에 따른 내연기관용 피스톤은 청구항 2 또는 청구항 3에 기재된 내연기관용 피스톤에 있어서, 상기 표면코팅이 법랑코팅(Enamel Coating)의 박막인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 청구항 6에 따른 내연기관용 피스톤은 청구항 2 또는 청구항 3에 기재된 내연기관용 피스톤에 있어서, 상기 표면코팅이 폴리실라잔(퍼히드로폴리실라잔)·실리카 코팅의 박막인 것을 특징으로 한다.

<발명의 효과>

이상에 있어서, 청구항 1의 발명에 의하면, 피스톤의 냉각공동, 냉각홈, 연소실의 이면 중 적어도 어느 하나의 표면조도를 6.3S이하로 하므로, 그 부분에 오일이 잔류하기 어려워져서 오일의 코킹을 억제할 수 있고, 열전달계수의 악화가 방지되어서 온도의 상승을 억제할 수 있으며, 이 결과 코킹에 의한 피스톤 강도의 저하를 방지할 수 있다. 따라서, 엔진 고출력화에 따른 냉각오일량이나 오일 쿨러의 용량증대가 불필요하게 되고, 구조가 간단하며, 설치공간이나 비용의 증대를 초래하는 일 없이 엔진의 출력향상에 용이하게 대응 가능한 내연기관용 피스톤이 얻어진다.

또한, 여기서의 표면조도란 피스톤의 금속면의 표면조도를 말한다.

청구항 2의 발명에 의하면 피스톤의 냉각공동, 냉각홈, 연소실의 이면 중 적어도 어느 하나의 표면에 오일코킹 방지용 표면코팅을 실시하므로, 역시 그 부분에 오일이 잔류하기 어려워져서 오일의 코킹을 억제할 수 있고, 열전달계수의 악화가 방지되어서 온도의 상승을 억제할 수 있으며, 이 결과 코킹에 의한 피스톤 강도의 저하를 방지할 수 있다. 따라서 용이하게, 또한 저비용으로 엔진 고출력화에 대응할 수 있는 내연기관용 피스톤이 얻어진다.

청구항 3의 발명에 의하면, 피스톤의 냉각공동, 냉각홈, 연소실의 이면 중 적어도 어느 하나의 표면조도를 6.3S이하로 하고, 상기 어느 하나의 표면에 오일코킹 방지용 표면코팅을 실시하므로, 부착된 상태의 엔진오일을 한층 적게 할 수 있고, 코킹을 더욱 발생시키기 어렵게 할 수 있어, 코킹에 의한 피스톤 강도의 저하를 보다 확실하게 방지할 수 있다. 따라서 용이하게, 또 저비용으로 엔진 고출력화에 대응할 수 있는 내연기관용 피스톤이 얻어진다.

또한, 여기서의 표면조도란 표면코팅을 실시하기 이전의 표면조도이며, 피스톤의 금속면의 표면조도를 말한다.

청구항 4의 발명에 의하면, 표면코팅을 자기정화 촉매의 박막으로 했다. 그 때문에 코킹한 오일을 산화시켜서 CO₂로서 배출하고, 표면에 부착시키지 않도록 할 수 있으며, 또한 표면코팅을 박막으로 했으므로 열전달계수의 악화를 적게 할 수 있다.

청구항 5의 발명에 의하면, 표면코팅을 법랑코팅의 박막으로 했으므로 표면을 한층 매끄럽게 할 수 있고, 코킹오일을 부착하기 어렵게 할 수 있음과 아울러, 박막으로 함으로써 열전달계수의 악화를 적게 할 수 있다.

청구항 6의 발명에 의하면, 표면코팅을 폴리실라잔·실리카 코팅의 박막으로 했으므로 매우 얇은 피막 코팅이 가능하고, 열전달계수의 악화를 한층 적게 하며, 또한 표면을 한층 매끄럽게 해서 코킹오일을 부착시키기 어렵게 할 수 있다.

도 1은, 제1의 종래예의 내연기관용 피스톤 및 피스톤 냉각장치의 구성을 나타내는 측면단면도이다.

도 2는, 도 1의 화살표 X방향에서 본 도면이다.

도 3은, 제2의 종래예의 피스톤의 구성을 나타내는 측면단면도이다.

도 4는, 본 발명의 제1실시형태에 따른 주조일체형 피스톤 헤드를 나타내는 측면단면도이다.

도 5는, 제1실시형태의 관절형 피스톤 헤드를 나타내는 측면단면도이다.

도 6은, 제2실시형태를 나타내는 단면도이다.

도 7은, 제3실시형태를 나타내는 단면도이다.

