JP3838004B2 - Piston cooling structure for internal combustion engine - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、筒内直接噴射式の内燃機関、例えばディーゼル機関に適用される内燃機関用ピストンの冷却構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、筒内直接噴射式の内燃機関として、図８に示すように、ピストン８０の上面中央に設けたキャビティ８１内へ、同キャビティ８１の中央上部に配置したインジェクタ( 図示省略) 先端の複数の噴口から燃料を噴射するディーゼル機関が知られている。このようなディーゼル機関にあっては、一般に、キャビティ８１のリップ部８２のうち、エンジンフロント方向（Ｆｒ方向）にある前側部位８３近傍或いはエンジンリア方向（Ｒｒ方向）にある後側部位８４近傍には、爆発荷重を受けた際に最も大きな引張応力が発生する。通常、そのような機械的応力が大きくなる部位の温度をできるだけ低くするのが望ましい。
【０００３】
そこで、図８に示すディーゼル機関のように、インジェクタの噴口数が偶数（同図では６）の場合には、リップ部８２の前側部位８３或いは後側部位８４のいずれにも火炎が当たらないように、インジェクタの各噴口の向きを設定することができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のディーゼル機関では、インジェクタの噴口数を５以上の奇数にした場合には、リップ部８２の前側部位８３或いは後側部位８４のいずれか一方に火炎が当たるような設定になってしまう。特に、最近では、キャビティ８１内に噴射される燃料を微粒化して排気エミッションを低減するために、インジェクタの噴口数が多くなる傾向にある。このようなディーゼル機関にあっては、インジェクタの噴口数を奇数にした場合、前側部位８３或いは後側部位８４のいずれか一方に必ず火炎が当たるような設定になってしまう。この場合、機械的応力が最も大きくなる部位である前側部位８３或いは後側部位８４のいずれか一方が、火炎により高温になるために、その部位で機械的応力による亀裂等が発生し易くなり、ピストン８０が破損する虞がある。
【０００５】
このような問題を解決するために、図９に示すように、ピストン８０のリップ部８２に円筒状の補強材８５を組み付ける構成が考えられる。しかし、この場合には、補強材８５の分だけ部品点数が増えるとともに、補強材８５をリップ部８２に組み付ける作業が新たに増えてしまうので、製造コストが増大してしまう。
【０００６】
本発明はこのような実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、製造コストを増大させることなく、機械的応力による破損を防止した内燃機関用ピストンの冷却構造を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
上記目的を達成するため、請求項１に係る発明では、ピストンの上面中央に設けたキャビティ内へ、同キャビティの中央上部に配置したインジェクタ先端の複数の噴口から燃料を噴射する筒内直接噴射式の内燃機関に適用され、前記キャビティ周縁のリップ部の、前記複数の噴口にそれぞれ対応する複数の個所に火炎が当たる内燃機関用ピストンの冷却構造であって、前記キャビティ周縁のリップ部の、エンジンフロント方向にある前側部位或いはエンジンリア方向にある後側部位のいずれか一方に火炎が当たるように前記インジェクタの噴口の向きが設定されるとき、前記ピストンの上部内で前記キャビティの外側を環状に延びる冷却用オイル通路のオイル入口が、前記リップ部の前側部位或いは後側部位のうち、火炎が当たる方の近傍に設けられていることを特徴としている。
【０００８】
この発明によれば、リップ部の前側部位或いは後側部位のうち、火炎が当たる方の近傍領域の温度上昇を、冷却用オイル通路のオイル入口から入る温度の低いオイルで防ぐことができる。これにより、最も大きな機械的応力の発生する部位が火炎により高温になるのを防止することができる。しかも、その防止のために、別部材を新たに用意する必要がない。したがって、製造コストを増大させることなく、機械的応力による破損を防止することができる。
【０００９】
請求項２に係る発明では、請求項１に記載の内燃機関用ピストンの冷却構造において、前記インジェクタの噴口数が奇数であることを特徴としている。
この発明によれば、インジェクタの噴口数を奇数とし、その噴口数を多くする場合に特に有効となる。即ち、噴口数を奇数としてその噴口数を多くすると、リップ部の前側部位或いは後側部位のいずれか一方に必ず火炎が当たるような設定になってしまう。しかし、このような場合にも、前側部位或いは後側部位のうち、火炎が当たる方の近傍領域の温度上昇を、冷却用オイル通路のオイル入口から入る温度の低いオイルで防ぐことができる。したがって、機械的応力による破損を防止しつつ、インジェクタの噴口数を増やして排気エミッションの低減を図ることができる。
【００１０】
請求項３に係る発明では、請求項１又は２に記載の内燃機関用ピストンの冷却構造において、前記冷却用オイル通路のオイル出口は、前記ピストンの上部内で前記キャビティの外側の領域のうち、吸気及び排気バルブの配置や前記キャビティ内に発生させるスワールの向きにより高温になる領域内に設けられていることを特徴としている。
【００１１】
この発明によれば、ピストンの上部内でキャビティの外側の領域のうち、吸気及び排気バルブの配置やスワールの向きにより高温になる領域は、冷却用オイル通路のオイル出口に近づくにつれて温度が高くなるオイルで冷却される。このため、キャビティの外側の領域のうち、吸気及び排気バルブの配置やスワールの向きにより高温になる領域では、冷却用オイル通路近傍と火炎が当たって高温になるリップ部との間での温度勾配が緩やかになり、大きな熱応力の発生を防止することができる。
【００１２】
したがって、最も大きな機械的応力の発生する部位でかつ火炎が当たるリップ部の前側部位或いは後側部位の一方を含む狭い範囲の温度上昇に対しては、温度の低いオイルでその狭い範囲の温度を下げて機械的応力による破損を防止するとともに、吸気及び排気バルブの配置やスワールの向きにより高温になる広範囲の温度上昇に対しては、大きな熱応力を発生させずにその広範囲の領域の温度を下げることができる。
【００１３】
請求項４係る発明では、請求項１〜３のいずれか一項に記載の内燃機関用ピストンの冷却構造において、前記スワールの向きが前記ピストンの上面内で反時計方向であり、エンジンのスラスト側に排気バルブが配置され、かつ前記リップ部の後側部位に火炎が当たる場合、前記冷却用オイル通路のオイル入口は、前記ピストンの上部内で前記キャビティの外側の領域のうち、エンジンの反スラスト側でかつリア側の領域内に設けられ、そして、前記冷却用オイル通路のオイル出口は、前記外側の領域のうち、前記スラスト側でかつフロント側或いはリア側の領域内に設けられていることを特徴としている。
【００１４】
この発明によれば、火炎が当たるリップ部の後側部位を含む狭い範囲の温度上昇に対しては、冷却用オイル通路のオイル入口から入る温度の低いオイルでその狭い範囲の温度を下げて機械的応力による破損を防止することができる。これとともに、前記キャビティの外側の領域のうち、吸気及び排気バルブの配置やスワールの向きにより高温になる領域、即ち、エンジンのスラスト側でかつフロント側或いはリア側の広範囲の温度上昇に対しては、大きな熱応力を発生させずにその広範囲の領域の温度を下げることができる。
【００１５】
請求項５に係る発明では、請求項１〜３のいずれか一項に記載の内燃機関用ピストンの冷却構造において、前記スワールの向きが前記ピストンの上面内で反時計方向であり、エンジンのスラスト側に排気バルブが配置され、かつ前記リップ部の前側部位に火炎が当たる場合、前記冷却用オイル通路のオイル入口は、前記ピストンの上部内で前記キャビティの外側の領域のうち、エンジンの反スラスト側でかつフロント側の領域内に設けられ、そして、前記冷却用オイル通路のオイル出口は、前記外側の領域のうち、前記スラスト側でかつフロント側或いはリア側の領域内に設けられていることを特徴としている。
