JPH01244149A - ディーゼル機関用ピストン - Google Patents
ディーゼル機関用ピストンInfo
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- JPH01244149A JPH01244149A JP6827588A JP6827588A JPH01244149A JP H01244149 A JPH01244149 A JP H01244149A JP 6827588 A JP6827588 A JP 6827588A JP 6827588 A JP6827588 A JP 6827588A JP H01244149 A JPH01244149 A JP H01244149A
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- ceramic member
- piston
- cavity
- slit
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- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 16
- 238000005266 casting Methods 0.000 abstract description 9
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- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
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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
- 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
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B3/00—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition
- F02B3/06—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition
-
- 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
- F05C2201/02—Light metals
- F05C2201/021—Aluminium
-
- 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
- F05C2251/00—Material properties
- F05C2251/04—Thermal properties
- F05C2251/042—Expansivity
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Ceramic Engineering (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)
- Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (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、ディーゼル機関で使用する偏芯キャビティを
有するピストンに関するものである。
有するピストンに関するものである。
（従来の技術）
従来、燃料着火性の改善、出力の増大、排ガスの清浄化
等の目的で、ディーゼル機関用ピストンにおいて燃料噴
射ノズルより噴射された燃料噴霧が直接衝突するキャビ
ティ部分をセラミック部材等の断熱部材で構成したもの
が知られている。また、キャビティ内壁を金属としその
外周にリング状のセラミック部材を配設した構造が本出
願人らにより提案されている。さらにまた、ディーゼル
エンジンの構造によっては、吸排気弁の配置上ピストン
外周に対しキャビティを偏芯させて設ける場合があり、
アルミニウム合金とセラミック部材より形成され偏芯キ
ャビティを有するディーゼル機関用ピストンが公知であ
る。
等の目的で、ディーゼル機関用ピストンにおいて燃料噴
射ノズルより噴射された燃料噴霧が直接衝突するキャビ
ティ部分をセラミック部材等の断熱部材で構成したもの
が知られている。また、キャビティ内壁を金属としその
外周にリング状のセラミック部材を配設した構造が本出
