JP2014136993A - Piston and internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関のピストン及び同ピストンを具備する内燃機関に関する。 The present invention relates to a piston for an internal combustion engine and an internal combustion engine having the piston.
内燃機関においては、ノッキングやプレイグニッションなどの異常燃焼の発生時に、燃焼室内の圧力が局所的に高くなるといった事態が生じ得る。
特許文献1には、こうした事態への対策の一例として、トップランド外周側面にピストン頂面に開放する端部を有する溝を形成することが開示されている。このピストンでは、異常燃焼が発生して燃焼室内の圧力が局所的に上昇し、それによって生じた圧力波がトップランド外周側面とシリンダボアとの隙間に入り込んだとしても、圧力波は上記溝を通じてピストンの上方の燃焼室に逃がされる。そのため、トップランド外周側面とシリンダボアとの隙間に入り込んだ圧力波がその隙間を伝播してトップランド外周側面の一部分に集中することを抑制することができる。
In an internal combustion engine, when abnormal combustion such as knocking or pre-ignition occurs, a situation may occur in which the pressure in the combustion chamber locally increases.
Patent Document 1 discloses, as an example of measures against such a situation, forming a groove having an end opened to the top surface of the piston on the outer peripheral side surface of the top land. In this piston, even if abnormal combustion occurs and the pressure in the combustion chamber rises locally, and the pressure wave generated thereby enters the gap between the outer peripheral side surface of the top land and the cylinder bore, the pressure wave passes through the groove to the piston. To the combustion chamber above. Therefore, it is possible to suppress the pressure wave entering the gap between the top land outer peripheral side surface and the cylinder bore from propagating through the gap and concentrating on a part of the top land outer peripheral side surface.
ところで、上記の通り、内燃機関の異常燃焼時には、燃焼室内の圧力が局所的に高くなるといった事態が生じ得る。そして、燃焼室内の圧力が局所的に高くなった場合には、シリンダ内でピストンが傾斜した状態で摺動し、ピストンのリング溝に装着されているピストンリングにねじれが生じるおそれがある。 By the way, as described above, during abnormal combustion of the internal combustion engine, a situation may occur in which the pressure in the combustion chamber locally increases. And when the pressure in a combustion chamber becomes high locally, there exists a possibility that a piston may slide in the state which inclined in the cylinder, and the piston ring with which the piston's ring groove was mounted may twist.
本発明は、こうした実情に鑑みてなされてものであり、その目的は、内燃機関の異常燃焼時にピストンリングがねじれることを抑制することができるピストン及び内燃機関を提供することにある。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a piston and an internal combustion engine that can suppress the piston ring from being twisted during abnormal combustion of the internal combustion engine.
以下、上記課題を解決するための手段及びその作用効果について記載する。
上記課題を解決するためのピストンは、ピストン頂面とピストンリングが収容されるリング溝とを連通する連通路を備えており、前記連通路の前記リング溝に開口している開口部の少なくとも一部が、前記ピストンリングが前記リング溝に収容された場合に同ピストンリングの内周面が位置することになる部位よりもピストン径方向内側に位置している。
Hereinafter, means for solving the above-described problems and the effects thereof will be described.
A piston for solving the above-described problems includes a communication passage that communicates a piston top surface and a ring groove in which a piston ring is accommodated, and at least one of openings that open to the ring groove of the communication passage. When the piston ring is accommodated in the ring groove, the portion is located on the inner side in the piston radial direction than the portion where the inner peripheral surface of the piston ring is located.
上記構成によれば、内燃機関の異常燃焼時に生じた高圧の燃焼ガスが、連通路を通じてリング溝におけるピストンリングの内周面よりも内側に供給される。そのため、燃焼ガスの圧力によってピストンリングを内周側から外周側へ向かって押圧することができる。これにより、ピストンリングをシリンダボアに押し当てることができるため、ピストンリングがねじれることを抑制することができる。 According to the above configuration, high-pressure combustion gas generated during abnormal combustion of the internal combustion engine is supplied to the inner side of the inner peripheral surface of the piston ring in the ring groove through the communication path. Therefore, the piston ring can be pressed from the inner peripheral side toward the outer peripheral side by the pressure of the combustion gas. Thereby, since a piston ring can be pressed on a cylinder bore, it can suppress that a piston ring twists.
また、異常燃焼による高い圧力を、連通路を通じて燃焼室から逃がすことができるため、トップランドに高い圧力が作用することを抑制することができる。
上記ピストンにおいては、前記開口部の少なくとも一部が、前記リング溝の底面に位置していることが好ましい。
In addition, since high pressure due to abnormal combustion can be released from the combustion chamber through the communication path, it is possible to suppress high pressure from acting on the top land.
In the piston, it is preferable that at least a part of the opening is located on a bottom surface of the ring groove.
上記構成によれば、リング溝には、リング溝の底面側から高圧の燃焼ガスが供給される。そのため、燃焼ガスの圧力が同リング溝の底面側からピストンリングを押圧するように作用する。したがって、燃焼ガスの圧力によってピストンリングを内周側から外周側へ向かってより好適に押圧して、ピストンリングをシリンダボアに押し当てることができる。 According to the above configuration, high-pressure combustion gas is supplied to the ring groove from the bottom surface side of the ring groove. Therefore, the pressure of the combustion gas acts to press the piston ring from the bottom surface side of the ring groove. Therefore, the piston ring can be pressed more suitably from the inner peripheral side toward the outer peripheral side by the pressure of the combustion gas, and the piston ring can be pressed against the cylinder bore.
さらに、開口部の少なくとも一部が、リング溝の底面に位置している場合には、前記連通路の通路壁のうち前記リング溝の底面に接続する部位が、前記ピストン頂面から離間するほどピストン中心軸から離間するように傾斜していることが好ましい。 Furthermore, when at least a part of the opening is located on the bottom surface of the ring groove, the portion of the passage wall of the communication passage that is connected to the bottom surface of the ring groove is separated from the top surface of the piston. It is preferable to be inclined so as to be separated from the piston central axis.
また、上記ピストンにおいては、前記連通路の通路壁のうち、前記ピストンリングが前記リング溝に収容された場合に同ピストンリングの内周面が位置することになる部位よりもピストン中心軸側に位置し、且つ前記リング溝に接続している部位が、前記リング溝に近づくほどピストン中心軸から離間するように傾斜していることが好ましい。 Further, in the piston, the piston wall is located closer to the piston center axis than the portion of the passage wall of the communication passage where the inner peripheral surface of the piston ring is located when the piston ring is accommodated in the ring groove. It is preferable that the portion located and connected to the ring groove is inclined so as to be separated from the piston central axis as it approaches the ring groove.
通路壁が上記各態様で傾斜している場合には、燃焼室から連通路に導入された燃焼ガスが、通路壁の上記傾斜している部位においてリング溝の内側から外側へと向かう方向に整流された後にリング溝に供給される。したがって、燃焼ガスの圧力を、より好適にピストンリングを内周側から外周側へと向かう方向に押圧するように作用させることができるため、さらに好適にピストンリングをシリンダボアに押し当てることができる。 When the passage wall is inclined in the above-described manners, the combustion gas introduced from the combustion chamber into the communication passage is rectified in the direction from the inner side to the outer side of the ring groove at the inclined portion of the passage wall. Is supplied to the ring groove. Therefore, the pressure of the combustion gas can be applied so as to more suitably press the piston ring in the direction from the inner peripheral side to the outer peripheral side, and therefore, the piston ring can be more preferably pressed against the cylinder bore.
また、上記各ピストンにおいては、前記開口部の一部が、前記ピストンリングが前記リング溝に収容された場合に同ピストンリングの内周面が位置することになる部位よりもピストン径方向外側に位置していることが好ましい。 Further, in each of the pistons, a part of the opening is located on the outer side in the piston radial direction from a portion where the inner peripheral surface of the piston ring is located when the piston ring is accommodated in the ring groove. Preferably it is located.
