JP2015169091A - Piston cooling structure of engine - Google Patents

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照幸 土居
Teruyuki Doi
照幸 土居
国男 畑田
Kunio Hatada
国男 畑田
将之 竹田
Masayuki Takeda
将之 竹田
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a piston cooling structure capable of efficiently cooling a piston by injecting cooling oil to a rear surface of an engine.SOLUTION: Provided is a piston cooling structure for cooling a piston 5 by injecting cooling oil to a rear surface of the piston 5, the piston 5 including an upper wall portion 23 whose surface faces a combustion chamber 6 and a cylindrical sidewall portion 24 protruding from peripheral edges of the upper wall portion 23 to an opposite side to the combustion chamber 6, an inclined surface 27 inclining toward an intake port 8 of an engine 1 being provided on an inner wall of the sidewall portion 24 near an exhaust port 9, the cooling oil being injected toward the inclined surface 27, and a first oil guide 35 being provided to be disposed on the rear surface 22 side of the piston 5 to be spaced apart from the upper wall portion 23 so as to form a passage 36 of the cooling oil between the first oil guide 35 and the upper wall portion 23.

Description

本発明は、ピストンの裏面に冷却用オイルを噴射して冷却を行うピストンの冷却構造に関する。   The present invention relates to a piston cooling structure for cooling by injecting cooling oil onto the back surface of a piston.

従来より、ピストンの裏面に冷却用オイルを噴射して、ピストンの冷却を行う技術が開発されている。
例えば、特許文献１では、ピストン裏面に球面状の膨出部を設け、冷却用オイルを噴射して当該膨出部に当て、冷却用オイルをピストン裏面に分散させるようにしている。
これにより、冷却用オイルをピストン裏面に全体に行きわたらせるようにして、ピストンの冷却効率を向上させるようにしている。 Conventionally, a technique for cooling a piston by injecting cooling oil onto the back surface of the piston has been developed.
For example, in Patent Document 1, a spherical bulge is provided on the back surface of the piston, and cooling oil is sprayed and applied to the bulge to disperse the cooling oil on the piston back surface.
Thereby, the cooling oil is spread over the entire back surface of the piston, so that the cooling efficiency of the piston is improved.

そして、このようにピストンを十分に冷却することで、点火時期を進角させて出力等のエンジン性能を向上させることが可能となる。   And by sufficiently cooling the piston in this way, it is possible to advance the ignition timing and improve engine performance such as output.

実開昭６２−８３４９号公報Japanese Utility Model Publication No. 62-8349

しかしながら、実際には、ピストンの裏面に噴射された冷却用オイルは、重力やピストンの移動によって、その多くが瞬間的にピストンの裏面に接触して落下するに過ぎず、熱交換率を十分に確保することが困難である。したがって、ピストンの冷却が十分に行われず、点火時期を所望のタイミングに進角してエンジン性能を向上させることが困難となる虞がある。
本発明は、この様な問題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、エンジンの裏面に冷却用オイルを噴射して、ピストンを効率的に冷却可能なピストンの冷却構造を提供することにある。 However, in actuality, most of the cooling oil sprayed on the back surface of the piston falls due to gravity or movement of the piston, momentarily coming into contact with the back surface of the piston and dropping the heat exchange rate sufficiently. It is difficult to secure. Therefore, the piston is not sufficiently cooled, and it may be difficult to improve the engine performance by advancing the ignition timing to a desired timing.
The present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to provide a piston cooling structure capable of efficiently cooling the piston by injecting cooling oil onto the back surface of the engine. It is to provide.

上記の目的を達成するために、請求項１のエンジンのピストン冷却構造は、ピストンの裏面に向けて冷却用オイルを噴射することにより前記ピストンの冷却を行うエンジンのピストン冷却構造であって、前記ピストンは、表面が燃焼室に面する上壁部と、前記上壁部の周縁部から前記燃焼室とは反対側に延びる筒状の側壁部とを有し、前記エンジンの排気ポート側の前記側壁部の内壁面に、吸気ポート側に向かって傾斜する傾斜面が備えられ、
前記傾斜面に向かって前記冷却用オイルが噴射されるとともに、前記上壁部に対して間隔をおいて前記ピストンの裏面側に配置され、前記上壁部との間に前記冷却用オイルの通路を形成するガイド部材が設けられたことを特徴とする。 In order to achieve the above object, the piston cooling structure for an engine according to claim 1 is an engine piston cooling structure for cooling the piston by injecting cooling oil toward the back surface of the piston, The piston has an upper wall portion whose surface faces the combustion chamber, and a cylindrical side wall portion extending from the peripheral portion of the upper wall portion to the opposite side of the combustion chamber, and the piston on the exhaust port side of the engine The inner wall surface of the side wall is provided with an inclined surface that is inclined toward the intake port side,
The cooling oil is sprayed toward the inclined surface, and is disposed on the back surface side of the piston at a distance from the upper wall portion, and the cooling oil passage between the upper wall portion and the piston. The guide member which forms is provided.

