JPH09209828A - 内燃機関用ピストン - Google Patents
内燃機関用ピストンInfo
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- JPH09209828A JPH09209828A JP8016102A JP1610296A JPH09209828A JP H09209828 A JPH09209828 A JP H09209828A JP 8016102 A JP8016102 A JP 8016102A JP 1610296 A JP1610296 A JP 1610296A JP H09209828 A JPH09209828 A JP H09209828A
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- Japan
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- piston
- cooling
- jetty
- recess
- internal combustion
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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
- 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
- F02B23/0636—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 the combustion space having a substantially flat and horizontal bottom
-
- 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
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- Combustion & Propulsion (AREA)
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- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】ピストン頂部の上端中央にシリンダボアと燃焼
室を形成する凹部が設けられた内燃機関用ピストンおい
て、前記凹部の突堤部分リップ部等の熱膨張対策を低コ
ストに行う。 【解決手段】ピストン頂部１のリング溝内方近傍に形成
された冷却用空洞４の表壁をなすように熱伝導率がピス
トン基体より大きい冷却部材９を設ける。この冷却部材
９は、前記冷却用空洞４の表壁をなす接触部９ａと、該
接触部９ａからピストン頂部１の突堤部分リップ部７に
まで埋め込まれた冷却部とをもつ。接触部９ａが冷却用
空洞中の油で冷却され、更に冷却部９ｂも周囲より低温
となって突堤部分リップ部７を冷却し熱膨張を抑えるこ
とができる。
室を形成する凹部が設けられた内燃機関用ピストンおい
て、前記凹部の突堤部分リップ部等の熱膨張対策を低コ
ストに行う。 【解決手段】ピストン頂部１のリング溝内方近傍に形成
された冷却用空洞４の表壁をなすように熱伝導率がピス
トン基体より大きい冷却部材９を設ける。この冷却部材
９は、前記冷却用空洞４の表壁をなす接触部９ａと、該
接触部９ａからピストン頂部１の突堤部分リップ部７に
まで埋め込まれた冷却部とをもつ。接触部９ａが冷却用
空洞中の油で冷却され、更に冷却部９ｂも周囲より低温
となって突堤部分リップ部７を冷却し熱膨張を抑えるこ
とができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ピストン頂部の上
面に燃焼室を形成する凹部が設けられる内燃機関用ピス
トンに関し、その凹部の開口に張出した部分の熱膨張対
策を行うようにしものである。
面に燃焼室を形成する凹部が設けられる内燃機関用ピス
トンに関し、その凹部の開口に張出した部分の熱膨張対
策を行うようにしものである。
【０００２】
【従来の技術】一般に内燃機関用ピストンは、高温、高
圧の燃焼ガスにさらされるため、熱膨張率が小さく、放
熱性、耐熱性がよく、軽量で剛性があるという種々の条
件が要求される。このため、ピストン頂部のリング溝内
方近傍に冷却用空洞を形成したり、ピストンスカート部
にストラットを鋳ぐるんだりする構造的手段や、ピスト
ン基体の含有物質の工夫等による材料的手段が採られて
いる。
圧の燃焼ガスにさらされるため、熱膨張率が小さく、放
熱性、耐熱性がよく、軽量で剛性があるという種々の条
