JP4501889B2 - エンジンのピストン構造 - Google Patents

Description

本発明は、ペントルーフ状のピストン及びシリンダを有するエンジンのピストン構造に関し、特にピストンの冷却構造の技術分野に属する。

従来より、ピストンを効果的に冷却するために、該ピストン内部に環状のオイル通路（以下、クーリングチャンネルと呼ぶ）の設けられたピストン構造が知られている。このようなクーリングチャンネルの形成されたピストンでは、該クーリングチャンネルに連通するようにオイル導入口及びオイル排出口が設けられていて、該オイル導入口からクーリングチャンネル内にオイルを供給することで、ピストンが内部から冷却されるようになっている。

例えば、特許文献１に開示されるものでは、ピストン外周部上に配設されるオイルリングの下側からピストン内部のクーリングチャンネルまで延びる連通孔を、ピストン全周に亘ってほぼ等間隔に多数形成し、ピストンがシリンダ内を上死点側から下死点側へ移動する間に、オイルリングによって該シリンダ内壁から掻き取られたオイルを上記連通孔からクーリングチャンネル内に回収することで、ピストンの冷却を図るようにしている。

なお、上記特許文献１の構成以外にも、上記クーリングチャンネル内にオイルを供給する方法として、オイルポンプから送出されたオイルをチェックバルブ等を介してシリンダ内に吐出させるオイルジェットと呼ばれる装置を用いて、上記ピストンのオイル導入口内へオイルを供給する方法などが知られている。
特開２００５−３６６９０号公報

ところで、従来より、エンジンの燃費向上を図るための一つの方法として、シリンダの天井部及びピストン冠面をペントルーフ状にして燃焼室内の圧縮比を高めることが考えられている。ところが、燃焼室内の圧縮比を高めると、該燃焼室内の温度が高くなって自着火が発生しやすい状態になり、ノッキングが発生しやすくなってしまう。そのため、ピストンを十分に冷却してノッキングの発生をできるだけ抑える必要がある。

しかしながら、上述のようにペントルーフ状に形成されたピストンの場合には、ピンボス部上方のピストン冠面が上方に隆起しているため、上記従来例のようにピストン内部に環状のクーリングチャンネルを設けただけでは該クーリングチャンネル内を流れるオイルによってピストンを十分に冷却できない可能性がある。

本発明は、斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ペントルーフ状のピストンを有するエンジンにおいて、該ピストンの冷却構造に工夫を凝らすことによりピストンの熱負荷を軽減することにある。

上記目的を達成するために、本発明に係るエンジンのピストン構造では、ピストンのピンボス部に、クーリングチャンネルに連通し且つピストン冠面の隆起部分まで延びるようなオイル通路を形成して、該隆起部分もオイルによって冷却されるようにした。

具体的には、請求項１の発明では、ペントルーフ状のシリンダの天井に沿ってピンボス部上方のピストン冠面が隆起したエンジンのピストン構造を対象とする。そして、ピストンには、その内部にピストンリングに対応して環状のクーリングチャンネルが設けられているとともに、該クーリングチャンネル内のオイルを排出するためのオイル排出口が形成されていて、上記ピンボス部には、上記クーリングチャンネルに連通し且つ上記ピストン冠面の隆起部分まで延びるようなオイル通路が形成されているものとする。

この構成により、クーリングチャンネル内を流れるオイルは、ピンボス部にピストン冠面の隆起部分まで延びるように形成されたオイル通路内にも流れて、該隆起部分はオイルによって内側から冷却されることになる。すなわち、ピストン冠面が隆起していて最も高温になりやすい部分にもオイルを流すことで、効果的にピストンを冷却することができ、ピストンの熱負荷の軽減を図れる。

これにより、高圧縮比にしてもノッキングの発生を抑えることができるとともに、ピストンリングの薄肉化が可能になり摺動抵抗の低減も図れるため、燃費を向上することができる。

上述の構成において、上記ピンボス部の少なくとも排気側に上記オイル通路が形成されているものとする（請求項２の発明）。こうすることで、ピンボス部上方に位置するピストン冠面の隆起部分において、最も高温になりやすい排気側をオイルによって冷却することができ、ピストンの熱負荷を効果的に軽減することができる。

また、上記ピンボス部の吸気側及び排気側にそれぞれオイル通路が形成されているのが好ましい（請求項３の発明）。こうすれば、ピンボス部上方に位置しピストン冠面が隆起している部分を、２つのオイル通路内を流れるオイルによってより効果的に冷却することができるため、ピストンの熱負荷をより確実に軽減することができる。