また、請求項２のエンジンのピストン冷却構造は、請求項１において、前記ガイド部材に、前記通路内を延び、かつ前記ピストンの上壁部の裏面に接する伝熱板を備えたことを特徴とする。
また、請求項３のエンジンのピストン冷却構造は、請求項１または２において、前記ピストンの上壁部の裏面に、前記通路内を延びる伝熱板を備えたことを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, there is provided the piston cooling structure for an engine according to the first aspect, wherein the guide member includes a heat transfer plate extending through the passage and in contact with the back surface of the upper wall portion of the piston. To do.
According to a third aspect of the present invention, there is provided a piston cooling structure for an engine according to the first or second aspect, further comprising a heat transfer plate extending on the back surface of the upper wall portion of the piston.

また、請求項４のエンジンのピストン冷却構造は、請求項２または３において、前記伝熱板は、前記通路内に互いに間隔をおいて複数設けられ、前記吸気ポート側と前記排気ポート側とで当該間隔が異なることを特徴とする。
また、請求項５のエンジンのピストン冷却構造は、請求項４において、前記伝熱板の間隔は、前記排気ポート側よりも前記吸気ポート側が小さく設定されていることを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a piston cooling structure for an engine according to the second or third aspect, wherein a plurality of the heat transfer plates are provided in the passage so as to be spaced apart from each other, the intake port side and the exhaust port side. The intervals are different.
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided an engine piston cooling structure according to the fourth aspect, wherein the interval between the heat transfer plates is set smaller on the intake port side than on the exhaust port side.

また、請求項６のエンジンのピストン冷却構造は、請求項１から５のいずれか１項において、前記側壁部の内壁面と前記上壁部の裏面とが円弧状の連続面に形成されていることを特徴とする。   According to a sixth aspect of the present invention, in the piston cooling structure for an engine according to any one of the first to fifth aspects, the inner wall surface of the side wall portion and the back surface of the upper wall portion are formed in an arc-shaped continuous surface. It is characterized by that.

請求項１の発明によれば、ピストンの排気ポート側の裏面に設けられた傾斜面に向かって噴射した冷却用オイルが、傾斜面に当たり、ピストンの上壁部の裏面に沿って排気ポート側から吸気ポート側に向かうように移動する。
これにより、ピストンの上壁部のうち比較的高温となる排気ポート側の部位を集中して冷却することができるとともに、ピストンの上壁部の裏面に沿って冷却用オイルが移動することで、ピストンと冷却用オイルとの熱交換率を高め、効率的にピストンの冷却を行うことができる。 According to the first aspect of the present invention, the cooling oil sprayed toward the inclined surface provided on the back surface on the exhaust port side of the piston hits the inclined surface, and from the exhaust port side along the back surface of the upper wall portion of the piston. Move toward the intake port.
Thereby, while being able to concentrate and cool the part by the side of the exhaust port which becomes comparatively high temperature among the upper wall parts of the piston, the cooling oil moves along the back surface of the upper wall part of the piston, The heat exchange rate between the piston and the cooling oil can be increased, and the piston can be cooled efficiently.

更に、ピストンの上壁部との間に冷却用オイルの通路を形成するガイド部材が設けられているので、傾斜面に向かって噴射した冷却用オイルが、ピストンの上壁部の裏面に沿って排気ポート側から吸気ポート側に移動する際に当該通路を通過し、下方へ落下することが抑制される。したがって、ピストンの裏面に冷却用オイルが接触する時間を増加させ、ピストンを効率よく冷却することができる。   Further, since a guide member for forming a cooling oil passage is provided between the piston and the upper wall portion, the cooling oil sprayed toward the inclined surface flows along the back surface of the piston upper wall portion. When moving from the exhaust port side to the intake port side, passing through the passage and falling downward is suppressed. Therefore, the time for the cooling oil to contact the back surface of the piston can be increased, and the piston can be efficiently cooled.

請求項２の発明によれば、ガイド部材に伝熱板が備えられ、伝熱板の端部がピストンの上壁部の裏面に接しているので、ピストンの上壁部とガイド部材との間の通路を冷却用オイルが通過する際に、伝熱板を介してピストンをより効率的に冷却することができる。
請求項３の発明によれば、ピストンの上壁部の裏面に伝熱板が備えられているので、ピストンの上壁部とガイド部材との間の通路を冷却用オイルが通過する際に、伝熱板を介してピストンをより効率的に冷却することができる。 According to the invention of claim 2, the heat transfer plate is provided on the guide member, and the end portion of the heat transfer plate is in contact with the back surface of the upper wall portion of the piston. When the cooling oil passes through this passage, the piston can be more efficiently cooled via the heat transfer plate.
According to the invention of claim 3, since the heat transfer plate is provided on the back surface of the upper wall portion of the piston, when the cooling oil passes through the passage between the upper wall portion of the piston and the guide member, The piston can be cooled more efficiently via the heat transfer plate.

