JP3758357B2

JP3758357B2 - 筒内噴射式内燃機関のピストン

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Publication number: JP3758357B2
Application number: JP08063698A
Authority: JP
Inventors: 博也藤本
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1998-03-27
Filing date: 1998-03-27
Publication date: 2006-03-22
Anticipated expiration: 2018-03-27
Also published as: JPH11280545A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ガソリン機関に代表される筒内噴射式内燃機関のピストンの改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
全開出力時等にシリンダ内に略均質な空燃比の混合気を形成していわゆる均質燃焼を行うとともに、低負荷域では、シリンダ内の一部つまり点火プラグ近傍のみに比較的濃い混合気を形成して平均的な空燃比を非常に大きく得るようした成層燃焼を行う筒内噴射式内燃機関が従来から種々提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような筒内噴射式内燃機関においては、シリンダ内に直接燃料が噴射されることから、蒸発，気化されずに残留する未燃燃料が生じ易く、この結果、燃焼効率が悪化するとともに、未燃ＨＣが増加して排気性能に悪影響を及ぼす虞がある。
【０００４】
更に、このような未燃燃料がシリンダ壁面に付着して、シリンダ壁面とピストン外周面との摺接部分を潤滑する潤滑油が希釈され、つまりオイル希釈が進行して、ピストンの早期磨耗やスカッフ等の問題を生じる虞がある。
【０００５】
特に、上記のような筒内噴射式ガソリン機関では、ピストン冠面に、成層燃焼時に混合気を封じ込めるボウル等の凹凸が形成されていることから、シリンダ内のガス流動によどみ点が生じ易く、上記の未燃燃料が滞留し易い。
【０００６】
そこで、例えば特開平９−１４４５４３号公報に記載された筒内噴射式内燃機関においては、燃料噴射弁の取付角度や噴霧角度を適宜な値に設定して、シリンダ壁面に付着する未燃燃料の低減化を図っているが、この場合でも、その未燃燃料を十分に抑制することはできず、より一層の改善が求められている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
そこで、請求項１の発明は、シリンダ内に直接燃料が噴射される筒内噴射式内燃機関に設けられ、そのピストン本体がアルミ合金により鋳造される筒内噴射式内燃機関のピストンにおいて、少なくとも上記ピストンのトップランド部の一部に、上記アルミ合金よりも熱拡散率が小さい金属材を設けたことを特徴としている。
【０００８】
上記の構成により、熱拡散率が小さい金属材が設けられている部分では、ピストン表面温度が上昇し易いことから、未燃燃料の蒸発，気化が促進される。従って、未燃燃料を効率的に低減することができる。
【０００９】
また、上記の金属材は必要な箇所に部分的に設けらるから、アルミ合金より比重の大きい鉄系の材料を金属材として用いた場合であっても、ピストン自体の重量の増加を必要最小限に抑制することができる。
【００１０】
請求項１の発明をより具体化した請求項２の発明は、上記シリンダ内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁が、シリンダ略中央を指向した姿勢で吸気弁側に配置され、この燃料噴射弁の噴霧方向に対応する上記トップランド部の排気弁側の一部に、上記金属材が設けられていることを特徴としている。
