JPS59162346A - 圧力リング - Google Patents
圧力リングInfo
- Publication number
- JPS59162346A JPS59162346A JP3046683A JP3046683A JPS59162346A JP S59162346 A JPS59162346 A JP S59162346A JP 3046683 A JP3046683 A JP 3046683A JP 3046683 A JP3046683 A JP 3046683A JP S59162346 A JPS59162346 A JP S59162346A
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- Japan
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- ring
- pressure ring
- resistance
- stainless steel
- rings
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-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
- F16J9/00—Piston-rings, e.g. non-metallic piston-rings, seats therefor; Ring sealings of similar construction
- F16J9/26—Piston-rings, e.g. non-metallic piston-rings, seats therefor; Ring sealings of similar construction characterised by the use of particular materials
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明はピストンリングに関するものであり、特に内燃
機関に適用するのに最適な圧力リングに関するものであ
る。
機関に適用するのに最適な圧力リングに関するものであ
る。
近年、内燃機関は益々その高性能化が要求され、高出力
、高速化の一途をたどり、加えて排ガス対策をも備えな
ければならず、内燃機関の馬力低下の燃費増という問題
に対する対策の必要性が増力してきている。これらの問
題に関して内燃機関Ω燃焼室の気密を保持する圧力リン
グは、内燃機関の性能に大きな影響を与えるものであり
、とりわけその対策が必要となってきている。
、高速化の一途をたどり、加えて排ガス対策をも備えな
ければならず、内燃機関の馬力低下の燃費増という問題
に対する対策の必要性が増力してきている。これらの問
題に関して内燃機関Ω燃焼室の気密を保持する圧力リン
グは、内燃機関の性能に大きな影響を与えるものであり
、とりわけその対策が必要となってきている。
従来このような内燃機関の圧力リングには鋳鉄製リング
あるいは炭素鋼やシリクローム鋼、オイルテンパー線が
用いられていたが、鋳鉄リングは軸方向に薄いものが製
造し難（、ま・たシリクローム鋼リングは高温での強度
が小さいため比較的断＠積の大きい重量のあるものＫな
り、慣性が太き・くなり、フラッタリング現象を起こし
易くなる問題点がある。また鋳鉄製リングおよびシリク
ロ１ム鋼リングで（ま耐熱ヘタリ性や上下面耐摩耗性が
不足シ、排カス対策に有利なようにピストンリングに近
い位置にリングを取付けることが出来ず、かつリングの
間隔を小さく出来ないため、ピストンの重量が重くなり
高出方、高速化が図がれな一］という問題があった。そ
こで最近高温強度に優れたＣＤ、６〜０．７％の高ｅ−
１３Ｃγ４ルチンサイト系ろテンレス鋼を圧力リングに
使用して好結果が得られている。
あるいは炭素鋼やシリクローム鋼、オイルテンパー線が
用いられていたが、鋳鉄リングは軸方向に薄いものが製