【００１６】
この発明によれば、火炎が当たるリップ部の前側部位を含む狭い範囲の温度上昇に対しては、冷却用オイル通路のオイル入口から入る温度の低いオイルでその狭い範囲の温度を下げて機械的応力による破損を防止することができる。これとともに、前記キャビティの外側の領域のうち、吸気及び排気バルブの配置やスワールの向きにより高温になる領域、即ち、エンジンのスラスト側でかつフロント側或いはリア側の広範囲の温度上昇に対しては、大きな熱応力を発生させずにその広範囲の領域の温度を下げることができる。
【００１７】
請求項６に係る発明では、請求項１〜３のいずれか一項に記載の内燃機関用ピストンの冷却構造において、前記スワールの向きが前記ピストンの上面内で時計方向であり、エンジンのスラスト側に排気バルブが配置され、かつ前記リップ部の後側部位に火炎が当たる場合、前記冷却用オイル通路のオイル入口は、前記ピストンの上部内で前記キャビティの外側の領域のうち、エンジンの反スラスト側でかつリア側の領域内に設けられ、そして、前記冷却用オイル通路のオイル出口は、前記外側の領域のうち、前記スラスト側でかつフロント側或いはリア側の領域内に設けられていることを特徴としている。
【００１８】
この発明によれば、火炎が当たるリップ部の後側部位を含む狭い範囲の温度上昇に対しては、冷却用オイル通路のオイル入口から入る温度の低いオイルでその狭い範囲の温度を下げて機械的応力による破損を防止することができる。これとともに、前記キャビティの外側の領域のうち、吸気及び排気バルブの配置やスワールの向きにより高温になる領域、即ち、エンジンのスラスト側でかつフロント側或いはリア側の広範囲の温度上昇に対しては、高い熱応力を発生させずにその広範囲の領域の温度を下げることができる。
【００１９】
請求項７に係る発明では、請求項１〜６のいずれか一項に記載の内燃機関用ピストンの冷却構造において、前記インジェクタの噴口の向きは、最大出力を発生する機関回転速度付近で、前記リップ部の前側部位或いは後側部位のいずれか一方に火炎が当たるように設定されることを特徴としている。
【００２０】
一般に、リップ部に当たる火炎の位置は、スワールの強さにより変化する。即ち、エンジン回転速度が上がるにつれてスワールの強さ（空気流速）が大きくなると、リップ部に当たる火炎の位置は、スワールの方向に沿って移動する。そこで、この発明では、最大出力を発生するエンジン回転速度付近で、リップ部の前側部位或いは後側部位のいずれか一方に火炎が当たる設定にしてある。このため、ピストンが温度上昇により強度的に最も厳しい最高出力を発生するエンジン回転速度付近で、リップ部の前側部位或いは後側部位のいずれか一方に火炎が当たり、その部位を含む狭い範囲の温度上昇に対して、オイルの入口から入る温度の低いオイルでその狭い範囲の温度を下げることができる。したがって、全ての機関運転状態において、機械的応力による破損を防止することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る内燃機関用ピストンの冷却構造を筒内直接噴射式のディーゼル機関に適用した各実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２２】
[ 第１の実施形態]
まず、第１の実施形態に係る内燃機関用ピストンの冷却構造を図１〜図６に基づいて説明する。図１〜図６では、ディーゼル機関の１つの気筒のピストンのみを示してある。ピストン１１の上面１２の中央には、図１、図２及び図５に示すように、不図示のシリンダヘッドの内壁面及び上面１２と共に燃焼室を形成するキャビティ１３が形成されている。このディーゼル機関は、キャビティ１３の中央上部に配置したインジェクタ１４先端の複数の噴口１５（本例では７つの噴口）からキャビティ１３内へ燃料を直接噴射するようになっている（図５参照）。各噴口１５は、インジェクタ１４の軸線を中心に周方向に等間隔で設けられている。
【００２３】
また、このディーゼル機関では、キャビティ１３周縁のリップ部１６のうち、７つの噴口１５にそれぞれ対応する７個所（図１の斜線で示す領域ａ〜ｇ）に火炎が当たるように設定されている（図１参照）。これら７つの領域ａ〜ｇには、リップ部１６のエンジンリア方向（Ｒｒ方向）にある後側部位１７を含む領域ｄも含まれている。その後側部位１７には、リップ部１６のエンジンフロント方向（エンジンＦｒ方向）にある前側部位１８と同様に、爆発荷重を受けた際に最も大きな引張応力が発生する。こうして、このディーゼル機関では、リップ部１６の前側部位１８或いは後側部位１７の一方（本例では後側部位１７）に火炎が当たるように設定されている。なお、エンジンフロント方向を示すフロントマークＭが、上面１２上に設けられている。
【００２４】
そして、ピストン１１の上部内には、その上部内でキャビティ１３の外側を環状に延びる冷却用オイル通路としてのクーリングチャンネル１９（図１参照）が設けられている。このクーリングチャンネル１９のオイル入口２０は、リップ部１６の前側部位１８或いは後側部位１７のうち、火炎が当たる方（後側部位１７）の近傍に設けられている。一方、そのオイル出口２１は、ピストン１１の上部内でキャビティ１３の外側の領域のうち、吸気及び排気バルブの配置やキャビティ１３内に発生させるスワールの向きにより高温になる領域内に設けられている。ここで、吸気及び排気バルブの配置により高温になる領域とは、排気側（ＥＸ側）となるために高温になる領域で、本例では図６の斜線ｈで示すスラスト側の領域である。また、スワールの向きにより高温になる領域とは、本例では、図６の斜線ｉで示すフロント側の領域である。
【００２５】
具体的には、本例では、インジェクタ１４の噴口数は奇数（７）であり、スワール２２の向きがピストン１１の上面１２内で反時計方向であり、エンジンのスラスト側に排気バルブが配置され（スラスト側がＥＸ側であり）、かつリップ部１６の後側部位１７を含む領域ｄに火炎が当たるようになっている。この場合、クーリングチャンネル１９のオイル入口２０は、ピストン１１の上部内でキャビティ１３の外側の領域（図５の斜線で示すキャビティ１３周囲の領域）のうち、エンジンの反スラスト側でかつリア側の領域Ａ（図１，図６参照）内に設けられている。一方、クーリングチャンネル１９のオイル出口２１は、ピストン１１の上部内でキャビティ１３の外側の領域のうち、スラスト側でかつフロント側の領域Ｂ内に設けられている。
【００２６】
また、クーリングチャンネル１９のオイル入口２０には、オイルジェット２３の噴出口を対向させてある（図２参照）。これにより、不図示のオイルポンプにより圧送されてオイルジェット２３の出口から噴出されるオイルがオイル入口２０よりクーリングチャンネル１９内に導入される。また、図２及び図４で符号２４は、ピストン１１のスカート部２５に形成されたオイルジェット２３の逃げ部である。
【００２７】
また、本例のディーゼル機関では、吸気ポートとして、図３に示すように、２つのヘリカルポート２６，２７が設けられており、両ポート２６，２７により反時計方向のスワール２２が作られる。ヘリカルポートとタンジェンシャルポートでスワールを作る場合でも、同様の効果が得られる。
【００２８】
また、ピストン１１の内側には、図５に示すように、ピストンピン孔２８を有するボス部２９が設けられている。ピストンピン孔２８には、ピストン１１と不図示のコンロッドの小端部を回転自在に連結する不図示のピストンピンが回転自在に嵌合している。そのピストンピン孔２８とピストンピンとの接触部についても、クーリングチャンネル１９のオイル出口２１から排出されるオイルで冷却と潤滑がなされるようになっている。
【００２９】
そして、本例のディーゼル機関では、インジェクタ１４の７つの噴口１５の向きは、最大出力を発生する機関回転速度付近で、リップ部１６の後側部位１７に火炎が当たるように設定されている。
【００３０】
以上説明した第１の実施形態によれば、次のような作用効果を奏することができる。
