JP2623621B2 - エンジンの構造 - Google Patents
エンジンの構造Info
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- JP2623621B2 JP2623621B2 JP62329615A JP32961587A JP2623621B2 JP 2623621 B2 JP2623621 B2 JP 2623621B2 JP 62329615 A JP62329615 A JP 62329615A JP 32961587 A JP32961587 A JP 32961587A JP 2623621 B2 JP2623621 B2 JP 2623621B2
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- Japan
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- piston
- cylinder liner
- engine
- sliding
- friction
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-
- 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
- F02B77/00—Component parts, details or accessories, not otherwise provided for
- F02B77/02—Surface coverings of combustion-gas-swept parts
-
- 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
- F02F7/0085—Materials for constructing engines or their parts
- F02F7/0087—Ceramic materials
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)
- Cylinder Crankcases Of Internal Combustion Engines (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、シリンダを構成するシリンダライナと該
シリンダライナ内を往復運動するピストンから成るエン
ジンの構造に関する。
シリンダライナ内を往復運動するピストンから成るエン
ジンの構造に関する。
従来、セラミック材料を用いたエンジンは、例えば、
実開昭61−36153号公報等に開示されている。該実開昭6
1−36153号公報には、図示していないが、シリンダヘッ
ドに設けたセラミック製燃焼室頂部と、該燃焼室頂部に
関連して設けられたセラミック製部材と、セラミック製
のピストンヘッドと、前記セラミックより熱伝導率の高
い材料で形成した前記ピストンにおけるスカート部及び
シリンダライナとを備えたセラミック内燃機関が開示さ
れている。
実開昭61−36153号公報等に開示されている。該実開昭6
1−36153号公報には、図示していないが、シリンダヘッ
ドに設けたセラミック製燃焼室頂部と、該燃焼室頂部に
関連して設けられたセラミック製部材と、セラミック製
のピストンヘッドと、前記セラミックより熱伝導率の高
い材料で形成した前記ピストンにおけるスカート部及び
シリンダライナとを備えたセラミック内燃機関が開示さ
れている。
ところで、内燃機関のシリンダライナとピストンリン
グ及びピストンとの摺動による摩擦量は、内燃機関中で
約50％以上を占めている。従って、これらのシリンダラ
イナ、ピストンリング及びピストンの摺動により発生す
るフリクションを減少させると、全体の摩擦量を減らす
ことになり、エンジンの燃費を著しく改善できることに
なる。
グ及びピストンとの摺動による摩擦量は、内燃機関中で
約50％以上を占めている。従って、これらのシリンダラ
イナ、ピストンリング及びピストンの摺動により発生す
るフリクションを減少させると、全体の摩擦量を減らす
ことになり、エンジンの燃費を著しく改善できることに
なる。
しかしながら、例えば、上記実開昭61−36153号公報
に開示されたように、いたずらにセラミック材料を用い
たとしても摩擦力が減少することはない。
に開示されたように、いたずらにセラミック材料を用い
たとしても摩擦力が減少することはない。
一般に、面粗さが摩擦係数に影響を与えると言われて
いるが、その要素だけで決定されるものではない。
いるが、その要素だけで決定されるものではない。
また、一般に、金属対金属の組合せ又は金属対セラミ
ックの組合せの場合に、低粘度の潤滑油を使用すると、
極短時間の油膜切れで金属部の焼付きが発生するという
問題がある。
ックの組合せの場合に、低粘度の潤滑油を使用すると、