請求項４の発明によれば、伝熱板の間隔が吸気ポート側と排気ポート側とで異なるので、吸気ポート側と排気ポート側とで伝熱板における熱交換率を変化させることができる。したがって、ピストンの温度分布に合わせて吸気ポート側と排気ポート側とで冷却効率を異なるように設定して、ピストンを一様に冷却することが可能となる。
請求項５の発明によれば、伝熱板の間隔が、排気ポート側よりも吸気ポート側が小さく設定されているので、給気ポート側において伝熱板における熱交換率が高くなる。冷却用オイルは、通路内を排気ポート側から吸気ポート側に向けて流れるので、排気ポート側では温度が低く吸気ポート側では温度が高い。したがって、吸気ポート側において伝熱板の間隔を狭くすることで、冷却用オイルの温度上昇による冷却効率の低下を補うことができる。よって、排気ポート側及び吸気ポート側のいずれにおいても十分に冷却することが可能となる。 According to the invention of claim 4, since the interval between the heat transfer plates is different between the intake port side and the exhaust port side, the heat exchange rate in the heat transfer plate can be changed between the intake port side and the exhaust port side. Therefore, the piston can be uniformly cooled by setting the cooling efficiency to be different between the intake port side and the exhaust port side according to the temperature distribution of the piston.
According to the fifth aspect of the present invention, the interval between the heat transfer plates is set smaller on the intake port side than on the exhaust port side, so that the heat exchange rate in the heat transfer plate is increased on the air supply port side. Since the cooling oil flows in the passage from the exhaust port side toward the intake port side, the temperature is low on the exhaust port side and the temperature is high on the intake port side. Therefore, by reducing the interval between the heat transfer plates on the intake port side, it is possible to compensate for a decrease in cooling efficiency due to an increase in the temperature of the cooling oil. Therefore, it is possible to sufficiently cool both the exhaust port side and the intake port side.

請求項６の発明によれば、側壁部の内壁面と上壁部の裏面とが円弧状の連続面に形成されているので、側壁部の内壁面に設けられた傾斜面に向けて噴射された冷却用オイルが、円弧状の連続面に沿って上壁部の裏面に沿うように導かれる。これにより、通路を通過する冷却用オイルの流量を増加させて、ピストンの温度をより低下させることができる。   According to the invention of claim 6, since the inner wall surface of the side wall portion and the back surface of the upper wall portion are formed in an arc-shaped continuous surface, the spray is directed toward the inclined surface provided on the inner wall surface of the side wall portion. The cooling oil is guided along the arc-shaped continuous surface along the back surface of the upper wall portion. Thereby, the flow rate of the cooling oil passing through the passage can be increased, and the temperature of the piston can be further lowered.

本発明の第１の実施形態に係るエンジンの筒内構造を示す縦断面図である。1 is a longitudinal sectional view showing an in-cylinder structure of an engine according to a first embodiment of the present invention. 第１の実施形態に係るピストンへの冷却用オイルの噴射位置及び移動経路を示す下面図である。It is a bottom view which shows the injection position and moving path | route of the cooling oil to the piston which concern on 1st Embodiment. 第１の実施形態に係るピストンの裏面に噴射された冷却用オイルの移動経路を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the movement path | route of the cooling oil sprayed on the back surface of the piston which concerns on 1st Embodiment. 第２の実施形態に係るピストンの構造及び冷却用オイルの移動経路を示す下面図である。It is a bottom view which shows the structure of the piston which concerns on 2nd Embodiment, and the movement path | route of the oil for cooling.

以下、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態に係るエンジンの筒内構造を示す縦断面図である。図２は、第１の実施形態に係るピストンへの冷却用オイル噴射位置及び移動経路を示す下面図である。図３は、第１の実施形態に係るピストンの裏面に噴射された冷却用オイルの移動経路を示す縦断面図である。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing an in-cylinder structure of an engine according to the first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a bottom view showing a cooling oil injection position and a movement path to the piston according to the first embodiment. FIG. 3 is a longitudinal sectional view showing a moving path of the cooling oil injected to the back surface of the piston according to the first embodiment.

図１に示すように、本願発明の第１の実施形態のピストン冷却構造を採用したエンジン１は、１つのシリンダ２に吸気バルブ３及び排気バルブ４を１つずつ有するポート噴射式のガソリンエンジンである。
本実施形態のエンジン１は、略円筒状のシリンダ２内に、ピストン５が軸線方向に摺動可能に配置されており、ピストン５とシリンダ２とに囲まれて燃焼室６が形成されている。 As shown in FIG. 1, an engine 1 that employs the piston cooling structure of the first embodiment of the present invention is a port injection type gasoline engine that has one intake valve 3 and one exhaust valve 4 in one cylinder 2. is there.
In the engine 1 of this embodiment, a piston 5 is slidably disposed in an axial direction in a substantially cylindrical cylinder 2, and a combustion chamber 6 is formed surrounded by the piston 5 and the cylinder 2. .

