JPH0385355A - 内燃機関用ピストン - Google Patents
内燃機関用ピストンInfo
- Publication number
- JPH0385355A JPH0385355A JP22216689A JP22216689A JPH0385355A JP H0385355 A JPH0385355 A JP H0385355A JP 22216689 A JP22216689 A JP 22216689A JP 22216689 A JP22216689 A JP 22216689A JP H0385355 A JPH0385355 A JP H0385355A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- piston
- layer
- temperature
- endothermic
- head
- Prior art date
- Legal status (The legal status 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 status listed.)
- Granted
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Classifications
-
- 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
Landscapes
- Pistons, Piston Rings, And Cylinders (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】
ａ、 産業上の利用分野
本発明は内燃機関用ピストンに関する。
ｂ６ 従来の技術
シリンダーブロックとシリンダヘッドとともに燃焼室を
形成するピストンにおいては、爆発時等に受けた熱エネ
ルギーは、吸入時の吸入気やシリンダー壁にそれを伝達
することによって吸収している。
形成するピストンにおいては、爆発時等に受けた熱エネ
ルギーは、吸入時の吸入気やシリンダー壁にそれを伝達
することによって吸収している。
このピストン自体を冷却する方法としてピストンヘッド
の裏側に別体の金属プレートを組付け、この金属プレー
トに冷却用の油溜りを設けたものが開示されている。（
特開昭６３−１９８７５７号公報）。
の裏側に別体の金属プレートを組付け、この金属プレー
トに冷却用の油溜りを設けたものが開示されている。（
特開昭６３−１９８７５７号公報）。
また燃焼室の断熱や耐熱性を高めるため、ピストン頂部
表面にセラミック層を形成する技術が知られている。す
なわち、内燃機関用のピストンには、アルミ合金が一般
的に採用されているが、アルミ合金は高い熱膨張係数を
もち、比較的高温強度の低い金属材料であるため、第６
図に示すようにピストンａの頂部表面にジルコニア、ア
ルミナ等の熱伝導率の低いセラミック材料を溶射処理し
て被覆層すを形成し、ピストンの耐熱性等を改善した技
術がある（米国特許４，６９４，８１３、特公昭６３１
４３３６４号公報）。
表面にセラミック層を形成する技術が知られている。す
なわち、内燃機関用のピストンには、アルミ合金が一般
的に採用されているが、アルミ合金は高い熱膨張係数を
もち、比較的高温強度の低い金属材料であるため、第６
図に示すようにピストンａの頂部表面にジルコニア、ア
ルミナ等の熱伝導率の低いセラミック材料を溶射処理し
て被覆層すを形成し、ピストンの耐熱性等を改善した技
術がある（米国特許４，６９４，８１３、特公昭６３１
４３３６４号公報）。
Ｃ１発明が解決しようとする課題
金属プレートでピストンの裏側に油溜りを設ける前記方
法は、特別な仕様の金属プレートと、これを取り付ける
ためにピストン側にカシメ用の突起とを特別に設ける必
要があるばかりでなく、ピストン自体の重量が増加する
という欠点がある。
法は、特別な仕様の金属プレートと、これを取り付ける
ためにピストン側にカシメ用の突起とを特別に設ける必
要があるばかりでなく、ピストン自体の重量が増加する
という欠点がある。
一方、ピストン頂部の表面にセラミックの被覆層を形成
する方法は、熱伝導率の低い被覆層が燃焼室に面するピ
ストン頂部を被覆しているため、爆発時に生ずる高熱が
ピストン側へ入熱するのを効果的に防止することができ
るが、吸入時におけるピストン側からの放熱を妨げてし
まうという欠点がある。また、前記被覆層の剥離脱落が
発生すると前記効果は得られないばかりでなく、脱落し
た被覆層が燃焼室内の異物となって、エンジンの正常な
作動を阻害し、エンジンの停止という最悪の事態を招く
