JP2010156230A - Engine piston - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an engine piston capable of preventing a crack in an inlet of a combustion chamber caused by distortion by stress at low cost. <P>SOLUTION: In the piston 1 formed with a cavity 4 constituting a part of a combustion chamber of an engine 3 in a piston top surface 2, the piston top surface 2 between an opening edge of the cavity 4 and an outer peripheral edge 21 of the piston top surface 2 is formed with a plurality of recesses 5(6) that make squish gas G flowing along the piston top surface 2 slow. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、ピストン頂面に燃焼室をなすキャビティが形成されたエンジンのピストンに関するものである。   The present invention relates to an engine piston in which a cavity forming a combustion chamber is formed on a piston top surface.

近年の排ガス規制対応と高出力化に伴い、エンジンの熱負荷増によるトラブルが目立つ。その1つに、ピストンの燃焼室口元の亀裂がある。   With the recent compliance with exhaust gas regulations and higher output, troubles due to increased engine heat load are conspicuous. One of them is a crack at the mouth of the combustion chamber of the piston.

その一例を図5および図6に基づき説明する。   An example of this will be described with reference to FIGS.

図5および図6に示すように、ピストン80の頂面81に、燃焼室の一部をなすキャビティ82が開口させて形成され、そのキャビティ82の開口縁部が燃焼室口元83をなす。ピストン80の内部には、キャビティ82を囲むようにリング状のクーリングチャネル84が形成される。   As shown in FIGS. 5 and 6, a cavity 82 forming a part of the combustion chamber is formed in the top surface 81 of the piston 80 so as to open, and an opening edge of the cavity 82 forms a combustion chamber base 83. A ring-shaped cooling channel 84 is formed inside the piston 80 so as to surround the cavity 82.

キャビティ82の下方のピストン80には、ピストンピン(図示せず)を支持するためのピン穴85(図6参照)が形成される。   A pin hole 85 (see FIG. 6) for supporting a piston pin (not shown) is formed in the piston 80 below the cavity 82.

このピストン80では、通常、燃焼室口元83には燃焼行程(膨張行程)時にスキッシュガス流れにより燃焼による熱応力(圧縮)が発生する。   In the piston 80, normally, a thermal stress (compression) due to combustion is generated by the squish gas flow at the combustion chamber base 83 during the combustion stroke (expansion stroke).

ここで、ピン方向(つまり、ピン穴85の上方)の燃焼室口元では、膨張行程でピストンピンによって発生する機械的な引張応力により、熱応力である圧縮応力が相殺される。   Here, at the mouth of the combustion chamber in the pin direction (that is, above the pin hole 85), the compressive stress, which is a thermal stress, is canceled by the mechanical tensile stress generated by the piston pin in the expansion stroke.

他方、ピン方向の燃焼室口元からほぼ90°周方向に離間したピン直角方向の燃焼室口元では、機械的な圧縮と熱圧縮応力で応力が重畳される。そのため、燃焼室口元が亀裂の起点となり、その起点から亀裂が進行してピストン焼き付きトラブルが発生してしまう。   On the other hand, stress is superimposed by mechanical compression and thermal compressive stress at the combustion chamber mouth in the direction perpendicular to the pin that is spaced approximately 90 ° circumferentially from the combustion chamber mouth in the pin direction. For this reason, the combustion chamber mouth becomes the starting point of the crack, and the crack progresses from the starting point, causing a problem of piston seizure.

従来、このような燃焼室口元の亀裂防止を図ったピストンとして、例えば特許文献1には、ピストン頂面に予め引張応力を付与するべくアルマイト処理を施したピストンが提案されている。   Conventionally, for example, Patent Document 1 proposes a piston that has been subjected to an alumite treatment so as to apply a tensile stress to the top surface of the piston as a piston for preventing cracks at the mouth of the combustion chamber.

その特許文献1では、ピストンピンの上方における燃焼室開口部にマスキング処理を施した後、ピストン頂面にアルマイト処理を施すことで、ピストンピン上方の燃焼室開口部を除く部分に引張応力を付与するようにしている。   In Patent Document 1, after applying a masking process to the combustion chamber opening above the piston pin, an alumite treatment is applied to the top surface of the piston, thereby applying tensile stress to the portion excluding the combustion chamber opening above the piston pin. Like to do.

