JP2018053829A - Piston for internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
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.
特許文献1には、従来における内燃機関のピストンに関する技術の一例が記載されている。かかる特許文献1に記載されているピストンは、ピストン頂面に凹状に設けられた燃焼室と、この燃焼室を囲むようにピストンリング溝群の背面に形成されたギャラリー(環状の空洞)と、を有している。
前記ギャラリーには、下方に設けられているオイルジェットから噴出されたオイル(エンジンオイル)が供給され、このオイルがギャラリー内を周りながらピストンリング溝延いてはピストンリングを冷却し、その後ギャラリーから排出されてオイルパンに戻るようになっている。 The gallery is supplied with oil (engine oil) ejected from an oil jet provided below, and this oil circulates in the gallery, cools the piston ring groove and cools the piston ring, and then is discharged from the gallery. To return to the oil pan.
なお、ピストンのピストンリング溝に所定隙間を持って嵌挿(収容)されているピストンリングは、シリンダ内周壁と摺接するため高温になると固着やスカッフ等の発生のおそれがあるため、ギャラリーは、ピストン延いてはピストンリングの熱をギャラリー内を流れるオイルにて奪うことで冷却を図って熱負荷を軽減し、エンジンの焼き付き等の発生を効果的に抑制することに貢献している。 In addition, since the piston ring that is inserted (accommodated) with a predetermined clearance in the piston ring groove of the piston is in sliding contact with the inner peripheral wall of the cylinder, there is a risk of occurrence of sticking or scuffing at a high temperature. The piston and then the piston ring's heat is taken away by the oil flowing through the gallery, cooling it to reduce the thermal load and contributing to effectively suppressing the occurrence of engine seizure.
このような熱負荷対策としてのギャラリーの貢献度は高いが、その一方で、燃焼ガスの熱はピストンの燃焼室側からピストン内部へと伝わるが、この熱がギャラリー内のオイルによって奪われてしまうことから、熱損失が大きくなり熱効率を十分に高めることができていないといった実情があった。 Gallery's contribution as a countermeasure against such heat load is high, but on the other hand, the heat of combustion gas is transferred from the combustion chamber side of the piston to the inside of the piston, but this heat is taken away by the oil in the gallery. For this reason, there has been a situation in which heat loss has increased and heat efficiency has not been sufficiently increased.
本発明は、かかる実情に鑑みなされたもので、ピストンリング溝延いてはピストンリングの冷却を効果的に行なうことができると同時に、ピストン燃焼室からの熱の逃げを抑制して熱効率の改善も図ることができる内燃機関のピストンを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and can effectively cool the piston ring groove and the piston ring, and at the same time, suppresses the escape of heat from the piston combustion chamber and improves the thermal efficiency. An object of the present invention is to provide a piston for an internal combustion engine.
このため、本発明は、
内燃機関のピストンであって、
ピストン頂面に凹設されるピストン燃焼室と、ピストンリングを収容するピストンリング溝と、の間に、冷却用オイルが供給される環状の第一のギャラリーが設けられると共に、
第一のギャラリーと、ピストン燃焼室と、の間に、第二のギャラリーが設けられたことを特徴とする。
For this reason, the present invention
A piston of an internal combustion engine,
An annular first gallery to which cooling oil is supplied is provided between the piston combustion chamber recessed in the piston top surface and the piston ring groove that houses the piston ring,
A second gallery is provided between the first gallery and the piston combustion chamber.
本発明において、水平方向から見たときに、第一のギャラリーの最下端より下方に第二のギャラリーの最下端が延在し、第一のギャラリーの最上端より上方に第二のギャラリーの最上端が延在することを特徴とすることができる。 In the present invention, when viewed from the horizontal direction, the bottom end of the second gallery extends below the bottom end of the first gallery, and the top of the second gallery extends above the top end of the first gallery. It can be characterized in that the upper end extends.
本発明において、ピストン燃焼室の入口リップ部と、第一のギャラリーと、を最短距離で結ぶ直線と交差する位置まで或いはそれより上方の位置まで、第二のギャラリーの最上端を延在させることを特徴とすることができる。 In the present invention, the uppermost end of the second gallery is extended to a position intersecting with or above a straight line connecting the inlet lip portion of the piston combustion chamber and the first gallery at the shortest distance. Can be characterized.
