JP6066897B2

JP6066897B2 - エンジンの燃焼装置

Info

Publication number: JP6066897B2
Application number: JP2013265550A
Authority: JP
Inventors: 小山　秀行; 秀行小山; 隆寛山▲崎▼; 後藤　英之; 英之後藤; 寛鍬崎; 宮▲崎▼　学; 学宮▲崎▼
Original assignee: Kubota Corp
Current assignee: Kubota Corp
Priority date: 2013-12-24
Filing date: 2013-12-24
Publication date: 2017-01-25
Anticipated expiration: 2033-12-24
Also published as: JP2015121155A

Description

本発明は、エンジンの燃焼装置に関し、詳しくは、樹脂皮膜の磨耗を低減できるとともに、燃費を低減できる、エンジンの燃焼装置に関する。

従来、シリンダ壁で囲まれたシリンダボアにピストンが内嵌され、ピストンスカート部の表面に樹脂皮膜とオイル溝とを備え、オイル溝が相互に隣合う樹脂皮膜の間に形成されている、エンジンの燃焼装置がある(例えば、特許文献１参照)。

この種の燃焼装置によれば、樹脂皮膜でピストンスカート部の外形形状が適正化され、ピストンのガタ付きの抑制で、ピストンスラップ音を低減できるとともに、オイル溝に溜まったエンジンオイルの供給で樹脂皮膜を潤滑できる利点がある。

この特許文献１のものでは、爆発行程でピストンからシリンダ壁への側圧が発生するスラスト側で、ピストンスカート部の全域に樹脂皮膜が形成されており、スラスト側にエンジンオイルを保持するオイル溝がない。
また、スラスト側とは反対側の反スラスト側で、ピストンスカート部に設けられたオイル溝は、上死点側端部がオイルリングで閉塞されるとともに、下死点側開口部により下死点側に開放されている。

特開２０１０−１０６７２４号公報(図１，図２参照)

《問題点》樹脂皮膜の磨耗低減機能が低いとともに、燃費が高くなる。
特許文献１のものでは、爆発行程でピストンからシリンダ壁への側圧が発生するスラスト側で、ピストンスカート部の全域に樹脂皮膜が形成されており、スラスト側にエンジンオイルを保持するオイル溝がないため、樹脂皮膜を潤滑するエンジンオイルが不足し、スラスト側の樹脂皮膜が磨耗しやすいとともに、樹脂皮膜の潤滑不足による馬力ロスで燃費が高くなる。
また、スラスト側とは反対側の反スラスト側で、ピストンスカート部に設けられたオイル溝は、上死点側端部がオイルリングで閉塞されるとともに、下死点側開口部により下死点側に開放されているため、圧縮行程や排気行程でピストンがシリンダ壁に圧接される反スラスト側では、圧縮行程や排気行程でピストンが上死点側に摺動しても、オイルリングが邪魔して、反スラスト側のオイル溝にエンジンオイルが流入しにくいとともに、流入したエンジンオイルは下死点側開口部から下死点側に抜けやすい。このため、反スラスト側にあるオイル溝のエンジンオイル保持量が少なく、樹脂皮膜を潤滑するエンジンオイルが不足し、反スラスト側の樹脂皮膜が磨耗しやすいとともに、樹脂皮膜の潤滑不足による馬力ロスで燃費が高くなる。

