(57)【要約】【課題】ピストンの口元部の鋳造組織を微細化することにより、その他の部分の溶湯金属の細部への充填性や、ピストン全体の凝固性を悪化させずに、ピストンの口元部における耐熱性と強度の両方を向上させることができる内燃機関のピストンの製造方法、内燃機関のピストンの製造装置、及び内燃機関を提供する。【解決手段】ピストン１の燃焼室５ａの口元部７以外を形成するピストン形成部１２と、ピストン形成部１２を構成する炭素鋼よりも高い熱伝導率を有する銅又は銅合金で一部又は全部が形成され、口元部７を形成する口元形成部１３とから構成される金型１１に、溶湯アルミニウムＭ１を流し込み、口元形成部１３での溶湯アルミニウムＭ１の冷却速度を、ピストン形成部１２での溶湯アルミニウムＭ１の冷却速度よりも速くして、口元部７の鋳造組織を微細化する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関のピストンの製造方法において、
ピストンの燃焼室の口元部以外を形成するピストン形成部と、該ピストン形成部の構成部材よりも高い熱伝導率を有する微細化促進部材で一部又は全部が形成された、前記口元部を形成する口元形成部とから構成される金型に、溶湯金属を流し込み、
前記口元形成部での前記溶湯金属の冷却速度を、前記ピストン形成部での前記溶湯金属の冷却速度よりも速くして、前記口元部の鋳造組織を微細化することを特徴とする内燃機関のピストンの製造方法。
【請求項２】
前記金型の前記ピストン形成部と前記口元形成部との間に介設した断熱部材により、前記ピストン形成部と前記口元形成部との間の伝熱を抑制する請求項１に記載の内燃機関のピストンの製造方法。
【請求項３】
内燃機関のピストンの製造装置において、
ピストンの燃焼室の口元部以外を形成するピストン形成部と、該ピストン形成部の構成部材よりも高い熱伝導率を有する微細化促進部材で一部又は全部が形成された、前記口元部を形成する口元形成部とから構成される金型と、
前記口元形成部での溶湯金属の冷却速度を、前記ピストン形成部での前記溶湯金属の冷却速度よりも速くして、前記口元部の鋳造組織を微細化する微細化手段と、を備える内燃機関のピストンの製造装置。
【請求項４】
前記金型の前記ピストン形成部と前記口元形成部との間に、前記ピストン形成部と前記口元形成部との間の伝熱を抑制する断熱部材を介設することを特徴とする請求項３に記載の内燃機関のピストンの製造装置。
【請求項５】
請求項１又は２に記載の内燃機関のピストンの製造方法で鋳造されたピストンを備えることを特徴とする内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関のピストンを、金型に流し込まれた溶湯金属を冷却して、凝固させて製造する内燃機関のピストンの製造方法、内燃機関のピストンの製造装置、及び内燃機関に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、排ガス規制、燃費向上、及び高出力化といった要求を満たすため、エンジン（内燃機関）のピストンは、高強度化と耐熱性の向上が図られている。
【０００３】
そこで、Ｔｉ（チタン）、Ｖ（バナジウム）、Ｚｒ（ジルコニア）、Ｆｅ（鉄）、及びＭｎ（マンガン）の添加により、高温強度を高め、ピストンの頂面部に必要な３５０℃付近の高温疲労強度を高めると共に、凝固様式をα−Ａｌ相が指向性凝固する過共晶凝固にすることにより、気孔の発生を防止しているピストンの製造方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、アルミニウム−珪素合金の鋳鍛造により得た内燃機関用ピストンの表面に、前記ピストンを構成する合金中に拡散浸透することにより該合金の強度を向上させる強化元素を含む粒径２０〜４００μmの噴射粉体を、噴射速度８０ｍ／ｓ以上、又は噴射圧力０．
