KR20140084322A - 코팅처리된 피스톤 및 코팅처리된 피스톤을 제조하는 방법 - Google Patents

코팅처리된 피스톤 및 코팅처리된 피스톤을 제조하는 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20140084322A
KR20140084322A KR1020147014665A KR20147014665A KR20140084322A KR 20140084322 A KR20140084322 A KR 20140084322A KR 1020147014665 A KR1020147014665 A KR 1020147014665A KR 20147014665 A KR20147014665 A KR 20147014665A KR 20140084322 A KR20140084322 A KR 20140084322A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
coating material
piston
crown portion
communicating
combustion
Prior art date
Application number
KR1020147014665A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101993684B1 (ko
Inventor
워랜 보이드 리네톤
Original Assignee
페더럴-모걸 코오포레이숀
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 페더럴-모걸 코오포레이숀 filed Critical 페더럴-모걸 코오포레이숀
Publication of KR20140084322A publication Critical patent/KR20140084322A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101993684B1 publication Critical patent/KR101993684B1/ko

Links

Images

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
    • F02F3/14—Pistons  having surface coverings on piston heads within combustion chambers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D5/00—Processes for applying liquids or other fluent materials to surfaces to obtain special surface effects, finishes or structures
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D7/00—Electroplating characterised by the article coated
    • 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
    • F02B23/0603—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 at least part of the interior volume or the wall of the combustion space being made of material different from the surrounding piston part, e.g. combustion space formed within a ceramic part fixed to a metal piston head
    • 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
    • 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
    • F02B23/0603—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 at least part of the interior volume or the wall of the combustion space being made of material different from the surrounding piston part, e.g. combustion space formed within a ceramic part fixed to a metal piston head
    • F02B2023/0612—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 at least part of the interior volume or the wall of the combustion space being made of material different from the surrounding piston part, e.g. combustion space formed within a ceramic part fixed to a metal piston head the material having a high temperature and pressure resistance, e.g. ceramic
    • 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
    • F05C2201/04—Heavy metals
    • F05C2201/0403—Refractory metals, e.g. V, W
    • 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
    • F05C2201/04—Heavy metals
    • F05C2201/0418—Noble metals
    • 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
    • F05C2201/04—Heavy metals
    • F05C2201/0418—Noble metals
    • F05C2201/0421—Silver
    • 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
    • F05C2201/04—Heavy metals
    • F05C2201/0418—Noble metals
    • F05C2201/0424—Gold
    • 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
    • F05C2201/04—Heavy metals
    • F05C2201/0418—Noble metals
    • F05C2201/0427—Platinum group, e.g. Pt, Ir
    • 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)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)
  • Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
  • Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)

Abstract

적어도 부분적으로 강으로 형성되어 있되 그 내부에 형성되어 있는 연소통을 가진 연소 표면을 가지고 있는 크라운부를 포함하는, 디젤 내연 기관용 피스톤이 제공된다. 연소통은 연소통 림 영역이 존재하고, 귀금속과 내화 금속 중 적어도 하나를 포함하는 코팅물질은 실질적으로 연소통 림 영역에만 도포된다. 코팅물질은 바람직하게는, 피스톤이 엔진의 작동 동안 상사점 위치에 있을 때 디젤 연료의 분무와 일직선을 이루고 있는 연소통 림 영역으로 된 영역에 도포된다.

