JP2014043839A - Piston of internal combustion engine - Google Patents

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Kazuhiro Kojima
一洋 小島
Hirobumi Azuma
博文 東
Mitsutaka Kojima
光高 小島
Masahiro Fujimoto
昌弘 藤本
Kimihiko Sato
公彦 佐藤
Kazuyuki Miyamoto
和志 宮本
Atsushi Hoshikawa
淳 星川
Noritsugu Osawa
範貢 大澤
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a piston of an internal combustion engine, capable of suppressing the occurrence of knocking before and after the top dead center.SOLUTION: A piston 10 of an internal combustion engine slides in a cylinder 14, and includes: a recess 33 formed on a top face of a head 31; and an engaging member engaging with the recess. The engaging member can operate in a sliding direction of the piston so that an engagement state with the recess changes before and after the top dead center. The engaging member includes: a cover 34 having a shape corresponding to the recess; a through hole 36 provided on the cover; a support shaft 35 penetrating the through hole; and an enlarged diameter part 37 provided at a tip of the support shaft and having a diameter larger than an inner diameter of the through hole.

Description

本発明は内燃機関のピストンに関する。   The present invention relates to a piston for an internal combustion engine.

内燃機関に用いられるピストンとしては、例えば、ピストン本体を、ピストン頂部を形成する第1構成部材と、ピストンスカート部を形成する第2構成部材とに分割し、第1構成部材と第2構成部材とを弾性体を介して連結したものが知られている(例えば、特許文献1参照)。   As a piston used in an internal combustion engine, for example, a piston body is divided into a first component member that forms a piston top portion and a second component member that forms a piston skirt portion, and the first component member and the second component member are divided. Are connected via an elastic body (for example, see Patent Document 1).

このようなピストンでは、燃焼圧力が基準値以上になった場合に、ピストン頂部を構成する第1構成部材が弾性体を圧縮してピストンスカート部を形成する第2構成部材に対する衝撃を和らげている。このように構成されていることで、このピストンは、基準値を超える異常な燃焼圧力の発生があっても破損しない耐久性に優れたものとなっている。   In such a piston, when the combustion pressure becomes equal to or higher than a reference value, the first constituent member constituting the piston top portion compresses the elastic body and softens the impact on the second constituent member forming the piston skirt portion. . By being configured in this way, this piston has excellent durability that does not break even if an abnormal combustion pressure exceeding the reference value is generated.

特開平9―21350号公報Japanese Patent Laid-Open No. 9-21350

しかしながら、特許文献1に記載されたようなピストン頂部が平面状となっている構成のピストンでは、点火前にピストン外周付近の混合気が高温、かつ高圧となった場合に、自着火してしまう。即ち、このようなピストンでは、ピストンが上死点前後に存在する間に、いわゆるノッキングと呼ばれる異常燃焼が発生することがあるという問題がある。   However, in a piston having a flat piston top as described in Patent Document 1, self-ignition occurs when the air-fuel mixture in the vicinity of the piston becomes high temperature and high pressure before ignition. . That is, in such a piston, there is a problem that abnormal combustion called knocking may occur while the piston exists around the top dead center.

そこで、本発明の課題は、上記従来技術の問題点を解決することにあり、上死点前後でのノッキングの発生を抑制することができる内燃機関のピストンを提供しようとするものである。   Therefore, an object of the present invention is to solve the above-described problems of the prior art, and to provide a piston for an internal combustion engine that can suppress the occurrence of knocking around the top dead center.

本発明の内燃機関のピストンは、シリンダ内を摺動する内燃機関のピストンであって、ヘッド部の頂面に形成された凹部と、該凹部に係合する係合部材を備え、該係合部材は、前記凹部との係合状態が上死点の前後で変更するように、前記ピストンの摺動方向に作動可能に構成されたことを特徴とする。   A piston of an internal combustion engine of the present invention is a piston of an internal combustion engine that slides in a cylinder, and includes a recess formed on a top surface of a head portion, and an engagement member that engages with the recess. The member is configured to be operable in the sliding direction of the piston so that the engagement state with the recess changes before and after top dead center.

本発明では、係合部材と凹部との係合状態が上死点前後で変更されることで、係合部材と凹部との間に間隙が形成され、又はこの間隙が消滅する。これにより、燃焼室内の気流が流動して、より早く燃焼を促進することで、ノッキングを抑制する。   In the present invention, the engagement state between the engagement member and the recess is changed before and after the top dead center, so that a gap is formed between the engagement member and the recess or the gap disappears. Thereby, the airflow in the combustion chamber flows and accelerates the combustion earlier, thereby suppressing knocking.

前記係合部材は、上死点に到達する前は前記凹部に係合し、この状態で上死点に到達した際に前記係合部材が凹部から外れるように構成されたことが好ましい。このように形成することで、上死点で係合部材と凹部との間に間隙が形成され、この間隙に混合気が流入するので、混合気の温度が下がると共に、圧力が下がる。さらに、燃焼室内の気流が流動して、より早く燃焼を促進する。従って、ノッキングを抑制する。   It is preferable that the engaging member is configured to engage with the recess before reaching the top dead center, and to disengage the engaging member from the recess when the top dead center is reached in this state. By forming in this way, a gap is formed between the engaging member and the recess at the top dead center, and the air-fuel mixture flows into this gap, so that the temperature of the air-fuel mixture decreases and the pressure decreases. In addition, the airflow in the combustion chamber flows and promotes combustion faster. Therefore, knocking is suppressed.