リング溝は、底面と底面を挟んで対向する2つの側面を備えている。上記構成では、異常燃焼時に高圧の燃焼ガスが、リング溝におけるピストン頂面側に位置する側面側から供給され、燃焼ガスの圧力がピストンリングをピストン頂面側から同頂面とは反対側の側面に向かう方向に押圧するように作用する。したがって、ピストンリングをリング溝におけるピストン頂面と反対側の側面に押し当てることができる。このようにして、ピストンリングがシリンダボアとリング溝の側面との双方に押し当てられることから、ピストンリングのねじれをより好適に抑制することができる。 The ring groove has two side surfaces that face each other across the bottom surface and the bottom surface. In the above configuration, high-pressure combustion gas is supplied from the side surface located on the piston top surface side in the ring groove at the time of abnormal combustion, and the pressure of the combustion gas flows from the piston top surface side to the side opposite to the top surface. It acts to press in the direction toward the side. Therefore, the piston ring can be pressed against the side surface opposite to the piston top surface in the ring groove. In this way, since the piston ring is pressed against both the cylinder bore and the side surface of the ring groove, it is possible to more suitably suppress the twist of the piston ring.
また、上記各ピストンにおいては、ピストン頂面には、ピストン中心軸を通る直線によって分けられる2つの領域のうち、一方の領域に吸気バルブリセスが形成され、他方の領域に排気バルブリセスが形成されており、前記連通路が、前記吸気バルブリセスが形成されている領域に位置していることが好ましい。 In each piston, the piston top surface has an intake valve recess formed in one of the two regions divided by a straight line passing through the piston central axis, and an exhaust valve recess formed in the other region. The communication path is preferably located in a region where the intake valve recess is formed.
異常燃焼による局所的な圧力上昇は排気バルブ側よりも吸気バルブ側において生じやすい。そのため、異常燃焼の発生時には、ピストンの吸気バルブ側が排気バルブ側よりも下方に傾斜する。この点、上記構成によれば、ピストンの吸気バルブ側に連通路が設けられているため、異常燃焼時に燃焼室の吸気バルブ側で発生する高い圧力を連通路を通じて逃がすととともに、その圧力を利用してピストンリングを押さえつけ、ピストンリングのねじれの発生を抑制することができる。 Local pressure increase due to abnormal combustion is more likely to occur on the intake valve side than on the exhaust valve side. Therefore, when abnormal combustion occurs, the intake valve side of the piston is inclined downward than the exhaust valve side. In this regard, according to the above configuration, since the communication passage is provided on the intake valve side of the piston, high pressure generated on the intake valve side of the combustion chamber during abnormal combustion is released through the communication passage and the pressure is used. Thus, the piston ring can be pressed down to prevent the piston ring from being twisted.
また、上記各ピストンにおいては、ピストン頂面には複数の吸気バルブリセスが形成されており、前記連通路がピストン頂面に開口している開口部は、隣接する吸気バルブリセスの間に形成されたスキッシュ部に位置しているといった態様を採用することができる。 Further, in each of the pistons, a plurality of intake valve recesses are formed on the piston top surface, and an opening portion in which the communication path opens on the piston top surface is formed by a squish formed between adjacent intake valve recesses. It is possible to adopt an aspect such as being located in the part.
上記各ピストンにおいては、リング溝を複数備え、前記連通路が、ピストン頂面と、ピストン頂面に最も近いリング溝とを連通しているといった構成を採用することができる。
また、上記課題を解決するための内燃機関は、上記各構成の何れかのピストンを備えている。
In each of the above pistons, it is possible to employ a configuration in which a plurality of ring grooves are provided, and the communication passage communicates the piston top surface and the ring groove closest to the piston top surface.
Moreover, the internal combustion engine for solving the said subject is provided with the piston in any one of said each structure.
(第1実施形態)
以下、ピストン及び内燃機関の第1実施形態を、図1〜3を参照して詳細に説明する。本実施形態の内燃機関は過給機を備えるガソリン機関である。
(First embodiment)
Hereinafter, a first embodiment of a piston and an internal combustion engine will be described in detail with reference to FIGS. The internal combustion engine of this embodiment is a gasoline engine provided with a supercharger.
図1に示すように、内燃機関10の吸気通路11には、スロットルバルブ12が設けられている。内燃機関10では、スロットルバルブ12の開度調節を通じて、燃焼室15内に吸入される空気の量が調節される。 As shown in FIG. 1, a throttle valve 12 is provided in the intake passage 11 of the internal combustion engine 10. In the internal combustion engine 10, the amount of air taken into the combustion chamber 15 is adjusted by adjusting the opening degree of the throttle valve 12.
内燃機関10のシリンダ14内には、ピストン30が設けられている。ピストン30には、ピストン頂面34側から順に、トップリング溝31、セカンドリング溝32、オイルリング溝33が形成されている。トップリング溝31にはトップリング41が装着され、セカンドリング溝32にはセカンドリング42が装着され、オイルリング溝33にはオイルリング43が装着されている。なお、ピストン30の構成については、後により詳細に説明する。 A piston 30 is provided in the cylinder 14 of the internal combustion engine 10. A top ring groove 31, a second ring groove 32, and an oil ring groove 33 are formed in the piston 30 in order from the piston top surface 34 side. A top ring 41 is attached to the top ring groove 31, a second ring 42 is attached to the second ring groove 32, and an oil ring 43 is attached to the oil ring groove 33. The configuration of the piston 30 will be described later in detail.
内燃機関10には、燃焼室15を臨むように燃料噴射弁13が設けられている。燃料噴射弁13は、その開弁駆動に伴って燃焼室15内に燃料を噴射する。シリンダヘッド16には、燃焼室15を臨むように点火プラグ17が設けられている。内燃機関10では、燃料噴射弁13から噴射された燃料が燃焼室15内において燃焼することによってピストン30が往復移動してクランクシャフト18が回転する。そして、燃焼後のガスは排気として燃焼室15から排気通路19に送り出される。 The internal combustion engine 10 is provided with a fuel injection valve 13 so as to face the combustion chamber 15. The fuel injection valve 13 injects fuel into the combustion chamber 15 as the valve is opened. A spark plug 17 is provided in the cylinder head 16 so as to face the combustion chamber 15. In the internal combustion engine 10, the fuel injected from the fuel injection valve 13 burns in the combustion chamber 15, whereby the piston 30 reciprocates and the crankshaft 18 rotates. The gas after combustion is sent out from the combustion chamber 15 to the exhaust passage 19 as exhaust.
吸気通路11と燃焼室15とは吸気バルブ21の開閉により連通・遮断され、排気通路19と燃焼室15とは排気バルブ22の開閉により連通・遮断される。なお、吸気バルブ21及び排気バルブ22は、各シリンダ14に対応してそれぞれ2つずつ設けられている。 The intake passage 11 and the combustion chamber 15 are communicated and blocked by opening and closing the intake valve 21, and the exhaust passage 19 and the combustion chamber 15 are communicated and blocked by opening and closing the exhaust valve 22. Two intake valves 21 and two exhaust valves 22 are provided for each cylinder 14.
内燃機関10には吸気通路11内の吸入空気を圧送する過給機25が設けられている。詳細には、吸気通路11におけるスロットルバルブ12の上流側の部分には、過給機25のコンプレッサ26が取り付けられている。また、内燃機関10の排気通路19には過給機25のタービン27が取り付けられている。なお過給機25は、コンプレッサ26の内部に設けられたコンプレッサホイール26Aとタービン27の内部に設けられたタービンホイール27Aとが連結された排気駆動式のものである。排気通路19において、タービン27の上流側と下流側とはバイパス通路28で接続されており、バイパス通路28にはウエイストゲートバルブ29が設けられている。ウエイストゲートバルブ29の開度が調整されることにより、タービンホイール27Aに吹き付けられる排気の流量が変更されて、過給機25による過給圧が調節される。 The internal combustion engine 10 is provided with a supercharger 25 that pumps intake air in the intake passage 11. Specifically, a compressor 26 of the supercharger 25 is attached to the upstream side of the throttle valve 12 in the intake passage 11. A turbine 27 of the supercharger 25 is attached to the exhaust passage 19 of the internal combustion engine 10. The supercharger 25 is of an exhaust drive type in which a compressor wheel 26A provided inside the compressor 26 and a turbine wheel 27A provided inside the turbine 27 are connected. In the exhaust passage 19, the upstream side and the downstream side of the turbine 27 are connected by a bypass passage 28, and a waste gate valve 29 is provided in the bypass passage 28. By adjusting the opening degree of the waste gate valve 29, the flow rate of the exhaust gas blown to the turbine wheel 27A is changed, and the supercharging pressure by the supercharger 25 is adjusted.
