JP2005036690A - Piston for internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関用ピストンに関し、特にピストン本体の冠部内にオイルを通す環状のクーリングチャンネルを形成して冠部を冷却する内燃機関用ピストンに関する。
【0002】
【従来の技術】
従来の内燃機関用ピストンは、図3に断面図を示し、図3の要部を示すB矢視図を図4に示すように、ピストン本体51の外周に燃焼室側からクランク室側に向けて順にコンプレッションリング溝52a、コンプレッション溝52b及びオイルリング溝53が形成され、コンプレッション溝52a、52bにそれぞれコンプレッションリング54a、54bが装着され、オイルリング溝53にオイルリング55が装着される。ピストン本体51の冠部51a内に環状のクーリングチャンネル56を形成すると共に、冠部51aの下面部にクーリングチャンネル56に連通してクランク室側に開口する導入孔57a、57bが形成されている。更に、ピストン本体51の外周でオイルリング溝53の下方部分から内側に貫通する連通孔58が形成されている。
【0003】
この内燃機関用ピストンにおいて、運転中にオイルジェット等によりオイルをピストン本体51の内側に吹き付けて、オイルの一部を導入孔57a、57bからクーリングチャンネル56内に注入することによってピストン本体51の冠部51aを冷却する。一方、ピストン本体51がシリンダ59内を上死点側から下死点側に移動すると、その間にオイルリング55によりシリンダ59の内壁59aから掻き取られたオイルは、貫通孔58を経てクランク室側に排出するように構成されている。
【0004】
また、内燃機関用ピストンとして、図5及び図6に示す構造のものが知られている。図5及び図6において、ピストン本体61は冠部61aとスカート部61bとで構成されており、冠部61a内には環状のクーリングチャンネル62が形成され、冠部61aの下面部には導入孔63が形成されて、クーリングチャンネル62が導入孔63を介してピストン本体61の内側に、即ちクランク室側に開口している。
【0005】
スカート部61bには、一対のピンボス部64が形成されており、このピンボス部64にピストンピン孔65が形成されて、ピストンピン孔65にピストンピン66の端部が嵌合している。さらに、スカート部61bの外周部には、ピストンピン孔65を挟んでリング溝67a、67bが形成され、これらリング溝67a、67bにそれぞれシールリング68a、68bが装着されて、シールリング68a、68b間にオイル溜り部78が形成されている。
【0006】
また、ピストン本体61には、複数本のオイル供給路69が形成されており、これらオイル供給路69を介してクーリングチャンネル62がオイル溜り部78に連通している。さらに、ピストンピン孔65とピストンピン66との嵌合部には、ピストンピン66の軸心方向に沿う複数本のオイル逃し路71が形成されている。
【0007】
ピストン本体61の外周部には、シールリング68a、68bより冠部61a側にコンプレッションリング溝72及びオイルリング溝73が形成されて、コンプレッションリング溝72にコンプレッションリング74が装着されており、オイルリング溝73にオイルリング75が装着されている。
【0008】
このピストン本体61は、シリンダ70に挿入されて、シールリング68a、68b、コンプレッションリング74及びオイルリング75がそれぞれシリンダ内壁70aに当接し、これによりシリンダ70内が燃焼室76とクランク室77とに隔成される。
【0009】
なお、図5はピストンピン66の未装着状態をピストンピン孔65と直角方向に見た右半分断面の正面図を示しており、図6はピストンピン66の装着状態をピストンピン孔65の中心線方向に見た右半分断面の正面図を示している。
【0010】
この内燃機関用ピストンにおいては、内燃機関の運転時に、オイルジェット等によりオイルをピストン本体61の内側に吹き付けて、オイルの一部を導入孔63からクーリングチャンネル62内に注入することにより、その注入されたオイルをオイル供給路69を経てオイル溜り部78に供給し、このオイル溜り部78に供給されたオイルをオイル逃し路71を経てピストン本体61の内側に漸次排出するようにしている。
【0011】
このようにして、クーリングチャンネル62内に注入されたオイルにより、ピストン本体61の冠部61aを冷却し、オイル溜り部78に供給されたオイルにより、ピストン本体61とシリンダ内壁70aとの間を潤滑すると共に、コンプレッションリング74と協働して燃焼室76からクランク室77への燃焼ガスの吹抜けを防止するようにしている(例えば、特許文献1参照)。
【0012】
【特許文献1】
実開平6−49745号公報
【0013】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記図3及び図4に示す内燃機関用ピストンにあっては、クーリングチャンネル56内にオイルを注入するためのオイルジェットを要し、構成が複雑になりコストアップ及び内燃機関の重量増加が懸念される。また、高速回転時にオイルジェットから噴出されたオイルが、導入孔57a、57bからクーリングチャンネル56内に有効的に注入できないことがあり、冷却不足を誘発するおそれがある。
【0014】
また、特許文献1に開示の内燃機関用ピストンにあっては、クーリングチャンネル62内にオイルを注入するためのオイルジェット等を必要とするため、構造が複雑になり、内燃機関全体のコストアップ及び内燃機関の重量増加を招くことが懸念される。
【0015】