本発明の課題は、樹脂皮膜の磨耗を低減できるとともに、燃費を低減できる、エンジンの燃焼装置を提供することにある。

請求項１に係る発明の発明特定事項は、次の通りである。
図１(Ａ)に例示するように、シリンダ壁(１)で囲まれたシリンダボアにピストン(２)が内嵌され、ピストンスカート部(３)の表面に樹脂皮膜(４)(４)とオイル溝(５)とを備え、オイル溝(５)が相互に隣合う樹脂皮膜(４)(４)の間に形成されている、エンジンの燃焼装置において、
図１(Ａ)(Ｂ)に例示するように、爆発行程でピストン(２)からシリンダ壁(１)への側圧(６)が発生するスラスト側(７)で、図１(Ｂ)に例示するように、オイル溝(５)が、その下死点側端部の下死点側開口部(７ｂ)により、ピストンスカート部(３)とシリンダ壁(１)との間の下死点側隙間(７ｄ)に向けて開放されているとともに、このスラスト側(７)のオイル溝(５)が、その上死点側端部の上死点側閉鎖部(７ａ)により、ピストンスカート部(３)とシリンダ壁(１)との間の上死点側隙間(７ｃ)に対して閉鎖され、
図３(Ａ)(Ｂ)に例示するように、スラスト側(７)とは反対側の反スラスト側(８)で、オイル溝(５)が、その上死点側端部の上死点側開口部(８ａ)により、ピストンスカート部(３)とシリンダ壁(１)との間の上死点側隙間(８ｃ)に向けて開放されているとともに、この反スラスト側(８)のオイル溝(５)が、その下死点側端部の下死点側閉鎖部(８ｂ)により、ピストンスカート部(３)とシリンダ壁(１)との間の下死点側隙間(８ｄ)に対して閉鎖されている、ことを特徴とするエンジンの燃焼装置。

(請求項１に係る発明)
請求項１に係る発明は、次の効果を奏する。
《効果》樹脂皮膜の磨耗を低減できるとともに、燃費を低減できる。
図１(Ａ)(Ｂ)に例示するように、爆発行程でピストン(２)からシリンダ壁(１)への側圧(６)が発生するスラスト側(７)では、爆発行程でピストン(２)が下死点側に摺動(２１)すると、スラスト側(７)のオイル溝(５)に、下死点側隙間(７ｄ)から下死点側開口部(７ｂ)を介して、エンジンオイルが流入するとともに、流入したエンジンオイルは上死点側閉鎖部(７ａ)で受け止められて、上死点側隙間(７ｃ)へは流出しにくい。このため、スラスト側(７)のオイル溝(５)のエンジンオイル保持量が多く、樹脂皮膜(４)(４)の潤滑に必要なエンジンオイルが充足され、スラスト側(７)の樹脂皮膜(４)(４)の磨耗を低減できるとともに、樹脂皮膜(４)(４)の潤滑による馬力ロス減少で燃費を低減できる。
《効果》樹脂皮膜の磨耗を低減できるとともに、燃費を低減できる。
図３(Ａ)(Ｂ)に例示するように、圧縮行程や排気行程でピストン(２)がシリンダ壁(１)に圧接される反スラスト側(８)では、圧縮行程や排気行程でピストン(２)が上死点側に摺動(２２)すると、反スラスト側(８)のオイル溝(５)に、上死点側隙間(８ｃ)から上死点側開口部(８ａ)を介して、エンジンオイルが流入するとともに、流入したエンジンオイルは下死点側閉鎖部(８ｂ)で受け止められて、下死点側隙間(８ｄ)へは流出しにくい。このため、反スラスト側(８)のオイル溝(５)のエンジンオイル保持量が多く、樹脂皮膜(４)(４)の潤滑に必要なエンジンオイルが充足され、反スラスト側(８)の樹脂皮膜(４)(４)の磨耗を低減することができるとともに、樹脂皮膜(４)(４)の潤滑による馬力ロス減少で燃費を低減できる。

(請求項２に係る発明)
請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明の効果に加え、次の効果を奏する。
《効果》ピストンスラップ音を低減できる。
図１(Ａ)(Ｂ)に例示するように、スラスト側(７)の上死点側閉鎖部(７ａ)は、スラスト側(７)のオイル溝(５)を挟んで相互に隣合う樹脂皮膜(４)(４)と連続する樹脂皮膜で形成されているので、スラスト側(７)での樹脂皮膜面積が増え、ピストンスカート部(３)の外形形状の適正化面積が多くなり、ピストン(２)のガタ付きが抑制され、ピストンスラップ音を低減できる。