【００１１】
つまり、金属材は、燃料噴霧が直接的に干渉するシリンダ壁面に対向して設けられる。この結果、シリンダ壁面に付着する燃料を一層効率的に低減することができる。
【００１２】
更に請求項１の発明では、上記ピストンの冠面に略皿形のボウルが吸気弁側に偏心した位置に凹設され、上記金属材が、このボウルに近接する上記トップランド部の吸気弁側の一部に設けられるとともに、上記アルミ合金よりも硬質であることを特徴としている。
【００１３】
この構成においては、ピストン冠面に凹設されたボウルに近接する部分では、相対的に剛性が弱くなっており、このような部分に、アルミ合金よりも硬質な金属材が設けられている。つまり、この金属材は、未燃燃料の蒸発，気化を促進する機能に加え、ピストン自体の剛性を効率的に高める機能を兼ね備えている。
【００１４】
上記吸気弁側の金属材は、好ましく請求項３の発明のように、上記ボウルの側壁面又は底面にわたって延在している。
【００１５】
ピストン冠面に凹設されたボウルの側壁面や底面には燃料が付着，滞留し易く、このような箇所に金属材が設けられている。従って、ボウル内に付着，滞留する未燃燃料をも効果的に低減することができる。
【００１６】
更に好ましくは、請求項４の発明のように、上記ピストンの下端部にスカート部が設けられ、このスカート部の外周面と上記シリンダの壁面との摺接部分に対応する上記トップランド部の一部に、上記金属材が設けられている。
【００１７】
スカート部の外周面とシリンダ壁面との摺接部分は、通常、摺動抵抗が大きく磨耗が進行し易いスラスト，反スラスト方向に設定されており、このような摺動部分に対応して上記金属材が設けられている。従って、このような摺接部分におけるオイル希釈の進行が効果的に抑制される。
【００１８】
上記金属材は、好ましくは請求項５の発明のように、予め成形され、上記ピストン本体の鋳造時に一体に鋳込まれる。
【００１９】
この場合、後から金属材をピストン本体に接合する必要がないから、製造工程が簡素化される。
【００２０】
更に、請求項５の発明に係る請求項６の発明では、上記金属材は、上記ピストン本体と接合する接合面に、予め凹凸部が形成されている。
【００２１】
この場合、簡単な形状の変更で、金属材とピストン本体との接合強度を一層向上することができる。
【００２２】
更に好ましくは請求項７の発明のように、吸気弁側に設けられる第１の金属材と、排気弁側に設けられる第２の金属材とを、ブリッジ部を介して予め一体に成形する。
【００２３】
このように吸気弁側の金属材と排気弁側の金属材とが予め一体化されていると、部品点数が低減されるとともに、鋳造時における金属材の位置決めが容易となる等の効果を得ることができる。
【００２４】
また、上記金属材は、例えば請求項８の発明のように、上記ピストン本体の表面にコーティングされるものであっても良い。
【００２５】
この場合、金属材が更に薄肉化され、ピストン自体の重量増加を更に抑制できるとともに、必要箇所に応じて金属材を後から適宜設けることができ、その適用が容易となる。
【００２６】
【発明の効果】
このように、本発明によれば、シリンダ内に残留する未燃燃料を効率的に低減することができる。この結果、燃焼効率や排気特性が改善されるとともに、オイル希釈が抑制され、ピストンの早期磨耗，スカッフ等を抑制することができる。
【００２７】
また、金属材を必要に応じて部分的に設けることによって、アルミ合金より比重の大きい鉄系の金属材を用いた場合であっても、ピストン自体の重量の増加を必要最小限に抑制することができる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の好ましい実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００２９】
