JPH08170563A - ピストンリングの組合せ - Google Patents
ピストンリングの組合せInfo
- Publication number
- JPH08170563A JPH08170563A JP33325094A JP33325094A JPH08170563A JP H08170563 A JPH08170563 A JP H08170563A JP 33325094 A JP33325094 A JP 33325094A JP 33325094 A JP33325094 A JP 33325094A JP H08170563 A JPH08170563 A JP H08170563A
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- JP
- Japan
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- pressure ring
- ring
- hardness
- piston
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- Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 機関寿命の中後期において、潤滑油消費量の
増加を抑えることができるピストンリングの組合せを提
供する。 【構成】 第1圧力リング6と第2圧力リング7が共
に、重量比で、C0.4〜1.2%、Cr11〜18%
を含むマルテンサイト系ステンレス鋼からなり、両リン
グ6,7の全表面に窒化層9,10をそれぞれ形成す
る。両リング6,7の外周面における表面硬さは第2圧
力リング7を第1圧力リング6よりも低く設定し、その
硬度差はビッカース硬さで200〜500の範囲にす
る。
増加を抑えることができるピストンリングの組合せを提
供する。 【構成】 第1圧力リング6と第2圧力リング7が共
に、重量比で、C0.4〜1.2%、Cr11〜18%
を含むマルテンサイト系ステンレス鋼からなり、両リン
グ6,7の全表面に窒化層9,10をそれぞれ形成す
る。両リング6,7の外周面における表面硬さは第2圧
力リング7を第1圧力リング6よりも低く設定し、その
硬度差はビッカース硬さで200〜500の範囲にす
る。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、耐久性を必要とする内
燃機関用のピストンリングの組合せに関する。
燃機関用のピストンリングの組合せに関する。
【0002】
【従来の技術】耐久性を必要とする内燃機関の第1圧力
リングと第2圧力リングの組合せとして、 両者をCrめっきしたもの。 第1圧力リングがステンレス鋼製で、窒化処理したも
のと、第2圧力リングがCrめっきされたもの。 が使用されている。
リングと第2圧力リングの組合せとして、 両者をCrめっきしたもの。 第1圧力リングがステンレス鋼製で、窒化処理したも
のと、第2圧力リングがCrめっきされたもの。 が使用されている。
【0003】上記の組合せの場合、第1圧力リングの摩
耗に比べて、第2圧力リングの摩耗が少ない傾向があ
る。このため、長時間運転の中期および後期において、
潤滑油消費量の増加が起きている。これを抑制するため
に、古くは第2圧力リングの外周面に耐摩耗性表面処理
を施さないものを使用したり、第2圧力リングの合口隙
間を第1圧力リングの合口隙間より大きくすることが行
われていた。しかし、前者は耐久性が充分でなく、後者
はブローバイが大きい欠点があった。
耗に比べて、第2圧力リングの摩耗が少ない傾向があ
る。このため、長時間運転の中期および後期において、
潤滑油消費量の増加が起きている。これを抑制するため
に、古くは第2圧力リングの外周面に耐摩耗性表面処理
を施さないものを使用したり、第2圧力リングの合口隙
間を第1圧力リングの合口隙間より大きくすることが行
われていた。しかし、前者は耐久性が充分でなく、後者
はブローバイが大きい欠点があった。
【0004】第1圧力リングと第2圧力リングの耐摩耗
性を最適なものに定めようとする最近の提案には、特開
平4−157262号、特開平5−248540号があ
る。しかし後者は、第2圧力リングのCrの含有量が少