前記係合部材は、上死点に到達する前は前記凹部から外れ、この状態で上死点に到達した際に前記係合部材が凹部に係合するように構成されたことが好ましい。このように形成することで、上死点で係合部材と凹部との間の間隙が消滅し、間隙から混合気が流出するので、燃焼室内の気流が流動して、より早く燃焼を促進する。従って、ノッキングを抑制する。   It is preferable that the engaging member is configured to be disengaged from the recess before reaching the top dead center, and to be engaged with the recess when the top dead center is reached in this state. By forming in this way, the gap between the engaging member and the concave portion disappears at the top dead center, and the air-fuel mixture flows out from the gap, so that the airflow in the combustion chamber flows and promotes combustion faster. . Therefore, knocking is suppressed.

本発明の好ましい実施形態としては、前記係合部材は、凹部に対応した形状を有する板状部材と、板状部材に設けられた貫通孔と、該貫通孔を貫通する支軸と、該支軸の先端に設けられ、前記貫通孔の内径よりも大きい径を有する拡径部とを備えることが挙げられる。   In a preferred embodiment of the present invention, the engaging member includes a plate-like member having a shape corresponding to the recess, a through hole provided in the plate-like member, a support shaft that passes through the through-hole, and the support. And a diameter-enlarged portion provided at the tip of the shaft and having a diameter larger than the inner diameter of the through hole.

前記拡径部の板状部材と前記拡径部との間には弾性部材が設けられていることが好ましい。弾性部材により、板状部材と拡径部とのぶつかり音を抑制することができる。   It is preferable that an elastic member is provided between the plate-like member of the enlarged diameter portion and the enlarged diameter portion. The elastic member can suppress a collision sound between the plate-like member and the enlarged diameter portion.

前記凹部は、周縁部が斜面状となっていることが好ましい。周縁部が斜面状であることで、より混合気が間隙へ流出・間隙から流入しやすく、ノッキングを効果的に抑制できる。   It is preferable that the peripheral portion has a sloped shape. Since the peripheral edge is inclined, the air-fuel mixture is more likely to flow into and out of the gap, and knocking can be effectively suppressed.

本発明の好ましい実施形態としては、前記弾性部材がバネであることが挙げられる。   As preferable embodiment of this invention, it is mentioned that the said elastic member is a spring.

本発明の内燃機関のピストンによれば、ノッキングの発生を抑制することができるという優れた効果を奏し得る。   According to the piston of the internal combustion engine of the present invention, it is possible to achieve an excellent effect that the occurrence of knocking can be suppressed.

実施形態1の燃焼室の構成例を示すエンジンの模式的断面図。1 is a schematic cross-sectional view of an engine showing a configuration example of a combustion chamber according to Embodiment 1. FIG. 実施形態1の燃焼室の構成例を示すエンジンの模式的断面図。1 is a schematic cross-sectional view of an engine showing a configuration example of a combustion chamber according to Embodiment 1. FIG. 実施形態1のピストンの構成例を示すピストンの模式的拡大斜視図。The typical expansion perspective view of the piston which shows the example of composition of the piston of Embodiment 1. 実施形態1のピストンの作動を説明するためのエンジンの模式的断面図。FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of the engine for explaining the operation of the piston according to the first embodiment. 実施形態1のピストンの作動を説明するためのエンジンの模式的断面図。FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of the engine for explaining the operation of the piston according to the first embodiment. 実施形態2のピストンの作動を説明するためのエンジンの模式的断面図。The typical sectional view of the engine for explaining the operation of the piston of Embodiment 2. 実施形態3のピストンの作動を説明するためのエンジンの模式的断面図。The typical sectional view of the engine for explaining the operation of the piston of Embodiment 3. 別の実施形態のピストンの作動を説明するためのエンジンの模式的断面図。The typical sectional view of the engine for explaining the operation of the piston of another embodiment.

(実施形態1)
図1に示すように、ピストン10を備えるエンジン(内燃機関)11は、シリンダブロック12とシリンダヘッド13とを有する。ピストン10は、シリンダブロック12の各シリンダ14内を摺動して往復移動自在に収容されている。なおピストン10には、ピストンピン15によってコンロッド16が固定されており、ピストン10は、このコンロッド16を介してクランクシャフト(図示なし)に接続されている。
(Embodiment 1)
As shown in FIG. 1, an engine (internal combustion engine) 11 including a piston 10 includes a cylinder block 12 and a cylinder head 13. The piston 10 is slidably moved in each cylinder 14 of the cylinder block 12 so as to be reciprocally movable. A connecting rod 16 is fixed to the piston 10 by a piston pin 15, and the piston 10 is connected to a crankshaft (not shown) via the connecting rod 16.

