JP5359581B2 - Piston structure of internal combustion engine - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a piston structure designed to reduce apparent viscosity of lubricating oil, and to lower sliding resistance as well as to enhance durability of an engine and fuel economy. <P>SOLUTION: Air introduction grooves 31, 32 for guiding air 9 between the piston 1 and the cylinder bore 8 to an oil film formation range (A) where the lubricating oil film 6 is formed, are provided on the surface of the skirt portion 3, when the piston 1 ascends and descends within the cylinder bore 8, in a piston structure of an internal combustion engine, which ascends and descends within cylinder bore 8, in the state where lubricating oil film 6 is formed in the middle part of a skirt portion 3 of a piston 1 accommodated in the cylinder bore 8. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&amp;INPIT

Description

本発明は、内燃機関のピストン構造に関する。   The present invention relates to a piston structure for an internal combustion engine.

一般に、内燃機関のピストンは、図6に示すようにオイルリング溝等が形成される円筒状のヘッド部2と、ヘッド部2から下方に延設されるスカート部3とから構成されており、シリンダボア(図示せず)の中を潤滑油で潤滑された状態で上下方向に往復運動するようになっている。   Generally, a piston of an internal combustion engine is composed of a cylindrical head portion 2 in which an oil ring groove or the like is formed as shown in FIG. 6 and a skirt portion 3 extending downward from the head portion 2. The cylinder bore (not shown) reciprocates in the vertical direction while being lubricated with lubricating oil.

ピストン1は、燃焼によって生じる膨張や歪を考慮してシリンダボア内壁面との間にクリアランスを有しており、このクリアランスに潤滑油(エンジンオイル)が介在されている。   The piston 1 has a clearance with the cylinder bore inner wall surface in consideration of expansion and distortion caused by combustion, and lubricating oil (engine oil) is interposed in the clearance.

しかしながら、シリンダボア内壁面とスカート部3表面(外周面)との間の全体が潤滑油で満たされているわけでなく、通常、図6に塗りつぶして示した楕円内が潤滑油で満たされて潤滑油膜6が形成される(油膜形成範囲A)。そして油膜形成範囲A以外の部分は、空気で満たされている。   However, the entire area between the cylinder bore inner wall surface and the surface of the skirt portion 3 (outer peripheral surface) is not filled with the lubricating oil. Normally, the oval filled in FIG. 6 is filled with the lubricating oil and lubricated. An oil film 6 is formed (oil film formation range A). And parts other than the oil film formation range A are filled with air.

ピストン1の往復運動時、スカート部3外周面はシリンダボア内壁面との間に形成された潤滑油膜6を介して摺動するが、潤滑油膜6が形成されていると、その部分では必ず摺動抵抗が生じることになる。   During the reciprocating motion of the piston 1, the outer peripheral surface of the skirt portion 3 slides through a lubricating oil film 6 formed between the inner wall surface of the cylinder bore. Resistance will occur.

ピストン1に摺動抵抗が生じると、エンジンの燃費が悪化する原因となり、ピストン1の摺動抵抗は低いことが望ましく、この摺動抵抗を下げる方法として、従来よりスカート部3にスリットを形成してスカート部3の剛性を低くしたり(特許文献1)、スカート部3の一部分をカットしたものがある。   If sliding resistance is generated in the piston 1, the fuel consumption of the engine is deteriorated, and it is desirable that the sliding resistance of the piston 1 is low. As a method for reducing this sliding resistance, a slit is conventionally formed in the skirt portion 3. In some cases, the rigidity of the skirt part 3 is lowered (Patent Document 1) or a part of the skirt part 3 is cut.

特開2005−188303号公報JP 2005-188303 A

ところで、スカート部3の剛性を低くすることとは別に、潤滑油膜6の摺動抵抗は、オイルの粘度と潤滑油膜6の厚さに比例することが分かっている。そこで本出願人は、潤滑油の見かけの粘度を低減させることによって摺動抵抗が下がることに着目し、潤滑油の見かけの粘度を低減させ、よってピストン1の摺動抵抗を下げるようにした内燃機関のピストン構造を開発するに至った。   By the way, it is known that the sliding resistance of the lubricating oil film 6 is proportional to the viscosity of the oil and the thickness of the lubricating oil film 6 apart from lowering the rigidity of the skirt portion 3. Therefore, the present applicant pays attention to reducing the sliding resistance by reducing the apparent viscosity of the lubricating oil, and reducing the apparent viscosity of the lubricating oil, thereby reducing the sliding resistance of the piston 1. The engine piston structure has been developed.

