JPH0842344A - 副燃焼室を持つピストンの構造 - Google Patents

副燃焼室を持つピストンの構造

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JPH0842344A
JPH0842344A JP6196189A JP19618994A JPH0842344A JP H0842344 A JPH0842344 A JP H0842344A JP 6196189 A JP6196189 A JP 6196189A JP 19618994 A JP19618994 A JP 19618994A JP H0842344 A JPH0842344 A JP H0842344A
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piston
alloy
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chamber
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Hideo Kawamura
英男 河村
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Isuzu Motors Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 副燃焼室を持つピストンの構造において、A
l合金のピストン本体に多孔質合金で形成された副燃焼
室を設け、耐熱性と高温強度を向上させる。 【構成】 この副燃焼室を持つピストンの構造は、Al
合金のピストン本体1に多孔質合金から成る副室構造体
9を副燃焼室2がシリンダほぼ中央になるように配置す
る。副室構造体9の凹部11にノズル挿入孔5と連絡孔
6を形成した耐熱金属部材8を配置する。副燃焼室2、
ノズル挿入孔5、連絡孔6及びピストン頂面15のガス
が触れる壁面に緻密質合金から成る薄膜層7を配置し、
副室構造体9の外壁部にAl合金が含浸した複合層10
を配置する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、副室と該副室を主室
に連通する連絡孔とを有する副室を備えた燃焼室構造及
びその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、ピストンに設けられた燃焼室は、
その口部の面積が大きく、シリンダヘッドに設けた燃料
噴射ノズルから燃焼室に燃料が噴射され、口部付近で燃
焼する。このような燃焼室では、燃料と空気との混合が
素早く行われ、燃費が優れている反面、多量の空気に囲
まれた燃料が燃焼する時に、NOX が容易に生成される
という問題がある。
【0003】また、実開昭60−100528号公報に
は、直接噴射式ディーゼルエンジン用ピストンが開示さ
れている。該ピストンは、ピストン頂部に穿設された燃
焼室の開口部に、この開口部を閉塞する閉塞部材を設
け、前記燃焼室内に渦流を発生させる方向に向かい、燃
料噴射ノズルから噴射される燃料の噴出方向と略平行に
前記燃焼室とシリンダ室とを連通する燃料噴射通路を前
記閉塞部材に設けたものである。
【0004】また、実開昭61−166153号公報に
は、内燃機関のピストンが開示されている。該ピストン
は、ピストン本体の上部に表面にセラミックス等を浸透
固着した多孔質材より成るクラウン部材を焼結固定した
ものである。
【0005】また、実開平55−170418号公報に
は、内燃機関の燃焼室が開示されている。該内燃機関の
燃焼室は、ピストン頂部に燃焼室壁面を設け、セラミッ
クス及び耐熱金属の溶射により形成され、燃焼室に面す
る表面層のみは耐熱金属により形成された燃焼室壁面部
材を、そのピストン本体の素材に対し共鋳包みしたもの