シリンダヘッド13の下面にはヘッド凹部17が形成され、このヘッド凹部17とピストン10の頂面とで、いわゆるペントルーフ型の燃焼室18が形成されている。すなわちヘッド凹部17は、逆方向に傾斜する二つの第1の傾斜面17a及び第2の傾斜面17bで構成されている。シリンダヘッド13には、燃焼室18の中央部に対応する位置に点火プラグ19が設けられている。またシリンダヘッド13には、この点火プラグ19を挟んで両側、一対の吸気ポート20及び一対の排気ポート21がそれぞれ形成されている。本実施形態では、各吸気ポート20が第1の傾斜面17aに設けられ、各排気ポート21が第2の傾斜面17bに設けられている。なお各吸気ポート20には吸気弁22が設けられ、この吸気弁22によって吸気ポート20が開閉可能に構成されている。同様に、各排気ポート21には排気弁23が設けられ、この排気弁23によって排気ポート21が開閉可能に構成されている。   A head recess 17 is formed on the lower surface of the cylinder head 13, and a so-called pent roof type combustion chamber 18 is formed by the head recess 17 and the top surface of the piston 10. That is, the head recess 17 is composed of two first inclined surfaces 17a and second inclined surfaces 17b that are inclined in opposite directions. The cylinder head 13 is provided with a spark plug 19 at a position corresponding to the center of the combustion chamber 18. The cylinder head 13 is formed with a pair of intake ports 20 and a pair of exhaust ports 21 on both sides of the spark plug 19. In the present embodiment, each intake port 20 is provided on the first inclined surface 17a, and each exhaust port 21 is provided on the second inclined surface 17b. Each intake port 20 is provided with an intake valve 22, and the intake valve 20 can be opened and closed by the intake valve 22. Similarly, an exhaust valve 23 is provided in each exhaust port 21, and the exhaust port 21 can be opened and closed by the exhaust valve 23.

以下、燃焼室18を形成するピストン10の構造について詳しく説明する。   Hereinafter, the structure of the piston 10 forming the combustion chamber 18 will be described in detail.

図2、図3に示すように、ピストン10は、シリンダ14内を摺動して燃焼室18を形成する円筒状のヘッド部31と、その下側に設けられる一対のスカート部32とを備えている。   As shown in FIGS. 2 and 3, the piston 10 includes a cylindrical head portion 31 that slides in the cylinder 14 to form the combustion chamber 18, and a pair of skirt portions 32 provided on the lower side thereof. ing.

ヘッド部31の頂面には、中央部に凹部33が形成されている。凹部33は、上面視において円形状であり、その中央部は平面で、かつその周縁部は下に向かう傾斜面となっている。   A concave portion 33 is formed in the central portion of the top surface of the head portion 31. The concave portion 33 has a circular shape in a top view, a central portion thereof is a flat surface, and a peripheral portion thereof is an inclined surface directed downward.

ヘッド部31には、この凹部33に係合するように形成された蓋部(板状部材)34が設けられている。即ち、蓋部34は、上面視において円形状である。また、蓋部34のヘッド部31側(裏面側)は、凹部33に対応してその中央部は平面で、その周縁部は上に向かう傾斜面となっている。蓋部34の表面側(シリンダヘッド側)は、凹部33に蓋部34の裏面側が係合した場合にヘッド部31の頂面と面一になるように構成されている。また、蓋部34の上面は平面となっていて燃焼室18を構成する。即ち、本実施形態では、ヘッド部31の頂面及び蓋部34の上面とでピストン10の頂面が形成されており、このピストン10の頂面とヘッド凹部17とで燃焼室18が形成されている。   The head portion 31 is provided with a lid portion (plate member) 34 formed so as to be engaged with the concave portion 33. That is, the lid portion 34 has a circular shape when viewed from above. Further, on the head portion 31 side (back side) of the lid portion 34, the central portion thereof is a flat surface corresponding to the concave portion 33, and the peripheral portion thereof is an inclined surface facing upward. The front surface side (cylinder head side) of the lid portion 34 is configured to be flush with the top surface of the head portion 31 when the rear surface side of the lid portion 34 is engaged with the recess 33. Further, the upper surface of the lid 34 is a flat surface and constitutes the combustion chamber 18. That is, in this embodiment, the top surface of the piston 10 is formed by the top surface of the head portion 31 and the top surface of the lid portion 34, and the combustion chamber 18 is formed by the top surface of the piston 10 and the head recess 17. ing.

凹部33の中央には、支軸35が設けられている。支軸は、蓋部34には貫通孔36が設けられ、この貫通孔36を支軸35が貫通している。即ち、支軸35は蓋部34の厚みより長く、シリンダヘッド13側に突出している。支軸35の先端には拡径部37が設けられている。拡径部37は、貫通孔36の内径及び支軸35の軸径よりも径が大きい。従って、蓋部34はこの支軸35を凹部33から拡径部37で移動可能である。   A support shaft 35 is provided at the center of the recess 33. In the support shaft, a through hole 36 is provided in the lid portion 34, and a support shaft 35 passes through the through hole 36. That is, the support shaft 35 is longer than the thickness of the lid portion 34 and protrudes toward the cylinder head 13. An enlarged diameter portion 37 is provided at the tip of the support shaft 35. The enlarged diameter portion 37 has a diameter larger than the inner diameter of the through hole 36 and the shaft diameter of the support shaft 35. Accordingly, the lid portion 34 can move the support shaft 35 from the recess portion 33 by the enlarged diameter portion 37.

拡径部37と蓋部34との間には、拡径部37をバネ座とし、支軸35が貫通したバネ38が設けられている。バネ38は、下向きに、即ち蓋部34側に付勢している。これにより、圧力がかからない状態で蓋部34は凹部33に係合している。   Between the enlarged diameter portion 37 and the lid portion 34, there is provided a spring 38 having the enlarged diameter portion 37 as a spring seat and through which the support shaft 35 passes. The spring 38 is biased downward, that is, toward the lid 34 side. Thereby, the cover part 34 is engaging with the recessed part 33 in the state which does not apply a pressure.