また、コンプレッションリング74およびオイルリング75の他に、オイル溜り部78を形成するためのシールリング68a、68bを要すると共に、シールリング68a、68bを装着するためのリング溝67a、67bを形成する必要があり、さらにはピストンピン孔65とピストンピン66との嵌合部において、ピストンピン孔65の内面あるいはピストンピン66の外側面に軸方向に溝を形成してオイル逃し路71を形成する必要があるため、部品点数および加工工数が増加して、ピストン自体のコストアップを招くことも懸念される。
【0016】
従って、かかる点に鑑みてなされた本発明の目的は、構成の簡素化及びコストの低減が得られ、しかもピストン冠部を確実に冷却できる内燃機関用ピストンを提供することにある。
【0017】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する請求項1に記載の内燃機関用ピストンの発明は、ピストン本体の冠部内に環状に形成されたクーリングチャンネルと、上記冠部の下面部に形成された上記クーリングチャンネルに連通する排出孔と、上記ピストン本体の外周部におけるオイルリングを装着するオイルリング溝の下方部分と上記クーリングチャンネルとを連通する連通孔とを有し、上記ピストン本体がシリンダ内を上死点側から下死点側に移動する間に、上記オイルリングにより上記シリンダの内壁から掻き取られたオイルを、上記連通孔から上記クーリングチャンネル内に回収して上記排出孔から排出することにより、上記冠部を冷却することを特徴とする。
【0018】
請求項1の発明によると、オイルリングにより掻き取られたオイルは、連通孔からクーリングチャンネルに回収され、その後、排出孔から排出されるのでクーリングチャンネル内にオイルが安定して供給でき、確実なピストン冠部の冷却が得られる。更に、オイルジェット等を要することなく、構成の簡素化が得られ、エンジンの軽量化及び低コスト化が図れる。
【0019】
請求項2に記載の発明は、請求項1の内燃機関用ピストンにおいて、上記排出孔は、上記連通孔よりも大径であることを特徴とする。
【0020】
請求項2の発明によると、クーリングチャンネルに回収されたオイルは、連通孔よりも大径の排出孔から排出されるので、クーリングチャンネルを通してオイルがスムーズに流れ、ピストン冠部の冷却効率が高められる。
【0021】
請求項3に記載の発明は、請求項1または2の内燃機関用ピストンにおいて、上記排出孔は、上記クーリングチャンネルの環状のほぼ対称位置の二個所に形成されたことを特徴とする。
【0022】
請求項3の発明によると、クーリングチャンネルに回収されたオイルは、対象位置の二箇所の排出孔から排出されるので、クーリングチャンネルを通してのオイルの流れがよりスムーズとなり、ピストン冠部の冷却効率がより高められる。
【0023】
請求項4に記載の発明は、請求項1〜3のいずれかの内燃機関用ピストンにおいて、上記連通孔は、上記ピストン本体の全周に亘ってほぼ等間隔に多数個形成されたことを特徴とする。
【0024】
請求項4の発明によると、ピストン本体の全周からクーリングチャンネルにオイルが回収されて排出されるので、オイルがクランク室側から燃焼室側への漏出しが回避されてオイルの消費を抑制することができる。また、ピストン本体を通してのオイルの流れが均一となって良好な循環性が得られ、ピストン本体全体が均一に冷却されると共に、ピストン本体に形成されている各種リング溝の耐久性の向上がもたらされる。また、ピストン本体全体が均一に冷却されることによって、ピストンリングの張力が小さくてもピストンリングがシリンダ内壁に均一に密着して燃焼室からクランク室への燃焼ガスの吹き抜けが確実に防止され、かつピストンリングとシリンダ内壁との摺動抵抗の低減が可能になり出力及び燃費の向上がもたらされる。
【0025】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による内燃機関用ピストンの実施の形態について、図1及び図2を参照して説明する。
【0026】
図1は内燃機関用ピストンの要部の構成を示す断面図であり、図2は図1の要部を示すA矢視図である。
【0027】
図1に示すように、ピストン本体1の外周には、燃焼室15側からクランク室16側に向けて順に、コンプレッションリング溝2a、コンプレッションリング溝2b及びオイルリング溝3が順に形成されており、コンプレッションリング溝2a、2bにそれぞれコンプレッションリング4a、4bが装着され、オイルリング溝3にオイルリング5が装着される。
【0028】
本実施の形態では、ピストン本体1の冠部1a内に環状のクーリングチャンネル6を形成すると共に、冠部1aの下面部には、クーリングチャンネル6の環状のほぼ対称位置の二箇所に、それぞれクーリングチャンネル6に連通してクランク室16側に開口する排出孔7a、7bが形成される。
【0029】
また、全周に亘ってほぼ等間隔でピストン本体1の外周部分9で、オイルリング溝3の下方部分からクーリングチャンネル6に連通する多数の連通孔8を形成する。各連通孔8は、外周部分9側からクーリングチャンネル6側に移行するに従って下死点側から上死点側へ漸次移行するように傾斜して穿設され、かつ排出孔7a、7bより小径に形成されている。
【0030】
かかる構成において、ピストン本体1がシリンダ11内を上死点側から下死点側に移動すると、その間にオイルリング5によりシリンダ11の内壁11aからオイルが掻き取られ、この掻き取られたオイルは外周部分9に開口する連通孔8を通してクーリングチャンネル6内に回収された後、排出孔7a、7bからクランク室16内に排出されることになる。
【0031】
なお、ピストン本体1が上死点側から下死点側へ移動する速度によって、オイルリング5よりも下方のピストン本体1の外周部分9とシリンダ11の内壁11aとの隙間aの圧力が高くなるが、その隙間aと比較してクランク室16内の容積は極めて大きいので、クランク室16内が高圧になることはない。従って、クランク室16側から排出孔7a、7bに高圧が作用することはないので、オイルリング5により掻き取られたオイルは、傾斜して穿設された連通孔8からクーリングチャンネル6内にスムーズに回収されて、排出孔7a、7bからクランク室16側に排出されることになる。