本発明において、ピストン燃焼室の底R部のR中心と、第一のギャラリーと、を最短距離で結ぶ直線と交差する位置まで或いはそれより下方の位置まで、第二のギャラリーの最下端を延在させることを特徴とすることができる。 In the present invention, the lowermost end of the second gallery is extended to a position intersecting with a straight line connecting the R center of the bottom R portion of the piston combustion chamber and the first gallery with the shortest distance or a position below it. It can be characterized by being present.
本発明において、ピストン燃焼室が上下2段の入口リップ部を有する場合に、下段入口リップ部と、第一のギャラリーと、を最短距離で結ぶ直線と交差する位置まで或いはそれより上方の位置まで、第二のギャラリーの最上端を延在させることを特徴とすることができる。 In the present invention, when the piston combustion chamber has two upper and lower inlet lip portions, up to a position intersecting with a straight line connecting the lower inlet lip portion and the first gallery at the shortest distance or to a position above it. The top end of the second gallery may be extended.
本発明によれば、ピストンリング溝延いてはピストンリングの冷却を効果的に行なうことができると同時に、ピストン燃焼室からの熱の逃げを抑制して熱効率の改善も図ることができる内燃機関のピストンを提供することができる。 According to the present invention, the piston ring groove and thus the piston ring can be cooled effectively, and at the same time, the escape of heat from the piston combustion chamber can be suppressed to improve the thermal efficiency. Can be provided.
以下、本発明に係る一実施の形態を、添付の図面を参照しつつ説明する。なお、以下で説明する実施の形態により、本発明が限定されるものではない。 DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, an embodiment of the invention will be described with reference to the accompanying drawings. The present invention is not limited to the embodiments described below.
本発明の一実施の形態に係るピストン1は、図1に示すように、シリンダヘッド4及びシリンダライナ5により画成されている気筒(シリンダ)に摺動自在(往復運動自在)にピストンリング6を介して嵌挿されている。
As shown in FIG. 1, a
なお、ここではピストンリング6は単一としているが、これに限定されるものではなく、図1において上下方向に複数のピストンリングを備えた場合にも適用可能である。
Although the
ピストンリング6は、ピストン1の外周に設けられているピストンリング溝1Rに所定間隙をもって収容(嵌挿)され、その外周がシリンダライナ5の内周壁と摺接している。
The
シリンダ3の中心付近にはシリンダヘッド4の下面から突出して燃料噴射ノズル2が配設され、所定のタイミングで燃料を噴射供給するように制御される。
In the vicinity of the center of the
ピストン1の頂面には、図1の凹部断面形状Aをシリンダ中心軸CL廻りに回転させた回転体形状に凹設された燃焼室(凹部)(ピストン燃焼室)10が設けられている。なお、ピストン1は図示しないピストンピンによりコネクティングロッド(図示せず)を介してクランクシャフト(図示せず)に連結されて往復直線運動−回転運動変換機構の構成要素として利用され、燃焼圧によりピストン1が下方に押し下げられる際にクランクシャフトを回転駆動するようになっている。
The top surface of the
また、ピストン1の燃焼室(ピストン燃焼室)10の周囲には、ピストンリング6の背面近くに設けられる第一のギャラリー(オイル冷却空洞)8が形成されている。当該第一のギャラリー8は、ピストン1を鋳造する際に、環状の消失中子等を用いることで形成することができる。なお、オイルジェット等から噴出するオイルを第一のギャラリー8内に投入するためのオイル入口穴、冷却後のオイルを排出するためのオイル排出穴などが、環状の第一のギャラリー8の周方向の所定位置に開口されている(これらの穴(開口)は、例えば鋳造時における消失中子押さえのために形成される開口を利用することができる。ただし、穿孔加工などにより開口することも可能である)。
A first gallery (oil cooling cavity) 8 provided near the back surface of the
なお、ピストン1が複数のピストンリングを備える場合には、熱負荷的に厳しい一番上のピストンリング(トップリング)の背面付近に第一のギャラリー(オイル冷却空洞)8を配設することが好ましい。
In the case where the
ここで、本実施の形態では、更に、断熱層として機能させるための第二のギャラリー7を、ピストン1の燃焼室10と、前記第一のギャラリー8と、の間に設けた。
第二のギャラリー7は、第一のギャラリー8と同様に、ピストン1の燃焼室10の周りを囲むように環状に設けられるが、ピストン1を鋳造する際に、環状の消失中子等を用いることで形成することができる。ただし、その内部にはオイルを供給せず、空気が存在する空間(断熱層)として機能させるようになっている。また、飛沫オイルなどが進入しないように中子押さえ穴はプラグなどにより閉鎖することなども可能である。
