JP7364720B2 - Internal combustion engine and piston - Google Patents
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Description
本発明は、内燃機関と、その内燃機関に備わるピストンとに関する。 The present invention relates to an internal combustion engine and a piston provided in the internal combustion engine.
内燃機関のピストンは、トップランドを有する。トップランドは、ピストンの頂部と、ピストンのトップリングとの間の部分である(特許文献1も参照)。 The piston of an internal combustion engine has a top land. The top land is the portion between the top of the piston and the top ring of the piston (see also Patent Document 1).
特許文献1のトップランドは、第1縮径段部と、第2縮径段部とを含む。第2縮径段部は、第1縮径段部よりも上方に位置し、且つ、第1縮径段部よりも小径である。第1縮径段部と、第2縮径段部とは、段部を形成する。特許文献1によれば、トップランドが段部を有することで、段部に火炎が伝播しやすくなる。 The top land of Patent Document 1 includes a first diameter-reduced step portion and a second diameter-reduced step portion. The second diameter-reducing step portion is located above the first diameter-reducing step portion and has a smaller diameter than the first diameter-reducing step portion. The first diameter-reducing step portion and the second diameter-reducing step portion form a step portion. According to Patent Document 1, since the top land has a stepped portion, flame propagates easily to the stepped portion.
段形状のトップランドを有するピストンは、次の課題を有する。ピストンの径方向に関して、シリンダの内壁と、段形状のトップランドとの間に、小さな隙間が空く。この隙間に、燃料ガスが留まりやすい。すなわち、トップランドに火炎を容易に伝播させることと、燃料ガスの流動を促すこととを両立させることが難しいという問題がある。 A piston with a stepped top land has the following problems. A small gap is left between the inner wall of the cylinder and the stepped top land in the radial direction of the piston. Fuel gas tends to stay in this gap. That is, there is a problem in that it is difficult to both easily propagate the flame to the top land and promote the flow of the fuel gas.
本発明は、上述した課題を解決することを目的とする。 The present invention aims to solve the above-mentioned problems.
本発明の第1の態様は、頂部と、トップリングが取り付けられる取り付け部と、前記頂部と前記取り付け部との間のトップランド部とを有し、燃料ガスが導入されるシリンダの内部で往復運動するピストンを備える内燃機関であって、前記トップランド部は、前記ピストンが上死点位置にある場合において、前記シリンダの内側の側壁と第1距離で離れる第1部分と、前記頂部と前記第1部分との間に位置し、前記ピストンが前記上死点位置にある場合において、前記第1距離よりも長い第2距離で前記側壁と離れる第2部分と、を有し、前記ピストンが前記上死点位置にある場合において前記側壁と前記第2部分との隙間に位置するリブが設けられる、内燃機関である。 A first aspect of the present invention has a top portion, a mounting portion to which a top ring is attached, and a top land portion between the top portion and the mounting portion, which reciprocates inside a cylinder into which fuel gas is introduced. An internal combustion engine including a moving piston, wherein the top land portion includes a first portion separated from an inner side wall of the cylinder by a first distance when the piston is at a top dead center position; a second portion located between the first portion and the side wall when the piston is at the top dead center position; The internal combustion engine is provided with a rib located in a gap between the side wall and the second portion when the engine is at the top dead center position.
本発明の第2の態様は、頂部と、トップリングが取り付けられる取り付け部と、前記頂部と前記取り付け部との間のトップランド部とを有し、燃料ガスが導入されるシリンダの内部で往復運動するピストンであって、前記トップランド部は、第1径長を有する第1部分と、前記頂部と前記第1部分との間に位置し、前記第1径長よりも短い第2径長を有する第2部分と、を有し、前記第2部分から前記シリンダの内側の側壁に向かって延びるリブが設けられる、ピストンである。 A second aspect of the present invention has a top portion, a mounting portion to which a top ring is attached, and a top land portion between the top portion and the mounting portion, and the top land portion reciprocates inside the cylinder into which fuel gas is introduced. The top land portion is a moving piston, and the top land portion includes a first portion having a first radial length, and a second radial length located between the top portion and the first portion and shorter than the first radial length. and a rib extending from the second portion toward an inner side wall of the cylinder.
本発明によれば、トップランド部に火炎を容易に伝播させつつ、シリンダ内の燃料ガスの流動を促進することができる。 According to the present invention, it is possible to promote the flow of fuel gas within the cylinder while easily propagating the flame to the top land portion.
[実施形態]
図1は、実施形態に係る内燃機関10の概略構成図である。
[Embodiment]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an
なお、本実施形態では、図1中の矢印DUが指す方向を、上方向であるとして説明する。また、図1中の矢印DDが指す方向を、下方向であるとして説明する。 Note that in this embodiment, the direction indicated by the arrow DU in FIG. 1 will be described as being upward. Further, the direction indicated by the arrow DD in FIG. 1 will be explained as being downward.