造し難（、ま・たシリクローム鋼リングは高温での強度
が小さいため比較的断＠積の大きい重量のあるものＫな
り、慣性が太き・くなり、フラッタリング現象を起こし
易くなる問題点がある。また鋳鉄製リングおよびシリク
ロ１ム鋼リングで（ま耐熱ヘタリ性や上下面耐摩耗性が
不足シ、排カス対策に有利なようにピストンリングに近
い位置にリングを取付けることが出来ず、かつリングの
間隔を小さく出来ないため、ピストンの重量が重くなり
高出方、高速化が図がれな一］という問題があった。そ
こで最近高温強度に優れたＣＤ、６〜０．７％の高ｅ−
１３Ｃγ４ルチンサイト系ろテンレス鋼を圧力リングに
使用して好結果が得られている。
本発明はこれらの問題点に鑑みて、なされたも１のであ
り、これらの高Ｃ−１３Ｃγマルテンサイト系ステンレ
ス鋼製のリングよりさらに高強度で耐熱へタリ性、上下
面耐摩耗性がすぐれており、フラ・ツタリング現象を生
じさせることなく、良好な気密性を維持しながら内燃機
関の高出力、高速化部達成できる圧力リングを提供する
ことを目的とする。
り、これらの高Ｃ−１３Ｃγマルテンサイト系ステンレ
ス鋼製のリングよりさらに高強度で耐熱へタリ性、上下
面耐摩耗性がすぐれており、フラ・ツタリング現象を生
じさせることなく、良好な気密性を維持しながら内燃機
関の高出力、高速化部達成できる圧力リングを提供する
ことを目的とする。
即ち、本発明は合金組成として重量係でＣＤ、９５・〜
１．２０’ 、 Ｓｉ０．２０〜１．００ 、１Ｖｌ
ｔｔ、０．２０〜１．００’ 、 −Ｃｒ１６〜１８係
、 ＭＯｏ、５０〜０．７５係残部Ｆ６および不純、物
からなるマルテンサイト系ステンレス鋼を用℃）熱処理
状態で使用され、Ｃτ炭化物を面積類で８さ２０係析出
分布し、ピストンリングの少くともシ１）。
１．２０’ 、 Ｓｉ０．２０〜１．００ 、１Ｖｌ
ｔｔ、０．２０〜１．００’ 、 −Ｃｒ１６〜１８係
、 ＭＯｏ、５０〜０．７５係残部Ｆ６および不純、物
からなるマルテンサイト系ステンレス鋼を用℃）熱処理
状態で使用され、Ｃτ炭化物を面積類で８さ２０係析出
分布し、ピストンリングの少くともシ１）。
ンダー壁と摺動する摺動面にはＣγメッキある〜・（家
屋化等の表面処理を有する高温での強度カー高く、。
屋化等の表面処理を有する高温での強度カー高く、。
耐熱へタリ性、上下面耐摩耗性が良好な圧力１リングで
ある。
ある。
以下本発明に係る圧力リングにつ℃・て述べる。
ピストンリングを組込んだ内燃機関の一音す断面図を第
１図に、圧力リングの斜視図を第２図に示１す。
１図に、圧力リングの斜視図を第２図に示１す。
１はシリンダー、２はピストン、３，４は圧カリ。
ング、５はオイルリング、６は合口すきま、７ぽ外周面
である。圧力リングとしては気密性、耐摩耗性、耐焼付
性、耐折損性がすぐれている必要があるが内燃機関の高
出力、高速化のためにはより。
である。圧力リングとしては気密性、耐摩耗性、耐焼付
性、耐折損性がすぐれている必要があるが内燃機関の高
出力、高速化のためにはより。
一層の対策が必要である。
本発明ではフラッフリング現象を生じさせることなく、
内燃機関の回転数を増加させるために圧力リングとして
従来の鋳鉄製リングおよびシリク０ロームＭ Ｉ）ング
よりも材質の高強度化とリング幅の縮少化をはかること
、排ガス、高出力対策のために圧力リングをピストンの
頂部に近い位置に設は得るために圧力リングとしては前
述したと同様 ９に従来の鋳鉄製リングおよびシリクロ
ーム鋼リン５グよりも材質の高強度化とリング幅の縮少
化をはかり、高出力、関連化させても良好な内燃機関の
性能を維持できるようにするため、圧力リングと。
内燃機関の回転数を増加させるために圧力リングとして
従来の鋳鉄製リングおよびシリク０ロームＭ Ｉ）ング
よりも材質の高強度化とリング幅の縮少化をはかること
、排ガス、高出力対策のために圧力リングをピストンの
頂部に近い位置に設は得るために圧力リングとしては前
述したと同様 ９に従来の鋳鉄製リングおよびシリクロ