ここで、過給機を備えるガソリン機関においては、ノッキングやプレイグニッションなどの異常燃焼が発生した場合、燃焼室15内の圧力が排気バルブ22側よりも吸気バルブ21側において局所的に高くなるといった事態が生じ得る。このように燃焼室15内の圧力が局所的に高くなる場合、シリンダ14内でピストン30が傾斜した状態で摺動するため、ピストン30のリング溝に装着されているピストンリングにねじれが生じるおそれがある。 Here, in a gasoline engine equipped with a supercharger, when abnormal combustion such as knocking or pre-ignition occurs, the pressure in the combustion chamber 15 is locally higher on the intake valve 21 side than on the exhaust valve 22 side. Things can happen. When the pressure in the combustion chamber 15 locally increases in this way, the piston 30 slides in an inclined state in the cylinder 14, so that the piston ring mounted in the ring groove of the piston 30 may be twisted. There is.
そこで、図2及び図3に示すように、本実施形態のピストン30は、ピストン頂面34とトップリング溝31とを連通する連通路44を備えており、この連通路44を通じて内燃機関10の異常燃焼時に生じた高圧の燃焼ガスをトップリング41に作用させることにより、トップリング41のねじれを抑制するようにしている。 Therefore, as shown in FIGS. 2 and 3, the piston 30 of the present embodiment includes a communication passage 44 that allows the piston top surface 34 and the top ring groove 31 to communicate with each other. By causing the high-pressure combustion gas generated during abnormal combustion to act on the top ring 41, twisting of the top ring 41 is suppressed.
以下、ピストン30、およびピストン30に形成される連通路44について図2及び図3を参照して、詳細に説明する。
図2に示すように、ピストン頂面34には、ピストン中心軸Cを通る直線Lによって分けられる2つの領域のうち、一方の領域に2つの吸気バルブリセス35が形成され、他方の領域に2つの排気バルブリセス36が形成されている。これら各バルブリセス35,36は、ピストン30が変位する際に、ピストン頂面34が吸気バルブ21や排気バルブ22との接触を回避するための凹部である。また、ピストン頂面34の周縁部には、ピストン30が上死点に近付いたときに、ピストン30とシリンダヘッド16のとの隙間を特に狭くして、混合気を押し出すスキッシュ部37が形成されている。連通路44は、上記直線Lによって分けられる2つの領域のうち吸気バルブリセス35が形成されている領域に位置している。また、連通路44がピストン頂面34に開口する頂面側開口部45は、2つの吸気バルブリセス35の間のスキッシュ部37に位置している。
Hereinafter, the piston 30 and the communication passage 44 formed in the piston 30 will be described in detail with reference to FIGS. 2 and 3.
As shown in FIG. 2, two intake valve recesses 35 are formed in one region of the two regions divided by a straight line L passing through the piston central axis C, and two piston valve surfaces 35 are formed in the other region. An exhaust valve recess 36 is formed. Each of the valve recesses 35 and 36 is a recess for avoiding contact of the piston top surface 34 with the intake valve 21 or the exhaust valve 22 when the piston 30 is displaced. Further, a squish portion 37 is formed on the peripheral portion of the piston top surface 34 to push out the air-fuel mixture by narrowing the gap between the piston 30 and the cylinder head 16 when the piston 30 approaches the top dead center. ing. The communication path 44 is located in an area where the intake valve recess 35 is formed, of the two areas divided by the straight line L. The top surface side opening 45 where the communication path 44 opens to the piston top surface 34 is located in the squish portion 37 between the two intake valve recesses 35.
図3に示すように、トップリング溝31は、底面31Aと、底面31Aを挟んで対向し合う側面31B,31Cとを備えている。連通路44において、トップリング溝31に開口している溝側開口部46は、底面31Aとピストン頂面34側に位置する側面31Bとに亘って位置している。すなわち、溝側開口部46の一部は、トップリング溝31の底面31Aに位置しているため、トップリング41の内周面41Aよりもピストン径方向内側に位置している。また、溝側開口部46の一部はトップリング溝31の側面31Bに位置しており、溝側開口部46のうち側面31Bに形成される部位の一部は、トップリング41の内周面41Aよりもピストン径方向外側に位置している。そして、連通路44の通路壁47のうち、トップリング溝31の底面31Aに接続する部位は傾斜面47Aとなっている。この傾斜面47Aは、ピストン頂面34から離間するほどピストン中心軸Cから離間するように傾斜している。 As shown in FIG. 3, the top ring groove 31 includes a bottom surface 31A and side surfaces 31B and 31C that face each other with the bottom surface 31A interposed therebetween. In the communication path 44, the groove side opening 46 opened in the top ring groove 31 is located across the bottom surface 31A and the side surface 31B located on the piston top surface 34 side. That is, a part of the groove-side opening 46 is located on the bottom surface 31 </ b> A of the top ring groove 31, so that it is located on the inner side in the piston radial direction from the inner peripheral surface 41 </ b> A of the top ring 41. Further, a part of the groove side opening 46 is located on the side surface 31B of the top ring groove 31, and a part of the groove side opening 46 formed on the side surface 31B is an inner peripheral surface of the top ring 41. It is located on the outer side in the piston radial direction than 41A. And the site | part connected to the bottom face 31A of the top ring groove 31 among the channel walls 47 of the communicating path 44 is the inclined surface 47A. The inclined surface 47A is inclined so as to be separated from the piston center axis C as the distance from the piston top surface 34 increases.
本実施形態の内燃機関10及びピストン30の作用を説明する。
内燃機関10において、異常燃焼が発生すると、燃焼室15内の燃焼圧力が排気バルブ22側よりも吸気バルブ21側において局所的に高くなる。これによりピストン30における吸気バルブリセス35が形成される側が排気バルブリセス36が形成される側よりも下方に位置するようにピストン30が傾斜する。
The operation of the internal combustion engine 10 and the piston 30 of this embodiment will be described.
When abnormal combustion occurs in the internal combustion engine 10, the combustion pressure in the combustion chamber 15 is locally higher on the intake valve 21 side than on the exhaust valve 22 side. As a result, the piston 30 is inclined so that the side of the piston 30 where the intake valve recess 35 is formed is positioned below the side where the exhaust valve recess 36 is formed.
このような状況において、燃焼室15内の高圧の燃焼ガスが上記連通路44を通じてトップリング溝31に供給される。詳細には、燃焼ガスは、図3の矢印Aに示すように、連通路44内を流れる際に通路壁47の傾斜面47Aに沿って流れることで、トップリング溝31の内側から外側へと向かう方向に整流されてトップリング溝31の底面31A側からトップリング溝31に供給される。したがって、燃焼ガスの圧力が、トップリング41をその内周側から外周側に向かう方向に押圧するように作用するため、トップリング41がシリンダボア14A側に押し当てられる。また、矢印Bに示すように、燃焼ガスの圧力がトップリング41をピストン頂面34側から(図3における上方)から押圧するように作用するため、トップリング41がトップリング溝31におけるピストン頂面34側とは反対の側面31Cに押し当てられる。このようにして、燃焼ガスの圧力によりトップリング41がシリンダボア14Aとトップリング溝31の側面31Cとの双方に押し当てられるため、トップリング41のねじれが抑制される。 Under such circumstances, the high-pressure combustion gas in the combustion chamber 15 is supplied to the top ring groove 31 through the communication passage 44. Specifically, as shown by an arrow A in FIG. 3, the combustion gas flows along the inclined surface 47 </ b> A of the passage wall 47 when flowing in the communication passage 44, so that the top ring groove 31 moves from the inside to the outside. It is rectified in the direction toward it and supplied to the top ring groove 31 from the bottom surface 31 </ b> A side of the top ring groove 31. Therefore, the pressure of the combustion gas acts so as to press the top ring 41 in the direction from the inner peripheral side toward the outer peripheral side, so that the top ring 41 is pressed against the cylinder bore 14A side. Further, as shown by the arrow B, the pressure of the combustion gas acts so as to press the top ring 41 from the piston top surface 34 side (upward in FIG. 3). It is pressed against the side surface 31C opposite to the surface 34 side. In this way, the top ring 41 is pressed against both the cylinder bore 14A and the side surface 31C of the top ring groove 31 by the pressure of the combustion gas, so that the twist of the top ring 41 is suppressed.
