JP2007085190A - 内燃機関のピストン - Google Patents

Abstract

【課題】 燃焼室の気密性をより一層高めることができる内燃機関のピストンを提供すること。
【解決手段】 このピストン４０は、燃焼室７０の気密性を高めるためにピストン本体４１の側面に配設されたコンプレッションリング４３を備える。このコンプレッションリング４３は、切れ目がない円環形状を有するとともに、その内径側部分がピストン本体４１に対して相対移動しないように同ピストン本体４１に固定される。このコンプレッションリング４３は、固定された内径側部分より外径側の部分が同内径側部分に対してシリンダの中心軸と平行な方向において相対移動することに伴って同コンプレッションリング４３の外径を増加させようとする。これにより、同外径側の部分がシリンダの内壁面２１を押圧する。この結果、燃焼室７０の気密性をより一層高めることができる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、内燃機関の燃焼室内の気密性を高めるためにピストン本体の側壁に配設されたコンプレッションリングを備えたピストンに関する。

従来から、内燃機関の燃焼室の気密性を高めるためのコンプレッションリングがピストン本体の側壁に配設されたピストンが知られている。このような従来のピストンが備えるコンプレッションリングの一つは、合口を有している（特許文献１を参照。）。
特開平６−３３１０２９号公報

このコンプレッションリングは、合口に形成される隙間を小さくすることにより同コンプレッションリングの径を縮小した状態にてピストンの側壁面とシリンダの内壁面との間に配設される。これにより、コンプレッションリングは、同コンプレッションリングの径を拡大しようとする復元力（張力）によりシリンダの内壁面を押圧する。

しかしながら、上記従来のピストンによれば、コンプレッションリングの合口に形成された隙間から燃焼室内のガスが流出するので燃焼室の気密性が低くなってしまう恐れがあった。

本発明は上述した課題に対処するためになされたものであって、その目的の一つは、燃焼室の気密性をより一層高めることができる内燃機関のピストンを提供することにある。

かかる目的を達成するため本発明に係る内燃機関のピストンは、
内燃機関のシリンダ内を往復動するピストン本体と、同ピストン本体と同シリンダとにより構成される燃焼室の気密性を高めるために同ピストン本体の側面に配設されたコンプレッションリングと、を備える。

更に、前記コンプレッションリングは、切れ目がない円環形状を有するとともに、その内径側部分が前記ピストン本体に対して相対移動しないように同ピストン本体に固定され、一方、同内径側部分より外径側の部分が同内径側部分に対して前記シリンダの中心軸と平行な方向において相対移動可能であって且つ同相対移動に伴って同コンプレッションリングの外径を変化させるように構成されてなる。

これによれば、外径側の部分の相対移動に伴ってコンプレッションリングの外径が変化する。コンプレッションリングは、この外径の変化によりシリンダの内壁面を押圧するようにシリンダ内に配設される。これにより、燃焼室内の気密性が維持される。

更に、コンプレッションリングは、切れ目がない円環形状を有する（即ち、合口を有さない）ので、切れ目からガスが流出することもない。この結果、コンプレッションリングが合口を有する従来のピストンと比較して燃焼室の気密性をより一層高めることができる。従って、燃焼室内のガスがピストンの下方に流出することにより内燃機関の効率が悪化することを防止することができる。

また、コンプレッションリングは、切れ目がない円環形状の樹脂からなるアウターリングと、同アウターリングをシリンダの内壁面に向けて付勢するエキスパンダ（付勢手段）と、を含む複雑な構造を有しないので、容易に製造することが可能なコンプレッションリングを備えたピストンを提供することができる。

この場合、前記コンプレッションリングは、前記シリンダの中心軸と平行な方向であって前記燃焼室と反対側の向きへの前記外径側の部分の前記内径側部分に対する相対移動の量が大きくなるにつれて同コンプレッションリングの外径を大きくするように構成されることが好適である。

圧縮行程、膨張行程及び排気行程においては、燃焼室内のガスの圧力は特に高くなる。燃焼室内のガスの圧力が高くなるほど、燃焼室内のガスは同燃焼室から流出しやすくなる。従って、圧縮行程、膨張行程及び排気行程においては、燃焼室の気密性を維持することが困難になる。

一方、燃焼室内のガスの圧力が高くなるにつれて、同ガスの圧力によりコンプレッションリングの外径側の部分は、燃焼室と反対側に向けて強く押圧される。従って、上記構成のコンプレッションリングによれば、燃焼室内のガスの圧力が高くなるにつれて、外径側の部分が同コンプレッションリングの外径を大きくしようとする力が大きくなるので同コンプレッションリングにより同シリンダの内壁面が強く押圧される。この結果、圧縮行程、膨張行程及び排気行程において、燃焼室の気密性を確実に維持することができる。

この場合、前記ピストン本体は、その内部に前記コンプレッションリングの内径側部分が配置され、且つ、鋳造により一体的に形成されてなることが好適である。

これによれば、コンプレッションリングがピストン本体と隙間なく密着した状態にて同ピストン本体に固定されるので、ピストン本体からコンプレッションリングを介してシリンダの内壁面へ伝達される熱量を一層増加させることができる。この結果、ピストンの温度が高くなり過ぎることを防止することができる。

一方、前記ピストン本体は、同ピストン本体の前記燃焼室側の部分であるピストン頂部を含む第１ピストン構成体と、同第１ピストン構成体と固定された第２ピストン構成体と、を含み、
前記コンプレッションリングは、前記内径側部分が前記第１ピストン構成体の前記燃焼室と反対側の面と、前記第２ピストン構成体の同燃焼室側の面と、に挟まれることにより同ピストン本体に固定されてなることが好適である。

これによれば、ピストン本体を構成する部材（第１ピストン構成体及び第２ピストン構成体）と、コンプレッションリングと、をそれぞれ個別に製造した後、コンプレッションリングが固定されたピストンを製造することができる。従って、ピストン本体を構成する部材と、コンプレッションリングと、を同一の加工条件（例えば、鋳込み温度等）下で製造する必要がないので、コンプレッションリングの材料を自由に選択することができる。

この場合、前記第１ピストン構成体は、クランク軸に連結されたコネクティングロッドに連結されるための連結部を含むことが好適である。

これによれば、燃焼により発生した力が加えられる部分であるピストン頂部と、ピストン頂部に加えられた力をコネクティングロッドを介してクランク軸に伝達する部分である連結部と、が一体に構成されているので、ピストン頂部及び連結部が分離することを防止することができる。即ち、強度が高いピストンを提供することができる。

この場合、前記第１ピストン構成体の前記燃焼室側の面は、前記ピストン本体が前記シリンダ内に配置された状態にて同シリンダの中心軸に一致する軸であって同ピストン本体を基準とした軸であるピストン本体中心軸に平行な平面を側壁面の一部とする凹部を形成し、
前記第１ピストン構成体及び前記第２ピストン構成体は、前記ピストン本体中心軸を回転軸として相対回転することにより互いに螺合するように形成されることが好適である。

これによれば、第１ピストン構成体の燃焼室側の面（ピストンの頂面）は、ピストン本体中心軸に平行な平面を側壁面の一部とする凹部を形成している。例えば、凹部は、ピストン本体中心軸に垂直な平面にて切断した断面における開口形状が四角形、六角形又は半円形等の直線部を有する形状となる凹部である。

従って、凹部に嵌め合わされる工具を用いることにより、ピストン本体中心軸を回転軸としたトルクを同第１ピストン構成体に対して加えることができるので、同第１ピストン構成体と、第２ピストン構成体と、を容易に固定することができる。