Description

코팅처리된 피스톤 및 코팅처리된 피스톤을 제조하는 방법{COATED PISTON AND A METHOD OF MAKING A COATED PISTON}
본 발명은 피스톤에 관한 것이고, 더 정확하게는 디젤 엔진용 강(steel) 피스톤에 관한 것이다.
내연기관 제조업체는 엔진 효율과 성능을 향상시키자는 증가하는 요구에 직면하고 있는데, 이 요구는 연비를 향상시키는 것, 연료 소비량을 개선하는 것, 오일 소모량을 감소시키는 것, 실린더 보어 내부의 압축 하중을 증가시키는 것, 중량을 감소시키는 것, 및 엔진을 더 소형화하는 것을 포함하되 이에 제한되는 것은 아니다. 이들 요구들 중 일부는 연소실에서의 공기/연료 혼합물의 압력과 온도를 증가시킴으로써 달성될 수 있다. 따라서, 엔진 내부의 피스톤이 이러한 증가한 온도와 압력을 견딜 수 있어야 한다는 것은 중요하다.
이러한 환경에서 작동할 수 있는 피스톤을 생산하기 위하여, 다수의 제조업체는 피스톤을 전체적으로 알루미늄으로 형성하거나 알루미늄과 강 모두로 형성하지 않고 전체적으로 강으로 형성하게 되었다. 그러나, 강은 증가된 온도의 연소상태에 노출될 때 산화될 수 있고, 이는 피스톤의 성능과 내구성을 극적으로 감소시킬 수 있다. 산화의 위험을 감소시키는 한가지 공정은 피스톤을 코발트 또는 니켈 기반 재료로 코팅처리하는 것이다. 그러나, 이러한 접근은 그 한계을 가지고 있고, 모든 조건에 있어서 비용면에서 가장 효율적인 해결책이 될 수는 없다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 강으로 제조되어 있되 연소통 림 영역을 가진 연소통을 가지고 있는 연소 표면이 존재하는 크라운부를 포함하는, 디젤 엔진용 피스톤이 제공된다. 귀금속과 내화 금속 중 적어도 하나를 포함하는 코팅물질은 연소통 림 영역의 적어도 일 부분과, 연소통 림 영역의 실질적으로 선택된 부분에만 선택적으로 도포된다. 내산화성 코팅물질이 유리한데, 이는 내산화성 코팅물질이 강 기반 금속으로 된 피스톤을 산화로부터 보호하고 연소상태에서의 압력과 온도를 견디는 것이 가능하기도 하기 때문이다. 코팅물질은 바람직하게는, 피스톤이 상사점 위치에 있을 때 연료 분사장치와 일직선을 이루고 있는 피스톤의 상부 표면의 부분에만 도포된다. 따라서, 증가된 산화 보호에 대한 재료비는 피스톤의 효용을 훼손하지 않고 최소화된다.
본 발명의 다른 양태는 디젤 엔진용 피스톤을 제조하는 방법을 제공하는데, 이 방법은, 강으로 되어 있되 연소통과 연소 림 영역을 가진 연소 표면을 가지고 있는 크라운부를 준비하는 단계를 포함한다. 이 방법은 귀금속과 내화 금속 중 적어도 하나를 포함하는 코팅물질을 실질적으로 크라운부의 연소통 림 영역에만 선택적으로 도포하는 단계로 이어진다.
본 발명의 또 다른 양태는 디젤 엔진용 피스톤을 제조하는 방법이고, 여기에서 코팅물질을 연소통 림 영역 상에 선택적으로 도포하는 단계는 코팅물질을 완드 도포기를 이용하여 크라운부의 연소통 림 영역 상에 전착하는 단계로서 더 정의되어 있다.
본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 피스톤에 도포된 금속은 레늄,즉 높은 용융 온도(3186℃)를 가지되 화학적 침식을 견디고 과도한 연성이나 과도한 취성 모두 있지 않는 내화 금속이다.
본 발명은 코팅처리된 피스톤 및 코팅처리된 피스톤을 제조하는 방법에 관한 것으로서, 본 발명에 의하면 엔진 내부에 있는 피스톤이 고온과 고압을 견디는 것, 피스톤의 성능과 내구성은 감소시키지 않으면서 산화의 위험은 감소시키는 것, 및 피스톤을 비용면에서 효율적으로 제조하는 것이 가능하다.
본 발명의 여러 가지 특징과 이점은, 첨부의 도면과 관련하여 고려할 때 다음에 오는 발명의 상세한 설명을 참조하여 잘 이해되는 바와 같이 용이하게 이해될 것이다.
도 1은 예시적인 피스톤의 단편적인 사시도이고, 귀금속으로 코팅된 영역은 환형으로 지시하는 것으로 나타나 있다.
도 2는 예시적인 피스톤의 위에서 바라 본 평면도이고, 귀금속으로 코팅된 영역은 환형으로 지시하는 것으로 나타나 있다.
도 3은 피스톤에 코팅물질을 도포하는 예시적인 도포기의 개략적인 도면이다.
도 4는 예시적인 디젤 엔진의 실린더 보어 내부에 배치되어 있는 도 1의 예시적인 피스톤의 개략적인 도면이다.
도 5는 도 4의 예시적인 피스톤의 확대된 단면도이고, 코팅물질의 두께가 과장되어 있고 금속으로 코팅된 영역 둘레에 집중되어 있다.
도면을 참조하면, 여기에서 유사한 부재번호는 몇몇 도면 전체에 걸쳐 대응하는 부분을 지시하고, 본 발명의 일 양태에 따라 구성되고 디젤 엔진(22)에서 사용하기 위한 예시적인 피스톤(20)은 대체로 도 1과 도 2에 나타나 있고, 도 4의 디젤 엔진(22)에 설치된 바와 같이 나타나 있다.