始めに、この発明に係るピストン４が用いられる筒内噴射式内燃機関の構成を図１および図２に基づいて説明する。図示するように、シリンダブロック１には、複数のシリンダ３が直列に配置されており、その上面を覆うように、シリンダヘッド２が固定されている。上記シリンダ３内には、ピストン４が摺動可能に嵌合している。また、上記シリンダヘッド２に凹設された燃焼室１１は、いわゆるペントルーフ型に構成されており、その一方の傾斜面１１ａに一対の吸気弁５が、他方の傾斜面１１ｂに一対の排気弁６がそれぞれ配置されている。そして、これらの一対の吸気弁５および一対の排気弁６によって囲まれたシリンダ３の略中心位置に、点火プラグ７が配置されている。
【００３０】
上記シリンダヘッド２には、一対の吸気弁５にそれぞれ対応する一対の吸気ポート８が、互いに独立して形成されている。つまり、この一対の吸気ポート８は、シリンダヘッド２内で合流せず、それぞれシリンダヘッド２側面において独立して開口している。また上記排気弁６に対応して排気ポート９が形成されている。
【００３１】
略円筒状をなす電磁式燃料噴射弁１０は、吸気弁５側のシリンダ３側壁寄りのシリンダヘッド２下面部に配置されており、その中心軸が斜め下方へ向かった姿勢で取り付けられている。特に、図２に示すように、上記燃料噴射弁１０は、２つの吸気弁５の間に配置され、点火プラグ７が位置するシリンダ３中心ヘ噴霧軸線が指向している。
【００３２】
上記シリンダ３内に配置されたピストン４の頂部には、後述するように、吸気弁５側に偏心した位置に、円形のボウル１２が形成されており、ピストン４が上死点近傍にあるときに、上記燃料噴射弁１０の噴霧軸線がこのボウル１２を指向するようになっている。
【００３３】
上記の一対の吸気ポート８は、それぞれ吸気マニホルド１３側に独立して形成された一対の吸気通路１４ａ，１４ｂに接続されている。そして、一方の吸気通路１４ｂ内には、この吸気通路１４ｂを開閉するバタフライバルブ型の空気制御弁１５が介装されている。この空気制御弁１５は、シャフト１６を介して図示せぬ駆動機構により機関運転条件に応じて開閉制御される。なお、上記空気制御弁１５が閉じた状態では、他方の吸気通路１４ａに連なる吸気ポート８のみを通して新気が流入するのであるが、この吸気ポート８は、ヘリカルポートではなく、緩く湾曲した略直線状のポート形状をなしている。
【００３４】
上記の内燃機関の基本的な作用について簡単に説明すると、先ず、機関の全負荷時あるいは希薄燃焼域の中でも比較的空燃比が小さな領域では、シリンダ３内に均質な混合気を形成して点火する均質燃焼が行われる。この均質燃焼時には、上記空気制御弁１５は、開状態に制御され、一対の吸気ポート８の双方からシリンダ３内へ新気が導入される。これにより、シリンダ３内には、強いタンブル流（縦渦）が生成される。また、燃料は、吸気行程中にシリンダ３内に噴射供給される。この燃料は、タンブル流によってシリンダ３内で積極的に拡散され、ボウル１２内に滞留することなく均質化が促進される。
【００３５】
一方、低負荷域で、かつ空燃比を非常に大きくする希薄燃焼域では、混合気の成層化により確実な着火を可能とする成層希薄燃焼を行う。この成層希薄燃焼時には、上記空気制御弁１５が閉じられ、一方の吸気ポート８のみからシリンダ３内に新気が流入する。これにより、シリンダ３内では、タンブル成分が相対的に弱められ、かつ水平方向に沿ったスワール流が強く生成される。そして、この成層希薄燃焼の際には、燃料は、圧縮行程の後半において燃料噴射弁１０からボウル１２へ向けて噴射される。この噴射された燃料は、ピストン４頂部のボウル１２内に封じ込められたスワール流に乗って点火プラグ７側へ移動し、点火プラグ７周辺に着火可能な混合気を形成するので、適宜なタイミングで点火することにより、着火燃焼が可能となる。
【００３６】
次に、図３〜図５に基づいて、第１実施例に係るピストン４の構成を詳細に説明する。
【００３７】