願人らにより提案されている。さらにまた、ディーゼル
エンジンの構造によっては、吸排気弁の配置上ピストン
外周に対しキャビティを偏芯させて設ける場合があり、
アルミニウム合金とセラミック部材より形成され偏芯キ
ャビティを有するディーゼル機関用ピストンが公知であ
る。
（発明が解決しようとする課題）
しかしながら、上述した構造の偏芯キャビティを有する
ディーゼル機関用ピストンでは、ピストンヘッドのキャ
ビティ部を除く部分をリング状にセラミックスで構成し
た場合、運転時にキャビティ部材とセラミック部材の熱
膨張差によりセラミックリング内周部に応力集中が生じ
セラミック部材が破壊する問題があった。
ディーゼル機関用ピストンでは、ピストンヘッドのキャ
ビティ部を除く部分をリング状にセラミックスで構成し
た場合、運転時にキャビティ部材とセラミック部材の熱
膨張差によりセラミックリング内周部に応力集中が生じ
セラミック部材が破壊する問題があった。
特に偏心キャビティを有するピストンではセラミック部
材に応力集中が生じやすく、リング状セラミック部材の
最短部が破壊しやすい問題点があった。
材に応力集中が生じやすく、リング状セラミック部材の
最短部が破壊しやすい問題点があった。
本発明の目的は上述した課題を解消して、運転時にセラ
ミック部材の破壊がない偏芯キャビティを有するディー
ゼル機関用ピストンを提供しようとするものである。
ミック部材の破壊がない偏芯キャビティを有するディー
ゼル機関用ピストンを提供しようとするものである。
（課題を解決するための手段）
本発明のディーゼル機関用ピストンは、アルミニウム合
金とセラミック部材より形成されたキャビティを有する
ディーゼル機関用ピストンにおいて、アルミニウム合金
によりキャビティ部を形成し、リング状のセラミック部
材により上記キャビティ部以外のピストンヘッド上部を
構成するとともに、該セラミック部材を半径方向に切断
する少なくとも１カ所のスリットを有することを特徴と
するものである。
金とセラミック部材より形成されたキャビティを有する
ディーゼル機関用ピストンにおいて、アルミニウム合金
によりキャビティ部を形成し、リング状のセラミック部
材により上記キャビティ部以外のピストンヘッド上部を
構成するとともに、該セラミック部材を半径方向に切断
する少なくとも１カ所のスリットを有することを特徴と
するものである。
（作 用）
上述した構成において、キャビティ部以外のピストンヘ
ッドの上部を構成するリング状のセラミック部材を使用
するとともに、リング状のセラミック部材に少なくとも
１カ所のスリットを設けることにより、鋳込み時や運転
時においてアルミニウム合金とセラミック部材との熱膨
張差に起因する応力集中を緩和することが可能となる。
ッドの上部を構成するリング状のセラミック部材を使用
するとともに、リング状のセラミック部材に少なくとも
１カ所のスリットを設けることにより、鋳込み時や運転
時においてアルミニウム合金とセラミック部材との熱膨
張差に起因する応力集中を緩和することが可能となる。
このため、鋳込時や運転時にセラミック部材が破壊する
ことがなくなる。偏心キャビティを有するピストンでは
応力集中部となるリング状セラミック部材最短部にスリ
ットを設けると応力集中の低減効果がより大きいので特
に好ましい。
ことがなくなる。偏心キャビティを有するピストンでは
応力集中部となるリング状セラミック部材最短部にスリ
ットを設けると応力集中の低減効果がより大きいので特
に好ましい。
（実施例）
第１図（ａ） 、 （ｂ）はそれぞれ本発明のピストン
の一例を示す平面図および断面図である。第１図（ａ）
、 （ｂ）に示す実施例においては、上部中心に偏芯
したキャビティ２を有するアルミニウム合金製のピスト
ン本体ｌと、キャビティ２の外周面と同じ形状の内周面
を有するとともに、ピストン上端面３ａの反対側の面の
下部に外周部に向かって突出するくびれ部４を有するリ
ング状のセラミック部材３とを予じめ作製して組立てた
状態で、両者の接合面に設けた接合部５にアルミニウム
合金を鋳込んで接合した例を示している。ここで、リン
グ状のセラミック部材３の内周面と外周面との距離が最
短の位置に、このセラミック部材３を半径方向に切断す
るスリット６を設けている。そのため、スリット６を形
成してもキャビティ２は従来と同一のものとすることが
できる。
の一例を示す平面図および断面図である。第１図（ａ）
、 （ｂ）に示す実施例においては、上部中心に偏芯
したキャビティ２を有するアルミニウム合金製のピスト
ン本体ｌと、キャビティ２の外周面と同じ形状の内周面
を有するとともに、ピストン上端面３ａの反対側の面の
