JP2007077951A - Piston for internal combustion engine - Google Patents
Piston for internal combustion engine Download PDFInfo
- Publication number
- JP2007077951A JP2007077951A JP2005269893A JP2005269893A JP2007077951A JP 2007077951 A JP2007077951 A JP 2007077951A JP 2005269893 A JP2005269893 A JP 2005269893A JP 2005269893 A JP2005269893 A JP 2005269893A JP 2007077951 A JP2007077951 A JP 2007077951A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- piston
- internal combustion
- combustion engine
- thermoelectric conversion
- magnet
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)
Abstract
Description
本発明は、内燃機関用ピストンに関するものである。 The present invention relates to a piston for an internal combustion engine.
内燃機関に備えられるピストン(1)は、その頂部で高温の燃焼室を画成し、燃焼室に発生する燃焼圧力を、コンロッド(5)を介してクランクシャフトの回転力に変換する機関部品で、熱的に最も過酷な環境にある。 The piston (1) provided in the internal combustion engine is an engine part that defines a high-temperature combustion chamber at the top and converts the combustion pressure generated in the combustion chamber into the rotational force of the crankshaft through the connecting rod (5). Thermally in the most harsh environment.
ピストン(1)はその頂部(11)が高温の燃焼ガスにさらされるが、この頂部(11)に受ける熱はランド部(15)に装着されたピストンリング(22、23、24)またはスカート部(16)からシリンダ(2)へと逃げる放熱経路と、ピストンピン(4)を介してコンロッド(5)へ逃げる放熱経路と、ピストン(1)とシリンダ(2)の間に供給される潤滑油によって持ち去られる放熱経路がある。さらには、ピストン(1)の背面(19)に向けて潤滑油を噴射するオイルジェット設け、ピストン(1)の熱を潤滑油によって持ち去られる放熱経路を付加した内燃機関もある。これらの放熱経路を介してピストン(1)の冷却は行われる。 The top (11) of the piston (1) is exposed to high-temperature combustion gas, and the heat received at the top (11) is the piston ring (22, 23, 24) or skirt attached to the land (15). A heat dissipation path that escapes from (16) to the cylinder (2), a heat dissipation path that escapes to the connecting rod (5) via the piston pin (4), and a lubricating oil supplied between the piston (1) and the cylinder (2) There is a heat dissipation path taken away by. Furthermore, there is also an internal combustion engine provided with an oil jet that injects lubricating oil toward the back surface (19) of the piston (1), and added with a heat radiation path for removing the heat of the piston (1) by the lubricating oil. The piston (1) is cooled through these heat radiation paths.
ところで、近年の自動車用エンジンに対する要求の一つとして、リング溝(12、13、14)より上方に設けられるトップランド(31)とシリンダ(2)の間に挟まれるクレビスの容積を小さくして、燃焼室におけるクエンチ域を減らし、エンジンにおける未燃焼ガスの排出量を低減するとともに、燃費の改善をはかることがある。 By the way, as one of the recent demands for automobile engines, the volume of the clevis sandwiched between the top land (31) and the cylinder (2) provided above the ring grooves (12, 13, 14) is reduced. In some cases, the quenching region in the combustion chamber is reduced, the amount of unburned gas in the engine is reduced, and the fuel consumption is improved.
あるいは、各リング(22、23、24)の幅を縮小したり、中間に設けられるコンプレッションリング(23)を廃止したりして、ランド部(15)の小型化がはかられる傾向がある。ピストン(1)はその小型化に伴ってシリンダ(2)への放熱量が減少するため、その冷却性を高めることが要求される。 Alternatively, the land portion (15) tends to be downsized by reducing the width of each ring (22, 23, 24) or eliminating the compression ring (23) provided in the middle. As the piston (1) is reduced in size, the amount of heat released to the cylinder (2) is reduced, so that it is required to improve its cooling performance.
しかしながら、上記のようにランド部(15)の小型化がはかられると、ランド部(15)から各リング(22、23、24)を介してシリンダ(2)に逃げる放熱量が減少し、ピストン(1)の冷却性が悪化するという問題点が考えられる。 However, if the land portion (15) is reduced in size as described above, the amount of heat released from the land portion (15) to the cylinder (2) via the rings (22, 23, 24) is reduced. There may be a problem that the cooling performance of the piston (1) deteriorates.