（１）リップ部１６の前側部位１８或いは後側部位１７のうち、火炎が当たる後側部位１７の近傍領域の温度上昇を、クーリングチャンネル１９のオイル入口２０から入る温度の低いオイルで防ぐことができる。これにより、最も大きな機械的応力の発生する部位である後側部位１７が火炎により高温になるのを防止することができる。しかも、その防止のために、別部材を新たに用意する必要がない。したがって、製造コストを増大させることなく、機械的応力による破損を防止することができる。
【００３１】
（２）インジェクタ１４の噴口数を奇数とし、その噴口数を多くする場合に特に有効となる。即ち、噴口数を奇数としてその噴口数を多くすると（例えば、本例のように噴口数を７にすると）、リップ部１６の前側部位１８或いは後側部位１７のいずれか一方に必ず火炎が当たるような設定になってしまう。しかし、このような場合にも、前側部位１８或いは後側部位１７のうち、火炎が当たる方（本例では後側部位１７）の近傍領域の温度上昇を、クーリングチャンネル１９のオイル入口２０から入る温度の低いオイルで防ぐことができる。したがって、機械的応力による破損を防止しつつ、インジェクタ１４の噴口数を増やして排気エミッションの低減を図ることができる。
【００３２】
（３）ピストン１１の上部内でキャビティ１３の外側の領域のうち、吸気及び排気バルブの配置により高温になる領域（図６の斜線ｈで示すスラスト側の領域）と、スワールの向きにより高温になる領域と（同図の斜線ｉで示すフロント側の領域）とが重なる領域、即ち、スラスト側でかつフロント側の領域Ｂ（図１，図６参照）が、火炎の影響を除くと最も高温になる。
【００３３】
この領域Ｂは、クーリングチャンネル１９のオイル出口２１に近づくにつれて温度が高くなるオイルで冷却される。このため、キャビティ１３の外側の領域のうち、吸気及び排気バルブの配置やスワール２２の向きにより火炎の影響を除くと最も高温になる領域Ｂでは、クーリングチャンネル１９近傍と、火炎が当たって高温になるリップ部１６との間での温度勾配が緩やかになり、大きな熱応力の発生を防止することができる。
【００３４】
したがって、最も大きな機械的応力の発生する部位である後側部位１７を含む狭い範囲ｄの温度上昇に対しては、温度の低いオイルでその狭い範囲ｄの温度を下げて機械的応力による破損を防止するとともに、火炎の影響を除くと最も高温になる広範囲の領域Ｂの温度上昇に対しては、大きな熱応力を発生させずにその広範囲の領域Ｂの温度を下げることができる。
【００３５】
（４）一般に、リップ部１６に当たる火炎の位置は、スワール２２の強さにより変化する。即ち、エンジン回転速度が上がるにつれてスワール２２の強さ（空気流速）が大きくなると、リップ部１６に当たる火炎の位置は、スワール２２の方向に沿って移動する。そこで、本実施形態では、インジェクタ１４の７つの噴口１５の向きは、最大出力を発生する機関回転速度付近で、リップ部１６の後側部位１７に火炎が当たるように設定されている。このため、ピストン１１が温度上昇により強度的に最も厳しい最高出力を発生するエンジン回転速度付近で、リップ部１６の後側部位１７に火炎が当たり、その部位を含む狭い範囲ｄの温度上昇に対して、オイルの入口２０から入る温度の低いオイルでその狭い範囲ｄの温度を下げることができる。したがって、全ての機関運転状態において、機械的応力による破損を防止することができる。
【００３６】
[第２の実施形態]
次に、第２の実施形態に係る内燃機関用ピストンの冷却構造を図７に基づいて説明する。
【００３７】
本例のディーゼル機関では、リップ部１６のうち、インジェクタ１４の７つの噴口１５にそれぞれ対応する７個所（図７の斜線で示す領域ａ´〜ｇ´）に火炎が当たるように設定されている（図１参照）。これら７つの領域ａ´〜ｇ´には、リップ部１６の前側部位１８を含む領域ｇ´も含まれている。即ち、リップ部１６の前側部位１８に火炎が当たる設定になっている。この場合、上記第１の実施形態と同様に、インジェクタ１４の７つの噴口１５の向きは、最大出力を発生する機関回転速度付近で、前側部位１８に火炎が当たるように設定されている。
【００３８】
また、クーリングチャンネル１９のオイル入口２０は、ピストン１１の上部内でキャビティ１３の外側の領域のうち、反スラスト側でかつフロント側の領域Ｃ内に設けられている。一方、クーリングチャンネル１９のオイル出口２１は、ピストン１１の上部内でキャビティ１３の外側の領域のうち、スラスト側でかつリア側の領域Ｄ内に設けられている。
【００３９】
第２の実施形態によれば、次のような作用効果を奏することができる。
（５）リップ部１６の前側部位１８或いは後側部位１７のうち、火炎が当たる前側部位１８の近傍領域の温度上昇を、反スラスト側でかつフロント側の領域Ｃ内に設けたオイル入口２０から入る温度の低いオイルで防ぐことができる。これにより、最も大きな機械的応力の発生する部位である前側部位１８が火炎により高温になるのを防止することができる。しかも、その防止のために、別部材を新たに用意する必要がない。したがって、製造コストを増大させることなく、機械的応力による破損を防止することができる。
【００４０】
（６）ピストン１１の上部内でキャビティ１３の外側の領域のうち、吸気及び排気バルブの配置により高温になる領域のリア側領域、即ち、スラスト側でかつリア側の領域Ｄは、クーリングチャンネル１９のオイル出口２１に近づくにつれて温度が高くなるオイルで冷却される。このため、その領域Ｄでは、クーリングチャンネル１９近傍と、火炎が当たって高温になるリップ部１６との間での温度勾配が緩やかになり、大きな熱応力の発生を防止することができる。
【００４１】
したがって、最も大きな機械的応力の発生する部位である前側部位１８を含む狭い範囲ｇ´の温度上昇に対しては、温度の低いオイルでその狭い範囲ｇ´の温度を下げて機械的応力による破損を防止するとともに、吸気及び排気バルブの配置により高温になる広範囲の領域Ｄの温度上昇に対しては、大きな熱応力を発生させずにその広範囲の領域Ｄの温度を下げることができる。
【００４２】
以上本発明の各実施形態について説明したが、上記各実施形態は以下に示すようにその構成を変更して実施することもできる。
・上記第１の実施形態において、オイル出口２１を、ピストン１１の上部内でキャビティ１３の外側の領域のうち、スラスト側でかつフロント側の領域Ｂに設ける代わりに、スラスト側でリア側の領域Ｄに設けてもよい。
【００４３】
・上記第１の実施形態において、スワール２２の向きを時計方向に変更した場合には、スワールの向きにより高温になる領域は、リア側の領域（図６のＡ，Ｄ）となり、スラスト側でかつリア側の領域Ｄが、火炎の影響を除くと最も高温になる。この場合、オイル入口２０を比較的温度の低い反スラスト側でかつリア側の領域Ａに設けるとともに、オイル出口２１を、スラスト側でかつフロント側の領域Ｂ或いはスラスト側でかつリア側の領域Ｄのいづれか一方に設ければよい。
【００４４】
・上記第１の実施形態では、吸気ポートとして、ヘリカルポート２６と、タンジェンシャルポート２７とを設けてあるが、タンジェンシャルポート２７に代えてヘリカルポートを設けてもよい。
【００４５】
・上記第２の実施形態において、スワール２２の向きを時計方向に変更した場合には、スワールの向きにより高温になる領域は、リア側の領域（図７の領域Ａ，Ｄ）となり、スラスト側でかつリア側の領域Ｄが、火炎の影響を除くと最も高温になる。この場合、オイル入口２０をピストン１１の上部内でキャビティ１３の外側の領域のうち、反スラスト側でかつフロント側の領域Ｃに設けるとともに、オイル出口２１を、スラスト側でかつリア側の領域Ｄ或いはスラスト側でかつフロント側の領域Ｂのいづれか一方に設ければよい。
【００４６】
・上記各実施形態では、インジェクタ１４の噴口数を７としたが、その噴口数を５或いは９以上の奇数としてもよい。さらには、奇数個ｎの噴口を上下２段に設けた（噴口数が２ｎ＝偶数個の）インジェクタにも適用される。
【００４７】
・上記各実施形態では、本発明に係る内燃機関用ピストンの冷却構造を筒内直接噴射式のディーゼル機関に適用したが、筒内噴射式のガソリンエンジンにも適用可能である。
【００４８】