下部に外周部に向かって突出するくびれ部４を有するリ
ング状のセラミック部材３とを予じめ作製して組立てた
状態で、両者の接合面に設けた接合部５にアルミニウム
合金を鋳込んで接合した例を示している。ここで、リン
グ状のセラミック部材３の内周面と外周面との距離が最
短の位置に、このセラミック部材３を半径方向に切断す
るスリット６を設けている。そのため、スリット６を形
成してもキャビティ２は従来と同一のものとすることが
できる。
上述した第１図（ａ） 、 （ｂ）に示す実施例では、
応力集中の生じやすいリングの最短部にスリット６を設
けているため、運転時に生じる応力集中を緩和できる。
応力集中の生じやすいリングの最短部にスリット６を設
けているため、運転時に生じる応力集中を緩和できる。
また、アルミニラふ合金の鋳込みは接合部５のみである
ため、アルミニウム合金の鋳込み量が少量であることに
より冷却過程でアルミニウム合金が収縮してセラミック
部材を圧縮する力が小さいのでセラミック部材３が熱膨
張差によって破壊することはなく、また鋳ぐるみ後の残
留応力も少ない。
ため、アルミニウム合金の鋳込み量が少量であることに
より冷却過程でアルミニウム合金が収縮してセラミック
部材を圧縮する力が小さいのでセラミック部材３が熱膨
張差によって破壊することはなく、また鋳ぐるみ後の残
留応力も少ない。
セラミック製部材としては耐熱性、耐熱衝撃性、断熱性
に優れたセラミックスが好ましく、窒化ケイ素、炭化ケ
イ素、サイアロン、部分安定化ジルコニア、ムライト、
アルミナのいずれかより構成されているとさらに好まし
い、さらに、アルミニウム合金としては、ＪＩＳ １１
５２０２で規定する八Ｃ８Ａをはじめとして従来ピスト
ンに使用されたものはいずれも使用可能である。
に優れたセラミックスが好ましく、窒化ケイ素、炭化ケ
イ素、サイアロン、部分安定化ジルコニア、ムライト、
アルミナのいずれかより構成されているとさらに好まし
い、さらに、アルミニウム合金としては、ＪＩＳ １１
５２０２で規定する八Ｃ８Ａをはじめとして従来ピスト
ンに使用されたものはいずれも使用可能である。
なお、鋳込みにあたっては、セラミック部材３に対する
熱衝撃を緩和して７２０℃程度のアルミニウム溶湯を注
湯したときにセラミック部材３が割れないようにするた
めにセラミック部材３を約５００℃以上に加熱した後鋳
込むと好ましい０本実施例では、アルミニウム合金より
なるピストン本体ｌの鋳込み時の残留ひずみを除去する
ため、熱処理としてＪＩＳ ８５２０２ に定めるＴ
５処理を施した。
熱衝撃を緩和して７２０℃程度のアルミニウム溶湯を注
湯したときにセラミック部材３が割れないようにするた
めにセラミック部材３を約５００℃以上に加熱した後鋳
込むと好ましい０本実施例では、アルミニウム合金より
なるピストン本体ｌの鋳込み時の残留ひずみを除去する
ため、熱処理としてＪＩＳ ８５２０２ に定めるＴ
５処理を施した。
第２図（ａ） 、 （ｂ）はそれぞれ本発明のピストン
の他の例を示す平面図および断面図である。第２図（ａ
） 、 （ｂ）に示す実施例において、第１図（ａ）
、 （ｂ）に示す部材と同一のものには同一の符号を付
し、その説明を省略する。第２図（ａ） 、 （ｂ）に
おいて第１図（ａ） 、 （ｂ）に示す実施例と異なる
点は、アルミニウム合金を鋳込む接合部５に、ピストン
本体１の内部空間と連通ずる複数の貫通孔７を設け、こ
れらの貫通孔７を介してアルミニウム合金を鋳込んだ点
である。このように構成すると、アルミニウム合金の鋳
込み時のピストン本体１とセラミック部材３との組立て
保持を簡単にすることができる。
の他の例を示す平面図および断面図である。第２図（ａ
） 、 （ｂ）に示す実施例において、第１図（ａ）
、 （ｂ）に示す部材と同一のものには同一の符号を付
し、その説明を省略する。第２図（ａ） 、 （ｂ）に
おいて第１図（ａ） 、 （ｂ）に示す実施例と異なる
点は、アルミニウム合金を鋳込む接合部５に、ピストン
本体１の内部空間と連通ずる複数の貫通孔７を設け、こ
れらの貫通孔７を介してアルミニウム合金を鋳込んだ点
である。このように構成すると、アルミニウム合金の鋳
込み時のピストン本体１とセラミック部材３との組立て
保持を簡単にすることができる。
本発明は上述した実施例にのみ限定されるものではなく
、幾多の変形、変更が可能である０例えば上述した実施
例では、スリット６を１カ所だけに設けたが、スリット
６を複数にしても応力集中を緩和する効果はある０例え
ば第３図に示す様にリング状セラミック部材を半円状の
２個の部材で組合せて構成しても良い、この場合は、ス
リットは２個の部材の組合せ部の２カ所に存在すること