特開平08−177622号公報Japanese Patent Laid-Open No. 08-177622

しかしながら、特許文献1のピストンは、製造の際に、マスキング処理とアルマイト処理とを必要とするため、製造コストが高くなるという問題があった。   However, the piston of Patent Document 1 requires a masking process and an alumite process at the time of manufacturing, and thus has a problem that the manufacturing cost increases.

そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、安価なコストで、応力歪みによる燃焼室口元の亀裂を防止することができるエンジンのピストンを提供することにある。   SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide an engine piston capable of solving the above-described problems and preventing cracks at the combustion chamber opening due to stress distortion at low cost.

上記目的を達成するために本発明は、ピストン頂面にエンジンの燃焼室の一部をなすキャビティが形成されたピストンにおいて、上記キャビティの開口縁部と上記ピストン頂面の外周縁部との間の上記ピストン頂面に、該ピストン頂面に沿ったスキッシュガスの流れを遅くするための複数の凹部を形成したものである。   In order to achieve the above object, the present invention provides a piston in which a cavity forming a part of a combustion chamber of an engine is formed on a piston top surface, between an opening edge of the cavity and an outer peripheral edge of the piston top surface. A plurality of recesses for slowing the flow of squish gas along the piston top surface is formed on the piston top surface.

好ましくは、上記凹部は、上記ピストン頂面上の2つの部分であって上記キャビティを挟んでピストンピン軸方向と直交する方向に互いに離間する2つの部分に形成されたものである。   Preferably, the concave portion is formed in two portions on the top surface of the piston that are spaced apart from each other in a direction perpendicular to the piston pin axial direction with the cavity interposed therebetween.

好ましくは、上記2つの部分は、上記ピストン頂面と同心的な扇形状であって、ピストンピン軸方向と直交する方向に延びると共に上記ピストン頂面の中心を通る直線を中心に30°以上40°以下の角度で周方向に広がる扇形状を各々有するものである。   Preferably, the two portions have a fan shape concentric with the piston top surface, extend in a direction orthogonal to the piston pin axial direction and pass through the center of the piston top surface at 30 ° or more 40 °. Each fan has a fan shape extending in the circumferential direction at an angle of less than or equal to °.

上記凹部は、上記ピストン頂面を断面曲線状に窪ませて形成されたデンプルからなるものでもよい。   The recess may be made of dimples formed by denting the top surface of the piston in a curved cross section.

上記デンプルが、上記ピストン頂面に周方向に沿って並べて複数配置されてデンプル群をなすと共に、そのデンプル群が径方向に間隔を隔てて複数配置されたものでもよい。   A plurality of the dimples may be arranged side by side along the circumferential direction on the piston top surface to form a dimple group, and a plurality of the dimple groups may be arranged at intervals in the radial direction.

上記凹部は、上記ピストン頂面の周方向に延びる断面曲線状の溝からなり、該溝が、上記ピストン頂面に径方向に間隔を隔てて複数配置されたものでもよい。   The recess may be a groove having a curved cross section extending in the circumferential direction of the piston top surface, and a plurality of the grooves may be arranged on the piston top surface with a radial interval.

上記溝の深さが、径方向外側に配置された溝ほどが浅くなるものでもよい。   The depth of the groove may be such that the groove disposed on the radially outer side becomes shallower.

本発明によれば、安価なコストで、応力歪みによる燃焼室口元の亀裂を防止することができるという優れた効果を発揮するものである。   According to the present invention, an excellent effect that cracks at the mouth of the combustion chamber due to stress strain can be prevented at low cost is achieved.

以下、本発明の好適な一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。   Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

本実施形態のエンジンのピストン(以下、ピストンという)は、例えば、車両に搭載されるディーゼルエンジンなどに適用される。   The piston (hereinafter referred to as piston) of the engine of this embodiment is applied to, for example, a diesel engine mounted on a vehicle.