そこで、上記潤滑油によって持ち去られるピストン(1)の放熱量を増やすことをねらいに、ピストン(1)とシリンダ(2)の間に供給される潤滑油に対するピストン(1)の表面積を増大するため、ランド部(15)とスカート部(16)の間にピストン(1)の軸方向に対して傾斜して隆起する冷却フィン(30)を突出形成したピストン(1)が知られている。(例えば、特許文献1参照)
ところが、近年のエンジン出力の増大に伴う熱負荷の増加に対して、放熱面積の拡大に頼った上述の方法ではピストンの長大化が避けられない。
However, in response to an increase in thermal load accompanying an increase in engine output in recent years, an increase in the length of the piston is inevitable with the above-described method that relies on an expansion of the heat radiation area.
本発明は内燃機関用ピストンにおいて、長大化することなくピストンの大幅な冷却性能の向上をはかることを技術的課題とする。 It is a technical object of the present invention to improve the cooling performance of a piston for an internal combustion engine piston without significantly increasing the length.
上記課題を解決するために講じた第1の技術的手段は、
内燃機関のシリンダに往復動自在に設けられ、前記シリンダとの間で燃焼室を形成する内燃機関のピストンであって、
発電手段と、
前記発電手段と電気的に接続された電流整流手段と、
前記電流整流手段と電気的に接続された熱電変換手段とを、
前記ピストン内面に配設したことである。
The first technical measure taken to solve the above problems is as follows:
A piston of the internal combustion engine that is provided in a reciprocating manner in a cylinder of the internal combustion engine and forms a combustion chamber with the cylinder;
Power generation means;
Current rectifying means electrically connected to the power generation means;
Thermoelectric conversion means electrically connected to the current rectification means,
It is arranged on the inner surface of the piston.
第2の技術的手段は、第1の技術的手段において、
前記発電手段は、ピストンの中心軸と並行な軸心に巻きまわされたコイルと、前記コイルの外周を往復動可能なマグネットとで構成したことである。
The second technical means is the first technical means,
The power generation means is composed of a coil wound around an axis parallel to the central axis of the piston and a magnet capable of reciprocating around the outer periphery of the coil.
第3の技術的手段は、第2の技術的手段において、
前記マグネットはリング形状としたことである。
The third technical means is the second technical means,
The magnet has a ring shape.
第4の技術的手段は、第1の技術的手段において、
前記熱電変換手段は、熱電変換素子の低温部をピストン内頂面に密着固定するとともに、前記熱電変換素子の高温部に放熱板を密着固定したことである。
The fourth technical means is the first technical means,
In the thermoelectric conversion means, the low temperature portion of the thermoelectric conversion element is closely fixed to the top surface of the piston, and a heat sink is closely fixed to the high temperature portion of the thermoelectric conversion element.
請求項1の発明によれば、発電手段と電流整流手段と熱電変換手段とをピストン内面に配設することにより、往復動するピストン内で冷却のための放熱電気回路を構成できるので、ピストンが長大化することがない。
According to the invention of
請求項2の発明によれば、ピストンの中心軸と並行な軸心に巻きまわされたコイルと、コイルの外周を往復動可能なマグネットとで発電手段を構成したので、ピストンの往復動による慣性力でマグネットが往復動し、交流電流を発電することができる。
According to the invention of
請求項3の発明によれば、マグネットをリング形状としたので、コイルは外周から均等に磁力を受け、安定した磁気誘導電流を発生することができる。
According to invention of
請求項4の発明によれば、熱電変換手段は、熱電変換素子の低温部をピストン内頂面に密着固定するとともに、熱電変換素子の高温部に放熱板を密着固定したので、ピストン頂面を効果的に冷却することができる。 According to the invention of claim 4, the thermoelectric conversion means closely fixes the low temperature portion of the thermoelectric conversion element to the top surface of the piston and also fixes the heat sink to the high temperature portion of the thermoelectric conversion element. It can be cooled effectively.
以下、本発明に従った内燃機関用ピストンの実施の形態を図1〜図3にもとづき説明する。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, an embodiment of a piston for an internal combustion engine according to the present invention will be described with reference to FIGS.