この場合、前記コンプレッションリングは、シート状の金属を介して前記第１ピストン構成体及び前記第２ピストン構成体の間に固定されることが好適である。

これによれば、シート状の金属を介さずに固定された場合と比較して第１ピストン構成体及び第２ピストン構成体とコンプレッションリングとの間に隙間が形成されにくくなる。これにより、燃焼室内のガスが流出することを防止することができる。更に、第１ピストン構成体及び第２ピストン構成体からコンプレッションリングへ伝達される熱量を隙間が形成される場合と比較して増加させることができるので、ピストンの温度が高くなり過ぎることを防止することができる。

この場合、前記第１ピストン構成体は、断熱材からなる外径部構成体と、同外径部構成体より内径側の部分を構成する中央部構成体と、から構成され、
前記コンプレッションリングは、前記外径部構成体及び前記第２ピストン構成体の間に固定されることが好適である。

これによれば、ピストン頂部のうちのシリンダの内壁面近傍の部分が断熱材により構成されているので、シリンダの内壁面近傍の混合ガスの温度を下がりにくくすることができる。この結果、同混合ガスを確実に燃焼させることができるので、未燃のＨＣの排出量を低減することができる。

この場合、前記ピストンであって前記断熱材がセラミックスからなるピストンは、
火花発生用電圧を発生する電圧発生手段、前記シリンダと前記シリンダの上部に配置されたシリンダヘッドとの間に配設され且つ前記燃焼室に少なくとも一面が露呈するように配設された絶縁体及び同燃焼室に露呈した絶縁体の一面の所定位置からそれぞれ突出する一対の突出部からなる火花発生用ギャップを複数形成するとともに同電圧発生手段に対して同複数の火花発生用ギャップを直列に接続する火花発生用導体を含む多点火花発生手段を備えた内燃機関に適用されることが好適である。

これによれば、ピストン頂部のうちのシリンダの内壁面近傍の部分が絶縁体であるセラミックスにより構成されているので、一対の突出部とピストン頂部との間で異常な放電が起こる（火花が発生する）ことを防止することができる。これにより、燃焼室内の複数の火花発生用ギャップにて確実に火花を発生させることができる。この結果、燃焼室内に形成された混合ガスに確実に着火することができる。

また、前記コンプレッションリングは、少なくとも前記シリンダの内壁面と接する部分に固体潤滑膜が形成されてなることが好適である。

これによれば、シリンダの内壁面にエンジンオイルによる油膜が形成されない場合であっても、コンプレッションリングとシリンダの内壁面との間の摩擦力を小さくすることができるので、同摩擦による損失を低減することができるとともに、コンプレッションリング及びシリンダの内壁面が摩耗することを防止することができる。

この場合、前記コンプレッションリングは、同コンプレッションリングの外径側端部近傍部位の表面であって前記シリンダの内壁面側の表面が同シリンダの中心軸を通る平面にて同コンプレッションリングを切断した断面視において同表面よりも同シリンダの中心軸側に中心を有する円弧形状を有するように構成され、且つ、同表面の同円弧形状を有する部分にて同シリンダの内壁面を押圧することが好適である。

これによれば、コンプレッションリングは、円弧形状を有する部分にてシリンダの内壁面を押圧するから、シリンダの内壁面に付着したエンジンオイルが過剰に掻き落とされることを防止することができる。この結果、同エンジンオイルが不足することにより生じるコンプレッションリングとシリンダの内壁面との間の摩擦による損失の発生を防止することができる。

この場合、前記ピストン本体は、同ピストン本体に固定された前記コンプレッションリングの内径側部分のうちの最も外径側に位置する部分が同ピストン本体の側壁より前記シリンダの中心軸側に位置するように構成されることが好適である。

これによれば、ピストン本体に固定されたコンプレッションリングの内径側部分に対して相対移動する外径側の部分の径方向における長さが長くなる。これにより、コンプレッションリングを構成する各微小部分が大きく変形しなくとも、コンプレッションリングの外径側の端部を十分に大きく変位させることができる。即ち、各微小部分が大きく変形させられることにより劣化する恐れが小さいコンプレッションリングを備えたピストンを提供することができる。

この場合、前記ピストン本体は、前記コンプレッションリングのうちの前記内径側部分より外径側の部分を沿わせながら変形させる壁面を備えることが好適である。

これによれば、コンプレッションリングが局所的に大きく変形することを防止できるので、コンプレッションリングが破壊されることを防止することができる。

以下、本発明の各実施形態に係る内燃機関のピストンについて、図面を参照しながら説明する。このピストンは、図１にある気筒の部分断面を示した多気筒（４気筒）内燃機関１０に適用される。

この内燃機関１０は、中心軸を有する中空円筒状のシリンダを備えるシリンダブロック部２０、シリンダブロック部２０の上部に配置されたシリンダヘッド部３０、シリンダ内を往復動するピストン４０及びコネクティングロッド５０、を含んでいる。シリンダの内壁面（ボア壁面）２１と、シリンダヘッド部３０の下面と、ピストン４０の頂面（ピストンヘッド）と、は燃焼室７０を形成している。以下、本明細書においては、シリンダの中心軸に沿った方向であって、ピストン４０からシリンダヘッド部３０に向かう方向を上方向と称呼し、その逆の方向を下方向と称呼する。

シリンダヘッド部３０は、内燃機関１０の外部と燃焼室７０とを連通する吸気ポート３１、吸気ポート３１を開閉する吸気弁３２、内燃機関１０の外部と燃焼室７０とを連通する排気ポート３３、排気ポート３３を開閉する排気弁３４、燃料を燃焼室７０内に直接噴射する燃料噴射弁（燃料噴射手段）３５及び燃焼室７０内にて火花を発生する点火プラグ部（火花発生手段）３６を備えている。

ピストン４０は、ピストン本体４１と、ピストンピン４２と、コンプレッションリング４３と、オイルリング４４と、を含んでいる。ピストン本体４１は、シリンダの内径（ボア径）より所定の微小な長さだけ小径の略円柱形状を有している。ピストン本体４１は、シリンダと同軸に同シリンダ内に配置される。ピストン本体４１は、後述するコンプレッションリング４３を保持した状態にて鋳造により一体的に形成される。ピストン本体４１の側壁には、図２に示したように、円環状のコンプレッションリング用溝４１ａと、円環状のオイルリング用溝４１ｂと、が形成されている。

コンプレッションリング用溝４１ａの側壁面は、挟持部４１ａ１と、湾曲部（ガイド部）４１ａ２と、からなる。挟持部４１ａ１は、コンプレッションリング用溝４１ａの底面と同底面から所定の距離（本例では、コンプレッションリング用溝４１ａの深さの２／３の長さ）だけコンプレッションリング用溝４１ａの開口部に向けて移動した挟持部最外径位置との間の部分であって、シリンダの中心軸に直交する一対の平面からなる。

湾曲部４１ａ２は、前記挟持部最外径位置と前記開口部との間の部分であって、同開口部に向かうにつれて互いを隔てる距離（間隔）が大きくなる一対の曲面からなる。各曲面は、シリンダの中心軸を通る平面にてピストン４０を切断した断面視において、ピストン本体４１の側壁面よりシリンダの中心軸側の位置を中心とした円弧形状を有するように構成されている。

オイルリング用溝４１ｂは、コンプレッションリング用溝４１ａより幅広の溝である。オイルリング用溝４１ｂの底面には、ピストン４０の下方の空間に連通した貫通孔４１ｂ１が開口している。