内燃機関10は、単気筒の4ストロークエンジンである。内燃機関10は、シリンダ12と、ピストン14と、吸気バルブ16と、点火プラグ18と、排気バルブ20とを備える。シリンダ12とピストン14とは、燃焼室22を形成する。
シリンダ12は、筒状の部材である。シリンダ12は、内側の側壁12sを有する。また、シリンダ12には、吸気ポート24と、排気ポート26とが形成される。
The
吸気ポート24は、燃焼室22に燃料ガスFGを吸気するための開口部である。燃料ガスFGは、空気とガソリン等の燃料とが混合した混合ガスである。吸気ポート24は、吸気管28と接続される。吸気ポート24は、吸気バルブ16によって開閉される。
The
図1中の矢印DOは、燃料ガスFGの吸気方向を例示する。矢印DOは、例えば吸気ポート24の開口方向と平行である。
The arrow DO in FIG. 1 illustrates the intake direction of the fuel gas FG. The arrow DO is parallel to the opening direction of the
排気ポート26は、燃焼室22から排気ガスEGを排出するための開口部である。排気ポート26は、排気管30と接続される。排気ポート26は、排気バルブ20によって開閉される。
The
ピストン14は、シリンダ12の内部に配される略円柱状の部材である(図4も参照)。ピストン14は、シリンダ12の内部で往復運動する。本実施形態のピストン14は、例示のために、上下方向の往復運動を行う。ピストン14の往復範囲のうち最も上方の位置が、上死点位置である。また、ピストン14の往復範囲のうち最も下方の位置が、下死点位置である。
The
なお、ピストン14の往復運動は、以下に説明される吸気工程(1)、圧縮工程(2)、燃焼工程(3)、排気工程(4)の各工程において、吸気バルブ16、点火プラグ18、排気バルブ20等の動作と連動する。
Note that the reciprocating motion of the
(1)吸気バルブ16が吸気ポート24を開くことで、燃焼室22に燃料ガスFGが供給される。ピストン14は、燃焼室22内の燃料ガスFGに圧されることで、上死点位置から下方向に移動する。吸気バルブ16は、ピストン14が下死点位置付近に位置した場合に、吸気ポート24を閉じる。
(1) When the
(2)吸気ポート24が閉じられた後、ピストン14は、下死点位置から上方向に向かって移動する。燃焼室22内の燃料ガスFGは、上方向に移動するピストン14によって、圧縮される。点火プラグ18は、ピストン14が上死点位置付近に到達したことに連動して、燃焼室22内にスパークを発生させる。
(2) After the
(3)点火プラグ18が発生させるスパークによって、圧縮された燃料ガスFGは点火される。点火された燃料ガスFGは、燃焼することで火炎を生じつつ、排気ガスEGに変化する。ピストン14は、燃料ガスFGが燃焼することに応じて、再び下方向に移動する。排気バルブ20は、ピストン14が再び下死点位置付近に到達したことに連動して、排気ポート26を開く。
(3) The compressed fuel gas FG is ignited by the spark generated by the
(4)ピストン14は、排気ポート26が開いている間に、再び上死点位置付近に向かって上方向に移動する。ピストン14が上方向に移動することで、燃焼室22内の排気ガスEGは、排気ポート26を通って燃焼室22外に排出される。排気バルブ20は、ピストン14が上死点位置付近に位置した場合に、排気ポート26を閉じる。
(4) While the
上記(4)の後は、(1)~(4)のサイクルが再び繰り返される。なお、内燃機関10には、吸気バルブ16、点火プラグ18、排気バルブ20等の動作をピストン14の往復運動に連動させる連動機構が取り付けられる。この連動機構は、例えばクランクシャフト、プッシュロッド、カム等を含む。ただし、連動機構の詳細な説明は、割愛する。
After (4) above, the cycle of (1) to (4) is repeated again. Note that the
図2は、ピストン14の上部周辺を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing the upper portion of the
ピストン14は、頂部(天辺)32と、取り付け部34と、トップリング(ピストンリング)36と、トップランド部38とを有する。
The
取り付け部34は、ピストン14のうち、トップリング36が取り付けられる部分である。取り付け部34は、例えば、トップリング36が嵌め込まれる溝部である。この場合、取り付け部(溝部)34は、ピストン14の外周部に、ピストン14の周方向(CD)に沿って形成される(図4も参照)。
The
取り付け部34に取り付けられたトップリング36は、トップリング36よりも下方に燃料ガスFGまたは排気ガスEGが漏出することを、シリンダ12の内部において防止する。
The
なお、ピストン14のうち、トップリング36よりも下方に、トップリング36とは別のピストンリングが取り付けられてもよい。トップリング36とは別のピストンリングとしては、セカンドリング、オイルリング等がある。ただし、セカンドリング、オイルリング等の詳しい説明は、本実施形態では割愛する。
Note that a piston ring other than the
トップランド部38は、ピストン14のうち、頂部32と取り付け部34(トップリング36)との間の部分である。
The
トップランド部38と、シリンダ12の内側の側壁12sとの間には、隙間Gが形成される。隙間Gが形成されることで、ピストン14が往復運動することに起因してトップランド部38と側壁12sとが擦れ合うおそれが低減する。
A gap G is formed between the
ただし、隙間Gに燃料ガスFGが入り込む場合がある。仮に、隙間Gに入り込んだ燃料ガスFGに火炎が伝播しない場合、隙間G内の燃料ガスFGが燃焼しない。その結果、燃焼室22に供給されたにも拘わらず燃焼しない燃料ガスFGの量が増加する。
However, the fuel gas FG may enter the gap G in some cases. If the flame does not propagate to the fuel gas FG that has entered the gap G, the fuel gas FG within the gap G will not burn. As a result, the amount of fuel gas FG that is not combusted despite being supplied to the
これを踏まえ、トップランド部38は、第1部分381と、第2部分382とを有する。第1部分381は、トップランド部38のうち、第1径長D1を有する部分である。第2部分382は、第1径長D1よりも短い第2径長D2を有する部分である(D2<D1)。第2部分382は、第1部分381よりも上方に位置する。第1部分381と第2部分382とは、同心(図5の中心点14c参照)である。
Based on this, the
図3は、図2のIII枠拡大図である。 FIG. 3 is an enlarged view of frame III in FIG.