ないため、第2圧力リングの摩耗量が第1圧力リングの
摩耗量に比べて大きくなる欠点がある。
性を最適なものに定めようとする最近の提案には、特開
平4−157262号、特開平5−248540号があ
る。しかし後者は、第2圧力リングのCrの含有量が少
ないため、第2圧力リングの摩耗量が第1圧力リングの
摩耗量に比べて大きくなる欠点がある。
【0005】本発明の目的は、機関寿命の中後期におい
て、潤滑油消費量の増加を抑えることができるピストン
リングの組合せを提供することにある。
て、潤滑油消費量の増加を抑えることができるピストン
リングの組合せを提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、第1圧力リン
グおよび第2圧力リングが共に、重量比で、C0.4〜
1.2%、Cr11〜18%を含むマルテンサイト系ス
テンレス鋼からなり、両リングの少なくとも外周面に窒
化層が形成され、両リングの外周面における表面硬さは
第2圧力リングが第1圧力リングよりも低く設定され、
その硬度差がビッカース硬さ(HV)で200〜500
の範囲にあることを特徴とするピストンリングの組合せ
である。
グおよび第2圧力リングが共に、重量比で、C0.4〜
1.2%、Cr11〜18%を含むマルテンサイト系ス
テンレス鋼からなり、両リングの少なくとも外周面に窒
化層が形成され、両リングの外周面における表面硬さは
第2圧力リングが第1圧力リングよりも低く設定され、
その硬度差がビッカース硬さ(HV)で200〜500
の範囲にあることを特徴とするピストンリングの組合せ
である。
【0007】なお、上記において、Cの含有量は下限が
0.6重量%、上限は1.0重量%がより好ましい。
0.6重量%、上限は1.0重量%がより好ましい。
【0008】また、両リングの外周面の硬度差はビッカ
ース硬さで、下限が250、上限は450がより好まし
い。
ース硬さで、下限が250、上限は450がより好まし
い。
【0009】窒化層はガス窒化、塩浴窒化、ガス軟窒
化、あるいはイオン窒化等の窒化処理によって形成され
る。
化、あるいはイオン窒化等の窒化処理によって形成され
る。
【0010】
【作用】前記した手段によれば、第1圧力リングと第2
圧力リングは長時間運転の中後期における摩耗量に大き
な差を生じない。そのため、第1圧力リングと第2圧力
リングの各合口隙間を長時間の運転中、略等しく保つこ
とができる。その結果、機関寿命の中後期において、潤
滑油消費量の増加を抑えることができる。
圧力リングは長時間運転の中後期における摩耗量に大き
な差を生じない。そのため、第1圧力リングと第2圧力
リングの各合口隙間を長時間の運転中、略等しく保つこ
とができる。その結果、機関寿命の中後期において、潤
滑油消費量の増加を抑えることができる。
【0011】なお、Cが0.4重量%未満ではCr炭化
物の生成量が少なく、耐スカッフ性が低下し、1.2重
量%を越えると製造性が悪くなる。
物の生成量が少なく、耐スカッフ性が低下し、1.2重
量%を越えると製造性が悪くなる。
【0012】また、Crが11重量%未満では耐摩耗性
が不足し、18重量%を越えると製造性が悪く、また耐
摩耗は良いものの硬さ調整による摩耗コントロールが困
難となる。
が不足し、18重量%を越えると製造性が悪く、また耐
摩耗は良いものの硬さ調整による摩耗コントロールが困
難となる。
【0013】また、第1圧力リングと第2圧力リングの
外周面の硬度差がビッカース硬さで200未満である
と、第2圧力リングの摩耗が第1圧力リングの摩耗に比
べて少なくなりすぎて、機関寿命の中後期において潤滑
油消費量の増加が起きる。そしてビッカース硬さで50
0を越えると、第2圧力リングの摩耗が多くなりすぎて
第2圧力リングの合口隙間がオイル通路となり、オイル
アップしやすくなる。
外周面の硬度差がビッカース硬さで200未満である
と、第2圧力リングの摩耗が第1圧力リングの摩耗に比
べて少なくなりすぎて、機関寿命の中後期において潤滑
油消費量の増加が起きる。そしてビッカース硬さで50
0を越えると、第2圧力リングの摩耗が多くなりすぎて
第2圧力リングの合口隙間がオイル通路となり、オイル
アップしやすくなる。
【0014】
【実施例】図1は本発明の一実施例であるピストンリン
グの組合せを示し、シリンダのボア内にピストンが装着
