JP2003083160A - 内燃機関のピストン構造 - Google Patents

内燃機関のピストン構造

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JP2003083160A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 高出力化に対応した冷却効果を奏することが
できる内燃機関のオイルギャラリーを備えたピストン構
造を提供することである。 【解決手段】 ピストン頂壁の裏面側に環状のオイルギ
ャラリーを備え、前記オイルギャラリーの底壁には、中
子支えによるオイル排出孔と、ピストン下端部まで延び
るオイル入口専用孔を鋳抜き又は加工により成形してお
り、前記底壁のオイル入口専用孔を設けた位置に第1隆
起面を形成し、前記オイル排出孔を設けた位置の底壁
に、前記第1隆起面より低い第2隆起面を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、オイルギャラリー
を備えた内燃機関のピストン構造に関するものである。
【0002】
【従来の技術】内燃機関のピストン内には、燃焼室の底
壁を形成する頂面近傍に環状のオイルギャラリーが設け
られている。図5は、本願の出願人が出願した特願20
00−51143号の発明(以下、前発明と呼ぶ。)に
よるピストン200のオイルギャラリー90位置におけ
る縦断平面略図である。ちなみに、本発明で使用する符
号との関係で、図5のピストン200に付した符号は、
前発明において使用した符号とは一致させていない。
【0003】オイルギャラリー90の底壁93には、隆
起面91が形成されており、この隆起面91には図示し
ないシリンダブロックに固着されたノズルから供給され
る潤滑油を流入させる入口孔92が設けてある。また、
オイルギャラリー90の底壁93の別の位置には、オイ
ルギャラリー90内の潤滑油を排出する出口孔94〜9
6が設けてある。入口孔92の開口部分を底壁93の他
の部分より高い位置に設けることにより、ギャラリ内に
入った潤滑油が入口孔92へ逆流しにくくなるようにし
てある。
【0004】入口孔92は、ピストン200の下方まで
貫通しており、入口孔92の下端に設けたノズルにより
潤滑油が入口孔92内に噴射されて、確実にオイルギャ
ラリー90内に潤滑油が供給されるようになっている。
また、出口孔94〜96は底壁93を貫通する貫通孔で
あり、オイルギャラリー90内の潤滑油は出口孔94〜
96のいずれかから流出するようになっている。
【0005】また、ピストンピン中心線97と直交する
直交線98に対する各出口孔94〜96の配置角度θ
〜θと、入口孔92の配置角度θは、ピストンピン
を支持するボス部の位置及び前述の潤滑油通路を形成す
る都合上の問題で異なっている。
【0006】ところで、上述のようにオイルギャラリー
90を構成しても、なおピストン200の冷却性に影響
を及ぼす程度の問題が存在している。入口孔92からオ
イルギャラリー90内に流入した潤滑油は、隆起面91
によって入口孔92から逆流してオイルギャラリー90
外へ流出することは抑制されているが、潤滑油が昨今の
内燃機関の高出力化によるピストンの高温化を抑制する
だけの冷却効果を奏する前に出口孔94〜96(特に9
4と96)から流出してしまうことが明らかになった。
【0007】また、ピストン200は、大量生産に対応
した共通仕様品として利用することがコスト低減につな
がって好ましいが、図5に示すピストン200では、特
にV機関の場合、シリンダを傾斜させて設置するため、
入口孔92が下方に来るか、上方に来るかでオイルギャ
ラリー90内の潤滑油の流動環境が大きく左右され、ピ
ストン200の冷却効果に大きな影響を及ぼすことが考
えられる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】そこで本発明では、高
出力化に対応した冷却効果を奏することができる内燃機
関のオイルギャラリーを備えたピストン構造を提供する
ことを課題としている。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、請求項1の発明では、ピストン頂壁の裏面側に環状
のオイルギャラリーを備え、前記オイルギャラリーの底
壁には、中子支えによるオイル排出孔と、ピストン下端
部まで延びるオイル入口専用孔を鋳抜き又は加工により
成形しており、前記底壁のオイル入口専用孔を設けた位
置に第1隆起面を形成し、前記オイル排出孔を設けた位
置の底壁に、前記第1隆起面より低い第2隆起面を設け
た。請求項2の発明では、V形内燃機関において、ピス
トン頂壁の裏面側に環状のオイルギャラリーを備え、前
記オイルギャラリーの底壁には、中子支えによる3個の
オイル排出孔と、ピストン下端部まで延びる1個のオイ
ル入口専用孔を、鋳抜き又は加工により成形しており、