件が要求される。このため、ピストン頂部のリング溝内
方近傍に冷却用空洞を形成したり、ピストンスカート部
にストラットを鋳ぐるんだりする構造的手段や、ピスト
ン基体の含有物質の工夫等による材料的手段が採られて
いる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ピスト
ン頂部上面に、燃焼室の混合気に渦流を生起して完全燃
焼を図るべく所定形状の凹部が形成される内燃機関用ピ
ストンの場合、その凹部の突堤部分を積極的に対象とし
た熱膨張対策は、従来配慮がないのが現状である。この
突堤部分は、ピストン頂部の内側と比較すると、熱負荷
が大きく、予測を超えた温度を呈して、燃焼ガスの燃焼
物が付着しやすい状態となったり、強度低下を早めエン
ジン寿命を短期化する事態を招く。特に、直噴式のディ
ーゼルエンジン用ピストンでは、突堤部分が凹部の開口
を閉じるように張出したリップ部をもつものがあり、こ
のようなリップ部を含む突堤部分への熱膨張対策が望ま
れる。
ン頂部上面に、燃焼室の混合気に渦流を生起して完全燃
焼を図るべく所定形状の凹部が形成される内燃機関用ピ
ストンの場合、その凹部の突堤部分を積極的に対象とし
た熱膨張対策は、従来配慮がないのが現状である。この
突堤部分は、ピストン頂部の内側と比較すると、熱負荷
が大きく、予測を超えた温度を呈して、燃焼ガスの燃焼
物が付着しやすい状態となったり、強度低下を早めエン
ジン寿命を短期化する事態を招く。特に、直噴式のディ
ーゼルエンジン用ピストンでは、突堤部分が凹部の開口
を閉じるように張出したリップ部をもつものがあり、こ
のようなリップ部を含む突堤部分への熱膨張対策が望ま
れる。
【０００４】なお、アルミニウム合金製ピストンの凹部
に、硬質アルマイト層を形成することを記載した文献
（実開昭５７−１９３０４２号公報）があるが、鋳造後
の工数が増加し生産コストの高騰は免れない。本発明
は、鋳造後の作業工程を増加することなく、廉価にピス
トン頂部における凹部の突堤部分等を熱膨張対策するよ
うにした内燃機関用ピストンを提供するこを解決すべき
課題とする。
に、硬質アルマイト層を形成することを記載した文献
（実開昭５７−１９３０４２号公報）があるが、鋳造後
の工数が増加し生産コストの高騰は免れない。本発明
は、鋳造後の作業工程を増加することなく、廉価にピス
トン頂部における凹部の突堤部分等を熱膨張対策するよ
うにした内燃機関用ピストンを提供するこを解決すべき
課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決した請求
項１の発明の要旨は、ピストン基体に鋳ぐるまれる部材
であって、ピストン頂部のリング溝内方近傍に形成され
た冷却用空洞の表壁をなす接触部と、該接触部からピス
トン頂部の基体内を延び燃焼室を形成する凹部の突堤部
分にまで埋ぐるまた冷却部とをもち、熱伝導率がピスト
ン基体より大きい冷却部材を設けたことにある。
項１の発明の要旨は、ピストン基体に鋳ぐるまれる部材
であって、ピストン頂部のリング溝内方近傍に形成され
た冷却用空洞の表壁をなす接触部と、該接触部からピス
トン頂部の基体内を延び燃焼室を形成する凹部の突堤部
分にまで埋ぐるまた冷却部とをもち、熱伝導率がピスト
ン基体より大きい冷却部材を設けたことにある。
【０００６】上記ピストン基体は好ましくはアルミニウ
ム合金で構成され、上記冷却部材は、アルミニウム合金
より熱伝導率が大きい銅、銅系合金、銀等を用いて構成
することができる。請求項１に従属する請求項２の発明
の要旨は、上記突堤部分が上記凹部の開口に張り出たリ
ップ部を有する内燃機関用ピストンにおいて、上記冷却
部材の冷却部が、該リップ部にまで延在したことにあ
る。
ム合金で構成され、上記冷却部材は、アルミニウム合金
より熱伝導率が大きい銅、銅系合金、銀等を用いて構成
することができる。請求項１に従属する請求項２の発明
の要旨は、上記突堤部分が上記凹部の開口に張り出たリ
ップ部を有する内燃機関用ピストンにおいて、上記冷却
部材の冷却部が、該リップ部にまで延在したことにあ
る。
【０００７】請求項１の発明において、冷却用空洞は、
ピストンの下方に位置するオイルジェットから油が導入
され、ピストン頂部を冷却して該ピストン頂部の熱膨張
を抑制するものである。接触部及び冷却部からなる冷却
部材は、ピストン頂部内において、接触部が冷却用空洞
の表壁の一部をなるように鋳ぐるまれており、冷却部が
同接触部から凹部の突堤部分にまで延びている。従っ
て、接触部は冷却用空洞中を移動する油と断えず接触し
冷却される。加えて、冷却部材は、ピストン基体より熱
伝達率が大きいので、ピストン基体と比較すると熱しや
