Deprecated: The each() function is deprecated. This message will be suppressed on further calls in /home/zhenxiangba/zhenxiangba.com/public_html/phproxy-improved-master/index.php on line 456
JP2964101B2 - Adiabatic piston head and method of manufacturing the same - Google Patents
[go: Go Back, main page]

JP2964101B2 - Adiabatic piston head and method of manufacturing the same - Google Patents

Adiabatic piston head and method of manufacturing the same

Info

Publication number
JP2964101B2
JP2964101B2 JP41473290A JP41473290A JP2964101B2 JP 2964101 B2 JP2964101 B2 JP 2964101B2 JP 41473290 A JP41473290 A JP 41473290A JP 41473290 A JP41473290 A JP 41473290A JP 2964101 B2 JP2964101 B2 JP 2964101B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
piston
piston head
ceramic
heat
dense
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 - Fee Related
Application number
JP41473290A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH04231388A (en
Inventor
英紀 北
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Isuzu Ceramics Research Institute Co Ltd
Original Assignee
Isuzu Ceramics Research Institute Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Isuzu Ceramics Research Institute Co Ltd filed Critical Isuzu Ceramics Research Institute Co Ltd
Priority to JP41473290A priority Critical patent/JP2964101B2/en
Publication of JPH04231388A publication Critical patent/JPH04231388A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP2964101B2 publication Critical patent/JP2964101B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)
  • Porous Artificial Stone Or Porous Ceramic Products (AREA)
  • Ceramic Products (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、複合セラミックスおよ
びその製造方法に関し、特に断熱ピストンヘッド及びそ
の製造方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a composite ceramic and a method for manufacturing the same, and more particularly, to a heat insulating piston head and a method for manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来技術】[Prior art]

【0003】新セラミックス素材は、機械的強度が金属
のそれと同等あるいはこれより優れている点もあること
から、最近では内燃機関のシリンダライナ、シリンダヘ
ッド、ピストン、コンロッド等の部品材料として使用さ
れるようになった。
[0003] New ceramic materials have recently been used as component materials for cylinder liners, cylinder heads, pistons, connecting rods and the like of internal combustion engines because of their mechanical strength being equal to or superior to that of metals. It became so.

【0004】また、セラミックス素材は、金属よりも断
熱効果が大きいことと、高温下にさらされても機械強度
が余り低下しないという性質を利用して、冷却装置をほ
とんど必要としない、いわゆる断熱エンジンの部品に多
用されている。初期の断熱エンジンのピストンには、窒
化珪素素材が使用されていてかなりの断熱効果を得た
が、なおいっそうの断熱効果を高めて、断熱エンジンの
熱効率の向上を図る試みが多くなされている。例えば、
特開昭63−302164号公報に記載されている断熱
エンジンのピストンはこのような試みのひとつである。
[0004] Further, a ceramic material has a heat insulating effect greater than that of a metal and a property that its mechanical strength does not decrease so much even when exposed to a high temperature. It is frequently used for parts. Although silicon nitride materials were used in pistons of early heat-insulating engines to obtain a considerable heat-insulating effect, many attempts have been made to further enhance the heat-insulating effect to improve the thermal efficiency of the heat-insulating engine. For example,
The piston of an insulated engine described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-302164 is one such attempt.

【0005】図2は上記公報に記載されているピストン
の構造を示す断面図であり、この図面を用いて従来の断
熱エンジンのピストンの構造を説明する。図2から明ら
かなように、このピストンは、ピストンヘッド部1と金
属製のピストンスカート部2とからなる。
FIG. 2 is a sectional view showing the structure of the piston described in the above-mentioned publication, and the structure of the piston of the conventional heat-insulated engine will be described with reference to this drawing. As apparent from FIG. 2, the piston comprises a piston head 1 and a metal piston skirt 2.