Here, in the present embodiment, the second gallery 7 for functioning as a heat insulating layer is further provided between the
Similar to the first gallery 8, the second gallery 7 is provided in an annular shape so as to surround the
なお、第二のギャラリー7は、燃焼ガスの熱が燃焼室10からピストン1の内部へ伝わり、第一のギャラリー7内のオイルに奪われることを抑制するためのもの(所謂ヒートダム)であり、高さ方向(上下方向)における寸法(サイズ)は、図1に示したように、第一のギャラリー8の高さ寸法より大きい寸法とすることができる。すなわち、水平方向から見たときに、第一のギャラリー8の最下端より下方に第二のギャラリー7の最下端が延在し、第一のギャラリー8の最上端より上方に第二のギャラリー7の最上端が延在するようにすることが好ましい。
The second gallery 7 is for suppressing the heat of the combustion gas from being transferred from the
ただし、ヒートダムとしての効果をある程度期待できれば良い場合などには、第一のギャラリー8の高さ寸法より第二のギャラリー7の高さ寸法を小さい寸法とすることもできる。 However, when the effect as a heat dam can be expected to some extent, the height dimension of the second gallery 7 can be made smaller than the height dimension of the first gallery 8.
ところで、燃焼室10は高温の燃焼ガスに晒されるが、流速の速い部分で熱伝達率が高いため、かかる流速の速い部分からの熱の第一のギャラリー8への伝達を抑制することが熱損失の低減(熱効率の改善)に効果的である。
By the way, although the
ここで、燃焼ガスの流速の速い部分としては、燃焼室10への入口リップ部(最小口径部頂点)10Aがある。
入口リップ部(頂点)10Aから伝達された熱は、第一のギャラリー8までの最短距離を進むため、これを効果的に断熱(阻害)するには、図2に示すように、入口リップ部10Aと、第一のギャラリー8と、を最短距離で結ぶ直線Xと交差する位置H1まで或いはそれより頂面に近い位置H2まで、第二のギャラリー7の最上端を上方に延在させることで、伝熱経路を遮ること(燃焼室10からの熱の逃げを抑制すること)が熱損失の低減(熱効率の改善)に効果的である。
Here, as a portion where the flow velocity of the combustion gas is fast, there is an inlet lip portion (minimum diameter portion apex) 10 </ b> A to the
Since the heat transferred from the inlet lip (vertex) 10A travels the shortest distance to the first gallery 8, in order to effectively insulate (inhibit) this, as shown in FIG. By extending the uppermost end of the second gallery 7 up to a position H1 that intersects the straight line X connecting 10A and the first gallery 8 at the shortest distance or to a position H2 that is closer to the top surface than that. Shielding the heat transfer path (suppressing heat escape from the combustion chamber 10) is effective in reducing heat loss (improving thermal efficiency).
また、他に流速の速い部分としては、燃焼室10の底R部10Bがある。なお、底R部10Bは、燃焼室10の下面と、燃焼室10の側面と、を所定R(半径)にて接続する部分である。
かかる場合には、図3に示すように、底R部10BのR(半径)中心と、第一のギャラリー8と、を最短距離で結ぶ直線Yと交差する位置H3まで或いはそれより下方位置H4まで、第二のギャラリー7の最下端を下方に延在させて伝熱経路を遮ること(燃焼室10からの熱の逃げを抑制すること)が、熱損失の低減(熱効率の改善)に効果的である。
In addition, another part having a high flow velocity is the bottom R portion 10B of the
In such a case, as shown in FIG. 3, up to or below a position H3 that intersects a straight line Y connecting the R (radius) center of the bottom R portion 10B and the first gallery 8 with the shortest distance. Until the bottom end of the second gallery 7 is extended downward, the heat transfer path is blocked (suppressing heat escape from the combustion chamber 10) is effective in reducing heat loss (improving thermal efficiency). Is.