以上詳述した第1実施形態によれば、以下の効果を奏することができる。
(1)本実施形態の内燃機関10のピストン30は、ピストン頂面34とトップリング41が収容されるトップリング溝31とを連通する連通路44を備えている。そして、連通路44の溝側開口部46の一部が、トップリング41がトップリング溝31に収容された場合に同トップリング41の内周面41Aが位置することになる部位よりもピストン径方向内側に位置している。
According to 1st Embodiment explained in full detail above, there can exist the following effects.
(1) The piston 30 of the internal combustion engine 10 of the present embodiment includes a communication passage 44 that communicates the piston top surface 34 and the top ring groove 31 in which the top ring 41 is accommodated. A part of the groove-side opening 46 of the communication path 44 has a piston diameter larger than a portion where the inner peripheral surface 41A of the top ring 41 is located when the top ring 41 is accommodated in the top ring groove 31. It is located inside the direction.
これにより、内燃機関10の異常燃焼時に生じた高圧の燃焼ガスが連通路44を通じてトップリング41の内周面41Aよりも内側に供給されるため、燃焼ガスの圧力によってトップリング41を内周側から外周側へ向かって押圧することができる。これにより、トップリング41をシリンダボア14Aに押し当てることができるため、トップリング41がねじれることを抑制することができる。 As a result, the high-pressure combustion gas generated during abnormal combustion of the internal combustion engine 10 is supplied to the inner side of the inner peripheral surface 41A of the top ring 41 through the communication passage 44, so that the top ring 41 is moved to the inner peripheral side by the pressure of the combustion gas. Can be pressed toward the outer peripheral side. Thereby, since the top ring 41 can be pressed against the cylinder bore 14A, it is possible to suppress the top ring 41 from being twisted.
また、異常燃焼による高い圧力を、連通路44を通じて燃焼室15から逃がすることができるため、トップランドに高い圧力が作用することを抑制することができる。
(2)本実施形態のピストン30では、溝側開口部46の一部が、トップリング溝31の底面31Aに位置している。これにより、トップリング溝31の底面31A側からトップリング溝31に高圧の燃焼ガスが供給されるため、燃焼ガスによる圧力が同トップリング溝31の底面31A側からトップリング41を押圧するように作用する。したがって、燃焼ガスの圧力によりトップリング41を内周側から外周側へと好適に押圧して、トップリング41をシリンダボア14Aに押し当てることができる。
Further, since high pressure due to abnormal combustion can be released from the combustion chamber 15 through the communication passage 44, it is possible to suppress the high pressure from acting on the top land.
(2) In the piston 30 of the present embodiment, a part of the groove side opening 46 is located on the bottom surface 31 </ b> A of the top ring groove 31. Thereby, since the high-pressure combustion gas is supplied to the top ring groove 31 from the bottom surface 31 </ b> A side of the top ring groove 31, the pressure by the combustion gas presses the top ring 41 from the bottom surface 31 </ b> A side of the top ring groove 31. Works. Therefore, the top ring 41 can be suitably pressed from the inner peripheral side to the outer peripheral side by the pressure of the combustion gas, and the top ring 41 can be pressed against the cylinder bore 14A.
(3)本実施形態のピストン30では、連通路44の通路壁47のうちトップリング溝31の底面31Aに接続する部位は傾斜面47Aとなっており、この傾斜面47Aはピストン頂面34から離間するほどピストン中心軸から離間するように傾斜している。これにより、燃焼室15から連通路44に導入された燃焼ガスが、傾斜面47Aに沿って流れることで、ピストン径方向内側から外側へと向かう方向に整流された後にトップリング溝31に供給される。したがって、トップリング溝31に供給される燃焼ガスの圧力が、トップリング41を内周側から外周側へと向かう方向へと押圧するように作用するため、トップリング41をシリンダボア14Aに好適に押し当てることができる。 (3) In the piston 30 of the present embodiment, a portion of the passage wall 47 of the communication passage 44 that is connected to the bottom surface 31A of the top ring groove 31 is an inclined surface 47A, and the inclined surface 47A is formed from the piston top surface 34. The further away, the more inclined it is from the piston central axis. As a result, the combustion gas introduced from the combustion chamber 15 into the communication passage 44 flows along the inclined surface 47A, and is then rectified in the direction from the inner side to the outer side in the piston radial direction and then supplied to the top ring groove 31. The Accordingly, the pressure of the combustion gas supplied to the top ring groove 31 acts so as to press the top ring 41 in the direction from the inner peripheral side toward the outer peripheral side, so that the top ring 41 is suitably pressed against the cylinder bore 14A. You can guess.
(4)本実施形態のピストン30では、溝側開口部46の一部が、トップリング41がトップリング溝31に収容された場合に同トップリング41の内周面41Aが位置することになる部位よりもピストン径方向外側に位置している。これにより、トップリング溝31には、燃焼ガスがトップリング41に対してピストン頂面34側からも導入されるため、トップリング41をトップリング溝31におけるピストン頂面34側とは反対側の側面31Cに押し当てることができる。このようにして、トップリング41がシリンダボア14Aとトップリング溝31の側面31Cとの双方に押し当てられることから、トップリング41のねじれをより好適に抑制することができる。 (4) In the piston 30 of this embodiment, when the top ring 41 is accommodated in the top ring groove 31, the inner peripheral surface 41 </ b> A of the top ring 41 is positioned in a part of the groove side opening 46. It is located on the outer side in the piston radial direction than the part. Thereby, since combustion gas is also introduced into the top ring groove 31 from the piston top surface 34 side with respect to the top ring 41, the top ring 41 is opposite to the piston top surface 34 side in the top ring groove 31. It can be pressed against the side surface 31C. In this manner, the top ring 41 is pressed against both the cylinder bore 14A and the side surface 31C of the top ring groove 31, so that the torsion of the top ring 41 can be more suitably suppressed.
(5)本実施形態では、連通路44は、ピストン中心軸Cを通る直線Lによって分けられる2つの領域のうち、吸気バルブリセス35が形成される領域に位置している。異常燃焼による局所的な圧力上昇は排気バルブ22側よりも吸気バルブ21側において生じやすいため、ピストン30の吸気バルブ21側が下方に傾斜しやすい。この点、本実施形態によれば、ピストン30の吸気バルブ21側に連通路44が設けられているため、異常燃焼時に燃焼室15の吸気バルブ21側で発生する高い圧力を連通路44を通じて逃がすことができる。また、その圧力を利用してトップリング41をシリンダボア14Aやトップリング溝31の側面31Cに押し当てて、トップリング41のねじれの発生を抑制することができる。 (5) In the present embodiment, the communication passage 44 is located in a region where the intake valve recess 35 is formed, out of two regions divided by a straight line L passing through the piston central axis C. Since a local pressure increase due to abnormal combustion is more likely to occur on the intake valve 21 side than on the exhaust valve 22 side, the intake valve 21 side of the piston 30 tends to tilt downward. In this regard, according to the present embodiment, since the communication passage 44 is provided on the intake valve 21 side of the piston 30, high pressure generated on the intake valve 21 side of the combustion chamber 15 during abnormal combustion is released through the communication passage 44. be able to. Further, the top ring 41 can be pressed against the cylinder bore 14 </ b> A or the side surface 31 </ b> C of the top ring groove 31 by using the pressure to suppress the twisting of the top ring 41.