極短時間の油膜切れで金属部の焼付きが発生するという
問題がある。
しかしながら、相対運動部材間に対して、セラミック
材料及び該セラミック材料に対応する材料を選定するこ
とによって、耐焼付性に優れ、低フリクションの摺動特
性を得ることができるものである。摺動材料のセラミッ
ク材料としては、窒化珪素（シリコンナイトライド:Si3
N4）、部分安定化ジルコニア（PSZ）等が優れている。
該部分安定化ジルコニアは、摺動特性としては非常に優
れ、強度的にも非常に高い材料であるが、温度250℃前
後に相変態点があり（モノクリニック:ZnO2）、高温に
なるような部所には使用できないが、該温度以下の部分
には極めて有効である。
材料及び該セラミック材料に対応する材料を選定するこ
とによって、耐焼付性に優れ、低フリクションの摺動特
性を得ることができるものである。摺動材料のセラミッ
ク材料としては、窒化珪素（シリコンナイトライド:Si3
N4）、部分安定化ジルコニア（PSZ）等が優れている。
該部分安定化ジルコニアは、摺動特性としては非常に優
れ、強度的にも非常に高い材料であるが、温度250℃前
後に相変態点があり（モノクリニック:ZnO2）、高温に
なるような部所には使用できないが、該温度以下の部分
には極めて有効である。
この発明の目的は、上記の問題を解決することであ
り、ピストンスカート部とシリンダライナとの間の摺動
摩擦抵抗を低減するエンジンの構造を提供するに当たっ
て、セラミック材料の粒径、混合物、ぬれ性等が潤滑摩
擦に大きな影響を与えることに鑑み開発したものであ
り、シリンダライナ、ピストンリング及びピストンスカ
ート部との摺動部材間の材料を選定することによって摺
動部材間の低フリクションを達成して摺動過渡状態でも
焼付き等の発生を防止し、低粘度のオイルの使用を可能
にして両者間の低フリクションを達成するエンジンの構
造を提供することである。
り、ピストンスカート部とシリンダライナとの間の摺動
摩擦抵抗を低減するエンジンの構造を提供するに当たっ
て、セラミック材料の粒径、混合物、ぬれ性等が潤滑摩
擦に大きな影響を与えることに鑑み開発したものであ
り、シリンダライナ、ピストンリング及びピストンスカ
ート部との摺動部材間の材料を選定することによって摺
動部材間の低フリクションを達成して摺動過渡状態でも
焼付き等の発生を防止し、低粘度のオイルの使用を可能
にして両者間の低フリクションを達成するエンジンの構
造を提供することである。
この発明は、上記の目的を達成するために、次のよう
に構成されている。即ち、この発明は、ピストンのピス
トンスカート部の外面即ち摺動面に耐摩耗性に優れたタ
ンタル、タングステン等のアモルファス材料をコーティ
ングしてアモルファス層を形成し、前記ピストンが往復
運動するシリンダライナを潤滑オイルとのぬれ性に優れ
た部分安定化ジルコニア、シリコンナイトライド、シリ
コンカーバイト等のセラミック材料で構成し、前記ピス
トンスカート部と前記シリングライナとの間のフリクシ
ョンを低減することを特徴とするエンジンの構造に関す
る。
に構成されている。即ち、この発明は、ピストンのピス
トンスカート部の外面即ち摺動面に耐摩耗性に優れたタ
ンタル、タングステン等のアモルファス材料をコーティ
ングしてアモルファス層を形成し、前記ピストンが往復
運動するシリンダライナを潤滑オイルとのぬれ性に優れ
た部分安定化ジルコニア、シリコンナイトライド、シリ
コンカーバイト等のセラミック材料で構成し、前記ピス
トンスカート部と前記シリングライナとの間のフリクシ
ョンを低減することを特徴とするエンジンの構造に関す
る。
また、前記ピストンに形成されたピストンリング溝に
装着されるピストンリングは含油性に優れたセラミック
材料から形成されている。
装着されるピストンリングは含油性に優れたセラミック
材料から形成されている。
この発明は、上記のように構成されており、次のよう
に作用する。即ち、この発明は、ピストンスカート部の
外面にタンタル、タングステン等のアモルファス材料を
コーティングしてアモルファス層を構成し、シリンダラ
イナを部分安定化ジルコニア、シリコンナイトライド、
シリコンカーバイト等のセラミック材料で構成したの
で、低フリクションを達成して摺動過渡状態でも焼付き
等の発生を防止し、低粘度の潤滑油の使用を可能にして
両者間の低フリクションを達成することができ、しかも
エンジンの燃費を向上させることができる。
に作用する。即ち、この発明は、ピストンスカート部の
外面にタンタル、タングステン等のアモルファス材料を
コーティングしてアモルファス層を構成し、シリンダラ
イナを部分安定化ジルコニア、シリコンナイトライド、
シリコンカーバイト等のセラミック材料で構成したの
で、低フリクションを達成して摺動過渡状態でも焼付き
等の発生を防止し、低粘度の潤滑油の使用を可能にして
両者間の低フリクションを達成することができ、しかも
エンジンの燃費を向上させることができる。