【0006】ピストンヘッド部1は、中心部分に皿状の
基体1aを有する。基体1aの下面中央には、ピストン
スカート部2に取りつけるためのボス部1bが基体1a
と一体的に形成されている。該ボス部1bの側面には、
ピストンヘッド部1をピストンスカート部2に組み込む
時に使用される窪み1cが形成されいる。なお、基体1
aは窒化珪素の焼結体からなる。1dは平たい円筒状を
したピストンシリンダで、同じく窒化珪素の焼結体より
なり、内側には、前記基体1aの周縁を受け止めるため
の段部1eが設けられている。1fは断熱層で、チタン
酸カリウムウィスカー、ジルコニアファイバ等の材料か
らなる。1gは窒化珪素の焼結体薄板からなる天井板で
あり、その周囲1h部分においてピストンシリンダ1d
の上部内側とCVD法により接着されている。
The piston head 1 has a dish-shaped base 1a at the center. At the center of the lower surface of the base 1a, a boss 1b for attaching to the piston skirt 2 is provided.
And are formed integrally with it. On the side of the boss 1b,
A depression 1c used when the piston head 1 is incorporated into the piston skirt 2 is formed. The base 1
a is made of a sintered body of silicon nitride. Reference numeral 1d denotes a piston cylinder having a flat cylindrical shape, which is also made of a sintered body of silicon nitride, and has a step portion 1e for receiving the peripheral edge of the base 1a inside. 1f is a heat insulating layer made of a material such as potassium titanate whisker and zirconia fiber. 1 g is a ceiling plate made of a thin silicon nitride sintered body.
Is bonded to the inner side of the upper portion by a CVD method.

【0007】ピストンスカート部2は、アルミニウムに
より構成されており、コップを逆さまにしたような形状
を有し、側面外側上端には、ピストンリングを嵌合させ
る数条の溝2aが設けられている。ピストンスカート部
2の上板部分2bの中央には、ピストンヘッド部1の下
側に設けられたボス部1bが貫通する穴2cが設けられ
ている。ピストンスカート部2の内部には、ピストンピ
ンを支承するピストンピンボス部2dが設けられてい
る。
The piston skirt 2 is made of aluminum, has a shape in which a cup is turned upside down, and is provided with a plurality of grooves 2a for fitting a piston ring at an upper end on a lateral side. . In the center of the upper plate portion 2b of the piston skirt portion 2, there is provided a hole 2c through which a boss portion 1b provided below the piston head portion 1 passes. The piston skirt 2 has a piston
A piston pin boss portion 2d for supporting the piston is provided.

【0008】ピストンヘッド部1とピストンスカート部
2との組合せは、まずピストンヘッド部1のボス部1b
頸部に板状の耐熱性緩衝板3を嵌め込み、ピストンシリ
ンダ1dの下面とピストンスカート部2の上部周縁との
間にカーボンからなるシール材4を配設すると同時に基
体1aのボス部1bをピストンスカート部2の穴2cに
挿通し、ピストンヘッド部1をピストンスカート部2方
向に押圧しながらボス部1bの窪み1cにリティナーリ
ング5を嵌め込んで、ピストンヘッド部1とピストンス
カート部2とを組立てる。なお、6はピストンヘッド部
1とピストンスカート部2との間に形成された断熱空間
層である。
[0008] The combination of the piston head 1 and the piston skirt 2 is performed first by the boss 1b of the piston head 1.
A plate-shaped heat-resistant buffer plate 3 is fitted into the neck, and a sealing material 4 made of carbon is disposed between the lower surface of the piston cylinder 1d and the upper peripheral edge of the piston skirt portion 2. At the same time, the boss portion 1b of the base 1a is The retainer ring 5 is inserted into the recess 1c of the boss 1b while pressing the piston head 1 in the direction of the piston skirt 2 by inserting the piston head 1 into the hole 2c of the skirt 2 so that the piston head 1 and the piston skirt 2 are joined together. Assemble. Reference numeral 6 denotes a heat insulating space layer formed between the piston head 1 and the piston skirt 2.