図1および図2に基づき本実施形態のエンジンおよびピストンの概略構造を説明する。   Based on FIG. 1 and FIG. 2, the schematic structure of the engine and piston of this embodiment will be described.

図1に示すように、エンジン3は、ピストン1と、そのピストン1を収容するシリンダボア31が形成されたシリンダブロック32と、そのシリンダブロック32に取り付けられたシリンダヘッド33とを有する。   As shown in FIG. 1, the engine 3 includes a piston 1, a cylinder block 32 in which a cylinder bore 31 that accommodates the piston 1 is formed, and a cylinder head 33 attached to the cylinder block 32.

シリンダボア31は、上下方向に延び、その上端がシリンダヘッド33により閉塞される。そのシリンダヘッド33は、シリンダブロック32の上面にボルトなどにより接合される。それらシリンダブロック32の上面とシリンダヘッド33の下面との間には、その両面の間をシールするためのガスケット34が設けられる。   The cylinder bore 31 extends in the vertical direction, and its upper end is closed by the cylinder head 33. The cylinder head 33 is joined to the upper surface of the cylinder block 32 by a bolt or the like. Between the upper surface of the cylinder block 32 and the lower surface of the cylinder head 33, a gasket 34 for sealing between both surfaces is provided.

また、シリンダボア31内には、ピストン1が上下方向に摺動可能に収容される。   Further, the piston 1 is accommodated in the cylinder bore 31 so as to be slidable in the vertical direction.

そのピストン1は、上下に延びると共に上端がヘッド部11により閉塞された円筒状に形成される。そのヘッド部11の上面(以下、ピストン頂面という)2には、燃焼室の一部をなすキャビティ4が下方に窪ませて形成される。そのキャビティ4は、ピストン頂面2に開口を形成しており、その開口縁部が燃焼室口元41をなす。   The piston 1 is formed in a cylindrical shape that extends vertically and has an upper end closed by a head portion 11. A cavity 4 forming a part of the combustion chamber is formed in the upper surface (hereinafter referred to as piston top surface) 2 of the head portion 11 so as to be recessed downward. The cavity 4 forms an opening in the piston top surface 2, and the opening edge forms a combustion chamber mouth 41.

図2に示すように、図例のピストン頂面2は平面視ほぼ円形状に形成され、キャビティ4はピストン頂面2に同心的なほぼ円形状で開口する。   As shown in FIG. 2, the piston top surface 2 in the illustrated example is formed in a substantially circular shape in plan view, and the cavity 4 opens in a substantially circular shape concentric with the piston top surface 2.

図1に戻り、本実施形態の燃焼室は、所謂リエントラント型の燃焼室であり、キャビティ4の底面のほぼ中央部に上方に突出する山形状の突起部42が形成されると共に、燃焼室口元41(開口縁部)が窄められる。つまり、燃焼室口元41は、キャビティ4の開口を絞るように開口の全周に亘り径方向内側に突出する。その燃焼室口元41の下方には、突起部42を囲む円環体状の空間Sが形成される。   Returning to FIG. 1, the combustion chamber of the present embodiment is a so-called reentrant combustion chamber, and a projection 42 having a mountain shape protruding upward is formed at the substantially central portion of the bottom surface of the cavity 4. 41 (opening edge) is narrowed. That is, the combustion chamber mouth 41 protrudes radially inward over the entire circumference of the opening so as to narrow the opening of the cavity 4. An annular space S surrounding the protrusion 42 is formed below the combustion chamber mouth 41.

ピストン1の外周面には、複数のリング溝12−14が上下方向に所定の間隔を隔てて形成される。図例では、上から順に、トップリング溝12、セカンドリング溝13、オイルリング溝14が外周面に形成される。トップリング溝12およびセカンドリング溝13には燃焼ガスをシールするためのコンプレッションリング15、16が嵌め合わされ、オイルリング溝14には、潤滑オイルを掻き落とすためのオイルリング17が嵌め合わされる。   A plurality of ring grooves 12-14 are formed on the outer peripheral surface of the piston 1 at predetermined intervals in the vertical direction. In the illustrated example, a top ring groove 12, a second ring groove 13, and an oil ring groove 14 are formed on the outer peripheral surface in order from the top. The top ring groove 12 and the second ring groove 13 are fitted with compression rings 15 and 16 for sealing combustion gas, and the oil ring groove 14 is fitted with an oil ring 17 for scraping off lubricating oil.

