JPH0692772B2 - 直噴式エンジンのピストン構造 - Google Patents
直噴式エンジンのピストン構造Info
- Publication number
- JPH0692772B2 JPH0692772B2 JP60150674A JP15067485A JPH0692772B2 JP H0692772 B2 JPH0692772 B2 JP H0692772B2 JP 60150674 A JP60150674 A JP 60150674A JP 15067485 A JP15067485 A JP 15067485A JP H0692772 B2 JPH0692772 B2 JP H0692772B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- piston
- cavity
- direct injection
- lip portion
- injection engine
- 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.)
- Expired - Lifetime
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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
- F02F3/00—Pistons
- F02F3/28—Other pistons with specially-shaped head
-
- 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
- F02B23/0672—Omega-piston bowl, i.e. the combustion space having a central projection pointing towards the cylinder head and the surrounding wall being inclined towards the cylinder center axis
-
- 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
- F02B2275/00—Other engines, components or details, not provided for in other groups of this subclass
- F02B2275/14—Direct injection into combustion chamber
-
- 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
- F02B2275/00—Other engines, components or details, not provided for in other groups of this subclass
- F02B2275/16—Indirect injection
-
- 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
-
- 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
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は直噴式エンジンにおけるピストン構造の改良に
関するものである。
関するものである。
（従来の技術） 従来、例えば特開昭53−31014号公報等に開示されるよ
うに、エンジンのピストン頂部を多孔質材で構成し、該
多孔質材によってそのピストン本体との結合強度を高め
つつピストン頂面の耐熱性，強度を増大させるようにす
ることは知られている。
うに、エンジンのピストン頂部を多孔質材で構成し、該
多孔質材によってそのピストン本体との結合強度を高め
つつピストン頂面の耐熱性，強度を増大させるようにす
ることは知られている。
また、特開昭59−138756号公報及び実開昭59−71939号
公報に開示されているように、ピストン頂部にセラミッ
ク材料からなる燃焼室凹所を鋳込み鋳造することも知ら
れている。
公報に開示されているように、ピストン頂部にセラミッ
ク材料からなる燃焼室凹所を鋳込み鋳造することも知ら
れている。
（発明が解決しようとする問題点） そこで、このような考え方を利用し、頂部にキャビティ
を有する直噴式エンジンのピストンにおいて、上記キャ
ビティ周縁のいわゆるリップ部表面に高硬度の繊維強化