本発明は、か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、潤滑油の見かけの粘度を低減させ、摺動抵抗を下げることにより燃費を向上させるようにした内燃機関のピストン構造を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to reduce the apparent viscosity of the lubricating oil and to improve the fuel consumption by reducing the sliding resistance. To provide a structure.

上記課題を解決するために本発明は、シリンダボア内に収容されるピストンのスカート部の中央部分に潤滑油膜が形成された状態でシリンダボア内を昇降する内燃機関のピストン構造において、前記ピストンがシリンダボア内を昇降する際、ピストンとシリンダボアとの間の空気を、前記潤滑油膜が形成された油膜形成範囲に導くための空気導入溝を前記スカート部の表面に施されているコーティング層に前記ピストンの昇降方向に沿ってあるいは昇降方向に対して斜めに前記コーティング層の上方端及び下方端からそれぞれ前記油膜形成範囲の中央に向かって複数本設け、前記空気導入溝の溝幅及び溝深さの少なくとも一方を前記油膜形成範囲の内側から外側に向けて末広がりに形成したことを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, the present invention provides a piston structure for an internal combustion engine that moves up and down in a cylinder bore in a state where a lubricating oil film is formed in a central portion of a skirt portion of the piston accommodated in the cylinder bore. when lifting a between the piston and the cylinder bore of the air, the air introducing groove for guiding the lubricating oil film formed range oil film is formed, the piston in the coating layer which is applied to the surface of said skirt portion A plurality of coating layers are provided from the upper end and the lower end of the coating layer toward the center of the oil film formation range along the ascending / descending direction or obliquely with respect to the ascending / descending direction, and at least the groove width and the groove depth of the air introduction groove One of the two is formed so as to widen from the inside to the outside of the oil film forming range .

上記構成によれば、ピストンがシリンダボアに対して昇降するのに伴って、スカート部の中央部分に形成される油膜形成範囲の潤滑油膜にピストンとシリンダボアとの間の空気を泡状に分布させることができ、結果として潤滑油膜の見かけの粘度が下がるので、ピストンの摺動抵抗を下げることができる。   According to the above configuration, as the piston moves up and down with respect to the cylinder bore, the air between the piston and the cylinder bore is distributed in the form of bubbles in the lubricating oil film in the oil film forming range formed in the central portion of the skirt portion. As a result, the apparent viscosity of the lubricating oil film is lowered, so that the sliding resistance of the piston can be lowered.

また、上記構成によれば、空気導入溝の溝幅及び溝深さの少なくとも一方を油膜形成範囲の内側から外側に向けて末広がりに形成したことで、より空気を導入しやすくなる。 Moreover, according to the said structure, it becomes easier to introduce air by forming at least one of the groove width and the groove depth of the air introduction groove from the inner side toward the outer side of the oil film forming range .

本発明によれば、潤滑油の見かけの粘度を低減させ、摺動抵抗を下げると共にエンジンの耐久性及び燃費を向上させるようにした内燃機関のピストン構造を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the piston structure of the internal combustion engine which reduced the apparent viscosity of lubricating oil, reduced sliding resistance, and improved the durability and fuel consumption of the engine can be provided.

図1は、本発明の一実施形態に係る内燃機関のピストンを示す図で、(A)は正面図で、(B)は(A)の矢視Xから見たスカート部の拡大図である。1A and 1B are views showing a piston of an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention, in which FIG. 1A is a front view and FIG. 1B is an enlarged view of a skirt portion viewed from an arrow X in FIG. . 図2は、図1に示す内燃機関のピストンの斜視図である。FIG. 2 is a perspective view of a piston of the internal combustion engine shown in FIG. 図3(A)は、図1のピストンの矢視Xから見た図の左半分を示し、(B)は(A)のA―A線で断面したときのスカート部とシリンダボア内壁面との関係を示す図であり、スカート部の形状を横方向に拡大した図である。3A shows the left half of the piston as viewed from the arrow X in FIG. 1, and FIG. 3B shows the skirt portion and the inner wall surface of the cylinder bore when sectioned along line AA in FIG. It is a figure which shows a relationship and is the figure which expanded the shape of the skirt part to the horizontal direction. 図4は、スカート部とシリンダボア内壁面との間の潤滑油膜に、空気が入る状態を示す説明図で、(A)はピストン上昇時を示し、(B)はピストン下降時を示す図である。FIGS. 4A and 4B are explanatory views showing a state where air enters the lubricating oil film between the skirt portion and the cylinder bore inner wall surface, where FIG. 4A shows when the piston is raised, and FIG. 4B shows when the piston is lowered. . 図5は、スカート部とシリンダボア内壁面との間の潤滑油膜から空気が排出される状態を示す説明図で、(A)はピストン上昇時を示し、(B)はピストン下降時を示す図である。FIGS. 5A and 5B are explanatory views showing a state in which air is discharged from the lubricating oil film between the skirt portion and the inner wall surface of the cylinder bore. FIG. 5A shows when the piston is raised, and FIG. is there. 図6は、従来の内燃機関のピストンの斜視図である。FIG. 6 is a perspective view of a piston of a conventional internal combustion engine.