以下、上記一実施例から把握できる技術思想について説明する。
（イ）ピストンの上面中央に設けたキャビティ内へ、同キャビティの中央上部に配置したインジェクタ先端の複数の噴口から燃料を噴射する筒内直接噴射式の内燃機関に適用され、前記キャビティ周縁のリップ部の、前記複数の噴口にそれぞれ対応する複数の個所に火炎が当たる内燃機関用ピストンの冷却構造であって、
前記ピストンの上部内で前記キャビティの外側を環状に延びる冷却用オイル通路を備え、前記リップ部の、最も大きな機械的応力を受けるエンジンフロント方向にある前側部位或いはエンジンリア方向にある後側部位のうち、前記冷却用オイル通路のオイル入口に近い方に火炎が当たるようにするとともに、そのオイル入口から遠う方には火炎を当てないようにしたことを特徴とする内燃機関用ピストンの冷却構造。
【００４９】
この構成によれば、最も大きな機械的応力を受けるリップ部の前側部位或いは後側部位のうち、火炎が当たる方を含む狭い範囲の温度上昇を、冷却用オイル通路のオイル入口から入る温度の低いオイルで防ぐことができるとともに、前側部位或いは後側部位のうち、火炎が当たらない方の温度上昇を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 第１の実施形態に係る内燃機関用ピストンを示す平面図。
【図２】 図１のピストンを示す斜視図。
【図３】 図１のピストンと吸気ポートの関係を示す平面図。
【図４】 図１のピストンを示す側面図。
【図５】 図１のピストンを示す断面図。
【図６】 図１のピストンの冷却構造の説明図。
【図７】 第２の実施形態に係る内燃機関用ピストンを示す平面図。
【図８】 従来例に係るディーゼル機関用ピストンを示す平面図。
【図９】 別の従来例に係るディーゼル機関用ピストンを示す平面図。
【符号の説明】
１１…ピストン、１２…上面、１３…キャビティ、１４…インジェクタ、１５…噴口、１６…リップ部、１７…後側部位、１８…前側部位、１９…クーリングチャンネル（冷却用オイル通路）、２０…オイル入口、２１…オイル出口。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a cooling structure for a piston for an internal combustion engine applied to an in-cylinder direct injection internal combustion engine, for example, a diesel engine.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as an in-cylinder direct injection internal combustion engine, as shown in FIG. 8, an injector (not shown) arranged at the center upper portion of the cavity 81 is inserted into a cavity 81 provided at the center of the upper surface of the piston 80. Diesel engines that inject fuel from a nozzle are known. In such a diesel engine, generally, in the lip portion 82 of the cavity 81, in the vicinity of the front part 83 in the engine front direction (Fr direction) or in the vicinity of the rear part 84 in the engine rear direction (Rr direction). Causes the greatest tensile stress when subjected to an explosive load. In general, it is desirable to reduce the temperature of the portion where the mechanical stress becomes large as much as possible.
[0003]
Therefore, as in the diesel engine shown in FIG. 8, when the number of injector nozzles is an even number (six in the figure), the front portion 83 or the rear portion 84 of the lip portion 82 does not hit the flame. In addition, the direction of each nozzle hole of the injector can be set.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional diesel engine, when the number of nozzles of the injector is an odd number of 5 or more, the setting is such that the flame hits either the front part 83 or the rear part 84 of the lip portion 82. End up. In particular, recently, in order to atomize the fuel injected into the cavity 81 and reduce exhaust emission, the number of injector nozzles tends to increase. In such a diesel engine, when the number of injector nozzles is set to an odd number, the setting is such that either one of the front side portion 83 and the rear side portion 84 always hits the flame. In this case, since either the front part 83 or the rear part 84, which is the part where the mechanical stress is the largest, becomes high temperature due to the flame, cracks due to the mechanical stress are likely to occur at that part, The piston 80 may be damaged.
[0005]
In order to solve such a problem, a configuration in which a cylindrical reinforcing member 85 is assembled to the lip portion 82 of the piston 80 as shown in FIG. However, in this case, the number of parts is increased by the amount of the reinforcing material 85, and the work for assembling the reinforcing material 85 to the lip portion 82 is newly increased, resulting in an increase in manufacturing cost.