材を一体に鋳込むことにより、その繊維強化材の持つ硬
さ特性を活用してリップ部の耐蝕性，耐欠損性を向上さ
せるようにすることが考えられる。
を有する直噴式エンジンのピストンにおいて、上記キャ
ビティ周縁のいわゆるリップ部表面に高硬度の繊維強化
材を一体に鋳込むことにより、その繊維強化材の持つ硬
さ特性を活用してリップ部の耐蝕性，耐欠損性を向上さ
せるようにすることが考えられる。
ところで、一般に、この種直噴式エンジンのピストンで
は、エンジンの運転時に燃焼室に臨む頂面が加熱される
と、キャビティ周縁のリップ部が約400℃に、該リップ
部よりも外周側部が約200℃にそれぞれ温度上昇して両
者間に温度勾配が生じ、この温度勾配によってリップ部
に圧縮方向の熱的応力が作用する。また、燃焼室内の燃
焼ガス圧がピストン頂面に作用すると、ピストンピンか
らの反力により、キャビティ中心に対しピストンピンの
ピン軸と平行方向に対向する部分には引張応力が、ピン
軸と直角方向に対向する部分には圧縮応力がそれぞれ作
用する。
は、エンジンの運転時に燃焼室に臨む頂面が加熱される
と、キャビティ周縁のリップ部が約400℃に、該リップ
部よりも外周側部が約200℃にそれぞれ温度上昇して両
者間に温度勾配が生じ、この温度勾配によってリップ部
に圧縮方向の熱的応力が作用する。また、燃焼室内の燃
焼ガス圧がピストン頂面に作用すると、ピストンピンか
らの反力により、キャビティ中心に対しピストンピンの
ピン軸と平行方向に対向する部分には引張応力が、ピン
軸と直角方向に対向する部分には圧縮応力がそれぞれ作
用する。
それ故、上記リップ部においてピン軸と直角方向に対向
する部分には上記熱的応力および機械的応力が共に圧縮
応力として作用して両圧縮応力の合力が降伏点以上に増
大するようになり、エンジンの停止時、つまりピストン
の冷却時には上記リップ部に逆に引張応力が作用する。
する部分には上記熱的応力および機械的応力が共に圧縮
応力として作用して両圧縮応力の合力が降伏点以上に増
大するようになり、エンジンの停止時、つまりピストン
の冷却時には上記リップ部に逆に引張応力が作用する。
したがって、上記リップ部全体に亘って繊維強化材を鋳
込んだ場合、その繊維強化材の繊維剥離方向の強度が比
較的弱いため、上記ピストンの冷却時にピン軸と直角方
向に対向するリップ部への引張応力の作用により該リッ
プ部に亀裂が発生するという問題が生じる。
込んだ場合、その繊維強化材の繊維剥離方向の強度が比
較的弱いため、上記ピストンの冷却時にピン軸と直角方
向に対向するリップ部への引張応力の作用により該リッ
プ部に亀裂が発生するという問題が生じる。
本発明は以上の諸点に鑑みてなされたもので、その目的
は、上記ピストン頂面におけるリップ部に対し繊維強化
材の鋳込む箇所を適切に選定することにより、機械的圧
縮応力および熱的圧縮応力の双方が加わるリップ部に対
する亀裂発生因子を除去するようにし、よってピストン
の耐亀裂性を損うことなくその耐蝕性，耐欠損性を向上
させることにある。
は、上記ピストン頂面におけるリップ部に対し繊維強化
材の鋳込む箇所を適切に選定することにより、機械的圧
縮応力および熱的圧縮応力の双方が加わるリップ部に対
する亀裂発生因子を除去するようにし、よってピストン
の耐亀裂性を損うことなくその耐蝕性，耐欠損性を向上
させることにある。
（問題点を解決するための手段） 上記の目的を達成するため、本発明の解決手段は、頂部
にキャビティが形成された直噴式エンジンのピストンに
おける上記キャビティ周縁のリップ部に、キャビティ中
心に対しピン軸と直角方向に対向する部分を除いて繊維
強化材を鋳込んだピストン構造に構成したものである。
にキャビティが形成された直噴式エンジンのピストンに
おける上記キャビティ周縁のリップ部に、キャビティ中
心に対しピン軸と直角方向に対向する部分を除いて繊維
強化材を鋳込んだピストン構造に構成したものである。
（作用） したがって、本発明では、上記の構成により、ピストン
ピンのピン軸と直角方向に対向する部分のリップ部には
繊維強化材が鋳込まれておらず、その部分の引張強度が
ピストン本体の材料と同等に保たれているので、ピスト
ンの冷却時に上記リップ部に引張応力が作用してもその
部分から亀裂が発生することはなくなる。一方、上記ピ
ン軸と直角方向に対向する部分以外のリップ部には繊維
強化材が鋳込まれているので、その繊維強化材の持つ硬
さ特性によりピストン頂面の耐蝕性，耐欠損性が確保さ
れ、よってピストンに対する耐欠損性と耐亀裂性とを両
立できるのである。
ピンのピン軸と直角方向に対向する部分のリップ部には
繊維強化材が鋳込まれておらず、その部分の引張強度が