３ＭＰａ以上で噴射して衝突させ、ピストン表面に、前記合金元素と前記噴射粉体中の強化元素を含む、金属組織が均質、微細化された改質層を形成するピストンの表面改質方法も提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
さらに、レーザー照射で燃焼室の口元部をリメルトして組織の微細化により強度を向上させる方法も提案されている。しかしながら、それらの方法は、どれも製造コストが高い、あるいは製造工程が複雑化するという問題がある。また、レーザー照射を用いた方法は、リメルト後の再凝固時に新たな巣が発生する可能性が生じるので、強度を安定的に向上させることが難しいという問題もある。
【０００６】
そこで、製造コストをより安くするために、鋳造後、金型を冷やすタイミングを早くしたり、又は冷却水の流量を多くしたりして、冷却性能を向上させる方法も提案されている。しかし、金型に炭素鋼などの特殊鋼で形成された金型を使用するため、その金型は熱伝導率が悪く、冷却水で冷却しても、その冷却効率が良くなかった。よって、いずれの方法も鋳造組織の更なる微細化は難しい。
【０００７】
一方、溶湯金属の細部までの充填性を確保するため、金型の温度を２００℃以上に保つ必要があり、金型そのものに熱がこもることになる。よって、溶湯金属の細部までの充填性を確保すると鋳造組織の微細化はより難しくなる。
【０００８】
また、ディーゼルエンジンのような大型エンジンでは、ピストンの直径が大きく、鋳造組織の微細化が更に難しくなる。さらに、生産現場では、連続にピストンを鋳造するため、熱伝導率の悪い特殊鋼の金型を使用する場合に、冷却しても金型の温度は中々下がらない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００２−２４９８４０号公報
【特許文献２】特開２００８−０５１０９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、上記の問題を鑑みてなされたものであり、その目的は、ピストンの口元部の鋳造組織を微細化することにより、その他の部分の溶湯金属の細部への充填性や、ピストン全体の凝固性を悪化させずに、ピストンの口元部における耐熱性と強度の両方を向上させることができる内燃機関のピストンの製造方法、内燃機関のピストンの製造装置、及び内燃機関を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の目的を解決するための本発明の内燃機関のピストンの製造方法は、内燃機関のピストンの製造方法において、ピストンの燃焼室の口元部以外を形成するピストン形成部と、該ピストン形成部の構成部材よりも高い熱伝導率を有する微細化促進部材で一部又は全部が形成された、前記口元部を形成する口元形成部とから構成される金型に、溶湯金属を流し込み、前記口元形成部での前記溶湯金属の冷却速度を、前記ピストン形成部での前記溶湯金属の冷却速度よりも速くして、前記口元部の鋳造組織を微細化することを特徴とする方法である。
【００１２】
この方法によれば、金型の口元形成部での溶湯金属の冷却速度をピストン形成部での溶湯金属の冷却速度よりも速くすることで、主にピストンの燃焼室の口元部の鋳造組織を微細化し、ピストン形成部の溶湯金属の細部への充填性や、ピストン全体の凝固性を悪化させずに、口元部における耐熱性と強度の両方を向上させることができる。
【００１３】
なお、ここでいう口元部とは、燃焼室に燃料が噴射されて、燃焼したときに、３５０℃以上の高温に曝されるため、ピストンの部位の中でも強度や耐熱性を向上する必要がある部分であり、ピストンの頂面に凹設された燃焼室の口元の部分、つまり燃焼室の開口の周縁部のことである。この口元部と口元形成部の形状は燃焼室の形状により様々な形状に形成される。また、微細化促進部材とは、金型の構成部材よりも高い熱伝導率を有するものであり、例えば、構成部材が炭素鋼の場合には、銅又は銅合金などを用いる。