である。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところで、ディーゼル
エンジンの耐久性は、そのエンジン寿命が長いため、極
めて重要な特性である。従来より、ディーゼルエンジン
の燃焼室を作製する場合、エンジンの耐久性の問題を解
決するため、アルミニウム合金に鋳鉄を鋳込んだり、ア
ルミニウム合金の表面を酸化処理し、アルミナを生成し
たり、アルミニウム合金にセラミック繊維を混入したり
する燃焼室作製方法が用いられた。
【0007】特に、ディーゼルエンジンとして、ピスト
ンに副燃焼室を設け、副燃焼室と主燃焼室とを連通する
連絡孔の面積を絞り損失がなく、混合気生成が十分でき
る程度に小さく構成し、シリンダヘッドに設けた燃料噴
射ノズルから燃料を副燃焼室内に噴射し、副燃焼室で燃
料を濃混合状態で燃焼させるものでは、NOX の生成が
抑制され、且つ燃焼も短時間で終了する特性を持つもの
である。また、副燃焼室をピストンのほぼ中央部に設
け、連絡孔をピストンの外周、即ちシリンダ外側に向か
って噴出する方向に多数設けると、性能(平均有効圧)
も増加し、理想的燃焼が実現できる。また、ディーゼル
エンジンとして、ピストンに副燃焼室をセラミックスを
用いて遮熱構造に構成し、副燃焼室で濃混合気で燃焼さ
せ、HC,NOX の発生を抑制し、燃費を向上させてい
る。
【0008】しかしながら、ピストン頂面に多数の連絡
孔を設ける場合に、常に問題になるのは、燃焼ガスの通
過による熱腐食、温度上昇による熱応力の増大である。
即ち、ピストンに設ける副燃焼室をセラミックスで構成
した場合には、ピストン頂面に複数の連絡孔を形成して
いるので、連絡孔は常に高温ガスに晒されることにな
り、強度、腐食、熱応力等に対する問題が発生する。そ
こで、燃焼室を構成する場合に、副燃焼室の材料につい
て、熱に強く、安定した強度を有する鋳鋼等の複合化、
セラミックスとの複合化を検討する必要がある。また、
ディーゼルエンジンの燃焼室を作製する場合に、アルミ
ニウム合金に鋳鉄を鋳込む作製方法では、ピストン及び
シリンダヘッドが加熱された時、アルミニウム合金と鋳
鉄との線膨脹率の差により境界面に隙間ができること、
また、アルミナ被膜、セラミック繊維を設けた燃焼室で
は表面部直後のアルミナ材の熱的強度が弱いこと等によ
り、燃焼室に十分な強度を持たせることができない。従
って、ディーゼルエンジンでの燃焼室の作製では、これ
らの不具合を解決する必要がある。
【0009】また、前掲実開昭60−100528号公
報に開示された直接噴射式ディーゼルエンジン用ピスト
ンは、閉塞部材に形成した連絡孔は一か所であり、連絡
孔がシリンダ全体に向かって拡がっているのではない。
また、閉塞部材をピストン本体に埋め込む場合に、単に
ニレジスト、鋳鉄又はセラミックスで作っても線膨張係
数の差が大きく接合状態に問題が発生する。また、前掲
実開昭61−166153号公報に開示された内燃機関
のピストンは、焼結金属表面にセラミックスのスラリー
を浸透させて焼結することは、焼結金属の融点が150
0℃〜1600℃、結晶が分解する温度が1000℃〜
1200℃、アルミナ、ジルコニアがセラミックスとし
て結晶化、焼結する温度が1400℃〜1600℃であ
るので、ピストン製品を作製することができない。更
に、前掲実開平55−170418号公報に開示された
内燃機関の燃焼室は、燃焼室を形成する複合構造体であ
るが、線膨張係数が段階的に変化したものでなく、境界
面に空隙が発生し、耐久性に問題がある。
【0010】この発明の目的は、上記の課題を解決する
ことであり、ピストンヘッドのほぼ中央に副燃焼室を設
け、連絡孔を形成した耐熱金属部材を多孔質合金の副室
構造体に配置し、ガスに触れる壁面を緻密質合金から成
る薄膜層で構成し、前記副燃焼室からAl合金から成る
ピストン本体までを線膨張係数が順次傾斜的に変化する
ように構成し、境界部の接合強度を強固にして高強度の