(第2実施形態)
次に、ピストン及び内燃機関の第2実施形態を、図4を参照して説明する。本実施形態の内燃機関は、図4に示すピストン50が設けられている。なお、本実施形態の内燃機関は、ピストン50以外の構成については第1実施形態と同様である。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the piston and the internal combustion engine will be described with reference to FIG. The internal combustion engine of the present embodiment is provided with a piston 50 shown in FIG. The internal combustion engine of the present embodiment is the same as that of the first embodiment except for the configuration of the piston 50.
図4に示すように、ピストン50は、ピストン頂面51とトップリング溝53とを連通する連通路54を備えている。連通路54がピストン頂面51において開口している頂面側開口部55は、2つの吸気バルブリセスの間のスキッシュ部52に位置している。また、連通路54が、トップリング溝53に開口している溝側開口部56は、トップリング溝53の側面53Bにのみ位置している。すなわち、本実施形態では、第1実施形態の連通路44と異なり、溝側開口部56が、トップリング溝53の底面53Aには位置していない。 As shown in FIG. 4, the piston 50 includes a communication passage 54 that communicates the piston top surface 51 and the top ring groove 53. A top surface side opening 55 in which the communication passage 54 opens in the piston top surface 51 is located in the squish portion 52 between the two intake valve recesses. Further, the groove-side opening 56 in which the communication path 54 is opened in the top ring groove 53 is located only on the side surface 53 </ b> B of the top ring groove 53. That is, in this embodiment, unlike the communication path 44 of the first embodiment, the groove-side opening 56 is not located on the bottom surface 53 </ b> A of the top ring groove 53.
溝側開口部56の一部は、トップリング59の内周面59Aよりもピストン径方向内側に位置している。また、溝側開口部56の一部は、トップリング59の内周面59Aよりもピストン径方向外側に位置している。 A part of the groove side opening 56 is located on the inner side in the piston radial direction from the inner peripheral surface 59 </ b> A of the top ring 59. A part of the groove-side opening 56 is located on the outer side in the piston radial direction from the inner peripheral surface 59 </ b> A of the top ring 59.
内燃機関の異常燃焼時には、燃焼室の圧力が排気バルブ側よりも吸気バルブ側において高くなるため、ピストン50が傾斜する。このような状況において、異常燃焼による高圧の燃焼ガスが、連通路54を通じて燃焼室からトップリング溝53に供給される。そのため、矢印Aに示すように、燃焼ガスの圧力がトップリング59の内周面59Aより内側に作用するため、トップリング59が内周側から外周側に向かう方向に押圧される。また、矢印Bに示すように、燃焼ガスの圧力がトップリング59をピストン頂面51側(図4における上方)から側面53Cに向かう方向に押圧するように作用する。したがって、トップリング59がシリンダボア14Aとトップリング溝53の側面53Cとに押し当てられる。このようにして、本実施形態においても、上記第1実施形態における(1)、(4)及び(5)と同様の効果を奏することができる。 At the time of abnormal combustion of the internal combustion engine, the pressure of the combustion chamber is higher on the intake valve side than on the exhaust valve side, so that the piston 50 is inclined. Under such circumstances, high-pressure combustion gas due to abnormal combustion is supplied from the combustion chamber to the top ring groove 53 through the communication passage 54. Therefore, as indicated by an arrow A, the pressure of the combustion gas acts on the inner side of the inner peripheral surface 59A of the top ring 59, so that the top ring 59 is pressed in the direction from the inner peripheral side toward the outer peripheral side. Further, as shown by an arrow B, the pressure of the combustion gas acts to press the top ring 59 in a direction from the piston top surface 51 side (upward in FIG. 4) toward the side surface 53C. Accordingly, the top ring 59 is pressed against the cylinder bore 14 </ b> A and the side surface 53 </ b> C of the top ring groove 53. Thus, also in this embodiment, the same effects as (1), (4), and (5) in the first embodiment can be obtained.
(第3実施形態)
次に、ピストン及び内燃機関の第3実施形態を、図5を参照して説明する。本実施形態の内燃機関には、図5に示すピストン60が設けられている。なお、本実施形態の内燃機関は、ピストン60以外の構成については第1実施形態と同様である。
(Third embodiment)
Next, a third embodiment of the piston and the internal combustion engine will be described with reference to FIG. The internal combustion engine of the present embodiment is provided with a piston 60 shown in FIG. The internal combustion engine of the present embodiment is the same as that of the first embodiment except for the configuration of the piston 60.
図5に示すように、ピストン60は、ピストン頂面61とトップリング溝63とを連通する連通路64を備えている。連通路64がピストン頂面61において開口している頂面側開口部65は、2つの吸気バルブリセスの間のスキッシュ部62に位置している。また、連通路64が、トップリング溝63に開口している溝側開口部66は、トップリング溝63の底面63Aにのみ位置している。すなわち、本実施形態では、第1実施形態の連通路44と異なり、溝側開口部66が、トップリング溝63の側面63Bには位置していない。したがって、溝側開口部66の全領域が、トップリング69の内周面69Aよりもピストン径方向内側に位置している。また、連通路64の通路壁67のうち、トップリング溝63の底面63Aに接続する部位の一部は傾斜面67Aとなっており、この傾斜面67Aは、ピストン頂面61から離間するほどピストン中心軸から離間するように傾斜している。 As shown in FIG. 5, the piston 60 includes a communication passage 64 that communicates the piston top surface 61 and the top ring groove 63. The top surface side opening 65 in which the communication path 64 is opened in the piston top surface 61 is located in the squish portion 62 between the two intake valve recesses. Further, the groove side opening 66 in which the communication path 64 is opened in the top ring groove 63 is located only on the bottom surface 63 </ b> A of the top ring groove 63. That is, in this embodiment, unlike the communication path 44 of the first embodiment, the groove-side opening 66 is not located on the side surface 63B of the top ring groove 63. Therefore, the entire region of the groove-side opening 66 is located on the inner side in the piston radial direction from the inner peripheral surface 69 </ b> A of the top ring 69. Further, in the passage wall 67 of the communication passage 64, a part of the portion connected to the bottom surface 63 </ b> A of the top ring groove 63 is an inclined surface 67 </ b> A, and the inclined surface 67 </ b> A is separated from the piston top surface 61. It is inclined so as to be separated from the central axis.
内燃機関の異常燃焼時には、燃焼室の圧力が排気バルブ側よりも吸気バルブ側において高くなるため、ピストン60が傾斜する。このような状況において、異常燃焼による高圧の燃焼ガスが、連通路64を通じて燃焼室からトップリング溝63に供給される。これにより、矢印Aに示すように、燃焼ガスの圧力がトップリング69を内周側から外周側に向かって押圧するように作用するため、トップリング69がシリンダボア14Aに押し当てられる。したがって、本実施形態においても、上記第1実施形態における(1)〜(3)及び(5)と同様の効果を奏することができる。 At the time of abnormal combustion of the internal combustion engine, the pressure in the combustion chamber is higher on the intake valve side than on the exhaust valve side, so that the piston 60 is inclined. Under such circumstances, high-pressure combustion gas due to abnormal combustion is supplied from the combustion chamber to the top ring groove 63 through the communication path 64. As a result, as indicated by an arrow A, the pressure of the combustion gas acts to press the top ring 69 from the inner peripheral side toward the outer peripheral side, so that the top ring 69 is pressed against the cylinder bore 14A. Therefore, also in the present embodiment, the same effects as (1) to (3) and (5) in the first embodiment can be obtained.
(第4実施形態)
次に、ピストン及び内燃機関の第4実施形態を、図6を参照して説明する。本実施形態の内燃機関には、図6に示すピストン70が設けられている。なお、本実施形態の内燃機関は、ピストン70以外の構成については第1実施形態と同様である。
(Fourth embodiment)
Next, a fourth embodiment of the piston and the internal combustion engine will be described with reference to FIG. The internal combustion engine of this embodiment is provided with a piston 70 shown in FIG. The internal combustion engine of the present embodiment is the same as that of the first embodiment except for the piston 70.