隙間Gは、第1領域R1と、第2領域R2とを有する。第1領域R1は、隙間Gのうち、第1部分381と側壁12sとで形成される領域である。第2領域R2は、隙間Gのうち、第2部分382と側壁12sとで形成される領域である。
The gap G has a first region R1 and a second region R2. The first region R1 is a region of the gap G formed by the
第1領域R1において、第1部分381と側壁12sとは、第1距離L1で離れる。第2領域R2において、第2部分382と側壁12sとは、第2距離L2で離れる。第2距離L2は、第1距離L1よりも長い(L2>L1)。
In the first region R1, the
第2部分382と側壁12sとの間が広く空くことで、前述の(3)において点火プラグ18によって発生する火炎が、隙間G内に伝播しやすくなる。その結果、隙間G内の燃料ガスFGが燃焼しやすくなる。
The wide space between the
ただし、第2部分382と側壁12sとの間が広がることで、隙間Gの容積が増加するおそれがある。隙間Gの容積が増加することで、燃焼室22の容積が増加する。燃焼室22の容積が増加することで、前述の(2)において圧縮される燃料ガスFGの圧縮比が悪化するおそれがある。
However, as the distance between the
その点、本実施形態によれば、隙間Gの第1領域R1は、比較的狭く形成される。これにより、隙間Gの容積の増加が抑制される。つまり、燃焼室22の容積の増加が抑制される。したがって、本実施形態によれば、燃料ガスFGの圧縮比が低下することが抑制される。
In this respect, according to this embodiment, the first region R1 of the gap G is formed to be relatively narrow. This suppresses an increase in the volume of the gap G. In other words, an increase in the volume of the
なお、トップランド部38の外周部38sは、第1部分381と第2部分382との境目の段部分を除き、上下方向に平行に延在すると、好ましい。この場合、トップランド部38が上方向にかけて先細りするテーパ状を有する場合よりも、燃焼室22の容積の増加を抑制しやすい。つまり、燃料ガスFGの圧縮比が低下することを、さらに抑制することができる。また、トップランド部38の外周部38sが上下方向に平行に延在することで、隙間G内において火炎が下方向に伝播しやすくなる。つまり、隙間Gに入り込んだ燃焼ガスが、より燃焼しやすくなる。
Note that it is preferable that the outer
少なくとも、第2部分382の外周部38sが上下方向に平行に延在すると、好ましい。これにより、第2領域R2の容積の増加が、少なくとも抑制される。また、第2部分382の外周部38sが上下方向に平行に延在することで、少なくとも第2領域R2内において、火炎が下方向に伝播しやすくなる。
It is preferable that at least the outer
図4は、ピストン14の上部を示す斜視図である。
FIG. 4 is a perspective view showing the upper part of the
なお、矢印CDは、ピストン14の周方向を示す。矢印RDは、ピストン14の径方向を示す。
Note that the arrow CD indicates the circumferential direction of the
ピストン14は、2つのリブ40をさらに有する。2つのリブ40の各々は、隙間Gの第2領域R2内に位置する突起部である。2つのリブ40は、第2部分382から、ピストン14の径方向(側壁12s)に向かって突出する。
ただし、2つのリブ40のうち少なくとも一方は、側壁12sから第2部分382に向かって径方向に突出してもよい。側壁12sから突出するリブ40は、ピストン14が上死点位置にある場合において隙間Gの第2領域R2内に位置するように、配される。
However, at least one of the two
2つのリブ40は、第2距離L2よりも短い長さL3で径方向に突出する(L3<L2)。したがって、2つのリブ40の各々は、側壁12sに干渉しない。よって、2つのリブ40の各々は、ピストン14の往復運動を阻害しない。
The two
図4に例示される2つのリブ40の各々は、径方向に関して第1部分381より先方に突出しない(L3≦L2-L1)。ただし、2つのリブ40の少なくとも一方は、L3<L2である範囲内において、径方向に関して第1部分381より先方に突出してもよい。
Each of the two
2つのリブ40の各々は、隙間G内に入り込み、R2に沿って周方向に流れる燃料ガスFGと衝突する。隙間G内の燃料ガスFGは、リブ40と衝突することで、上方向に巻き上げられる(図6も参照)。
Each of the two
燃料ガスFGは、巻き上げられることで、隙間G内から点火プラグ18により近い位置へと移動する。すなわち、隙間G内に配された2つのリブ40は、上記(1)~(2)の間において隙間G内に入り込む燃料ガスFGを、燃焼室22のうち、より燃焼しやすい場所へと流動させる。その結果、上記(3)において、燃焼室22内における燃料ガスFGの燃焼が促進される。
The fuel gas FG moves from within the gap G to a position closer to the
2つのリブ40の各々の周方向の幅は、上方向にかけて先細ると、好ましい。例えば、2つのリブ40の各々は、周方向の両側部40sを有する。両側部40sは、リブ40が上方向にかけて先細るように傾斜すると、好ましい。これにより、リブ40と周方向で衝突した燃料ガスFGを、リブ40の周方向の両側部40sに沿ってより確実に巻き上げることができる。その結果、2つのリブ40の各々によって、シリンダ12内における燃料ガスFGの流動がより促進され、燃料ガスFGの燃焼を促進することができる。なお、両側部40sは、リブ40周方向の幅が上方向にかけて先細るように、湾曲してもよい。
Preferably, the circumferential width of each of the two
図5は、2つのリブの配置を示す平面図である。 FIG. 5 is a plan view showing the arrangement of two ribs.