即ち、アモルファス材料をコーティングした層とセラ
ミック材料との間の潤滑油の流動特性を向上させること
ができ、高い硬度（HV:900〜1000）で且つ耐焼付性に優
れた表面が形成され、低粘度の潤滑油が使用でき、低フ
リクション化を向上させる。更に、アモルファス層は金
属のような結晶構造ではなく、摺動時の局部的な物質同
志の接触でも結晶が溶融変化することがなく、摺動過渡
状態でも焼付き等が発生することがなく、従って、低フ
リクションの効果を達成できる。
ミック材料との間の潤滑油の流動特性を向上させること
ができ、高い硬度（HV:900〜1000）で且つ耐焼付性に優
れた表面が形成され、低粘度の潤滑油が使用でき、低フ
リクション化を向上させる。更に、アモルファス層は金
属のような結晶構造ではなく、摺動時の局部的な物質同
志の接触でも結晶が溶融変化することがなく、摺動過渡
状態でも焼付き等が発生することがなく、従って、低フ
リクションの効果を達成できる。
以下、図面を参照して、この発明によるエンジンの構
造の実施例を詳述する。
造の実施例を詳述する。
第１図を参照して、この発明によるエンジンの構造の
一実施例を説明する。
一実施例を説明する。
第１図に示すように、一般的に、往復動のエンジン
は、水ジャケット２を備えたシリンダボディ１、該シリ
ンダボディ１の内周面に嵌合したシリンダライナ14、こ
れらの上部に位置するシリンダヘッド３、下部に位置す
るオイルパン５、並びにシリンダライナ14内をクランク
シャフト４及びコネクタティングロッド７を介して往復
運動するピストン11から成る。
は、水ジャケット２を備えたシリンダボディ１、該シリ
ンダボディ１の内周面に嵌合したシリンダライナ14、こ
れらの上部に位置するシリンダヘッド３、下部に位置す
るオイルパン５、並びにシリンダライナ14内をクランク
シャフト４及びコネクタティングロッド７を介して往復
運動するピストン11から成る。
このエンジンの構造10は、次のような点に特徴を有し
ている。即ち、このエンジンの構造10は、シリンダボデ
ィ１に嵌合したシリンダライナ14とピストン11のピスト
ンスカート部12の構造に特徴を有するものである。
ている。即ち、このエンジンの構造10は、シリンダボデ
ィ１に嵌合したシリンダライナ14とピストン11のピスト
ンスカート部12の構造に特徴を有するものである。
シリンダライナ14は、窒化珪素（シリコンナイトライ
ド:Si3N4）、部分安定化ジルコニア（PSZ）、シリコン
カーバイト等の摺動材料として優れたセラミック材料に
よって構成されており、しかも、これらの材料はピスト
ンリング溝に装着された圧力リングであるピストンリン
グ13との摺動において潤滑オイルとのぬれ性が重要なこ
とであり、面精度の優れた表面のボイドができるだけ少
なくなるガス圧焼結法で作られた好ましい材料である。
ド:Si3N4）、部分安定化ジルコニア（PSZ）、シリコン
カーバイト等の摺動材料として優れたセラミック材料に
よって構成されており、しかも、これらの材料はピスト
ンリング溝に装着された圧力リングであるピストンリン
グ13との摺動において潤滑オイルとのぬれ性が重要なこ
とであり、面精度の優れた表面のボイドができるだけ少
なくなるガス圧焼結法で作られた好ましい材料である。
これに対して、ピストンリング13は、シリンダライナ
14と同様に、窒化珪素（Si3N4）、部分安定化ジルコニ
ア（PSZ）、シリコンカーバイト等の摺動材料で構成さ
れているが、この場合には適度のボイド（例えば、20μ
の穴）を含んだ素材の方が含油性が優れ、油切れ等を発
生することがなく好都合であるので、適度のボイドを含
んだ素材を選定する。
14と同様に、窒化珪素（Si3N4）、部分安定化ジルコニ
ア（PSZ）、シリコンカーバイト等の摺動材料で構成さ
れているが、この場合には適度のボイド（例えば、20μ
の穴）を含んだ素材の方が含油性が優れ、油切れ等を発
生することがなく好都合であるので、適度のボイドを含
んだ素材を選定する。
ピストンリング13では、面圧が局部的に上昇するの
で、オイル切れが出来るだけ発生しないようにした方が
良く、この要求を満足するため、ピストンリング13は、
冷間等方加工プレス（即ち、CIP）又はスリップキャス
チングにより成形した素材を、常圧焼結したタイプが好
ましい。
で、オイル切れが出来るだけ発生しないようにした方が
良く、この要求を満足するため、ピストンリング13は、
冷間等方加工プレス（即ち、CIP）又はスリップキャス
チングにより成形した素材を、常圧焼結したタイプが好
ましい。
一方、ピストン11とシリンダライナ14との摺動につい
ては、ピストン11がスラストと反スラスト側に移動する
ので、むしろ潤滑条件は潤滑オイルの流動特性に支配さ
れることが多く、また、面圧も小さいので、ピストンス
カート部12はアモルファス合金等のコーティング層が望
ましいものである。
ては、ピストン11がスラストと反スラスト側に移動する