《効果》スラスト側の上死点側閉鎖部の形成が容易になる。
図１(Ａ)(Ｂ)に例示するように、スラスト側(７)の上死点側閉鎖部(７ａ)は、スラスト側(７)のオイル溝(５)を挟んで相互に隣合う樹脂皮膜(４)(４)と連続する樹脂皮膜で形成されているので、スラスト側(７)のオイル溝(５)を挟んで相互に隣合う樹脂皮膜(４)(４)の形成時に、上死点側閉鎖部(７ａ)も一連に形成することができ、スラスト側(７)の上死点側閉鎖部(７ａ)の形成が容易になる。

(請求項３に係る発明)
請求項３に係る発明は、請求項１または請求項２に係る発明の効果に加え、次の効果を奏する。
《効果》樹脂皮膜の磨耗を低減できるとともに、燃費を低減できる。
図１(Ａ)(Ｂ)に例示するように、スラスト側(７)のオイル溝(５)(５)はピストン(２)の昇降方向に沿う縦縞状に形成されているので、爆発行程でピストン(２)からシリンダ壁(１)への側圧(６)が発生するスラスト側(７)では、爆発行程でピストン(２)が下死点側に摺動しても、ピストン(２)のオイル溝(５)(５)を上死点側に流動するエンジンオイルの通過抵抗が小さく、下死点側開口部(７ｂ)からオイル溝(５)に流入するエンジンオイルの流入量が増える。このため、スラスト側(７)のオイル溝(５)のエンジンオイル保持量が多く、樹脂皮膜(４)(４)の潤滑に必要なエンジンオイルが充足され、スラスト側(７)の樹脂皮膜(４)(４)の磨耗を低減できるとともに、樹脂皮膜(４)(４)の潤滑による馬力ロス減少で燃費を低減できる。

(請求項４に係る発明)
請求項４に係る発明は、請求項１から請求項３のいずれかに係る発明の効果に加え、次の効果を奏する。
《効果》樹脂皮膜の磨耗を低減できるとともに、燃費を低減できる。
図１(Ｂ)に例示するように、スラスト側(７)の全てのオイル溝(５)が、下死点側開口部(７ｂ)により、下死点側隙間(７ｄ)に向けて開放されているとともに、このスラスト側(７)の全てのオイル溝(５)が、上死点側閉鎖部(７ａ)により、上死点側隙間(７ｃ)に対して閉鎖されているので、スラスト側(７)の全てのオイル溝(５)に下死点側開口部(７ｂ)からエンジンオイルが流入し、流入したエンジンオイルは全て上死点側閉鎖部(７ａ)で流出が抑制される。このため、スラスト側(７)のオイル溝(５)のエンジンオイル保持量が多く、樹脂皮膜(４)(４)の潤滑に必要なエンジンオイルが充足され、スラスト側(７)の樹脂皮膜(４)(４)の磨耗を低減することができるとともに、樹脂皮膜(４)(４)の潤滑による馬力ロス減少で燃費を低減できる。

(請求項５に係る発明)
請求項５に係る発明は、請求項１から請求項４のいずれかに係る発明の効果に加え、次の効果を奏する。
《効果》ピストンスラップ音を低減できる。
図３(Ａ)(Ｂ)に例示するように、反スラスト側(８)の下死点側閉鎖部(８ｂ)は、反スラスト側(８)のオイル溝(５)を挟んで相互に隣合う樹脂皮膜(４)(４)と連続する樹脂皮膜で形成されているので、反スラスト側(８)での樹脂皮膜面積が増え、ピストンスカート部(３)の外形形状の適正化面積が多くなり、ピストン(２)のガタ付きが抑制され、ピストンスラップ音を低減できる。

《効果》スラスト側の下死点側閉鎖部の形成が容易になる。
図３(Ａ)(Ｂ)に例示するように、反スラスト側(８)の下死点側閉鎖部(８ｂ)は、反スラスト側(８)のオイル溝(５)を挟んで相互に隣合う樹脂皮膜(４)(４)と連続する樹脂皮膜で形成されているので、反スラスト側(８)のオイル溝(５)を挟んで相互に隣合う樹脂皮膜(４)(４)の形成時に、下死点側閉鎖部(８ｂ)も一連に形成することができ、反スラスト側(８)の下死点側閉鎖部(８ｂ)の形成が容易になる。