[0006]
The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a cooling structure for a piston for an internal combustion engine that prevents damage due to mechanical stress without increasing the manufacturing cost. .
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In the following, means for achieving the above object and its effects are described.
In order to achieve the above object, in the invention according to claim 1, in-cylinder direct injection type in which fuel is injected into a cavity provided at the center of the upper surface of the piston from a plurality of injection nozzles at the tip of the injector disposed at the center upper part of the cavity. The cooling structure of the piston for an internal combustion engine in which a flame hits a plurality of locations corresponding to the plurality of nozzle holes of the lip portion at the peripheral edge of the cavity, the engine at the lip portion at the peripheral edge of the cavity When the direction of the nozzle hole of the injector is set so that the flame hits either the front part in the front direction or the rear part in the engine rear direction, the outside of the cavity is annularly formed in the upper part of the piston. The oil inlet of the extending cooling oil passage is in the vicinity of the front part or the rear part of the lip portion where the flame hits. It is characterized by being kicked.
[0008]
According to the present invention, it is possible to prevent the temperature rise in the region near the flame side of the front part or the rear part of the lip portion with the low temperature oil entering from the oil inlet of the cooling oil passage. Thereby, it can prevent that the site | part in which the largest mechanical stress generate | occur | produces becomes high temperature by a flame. Moreover, it is not necessary to prepare another member for the prevention. Therefore, damage due to mechanical stress can be prevented without increasing the manufacturing cost.
[0009]
The invention according to claim 2 is characterized in that, in the piston cooling structure for an internal combustion engine according to claim 1, the number of nozzle holes of the injector is an odd number.
According to the present invention, this is particularly effective when the number of injector nozzles is odd and the number of nozzles is increased. That is, when the number of nozzle holes is set to an odd number and the number of nozzle holes is increased, the setting is such that the flame always strikes either the front part or the rear part of the lip portion. However, even in such a case, it is possible to prevent an increase in the temperature in the vicinity of the area where the flame hits, either the front part or the rear part, with the low temperature oil entering from the oil inlet of the cooling oil passage. Therefore, it is possible to reduce the exhaust emission by increasing the number of injector nozzles while preventing breakage due to mechanical stress.
[0010]
According to a third aspect of the present invention, in the piston cooling structure for the internal combustion engine according to the first or second aspect, an oil outlet of the cooling oil passage is located in an upper part of the piston, in a region outside the cavity. It is characterized in that it is provided in a region where the temperature becomes high due to the arrangement of intake and exhaust valves and the direction of the swirl generated in the cavity.
[0011]
According to the present invention, in the region outside the cavity in the upper part of the piston, the region that becomes hot due to the arrangement of the intake and exhaust valves and the direction of the swirl becomes higher as it approaches the oil outlet of the cooling oil passage. Cooled with oil. For this reason, in the region outside the cavity, in the region where the temperature is high due to the arrangement of the intake and exhaust valves and the direction of the swirl, the temperature gradient between the vicinity of the cooling oil passage and the lip portion where the temperature hits the flame Becomes gentle and generation of a large thermal stress can be prevented.
[0012]
Therefore, for a temperature rise in a narrow range that includes one of the front part and the rear part of the lip portion where the greatest mechanical stress is generated and the flame hits, the temperature of the narrow range is reduced with low temperature oil. In order to prevent breakage due to mechanical stress, the temperature of the wide area can be increased without generating a large thermal stress for a wide range of temperature rises due to the arrangement of the intake and exhaust valves and the direction of the swirl. Can be lowered.
[0013]
According to a fourth aspect of the present invention, in the piston cooling structure for an internal combustion engine according to any one of the first to third aspects, the direction of the swirl is counterclockwise within the upper surface of the piston, and the thrust side of the engine When the exhaust valve is disposed on the rear side of the lip portion and a flame hits the oil inlet of the cooling oil passage, the oil inlet of the cooling oil passage is an anti-thrust engine in the region outside the cavity in the upper part of the piston. The oil outlet of the cooling oil passage is provided in the thrust side and in the front side or rear side region of the outer region. It is characterized by.
[0014]
According to the present invention, in response to a temperature rise in a narrow range including the rear side portion of the lip portion to which a flame hits, the temperature in the narrow range is lowered with low temperature oil entering from the oil inlet of the cooling oil passage. Damage due to mechanical stress can be prevented. At the same time, in the region outside the cavity, the region that becomes hot due to the arrangement of the intake and exhaust valves and the direction of the swirl, that is, for a wide range of temperature rise on the thrust side of the engine and on the front side or rear side The temperature in the wide area can be lowered without generating a large thermal stress.
[0015]
According to a fifth aspect of the present invention, in the internal combustion engine piston cooling structure according to any one of the first to third aspects, the direction of the swirl is counterclockwise within the upper surface of the piston, and the thrust of the engine When an exhaust valve is disposed on the side and a flame hits the front part of the lip portion, the oil inlet of the cooling oil passage is an anti-thrust engine in the region outside the cavity in the upper part of the piston. The oil outlet of the cooling oil passage is provided in the thrust side and in the front side or rear side region of the outer region. It is characterized by.
[0016]
According to the present invention, for a temperature increase in a narrow range including the front side portion of the lip portion where the flame hits, the temperature in the narrow range is lowered by the low temperature oil entering from the oil inlet of the cooling oil passage, and the mechanical temperature is lowered. Damage due to stress can be prevented. At the same time, in the region outside the cavity, the region that becomes hot due to the arrangement of the intake and exhaust valves and the direction of the swirl, that is, for a wide range of temperature rise on the thrust side of the engine and on the front side or rear side The temperature in the wide area can be lowered without generating a large thermal stress.
[0017]
According to a sixth aspect of the present invention, in the internal combustion engine piston cooling structure according to any one of the first to third aspects, the direction of the swirl is clockwise within the upper surface of the piston, and the thrust side of the engine When the exhaust valve is disposed on the rear side of the lip portion and a flame hits the oil inlet of the cooling oil passage, the oil inlet of the cooling oil passage is an anti-thrust engine in the region outside the cavity in the upper part of the piston. The oil outlet of the cooling oil passage is provided in the thrust side and in the front side or rear side region of the outer region. It is characterized by.
[0018]
According to the present invention, in response to a temperature rise in a narrow range including the rear side portion of the lip portion to which a flame hits, the temperature in the narrow range is lowered with low temperature oil entering from the oil inlet of the cooling oil passage. Damage due to mechanical stress can be prevented. At the same time, in the region outside the cavity, the region that becomes hot due to the arrangement of the intake and exhaust valves and the direction of the swirl, that is, for a wide range of temperature rise on the thrust side of the engine and on the front side or rear side The temperature in the wide area can be lowered without generating high thermal stress.
[0019]
According to a seventh aspect of the present invention, in the piston cooling structure for an internal combustion engine according to any one of the first to sixth aspects, the direction of the injection port of the injector is in the vicinity of the engine speed at which a maximum output is generated. It is characterized in that it is set so that a flame hits either the front part or the rear part of the lip part.