本発明の好適な実施形態を添付図面に基づいて説明する。   A preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

なお、図1〜図5の本実施形態において、図6の従来例で示した部材と同等の機能を有する部材については同一の符号を付して説明する。   1 to 5, members having the same functions as the members shown in the conventional example of FIG. 6 are described with the same reference numerals.

図1及び図2に示すように、ピストン1は、シリンダ(図示せず)内に燃焼室を形成する円筒状のヘッド部2と、このヘッド部2から下方に延設される一対のスカート部3(以下、スカート部3という)と、ピストンピン孔5が形成されている肉厚のピンボス部4から構成されている。   As shown in FIGS. 1 and 2, the piston 1 includes a cylindrical head portion 2 that forms a combustion chamber in a cylinder (not shown), and a pair of skirt portions that extend downward from the head portion 2. 3 (hereinafter referred to as a skirt portion 3) and a thick pin boss portion 4 in which a piston pin hole 5 is formed.

ヘッド部2の外周面には、上側から順に2つのピストンリング溝20,21と1つのオイルリング溝22とが形成されている。各ピストンリング溝20,21には、ピストンリング(図示せず)が嵌め込まれ、オイルリング溝22には、オイルリング(図示せず)が嵌め込まれる。   Two piston ring grooves 20 and 21 and one oil ring groove 22 are formed on the outer peripheral surface of the head portion 2 in order from the upper side. A piston ring (not shown) is fitted in each piston ring groove 20, 21, and an oil ring (not shown) is fitted in the oil ring groove 22.

ピンボス部4の中心部に形成されているピストンピン孔5には、ピストン1とコンロッド(図示せず)とを連結するためのピストンピン(図示せず)が挿入される。   A piston pin (not shown) for connecting the piston 1 and a connecting rod (not shown) is inserted into the piston pin hole 5 formed at the center of the pin boss 4.

スカート部3は、シリンダボア内壁面8a(図3)を上下方向に摺動して、ピストン1の昇降を案内すると共に、燃焼によって生じる熱をシリンダブロック7へ逃がすようになっている。スカート部3は、ヘッド部2の下側にピンボス部4を挟んで互いに対向して配設されており、スカート部3がシリンダボア内壁面8aに当たる方向であるスラスト、反スラスト方向(ピストンピン孔5の軸方向に対して直角の方向)に位置する表面には、汎用のスクリーン印刷法によりカーボンないし二硫化モリブデンでコーティング層30が施されている(図2参照)。   The skirt portion 3 slides up and down on the cylinder bore inner wall surface 8a (FIG. 3) to guide the raising and lowering of the piston 1, and to release the heat generated by the combustion to the cylinder block 7. The skirt portion 3 is disposed on the lower side of the head portion 2 so as to face each other with the pin boss portion 4 interposed therebetween. The skirt portion 3 is a direction in which the skirt portion 3 abuts against the cylinder bore inner wall surface 8a. The coating layer 30 is coated with carbon or molybdenum disulfide by a general-purpose screen printing method (see FIG. 2).

このようなピストン1は、シリンダボア8内に挿入され、その側面がシリンダボア内壁面8aに対向している。ピストン1の側面のうち、ヘッド部2のリング溝20,21に装着されたピストンリング(図示せず)がシリンダボア内壁面8aに摺接されて気密を保っている。ピストン1は、圧縮行程ではシリンダボア内壁面8aを上昇し、爆発行程で燃焼ガスの圧力により下降される。   Such a piston 1 is inserted into the cylinder bore 8, and its side surface faces the cylinder bore inner wall surface 8a. Of the side surface of the piston 1, a piston ring (not shown) mounted in the ring grooves 20 and 21 of the head portion 2 is slidably contacted with the cylinder bore inner wall surface 8a to keep airtight. The piston 1 rises on the cylinder bore inner wall surface 8a in the compression stroke, and is lowered by the pressure of the combustion gas in the explosion stroke.