副燃焼室を持つピストンの構造を提供することである。
【0011】
【課題を解決するための手段】この発明は、上記目的を
達成するため、次のように構成されている。即ち、この
発明は、ピストンヘッドのほぼ中央に設けられた副燃焼
室を形成した多孔質合金から成る副室構造体、中央に位
置するノズル挿入孔と該ノズル挿入孔の回りの複数の連
絡孔とを形成した前記副室構造体に配置された耐熱金属
部材、ガスに触れる壁面に配置された緻密質合金から成
る薄膜層、Al合金から成るピストン本体、及び前記副
室構造体の外壁部に形成された前記多孔質合金と前記A
l合金とから成る複合層、から構成したことを特徴とす
る副燃焼室を持つピストンの構造に関する。
【0012】また、この副燃焼室を持つピストンの構造
において、前記ピストン本体は前記副室構造体、前記耐
熱金属部材及び前記薄膜層から成る複合体をピストン成
形型に配置してAl合金を鋳込むことで作製され、前記
複合層は前記副室構造体の外壁部にAl合金の鋳込み時
にAl合金が含浸して形成されるものである。また、前
記副室構造体は多孔質金属で構成し、ピストン上面には
鋳鉄を含浸させた後、前記副燃焼室を形成する中子を除
去し、前記副燃焼室、前記ノズル挿入孔及び前記連絡孔
の壁面に耐熱金属を付着させ、熱処理して作製せきる。
【0013】また、この副燃焼室を持つピストンの構造
において、前記ノズル挿入孔にはピストン上死点近傍で
前記副燃焼室に燃料噴射ノズルが突入して前記副燃焼室
に燃料が噴霧され、また前記連絡孔は前記副燃焼室から
シリンダ周辺に向かって傾斜している。
【0014】また、この副燃焼室を持つピストンの構造
において、前記薄膜層が形成されているガスに触れる前
記壁面は、前記副燃焼室、前記ノズル挿入孔及び前記連
絡孔の内壁面、並びにピストン頂面である。
【0015】また、この副燃焼室を持つピストンの構造
において、前記薄膜層、前記耐熱金属部材、前記副室構
造体、前記複合層及び前記ピストン本体は線膨張係数が
順次傾斜的に変化し、熱膨張傾斜機能を有する構造に構
成されている。
【0016】また、この副燃焼室を持つピストンの構造
において、前記耐熱金属部材は鋳鉄又は鋳鋼のいずれか
で作製されている。また、前記副室構造体を構成する前
記多孔質合金と前記薄膜層を構成する前記緻密質合金は
Fe−Ni−Cr−Cu合金から成り、また前記複合層
はFe−Ni−Cr−Cu合金と前記Al合金とから構
成されているものである。
【0017】また、この副燃焼室を持つピストンの構造
において、前記薄膜層を構成する前記緻密質合金は、F
e,Ni,Cr及びCu合金粉末とペースト材とを中子
に被覆し、これに副室構造体素材を配置して加熱するこ
とによって前記副室構造体の壁面を形成することもでき
る。
【0018】
【作用】この発明による副燃焼室を持つピストンの構造
は、上記のように構成され、次のように作用する。即
ち、この副燃焼室を持つピストンの構造は、ピストンヘ
ッドのほぼ中央に副燃焼室を形成した多孔質合金から成
る副室構造体を作製し、該副室構造体にノズル挿入孔と
複数の連絡孔とを形成した耐熱金属部材を配置し、ガス
に触れる前記副燃焼室の内壁面とピストン頂面に緻密質
合金から成る薄膜層を配置し、これをAl合金の鋳込み
によってピストン本体を形成したので、前記副室構造体
の外壁部にはAl合金の鋳込み時にAl合金が含浸して
前記多孔質合金と前記Al合金とから成る複合層が形成
される。しかも、この副燃焼室を持つピストンの構造で
は、前記薄膜層、前記耐熱金属部材、前記副室構造体、
前記複合層及び前記ピストン本体は線膨張係数が順次傾
斜的に変化しているので、熱膨張差による大きな熱応力
の影響が小さくなり、境界部の接合強度が極めて強固に
なり、十分な強度を確保できると共に、燃焼ガスに晒さ
れる面が前記緻密質合金で構成され、前記副燃焼室内の
燃焼ガスに対する耐熱性及び耐久性を向上させ、高強度
のピストンが提供できる。