危険性がある。
する方法は、熱伝導率の低い被覆層が燃焼室に面するピ
ストン頂部を被覆しているため、爆発時に生ずる高熱が
ピストン側へ入熱するのを効果的に防止することができ
るが、吸入時におけるピストン側からの放熱を妨げてし
まうという欠点がある。また、前記被覆層の剥離脱落が
発生すると前記効果は得られないばかりでなく、脱落し
た被覆層が燃焼室内の異物となって、エンジンの正常な
作動を阻害し、エンジンの停止という最悪の事態を招く
危険性がある。
また、この被覆層の脱落を防止するため、被覆前にピス
トン頂部の表面に特別な前処理を施して、被覆層の脱落
を防止する技術（特開昭６２−５６５６２号公報）が開
示されている。しかし、この方法は処理工程が多くコス
トが上昇するという欠点があった。
トン頂部の表面に特別な前処理を施して、被覆層の脱落
を防止する技術（特開昭６２−５６５６２号公報）が開
示されている。しかし、この方法は処理工程が多くコス
トが上昇するという欠点があった。
本発明は前記事情に鑑みてなされたもので、前記課題を
解消してなる内燃機関用ピストンを提供することを目的
とする。
解消してなる内燃機関用ピストンを提供することを目的
とする。
ｄ、 課題を解決するための手段
前記目的に添い、本発明は内燃機関用のピストンにおい
て、該ピストンヘッドの内園に吸熱層を形成することに
よって前記課題を解消した。
て、該ピストンヘッドの内園に吸熱層を形成することに
よって前記課題を解消した。
以下、本発明の実施例について図面を参照しながら詳細
に説明する。
に説明する。
第１図において、１は本発明に係るピストンで、該ピス
トンｌは、その頂部（ヘッド）壁の内園２に吸熱機能の
ある被覆層、たとえば触媒層３を所定の厚さに形成しで
ある。
トンｌは、その頂部（ヘッド）壁の内園２に吸熱機能の
ある被覆層、たとえば触媒層３を所定の厚さに形成しで
ある。
この触媒層の厚さは１■未満が好ましい、これ以上厚く
なると機能的にも、強度的にも劣るようになり好ましく
ない。
なると機能的にも、強度的にも劣るようになり好ましく
ない。
この触媒層３は熱エネルギーを直接、触媒反応によって
消費する物質の層であって、金属の酸化物を主成分とし
、たとえばマグネシウム、アルミニウム、シリコン、チ
タン、バナジウム、クロム。
消費する物質の層であって、金属の酸化物を主成分とし
、たとえばマグネシウム、アルミニウム、シリコン、チ
タン、バナジウム、クロム。
マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、 銅、 亜鉛。
ジルコニウム、モリブデン及び希土類元素、貴金属元素
の各酸化物もしくは、これらの混合物からなるものであ
る。
の各酸化物もしくは、これらの混合物からなるものであ
る。
この触媒層に代って、吸熱機能のある、即ち熱エネルギ
ーを直接消費する其他の物質からなる吸熱層としてもよ
い。
ーを直接消費する其他の物質からなる吸熱層としてもよ
い。
第３図は４サイクルエンジンの運転時におけるピストン
ヘッドの平均温度と運転時間との関係を示したもので、
最初、室温（Ｒ，Ｔ、）付近であったピストンヘッドの
温度は運転時間の経過とともに上昇し、やがて一定温度
Ｔｃ （２５０℃）となる。
ヘッドの平均温度と運転時間との関係を示したもので、
最初、室温（Ｒ，Ｔ、）付近であったピストンヘッドの
温度は運転時間の経過とともに上昇し、やがて一定温度
Ｔｃ （２５０℃）となる。
この一定温度Ｔｃの直線部分を拡大すると第４図のよう
になっており、ピストンヘッドの温度は、その内燃サイ
クルに伴って激しく上下動している。
になっており、ピストンヘッドの温度は、その内燃サイ
クルに伴って激しく上下動している。
すなわち、第４図においてトγブピークＴ、は、爆発時
の入熱によるものであり、ボトムピークＴ。
の入熱によるものであり、ボトムピークＴ。
は吸入時の放熱によるものである。
このようなピストンに対し、その頂部表面をセラミック
層で被覆した従来法による場合、ピストンヘッドの温度
は、第５図に示す状態となる。すなわち、第５図におい
て、セラミック層の断熱効果のためトップピーク温度Ｔ
〒′ は、ピストンヘッドにセラミック層を有しない通
常のトンブピ−り温度Ｔアよりも、ΔＴ？だけ低くなる
。しかし、この断熱効果は吸入工程での放熱時にも有効
なため、ボトムピーク温度ＴＩ’ は、セラよツク層を
有しない通常のボトムピーク温度Ｔｍよりも、逆にΔＴ
、だけ高くなってしまう、このため、セラミック層を形
成した従来法のピストンヘッドの平均温度Ｔｃ′ とセ
ラ果ツク層を有しない通常のピストンヘッドの平均温度
Ｔ、との差は、次式のようになる。