ところで、スカート部3とシリンダボア内壁面8aとの間に有する隙間(クリアランス)には、摺動抵抗を少なくするためにエンジンオイルなどの潤滑油が介在しており、この潤滑油は図1(B)及び図2に示すような楕円状の潤滑油膜6が形成される。潤滑油膜6は、図1(B)及び図2のAで示す範囲に形成されており(油膜形成範囲A)、油膜形成範囲A以外では、シリンダボア内壁面8aとの間に空気9が介在している。   By the way, in the gap (clearance) between the skirt portion 3 and the cylinder bore inner wall surface 8a, lubricating oil such as engine oil is interposed in order to reduce sliding resistance. This lubricating oil is shown in FIG. ) And an elliptical lubricating oil film 6 as shown in FIG. 2 is formed. The lubricating oil film 6 is formed in the range indicated by A in FIGS. 1B and 2 (oil film forming range A), and outside the oil film forming range A, air 9 is interposed between the cylinder bore inner wall surface 8a. ing.

また潤滑油膜6の摺動抵抗は、潤滑油の粘度に比例しており、粘度は空気が混入すると低下する。したがってスカート部3表面の潤滑油膜6に、ピストン1側面とシリンダボア内壁面8aとの間に介在している空気を導入すれば、潤滑油膜6の見かけの粘度が下がることになる。   The sliding resistance of the lubricating oil film 6 is proportional to the viscosity of the lubricating oil, and the viscosity decreases when air is mixed. Therefore, if the air interposed between the side surface of the piston 1 and the cylinder bore inner wall surface 8a is introduced into the lubricating oil film 6 on the surface of the skirt portion 3, the apparent viscosity of the lubricating oil film 6 is lowered.

これを実現するため、本発明は、ピストン1がシリンダボア8内を昇降する際、ピストン1側面とシリンダボア8内面との間の空気9を、潤滑油膜6が形成された油膜形成範囲Aに導くための空気導入溝31,32をスカート部3表面に設けたものである。   In order to realize this, the present invention guides the air 9 between the side surface of the piston 1 and the inner surface of the cylinder bore 8 to the oil film formation range A in which the lubricating oil film 6 is formed when the piston 1 moves up and down in the cylinder bore 8. The air introduction grooves 31 and 32 are provided on the surface of the skirt portion 3.

すなわち、図1及び図2に示すように空気導入溝31,32が各スカート部3,3表面の油膜形成範囲Aを外側から内側に向かって横切るように形成されている。詳しくは上方端から油膜形成範囲Aの略中央に向けて空気導入溝31を3本刻設し、同様に下方端から油膜形成範囲Aの略中央に向けて空気導入溝32を3本刻設している。空気導入溝31,32の溝幅は、例えば1〜2mmであり、溝深さは10μm程度である。   That is, as shown in FIGS. 1 and 2, the air introduction grooves 31 and 32 are formed so as to cross the oil film formation range A on the surfaces of the skirt portions 3 and 3 from the outside toward the inside. Specifically, three air introduction grooves 31 are formed from the upper end toward the approximate center of the oil film formation range A, and similarly three air introduction grooves 32 are provided from the lower end toward the approximate center of the oil film formation range A. doing. The groove width of the air introduction grooves 31 and 32 is, for example, 1 to 2 mm, and the groove depth is about 10 μm.

空気導入溝31,32は、スカート部3表面に施されているコーティング層30を一部削り取ることで形成してもよい。あるいは最初からマスキングして、コーティングが施されないコーティング欠落部を設けることで空気導入溝31,32を形成してもよい。   The air introduction grooves 31 and 32 may be formed by scraping off part of the coating layer 30 applied to the surface of the skirt portion 3. Alternatively, the air introduction grooves 31 and 32 may be formed by masking from the beginning and providing a coating missing portion that is not coated.

また、通常、ピストン1は、前記したように印刷タイプ(スクリーン印刷)のコーティングであるため、最初から溝のある形状でコーティングすることも可能である。   Moreover, since the piston 1 is normally a printing type (screen printing) coating as described above, it can be coated with a grooved shape from the beginning.