【0009】上記のような従来の断熱エンジンは、ピス
トンヘッド部1の強度を保持するため、ピストンシリン
ダ1d全体がかなり肉厚に形成されている。しかもピス
トンシリンダ1dは熱伝導率の高い窒化珪素で構成され
ているため、燃焼室で発生した熱はこのピストンシリン
ダ1dを通じて、金属製のピストンスカート部2方向へ
大量に逃げ去る。
In the conventional heat insulating engine as described above, the entire piston cylinder 1d is formed to be considerably thick in order to maintain the strength of the piston head portion 1. Moreover, since the piston cylinder 1d is made of silicon nitride having high thermal conductivity, a large amount of heat generated in the combustion chamber escapes toward the metal piston skirt 2 through the piston cylinder 1d.

【0010】また、上記従来の断熱エンジンのピストン
アッセンブリは、ピストンヘッド部1のボス部1b頸部
に板状の耐熱性緩衝板3を嵌め込み、ピストンシリンダ
1dの下面とピストンスカート部2の上部周縁との間に
カーボンからなるシール材4を配設すると同時に基体1
aのボス部1bをピストンスカート部2の穴2cに挿通
し、ピストンヘッド部1をピストンスカート部2方向に
押圧しながらボス部1bの窪み1cにリティナーリング
5を嵌め込んで、ピストンヘッド部1とピストンスカー
ト部2とを組立てるが、構造が複雑であるため組み立て
工数が多くなるし、また、ここの部品に高い寸法精度が
要求される。
In the conventional piston assembly of the heat-insulating engine, a plate-shaped heat-resistant buffer plate 3 is fitted into the neck of the boss 1b of the piston head 1, and the lower surface of the piston cylinder 1d and the upper peripheral edge of the piston skirt 2 are fitted. The sealing material 4 made of carbon is disposed between the
The piston head 1 is inserted into the hole 2c of the piston skirt 2 and the retainer ring 5 is fitted into the recess 1c of the boss 1b while pressing the piston head 1 in the direction of the piston skirt 2. And the piston skirt 2 are assembled. However, since the structure is complicated, the number of assembling steps is increased, and the parts here are required to have high dimensional accuracy.

【0011】さらに、ピストンの上面部の強度を確保す
るためには、窒化珪素の焼結体薄板からなる天井板1g
の肉厚を大きく取る必要があり、それによりこの部分の
熱容量が大きくなり、断熱性は低下する。
Further, in order to secure the strength of the upper surface of the piston, the ceiling plate 1g made of a thin silicon nitride sheet is required.
It is necessary to increase the wall thickness of the heat sink, thereby increasing the heat capacity of this portion and lowering the heat insulation.

【0012】このほか、例えばピストンシリンダ1dと
これと接触する断熱層1fのように、熱膨張係数の異な
る材料どうしの接触箇所があり、この部分は長時間の熱
サイクル下では、剥離等不都合が生じて断熱エンジンの
ウイークポイントとなる。
In addition, there is a contact point between materials having different coefficients of thermal expansion, such as a piston cylinder 1d and a heat insulating layer 1f in contact therewith. This is the weak point of the heat insulation engine.

【0013】[0013]