도 1을 참조하면, 예시적인 피스톤(20)은 모노블록 구조를 가지고, 즉 일체형으로 서로 연결되어 원피스형 피스톤(20) 바디부로 존재하는 크라운부(24)와 스커트부(25)를 포함한다. 크라운부(24)는 정상부 또는 연소부, "멕시코 모자" 구조를 가진 연소통(26)을 가지고 있는 표면 및 연소통 림 영역(combustion bowl rim area)(28)을 포함한다. 그러나, 피스톤(20)이 이와 다르게 관절식으로 또는 비관절식으로 서로 연결되는 2개 이상의 피스로 형성될 수 있다는 것과, 임의의 바람직한 형상을 가진 연소통(26)을 가질 수 있다는 것은 이해되어야 한다. "연소통 림 영역(28)"이라는 용어는, 연소통(26)의 내부와 연소통(26) 주변 모두에 해당하는, 연소통(26)의 상부 에지와 연소통(26)의 상부 에지에 실질적으로 인접한 크라운부(24)의 영역을 이하에서 설명하는데 사용된다.
디젤 엔진(22)의 연소실에서의 연소 온도와 압력을 견디기 위하여, 피스톤(20)의 적어도 크라운부(24)는 주로 또는 전체적으로, 예컨대 4140H 강 또는 미소합금강(microalloyed steel)과 같은 강으로 형성된다. 피스톤(20) 바디부의 크라운부(24)와 스커트부(25)는 정밀(또는 인베스트먼트(investment) 주조 공정을 거치고 난 후 그 최종 형태로 기계가공되어 바람직한 형상을 가진다. 그러나, 피스톤(20)의 크라운부(24)와 스커트부(25)가, 예컨대 빌릿(billet)으로부터의 단조가공 또는 기계가공을 포함하는 임의의 적합한 공정을 통하여 형성될 수 있고 형상을 가질 수 있다는 것은 이해되어야 한다. 종래의 피스톤과 마찬가지로, 예시적인 피스톤(20) 역시 피스톤(20)을 디젤 엔진(22)의 실린더 보어에 대해 밀봉하는 피스톤 링(32)(도 4에 도시되어 있음)을 수용하는 복수 개의 링 그루브(30)를 포함한다.
코팅물질(34)은 실질적으로 연소통 림 영역(28)에만 있거나 연소통 림 영역(28)을 따르는 특정 위치에만 있는, 크라운부(24)의 연소 표면에 도포된다. 코팅물질(34) 전체는 실질적으로 귀금속 또는 내화 금속(레늄, 금, 백금, 이리듐, 팔라듐, 오스뮴, 은 로듐 및 루테늄과 같은 것) 중에서 하나 이상으로 이루어지고, 이로써 강 기반 재료로 된 크라운부(24)의 코팅처리부를 산화로부터 보호한다. 특히, 코팅물질(34)은 연소통 림 영역(28)에 있는 연소 표면에만 실질적으로 도포된다. 도 4를 참조하면, 예시적인 실시예에서, 연소통 림 영역(28)의 코팅처리부(34)는 피스톤(20)이 상사점 위치에 있을 때 연료 분사장치(40)로부터의 디젤 연료의 분무와 대체로 일직선을 이루고 있다. 따라서, 코팅물질(34)은, 이와 달리 엔진의 작동 동안 산화에 가장 취약할 수 있는 피스톤(20)의 크라운부와 스커트부를 보호한다. 코팅처리된 연소통 림 영역(28)을 따르는 특정 위치가 실린더 내의 연료 분사장치(40)의 유형과 실린더 보어 내의 피스톤(20)에 대한 그 배향에 좌우된다는 것 또한 이해되어야 한다. 이와 달리, 코팅물질(34)은 원한다면 전체 연소통 림 영역(28)에 도포될 수 있다.
코팅물질(34)은 가장 바람직하게는 높은 용융점(대략 3186℃)의 레늄(내화 금속)을 포함할 수 있다. 이점이 유리한데, 이는 디젤 엔진(22)의 작동 동안 코팅물질(34)이 연소 온도에 직접 노출되기 때문이다. 부가적으로, 레늄이 유리한데, 이는 레늄이 화학적 침식을 견딜 수 있고 과도한 연성이나 과도한 취성이 있지 않기 때문이다. 그러나, 코팅물질(34)이 이와 달리 다른 귀금속 및/또는 내화 금속을 포함할 수 있다는 것은 이해되어야 한다. 예를 들어, 코팅물질(34)을 레늄, 루테늄, 팔라듐, 오스뮴, 이리듐, 백금, 로듐, 금, 은, 코발트 및 니켈로 된 여러 가지 조합으로 배합하는 것이 바람직할 수 있다.
코팅물질(34)을 실질적으로 연소통 림 영역(28)에만 위치시키는 것이 유리한데, 이는, 사용된 귀금속의 량이 최소한으로 유지되어야 하기에 비용면에서 효율적인 방식으로 산화를 충분히 견디는 피스톤(20)을 제공하기 때문이다. 부가적으로, 코팅물질(34)은 바람직하게는 1 내지 100 미크론(1-100㎛) 사이의 두께를 가진다. 따라서, 개선된 내산화성을 위한 재료비는 매우 적다. 귀금속으로 코팅처리된 연소통 림 영역(28)의 특정 부분은, 예컨대 엔진의 실린더 당 연료 분사장치(40)의 개수, 연료 분사장치(40)의 유형, 연료 분사장치(40)의 피스톤(20)에 대한 배향, 및 피스톤(20)의 기하학적 구성에 기초하여 달라질 수 있다. 피스톤(20)의 연소 표면의 잔여부는 코팅처리되지 않을 수 있고 또는 귀금속 코팅물질(34) 보다 덜 비싼 하나 이상의 재료로 코팅처리될 수 있다.