ピストン本体４１には、下面（燃焼室７０と反対側の面）に開口した空間が形成されている。この空間は、ピストン本体４１の中央部を含んでいる。ピストン本体４１は、この空間内であって同ピストン本体４１の中央部に連結部４１ｃを有している。

連結部４１ｃは、シリンダの中心軸に平行であって、互いに平行な１対の板状部材である。この１対の板状部材は、所定の距離を隔てて互いに対向している。各板状部材には、円柱状のピストンピン用穴が形成されている。

コネクティングロッド５０の端部の一方には、ピストンピン用穴と同径の円柱状の貫通穴が形成されている。コネクティングロッド５０の図示しない端部の他方は、図示しないクランク軸に連結されている。

ピストンピン４２は、連結部４１ｃのピストンピン用穴と同径の外径を有する中空円筒状の部材である。ピストンピン４２は、ピストンピン用穴及びコネクティングロッド５０の貫通穴を通るように配設されている。このような構成により、ピストン４０と、コネクティングロッド５０と、は相対回転自在に連結されている。これにより、ピストン４０のシリンダ内における往復運動が図示しないクランク軸の回転運動に変換される。

コンプレッションリング４３は、熱伝達率が樹脂の熱伝達率より高く、且つ、銅やアルミニウム等の一般的な金属より大きく弾性変形することが可能な材料（本例では、ゴムメタル（登録商標））からなる。

コンプレッションリング４３は、薄板部材である。コンプレッションリング４３の厚さは、コンプレッションリング用溝４１ａの挟持部４１ａ１を構成する一対の平面間の距離（間隔）と同じ厚さである。

コンプレッションリング４３は、切れ目がない円環形状を有している。コンプレッションリング４３の外径側端部近傍部位は、上方に向けて湾曲している。即ち、この部位の表面であってコンプレッションリング４３の外周側の表面（外周側表面）は、同コンプレッションリング４３の中心軸を通る平面にて同コンプレッションリング４３を切断した断面視において同表面よりも同中心軸側に中心を有する円弧形状を有するように構成されている。

この外周側表面には、固体潤滑膜が形成されている。固体潤滑膜は、本例においては、スパッタ法により形成された二硫化モリブデンからなる膜である。

コンプレッションリング４３の内径は、ピストン本体４１の径よりコンプレッションリング用溝４１ａの深さだけ小さい径である。

コンプレッションリング４３の内径側部分（コンプレッションリング固定部）は、ピストン本体４１に対して相対移動しないようにコンプレッションリング用溝４１ａの側壁面の挟持部４１ａ１にて挟持・固定されている。即ち、コンプレッションリング固定部は、その最も外径側に位置する部分がピストン本体４１の側壁より同ピストン本体４１の中心軸側に位置するようにピストン本体４１の内部に配置されている。

このような構成により、コンプレッションリング固定部より外径側の部分（コンプレッションリング可動部）が同コンプレッションリング固定部に対してシリンダの下方向へ押し曲げられることによって、コンプレッションリング４３の外径は大きくなる。

上面視におけるコンプレッションリング４３の外径は、シリンダの内径と同径である。従って、コンプレッションリング４３が挟持部４１ａ１により保持されるとともにピストン４０がシリンダ内に配置された状態にて、同コンプレッションリング４３の外径側端部近傍部位の外周側表面のうちの最も外径側の部分は、シリンダの内壁面２１に当接している。

このように、コンプレッションリング４３がピストン本体４１と隙間なく密着した状態にて同ピストン本体４１に固定されているので、ピストン本体４１からコンプレッションリング４３を介してシリンダの内壁面２１へ伝達される熱量を一層増加させることができる。この結果、ピストン４０の温度が高くなり過ぎることを防止することができる。

更に、コンプレッションリング４３の上記外周側表面に固体潤滑膜が形成されているので、シリンダの内壁面２１にエンジンオイルによる油膜が形成されない場合であっても、コンプレッションリング４３とシリンダの内壁面２１との間の摩擦力を小さくすることができる。その結果、摩擦による損失を低減することができるとともに、コンプレッションリング４３及びシリンダの内壁面２１が摩耗することを防止することができる。

オイルリング４４は、アウターリング４４ａと、エキスパンダ４４ｂと、からなる。
アウターリング４４ａは、鋼からなる。アウターリング４４ａは、ピストン４０の径より所定の微小な長さだけ小径の内径と、シリンダの内径より所定の微小な長さだけ小径の外径とを有する円環形状である。アウターリング４４ａの厚さは、オイルリング用溝４１ｂの幅より所定の微小な長さだけ短い厚さである。

アウターリング４４ａには、その外周面に開口した円環状のオイル収容用溝４４ａ１が形成されている。オイル収容用溝４４ａ１の底面には、アウターリング４４ａの内周面に開口した貫通孔４４ａ２が開口している。この貫通孔４４ａ２は、アウターリング４４ａの中心軸に対する周方向における複数の位置にて等間隔に配置されている。アウターリング４４ａには、その内周面に開口した円環状のエキスパンダ用溝４４ａ３が形成されている。

エキスパンダ４４ｂは、鋼からなる。エキスパンダ４４ｂは、アウターリング４４ａの内径より所定の微小な長さだけ大径の円形状を有している。エキスパンダ４４ｂは、同エキスパンダ４４ｂの周方向にて伸縮可能なコイル状のバネである。エキスパンダ４４ｂは、圧縮された状態にてその外周面がエキスパンダ用溝４４ａ３の壁面に当接するようにアウターリング４４ａの内径側にてオイルリング用溝４１ｂに配設されている。

このような構成により、エキスパンダ４４ｂは、アウターリング４４ａをシリンダの内壁面２１に向けて付勢する。これにより、シリンダの内壁面２１に付着した過剰なエンジンオイルは、アウターリング４４ａがピストン４０とともにシリンダ内を往復動する際に、アウターリング４４ａのオイル収容用溝４４ａ１内に掻き集められる。そして、オイル収容用溝４４ａ１内に収容されたエンジンオイルは、貫通孔４４ａ２及び貫通孔４１ｂ１を通ってピストン４０の下方に流れ落ちる。このようにして、シリンダの内壁面２１に付着するエンジンオイルの量が過剰な量とならないように同エンジンオイルの量を制御することができる。

上記のように構成されたピストン４０の作動について、運転中の内燃機関１０が圧縮行程、膨張行程又は排気行程にある場合から説明する。この場合、圧縮された混合ガス又は燃焼により生成された燃焼ガスにより燃焼室７０内の圧力がピストン４０の下方の圧力より高くなる。

従って、図３に示したように、コンプレッションリング４３のうちのピストン本体４１に固定された内径側部分（コンプレッションリング固定部）より外径側の部分（コンプレッションリング可動部）が下方に押し曲げられる。

このとき、コンプレッションリング可動部がコンプレッションリング固定部に対して下方に向けて相対移動することに伴って同コンプレッションリング可動部が同コンプレッションリング４３の外径を増加させようとする。これにより、コンプレッションリング可動部がシリンダの内壁面２１を押圧する。この結果、燃焼室７０の気密性が維持される。

また、コンプレッションリング可動部は、ピストン４０の側壁に形成されたコンプレッションリング用溝４１ａの側壁面の湾曲部４１ａ２に沿いながら変形する。これにより、コンプレッションリング４３が局所的に大きく変形することを防止できるので、コンプレッションリング４３が破壊されることを防止することができる。