【発明が解決しようとする課題】本発明は上述のような
従来の欠点を改善する発明であって、その目的は、断熱
エンジンのピストン構造において、ピストンシリンダを
肉薄に形成しても構造的な強度が減殺されず、かつ断熱
が十分に保持され、部品数も少なくして熱膨張係数の相
違による破壊などを極力少なくした断熱ピストンヘッド
及びその製造方法を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned drawbacks, and an object of the present invention is to provide a heat-insulated engine having a piston structure which is thin even if the piston cylinder is formed thin. An object of the present invention is to provide a heat-insulating piston head in which strength is not reduced, heat insulation is sufficiently maintained, the number of parts is reduced, and breakage due to a difference in thermal expansion coefficient is minimized, and a method of manufacturing the same.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】上述のような発明の目的
を達成するために、本発明は、金属製のピストンスカー
ト部の上部に断熱材にて形成されたピストンヘッド部を
設けた断熱ピストンにおいて、前記ピストンヘッド部
は、カップ状を呈し緻密質セラミックスからなるクラウ
ン部を有し、このクラウン部内は10vol%以上の微
細な気孔を有すると共にセラミックウイスカーまたは粒
子が分散され、マトリックスを非晶質とした多孔質セラ
ミックスで充填され、かつ該充填部分の表面には緻密な
窒化珪素被膜が被着され、かつこの充填部分はクラウン
部と密接接着されていることを特徴とする断熱ピストン
ヘッドを提供し、また、この断熱ピストンヘッドを製造
するために、有機珪素ポリマーに、セラミックス粒子あ
るいはウイスカーを添加、混練するステップと、これを
緻密質材料容器の内部に加圧、充填して成形するステッ
プと、該充填部の緻密化が開始する温度以下で加熱し、
前記有機珪素ポリマーをセラミックスに転化させるステ
ップと、該充填部表面に有機珪素ポリマーを付着せしめ
た後、加熱処理してこれをセラミックス被膜に転化せし
めるステップとを有することを特徴とする断熱ピストン
ヘッドの製造方法が提供される。
SUMMARY OF THE INVENTION In order to achieve the above-mentioned objects, the present invention provides an insulated piston having a piston head portion made of a heat insulating material on an upper portion of a metal piston skirt portion. Wherein the piston head has a cup-shaped crown portion made of dense ceramics, the crown portion has fine pores of 10 vol% or more, and ceramic whiskers or particles are dispersed therein. A heat-insulated piston head characterized by being filled with a porous ceramic set as described above, a dense silicon nitride film is applied to the surface of the filled portion, and the filled portion is closely adhered to a crown portion. In addition, in order to manufacture this insulated piston head, ceramic particles or whiskers are added to the organosilicon polymer. Additionally, a step of kneading, the steps of forming internal pressure, by filling the dense material container this is heated below the temperature at which densification of the filling unit is started,
A step of converting the organic silicon polymer into ceramics, and a step of attaching an organic silicon polymer to the surface of the filling portion, and then performing a heat treatment to convert the same into a ceramic film. A manufacturing method is provided.

【0015】[0015]

【実施例】次に、本発明の実施例を、図面を用いて詳細
に説明する。
Next, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

【0016】有機珪素ポリマーであるポリシラザンと、
セラミックス粒子あるいは可塑性のあるウイスカーから
成る組成物を混練し、これを緻密質の円筒状あるいはカ
ップ状のセラミックス容器内に加圧充填して成形する。
次に、前記容器内に収容した混練物質が溶解して緻密化
する温度以下で前記有機珪素ポリマーをアモルファスセ
ラミックスに転化させる。
An organic silicon polymer, polysilazane;
A composition composed of ceramic particles or plastic whiskers is kneaded, and the mixture is pressurized and filled into a dense cylindrical or cup-shaped ceramic container.
Next, the organosilicon polymer is converted into amorphous ceramics at a temperature lower than the temperature at which the kneaded substance contained in the container is dissolved and densified.

【0017】こうした過程では、セラミックス容器内に
加圧充填した混練物質が焼結化する時、寸法収縮が、ほ
ぼ1%以下と著しく小さいため、成形後の形状がほぼ焼
結後も保持され、また、周囲の緻密質の円筒状あるいは
カップ状のセラミックス容器と結合され、この容器と一
体化された構造体が得られる。
In such a process, when the kneaded substance pressurized and filled in the ceramic container is sintered, the dimensional shrinkage is remarkably small at about 1% or less, so that the shape after molding is substantially maintained even after sintering. In addition, a structure integrated with the surrounding dense cylindrical or cup-shaped ceramic container is obtained.