シリンダ２の上部の略中心には、燃焼室６に面して点火プラグ７が設けられている。シリンダ２の上面には、点火プラグ７を挟んで、燃焼室６に連通し、吸気バルブ３により開閉される吸気ポート８と、排気バルブ４により開閉される排気ポート９とが形成されている。
また、エンジン１には、吸気ポート８内に燃料を噴射する燃料噴射弁１０が備えられている。 A spark plug 7 is provided at the substantially upper center of the cylinder 2 so as to face the combustion chamber 6. On the upper surface of the cylinder 2, an intake port 8 that opens and closes by the intake valve 3 and an exhaust port 9 that opens and closes by the exhaust valve 4 are formed.
The engine 1 is provided with a fuel injection valve 10 that injects fuel into the intake port 8.

なお、本実施形態では、ピストン５やシリンダ２の軸線が上下方向に延び、吸気ポート８や排気ポート９がシリンダ２の上部に位置するように配置されている。
このようなエンジン１では、吸気バルブ３の開時に吸気ポート８から燃料と吸気との混合ガスが燃焼室６に導入されて、点火プラグ７により点火され、燃焼膨張してピストン５を駆動し、排気バルブ４の開時に燃焼後の排気が排気ポート９から排出される。 In this embodiment, the axes of the piston 5 and the cylinder 2 extend in the vertical direction, and the intake port 8 and the exhaust port 9 are arranged at the upper part of the cylinder 2.
In such an engine 1, when the intake valve 3 is opened, a mixed gas of fuel and intake air is introduced from the intake port 8 into the combustion chamber 6, ignited by the spark plug 7, and combusted to drive the piston 5, Exhaust gas after combustion is discharged from the exhaust port 9 when the exhaust valve 4 is opened.

ピストン５は、燃焼室６に面する上面２１とは反対側の裏面２２が、ピストンピン１９の両端部を支持する２つのボス部２０を除いて肉抜きされており、略円板状の上壁部２３と円筒状の側壁部２４とを有している。即ち、ピストン５は、表面が燃焼室６に面する上壁部２３と、上壁部２３の周縁部から燃焼室６とは反対側に延びる筒状の側壁部２４とを有する。   The piston 5 has a back surface 22 opposite to the top surface 21 facing the combustion chamber 6 except for the two boss portions 20 that support both end portions of the piston pin 19, and has a substantially disk-like shape. It has a wall part 23 and a cylindrical side wall part 24. That is, the piston 5 has an upper wall portion 23 whose surface faces the combustion chamber 6, and a cylindrical side wall portion 24 that extends from the peripheral portion of the upper wall portion 23 to the side opposite to the combustion chamber 6.

ボス部２０は、挿入されるピストンピン１９の軸線が、吸気ポート８の中心と排気ポート９の中心とを結ぶ線に対して垂直になるように配置されている。
そして、本実施形態では、ピストン５の裏面２２は、上壁部２３と側壁部２４との境界部である上部コーナ部２５が、円弧状に滑らかな連続面に形成されている。
更に、ピストン５の側壁部２４の排気ポート９側の内壁面には、側壁部２４の上部に設けられるピストンリング２６の支持部の裏側に、上方に向かうに伴って内側（吸気ポート８側）に傾くように（図１中、θで示す角度で傾斜した）傾斜面２７が形成されている。 The boss portion 20 is arranged such that the axis of the piston pin 19 to be inserted is perpendicular to a line connecting the center of the intake port 8 and the center of the exhaust port 9.
In the present embodiment, the back surface 22 of the piston 5 has an upper corner portion 25 that is a boundary portion between the upper wall portion 23 and the side wall portion 24 formed on a smooth continuous surface in an arc shape.
Further, on the inner wall surface of the side wall 24 of the piston 5 on the exhaust port 9 side, on the back side of the support portion of the piston ring 26 provided on the upper side of the side wall 24, the inner side as it goes upward (intake port 8 side) An inclined surface 27 is formed so as to be inclined (inclined at an angle indicated by θ in FIG. 1).

ピストン５の下方には噴射ノズル３０(ノズル)が設けられており、当該噴射ノズル３０はエンジン１の運転時に作動する図示しないオイルポンプによって供給される冷却用オイルを噴射する。噴射ノズル３０の開口部３１は、噴射した冷却用オイルがピストン５の裏面２２に当たるように上側に向けて設定されている。
特に、噴射ノズル３０の位置及び開口部３１の開口方向は、噴射した冷却用オイルがピストン５の裏側の傾斜面２７を中心に下方から当たるように設定されている。 An injection nozzle 30 (nozzle) is provided below the piston 5, and the injection nozzle 30 injects cooling oil supplied by an oil pump (not shown) that operates during operation of the engine 1. The opening 31 of the injection nozzle 30 is set upward so that the injected cooling oil hits the back surface 22 of the piston 5.
In particular, the position of the injection nozzle 30 and the opening direction of the opening 31 are set so that the injected cooling oil hits the lower surface of the piston 5 from the lower side.