すく冷めやすい。故に接触部が断えず油と接触し冷却さ
れていることにより冷却部も周囲のピストン基体より温
度を低く保って突堤部分を冷却して熱膨張を抑制し、突
堤部分の強度低下を防ぐことができる。
ピストンの下方に位置するオイルジェットから油が導入
され、ピストン頂部を冷却して該ピストン頂部の熱膨張
を抑制するものである。接触部及び冷却部からなる冷却
部材は、ピストン頂部内において、接触部が冷却用空洞
の表壁の一部をなるように鋳ぐるまれており、冷却部が
同接触部から凹部の突堤部分にまで延びている。従っ
て、接触部は冷却用空洞中を移動する油と断えず接触し
冷却される。加えて、冷却部材は、ピストン基体より熱
伝達率が大きいので、ピストン基体と比較すると熱しや
すく冷めやすい。故に接触部が断えず油と接触し冷却さ
れていることにより冷却部も周囲のピストン基体より温
度を低く保って突堤部分を冷却して熱膨張を抑制し、突
堤部分の強度低下を防ぐことができる。
【０００８】また、冷却部材の接触部は、冷却用空洞に
突出するものでなく、冷却用空洞の表壁となっているの
で、油の移動の円滑性を阻むことがない。請求項２の発
明も同じ作用で、突堤部分より更に熱負荷のかかるリッ
プ部を冷却して熱膨張が抑制される。
突出するものでなく、冷却用空洞の表壁となっているの
で、油の移動の円滑性を阻むことがない。請求項２の発
明も同じ作用で、突堤部分より更に熱負荷のかかるリッ
プ部を冷却して熱膨張が抑制される。
【０００９】
【発明の効果】以上のように本発明は、冷却用空洞中の
油に熱接触するように鋳ぐるんだ冷却部材を、ピストン
頂部上面における突堤部分やそのリップ部にまで延在さ
せることにより、同部分の熱膨張を抑制して強度低下を
防ぎエンジンの延命化に寄与する。
油に熱接触するように鋳ぐるんだ冷却部材を、ピストン
頂部上面における突堤部分やそのリップ部にまで延在さ
せることにより、同部分の熱膨張を抑制して強度低下を
防ぎエンジンの延命化に寄与する。
【００１０】
【発明の実施の形態】本発明の実施形態は、図１に示す
ように、ピストン頂部１の上端中央に燃焼室を形成する
凹部２が形成されるとともに、ピストン頂部１における
トップリング溝３ａ、セカンドリング溝３ｂの内方近傍
に冷却用空洞４が形成され、ピストン下方のオイルジェ
ットからの油を上記冷却用空洞４に導入してピストン頂
部１の冷却を行うようにしたアルミニウム合金製の内燃
機関用ピストンを基本とする。そして、凹部２の突堤部
分６は、該凹部２の開口に張り出したリップ部７を有
し、ピストン側燃焼室となる凹部２の形状をコーン状に
画成している。
ように、ピストン頂部１の上端中央に燃焼室を形成する
凹部２が形成されるとともに、ピストン頂部１における
トップリング溝３ａ、セカンドリング溝３ｂの内方近傍
に冷却用空洞４が形成され、ピストン下方のオイルジェ
ットからの油を上記冷却用空洞４に導入してピストン頂
部１の冷却を行うようにしたアルミニウム合金製の内燃
機関用ピストンを基本とする。そして、凹部２の突堤部
分６は、該凹部２の開口に張り出したリップ部７を有
し、ピストン側燃焼室となる凹部２の形状をコーン状に
画成している。
【００１１】上記内燃機関用ピストンの特徴とする構成
は、冷却用空洞４を画した表壁の一部をピストン基体に
鋳ぐるまれた冷却部材９とし、冷却用空洞４内の油が冷
却部材９の一端と断えず接触するようになされるととも
に、冷却部材９の他端をリップ部７にまで延在させたこ
とにある。即ち、冷却用空洞４の表壁は、従来では、す
べてピストン基体となっているが、本実施形態では、冷
却用空洞４を画したピストン基体の前面に冷却部材９の
接触部９ａが延設された形態を採る。そして、接触部９
ａからは冷却部９ｂがリップ部７に延びている。
は、冷却用空洞４を画した表壁の一部をピストン基体に
鋳ぐるまれた冷却部材９とし、冷却用空洞４内の油が冷
却部材９の一端と断えず接触するようになされるととも
に、冷却部材９の他端をリップ部７にまで延在させたこ
とにある。即ち、冷却用空洞４の表壁は、従来では、す
べてピストン基体となっているが、本実施形態では、冷
却用空洞４を画したピストン基体の前面に冷却部材９の
接触部９ａが延設された形態を採る。そして、接触部９
ａからは冷却部９ｂがリップ部７に延びている。
【００１２】ここで、上記冷却部材９の素材は、ピスト
ン基体のアルミニウム合金より熱伝導率が数倍大きい銅
若しくは銅系合金を用いている。従って、冷却部材９
は、ピストン基体と比較すると熱しやすく冷めやすいも
のとなる。具体的に、冷却部材９は、図２に示すよう
に、所定の周長と曲率をもった断面ほぼＳ字状の部材で
あり、金型にセットする前に、冷却用空洞形成用の塩中