ピストン1の内部には、ピストン1を冷却するためのクーリングチャネル18が形成される。そのクーリングチャネル18は、キャビティ4を囲むリング形状を有し、キャビティ4の底面とほぼ同じ高さに配置される。クーリングチャネル18には、例えば、エンジン3の潤滑オイルなどが供給されて流通する。   A cooling channel 18 for cooling the piston 1 is formed inside the piston 1. The cooling channel 18 has a ring shape surrounding the cavity 4 and is disposed at substantially the same height as the bottom surface of the cavity 4. The cooling channel 18 is supplied with, for example, lubricating oil of the engine 3 and circulates.

また、ピストン1には、ピストンピン7が連結される。すなわち、キャビティ4の下方のピストン1の内壁をなすスカート部19にボス(図示せず)が設けられると共に、そのボスにピン穴(図示せず)が形成され、そのピン穴にピストンピン7が挿通、支持される。ピストンピン7は、その軸方向(ピストンピン軸方向)Aが、ピストン1の軸方向(図1では上下方向)と直交するように配置される。   A piston pin 7 is coupled to the piston 1. That is, a boss (not shown) is provided in the skirt portion 19 forming the inner wall of the piston 1 below the cavity 4, and a pin hole (not shown) is formed in the boss, and the piston pin 7 is provided in the pin hole. Inserted and supported. The piston pin 7 is arranged such that its axial direction (piston pin axial direction) A is orthogonal to the axial direction of the piston 1 (vertical direction in FIG. 1).

以下の説明において、ピストンピン7の軸方向をピン方向(図1の紙面表裏方向、図2の上下方向)A、ピストンピン7の軸方向に直交する方向を、ピン直角方向(図1の上下方向、図2の左右方向)Tという。   In the following description, the axial direction of the piston pin 7 is defined as the pin direction (front and back direction in FIG. 1, vertical direction in FIG. 2) A, and the direction perpendicular to the axial direction of the piston pin 7 is defined as the direction perpendicular to the pin (vertical direction in FIG. Direction, right and left direction in FIG.

ピストン1には、燃焼行程時のスキッシュガス流れの乱流を作ってガスからピストン1への受熱を限りなく少なくするために、燃焼室口元41(キャビティ4の開口縁部)とピストン頂面2の外周縁部21との間のピストン頂面2に、そのピストン頂面2に沿ったスキッシュガスGの流れを遅くするための複数の凹部が形成される。本実施形態の凹部は、ピストン頂面2を断面曲線状に窪ませて形成されたすり鉢状の多数のデンプル5からなる。   The piston 1 creates a turbulent flow of the squish gas flow during the combustion stroke to minimize the heat reception from the gas to the piston 1 and the combustion chamber mouth 41 (opening edge of the cavity 4) and the piston top surface 2 A plurality of recesses for slowing the flow of the squish gas G along the piston top surface 2 is formed in the piston top surface 2 between the outer peripheral edge portion 21 and the piston. The concave portion of the present embodiment is composed of a large number of mortar-shaped dimples 5 formed by recessing the piston top surface 2 in a curved cross section.

それらデンプル5は、燃焼室口元41の亀裂が集中し易い部分にのみ設けられる。具体的には、図2に示すように、デンプル5は、ピストン頂面2上に定義された2つの部分(以下、ピン直角部分という)23、23であってキャビティ4を挟んでピストンピン軸方向Aと直交する方向Tに互いに離間する2つのピン直角部分23、23に形成される。   These dimples 5 are provided only in a portion where cracks of the combustion chamber mouth 41 are likely to concentrate. Specifically, as shown in FIG. 2, the dimple 5 is composed of two portions (hereinafter referred to as “pin perpendicular portions”) 23, 23 defined on the piston top surface 2, and the piston pin shaft sandwiching the cavity 4. It is formed in two pin right angle portions 23, 23 that are separated from each other in a direction T perpendicular to the direction A.