また、本実施形態では、ピストン５の上壁部２３の裏面２２と数mm〜１cm程度の隙間を設けて略平行に位置するように第１のオイルガイド３５（ガイド部材）が設けられている。第１のオイルガイド３５は、金属等の伝熱性を有する材料で形成された長方形の薄板であって、長辺が排気ポート９の中心と吸気ポート８の中心とを結ぶ線方向に延び、排気ポート９側の端部が噴射ノズル３０の上部より吸気ポート８側であって傾斜面２７と隙間をあけるような位置に設定され、吸気ポート８側の端部が吸気ポート８側の側壁部２４の内壁面より内側に隙間をあけた位置まで伸びている。第１のオイルガイド３５は、短辺側である側辺が２つのボス部２０の間にはめ込まれて固定される。また、第１のオイルガイド３５の排気ポート９側の端部、及び吸気ポート８側の端部は下方に屈曲している。   In the present embodiment, the first oil guide 35 (guide member) is provided so as to be positioned substantially parallel to the back surface 22 of the upper wall portion 23 of the piston 5 with a gap of about several mm to 1 cm. . The first oil guide 35 is a rectangular thin plate formed of a material having heat conductivity such as metal, and its long side extends in a line direction connecting the center of the exhaust port 9 and the center of the intake port 8, and exhaust gas is exhausted. The end on the port 9 side is set to a position that is closer to the intake port 8 than the upper part of the injection nozzle 30 and is spaced from the inclined surface 27, and the end on the intake port 8 side is the side wall 24 on the intake port 8 side. It extends to the position where there is a gap inside the inner wall. The first oil guide 35 is fixed by being fitted between the two boss portions 20 on the short side. Further, the end portion on the exhaust port 9 side and the end portion on the intake port 8 side of the first oil guide 35 are bent downward.

以上のような構成により、本実施形態のエンジン１では、図２、図３に示すように、エンジン１の運転時に噴射ノズル３０から冷却用オイルが噴射して、ピストン５の裏面２２の傾斜面２７周辺の部位に当たるので、ピストン５と冷却用オイルとが熱交換し、ピストン５が冷却される。
噴射ノズル３０から噴射した冷却用オイルはピストン５の裏面２２の排気ポート９側に噴射されるので、ピストン５の上壁部２３のうちでも特に温度が上昇し易い場所を重点的に冷却することができる。 With the configuration as described above, in the engine 1 of the present embodiment, as shown in FIGS. 2 and 3, the cooling oil is injected from the injection nozzle 30 during operation of the engine 1, and the inclined surface of the back surface 22 of the piston 5. 27, the piston 5 and the cooling oil exchange heat so that the piston 5 is cooled.
The cooling oil sprayed from the spray nozzle 30 is sprayed to the exhaust port 9 side of the back surface 22 of the piston 5, so that the place where the temperature tends to rise particularly in the upper wall portion 23 of the piston 5 should be intensively cooled. Can do.

また、噴射ノズル３０から噴射した冷却用オイルがピストン５の裏側の傾斜面２７に下側から当たるように設定されているので、傾斜面２７に当たった冷却用オイルはボス部２０の間を吸気ポート８側に向かう。その際に冷却用オイルは上部コーナ部２５の円弧状の面に沿って、スムーズにピストン５の上壁部２３の裏面を沿うように吸気ポート８側に移動する。   Further, since the cooling oil sprayed from the spray nozzle 30 is set so as to hit the inclined surface 27 on the back side of the piston 5 from below, the cooling oil hitting the inclined surface 27 sucks between the boss portions 20. Head toward port 8. At that time, the cooling oil moves toward the intake port 8 along the arcuate surface of the upper corner portion 25 so as to smoothly follow the back surface of the upper wall portion 23 of the piston 5.

このように、ピストン５の裏面２２に沿って冷却用オイルが移動し、ピストン５の裏面２２と冷却用オイルとの接触時間を増加させることができる。なお、冷却対象に沿って熱媒体を接触させながら移動させると、冷却対象に向けて単純に熱媒体を当てる場合と比較して、熱交換率が高くなることが理論的に立証されている。したがって、本実施形態のように、冷却用オイルをピストン５の裏面に沿って接触させながら移動させることで、ピストン５の冷却効率を向上させることができる。   In this way, the cooling oil moves along the back surface 22 of the piston 5, and the contact time between the back surface 22 of the piston 5 and the cooling oil can be increased. In addition, it is theoretically proved that when the heat medium is moved along the object to be cooled while being in contact with the object, the heat exchange rate is increased as compared with the case where the heat medium is simply applied to the object to be cooled. Therefore, the cooling efficiency of the piston 5 can be improved by moving the cooling oil in contact with the back surface of the piston 5 as in the present embodiment.