層で被覆した従来法による場合、ピストンヘッドの温度
は、第５図に示す状態となる。すなわち、第５図におい
て、セラミック層の断熱効果のためトップピーク温度Ｔ
〒′ は、ピストンヘッドにセラミック層を有しない通
常のトンブピ−り温度Ｔアよりも、ΔＴ？だけ低くなる
。しかし、この断熱効果は吸入工程での放熱時にも有効
なため、ボトムピーク温度ＴＩ’ は、セラよツク層を
有しない通常のボトムピーク温度Ｔｍよりも、逆にΔＴ
、だけ高くなってしまう、このため、セラミック層を形
成した従来法のピストンヘッドの平均温度Ｔｃ′ とセ
ラ果ツク層を有しない通常のピストンヘッドの平均温度
Ｔ、との差は、次式のようになる。
Ｔｃ ＴＣ’ −（ΔＴ７−ΔＴ１）／２第２図
は本発明に係るピストンによる側熱効果を表したもので
、そのトップピーク温度７ＴＩＩは何等の処置も施さな
い通常のピストンヘッドの場合のトップピーク温度ＴＴ
よりもΔＴｔ だけ低い値を示す、すなわちピストン１
の内園に形成した触媒層３は、爆発時の入熱を、接触す
るオイルや燃料の分解などの反応エネルギーとして消費
するため、ピストンヘッドの温度Ｔ、ＩＩは通常時の温
度Ｔ７より低くなる。また、触媒層３はピストンの内園
、すなわち燃焼室の外側に設けられているため、吸入時
の吸気によるピストンヘッドの放熱を妨げることがない
。つまりボトムピークの温度Ｔ８″は、ピストンに何等
の処置を施さない通常のピストンヘッドのボトムピーク
の温度Ｔ３と同等となり、従来法でみられた温度差ΔＴ
３はほぼゼロとなるため、本発明に係るピストンヘッド
の平均温度Ｔ１と通常のピストンヘッドの平均温度Ｔｃ
との差は、次式のようになる。すなわち断熱性の改善が
効果的におこなえる。
は本発明に係るピストンによる側熱効果を表したもので
、そのトップピーク温度７ＴＩＩは何等の処置も施さな
い通常のピストンヘッドの場合のトップピーク温度ＴＴ
よりもΔＴｔ だけ低い値を示す、すなわちピストン１
の内園に形成した触媒層３は、爆発時の入熱を、接触す
るオイルや燃料の分解などの反応エネルギーとして消費
するため、ピストンヘッドの温度Ｔ、ＩＩは通常時の温
度Ｔ７より低くなる。また、触媒層３はピストンの内園
、すなわち燃焼室の外側に設けられているため、吸入時
の吸気によるピストンヘッドの放熱を妨げることがない
。つまりボトムピークの温度Ｔ８″は、ピストンに何等
の処置を施さない通常のピストンヘッドのボトムピーク
の温度Ｔ３と同等となり、従来法でみられた温度差ΔＴ
３はほぼゼロとなるため、本発明に係るピストンヘッド
の平均温度Ｔ１と通常のピストンヘッドの平均温度Ｔｃ
との差は、次式のようになる。すなわち断熱性の改善が
効果的におこなえる。
Ｔｃ Ｔｃ””ΔＴｔ／２
さらに、触媒層３はピストン１の内園、すなわち、燃焼
室の外側に設けであるため、仮にり触媒層の剥離脱落が
あっても、燃焼室内の異物とはならない。
室の外側に設けであるため、仮にり触媒層の剥離脱落が
あっても、燃焼室内の異物とはならない。
なお、以上は４サイクルエンジンについて説明したが、
２サイクルエンジンのピストンの場合（一定温度ＴＣは
約３００°Ｃとなる）についても同様に適用しうること
は述べるまでもない。
２サイクルエンジンのピストンの場合（一定温度ＴＣは
約３００°Ｃとなる）についても同様に適用しうること
は述べるまでもない。
ｅ、 発明の効果
本発明に係る内燃機関用ピストンによれば、ピストンヘ
ッドの温度を効果的に下げることができる。
ッドの温度を効果的に下げることができる。
また、吸熱層の剥離脱落があっても燃焼室内の異物とは
ならず、エンジン停止などのトラブルが発生する余地が
ない。
ならず、エンジン停止などのトラブルが発生する余地が
ない。
さらに、当然、従来のようにセラミックの被覆層の剥離
防止のために施していた特別な前処理は全く必要がない
。
防止のために施していた特別な前処理は全く必要がない
。
また、触媒からなる吸熱層を設けたことによって、触媒
の活性エネルギーによってピストン内園へのカーボンや
タールの付着を防ぎ、かつ付着したタールなどを分解す
ることができる。
の活性エネルギーによってピストン内園へのカーボンや
タールの付着を防ぎ、かつ付着したタールなどを分解す
ることができる。
第１図は本発明に係る内燃機関用ピストンを示し、右半
分はその外観を、左半分はその断面を示す説明図、第２
図は同ピストンにおける第３図の水平直線で示す線図の
部分の拡大説明図、第３図は運転時におけるピストンヘ
ッドの平均温度と運転時間との関係を示す線図、第４図
は通常のピストンの第２図に対応する拡大説明図、第５
図はセラ５ツク層をピストン頂部に被覆した従来法によ
る場合の第２図に対応する拡大説明図、第６図は第１図