されている状態の縦断面図である。シリンダ1のボア内
にピストン2が挿入されており、ピストン2の外周面に
形成されているピストンリング溝3、4、5に第1圧力
リング6、第2圧力リング7、およびオイルリング8が
それぞれ装着されている。
グの組合せを示し、シリンダのボア内にピストンが装着
されている状態の縦断面図である。シリンダ1のボア内
にピストン2が挿入されており、ピストン2の外周面に
形成されているピストンリング溝3、4、5に第1圧力
リング6、第2圧力リング7、およびオイルリング8が
それぞれ装着されている。
【0015】第1圧力リング6は片面キーストン形のリ
ングであり、重量比で、C0.4〜1.2%、Cr11
〜18%を含むマルテンサイト系ステンレス鋼から形成
されている。そしてガス窒化処理が施されてリングの全
表面には窒化層9が形成されており、リングの外周面に
おける表面硬さはビッカース硬さで900以上を有して
いる。
ングであり、重量比で、C0.4〜1.2%、Cr11
〜18%を含むマルテンサイト系ステンレス鋼から形成
されている。そしてガス窒化処理が施されてリングの全
表面には窒化層9が形成されており、リングの外周面に
おける表面硬さはビッカース硬さで900以上を有して
いる。
【0016】第2圧力リング7はテーパフェース形のリ
ングであり、重量比で、C0.4〜1.2%、Cr11
〜18%を含むマルテンサイト系ステンレス鋼から形成
されている。そしてガス窒化処理が施されてリングの全
表面には窒化層10が形成されており、リングの外周面
における表面硬さはビッカース硬さで700以上を有し
ている。
ングであり、重量比で、C0.4〜1.2%、Cr11
〜18%を含むマルテンサイト系ステンレス鋼から形成
されている。そしてガス窒化処理が施されてリングの全
表面には窒化層10が形成されており、リングの外周面
における表面硬さはビッカース硬さで700以上を有し
ている。
【0017】そして本発明においては、第1圧力リング
6と第2圧力リング7の外周面における表面硬さは第2
圧力リング7が第1圧力リング6よりも低く設定されて
おり、両者の外周面における硬度差はビッカース硬さで
200〜500の範囲にある。
6と第2圧力リング7の外周面における表面硬さは第2
圧力リング7が第1圧力リング6よりも低く設定されて
おり、両者の外周面における硬度差はビッカース硬さで
200〜500の範囲にある。
【0018】オイルリング8はコイルエキスパンダ11
付きのオイルリングである。断面略I字形のオイルリン
グ本体12の材質はステンレス鋼である。そしてオイル
リング本体12はガス窒化処理が施されて、リングの全
表面に窒化層13が形成されている。
付きのオイルリングである。断面略I字形のオイルリン
グ本体12の材質はステンレス鋼である。そしてオイル
リング本体12はガス窒化処理が施されて、リングの全
表面に窒化層13が形成されている。
【0019】以下、本発明の効果を確認する試験を説明
する。
する。
【0020】(1)摩耗試験 (供試エンジン) 水冷4サイクル 4気筒 ボア径86mm 総排気量2
200cc ターボチャージャー付きディーゼルエンジン
200cc ターボチャージャー付きディーゼルエンジン
【0021】(試験条件) 4000rpm×全負荷×300Hr 水温:110℃ 油温:135℃ 使用エンジンオイ
ル:#10
ル:#10
【0022】(供試ピストンリング) 1.ピストンリングの寸法: 第1圧力リング:幅2.0mm×厚さ3.2mm 第2圧力リング:幅2.0mm×厚さ3.4mm オイルリング :幅3.0mm×厚さ2.4mm (コイルエキスパンダ付き)
【0023】2.ピストンリングの化学成分:第1圧力
リング、第2圧力リング、およびオイルリングの材質は
マルテンサイト系ステンレス鋼であり、主な成分比率
(重量比)を表1に示す。
リング、第2圧力リング、およびオイルリングの材質は
マルテンサイト系ステンレス鋼であり、主な成分比率
(重量比)を表1に示す。
【0024】
【0025】3.ピストンリングの窒化処理条件および
外周面の表面硬さ:表2に示す。表面硬さはビッカース
硬さ(HV19.6N)である。第2圧力リングにおい
て、ビッカース硬さ800以下のものは600℃で窒化
処理後、熱処理を施し、硬さを調整した。