【0019】この副燃焼室を持つピストンの構造につい
て、アルミニウムを基体として前記ピストン本体を作製
した場合に、アルミニウムの線膨張係数αは20×10
- 6/℃と大きいため、この線膨張係数に近い材料を使
用して前記副燃焼室を構成することが好ましい。そこ
で、前記副燃焼室を構成する材料として、耐熱性に富ん
だNi−Cr系耐熱合金を使用する。Ni−Cr系耐熱
合金の線膨張係数αは14×10- 6 /℃程度である。
また、前記薄膜層を構成する前記緻密質合金を作製する
ため、前記副室構造体を構成する多孔質合金の表面にF
e,Ni,Cr及びCu合金粉末を積層すると、該合金
粉末は多孔質合金の内側に徐々に入り込んでいき、前記
副室構造体の内壁部に合金粉末の適度な密度差が形成さ
れる。また、合金粉末を積層すべき多孔質合金の部分
を、合金粉末が接触できる面とし、その部分を空けて該
空所に合金粉末を封入すると、その部分に確実に合金粉
末が積層される。多孔質合金の表面に合金粉末を積層し
て加熱すると、多孔質合金と合金粉末とは同種の合金で
あるから、合金粉末は多孔質合金に溶着して緻密質合金
になる。
【0020】
【実施例】以下、図1を参照して、この発明による副燃
焼室を持つピストンの構造の実施例を説明する。図1は
この発明による副燃焼室を持つピストンの構造の一実施
例を示す断面図、及び図2はピストンヘッドの上面を示
す平面図である。
【0021】この実施例の副燃焼室を持つピストンの構
造は、ディーゼルエンジンに適用できるものである。こ
のディーゼルエンジンは、シリンダヘッドに燃料噴射ノ
ズル(図示せず)が取り付けられ、シリンダを往復動す
るピストンに副燃焼室2が形成されている。このピスト
ンは、アルミニウム合金等の金属で作製されたピストン
ヘッド3及びピストンヘッド3と一体構造のピストンス
カート4から成るピストン本体1、及びピストン本体1
のピストンヘッド3のほぼ中央に配置された副燃焼室2
を形成した合金から成る多孔質体で作製された副室構造
体9を有している。ピストン本体1には、ピストンリン
グ(図示せず)を装着するピストンリング溝14が形成
され、ピストンピン13が装着されている。燃料噴射ノ
ズルは、シリンダヘッドのシリンダ中心軸上に配置さ
れ、シリンダヘッド下面(図示せず)から所定量だけ突
出している。
【0022】この副燃焼室を持つピストンの構造は、主
として、ピストンヘッド3のほぼ中央に設けられた副燃
焼室2を形成した多孔質合金から成る副室構造体9、中
央に位置するノズル挿入孔5とノズル挿入孔5の回りの
複数の連絡孔6とを形成し且つ副室構造体9に配置され
た耐熱金属部材8、ガスに触れる壁面に配置された緻密
質合金から成る薄膜層7、Al合金から成るピストン本
体1、及び副室構造体9の外壁部に形成された多孔質合
金とAl合金とから成る複合層10から構成されてい
る。耐熱金属部材8は、副室構造体9のピストン頂部に
形成された凹部11に配置されて溶着されている。ま
た、薄膜層7、耐熱金属部材8、副室構造体9及び複合
層10から成る複合体は、ピストン本体1のピストンヘ
ッド3に形成されるキャビティ12内に配置されて溶着
されている。
【0023】この副燃焼室を持つピストンの構造におい
て、副室構造体9の中央には耐熱金属部材8が配置さ
れ、耐熱金属部材8には中央に位置するノズル挿入孔5
とノズル挿入孔5の回りで隔置して複数(図2では6
個)の連絡孔6とが形成されている。ガスが触れる副室
構造体9の内壁面、ノズル挿入孔5と連絡孔6とのガス
の触れる内壁面には、緻密質合金から成る薄膜層7が形
成されている。更に、ピストン頂面15には緻密質合金
から成る薄膜層(図示せず)が形成されている。この副
燃焼室を持つピストンの構造において、ピストンヘッド
3に配置された耐熱金属部材8のほぼシリンダ中央に形
成されたノズル挿入孔5には、上死点近傍でシリンダヘ
ッドに配置されている燃料噴射ノズルが突入して燃料噴
