JPS60206958A - Piston for internal-combustion engine - Google Patents
Piston for internal-combustion engineInfo
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- JPS60206958A JPS60206958A JP6414984A JP6414984A JPS60206958A JP S60206958 A JPS60206958 A JP S60206958A JP 6414984 A JP6414984 A JP 6414984A JP 6414984 A JP6414984 A JP 6414984A JP S60206958 A JPS60206958 A JP S60206958A
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- 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
- F02F3/285—Other pistons with specially-shaped head the head being provided with an insert located in or on the combustion-gas-swept surface
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- Engineering & Computer Science (AREA)
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- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
ビス、Ｆの利用分野
本発明は内燃機関用ピストンに係り、とくにピストンの
ＩＵ−ｉ面に凹部からなる燃焼室を形成するととムに、
この燃焼室の開口縁部に強化材を複合するようにした内
燃機関用ピストンに関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of Application of Screws, F The present invention relates to a piston for an internal combustion engine, and in particular, when a combustion chamber consisting of a recess is formed on the IU-i surface of the piston,
The present invention relates to a piston for an internal combustion engine in which a reinforcing material is composited at the opening edge of the combustion chamber.
豆−来技術
７゛イーＶルー［ンジン、とくに直噴型ディーゼル１ン
ジンにおいＣは、第１図に示すようなピストン１が従来
より用いられている。この直噴型ディーゼルエンジン用
ピストン１の特徴は、そのニジ１面に四部からなる燃焼
室２を備えることである。この燃焼室２へむけて、燃料
噴射ノズルから燃料が噴射されるとともに、この燃焼室
２内において空気と混合されて燃焼ｄＩＡ発を起すよう
になっている。BACKGROUND OF THE INVENTION Conventionally, a piston 1 as shown in FIG. 1 has been used in engines, particularly direct injection diesel engines. A feature of this piston 1 for a direct injection type diesel engine is that a combustion chamber 2 consisting of four parts is provided on one side of the piston. Fuel is injected from a fuel injection nozzle toward this combustion chamber 2, and is mixed with air within this combustion chamber 2 to cause combustion dIA.
従ってこの燃焼室の開口縁部に高い熱負荷が加えられる
ことになり、これにともなっ−（亀裂が生じ易くなって
いる。このような燃焼室２の開口縁部の亀裂を防止する
ために、この位置に強化ｖＩ３を複合するようにしたピ
ストンが提案されている。Therefore, a high thermal load is applied to the opening edge of the combustion chamber 2, and as a result, cracks are more likely to occur.In order to prevent such cracks at the opening edge of the combustion chamber 2, A piston has been proposed in which reinforced vI3 is combined at this position.
強化材３としては、ＦＲＭ、ニレジスト等の耐熱金属、
セラミック等の月利が用いられている。As the reinforcing material 3, heat-resistant metals such as FRM and Niresist,
Monthly interest rates for ceramics, etc. are used.
このように強化材３を燃焼室２の間［］縁部に複合する
ことによって、ピストン１のこの燃焼室２の開口縁部の
熱亀裂を未然に防止することが可能となる。ところがこ
のように強化材３を複合すると、今度は複合材３の外周
側であって、ピストン１を構成する金属母料との間の境
界部分から亀裂が生じて剥離現象が発生する恐れがある
。この強化月３の剥離現象の発生は、とくに第２図に示
ず半径方向および高さ方向の温度勾配のグラフから明ら
かである。このピストン１を備えたエンジンが運転され
ると、燃焼室２側の温度が非常に高い温度になるために
、半径方向に温度勾配が生じ、しかも強化材３の外周側
とピストン１を（１４成する金属母材との間の境界部に
おりる温度がピストン１の頂面では剥離限界温度を超る
ことになる。By combining the reinforcing material 3 at the edges between the combustion chambers 2 in this way, it is possible to prevent thermal cracks at the opening edges of the combustion chambers 2 of the piston 1. However, when the reinforcing material 3 is composited in this way, there is a risk that cracks will occur on the outer circumferential side of the composite material 3 and at the boundary between it and the metal base material constituting the piston 1, resulting in a peeling phenomenon. . The occurrence of this peeling phenomenon of the reinforced moon 3 is particularly clear from the graph of the temperature gradient in the radial direction and the height direction, which is not shown in FIG. When an engine equipped with this piston 1 is operated, the temperature on the side of the combustion chamber 2 becomes extremely high, so a temperature gradient occurs in the radial direction, and moreover, the outer peripheral side of the reinforcing material 3 and the piston 1 (14 The temperature at the boundary between the piston 1 and the metal base material exceeds the peeling limit temperature at the top surface of the piston 1.