また、蓋部34には複数の開口39が設けられている。本実施形態では例として、蓋部34には上面視において円形状の開口39を4つ設けている。各開口39からは、ヘッド部の頂面が露出している。   The lid 34 is provided with a plurality of openings 39. In the present embodiment, as an example, the lid portion 34 is provided with four circular openings 39 in a top view. From each opening 39, the top surface of the head portion is exposed.

かかるピストンの圧縮行程における作動について図4、5を用いて説明する。   The operation of the piston in the compression stroke will be described with reference to FIGS.

図4は圧縮行程におけるシリンダ14内の状態を示す。図4に示すように、圧縮行程においてはピストンが上昇する。この場合には、バネ38により蓋部34は下方へ押圧されているので、蓋部34は閉状態(蓋部34は凹部33に係合)である。そして、ピストン10が上死点に到達する直前には、燃焼室18の隅の混合気は高温、高圧状態となっている。   FIG. 4 shows the state in the cylinder 14 during the compression stroke. As shown in FIG. 4, the piston rises during the compression stroke. In this case, since the lid portion 34 is pressed downward by the spring 38, the lid portion 34 is in a closed state (the lid portion 34 is engaged with the concave portion 33). Immediately before the piston 10 reaches top dead center, the air-fuel mixture at the corner of the combustion chamber 18 is in a high temperature and high pressure state.

そして、図5に示すようにピストン10は上昇して上死点に達すると、ピストン10が移動方向を変えて下降に転じる。この下降に転じる瞬間に、蓋部34は蓋部34自身にかかる慣性力によって上昇する。即ち、蓋部34が上昇することで、蓋部34は開状態(蓋部34は凹部33に係合せず)となる。なお、蓋部34は上昇しても支軸35の拡径部37によりその上昇が規制される。この蓋部34の上昇により蓋部34と凹部33との間に間隙40が形成される。   Then, as shown in FIG. 5, when the piston 10 rises and reaches top dead center, the piston 10 changes its moving direction and turns downward. At the moment of turning down, the lid 34 is raised by the inertial force applied to the lid 34 itself. That is, when the lid 34 is raised, the lid 34 is in an open state (the lid 34 is not engaged with the recess 33). Even if the lid portion 34 is raised, its rise is restricted by the enlarged diameter portion 37 of the support shaft 35. As the lid portion 34 rises, a gap 40 is formed between the lid portion 34 and the recess 33.

そして、この間隙40が形成されると、間隙40には混合気が流入する。混合気が間隙40に流入すると、混合気は高圧状態でなくなると共に混合気の温度が瞬間的に低下して高温状態でもなくなる。これにより、混合気が高圧・高温状態となることで生じるノッキングを抑制することができる。   When the gap 40 is formed, the air-fuel mixture flows into the gap 40. When the air-fuel mixture flows into the gap 40, the air-fuel mixture is not in a high pressure state, and the temperature of the air-fuel mixture is instantaneously lowered so that it is not in a high temperature state. Thereby, the knocking which arises when an air-fuel | gaseous mixture becomes a high voltage | pressure high temperature state can be suppressed.

さらに、このように混合気が間隙40に流入することで、燃焼室18内における気流の流動が激しくなることから、点火時の火炎伝播の速度が速まる。仮に点火時に燃焼室18内の隅に未燃焼の混合気が残っていたとしても、このように火炎伝播の速度が速まることで、ノッキングが発生するより前に火炎が未燃焼の混合気に到達することができるので、ノッキングを抑制できる。   Furthermore, since the air-fuel mixture flows into the gap 40 in this way, the flow of the air flow in the combustion chamber 18 becomes intense, so that the speed of flame propagation at the time of ignition is increased. Even if an unburned mixture remains in the corner of the combustion chamber 18 at the time of ignition, the flame reaches the unburned mixture before knocking occurs because the speed of flame propagation increases in this way. Knocking can be suppressed.

このように本実施形態においては、ピストン10は、その頂面の燃焼室18に面している部分に蓋部34を設けてあり、圧縮行程において蓋部34を閉状態とし、上死点において蓋部34を開状態とするように構成されている。蓋部34を上死点付近で開閉状態を変更することで燃焼室内で混合気が高温・高圧状態ではなくなるようにし、かつ、点火時の火炎伝播の速度を早めることができるので、ノッキングを効果的に抑制できる。   As described above, in the present embodiment, the piston 10 is provided with the lid portion 34 at the portion facing the combustion chamber 18 on the top surface, and the lid portion 34 is closed during the compression stroke, and at the top dead center. The lid 34 is configured to be in an open state. By changing the open / close state of the lid 34 near the top dead center, the air-fuel mixture is not in a high temperature / high pressure state in the combustion chamber, and the speed of flame propagation at the time of ignition can be increased. Can be suppressed.

その後は、慣性力も小さくなるので蓋部34も支軸35を中心に下降して凹部33と係合する。この係合により、蓋部34と凹部33との間隙40から混合気が抜け出して燃焼室に戻される。この混合気の流動によって燃焼がさらに促進される。凹部33に蓋部34が係合した状態でピストンが下降する。   Thereafter, since the inertial force is also reduced, the lid portion 34 is also lowered around the support shaft 35 and engaged with the concave portion 33. By this engagement, the air-fuel mixture escapes from the gap 40 between the lid portion 34 and the concave portion 33 and is returned to the combustion chamber. Combustion is further promoted by the flow of the air-fuel mixture. The piston descends with the lid 34 engaged with the recess 33.