射ノズルの多噴孔から副燃焼室2内に燃料が噴霧される
ように構成されている。
【0024】また、耐熱金属部材8に形成された連絡孔
6は、シリンダ側の主燃焼室と副燃焼室2とを連通する
ものである。連絡孔6は、ノズル挿入孔5の回りで副燃
焼室2からシリンダ周辺に向かって傾斜して耐熱金属部
材8に形成されている。また、連絡孔6の形成方向は副
燃焼室中心から偏心して形成することもできる。即ち、
周方向に隔置して複数個形成されている連絡孔6は、副
燃焼室2から主燃焼室への火炎、未燃混合気等のガスが
シリンダの周辺方向に向かって主燃焼室の全域に向かっ
て噴射されるように構成されている。また、連絡孔6を
ノズル挿入孔5の回りに設けることによって、副燃焼室
2から主燃焼室へ噴き出される火炎、未燃混合気等のガ
スのシリンダ周辺までの到達距離が均等に短くなり、シ
リンダ周辺への到達時間が短縮される。
【0025】この副燃焼室を持つピストンの構造におい
て、薄膜層7、耐熱金属部材8、副室構造体9、複合層
10及びピストン本体1は、線膨張係数が順次傾斜的に
変化し、それらの配列は熱膨張傾斜機能を有する構造に
構成されている。また、耐熱金属部材8は、鋳鉄又は鋳
鋼のいずれかで作製されているものである。更に、副室
構造体9を構成する多孔質合金と薄膜層7を構成する緻
密質合金は、Fe−Ni−Cr−Cu合金から成り、ま
た、複合層10はFe−Ni−Cr−Cu合金とAl合
金とから構成されているものである。
【0026】また、この副燃焼室を持つピストンの構造
は、次のようにして作製できる。まず、副燃焼室2の形
状を有する中子を鋳物砂等で作製する。中子の外面にF
e,Ni,Cr及びCu合金粉末にペースト材を混合し
た混合物を被覆し、Fe,Ni,Cr及びCu合金粉末
から成るコーティング層を形成する。次いで、副室構造
体9の外形の形状を有する石膏型等の成形型内にコーテ
ィング層を被覆した中子を配置し、成形型と中子とで形
成される空所内にFe,Ni,Cr及びCu合金から成
る曲状小片即ち副室構造体素材を充填する。次いで、こ
れを加熱して曲状小片を空隙が残存ずる程度に互いに溶
着させて多孔質合金に変化させて副室構造体9が形成さ
れると共に、副室構造体9の内壁面に緻密質合金から成
る薄膜層7が溶着される。
【0027】そこで、副室構造体9と薄膜層7から成る
部材に対して、副室構造体9の凹部11を鋳鉄又は鋳鋼
で埋めてピストン頂部に連絡孔6とノズル挿入孔5を形
成するため、連絡孔6とノズル挿入孔5とを形成するた
めの中子の表面にFe,Ni,Cr及びCu合金粉末か
ら成るコーティング層を形成し、該中子を連絡孔6とノ
ズル挿入孔5を形成する位置に配置すると共に、鋳鉄又
は鋳鋼から成る鋳物を流し込み、副室構造体9の凹部1
1に耐熱金属部材8を配置して溶着させ、それによって
薄膜層7、耐熱金属部材8及び副室構造体9から成る複
合体を作製する。そこで、この複合体をピストン成形型
に配置してAl合金を鋳込むことによってピストン本体
1を作製すると共に、副室構造体9の外壁部にAl合金
の鋳込み時にAl合金が含浸して複合層10が形成され
ると共に、副室構造体9の内壁部には空隙が残存する構
造に構成される。
【0028】この副燃焼室を持つピストンの構造は、上
記のように構成されているので、次のような作用をする
ことができる。即ち、この副燃焼室を持つピストンの構
造では、吸気行程において吸気ポートを通じてシリンダ
内に導入された吸入空気は、圧縮行程で圧縮されると共
に、連絡孔6及びノズル挿入孔5を通じて副燃焼室2に
導入される。圧縮上死点前近傍で燃料噴射ノズルがノズ
ル挿入孔5をほとんど閉鎖すると、連絡孔6を通じて副
燃焼室2に高圧縮された圧縮空気が更に導入される。こ
の状態で、燃料噴射ノズルの多噴孔から燃料が副燃焼室
2に噴射され、副燃焼室2で燃料と空気とが混合して燃
料リッチな状態で着火燃焼し、副燃焼室2での燃焼状態
を燃料リッチで燃焼させ、NOX の発生を抑制できる。
