JPH0726590B2 - 直接噴射式デイ−ゼル機関用ピストン - Google Patents

直接噴射式デイ−ゼル機関用ピストン

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JPH0726590B2 JP60117598A JP11759885A JPH0726590B2 JP H0726590 B2 JPH0726590 B2 JP H0726590B2 JP 60117598 A JP60117598 A JP 60117598A JP 11759885 A JP11759885 A JP 11759885A JP H0726590 B2 JPH0726590 B2 JP H0726590B2
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Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は直接噴射式ディーゼル機関用ピストンに関する
ものである。
「従来の技術、発明が解決しようとする問題点および問
題点を解決するための手段」 小型ディーゼルエンジンは燃焼効率を向上するため副室
式が主流であり、騒音やエミッションで有効であるが、
省エネルギーが叫ばれている折から燃料消費率向上のた
めに直接噴射式に移行しつつある。
然るに、小型直接噴射式の場合は騒音およびエミッショ
ンで副室式に劣るため、ピストンクラウン部をセラミッ
ク化する検討がなされている。
窒化珪素質焼結体は耐熱性に優れているためピストンク
ラウンキャビティのエッジ部においても耐久性があり、
また比重が鋼材の1/3〜1/2であるために鋳鉄性ピストン
に対して有利である。
窒化珪素質焼結体ピストンクラウンと金属との接合に関
してはネジ締結等の機械構造的なものが主に検討されて
いるが、窒化珪素質焼結体と金属との熱膨張差や厳しい
使用環境のため信頼性に関しては問題点が多い。
本発明者は、上記の現状に鑑み鋭意研究の結果、窒化珪
素質焼結体とアルミニウムまたはアルミニウム合金との
直接接合に着目し、ピストンクラウン部を窒化珪質素焼
結体で構成する直接噴射式ディーゼル機関用ピストンを
試みた。
本発明は窒化珪素質焼結体とアルミニウムまたはアルミ
ニウム合金とを10-1Torr以下の真空中で、450〜600℃に
加熱し、10kg/cm2以上の圧力で直接固相接合した後、直
接噴射式ディーゼル機関のピストンとする。
「実施例」 以下、本発明を実施例により説明する。
第１図に示すように、窒化珪素質焼結体１とアルミニウ
ムまたはアルミニウム合金２の表面をアセトン、トリク
レン等により脱脂した後、直接密着させ、真空中（10-5
Torr）にて加熱加圧して接合した結果を第２図に示す。
ピストン素材として一般的に用いられるAC8A材において
は550℃で最大の接合強度を示す。
窒化珪素質焼結体１とアルミニウムまたはアルミニウム
合金２との熱膨張率の差により発生する熱応力を有限要
素法により解析するとアルミニウムまたはアルミニウム
合金２の塑性変形は明らかに起こり、熱応力を緩和させ
て接合強度を保証している。
接合界面ではSi3N4＋4Al→4AlN＋3Siの反応がなされて
いると思われ、600℃における標準生成自由エネルギー
の差ΔＧは負となりAlN（窒化アルミニウム）が接合に
寄与していると考えられ、AES（オージェ）分析等によ
りAlNの存在は確認できた。
真空中で加圧することは、アルミニウムまたはアルミニ
ウム合金が塑性流動し、活性化された金属面が現れ、上
記反応を促進させ、接合強度を増加させることになる。
以上の結果より第３図に示すように窒化珪素質焼結体１
で製作したピストンクラウンにアルミニウムまたはアル
ミニウム合金２のリングを嵌め真空中にて加熱加圧接合
する。
その構成物を第４図に示すようにアルミニウム合金また
は鋳鉄で製作されたピストンボディ３にロウ付け、溶接
等の方法で接合する。
「発明の効果」 本発明は、上述のように、窒化珪素質焼結体製ピストン
クラウンがアルミニウムまたはアルミニウム合金によっ
て直接固相接合された直接噴射式ディーゼル機関用ピス
トンであり、鋳鉄製ピストンに対しては軽量化になり、
アルミニウム合金ピストンに対しては耐熱性を向上させ
るものである。また、騒音、エミッションについては良
好な結果が得られ、接合部のシール性も良好である。さ
らに、この接合方法はロッカアームチップ等にも応用で
きるものである。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明ほ窒化珪素質焼結体とアルミニウムまた
はアルミニウム合金との接合状態を示す縦断面図、第２
図は直接噴射式ディーゼル機関用ピストンのSi3N4とAC
−8Aの接合結果の図、第３図はアルミニウムまたはアル
ミニウム合金のリングを嵌めた窒化珪素質焼結体で製作
したピストンクラウンの縦断面図、第４図は第３図の窒
化珪素質焼結体製ピストンクラウンをピストンボディに
接合したピストンの縦断面図である。 １……窒化珪素質焼結体 ２……アルミニウムまたはアルミニウム合金

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】窒化珪素質焼結体製ピストンクラウンがア
    ルミニウムまたはアルミニウム合金に、その接合界面で
    Si3N4＋4Al→4AlN＋3Siの反応により直接固相接合して
    成る直接噴射式ディーゼル機関用ピストン。
  2. 【請求項２】前記窒化珪素質焼結体製ピストンクラウン
    とアルミニウムまたはアルミニウム合金を10-1Torr以下
    の真空中で、450〜600℃に加熱し、10kg/cm2以上の圧力
    下で直接固相接合して成る特許請求の範囲第１項記載の
    直接噴射式ディーゼル機関用ピストン。
JP60117598A 1985-05-30 1985-05-30 直接噴射式デイ−ゼル機関用ピストン Expired - Lifetime JPH0726590B2 (ja)

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JPS6093161A (ja) * 1983-10-26 1985-05-24 Isuzu Motors Ltd 断熱ピストンの構造

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