このように、本実施形態ではピストンの上下動において、上死点での慣性力を利用して蓋部34を閉動作している。そして、蓋部34が開状態、即ち間隙40が形成される状態となると混合気が間隙40に流入することで、ノッキングを抑制することができる。   Thus, in the present embodiment, the lid 34 is closed using the inertial force at the top dead center during the vertical movement of the piston. When the lid portion 34 is in an open state, that is, when the gap 40 is formed, the air-fuel mixture flows into the gap 40, so that knocking can be suppressed.

また、本実施形態では蓋部34と拡径部37との間にバネ38が設けてあることで拡径部37と蓋部34とが直接接触しない。従って、蓋部34の開閉動作によるぶつかり音を抑制することができる。   Further, in the present embodiment, since the spring 38 is provided between the lid portion 34 and the enlarged diameter portion 37, the enlarged diameter portion 37 and the lid portion 34 are not in direct contact with each other. Therefore, a collision sound due to the opening / closing operation of the lid portion 34 can be suppressed.

また、凹部33の周縁部及び蓋部34の周縁部が傾斜面となっていることで、凹部33と蓋部34との間の間隙40に混合気が流入しやすい。これにより、より多くの混合気を間隙40に流入させやすいので、よりノッキングを抑制することができる。   Further, since the peripheral edge of the concave portion 33 and the peripheral edge of the lid portion 34 are inclined surfaces, the air-fuel mixture easily flows into the gap 40 between the concave portion 33 and the lid portion 34. As a result, more air-fuel mixture can easily flow into the gap 40, so that knocking can be further suppressed.

さらに、本実施形態では、蓋部34に開口が設けられていることで、ピストンは上昇から下降に転じる際に、蓋部34のみが慣性力で上昇しつつ、ピストン本体(ヘッド部31及びスカート部32)が下降することができる。   Furthermore, in this embodiment, since the opening is provided in the lid portion 34, only the lid portion 34 is lifted by inertia force when the piston turns from rising to lowering, and the piston body (the head portion 31 and the skirt). The part 32) can be lowered.

このように、本実施形態に示すピストン10によれば、ノッキングを効果的に抑制することができる。   Thus, according to the piston 10 shown in this embodiment, knocking can be effectively suppressed.

(実施形態2)
実施形態2に示すピストンでは、実施形態1とはバネ38Aの設けられている位置が異なる。具体的に以下説明する。実施形態2においては、凹部33Aの中央部底面にバネ38Aが収納されるために収納部41Aがさらに形成されている。収納部41Aの底面には支軸35Aが設置されるとともに、この収納部41Aの底面がバネ座となっている。バネ38Aの内部を支軸35Aが貫通すると共にバネ38Aの他端側が蓋部34Aの裏面側に設置されている。このバネ38Aは、上向きに付勢している。
(Embodiment 2)
In the piston shown in the second embodiment, the position where the spring 38A is provided is different from that in the first embodiment. Specific description will be given below. In the second embodiment, a storage portion 41A is further formed in order to store the spring 38A on the bottom surface of the central portion of the recess 33A. A support shaft 35A is installed on the bottom surface of the storage portion 41A, and the bottom surface of the storage portion 41A is a spring seat. The support shaft 35A penetrates the inside of the spring 38A, and the other end side of the spring 38A is installed on the back surface side of the lid portion 34A. The spring 38A is biased upward.

図6(1)に示すように、本実施形態では、圧縮行程初期においては、バネ38Aが上向きに付勢していることから、ピストン10Aでは蓋部34Aと凹部33Aとの間に間隙40Aが生じる。その後、ピストン10Aの頂面に圧縮行程において圧力が高まると、蓋部34Aが凹部33A側へ移動する。そして、図6(2)に示すように、上死点付近では蓋部34Aが凹部33Aに係合して間隙40Aが消滅する。なお、その後はピストン10Aの下降に伴ってバネが上向きに付勢していることから、ピストンでは蓋部34Aと凹部33Aとの間に間隙40Aが再び生じる。   As shown in FIG. 6 (1), in the present embodiment, since the spring 38A is biased upward in the initial stage of the compression stroke, the piston 10A has a gap 40A between the lid portion 34A and the recess 33A. Arise. Thereafter, when the pressure increases on the top surface of the piston 10A in the compression stroke, the lid portion 34A moves to the concave portion 33A side. Then, as shown in FIG. 6B, in the vicinity of the top dead center, the lid portion 34A engages with the concave portion 33A and the gap 40A disappears. After that, since the spring is urged upward as the piston 10A descends, a gap 40A is generated again between the lid portion 34A and the concave portion 33A in the piston.

即ち、本実施形態では、バネ38Aによる力及び蓋部34Aの重さは、圧縮行程初期では蓋部34Aが開状態(凹部33Aに係合せず)、上死点付近では蓋部34Aが閉状態(凹部33Aに係合)となるように構成されている。   That is, in this embodiment, the force by the spring 38A and the weight of the lid portion 34A are such that the lid portion 34A is open (not engaged with the concave portion 33A) at the initial stage of the compression stroke, and the lid portion 34A is closed near the top dead center. (Engaged with the recess 33A).