코팅물질(34)을 크라운부(24)에 도포하기 전에, 크라운부(24)는 완전히 깨끗하게 처리된 상태여야 한다. 이는 바람직하게는 10 내지 15 볼트(10-15V) 사이의 전압으로 실행될 것이고, 산성 활성제와 중간 헹굼 단계를 포함할 수 있다. 부가적으로, 도 5의 과장된 확대도에 가장 잘 나타나 있는 바와 같이, 예시적인 실시예에서, 접착층(44)은 강 기반 재료로 된 크라운부(24)와 코팅물질(34) 사이의 피스톤(20)에 도포되어 있다. 접착층(44)은 바람직하게는 니켈로 되어 있고, 대략 1 내지 10 미크론(1-10㎛)의 두께를 가진다. 접착층(44)은 적합한 공정을 거쳐서 도포될 수 있다. 니켈 이외의 재료가 이와 달리 접착층(44)으로 사용될 수 있어서 접착층(44)이 임의의 바람직한 두께를 가질 수 있다는 것은 이해되어야 한다. 원한다면, 마스크(미 도시)는 코팅물질(34)을 수용하지 않은 연소 표면의 영역에 도포될 수 있다.
도 4를 참조하면, 예시적인 실시예의 귀금속 및/또는 내화 금속 코팅물질은 완드(wand), 펜 또는 스타일러스(stylus) 형태의 도포기(46)를 이용하여 선택적인 전기 화학적 금속화 공정을 거쳐 접착층에 도포된다. 예시적인 도포기(46)는 손잡이(48)에 부착되고 흑연으로 된 양극부(38)를 포함한다. 도포기(46)의 양극부(38)는 바람직하게는 연소통 림 영역(28)과 유사한 형상을 가져서 코팅물질(34)을 피스톤(20) 위에 용이하게 도포한다. 양극부(38)의 팁은 폴리에스테르, 면사(cotton) 또는 스카치브라이트(scotchbrite)와 같은 직물 랩(50)으로 덮혀 있다. 예시적인 실시예에서,펌프(52)(페리스탈리틱(peristalitic) 펌프(52)와 같은 것)는 귀금속이나 내화 금속 용액을 직물 랩(50)에 전달하기 위하여 도포기(46)와 유체 연통되어 있다. 이와 달리, 도포기(46)의 팁은 귀금속 또는 내화 금속 용액 속에 주기적으로 침지될 수 있다.
본 발명의 다른 양태는 디젤 엔진(22)용 피스톤을 제조하는 방법이다. 이 방법은, 강으로 되어 있되 연소통(26)과 연소통 림 영역(28)을 가진 연소 표면을 가지고 있는 크라운부를 준비하는 단계를 포함한다. 이 방법은 귀금속과 내화 금속 중 적어도 하나를 포함하는 코팅물질(34)을 실질적으로 크라운부(24)의 연소통 림 영역(28)에만 선택적으로 도포하는 단계로 이어진다. 귀금속 및/또는 내화 금속 코팅물질(34)의 도포는, 레이저를 이용하여 건조되고나서 용융되는, 예컨대 슬러리 페이스트(slurry paste)나 전착물로 마무리 된다. 그러나, 임의의 바람직한 공정이 귀금속 및/또는 내화 금속 코팅물질(34)을 크라운부(24)의 연소통 림 영역(28) 상에 도포하는데 이용될 수 있다는 것은 이해되어야 한다. 귀금속 및/또는 내화 금속 코팅물질(34) 전체는 실질적으로 레늄, 금, 백금, 이리듐, 팔라듐, 오스뮴, 은, 로듐 및 루테늄과 같은 요소들 중 하나 이상으로 이루어 질 수 있다. 귀금속 및/또는 내화 금속 코팅물질(34)은 바람직하게는 1 내지 100 미크론(1-100㎛) 사이의 두께로 크라운부(24) 상에 도포될 수 있다. 이 방법은 또한, 귀금속 코팅물질(34)을 연소통 림에 선택적으로 도포하고 나서 귀금속 및/또는 내화 금속 코팅물질(34)을 접착층(44) 상에 도포하는 단계 전에 니켈을 포함하는 접착층(44)을 연소통 림에 도포하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 양태는 디젤 엔진(22)용 피스톤(20)을 제조하는 다른 방법이다. 이 방법은, 강으로 되어 있되 연소통(26)과 연소통 림 영역(28)을 가진 연소 표면을 가지고 있는 크라운부(24)를 준비하는 단계를 포함한다. 이 방법은 귀금속 및/또는 내화 금속을 포함하되 바람직하게는 하나 이상의 귀금속이나 내화 금속만을 실질적으로 가지는 코팅물질(34)을 완드 도포기(46)를 이용하여 실질적으로 크라운부(24)의 연소통 림 영역(28) 위에만 전착하는 단계로 이어진다. 전착 단계 동안, 완드 도포기(46)가 크라운부에 대하여 이동되는 동안 크라운부(24)는 정지상태로 유지될 수도 있고, 이와 반대로 크라운부가 완드 도포기에 대하여 이동되는 동안 완드 도포기는 정지상태로 유지될 수도 있다. 금속 코팅물질(34)은 레늄, 금, 백금, 이리듐, 팔라듐, 오스뮴, 은, 로듐 및 루테늄과 같은 요소들 중 하나 이상을 실질적으로 가질 수 있다.
명백하게도, 본 발명의 다수의 변경과 수정은 상술한 교시의 관점에서 가능하고, 첨부의 특허청구범위의 범위 내에서 특히 설명되어 있는 바와 다르게 실시될 수도 있다.