更に、ピストン1の燃焼室10が上下2段の入口リップ部を有する場合には、下段入口リップ部(頂点)10Cの流速が高いため、下段入口リップ部(頂点)10Cから伝達された熱は、第一のギャラリー8までの最短距離を進むため、これを効果的に断熱(阻害)するには、図4に示すように、下段入口リップ部10Cと、第一のギャラリー8と、を最短距離で結ぶ直線と交差する位置まで或いはそれより頂面に近い位置まで、第二のギャラリー7の最上端を上方に延在させて伝熱経路を遮ること(燃焼室10からの熱の逃げを抑制すること)が、熱損失の低減(熱効率の改善)に効果的である。
Further, when the
以上のように、本実施の形態では、ピストン1のピストンリング溝1Rの背面(ピストン1の内側)に設けられる第一のギャラリー8によりピストンリング6等を効果的に冷却して熱負荷を軽減することができると同時に、この第一のギャラリー8と、燃焼室10と、の間に、第二のギャラリー7を設けたので、燃焼ガスから燃焼室10へと伝達される熱が第一のギャラリー8へと至る熱の伝達経路を遮ることができるため(燃焼室10から第一のギャラリー8への熱の逃げを抑制することができるため)、熱損失の低減(熱効率の改善)を図ることができる。
As described above, in the present embodiment, the
すなわち、本実施の形態によれば、比較的簡単かつ低コストな構成でありながら、ピストンリング溝延いてはピストンリングの冷却を効果的に行なうことができると同時に、ピストンの燃焼室からの熱の逃げを抑制して熱効率の改善も図ることができる内燃機関のピストンを提供することができる。 That is, according to the present embodiment, the piston ring groove and the piston ring can be effectively cooled while the structure is relatively simple and low-cost, and at the same time, the heat from the combustion chamber of the piston can be reduced. It is possible to provide a piston for an internal combustion engine capable of suppressing escape and improving thermal efficiency.
なお、本実施の形態では、第二のギャラリー7を空気層として説明したが、他の断熱物質や断熱材料などを第二のギャラリー7へ充填したり備えさせることなども可能である。 In the present embodiment, the second gallery 7 has been described as an air layer. However, the second gallery 7 may be filled with or provided with another heat insulating material or heat insulating material.
本発明は、上述した発明の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々変更を加え得ることは可能である。 The present invention is not limited to the embodiments of the invention described above, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention.
1 ピストン
1R ピストンリング溝
2 燃料噴射ノズル
3 シリンダ(気筒)
4 シリンダヘッド
5 シリンダライナ
6 ピストンリング
7 第二の(空気層)ギャラリー(断熱層)
8 第一のギャラリー(オイル冷却空洞)
10 燃焼室(凹部)(ピストン燃焼室)
10A 入口リップ部(頂点)
10B 底R部
10C 下段入口リップ部(頂点)
CL シリンダ中心軸
1
4
8 1st gallery (oil cooling cavity)
10 Combustion chamber (recess) (piston combustion chamber)
10A Inlet lip (vertex)
10B
CL Cylinder center axis
Claims (5)
ピストン頂面に凹設されるピストン燃焼室と、ピストンリングを収容するピストンリング溝と、の間に、冷却用オイルが供給される環状の第一のギャラリーが設けられると共に、
第一のギャラリーと、ピストン燃焼室と、の間に、第二のギャラリーが設けら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,
An annular first gallery to which cooling oil is supplied is provided between the piston combustion chamber recessed in the piston top surface and the piston ring groove that houses the piston ring,
A piston for an internal combustion engine, wherein a second gallery is provided between the first gallery and the piston combustion chamber.
When the piston combustion chamber has upper and lower two-stage inlet lip portions, the second inlet lip portion and the first gallery are crossed with a straight line connecting the shortest distances to a position intersecting with the second lip portion. The piston of the internal combustion engine according to claim 1, wherein the uppermost end of the gallery is extended.
Priority Applications (1)
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JP2016192075A JP2018053829A (en) | 2016-09-29 | 2016-09-29 | Piston for internal combustion engine |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102019130408A1 (en) * | 2019-11-12 | 2021-05-12 | Iav Gmbh Ingenieurgesellschaft Auto Und Verkehr | Piston with a channel arrangement for reciprocating internal combustion engines |
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2016
- 2016-09-29 JP JP2016192075A patent/JP2018053829A/en active Pending
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DE102019130408A1 (en) * | 2019-11-12 | 2021-05-12 | Iav Gmbh Ingenieurgesellschaft Auto Und Verkehr | Piston with a channel arrangement for reciprocating internal combustion engines |
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