このピストン４においては、上死点において、ボウル１２がシリンダ３内の空間の大部分を占めるように、その冠面に凸部２１が設けられている。この凸部２１には、シリンダヘッド２側のペントルーフ型燃焼室１１を構成する２つの傾斜面１１ａ，１１ｂに対し略平行な平面からなる吸気弁側傾斜面２２および排気弁側傾斜面２３が形成されている。この結果、ピストン４が上死点にあるときに、凸部２１とシリンダヘッド２側燃焼室１１との間に生じるクリアランスが非常に小さなものとなり、シリンダ３内に残る容積の大部分をボウル１２が占有する。
【００３８】
このボウル１２は、その底面１２ａがピストン４中心線と直交する面に沿っているとともに、その周壁面１２ｂが上方へ立ち上がった皿形をなし、上記吸気弁側傾斜面２２を中心とした範囲に凹設されている。また、ボウル１２は、ピストン４の平面上で見て真円形をなし、かつピストン４の半径よりも僅かに大きい直径を有していて、その一部が排気弁側傾斜面２３に差しかかっている。なお、ピストン４が上死点にあるときに、点火プラグ７がボウル１２内に入り、かつその外周部に位置するように配置されている。
【００３９】
また、ピストン４の外周には、３本のリング溝３０ａ，３０ｂ，３０ｃがシリンダ軸方向に適宜間隔を置いて形成されており、各リング溝３０ａ，３０ｂ，３０ｃには、図１に示すように、シリンダ３壁面との間をシールするピストンリング３２ａ，３２ｂ，３２ｃがそれぞれ嵌合されている。また、ピストン４の外周部には、トップリング溝３０ａよりも上方にトップランド部３４が形成されるとともに、トップリング溝３０ａとセカンドリング溝３０ｂとの間にセカンドランド部３５が形成され、かつ、セカンドリング溝３０ｂとサードリング溝３０ｃとの間にサードランド部３６が形成されている。
【００４０】
更に、ピストン４の下部には、図５に示すようにスカート部３８が形成されている。このスカート部３８は、ピストンピン軸方向の両側が部分的に切り欠かれた形状をなし、従って、スラスト，反スラスト方向（図３のＡ−Ａ線に沿う方向）の切り欠かれていない摺動範囲Ｄでのみ、その外周部がシリンダ３壁面と摺接するようになっている。
【００４１】
そして、上記トップランド部３４の排気弁側と吸気弁側とに、排気弁側金属材４０並びに吸気弁側金属材４２がそれぞれ設けられている。ここで、ピストン本体４ａが軽量なアルミ合金で鋳造される一方、金属材４０，４２は、少なくともアルミ合金より熱拡散率が小さく、かつアルミ合金よりも硬質な例えば鉄系の金属材料によって成形されている。そして、予め成形された金属材４０，４２をピストン鋳造用金型内にセットした上で、ピストン本体４ａを鋳造することで、金属材４０，４２が一体に鋳込まれるようになっている。
【００４２】
各金属材４０，４２は、ピストン４の冠面に略三日月形に露出しているとともに、ピストン４の外周面に略帯状に露出しており、かつ、そのシリンダ軸方向高さが、少なくともトップランド部３４を含み、セカンドランド部３５に差し掛かるように設定されている。また、各金属材４０，４２は、上述したスカート部３８の摺接範囲Ｄに対応して、この摺接範囲Ｄと同じ周方向範囲に設けられている。しかも、各金属材４０，４２は、図３のＡ−Ａ線上に位置する中央部の径方向幅ｔ１が、両端部の径方向幅ｔ２よりも大きくなるように、すなわち中央部に向かって徐々に径方向に厚肉となるように形成されている。
【００４３】
加えて、排気弁側金属材４０は、燃料噴射弁１０の燃料噴霧が指向する方向に設けられ、つまり燃料噴射弁１０からの燃料噴霧が直接的に干渉する排気弁側のシリンダ３壁面に摺接，対向している。一方、吸気弁側金属材４２は、ボウル１２に最も近接する部分を中心にピストン４の外周部分に延在している。
【００４４】
以上のような構成により、熱拡散率の小さい金属材４０，４２が設けられている部分では、アルミ合金で形成されたピストン本体４ａに比して、その表面温度が上昇し易いから、シリンダ３壁面やピストン４冠面に付着する未燃燃料の蒸発，気化が促進される。この結果、未燃燃料が低減され、燃焼効率や排気性能が向上するとともに、シリンダ３壁面に付着した燃料に起因する潤滑油の希釈が抑制され、このオイル希釈に起因するピストン４の磨耗やスカッフの発生が抑制される。