に対応するセラミック層をピストン頂部に被覆した従来
法によるピストンの説明図である。 １・・・ピストン、 ３・・・触媒層。 特 許 出 願 人 鈴木自動車工業株式会社 （ばか２名） 第 図 第 図 第 ３ 図 第 図 □時間（ｒｎｌｎ） 第 図 第 図
分はその外観を、左半分はその断面を示す説明図、第２
図は同ピストンにおける第３図の水平直線で示す線図の
部分の拡大説明図、第３図は運転時におけるピストンヘ
ッドの平均温度と運転時間との関係を示す線図、第４図
は通常のピストンの第２図に対応する拡大説明図、第５
図はセラ５ツク層をピストン頂部に被覆した従来法によ
る場合の第２図に対応する拡大説明図、第６図は第１図
に対応するセラミック層をピストン頂部に被覆した従来
法によるピストンの説明図である。 １・・・ピストン、 ３・・・触媒層。 特 許 出 願 人 鈴木自動車工業株式会社 （ばか２名） 第 図 第 図 第 ３ 図 第 図 □時間（ｒｎｌｎ） 第 図 第 図
Claims (2)
- （１）内燃機関用のピストンにおいて、該ピストンヘッ
ドの内園に吸熱層を形成したことを特徴とするピストン
。 - （２）前記吸熱層が触媒層であることを特徴とする特許
請求の範囲第１項に記載のピストン。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1222166A JP2773285B2 (ja) | 1989-08-29 | 1989-08-29 | 内燃機関用ピストン |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1222166A JP2773285B2 (ja) | 1989-08-29 | 1989-08-29 | 内燃機関用ピストン |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0385355A true JPH0385355A (ja) | 1991-04-10 |
| JP2773285B2 JP2773285B2 (ja) | 1998-07-09 |
Family
ID=16778211
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1222166A Expired - Fee Related JP2773285B2 (ja) | 1989-08-29 | 1989-08-29 | 内燃機関用ピストン |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2773285B2 (ja) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS509936A (ja) * | 1973-06-01 | 1975-01-31 | ||
| JPS5250108U (ja) * | 1975-10-08 | 1977-04-09 | ||
| JPS5694836U (ja) * | 1979-12-21 | 1981-07-28 | ||
| JPS5981758U (ja) * | 1982-11-26 | 1984-06-02 | 日野自動車株式会社 | 内燃機関用ピストン |
| JPS63138123A (ja) * | 1986-11-28 | 1988-06-10 | Hino Motors Ltd | ピストン |
-
1989
- 1989-08-29 JP JP1222166A patent/JP2773285B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS509936A (ja) * | 1973-06-01 | 1975-01-31 | ||
| JPS5250108U (ja) * | 1975-10-08 | 1977-04-09 | ||
| JPS5694836U (ja) * | 1979-12-21 | 1981-07-28 | ||
| JPS5981758U (ja) * | 1982-11-26 | 1984-06-02 | 日野自動車株式会社 | 内燃機関用ピストン |
| JPS63138123A (ja) * | 1986-11-28 | 1988-06-10 | Hino Motors Ltd | ピストン |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2773285B2 (ja) | 1998-07-09 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |