内燃机用高导热性活塞环的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种安装于内燃机用活塞的活塞环。尤其是，本发明设及一种能够适 用于高压缩比的汽车用汽油发动机的一道环及二道环的高导热性活塞环。
【背景技术】
[0002] 近年来，考虑到环境问题，正致力于提高汽车用汽油发动机等内燃机的燃耗率的 提高。与此同时，发动机的形式也呈现高压缩化的倾向，W能够发挥更高的热效率，取得更 大的运动能量。汽车用汽油发动机在排气量和投入燃料量相同的条件下，压缩比越高，则按 压活塞的压力越大，因此，相较于压缩比较低的发动机，更有利于高输出及大扭矩。但是，汽 车用汽油发动机中，通过提高压缩比，活塞上死点处的燃烧室内的溫度及压力增高，导致在 适当地形成燃料和空气的混合气体之前着火。因此，在压缩比高的汽车用汽油发动机中，燃 烧室内局部产生燃烧，活塞上死点附近的燃料难W燃烧，将产生爆震化nocking)。该情况 下，汽车用汽油发动机无法得到所需的输出及扭矩，易导致NOx(氮氧化物)的生成及黑烟的 产生。
[0003] 此外，在汽车用汽油发动机中，为了理想地进行活塞上死点附近的燃烧，可举出降 低燃烧室壁的溫度运一对策。在此，为了降低该燃烧室壁的溫度，有效的方法是降低直接承 受伴随活塞往复运动的爆炸压力的活塞顶面的溫度。作为降低活塞顶面的溫度的方法，例 如，可举出提高安装于活塞的活塞环所要求的导热功能的方法，通过将该活塞受到的燃烧 热高效地传递至气缸，能够适当地进行活塞上死点附近的燃烧。综上所述可知，尤其是用于 高压缩比的汽车用汽油发动机的活塞环，要求进一步改善气封功能及导热功能。
[0004] 在运样的背景下，例如专利文献1(特开2009-235561号公报）中，提出了一种将C、 Si、Mn、Cr的适当的成分范围规定为指定参数的活塞环。具体而言，专利文献1提供一种活塞 环，其由调质钢构成，所述调质钢W质量比计，含有:C:0.20~0.90%、Si :0.10%?上低于 0.60 %、Mn: 0.20~1.50 %、Cr: 0.30~2.00 %，余量为Fe及不可避免的杂质，基于C、Si、Mn及 Cr的含量，由式"A = 8.8Si+l. 6Mn+l. 7扣'和式"B = 36C+4.2Si+3.8Mn+4.5扣'算出的参数A 及B的值分别为9.0W下及10.8W上(参照权利要求1)。
[0005] 现有技术文献
[0006] 专利文献
[0007] 专利文献1:特开2009-235561号公报 发明概要
[000引发明所要解决的技术问题
[0009]但是，在将上述专利文献1的活塞环用于高压缩比的汽车用汽油发动机的情况下， 在该汽车用汽油发动机中，难W理想地进行活塞上死点附近的燃烧。即，在安装了专利文献 1所提出的活塞环的高压缩比的汽车用汽油发动机中，无法充分降低活塞顶面的溫度，不能 长期稳定地发挥气封功能及导热功能。
[0010] 本发明的目的在于，提供一种内燃机用高导热性活塞环，其在用于高压缩比的汽 车用汽油发动机的情况下，能够长期稳定地发挥气封功能及导热功能。特别是，本发明的目 的在于，提供一种内燃机用高导热性活塞环，其提高了导热性能和能够耐受更加高溫的环 境的耐热疲劳性，所述导热性能是指使输入活塞的热量向气缸孔内面逃逸，降低燃烧室溫 度而避免爆震的产生的性能。
[0011] 用于解决技术问题的技术方案
[0012] 本发明人经过深入研究，通过采用分别含有规定量的C(碳）、Si(娃）、Mn(儘）、灯 (铭）、P(憐）、S(硫)及微量成分即A1(侣）、Ni(儀）、Cu(铜）的Mn-Cr钢来制成活塞环，解决了 上述技术问题。
[OOU]本发明提供一种内燃机用高导热性活塞环，其WMn-Cr钢为母材，其中，该Mn-Cr钢 含有：0.52质量％ W上且0.65质量％ W下的C、0.15质量％ W上且0.35质量％ W下的Si、 0.60质量％^上且1.00质量％^下的胞、0.60质量％^上且1.00质量％^下的化、0.04质 量％ W下的P、0.04质量％ W下的S、0.05质量％ W上且3.0质量％ W下的微量成分(Al、Ni及 化的总含量）、余量为化和不可避免的杂质。
[0014] 本发明的内燃机用高导热性活塞环中，优选所述Mn-Cr钢含有微量成分即Al、Ni及 化，各成分的含量均为0.01质量％ W上且1.0质量％ W下。
[0015] 本发明的内燃机用高导热性活塞环中，优选所述Mn-Cr钢所含的微量成分即Al、Ni 及化的含量满足下记式（1)的关系。
[0016] [数学式。
[0017]
[0018] 本发明的内燃机用高导热性活塞环中，优选活塞环的外周面具有锻硬铭、硬质陶 瓷、及硬质碳中的任一种或两种W上的硬质皮膜。
[0019] 本发明的内燃机用高导热性活塞环中，优选活塞环的上下表面和/或内周面被实 施了氧化处理、化学法表面处理、树脂涂层、及形成硬质碳皮膜中的至少一种或两种W上的 表面处理。
[0020] 本发明的内燃机用高导热性活塞环中，优选泽火回火后的硬度为40皿CW上，导热 率为40W/(m · K)W上。
[0021] 发明效果
[0022] 本发明的内燃机用高导热性活塞环中，母材即Mn-Cr钢分别含有规定量的C、Si、 Mn、Cr、P、S及作为微量成分的Al、Ni和Cu，因此，在用于高压缩比的汽车用汽油发动机的情 况下，能够长期稳定地发挥气封功能及导热功能。特别是，能够提高导热性能和能够耐受更 高溫度环境的耐热疲劳性，所述导热性能是指使输入活塞的热量向气缸孔内面逃逸，降低 燃烧室溫度而避免爆震的产生的性能。
【附图说明】
[0023] 图1表示本发明一个实施方式中的内燃机用高导热性活塞环的俯视图（A)及局部 立体图（B);
[0024] 图2表示本发明一个实施方式中的安装有内燃机用高导热性活塞环的活塞的主要 部分纵剖图；
[0025] 图3表示评价活塞环的疲劳强度的疲劳强度试验的概要的示意图。
[0026] 标记说明
[0027] 1活塞环
[002引 la 开口
[0029] 2 母材
[0030] 3硬质皮膜
[0031] 4表面处理层
[0032] 5外周面
[0033] 6上表面
[0034] 7内周面
[0035] 8下表面
[0036] 10 活塞
[0037] 11活塞顶面
[0038] 12活塞环槽
[0039] 20 气缸
[0040] 21气缸内壁面 [0041 ] a开口部分
[0042] 40疲劳强度试验机
[0043] 41支持台
[0044] 41a固定部
[0045] 42杠杆臂
[0046] 42a固定部
[0047] 43连结部
[004引 44导向件 [0049] 45动力传送杆
[(K)加]46偏屯、凸轮
【具体实施方式】
[0051] 下面，参照附图对本发明的内燃机用高导热性活塞环的优选的实施方式进行说 明。
[0052] 本发明的内燃机用高导热性活塞环1为WMn-Cr钢为母材2的内燃机用活塞环。而 且，该Mn-Cr钢含有:0.52质量％ W上且0.65质量％ W下的C、0.15质量％ W上且0.35质量％ W下的Si、0.60质量％ W上且1.00质量％ W下的Mn、0.60质量％ W上且1.00质量％ W下的 吐、0.04质量％^下的？、0.04质量％^下的5、0.05质量％^上且3.0质量％^下的微量成 分(A1、Ni及化的总含量）、余量为化和不可避免的杂质。
[0053] 图1表示呈环状、形成有开口 la、剖面为大致矩形的活塞环(压力环）1之一个例子。 如图1所示，活塞环1通过形成开日la而可增大变形余量，如图2所示，活塞10在进行往复运 动（图中的缺口箭头方向）期间，能够使其外周面5与气缸内壁面21的周方向接触。活塞环1 安装于设在活塞1