空気導入溝31は、スカート部3表面のコーティング層30の上方端側に空気9の入口31aが形成されており、空気導入溝32は、スカート部3表面のコーティング層30の下方端側に空気9の入口32aが形成されている(図3(B)参照)。空気導入溝31,32は、その溝幅及び溝深さの少なくとも一方を油膜形成範囲Aの内側から外側に向けて末広がりに形成されている。すなわち、空気9の入口31a,32a側を末広がりに形成して空気9を導入しやすくしている。   The air introduction groove 31 is formed with an inlet 31 a for air 9 on the upper end side of the coating layer 30 on the surface of the skirt portion 3, and the air introduction groove 32 is formed on the lower end side of the coating layer 30 on the surface of the skirt portion 3. Nine inlets 32a are formed (see FIG. 3B). The air introduction grooves 31 and 32 are formed so that at least one of the groove width and the groove depth is widened from the inside to the outside of the oil film forming range A. That is, the air 9 is easily introduced by forming the inlets 31a and 32a of the air 9 so as to widen toward the end.

空気導入溝31,32を通って潤滑油膜6に導入された空気9は泡状に分布され、結果として潤滑油の見かけの粘度が下がるので、ピストン1の摺動抵抗を下げることができる。   The air 9 introduced into the lubricating oil film 6 through the air introducing grooves 31 and 32 is distributed in the form of bubbles, and as a result, the apparent viscosity of the lubricating oil decreases, so that the sliding resistance of the piston 1 can be lowered.

また入口31a,32aから導入された空気9が、油膜形成範囲Aにおいて均一に泡状に分布されるように、空気導入溝31,32は、例えば途中で二股に分岐している。   Further, the air introduction grooves 31 and 32 are bifurcated, for example, in the middle so that the air 9 introduced from the inlets 31a and 32a is uniformly distributed in the form of bubbles in the oil film formation range A.

なお、空気導入溝31,32は、空気9が油膜形成範囲Aに容易に導入でき、しかも空気9が油膜形成範囲Aにおいて均一に泡状に分布されるのであれば、空気導入溝31,32の本数は3本以外でよく、またその形状も図示した二股に分岐するものに限定されない。   The air introduction grooves 31 and 32 can be easily introduced into the oil film formation range A, and if the air 9 is evenly distributed in the oil film formation range A in the form of bubbles, the air introduction grooves 31 and 32 can be used. The number may be other than three, and the shape is not limited to the one bifurcated in the figure.

スカート部3表面とシリンダボア内壁面8aの間に形成される潤滑油膜6と空気9について、図3(B)により説明する。   The lubricating oil film 6 and air 9 formed between the surface of the skirt portion 3 and the cylinder bore inner wall surface 8a will be described with reference to FIG.

図3(B)は、分かり易くするためにシリンダボア内壁面8aとスカート部3表面との隙間及びスカート部3の形状を横方向に大きく拡大して描いてある。   In FIG. 3B, for easy understanding, the gap between the cylinder bore inner wall surface 8a and the surface of the skirt portion 3 and the shape of the skirt portion 3 are greatly enlarged in the horizontal direction.

スカート部3表面とシリンダボア内壁面8aとの間の隙間に介在する潤滑油は、ピストン1の上昇時や下降時に、スカート部3表面に前記の油膜形成範囲Aにわたって潤滑油膜6が形成され、油膜形成範囲A以外の箇所は空気9で満たされる。すなわち、図3(B)で示すスカート部3上方とシリンダボア内壁面8aとの隙間であるB部の箇所、及びスカート部3下方とシリンダボア内壁面8aとの隙間であるC部の箇所は空気9で満たされる。   The lubricating oil interposed in the gap between the surface of the skirt portion 3 and the cylinder bore inner wall surface 8a forms the lubricating oil film 6 over the oil film forming range A on the surface of the skirt portion 3 when the piston 1 is raised or lowered. Locations other than the formation range A are filled with air 9. That is, the portion of the B portion that is the gap between the upper portion of the skirt portion 3 and the cylinder bore inner wall surface 8a and the portion of the C portion that is the gap between the lower portion of the skirt portion 3 and the inner wall surface 8a of the cylinder bore shown in FIG. Filled with.