更に、本実施形態では、ピストン５の上壁部２３の裏面２２側に第１のオイルガイド３５が設けられることで、ピストン５の上壁部２３の裏面２２と第１のオイルガイド３５との間に冷却用オイルの通路３６が形成される。噴射ノズル３０から噴射した冷却用オイルは、第１のオイルガイド３５と傾斜面２７の間を通過してからピストン５の裏面に沿って吸気ポート８側に移動する際に、この上壁部２３と第１のオイルガイド３５との間の通路３６を通過する。したがって、ピストン５の裏面２２に沿って移動する冷却用オイルが下方へ落下することを抑え、ピストン５の裏面に沿って移動する冷却用オイルの量の減少を抑え、ピストン５の冷却効率を更に向上させることができる。   Further, in the present embodiment, the first oil guide 35 is provided on the back surface 22 side of the upper wall portion 23 of the piston 5, so that the back surface 22 of the upper wall portion 23 of the piston 5 and the first oil guide 35 are connected. A cooling oil passage 36 is formed therebetween. When the cooling oil sprayed from the spray nozzle 30 passes between the first oil guide 35 and the inclined surface 27 and then moves to the intake port 8 side along the back surface of the piston 5, the upper wall portion 23. And a passage 36 between the first oil guide 35 and the first oil guide 35. Therefore, the cooling oil that moves along the back surface 22 of the piston 5 is prevented from dropping downward, the decrease in the amount of the cooling oil that moves along the back surface of the piston 5 is suppressed, and the cooling efficiency of the piston 5 is further increased. Can be improved.

また、第１のオイルガイド３５が伝熱性を有し、第１のオイルガイド３５がピストン５に固定されていることから、第１のオイルガイド３５を介してもピストン５と熱交換が行なわれる。
このように、ピストン５の裏面２２側に薄板状の第１のオイルガイド３５を設けることで、容易にピストン５の冷却効率を向上させることができるので、冷却用オイルの噴射量を抑えることができ、よって冷却用オイルを噴射ノズルに供給するオイルポンプの小型化を図るとともに、オイルポンプを駆動するエンジン１の出力低下を抑制することができる。また、ピストン５が十分に冷却されることで、エンジン１を進角制御することができ、出力等のエンジン性能の向上を図ることができる。 In addition, since the first oil guide 35 has heat conductivity and the first oil guide 35 is fixed to the piston 5, heat exchange with the piston 5 is also performed via the first oil guide 35. .
Thus, by providing the thin plate-like first oil guide 35 on the back surface 22 side of the piston 5, the cooling efficiency of the piston 5 can be easily improved, so that the injection amount of the cooling oil can be suppressed. Therefore, it is possible to reduce the size of the oil pump that supplies the cooling oil to the injection nozzle, and to suppress a decrease in the output of the engine 1 that drives the oil pump. Further, when the piston 5 is sufficiently cooled, the engine 1 can be advanced and the engine performance such as output can be improved.

次に、図４を用いて本発明の第２の実施形態について説明する。
図４は、本発明の第２の実施形態に係るピストンの５の構造及び冷却用オイルの噴射経路を示す下面図である。なお、本図では、通路３６内の構造を明確にするために、第１のオイルガイド３５を透視した図としている。
図４に示すように、本発明の第２の実施形態のピストン冷却構造では、上記第１の実施形態のピストン冷却構造に対して、更にピストン５の上壁部２３と第１のオイルガイド３５との間の通路３６に伝熱板３７が配置される点が異なる。 Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
FIG. 4 is a bottom view showing the structure of the piston 5 and the cooling oil injection path according to the second embodiment of the present invention. In the drawing, the first oil guide 35 is seen through in order to clarify the structure in the passage 36.
As shown in FIG. 4, in the piston cooling structure of the second embodiment of the present invention, the upper wall portion 23 of the piston 5 and the first oil guide 35 are further compared to the piston cooling structure of the first embodiment. The heat transfer plate 37 is disposed in the passage 36 between the two.

伝熱板３７は、ピストン５の上壁部２３と第１のオイルガイド３５との間を冷却用オイルの流れる方向に、即ち排気ポート９の中心と吸気ポート８の中心とを結ぶ線と平行に延び、互いに数mm程度の間隔をおいて複数並べて設けられている。
更に、伝熱板３７は、２つのボス部２０の間に配置される上流側伝熱板群３７ａと、ボス部２０よりも吸気ポート８側に配置される下流側伝熱板群３７ｂとに分けられる。 The heat transfer plate 37 is parallel to a line connecting the center of the exhaust port 9 and the center of the intake port 8 in the direction in which the cooling oil flows between the upper wall portion 23 of the piston 5 and the first oil guide 35. Are provided side by side with an interval of about several mm.
Further, the heat transfer plate 37 is divided into an upstream heat transfer plate group 37 a disposed between the two boss portions 20 and a downstream heat transfer plate group 37 b disposed closer to the intake port 8 than the boss portion 20. Divided.