ピストン1の内頂面1aには、例えばペルチェ素子に代表される熱電変換素子2が低温部をピストン1の内頂面1a側に密着固定されている。また、熱電変換素子2の高温部には、放熱するためのヒートシンク3が固定部材4により熱電変換素子2を介してピストン1の内頂面1aに密着固定されている。
On the inner top surface 1 a of the
ピストンスカート内面1bには、コの字状の支持部材5がピストン軸心と平行に固定部材6で固定されている。支持部材5のピストン軸心と平行な部位にはコイル7が巻きまわされており、コイル7の外周にはリング状のマグネット8が外周を摺動自在に保持されて配設されている。
A U-shaped
マグネット8を摺動自在に保持するマグネットホルダ9は、マグネット8を内包する円筒状の摺動部を一体的に形成した長板状をなし、固定部材10でピストンスカート内面1bに固定されている。
A
コイル7の両端には、ピストンの往復動による慣性力でマグネット8が往復動する際の衝撃を吸収すると同時に、往復動する範囲を規制するストッパとしてダンパー11が配設されている。
At both ends of the
コイル7と熱電変換素子2とは電気的に接続され、中間にダイオード12とコンデンサ13とからなる整流回路14を有している。なお、回路構成の一例を図3に示す。
The
以上のように構成した本実施形態の内燃機関用ピストンの作用を説明する。 The operation of the piston for the internal combustion engine of the present embodiment configured as described above will be described.
ピストン1は、その頂部で高温の燃焼室を画成し、燃焼室に発生する燃焼圧力を、図示しないコンロッドを介してクランクシャフトの回転力に変換する。その際、図示しないシリンダ内を高速度で往復動する。
The
マグネット8はコイル7の外周を摺動自在に保持されているので、ピストン1の往復動による慣性力でコイル7の外周を往復動することになり、コイル7には磁気誘導起電力により交流電流が発生する。交流電流は整流回路14により直流電流に変換されて熱電変換素子2へ流れる。
Since the
熱電変換素子2として周知のペルチェ素子は、二種類の金属の接合部に電流を流すと、一方の金属から他方の金属へ熱が移動するというペルチェ効果を利用した素子である。直流電圧をかけると一面が低温、他面が高温となり、高温部を放熱すると低温部がさらに低温となって、所謂吸熱材として機能する。低温部をピストン1の内頂面1aに密着させてピストン1の内頂面1aを冷却し、高温部に密着固定したヒートシンク3により放熱して、全体としてピストン1を冷却するのである。
A Peltier element known as the
なお、本実施形態では、回路構成として半波整流を一例に記載したが、全波整流の回路構成としてもよいことは言うまでもない。 In the present embodiment, half-wave rectification is described as an example of the circuit configuration, but it is needless to say that a full-wave rectification circuit configuration may be used.
1・・・ピストン
2・・・熱電変換素子
3・・・ヒートシンク
4・・・固定部材
5・・・支持部材
6・・・固定部材
7・・・コイル
8・・・マグネット
9・・・マグネットホルダ
10・・・固定部材
11・・・ダンパー
12・・・ダイオード
13・・・コンデンサ
14・・・整流回路
DESCRIPTION OF
Claims (4)
発電手段と、
前記発電手段と電気的に接続された電流整流手段と、
前記電流整流手段と電気的に接続された熱電変換手段とを、
前記ピストン内面に配設した内燃機関用ピストン。 A piston of the internal combustion engine that is provided in a reciprocating manner in a cylinder of the internal combustion engine and forms a combustion chamber with the cylinder;
Power generation means;
Current rectifying means electrically connected to the power generation means;
Thermoelectric conversion means electrically connected to the current rectification means,
A piston for an internal combustion engine disposed on the inner surface of the piston.
前記発電手段は、ピストンの中心軸と並行な軸心に巻きまわされたコイルと、前記コイルの外周を往復動可能なマグネットとで構成した内燃機関用ピストン。 In claim 1,
The power generation means is a piston for an internal combustion engine comprising a coil wound around an axis parallel to the central axis of the piston and a magnet capable of reciprocating around the outer periphery of the coil.
前記マグネットはリング形状とした内燃機関用ピストン。 In claim 2,
The magnet is a piston for an internal combustion engine having a ring shape.