そして、上記ピンボス部には、ピストンピンを軸支するための貫通穴が形成されていて、上記オイル通路は、上記貫通穴に対して、該貫通穴の内周面の吸気側及び排気側の少なくとも一方で開口するように設けられるのが好ましい（請求項４の発明）。

このようにピンボス部に形成された貫通穴に連通するようにオイル通路を形成することで、該オイル通路によってピンボス部へオイルを確実に供給することができる。したがって、上述のようなオイル通路を形成することで、ピストン冠面の隆起部分を冷却しつつ、ピンボス部にも潤滑用のオイルを供給することが可能となる。

しかも、上記オイル通路は、貫通穴の内周面においてピストンピンから大きな荷重の作用する上下位置ではなく、吸気側及び排気側の少なくなくとも一方側で該貫通穴に開口するように設けられるため、ピストンピンと貫通穴内周面との間に形成される油膜がピストンピンから受ける荷重によって油膜切れを生じるのを防止することができる。

また、上記オイル通路は、上記貫通穴に対する開口部において、該通路の一部が上記ピンボス部の貫通穴とラップするように設けられていてもよい（請求項５の発明）。これにより、上記オイル通路は通路全体がピンボス部の貫通穴に対して開口しないため、該オイル通路からピンボス部の貫通穴へ流れるオイルの流量を抑えることができ、その分、ピストン冠面の隆起部分の内部にオイルを流すことができる。したがって、上記ピンボス部に潤滑用のオイルを供給しつつ、上記隆起部分をより確実に冷却することができる。

ここで、上述のようにオイル通路の設けられたピストンに対してオイルを供給する構成として、以下の２つの構成が考えられる。

一つめの構成は、上述のようにオイル通路がピンボス部の貫通穴と連通するように設けられている構成において、上記ピストンとクランク軸とを連結するためのコネクティングロッド及びピストンピンの内部に、上記オイル通路にオイルを供給するためのオイル供給路が形成されていて、このオイル供給路を介してオイルを供給する構成である（請求項６の発明）。この場合のオイル供給構造は、コネクティングロッドからピストンピン及びピンボス部を介してオイル通路内にオイルを供給するものであり、クーリングチャンネルへのオイル供給のために従来のようにオイルジェットを設ける必要がなくなるため、コストの低減を図れる。

しかも、オイルジェットからオイルを供給する場合、該オイルジェットから吐出されるオイルはピストン下面に設けられたオイル導入口からクーリングチャンネル内へ流れ込むのが一般的であるため、ピストンがオイルジェットから離れたところに位置している場合にはクーリングチャンネル内にオイルはほとんど供給されないが、上述のようにコネクティングロッド及びピストンピンを介してオイルを供給するようにすれば、クーリングチャンネル及びオイル通路内に連続してオイルを供給することができる。

二つめの構成は、従来構成と同じく、上記ピストンに、オイルジェットによってクーリングチャンネルにオイルが供給されるようなオイル導入口を設けて（請求項７の発明）、該オイル導入口からクーリングチャンネル内へオイルを供給する構成である。このように、オイルジェットを用いてオイルを供給することにより、クーリングチャンネル内のオイルの流量を確保できるとともに、クーリングチャンネル内のオイルがピストンの上下動によってオイル通路内を流れて上記ピストン冠面の隆起部分に運ばれることで、この隆起部分が冷やされる。また、オイルジェットから吐出されて上記オイル導入口内に入らなかったオイルによってピストンの下面を冷却することも可能になる。

また、上記ピストン冠面の中央部分には、キャビティが形成されていて、該キャビティ内に向かって燃料が噴射されるものとする（請求項８の発明）。このような構成では、キャビティの周り、すなわちピストン冠面の周縁部が高温になりやすいため、その部分に上述の構成のようなオイル通路を設ければ、ピストンを内部から効率良く冷却することができる。

本発明によれば、ピンボス部上方のピストン冠面が隆起したピストンにおいて、該ピンボス部に、ピストン内部のクーリングチャンネルに連通し且つピストン冠面の隆起部分まで延びるようなオイル通路を設けたため、最も温度の高くなりやすいピストン冠面の隆起部分の温度を効果的に低減することができ、ピストンの熱負荷を軽減することができる。これにより、圧縮比を高めつつノッキングの発生の抑制が可能になるとともに、ピストンリングの薄肉化も可能になり、燃費の改善を図れる。特に、上記ピンボス部の少なくとも排気側にオイル通路を形成するようにすれば、最も高温になりやすい排気側の熱負荷を効率良く軽減することができる。