になる。偏心キャビティを有するピストンの場合では、
その際スリット６の一つをリングの最短位置に設けるよ
うにした方が、より応力集中を緩和する効果があるため
好ましい。
、幾多の変形、変更が可能である０例えば上述した実施
例では、スリット６を１カ所だけに設けたが、スリット
６を複数にしても応力集中を緩和する効果はある０例え
ば第３図に示す様にリング状セラミック部材を半円状の
２個の部材で組合せて構成しても良い、この場合は、ス
リットは２個の部材の組合せ部の２カ所に存在すること
になる。偏心キャビティを有するピストンの場合では、
その際スリット６の一つをリングの最短位置に設けるよ
うにした方が、より応力集中を緩和する効果があるため
好ましい。
（発明の効果）
以上の説明から明らかなように、本発明のディーゼル機
関用ピストンによれば、ピストンヘッドの上部外周部を
少なくとも１カ所にスリットを有するセラミック部材に
より構成することにより、キャビティ以外のピストンヘ
ッド上部を構成するリング状セラミック部材の応力集中
を緩和することができる。偏心キャビティを有するピス
トンにおいてこの効果は、特に顕著である。このため鋳
込み時や運転時にセラミック部材が破壊することがなく
なる。
関用ピストンによれば、ピストンヘッドの上部外周部を
少なくとも１カ所にスリットを有するセラミック部材に
より構成することにより、キャビティ以外のピストンヘ
ッド上部を構成するリング状セラミック部材の応力集中
を緩和することができる。偏心キャビティを有するピス
トンにおいてこの効果は、特に顕著である。このため鋳
込み時や運転時にセラミック部材が破壊することがなく
なる。
第１図（ａ） 、 （ｂ） 、第２図（ａ） 、 （ｂ
）および第３図（ａ） 、 （ｂ）はそれぞれ本発明の
ピストンの一例を示す平面図および断面図である。
）および第３図（ａ） 、 （ｂ）はそれぞれ本発明の
ピストンの一例を示す平面図および断面図である。
Claims (1)
- １．アルミニウム合金とセラミック部材より形成された
キャビティを有するディーゼル機関用ピストンにおいて
、アルミニウム合金によりキャビティ部を形成しリング
状のセラミック部材により上記キャビティ部以外のピス
トンヘッド上部を構成するとともに、該セラミック部材
を半径方向に切断する少なくとも１ヵ所のスリットを有
することを特徴とするディーゼル機関用ピストン。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6827588A JPH01244149A (ja) | 1988-03-24 | 1988-03-24 | ディーゼル機関用ピストン |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6827588A JPH01244149A (ja) | 1988-03-24 | 1988-03-24 | ディーゼル機関用ピストン |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01244149A true JPH01244149A (ja) | 1989-09-28 |
Family
ID=13369042
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6827588A Pending JPH01244149A (ja) | 1988-03-24 | 1988-03-24 | ディーゼル機関用ピストン |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01244149A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2015029985A1 (ja) | 2013-08-26 | 2015-03-05 | 日本碍子株式会社 | 内燃機関 |
-
1988
- 1988-03-24 JP JP6827588A patent/JPH01244149A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2015029985A1 (ja) | 2013-08-26 | 2015-03-05 | 日本碍子株式会社 | 内燃機関 |
| US9951740B2 (en) | 2013-08-26 | 2018-04-24 | Ngk Insulators, Ltd. | Internal combustion engine |
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