ので、むしろ潤滑条件は潤滑オイルの流動特性に支配さ
れることが多く、また、面圧も小さいので、ピストンス
カート部12はアモルファス合金等のコーティング層が望
ましいものである。
ピストンスカート部12は、その外面即ち接触面に耐摩
耗性で耐腐食性に富む金属であるタンタル、タングステ
ン等のアモルファス合金をコーティング即ち蒸着して約
10μのアモルファス層15を構成する。
耗性で耐腐食性に富む金属であるタンタル、タングステ
ン等のアモルファス合金をコーティング即ち蒸着して約
10μのアモルファス層15を構成する。
従って、このエンジンの構造10については、一方の第
１相対運動部材であるピストン11のピストンスカート部
12の接触面にアモルファス層15をコーティングして構成
し、他方の第２相対運動部材であるシリンダライナ14を
窒化珪素（Si3N4）、部分安定化ジルコニア（PSZ）、シ
リコンカーバイト等のセラミック材料で構成したので、
ピストンスカート部12とシリンダライナ14との摺動部分
の摩擦量を減少させることができ、低フリクションエン
ジンを提供でき、従って、エンジンの燃費を改善するこ
とができる。
１相対運動部材であるピストン11のピストンスカート部
12の接触面にアモルファス層15をコーティングして構成
し、他方の第２相対運動部材であるシリンダライナ14を
窒化珪素（Si3N4）、部分安定化ジルコニア（PSZ）、シ
リコンカーバイト等のセラミック材料で構成したので、
ピストンスカート部12とシリンダライナ14との摺動部分
の摩擦量を減少させることができ、低フリクションエン
ジンを提供でき、従って、エンジンの燃費を改善するこ
とができる。
この発明によるエンジンの構造は、以上のように構成
されているので、次のような効果を有する。即ち、この
エンジンの構造は、ピストンスカート部の摺動面にアモ
ルファス材料をコーティングしてアモルファス層を形成
し、シリンダライナをセラミック材料で構成したので、
前記シリンダライナと前記ピストンスカート部との間の
摩擦を低減して低フリクションの構造を達成することが
でき、摺動過渡状態でも焼付き等の発生を防止し、低粘
度の潤滑油の使用を可能にし、しかもエンジンの燃費を
向上させることができる。
されているので、次のような効果を有する。即ち、この
エンジンの構造は、ピストンスカート部の摺動面にアモ
ルファス材料をコーティングしてアモルファス層を形成
し、シリンダライナをセラミック材料で構成したので、
前記シリンダライナと前記ピストンスカート部との間の
摩擦を低減して低フリクションの構造を達成することが
でき、摺動過渡状態でも焼付き等の発生を防止し、低粘
度の潤滑油の使用を可能にし、しかもエンジンの燃費を
向上させることができる。
また、一方の相対運動部材即ち摺動部材である前記ピ
ストンスカート部の外面にタンタル、タングステン等の
アモルファス材料をコーティングしてアモルファス層を
構成し、他方の相対運動部材即ち摺動部材である前記シ
リンダライナを部分安定化ジルコニア、シリコンナイト
ライド、シリコンカーバイト等のセラミック材料で構成
したので、前記シリンダライナに対してガス圧焼結法を
用いて面精度の優れた表面のボイドができるだけ少ない
状態に構成できる。
ストンスカート部の外面にタンタル、タングステン等の
アモルファス材料をコーティングしてアモルファス層を
構成し、他方の相対運動部材即ち摺動部材である前記シ
リンダライナを部分安定化ジルコニア、シリコンナイト
ライド、シリコンカーバイト等のセラミック材料で構成
したので、前記シリンダライナに対してガス圧焼結法を
用いて面精度の優れた表面のボイドができるだけ少ない
状態に構成できる。
この場合に、ピストンリングを冷間等方加工プレス
（CIP）又はスリップキャスチングで成形した素材を常
圧焼結したセラミック材料で構成して適度のボイドを含
んだ含油性に優れた素材を構成することによって油切れ
等の発生を防止し、しかもアモルファス材料をコーティ
ングした前記ピストンスカート部との間の潤滑油の流動
特性を向上させることができる。更に、前記アモルファ
ス層は金属のような結晶構造ではなく、摺動時の局部的
な物質同志の接触でも結晶が溶融変化することがなく、
摺動過渡状態でも焼付き等が発生することがない。
（CIP）又はスリップキャスチングで成形した素材を常
圧焼結したセラミック材料で構成して適度のボイドを含
んだ含油性に優れた素材を構成することによって油切れ
等の発生を防止し、しかもアモルファス材料をコーティ
ングした前記ピストンスカート部との間の潤滑油の流動
特性を向上させることができる。更に、前記アモルファ
ス層は金属のような結晶構造ではなく、摺動時の局部的
な物質同志の接触でも結晶が溶融変化することがなく、
摺動過渡状態でも焼付き等が発生することがない。
従って、このエンジンの構造は、相対運動部材間即ち
ピストンスカート部とシリンダライナ間の摺動状態にお
いて、低フリクションの効果を達成することができ、し