また、上記オイル連通路をピンボス部の貫通穴に連通するように設けることで、上述のようにピストン冠面の隆起部分を冷却しつつ、ピンボス部に潤滑用のオイルを確実に供給できる。

さらに、上記クーリングチャンネル及びオイル通路に対してオイルジェットを用いてオイルを供給すれば、該クーリングチャンネル及びオイル通路の油量を確保しつつピストン下面を冷却できる一方、コネクティングロッド及びピストンピンを利用してオイルを供給すれば、オイルジェットが不要になるため、コストの低減を図れるとともに、ピストン内部にオイルを安定して供給することができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。

（実施形態１）
−ピストンの構成−
図１は、本発明の実施形態に係るエンジンのピストン構造を採用したピストン１の（ａ）上面図、（ｂ）クランク軸の軸方向から見た正面図、図２は図１（ａ）のII−II線断面図、図３は図１（ａ）のIII−III線断面図、図４は図３のIV−IV線断面図である。

上記ピストン１は、エンジンのシリンダ４（図５参照）内で上下方向に往復動することによって、図示しないコネクティングロッドを介してクランク軸を回転させるように構成されている。

詳しくは、上記ピストン１は、下方に向かって開口する概略有底円筒状の金属製（例えばアルミニウム合金製）の部材であり、このピストン１によってエンジンのシリンダ４内は上下に区画されるようになっている。すなわち、シリンダ４内において、ピストン１の上面（ピストン冠面）よりも上方には燃料を燃焼させる燃焼室が区画形成される一方、該ピストン１よりも下方には、上記クランク軸の配置されるクランク室５へと繋がる空間が形成されている。

また、上記ピストン１は、上部に位置する略円柱状の冠部１１と、該冠部１１から下方に延びるように設けられていて、上記コネクティングロッドをピストン１に連結するピストンピン（図示省略）を軸支するためのピンボス部１２，１２と、ピストン１のスラスト・反スラスト位置で上記冠部１１の外周部分からそれぞれ下方に向かって延びるように設けられた下面視略円弧状のスカート部１３，１３と、を備えている。

上記冠部１１は、その上面がピンボス部１２，１２の上方位置で隆起するように形成された、いわゆるペントルーフ状のもので、シリンダ４のペントルーフ状の天井部４ａとの間に形成される燃焼室の容積をできるだけ小さくすることで、燃焼室内の圧縮比を高めることができるようになっている。すなわち、上記冠部１１は、ピンボス部１２，１２上方に位置する隆起部１１ａで最も高くなるように形成されている。

また、上記冠部１１の上面の中央部分には、キャビティと呼ばれる凹部１１ｂが形成されている。この凹部１１ｂ内に向かってインジェクター（図示省略）から燃料を噴射して燃焼させることで、効率良く燃料を燃焼させることができる。なお、上記冠部１１の上面に凹部１１ｂを形成することにより、該冠部１１の上面には、周縁部１１ｅが形成されている。よって、熱負荷の高いピストンの冠部１１において、燃料を燃焼させる凹部１１ｂを囲む該周縁部１１ｅは特に熱負荷が高くなっている。

上記冠部１１の外周面上には、上記燃焼室側からクランク室側に向けて順に、コンプレッションリング溝１１ｃ，１１ｃ及びオイルリング溝１１ｄがそれぞれ全周に亘って形成されている。そして、これらのリング溝１１ｃ，１１ｃ，１１ｄにコンプレッションリング及びオイルリング（ピストンリング、図示省略）をそれぞれ装着することで、該コンプレッションリングによって燃焼室内の気密性を保つとともに、該オイルリングによってオイルの燃焼室内への浸入を防止できるようになっている。なお、これらの各リングは、上述の機能以外にも、ピストン１の熱をシリンダ壁に逃がすという役割も有している。

さらに、上記冠部１１の内部には、上記リング溝１１ｃ，１１ｃ，１１ｄの内周側位置で該冠部１１の全周に亘って延びる環状の空洞部１１ｆ（以下、クーリングチャンネルともいう）が形成されている。この空洞部１１ｆは、その内部をオイルが流れることにより上記冠部１１が冷却されるようにしたもので、いわゆるクーリングチャンネルとして機能する。そして、上記冠部１１の下面、すなわち、有底円筒状のピストン１の内側の底面には、上記クーリングチャンネル１１ｆに連通する２つのオイル導入口１１ｇ，１１ｇ及び１つのオイル排出口１１ｈが形成されている。