【００４５】
ここで、金属材４０，４２は、未燃燃料が付着し易い部分や、ピストン４が磨耗し易い部分に対応して、必要な箇所にのみ部分的に設けられている。従って、例えば鉄系の比重の大きい金属材を用いた場合であっても、ピストン４自体の重量増加を最小限に抑制することができる。
【００４６】
具体的には、金属材４０，４２は、スカート部３８とシリンダ３壁面との摺接範囲Ｄのように、磨耗が生じ易く潤滑の必要性が大きい範囲に設けられている。このため、この範囲Ｄのオイル希釈を抑制して、ピストン４の早期磨耗やスカッフの発生を効果的に抑制することができる。
【００４７】
また、金属材４０，４２は、摺接範囲Ｄの中でも特に摺動抵抗の大きい中央部に近づく程厚肉となっており、より一層効率的にピストン４の早期磨耗やスカッフの発生を抑制することができる。
【００４８】
特に、排気弁側金属材４０は、燃料噴射弁１０の噴霧方向に位置し、最も燃料が付着し易いシリンダ３壁面に対向しているから、シリンダ３壁面に付着する燃料を効率的に低減することができる。
【００４９】
更に、金属材４０，４２は、トップランド部３４の中でもスラスト加重を受け易いスラスト，反スラスト方向の所定範囲に設けられており、ピストン自体の剛性を効率的に高めている。特に、ピストン４冠面に凹設されたボウル１２に近接する吸気弁側のピストン４外周部分では、相対的に剛性が弱くなっており、このような部分に吸気弁側金属材４２が配設されているから、ピストン自体の剛性が一層効率的に高められている。
【００５０】
次に、図６〜図７は、この発明に係るピストンの第２実施例を示している。
【００５１】
なお、以下に述べる各実施例のピストンは、第１実施例のピストン４と同様、図１，２に示す内燃機関に適用できる。また、上述した構成と同じ部分には同一参照符号を付して重複する説明を適宜省略する。
【００５２】
この第２実施例においては、吸気弁側金属材４４は、第１実施例の吸気弁側金属材４２に比して径方向に厚肉に形成されており、その一部がボウル１２の周壁面１２ｂに差し掛かっている。具体的には、吸気弁側金属材４４は、最も径方向幅が大きくなる中央部では、図７に示すように、トップリング溝３０ａの底面と、ボウル１２の底面１２ａ並びにボウル１２の上縁とを結ぶ略三角断面の領域Ｒを含む形で延在している。
【００５３】
なお、排気弁側金属材４０は、上記第１実施例と同様の位置に鋳込まれており、両金属材４０，４４は、略同じ軸方向高さ並びに周方向長さに設定されている。
【００５４】
このような第２実施例によれば、上記第１実施例と同様の効果が得られることに加え、図７に示すように、トップランド部３４の中でボウル１２に近接する部分、つまりピストン径方向厚さが小さくなる部分で、吸気弁側金属材４４が径方向に大きく延在する形となっており、ピストン自体の剛性が更に効果的に高められている。
【００５５】
図８，９は、本発明に係る第３実施例のピストンを示している。この実施例では、第２実施例の金属材４０，４４が外部に露出する表面領域に、それぞれ排気弁側金属材４６と吸気弁側金属材４８とがコーティング処理によって設けられている。
【００５６】
このように、金属材４６，４８をコーティング処理によって設けた場合には、第１，２実施例のように金属材を鋳込んだ場合に比して、既存ピストンへの適用が容易であるとともに、金属材が更に薄肉となってピストンの重量増加を抑制することができる。
【００５７】
図１０，図１１は、本発明の第４実施例に係るピストンを示している。この実施例においては、その吸気弁側金属材５０が、ボウル１２の周壁面１２ｂと底面１２ａとにわたる隅Ｒ部を覆うように延在している。つまり吸気弁側金属材５０は、上記吸気弁側金属材４４と同じ様にピストン４の外周部に沿って延在する外周部５２の内側に、薄肉環状の環状部５４が一体に形成された形状をなしている。
【００５８】