ーム鋼リン５グよりも材質の高強度化とリング幅の縮少
化をはかり、高出力、関連化させても良好な内燃機関の
性能を維持できるようにするため、圧力リングと。
して特に耐熱へタリ性および上下面の耐摩耗性に留意し
てなされたものである。圧力リングの部分断面図を第６
図に示すが、本発明の圧力リング３・又は４は後述する
成分を有する合金組成のステン・レス鋼であり、圧力リ
ングの少（ともシリンダー壁と摺動する圧力リングの摺
動面である外周面７・にＣγメッキ、窒化等の表面処理
層８を有するものである。
てなされたものである。圧力リングの部分断面図を第６
図に示すが、本発明の圧力リング３・又は４は後述する
成分を有する合金組成のステン・レス鋼であり、圧力リ
ングの少（ともシリンダー壁と摺動する圧力リングの摺
動面である外周面７・にＣγメッキ、窒化等の表面処理
層８を有するものである。
以下本発明の圧力リングの組成限定理由を述べる。Ｃは
高強度と耐摩耗性を付与するものであるが、その目的の
ためには少（とも０．９５’以上が必要である。しかし
Ｃ含′有量が多いと曲げ加工性力ｉ悪くなり、す／グ成
形が困難となるので１．２０１を上限とした。
高強度と耐摩耗性を付与するものであるが、その目的の
ためには少（とも０．９５’以上が必要である。しかし
Ｃ含′有量が多いと曲げ加工性力ｉ悪くなり、す／グ成
形が困難となるので１．２０１を上限とした。
Ｓｉは耐熱へタリ性、上下面耐摩耗性を増大させる効果
があり少（とも０．２％以上は必要である。しかし過剰
になるとメッキ性及び加工性を害するので１．０を上限
とする。
があり少（とも０．２％以上は必要である。しかし過剰
になるとメッキ性及び加工性を害するので１．０を上限
とする。
ＭｒＬは脱酸剤として含有させると同時に硫化物の形態
をかえる働きがあるので圧力リングとして適性な硫化物
形態とするため０．２％以上が必要である。
をかえる働きがあるので圧力リングとして適性な硫化物
形態とするため０．２％以上が必要である。
しかしＳｉ同様過剰になるとメッキ性を害するので゛上
限を１．０％とする。
限を１．０％とする。
Ｃ？”はＣと結合して炭化物を形成し耐熱へタリ性耐食
性を高めると同時に耐焼付性を高め、さらに上下面耐摩
耗性をも高めるのに有効であるが、多過ぎると熱処理カ
タサが低下し、又成形性を劣化させるので、Ｃ含有量と
の関係で１６〜１８１に限定する。
性を高めると同時に耐焼付性を高め、さらに上下面耐摩
耗性をも高めるのに有効であるが、多過ぎると熱処理カ
タサが低下し、又成形性を劣化させるので、Ｃ含有量と
の関係で１６〜１８１に限定する。
ＭＯは鋼の焼入性を向上させ、Ｃｒと同様Ｃと結合して
炭化物を形成し、耐摩耗性と材質の高強度化に非常に有
効で、耐熱へタリ性、耐食性も高める働きをするが高価
な元素ゆえ、圧力リングとしての要求特性より勘案し０
．６０〜０．７５”に限定する。
炭化物を形成し、耐摩耗性と材質の高強度化に非常に有
効で、耐熱へタリ性、耐食性も高める働きをするが高価
な元素ゆえ、圧力リングとしての要求特性より勘案し０
．６０〜０．７５”に限定する。
尚本発明では前述した所定量のＣ，Ｃｒ、Ｍｏを含有さ
せ、１０００〜１１００に加熱後急冷焼入し、５８０へ
６８０″Ｃで焼戻しして炭化物を面積類で８〜２０係析
出させた組織とすると同時に耐摩耗性および耐焼付性の
必要とされる圧力リングの部分、即ちシリンダー壁と摺
動する圧力リングの摺動面には少くとも硬質で、かり耐
焼付性の良好な表面処理層８を設けるものである。表面
処理としては硬質Ｃｒメツキ、ポーラスＣｒメッキ、複
合メッキ、ＣｒＭ射、Ｍ６溶射の信置化等各種表面処理
を適宜適用することができる。特に表面処理層を硬質Ｃ
ｒメッキ層とじた場合、シリンダー壁と摺動する圧力リ
ングの搏動面は、カタサが）ｌＶａ ５０以上と高（、
かつ摩擦針数が小さく耐摩耗性、耐焼付性、耐食性にす
ぐれているので圧力リングの摺動面としては良好な気密
性を発揮し、かつ前述した如く圧力リング自体がもつす