次いで、膨張行程へ移行して膨張行程初期では、燃料噴
射ノズルがノズル挿入孔5をほとんど閉鎖しているの
で、副燃焼室2の火炎、未燃混合気等のガスは副燃焼室
2から連絡孔6を通じて主燃焼室側へ噴出する。
【0029】この時、主燃焼室と副燃焼室2とを連通す
る連絡孔6は、副燃焼室2の周方向に複数個形成されて
いるので、通路面積が連絡孔6の合計で全体として大き
く形成でき、しぼり損失を低減できる。更に、副燃焼室
2をピストン中央即ちシリンダ中央に形成し、副燃焼室
2の外周から連絡孔6を通じて主燃焼室へ噴出する火
炎、未燃混合気等のガスは、連絡孔6を通って火炎ジェ
ットとなって主燃焼室に存在する新気を巻き込み、空気
利用率を向上し、混合燃焼が促進され、次いで、ピスト
ンが下降して燃料噴射ノズルがノズル挿入孔5から抜け
出て、ノズル挿入孔5が開放し、副燃焼室2からノズル
挿入孔5を通じて主燃焼室へ火炎、未燃混合気等のガス
が噴出し、主燃焼室の中央に存在する空気との混合を促
進して燃焼スピードを速くして燃焼期間を短縮でき、N
X、HC、スモークの発生を抑制した燃焼を行わせる
ことができる。
【0030】
【発明の効果】この発明による副燃焼室を持つピストン
の構造は、上記のように構成されており、次のような効
果を有する。この副燃焼室を持つピストンの構造は、副
燃焼室を形成した多孔質合金から成る副室構造体、前記
副室構造体に配置されたノズル挿入孔と連絡孔とを形成
した耐熱金属部材、ガスに触れる壁面に配置された緻密
質合金から成る薄膜層、Al合金から成るピストン本体
及び前記副室構造体の外壁部に形成された前記多孔質合
金と前記Al合金とから成る複合層から構成されている
ので、前記薄膜層、前記耐熱金属部材、前記副室構造
体、前記複合層及び前記Al金属のピストン本体との間
にそれらの線膨張係数が傾斜的に配列されることにな
り、熱膨張差による熱応力の影響が小さくなり、境界部
の隙間、剥離等が発生することがなく、高強度の前記副
燃焼室を構成でき、ピストンの耐久性を向上させること
ができる。
【0031】また、前記ピストン本体をAl合金で作製
したとしても、燃焼ガスに晒される即ち燃焼ガスが接触
する前記副燃焼室の内壁面、ピストン頂面、前記連絡孔
及び前記ノズル挿入孔の壁面には緻密質合金の前記薄膜
層が配置され、耐熱性を大幅に向上させることができ
る。更に、高温領域となる前記連絡孔及び前記ノズル挿
入孔を形成するピストン頂部は、鋳鉄、鋳鋼等の耐熱金
属部材で作製されているので、前記副燃焼室の強度をア
ップでき耐熱性を向上させることができる。
【0032】また、前記連絡孔はシリンダ側に形成した
主燃焼室に対して傾斜して開口することになり、前記副
燃焼室から前記連絡孔を通じて前記主燃焼室へ噴出する
火炎、未燃混合気等のガスは前記主燃焼室に向けてスム
ースに高速で噴出し、前記連絡孔にガイドされて火炎ジ
ェットとなって前記主燃焼室に残存している新気との混
合を促進して燃焼スピードをアップして燃焼期間が短縮
され、燃焼を短期に完結することができ、熱効率を向上
させてNOX 、HC、スモークの発生を抑制できる。ま
た、前記副燃焼室をシリンダの中心軸上に配置し、しか
も前記主燃焼室と前記副燃焼室とを連通する前記連絡孔
を前記副燃焼室の周方向に複数個形成したので、前記副
燃焼室から前記主燃焼室のシリンダ周辺への火炎、未燃
混合気等のガスの到達が均等になり且つ短期間に進展す
ると共に、前記主燃焼室に存在する新気に対してシリン
ダ壁面までの到達距離が短くなり、前記主燃焼室での空
気利用率を向上して混合が促進される。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明による副燃焼室を持つピストンの構造
の一実施例を示す断面図である。
【図2】図1の副燃焼室を持つピストンの構造における
ピストンヘッドの上面の一実施例を示す平面図である。
【符号の説明】