この実施例によれば、上記第２実施例と略同様の効果が得られることに加え、ボウル１２内で特にガス流動がよどみ易く燃料が滞留し易い隅Ｒ部に付着する燃料を効果的に低減することができ、更なる燃焼効率の向上を図ることができる。
【００５９】
なお、ここでは図示していないが、これら金属材４０，５０が露出する表面に、上記第３実施例のようにコーティング処理を施す構成としても良い。
【００６０】
図１２，１３は、本発明の第５実施例に係るピストンを示している。この実施例の吸気弁側金属材５６は、上記外周部５２の内側に、ボウル１２における底面１２ａの全面を覆う薄板状の円盤部５８が一体に成形されている。なお、円盤部５８が延在するボウル底面１２ａは、十分な広さに設定されており、具体的には、その半径ｒ２がボウル１２外周の半径ｒ１の半分（ｒ１／２）よりも大きく設定されている。
【００６１】
この実施例によれば、ボウル１２内の温度が全体的に上昇し、ボウル１２に滞留する未燃燃料の蒸発，気化が促進され、更なる燃焼効率の向上を図ることができる。
【００６２】
図１４，１５は本発明の第６実施例に係るピストンを示している。この実施例では、第５実施例の金属材４０，５６が表面に露出する領域に、アルミ合金よりも熱拡散率の小さい金属材４６，６０がコーティング処理により設けられている。このような実施例では、上記第５実施例と同様の効果が得られることに加え、ピストン自体の重量増加を更に抑制できる等の効果が得られる。
【００６３】
図１６は、本発明の第７実施例に係るピストンを示し、図１７は、この実施例の排気弁側金属材６２を単独で示している。この実施例の金属材６２，６４は、第５実施例の金属材４０，５６と比較して、ピストン本体４ａと接合する表面に、複数の凹部６６（凸部でもよい）が予め形成されている点で異なっている。なお、ここでは図示していないが、吸気弁側金属材６４にも排気弁側金属材６２と同様に凹部６６が形成されている。
【００６４】
この様に、凹部６６を形成するといった簡単な形状の変更で、ピストン本体４ａを鋳造する際に、ピストン本体４ａと金属材６２，６４との結合強度を効果的に強化することができる。
【００６５】
図１８，１９は、本発明の第８実施例に係るピストンを示している。この実施例では、第７実施例と同様の排気弁側金属材６２と吸気弁側金属材６４とが、２本のブリッジ６８を介して予め一体的に成形されている。上記のブリッジ６８は、排気弁側金属材６２の両端と、吸気弁側金属材６４における円盤部５８の外周部とを連結しており、図１９に示すように、ピストン４頂部の形状に応じて適宜に湾曲する形でピストン本体４ａ内に鋳込まれている。
【００６６】
このような実施例によれば、金属材６２，６４が一体化されているため、部品点数が低減されることに加え、金型内にセットする際の位置決めを簡単かつ精度良く行うことができ、その作業性が向上するといった実用的な効果を得ることができる。
【００６７】
図２０〜２２は、本発明の第９実施例に係るピストンを示している。この実施例では、上記吸気弁側金属材６４の円盤部５８と、排気弁側金属材６２とを、ピストン冠面に延在する金属材（ブリッジ部）７０で一体に連結した構造となっている。この金属材７０は、図２０に示すように平面視で略扇状をなし、図２２に示すように、燃料噴射弁１０から噴射される燃料噴霧Ｆ１と昇降するピストン４冠面との干渉軌跡Ｆ２を覆う様に設定されている。従って、ピストン４冠面の中で燃料噴霧と干渉し易い領域が金属材によって覆われる形となり、ピストン冠面に付着する燃料をより確実に蒸発，気化することができる。
【００６８】
図２３，２４は、本発明の第１０実施例に係るピストンを示している。この実施例では、上記第９実施例の金属材６２，６４，７０が露出する表面領域に、コーティング処理による金属材７２が設けられている。この場合、第９実施例の効果に加え、ピストン自体の重量増加を更に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係る筒内噴射式内燃機関の構成を示す縦断面図。