[0020]
Generally, the position of the flame that hits the lip varies depending on the strength of the swirl. That is, when the strength of the swirl (air flow rate) increases as the engine speed increases, the position of the flame that hits the lip moves along the direction of the swirl. Therefore, in the present invention, the flame hits either the front part or the rear part of the lip portion in the vicinity of the engine speed at which the maximum output is generated. For this reason, near the engine rotation speed at which the piston generates the most severely strong output due to temperature rise, a flame hits one of the front part or the rear part of the lip, and a narrow range of temperatures including that part. The temperature in the narrow range can be lowered with low temperature oil entering from the oil inlet. Therefore, damage due to mechanical stress can be prevented in all engine operating states.
[0021]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments in which a piston cooling structure for an internal combustion engine according to the present invention is applied to an in-cylinder direct injection type diesel engine will be described below with reference to the drawings.
[0022]
[First embodiment]
First, the internal combustion engine piston cooling structure according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. In FIGS. 1-6, only the piston of one cylinder of a diesel engine is shown. As shown in FIGS. 1, 2, and 5, a cavity 13 is formed at the center of the upper surface 12 of the piston 11 together with an inner wall surface and an upper surface 12 of a cylinder head (not shown). This diesel engine directly injects fuel into the cavity 13 from a plurality of injection holes 15 (seven injection holes in this example) at the tip of an injector 14 disposed at the upper center of the cavity 13 (see FIG. 5). The nozzle holes 15 are provided at equal intervals in the circumferential direction around the axis of the injector 14.
[0023]
Moreover, in this diesel engine, it sets so that a flame may hit 7 places (area | regions ag shown by the oblique line of FIG. 1) each corresponding to the seven nozzle holes 15 among the lip | rip parts 16 of the cavity 13 periphery ( (See FIG. 1). These seven regions a to g include a region d including the rear portion 17 of the lip portion 16 in the engine rear direction (Rr direction). Similar to the front portion 18 in the engine front direction (engine Fr direction) of the lip portion 16, the largest tensile stress is generated in the rear portion 17 when an explosion load is applied. Thus, in this diesel engine, the flame is applied to one of the front part 18 or the rear part 17 (the rear part 17 in this example) of the lip portion 16. A front mark M indicating the engine front direction is provided on the upper surface 12.
[0024]
A cooling channel 19 (see FIG. 1) is provided in the upper portion of the piston 11 as a cooling oil passage extending annularly outside the cavity 13 in the upper portion. The oil inlet 20 of the cooling channel 19 is provided in the vicinity of the flame (the rear part 17) of the front part 18 or the rear part 17 of the lip 16. On the other hand, the oil outlet 21 is provided in the region outside the cavity 13 in the upper part of the piston 11 in a region where the temperature becomes higher due to the arrangement of the intake and exhaust valves and the direction of the swirl generated in the cavity 13. . Here, the region that becomes high due to the arrangement of the intake and exhaust valves is a region that becomes high because it becomes the exhaust side (EX side), and in this example, is a region on the thrust side indicated by the hatched line h in FIG. Further, in this example, the region where the temperature becomes higher depending on the direction of the swirl is a region on the front side indicated by a hatched line i in FIG.
[0025]
Specifically, in this example, the number of injection holes of the injector 14 is an odd number (7), the direction of the swirl 22 is counterclockwise within the upper surface 12 of the piston 11, and an exhaust valve is disposed on the thrust side of the engine. (The thrust side is the EX side), and the flame hits the region d including the rear portion 17 of the lip portion 16. In this case, the oil inlet 20 of the cooling channel 19 is located on the anti-thrust side and rear side of the engine in the region outside the cavity 13 in the upper part of the piston 11 (the region around the cavity 13 shown by the oblique lines in FIG. 5). It is provided in the area A (see FIGS. 1 and 6). On the other hand, the oil outlet 21 of the cooling channel 19 is provided in the area B on the thrust side and in the front side in the area outside the cavity 13 in the upper part of the piston 11.
[0026]
Further, the oil inlet 23 of the cooling channel 19 is opposed to the outlet of the oil jet 23 (see FIG. 2). As a result, the oil pumped by an oil pump (not shown) and ejected from the outlet of the oil jet 23 is introduced into the cooling channel 19 from the oil inlet 20. 2 and 4, reference numeral 24 denotes an escape portion of the oil jet 23 formed in the skirt portion 25 of the piston 11.
[0027]
Further, in the diesel engine of this example, as shown in FIG. 3, two helical ports 26 and 27 are provided as intake ports, and the counterclockwise swirl 22 is made by both ports 26 and 27. The same effect can be obtained even when a swirl is created with a helical port and a tangential port.
[0028]
Further, as shown in FIG. 5, a boss portion 29 having a piston pin hole 28 is provided inside the piston 11. A piston pin (not shown) that rotatably connects the piston 11 and a small end portion of a connecting rod (not shown) is rotatably fitted in the piston pin hole 28. The contact portion between the piston pin hole 28 and the piston pin is also cooled and lubricated by the oil discharged from the oil outlet 21 of the cooling channel 19.
[0029]
And in the diesel engine of this example, the direction of the seven nozzle holes 15 of the injector 14 is set so that the rear part 17 of the lip 16 hits the flame in the vicinity of the engine rotational speed that generates the maximum output.
[0030]
According to 1st Embodiment described above, there can exist the following effects.
(1) Of the front side portion 18 or the rear side portion 17 of the lip portion 16, it is possible to prevent the temperature rise in the region near the rear side portion 17 where the flame hits with low temperature oil entering from the oil inlet 20 of the cooling channel 19. it can. Thereby, it is possible to prevent the rear portion 17 which is the portion where the largest mechanical stress is generated from becoming hot due to the flame. Moreover, it is not necessary to prepare another member for the prevention. Therefore, damage due to mechanical stress can be prevented without increasing the manufacturing cost.
[0031]
(2) This is particularly effective when the number of nozzle holes of the injector 14 is an odd number and the number of nozzle holes is increased. That is, when the number of nozzle holes is increased and the number of nozzle holes is increased (for example, when the number of nozzle holes is set to seven as in this example), the flame always strikes either the front part 18 or the rear part 17 of the lip portion 16. It becomes the setting like this. However, even in such a case, the temperature rise in the region near the flame (in this example, the rear portion 17) of the front portion 18 or the rear portion 17 enters from the oil inlet 20 of the cooling channel 19. Can be prevented with low temperature oil. Therefore, it is possible to reduce the exhaust emission by increasing the number of injection holes of the injector 14 while preventing breakage due to mechanical stress.
[0032]
(3) Of the region outside the cavity 13 in the upper part of the piston 11, the region becomes hot due to the arrangement of the intake and exhaust valves (the region on the thrust side indicated by the slanted line h in FIG. 6), and the region becomes hot due to the direction of the swirl. And the region B (see FIG. 1 and FIG. 6) on the thrust side and the front side overlap each other (the region on the front side indicated by the hatched line i in the same figure) is the highest temperature excluding the influence of the flame. become.