(請求項６に係る発明)
請求項６に係る発明は、請求項１から請求項５のいずれかに係る発明の効果に加え、次の効果を奏する。
《効果》樹脂皮膜の磨耗を低減できるとともに、燃費を低減できる。
図３(Ａ)(Ｂ)に例示するように、反スラスト側(８)のオイル溝(５)(５)はピストン(２)の昇降方向に沿う縦縞状に形成されているので、圧縮行程や排気行程でピストン(２)がシリンダ壁(１)に圧接される反スラスト側(８)では、圧縮行程や排気行程でピストン(２)が上死点側に摺動(２２)しても、オイル溝(５)(５)を下死点側に流動するエンジンオイルの通過抵抗が小さく、上死点側開口部(８ａ)からオイル溝(５)に流入するエンジンオイルの流入量が増える。このため、反スラスト側(８)のオイル溝(５)のエンジンオイル保持量が多く、樹脂皮膜(４)(４)の潤滑に必要なエンジンオイルが充足され、反スラスト側(８)の樹脂皮膜(４)(４)の磨耗を低減することができるとともに、樹脂皮膜(４)(４)の潤滑による馬力ロス減少で燃費を低減できる。

(請求項７に係る発明)
請求項７に係る発明は、請求項１から請求項６のいずれかに係る発明の効果に加え、次の効果を奏する。
《効果》樹脂皮膜の磨耗を低減できるとともに、燃費を低減できる。
図３(Ｂ)に例示するように、反スラスト側(８)の全てのオイル溝(５)が、上死点側開口部(８ａ)により、上死点側隙間(８ｃ)に向けて開放されているとともに、この反スラスト側(８)の全てのオイル溝(５)が、下死点側閉鎖部(８ｂ)により、下死点側隙間(８ｄ)に対して閉鎖されているので、反スラスト側(８)の全てのオイル溝(５)に上死点側開口部(８ａ)からエンジンオイルが流入し、流入したエンジンオイルは全て下死点側閉鎖部(８ｂ)で流出が抑制される。このため、反スラスト側(８)のオイル溝(５)のエンジンオイル保持量が多く、樹脂皮膜(４)(４)の潤滑に必要なエンジンオイルが充足され、反スラスト側(８)の樹脂皮膜(４)(４)の磨耗を低減することができるとともに、樹脂皮膜(４)(４)の潤滑による馬力ロス減少で燃費を低減できる。

本発明の実施形態に係るエンジンの燃焼装置を説明する模式図で、図１(Ａ)は爆発行程での模式図、図１(Ｂ)は図１(Ａ)のＢ矢視方向に見たピストンのスラスト側側面図である。図２(Ａ)は図１(Ａ)のIIＡ−IIＡ線断面図、図２(Ｂ)は図２(Ａ)のＢ部分の拡大図である。図１のエンジンの燃焼装置を説明する模式図で、図３(Ａ)は圧縮行程または排気行程での模式図、図３(Ｂ)は図３(Ａ)のＢ矢視方向に見たピストンの反スラスト側側面図である。

図１〜図３は本発明の実施形態に係るエンジンの燃焼装置を説明する図であり、この実施形態では、立形エンジンの燃焼装置について説明する。

図１(Ａ)に示すように、シリンダ壁(１)で囲まれたシリンダボアにピストン(２)が内嵌され、ピストンスカート部(３)の表面に樹脂皮膜(４)(４)とオイル溝(５)とを備え、オイル溝(５)が相互に隣合う樹脂皮膜(４)(４)の間に形成されている。

図１(Ａ)に示すように、シリンダ壁(１)にシリンダヘッド(９)が組み付けられ、シリンダ壁(１)とピストン(２)とシリンダヘッド(９)とに囲まれた主燃焼室(１０)が形成されている。ピストン(２)の上死点側には二本の圧力リング(１１)(１２)と一本のオイルリング(１３)が設けられ、オイルリング(１３)よりも下死点側にピストンスカート部(３)が形成されている。
樹脂皮膜(４)は低摩擦性のもので、その素材としては、ポリアミド樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、シリコーン樹脂、ポリイミド樹脂等の樹脂が用いられる。樹脂皮膜(４)には、遷移金属酸化物、グラファイト等の無機固体潤滑剤が含まれている。