加えて、コンプレッションリング用溝の側壁面が挟持部のみからなる（即ち、上記コンプレッションリング固定部のうちの最も外径側に位置する部分がピストン本体の側壁に位置する）場合と比較して、コンプレッションリング可動部の径方向における長さが長くされているので、コンプレッションリング４３を構成する各微小部分が大きく変形しなくとも、コンプレッションリング４３の外径側の端部を十分に大きく変位させることができる。即ち、各微小部分が大きく変形させられることにより劣化する恐れが小さいコンプレッションリング４３を備えたピストン４０を提供することができる。

更に、コンプレッションリング４３は、その外径側端部近傍部位の外周側表面の円弧形状を有する部分にてシリンダの内壁面２１を押圧する。これにより、シリンダの内壁面２１に付着したエンジンオイルが過剰に掻き落とされることを防止することができる。この結果、同エンジンオイルが不足することにより生じるコンプレッションリング４３とシリンダの内壁面２１との間の摩擦による損失の発生を防止することができる。

また、燃焼室７０内のガスの圧力が高くなるにつれて、同ガスの圧力によりコンプレッションリング可動部が燃焼室７０と反対側に向けて強く押圧される。これにより、コンプレッションリング可動部がコンプレッションリング４３の外径を大きくしようとする力が大きくなるので同コンプレッションリング４３によりシリンダの内壁面２１が強く押圧される。この結果、圧縮行程、膨張行程及び排気行程において、燃焼室７０の気密性を確実に維持することができる。

加えて、コンプレッションリング４３は、切れ目がない円環形状を有する（即ち、合口を有さない）ので、切れ目からガスが流出することもない。この結果、コンプレッションリング４３が合口を有する従来のピストンと比較して燃焼室７０の気密性をより一層高めることができる。従って、燃焼室７０内のガスがピストン４０の下方に流出することにより内燃機関１０の効率が悪化することを防止することができる。

また、コンプレッションリング４３は、切れ目がない円環形状の樹脂からなるアウターリングと、同アウターリングをシリンダの内壁面２１に向けて付勢するエキスパンダ（付勢手段）と、を含む複雑な構造を有しないので、容易に製造することが可能なコンプレッションリング４３を備えたピストン４０を提供することができる。

次に、運転中の内燃機関１０が吸気行程にある場合について説明する。この場合、ピストン４０は、下降することにより燃焼室７０の容積を増加させる。これにより、燃焼室７０内の圧力が大気圧より低くなるので、吸気ポート３１を通って空気が燃焼室７０内に導入される。

このとき、ピストン４０の下方の圧力は、燃焼室７０内の圧力より高くなる。従って、コンプレッションリング４３は、上方に押し曲げられる。これにより、コンプレッションリング４３の外径は減少する。この結果、コンプレッションリング４３がシリンダの内壁面２１から離間するので、コンプレッションリング４３とシリンダの内壁面２１との間の摩擦による損失の発生を防止することができる。また、ピストン４０の下方の圧力が燃焼室７０内の圧力より高いので、燃焼室７０内のガスがピストン４０の下方に流出することはない。

以上、説明したように、本発明による内燃機関のピストンの第１実施形態によれば、燃焼室７０の気密性をより一層高めることができる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に係る内燃機関のピストンについて説明する。第２実施形態に係るピストンは、上記第１実施形態のピストン本体４１に代わる２つの部材からなるピストン本体を備える点のみにおいて上記第１実施形態に係るピストン４０と相違している。以下、かかる相違点を中心として説明する。

図４に示したように、このピストン４０Ａのピストン本体は、ピストン頂部構成体（第１ピストン構成体）８１と、ピストン頂部構成体８１の下部に配置・固定されるピストン下部構成体（第２ピストン構成体）８２と、を備える。ピストン頂部構成体８１及びピストン下部構成体８２は、ピストン頂部構成体８１がピストン下部構成体８２の上部に配置・固定された状態にて上記第１実施形態に係るピストン４０が備えるピストン本体４１と略同じ形状を有している。

ピストン頂部構成体８１は、略円盤状の部材である。ピストン頂部構成体８１の径はピストン本体４１の径と同径である。ピストン頂部構成体８１のピストン下部構成体８２と逆側の面（燃焼室７０側の面、即ち、ピストン頂面）は、正六角柱状の凹部８１ａを形成している。従って、この凹部８１ａの側壁面は、ピストン頂部構成体８１の中心軸（ピストン頂部構成体８１がシリンダ内に配置された状態にて同シリンダの中心軸に一致する軸であって同ピストン頂部構成体８１を基準とした軸であるピストン本体中心軸）に平行な平面を構成している。この凹部８１ａは、ピストン頂部構成体８１と同軸に位置している（図４及びピストン頂部構成体８１を燃焼室７０側から見た図５を参照。）。

ピストン頂部構成体８１のピストン下部構成体８２側の面は、円柱状の凸部を形成している。この凸部は、ピストン頂部構成体８１と同軸に位置している。この凸部の側壁には、ネジ山８１ｂが形成されている。ピストン頂部構成体８１のピストン下部構成体８２側の面であって外径側の端部の面は、湾曲部８１ｃを形成している。湾曲部８１ｃは、外径側へ向かうにつれて同面が上方側に位置するように上方へ湾曲した曲面である。

ピストン下部構成体８２は、略円柱状の部材である。ピストン下部構成体８２は、小径部８２ａと、小径部８２ａよりも大径の大径部８２ｂと、からなる。小径部８２ａは、ピストン下部構成体８２のうちの最もピストン頂部構成体８１側に位置している。小径部８２ａの径は、上記第１実施形態のピストン本体４１の径から上記第１実施形態のコンプレッションリング用溝４１ａの深さを減じた径（即ち、コンプレッションリング４３の内径と同径）である。小径部８２ａの厚さ（シリンダの中心軸方向における長さ）は、上記第１実施形態のコンプレッションリング用溝４１ａの挟持部４１ａ１の間隔（即ち、コンプレッションリング４３の厚さ）と同じ厚さである。

大径部８２ｂは、ピストン下部構成体８２のうちの小径部８２ａ以外の部分である。大径部８２ｂの径は、上記第１実施形態のピストン本体４１の径と同径である。大径部８２ｂのピストン頂部構成体８１側の面であって外径側の端部の面は、湾曲部８２ｃを形成している。湾曲部８２ｃは、外径側へ向かうにつれて同面が下方側に位置するように下方へ湾曲した曲面である。

ピストン下部構成体８２のピストン頂部構成体８１側の面は、ピストン頂部構成体８１の凸部と同径の円柱状の凹部を形成している。この凹部は、ピストン下部構成体８２と同軸に位置している。この凹部の側壁には、ネジ山８１ｂと螺合するネジ溝８２ｄが形成されている。

ピストン下部構成体８２の側壁には、上記第１実施形態のピストン本体４１の側壁に形成されたオイルリング用溝４１ｂと同様に、オイルリング用溝８２ｅが形成されている。また、ピストン下部構成体８２は、その中央部に、上記第１実施形態のピストン本体４１の連結部４１ｃと同様の連結部８２ｆを有している。