Claims (20)

  1. 디젤 엔진용 피스톤으로서,
    상기 피스톤은:
    강으로 제조되어 있되, 연소통 림 영역을 가진 연소통을 가지고 있는 연소 표면이 존재하는 크라운부; 및
    귀금속과 내화 금속 중 적어도 하나를 포함하고, 상기 연소통 림 영역의 적어도 일부분에 선택적으로 도포되는 코팅물질;을 구비하고,
    상기 코팅물질은 상기 크라운부의 상기 연소통 림 영역에만 실질적으로 도포되는 디젤 엔진용 피스톤.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 코팅물질을 가진 상기 연소통 림 영역의 상기 미리 정해진 부분은, 상기 피스톤이 상사점 위치에 있을 때, 디젤 엔진 내부의 분사장치로부터의 연료의 분무와 일직선을 이루도록 선택되는 디젤 엔진용 피스톤.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 코팅물질 전체는 실질적으로 레늄, 금, 백금, 이리듐, 오스뮴, 은, 로듐 및 루테늄 중에서 하나 이상으로 이루어지는 디젤 엔진용 피스톤.
  4. 제 3 항에 있어서,
    코팅물질은 레늄을 포함하는 디젤 엔진용 피스톤.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 코팅물질은 전착 공정을 거쳐 상기 강으로 된 크라운부에 접착되는 디젤 엔진용 피스톤.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 코팅물질은 1 내지 100 미크론(1-100㎛) 사이의 두께를 가지는 디젤 엔진용 피스톤.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 강 재료로 된 연소통 림 영역과 상기 코팅물질 사이에 배치되는 접착층을 더 포함하는 디젤 엔진용 피스톤.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 접착층은 니켈을 실질적으로 가지는 디젤 엔진용 피스톤.
  9. 디젤 엔진용 피스톤을 제조하는 방법으로서,
    상기 방법은:
    강으로 되어 있되, 연소통과 연소통 림 영역을 가진 연소 표면을 가지고 있는 크라운부를 준비하는 단계; 및
    귀금속과 내화 금속 중 적어도 하나를 포함하는 코팅물질을 실질적으로 크라운부의 연소통 림 영역에만 선택적으로 도포하는 단계;를 구비하는 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    코팅물질을 선택적으로 도포하는 상기 단계는 귀금속을 가진 코팅물질을 실질적으로 크라운부의 연소통 림 영역 위에만 전착하는 단계를 포함하는 방법.
  11. 제 9 항에 있어서,
    코팅물질을 선택적을 도포하는 상기 단계는 슬러리 페이스트를 연소통 림 영역의 미리 정해진 영역에 도포하는 단계, 슬러리를 건조시키는 단계, 및 레이저를 이용하여 침전물을 용융시키는 단계를 포함하는 방법.
  12. 제 9 항에 있어서,
    코팅물질 전체는 실질적으로 레늄, 금, 백금, 이리듐, 팔라듐, 오스뮴, 은, 로듐 및 루테늄 중에서 하나 이상으로 이루어지는 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    코팅물질 전체는 실질적으로 레늄으로 이루어지는 방법.
  14. 제 9 항에 있어서,
    코팅물질은 1 내지 100 미크론(1-100㎛) 사이의 두께로 도포되는 방법.
  15. 제 9 항에 있어서,
    코팅물질을 실질적으로 크라운부의 연소통 림 영역에만 선택적으로 도포하는 상기 단계 전에, 니켈을 포함하는 접착층을 상기 연소통 림 영역에 도포하는 단계를 더 포함하는 방법.
  16. 디젤 엔진용 피스톤을 제조하는 방법으로서,
    상기 방법은:
    강으로 되어 있되, 연소통과 연소통 림 영역을 가진 연소 표면을 가지고 있는 크라운부를 준비하는 단계; 및
    귀금속과 내화 금속 중 적어도 하나를 포함하는 코팅물질을 완드 도포기를 이용하여 실질적으로 크라운부의 연소통 림 영역 위에만 전착하는 단계;를 구비하는 방법.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 전착 단계는 크라운부를 정지상태로 유지하는 단계와, 완드 도포기를 크라운부에 대하여 이동시키는 단계를 포함하는 방법.
  18. 제 16 항에 있어서,
    상기 전착 단계는 완드 도포기를 정지상태로 유지하는 단계와, 크라운부를 완드 도포기에 대하여 이동시키는 단계를 포함하는 방법.
  19. 제 16 항에 있어서,
    코팅물질 전체는 실질적으로 레늄, 금, 백금, 이리듐, 팔라듐, 오스뮴, 은, 로듐 및 루테늄 중에서 하나 이상으로 이루어지는 방법.
  20. 제 19 항에 있어서,
    코팅물질은 레늄을 포함하는 방법.
KR1020147014665A 2011-10-31 2012-10-31 코팅처리된 피스톤 및 코팅처리된 피스톤을 제조하는 방법 KR101993684B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201161553529P 2011-10-31 2011-10-31
US61/553,529 2011-10-31
PCT/US2012/062667 WO2013066924A1 (en) 2011-10-31 2012-10-31 Coated piston and a method of making a coated piston