そのピン直角部分23は、ピストン頂面2を平面視したときに、ピストン頂面2と同心的な扇形状を有する。その扇形状のピン直角部分23は、ピストン頂面2の中心Cを通ってピン直角方向Tに延びる直線Lを中心に、所定の角度αで周方向に広がる。   The pin right angle portion 23 has a fan shape concentric with the piston top surface 2 when the piston top surface 2 is viewed in plan. The fan-shaped pin right angle portion 23 spreads in the circumferential direction at a predetermined angle α around a straight line L extending in the pin right angle direction T through the center C of the piston top surface 2.

その所定の角度αは、好ましくは、30°以上40°以下である。所定の角度αは、予め実験やシミュレーションを行い、或いは過去の実機データから経験的に求められる。   The predetermined angle α is preferably not less than 30 ° and not more than 40 °. The predetermined angle α is obtained in advance through experiments and simulations, or empirically from past actual machine data.

また、デンプル5は、燃焼行程におけるピストン頂面2上のスキッシュガスGの流れ方向に沿うように、ピストン頂面2の径方向に離間させて配置される。   Further, the dimples 5 are arranged in the radial direction of the piston top surface 2 so as to be along the flow direction of the squish gas G on the piston top surface 2 in the combustion stroke.

より具体的には、デンプル5は、ピストン頂面2に周方向に沿って密に並べて複数配置されてデンプル群をなすと共に、そのデンプル群が径方向に間隔を隔てて複数(5つ)配置される。図例では、各デンプル群ごとにデンプル5の数が異なる。   More specifically, a plurality of dimples 5 are arranged densely along the circumferential direction on the piston top surface 2 to form a dimple group, and a plurality (five) of the dimple groups are arranged at intervals in the radial direction. Is done. In the illustrated example, the number of dimples 5 is different for each dimple group.

図1に戻り、各デンプル5では、ピストン頂面2の径方向外側(図1では右側)の側壁面が、ピストン頂面2からデンプル5内に流入したスキッシュガスGを偏向させて戻すための返し面51をなす。その返し面51は、デンプル5の底面から上方に湾曲しつつ延び、上端部がピストン頂面2に対してほぼ垂直となる。図例のデンプル5は、ほぼ半球面状に形成される。   Returning to FIG. 1, in each dimple 5, the side wall surface on the radially outer side (right side in FIG. 1) of the piston top surface 2 deflects and returns the squish gas G flowing into the dimple 5 from the piston top surface 2. A return surface 51 is formed. The return surface 51 extends while curving upward from the bottom surface of the dimple 5, and the upper end portion is substantially perpendicular to the piston top surface 2. The dimple 5 in the illustrated example is formed in a substantially hemispherical shape.

このデンプル5の形状(直径、深さなど)やデンプル5間の径方向および周方向の間隔は、例えばスキッシュ流速などに基づき適宜設定される。なお、デンプル5の直径は、少なくともキャビティ4の直径よりは十分に小さい。   The shape (diameter, depth, etc.) of the dimples 5 and the radial and circumferential intervals between the dimples 5 are appropriately set based on, for example, the squish flow velocity. The diameter of the dimple 5 is sufficiently smaller than at least the diameter of the cavity 4.

デンプル5は、切削工具による機械加工やレーザ加工などにより形成され、例えば、キャビティ4やリング溝12−14をNC機械加工する際に加工される。   The dimple 5 is formed by machining with a cutting tool, laser machining, or the like. For example, the dimple 5 is machined when the cavity 4 or the ring groove 12-14 is NC machined.

次に図1および図2に基づき本実施形態のピストン1の作用を説明する。   Next, the operation of the piston 1 of the present embodiment will be described based on FIGS.

エンジン3の燃焼行程(膨張行程)では、燃焼ガスの圧力によりピストン1が圧縮上死点から下降する。   In the combustion stroke (expansion stroke) of the engine 3, the piston 1 is lowered from the compression top dead center by the pressure of the combustion gas.