これをピストン１の高さ方向についてみれば、ピストン
１の頂面側において、明らかに剥離限界温度を超ること
になる。そして強化材３とピストン１を１か成する金属
母材との間の熱膨張係数の差によって、上記境界層から
亀裂による剥離が発生することになる。また一度剥離が
発生すると、ピストン１の高さ方向の温度勾配は、第２
図においで実線で示づ状態から鎖線で承り状態に変化し
、ざらに剥離が進行り−ることになる。１なわち燃焼室
２の間口縁部の熱亀裂を防止するために、燃焼室２の間
口縁部を強化材３によって複合強化覆ると、今度は逆に
強化材３の外周部であって金属Ｏ１材との間の境界部分
においＣ剥同を生ずるという不具合が発生することにな
る。Looking at this in the height direction of the piston 1, the peeling limit temperature is clearly exceeded on the top surface side of the piston 1. Due to the difference in coefficient of thermal expansion between the reinforcing material 3 and the metal base material forming one part of the piston 1, separation from the boundary layer due to cracks will occur. Moreover, once peeling occurs, the temperature gradient in the height direction of the piston 1
In the figure, the state changes from the state shown by the solid line to the accepted state shown by the chain line, and peeling progresses roughly. 1. In other words, in order to prevent thermal cracks at the front edge of the combustion chamber 2, the front edge of the combustion chamber 2 is covered with composite reinforcement with the reinforcing material 3. This will cause a problem of C stripping at the boundary between the O1 material and the O1 material.
このような問題点に鑑みて第３図に示りＪ、うに、強化
材３の外周側をビス１ヘン１の外周面まで延長し、燃焼
室２以外の部分においでは、ピストン１の頂面の全体が
強化材３で覆われるようにづることも可能である。しか
しこのように強化（Ａ３をピストン１の半径方向に延長
づるＪ、うにするど、コストの高い強化材３を多量に使
用゛りることになるために、これによってピストン１の
コストが上背するという不都合を生ずることになる。。In view of these problems, as shown in FIG. It is also possible to cover the entire area with the reinforcing material 3. However, if we strengthen it in this way (extending A3 in the radial direction of the piston 1), a large amount of the expensive reinforcement material 3 will be used, which will increase the cost of the piston 1. This will cause the inconvenience of doing so.
発明の目的
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであっ
て、強化材の使用量を増加させることなく、しかもこの
強化材とピストンを構成づる金属母材との間の境界部に
ｄＨ〕る剥離を防止するようにした内燃機関用ピストン
を４；？供Ｊることを目的とするものである。Purpose of the Invention The present invention has been made in view of these problems, and it is possible to reduce the amount of reinforcing material used at the boundary between the reinforcing material and the metal base material constituting the piston without increasing the amount of reinforcing material used. A piston for internal combustion engines designed to prevent peeling due to The purpose is to serve the public.
発明の構成
本発明は、ピストンの頂面に四部から成る燃焼室を形成
するととｂに、この燃焼室の間口縁部に強化材を複合す
るようにしたピストンにおいて、前記強化材の外周側の
形状を前記ピストンの頂面側において大きな直径を有す
るとともに、それと反対側においで小さな直径ど４ｆる
ような傾斜面としたことを特徴ど１−る内燃１幾関用ピ
ストンに関するしのであって、このような４ｆｉＴ成に
よって上記目的を達成するようにしたものである。Structure of the Invention The present invention provides a piston in which a combustion chamber consisting of four parts is formed on the top surface of the piston, and (b) a reinforcing material is composited at the front edge of the combustion chamber. 1. A piston for internal combustion, characterized in that the piston has a large diameter on the top side and an inclined surface with a small diameter on the opposite side, The above object is achieved by such a 4fiT structure.