1 ピストン本体 2 副燃焼室 3 ピストンヘッド 4 ピストンスカート 5 ノズル挿入孔 6 連絡孔 7 薄膜層 8 耐熱金属部材 9 副室構造体 10 複合層 11 凹部 12 キャビティ 15 ピストン頂面
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 F02F 3/00 301 B 302 Z 3/26 A

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ピストンヘッドのほぼ中央に設けられた
    副燃焼室を形成した多孔質合金から成る副室構造体、中
    央に位置するノズル挿入孔と該ノズル挿入孔の回りの複
    数の連絡孔とを形成した前記副室構造体に配置された耐
    熱金属部材、ガスに触れる壁面に配置された緻密質合金
    から成る薄膜層、Al合金から成るピストン本体、及び
    前記副室構造体の外壁部に形成された前記多孔質合金と
    前記Al合金とから成る複合層、から構成したことを特
    徴とする副燃焼室を持つピストンの構造。
  2. 【請求項2】 前記ピストン本体は前記副室構造体、前
    記耐熱金属部材及び前記薄膜層から成る複合体をピスト
    ン成形型に配置してAl合金を鋳込むことで作製され、
    前記複合層は前記副室構造体の外壁部にAl合金の鋳込
    み時にAl合金が含浸して形成されることを特徴とする
    請求項1に記載の副燃焼室を持つピストンの構造。
  3. 【請求項3】 前記ノズル挿入孔にはピストン上死点近
    傍で前記副燃焼室に燃料噴射ノズルが突入して前記副燃
    焼室に燃料が噴霧され、また前記連絡孔は前記副燃焼室
    からシリンダ周辺に向かって傾斜していることを特徴と
    する請求項1に記載の副燃焼室を持つピストンの構造。
  4. 【請求項4】 前記薄膜層が形成されているガスに触れ
    る前記壁面は、前記副燃焼室、前記ノズル挿入孔及び前
    記連絡孔の内壁面、並びにピストン頂面であることを特
    徴とする請求項1に記載の副燃焼室を持つピストンの構
    造。
  5. 【請求項5】 前記薄膜層、前記耐熱金属部材、前記副
    室構造体、前記複合層及び前記ピストン本体は線膨張係
    数が順次傾斜的に変化し、熱膨張傾斜機能を有する構造
    に構成されていることを特徴とする請求項1に記載の副
    燃焼室を持つピストンの構造。
  6. 【請求項6】 前記耐熱金属部材は鋳鉄又は鋳鋼のいず
    れかで作製されていることを特徴とする請求項1に記載
    の副燃焼室を持つピストンの構造。
  7. 【請求項7】 前記副室構造体を構成する前記多孔質合
    金と前記薄膜層を構成する前記緻密質合金はFe−Ni
    −Cr−Cu合金から成り、また前記複合層はFe−N
    i−Cr−Cu合金と前記Al合金とから構成されてい
    ることを特徴とする請求項1に記載の副燃焼室を持つピ
    ストンの構造。
  8. 【請求項8】 前記薄膜層を構成する前記緻密質合金
    は、Fe,Ni,Cr及びCu合金粉末とペースト材と
    を中子に被覆し、これに副室構造体素材を配置して加熱
    することによって前記副室構造体の壁面に形成されるこ
    とを特徴とする請求項1に記載の副燃焼室を持つピスト
    ンの構造。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012072747A (ja) * 2010-09-30 2012-04-12 Mazda Motor Corp 断熱構造体
JP2018096342A (ja) * 2016-12-16 2018-06-21 株式会社豊田中央研究所 内燃機関

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