ピストン本体の材料と同等に保たれているので、ピスト
ンの冷却時に上記リップ部に引張応力が作用してもその
部分から亀裂が発生することはなくなる。一方、上記ピ
ン軸と直角方向に対向する部分以外のリップ部には繊維
強化材が鋳込まれているので、その繊維強化材の持つ硬
さ特性によりピストン頂面の耐蝕性，耐欠損性が確保さ
れ、よってピストンに対する耐欠損性と耐亀裂性とを両
立できるのである。
（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
第１図および第２図は本発明の実施例に係る直噴式エン
ジン用のピストン１を示し、該ピストン１はアルミニウ
ム合金等を加圧鋳造したダイキャスト鋳物よりなる。そ
の頂部にはピストン頂面に開口する円形凹陥状のキャビ
ティ２が形成され、該キャビティ２は、図示しないシリ
ンダヘッドにおいて吸排気弁とのレイアウト上の関係か
ら設定される燃料噴射ノズルの取付位置に対応するよ
う、ピストン１の中心O1から所定寸法だけオフセットし
た位置に設けられている。そして、上記キャビティ２は
ピストン１の内奥部に向かって大径になるように奥広形
状になっており、このキャビティ２の形状によりキャビ
ティ２周縁にはキャビティ２開口部に向かって厚さが漸
減するリップ部３が形成される。
ジン用のピストン１を示し、該ピストン１はアルミニウ
ム合金等を加圧鋳造したダイキャスト鋳物よりなる。そ
の頂部にはピストン頂面に開口する円形凹陥状のキャビ
ティ２が形成され、該キャビティ２は、図示しないシリ
ンダヘッドにおいて吸排気弁とのレイアウト上の関係か
ら設定される燃料噴射ノズルの取付位置に対応するよ
う、ピストン１の中心O1から所定寸法だけオフセットし
た位置に設けられている。そして、上記キャビティ２は
ピストン１の内奥部に向かって大径になるように奥広形
状になっており、このキャビティ２の形状によりキャビ
ティ２周縁にはキャビティ２開口部に向かって厚さが漸
減するリップ部３が形成される。
さらに、上記リップ部３には、キャビティ２の中心O2に
対しピストンピン４のピン軸ｌと直角方向（図で左右方
向）に対向する一対のピン軸直角方向対向部3a,3aを除
いて（第１図斜線部分）、ピストン本体よりも硬い繊維
強化材５がピストン１頂面の一部を構成するように鋳込
まれている。尚、第２図中、６〜８はリング溝である。
対しピストンピン４のピン軸ｌと直角方向（図で左右方
向）に対向する一対のピン軸直角方向対向部3a,3aを除
いて（第１図斜線部分）、ピストン本体よりも硬い繊維
強化材５がピストン１頂面の一部を構成するように鋳込
まれている。尚、第２図中、６〜８はリング溝である。
したがって、上記実施例においては、ピストン１頂部の
リップ部３における頂面側表面の略全体に亘ってピスト
ン本体よりも高硬度な繊維強化材５が鋳込まれているた
め、該繊維強化材５の硬さ特性によりピストン１頂面の
耐蝕性，耐欠損性を向上させることができる。
リップ部３における頂面側表面の略全体に亘ってピスト
ン本体よりも高硬度な繊維強化材５が鋳込まれているた
め、該繊維強化材５の硬さ特性によりピストン１頂面の
耐蝕性，耐欠損性を向上させることができる。
また、上記リップ部３のうち、キャビティ中心O2に対し
ピン軸ｌと直角方向に対向するピン軸直角方向対向部3
a,3aには、上述の如くエンジンの運転に伴って熱的およ
び機械的な圧縮応力が作用するが、そのピン軸直角方向
対向部3a,3aでは繊維強化材５の鋳込みが省かれ、該繊
維強化材５の鋳込みに伴う引張強度の不足がなくて亀裂
発生因子が除去されているので、ピン軸直角方向対向部
3a,3aでの耐亀裂性を高めることができ、よってピスト
ン１の耐亀裂性および耐欠損性を両立させることができ
る。
ピン軸ｌと直角方向に対向するピン軸直角方向対向部3
a,3aには、上述の如くエンジンの運転に伴って熱的およ
び機械的な圧縮応力が作用するが、そのピン軸直角方向
対向部3a,3aでは繊維強化材５の鋳込みが省かれ、該繊
維強化材５の鋳込みに伴う引張強度の不足がなくて亀裂
発生因子が除去されているので、ピン軸直角方向対向部
3a,3aでの耐亀裂性を高めることができ、よってピスト
ン１の耐亀裂性および耐欠損性を両立させることができ
る。
尚、本発明は、上記実施例の如く、キャビティ中心O2が
ピストン中心O1からオフセットしたピストン１のみなら
ず、両中心O1,O2が一致したピストンにも適用できるの
は言うまでもない。
ピストン中心O1からオフセットしたピストン１のみなら
ず、両中心O1,O2が一致したピストンにも適用できるの
は言うまでもない。