上記のように構成されたピストン４０Ａを組み付ける際には、ピストン頂部構成体８１、コンプレッションリング４３及びピストン下部構成体８２を同軸に順に配置するとともに、ピストン頂部構成体８１とコンプレッションリング４３との間、ピストン下部構成体８２とコンプレッションリング４３との間及びピストン頂部構成体８１とピストン下部構成体８２との間に図示しないシート状の金属（本例では、銅）を配設し、ピストン頂部構成体８１及びピストン下部構成体８２をピストン頂部構成体８１及びピストン下部構成体８２の中心軸（ピストン本体中心軸）を回転軸として相対回転させる。このとき、凹部８１ａに嵌め合わされる工具を用いることによって、ピストン本体中心軸を回転軸としたトルクをピストン頂部構成体８１に対して加える。これにより、ピストン頂部構成体８１のネジ山８１ｂと、ピストン下部構成体８２のネジ溝８２ｄと、が螺合するので、ピストン頂部構成体８１とピストン下部構成体８２とが固定される。

このようにして、ピストン頂部構成体８１と、ピストン下部構成体８２と、が固定された状態においては、ピストン頂部構成体８１及びピストン下部構成体８２からなるピストン本体の側壁に、上記第１実施形態のピストン本体４１の側壁に形成されたコンプレッションリング用溝４１ａと同じ形状の溝が形成されている。

従って、コンプレッションリング４３は、上記第１実施形態と同様に、この溝の側壁により挟持・固定されている。より具体的には、コンプレッションリング固定部（コンプレッションリング４３の内径側部分）がピストン頂部構成体８１の燃焼室７０と反対側の面と、ピストン下部構成体８２の大径部８２ｂの燃焼室７０側の面と、に挟まれることにより、コンプレッションリング４３は、ピストン本体に固定されている。

以上、説明したように、本発明による内燃機関のピストンの第２実施形態によれば、ピストン本体を構成する部材（ピストン頂部構成体８１及びピストン下部構成体８２）と、コンプレッションリング４３と、をそれぞれ個別に製造した後、コンプレッションリング４３が固定されたピストン４０Ａを製造することができる。従って、ピストン本体を構成する部材と、コンプレッションリング４３と、を同一の加工条件（例えば、鋳込み温度等）下で製造する必要がないので、コンプレッションリング４３の材料を自由に選択することができる。

更に、上記第２実施形態によれば、シート状の金属を介さずに固定された場合と比較してピストン頂部構成体８１及びピストン下部構成体８２とコンプレッションリング４３との間に隙間が形成されにくくなる。これにより、燃焼室７０内のガスが流出することを防止することができる。更に、ピストン頂部構成体８１及びピストン下部構成体８２からコンプレッションリング４３へ伝達される熱量を隙間が形成される場合と比較して増加させることができるので、ピストン４０Ａの温度が高くなり過ぎることを防止することができる。

また、上記第２実施形態において、ピストン頂部構成体８１の燃焼室７０側の面（ピストンの頂面）は、ピストン本体中心軸に平行な平面を側壁面の一部とする凹部８１ａを形成している。従って、凹部８１ａに嵌め合わされる工具を用いることにより、ピストン本体中心軸を回転軸としたトルクを同ピストン頂部構成体８１に対して加えることができるので、同ピストン頂部構成体８１と、ピストン下部構成体８２と、を容易に固定することができる。

（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態に係る内燃機関のピストンについて説明する。第３実施形態に係るピストンは、上記第１実施形態のピストン本体４１に代わる２つの部材からなるピストン本体を備える点のみにおいて上記第１実施形態に係るピストン４０と相違している。以下、かかる相違点を中心として説明する。

図６に示したように、このピストン４０Ｂのピストン本体は、ピストン基部構成体（第１ピストン構成体）９１と、ピストン基部構成体９１の下部に配置・固定されるピストンスカート部構成体（第２ピストン構成体）９２と、を備える。ピストン基部構成体９１及びピストンスカート部構成体９２は、ピストンスカート部構成体９２がピストン基部構成体９１の下部に配置・固定された状態にて第１実施形態に係るピストン４０が備えるピストン本体４１と同じ形状を有している。

ピストン基部構成体９１は、大径の略円盤状の大径部（ピストン頂部）９１ａと、大径部９１ａよりも小径の略円盤状の小径部９１ｂと、連結部９１ｃと、からなる。大径部９１ａは、ピストン基部構成体９１のうちの最も燃焼室７０側に位置している。大径部９１ａの径は、上記第１実施形態のピストン本体４１の径と同径である。大径部９１ａの燃焼室７０と反対側の面であって外径側の端部の面は、湾曲部９１ａ１を形成している。湾曲部９１ａ１は、外径側へ向かうにつれて同面が上方側に位置するように上方へ湾曲した曲面である。

小径部９１ｂは、大径部９１ａの燃焼室７０と反対側の面に連接している。小径部９１ｂは、大径部９１ａと同軸に位置している。小径部９１ｂの径は、上記第１実施形態のピストン本体４１の径から上記第１実施形態のコンプレッションリング用溝４１ａの深さを減じた径（即ち、コンプレッションリング４３の内径）より所定の長さだけ短い径である。

連結部９１ｃは、上記第１実施形態のピストン本体４１の連結部４１ｃと同一の構成を有している。連結部９１ｃは、小径部９１ｂの燃焼室７０と反対側の面に連接している。連結部９１ｃは、ピストンスカート部構成体９２がピストン基部構成体９１の下部に配置・固定された状態にて、上記第１実施形態の連結部４１ｃと同様に、ピストン４０Ｂの中央部に位置している。

ピストンスカート部構成体９２は、中空円筒状の部材である。ピストンスカート部構成体９２は、小内径部９２ａと、内径が小内径部９２ａの内径よりも大径の大内径部９２ｂと、からなる。

小内径部９２ａは、ピストンスカート部構成体９２のうちの最も燃焼室７０側に位置している。小内径部９２ａの内径は、ピストン基部構成体９１の小径部９１ｂの径と同径である。小内径部９２ａの厚さ（シリンダの中心軸方向における長さ）は、ピストン基部構成体９１の小径部９１ｂの厚さと同じ厚さである。小内径部９２ａは、上部９２ａ１と、下部９２ａ２と、からなる。

小内径部９２ａの上部９２ａ１は、小内径部９２ａのうちの最も燃焼室７０側に位置している。上部９２ａ１の外径は、上記第１実施形態のピストン本体４１の径から上記第１実施形態のコンプレッションリング用溝４１ａの深さを減じた径（即ち、コンプレッションリング４３の内径と同径）である。上部９２ａ１の厚さは、上記第１実施形態のコンプレッションリング用溝４１ａの挟持部４１ａ１の間隔（即ち、コンプレッションリング４３の厚さ）と同じ厚さである。

小内径部９２ａの下部９２ａ２は、小内径部９２ａのうちの上部９２ａ１以外の部分である。下部９２ａ２の外径は、上記第１実施形態のピストン本体４１の径と同径である。下部９２ａ２の燃焼室７０側の面であって外径側の端部の面は、湾曲部９２ａ３を形成している。湾曲部９２ａ３は、外径側へ向かうにつれて同面が下方側に位置するように下方へ湾曲した曲面である。

大内径部９２ｂは、ピストンスカート部構成体９２のうちの小内径部９２ａ以外の部分である。大内径部９２ｂの外径は、上記第１実施形態のピストン本体４１の径と同径である。大内径部９２ｂの側壁には、上記第１実施形態のピストン本体４１の側壁に形成されたオイルリング用溝４１ｂと同様に、オイルリング用溝９２ｂ１が形成されている。