【図２】シリンダヘッドを下面側から見た状態を示す底面図。
【図３】この発明に係るピストンの第１実施例を示す平面図。
【図４】図３のＡ−Ａ線に沿う断面図。
【図５】図３のピストンを排気弁側から見た側面図。
【図６】この発明に係るピストンの第２実施例を示す平面図。
【図７】図６のＡ２−Ａ２線に沿う断面図。
【図８】この発明に係るピストンの第３実施例を示す平面図。
【図９】図８のＡ３−Ａ３線に沿う断面図。
【図１０】この発明に係るピストンの第４実施例を示す平面図。
【図１１】図１０のＡ４−Ａ４線に沿う断面図。
【図１２】この発明に係るピストンの第５実施例を示す平面図。
【図１３】図１２のＡ５−Ａ５線に沿う断面図。
【図１４】この発明に係るピストンの第６実施例を示す平面図。
【図１５】図１４のＡ６−Ａ６線に沿う断面図。
【図１６】この発明に係るピストンの第７実施例を示す平面図。
【図１７】図１６の排気弁側金属材を示す斜視図。
【図１８】この発明に係るピストンの第８実施例を示す平面図。
【図１９】図１８のＡ８−Ａ８線に沿う断面図。
【図２０】この発明に係るピストンの第９実施例を示す平面図。
【図２１】図２０のＡ９−Ａ９線に沿う断面図。
【図２２】第９実施例の作用説明図。
【図２３】この発明に係るピストンの第１０実施例を示す平面図。
【図２４】図２３のＡ１０−Ａ１０線に沿う断面図。
【符号の説明】
３…シリンダ
４…ピストン
４ａ…ピストン本体
１２…ボウル
３４…トップランド部
３０ａ，３０ｂ，３０ｃ…リング溝
３８…スカート部
４０…排気弁側金属材
４２…吸気弁側金属材

Claims

シリンダ内に直接燃料が噴射される筒内噴射式内燃機関に設けられ、そのピストン本体がアルミ合金により鋳造される筒内噴射式内燃機関のピストンにおいて、
少なくとも上記ピストンのトップランド部の一部に、上記アルミ合金よりも熱拡散率が小さい金属材を設けるとともに、上記ピストンの冠面に略皿形のボウルが吸気弁側に偏心した位置に凹設され、
上記金属材は、少なくとも上記ボウルに近接する上記トップランド部の吸気弁側の一部に設けられるとともに、上記アルミ合金よりも硬質であることを特徴とする筒内噴射式内燃機関のピストン。
上記シリンダ内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁が、シリンダ略中央を指向した姿勢で吸気弁側に配置され、この燃料噴射弁の噴霧方向に対応する上記トップランド部の排気弁側の一部に、上記金属材が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の筒内噴射式内燃機関のピストン。
上記吸気弁側の金属材は、上記ボウルの側壁面又は底面にわたって延在していることを特徴とする請求項１又は２に記載の筒内噴射式内燃機関のピストン。
上記ピストンの下端部にスカート部が設けられ、このスカート部の外周面と上記シリンダの壁面との摺接部分に対応する上記トップランド部の一部に、上記金属材が設けられていることを特徴とする請求項に１〜３のいずれかに記載の筒内噴射式内燃機関のピストン。
上記金属材は、予め成形され、上記ピストン本体の鋳造時に一体に鋳込まれることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の筒内噴射式内燃機関のピストン。
上記金属材は、上記ピストン本体と接合する接合面に、予め凹凸部が形成されていることを特徴とする請求項５に記載の筒内噴射式内燃機関のピストン。
吸気弁側に設けられる第１の金属材と、排気弁側に設けられる第２の金属材とを、ブリッジ部を介して予め一体に成形したことを特徴とする請求項５又は６に記載の筒内噴射式内燃機関のピストン。
上記金属材は、上記ピストン本体の表面にコーティングされることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の筒内噴射式内燃機関のピストン。