子（可溶性中子）１２と一体の複合中子１１として用意
される。接触部９ａはＳ字の一端部分、冷却部９ｂは他
端部分となる。この場合、複合中子１１は、塩中子１２
に冷却部材９を係止する。冷却部材９は、その接触部９
ａが塩中子１２の内面に弾性力によって密着させる。こ
のため、冷却部材９は、冷却用空洞４の表壁となった状
態より若干曲率が大きくなるように製作する。
ン基体のアルミニウム合金より熱伝導率が数倍大きい銅
若しくは銅系合金を用いている。従って、冷却部材９
は、ピストン基体と比較すると熱しやすく冷めやすいも
のとなる。具体的に、冷却部材９は、図２に示すよう
に、所定の周長と曲率をもった断面ほぼＳ字状の部材で
あり、金型にセットする前に、冷却用空洞形成用の塩中
子（可溶性中子）１２と一体の複合中子１１として用意
される。接触部９ａはＳ字の一端部分、冷却部９ｂは他
端部分となる。この場合、複合中子１１は、塩中子１２
に冷却部材９を係止する。冷却部材９は、その接触部９
ａが塩中子１２の内面に弾性力によって密着させる。こ
のため、冷却部材９は、冷却用空洞４の表壁となった状
態より若干曲率が大きくなるように製作する。
【００１３】次に図４に示すように、各断面半円状のサ
イド金型１５Ａ、１５Ｂに上記複合中子１１をセットす
る。具体的には、支持部として形成された塩中子１２の
環状の外周端部をサイド金型１５Ａ、１５Ｂと上型１６
との間に挟持する。こうして金型内に複合中子１１を収
容し、アルミ溶湯を注入する。鋳造終了後、金型からは
ピストン頂部１のトップリング溝位置より塩中子１２の
外周端部が突出した成形品が取出される。この成形品に
塩中子１２を取り除いた後、外周端部が取り除かれて形
成される環状溝内に鉄系材料からなる耐摩耗材（耐摩耗
環８）が溶接又は溶射工法により肉盛りされ、該耐摩耗
材にトップリング溝２を形成する工程と仕上げ加工を行
って完成品とする。こうしてピストン頂部１の冷却用空
洞４の表壁に接触部９ａが位置し、接触部９ａからリッ
プ部７に延びた冷却部９ｂをもつ内燃機関用ピストンが
得られる。
イド金型１５Ａ、１５Ｂに上記複合中子１１をセットす
る。具体的には、支持部として形成された塩中子１２の
環状の外周端部をサイド金型１５Ａ、１５Ｂと上型１６
との間に挟持する。こうして金型内に複合中子１１を収
容し、アルミ溶湯を注入する。鋳造終了後、金型からは
ピストン頂部１のトップリング溝位置より塩中子１２の
外周端部が突出した成形品が取出される。この成形品に
塩中子１２を取り除いた後、外周端部が取り除かれて形
成される環状溝内に鉄系材料からなる耐摩耗材（耐摩耗
環８）が溶接又は溶射工法により肉盛りされ、該耐摩耗
材にトップリング溝２を形成する工程と仕上げ加工を行
って完成品とする。こうしてピストン頂部１の冷却用空
洞４の表壁に接触部９ａが位置し、接触部９ａからリッ
プ部７に延びた冷却部９ｂをもつ内燃機関用ピストンが
得られる。
【００１４】本一実施形態の内燃機関用ピストンでは、
冷却用空洞４に導入される油と断えず接触し冷却される
接触部９ａによって、冷却部９ｂは、リップ部７を低い
温度く保ち、その熱膨張を抑制することができる。これ
により、リップ部７の強度低下を阻止したり表面状態を
良好とし、亀裂の発生を防止してエンジンの延命化に寄
与する。
冷却用空洞４に導入される油と断えず接触し冷却される
接触部９ａによって、冷却部９ｂは、リップ部７を低い
温度く保ち、その熱膨張を抑制することができる。これ
により、リップ部７の強度低下を阻止したり表面状態を
良好とし、亀裂の発生を防止してエンジンの延命化に寄
与する。
【００１５】本発明は上記一実施形態に限定されること
なく、特許請求の範囲の精神を逸脱しない範囲で各他の
実施形態が考えられる。例えば、一実施形態の内燃機関
用ピストンは、突堤部分６が冷却用空洞４によって冷却
されるが、凹部２が広くて浅く、突堤部分６だけのピス
トンの場合、冷却用空洞４を内設できないため、本発明
のように、冷却部９ｂを突堤部分６に延在すれば、この
突堤部分６の熱膨張を抑制し、同様の効果が得られる。
なく、特許請求の範囲の精神を逸脱しない範囲で各他の
実施形態が考えられる。例えば、一実施形態の内燃機関
用ピストンは、突堤部分６が冷却用空洞４によって冷却
されるが、凹部２が広くて浅く、突堤部分６だけのピス
トンの場合、冷却用空洞４を内設できないため、本発明
のように、冷却部９ｂを突堤部分６に延在すれば、この
突堤部分６の熱膨張を抑制し、同様の効果が得られる。
【００１６】また、塩中子１２に支持部としての外周端
部を一体に設けずに、耐摩耗環８をステー等の保持手段
を用いて塩中子１２に接続し、該耐摩耗環８を金型で挟