外周面の表面硬さ:表2に示す。表面硬さはビッカース
硬さ(HV19.6N)である。第2圧力リングにおい
て、ビッカース硬さ800以下のものは600℃で窒化
処理後、熱処理を施し、硬さを調整した。
【0026】
【0027】(摩耗試験結果)ベンチテストに供試した
ピストンリングの外周面の表面硬さと、300Hr運転
後のピストンリングの外周面の摩耗量(μm)を表3、
表4、表5および表6に示す。各表において表面硬さは
ビッカース硬さ(HV19.6N)である。
ピストンリングの外周面の表面硬さと、300Hr運転
後のピストンリングの外周面の摩耗量(μm)を表3、
表4、表5および表6に示す。各表において表面硬さは
ビッカース硬さ(HV19.6N)である。
【0028】
【0029】
【0030】
【0031】 (注)表6において、#1と#3の第2圧力リングは窒化処理ではなく、 硬質Crめっきを施したものである。
【0032】図2に上記ピストンリングの摩耗量をグラ
フ表示したものを示し、図3に第1圧力リングと第2圧
力リングの硬度差と摩耗比の関係をグラフ表示したもの
を示す。
フ表示したものを示し、図3に第1圧力リングと第2圧
力リングの硬度差と摩耗比の関係をグラフ表示したもの
を示す。
【0033】図3に示されているように、第1圧力リン
グと第2圧力リングとの硬度差がビッカース硬さで20
0〜500の範囲で、摩耗比が1の±20%以内にあ
り、第1圧力リングと第2圧力リングの摩耗量に大きな
差が生じない。
グと第2圧力リングとの硬度差がビッカース硬さで20
0〜500の範囲で、摩耗比が1の±20%以内にあ
り、第1圧力リングと第2圧力リングの摩耗量に大きな
差が生じない。
【0034】(2)潤滑油消費量試験1 (供試エンジン) 水冷4サイクル 4気筒 ボア径86mm 総排気量2
200cc ターボチャージャー付きディーゼルエンジン
200cc ターボチャージャー付きディーゼルエンジン
【0035】(試験条件) 4200rpm×全負荷×1000Hr 水温:110℃ 油温:135℃ 使用エンジンオイ
ル:#10
ル:#10
【0036】(供試ピストンリング) 1.ピストンリングの寸法および化学成分:第1圧力リ
ング、第2圧力リング、およびオイルリングの各寸法お
よび化学成分は前記摩耗試験の場合と同じである。
ング、第2圧力リング、およびオイルリングの各寸法お
よび化学成分は前記摩耗試験の場合と同じである。
【0037】2.第1圧力リングと第2圧力リングの外
周面の表面硬さと硬度差:表7に示す。窒化処理条件は
前記摩耗試験の場合と同じである。表面硬さはビッカー
ス硬さ(HV19.6N)である。
周面の表面硬さと硬度差:表7に示す。窒化処理条件は
前記摩耗試験の場合と同じである。表面硬さはビッカー
ス硬さ(HV19.6N)である。
【0038】
【0039】(潤滑油消費量試験結果)ベンチテストに
供試したピストンリングの1000Hr運転後の外周面
の摩耗量(μm)を表8に、摩耗量をグラフ表示したも
のを図4に示す。
供試したピストンリングの1000Hr運転後の外周面
の摩耗量(μm)を表8に、摩耗量をグラフ表示したも
のを図4に示す。
【0040】
【0041】ベンチテストに供試したピストンリングの
最初の合口隙間(mm)を表9に、1000Hr運転後
の合口隙間(mm)を表10にそれぞれ示す。
最初の合口隙間(mm)を表9に、1000Hr運転後
の合口隙間(mm)を表10にそれぞれ示す。
【0042】
【0043】
【0044】ベンチテストに供試したピストンリングの
潤滑油消費量(g/Hr)を表11および表12に示
す。
潤滑油消費量(g/Hr)を表11および表12に示
す。
【0045】
【0046】
【0047】上記表11と表12の結果をグラフ表示し
たものを図5に示す。図5に示されているように、第1
圧力リングと第2圧力リングの硬度差がビッカース硬さ
で約200(試料1)、約400(試料2)、および約
500(試料3)の場合は1000Hr時点での潤滑油
消費量が低く維持されている。
たものを図5に示す。図5に示されているように、第1
圧力リングと第2圧力リングの硬度差がビッカース硬さ
で約200(試料1)、約400(試料2)、および約
500(試料3)の場合は1000Hr時点での潤滑油
消費量が低く維持されている。
【0048】これに対して、硬度差がビッカース硬さで