上記のように構成されたピストン４０Ｂを組み付ける際には、図７に示したように、ピストン基部構成体９１、コンプレッションリング４３及びピストンスカート部構成体９２を同軸に順に配置するとともに、ピストン基部構成体９１とコンプレッションリング４３との間、ピストンスカート部構成体９２とコンプレッションリング４３との間及びピストン基部構成体９１とピストンスカート部構成体９２との間に図示しないシート状の金属（本例では、銅）を配設し、ピストン基部構成体９１の小径部９１ｂをピストンスカート部構成体９２の小内径部９２ａの内部（中空部分）に圧入する。更に、図６の符号ＭＰにより示した部分（小径部９１ｂと小内径部９２ａとが接触している部分の下端部）を溶接する。
このようにして、ピストン基部構成体９１と、ピストンスカート部構成体９２と、を容易に固定することができる。

ピストン基部構成体９１と、ピストンスカート部構成体９２と、が互いに固定された状態においては、ピストン基部構成体９１及びピストンスカート部構成体９２からなるピストン本体の側壁に、上記第１実施形態のピストン本体４１の側壁に形成されたコンプレッションリング用溝４１ａと同じ形状の溝が形成される。

従って、コンプレッションリング４３は、上記第１実施形態と同様に、この溝の側壁により挟持・固定されている。より具体的には、コンプレッションリング固定部（コンプレッションリング４３の内径側部分）がピストン基部構成体９１の大径部９１ａの燃焼室７０と反対側の面と、ピストンスカート部構成体９２の下部９２ａ２の燃焼室７０側の面と、に挟まれることにより、コンプレッションリング４３は、ピストン本体に固定されている。

以上、説明したように、本発明による内燃機関のピストンの第３実施形態によれば、上記第２実施形態と異なり、燃焼により発生した力が加えられる部分であるピストン頂部（ピストン基部構成体９１の大径部９１ａ）と、ピストン頂部に加えられた力をコネクティングロッド５０を介してクランク軸に伝達する部分である連結部９１ｃと、が一体に構成されているので、ピストン頂部及び連結部９１ｃが分離することを防止することができる。即ち、強度が高いピストン４０Ｂを提供することができる。

更に、上記第３実施形態によれば、上記第２実施形態と同様に、ピストン本体を構成する部材（ピストン基部構成体９１及びピストンスカート部構成体９２）と、コンプレッションリング４３と、をそれぞれ個別に製造した後、コンプレッションリング４３が固定されたピストン４０Ｂを製造することができる。従って、ピストン本体を構成する部材と、コンプレッションリング４３と、を同一の加工条件（例えば、鋳込み温度等）下で製造する必要がないので、コンプレッションリング４３の材料を自由に選択することができる。

加えて、上記第３実施形態によれば、上記第２実施形態と同様に、ピストン基部構成体９１及びピストンスカート部構成体９２とコンプレッションリング４３とをシート状の金属を介して密着させることができる。

（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態に係る内燃機関のピストンについて説明する。第４実施形態に係るピストンは、上記第３実施形態のピストン基部構成体９１に代わる２つの部材からなるピストン基部構成体を備える点及び上記内燃機関１０が備える点火プラグ部３６に代わる多点型点火装置を備えた内燃機関に適用される点のみにおいて上記第３実施形態に係るピストン４０Ｂと相違している。以下、かかる相違点を中心として説明する。

図８に示したように、この内燃機関１０Ａは、上記第１実施形態に係る内燃機関１０が備える点火プラグ部３６に代わる多点型点火装置（多点火花発生手段）６０を備える。多点型点火装置６０は、図８及び図９に示したように、点火プレート部６１と、点火用プラグ６２と、点火コイル６３と、一次電流制御部６４と、を備える。なお、点火コイル６３及び一次電流制御部６４は、電圧発生手段を構成している。

点火プレート部６１は、板状絶縁体６１ａと、板状絶縁体６１ａに保持された接地用接続線６１ｂと、板状絶縁体６１ａに保持された火花発生用導線６１ｃと、を備える。

板状絶縁体６１ａは、セラミックスからなる絶縁体である。板状絶縁体６１ａは、平板形状を有する。板状絶縁体６１ａは、厚み方向に貫通した貫通穴であって、シリンダの内径と同径の円柱状の貫通穴を有する。板状絶縁体６１ａは、その貫通穴がシリンダと同軸となるようにシリンダブロック部２０と、シリンダヘッド部３０と、の間に配設される。

また、板状絶縁体６１ａの貫通穴の側壁面は、板状絶縁体６１ａがシリンダブロック部２０とシリンダヘッド部３０との間に配設された状態において、燃焼室７０に露呈する燃焼室露呈面を構成している。板状絶縁体６１ａの貫通穴の側壁面は、同貫通穴の中心軸に対する周方向にて等間隔に配置された複数（本例では、８個）の凹部６１ａ１を形成している。

凹部６１ａ１の開口部は、板状絶縁体６１ａの貫通穴の側壁面の正面視において、板状絶縁体６１ａの貫通穴の中心軸と平行な短軸と、同中心軸に対する周方向に伸びる長軸と、を有する楕円形状である（図８を参照。）。板状絶縁体６１ａの貫通穴の中心軸と直交する平面により同凹部６１ａ１を切断した断面の形状は略半円形である（図９を参照。）。更に、板状絶縁体６１ａは、点火用プラグ６２の導線の先端部が一つの凹部６１ａ１を構成する壁面から突出するように点火用プラグ６２を保持している。

接地用接続線６１ｂの一端は、図示しない導線を介してシリンダブロック部２０と電気的に接続（即ち、エンジンアース）されている。接地用接続線６１ｂの他端は、点火プラグ６２の導線の先端部が突出している一つの凹部６１ａ１に隣接した凹部６１ａ１を構成する壁面から突出している。

火花発生用導線６１ｃは、上記凹部６１ａ１の数より一つだけ少ない数の接続線６１ｃ１〜６１ｃ７からなっている。接続線６１ｃ１〜６１ｃ７のそれぞれは、円弧形状を有している。各接続線６１ｃ１〜６１ｃ７の両端は、隣接する凹部６１ａ１を構成する壁面からそれぞれ突出している。

火花発生用導線６１ｃの一方の端部に位置する接続線６１ｃ１の一つの端部は、点火プラグ６２の導線の先端部が突出している一つの凹部６１ａ１において同点火プラグ６２の先端部と所定の距離を隔てて対向し、一つの火花発生用ギャップＧＰを形成している。

火花発生用導線６１ｃの他方の端部に位置する接続線６１ｃ７の一つの端部は、接地用接続線６１ｂの先端部が突出している一つの凹部６１ａ１において同接地用接続線６１ｂの先端部と所定の距離を隔てて対向し、一つの火花発生用ギャップＧＰを形成している。

凹部６１ａ１を構成する壁面から突出した各接続線６１ｃ１〜６１ｃ７の端部（点火プラグ６２の先端部と対向している端部及び接地用接続線６１ｂの先端部と対向している端部を除く。）は、その接続線６１ｃ１〜６１ｃ７に隣接する接続線の端部と凹部６１ａ１において所定の距離を隔てて対向し、火花発生用ギャップＧＰを形成している。

以上の構成により、火花発生用導線６１ｃは、板状絶縁体６１ａの燃焼室露呈面の所定位置（凹部６１ａ１を構成する壁面内の位置）からそれぞれ突出する一対の突出部からなる火花発生用ギャップＧＰを複数形成するとともに、点火プラグ６２と接地用接続線６１ｂとの間に同複数の火花発生用ギャップＧＰを直列に接続している。

点火コイル６３は、点火用プラグ６２に接続されている。点火コイル６３は、一次コイルと、一次コイルとの間の相互誘導作用により火花発生用電圧を発生する二次コイルと、を備えている。