このように本実施形態では、圧縮行程初期では間隙40Aが形成され、かつ上死点付近では間隙40Aが消滅することで、即ち上死点の前後で蓋の開閉状態が変更されることで、はじめに間隙40Aに回り込んでいた混合気が燃焼室18A内に押し出されて気流の流動が生じる。気流の流動が激しくなることから、点火時の火炎伝播の速度が速まる。これにより、仮に点火時に燃焼室18A内の隅に未燃焼の混合気が残っていたとしても、火炎伝播の速度が速まることで、ノッキングが生じるより前に火炎が到達することができるので、ノッキングを抑制できる。   Thus, in the present embodiment, the gap 40A is formed at the initial stage of the compression stroke, and the gap 40A disappears near the top dead center, that is, the open / close state of the lid is changed before and after the top dead center. First, the air-fuel mixture that has entered the gap 40A is pushed into the combustion chamber 18A, and the flow of the airflow occurs. Since the air flow becomes intense, the speed of flame propagation at the time of ignition increases. As a result, even if an unburned mixture remains in the corner of the combustion chamber 18A at the time of ignition, the flame can reach before the knocking occurs because the flame propagation speed increases, so that the knocking occurs. Can be suppressed.

即ち、本実施形態ではピストンの上下動において、上死点付近における圧力を利用して蓋部34Aを閉動作している。そして、蓋部34Aが上死点において開状態から閉状態となることで、即ち上死点において間隙40が消滅することで混合気が燃焼室18A内に押し出されて気流の流動を生じさせて、ノッキングを抑制することができる。   That is, in this embodiment, the lid 34A is closed using the pressure near the top dead center during the vertical movement of the piston. Then, when the lid portion 34A is changed from the open state to the closed state at the top dead center, that is, the gap 40 disappears at the top dead center, the air-fuel mixture is pushed into the combustion chamber 18A and the air flow is caused to flow. , Knocking can be suppressed.

このように、本実施形態に示すピストン10Aによれば、ノッキングを効果的に抑制することができる。   Thus, according to piston 10A shown in this embodiment, knocking can be effectively suppressed.

(実施形態3)
本実施形態に示すピストン10Bでは、実施形態2とは同一の構成であるが実施形態2に示す実施形態よりもバネ38Bの付勢力が大きく、ピストン10Bの摺動時における蓋部34Bの挙動が異なる。
(Embodiment 3)
The piston 10B shown in the present embodiment has the same configuration as that of the second embodiment, but the biasing force of the spring 38B is larger than that of the embodiment shown in the second embodiment, and the behavior of the lid portion 34B when the piston 10B slides. Different.

本実施形態では、図7(1)に示すように、ピストン10Bが圧縮行程初期にある場合にはバネ38Bの付勢力により蓋部34Bは浮き上がった状態である。そして、ピストン10Bが上昇すると、燃焼室18B内の圧力の高まりにより蓋部34Bが下方へ移動する。図7(2)に示すように、ピストン10Bが上死点に到達する前に蓋部34Bが完全に閉じる状態となる。   In the present embodiment, as shown in FIG. 7A, when the piston 10B is in the initial stage of the compression stroke, the lid 34B is lifted by the biasing force of the spring 38B. And if piston 10B raises, the cover part 34B will move below by the increase in the pressure in the combustion chamber 18B. As shown in FIG. 7B, the lid 34B is completely closed before the piston 10B reaches the top dead center.

そして、図7(3)に示すように、ピストン10Bが上死点に達してピストン10Bの摺動方向が逆になると、慣性力により蓋部34Bが上方に移動して、間隙40Bが形成される。   Then, as shown in FIG. 7 (3), when the piston 10B reaches the top dead center and the sliding direction of the piston 10B is reversed, the lid portion 34B is moved upward by the inertial force, and the gap 40B is formed. The

即ち、本実施形態におけるピストン10Bでは、バネ38Bによる力及び蓋部34Bの重さは、圧縮行程の初期では蓋部34Bが開状態(凹部33Bに係合せず)であり、圧縮行程において蓋部34Bが徐々に閉状態(凹部33Bに係合)となり、上死点で再度蓋部34Bが開状態(凹部33Bに係合せず)となるように構成されている。   That is, in the piston 10B in the present embodiment, the force of the spring 38B and the weight of the lid portion 34B are such that the lid portion 34B is in an open state (not engaged with the recess 33B) at the initial stage of the compression stroke, and the lid portion in the compression stroke. 34B is gradually closed (engaged with the recess 33B), and the lid 34B is again opened (not engaged with the recess 33B) again at top dead center.

このように構成された本実施形態におけるピストンでは、実施形態1のように、上死点で蓋部34Bが上方に移動することで、蓋部34Bと凹部33Bとの間に間隙40Bが形成される。   In the piston according to the present embodiment configured as described above, as in the first embodiment, the lid portion 34B moves upward at the top dead center, so that a gap 40B is formed between the lid portion 34B and the concave portion 33B. The

そして、この間隙40Bが形成されると、実施形態1と同様に間隙40Bには混合気が流入する。混合気が間隙40Bに流入すると、混合気は高圧状態でなくなると共に混合気の温度が瞬間的に低下して高温状態でもなくなる。これにより、混合気が高圧・高温状態となることで生じるノッキングを抑制することができる。   When the gap 40B is formed, the air-fuel mixture flows into the gap 40B as in the first embodiment. When the air-fuel mixture flows into the gap 40B, the air-fuel mixture is not in a high pressure state, and the temperature of the air-fuel mixture is instantaneously lowered so that it is not in a high temperature state. Thereby, the knocking which arises when an air-fuel | gaseous mixture becomes a high voltage | pressure high temperature state can be suppressed.