かも、低フリクション構造であるから、エンジンの燃費
を低減することもできる。
ピストンスカート部とシリンダライナ間の摺動状態にお
いて、低フリクションの効果を達成することができ、し
かも、低フリクション構造であるから、エンジンの燃費
を低減することもできる。
第１図はこの発明によるエンジンの構造の一実施例を示
す断面図である。 10……エンジンの構造、11……ピストン、12……ピスト
ンスカート部、13……ピストンリング、14……シリンダ
ライナ、15……アモルファス層。
す断面図である。 10……エンジンの構造、11……ピストン、12……ピスト
ンスカート部、13……ピストンリング、14……シリンダ
ライナ、15……アモルファス層。
Claims (2)
- 【請求項１】ピストンのピストンスカート部の摺動面に
耐摩耗性に優れたアモルファス材料をコーティングして
アモルファス層を形成し、前記ピストンが往復運動する
シリンダライナを潤滑オイルとのぬれ性に優れたセラミ
ック材料で構成し、前記ピストンスカート部と前記シリ
ンダライナとの間のフリクションを低減することを特徴
とするエンジンの構造。 - 【請求項２】前記ピストンに装着されるピストンリング
は含油性に優れたセラミック材料から形成されているこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載のエンジン
の構造。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62329615A JP2623621B2 (ja) | 1987-12-28 | 1987-12-28 | エンジンの構造 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62329615A JP2623621B2 (ja) | 1987-12-28 | 1987-12-28 | エンジンの構造 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6473154A JPS6473154A (en) | 1989-03-17 |
| JP2623621B2 true JP2623621B2 (ja) | 1997-06-25 |
Family
ID=18223332
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62329615A Expired - Lifetime JP2623621B2 (ja) | 1987-12-28 | 1987-12-28 | エンジンの構造 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2623621B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20010068080A (ko) * | 2001-04-20 | 2001-07-13 | 정영진 | 치약용기 |
| JP4790077B1 (ja) * | 2010-06-29 | 2011-10-12 | キャニヨン株式会社 | プッシュタイプディスペンサー |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58138281A (ja) * | 1982-02-09 | 1983-08-17 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 外圧を受けるポンプ |
| JPS59229032A (ja) * | 1983-06-10 | 1984-12-22 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | シリンダ及びその製造法 |
| JPS60108740U (ja) * | 1983-12-27 | 1985-07-24 | 三井造船株式会社 | 内燃機関 |
| JPS6119776A (ja) * | 1984-07-04 | 1986-01-28 | Toshiba Corp | 機械的摺動部の表面処理方法 |
| JPS6136153U (ja) * | 1984-08-07 | 1986-03-06 | 日産自動車株式会社 | セラミツク内燃機関 |
| JPS61192842A (ja) * | 1985-02-21 | 1986-08-27 | Miyama Kogyo Kk | セラミツク重合エンジン |
-
1987
- 1987-12-28 JP JP62329615A patent/JP2623621B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6473154A (en) | 1989-03-17 |
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