도 8은, 제4실시형태를 설명하기 위한 도면이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1, 30 ···피스톤 10, 35 ···연소실

10a, 35a ···이면 11 ···냉각공동

11a, 36a ···내벽 36 ···냉각홈

50 ···자기정화성 촉매의 박막 60 ···법랑코팅의 박막

이하, 본 발명의 각 실시형태를 도면에 기초해서 설명한다.

또한, 각 실시형태에 있어서는, 도 1 내지 도 3에 나타내어진 종래의 피스톤(1, 30)에 대해서 그 일부위가 다른 것 뿐이며, 피스톤 형상이나 구조에 관해서는 차이가 없으므로, 각 실시형태를 설명하는 것에 있어서도 도 1 내지 도 3에서의 부호를 그대로 사용하는 것으로 한다.

〔제1실시형태〕

도 4는, 본 발명의 제1실시형태에 따른 주조일체형 피스톤 헤드를 나타내는 측면단면도, 도 5는 관절형 피스톤 헤드를 나타내는 측면단면도다.

본 실시형태에서는, 도 4에 있어서 피스톤(1)의 연소실(10)의 이면(10a) 및 냉각공동(11)의 내벽(11a)의 표면조도를 6.3S로 한다. 또, 도 5에 있어서는 관절형 피스톤(30)의 연소실(35)의 이면(35a) 및 냉각홈(36)의 내벽(36a)의 표면조도를 6.3S이하로 한다. 구체적으로는, 도 4, 도 5에 나타낸 적어도 2점쇄선부(a', b')의 개소의 표면조도가 6.3S이하로 되어 있다. 2점쇄선부(a', b')의 개소는 도 1, 도 3 의 2점쇄선부(a, b)의 개소에 대응하고 있다.

단, 피스톤(1, 30)의 온도상승의 정도에 따라서는 연소실(10, 35)의 이면(10a, 35a)만의 표면조도를 6.3S이하로 하거나, 냉각공동(11)의 내벽(11a)이나 냉각홈(36)의 내벽(36a)만의 표면조도를 6.3S이하로 하거나 하는 것도 고려된다.

여기서 표면조도란, JIS(Japan Industrial Standard:일본공업규격)에서의 최대높이(Rz)(JIS B 0601-2001)로서 규정되는 것이며, 본 실시형태에서의 「6.3S이하」란 최대높이(Rz)가 6.3㎛이하인 것을 의미하고 있다.

표면조도를 6.3S이하로 하는 방법으로서는, 예를 들면 쇼트피닝, 샌드 블라스트 가공, 액체 호닝, 그라인더 가공, 선반이나 프라이즈반 등의 공작기계를 사용한 기계가공 등에 의해, 주조 후의 주물의 표면(피스톤(1)의 경우)이나 단조 후의 표면(피스톤(30)의 경우)을 가공하는 것이 예시된다. 또, 주조로 제조할 경우에는, 주조 자체를 정밀주조로 행하는 것이 예시된다. 그 외, 버프 마무리, 페이퍼 마무리, 랩 마무리, 화학연마, 전해연마 등을 행해서 6.3S이하의 표면조도로 마무리해도 된다.

〔제2실시형태〕

본 발명의 제2실시형태에서는 제1실시형태와 마찬가지로, 피스톤(1)에 있어서는 연소실(10)의 이면(10a) 및/또는 냉각공동(11)의 내벽(11a)의 표면조도를 6.3S이하로 하고, 피스톤(30)에 있어서는 연소실(35)의 이면(35a) 및/또는 냉각홈(36)의 내벽(36a)의 표면조도를 6.3S이하로 하며, 또한 상기 표면조도 6.3이하로 된 부위에 대해서 오일코킹 방지용 표면코팅을 실시하고 있다.

본 실시형태에서의 표면코팅은, 도 6에 나타내는 자기정화성 촉매의 박막(50)이다.

자기정화성 촉매의 박막(50)은 촉매, 내열성 결합재(플릿), 다공질(매트)형성재로 이루어지고, 부착된 오일을 촉매작용에 의해 무염상태에서 산화 연소시켜, 수증기와 탄산가스로 변화시키는 기능을 갖는다. 그리고, 엔진이 운전되고 있고, 피스톤(1, 30)이 통상과 같이 연속적으로 오일냉각될 경우에는, 공급되는 오일의 절대량이 많으므로 오일은 촉매반응에 의해 산화 연소되기보다 냉각작용에 오로지 제공되게 된다. 한편, 엔진이 정지하고, 피스톤(1, 30)의 냉각도 정지했을 경우에는 표면에 부착 잔류하는 오일의 절대량이 냉각시에 비해서 매우 적어지므로, 부착된 오일은 냉각작용에 제공되지 않고, 촉매반응에 의해 산화 연소되어, 박막(50)상으로부터 제거되어서 코킹이 방지되는 것이다.