ぐれた耐熱へクリ性、高温引張強さ、上下面耐摩耗性に
よってもたらされる圧カリフグ１０体の自己張力による
良好な気密性とが相俟って作用するため９本発明の圧力
リングは圧力リングどしてすぐれた機能を発揮するもの
である。
せ、１０００〜１１００に加熱後急冷焼入し、５８０へ
６８０″Ｃで焼戻しして炭化物を面積類で８〜２０係析
出させた組織とすると同時に耐摩耗性および耐焼付性の
必要とされる圧力リングの部分、即ちシリンダー壁と摺
動する圧力リングの摺動面には少くとも硬質で、かり耐
焼付性の良好な表面処理層８を設けるものである。表面
処理としては硬質Ｃｒメツキ、ポーラスＣｒメッキ、複
合メッキ、ＣｒＭ射、Ｍ６溶射の信置化等各種表面処理
を適宜適用することができる。特に表面処理層を硬質Ｃ
ｒメッキ層とじた場合、シリンダー壁と摺動する圧力リ
ングの搏動面は、カタサが）ｌＶａ ５０以上と高（、
かつ摩擦針数が小さく耐摩耗性、耐焼付性、耐食性にす
ぐれているので圧力リングの摺動面としては良好な気密
性を発揮し、かつ前述した如く圧力リング自体がもつす
ぐれた耐熱へクリ性、高温引張強さ、上下面耐摩耗性に
よってもたらされる圧カリフグ１０体の自己張力による
良好な気密性とが相俟って作用するため９本発明の圧力
リングは圧力リングどしてすぐれた機能を発揮するもの
である。
また圧力リング外周面の内、少くともシリンダー壁と摺
動する圧力リングの摺動面は２表面処理・層を有してい
ることが必要であるが外周面と同時に圧力リングの上下
面に表面処理層を設けてもよ・いことは勿論である。
動する圧力リングの摺動面は２表面処理・層を有してい
ることが必要であるが外周面と同時に圧力リングの上下
面に表面処理層を設けてもよ・いことは勿論である。
つぎに本発明の効果を実施例により説明する。・第１表
に本発明リングと従来性リングの化学組成）を示す。
に本発明リングと従来性リングの化学組成）を示す。
第２表に本発明および従来製リングの熱処理後の特性比
較結果を示す。
較結果を示す。
第２表
耐熱ヘタリ性は５φＸ１５０”丸棒を常温で曲率半径２
５ に曲げるに必要な荷重と２５Ｒ曲げた状態で、１
０ Ｘｌ 加熱後、自然に戻し再び同曲率半径に曲け
るに要する荷重の減少率を示すものであり、減少率の少
ない方が耐熱へクリ性は良好であることを示す。
５ に曲げるに必要な荷重と２５Ｒ曲げた状態で、１
０ Ｘｌ 加熱後、自然に戻し再び同曲率半径に曲け
るに要する荷重の減少率を示すものであり、減少率の少
ない方が耐熱へクリ性は良好であることを示す。
耐摩耗性は、大越式迅速摩耗試験機（相手材二ＳＣ１！
１２１の焼なまし材、摩擦距離＝４００″′、最終荷重
： ６．８ｋｇ、摩擦速度： １．ｓｔ＋−／、、、
）での比摩耗量を示す。
１２１の焼なまし材、摩擦距離＝４００″′、最終荷重
： ６．８ｋｇ、摩擦速度： １．ｓｔ＋−／、、、
）での比摩耗量を示す。
第２表より本発明リングは従来製リングよりも耐熱へク
リ性、高温引張強度、上下面耐摩耗性のいづれも優れて
おり、本発明のリングを用いるとリング重量、ピストン
重量を軽減でき、慣性によるエネルギー損失を少くでき
ると共に気密性と耐久性にすぐれたものとなるので内燃
機関の高出力と高速化が可能となる。
リ性、高温引張強度、上下面耐摩耗性のいづれも優れて
おり、本発明のリングを用いるとリング重量、ピストン
重量を軽減でき、慣性によるエネルギー損失を少くでき
ると共に気密性と耐久性にすぐれたものとなるので内燃
機関の高出力と高速化が可能となる。
つぎに本発明リングと従来製リングとを褐１圧縮リング
として実機に組込み、リング上下面摩耗）量の比較試験
を行なった。本発明リングとして＆’１前記特性比較試
験に用いた記号（Ａ）で示す化学組成をなすリングを用
い、一方従来製リングとしてはシリクローム鋼及び記号
（Ｌ））で示した高Ｃ−１３Ｃｒステンレス鋼製リング
を用いた。なお、各リン・グの外周面には硬質クロムメ
ッキを施した。
として実機に組込み、リング上下面摩耗）量の比較試験