【００１４】
また、上記の内燃機関のピストンの製造方法において、前記金型の前記ピストン形成部と前記口元形成部との間に介設した断熱部材により、前記ピストン形成部と前記口元形成部との間の伝熱を抑制すると、ピストン形成部から口元形成部への伝熱を阻害することができ、確実に口元形成部に接触している口元部を冷却し、口元部の微細化を促進することができる。この断熱部材は、セラミックスの多孔質体、またはセラミックス繊維で形成すると、断熱性に加えて、耐熱性と強度も高いためよい。
【００１５】
加えて、上記の目的を解決するための本発明の内燃機関のピストンの製造装置は、内燃機関のピストンの製造装置において、ピストンの燃焼室の口元部以外を形成するピストン形成部と、該ピストン形成部の構成部材よりも高い熱伝導率を有する微細化促進部材で一部又は全部が形成された、前記口元部を形成する口元形成部とから構成される金型と、前記口元形成部での溶湯金属の冷却速度を、前記ピストン形成部での前記溶湯金属の冷却速度よりも速くして、前記口元部の鋳造組織を微細化する微細化手段と、を備えて構成される。
【００１６】
この製造装置によれば、口元形成部での溶湯金属の冷却速度をピストン形成部よりも速くすることで、溶湯金属の細部への充填性や、ピストン全体の凝固性を悪化させずに、ピストンの口元部における耐熱性と強度の両方を向上させることができる。
【００１７】
さらに、上記の内燃機関のピストンの製造装置において、前記金型の前記ピストン形成部と前記口元形成部との間に、前記ピストン形成部と前記口元形成部との間の伝熱を抑制する断熱部材を介設すると、確実に口元部を他よりも急速に冷却することができるため好ましい。
【００１８】
その上、上記の目的を解決するための本発明の内燃機関は、上記に記載の内燃機関のピストンの製造方法で鋳造されたピストンを備えて構成される。この構成によれば、ピストンの燃焼室の口元部の鋳造組織が微細化されたことにより、ピストンがより高い燃焼温度と圧力に耐えることができるので、内燃機関の排ガス規制、高出力化、及び燃費向上を図ることができる。特に、直径が大きいピストンの口元部でも微細化することができるので、ディーゼルエンジンなどの大型内燃機関に好適である。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、ピストンの口元部の鋳造組織を微細化することにより、その他の部分の溶湯金属の細部への充填性や、ピストン全体の凝固性を悪化させずに、ピストンの口元部における耐熱性と強度の両方を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明に係る第１の実施の形態の内燃機関のピストンの製造装置の構成を示す断面図である。
【図２】図１の製造装置により鋳造されたピストンを示す図であり、（ａ）はそのピストンを備える内燃機関の一部を示す断面図であり、（ｂ）はピストンを示す斜視図である。
【図３】図１の製造装置の金型を示す底面図である。
【図４】本発明に係る第２の実施の形態の内燃機関のピストンの製造装置の構成を示す断面図である。
【図５】図４の製造装置の金型を示す底面図である。
【図６】本発明に係る第３の実施の形態の内燃機関のピストンの製造装置の構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明に係る実施の形態の内燃機関のピストンの製造方法、内燃機関のピストンの製造装置、及び内燃機関について、図面を参照しながら説明する。
【００２２】
以下の実施の形態では、内燃機関のピストンとして、アルミニウム、又はアルミニウム合金で形成されたディーゼルエンジンのピストンを例に説明するが、本発明は、ガソリンエンジンにも適用することができ、金型鋳造法により製造されるピストンであれば、その材質は限定しない。
【００２３】
加えて、その金型鋳造法に関しては、重力鋳造法、ダイカスト法、低圧鋳造法、及び高圧鋳造法（スクイズキャスト法）などは限定しない。さらに、この製造方法は、ピストンの燃焼室が上向きの鋳造方法と下向きの鋳造方法の両方に適用可能である。なお、図面に関しては、構成が分かり易いように寸法を変化させており、各部材、各部品の板厚や幅や長さなどの比率も必ずしも実際に製造するものの比率とは一致させていない。
【００２４】
まず、本発明に係る第１の実施の形態の内燃機関のピストンの製造装置について、図１〜図３を参照しながら説明する。図１に示す製造装置１０は、図２の（ａ）及び（ｂ）に示すピストン１の金型１１を備え、図１に示すように、金型１１が、ピストン１の燃焼室５ａの口元部７以外を形成するピストン形成部１２と、ピストン形成部１２を構成する炭素鋼（構成部材）よりも高い熱伝導率を有する銅又は銅合金（微細化促進部材）で一部又
は全部が形成され、口元部７を形成する口元形成部１３とを備えて構成される。
【００２５】
また、口元形成部１３での溶湯アルミニウム又は溶湯アルミニウム合金（以下、溶湯アルミニウムに統一して記載する）Ｍ１の冷却速度を、ピストン形成部１２での溶湯アルミニウムの冷却速度よりも速くして、口元部７の鋳造組織を微細化する微細化促進手段１４を備えて構成される。
【００２６】
この実施の形態では、この微細化促進手段１４として、ピストン形成部１２を冷却する第１冷却装置１５と、口元形成部１３を急速に冷却する第２冷却装置１６とを備えると共に、ピストン形成部１２の温度を測定する第１温度センサＳ１と、口元形成部１３の温度を測定する第２温度センサＳ２とに接続され、第１冷却装置１５と第２冷却装置１６を制御する制御装置１７を備えて構成される。
【００２７】
上記の金型１１で鋳造されるピストン１は、アルミニウム、又はアルミニウム合金で形成されるピストンである。このピストン１は、図２の（ａ）に示すように、エンジン（内燃機関）２のシリンダブロック３のシリンダ３ａ内を摺動し、その頂面４に燃焼室５ａが凹設されている。その燃焼室５ａは、シリンダヘッド６のインジェクタ（燃料噴射弁）６ａ、吸気バルブ６ｂ、及び排気バルブ６ｃなどで囲まれた燃焼室５ｂと共に、インジェクタ６ａから噴射される燃料が燃焼する燃焼室５を形成している。そのピストン１の頂面４に凹設された燃焼室５ａの開口の周縁部に口元部７を備える。また、図２の（ｂ）に示すように、燃焼室５ａに設けられた突起部８と、ピストン１の外周に設けられ、ピストンリングを嵌合する溝９とを備える。
【００２８】
この実施の形態では、ペントルーフ型の燃焼室５を例に説明するが、本発明は、半球型、バスタブ型、櫛型、及び多球型などの様々な形状にも適用することができる。また、この実施の形態では、燃焼室５ａの底面と側面とが略垂直に形成されたトロイダル型を用いたが、本発明は、底面と側面とが垂直ではなく、口元部７が内側に窄められたリエントラント型にも適用することができる。
【００２９】
ここでいう口元部７とは、ピストン１の燃焼室５に燃料が噴射されて、燃焼したときに、３５０℃以上の高温に曝され、ピストン１の部位の中でも強度や耐熱性を向上する必要がある部分であり、ピストン１の頂面４に凹設された燃焼室５ａの口元の部分、つまり燃焼室５ａの開口の周縁部のことである。
【００３０】
上記のピストン１を鋳造する金型１１は、図１に示すように、その口元部７以外を形成するピストン形成部１２と、口元部７を形成する口元形成部１３とを別々に備える。この金型１１は、燃焼室５ａが下向きの状態で鋳造するものであり、図示しないが、ピストン１のスカート部などを形成する部位なども有する。
【００３１】
ピストン形成部１２は、炭素鋼などの特殊鋼で、ピストン１の形状に合わせて形成される。この実施の形態では、燃焼室５ａや溝９は鋳造後に切削などにより形成されるため、ピストン形成部１２はそれらを形成する部位を備えないが、燃焼室５ａや溝９を鋳造時に形成してもよい。
【００３２】
口元形成部１３は、金型１１で口元部７に最も接近している部分であり、炭素鋼などの特殊鋼よりも高い熱伝導率を有する銅又は銅合金で口元部７の形状に合わせて形成されている。この実施の形態では、燃焼室５ａの口元部７の形状からリング状（環状）の銅板に形成されているが、本発明はこの形状に限定せず、口元部７に合せて様々な形状に形成することができる。
【００３３】
また、リング状の銅板の幅を制御することにより、銅板に接触しているアルミ合金の冷却速度及び冷却効果を発揮できる領域（大きさ）を制御することができ、確実に口元部７
の鋳造組織の微細化を図ることができる。
【００３４】
なお、ピストン形成部１２を形成する部材と口元形成部１３を形成する部材については、上記の構成に限定しないが、金属の中でも熱伝導率が高いため、口元形成部１３を形成する部材として銅又は銅合金を用いることが好ましい。
【００３５】
この構成によれば、ピストン１の燃焼室５ａの口元部７を形成する口元形成部１３が、リング状の銅板で構成し、ピストン１の口元部７の冷却速度を、それ以外の部分の冷却速度よりも速くする。アルミニウム又はアルミニウム合金の結晶粒の大きさは冷却速度に依存し、冷却速度が速いほどその粒径は小さくなる。よって、口元部７の冷却速度を速くすることで、口元部７の鋳造組織の微細化が促進され、口元部７の強度と耐熱性の両方を向上することができる。
【００３６】
上記のピストン１を備えるエンジン２は、ピストン１の燃焼室５ａの口元部７の鋳造組織が微細化により、より高い燃焼温度と圧力でも耐えられるので、排ガス規制、高出力化、及び燃費向上などに貢献できる。特に、本発明は、直径が大きいピストン１でも容易に燃焼室５ａの口元部７の強度と耐熱性の両方を向上するので、それを搭載するディーゼルエンジンなどの大型エンジンに好適である。
【００３７】
図１に示すように、金型１１を備えるピストン１の製造装置１０は、周知の技術の構成に加えて、微細化促進手段１４を備え、その微細化促進手段１４が、ピストン形成部１２を冷却する第１冷却装置１５と、口元形成部１３を急速に冷却する第２冷却装置１６とを備えると共に、ピストン形成部１２の温度を測定する第１温度センサＳ１と、口元形成部１３の温度を測定する第２温度センサＳ２とに接続され、第１冷却装置１５と第２冷却装置１６を制御する制御装置１７を備える。
【００３８】
第１冷却装置１５は、ピストン形成部１２の一部、又は全部を第１冷却水Ｗ１で冷却するものであり、第２冷却装置１６は、口元形成部１３の一部、又は全部を第２冷却水Ｗ２で冷却するものである。これらは、ピストン形成部１２、又は口元形成部１３を別々に冷却することができればよく、その構成は限定しない。
【００３９】
制御装置１７は、口元形成部１３での溶湯アルミニウムＭ１の冷却速度を、ピストン形成部１２での溶湯アルミニウムＭ１の冷却速度よりも速くして、口元部７の鋳造組織を微細化するように、第１冷却装置１５と第２冷却装置１６とを制御する装置であり、例えば、第１冷却装置１５に設けたポンプやバルブ、及び第２冷却装置１６に設けたポンプやバルブを制御する装置である。
【００４０】
また、制御装置１７は、金型１１に溶湯アルミニウムＭ１を注入し、金型１１の全体を冷却して凝固するまでの間、ピストン形成部１２を、溶湯アルミニウムＭ１が凝固せずにピストン形成部１２の細部まで充填可能な第１温度Ｔ１に保つと共に、口元形成部１３を第１温度Ｔ１よりも低く、溶湯アルミニウムＭ１が凝固して口元部７の鋳造組織を微細化可能な第２温度Ｔ２に保つように、第１冷却装置１５と第２冷却装置１６とを制御している。
【００４１】
例えば、第２冷却装置１６を第２冷却水Ｗ２が常時通水するように制御して、口元形成部１３の温度を第２温度Ｔ２に保ち、第１冷却装置１５をピストン１全体の凝固を開始するまでは、第１冷却水Ｗ１を通水せず、ピストン形成部１２の温度を第１温度Ｔ１に保つ。