図6に示すように、ピストン70は、ピストン頂面71とトップリング溝73とを連通する連通路74を備えている。連通路74がピストン頂面71において開口している頂面側開口部75は、2つの吸気バルブリセスの間のスキッシュ部72に位置している。また、連通路74が、トップリング溝73に開口している溝側開口部76は、トップリング溝73の側面73Bにのみ位置している。すなわち、本実施形態では、第1実施形態の連通路44と異なり、溝側開口部76が、トップリング溝73の底面73Cには位置していない。また、溝側開口部76の全領域が、トップリング79の内周面79Aよりもピストン径方向内側に位置している。 As shown in FIG. 6, the piston 70 includes a communication passage 74 that communicates the piston top surface 71 and the top ring groove 73. The top surface side opening 75 in which the communication passage 74 opens in the piston top surface 71 is located in the squish portion 72 between the two intake valve recesses. Further, the groove side opening 76 in which the communication path 74 is opened in the top ring groove 73 is located only on the side surface 73 </ b> B of the top ring groove 73. That is, in the present embodiment, unlike the communication path 44 of the first embodiment, the groove side opening 76 is not located on the bottom surface 73 </ b> C of the top ring groove 73. Further, the entire region of the groove side opening 76 is located on the inner side in the piston radial direction than the inner peripheral surface 79 </ b> A of the top ring 79.
内燃機関の異常燃焼時には、燃焼室の圧力が排気バルブ側よりも吸気バルブ側において高くなるため、ピストン70が傾斜する。このような状況において、異常燃焼による高圧の燃焼ガスが、連通路74を通じて燃焼室からトップリング溝73に供給され、矢印Aに示すように、燃焼ガスの高い圧力が、トップリング79の内周側に作用する。したがって、燃焼ガスの圧力によりトップリング79の内周側から外周側に向かう方向に押圧されて、トップリング79がシリンダボア14Aに押し当てられる。したがって、本実施形態においても、上記第1実施形態における(1)及び(5)と同様の効果を奏することができる。 At the time of abnormal combustion of the internal combustion engine, the pressure in the combustion chamber is higher on the intake valve side than on the exhaust valve side, so that the piston 70 is inclined. In such a situation, high-pressure combustion gas due to abnormal combustion is supplied from the combustion chamber to the top ring groove 73 through the communication passage 74, and the high pressure of the combustion gas is applied to the inner periphery of the top ring 79 as indicated by arrow A. Act on the side. Therefore, the top ring 79 is pressed against the cylinder bore 14A by being pressed in the direction from the inner peripheral side to the outer peripheral side of the top ring 79 by the pressure of the combustion gas. Therefore, also in this embodiment, the same effects as (1) and (5) in the first embodiment can be obtained.
(第5実施形態)
次に、ピストン及び内燃機関の第5実施形態を、図7を参照して説明する。本実施形態の内燃機関には、図7に示すピストン80が設けられている。なお、本実施形態の内燃機関は、ピストン80以外の構成については第1実施形態と同様である。
(Fifth embodiment)
Next, a fifth embodiment of the piston and the internal combustion engine will be described with reference to FIG. The internal combustion engine of the present embodiment is provided with a piston 80 shown in FIG. The internal combustion engine of the present embodiment is the same as that of the first embodiment except for the piston 80.
図7に示すように、ピストン80は、ピストン頂面81とトップリング溝83とを連通する連通路84を備えている。連通路84がピストン頂面81において開口している頂面側開口部85は、2つの吸気バルブリセスの間のスキッシュ部82に位置している。また、連通路84が、トップリング溝83に開口している溝側開口部86は、トップリング溝83の側面83Bにのみ位置している。すなわち、本実施形態では、第1実施形態の連通路44と異なり、溝側開口部86が、トップリング溝83の底面83Aには位置していない。溝側開口部86の一部は、トップリング89の内周面89Aよりもピストン径方向内側に位置している。また、溝側開口部86の一部は、トップリング89の内周面89Aよりもピストン径方向外側に位置している。また、連通路84の通路壁87のうち、トップリング89がトップリング溝83に収容された場合に、同トップリング89の内周面89Aが位置することになる部位よりもピストン中心軸側に位置し、且つトップリング溝83の底面83Aに接続する部位が傾斜面87Aとなっている。この傾斜面87Aは、トップリング溝83に近づくほどピストン中心軸から離間するように傾斜している。 As shown in FIG. 7, the piston 80 includes a communication passage 84 that allows the piston top surface 81 and the top ring groove 83 to communicate with each other. The top surface side opening 85 in which the communication passage 84 opens at the piston top surface 81 is located in the squish portion 82 between the two intake valve recesses. Further, the groove side opening 86 in which the communication path 84 is open to the top ring groove 83 is located only on the side surface 83 </ b> B of the top ring groove 83. That is, in the present embodiment, unlike the communication path 44 of the first embodiment, the groove side opening 86 is not located on the bottom surface 83 </ b> A of the top ring groove 83. A part of the groove side opening 86 is located on the inner side in the piston radial direction from the inner peripheral surface 89 </ b> A of the top ring 89. Further, a part of the groove side opening 86 is located on the outer side in the piston radial direction from the inner peripheral surface 89 </ b> A of the top ring 89. Further, in the passage wall 87 of the communication passage 84, when the top ring 89 is accommodated in the top ring groove 83, the piston center axis side is closer to the portion where the inner peripheral surface 89 </ b> A of the top ring 89 is located. A portion that is located and connected to the bottom surface 83A of the top ring groove 83 is an inclined surface 87A. The inclined surface 87A is inclined so as to be separated from the piston central axis as it approaches the top ring groove 83.
内燃機関の異常燃焼時には、燃焼室の圧力が排気バルブ側よりも吸気バルブ側において高くなるため、ピストン80が傾斜する。このような状況において、異常燃焼による高圧の燃焼ガスが、連通路84を通じて燃焼室からトップリング溝83に供給される。これにより、矢印Aに示すように、燃焼ガスの圧力がトップリング89を内周側から外周側に向かって押圧するように作用するとともに、矢印Bに示すように、燃焼ガスの圧力がトップリング59をピストン頂面81側(図7における上方)から側面83Cに向かう方向に押圧するように作用する。したがって、トップリング89がシリンダボア14Aとトップリング溝83の側面83Cに押し当てられる。したがって、本実施形態においても、第1実施形態における(1)、(4)及び(5)と同様の効果、及び以下の(6)の効果を奏することができる。 At the time of abnormal combustion of the internal combustion engine, the pressure of the combustion chamber is higher on the intake valve side than on the exhaust valve side, so that the piston 80 is inclined. Under such circumstances, high-pressure combustion gas due to abnormal combustion is supplied from the combustion chamber to the top ring groove 83 through the communication passage 84. As a result, the pressure of the combustion gas acts so as to press the top ring 89 from the inner peripheral side toward the outer peripheral side as indicated by the arrow A, and the pressure of the combustion gas increases as indicated by the arrow B. 59 is pressed in the direction from the piston top surface 81 side (upper side in FIG. 7) toward the side surface 83C. Accordingly, the top ring 89 is pressed against the cylinder bore 14 </ b> A and the side surface 83 </ b> C of the top ring groove 83. Therefore, also in this embodiment, the same effects as (1), (4), and (5) in the first embodiment and the following effect (6) can be obtained.
(6)連通路84の通路壁87のうち、トップリング89がトップリング溝83に収容された場合に同トップリング89の内周面89Aが位置することになる部位よりもピストン中心軸側に位置し、且つトップリング溝83に接続している部位が傾斜面87Aとなっている。そして、この傾斜面87Aが、トップリング溝83に近づくほどピストン中心軸から離間するように傾斜している。これにより、ピストン頂面81から連通路84に導入された燃焼ガスが、通路壁87の傾斜面87Aにおいてトップリング溝83の内側から外側へと向かう方向に整流された後にトップリング溝83に供給される。したがって、燃焼ガスの圧力が、トップリング89を内周側から外周側へと向かう方向へと押圧するように作用するため、さらに好適にトップリング89をシリンダボア14Aに押し当てることができる。 (6) Of the passage wall 87 of the communication passage 84, when the top ring 89 is accommodated in the top ring groove 83, the piston central axis side is closer to the portion where the inner peripheral surface 89A of the top ring 89 is located. A portion located and connected to the top ring groove 83 is an inclined surface 87A. The inclined surface 87A is inclined so as to be separated from the piston center axis as it approaches the top ring groove 83. As a result, the combustion gas introduced into the communication passage 84 from the piston top surface 81 is rectified in a direction from the inner side to the outer side of the top ring groove 83 on the inclined surface 87A of the passage wall 87 and then supplied to the top ring groove 83. Is done. Therefore, the pressure of the combustion gas acts so as to press the top ring 89 in the direction from the inner peripheral side toward the outer peripheral side, so that the top ring 89 can be more suitably pressed against the cylinder bore 14A.