このように、クーリングチャンネル１１ｆに対して２つのオイル導入口１１ｇ，１１ｇを設けることで、仮に一方のオイル導入孔１１ｇから流れ込んだオイルがすぐに上記オイル排出口１１ｈから排出されてしまった場合でも、他方のオイル導入孔１１ｇから流れ込むオイルによってクーリングチャンネル１１ｆの残りの部分にオイルを流すことができ、該環状のクーリングチャンネル１１ｆ内の隅々までオイルを確実に供給することができる。

なお、上記２つのオイル導入口１１ｇ，１１ｇには、それぞれ、後述のオイルジェット装置２０，２０によってオイルが供給されるため、該オイル導入口１１ｇ，１１ｇは、図４及び図６に示すように、ピンボス部１２，１２間の吸気側に並んで設けられるのが好ましく、上記オイル排出口１１ｈは、オイル導入孔１１ｇ，１１ｇからなるべく離れた位置（例えば環状のクーリングチャンネル１１ｆの互いに対向する位置）に設けられるのが好ましい。

上記ピンボス部１２，１２には、円筒状のピストンピンの両端が挿入されるピストンピン穴１２ａ，１２ａが形成されている。そして、コネクティングロッドの一端（小端部）が連結された該ピストンピンは、ピンの両端が上記ピンボス部１２，１２のピストンピン穴１２ａ，１２ａ内に挿入された状態で回動可能に抜け止め（リング等により）されて、上記ピストン１の上下動に応じてピストンピンが上記ピストンピン穴１２ａ，１２ａ内で回動するように構成されている。

また、上記各ピンボス部１２には、ピストンピン穴１２ａの排気側及び吸気側の位置でピストン１の筒軸方向に延びるオイル通路としての穴部１２ｂ，１２ｂ（以下、オイル通路ともいう）が設けられている。この各オイル通路１２ｂは、上記ピンボス部１２，１２の下端で下方に向かって開口する一方、上記クーリングチャンネル１１ｆに連通し且つ上記冠部１１の周縁部１１ｅの隆起部１１ａの表面近くまで延びており、該オイル通路１２ｂ内をクーリングチャンネル１１ｆからのオイルが流れることによって上記隆起部１１ａを冷却するようになっている。なお、上記オイル通路１２ｂの開口部は、クーリングチャンネル１１ｆ内のオイル流量や、後述するピストンピン穴１２ａへのオイル供給等を考慮して、例えばボール部材の圧入などによってオイルが漏れないように塞いでおくのが好ましい。

このように、ペントルーフ状のピストン１において、最も温度の高くなる周縁部１１ｅの隆起部１１ａ内にクーリングチャンネル１１ｆと連通するオイル通路１２ｂを設けることで、該オイル通路１２ｂ内を流れるオイルによって、上記隆起部１１ａを効率良く冷却することができ、ピストン１全体の熱負荷を軽減することができる。これにより、燃焼室内でのノッキングの発生を効果的に抑えることができる。

また、上記各オイル通路１２ｂは、図３に示す如く、上記ピストンピン穴１２ａに対して開口するように形成されている。すなわち、上記各オイル通路１２ｂは、上記ピストンピン穴１２ａの内周面に開口部１２ｃが形成され、該開口部１２ｃによってピストンピン穴１２ａと連通するような位置に設けられており、これにより、該ピストンピン穴１２ａに対して、オイル通路１２ｂから開口部１２ｃを介してオイルを供給できるように構成されている。

ここで、上記オイル通路１２ｂ，１２ｂは、ピストンピン穴１２ａの内周面の排気側及び吸気側に上記開口部１２ｃ，１２ｃが位置するように、すなわち、該開口部１２ｃ，１２ｃがピストンピンに対して側方に位置するように形成するのが好ましい。ピストンピンの上下方向に上記開口部１２ｃ，１２ｃを設けると、該開口部１２ｃ，１２ｃに大きな圧力が作用するため、ピストンピンとピストンピン穴１２ａ内周面との間の油膜が切れやすくなるからである。

また、上記オイル通路１２ｂは、該通路１２ｂの一部（例えば、断面の約半分）が上記ピストンピン穴１２ａとラップするように設けるのが好ましい。このように、上記オイル通路１２ｂのピストンピン穴１２ａ内に対する開口を小さくすることで、該オイル通路１２ｂからピストンピン穴１２ａ内に供給されるオイル流量を少なくして、該オイル通路１２ｂの上側、すなわち隆起部１１ａ側に流れるオイルの流量を多くすることができる。これにより、上記ピストンピン穴１２ａにオイル通路１２ｂからオイルを供給しても、高温になりやすい上記隆起部１１ａをより確実に冷却することができる。