したがって、スカート部3表面に本発明の空気導入溝31,32を形成し、B部及びC部に対応する箇所にそれぞれ空気導入溝31,32の入口31a,32aを形成することによって、ピストン1の昇降に伴ってB部またはC部の空気9が入口31a,32aから空気導入溝31,32を伝わって潤滑油膜6に導入されることになる。   Accordingly, the air introduction grooves 31 and 32 of the present invention are formed on the surface of the skirt portion 3, and the inlets 31a and 32a of the air introduction grooves 31 and 32 are formed at locations corresponding to the B portion and the C portion, respectively. As the air travels up and down, the air 9 in the B part or C part is introduced into the lubricating oil film 6 from the inlets 31a and 32a through the air introduction grooves 31 and 32.

以下、図4及び図5に基づいて、本実施形態による内燃機関のピストン構造の作用について説明する。   Hereinafter, based on FIG.4 and FIG.5, the effect | action of the piston structure of the internal combustion engine by this embodiment is demonstrated.

ピストン1が上昇するときは、図4(A)に示すようにスカート部3表面とシリンダボア内壁面8aの間に形成されている潤滑油膜6に、B部の空気9が空気導入溝31の入口31aより入り込み、空気導入溝31内を伝わり、空気9は潤滑油膜6内で泡状に分布されていく。ピストン1が上昇するに伴い、図5(A)に示すように新たに空気9が導入され、空気9が泡状に分布した潤滑油膜6aが形成され、ピストン1の動きに取り残された潤滑油膜6bから空気9がスカート部3下方に排出される。   When the piston 1 is lifted, the air 9 in the B part enters the inlet of the air introduction groove 31 on the lubricating oil film 6 formed between the surface of the skirt part 3 and the cylinder bore inner wall surface 8a as shown in FIG. The air 9 enters through the air introduction groove 31 and the air 9 is distributed in the form of bubbles in the lubricating oil film 6. As the piston 1 rises, air 9 is newly introduced as shown in FIG. 5 (A), a lubricating oil film 6a in which the air 9 is distributed in a bubble shape is formed, and the lubricating oil film left behind in the movement of the piston 1 Air 9 is discharged to the lower side of the skirt portion 3 from 6b.

またピストン1が下降するときは、図4(B)に示すようにスカート部3表面とシリンダボア内壁面8aの間に形成されている潤滑油膜6に、C部の空気9が空気導入溝32の入口32aより入り込み、空気導入溝32内を伝わり、空気9は潤滑油膜6内で泡状に分布されていく。ピストン1が下降するに伴い、図5(B)に示すように新たに空気9が導入され、空気9が泡状に分布した潤滑油膜6aが形成され、ピストン1の動きに取り残された潤滑油膜6bから空気9がスカート部3上方に排出される。   When the piston 1 is lowered, the air 9 in the portion C is formed in the lubricating oil film 6 formed between the surface of the skirt portion 3 and the cylinder bore inner wall surface 8a as shown in FIG. The air 9 enters from the inlet 32 a and travels through the air introduction groove 32, and the air 9 is distributed in the form of bubbles in the lubricating oil film 6. As the piston 1 descends, air 9 is newly introduced as shown in FIG. 5 (B), a lubricating oil film 6a in which the air 9 is distributed in a bubble shape is formed, and the lubricating oil film left behind in the movement of the piston 1 Air 9 is discharged from 6b above the skirt 3.

これによって、スカート部3表面とシリンダボア内壁面8aとの間の空気9が、ピストン1の昇降に伴って空気導入溝31,32内を伝わりながら潤滑油膜6に導入され、空気9が泡状に分布されることになる。その結果として、潤滑油膜6の見かけの粘度が低減されるので、ピストン1の摺動抵抗を下げることができる。   As a result, the air 9 between the surface of the skirt portion 3 and the cylinder bore inner wall surface 8a is introduced into the lubricating oil film 6 along the air introduction grooves 31 and 32 as the piston 1 moves up and down, and the air 9 is foamed. Will be distributed. As a result, the apparent viscosity of the lubricating oil film 6 is reduced, so that the sliding resistance of the piston 1 can be lowered.