(第6実施形態)
次に、ピストン及び内燃機関の第6実施形態を、図8を参照して説明する。本実施形態の内燃機関には、図8に示すピストン90が設けられている。なお、本実施形態の内燃機関は、ピストン90以外の構成については第1実施形態と同様である。
(Sixth embodiment)
Next, a sixth embodiment of the piston and the internal combustion engine will be described with reference to FIG. The internal combustion engine of the present embodiment is provided with a piston 90 shown in FIG. The internal combustion engine of the present embodiment is the same as that of the first embodiment except for the configuration of the piston 90.
図8に示すように、ピストン90は、ピストン頂面91とトップリング溝93とを連通する2つの連通路94,95を備えている。すなわち、本実施形態では、上記各実施形態と異なり、ピストン90に2つで一組をなす連通路94,95が形成されている。 As shown in FIG. 8, the piston 90 includes two communication passages 94 and 95 that allow the piston top surface 91 and the top ring groove 93 to communicate with each other. That is, in the present embodiment, unlike the above-described embodiments, the communication passages 94 and 95 that form a pair of two pistons 90 are formed.
2つの連通路94,95のうちの第1の連通路94は、第2の連通路95よりもピストン径方向における内側に位置している。各連通路94,95がピストン頂面91において開口している各頂面側開口部94A,95Aは、2つの吸気バルブリセスの間のスキッシュ部92に位置している。 The first communication path 94 of the two communication paths 94 and 95 is located on the inner side in the piston radial direction than the second communication path 95. The top surface side openings 94A and 95A in which the communication passages 94 and 95 are opened in the piston top surface 91 are located in the squish portion 92 between the two intake valve recesses.
また、第1の連通路94がトップリング溝93に開口している第1の溝側開口部94Bは、トップリング溝93の底面93Aに位置している。したがって、第1の溝側開口部94Bは、トップリング99の内周面99Aよりもピストン径方向内側に位置している。また、第1の連通路94の通路壁97のうち、トップリング溝93の底面93Aに接続する部位の一部が傾斜面97Aとなっている。この傾斜面97Aは、ピストン頂面91から離間するほどピストン中心軸から離間するように傾斜している。 The first groove side opening 94 </ b> B in which the first communication path 94 is opened in the top ring groove 93 is located on the bottom surface 93 </ b> A of the top ring groove 93. Therefore, the first groove side opening 94B is located on the inner side in the piston radial direction than the inner peripheral surface 99A of the top ring 99. Further, in the passage wall 97 of the first communication passage 94, a part of the portion connected to the bottom surface 93A of the top ring groove 93 is an inclined surface 97A. The inclined surface 97A is inclined so as to be separated from the piston central axis as the distance from the piston top surface 91 increases.
また、第2の連通路95がトップリング溝93に開口している第2溝側開口部95Bは、トップリング溝93の側面93Bに位置している。第2溝側開口部95Bの一部は、トップリング99の内周面99Aよりもピストン径方向外側に位置している。 Further, the second groove side opening 95 </ b> B in which the second communication path 95 is open to the top ring groove 93 is located on the side surface 93 </ b> B of the top ring groove 93. A part of the second groove side opening 95B is located on the outer side in the piston radial direction than the inner peripheral surface 99A of the top ring 99.
内燃機関の異常燃焼時には、燃焼室の圧力が排気バルブ側よりも吸気バルブ側において高くなるため、ピストン90が傾斜する。このような状況において、異常燃焼による高圧の燃焼ガスが、各連通路94,95を通じて燃焼室からトップリング溝93に供給される。これにより、矢印Aに示すように、燃焼ガスの圧力がトップリング99を内周側から外周側に向かって押圧するように作用するとともに、矢印Bに示すように、燃焼ガスの圧力がトップリング99に対してピストン頂面91側(図9における上方)から側面93Cに向かう方向に作用する。したがって、トップリング89がシリンダボア14Aとトップリング溝83の側面83Cに押し当てられる。このようにして、本実施形態においても、上記第1実施形態における(1)〜(5)と同様の効果を奏することができる。 At the time of abnormal combustion of the internal combustion engine, the pressure of the combustion chamber is higher on the intake valve side than on the exhaust valve side, so that the piston 90 is inclined. Under such circumstances, high-pressure combustion gas due to abnormal combustion is supplied from the combustion chamber to the top ring groove 93 through the communication passages 94 and 95. Thereby, as shown by the arrow A, the pressure of the combustion gas acts so as to press the top ring 99 from the inner peripheral side toward the outer peripheral side, and as shown by the arrow B, the pressure of the combustion gas becomes higher. 99 acts in the direction from the piston top surface 91 side (upward in FIG. 9) toward the side surface 93C. Accordingly, the top ring 89 is pressed against the cylinder bore 14 </ b> A and the side surface 83 </ b> C of the top ring groove 83. Thus, also in the present embodiment, the same effects as (1) to (5) in the first embodiment can be obtained.
(その他の実施形態)
なお、上記各実施形態においては、以下のように適宜変更するようにしてもよい。
・上記第1〜第5の各実施形態においては、ピストンが1つの連通路を備えるようにしているが、例えば図9に示すように、ピストン100が、同ピストン100における吸気バルブリセス104が形成される領域に、複数の連通路105を備えるようにしてもよい。なお、この場合、複数の連通路105のそれぞれは、例えば、上記各実施形態の何れかの連通路と同様の態様で設けるようにする。また、第6実施形態においては、ピストンにピストン径方向に配列される一組の連通路を設けるようにしたが、ピストンに、第6実施形態の連通路と同様の連通路を複数組設けるようにしてもよい。
(Other embodiments)
In addition, in each said embodiment, you may make it change suitably as follows.
In each of the first to fifth embodiments, the piston is provided with one communication passage. For example, as shown in FIG. 9, the piston 100 is formed with the intake valve recess 104 in the piston 100. A plurality of communication passages 105 may be provided in the area. In this case, each of the plurality of communication paths 105 is provided, for example, in the same manner as any communication path in each of the above embodiments. In the sixth embodiment, the piston is provided with a set of communication paths arranged in the piston radial direction. However, the piston is provided with a plurality of communication paths similar to the communication paths of the sixth embodiment. It may be.
・上記各実施形態では、ピストンが、ピストン頂面とトップリング溝とを連通する連通路を備えている。しかしながら、ピストン頂面とトップリング溝とを連通する連通路に加えて、又はピストン頂面とトップリング溝とを連通する連通路に代えて、ピストンにピストン頂面とセカンドリング溝又はオイルリング溝とを連通させる連通路を設けるようにしてもよい。なお、この場合、これらの連通路を上記各実施形態の何れかの連通路と同様の構成とすることで、セカンドリングやオイルリングのねじれを抑制することができる。なお、ピストンのリング溝は、3つでなくてもよく、このような場合も、ピストンに形成されるリング溝とピストン頂面とを連通する連通路を、上記各実施形態のいずれかと同様の態様で形成するようにしてもよい。 In each of the above embodiments, the piston includes a communication path that connects the piston top surface and the top ring groove. However, in addition to the communication path that connects the piston top surface and the top ring groove, or in place of the communication path that connects the piston top surface and the top ring groove, the piston top surface and the second ring groove or oil ring groove You may make it provide the communicating path which connects. In this case, twisting of the second ring and the oil ring can be suppressed by configuring these communication paths to have the same configuration as any of the communication paths in the above-described embodiments. Note that the number of piston ring grooves is not limited to three. In such a case as well, a communication path that connects the ring groove formed in the piston and the piston top surface is the same as in any of the above embodiments. You may make it form in an aspect.