上述のように、上記オイル通路１２ｂを上記ピストンピン穴１２ａに連通させることで、上記ピストン１の隆起部１１ａの冷却だけでなく、ピストンピンとピンボス部１２との間に潤滑用のオイルを供給することも可能になる。

なお、本実施形態では、上記オイル通路１２ｂをピストンピン穴１２ａに連通させるようにしているが、この限りではなく、該オイル通路１２ｂをピストンピン穴１２ａと連通させないようにしてもよい。この場合には、ピストンピンとピンボス部１２との間にオイル通路１２ｂからオイルを供給することはできないが、上記冠部１１の隆起部１１ａ内のオイル通路１２ｂ内に流れるオイルの流量を確保することができ、該隆起部１１ａを確実に冷却することができる。

上記スカート部１３，１３は、上記冠部１１の外周部から下方に延びる下面視で略円弧状に形成された部分で、このスカート部１３，１３を設けることによりピストン１をシリンダ４内でスムーズに上下方向に移動させることができる。

−オイル供給構造−
次に、上記ピストン１下側のオイル導入口１１ｇにオイルを供給するための構成を図５及び図６に基づいて以下で詳しく説明する。

本実施形態では、シリンダ４及びクランク室５を構成するシリンダブロック２のクランク室内壁に、所定の圧力でオイルを吐出する２つのオイルジェット装置２０，２０が各シリンダ４，４，…に対応して配設されている。この２つのオイルジェット装置２０，２０はほぼ同一の構成であるため、以下の説明では一方のオイルジェット装置２０のみについて説明する。

上記オイルジェット装置２０は、内部のチェックバルブ２２の作動によって、シリンダブロック２内に形成されたオイル流路としてのメーンギャラリー３からオイルをピストン１下面に向かって吐出するように構成されている。

すなわち、上記オイルジェット装置２０は、ボルト内部にチェックバルブ２２を備えたバルブ部２１と、該バルブ２１を通過したオイルを吐出するノズル部２５と、該バルブ２１とノズル部２５とを繋ぐ連結ケース部２６と、を備えていて、上記バルブ部２１内に上記メーンギャラリー３からオイルが供給されて、上記ノズル部２５からピストン１下面に向かってオイルを吐出するように構成されている。

上記バルブ部２１は、図７に示すように、ボルト部材２３のねじ部先端側で開口するように形成された穴部２１ａ内に、ボール部材２２ａとばね部材２２ｂとからなるチェックバルブ２２を設けたもので、該バルブ部２１がシリンダブロック２に形成されたねじ穴に螺合された状態で、上記穴部２１ａの開口側は上記メーンギャラリー３に連通するように構成されている。

一方、上記穴部２１ａの底部側には、ボルト部材２３を径方向に貫通して該穴部２１ａを外方に開口させる開口穴２１ｂが形成されていて、上記バルブ部２１がシリンダブロック２に取り付け固定された状態で、上記開口穴２１ｂが連結カバー部２６内の連通路を介して上記ノズル部２５に連通するように構成されている。

これにより、上記チェックバルブ２２の作動によってメーンギャラリー３からオイルジェット装置２０内へ流入したオイルは、バルブ部２１の穴部２１ａ、開口穴２１ｂ及びノズル部２５を通って、吐出されることになる。

ここで、上記ノズル部２５は、クランク室５からシリンダ４内方に向かって延びる略Ｌ字状の管状部材で、ピストン１がシリンダ４内の下死点に位置するときに、開口端が該ピストン１のオイル導入口１１ｇの直下に位置するように配置されていて、これにより、該ノズル部２５から吐出されるオイルがオイル導入口１１ｇを介してクーリングチャンネル１１ｆ内へ供給されることになる。そして、このクーリングチャンネル１１ｆ内に供給されたオイルは、ピストン１の上下動によって該クーリングチャンネル１１ｆに連通するオイル通路１２ｂ，１２ｂ，…内を流れてピストン１の隆起部１１ａ近傍まで運ばれるため、該オイルによって隆起部１１ａが内部から冷却される。

