JP2011153602A - 内燃機関のピストン - Google Patents

Abstract

【課題】クーリングチャンネルに本来流れるべきオイル流量を十分確保することができ、簡便に均一にピストンを冷やし、その分エンジンの出力を上げるようにした内燃機関のピストンを提供する。
【解決手段】ピストン１のクラウン部内部にその周方向に沿って環状の塩中子によって形成される環状のクーリングチャンネル３と、クラウン部に環状の塩中子を支える中子支えによって形成される中子支えの穴６と、中子支えの穴を埋めるピンプラグ７とを備えた内燃機関のピストンであって、ピンプラグが中子支えの穴全体を埋めるようにした。
【選択図】図３

Description

本発明は、内燃機関のピストンに関するものである。

図６、図７に示すようにターボ付ディーゼルエンジンの場合、燃焼室の亀裂防止やピストンリング溝底２ａ〜２ｃの温度低減・燃焼室口元の温度低減のために、ピストン１ａ内部にはオイル冷却を行うようにしたクーリングチャンネル３が設けられている（例えば、特許文献１，２参照）。

クーリングチャンネル３は、ピストン１ａ全周に亘って一定高さ位置に設けられ、ピストン１ａに貫通形成されたオイル導入口３０よりオイルを導入し、ピストン１ａを内部から冷却し、オイル排出口３１から流出するようになっている。

特開平９−１３９６２号公報 特開２００６−２２６１５２号公報

ところで、クーリングチャンネル３は、塩中子で成形されるが、図８、図９に示すようにクーリングチャンネル３の途中に中子支えの穴６が残る。この中子支えの穴６は、ピンプラグ７を挿入してこれを塞いでいる。

しかしながら、クーリングチャンネル３の途中に中子支えの穴６があるため、その穴が障害となり、本来流れるべきオイル流量が確保できないということがある。すなわち、中子支えの穴６でオイルが渦を巻き、抵抗となってオイル流量をかせげないことになる。そのため図６に示すピストン１ａ頂部のリップＣ部分の温度が高くなり、最悪の場合はエンジン出力に制限が生じる虞がある。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、クーリングチャンネルに本来流れるべきオイル流量を十分確保することができ、簡便に均一にピストンを冷やし、その分エンジンの出力を上げるようにした内燃機関のピストンを提供することにある。

前記課題を解決するために本発明の内燃機関のピストンは、ピストンのクラウン部内部にその周方向に沿って環状の塩中子によって形成される環状のクーリングチャンネルと、前記クラウン部に前記環状の塩中子を支える中子支えによって形成される中子支えの穴と、該中子支えの穴を埋めるピンプラグとを備えた内燃機関のピストンであって、前記ピンプラグが前記中子支えの穴全体を埋めていることを特徴とする。

また前記ピンプラグの上面が、前記クーリングチャンネルの底面と同一平面であるのが好ましい。

本発明の内燃機関のピストンによれば、クーリングチャンネルに本来流れるべきオイル流量を十分確保することができ、簡便に均一にピストンを冷やし、その分エンジンの出力を上げることができる。

図１は、ピストンの正面断面図である。 図２は、図１の底面図である。 図３は、本発明の一実施形態に係るクーリングチャンネルを有するピストンの一部分を示す図で、図２のＡ−Ａ断面図である。 図４は、本発明の一実施形態に係るクーリングチャンネルと中子支えの穴との関係を示す模式図で、中子支えの穴を埋設した状態を示す。 図５は、ピストンの鋳造状態を説明する概略図である。 図６は、従来のピストンの正面断面図である。 図７は、図６の底面図である。 図８は、従来のクーリングチャンネルを有するピストンの一部分を示す図で、図７のＢ−Ｂ断面図である。 図９は、従来のクーリングチャンネルと中子支えの穴との関係を示す模式図で、中子支えの穴の一端をピンプラグで塞いだ状態を示す。

本発明の好適な実施形態を添付図面に基づいて説明する。

図１、図２に内燃機関のピストンを示し、図３に本発明の一実施形態に係るクーリングチャンネルを有するピストンの一部分を示す。なお図６〜図９に示した従来例と同様の機能を有する部分については同一の符号を付して説明する。

ピストン１はターボ付ディーゼルエンジン用で、アルミニウム等で鋳造され、クラウン部１０の頂部には燃焼室の一部をなすキャビティ１１が凹設されている。キャビティ１１は、ピストン１と同心に配置されると共に、その底壁は断面山形状に隆起されている。ピストン１の内側には下方に開放された凹部１２が形成されると共に一対のピストンピンボス１３が形成されている。ピストンピンボス１３にはピストンピン（図示せず）が挿入されるピストンピン穴１４が形成されている。ピストンピンはエンジンのクランク軸（図示せず）と平行している。

ピストン１のクラウン部１０側面には複数のピストンリング溝２ａ〜２ｃが設けられている。ピストンリング溝２ａ〜２ｃは上から順にトップリング溝２ａ、セカンドリング溝２ｂ及びオイルリング溝２ｃの三本からなる。これらのピストンリング溝２ａ〜２ｃには、図示しないトップリング、セカンドリング、オイルリングが順に装着される。