【0032】
このように、本実施の形態においては、ピストン本体1がシリンダ11内を上死点側から下死点側に移動する間に、オイルリング5によりシリンダ11の内壁11aから掻き取られたオイルを、外周部分9の開口から連通孔8を経てクーリングチャンネル6内に回収して、排出穴7a、7bからクランク室16内に排出するようにしたので、オイルジェット等を要することなく、冠部1aが確実に冷却でき、全体をコンパクトにかつ低コストにできる。
【0033】
また、クーリングチャンネル6の環状のほぼ対称位置の二箇所に、連通孔8の径よりも大きい径の排出孔7a、7bを設けたので、クーリングチャンネル6を通してのオイルの流れをよりスムーズにでき、冠部1aを効率よく冷却することができる。
【0034】
更に、本実施の形態では、多数の連通孔8をピストン本体1の外周部全周に亘ってほぼ等間隔に形成して、シリンダ11の内壁11aから掻き取られたオイルをピストン本体1の全周からクーリングチャンネル6に回収するようにしたので、ピストン本体1の全周からクーリングチャンネル6にオイルが回収されて排出されるので、オイルがクランク室16側から燃焼室15側への漏出しが回避されてオイルの消費を抑制することができ、かつピストン本体1を通してのオイルの流れを均一にできて良好な循環性を得ることができる。従って、ピストン本体1の全体を均一に冷却できると共に、ピストン本体1に形成されているコンプレッションリング溝2a、2b及びオイルリング溝3の各種リング溝の耐久性を向上することができる。
【0035】
また、ピストン本体1の全体を均一に冷却できることから、コンプレッションリング4a、4b及びオイルリング5のピストンリングを、小さい張力でシリンダ11の内壁11aに均一に密着できて、燃焼室15からクランク16室への燃焼ガスの吹き抜けが確実に防止でき、かつピストンリングとシリンダ11の内壁11aとの摺動抵抗の低減が可能になり、出力及び燃費を向上することができる。
【0036】
ちなみに、冷却が不均一の場合には、ピストンリングをシリンダ11の内壁に密着させるためにコンプレッションリング4a、4b及びオイルリング5の各ピストンリングの張力を大きくする必要がある。そのため、ピストンリングとシリンダ11の内壁11aとの圧接力が大きくなって摺動抵抗が増大し、出力の低下及び燃費の悪化を招く要因となる。
【0037】
更に、ピストン本体1の冠部1aの温度を下げることによりノック発生限界が向上し、安定したエンジンの出力向上が確保できる。また、ピストン本体1のみによって上記種々の効果が得られ、既存のエンジンにも適用することができ、汎用性に優れたピストン本体1が得られる。
【0038】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されることなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えば、排出孔は二個に限らず、適宜の位置に1個或いは三個以上設けても良いし、その径も必ずしも連通穴より大きくする必要はなく、任意の大きさとすることができる。また、連通孔もピストン本体の全周に亘ってほぼ等間隔に設ける場合に限らず、部分的に偏って形成したり、またその数も任意に設定したりすることができる。
【0039】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、ピストン冠部内に形成したクーリングチャンネルに連通して、冠部の下面部に排出孔を形成すると共に、ピストン本体外周部のオイルリング溝の下方に連通孔を形成して、ピストン本体がシリンダ内を上死点側から下死点側に移動する間にオイルリングによりシリンダ内壁から掻き取られるオイルを、連通孔からクーリングチャンネル内に回収して排出孔から排出することにより、オイルジェット等を要することなく、しかも余分な部品や加工を要することなく、ピストン冠部を確実に冷却できると共に、低コストにできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態による内燃機関用ピストンの要部の構成を示す断面図である。
【図2】同じく、図1のA矢視図である。
【図3】従来の内燃機関用ピストンの構成を正面図である。
【図4】図3のB矢視図である。
【図5】他の従来の内燃機関用ピストンの構成を示すピストンピン未装着状態でのピストンピン孔と直角方向に見た右半分断面の正面図である。
【図6】同じく、ピストンピン装着状態でのピストンピン孔の中心線方向に見た右半分断面の正面図である。
【符号の説明】
1 ピストン本体
1a 冠部
2a、2b コンプレッションリング溝
3 オイルリング溝
4a、4b コンプレッションリング
5 オイルリング
6 クーリングチャンネル
7a、7b 排出孔
8 連通孔
11 シリンダ
11a 内壁[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an internal combustion engine piston, and more particularly to an internal combustion engine piston that cools a crown by forming an annular cooling channel through which oil passes in the crown of a piston body.
[0002]
[Prior art]