そのピストン1が下降する際、キャビティ4の近傍では、キャビティ4内の高温の燃焼ガスが外部に流出するような流動が生じており、図1に示すように、S字状のスキッシュが生じている。そのスキッシュによるスキッシュガスGは、キャビティ4から流出した後、ピストン頂面2を径方向に沿って外側へと流れる。   When the piston 1 descends, in the vicinity of the cavity 4, a flow occurs so that the high-temperature combustion gas in the cavity 4 flows out, and as shown in FIG. 1, an S-shaped squish is generated. Yes. The squish gas G generated by the squish flows out of the cavity 4 and then flows outward along the radial direction of the piston top surface 2.

その際に、ピストン頂面2を流れる高温のスキッシュガスGからピストン頂面2に熱が伝達され、その熱が一因となりピストン1に熱応力が発生する。   At that time, heat is transferred from the high-temperature squish gas G flowing through the piston top surface 2 to the piston top surface 2, and the heat contributes to the generation of thermal stress in the piston 1.

ここで、本実施形態のピストン1は、ピストン頂面2に凹部(デンプル)5を複数持つ構造とし、デンプル5によりキッシュガスの流れを遅くすることで、乱流を発生させ、ピストン1の受熱を少なくしている。   Here, the piston 1 of the present embodiment has a structure having a plurality of recesses (dimples) 5 on the piston top surface 2 and slows the flow of the quiche gas by the dimples 5 to generate turbulent flow so that the heat received by the piston 1 is received. Is reduced.

すなわち、本実施形態では、キャビティ4からピストン頂面2を伝って流れるスキッシュガスGの一部がピストン頂面2のデンプル5に流入する。そのデンプル5内に流入したガスは、デンプル5内を壁面に沿って流れ、返し面51により流れの方向が径方向外側から径方向内側へと偏向される。   That is, in this embodiment, a part of the squish gas G flowing from the cavity 4 along the piston top surface 2 flows into the dimple 5 on the piston top surface 2. The gas flowing into the dimple 5 flows along the wall surface in the dimple 5, and the flow direction is deflected from the radially outer side to the radially inner side by the return surface 51.

これにより、デンプル5から流出したガスRは、スキッシュガスGに対向(逆行)して流れることになり、それらデンプル5からのガスRが、スキッシュガスGに衝突して、スキッシュガスGの流れが遅くなる。図2に示すように、デンプル5を設けたピン直角部分(領域)23、23のスキッシュ流速V1は、他の部分のスキッシュ流速V2よりも小さくなる。   As a result, the gas R flowing out of the dimple 5 flows opposite (reversely) to the squish gas G. The gas R from the dimple 5 collides with the squish gas G, and the flow of the squish gas G Become slow. As shown in FIG. 2, the squish flow velocity V1 of the pin right-angle portions (regions) 23, 23 provided with the dimple 5 is smaller than the squish flow velocity V2 of the other portions.

スキッシュガスGの流速が低下すると、スキッシュガスGからピストン頂面2への熱伝達が低減され、燃焼室口元41に発生する熱応力が低減する。   When the flow velocity of the squish gas G decreases, the heat transfer from the squish gas G to the piston top surface 2 is reduced, and the thermal stress generated at the combustion chamber base 41 is reduced.

このように、本実施形態では、燃焼行程で流れる高温スキッシュガスGの流れをピストン頂面2のデンプル5により遅くして熱応力を低下させることで、応力歪みによる燃焼室口元41の亀裂を防止することができる。また、ピストン1にアルマイト処理を施す場合に比べて、安価なコストで亀裂を防止することができる。   As described above, in the present embodiment, the flow of the high-temperature squish gas G flowing in the combustion stroke is delayed by the dimple 5 on the piston top surface 2 to reduce the thermal stress, thereby preventing cracks in the combustion chamber mouth 41 due to stress distortion. can do. In addition, cracks can be prevented at a lower cost than when the piston 1 is subjected to the alumite treatment.

その他にも、デンプル5を形成する場所を、機械的圧縮応力と熱圧縮応力とが重なり作用するピン直角部分23に限定することで、加工コストを低減することができる。   In addition, the processing cost can be reduced by limiting the place where the dimple 5 is formed to the pin right-angled portion 23 where the mechanical compressive stress and the thermal compressive stress act.