・上記各実施形態では、ピストン頂面に2つの吸気バルブリセス、2つの排気バルブリセス及びスキッシュ部が設けられていたが、ピストン頂面の形状はこうした形状に限定されない。例えば、吸気バルブリセスや排気バルブリセスの個数は、各シリンダに対応して設けられる吸気バルブや排気バルブの個数に対応していればよく、その個数は2つに限定されない。また、ピストン頂面に吸気バルブリセス、排気バルブリセス及びスキッシュ部が設けられていない構成であってもよい。このような場合であっても、異常燃焼時に吸気バルブ側の圧力が局所的に高くなる内燃機関においては、上記各実施形態の何れかと同様の連通路が吸気バルブ側に設けられていればよい。また、連通路がピストンにおける吸気バルブ側の領域に位置するものに限定されず、内燃機関によって燃焼室内における燃焼ガスの圧力が局所的に高くなる部位側に上記各実施形態の何れかと同様の連通路が吸気バルブ側に設けられていればよい。また、内燃機関は筒内噴射式のガソリン機関に限定されず、ポート噴射式のガソリン機関であってもよい。 In each of the above embodiments, two intake valve recesses, two exhaust valve recesses, and a squish portion are provided on the piston top surface, but the shape of the piston top surface is not limited to such a shape. For example, the number of intake valve recesses and exhaust valve recesses only needs to correspond to the number of intake valves and exhaust valves provided corresponding to each cylinder, and the number is not limited to two. Moreover, the structure which the intake valve recess, the exhaust valve recess, and the squish part are not provided in the piston top surface may be sufficient. Even in such a case, in the internal combustion engine in which the pressure on the intake valve side is locally increased during abnormal combustion, it is only necessary that a communication path similar to any one of the above embodiments is provided on the intake valve side. . Further, the communication path is not limited to the one located in the region on the intake valve side of the piston, and the same communication as in any of the above embodiments is provided on the side where the pressure of the combustion gas in the combustion chamber is locally increased by the internal combustion engine. The passage only needs to be provided on the intake valve side. Further, the internal combustion engine is not limited to the cylinder injection type gasoline engine, and may be a port injection type gasoline engine.
・上記各実施形態における連通路は、リング溝に開口している開口部の少なくとも一部が、ピストンリングがリング溝に収容された場合に同ピストンリングの内周面が位置することになる部位よりもピストン径方向内側に位置していればよく、その具体的な形状は、上記例示した形状に特に限定されない。また、上記各実施形態に例示した通路形状などを適宜組み合わせるようにしてもよい。 -The communication path in each said embodiment is a site | part where the inner peripheral surface of the piston ring will be located when at least one part of the opening part opened to the ring groove is accommodated in a ring groove As long as it is located on the inner side in the piston radial direction, the specific shape is not particularly limited to the shape exemplified above. Moreover, you may make it combine suitably the channel | path shape etc. which were illustrated to each said embodiment.
10…内燃機関、11…吸気通路、12…スロットルバルブ、13…燃料噴射弁、14…シリンダ、14A…シリンダボア、15…燃焼室、16…シリンダヘッド、17…点火プラグ、18…クランクシャフト、19…排気通路、21…吸気バルブ、22…排気バルブ、25…過給機、26…コンプレッサ、26A…コンプレッサホイール、27…タービン、27A…タービンホイール、28…バイパス通路、29…ウエイストゲートバルブ、30,50,60,70,80,90,100…ピストン、31,53,63,73,83,93…トップリング溝、31A,53A,63A,73A,83A,93A…底面、31B,31C,53B,53C,63B,63C,73B,73C,83B,83C,93B,93C側面、32…セカンドリング溝、33…オイルリング溝、34,51,61,71,81,91…ピストン頂面、35,104…吸気バルブリセス、36…排気バルブリセス、37,52,62,72,82,92…スキッシュ部、41,59,69,79,89,99…トップリング、41A,59A,69A,79A,89A,99A…内周面、42…セカンドリング、43…オイルリング、44,54,64,74,84,94,95,105…連通路、45,55,65,75,85,94A,95A…頂面側開口部、46,56,66,76,86,94B,95B…溝側開口部、47,67,87,97…通路壁、47A,67A,87A,97A…傾斜面。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Internal combustion engine, 11 ... Intake passage, 12 ... Throttle valve, 13 ... Fuel injection valve, 14 ... Cylinder, 14A ... Cylinder bore, 15 ... Combustion chamber, 16 ... Cylinder head, 17 ... Spark plug, 18 ... Crankshaft, 19 DESCRIPTION OF SYMBOLS ... Exhaust passage, 21 ... Intake valve, 22 ... Exhaust valve, 25 ... Supercharger, 26 ... Compressor, 26A ... Compressor wheel, 27 ... Turbine, 27A ... Turbine wheel, 28 ... Bypass passage, 29 ... Wastegate valve, 30 , 50, 60, 70, 80, 90, 100 ... piston, 31, 53, 63, 73, 83, 93 ... top ring groove, 31A, 53A, 63A, 73A, 83A, 93A ... bottom surface, 31B, 31C, 53B , 53C, 63B, 63C, 73B, 73C, 83B, 83C, 93B, 93C side surface, 32. End ring groove, 33 ... Oil ring groove, 34, 51, 61, 71, 81, 91 ... Piston top surface, 35, 104 ... Intake valve recess, 36 ... Exhaust valve recess, 37, 52, 62, 72, 82, 92 ... Squish Part, 41, 59, 69, 79, 89, 99 ... top ring, 41A, 59A, 69A, 79A, 89A, 99A ... inner peripheral surface, 42 ... second ring, 43 ... oil ring, 44, 54, 64, 74 , 84, 94, 95, 105 ... communication path, 45, 55, 65, 75, 85, 94A, 95A ... top side opening, 46, 56, 66, 76, 86, 94B, 95B ... groove side opening 47, 67, 87, 97 ... passage walls, 47A, 67A, 87A, 97A ... inclined surfaces.
Claims (9)
前記連通路の前記リング溝に開口している開口部の少なくとも一部が、前記ピストンリングが前記リング溝に収容された場合に同ピストンリングの内周面が位置することになる部位よりもピストン径方向内側に位置しているピストン。 A piston having a communication path communicating with the piston top surface and a ring groove in which the piston ring is accommodated;
At least a part of the opening of the communication passage that opens in the ring groove is more piston than the portion where the inner peripheral surface of the piston ring is located when the piston ring is accommodated in the ring groove. Piston located radially inside.
前記連通路が、前記吸気バルブリセスが形成されている領域に位置している請求項1〜5のいずれか1項に記載のピストン。 On the piston top surface, an intake valve recess is formed in one of the two regions divided by a straight line passing through the piston central axis, and an exhaust valve recess is formed in the other region.
The piston according to any one of claims 1 to 5, wherein the communication path is located in a region where the intake valve recess is formed.
前記連通路がピストン頂面に開口している開口部は、隣接する吸気バルブリセスの間に形成されたスキッシュ部に位置している請求項1〜6のいずれか1項に記載のピストン。 Plural intake valve recesses are formed on the piston top surface.
The piston according to any one of claims 1 to 6, wherein an opening portion in which the communication passage is open to a piston top surface is located in a squish portion formed between adjacent intake valve recesses.
前記連通路が、ピストン頂面と、ピストン頂面に最も近いリング溝とを連通している請求項1〜7のいずれか1項に記載のピストン。 With multiple ring grooves,
The piston according to any one of claims 1 to 7, wherein the communication path communicates a piston top surface and a ring groove closest to the piston top surface.
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JP2013005470A JP2014136993A (en) | 2013-01-16 | 2013-01-16 | Piston and internal combustion engine |
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Cited By (1)
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JP2020106031A (en) * | 2014-06-06 | 2020-07-09 | エーアイ アルパイン ユーエス ビドゥコ インコーポレイテッド | Piston assembly for reciprocating engine |
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- 2013-01-16 JP JP2013005470A patent/JP2014136993A/en active Pending
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