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20140084322A true KR20140084322A (ko) 2014-07-04
KR101993684B1 KR101993684B1 (ko) 2019-06-27

Family

ID=47228036

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020147014665A KR101993684B1 (ko) 2011-10-31 2012-10-31 코팅처리된 피스톤 및 코팅처리된 피스톤을 제조하는 방법

Country Status (8)

Country Link
US (1) US8863720B2 (ko)
EP (1) EP2773860B8 (ko)
JP (1) JP6451318B2 (ko)
KR (1) KR101993684B1 (ko)
CN (2) CN109339970A (ko)
BR (1) BR112014010335A2 (ko)
IN (1) IN2014CN03942A (ko)
WO (1) WO2013066924A1 (ko)

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10738731B2 (en) 2013-11-07 2020-08-11 Tenneco Inc. Monolithic, galleryless piston and method of construction thereof
WO2015070035A1 (en) 2013-11-07 2015-05-14 Federal-Mogul Powertrain, Inc. Monolithic, galleryless piston and method of construction thereof
USD768207S1 (en) 2014-07-16 2016-10-04 Federal-Mogul Corporation Piston
JP6446973B2 (ja) * 2014-10-07 2019-01-09 トヨタ自動車株式会社 内燃機関
US20170145951A1 (en) * 2015-11-19 2017-05-25 Caterpillar Inc. Textured Piston
US10578050B2 (en) 2015-11-20 2020-03-03 Tenneco Inc. Thermally insulated steel piston crown and method of making using a ceramic coating
US10519854B2 (en) 2015-11-20 2019-12-31 Tenneco Inc. Thermally insulated engine components and method of making using a ceramic coating
US10273902B2 (en) * 2016-02-22 2019-04-30 Tenneco Inc. Insulation layer on steel pistons without gallery
US10119493B2 (en) * 2016-02-29 2018-11-06 Achates Power, Inc. Multi-layered piston crown for opposed-piston engines
CN109072397B (zh) * 2016-04-08 2021-08-31 沃尔沃卡车集团 用于内燃发动机的气缸的活塞
US10578049B2 (en) * 2017-04-28 2020-03-03 Mahle International Gmbh Thermal barrier coating for engine combustion component
US20190136792A1 (en) * 2017-11-09 2019-05-09 GM Global Technology Operations LLC Bimetallic piston heads including thermal insulation coatings
WO2023070077A1 (en) * 2021-10-22 2023-04-27 Tenneco Inc. Engine piston having crevice catalyst