FIG. 3 shows a cross-sectional view of a conventional piston for an internal combustion engine, and as shown in FIG. A
[0003]
In this internal combustion engine piston, oil is blown into the piston
[0004]
Moreover, the thing of the structure shown in FIG.5 and FIG.6 is known as a piston for internal combustion engines. 5 and 6, the piston
[0005]
A pair of
[0006]
A plurality of
[0007]
A
[0008]
The piston
[0009]
5 shows a front view of the right half cross section when the
[0010]
In this internal combustion engine piston, when the internal combustion engine is operated, oil is injected into the piston
[0011]
In this way, the
[0012]
[Patent Document 1]
Japanese Utility Model Publication No. 6-49745
[Problems to be solved by the invention]
However, the piston for the internal combustion engine shown in FIGS. 3 and 4 requires an oil jet for injecting oil into the
[0014]
Further, the piston for an internal combustion engine disclosed in
[0015]
In addition to the
[0016]
Accordingly, an object of the present invention made in view of such a point is to provide a piston for an internal combustion engine that can be simplified in structure and reduced in cost and can reliably cool a piston crown.
[0017]
[Means for Solving the Problems]
The invention of the piston for an internal combustion engine according to
[0018]
According to the first aspect of the present invention, the oil scraped off by the oil ring is recovered from the communication hole to the cooling channel and then discharged from the discharge hole, so that the oil can be stably supplied into the cooling channel. Cooling of the piston crown is obtained. Further, the configuration can be simplified without requiring an oil jet or the like, and the weight and cost of the engine can be reduced.
[0019]
According to a second aspect of the present invention, in the piston for an internal combustion engine according to the first aspect, the discharge hole has a larger diameter than the communication hole.
[0020]
According to the second aspect of the present invention, the oil recovered in the cooling channel is discharged from the discharge hole having a diameter larger than that of the communication hole, so that the oil flows smoothly through the cooling channel and the cooling efficiency of the piston crown is increased. .
[0021]
According to a third aspect of the present invention, in the piston for an internal combustion engine according to the first or second aspect, the discharge holes are formed at two substantially symmetrical positions in the annular shape of the cooling channel.