[0033]
This region B is cooled by oil whose temperature increases as it approaches the oil outlet 21 of the cooling channel 19. For this reason, in the region B outside the cavity 13, in the region B where the temperature is highest when the influence of the flame is removed due to the arrangement of the intake and exhaust valves and the direction of the swirl 22, the vicinity of the cooling channel 19 and the flame hit the high temperature. The temperature gradient between the lip portion 16 and the lip portion 16 becomes gradual, and generation of a large thermal stress can be prevented.
[0034]
Therefore, for a temperature increase in a narrow range d including the rear side portion 17 where the largest mechanical stress is generated, the temperature in the narrow range d is lowered with oil having a low temperature to cause damage due to the mechanical stress. In addition to preventing the influence of the flame, the temperature of the wide area B can be lowered without generating a large thermal stress with respect to the temperature rise of the wide area B that becomes the highest temperature.
[0035]
(4) In general, the position of the flame that hits the lip 16 varies depending on the strength of the swirl 22. That is, when the strength (air flow velocity) of the swirl 22 increases as the engine speed increases, the position of the flame that strikes the lip portion 16 moves along the direction of the swirl 22. Therefore, in the present embodiment, the directions of the seven nozzle holes 15 of the injector 14 are set so that a flame is applied to the rear portion 17 of the lip portion 16 in the vicinity of the engine rotational speed that generates the maximum output. For this reason, a flame hits the rear portion 17 of the lip portion 16 near the engine rotation speed at which the piston 11 generates the most severely strong output due to the temperature rise, and against a temperature rise in a narrow range d including that portion. Thus, the temperature of the narrow range d can be lowered by the low temperature oil entering from the oil inlet 20. Therefore, damage due to mechanical stress can be prevented in all engine operating states.
[0036]
[Second Embodiment]
Next, the internal combustion engine piston cooling structure according to the second embodiment will be described with reference to FIG.
[0037]
In the diesel engine of the present example, the lip portion 16 is set so that the flame hits seven locations (regions a ′ to g ′ shown by hatching in FIG. 7) respectively corresponding to the seven nozzle holes 15 of the injector 14. (See FIG. 1). These seven regions a ′ to g ′ also include a region g ′ including the front portion 18 of the lip portion 16. In other words, the flame is applied to the front portion 18 of the lip portion 16. In this case, as in the first embodiment, the directions of the seven nozzle holes 15 of the injector 14 are set so that the front portion 18 is exposed to flame in the vicinity of the engine rotational speed that generates the maximum output.
[0038]
The oil inlet 20 of the cooling channel 19 is provided in the region C on the anti-thrust side and on the front side in the region outside the cavity 13 in the upper part of the piston 11. On the other hand, the oil outlet 21 of the cooling channel 19 is provided in the region D on the thrust side and the rear side in the region outside the cavity 13 in the upper part of the piston 11.
[0039]
According to 2nd Embodiment, there can exist the following effects.
(5) Of the front side portion 18 or the rear side portion 17 of the lip portion 16, the temperature rise in the region near the front side portion 18 where the flame hits is caused by the oil inlet 20 provided in the region C on the anti-thrust side and the front side. Can be prevented with low temperature oil entering. Thereby, it can prevent that the front side site | part 18 which is a site | part which generate | occur | produces the largest mechanical stress becomes high temperature by a flame. Moreover, it is not necessary to prepare another member for the prevention. Therefore, damage due to mechanical stress can be prevented without increasing the manufacturing cost.
[0040]
(6) Of the region outside the cavity 13 in the upper part of the piston 11, the region on the rear side that becomes hot due to the arrangement of the intake and exhaust valves, that is, the region D on the thrust side and the rear side, is the cooling channel 19. The oil is cooled by oil whose temperature increases as it approaches the oil outlet 21. For this reason, in the region D, the temperature gradient between the vicinity of the cooling channel 19 and the lip portion 16 that is heated by the flame is gradual, and generation of large thermal stress can be prevented.
[0041]
Therefore, for a temperature rise in a narrow range g ′ including the front side portion 18 where the largest mechanical stress is generated, the temperature in the narrow range g ′ is lowered with oil having a low temperature, and the damage due to the mechanical stress is caused. In addition, the temperature of the wide area D can be lowered without generating a large thermal stress with respect to the temperature rise of the wide area D that becomes high due to the arrangement of the intake and exhaust valves.
[0042]
Each embodiment of the present invention has been described above. However, each of the above embodiments can be implemented by changing its configuration as described below.
In the first embodiment, instead of providing the oil outlet 21 in the region B on the thrust side and the front side in the region outside the cavity 13 in the upper part of the piston 11, the region on the rear side on the thrust side D may be provided.
[0043]
In the first embodiment, when the direction of the swirl 22 is changed to the clockwise direction, the region that becomes hot due to the direction of the swirl becomes a rear region (A and D in FIG. 6), and on the thrust side In addition, the rear side region D becomes the highest temperature excluding the influence of the flame. In this case, the oil inlet 20 is provided in the region A on the anti-thrust side and rear side where the temperature is relatively low, and the oil outlet 21 is provided in the region B on the thrust side and front side or the region D on the thrust side and rear side. It can be provided on either side.
[0044]
In the first embodiment, the helical port 26 and the tangential port 27 are provided as the intake ports, but a helical port may be provided instead of the tangential port 27.
[0045]
In the second embodiment, when the direction of the swirl 22 is changed to the clockwise direction, the region that becomes hot due to the direction of the swirl is the rear side region (regions A and D in FIG. 7), and the thrust side In addition, the rear region D becomes the highest temperature when the influence of the flame is removed. In this case, the oil inlet 20 is provided in the region C on the anti-thrust side and the front side in the region outside the cavity 13 in the upper part of the piston 11, and the oil outlet 21 is provided in the region D on the thrust side and rear side. Or what is necessary is just to provide in any one of the area | region B of a thrust side and a front side.
[0046]
In each of the above embodiments, the number of injection holes of the injector 14 is set to 7, but the number of injection holes may be an odd number of 5 or 9 or more. Furthermore, the present invention is also applied to an injector in which an odd number n of nozzle holes are provided in two upper and lower stages (the number of nozzle holes is 2n = even).
[0047]
In each of the above embodiments, the piston cooling structure for an internal combustion engine according to the present invention is applied to a direct injection type diesel engine, but it can also be applied to a direct injection type gasoline engine.
[0048]
The technical idea that can be grasped from the above embodiment will be described below.
(A) A lip at the periphery of the cavity, which is applied to an in-cylinder direct injection internal combustion engine in which fuel is injected into a cavity provided at the center of the upper surface of the piston from a plurality of injection holes at the tip of an injector disposed at the center upper part of the cavity. A cooling structure for a piston for an internal combustion engine in which a flame hits a plurality of locations respectively corresponding to the plurality of nozzle holes,
A cooling oil passage extending annularly outside the cavity in the upper part of the piston is provided, and the front part of the lip portion in the engine front direction or the rear part in the engine rear direction which receives the greatest mechanical stress. A cooling structure for a piston for an internal combustion engine, characterized in that a flame is applied to a side closer to the oil inlet of the cooling oil passage and a flame is not applied to a side far from the oil inlet. .