【0018】実施例1、前記ポリシラザンをトルエンで
希釈し、これに対し、約60vol%となるように窒化
珪素ウイスカーを添加後、これを窒素雰囲気中で混練
し、中間組成物を得る。これを、緻密質の窒化珪素にて
形成され、ピストンヘッド部を構成するカップ状のクラ
ウン部内に充填し、約0.2ton/cm2 の圧力で加
圧し、成形する。次に、これをアンモニア雰囲気中80
0℃で加熱処理して、前記中間組成物をセラミックスに
転化させてセラミックス焼結体を形成した。この後、該
セラミックス焼結体の表面に、ポリシラザンを塗布し、
アンモニア雰囲気中で焼成してポリシラザンを緻密な窒
化珪素に転化させて、緻密なセラミックス薄層を形成し
た。
Example 1 The polysilazane was diluted with toluene, and a silicon nitride whisker was added thereto to a concentration of about 60% by volume, followed by kneading in a nitrogen atmosphere to obtain an intermediate composition. This is filled in a cup-shaped crown portion formed of dense silicon nitride and constituting a piston head portion, and is pressed and molded at a pressure of about 0.2 ton / cm 2 . Next, this is placed in an ammonia atmosphere at 80
By heating at 0 ° C., the intermediate composition was converted into ceramics to form a ceramic sintered body. Thereafter, polysilazane is applied to the surface of the ceramic sintered body,
By firing in an ammonia atmosphere, polysilazane was converted into dense silicon nitride to form a dense ceramic thin layer.

【0019】このようにして形成されたピストンヘッド
部の断面をSEMなどを使用して精査して見ると、カッ
プ状に形成されたクラウン部と焼結体との間には透き間
が生じていない。そして焼結体の内部には均等に、体積
比率で約10%以上の微細な気孔が形成されている。
When the cross section of the piston head formed in this manner is closely inspected using an SEM or the like, no clear gap is formed between the crown formed in the cup shape and the sintered body. . Fine pores having a volume ratio of about 10% or more are uniformly formed inside the sintered body.

【0020】こうして得られたピストンヘッド部を断熱
ピストンとして組み立てた状態を図1に示す。
FIG. 1 shows a state in which the piston head thus obtained is assembled as an adiabatic piston.

【0021】この断熱ピストンは、ピストンヘッド部1
0と金属製のピストンスカート部20とから構成され
る。
This adiabatic piston has a piston head 1
And a piston skirt 20 made of metal.

【0022】ピストンヘッド部10は、浅いカップ状を
呈した断熱材保持部11aと該断熱材保持部11aの下
面中央にボス部11bを形成したクラウン部11を有す
る。クラウン部11の断熱材保持部11aの外径はピス
トンスカート部20の外径と同じである。断熱材保持部
11aの内側には、全周にわたって浅い数条の溝11c
が形成されている。また、ボス部11bの中央には、穴
11dが設けられている。クラウン部11は、緻密質セ
ラミックス例えば、Si3N4 微粉末を圧縮成形して焼結し
たセラミックス焼結体により一体的に構成されている。
The piston head 10 has a heat insulating material holding portion 11a having a shallow cup shape and a crown portion 11 having a boss 11b formed at the center of the lower surface of the heat insulating material holding portion 11a. The outer diameter of the heat insulating material holding portion 11 a of the crown portion 11 is the same as the outer diameter of the piston skirt portion 20. Inside the heat insulating material holding portion 11a, several shallow grooves 11c are formed all around.
Are formed. A hole 11d is provided at the center of the boss 11b. The crown portion 11 is integrally formed of a dense ceramic, for example, a ceramic sintered body obtained by compressing and sintering Si3N4 fine powder.

【0023】断熱材保持部11aの内側には、多孔質の
セラミックス焼結体12が充填されており、その上に緻
密なセラミックス薄層14が被着されている。セラミッ
クス焼結体12は、上記複数の溝11cの中にまで十分
に入り込み、かつ溝11cを含む断熱材保持部11aの
内面と密着接合している。
A porous ceramic sintered body 12 is filled inside the heat insulating material holding portion 11a, and a dense ceramic thin layer 14 is applied thereon. The ceramic sintered body 12 sufficiently penetrates into the plurality of grooves 11c and is in close contact with the inner surface of the heat insulating material holding portion 11a including the grooves 11c.