17(比較例1)および約600(比較例2)の場合は
潤滑油消費量が約450Hrあたりから次第に増加して
いる。
17(比較例1)および約600(比較例2)の場合は
潤滑油消費量が約450Hrあたりから次第に増加して
いる。
【0049】(3)潤滑油消費量試験2 (供試エンジン)潤滑油消費量試験1と同じ。
【0050】(試験条件) 4200rpm×4/4負荷 水温:110℃ 油温:135℃ 使用エンジンオイ
ル:#10
ル:#10
【0051】潤滑油消費量試験1を終えた比較例1のピ
ストンリングについて、第2圧力リングを合口隙間0.
68mm(潤滑油消費量試験1を終えた第1圧力リング
の合口隙間と同じ寸法)のものに交換し、上記条件で潤
滑油消費量を試験した。
ストンリングについて、第2圧力リングを合口隙間0.
68mm(潤滑油消費量試験1を終えた第1圧力リング
の合口隙間と同じ寸法)のものに交換し、上記条件で潤
滑油消費量を試験した。
【0052】その結果は、潤滑油消費量が43g/Hr
(初期の潤滑油消費量と略同じレベルである。)に低下
した。なお、第2圧力リング交換前の潤滑油消費量は表
12に示されているとおり98g/Hrであった。
(初期の潤滑油消費量と略同じレベルである。)に低下
した。なお、第2圧力リング交換前の潤滑油消費量は表
12に示されているとおり98g/Hrであった。
【0053】上記より、潤滑油消費量試験1における比
較例1の潤滑油消費量の増加は、第1圧力リングと第2
圧力リングの摩耗速度の相違によって、第1圧力リング
と第2圧力リングの合口隙間の大小関係が狂い、セカン
ドランド圧力の上昇により、第1圧力リングの持ち上が
り傾向が生じ、第1圧力リングの下面とリング溝下面間
のシール力が低下したためと考えられる。
較例1の潤滑油消費量の増加は、第1圧力リングと第2
圧力リングの摩耗速度の相違によって、第1圧力リング
と第2圧力リングの合口隙間の大小関係が狂い、セカン
ドランド圧力の上昇により、第1圧力リングの持ち上が
り傾向が生じ、第1圧力リングの下面とリング溝下面間
のシール力が低下したためと考えられる。
【0054】また、潤滑油消費量試験1における比較例
2の潤滑油消費量の増加は、第2圧力リングの合口隙間
が大きくなってオイル通路となり、オイルアップしたも
のと考えられる。
2の潤滑油消費量の増加は、第2圧力リングの合口隙間
が大きくなってオイル通路となり、オイルアップしたも
のと考えられる。
【0055】
【発明の効果】以上説明したように本発明のピストンリ
ングの組合せによれば、内燃機関の寿命の中後期におい
て、潤滑油消費量の増加を抑えることができる。
ングの組合せによれば、内燃機関の寿命の中後期におい
て、潤滑油消費量の増加を抑えることができる。
【図1】本発明の一実施例であるピストンリングの組合
せを示し、シリンダのボア内にピストンが装着されてい
る状態の縦断面図である。
せを示し、シリンダのボア内にピストンが装着されてい
る状態の縦断面図である。
【図2】摩耗試験における第1圧力リングと第2圧力リ
ングの外周面の摩耗量を示すグラフである。
ングの外周面の摩耗量を示すグラフである。
【図3】摩耗試験における第1圧力リングと第2圧力リ
ングの外周面の硬度差と摩耗比の関係を示すグラフであ
る。
ングの外周面の硬度差と摩耗比の関係を示すグラフであ
る。
【図4】潤滑油消費量試験1における第1圧力リングと
第2圧力リングの外周面の摩耗量を示すグラフである。
第2圧力リングの外周面の摩耗量を示すグラフである。
【図5】潤滑油消費量試験1における運転時間と潤滑油
消費量の関係を示すグラフである。
消費量の関係を示すグラフである。
1 シリンダ 2 ピストン 3、4、5 ピストンリング溝 6 第1圧力リング 7 第2圧力リング 8 オイルリング 9、10、13 窒化層 11 コイルエキスパンダ 12 オイルリング本体
Claims (2)
- 【請求項1】 第1圧力リングおよび第2圧力リングが
共に、重量比で、C0.4〜1.2%、Cr11〜18
%を含むマルテンサイト系ステンレス鋼からなり、両リ
ングの少なくとも外周面に窒化層が形成され、両リング
の外周面における表面硬さは第2圧力リングが第1圧力
リングよりも低く設定され、その硬度差がビッカース硬
さで200〜500の範囲にあることを特徴とするピス