エンジンのメカロスの大部分は、ピストン周りの摺動抵抗によるものだと云われており、この摺動抵抗の低減が燃費の向上へ繋がるが、本発明によれば、空気9を導入して潤滑油膜6の見かけの粘度を低減させることで摺動抵抗を下げるものであり、空気9の導入は外部手段を用いることなく、ピストン1の昇降に伴って行われるもので特別の装置を必要としないで実現できる。   It is said that most of the mechanical loss of the engine is due to the sliding resistance around the piston, and this reduction in sliding resistance leads to improved fuel efficiency. By reducing the apparent viscosity of the oil film 6, the sliding resistance is lowered, and the introduction of the air 9 is performed as the piston 1 moves up and down without using external means, and no special device is required. Can be realized.

またスカート部3表面とシリンダボア内壁面8aは、エンジン作動時に高速で上下動するピストン1の摺接面であるため、耐摩耗性とともに潤滑性(低摩擦性)が要求される部位であるが、上記のように空気9を泡状に混入して粘度の低い油膜形成部分を設けるようにすれば、低粘度の潤滑油の存在によりスカート部3表面とシリンダボア内壁面8aの摩耗を効果的に抑制できるとともに、コンロッド等から供給される潤滑油(エンジンオイル)によってスカート部3表面とシリンダボア内壁面8aの潤滑性を充分に確保することができる。   The skirt 3 surface and the cylinder bore inner wall surface 8a are sliding contact surfaces of the piston 1 that moves up and down at a high speed when the engine is operated, and thus are parts that require wear resistance and lubricity (low friction). If air 9 is mixed in the form of foam as described above and an oil film forming portion having a low viscosity is provided, wear of the surface of the skirt portion 3 and the cylinder bore inner wall surface 8a is effectively suppressed due to the presence of the low viscosity lubricating oil. In addition, sufficient lubricity between the surface of the skirt portion 3 and the cylinder bore inner wall surface 8a can be secured by the lubricating oil (engine oil) supplied from the connecting rod or the like.

このように本発明によれば、摩耗を抑制しかつ潤滑性(低摩擦性)を確保することで、エンジンの耐久性を維持させながら、ピストン1の摺動抵抗を下げて燃費の改善を効果的に図ることができる。   As described above, according to the present invention, by suppressing wear and ensuring lubricity (low friction), the sliding resistance of the piston 1 is lowered and the fuel efficiency is improved while maintaining the durability of the engine. Can be achieved.

1 ピストン(ピストン本体)
2 ヘッド部
3 スカート部
4 ピンボス部
5 ピストンピン孔
6 潤滑油膜
7 シリンダブロック
8 シリンダボア
8a シリンダボア内壁面
9 空気
20,21 リング溝
22 オイルリング溝
30 コーティング層
31,32 空気導入溝
31a,32a 入口
A 油膜形成範囲
1 Piston (Piston body)
2 Head portion 3 Skirt portion 4 Pin boss portion 5 Piston pin hole 6 Lubricating oil film 7 Cylinder block 8 Cylinder bore 8a Cylinder bore inner wall surface 9 Air 20, 21 Ring groove 22 Oil ring groove 30 Coating layers 31, 32 Air introduction grooves 31a, 32a Inlet A Oil film formation range

Claims (1)

シリンダボア内に収容されるピストンのスカート部の中央部分に潤滑油膜が形成された状態でシリンダボア内を昇降する内燃機関のピストン構造において、
前記ピストンがシリンダボア内を昇降する際、ピストンとシリンダボアとの間の空気を前記潤滑油膜が形成された油膜形成範囲に導くための空気導入溝を、前記スカート部の表面に施されているコーティング層に前記ピストンの昇降方向に沿ってあるいは昇降方向に対して斜めに前記コーティング層の上方端及び下方端からそれぞれ前記油膜形成範囲の中央に向かって複数本設け、前記空気導入溝の溝幅及び溝深さの少なくとも一方を前記油膜形成範囲の内側から外側に向けて末広がりに形成したことを特徴とする内燃機関のピストン構造。
In the piston structure of the internal combustion engine that moves up and down in the cylinder bore in a state where a lubricating oil film is formed in the central part of the skirt portion of the piston housed in the cylinder bore,
When the piston moves up and down in the cylinder bore, a coating layer is provided on the surface of the skirt portion with an air introduction groove for guiding the air between the piston and the cylinder bore to the oil film forming range where the lubricating oil film is formed. A plurality of the air-introducing grooves are provided along the piston ascending / descending direction or obliquely with respect to the ascending / descending direction from the upper end and the lower end of the coating layer toward the center of the oil film forming range. A piston structure for an internal combustion engine, wherein at least one of the depths is formed so as to widen from the inside to the outside of the oil film forming range .
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