【００４２】
この第１温度Ｔ１は、溶湯金属をピストン形成部１２の細部まで充填可能な温度である
ことが望ましく、例えば、この実施の形態のように溶湯アルミニウムを用いた場合は、２００℃以上、５００℃以下の範囲に設定される。ピストン形成部１２は、特に、溶湯アルミニウムをピストン形成部１２の細部まで充填するためには、第１温度Ｔ１を２００℃以上に保つ必要がある。
【００４３】
また、第２温度Ｔ２は、第１温度Ｔ１よりも低く、ピストン１の口元部７の鋳造組織を微細化可能な温度であり、例えば、この実施の形態のように溶湯アルミニウムを用いた場合は、第２冷却装置１６によって、０℃以上、１５０以下の範囲に設定される。
【００４４】
なお、微細化促進手段１４は、口元形成部１３での溶湯アルミニウムＭ１の冷却速度を、ピストン形成部１２での溶湯アルミニウムＭ１の冷却速度よりも速くできればよく、上記の構成に限定しないが、容易な制御で、且つ低コストで口元部７の鋳造組織を微細化することができるので、冷却水上記の構成が好ましい。
【００４５】
次に、ピストン１の製造方法について、説明する。なお、本発明の製造方法は、金型１１の冷却に特徴があり、それ以外は、周知の技術の製造方法を用いるため詳細な説明は省略する。
【００４６】
予め、制御装置１７が第２冷却装置１６により口元形成部１３を冷却し、口元形成部１３を第２温度Ｔ２に保つ。この実施の形態では、第２冷却装置１６に第２冷却水Ｗ２を常時通水し、口元形成部１３を常に冷却する方法を用いたが、少なくともピストン形成部１２が第１冷却装置１５により冷却されるタイミングより早く、口元形成部１３を第２冷却装置１６で冷却することができればよく、本発明は、常時通水に限定しない。
【００４７】
次に、鋳塊（インゴット）を溶解した溶湯アルミニウムを金型１１に流し込む。次に、ピストン形成部１２の上側部分（図示しない）から、あるいは充填用ピストン（図示しない）から圧力を掛けて、溶湯アルミニウムを金型１１に充填していく。このとき、口元形成部１３は、第２温度Ｔ２に冷却されているが、大面積（ピストン形成部１２の総面積）での急冷ではないので、溶湯アルミニウムの細部への充填性（鋳造性）やピストン１そのものの凝固に影響することはない。また、制御装置１７がピストン形成部１２の温度が第１温度Ｔ１以下にならないように第１冷却装置１５を制御する。
【００４８】
次に、制御装置１７が第１冷却装置１５と第２冷却装置１６の両方に通水させ、ピストン１の全体を冷却し、溶湯アルミニウムＭ１を凝固していく。次に、凝固した鋳物を金型１１から取り出して、燃焼室５ａやピストンリングの溝９などを切削加工してピストン１の製造は完了する。
【００４９】
上記の方法によれば、ピストン１の口元部７の鋳造組織を、銅又は銅合金で形成された口元形成部１３を第２冷却装置１６で急速に冷却し、０℃以上、１５０℃以下の第２温度Ｔ２に保つことで、口元部７の冷却速度を、口元部７以外の冷却速度よりも速くして、口元部７の鋳造組織を微細化する。これにより、溶湯アルミニウムＭ１のピストン形成部１２の細部への充填性や、ピストン１全体の凝固性を悪化させずに、ピストン１の口元部７における耐熱性と強度の両方を向上させることができる。
【００５０】
また、上記の方法によれば、金型１１の燃焼室５ａの口元部７を形成する口元形成部１３を銅又は銅合金で形成し、その口元形成部１３を個別に冷却するだけで、燃焼室５ａの口元部７の強度と耐熱性の両方を向上させたピストン１の製造することができ、コストを安くすると共に、製造工程を簡略化し、容易に製造することができる。
【００５１】
加えて、連続でピストン１を製造しても、口元形成部１３の温度を口元部７の鋳造組織
を微細化可能な第２温度Ｔ２に保つことができる。
【００５２】