一次電流制御部６４は、点火コイル６３の一次コイルに定常的に所定の大きさの電圧を印加するとともに、所定のタイミングにて同一次コイルを電流が流れる状態である導通状態又は電流が流れない状態である遮断状態（非導通状態）に制御するようになっている。

このような構成により、一次電流制御部６４は、所定のタイミングにて一次コイルを導通状態から遮断状態へ切り替える。これにより、一次コイルとの間の相互誘導作用によって、二次コイルは一次コイルに印加された電圧より大きな火花発生用電圧を発生する。多点型点火装置６０は、この発生した火花発生用電圧に基づいて燃焼室７０内の複数の火花発生用ギャップＧＰにて火花を発生させる。

図１０に示したように、ピストン４０Ｃのピストン基部構成体は、上記第３実施形態のピストン基部構成体９１に代えて、ピストン中央部構成体１０１と、ピストン外径頂部構成体（外径部構成体）１０２と、を備える。

ピストン中央部構成体１０１は、所定の厚さを有する大径の略円盤状の大径部１０１ａと、小径の略円盤状の小径部１０１ｂと、連結部１０１ｃと、からなる。大径部１０１ａは、ピストン中央部構成体１０１のうちの最も燃焼室７０側に位置している。大径部１０１ａの径は、上記第１実施形態のピストン本体４１の径より小径であってピストンスカート部構成体９２の小内径部９２ａの内径より大径である。

小径部１０１ｂは、大径部１０１ａの燃焼室７０と反対側の面に連接している。小径部１０１ｂは、大径部１０１ａと同軸に位置している。小径部１０１ｂの径は、ピストンスカート部構成体９２の小内径部９２ａの内径と同径である。小径部１０１ｂの厚さは、上記第３実施形態のピストン基部構成体９１の大径部９１ａの厚さと小径部９１ｂの厚さとの和から大径部１０１ａの厚さを減じた厚さである。

連結部１０１ｃは、上記第３実施形態のピストン基部構成体９１の連結部９１ｃと同一の構成を有している。連結部１０１ｃは、小径部１０１ｂの燃焼室７０と反対側の面に連接している。連結部１０１ｃは、ピストンスカート部構成体９２がピストン中央部構成体１０１及びピストン外径部構成体１０２の下部に配置・固定された状態にて、上記第３実施形態の連結部９１ｃと同様に、ピストン４０Ｃの中央部に位置している。

ピストン外径部構成体１０２は、絶縁体であって断熱材であるセラミックスからなる。ピストン外径部構成体１０２は、円環状の部材である。ピストン外径部構成体１０２の外径は、上記第１実施形態に係るピストン本体４１の径と同径である。ピストン外径部構成体１０２は、大内径部１０２ａと、内径が大内径部１０２ａの内径より小径の小内径部１０２ｂと、からなる。

大内径部１０２ａは、ピストン外径部構成体１０２のうちの最も燃焼室７０側に位置している。大内径部１０２ａの内径は、ピストン中央部構成体１０１の大径部１０１ａの径と同径である。大内径部１０２ａの厚さは、大径部１０１ａの厚さと同じ厚さである。

小内径部１０２ｂは、大内径部１０２ａの燃焼室７０と反対側の面に連接している。小内径部１０２ｂの内径は、ピストン中央部構成体１０１の小径部１０１ｂの径と同径である。小内径部１０２ｂの厚さは、上記第３実施形態のピストン基部構成体９１の大径部９１ａの厚さから大内径部１０２ａの厚さを減じた厚さである。小内径部１０２ｂの燃焼室７０と反対側の面であって外径側の端部の面は、湾曲部１０２ｂ１を形成している。湾曲部１０２ｂ１は、外径側へ向かうにつれて同面が上方側に位置するように上方へ湾曲した曲面である。

上記のように構成されたピストン４０Ｃを組み付ける際には、ピストン中央部構成体１０１、ピストン外径部構成体１０２、コンプレッションリング４３及びピストンスカート部構成体９２を同軸に順に配置するとともに、ピストン外径部構成体１０２とコンプレッションリング４３との間、ピストンスカート部構成体９２とコンプレッションリング４３との間及びピストン外径部構成体１０２とピストンスカート部構成体９２との間に図示しないシート状の金属（本例では、銅）を配設し、且つ、ピストン中央部構成体１０１とピストン外径部構成体１０２との間に弾性部材ＥＬを配設し、ピストン中央部構成体１０１の小径部１０１ｂの下方部分をピストンスカート部構成体９２の小内径部９２ａの内部（中空部分）に圧入する。更に、図１０の符号ＭＰにより示した部分（小径部１０１ｂと小内径部９２ａとが接触している部分の下端部）を溶接する。
このようにして、ピストン中央部構成体１０１と、ピストン外径部構成体１０２と、ピストンスカート部構成体９２と、を容易に固定することができる。

ピストン中央部構成体１０１と、ピストン外径部構成体１０２と、ピストンスカート部構成体９２と、が互いに固定された状態においては、ピストン外径部構成体１０２及びピストンスカート部構成体９２からなるピストン本体の側壁に、上記第１実施形態のピストン本体４１の側壁に形成されたコンプレッションリング用溝４１ａと同じ形状の溝が形成されている。

従って、コンプレッションリング４３は、上記第１実施形態と同様に、この溝の側壁により挟持・固定されている。より具体的には、コンプレッションリング固定部（コンプレッションリング４３の内径側部分）がピストン外径部構成体１０２の小内径部１０２ｂの燃焼室７０と反対側の面と、ピストンスカート部構成体９２の下部９２ａ２の燃焼室７０側の面と、に挟まれることにより、コンプレッションリング４３は、ピストン本体に固定されている。

以上、説明したように、本発明による内燃機関のピストンの第４実施形態によれば、ピストン頂部のうちのシリンダの内壁面２１近傍の部分（ピストン外径部構成体１０２）が断熱材であるセラミックスにより構成されているので、燃焼室７０内のシリンダの内壁面２１近傍の領域にて混合ガスの温度を下がりにくくすることができる。この結果、同混合ガスを確実に燃焼させることができるので、未燃のＨＣの排出量を低減することができる。

更に、上記第４実施形態によれば、ピストン頂部のうちのシリンダの内壁面２１近傍の部分（ピストン外径部構成体１０２）が絶縁体であるセラミックスにより構成されているので、火花発生用ギャップＧＰを形成する一対の突出部とピストン頂部との間で異常な放電が起こる（火花が発生する）ことを防止することができる。これにより、燃焼室７０内の複数の火花発生用ギャップＧＰにて確実に火花を発生させることができる。この結果、燃焼室７０内に形成された混合ガスに確実に着火することができる。

加えて、上記第４実施形態によれば、断熱材であるセラミックスからなる板状絶縁体６１ａの一面（燃焼室露呈面）が燃焼室７０に露呈しているので、同燃焼室露呈面の近傍の領域にて混合ガスの温度が下がりにくくなる。これにより、同領域における混合ガスを確実に燃焼させることができる。この結果、未燃のＨＣの排出量を低減することができる。また、特に、同燃焼室露呈面とピストントップランド（ピストン４０Ｃの側壁面のうちのコンプレッションリング４３より燃焼室７０側の部分）とが対向する期間においては、壁面との熱伝達により温度が下がりやすい同ピストントップランドの近傍領域における混合ガスの温度を下がりにくくすることができる。これにより、同領域における混合ガスも燃焼させることができるので、未燃のＨＣの排出量をより一層低減することができる。