【0024】なお、緻密なセラミックス薄層14の上面
には燃焼室となる窪み15が形成されている。
A hollow 15 serving as a combustion chamber is formed on the upper surface of the dense ceramic thin layer 14.

【0025】ピストンスカート部20は、前述の如き従
来のものと同様、アルミニウムにより構成され、コップ
を逆にしたような形状を有し、側面外側上端には、ピス
トンリングを嵌合させる数条の溝21が設けられてい
る。ピストンスカート部20の上板部分22の中央には
穴23が設けられている。ピストンスカート部20の内
部には、ピストンピンを支承するピストンピンボス部2
が設けられている。
The piston skirt portion 20 is made of aluminum similarly to the conventional one as described above, has a shape like an inverted cup, and has, at the upper end on the outer side surface thereof, several lines for fitting a piston ring. A groove 21 is provided. A hole 23 is provided in the center of the upper plate portion 22 of the piston skirt portion 20. A piston pin boss portion 2 for supporting a piston pin is provided inside the piston skirt portion 20.
4 are provided.

【0026】実施例2、 ポリシラザンをトルエンで希釈し、これを約20vol
%のチタン酸アルミニウム粉末と約40vol%の窒化
珪素粉末を添加した後、これを窒素雰囲気中で混練し、
中間組成物を得る。これを、緻密質の窒化珪素にて形成
され、ピストンヘッド部を構成するカップ状のクラウン
部内に充填し、約0.2ton/cm2 の圧力で加圧
し、成形する。次に、これをアンモニア雰囲気中800
℃で加熱処理して、前記中間組成物をセラミックスに転
化させた。この後、該セラミックス焼結体の表面に、ポ
リシラザンを付着し、アンモニア雰囲気中で焼成してポ
リシラザンを緻密な窒化珪素に転化させて、緻密なセラ
ミックス薄層を形成した。
Example 2 Polysilazane was diluted with toluene, and this was diluted to about 20 vol.
% Aluminum titanate powder and about 40 vol% silicon nitride powder, and kneaded in a nitrogen atmosphere.
An intermediate composition is obtained. This is filled in a cup-shaped crown portion formed of dense silicon nitride and constituting a piston head portion, and is pressed and molded at a pressure of about 0.2 ton / cm 2 . Next, this is placed in an ammonia atmosphere at 800
The intermediate composition was converted into ceramics by heating at ℃. Thereafter, polysilazane was adhered to the surface of the ceramic sintered body, and baked in an ammonia atmosphere to convert polysilazane into dense silicon nitride, thereby forming a dense ceramic thin layer.

【0027】このようにして形成されたピストンヘッド
部の断面をSEMなどを使用して精査して見ると、カッ
プ状に形成されたクラウン部と焼結体との間には透き間
が生じていない。そして焼結体の内部には均等に、体積
比率で約10%以上の微細な気孔が形成されている。
When the cross section of the piston head formed in this manner is closely inspected using an SEM or the like, no gap is formed between the crown formed in the cup shape and the sintered body. . Fine pores having a volume ratio of about 10% or more are uniformly formed inside the sintered body.

【0028】上記2つの実施例にて生成されたセラミッ
クス焼結体と同じ焼結体を製作し、この材料に付き、強
度、熱伝導率を測定したところ、 τ3B=200MPa κ =0.003cal/sec.cm.℃ を得た。このように、本願のセラミックス焼結体は、強
度、断熱性において良好な特性を有している。
The same sintered body as the ceramic sintered body produced in the above two embodiments was manufactured, and the strength and thermal conductivity of this material were measured. As a result, τ 3B = 200 MPa κ = 0.003 cal / Sec. cm. ° C was obtained. As described above, the ceramic sintered body of the present application has excellent properties in strength and heat insulation.