[0022]
According to the invention of
[0023]
According to a fourth aspect of the present invention, in the internal combustion engine piston according to any one of the first to third aspects, a plurality of the communication holes are formed at substantially equal intervals over the entire circumference of the piston body. And
[0024]
According to the invention of claim 4, since oil is collected and discharged from the entire circumference of the piston body to the cooling channel, leakage of oil from the crank chamber side to the combustion chamber side is avoided and oil consumption is suppressed. be able to. In addition, the flow of oil through the piston body is uniform and good circulation is obtained, the entire piston body is uniformly cooled, and the durability of various ring grooves formed in the piston body is improved. It is. In addition, since the entire piston body is uniformly cooled, even if the tension of the piston ring is small, the piston ring uniformly adheres to the inner wall of the cylinder and the combustion gas is surely prevented from being blown from the combustion chamber to the crank chamber. In addition, the sliding resistance between the piston ring and the cylinder inner wall can be reduced, and the output and fuel consumption are improved.
[0025]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of a piston for an internal combustion engine according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2.
[0026]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a configuration of a main part of a piston for an internal combustion engine, and FIG. 2 is a view taken along an arrow A showing the main part of FIG.
[0027]
As shown in FIG. 1, a
[0028]
In the present embodiment, an annular cooling channel 6 is formed in the crown portion 1a of the piston
[0029]
In addition, a large number of
[0030]
In such a configuration, when the
[0031]
The pressure in the gap a between the outer
[0032]
Thus, in the present embodiment, the oil scraped off from the
[0033]
In addition, since the discharge holes 7a and 7b having a diameter larger than the diameter of the
[0034]
Further, in the present embodiment, a large number of
[0035]
Further, since the
[0036]
Incidentally, when the cooling is not uniform, it is necessary to increase the tension of the compression rings 4 a and 4 b and the piston rings of the
[0037]
Further, the knock generation limit is improved by lowering the temperature of the crown portion 1a of the
[0038]
In addition, this invention is not limited to the said embodiment, A various change is possible in the range which does not deviate from the meaning of invention. For example, the number of the discharge holes is not limited to two, and one or three or more discharge holes may be provided at appropriate positions, and the diameter does not necessarily need to be larger than the communication hole, and may be an arbitrary size. Further, the communication holes are not limited to being provided at substantially equal intervals over the entire circumference of the piston body, but can be formed partially biased or the number thereof can be arbitrarily set.
[0039]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the discharge channel is formed in the lower surface portion of the crown portion in communication with the cooling channel formed in the piston crown portion, and the communication hole is formed below the oil ring groove in the outer peripheral portion of the piston body. The oil scraped from the inner wall of the cylinder by the oil ring while the piston body moves from the top dead center side to the bottom dead center side in the cylinder is collected from the communication hole into the cooling channel and is discharged from the discharge hole. By discharging, it is possible to reliably cool the piston crown without requiring an oil jet or the like, and without requiring extra parts or processing, and at a low cost.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a configuration of a main part of a piston for an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a view taken along arrow A in FIG.
FIG. 3 is a front view of a configuration of a conventional piston for an internal combustion engine.
4 is a view taken in the direction of arrow B in FIG. 3;
FIG. 5 is a front view of a right half cross section viewed in a direction perpendicular to a piston pin hole in a state in which a piston pin is not mounted, showing the configuration of another conventional internal combustion engine piston.
FIG. 6 is a front view of the right half section viewed in the direction of the center line of the piston pin hole when the piston pin is mounted.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (4)
上記冠部の下面部に形成された上記クーリングチャンネルに連通する排出孔と、
上記ピストン本体の外周部におけるオイルリングを装着するオイルリング溝の下方部分と上記クーリングチャンネルとを連通する連通孔とを有し、
上記ピストン本体がシリンダ内を上死点側から下死点側に移動する間に、上記オイルリングにより上記シリンダの内壁から掻き取られたオイルを、上記連通孔を介して上記クーリングチャンネル内に回収して上記排出孔から排出することにより、上記冠部を冷却することを特徴とする内燃機関用ピストン。A cooling channel formed annularly in the crown of the piston body;
A discharge hole communicating with the cooling channel formed on the lower surface of the crown,
A communication hole that communicates the lower part of the oil ring groove for mounting the oil ring on the outer periphery of the piston body and the cooling channel;
While the piston body moves from the top dead center side to the bottom dead center side in the cylinder, the oil scraped from the inner wall of the cylinder by the oil ring is collected in the cooling channel through the communication hole. Then, the piston for the internal combustion engine, wherein the crown portion is cooled by being discharged from the discharge hole.
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