図１(Ａ)に示すように、シリンダヘッド(９)には吸気ポート(１４)に吸気弁(１５)が配置され、排気ポート(１６)に排気弁(１７)が配置されている。
この燃焼装置の燃焼室は、副室式燃焼室であり、主燃焼室(１０)とシリンダヘッド(９)に形成された副室(図示せず)と、副室に臨む燃料インジェクタ(図示せず)と、主燃焼室(１０)と副室とを連通させる連通孔(図示せず)とで構成されている。
ピストン(２)は、コンロッド(１９)を介してクランク軸(２０)に連動連結されている。符号(１９ａ)はピストンピン、(２０ａ)はクランクピンである。

図１(Ａ)(Ｂ)に示すように、爆発行程でピストン(２)からシリンダ壁(１)への側圧(６)が発生するスラスト側(７)で、オイル溝(５)が、その下死点側端部の下死点側開口部(７ｂ)により、ピストンスカート部(３)とシリンダ壁(１)との間の下死点側隙間(７ｄ)に向けて開放されているとともに、このスラスト側(７)のオイル溝(５)が、その上死点側端部の上死点側閉鎖部(７ａ)により、ピストンスカート部(３)とシリンダ壁(１)との間の上死点側隙間(７ｃ)に対して閉鎖されている。

図１(Ａ)(Ｂ)に示すように、スラスト側(７)の上死点側閉鎖部(７ａ)は、スラスト側(７)のオイル溝(５)を挟んで相互に隣合う樹脂皮膜(４)(４)と連続する樹脂皮膜で形成されている。
図１(Ａ)(Ｂ)に示すように、スラスト側(７)のオイル溝(５)(５)はピストン(２)の昇降方向に沿う縦縞状に形成されている。
図１(Ｂ)に示すように、スラスト側(７)の全てのオイル溝(５)が、下死点側開口部(７ｂ)により、下死点側隙間(７ｄ)に向けて開放されているとともに、このスラスト側(７)の全てのオイル溝(５)が、上死点側閉鎖部(７ａ)により、上死点側隙間(７ｃ)に対して閉鎖されている。

図３(Ａ)(Ｂ)に示すように、スラスト側(７)とは反対側の反スラスト側(８)で、オイル溝(５)が、その上死点側端部の上死点側開口部(８ａ)により、ピストンスカート部(３)とシリンダ壁(１)との間の上死点側隙間(８ｃ)に向けて開放されているとともに、この反スラスト側(８)のオイル溝(５)が、その下死点側端部の下死点側閉鎖部(８ｂ)により、ピストンスカート部(３)とシリンダ壁(１)との間の下死点側隙間(８ｄ)に対して閉鎖されている。

図３(Ａ)(Ｂ)に示すように、反スラスト側(８)の下死点側閉鎖部(８ｂ)は、反スラスト側(８)のオイル溝(５)を挟んで相互に隣合う樹脂皮膜(４)(４)と連続する樹脂皮膜で形成されている。
図３(Ａ)(Ｂ)に示すように、反スラスト側(８)のオイル溝(５)(５)はピストン(２)の昇降方向に沿う縦縞状に形成されている。
図３(Ｂ)に示すように、反スラスト側(８)の全てのオイル溝(５)が、上死点側開口部(８ａ)により、上死点側隙間(８ｃ)に向けて開放されているとともに、この反スラスト側(８)の全てのオイル溝(５)が、下死点側閉鎖部(８ｂ)により、下死点側隙間(８ｄ)に対して閉鎖されている。

図１〜図３に示すように、樹脂皮膜(４)(４)は、ピストンスカート部(３)のスラスト側(７)と反スラスト側(８)には形成されているが、ピストンピン(１９ａ)の両端側に位置するピストンスカート部(３)のピストンピン両端側(２３)(２４)には形成されていない。
この実施形態では、燃焼室に副室式燃焼室が用いられているが、本発明はこれに限定されるものではなく、直接噴射式燃焼室や、火花点火式エンジンの燃焼室に適用してもよい。