以下に説明されるように、2つのリブ40は、シリンダ12の内部のうち、シリンダ12の中心部と、側壁12sの所定の一部とを上下方向の平面視で通る仮想直線LVを挟むように配置されると、好ましい。
As described below, the two
シリンダ12の中心部は、例えば、ピストン14の中心点14cを含む。
The center of the
側壁12sの所定の一部は、吸気ポート24から流れ込む燃料ガスFGの主流が衝突すると予想される部分である。側壁12sの所定の一部は、例えば実験に基づいて予想される。
A predetermined portion of the
側壁12sの所定の一部を本実施形態において例示するために、直線LDOと点PDOとが図5に示される。
In order to illustrate a predetermined portion of the
直線LDOは、燃料ガスFGの吸気方向(図1の矢印DO)に平行に延びる直線である。燃料ガスFGは、例えば直線LDOにおおよそ沿って燃焼室22に流入すると予想される。
Straight line LDO is a straight line extending parallel to the intake direction of fuel gas FG (arrow DO in FIG. 1). The fuel gas FG is expected to flow into the
点PDOは、直線LDOと、側壁12sとの交点である。燃料ガスFGの主流は、側壁12sのうち、例えば点PDOを含む一部に衝突すると予想される。この点PDOを含む一部が、例えば前述の所定の一部である。
Point PDO is the intersection of straight line LDO and
図5の例示によれば、仮想直線LVは、中心点14cと、点PDOとを平面視で通る。仮想直線LVを挟む一方側に1つのリブ40が配される。仮想直線LVを挟む他方側にもう1つのリブ40が配される。
According to the example shown in FIG. 5, the virtual straight line LV passes through the
図6は、隙間Gに入り込んだ燃料ガスFGの流動を説明する斜視図である。 FIG. 6 is a perspective view illustrating the flow of the fuel gas FG that has entered the gap G.
燃焼室22に吸気された燃料ガスFGの主流の一部は、側壁12sと衝突した後、下方向に流動して隙間Gに入り込む(矢印A)。隙間Gに入り込んだ燃料ガスFGは、隙間G内を周方向に沿って流動する(矢印B)。隙間G内を周方向に沿って流動する燃料ガスFGは、仮想直線LVを挟むように配置された2つのリブ40の少なくとも一方と衝突する。これにより、リブ40と衝突した燃料ガスFGが、前述の通り上方向に巻き上げられる(矢印C)。
After colliding with the
このように、仮想直線LVを挟むように2つのリブ40が配置されることで、隙間G内を周方向に沿って流動する燃料ガスFGを、より確実に巻き上げることができる。その結果、上記(1)~(2)の間において、シリンダ12内における燃料ガスFGの流動が促進されるので、上記(3)における燃料ガスFGの燃焼を促進することができる。
In this way, by arranging the two
仮想直線LVを挟む2つのリブ40は、周方向に関して所定の一部(点PDO)から互いに等距離(図5のL4参照)に配置されると、さらに好ましい。これにより、2つのリブ40によって巻き上げられる燃料ガスFGの量を均一にすることができる。
It is more preferable that the two
2つのリブ40の各々において、両側部40sの各々は、上端(第1端)40uと、下端(第2端)40lと、を有する。下端40lは、上端40uよりも下方に位置し、第1部分381に接する。2つのリブ40の各々において、両側部40sの各上端40uは、周方向において両側部40sの下端40lの間に位置すると、さらに好ましい(図4、図5も参照)。これにより、2つのリブ40の各々は、リブ40を挟んで点PDOとは反対側の隙間G内を流動する燃料ガスFGをも、巻き上げることができる。その結果、シリンダ12内における燃料ガスFGの流動が、さらに促進される。
In each of the two
上記の通り、本実施形態によれば、トップランド部38に火炎を容易に伝播させつつ、シリンダ12内のガスの流動を促進することができる。
As described above, according to the present embodiment, the flame can be easily propagated to the
なお、隙間G内の燃料ガスFGを燃焼しやすくする方法の一つに、トップランド部38の上下方向の厚みをできるだけ短くするという方法がある。
Note that one method for making it easier to burn the fuel gas FG in the gap G is to make the vertical thickness of the
しかし、トップランド部38の厚みが不十分であると、燃焼室22の熱によってトップランド部38が強く熱される。トップランド部38は、強く熱されることで、大きく膨張する。また、トップランド部38の厚みが不十分であると、例えば上記(3)において燃料ガスFGの燃焼圧がトップランド部38に加わった場合に、取り付け部34が変形しやすくなる。トップランド部38が膨張する、または取り付け部34が変形することで、トップリング36と、トップリング36が嵌め込まれた取り付け部34とが強く摩擦する。その結果、トップリング36と、トップリング36が嵌め込まれた取り付け部34との摩耗が早まるという問題がある。