持することにより、塩中子１２及び耐摩耗環８を同時に
鋳ぐるむようにしてもよい。また、上記した実施形態で
は、スカート部とボス部との熱膨張差に帰因する天井部
の変形及び熱疲労により亀裂が生じやすいピストンピン
軸方向の２ヶ所のリップ部へ延びるように冷却部材を設
けたが、これに限られることなく、例えばリップ全周に
延びるように冷却部材を設けてもよい。
部を一体に設けずに、耐摩耗環８をステー等の保持手段
を用いて塩中子１２に接続し、該耐摩耗環８を金型で挟
持することにより、塩中子１２及び耐摩耗環８を同時に
鋳ぐるむようにしてもよい。また、上記した実施形態で
は、スカート部とボス部との熱膨張差に帰因する天井部
の変形及び熱疲労により亀裂が生じやすいピストンピン
軸方向の２ヶ所のリップ部へ延びるように冷却部材を設
けたが、これに限られることなく、例えばリップ全周に
延びるように冷却部材を設けてもよい。
【図１】本発明の一実施形態に係る内燃機関用ピストン
を示す断面図である。
を示す断面図である。
【図２】本発明の冷却部材をピストン基体に鋳ぐるむた
めの複合中子を示す平面図である。
めの複合中子を示す平面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【図４】図３の複合中子を金型に収容して鋳造を行う様
子を示す説明図である。
子を示す説明図である。
１はピストン頂部、２は凹部、３ａ、３ｂはリング溝、
４は油冷却用空洞、８は耐摩耗環、９は冷却部材、９ａ
は接触部、９ｂは冷却部である。
４は油冷却用空洞、８は耐摩耗環、９は冷却部材、９ａ
は接触部、９ｂは冷却部である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 澤田 知宏 愛知県刈谷市朝日町２丁目１番地 アイシ ン精機株式会社内
Claims (2)
- 【請求項１】ピストン頂部の上端中央に燃焼室を形成す
る凹部が設けられたピストン基体と、 前記ピストン頂部のリング溝内方近傍に形成され油の導
入によりピストン頂部を冷却する冷却用空洞と、 前記ピストン基体に埋め込まれる埋込部材であって、前
記ピストン基体と共に前記冷却用空洞を画した表壁をな
す接触部と該接触部から前記ピストン頂部の基体内を延
び前記凹部の突堤部分にまで埋め込まれた冷却部とをも
ち熱伝導率がピストン基体より大きな冷却部材とを具備
したことを特徴とする内燃機関用ピストン。 - 【請求項２】前記冷却部材の冷却部は、前記突堤部分が
前記凹部の開口に張り出たリップ部にまで延在すること
を特徴とする請求項１記載の内燃機関用ピストン。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8016102A JPH09209828A (ja) | 1996-01-31 | 1996-01-31 | 内燃機関用ピストン |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8016102A JPH09209828A (ja) | 1996-01-31 | 1996-01-31 | 内燃機関用ピストン |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09209828A true JPH09209828A (ja) | 1997-08-12 |
Family
ID=11907164
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8016102A Pending JPH09209828A (ja) | 1996-01-31 | 1996-01-31 | 内燃機関用ピストン |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09209828A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108678869A (zh) * | 2018-08-01 | 2018-10-19 | 湖南江滨机器（集团）有限责任公司 | 发动机、活塞及活塞的制造方法 |
-
1996
- 1996-01-31 JP JP8016102A patent/JPH09209828A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108678869A (zh) * | 2018-08-01 | 2018-10-19 | 湖南江滨机器（集团）有限责任公司 | 发动机、活塞及活塞的制造方法 |
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