ピストンリング溝２ａ〜２ｃの内側の部分には、ピストン１を内部から積極的に冷却するため、クーリングチャンネル３が形成されている。クーリングチャンネル３は、ピストン１と同心で且つピストン１全周にわたって環状に形成される。なお、クーリングチャンネル３は、図１に示すように全周同一（一定）高さとなっていてもよく、あるいは全体で略蛇行形状とされ、各周方向箇所で高さ位置が異なっていてもよい。

このクーリングチャンネル３には冷却媒体としてのオイルが流通ないし循環される。クーリングチャンネル３の所定位置には、ピストン１下方へ向けて延びるオイル導入口３０とオイル排出口３１（図２参照）とがクーリングチャンネル３と直交して設けられている。さらにオイル導入口３０には、例えばシリンダブロック４の下部に設けたオイルジェット５が指向されており、オイルジェット５から矢印のごとく噴出されたオイルがオイル導入口３０からクーリングチャンネル３内に導入され、クーリングチャンネル３内を流れた後、オイル排出口３１からクランクケースなどに排出されることで、ピストン１を冷却するようになっている。

また、ピストン１には、図３、図４に示すように中子支えの穴６が形成されている。この中子支えの穴６は、その全体がピンプラグ７で埋設されて、ピンプラグ７の上面７ａがクーリングチャンネル３の底面３ａと同一平面となっている。中子支えの穴６は、ピストン１を鋳造するときに形成される。

ここで、ピストン１を鋳造する場合には、例えば図５に示すようにクーリングチャンネル３に相当する塩中子２０がクラウン部１０内に一体的に鋳込まれるものである。塩中子２０は、例えばＮａＣｌ（塩化ナトリウム）を主成分としており、ピストン１内のクーリングチャンネル３と同じように環状に形成されている。塩中子２０は、その３箇所を中子支え２１で支持された状態で、ピストン１の凹部１２を形成する中子型２２にセットする。この中子型２２を、外型２４と上部押え型２３の内側に設置することで、塩中子２０はクーリングチャンネル３に相当する箇所に配置される。外型２４の注湯口２５から溶融したアルミ合金を注湯することによって、図１に示すようなピストン１が鋳造される。クーリングチャンネル３の部分は、鋳造時には塩中子２０によって埋められている。

鋳造されたピストン１内の塩中子２０は、鋳造後に水で溶かして洗い流され、クーリングチャンネル３となる。また３箇所の中子支え２１も洗い流され、中子支えの穴６として残る。このうち、２箇所の中子支えの穴６は、オイル導入口３０及びオイル排出口３１として使用されるが、残りの中子支えの穴６にピンプラグ７を穴６の下方から入れて埋設する。ピンプラグ７は、例えばピストン１と同じ材質のアルミ合金等で中子支えの穴６の大きさと同じ大きさに形成し、ピンプラグ７を中子支えの穴６に入れて溶接等で固定する。あるいは中子支えの穴６にメネジを螺設し、雄ネジを有するピンプラグ７をねじ込んで中子支えの穴６を完全に埋めるようにしてもよい。

ピンプラグ７を中子支えの穴６に入れて中子支えの穴６を完全に埋めることによって、図４に示すようにピンプラグ７の上面７ａが、クーリングチャンネル３の底面３ａと同一平面となる。

次に、このように構成されたピストンの作用を述べる。

シリンダブロック４のシリンダボア４ａ内をピストン１が上下に往復動すると、オイルジェト５よりオイルがオイル導入孔３０に噴射される。このオイル導入孔３０より流入したオイルはピストン１内のクーリングチャンネル３内に導びかれ、ピストン１のクラウン部１０及びピストンリング溝２ａ〜２ｃを冷却し、オイル排出口３１からクランクケースなどに排出される。

クーリングチャンネル３には、中子支えの穴６全体にピンプラグ７が埋設されており、ピンプラグ７の上面７ａがクーリングチャンネル３の底面３ａと同一平面となっている。従来のように中子支えの穴６が障害となることがないので、オイルが十分にクーリングチャンネル３内を循環し、ピストン１を内部から冷却する。

このように本発明によれば、クーリングチャンネル３に障害物がないので、本来流れるべき流量のオイルがクーリングチャンネル３内を流れることになり、簡便にきちんと均一にピストン１を冷やすことができ、その分エンジンの出力を上げることができる。

１ ピストン
２ａ トップリング溝
２ｂ セカンドリング溝
２ｃ オイルリング溝
３ クーリングチャンネル
４ シリンダブロック
４ａ シリンダボア
５ オイルジェット
６ 中子支えの穴
７ ピンプラグ
１０ クラウン部
１１ キャビティ
１２ 凹部
１３ ピストンピンボス
１４ ピストンピン穴
２０ 塩中子
２１ 中子支え
３０ オイル導入口
３１ オイル排出口

Claims (2)

1. ピストンのクラウン部内部にその周方向に沿って環状の塩中子によって形成される環状のクーリングチャンネルと、前記クラウン部に前記環状の塩中子を支える中子支えによって形成される中子支えの穴と、該中子支えの穴を埋めるピンプラグとを備えた内燃機関のピストンであって、
   前記ピンプラグが前記中子支えの穴全体を埋めていることを特徴とする内燃機関のピストン。
2. 前記ピンプラグの上面が、前記クーリングチャンネルの底面と同一平面である請求項１記載の内燃機関のピストン。

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