実ｆｉｉｌ＋例 以上木発明を図示の一実施例につき説明する。Actual file + example The wooden invention will be described above with reference to an illustrated embodiment.
第１図は本実施例に係る直噴型ディーゼルＩ店開用のピ
ストン１０を小−ｔ −（＞のであって、このピストン
１０は例えばアルミニュウム合金にょっ’ＣＩ／Ｊ 造
されで成形されている。そしてこのビスＩ〜ン１０の１
（１面には、四部からなる燃焼室１１が形成され（いる
。この燃焼室１１にむ【］て、燃Ｊ：１１１１１躬ノズ
ルｌｐ ＋ら燃料が噴射され、空気と混合されて燃焼爆
発を起（ＪことにＪ：す、出力を生ずることになる。FIG. 1 shows a piston 10 for opening a direct-injection diesel engine shop according to this embodiment. There is. And this screw I ~ 1 of 10
(On one side, a combustion chamber 11 consisting of four parts is formed.Fuel is injected into this combustion chamber 11 from a fuel nozzle lp+, mixed with air, and causes a combustion explosion. In particular, J: will produce an output.
イしてこのビス］−ン１０の燃焼室１１の間口縁部は、
強化＋ＡＩ２にＪ、っ−Ｃ強化されるようになっている
。とくに本実施例の大きな特徴は、強化ｖＪ１２の外周
側が傾斜面１３に形成されＣいることである。The opening edge of the combustion chamber 11 of the screw engine 10 is
J, -C is now strengthened to Enhancement + AI2. A particularly significant feature of this embodiment is that the outer peripheral side of the reinforced vJ12 is formed into an inclined surface 13.
このように外周側の境界面を傾斜面１３に構成した強化
材１２を燃焼室１′１の聞１１縁部に複合りることによ
って、強化材１２どピストン１ｏを構成する金属母材と
の間の剥離を防止覆ることがＣぎる。これは第５図に示
すグラノから明らかイｊＪ、うに、ビスＩ・ン１０の頂
面側の温厄分布が剥離限界温度以下になるところまで強
化（Ａ１２の上面か伸びているからである。すなわち強
化材１２はその上面がピストン１０の半径方向外周側に
伸びＣおり、このためにこのピストン１ｏの頂面におい
てはその強化材１２の外周側の端部ど金属台１月との間
における剥離の発生を防止することができる。By combining the reinforcing material 12 whose outer circumferential boundary surface is formed into an inclined surface 13 on the edge 11 of the combustion chamber 1'1, the reinforcing material 12 and the metal base material constituting the piston 1o are bonded. Covering prevents peeling between the parts is too much. This is obvious from the graph shown in FIG. 5, where the temperature distribution on the top side of the screw I/N 10 is strengthened to the point where it becomes below the peeling limit temperature (this is because the top surface of A12 is stretched). That is, the upper surface of the reinforcing material 12 extends toward the outer periphery in the radial direction of the piston 10, and therefore, on the top surface of the piston 1o, the outer periphery end of the reinforcing material 12 has a large area between it and the metal base. Occurrence of peeling can be prevented.
これに対してピストン１０の高さ方向下側にｆ：Ｉくに
したがって、第５図に示す高さ方向の分イ１１ヲ示すグ
ラフから明らかなように、ぞの温ｔαが（ＩＵ くなる
ために、強化材１２は下側へ行くにしたがってその半径
方向の寸法が小さくなるような形状になつ°Ｃいる。そ
してこれにより傾斜面１３が形成されている。この傾斜
面１３からなる境界部の高さ方向の温度分布は、すべて
の点において剥離限界温度以下になっているために、境
界面１３から４する境界部における剥離は防止されるこ
とになる。On the other hand, as it is clear from the graph showing the heightwise part 11 shown in FIG. 5, the temperature tα of the piston 10 becomes The reinforcing material 12 has a shape such that its radial dimension decreases as it goes downwards.This forms an inclined surface 13.The boundary of this inclined surface 13 Since the temperature distribution in the height direction is below the peeling limit temperature at all points, peeling at the boundary between boundary surfaces 13 and 4 is prevented.