이러한 자기정화 촉매의 박막(50)은, 도 6에 나타내는 바와 같이, 피스톤(1, 30)의 금속표면상에 형성된 법랑조성의 밑칠층(51), 밑칠층(51)상에 형성된 다공질이고 또한 법랑조성의 촉매층(52)으로 이루어지고, 촉매층(52)에는 촉매(53)가 담지되어 있다. 또, 박막(50)의 두께는, 열전달계수의 악화가 오일에 의한 냉각효과에 미치는 영향을 감안해서 적절하게 정해진다. 또한, 필요에 따라 금속표면과 밑칠층(51) 사이에 알루미나이즈드 처리에 의한 내식층을 형성해도 된다.

사용되는 촉매로서는, 예를 들면 산화용으로서 γ-Mn0₂, Zn-Mn계 페라이트가 있고, 분해용으로서 α-Al₂O₃, 제올라이트(알루미노 규산염)가 있으며, 모두 미분말 형상으로 사용된다.

법랑용 내열성 결합재로서는, 예를 들면 SiO₂, B₂O₃, NaO, K₂O, Li₂O, CaO, Al₂O₃를 합성한 조성의 것이고, 피스톤(1, 30)의 재질의 연화온도를 고려하면, 580℃이하의 저온에서 소성 가능한 저온 법랑형이 사용된다.

박막(50)의 형성방법은 이하와 같이, 2코트(도포) 1파이어(소성)로 행한다.

즉, 우선 피스톤(1, 30)을 탈지, 세정하고, 코팅 개소에 밑칠용 내열성 결합재를 밀(mill)처리해서 도포하고, 3~30㎛의 원적외파장에 의한 원적외선 건조를 행한다. 또한, 밑칠된 내열성 결합재상에는 촉매 및 내열성 결합재를 합쳐서 밀처리하여 도포하고, 마찬가지로 원적외선 건조를 행한다. 이후, 스테이플을 도포해서 전체를 베이킹하여 소성시키고, 밑칠층(51) 및 촉매층(52)으로 이루어지는 박막(50)을 얻는다.

〔제3실시형태〕

본 발명의 제3실시형태에서는 도 7에 나타내는 바와 같이, 표면코팅으로서 제2실시형태에서의 자기정화 촉매의 박막(50) 대신에, 촉매를 함유하지 않는 법랑코팅의 박막(60)을 채용하고 있다. 이 박막(60)은, 촉매를 함유하지 않은 법랑부분으로 이루어지는 단층으로 형성되어 있다. 법랑의 조성은, 제2실시형태에서의 내열 결합재와 같은 조성이여도 되지만, 그 외, 저온 법랑형의 법랑처리에 일반적으로 사용되는 조성을 적용할 수 있다. 박막(60)의 두께는 역시, 냉각효과로의 영향을 감안해서 결정되지만, 대략 2~1000㎛이다.

〔제4실시형태〕

본 발명의 제4실시형태에서는, 표면코팅으로서 폴리실라잔·실리카 코팅의 박막을 채용하고 있다. 박막의 형성 개소는 제2, 제3실시형태와 같다.

이 박막은 0.1~1.0㎛정도의 단층으로 매우 얇게 형성되어 있고, 도 8에 나타내는 바와 같이, SiH₂NH를 기본 유닛으로 하는 폴리실라잔의 유기 용매용액을 도포액으로서 사용함과 아울러, 대기 중 또는 수증기함유 분위기에 있어서 450℃정도로 소성함으로써, 수분이나 산소와 반응하여 얻어지는 치밀한 고순도 실리카(아모르포스SiO₂)막이다.

이러한 폴리실라잔의 코팅재료는, 클라리언트 저팬 가부시키가이샤로부터 공급을 받을 수 있다. 폴리실라잔의 도포방법은 스프레이 도포, 걸레를 사용한 핸드 페인팅에 의한 도포, 플로우 코트, 롤 코터 등, 임의의 방법이여도 된다. 이 폴리실라잔·실리카 코팅에 의하면, 세라믹화된 매우 단단하며 얇고, 또한 매우 매끄러운 실리카막이 형성되므로, 오일의 잔류를 유효하게 방지할 수 있어 코킹을 확실하게 방지할 수 있다.

또한, 본 발명은 상기 각 실시형태에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 목적을 달성할 수 있는 다른 구성 등을 포함하고, 이하에 나타내는 바와 같은 변형 등도 본 발명에 포함된다.