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60240856A (ja) * 1984-05-12 1985-11-29 Honda Motor Co Ltd エンジン用断熱ピストン
KR920010030B1 (ko) * 1988-07-27 1992-11-13 미쯔비시 덴끼 가부시기가이샤 동기신호의 주파수에 대응하는 펄스폭을 가지는 클램프펄스 발생회로
KR20030005413A (ko) * 2000-06-16 2003-01-17 말레 게엠베하 디젤 엔진용 피스톤
JP2003328061A (ja) * 2002-05-07 2003-11-19 United Technol Corp <Utc> 金属コーティング
KR20090026273A (ko) * 2006-05-10 2009-03-12 페더럴-모걸 코오포레이숀 스틸 피스톤용 열 산화 보호면

Family Cites Families (31)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1771763A1 (ko) 1967-07-03
US3911891A (en) * 1973-08-13 1975-10-14 Robert D Dowell Coating for metal surfaces and method for application
DE2545242A1 (de) 1975-10-09 1977-04-21 Metallgesellschaft Ag Verfahren zum beschichten von kolben und/oder zylindern von brennkraftmaschinen
US4185593A (en) 1977-10-31 1980-01-29 Mcclure Kenneth S Transformation of electrical energy to physical energy
DE2804562A1 (de) 1978-02-03 1979-08-09 Volkswagenwerk Ag Mehrzylindrige brennkraftmaschine
US4811707A (en) 1981-03-30 1989-03-14 Pfefferle William C Method of operating catalytic ignition engines and apparatus therefor
US4530340A (en) 1981-05-01 1985-07-23 Totman Millard C Acid catalyzed combustion
GB2164701A (en) 1984-09-18 1986-03-26 Ford Motor Co Piston for direct injection diesel engine
JPS62240460A (ja) * 1986-04-11 1987-10-21 Toyota Motor Corp デイ−ゼルエンジンピストン
EP0246828B1 (en) 1986-05-18 1991-09-25 Daido Tokushuko Kabushiki Kaisha Wear-resistant titanium or titanium alloy members
SE459752B (sv) * 1987-05-08 1989-07-31 Oktan Ab Anordning vid ytorna i foerbraenningsrummet i en foerbraenningsmotor
DE9010077U1 (de) * 1989-08-07 1990-10-04 Alcan Deutschland GmbH, 3400 Göttingen Verbrennungskraftmaschine
CA2056037A1 (en) * 1990-11-28 1992-05-29 Mitsuhiro Seki Electrodeposition process and device
JPH0525655A (ja) * 1991-07-15 1993-02-02 Komatsu Ltd アルミニウム系母材の表面硬化方法および表面硬化アルミニウム系部材
CA2165641C (en) 1994-12-24 2007-02-06 David Stafford Rickerby A method of applying a thermal barrier coating to a superalloy article and a thermal barrier coating
JPH09209830A (ja) * 1996-02-07 1997-08-12 Hino Motors Ltd ディーゼルエンジン用のピストンとその製造方法
JP2000008857A (ja) * 1998-06-17 2000-01-11 Toyota Autom Loom Works Ltd 直噴式エンジン用のピストン及び直噴式エンジン
US6485780B1 (en) * 1999-08-23 2002-11-26 General Electric Company Method for applying coatings on substrates
ATE325949T1 (de) 1999-10-18 2006-06-15 Orbital Eng Pty Brennstoffdirekteinspritzung in einer brennkraftmaschine
US6240912B1 (en) 1999-11-08 2001-06-05 Southwest Research Institute Method for in-cylinder catalytic oxidation of hydrocarbons in direct injected spark ignition engines
US6497758B1 (en) 2000-07-12 2002-12-24 General Electric Company Method for applying a high-temperature bond coat on a metal substrate, and related compositions and articles
EP1188913A1 (en) 2000-09-18 2002-03-20 Neomat S.A. Heterogeneous catalysis in internal combustion engines
JP2002239713A (ja) * 2001-02-13 2002-08-28 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 高温耐食材の製造方法
US7259351B2 (en) 2004-09-07 2007-08-21 Federal-Mogul World Wide, Inc. Heat treating assembly and method
ATE478977T1 (de) * 2004-12-15 2010-09-15 Deloro Stellite Holdings Corp Ausrüstung von bauteilen für brennkraftmaschinensysteme mit hochtemperaturdegradationsbeständigkeit
DE102005006671A1 (de) * 2005-02-15 2006-08-17 Ks Kolbenschmidt Gmbh Schutzschicht gegen Heißgaskorrision im Verbrennungsraum einer Brennkraftmaschine
US7383807B2 (en) * 2005-05-23 2008-06-10 Federal-Mogul World Wide, Inc. Coated power cylinder components for diesel engines
JP4658094B2 (ja) 2006-07-28 2011-03-23 アート金属工業株式会社 内燃機関用ピストンの表面改質方法及び内燃機関用ピストン
DE102007044696A1 (de) 2007-06-29 2009-01-08 Ks Kolbenschmidt Gmbh Schmelzbehandelter Muldenrand einer Kolben-Brennraummulde
US7418940B1 (en) 2007-08-30 2008-09-02 Ford Global Technologies, Llc Fuel injector spray pattern for direct injection spark ignition engines
CN102803681A (zh) * 2010-01-20 2012-11-28 火星工程有限公司 隔热燃烧室