However, if the thickness of the
その点、本実施形態によれば、少なくとも隙間G内の燃料ガスFGを燃焼しやすくするという観点において、トップランド部38の厚みを短く設計する必要がない。したがって、本実施形態によれば、燃焼室22に供給されたにも拘わらず燃焼しない燃料ガスFGの量の低減と、取り付け部34の摩耗速度の抑制とが両立する。
In this respect, according to the present embodiment, it is not necessary to design the thickness of the
また、隙間G内の燃料ガスFGを燃焼しやすくする他の方法として、隙間Gを狭める方法がある。ただし、前述の通り、ピストン14は熱膨張する。したがって、隙間Gを狭めることで、シリンダ12の側壁12sがトップランド部38にかじられるおそれが大きくなる。
Further, as another method for making it easier to burn the fuel gas FG within the gap G, there is a method of narrowing the gap G. However, as described above, the
その点、本実施形態によれば、隙間Gを狭める必要がない。したがって、本実施形態によれば、燃焼室22に供給されたにも拘わらず燃焼しない燃料ガスFGの量の低減と、トップランド部38のかじりの抑制とが両立する。
In this respect, according to this embodiment, there is no need to narrow the gap G. Therefore, according to the present embodiment, it is possible to reduce the amount of fuel gas FG that is not combusted even though it is supplied to the
[変形例]
以下には、上記実施形態に係る変形例が記載される。ただし、上記実施形態と重複する説明は、以下の説明では可能な限り省略される。上記実施形態で説明済みの構成要素には、特に断らない限り、上記実施形態と同一の参照符号が付される。
[Modified example]
Modifications of the above embodiment will be described below. However, descriptions that overlap with the above embodiments will be omitted as much as possible in the following description. Components already described in the above embodiments are given the same reference numerals as in the above embodiments, unless otherwise specified.
(変形例1)
図7は、変形例1に係る内燃機関101(10)を示す図である。
(Modification 1)
FIG. 7 is a diagram showing an internal combustion engine 101 (10) according to modification example 1.
ピストン14ではなく、側壁12sが段差形状を有してもよい。この場合、トップランド部38は、段形状でなくてもよい。つまり、第1部分381の下端(取り付け部34)と第2部分382の上端(頂部32)との間に亘って、トップランド部38は、平坦に形成されてもよい。
Instead of the
全てのリブ40は、側壁12sのうち、ピストン14が上死点位置にある場合において第2部分382とともに隙間Gの第2領域R2を形成する部分に設けられる。
All the
(変形例2)
内燃機関10に設けられるリブ40の数は、2つに限定されない。内燃機関10に設けられるリブ40の数は、単数でもよいし、3つ以上でもよい。3つ以上のリブ40が内燃機関10に設けられる場合、その3つ以上のリブ40は、周方向に関して側壁12sの所定の一部(PDO)からの距離(L4)が等しい2つのリブ40を含むと、好ましい。
(Modification 2)
The number of
(変形例3)
内燃機関10は、複数のシリンダ12を備える多気筒式エンジンに変形されてもよい。また、内燃機関10は、4ストローク以外のエンジンに変形されてもよい。また、内燃機関10は、3バルブ以上のエンジンに変形されてもよい。
(Modification 3)
The
(複数の変形例の組み合わせ)
前述された複数の変形例は、矛盾しない範囲内において適宜組み合わされてもよい。
(Combination of multiple variations)
The plurality of modifications described above may be combined as appropriate within the scope of consistency.
[実施形態から得られる発明]
以下には、上記実施形態および変形例から把握しうる発明が記載される。
[Invention obtained from embodiment]
Inventions that can be understood from the above embodiments and modifications will be described below.