さらに、このように混合気が間隙40Bに流入することで、燃焼室18B内における気流の流動が激しくなることから、点火時の火炎伝播の速度が速まる。これにより、仮に点火時に燃焼室18B内の隅に未燃焼の混合気が残っていたとしても、火炎伝播の速度が速まることで、ノッキングするより前に火炎が未燃焼の混合気に到達することができるので、ノッキングを抑制できる。   Furthermore, since the air-fuel mixture flows into the gap 40B in this way, the flow of the air flow in the combustion chamber 18B becomes intense, so that the flame propagation speed at the time of ignition is increased. Thereby, even if an unburned mixture remains in the corner of the combustion chamber 18B at the time of ignition, the flame reaches the unburned mixture before knocking because the speed of flame propagation increases. Knocking can be suppressed.

このように、本実施形態においても、実施形態1と同様にピストン10Bの上下動において、上死点での慣性力を利用して蓋部34Bを開閉動作している。そして、蓋部34Bが開状態、即ち間隙40Bが形成されると混合気が間隙40Bに流入することで、ノッキングを抑制することができる。   Thus, also in the present embodiment, the lid portion 34B is opened and closed using the inertial force at the top dead center in the vertical movement of the piston 10B as in the first embodiment. When the lid portion 34B is in the open state, that is, when the gap 40B is formed, the air-fuel mixture flows into the gap 40B, so that knocking can be suppressed.

このように、本実施形態に示すピストン10Bによれば、ノッキングを効果的に抑制することができる。   Thus, according to the piston 10B shown in the present embodiment, knocking can be effectively suppressed.

(他の実施形態)
上述した実施形態1では、蓋部34に開口39を設けたがこれに限定されない。なお、蓋部34のみが慣性力で上昇しつつ、爆発によりピストン本体が下降することができるように、慣性力がピストン10にかかる圧力よりも大きくなるように構成する場合には、開口39を設けなくても良い。また、開口39の大きさや開口39の数も上述した実施形態に限定されない。例えば、開口39を一つだけ設けたり、また、上面視において矩形型の開口を5つ設けてもよい。さらに、実施形態2,3に係る蓋部34A、34Bにも開口39を設けても良い。
(Other embodiments)
In Embodiment 1 mentioned above, although the opening 39 was provided in the cover part 34, it is not limited to this. In the case where the inertial force is larger than the pressure applied to the piston 10 so that only the lid 34 is raised by the inertial force and the piston body can be lowered by the explosion, the opening 39 is formed. It is not necessary to provide it. Further, the size of the openings 39 and the number of the openings 39 are not limited to the above-described embodiment. For example, only one opening 39 may be provided, or five rectangular openings may be provided in a top view. Furthermore, the openings 39 may be provided in the lid portions 34A and 34B according to the second and third embodiments.

上述した各実施形態では、蓋部34、34A、34Bの中央に位置するように支軸35、35A、35Bを設けたが、これに限定されない。例えば、支軸35、35A、35Bを、蓋部34、34A、34Bの中心からずらして配置してもよい。また、支軸35、35A、35Bを各蓋部34、34A、34Bに対して複数設けても良い。   In each of the embodiments described above, the support shafts 35, 35A, and 35B are provided so as to be located at the center of the lid portions 34, 34A, and 34B, but the present invention is not limited to this. For example, the support shafts 35, 35A, and 35B may be arranged so as to be shifted from the centers of the lid portions 34, 34A, and 34B. A plurality of support shafts 35, 35A, 35B may be provided for each of the lid portions 34, 34A, 34B.

上述した実施形態1では、蓋部34は上面視において円形状であったがこれに限定されないが、未燃焼の混合気が溜まりやすい位置にこの蓋部34の縁部が配されるように構成することで、よりノッキングを抑制することができる。実施形態2、3についても同様である。   In the first embodiment described above, the lid portion 34 has a circular shape in a top view, but is not limited to this, but the edge portion of the lid portion 34 is arranged at a position where unburned air-fuel mixture tends to accumulate. By doing so, knocking can be further suppressed. The same applies to the second and third embodiments.

上述した実施形態1ではバネ38を設けたが、これに限定されない。バネ38を設けなくてもよい。また、実施形態2、3の場合においても拡径部37A、37Bと蓋部34A、34Bとの間に別のバネが設けてあってもよい。これにより、実施形態2、3の場合においても拡径部37A、37Bと蓋部34A、34Bとのぶつかり音を低減することができる。   Although the spring 38 is provided in the first embodiment described above, the present invention is not limited to this. The spring 38 may not be provided. Also in the second and third embodiments, another spring may be provided between the enlarged diameter portions 37A and 37B and the lid portions 34A and 34B. Thereby, also in the case of Embodiment 2, 3, the impact sound of the enlarged diameter parts 37A and 37B and the cover parts 34A and 34B can be reduced.

上述した実施形態では、支軸35、35A、35Bが蓋部34、34A、34Bを貫通していたが、これに限定されない。例えば、図8に示すように、支軸35Cが蓋部34Cの裏面に設けられ、この支軸35Cの他端側にバネ38Cを設けて構成してもよい。このバネ38Cは収納部41Cに収納される。このような構成によれば、実施形態3と同様に作動し、バネ38Cにより蓋部34Cが上向きに付勢されつつ、燃焼室18Cでの圧力の高まりにより蓋部34Cが閉状態となった後に、上死点で蓋部34Cが開状態となることで、蓋部34Cと凹部33Cとの間に混合気が流入してノッキングを抑制することが可能である。   In the above-described embodiment, the support shafts 35, 35A, and 35B penetrate the lid portions 34, 34A, and 34B, but the present invention is not limited to this. For example, as shown in FIG. 8, a support shaft 35C may be provided on the back surface of the lid portion 34C, and a spring 38C may be provided on the other end side of the support shaft 35C. The spring 38C is stored in the storage portion 41C. According to such a configuration, after the lid 34C is operated in the same manner as in the third embodiment and the lid 34C is urged upward by the spring 38C and the lid 34C is closed due to an increase in pressure in the combustion chamber 18C. When the lid portion 34C is opened at the top dead center, the air-fuel mixture flows between the lid portion 34C and the concave portion 33C, and knocking can be suppressed.