前記熱電変換手段は、熱電変換素子の低温部をピストン内頂面に密着固定するとともに、前記熱電変換素子の高温部に放熱板を密着固定した内燃機関用ピストン。 In claim 1,
The thermoelectric conversion means is a piston for an internal combustion engine in which a low temperature portion of the thermoelectric conversion element is closely fixed to the top surface of the piston and a heat radiating plate is closely fixed to the high temperature portion of the thermoelectric conversion element.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005269893A JP2007077951A (en) | 2005-09-16 | 2005-09-16 | Piston for internal combustion engine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005269893A JP2007077951A (en) | 2005-09-16 | 2005-09-16 | Piston for internal combustion engine |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2007077951A true JP2007077951A (en) | 2007-03-29 |
Family
ID=37938518
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2005269893A Pending JP2007077951A (en) | 2005-09-16 | 2005-09-16 | Piston for internal combustion engine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2007077951A (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2921112A1 (en) * | 2007-09-19 | 2009-03-20 | Peugeot Citroen Automobiles Sa | THERMAL MOTOR AND METHOD FOR CONTROLLING THE THERMAL CONDUCTIVE OF THE WALLS OF THE COMBUSTION CHAMBER |
US20160123272A1 (en) * | 2014-10-30 | 2016-05-05 | Federal-Mogul Corporation | Power generator for piston instrumentation |
CN106930861A (en) * | 2017-04-25 | 2017-07-07 | 吉林大学 | A kind of piston temperature difference electricity generation device for forcing to cool down |
-
2005
- 2005-09-16 JP JP2005269893A patent/JP2007077951A/en active Pending
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2921112A1 (en) * | 2007-09-19 | 2009-03-20 | Peugeot Citroen Automobiles Sa | THERMAL MOTOR AND METHOD FOR CONTROLLING THE THERMAL CONDUCTIVE OF THE WALLS OF THE COMBUSTION CHAMBER |
EP2039813A1 (en) * | 2007-09-19 | 2009-03-25 | Peugeot Citroën Automobiles Sa | Thermal engine and procedure for controlling the thermal conductivity of the surface of the combustion chamber |
US20160123272A1 (en) * | 2014-10-30 | 2016-05-05 | Federal-Mogul Corporation | Power generator for piston instrumentation |
WO2016069068A1 (en) * | 2014-10-30 | 2016-05-06 | Federal-Mogul Corporation | Power generator for piston instrumentation |
CN107110062A (en) * | 2014-10-30 | 2017-08-29 | 费德罗-莫格尔有限责任公司 | Generator for piston apparatus |
JP2018503014A (en) * | 2014-10-30 | 2018-02-01 | フェデラル−モーグル・リミテッド・ライアビリティ・カンパニーFederal−Mogul Llc | Generator for piston apparatus |
US10487774B2 (en) | 2014-10-30 | 2019-11-26 | Tenneco Inc. | Power generator for piston instrumentation |
CN106930861A (en) * | 2017-04-25 | 2017-07-07 | 吉林大学 | A kind of piston temperature difference electricity generation device for forcing to cool down |
CN106930861B (en) * | 2017-04-25 | 2018-07-06 | 吉林大学 | A kind of piston temperature difference electricity generation device for forcing cooling |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6578359B2 (en) | Stirling engine | |
JP5038820B2 (en) | Stirling cycle engine | |
US20160252280A1 (en) | Stirling refrigerator | |
JP2006200767A (en) | Stirling engine | |
JP2009013935A (en) | Hollow valve for internal combustion engine | |
JP2007077951A (en) | Piston for internal combustion engine | |
JP2015507133A (en) | Piston with auxiliary cooling cavity and internal combustion engine with it | |
JP4356690B2 (en) | Water jacket spacer | |
US20170030295A1 (en) | Stirling cycle engine | |
JP5864376B2 (en) | Stirling engine | |
US20170271950A1 (en) | Stirling engine having energy regeneration structure using waste heat recovery | |
JP2009167988A (en) | Stirling engine | |
GB2426553A (en) | Stirling machine cooling circuit | |
JP5815182B2 (en) | Stirling engine | |
JP2015059545A (en) | Engine cooling system | |
JP2007211947A (en) | Damper pulley | |
KR20190052182A (en) | Applications of engine heat by seebeck effect | |
JP3717316B2 (en) | Gas compressor | |
JP2000161137A (en) | Thermal expansion absorption device for piston of internal combustion engine | |
JP2006308213A (en) | Stirling engine | |
JP4414923B2 (en) | Cylinder block | |
US20060156726A1 (en) | Cooling system | |
JP2005030328A (en) | Oscillating compressor | |
Veprik et al. | Split Stirling linear cryogenic cooler for high-temperature infrared sensors | |
JP5925624B2 (en) | Stirling engine |