伝熱板３７は、金属等の伝熱性を有する材料で形成され、上端がピストン５の上壁部２３の裏面に接するように配置される。伝熱板３７は、第１のオイルガイド３５と一体的に構成されてもよいし、第１のオイルガイド３５とは別体として上壁部２３の裏面に形成された溝に差し込むようにしてピストン５に固定してもよい。また、伝熱板３７とピストン５とを一体的に形成してもよい。   The heat transfer plate 37 is formed of a material having heat transfer properties such as metal, and is arranged so that the upper end is in contact with the back surface of the upper wall portion 23 of the piston 5. The heat transfer plate 37 may be configured integrally with the first oil guide 35 or may be inserted into a groove formed on the back surface of the upper wall portion 23 as a separate body from the first oil guide 35. It may be fixed to the piston 5. Further, the heat transfer plate 37 and the piston 5 may be integrally formed.

なお、上流側伝熱板群３７ａ及び下流側伝熱板群３７ｂは、ピストン５側に設けるものと第１のオイルガイド３５側に設けるものを、交互等に混在してもよい。
下流側伝熱板群３７ｂは、上流側伝熱板群３７ａよりも多く設けられ、間隔が小さくなるように設定されている。
また、傾斜面２７からボス部２０に向けて延び、噴射ノズル３０から噴射された冷却用オイルを上流側伝熱板群３７ａの間に導く第２のオイルガイド３８を備えている。 In addition, the upstream side heat transfer plate group 37a and the downstream side heat transfer plate group 37b may be provided alternately on the piston 5 side and the first oil guide 35 side.
The downstream heat transfer plate group 37b is provided more than the upstream heat transfer plate group 37a, and is set to have a small interval.
Further, a second oil guide 38 extending from the inclined surface 27 toward the boss portion 20 and guiding the cooling oil sprayed from the spray nozzle 30 between the upstream heat transfer plate group 37a is provided.

以上のように構成することで、第２の実施形態では、噴射ノズル３０から噴射した冷却用オイルが、ピストン５と第１のオイルガイド３５との間の通路３６を通過する際に伝熱板３７に接し、当該伝熱板３７を介して冷却用オイルとピストン５との熱交換が行われ、ピストン５の冷却効率を更に向上させることができる。
これらの伝熱板３７は、第１のオイルガイド３５に設けた場合にはピストン５自体の構造の複雑化を抑え、ピストン５に設けた場合には伝熱板３７とピストン５との間の熱伝導性をより向上させることができる。 With the configuration described above, in the second embodiment, when the cooling oil injected from the injection nozzle 30 passes through the passage 36 between the piston 5 and the first oil guide 35, the heat transfer plate. The heat exchange between the cooling oil and the piston 5 is performed via the heat transfer plate 37 in contact with the heat transfer plate 37, and the cooling efficiency of the piston 5 can be further improved.
When these heat transfer plates 37 are provided on the first oil guide 35, the structure of the piston 5 itself is prevented from becoming complicated. When the heat transfer plates 37 are provided on the piston 5, the heat transfer plates 37 are disposed between the heat transfer plate 37 and the piston 5. Thermal conductivity can be further improved.

また、上流側伝熱板群３７ａの間隔よりも下流側伝熱板群３７ｂの間隔が狭くなっているので、上流側伝熱板群３７ａよりも下流側伝熱板群３７ｂの方が、冷却用オイルが接する面積が多く熱交換率が高い。これは、冷却用オイルが上流側伝熱板群３７ａから下流側伝熱板群３７ｂに流れるので、下流側伝熱板群３７ｂを通過する冷却用オイルの温度が高いため、その分の冷却効率の低下を補うためである。したがって、上流側伝熱板群３７ａ及び下流側伝熱板群３７ｂのいずれにおいても十分に冷却することができる。   Further, since the interval between the downstream heat transfer plate groups 37b is narrower than the interval between the upstream heat transfer plate groups 37a, the downstream heat transfer plate group 37b is more cooled than the upstream heat transfer plate group 37a. There is a large area in contact with the oil, and the heat exchange rate is high. This is because the cooling oil flows from the upstream heat transfer plate group 37a to the downstream heat transfer plate group 37b, and therefore the temperature of the cooling oil passing through the downstream heat transfer plate group 37b is high, so the cooling efficiency for that amount This is to compensate for the decrease in the level. Therefore, both the upstream heat transfer plate group 37a and the downstream heat transfer plate group 37b can be sufficiently cooled.

以上で発明の実施形態の説明を終えるが、発明の形態は本実施形態に限定されるものではない。例えば、第２の実施形態において、上流側伝熱板群３７ａ及び下流側伝熱板群３７ｂのいずれか一方のみ伝熱板３７を設けてもよいし、伝熱板３７の個数や位置等を適宜設定してもよい。また、上流側伝熱板群３７ａ近傍でのピストン５の上壁部２３の温度が下流側伝熱板群３７ｂ近傍での上壁部２３の温度より大幅に高くなるエンジンでは、上記第２の実施形態とは逆に上流側伝熱板群３７ａでの間隔を下流側伝熱板群３７ｂでの間隔より狭くしてもよい。   This is the end of the description of the embodiment of the invention, but the invention is not limited to this embodiment. For example, in the second embodiment, only one of the upstream heat transfer plate group 37a and the downstream heat transfer plate group 37b may be provided, or the number and position of the heat transfer plates 37 may be determined. You may set suitably. In the engine in which the temperature of the upper wall portion 23 of the piston 5 in the vicinity of the upstream heat transfer plate group 37a is significantly higher than the temperature of the upper wall portion 23 in the vicinity of the downstream heat transfer plate group 37b, Contrary to the embodiment, the interval in the upstream heat transfer plate group 37a may be narrower than the interval in the downstream heat transfer plate group 37b.