を行なった。本発明リングとして＆’１前記特性比較試
験に用いた記号（Ａ）で示す化学組成をなすリングを用
い、一方従来製リングとしてはシリクローム鋼及び記号
（Ｌ））で示した高Ｃ−１３Ｃｒステンレス鋼製リング
を用いた。なお、各リン・グの外周面には硬質クロムメ
ッキを施した。
（供試機関）
内径Ｘ 行８ ： ８５φ×７８１ｎｒ′Ｌ総排気量
： １７００ｃ′ 最高出力 −９８／ｓ ７ｏ ｏ ｒ 、ｐ 、ｍ（試
験条件） 燃 料 ：加鉛ガソリン６．１〜３ 、２ ’９ｐｔ
：回転ａ ： Ｆｗｌｌ／６０ｏｏｒ！Ｐ＋”運転時
間 ：２００時間 その結果従来のシリクローム鋼製リングの千有摩耗量は
３３μツ記号（Ｄ）で示した高ｃ−１ｓｃγステンレス
鋼は平均５μであったのに比し本発明リングの平均摩耗
量は２μであり極めて優れた耐摩耗性を発揮することが
確認された。
： １７００ｃ′ 最高出力 −９８／ｓ ７ｏ ｏ ｒ 、ｐ 、ｍ（試
験条件） 燃 料 ：加鉛ガソリン６．１〜３ 、２ ’９ｐｔ
：回転ａ ： Ｆｗｌｌ／６０ｏｏｒ！Ｐ＋”運転時
間 ：２００時間 その結果従来のシリクローム鋼製リングの千有摩耗量は
３３μツ記号（Ｄ）で示した高ｃ−１ｓｃγステンレス
鋼は平均５μであったのに比し本発明リングの平均摩耗
量は２μであり極めて優れた耐摩耗性を発揮することが
確認された。
以上に述べた如く本発明の圧力リングは、％に耐熱へク
リ性および上下面耐摩耗性にすぐれ、圧力リングとして
の気密性、耐焼付性、耐折損性、・等にすぐれると同時
に、圧力リングＭ量、ピストン重量を軽減でき、慣性に
よるエネルギー損失を少（できると共に、シリンダー壁
との接触面積を１少くし、摩擦損失を少くでき、内燃機
関の高出力と同時に排ガス対策効果も可能とするもので
ある。
リ性および上下面耐摩耗性にすぐれ、圧力リングとして
の気密性、耐焼付性、耐折損性、・等にすぐれると同時
に、圧力リングＭ量、ピストン重量を軽減でき、慣性に
よるエネルギー損失を少（できると共に、シリンダー壁
との接触面積を１少くし、摩擦損失を少くでき、内燃機
関の高出力と同時に排ガス対策効果も可能とするもので
ある。
第１図はピストンリングを組込んだ内燃機関の１部断面
図、第２図は圧力リングの斜視図、第を図は本発明圧力
リングの部分面面図である。 １ニジリンダ−１２：ピストン、 ６．４：圧力リング、 ５ニオイルリング、６：合口
すきま、 ７：外周面、７ ８：表面処理層。 手続補正書（自発〕 １、！、Ｊｔ＋ ５ν・”１１１３ＴＩ特許庁長官殿 事件の表示 昭和５８年持許願第Ｌ ３０４６５ 号発明の名称
圧力リング 補正をする者 名 材 （５０８１日立金属株式会社 代表者河野 典夫 日立金Ｉ：椋式会社内 色気 （８００１）弁理士高石橘馬 補正の対象 明細書の発明の詳細な説明の欄
図、第２図は圧力リングの斜視図、第を図は本発明圧力
リングの部分面面図である。 １ニジリンダ−１２：ピストン、 ６．４：圧力リング、 ５ニオイルリング、６：合口
すきま、 ７：外周面、７ ８：表面処理層。 手続補正書（自発〕 １、！、Ｊｔ＋ ５ν・”１１１３ＴＩ特許庁長官殿 事件の表示 昭和５８年持許願第Ｌ ３０４６５ 号発明の名称
圧力リング 補正をする者 名 材 （５０８１日立金属株式会社 代表者河野 典夫 日立金Ｉ：椋式会社内 色気 （８００１）弁理士高石橘馬 補正の対象 明細書の発明の詳細な説明の欄
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １１でＣＤ、９５〜１．２０噛、 Ｓｉｏ、２ｏ〜１．
００壬。 係 ＭｒＬｏ、２０〜ｉ、Ｏｏ 、Ｃｒ１６〜１８’ 、
ＭＯｏ、３ｏ 〜ｏ、７５’を含有し残部Ｆｅおよび
不純物からなる。マルテヌサイト系ステンレス鋼であり
、ピストンリングの少くともシリンダ＝−壁と摺動する
摺動面に表面処理層を有する耐熱へシリ性と上下面の耐