(１) シリンダ壁
(２) ピストン
(３) ピストンスカート部
(４) 樹脂皮膜
(５) オイル溝
(６) 側圧
(７) スラスト側
(７ａ) 上死点側閉鎖部
(７ｂ) 下死点側開口部
(７ｃ) 上死点側隙間
(７ｄ) 下死点側隙間
(８) 反スラスト側
(８ａ) 上死点側開口部
(８ｂ) 下死点側閉鎖部
(８ｃ) 上死点側隙間
(８ｄ) 下死点側隙間

Claims

シリンダ壁(１)で囲まれたシリンダボアにピストン(２)が内嵌され、ピストンスカート部(３)の表面に樹脂皮膜(４)(４)とオイル溝(５)とを備え、オイル溝(５)が相互に隣合う樹脂皮膜(４)(４)の間に形成されている、エンジンの燃焼装置において、
爆発行程でピストン(２)からシリンダ壁(１)への側圧(６)が発生するスラスト側(７)で、オイル溝(５)が、その下死点側端部の下死点側開口部(７ｂ)により、ピストンスカート部(３)とシリンダ壁(１)との間の下死点側隙間(７ｄ)に向けて開放されているとともに、このスラスト側(７)のオイル溝(５)が、その上死点側端部の上死点側閉鎖部(７ａ)により、ピストンスカート部(３)とシリンダ壁(１)との間の上死点側隙間(７ｃ)に対して閉鎖され、
スラスト側(７)とは反対側の反スラスト側(８)で、オイル溝(５)が、その上死点側端部の上死点側開口部(８ａ)により、ピストンスカート部(３)とシリンダ壁(１)との間の上死点側隙間(８ｃ)に向けて開放されているとともに、この反スラスト側(８)のオイル溝(５)が、その下死点側端部の下死点側閉鎖部(８ｂ)により、ピストンスカート部(３)とシリンダ壁(１)との間の下死点側隙間(８ｄ)に対して閉鎖されている、ことを特徴とするエンジンの燃焼装置。
請求項１に記載されたエンジンの燃焼装置において、
スラスト側(７)の上死点側閉鎖部(７ａ)は、スラスト側(７)のオイル溝(５)を挟んで相互に隣合う樹脂皮膜(４)(４)と連続する樹脂皮膜で形成されている、ことを特徴とするエンジンの燃焼装置。
請求項１または請求項２に記載されたエンジンの燃焼装置において、
スラスト側(７)のオイル溝(５)(５)はピストン(２)の昇降方向に沿う縦縞状に形成されている、ことを特徴とするエンジンの燃焼装置。
請求項１から請求項３のいずれかに記載されたエンジンの燃焼装置において、
スラスト側(７)の全てのオイル溝(５)が、下死点側開口部(７ｂ)により、下死点側隙間(７ｄ)に向けて開放されているとともに、このスラスト側(７)の全てのオイル溝(５)が、上死点側閉鎖部(７ａ)により、上死点側隙間(７ｃ)に対して閉鎖されている、ことを特徴とするエンジンの燃焼装置。
請求項１から請求項４のいずれかに記載されたエンジンの燃焼装置において、
反スラスト側(８)の下死点側閉鎖部(８ｂ)は、反スラスト側(８)のオイル溝(５)を挟んで相互に隣合う樹脂皮膜(４)(４)と連続する樹脂皮膜で形成されている、ことを特徴とするエンジンの燃焼装置。
請求項１から請求項５のいずれかに記載されたエンジンの燃焼装置において、
反スラスト側(８)のオイル溝(５)(５)はピストン(２)の昇降方向に沿う縦縞状に形成されている、ことを特徴とするエンジンの燃焼装置。
請求項１から請求項６のいずれかに記載されたエンジンの燃焼装置において、
反スラスト側(８)の全てのオイル溝(５)が、上死点側開口部(８ａ)により、上死点側隙間(８ｃ)に向けて開放されているとともに、この反スラスト側(８)の全てのオイル溝(５)が、下死点側閉鎖部(８ｂ)により、下死点側隙間(８ｄ)に対して閉鎖されている、ことを特徴とするエンジンの燃焼装置。