なお、オイル供給圧が所定値（例えば１４０〜１９０ｋＰａ）以上であれば上記ノズル部２５からは常にオイルが吐出される。しかしながら、上記ピストン１のオイル導入口１１ｇからクーリングチャンネル１１ｆ内にオイルが供給されるのは、主に該ピストン１が下死点付近に位置している場合である。そのため、それ以外の場合（すなわち、ピストン１が下死点よりも上方に位置している場合）には、上記ノズル部２５から吐出されるオイルはピストン１の冠部１１の下面（有底円筒状のピストン１の裏側内面）に吹きかけられることになり、該冠部１１を外側からも冷却することが可能となる。

以上の構成より、本実施形態では、ペントルーフ状のピストン１のピンボス部１２，１２に、該ピストン１の筒軸方向に延びて、該ピストン１内部に形成される環状のクーリングチャンネル１１ｆに連通し且つ冠部１１の隆起部１１ａの表面近くまで延びるようなオイル通路１２ｂ，１２ｂ，…を設け、該オイル通路１２ｂ，１２ｂ，…内にクーリングチャンネル１１ｆからオイルを流すようにしたため、最も温度が高くなる上記隆起部１１ａを効率良く冷却することができ、ピストン１の熱負荷を軽減することができる。これにより、ピストンの信頼性の向上を図れるとともに、高圧縮比にしてもノッキングの発生を抑えることができ、燃費の改善を図れる。

そして、上記オイル通路１２ｂ，１２ｂ，…を設けることにより、ピストン１のシリンダ４内壁との摺動抵抗低減のためにコンプレッションリングやオイルリングを薄肉化してそれらのリングからの放熱量が減った場合でも、上記オイル通路１２ｂ内を流れるオイルによってピストン１の熱負荷を確実に軽減することができる。つまり、上述のようなオイル通路１２ｂ，１２ｂ，…を設けることによってコンプレッションリングやオイルリングの薄肉化を図ることができ、これにより、該リングの摺動抵抗を低減して燃費の向上を図れる。

しかも、上記オイル通路１２ｂは、上記ピンボス部１２に形成されたピストンピン穴１２ａに連通するように設けられているため、クーリングチャンネル１１ｆ及び該オイル通路１２ｂを介してピストンピン穴１２ａ内にオイルを確実に供給することができる。すなわち、上記オイル通路１２ｂを設けることにによって、ピストン１の隆起部１１ａの冷却だけでなく、ピストンピンとピンボス部１２との間に潤滑油を供給することも可能になる。

また、上記ピストン１のオイル導入孔１１ｇ，１１ｇに対してその下方からオイルジェット装置２０，２０によってオイルを吐出させることで、該ピストン１が下死点付近に位置している場合には、オイル導入孔１１ｇからクーリングチャンネル１１ｆ内にオイルを供給できる一方、上記ピストン１が下死点よりも上方に位置している場合には、該ピストン１の下面（冠部１１の下面）にオイルを吹きかけることになり、該ピストン１を外側から冷却することができる。

さらに、上記ピストン１に、オイル導入孔１１ｇ，１１ｇを２つ設けることで、一方のオイル導入孔１１ｇからクーリングチャンネル１１ｆ内に流れ込んだオイルがオイル排出口１１ｈから排出されても、該クーリングチャンネル１１ｆの残りの部分にはもう一方のオイル導入孔１１ｇから供給されたオイルが流れるため、クーリングチャンネル１１ｆの隅々までオイルを確実に流すことができ、これにより、ピストン１全体を確実に冷却することができる。

（実施形態２）
図８は、本発明の実施形態２に係るエンジンのピストン構造を適用した場合のピストン組立体３０の断面図を示している。この実施形態２に係るピストン組立体３０は、上述の実施形態１とほぼ同じ構造のピストン１を用いて、コネクティングロッド及びピストンピンを介してオイルを供給するようにしただけなので、以下、同一の部分には同一の符号を付し、異なる部分だけを説明する。なお、本実施形態では、上述の実施形態１のようにオイルジェット装置２０を用いないので、上記ピストン１にはオイル導入口が形成されていない。

すなわち、ピストン１は、図示しないクランク軸に対してコネクティングロッド３１及びピストンピン３２を介して連結されており、該コネクティングロッド３１及びピストンピン３２内には上記ピストン１へオイルを供給するためのオイル供給路３４が形成されている。