（発明の効果） 以上の如く、本発明の直噴式エンジンのピストン構造に
よれば、ピストン頂部におけるキャビティ周縁のリップ
部のうち、キャビティ中心に対してピン軸と直角方向に
対向しエンジン運転時に熱的および機械的な圧縮応力を
受ける部分を除いた他の部分に繊維強化材を鋳込んだも
のであるので、上記ピン軸と直角方向に対向するリップ
部の繊維強化材による亀裂発生因子を除いてそのリップ
部の亀裂の発生を防止つつ、ピストン頂面の耐蝕性，耐
欠損性を向上でき、よって直噴式エンジンにおけるピス
トンの耐欠損性と耐亀裂性との両立を図ることができる
ものである。
よれば、ピストン頂部におけるキャビティ周縁のリップ
部のうち、キャビティ中心に対してピン軸と直角方向に
対向しエンジン運転時に熱的および機械的な圧縮応力を
受ける部分を除いた他の部分に繊維強化材を鋳込んだも
のであるので、上記ピン軸と直角方向に対向するリップ
部の繊維強化材による亀裂発生因子を除いてそのリップ
部の亀裂の発生を防止つつ、ピストン頂面の耐蝕性，耐
欠損性を向上でき、よって直噴式エンジンにおけるピス
トンの耐欠損性と耐亀裂性との両立を図ることができる
ものである。
図面は本発明の実施例を示し、第１図はピストンを頂面
からみた平面図、第２図は第１図のII−II線断面図であ
る。 １……ピストン、２……キャビティ、３……リップ部、
3a……ピン軸直角方向対向部、５……繊維強化材、O2…
…キャビティ中心、ｌ……ピン軸。
からみた平面図、第２図は第１図のII−II線断面図であ
る。 １……ピストン、２……キャビティ、３……リップ部、
3a……ピン軸直角方向対向部、５……繊維強化材、O2…
…キャビティ中心、ｌ……ピン軸。
Claims (1)
- 【請求項１】頂部にキャビティが形成された直噴式エン
ジンのピストンにおいて、上記キャビティ周縁のリップ
部には、キャビティ中心に対しピン軸と直角方向に対向
する部分を除いて繊維強化材が鋳込まれていることを特
徴とする直噴式エンジンのピストン構造。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60150674A JPH0692772B2 (ja) | 1985-07-08 | 1985-07-08 | 直噴式エンジンのピストン構造 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60150674A JPH0692772B2 (ja) | 1985-07-08 | 1985-07-08 | 直噴式エンジンのピストン構造 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6210455A JPS6210455A (ja) | 1987-01-19 |
| JPH0692772B2 true JPH0692772B2 (ja) | 1994-11-16 |
Family
ID=15501992
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60150674A Expired - Lifetime JPH0692772B2 (ja) | 1985-07-08 | 1985-07-08 | 直噴式エンジンのピストン構造 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0692772B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2701376B2 (ja) * | 1988-10-24 | 1998-01-21 | いすゞ自動車株式会社 | アルミ・ピストン及びその製造方法 |
| JP2000008948A (ja) * | 1998-04-21 | 2000-01-11 | Nissan Motor Co Ltd | 内燃機関のピストン |
| DE102009025063A1 (de) * | 2009-06-10 | 2010-12-30 | Ks Kolbenschmidt Gmbh | Leichtmetallkolben mit Mehrfach-Omega-Brennraummulde |
-
1985
- 1985-07-08 JP JP60150674A patent/JPH0692772B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6210455A (ja) | 1987-01-19 |
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