ピストンピン中心線に対して一方側に、周方向に間隔を
おいて2個のオイル排出孔を配置し、他方側に、周方向
に間隔をおいて1個のオイル排出孔とオイル入口専用孔
を配置しており、前記底壁のオイル入口専用孔を設けた
位置に第1隆起面を形成し、前記3個のオイル排出孔の
うち、オイル入口専用孔と隣接する2個のオイル排出孔
を設けた位置の底壁に、前記第1隆起面より低い第2隆
起面を設け、前記オイル入口専用孔と3個のオイル排出
孔をピストンピン中心線に対して線対称となるように配
置した。
【0010】
【発明の実施の形態】(請求項1の発明の実施例)図2
は、請求項1の発明を実施した内燃機関のピストン10
0の縦断正面図である。また、図1は図2のI−I断面
図である。図2に示すようにピストン100には環状の
オイルギャラリー1が設けてある。オイルギャラリー1
は、頂壁3,底壁4,内壁17及び外壁18により仕切
られている。
【0011】オイルギャラリー1の頂壁3及び内壁17
は、燃焼室2とオイルギャラリー1とを仕切っている。
したがって、燃焼室2で行われる燃焼により発生する熱
は頂壁3,内壁17に直接伝達される。
【0012】図1に示すようにオイルギャラリー1の底
壁4には隆起部14が設けてある。この隆起部14には
潤滑油供給孔5が設けてある。また、底壁4には隆起部
14より低い隆起部15,16が設けてある。隆起部1
5にはオイルギャラリー1内の高温の潤滑油を排出する
ための排出孔6が設けてあり、同様に隆起部16には排
出孔8が設けてある。隆起部15,16の高さは、例え
ば隆起部14の高さの3分の1〜3分の2に設定する。
さらに底壁4には排出孔7が設けてある。
【0013】図1に示すように潤滑油供給孔5と排出孔
6〜8は、ピストンピン中心線12と直交する直交線1
3に対して配置角度θの位置に配置されている。配置角
度θは例えば30度〜60度の間の角度に設定すること
ができる。従来のピストン200(図5)では、入口孔
92の配置角度のみが出口孔94〜96の配置角度と異
なっていたが、ここでは図1に示す配置角度を全てθに
設定することができるようにピストンピンを支持するボ
ス部と潤滑油通路9とを設ける。
【0014】図2に示すように、ピストン100が下死
点に達したときに、図示しないシリンダブロックに固定
された潤滑油噴射ノズル11(図2)の先端(上端)が
ピストン100の下端から燃焼室2の方向へ延びる潤滑
油通路9(図2)の下端に収容される。
【0015】潤滑油噴射ノズル11から噴射された潤滑
油は、潤滑油通路9を通って潤滑油供給孔5からオイル
ギャラリー1内に入る。オイルギャラリー1内の潤滑油
は、ピストン100が上死点と下死点の間を往復移動す
ることによりシャッフルされ、燃焼室2の壁面を兼ねる
オイルギャラリー1の頂壁3及び内壁17に付着して高
温の壁面を冷却する。
【0016】燃焼室2の壁面を冷却して昇温した潤滑油
は、排出孔6〜8からピストン100の下方に広がるク
ランク室10(図2)へ落下し、図示しないオイルパン
内に収容される。
【0017】図1では、2つの排出孔6と8を設けた底
壁4にそれぞれ隆起部15,16を形成した例を示した
が、底壁4の排出孔7の位置にも隆起部15,16と同
様の隆起部(好ましくは排出孔6,8よりも低い隆起
部)を形成してもよい。また、排出孔6か8のいずれか
一つのみに隆起部(15,16)を形成するようにして
もよい。
【0018】図3は、図1において底部4に隆起部15
の代わりに隆起部15aを備えた排出孔6近傍の部分拡
大図である。また、図4は図3のIV−IV断面図である。
図3では、底壁4に隆起部15aを形成し、この隆起部
15aを貫通するように排出孔6が設けてある。この隆
起部15aは、図4に示すように内壁17と外壁18と
を連結しておらず内壁17及び外壁18と隆起部15a
の間に潤滑油が介在することができるようになってい
る。
【0019】排出孔6〜8は、ピストン100の成形時
における中子を利用して成形することができる。また、
潤滑油供給孔5及び潤滑油通路9は、鋳抜きにより成形
することができる。潤滑油通路9は、スカート部19に
鋳抜き成形することができるが、また、筒状の部材を使
用して機械加工により成形するようにしてもよい。
【0020】(請求項2の発明の実施例)図1及び図2
(図3,図4に示す構成でも可)に示す構造を備えたピ
ストン100を、V形の内燃機関に使用する。V形の内
燃機関では、ピストン100は傾斜して設けられ、斜め
方向に往復移動する。
【0021】潤滑油供給孔5及び排出孔6〜8の4つ
は、前述したように直交線13に対する配置角度が全て
θに設定されており、ピストンピン中心線12に対して
左右対称の位置関係にある。
【0022】また、シリンダブロックに固定される潤滑
油噴射ノズル11の位置は決まっているが、潤滑油供給
孔5及び排出孔6〜8をピストンピン中心線12に対し
て左右対称の位置関係にすることにより、同じ形のピス
トン100を使用して潤滑油通路9の下端に潤滑油噴射
ノズル11の先端を収容することができるようになる。
請求項2の発明は、V形の内燃機関に適用することを主
眼としているが、W形の内燃機関に適用することもでき
る。
【0023】
【発明の効果】請求項1の発明によると、底壁4に潤滑
油供給孔5(オイル入口専用孔)を備えた隆起部14
(第1隆起面)と排出孔6,8を備えた隆起部15,1
6(第2隆起面)を設け、隆起部15,16を隆起部1
4よりも低く形成したので、潤滑油供給孔5からオイル
ギャラリー1内に流入した潤滑油は、十分に冷却効果を
奏した後に排出孔6〜8から排出されるようにすること
ができる。
【0024】つまり、オイルギャラリー1内の潤滑油が
良好な冷却効果を奏しながら入れ替わるようにすること
ができる。よって、ピストン100の温度分布に偏りが
生じにくくなり、内燃機関は安定した運転を行うことが
できる。
【0025】また、請求項1の発明を実施することによ
り、ピストン100(燃焼室2を含む)に対して良好な
冷却効果を奏することができるので、高出力化した内燃
機関の運転を安定して行うことができる。
【0026】請求項2の発明によると、オイルギャラリ
ー1の底壁4に潤滑油供給孔5(オイル入口専用孔)と
3個の排出孔6〜8(オイル排出孔)をピストンピン中
心線12に対して線対称となるように配置したので、V
形内燃機関においてピストン100を傾斜させて設置す
る際に、すべての気筒に同一形のピストン100を使用
しても、すべての気筒で潤滑油供給孔5の高さを一定に
揃えることができ、各気筒間で冷却効果に差異が生じな
いようにすることができる。すなわち、すべての気筒で
同等の冷却効果を奏することができ、V形の内燃機関の
安定した運転環境を提供することができる。
【0027】また、請求項2の発明を実施することによ
り、V形の内燃機関においてシリンダヘッドの配置と潤
滑油管の配置の制約がなくなり、内燃機関の設計の自由
度が増し、レイアウトの変更が容易になり、省スペース
化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 図2のI−I断面図である。
【図2】 請求項1の発明を実施した内燃機関のピスト
ンの縦断正面図である。
【図3】 排出孔に図1とは異なる形状の隆起部を備え
た排出孔近傍の部分拡大図である。
【図4】 図3のIV−IV断面図である。
【図5】 従来のピストンのオイルギャラリー位置にお
ける縦断平面略図である。
【符号の説明】
1 オイルギャラリ 2 燃焼室 3 頂壁 4 底壁 5 潤滑油供給孔(オイル入口専用孔) 6〜8 排出孔(オイル排出孔) 9 潤滑油通路 10 クランク室 11 潤滑油噴射ノズル 12 ピストンピン中心線 13 直交線 14〜16,15a 隆起部 17 内壁 18 外壁 19 スカート部 100 ピストン θ 配置角度

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ピストン頂壁の裏面側に環状のオイルギ
    ャラリーを備え、前記オイルギャラリーの底壁には、中
    子支えによるオイル排出孔と、ピストン下端部まで延び
    るオイル入口専用孔を鋳抜き又は加工により成形してお
    り、 前記底壁のオイル入口専用孔を設けた位置に第1隆起面
    を形成し、前記オイル排出孔を設けた位置の底壁に、前
    記第1隆起面より低い第2隆起面を設けたことを特徴と
    する内燃機関のピストン構造。
  2. 【請求項2】 V形内燃機関において、ピストン頂壁の
    裏面側に環状のオイルギャラリーを備え、前記オイルギ
    ャラリーの底壁には、中子支えによる3個のオイル排出
    孔と、ピストン下端部まで延びる1個のオイル入口専用
    孔を、鋳抜き又は加工により成形しており、ピストンピ
    ン中心線に対して一方側に、周方向に間隔をおいて2個
    のオイル排出孔を配置し、他方側に、周方向に間隔をお
    いて1個のオイル排出孔とオイル入口専用孔を配置して
    おり、 前記底壁のオイル入口専用孔を設けた位置に第1隆起面
    を形成し、前記3個のオイル排出孔のうち、オイル入口
    専用孔と隣接する2個のオイル排出孔を設けた位置の底
    壁に、前記第1隆起面より低い第2隆起面を設け、 前記オイル入口専用孔と3個のオイル排出孔をピストン
    ピン中心線に対して線対称となるように配置したことを
    特徴とする内燃機関のピストン構造。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2006200479A (ja) * 2005-01-21 2006-08-03 Toyota Industries Corp 内燃機関のピストン
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