トンリングの組合せ。 - 【請求項2】 第1圧力リングおよび第2圧力リングの
外周面における表面硬さがビッカース硬さで700以上
を有していることを特徴とする請求項1記載のピストン
リングの組合せ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP33325094A JPH08170563A (ja) | 1994-12-15 | 1994-12-15 | ピストンリングの組合せ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP33325094A JPH08170563A (ja) | 1994-12-15 | 1994-12-15 | ピストンリングの組合せ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH08170563A true JPH08170563A (ja) | 1996-07-02 |
Family
ID=18264011
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP33325094A Pending JPH08170563A (ja) | 1994-12-15 | 1994-12-15 | ピストンリングの組合せ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH08170563A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2782748A1 (fr) * | 1998-08-31 | 2000-03-03 | Nippon Piston Ring Co Ltd | Segment de piston et combinaison de segments de piston pour moteur diesel a injection directe |
JP2000097339A (ja) * | 1998-09-22 | 2000-04-04 | Nippon Piston Ring Co Ltd | ピストンリングの組合せ |
JP2018059432A (ja) * | 2016-10-04 | 2018-04-12 | 大阪瓦斯株式会社 | エンジン管理システム |
WO2019208182A1 (ja) * | 2018-04-27 | 2019-10-31 | 株式会社神戸製鋼所 | ピストンリング及び圧縮機 |
-
1994
- 1994-12-15 JP JP33325094A patent/JPH08170563A/ja active Pending
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2782748A1 (fr) * | 1998-08-31 | 2000-03-03 | Nippon Piston Ring Co Ltd | Segment de piston et combinaison de segments de piston pour moteur diesel a injection directe |
JP2000097339A (ja) * | 1998-09-22 | 2000-04-04 | Nippon Piston Ring Co Ltd | ピストンリングの組合せ |
JP2018059432A (ja) * | 2016-10-04 | 2018-04-12 | 大阪瓦斯株式会社 | エンジン管理システム |
WO2019208182A1 (ja) * | 2018-04-27 | 2019-10-31 | 株式会社神戸製鋼所 | ピストンリング及び圧縮機 |
JP2019190628A (ja) * | 2018-04-27 | 2019-10-31 | 株式会社神戸製鋼所 | ピストンリング及び圧縮機 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A02 | Decision of refusal |
Effective date: 20040309 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 |