詳しくは、上記コネクティングロッド３１は、クランク軸に連結される大径部３１ａと、ピストンピン３２に連結される小径部３１ｂと、該大径部３１ａと小径部３１ｂとを繋ぐロッド部３１ｃと、を備えていて、該大径部３１ａ及び小径部３１ｂは、それぞれ、クランク軸の軸方向に沿って筒軸が延びるような円筒状に形成されている。そして、上記コネクティングロッド３１のロッド部３１ｃの内部には、クランク軸の軸受に対して所定圧力（例えば約３９０ｋＰａ）で供給されるオイルが流れるように、上記大径部３１ａから小径部３１ｂまで貫通する貫通孔３１ｄが形成されている。

上記ピストンピン３２は、円筒状の部材であり、その中央部が上記コネクティングロッド３１の小径部３１ｂに挿通された状態で固定される一方、両端部は実施形態１と同様、ピストン１のピンボス部１２，１２に設けられたピストンピン穴１２ａ，１２ａ内で回動可能に軸支されている。また、上記ピストンピン３２の側面には、該ピストンピン３２が上記コネクティングロッド３１の小径部３１ｂに連結された状態で上記貫通孔３１ｄの小径部３１ｂ側の開口と連通するように、連通孔３２ａが設けられている。すなわち、上記ピストンピン３２は、コネクティングロッド３１と連結された状態で内部空間３２ｂが該コネクティングロッド３１の貫通孔３１ｄと連通するように構成されている。

また、上記ピストンピン３２は、図８に示すように、上記ピストン１のピンボス部１２，１２に軸支されている両端部が、該各ピンボス部１２のピストンピン穴１２ａ，１２ａに開口するオイル通路１２ｂ，１２ｂの開口部１２ｃ，１２ｃ全体を塞がないような軸方向長さを有するように形成されている。これにより、上記コネクティングロッド３１の貫通孔３１ｄに連通する上記ピストンピン３２の内部空間３２ｂは、上記ピストン１に設けられたオイル通路１２ｂ，１２ｂにも連通するようになっている。

以上の構成により、クランク軸の軸受に供給されたオイルは、上記コネクティングロッド３１の貫通孔３１ｄ内を通って大径部３１ａから小径部３１ｂまで流れた後、上記ピストンピン３２の側面の連通孔３２ａを介して該ピストンピン３２の内部空間３２ｂに流れ込んで該内部空間３２ｂの両端側へ分かれて流れる。そして、該ピストンピン３２内のオイルは、ピストン１のピンボス部１２，１２に形成されたピストンピン穴１２ａ，１２ａに開口するオイル通路１２ｂ，１２ｂの開口部１２ｃ，１２ｃから該オイル通路１２ｂ，１２ｂ内へ流れ込んで、該オイル通路１２ｂ，１２ｂに連通する環状のクーリングチャンネル１１ｆ内を流れてピストン１の冠部１１を内側から冷却する。すなわち、上記コネクティングロッド３１の貫通孔３２ａ及び上記ピストンピン３２の内部空間３２ｂによって、上記ピストン１内部へオイルを供給するオイル供給路３４が形成される。

なお、上記ピストンピン３２の両端部が位置付けられる上記ピンボス部１２，１２のピストンピン穴１２ａ，１２ａは、円盤状の蓋部材３３，３３によって外方側を塞がれるようになっている。これにより、コネクティングロッド３１及びピストンピン３２内を流れてきたオイルが該ピストンピン穴１２ａ，１２ａから多量に漏れるのを防止することができる。

以上より、本実施形態によれば、ピストン１のクーリングチャンネル１１ｆ及びオイル通路１２ｂに対して、クランク軸に供給されるオイルをコネクティングロッド３１の貫通孔３１ｄ及びピストンピン３２の内部空間３２ｂを介して供給するようにしたため、上述の実施形態１のようなオイルジェット装置２０が不要になり、コストの低減を図れる。

しかも、上述の実施形態１のようにオイルジェット装置２０を用いてピストン１のクーリングチャンネル１１ｆ内にオイルを供給する場合には、ピストン１が下死点付近に位置しているときにのみクーリングチャンネル１１ｆへのオイルの供給が可能になるが、上述のような構成にすれば、ピストン１の位置に関係なく、常に該ピストン１内にオイルを安定して供給することができる。

また、ピストン１に対して、オイルはピンボス部１２，１２に設けられたオイル通路１２ｂ，１２ｂから内部へ流れ込むことになるため、該ピンボス部１２，１２上方の最も温度の高い隆起部１１ａ，１１ａを、比較的温度の低いオイルによって効果的に冷却することができ、ピストンの熱負荷を効率良く軽減することができる。