さらに本実施例に係るピストン１０にＪ５いては、その
燃焼室１１の開口縁部を複合強化する強化材１２の外周
側が傾斜面１３に構成されているために、強化＋４１２
とピストン１０を構成する金属母料との間の境界部の長
さが良くなり、このために境界層の高さ方向の温度勾配
も小さくなる。従ってたとえこの境界部に剥離が発生し
ても、剥離の進展速度が遅く、境界部の長さが艮いこと
を含めて、完全な剥離に至る時間を非常に長くすること
ができる。さらに本実施例に係る複合材１２は、ｆの外
周側を傾斜ｉｎ＋ １３とすることによって、ピストン
１０の外周部まで延長りる必要がなくなるために、最小
限の量の強化材１２によってその境界部の剥離を防止す
ることができ、従ってこれにより強化材１２で複合強化
されたピストン１０のコストを低くおさえることが可能
となる。Furthermore, in the J5 piston 10 according to this embodiment, since the outer peripheral side of the reinforcing material 12 that compositely strengthens the opening edge of the combustion chamber 11 is formed into an inclined surface 13, the reinforcement +412
The length of the boundary between the piston 10 and the metal matrix constituting the piston 10 is improved, and therefore the temperature gradient in the height direction of the boundary layer is also reduced. Therefore, even if peeling occurs at this boundary, the rate of progress of peeling is slow, and the time required for complete peeling to occur can be made very long, including the fact that the length of the boundary is large. Furthermore, the composite material 12 according to this embodiment has the slope in+13 on the outer circumferential side of f, so that it is not necessary to extend to the outer circumferential part of the piston 10. Therefore, the cost of the piston 10 compositely reinforced with the reinforcing material 12 can be kept low.
以上本発明を図示の一実施例につき述べたが、本発明は
上記実施例にＪ、って限定されることなく、本発明の技
術的思想に基いて各種の変更が可能である。例えば上記
実施例に係る強化（Ａ１２はｒ−ＲＭから構成されてい
るが、Ｆ ＲＭにかえてニレジスト等の耐熱金属あるい
はＵラミックによっＣ強化材１２を構成してもよい。ま
た上記実施例は直噴型ディーげルエンジン用のピストン
に関するものであるが、本発明はその仙各種の内′Ｍ傭
関用ピストンに適用可能である。Although the present invention has been described above with reference to the illustrated embodiment, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made based on the technical idea of the present invention. For example, the reinforcement (A12) according to the above embodiment is made of r-RM, but instead of FRM, the C reinforcing material 12 may be made of a heat-resistant metal such as Niresist or U ramic. Although this invention relates to a piston for a direct injection type diesel engine, the present invention can be applied to a piston for internal combustion engines of various types.
発明の効果
以上のように本発明は、燃焼室の開口縁部を強化するた
めの強化材の外周側の形状をビスＩ−ンの頂面側にＪ３
いて大ぎな直径を右１Ｊるどともに、ぞ゛れと反対側に
おいて小さな直径となるような傾斜面としたことを特徴
とＪる内燃機関用ピストンに関するものである。従って
本発明にＪ：れは、この強化Ｈの外周側であって金属１
」月どのｊ；λ置部における温度を剥離限界温度以下と
してこの１ｉｘ界ｉ；ｌｉに、１月）るη−リ饋を防止
りることが可能となる。しがもゲｌｉ Ｉｔｓ祠をピス
トンの外周部まで延長することなく、最小限のｊいｐ
ニー１’、！ｌ ｌ＞Ｊ［を防止覆ることができるため
に、低１ストで燃焼？ｉミの開口縁部を強化したピスト
ンを４；Ｉ：供りることが可能になる。Effects of the Invention As described above, the present invention has the shape of the outer circumferential side of the reinforcing material for strengthening the opening edge of the combustion chamber by J3 on the top surface side of the screw I-.