また、本願発明は、吸気バルブや排気バルブが複数あるエンジンや、ガソリンエンジン以外のエンジンでも適用可能であり、冷却用オイルをピストンの裏面に噴射して冷却するエンジンに対し広く適用することができる。   Further, the present invention can be applied to an engine having a plurality of intake valves and exhaust valves, and an engine other than a gasoline engine, and can be widely applied to an engine that cools by injecting cooling oil onto the back surface of the piston. .

１ エンジン
５ ピストン
８ 吸気ポート
９ 排気ポート
２３ 上壁部
２４ 側壁部
２５ 上部コーナ部（連続面）
２６ ピストンリング
２７ 傾斜面
３０ 噴射ノズル(ノズル)
３１ 開口部
３５ 第１のオイルガイド（ガイド部材）
３６ 通路
３７ 伝熱板 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Engine 5 Piston 8 Intake port 9 Exhaust port 23 Upper wall part 24 Side wall part 25 Upper corner part (continuous surface)
26 Piston ring 27 Inclined surface 30 Injection nozzle (nozzle)
31 Opening 35 First oil guide (guide member)
36 passage 37 heat transfer plate

Claims (6)

ピストンの裏面に向けて冷却用オイルを噴射することにより前記ピストンの冷却を行うエンジンのピストン冷却構造であって、
前記ピストンは、表面が燃焼室に面する上壁部と、前記上壁部の周縁部から前記燃焼室とは反対側に延びる筒状の側壁部とを有し、
前記エンジンの排気ポート側の前記側壁部の内壁面に、吸気ポート側に向かって傾斜する傾斜面が備えられ、
前記傾斜面に向かって前記冷却用オイルが噴射されるとともに、
前記上壁部に対して間隔をおいて前記ピストンの裏面側に配置され、前記上壁部との間に前記冷却用オイルの通路を形成するガイド部材が設けられたことを特徴とするエンジンのピストン冷却構造。 An engine piston cooling structure for cooling the piston by injecting cooling oil toward the back surface of the piston,
The piston has an upper wall portion whose surface faces the combustion chamber, and a cylindrical side wall portion extending from the peripheral portion of the upper wall portion to the opposite side of the combustion chamber,
The inner wall surface of the side wall portion on the exhaust port side of the engine is provided with an inclined surface inclined toward the intake port side,
The cooling oil is sprayed toward the inclined surface,
The engine is characterized in that a guide member is provided on the back side of the piston at a distance from the upper wall portion and forms a passage for the cooling oil between the piston and the upper wall portion. Piston cooling structure. 前記ガイド部材に、前記通路内を延び、かつ前記ピストンの上壁部の裏面に接する伝熱板を備えたことを特徴とする請求項１に記載のエンジンのピストン冷却構造。   The engine piston cooling structure according to claim 1, wherein the guide member includes a heat transfer plate that extends through the passage and is in contact with a back surface of an upper wall portion of the piston. 前記ピストンの上壁部の裏面に、前記通路内を延びる伝熱板を備えたことを特徴とする請求項１または２に記載のエンジンのピストン冷却構造。   The piston cooling structure for an engine according to claim 1 or 2, further comprising a heat transfer plate extending in the passage on a back surface of an upper wall portion of the piston. 前記伝熱板は、前記通路内に互いに間隔をおいて複数設けられ、前記吸気ポート側と前記排気ポート側とで当該間隔が異なることを特徴とする請求項２または３に記載のエンジンのピストン冷却構造。   4. The engine piston according to claim 2, wherein a plurality of the heat transfer plates are provided at intervals in the passage, and the intervals are different between the intake port side and the exhaust port side. 5. Cooling structure. 前記伝熱板の間隔は、前記排気ポート側よりも前記吸気ポート側が小さく設定されていることを特徴とする請求項４に記載のエンジンのピストン冷却構造。   5. The engine piston cooling structure according to claim 4, wherein an interval between the heat transfer plates is set smaller on the intake port side than on the exhaust port side. 前記側壁部の内壁面と前記上壁部の裏面とが円弧状の連続面に形成されていることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載のエンジンのピストン冷却構造。   The engine piston cooling structure according to any one of claims 1 to 5, wherein an inner wall surface of the side wall portion and a back surface of the upper wall portion are formed in an arc-shaped continuous surface.
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