次に、図3および図4に基づき本発明に係る他の実施形態を説明する。   Next, another embodiment according to the present invention will be described based on FIG. 3 and FIG.

本実施形態は、凹部の形状が異なる以外、図1および図2の実施形態と同じほぼ構造を有する。そこで、図1および図2に示したものと同一要素には、同一符号を付し、説明を省略する。   This embodiment has substantially the same structure as the embodiment of FIGS. 1 and 2 except that the shape of the recesses is different. Therefore, the same elements as those shown in FIGS. 1 and 2 are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.

本実施形態の凹部は、ピストン頂面2の周方向に延びる断面曲線状の溝6からなり、複数(図例では4本)の溝6が、ピストン頂面2に径方向に間隔を隔てて配置される。   The concave portion of the present embodiment includes a groove 6 having a curved cross section extending in the circumferential direction of the piston top surface 2, and a plurality of (four in the illustrated example) grooves 6 are spaced from the piston top surface 2 in the radial direction. Be placed.

具体的には、溝6は、ピストン頂面2を平面視したときに、そのピストン頂面2と同心的な円弧状を有し、周方向にピン直角部分23の全域に亘り延びる。つまり、溝6は、円弧の中心角が、上記所定の角度αとなる。   Specifically, the groove 6 has an arc shape concentric with the piston top surface 2 when the piston top surface 2 is viewed in a plan view, and extends over the entire region of the pin perpendicular portion 23 in the circumferential direction. That is, the groove 6 has a circular arc whose central angle is the predetermined angle α.

溝6の深さhは、外周側(図4では、右側)に向かって段々小さくなる。つまり、径方向外側に配置された溝6ほど溝深さhが浅くなる。   The depth h of the groove 6 gradually decreases toward the outer peripheral side (right side in FIG. 4). That is, the groove depth h becomes shallower as the groove 6 is arranged on the radially outer side.

各溝6は、底面の角が丸められアールが付けられたR溝であり、図例の溝6は、U字状の断面形状を有する。溝6は、デンプル5と同様に、ピストン頂面2の径方向外側の側壁面がスキッシュガスを偏向させるための返し面51をなす。   Each groove 6 is an R groove having a rounded bottom surface and a rounded corner, and the illustrated groove 6 has a U-shaped cross-sectional shape. In the groove 6, like the dimple 5, the radially outer side wall surface of the piston top surface 2 forms a return surface 51 for deflecting the squish gas.

本実施形態でも、上述の実施形態と同様の効果が得られる。   Also in this embodiment, the same effect as the above-described embodiment can be obtained.

なお、本発明は、上述の実施形態に限定されず、様々な変形例や応用例が考えられるものである。   In addition, this invention is not limited to the above-mentioned embodiment, Various modifications and application examples can be considered.

例えば、デンプルや溝の断面形状は、上述のものに限定されず、放物線、楕円などでもよい。   For example, the cross-sectional shapes of the dimples and grooves are not limited to those described above, and may be a parabola, an ellipse, or the like.

デンプルの配置は、上述のものに限定されず、例えば、千鳥状やランダムに配置してもよい。   The arrangement of the dimples is not limited to that described above, and for example, the dimples may be arranged in a staggered manner or randomly.

燃焼室は、リエントラント型のものに限定されず、トロイダル型など様々なものが考えられる。   The combustion chamber is not limited to the reentrant type, and various types such as a toroidal type are conceivable.

図1は、本発明に係る一実施形態によるエンジンおよびそのピストンの概略側断面図である。FIG. 1 is a schematic sectional side view of an engine and its piston according to an embodiment of the present invention. 図2は、本実施形態のピストンの概略平面図である。FIG. 2 is a schematic plan view of the piston of the present embodiment. 図3は、他の実施形態に係るピストンの概略側断面図である。FIG. 3 is a schematic sectional side view of a piston according to another embodiment. 図4は、他の実施形態に係るピストンの概略平面図である。FIG. 4 is a schematic plan view of a piston according to another embodiment. 図5は、従来のピストンの概略側断面図である。FIG. 5 is a schematic sectional side view of a conventional piston. 図5は、従来のピストンの概略平面図である。FIG. 5 is a schematic plan view of a conventional piston.