（その他の実施形態）
本発明の構成は、上記各実施形態に限定されるものではなく、それ以外の種々の構成を包含するものである。すなわち、上記実施形態１では、ピストン１のクーリングチャンネル１１ｆに連通するオイル導入口１１ｇ，１１ｇを２つ設けるようにしているが、これに限らず、一つだけ設けるようにしてもよい。当然のことながら、この場合には、上記クーリングチャンネル１１ｆにオイルを供給するためのオイルジェット装置２０は一つだけ設ければよい。

また、上記各実施形態では、ピストン１のピンボス部１２のピストンピン穴１２ａに対して、排気側及び吸気側の両方にオイル通路１２ｂ，１２ｂを設けるようにしているが、この限りではなく、温度の高い排気側にのみ設けるようにしてもよい。

以上説明したように、本発明におけるエンジンのピストン構造は、ペントルーフ状のピストンの隆起部内に、クーリングチャンネルに連通するオイル通路を設けることで該隆起部を効率良く冷却することができ、ノッキングの発生を抑えられるから、例えば高圧縮比で運転するエンジンに特に有用である。

本発明の実施形態１に係るピストンの（ａ）上面図、（ｂ）クランク軸の軸方向から見た正面図である。 図１（ａ）のII−II線断面図である。 図１（ａ）のIII−III線断面図である。 図３におけるIV−IV線の部分断面図である。 オイルジェット装置をクランク軸に直交する方向で切断した場合の概略断面図である。 オイルジェット装置とピストンとの位置関係をクランク室下方から見た図である（ピストンは図４と同様、部分断面図）。 バルブ部の内部構成を示す部分断面図である。 実施形態２に係るピストン組立体をクランク軸方向に沿って切断した場合の断面図である。

符号の説明

１ ピストン
４ シリンダ
４ａ 天井部
１１ 冠部
１１ａ 隆起部
１１ｂ キャビティ
１１ｆ 空洞部（クーリングチャンネル）
１１ｇ オイル導入口
１１ｈ オイル排出口
１２ ピンボス部
１２ａ ピストンピン穴（貫通穴）
１２ｂ オイル通路
１２ｃ 開口部
２０ オイルジェット装置（オイルジェット）
３１ コネクティングロッド
３１ｄ 貫通孔
３２ ピストンピン
３２ａ 連通孔
３２ｂ 内部空間
３４ オイル供給路

Claims (8)

1. ペントルーフ状のシリンダの天井に沿ってピンボス部上方のピストン冠面が隆起したエンジンのピストン構造であって、
   ピストンには、その内部にピストンリングに対応して環状のクーリングチャンネルが設けられているとともに、該クーリングチャンネル内のオイルを排出するためのオイル排出口が形成されていて、
   上記ピンボス部には、上記クーリングチャンネルに連通し且つ上記ピストン冠面の隆起部分まで延びるようなオイル通路が形成されていることを特徴とするエンジンのピストン構造。
2. 請求項１において、
   上記ピンボス部の少なくとも排気側に上記オイル通路が形成されていることを特徴とするエンジンのピストン構造。
3. 請求項２において、
   上記ピンボス部の吸気側及び排気側にそれぞれオイル通路が形成されていることを特徴とするエンジンのピストン構造。
4. 請求項１〜３のいずれか一つにおいて、
   上記ピンボス部には、ピストンピンを軸支するための貫通穴が形成されていて、
   上記オイル通路は、上記貫通穴に対して、該貫通穴の内周面の吸気側及び排気側の少なくとも一方で開口するように設けられていることを特徴とするエンジンのピストン構造。
5. 請求項４において、
   上記オイル通路は、上記貫通穴に対する開口部において、該通路の一部が上記ピンボス部の貫通穴とラップするように設けられていることを特徴とするエンジンのピストン構造。
6. 請求項４または５のいずれか一つにおいて、
   上記ピストンとクランク軸とを連結するためのコネクティングロッド及びピストンピンの内部には、上記オイル通路にオイルを供給するためのオイル供給路が形成されていることを特徴とするエンジンのピストン構造。
7. 請求項１〜５のいずれか一つにおいて、
   上記ピストンには、オイルジェットによって上記クーリングチャンネルにオイルが供給されるようにオイル導入口が設けられていることを特徴とするエンジンのピストン構造。
8. 請求項１〜７のいずれか一つにおいて、
   上記ピストン冠面の中央部分には、キャビティが形成されていて、該キャビティ内に向かって燃料が噴射されることを特徴とするエンジンのピストン構造。

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