This invention relates to a piston for an internal combustion engine characterized by having an inclined surface having a larger diameter on the right side and a smaller diameter on the opposite side. Therefore, according to the present invention, J: is the outer circumferential side of this reinforced H, and the metal 1
It is possible to prevent the occurrence of η-reduction in this 1ix boundary i;li by keeping the temperature at the λ placement part below the peeling limit temperature. Minimum length without extending the shrine to the outer periphery of the piston
Knee 1',! Is it possible to prevent l>J [burning with a low 1st stroke? It becomes possible to provide a piston with reinforced opening edges.
り１１図ｔ、１従来σ月へ燃）穴間用ピストンを示す縦
断ｉ「１１図、第２図はこのピストンの燃焼室の開口縁
部の温ｊｑ分イ１１を；１ＳｉＪグラ−ノ、第３図は別
の従来の内燃１幾関川ビストンを示１縦断面図、第４図
は本発明の一′大施例に係る内燃機関用ピストンを示１
縦１１Ｊ’ｉ面図、第５図はこのピストンの燃焼室の開
口縁部のｄ１１１磨分イ１１を示リグラフである。
なお図面に用いた符号において、
１０・・・ピストン
１１・・・燃焼室
１２・・・強化４Ａ
１３・・・傾斜面
である。
出願人 日野自動車工業株式会社
第２図
〒ア
ニ
Ｑ）
−１）
ン大
０ ０
区
寸
象Figure 11, 1. Figure 11 and Figure 2 show the temperature jq of the opening edge of the combustion chamber of this piston; 1 SiJ Grano, 3 shows another conventional internal combustion engine piston 1, and FIG. 4 shows a piston for an internal combustion engine according to a first embodiment of the present invention.
The longitudinal 11J'i plane view and FIG. 5 are graphs showing the d111 grinding portion 11 of the opening edge of the combustion chamber of this piston. In addition, in the reference numerals used in the drawings, 10... Piston 11... Combustion chamber 12... Reinforcement 4A 13... Inclined surface. Applicant Hino Motors Co., Ltd. Figure 2〒AniQ) -1)
Claims (1)
に、この燃焼室の開口縁部に強化材を複合りるＪ、うに
したピストンにおいて、前記強化材の外周側の形状を前
記ピストンの頂面側において人さイ「直径をｔ′Ｕ］る
とともに、それと反対側においＣ小さな直径となるよう
な傾斜面としたことを１Ｊｊ徴どりる内燃機関用ピスト
ン。In a piston in which a combustion chamber consisting of a concave portion is formed on the top surface of the piston, and a reinforcing material is composited on the opening edge of this combustion chamber, the shape of the outer peripheral side of the reinforcing material is adjusted to the top surface of the piston. A piston for an internal combustion engine that features an inclined surface with a diameter of t'U on one side and a smaller diameter on the opposite side.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6414984A JPS60206958A (en) | 1984-03-30 | 1984-03-30 | Piston for internal-combustion engine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6414984A JPS60206958A (en) | 1984-03-30 | 1984-03-30 | Piston for internal-combustion engine |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60206958A true JPS60206958A (en) | 1985-10-18 |
Family
ID=13249729
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6414984A Pending JPS60206958A (en) | 1984-03-30 | 1984-03-30 | Piston for internal-combustion engine |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60206958A (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63255550A (en) * | 1987-04-14 | 1988-10-21 | Hino Motors Ltd | Piston of engine |
| WO1994015088A1 (en) * | 1992-12-23 | 1994-07-07 | Metal Leve S/A. Indústria E Comércio | Piston with a reinforcing insert |
| JP2014020283A (en) * | 2012-07-18 | 2014-02-03 | Isuzu Motors Ltd | Piston structure of internal combustion engine |
| JP2014020300A (en) * | 2012-07-19 | 2014-02-03 | Mazda Motor Corp | Heat insulation structure for engine combustion chamber |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5471218A (en) * | 1977-11-17 | 1979-06-07 | Nissan Diesel Motor Co Ltd | Piston of internal combustion engine |
-
1984
- 1984-03-30 JP JP6414984A patent/JPS60206958A/en active Pending
Patent Citations (1)
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