符号の説明Explanation of symbols

1 ピストン
2 ピストン頂面
3 エンジン
4 キャビティ
5 デンプル
6 溝
21 外周縁部
41 燃焼室口元(開口縁部)
G スキッシュガス
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Piston 2 Piston top surface 3 Engine 4 Cavity 5 Dimple 6 Groove 21 Outer peripheral edge 41 Combustion chamber mouth (opening edge)
G Squish gas

Claims (7)

ピストン頂面にエンジンの燃焼室の一部をなすキャビティが形成されたピストンにおいて、
上記キャビティの開口縁部と上記ピストン頂面の外周縁部との間の上記ピストン頂面に、該ピストン頂面に沿ったスキッシュガスの流れを遅くするための複数の凹部を形成したことを特徴とするエンジンのピストン。
In the piston in which a cavity forming a part of the combustion chamber of the engine is formed on the top surface of the piston,
A plurality of recesses for slowing the flow of squish gas along the piston top surface are formed on the piston top surface between the opening edge of the cavity and the outer peripheral edge of the piston top surface. The piston of the engine.
上記凹部は、上記ピストン頂面上の2つの部分であって上記キャビティを挟んでピストンピン軸方向と直交する方向に互いに離間する2つの部分に形成された請求項1記載のエンジンのピストン。   2. The engine piston according to claim 1, wherein the recess is formed in two portions on the top surface of the piston, which are separated from each other in a direction perpendicular to the piston pin axial direction with the cavity interposed therebetween. 上記2つの部分は、上記ピストン頂面と同心的な扇形状であって、ピストンピン軸方向と直交する方向に延びると共に上記ピストン頂面の中心を通る直線を中心に30°以上40°以下の角度で周方向に広がる扇形状を各々有する請求項2記載のエンジンのピストン。   The two portions are fan-shaped concentric with the piston top surface, and extend in a direction orthogonal to the piston pin axial direction and have a straight line passing through the center of the piston top surface of 30 ° or more and 40 ° or less. The engine piston according to claim 2, wherein each of the pistons has a fan shape extending in the circumferential direction at an angle. 上記凹部は、上記ピストン頂面を断面曲線状に窪ませて形成されたデンプルからなる請求項1から3いずれかに記載のエンジンのピストン。   The engine piston according to any one of claims 1 to 3, wherein the recess is made of a dimple formed by denting the top surface of the piston into a curved cross section. 上記デンプルが、上記ピストン頂面の周方向に沿って並べて複数配置されてデンプル群をなすと共に、そのデンプル群が径方向に間隔を隔てて複数配置された請求項4記載のエンジンのピストン。   The engine piston according to claim 4, wherein a plurality of the dimples are arranged side by side along the circumferential direction of the piston top surface to form a dimple group, and a plurality of the dimple groups are arranged at intervals in the radial direction. 上記凹部は、上記ピストン頂面の周方向に延びる断面曲線状の溝からなり、該溝が、上記ピストン頂面に径方向に間隔を隔てて複数配置された請求項1から3いずれかに記載のエンジンのピストン。   The said recessed part consists of a groove | channel of the cross-sectional curve shape extended in the circumferential direction of the said piston top surface, and this groove | channel is multiply arranged by the said piston top surface at intervals in radial direction. Engine pistons. 上記溝の深さが、径方向外側に配置された溝ほどが浅くなる請求項6記載のエンジンのピストン。   The engine piston according to claim 6, wherein a depth of the groove becomes shallower as a groove disposed on a radially outer side.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2014020283A (en) * 2012-07-18 2014-02-03 Isuzu Motors Ltd Piston structure of internal combustion engine
CN104271916A (en) * 2012-04-13 2015-01-07 卡特彼勒能源方案有限公司 Piston of an internal combustion engine
JP2017180269A (en) * 2016-03-30 2017-10-05 マツダ株式会社 Flow control device in combustion chamber

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