また、上記第４実施形態によれば、ピストン中央部構成体１０１とピストン外径部構成体１０２との間に弾性部材ＥＬが配設されているので、ピストン中央部構成体１０１が燃焼室７０内の燃焼による熱によってシリンダの中心軸に対する径方向にて膨張した場合であっても、弾性部材ＥＬが同径方向にて収縮することにより、ピストン外径部構成体１０２に過大な力が加えられることを防止することができる。これにより、ピストン外径部構成体１０２が破壊されることを防止することができる。

なお、本発明は上記各実施形態に限定されることはなく、本発明の範囲内において種々の変形例を採用することができる。例えば、ピストンは、複数のコンプレッションリングを備えていてもよい。

本発明の第１実施形態に係る内燃機関の燃焼室近傍の部分拡大断面図である。 図１に示したピストンの拡大断面図である。 図１に示したコンプレッションリングの拡大断面図である。 本発明の第２実施形態に係るピストンの拡大断面図である。 図４に示したピストン頂部構成体の上面図である。 本発明の第３実施形態に係るピストンの拡大断面図である。 図６に示したピストンを組み付ける際の配置を示した説明図である。 本発明の第４実施形態に係る内燃機関の燃焼室近傍の部分拡大断面図である。 図８に示した多点型点火装置を１−１線に沿った平面にて切断した断面図である。 図８に示したピストンの拡大断面図である。

符号の説明

１０，１０Ａ…内燃機関、２０…シリンダブロック部、２１…内壁面、３０…シリンダヘッド部、４０，４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃ…ピストン、４１…ピストン本体、４１ａ…コンプレッションリング用溝、４１ｃ…連結部、４３…コンプレッションリング、５０…コネクティングロッド、６０…多点型点火装置、６１…点火プレート部、６１ａ…板状絶縁体、６１ｂ…接地用接続線、６１ｃ…火花発生用導線、６１ｃ１〜６１ｃ７…接続線、６２…点火用プラグ、６３…点火コイル、６４…一次電流制御部、７０…燃焼室、８１…ピストン頂部構成体、８１ａ…凹部、８１ｂ…ネジ山、８１ｃ…湾曲部、８２…ピストン下部構成体、８２ｃ…湾曲部、８２ｄ…ネジ溝、８２ｆ…連結部、９１…ピストン基部構成体、９１ａ１…湾曲部、９１ｃ…連結部、９２…ピストンスカート部構成体、９２ａ３…湾曲部、１０１…ピストン中央部構成体、１０１ｃ…連結部、１０２…ピストン外径部構成体、１０２ｂ１…湾曲部、ＧＰ…火花発生用ギャップ、ＥＬ…弾性部材。

Claims (13)

1. 内燃機関のシリンダ内を往復動するピストン本体と、同ピストン本体と同シリンダとにより構成される燃焼室の気密性を高めるために同ピストン本体の側面に配設されたコンプレッションリングと、を備えたピストンであって、
   前記コンプレッションリングは、切れ目がない円環形状を有するとともに、その内径側部分が前記ピストン本体に対して相対移動しないように同ピストン本体に固定され、一方、同内径側部分より外径側の部分が同内径側部分に対して前記シリンダの中心軸と平行な方向において相対移動可能であって且つ同相対移動に伴って同コンプレッションリングの外径を変化させるように構成されてなるピストン。
2. 請求項１に記載のピストンにおいて、
   前記コンプレッションリングは、前記シリンダの中心軸と平行な方向であって前記燃焼室と反対側の向きへの前記外径側の部分の前記内径側部分に対する相対移動の量が大きくなるにつれて同コンプレッションリングの外径を大きくするように構成されたピストン。
3. 請求項１又は請求項２に記載のピストンにおいて、
   前記ピストン本体は、その内部に前記コンプレッションリングの内径側部分が配置され、且つ、鋳造により一体的に形成されてなるピストン。
4. 請求項１又は請求項２に記載のピストンにおいて、
   前記ピストン本体は、同ピストン本体の前記燃焼室側の部分であるピストン頂部を含む第１ピストン構成体と、同第１ピストン構成体と固定された第２ピストン構成体と、を含み、
   前記コンプレッションリングは、前記内径側部分が前記第１ピストン構成体の前記燃焼室と反対側の面と、前記第２ピストン構成体の同燃焼室側の面と、に挟まれることにより同ピストン本体に固定されてなるピストン。
5. 請求項４に記載のピストンにおいて、
   前記第１ピストン構成体は、クランク軸に連結されたコネクティングロッドに連結されるための連結部を含むピストン。
6. 請求項４又は請求項５に記載のピストンにおいて、
   前記第１ピストン構成体の前記燃焼室側の面は、前記ピストン本体が前記シリンダ内に配置された状態にて同シリンダの中心軸に一致する軸であって同ピストン本体を基準とした軸であるピストン本体中心軸に平行な平面を側壁面の一部とする凹部を形成し、
   前記第１ピストン構成体及び前記第２ピストン構成体は、前記ピストン本体中心軸を回転軸として相対回転することにより互いに螺合するように形成されたピストン。
7. 請求項４乃至請求項６のいずれか一項に記載のピストンにおいて、
   前記コンプレッションリングは、シート状の金属を介して前記第１ピストン構成体及び前記第２ピストン構成体の間に固定されたピストン。
8. 請求項４乃至請求項７のいずれか一項に記載のピストンにおいて、
   前記第１ピストン構成体は、断熱材からなる外径部構成体と、同外径部構成体より内径側の部分を構成する中央部構成体と、から構成され、
   前記コンプレッションリングは、前記外径部構成体及び前記第２ピストン構成体の間に固定されたピストン。
9. 請求項１乃至請求項８のいずれか一項に記載のピストンにおいて、
   前記コンプレッションリングは、少なくとも前記シリンダの内壁面と接する部分に固体潤滑膜が形成されてなるピストン。
10. 請求項１乃至請求項９のいずれか一項に記載のピストンにおいて、
    前記コンプレッションリングは、同コンプレッションリングの外径側端部近傍部位の表面であって前記シリンダの内壁面側の表面が同シリンダの中心軸を通る平面にて同コンプレッションリングを切断した断面視において同表面よりも同シリンダの中心軸側に中心を有する円弧形状を有するように構成され、且つ、同表面の同円弧形状を有する部分にて同シリンダの内壁面を押圧するピストン。
11. 請求項１乃至請求項１０のいずれか一項に記載のピストンにおいて、
    前記ピストン本体は、同ピストン本体に固定された前記コンプレッションリングの内径側部分のうちの最も外径側に位置する部分が同ピストン本体の側壁より前記シリンダの中心軸側に位置するように構成されたピストン。
12. 請求項１１に記載のピストンにおいて、
    前記ピストン本体は、前記コンプレッションリングのうちの前記内径側部分より外径側の部分を沿わせながら変形させる壁面を備えるピストン。
13. 請求項８に記載のピストンであって前記断熱材がセラミックスからなるピストンと、
    火花発生用電圧を発生する電圧発生手段、前記シリンダと前記シリンダの上部に配置されたシリンダヘッドとの間に配設され且つ前記燃焼室に少なくとも一面が露呈するように配設された絶縁体及び同燃焼室に露呈した絶縁体の一面の所定位置からそれぞれ突出する一対の突出部からなる火花発生用ギャップを複数形成するとともに同電圧発生手段に対して同複数の火花発生用ギャップを直列に接続する火花発生用導体を含む多点火花発生手段と、
    を備えた内燃機関。
    

Images