<第1の発明>
第1の発明は、頂部(32)と、トップリング(36)が取り付けられる取り付け部(34)と、前記頂部(32)と前記取り付け部(34)との間のトップランド部(38)とを有し、燃料ガス(FG)が導入されるシリンダ(12)の内部で往復運動するピストン(14)を備える内燃機関(10)であって、前記トップランド部(38)は、前記ピストン(14)が上死点位置にある場合において、前記シリンダ(12)の内側の側壁(12s)と第1距離(L1)で離れる第1部分(381)と、前記頂部(32)と前記第1部分(381)との間に位置し、前記ピストン(14)が前記上死点位置にある場合において、前記第1距離(L1)よりも長い第2距離(L2)で前記側壁(12s)と離れる第2部分(382)と、を有し、前記ピストン(14)が前記上死点位置にある場合において前記側壁(12s)と前記第2部分(382)との隙間(G)に位置するリブ(40)が設けられる、内燃機関(10)である。
<First invention>
The first invention includes a top portion (32), a mounting portion (34) to which a top ring (36) is attached, and a top land portion (38) between the top portion (32) and the mounting portion (34). An internal combustion engine (10) comprising a piston (14) that reciprocates inside a cylinder (12) into which fuel gas (FG) is introduced, the top land portion (38) being connected to the piston ( 14) is at the top dead center position, the first portion (381) is separated from the inner side wall (12s) of the cylinder (12) by a first distance (L1), and the top portion (32) and the first portion (381), and when the piston (14) is at the top dead center position, the side wall (12s) at a second distance (L2) that is longer than the first distance (L1). a second portion (382) that is separated, and is located in a gap (G) between the side wall (12s) and the second portion (382) when the piston (14) is at the top dead center position. An internal combustion engine (10) is provided with ribs (40).
これにより、トップランド部に火炎を容易に伝播させつつ、シリンダ内の燃料ガスの流動を促進することができる。 Thereby, the flame can be easily propagated to the top land portion, and the flow of fuel gas within the cylinder can be promoted.
前記トップランド部(38)は、前記第1部分(381)の第1径長(D1)が前記第2部分(382)の第2径長(D2)よりも長い段形状を有し、前記リブ(40)は、前記第2部分(382)から前記側壁(12s)に向かって延びてもよい。これにより、ピストンがシリンダ内で往復運動する間も、隙間に火炎を侵入させることができるので、燃焼室に供給されたにも拘わらず燃焼しない燃料ガスの量がより低減する。 The top land portion (38) has a step shape in which a first radial length (D1) of the first portion (381) is longer than a second radial length (D2) of the second portion (382), and A rib (40) may extend from said second portion (382) towards said side wall (12s). This allows flame to enter the gap even while the piston reciprocates within the cylinder, thereby further reducing the amount of fuel gas that is supplied to the combustion chamber but does not burn.
前記第2部分(382)は、前記頂部(32)から前記往復運動の方向に平行に延在してもよい。これにより、隙間内において火炎が往復運動の方向に伝播しやすいとともに、燃焼室の容積が増加することが抑制される。 The second portion (382) may extend from the top (32) parallel to the direction of the reciprocating movement. Thereby, flame propagates easily in the direction of reciprocating motion within the gap, and increases in the volume of the combustion chamber are suppressed.
前記シリンダ(12)は、前記燃料ガス(FG)を吸気する吸気ポート(24)を有し、前記燃料ガス(FG)は、前記シリンダ(12)の内部のうち、前記吸気ポート(24)から前記側壁(12s)の一部を含む所定範囲に向かって流れるように吸気され、前記リブ(40)は、前記側壁(12s)の前記一部と、前記シリンダ(12)の中心部とを前記往復運動の運動方向の平面視で通る仮想直線(LV)を挟んだ一方側と他方側とに少なくとも1つずつ配されてもよい。これにより、隙間内を流動する燃料ガスを、リブによってより確実に巻き上げることができる。 The cylinder (12) has an intake port (24) that takes in the fuel gas (FG), and the fuel gas (FG) is supplied from the intake port (24) inside the cylinder (12). The air is drawn in so as to flow toward a predetermined area including a part of the side wall (12s), and the rib (40) connects the part of the side wall (12s) and the center of the cylinder (12) with the air. At least one of them may be disposed on one side and the other side of a virtual straight line (LV) passing through in plan view in the direction of reciprocating motion. Thereby, the fuel gas flowing within the gap can be more reliably rolled up by the ribs.
複数の前記リブ(40)は、前記ピストン(14)の周方向に関して前記側壁(12s)の前記一部からの距離が等しい2つの前記リブ(40)を含んでもよい。これにより、2つのリブが巻き上げる燃料ガスのガス量を均一にすることができる。 The plurality of ribs (40) may include two ribs (40) having equal distances from the part of the side wall (12s) in the circumferential direction of the piston (14). Thereby, the amount of fuel gas rolled up by the two ribs can be made uniform.
前記リブ(40)は、前記ピストン(14)の周方向に関する幅が、前記第1部分(381)から離れるほど先細る形状を有してもよい。これにより、リブと衝突した燃料ガスが巻き上げられやすくなる。 The rib (40) may have a shape in which the width in the circumferential direction of the piston (14) tapers away from the first portion (381). This makes it easier for fuel gas that collides with the ribs to be blown up.