[0049]
According to this configuration, the temperature rise in a narrow range including the one hitting the flame out of the front side portion or the rear side portion of the lip portion that receives the largest mechanical stress is low in temperature entering from the oil inlet of the cooling oil passage. While being able to prevent with oil, the temperature rise of the front side part or the rear side part not hit by the flame can be suppressed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view showing a piston for an internal combustion engine according to a first embodiment.
FIG. 2 is a perspective view showing the piston of FIG.
FIG. 3 is a plan view showing the relationship between the piston and the intake port of FIG. 1;
4 is a side view showing the piston of FIG. 1. FIG.
FIG. 5 is a cross-sectional view showing the piston of FIG.
6 is an explanatory diagram of a cooling structure for the piston of FIG. 1. FIG.
FIG. 7 is a plan view showing a piston for an internal combustion engine according to a second embodiment.
FIG. 8 is a plan view showing a piston for a diesel engine according to a conventional example.
FIG. 9 is a plan view showing a diesel engine piston according to another conventional example.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Piston, 12 ... Upper surface, 13 ... Cavity, 14 ... Injector, 15 ... Injection hole, 16 ... Lip part, 17 ... Rear side part, 18 ... Front side part, 19 ... Cooling channel (cooling oil passage), 20 ... Oil Inlet, 21 ... oil outlet.

Claims (7)

ピストンの上面中央に設けたキャビティ内へ、同キャビティの中央上部に配置したインジェクタ先端の複数の噴口から燃料を噴射する筒内直接噴射式の内燃機関に適用され、前記キャビティ周縁のリップ部の、前記複数の噴口にそれぞれ対応する複数の個所に火炎が当たる内燃機関用ピストンの冷却構造であって、
前記リップ部の、エンジンフロント方向にある前側部位或いはエンジンリア方向にある後側部位のいずれか一方に火炎が当たるように前記インジェクタの噴口の向きが設定されるとき、前記ピストンの上部内で前記キャビティの外側を環状に延びる冷却用オイル通路のオイル入口が、前記リップ部の前側部位或いは後側部位のうち、火炎が当たる方の近傍に設けられていることを特徴とする内燃機関用ピストンの冷却構造。Applied to a direct injection type internal combustion engine that injects fuel from a plurality of injection nozzles at the tip of an injector disposed in the upper center of the cavity into a cavity provided in the center of the upper surface of the piston. A piston cooling structure for an internal combustion engine in which a flame hits a plurality of locations corresponding to the plurality of nozzle holes,
When the direction of the injection nozzle of the injector is set so that the flame hits one of the front part in the engine front direction or the rear part in the engine rear direction of the lip part, An internal combustion engine piston characterized in that an oil inlet of a cooling oil passage extending annularly outside the cavity is provided in the vicinity of the front portion or the rear portion of the lip portion on which the flame hits. Cooling structure. 前記インジェクタの噴口数が奇数であることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関用ピストンの冷却構造。2. The piston cooling structure for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the number of nozzle holes of the injector is an odd number. 前記冷却用オイル通路のオイル出口は、前記ピストンの上部内で前記キャビティの外側の領域のうち、吸気及び排気バルブの配置や前記キャビティ内に発生させるスワールの向きにより高温になる領域内に設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関用ピストンの冷却構造。 The oil outlet of the cooling oil passage is provided in an area outside the cavity in the upper part of the piston, in an area where the temperature is high due to the arrangement of intake and exhaust valves and the direction of the swirl generated in the cavity. The piston cooling structure for an internal combustion engine according to claim 1 or 2, wherein the structure is a cooling structure. 前記スワールの向きが前記ピストンの上面内で反時計方向であり、エンジンのスラスト側に排気バルブが配置され、かつ前記リップ部の後側部位に火炎が当たる場合、前記冷却用オイル通路のオイル入口は、前記ピストンの上部内で前記キャビティの外側の領域のうち、エンジンの反スラスト側でかつリア側の領域内に設けられ、そして、前記冷却用オイル通路のオイル出口は、前記外側の領域のうち、前記スラスト側でかつフロント側或いはリア側の領域内に設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の内燃機関用ピストンの冷却構造。When the direction of the swirl is counterclockwise within the upper surface of the piston, an exhaust valve is disposed on the thrust side of the engine, and a flame hits the rear portion of the lip portion, the oil inlet of the cooling oil passage Is provided in an area on the anti-thrust side and on the rear side of the engine in the area outside the cavity in the upper part of the piston, and the oil outlet of the cooling oil passage is located in the outside area. The piston cooling structure for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 3, wherein the cooling structure is provided in a region on the thrust side and on a front side or a rear side. 前記スワールの向きが前記ピストンの上面内で反時計方向であり、エンジンのスラスト側に排気バルブが配置され、かつ前記リップ部の前側部位に火炎が当たる場合、前記冷却用オイル通路のオイル入口は、前記ピストンの上部内で前記キャビティの外側の領域のうち、エンジンの反スラスト側でかつフロント側の領域内に設けられ、そして、前記冷却用オイル通路のオイル出口は、前記外側の領域のうち、前記スラスト側でかつフロント側或いはリア側の領域内に設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の内燃機関用ピストンの冷却構造。When the direction of the swirl is counterclockwise within the upper surface of the piston, an exhaust valve is disposed on the thrust side of the engine, and a flame hits the front portion of the lip portion, the oil inlet of the cooling oil passage is And an oil outlet of the cooling oil passage is provided in a region on the anti-thrust side of the engine and in a region on the front side of the region outside the cavity in the upper portion of the piston. The piston cooling structure for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 3, wherein the piston cooling structure is provided in a region on the thrust side and on a front side or a rear side. 前記スワールの向きが前記ピストンの上面内で時計方向であり、エンジンのスラスト側に排気バルブが配置され、かつ前記リップ部の後側部位に火炎が当たる場合、前記冷却用オイル通路のオイル入口は、前記ピストンの上部内で前記キャビティの外側の領域のうち、エンジンの反スラスト側でかつリア側の領域内に設けられ、そして、前記冷却用オイル通路のオイル出口は、前記外側の領域のうち、前記スラスト側でかつフロント側或いはリア側の領域内に設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の内燃機関用ピストンの冷却構造。When the direction of the swirl is clockwise in the upper surface of the piston, an exhaust valve is disposed on the thrust side of the engine, and a flame hits the rear side portion of the lip portion, the oil inlet of the cooling oil passage is An outer side of the cavity in the upper part of the piston and provided in an anti-thrust side and rear side region of the engine, and an oil outlet of the cooling oil passage is formed in the outer region. The piston cooling structure for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 3, wherein the piston cooling structure is provided in a region on the thrust side and on a front side or a rear side. 前記インジェクタの噴口の向きは、最大出力を発生するエンジン回転速度付近で、前記リップ部の前側部位或いは後側部位のいずれか一方に火炎が当たるように設定されることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の内燃機関用ピストンの冷却構造。The direction of the nozzle hole of the injector is set so that a flame hits either the front part or the rear part of the lip portion in the vicinity of the engine rotation speed that generates the maximum output. The cooling structure of the piston for internal combustion engines as described in any one of -6.
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