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60240856A (ja) * 1984-05-12 1985-11-29 Honda Motor Co Ltd エンジン用断熱ピストン
KR920010030B1 (ko) * 1988-07-27 1992-11-13 미쯔비시 덴끼 가부시기가이샤 동기신호의 주파수에 대응하는 펄스폭을 가지는 클램프펄스 발생회로
KR20030005413A (ko) * 2000-06-16 2003-01-17 말레 게엠베하 디젤 엔진용 피스톤
JP2003328061A (ja) * 2002-05-07 2003-11-19 United Technol Corp <Utc> 金属コーティング
KR20090026273A (ko) * 2006-05-10 2009-03-12 페더럴-모걸 코오포레이숀 스틸 피스톤용 열 산화 보호면

Also Published As

Publication number Publication date
EP2773860A1 (en) 2014-09-10
US20130118438A1 (en) 2013-05-16
EP2773860B8 (en) 2021-12-22
JP2015501401A (ja) 2015-01-15
US8863720B2 (en) 2014-10-21
KR101993684B1 (ko) 2019-06-27
CN104024616A (zh) 2014-09-03
BR112014010335A2 (pt) 2017-05-09
EP2773860B1 (en) 2021-11-17
WO2013066924A1 (en) 2013-05-10
JP6451318B2 (ja) 2019-01-16
IN2014CN03942A (ko) 2015-07-03
CN109339970A (zh) 2019-02-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101993684B1 (ko) 코팅처리된 피스톤 및 코팅처리된 피스톤을 제조하는 방법
CN108495946A (zh) 隔热的发动机部件和使用陶瓷涂层的制造方法
CN109072811A (zh) 具有先进的催化能量释放的活塞
CN108474097B (zh) 隔热的钢制活塞顶和使用陶瓷涂层的制造方法
CN106001554B (zh) 一种铼铱燃烧室的制备方法
CN109072810B (zh) 一种无通道活塞及其制造方法
CN103138161B (zh) 用于火花塞的贵金属合金复合材料电极及其制造方法
US20070236123A1 (en) Spark plug
DE102016102629A1 (de) PTWA-Beschichtung auf Kolben und/oder Zylinderköpfen und/oder Zylinderbohrungen
JP2009533802A (ja) スパークプラグ
DE102012108057A1 (de) Schutzbeschichtung für Titanschaufeln der letzten Stufe
CN103790754B (zh) 电晕点火设备和生产电晕点火设备的点火头的方法
CN213597987U (zh) 一种全方位表面处理的液压支架立柱
AT517589B1 (de) Kolben für eine Brennkraftmaschine
DE102007052800B3 (de) Ein- oder Auslassventil für einen Verbrennungsmotor sowie Verfahren zu dessen Herstellung
WO2014188495A1 (ja) 内燃機関のピストンおよびその製造方法
CN109642306A (zh) 在没有预先活化表面的情况下涂覆气缸穿孔
CN100436625C (zh) 用于喷嘴头的材料和用此材料制成的喷嘴头
US20200362734A1 (en) Gas exchange valve for an internal combustion engine
JP2007530877A (ja) ピストンリング
JP2002106716A (ja) クロムめっき摺動部材及びその製造方法
CN110131158A (zh) 纳米陶瓷复合电沉积镀覆保护的泥浆泵缸套及其制备方法
EP0839271B1 (de) Keramisierter leichtmetallkolben für verbrennungsmotoren
EP2776744A1 (en) Piston ring with a wear-resistant cobalt coating
DE102014219970A1 (de) Kolben, Kolbenmaschine mit einem solchen sowie Kraftfahrzeug mit einer solchen Kolbenmaschine

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
AMND Amendment
X701 Decision to grant (after re-examination)
N231 Notification of change of applicant