次に、本発明に係る第２の実施の形態のエンジン２のピストン１の製造装置２０について、図４及び図５を参照しながら説明する。この製造装置２０は、図１の第１の実施の形態の金型１１に替えて金型２１を備え、この金型２１は、ピストン形成部１２と口元形成部１３との間に、ピストン形成部１２と口元形成部１３との間の伝熱を抑制する断熱部材２２及び２３を介設して構成される。
【００５３】
この断熱部材２２は、図５に示すように、セラミックスの多孔質体又はセラミックス繊維でリング状（環状）に形成され、ピストン形成部１２と口元形成部１３の外側との界面に設けられる。また、断熱部材２３も同様に、ラミックスの多孔質体又はセラミックス繊維でリング状に形成され、ピストン形成部１２と口元形成部１３の内側との界面に設けられる。
【００５４】
上記の構成によれば、断熱部材２２及び２３が、ピストン形成部１２から口元形成部１３への伝熱を阻害し、口元形成部１３の冷却効果を上げるので、確実にピストン１の口元部７を急速に冷却することができる。これにより、ピストン１の口元部７における耐熱性と強度の両方をより向上させることができる。
【００５５】
次に、本発明に係る第３の実施の形態のエンジン２のピストン１の製造装置３０について、図６を参照しながら説明する。この製造装置３０に設けられた金型３１は、燃焼室５ａが上向きの状態で鋳造可能な金型であって、ピストン形成部３２にピストン１の燃焼室５ａと突起部８を形成する燃焼室形成部３３を備えると共に、燃焼室５ａの口元部７を形成する口元形成部３４を備え、口元形成部３４を、ピストン形成部３２を形成する炭素鋼よりも熱伝導率の高い銅又は銅金属で形成して構成される。
【００５６】
この口元形成部３４は、第１の実施の形態と比べると口元部７との接触面が大きいため、より効率よく口元部７を急速に冷却することができるので、口元部７の鋳造組織の微細化を促進することができる。
【００５７】
なお、この第３の実施の形態のような燃焼室５ａを鋳造時に形成する燃焼室形成部３３を、第１の実施の形態や第２の実施の形態の燃焼室５ａを下向きの状態で形成する金型に設けてもよい。また、第１〜第３の実施の形態では、ピストン形成部１２又は３２を冷却する第１冷却装置１５を備えたが、この第１冷却装置１５は口元形成部１３又は３４を冷却する第２冷却装置１６と異なり、必ずしも必要な構成ではない。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
本発明の内燃機関のピストンの製造方法は、ピストンの口元部の鋳造組織を微細化することにより、その他の部分の溶湯金属の細部への充填性や、ピストン全体の凝固性を悪化させずに、ピストンの口元部における耐熱性と強度の両方を向上させることができるので、特に直径の大きいピストンを備えるディーゼルエンジンなどの大型エンジンを搭載するトラックなどの車両に利用することができる。
【符号の説明】
【００５９】
１  ピストン
４  頂面
５ａ  燃焼室
７  口元部
８  突起部
９  溝
１０、２０、３０  製造装置
１１、２１、３１  金型
１２、３２  ピストン形成部
１３、３４  口元形成部
１４  微細化促進手段
１５  第１冷却装置
１６  第２冷却装置
１７  制御装置
２２、２３  断熱部材
Ｍ１  溶湯アルミニウム（溶湯金属）
Ｓ１  第１温度センサ
Ｓ２  第２温度センサ
【図１】
2014117744.tif 000003
【図２】
2014117744.tif 000004
【図３】
2014117744.tif 000005
【図４】
2014117744.tif 000006
【図５】
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【図６】
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