【0029】[0029]

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、焼結時の寸法変化が極めて小さく、しかも従来に
はない低熱伝導性を持ち、かつ強度を向上させ、しかも
断熱エンジンのカップ状に形成されたクラウン部と焼結
体との間には透き間が生じないピストンヘッド部を形成
することができ、このため、クラウン部の厚みを従来の
ものと比較して薄く形成することができ、天井板を省略
することができる等、構造も従来のものと比較して簡単
になる。
As described above in detail, according to the present invention, the dimensional change during sintering is extremely small, the heat conductivity is low, the strength is improved, and the heat insulation engine is improved. It is possible to form a piston head portion in which no gap is formed between the crown portion formed in a cup shape and the sintered body, so that the crown portion is formed to be thinner than the conventional one. And the structure can be simplified as compared with the conventional one, for example, the ceiling plate can be omitted.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に係る断熱ピストンヘッドを用いた断熱
ピストンの断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view of a heat-insulating piston using a heat-insulating piston head according to the present invention.

【図2】従来の断熱ピストンの断面図である。FIG. 2 is a sectional view of a conventional heat insulating piston.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10・・・ピストンヘッド部 11・・・クラウン部 11a・・該断熱材保持部 11b・・ボス部 11c・・溝 11d・・穴 12・・・セラミックス焼結体 14・・・緻密なセラミックス薄層 15・・・窪み DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Piston head part 11 ... Crown part 11a ... The heat insulating material holding part 11b ... Boss part 11c ... Groove 11d ... Hole 12 ... Ceramic sintered body 14 ... Dense ceramic thin Layer 15 ... hollow

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C04B 38/00 F02F 3/00 302 C04B 37/00 F16J 1/01 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of front page (58) Field surveyed (Int. Cl. 6 , DB name) C04B 38/00 F02F 3/00 302 C04B 37/00 F16J 1/01

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】金属製のピストンスカート部の上部に断熱
材にて形成されたピストンヘッド部を設けた断熱ピスト
ンにおいて、前記ピストンヘッド部は、カップ状を呈し
緻密質セラミックスからなるクラウン部を有し、このク
ラウン部内は10vol%以上の微細な気孔を有すると
共にセラミックウイスカーまたは粒子を含み、マトリッ
クスが非晶質である多孔質セラミックスで充填され、か
つ該充填部分の表面には緻密な窒化珪素被膜が被着さ
れ、かつこの充填部分はクラウン部と密接接着されてい
ることを特徴とする断熱ピストンヘッド。
1. A heat-insulating piston in which a piston head portion made of a heat insulating material is provided above a metal piston skirt portion, wherein the piston head portion has a cup-shaped crown portion made of dense ceramics. The crown portion has fine pores of 10 vol% or more, contains ceramic whiskers or particles, is filled with an amorphous porous ceramic matrix, and has a dense silicon nitride film on the surface of the filled portion. Characterized in that the filling part is closely adhered to the crown part.
【請求項2】上記多孔質セラミックスが、Si,Nの
他、Al,Ti,Zrの内の少なくとも1種類を含むこ
とを特徴とする断熱ピストンヘッド。
2. The adiabatic piston head according to claim 1, wherein said porous ceramic contains at least one of Al, Ti and Zr in addition to Si and N.
【請求項3】有機珪素ポリマーに、セラミックス粒子あ
るいはウイスカーを添加、混練するステップと、これを
緻密質材料容器の内部に加圧、充填して成形するステッ
プと、該充填部の緻密化が開始する温度以下で加熱し、
前記有機珪素ポリマーをセラミックスに転化させるステ
ップと、該充填部表面に有機珪素ポリマーを付着せしめ
た後、加熱処理してこれをセラミックス被膜に転化せし
めるステップとを有することを特徴とする断熱ピストン
ヘッドの製造方法。
3. A step of adding and kneading ceramic particles or whiskers to an organosilicon polymer, a step of pressurizing and filling the inside of a dense material container, and a step of compacting the filled portion. Heating below the temperature
A step of converting the organic silicon polymer into ceramics, and a step of attaching an organic silicon polymer to the surface of the filling portion, and then performing a heat treatment to convert the same into a ceramic film. Production method.
【請求項4】前記有機珪素ポリマーが、ポリシラザンあ
るいはポリカルボシランのいずれかであることを特徴と
する請求項3記載の断熱ピストンヘッドの製造方法。
4. A method according to claim 3, wherein said organosilicon polymer is either polysilazane or polycarbosilane.
【請求項5】上記セラミックス粒子とウイスカーがチタ
ン酸アルミニウム、窒化珪素のうちの少なくとも1種以
上を含むことを特徴とする請求項3記載の断熱ピストン
ヘッドの製造方法。
5. The method according to claim 3, wherein the ceramic particles and the whiskers contain at least one of aluminum titanate and silicon nitride.
JP41473290A 1990-12-27 1990-12-27 Adiabatic piston head and method of manufacturing the same Expired - Fee Related JP2964101B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP41473290A JP2964101B2 (en) 1990-12-27 1990-12-27 Adiabatic piston head and method of manufacturing the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP41473290A JP2964101B2 (en) 1990-12-27 1990-12-27 Adiabatic piston head and method of manufacturing the same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH04231388A JPH04231388A (en) 1992-08-20
JP2964101B2 true JP2964101B2 (en) 1999-10-18