前記リブ(40)は、前記ピストン(14)の周方向に関する前記リブ(40)の幅が前記第1部分(381)から離れるほど先細るように傾斜または湾曲する前記ピストン(14)の周方向の両側部(40s)を有し、前記両側部(40s)の各々は、前記往復運動の方向に関して、第1端(40u)と、前記第1端(40u)よりも前記第1部分(381)に近い第2端(40l)と、を有し、前記両側部(40s)の前記第1端(40u)は、前記ピストン(14)の周方向において、前記両側部(40s)の前記第2端(40l)の間に位置してもよい。これにより、リブは、周方向のどちらから接近する燃料ガスであっても、より確実に巻き上げることができる。 The rib (40) is inclined or curved in the circumferential direction of the piston (14) so that the width of the rib (40) in the circumferential direction of the piston (14) tapers away from the first portion (381). , each of the two sides (40s) having a first end (40u) and a first portion (381 ), and the first ends (40u) of the both sides (40s) are close to the first ends (40l) of the both sides (40s) in the circumferential direction of the piston (14). It may be located between the two ends (40l). Thereby, the ribs can more reliably wind up fuel gas no matter which direction in the circumferential direction it approaches.
<第2の発明>
第2の発明は、頂部(32)と、トップリング(36)が取り付けられる取り付け部(34)と、前記頂部(32)と前記取り付け部(34)との間のトップランド部(38)とを有し、燃料ガス(FG)が導入されるシリンダ(12)の内部で往復運動するピストン(14)であって、前記トップランド部(38)は、第1径長(D1)を有する第1部分(381)と、前記頂部(32)と前記第1部分(381)との間に位置し、前記第1径長(D1)よりも短い第2径長(D2)を有する第2部分(382)と、を有し、前記第2部分(382)から前記シリンダ(12)の内側の側壁(12s)に向かって延びるリブ(40)が設けられる、ピストン(14)である。
<Second invention>
A second invention includes a top portion (32), a mounting portion (34) to which a top ring (36) is attached, and a top land portion (38) between the top portion (32) and the mounting portion (34). a piston (14) that reciprocates inside a cylinder (12) into which fuel gas (FG) is introduced, the top land portion (38) having a first radial length (D1); a second portion located between the top portion (32) and the first portion (381) and having a second diameter length (D2) shorter than the first diameter length (D1); (382), and is provided with a rib (40) extending from the second portion (382) toward the inner side wall (12s) of the cylinder (12).
これにより、トップランド部に火炎を容易に伝播させつつ、シリンダ内の燃料ガスの流動を促進することができる。 Thereby, the flame can be easily propagated to the top land portion, and the flow of fuel gas within the cylinder can be promoted.
10、101…内燃機関 12…シリンダ
12s…シリンダの内側の側壁 14…ピストン
24…吸気ポート 32…頂部
34…取り付け部(溝部) 36…トップリング
38…トップランド部 40…リブ
40l…下端(第2端) 40s…両側部
40u…上端(第1端) 381…第1部分
382…第2部分 D1…第1径長
D2…第2径長 FG…燃料ガス
G…隙間 L1…第1距離
L2…第2距離 LV…仮想直線
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記トップランド部(38)は、
前記ピストン(14)が上死点位置にある場合において、前記シリンダ(12)の内側の側壁(12s)と第1距離(L1)で離れる第1部分(381)と、
前記頂部(32)と前記第1部分(381)との間に位置し、前記ピストン(14)が前記上死点位置にある場合において、前記第1距離(L1)よりも長い第2距離(L2)で前記側壁(12s)と離れる第2部分(382)と、
を有し、
前記ピストン(14)が前記上死点位置にある場合において前記側壁(12s)と前記第2部分(382)との隙間(G)に位置するリブ(40)が設けられ、
前記リブ(40)は、前記ピストン(14)の周方向に関する幅が、前記第1部分(381)から離れるほど先細る形状を有し、
前記リブ(40)は、前記ピストン(14)の周方向に関する前記リブ(40)の幅が前記第1部分(381)から離れるほど先細るように傾斜または湾曲する前記ピストン(14)の周方向の両側部(40s)を有し、
前記両側部(40s)の各々は、前記往復運動の方向に関して、第1端(40u)と、前記第1端(40u)よりも前記第1部分(381)に近い第2端(40l)と、を有し、
前記両側部(40s)の前記第1端(40u)は、前記ピストン(14)の周方向において、前記両側部(40s)の前記第2端(40l)の間に位置する、内燃機関(10)。 It has a top portion (32), a mounting portion (34) to which a top ring (36) is attached, and a top land portion (38) between the top portion (32) and the mounting portion (34). An internal combustion engine (10) comprising a piston (14) that reciprocates inside a cylinder (12) into which (FG) is introduced,
The top land portion (38) is
a first portion (381) that is separated from the inner side wall (12s) of the cylinder (12) by a first distance (L1) when the piston (14) is at the top dead center position;
a second distance (L1) that is located between the top portion (32) and the first portion (381) and is longer than the first distance (L1) when the piston (14) is at the top dead center position; a second portion (382) that separates from the side wall (12s) at L2);
has
A rib (40) is provided that is located in a gap (G) between the side wall (12s) and the second portion (382) when the piston (14) is at the top dead center position ,
The rib (40) has a shape in which the width in the circumferential direction of the piston (14) tapers away from the first portion (381),
The rib (40) is inclined or curved in the circumferential direction of the piston (14) so that the width of the rib (40) in the circumferential direction of the piston (14) tapers away from the first portion (381). having both sides (40s) of
Each of the side portions (40s) has a first end (40u) and a second end (40l) closer to the first portion (381) than the first end (40u) with respect to the direction of the reciprocating motion. , has
The first ends (40u) of the both side portions (40s) are located between the second ends (40l) of the both side portions (40s) in the circumferential direction of the piston (14). 10).