예를 들면, 도 1, 도 2, 도 4에 나타낸 주조일체형 피스톤(1)에 있어서도, 도 3에 나타내는 관절형 피스톤(30)과 같이, 커넥팅 로드를 통과하는 오일로 연소 실(10)의 이면(10a)을 냉각해도 되고, 반대로 피스톤(30)에서의 연소실(35)의 이면(35a)도 쿨링 노즐을 통과해서 가이드 파이프로부터 분사되는 오일로 냉각해도 된다.

또한, 그러한 쿨링 노즐이나 가이드 파이프는, 피스톤 1개당 2세트를 설치해도 좋고, 이 경우, 1세트를 연소실 외주측의 냉각공동이나 냉각홈을 향해서 오일을 분사하는데 사용하며, 다른 1세트를 연소실의 이면에 오일을 분사하는데 사용할 수 있다.

상기 제2실시형태 내지 제4실시형태에서는, 표면코팅하는 개소의 표면조도가 6.3S이하였지만, 본 발명의 청구항 3을 인용하지 않는(청구항 2만을 인용하는) 경우의 청구항 4 내지 청구항 6에서는, 표면조도가 6.3S보다 커도 된다. 표면조도가 6.3S보다 클 경우라도, 표면코팅을 실시함으로써 오일이 잔류하기 어려워져, 코킹을 충분히 억제할 수 있는 것이다. 단, 표면조도를 6.3S이하로 해두면, 오일의 잔류를 보다 확실하게 방지할 수 있어 한층 효과적이다.

본 발명을 실시하기 위한 최량의 구성, 방법 등은 이상의 기재에서 개시되어 있지만, 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명은 주로 특정한 실시형태에 관해서 특별히 도시되고, 또한 설명되어 있지만, 본 발명의 기술적 사상 및 목적하는 범위로부터 일탈하는 일 없이, 이상 서술한 실시형태에 대하여 형상, 수량, 그 외의 상세한 구성에 있어서 당업자가 여러 가지 변형을 가할 수 있는 것이다.

따라서, 상기에 개시한 형상, 수량 등을 한정한 기재는 본 발명의 이해를 용 이하게 하기 위해 예시적으로 기재한 것이며, 본 발명을 한정하는 것이 아니므로, 그들의 형상, 수량 등의 한정의 일부 혹은 전부의 한정을 제외한 부재의 명칭에서의 기재는 본 발명에 포함되는 것이다.

본 발명은, 디젤 엔진이나 가솔린 엔진 등의 내연기관에 사용되는 모든 피스톤에 이용 가능하다.

Claims

오일에 의해 냉각되는 내연기관용 피스톤에 있어서,

최상면에 오목하게 형성되고, 또한 이면이 상기 오일에 의해 냉각되는 연소실;및

연소실의 외주부측에 형성되고, 또한 내벽이 상기 오일에 의해 냉각되는 환형상의 냉각공동 또는 환형상의 냉각홈을 구비하고:

상기 연소실의 이면, 상기 냉각공동의 내벽, 및 상기 냉각홈의 내벽 중 어느 하나이상의 표면조도는 6.3S이하인 것을 특징으로 하는 내연기관용 피스톤.
오일에 의해 냉각되는 내연기관용 피스톤에 있어서,

최상면에 오목하게 형성되고, 또한 이면이 상기 오일에 의해 냉각되는 연소실;및

연소실의 외주부측에 형성되고, 또한 내벽이 상기 오일에 의해 냉각되는 환형상의 냉각공동 또는 환형상의 냉각홈을 구비하고:

상기 연소실의 이면, 상기 냉각공동의 내벽, 및 상기 냉각홈의 내벽 중 어느 하나이상의 표면에는, 오일코킹 방지용 표면코팅이 실시되어 있는 것을 특징으로 하는 내연기관용 피스톤.
오일에 의해 냉각되는 내연기관용 피스톤에 있어서,

최상면에 오목하게 형성되고, 또한 이면이 상기 오일에 의해 냉각되는 연소실;및

연소실의 외주부측에 형성되고, 또한 내벽이 상기 오일에 의해 냉각되는 환형상의 냉각공동 또는 환형상의 냉각홈을 구비하고:

상기 연소실의 이면, 상기 냉각공동의 내벽, 및 상기 냉각홈의 내벽 중 어느 하나이상의 표면조도는 6.3S이하이고,

또한 상기 어느 하나의 표면에는, 오일코킹 방지용 표면코팅이 실시되어 있는 것을 특징으로 하는 내연기관용 피스톤.
제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 표면코팅이 자기정화성 촉매의 박막인 것을 특징으로 하는 내연기관용 피스톤.
제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 표면코팅이 법랑코팅의 박막인 것을 특징으로 하는 내연기관용 피스톤.
제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 표면코팅이 폴리실라잔·실리카 코팅의 박막인 것을 특징으로 하는 내연기관용 피스톤.