Family

ID=18523181

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP41473290A Expired - Fee Related JP2964101B2 (en) 1990-12-27 1990-12-27 Adiabatic piston head and method of manufacturing the same

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2964101B2 (en)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3596910B2 (en) * 1993-06-14 2004-12-02 新原 ▲晧▼一 Porous ceramic body and method for producing the same
US5563212A (en) * 1994-05-24 1996-10-08 Exxon Research And Engineering Company Synthesis of microporous ceramics
US9464592B2 (en) * 2011-04-18 2016-10-11 Achates Power, Inc. Piston thermal management in an opposed-piston engine

Also Published As

Publication number Publication date
JPH04231388A (en) 1992-08-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4325334A (en) Prechamber cup for an internal combustion engine
EP0313340A2 (en) Heat insulating combustion chamber and method of producing the same
JP2964101B2 (en) Adiabatic piston head and method of manufacturing the same
JP2500138B2 (en) Method of manufacturing ceramics with pores
JP2964102B2 (en) Adiabatic piston and its manufacturing method
KR19990045037A (en) Aluminum nitride-aluminum composite material and manufacturing method thereof
US5014604A (en) Piston for internal combustion engine
KR890014408A (en) Hoisca Reinforced Ceramic Tools
JP2811840B2 (en) Manufacturing method of ceramic parts such as pistons
JP2699586B2 (en) Adiabatic piston and method of manufacturing the same
JPH04342478A (en) Ceramic piston head and its production
JP2850540B2 (en) Reentrant piston and method of manufacturing the same
JP4666791B2 (en) CONNECTED BODY AND METHOD FOR PRODUCING THE SAME
JP2709738B2 (en) Adiabatic piston and method of manufacturing the same
JP2967243B2 (en) Ceramic intake / exhaust port liner and method of manufacturing the same
JPH04347329A (en) Ceramics sub-combustion chamber for diesel engine and manufacture thereof
JPH01138179A (en) Sintered material of inorganic powder and production thereof
JP2890798B2 (en) Reentrant piston and method of manufacturing the same
JP2688980B2 (en) Method for manufacturing silicon nitride composite structure
JPS6143163B2 (en)
JP2932698B2 (en) Reentrant piston and method of manufacturing the same
JPH1061765A (en) Piston pin made of ceramic-based composite material and method of manufacturing the same
JP2595946B2 (en) Composite piston and method of manufacturing the same
JP2000233979A (en) Silicon nitride sintered body and its production
JPS59116178A (en) Manufacture of high density ceramic sintered body

Legal Events

Date Code Title Description
FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Year of fee payment: 9

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080813

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Year of fee payment: 10

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090813

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090813

Year of fee payment: 10

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100813

Year of fee payment: 11

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees