JP2003343351A - 内燃機関のピストン - Google Patents
内燃機関のピストンInfo
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- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B31/00—Modifying induction systems for imparting a rotation to the charge in the cylinder
- F02B31/04—Modifying induction systems for imparting a rotation to the charge in the cylinder by means within the induction channel, e.g. deflectors
- F02B31/06—Movable means, e.g. butterfly valves
- F02B31/08—Movable means, e.g. butterfly valves having multiple air inlets, i.e. having main and auxiliary intake passages
- F02B31/085—Movable means, e.g. butterfly valves having multiple air inlets, i.e. having main and auxiliary intake passages having two inlet valves
-
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-
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- F02F3/26—Pistons having combustion chamber in piston head
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
Abstract
(57)【要約】
【課題】 シリンダ内にスワール流を生成する内燃機関
において、スワール流を阻害することのないピストン形
状として、燃焼性能を向上させる。 【解決手段】 低負荷時に２つの吸気ポート１１ａ，１
１ｂの一方をスワールコントロールバルブ１３によって
閉じてシリンダ１５内にスワール流を生成する内燃機関
において、ピストン１の冠面に，長手方向がクランク軸
（ピストンピン）の軸線に対して１５°〜２５°（好ま
しくは２０°）の角度をなす凹陥部３を形成する。これ
により、凹陥部３の長手方向とスワール流の流れ方向と
を一致させて、凹陥部３によってスワール流が弱められ
てしまうことを回避できる。
において、スワール流を阻害することのないピストン形
状として、燃焼性能を向上させる。 【解決手段】 低負荷時に２つの吸気ポート１１ａ，１
１ｂの一方をスワールコントロールバルブ１３によって
閉じてシリンダ１５内にスワール流を生成する内燃機関
において、ピストン１の冠面に，長手方向がクランク軸
（ピストンピン）の軸線に対して１５°〜２５°（好ま
しくは２０°）の角度をなす凹陥部３を形成する。これ
により、凹陥部３の長手方向とスワール流の流れ方向と
を一致させて、凹陥部３によってスワール流が弱められ
てしまうことを回避できる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関において
シリンダ内を往復動するピストンに関する。
シリンダ内を往復動するピストンに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、内燃機関のピストンとして、特開
２０００−０１８０４１号公報に開示されるようなもの
があった。このものは、吸・排気バルブに対向するリセ
ス部を備えると共に、該リセス部の底面に連続して燃焼
室を形成する凹陥部が形成される構成であり、前記凹陥
部は、その長手方向がクランク軸に平行に形成される。
２０００−０１８０４１号公報に開示されるようなもの
があった。このものは、吸・排気バルブに対向するリセ
ス部を備えると共に、該リセス部の底面に連続して燃焼
室を形成する凹陥部が形成される構成であり、前記凹陥
部は、その長手方向がクランク軸に平行に形成される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、例えば希薄
空燃比で燃焼を行わせる機関では、希薄燃焼時の燃焼安
定性を向上させるために、吸気制御弁（スワールコント
ロールバルブ）を吸気ポート部に設け、機関の低負荷時
に前記吸気制御弁を閉じることで、シリンダ内に横方向
の旋回流であるスワール流を生成させることが行われて
いる。
空燃比で燃焼を行わせる機関では、希薄燃焼時の燃焼安
定性を向上させるために、吸気制御弁（スワールコント
ロールバルブ）を吸気ポート部に設け、機関の低負荷時
に前記吸気制御弁を閉じることで、シリンダ内に横方向
の旋回流であるスワール流を生成させることが行われて
いる。
【０００４】しかし、上記従来のようなピストンを用い
る場合には、スワール流の流れ方向とピストン冠面の凹
陥部の長手方向とが一致しないため、凹陥部がスワール
流の流れを阻害し、スワール流を弱めてしまうという問
題があった。本発明は上記問題点に鑑みなされたもので
あり、シリンダ内に導入されたスワール流の流れがピス
トン冠面の燃焼室を形成する凹陥部で阻害されることを
回避できるピストンを提供し、以って、機関の燃焼性能
を向上させることを目的とする。
る場合には、スワール流の流れ方向とピストン冠面の凹
陥部の長手方向とが一致しないため、凹陥部がスワール
流の流れを阻害し、スワール流を弱めてしまうという問
題があった。本発明は上記問題点に鑑みなされたもので
あり、シリンダ内に導入されたスワール流の流れがピス
トン冠面の燃焼室を形成する凹陥部で阻害されることを
回避できるピストンを提供し、以って、機関の燃焼性能
を向上させることを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】そのため請求項１記載の
発明では、冠面に長手方向がクランク軸の軸線に対して
斜めに設定される凹陥部を形成する構成とした。上記構
成によると、凹陥部の長手方向は、クランク軸（ピスト
ンピン）の軸線に平行ではなく、クランク軸の軸線に対
して斜めになるように設定される。
発明では、冠面に長手方向がクランク軸の軸線に対して
斜めに設定される凹陥部を形成する構成とした。上記構
成によると、凹陥部の長手方向は、クランク軸（ピスト
ンピン）の軸線に平行ではなく、クランク軸の軸線に対
して斜めになるように設定される。
【０００６】従って、クランク軸の軸線に対して斜めに
なるスワール流の流れ方向に沿って、凹陥部の長手方向
を設定することが可能となり、凹陥部によってスワール
流を弱めてしまうことを回避できる。請求項２記載の発
明では、凹陥部の長手方向と交差する断面を円弧状に形
成する構成とした。
なるスワール流の流れ方向に沿って、凹陥部の長手方向
を設定することが可能となり、凹陥部によってスワール
流を弱めてしまうことを回避できる。請求項２記載の発
明では、凹陥部の長手方向と交差する断面を円弧状に形
成する構成とした。
【０００７】上記構成によると、凹陥部の長手方向と交
差する断面が円弧状であるから、凹陥部内に入り込んだ
吸気流れ（スワール流れ）がこの円弧状の面に沿って滑
らかに移動することになる。従って、シリンダ内に導入
されたスワール流の流れをより良好に保持できる。請求
項３記載の発明では、前記凹陥部の長手方向の両側縁に
沿って小突起部を延設する構成とした。
差する断面が円弧状であるから、凹陥部内に入り込んだ
吸気流れ（スワール流れ）がこの円弧状の面に沿って滑
らかに移動することになる。従って、シリンダ内に導入
されたスワール流の流れをより良好に保持できる。請求
項３記載の発明では、前記凹陥部の長手方向の両側縁に
沿って小突起部を延設する構成とした。
【０００８】上記構成によると、凹陥部の底面に沿って
進む吸気（スワール流れ）が、凹陥部から飛び出るとき
に、長手方向の両側縁に設けられた小突起部に案内され
て本来の方向性を保ったまま流れることになり、また、
スワール流を凹陥部内に向けて導くことができる。従っ
て、凹陥部からスワール流が飛び出るときに、乱れを生
じることが回避されると共に、滑らかに凹陥部内にスワ
ール流を導くことができ、シリンダ内に導入されたスワ
ール流の流れをより良好に保持できる。
進む吸気（スワール流れ）が、凹陥部から飛び出るとき
に、長手方向の両側縁に設けられた小突起部に案内され
て本来の方向性を保ったまま流れることになり、また、
スワール流を凹陥部内に向けて導くことができる。従っ
て、凹陥部からスワール流が飛び出るときに、乱れを生
じることが回避されると共に、滑らかに凹陥部内にスワ
ール流を導くことができ、シリンダ内に導入されたスワ
ール流の流れをより良好に保持できる。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図に
基づいて説明する。図１及び図２は、内燃機関において
シリンダ内を往復動するピストンを示す図である。この
図１及び図２において、ピストン１の冠面２には、燃焼
室を形成する凹陥部３が形成される。
基づいて説明する。図１及び図２は、内燃機関において
シリンダ内を往復動するピストンを示す図である。この
図１及び図２において、ピストン１の冠面２には、燃焼
室を形成する凹陥部３が形成される。
【００１０】前記凹陥部３の開口縁は、クランク軸の軸
線（ピストンピン方向）に対して２０°の角度をなす中
心線に対して平行で、かつ、ピストン冠面２の中心から
略等距離の位置にピストン１の周縁付近まで直線的に延
設される両側縁３ａ，３ｂと、該両側縁３ａ，３ｂの両
端を結ぶ、ピストン１の外周と同心に形成される円弧状
縁３ｃ，３ｄとからなる。
線（ピストンピン方向）に対して２０°の角度をなす中
心線に対して平行で、かつ、ピストン冠面２の中心から
略等距離の位置にピストン１の周縁付近まで直線的に延
設される両側縁３ａ，３ｂと、該両側縁３ａ，３ｂの両
端を結ぶ、ピストン１の外周と同心に形成される円弧状
縁３ｃ，３ｄとからなる。
【００１１】即ち、前記凹陥部３は、その長手方向が、
クランク軸の軸線（ピストンピン方向）に対して２０°
の角度をなすように形成されている。また、前記凹陥部
３の長手方向に直交する方向での断面で、前記凹陥部３
の底面は、前記開口縁から滑らかに連続する円弧状に形
成され、かつ、両側縁３ａ，３ｂに沿って、前記円弧状
の底面に滑らかに連続して冠面２から突出する山型の小
突起部４が延設されている。
クランク軸の軸線（ピストンピン方向）に対して２０°
の角度をなすように形成されている。また、前記凹陥部
３の長手方向に直交する方向での断面で、前記凹陥部３
の底面は、前記開口縁から滑らかに連続する円弧状に形
成され、かつ、両側縁３ａ，３ｂに沿って、前記円弧状
の底面に滑らかに連続して冠面２から突出する山型の小
突起部４が延設されている。
【００１２】更に、前記凹陥部３の底面は、前記円弧状
縁３ｃ，３ｄに向けてなだらかに立ち上がるようにして
ある。図３，図４は、上記構成のピストン１を、吸気ポ
ートにスワールコントロールバルブが設けられる機関に
組み込んだ状態を示す。図３，図４に示す機関は、気筒
毎に２つの吸気ポート１１ａ，１１ｂを備え、各吸気ポ
ート１１ａ，１１ｂがそれぞれに介装される吸気バルブ
１２ａ，１２ｂで開閉される。
縁３ｃ，３ｄに向けてなだらかに立ち上がるようにして
ある。図３，図４は、上記構成のピストン１を、吸気ポ
ートにスワールコントロールバルブが設けられる機関に
組み込んだ状態を示す。図３，図４に示す機関は、気筒
毎に２つの吸気ポート１１ａ，１１ｂを備え、各吸気ポ
ート１１ａ，１１ｂがそれぞれに介装される吸気バルブ
１２ａ，１２ｂで開閉される。
【００１３】前記２つの吸気ポート１１ａ，１１ｂの一
方の吸気ポート１１ａには、スワールコントロールバル
ブ１３が介装されている。前記スワールコントロールバ
ルブ１３は、アクチュエータ１４によって回転駆動され
る回転軸に弁体を固定してなるバタフライ弁であり、該
スワールコントロールバルブ１３は、例えば機関の低負
荷時に閉制御される。
方の吸気ポート１１ａには、スワールコントロールバル
ブ１３が介装されている。前記スワールコントロールバ
ルブ１３は、アクチュエータ１４によって回転駆動され
る回転軸に弁体を固定してなるバタフライ弁であり、該
スワールコントロールバルブ１３は、例えば機関の低負
荷時に閉制御される。
【００１４】そして、スワールコントロールバルブ１３
が閉じられたときには、吸気ポート１１ａが遮蔽され、
吸気ポート１１ｂのみから吸気をシリンダ１３に導入さ
せることで、シリンダ１３内に横向きの旋回流であるス
ワール流を生成するようになっている。上記構成におい
て、図１に示すピストン１を、凹陥部３の長手方向の中
心線が、吸気ポート１１ａ側よりも吸気ポート１１ｂ側
でより遠くなるように組み込んである。
が閉じられたときには、吸気ポート１１ａが遮蔽され、
吸気ポート１１ｂのみから吸気をシリンダ１３に導入さ
せることで、シリンダ１３内に横向きの旋回流であるス
ワール流を生成するようになっている。上記構成におい
て、図１に示すピストン１を、凹陥部３の長手方向の中
心線が、吸気ポート１１ａ側よりも吸気ポート１１ｂ側
でより遠くなるように組み込んである。
【００１５】上記構成によると、シリンダ１５内に導入
されたスワール流の流れ方向と凹陥部３の長手方向の中
心線とを略一致させることができ、凹陥部３によってス
ワール流が阻害されることがない。従って、シリンダ１
５内に強いスワール流を発生させて、燃焼性能を向上さ
せることができる。
されたスワール流の流れ方向と凹陥部３の長手方向の中
心線とを略一致させることができ、凹陥部３によってス
ワール流が阻害されることがない。従って、シリンダ１
５内に強いスワール流を発生させて、燃焼性能を向上さ
せることができる。
【００１６】特に、本実施形態のように、凹陥部３の底
面を長手方向に直交する断面で円弧状としてあれば、ス
ワール流が前記円弧状の底面に沿って滑らかに進むこと
で、スワール流が阻害されることがない。更に、凹陥部
３の長手方向の両側縁３ａ，３ｂに設けた小突起部４に
よって、凹陥部３からスワール流が飛び出すときの乱れ
が少なく、かつ、滑らかに凹陥部３内にスワール流を導
くことができ、強いスワール流を維持させることができ
る。
面を長手方向に直交する断面で円弧状としてあれば、ス
ワール流が前記円弧状の底面に沿って滑らかに進むこと
で、スワール流が阻害されることがない。更に、凹陥部
３の長手方向の両側縁３ａ，３ｂに設けた小突起部４に
よって、凹陥部３からスワール流が飛び出すときの乱れ
が少なく、かつ、滑らかに凹陥部３内にスワール流を導
くことができ、強いスワール流を維持させることができ
る。
【００１７】尚、上記実施形態では、凹陥部３の長手方
向とクランク軸の軸線とがなす角度を２０°としたが、
角度を２０°に限定するものではない。但し、好ましく
は、凹陥部３の長手方向とクランク軸の軸線とがなす角
度を１５〜２５°の範囲内とし、更に好ましくは本実施
形態のように、２０°とすると良い。
向とクランク軸の軸線とがなす角度を２０°としたが、
角度を２０°に限定するものではない。但し、好ましく
は、凹陥部３の長手方向とクランク軸の軸線とがなす角
度を１５〜２５°の範囲内とし、更に好ましくは本実施
形態のように、２０°とすると良い。
【００１８】また、２つの吸気ポートと凹陥部３の傾き
方向との相関を上記実施形態のものに限定するものでは
なく、例えば、凹陥部３の長手方向の中心線がスワール
生成時に閉じられる側の吸気ポートでより遠くなるよう
に設定してもよく、傾きの方向は、組み込まれる機関に
おけるスワール流の生成特性から決定されるべきもので
ある。
方向との相関を上記実施形態のものに限定するものでは
なく、例えば、凹陥部３の長手方向の中心線がスワール
生成時に閉じられる側の吸気ポートでより遠くなるよう
に設定してもよく、傾きの方向は、組み込まれる機関に
おけるスワール流の生成特性から決定されるべきもので
ある。
【００１９】更に、スワールを生成する構成は、２つの
吸気ポートの一方を閉じる方式に限定されず、例えば、
吸気ポートの開口を部分的に開くことで、吸気を偏流さ
せて、スワール流を生成させる構成であっても良い。ま
た、前記凹陥部３に吸気バルブ及び／又は排気バルブの
逃げ部（リセス部）を形成しても良い。
吸気ポートの一方を閉じる方式に限定されず、例えば、
吸気ポートの開口を部分的に開くことで、吸気を偏流さ
せて、スワール流を生成させる構成であっても良い。ま
た、前記凹陥部３に吸気バルブ及び／又は排気バルブの
逃げ部（リセス部）を形成しても良い。
【００２０】更に、上記実施形態から把握し得る請求項
以外の技術思想について、以下にその効果と共に記載す
る。 （イ）請求項１〜３のいずれか１つに記載の内燃機関の
ピストンにおいて、前記凹陥部の長手方向とクランク軸
の軸線とがなす角度を１５°〜２５°の範囲内としたこ
とを特徴とする内燃機関のピストン。
以外の技術思想について、以下にその効果と共に記載す
る。 （イ）請求項１〜３のいずれか１つに記載の内燃機関の
ピストンにおいて、前記凹陥部の長手方向とクランク軸
の軸線とがなす角度を１５°〜２５°の範囲内としたこ
とを特徴とする内燃機関のピストン。
【００２１】上記構成によると、ピストンの冠面に、ク
ランク軸の軸線となす角度が１５°〜２５°の範囲内に
なるように凹陥部を形成する。これにより、スワール流
の流れ方向と凹陥部の長手方向とを略一致させることが
でき、スワール流の流れが凹陥部で阻害されることを回
避できる。
ランク軸の軸線となす角度が１５°〜２５°の範囲内に
なるように凹陥部を形成する。これにより、スワール流
の流れ方向と凹陥部の長手方向とを略一致させることが
でき、スワール流の流れが凹陥部で阻害されることを回
避できる。
【図１】実施形態のピストンを示す斜視図。
【図２】実施形態におけるピストンの冠面形状を示す
図。
図。
【図３】スワール生成機構とスワール流れの様子を示す
シリンダの斜視図。
シリンダの斜視図。
【図４】スワール生成機構とスワール流れの様子を示す
シリンダの上面図。
シリンダの上面図。
１…ピストン、２…冠面、３…凹陥部、４…小突起部
Claims (3)
- 【請求項１】冠面に長手方向がクランク軸の軸線に対し
て斜めに設定される凹陥部を形成したことを特徴とする
内燃機関のピストン。 - 【請求項２】前記凹陥部の長手方向と交差する断面が円
弧状に形成されることを特徴とする請求項１記載の内燃
機関のピストン。 - 【請求項３】前記凹陥部の長手方向の両側縁に沿って、
小突起部を延設したことを特徴とする請求項１又は２記
載の内燃機関のピストン。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002150886A JP2003343351A (ja) | 2002-05-24 | 2002-05-24 | 内燃機関のピストン |
| US10/442,928 US6845741B2 (en) | 2002-05-24 | 2003-05-22 | Piston for an internal combustion engine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002150886A JP2003343351A (ja) | 2002-05-24 | 2002-05-24 | 内燃機関のピストン |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003343351A true JP2003343351A (ja) | 2003-12-03 |
Family
ID=29768625
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002150886A Pending JP2003343351A (ja) | 2002-05-24 | 2002-05-24 | 内燃機関のピストン |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6845741B2 (ja) |
| JP (1) | JP2003343351A (ja) |
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|---|---|---|---|---|
| CA2430340A1 (en) * | 2003-06-02 | 2003-09-21 | Abel Van Wyk | Balanced storm combustion chamber |
| DE102004031289A1 (de) * | 2004-06-29 | 2006-01-19 | Fev Motorentechnik Gmbh | Variable Brennkammergeometrie |
| US7458358B2 (en) * | 2006-05-10 | 2008-12-02 | Federal Mogul World Wide, Inc. | Thermal oxidation protective surface for steel pistons |
| KR101040344B1 (ko) * | 2008-09-12 | 2011-06-10 | 서울대학교산학협력단 | 차량의 연소 시스템 |
| USD737861S1 (en) * | 2009-10-30 | 2015-09-01 | Caterpillar Inc. | Engine piston |
| DE102012103212A1 (de) * | 2012-04-13 | 2013-10-17 | Mwm Gmbh | Kolben einer Brennkraftmaschine |
| DE102015202361A1 (de) * | 2015-02-10 | 2016-08-11 | Fev Gmbh | Hubkolben-Brennkraftmaschine |
| US10865735B1 (en) | 2018-03-03 | 2020-12-15 | Steven H. Marquardt | Power piston |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3644255B2 (ja) * | 1998-06-03 | 2005-04-27 | スズキ株式会社 | 内燃機関の燃焼室構造 |
| JP2000018041A (ja) | 1998-07-03 | 2000-01-18 | Toyota Motor Corp | 内燃機関のピストン |
| AT5305U1 (de) * | 2000-08-24 | 2002-05-27 | Avl List Gmbh | Otto-brennkraftmaschine mit direkter einspritzung |
| JP3835171B2 (ja) * | 2001-01-12 | 2006-10-18 | 日産自動車株式会社 | 内燃機関のピストン |
-
2002
- 2002-05-24 JP JP2002150886A patent/JP2003343351A/ja active Pending
-
2003
- 2003-05-22 US US10/442,928 patent/US6845741B2/en not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20040003793A1 (en) | 2004-01-08 |
| US6845741B2 (en) | 2005-01-25 |
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Legal Events
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| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20070109 |
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