摩耗性に優れた圧力リング。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3046683A JPS59162346A (ja) | 1983-02-25 | 1983-02-25 | 圧力リング |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3046683A JPS59162346A (ja) | 1983-02-25 | 1983-02-25 | 圧力リング |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59162346A true JPS59162346A (ja) | 1984-09-13 |
| JPH0448985B2 JPH0448985B2 (ja) | 1992-08-10 |
Family
ID=12304654
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3046683A Granted JPS59162346A (ja) | 1983-02-25 | 1983-02-25 | 圧力リング |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59162346A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4985092A (en) * | 1987-06-11 | 1991-01-15 | Aichi Steel Works, Limited | Steel having good wear resistance |
| JPH0448461U (ja) * | 1990-08-29 | 1992-04-24 | ||
| WO2002006546A1 (fr) * | 2000-07-17 | 2002-01-24 | Kabushiki Kaisha Riken | Segment de piston presentant une resistance elevee a l'erosion, a la fissuration et a la fatigue, procede permettant de produire ce segment et combinaison segment de piston et bloc-cylindres |
| CN114508443A (zh) * | 2020-11-17 | 2022-05-17 | 日本发动机股份有限公司 | 活塞及船舶用内燃机 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5569744A (en) * | 1978-11-22 | 1980-05-26 | Nippon Piston Ring Co Ltd | Combination of piston rings |
| JPS578302A (en) * | 1980-06-19 | 1982-01-16 | Hitachi Ltd | Internal stage structure of multistage axial-flow machine |
-
1983
- 1983-02-25 JP JP3046683A patent/JPS59162346A/ja active Granted
Patent Citations (2)
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| CN114508443A (zh) * | 2020-11-17 | 2022-05-17 | 日本发动机股份有限公司 | 活塞及船舶用内燃机 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0448985B2 (ja) | 1992-08-10 |
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