上述した実施形態1では、凹部33に対応して蓋部34が設けられているが、これに限定されない。凹部33に蓋部34が収納されていればよい。   In Embodiment 1 mentioned above, although the cover part 34 is provided corresponding to the recessed part 33, it is not limited to this. The lid part 34 should just be accommodated in the recessed part 33. FIG.

本発明の内燃機関のピストンは、ノッキングの発生を抑制することができる。従って車両製造業分野で利用可能である。   The piston of the internal combustion engine of the present invention can suppress the occurrence of knocking. Therefore, it can be used in the vehicle manufacturing industry.

10、10A、10B ピストン
12 シリンダブロック
13 シリンダヘッド
14 シリンダ
15 ピストンピン
16 コンロッド
17 ヘッド凹部
18、18A、18B、18C 燃焼室
19 点火プラグ
20 吸気ポート
21 排気ポート
22 吸気弁
23 排気弁
31 ヘッド部
32 スカート部
33、33A、33B、33C 凹部
34、34A、34A、34C 蓋部
35、35A、35B、35C 支軸
36 貫通孔
37、37A,37B 拡径部
38、38A、38B、38C バネ
39 開口
40、40A、40A 間隙
41、41A、41C 収納部
10, 10A, 10B Piston 12 Cylinder block 13 Cylinder head 14 Cylinder 15 Piston pin 16 Connecting rod 17 Head recess 18, 18A, 18B, 18C Combustion chamber 19 Spark plug 20 Intake port 21 Exhaust port 22 Intake valve 23 Exhaust valve 31 Head portion 32 Skirt portion 33, 33A, 33B, 33C Recess 34, 34A, 34A, 34C Lid portion 35, 35A, 35B, 35C Support shaft 36 Through hole 37, 37A, 37B Expanded diameter portion 38, 38A, 38B, 38C Spring 39 Opening 40 40A, 40A Gap 41, 41A, 41C Storage part

Claims (7)

シリンダ内を摺動する内燃機関のピストンであって、
ヘッド部の頂面に形成された凹部と、該凹部に係合する係合部材を備え、
該係合部材は、前記凹部との係合状態が上死点の前後で変更するように、前記ピストンの摺動方向に作動可能に構成されたことを特徴とする内燃機関のピストン。
A piston of an internal combustion engine that slides in a cylinder,
A concave portion formed on the top surface of the head portion, and an engaging member that engages with the concave portion,
The piston of an internal combustion engine, wherein the engagement member is configured to be operable in a sliding direction of the piston so that the engagement state with the recess changes before and after top dead center.
前記係合部材は、
上死点に到達する前は前記凹部に係合し、この状態で上死点に到達した際に前記係合部材が凹部から外れるように構成されたことを特徴とする請求項1記載の内燃機関のピストン。
The engaging member is
2. The internal combustion engine according to claim 1, wherein the internal combustion engine is configured to engage with the recess before reaching the top dead center, and to disengage the engagement member from the recess when the top dead center is reached in this state. Engine piston.
前記係合部材は、
上死点に到達する前は前記凹部から外れ、この状態で上死点に到達した際に前記係合部材が凹部に係合するように構成されたことを特徴とする請求項1記載の内燃機関のピストン。
The engaging member is
2. The internal combustion engine according to claim 1, wherein the internal combustion engine is configured so as to be disengaged from the recess before reaching the top dead center, and to engage the engagement member when the top dead center is reached in this state. Engine piston.
前記係合部材は、
凹部に対応した形状を有する板状部材と、板状部材に設けられた貫通孔と、該貫通孔を貫通する支軸と、該支軸の先端に設けられ、前記貫通孔の内径よりも大きい径を有する拡径部とを備えることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の内燃機関のピストン。
The engaging member is
A plate-like member having a shape corresponding to the recess, a through-hole provided in the plate-like member, a support shaft that penetrates the through-hole, and a tip provided at the tip of the support shaft, which is larger than the inner diameter of the through-hole The piston of the internal combustion engine according to any one of claims 1 to 3, further comprising an enlarged-diameter portion having a diameter.
前記拡径部の板状部材と前記拡径部との間には弾性部材が設けられていることを特徴とする請求項4記載の内燃機関のピストン。   The piston of the internal combustion engine according to claim 4, wherein an elastic member is provided between the plate-like member of the enlarged diameter portion and the enlarged diameter portion. 前記凹部は、周縁部が斜面状となっていることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の内燃機関のピストン   The piston of the internal combustion engine according to any one of claims 1 to 5, wherein the concave portion has a sloped peripheral portion. 前記弾性部材がバネであることを特徴とする請求項5記載の内燃機関のピストン。   6. The piston of an internal combustion engine according to claim 5, wherein the elastic member is a spring.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN107201967A (en) * 2017-08-02 2017-09-26 安徽江淮汽车集团股份有限公司 Piston of combustion chamber structure
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