前記トップランド部(38)は、前記第1部分(381)の第1径長(D1)が前記第2部分(382)の第2径長(D2)よりも長い段形状を有し、
前記リブ(40)は、前記第2部分(382)から前記側壁(12s)に向かって延びる、内燃機関(10)。 An internal combustion engine (10) according to claim 1, comprising:
The top land portion (38) has a step shape in which a first radial length (D1) of the first portion (381) is longer than a second radial length (D2) of the second portion (382),
The rib (40) extends from the second portion (382) toward the side wall (12s) of the internal combustion engine (10).
前記第2部分(382)は、前記頂部(32)から前記往復運動の方向に平行に延在する、内燃機関(10)。 The internal combustion engine (10) according to claim 2,
The second portion (382) of the internal combustion engine (10) extends from the top (32) parallel to the direction of the reciprocating motion.
前記シリンダ(12)は、前記燃料ガス(FG)を吸気する吸気ポート(24)を有し、
前記燃料ガス(FG)は、前記シリンダ(12)の内部のうち、前記吸気ポート(24)から前記側壁(12s)の一部を含む所定範囲に向かって流れるように吸気され、
前記リブ(40)は、前記側壁(12s)の前記一部と、前記シリンダ(12)の中心部とを前記往復運動の運動方向の平面視で通る仮想直線(LV)を挟んだ一方側と他方側とに少なくとも1つずつ配される、内燃機関(10)。 The internal combustion engine (10) according to any one of claims 1 to 3,
The cylinder (12) has an intake port (24) that takes in the fuel gas (FG),
The fuel gas (FG) is sucked into the cylinder (12) so as to flow from the intake port (24) toward a predetermined area including a part of the side wall (12s),
The rib (40) is located on one side of an imaginary straight line (LV) that passes through the part of the side wall (12s) and the center of the cylinder (12) in a plan view in the direction of the reciprocating motion. at least one internal combustion engine (10) disposed on the other side.
複数の前記リブ(40)は、前記ピストン(14)の周方向に関して前記側壁(12s)の前記一部からの距離が等しい2つの前記リブ(40)を含む、内燃機関(10)。 The internal combustion engine (10) according to claim 4,
An internal combustion engine (10), wherein the plurality of ribs (40) include two ribs (40) that are equal in distance from the part of the side wall (12s) in the circumferential direction of the piston (14).
前記トップランド部(38)は、
第1径長(D1)を有する第1部分(381)と、
前記頂部(32)と前記第1部分(381)との間に位置し、前記第1径長(D1)よりも短い第2径長(D2)を有する第2部分(382)と、
を有し、
前記第2部分(382)から前記シリンダ(12)の内側の側壁(12s)に向かって延びるリブ(40)が設けられ、
前記リブ(40)は、前記ピストン(14)の周方向に関する幅が、前記第1部分(381)から離れるほど先細る形状を有し、
前記リブ(40)は、前記ピストン(14)の周方向に関する前記リブ(40)の幅が前記第1部分(381)から離れるほど先細るように傾斜または湾曲する前記ピストン(14)の周方向の両側部(40s)を有し、
前記両側部(40s)の各々は、前記往復運動の方向に関して、第1端(40u)と、前記第1端(40u)よりも前記第1部分(381)に近い第2端(40l)と、を有し、
前記両側部(40s)の前記第1端(40u)は、前記ピストン(14)の周方向において、前記両側部(40s)の前記第2端(40l)の間に位置する、ピストン(14)。 It has a top portion (32), a mounting portion (34) to which a top ring (36) is attached, and a top land portion (38) between the top portion (32) and the mounting portion (34). A piston (14) that reciprocates inside a cylinder (12) into which (FG) is introduced,
The top land portion (38) is
a first portion (381) having a first diameter length (D1);
a second portion (382) located between the top portion (32) and the first portion (381) and having a second radial length (D2) shorter than the first radial length (D1);
has
a rib (40) extending from the second portion (382) toward the inner side wall (12s) of the cylinder (12) ;
The rib (40) has a shape in which the width in the circumferential direction of the piston (14) tapers away from the first portion (381),
The rib (40) is inclined or curved in the circumferential direction of the piston (14) so that the width of the rib (40) in the circumferential direction of the piston (14) tapers away from the first portion (381). having both sides (40s) of
Each of the side portions (40s) has a first end (40u) and a second end (40l) closer to the first portion (381) than the first end (40u) with respect to the direction of the reciprocating motion. , has
The first ends (40u) of the both sides (40s) are located between the second ends (40l) of the both sides (40s) in the circumferential direction of the piston (14). ).
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