JP7447576B2 - piston - Google Patents

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Description

本発明は、内燃機関から排出される排気ガスを浄化する触媒を配置したピストンに関する。 The present invention relates to a piston equipped with a catalyst for purifying exhaust gas discharged from an internal combustion engine.

従来、内燃機関から排出される排気ガスを浄化する触媒を配置したピストンが知られている(例えば、特許文献1参照)。特許文献1のピストンは、第1触媒部と、第2触媒部を備える。第1触媒部は、相対的に低温の触媒活性温度を有する第1の触媒(特許文献1のピストンではロジウム)が表層に配置される。第2触媒部は、相対的に高温の触媒活性温度を有する第2の触媒(特許文献1のピストンではパラジウム)が表層に配置される。 2. Description of the Related Art Conventionally, a piston is known in which a catalyst is disposed to purify exhaust gas discharged from an internal combustion engine (for example, see Patent Document 1). The piston of Patent Document 1 includes a first catalyst section and a second catalyst section. In the first catalyst section, a first catalyst (rhodium in the piston of Patent Document 1) having a relatively low catalyst activation temperature is disposed on the surface layer. In the second catalyst section, a second catalyst (palladium in the piston of Patent Document 1) having a relatively high catalyst activation temperature is arranged on the surface layer.

また、特許文献1では、キャビティを有するピストンと、キャビティを有さないピストンと、が開示されている。特許文献1のキャビティを有するピストンでは、燃焼室の温度が低いキャビティ内部の頂面に第1触媒部を塗布することで配置し、燃焼室の温度が高いキャビティ外周の頂面に第2触媒部を塗布することで配置する。また、特許文献1のキャビティを有さないピストンでは、フラットなピストンの頂面の中央部に第1触媒部を塗布することで配置する。第2触媒部は、第1触媒部の周囲に環状に塗布することで配置する。このように、特許文献1のピストンでは、燃焼室の燃焼温度に応じて、活性温度の異なる触媒を表層に配置することで、ガスの浄化を効率的に行う。 Furthermore, Patent Document 1 discloses a piston with a cavity and a piston without a cavity. In the piston having a cavity disclosed in Patent Document 1, the first catalyst portion is placed by coating on the top surface inside the cavity where the temperature of the combustion chamber is low, and the second catalyst portion is placed on the top surface of the outer periphery of the cavity where the temperature of the combustion chamber is high. Place by applying. Furthermore, in the piston without a cavity disclosed in Patent Document 1, the first catalyst portion is placed by applying it to the center of the flat top surface of the piston. The second catalytic portion is disposed by applying it in an annular manner around the first catalytic portion. In this manner, in the piston of Patent Document 1, gas is efficiently purified by arranging catalysts having different activation temperatures in the surface layer according to the combustion temperature of the combustion chamber.

特開2018-131913JP2018-131913

しかし、特許文献1のキャビティを有するピストンでは、キャビティ内部の頂面には第1触媒部のみが配置される。このため、特許文献1のピストンでは、例えば、キャビティ内部において排気ガス成分の偏りが生じた場合、第1の触媒と、第2の触媒の浄化性能が十分に発揮されないおそれがある。 However, in the piston having a cavity disclosed in Patent Document 1, only the first catalyst portion is disposed on the top surface inside the cavity. Therefore, in the piston of Patent Document 1, for example, if the exhaust gas components become uneven inside the cavity, there is a risk that the purification performance of the first catalyst and the second catalyst may not be sufficiently exhibited.

また、特許文献1のキャビティを有さないピストンにおいて、フラットな頂面に第1触媒部の外縁と第2触媒部の内縁とを一致させて配置する場合がある。このような場合、第1触媒部および第2触媒部は、表層の異なる第1触媒部と第2触媒部とが重ならないように位置決めしたのち塗布する必要がある。このため、触媒の塗布工程が複雑になり、複数の触媒を容易に塗布できないおそれがある。 Further, in the piston without a cavity disclosed in Patent Document 1, the outer edge of the first catalyst portion and the inner edge of the second catalyst portion may be arranged on the flat top surface so as to coincide with each other. In such a case, the first catalyst part and the second catalyst part need to be coated after being positioned so that the first catalyst part and the second catalyst part, which have different surface layers, do not overlap. For this reason, the catalyst application process becomes complicated, and there is a possibility that a plurality of catalysts cannot be easily applied.

本発明は、燃焼室内の排気ガス成分の分布の偏りに対応して、排気ガス成分を浄化できるとともに複数の触媒を容易に塗布可能なピストンを提供することである。 An object of the present invention is to provide a piston that can purify exhaust gas components in response to uneven distribution of exhaust gas components within a combustion chamber and that can be easily coated with a plurality of catalysts.

本発明に係るピストンは、内燃機関から排出される排気ガスを浄化する触媒を配置したピストンである。ピストンは、頂面と、触媒下層と、触媒上層と、を備える。頂面は、内燃機関の燃焼室に向けて配置される。触媒下層は、頂面の表面に設けられる。触媒上層は、触媒下層の上面に設けられる。ピストンは、触媒下層と触媒上層のいずれか一方に、排気ガスに含まれる成分を浄化する第1触媒をピストンの中心側から外周側に向かって担持密度が高くなるように担持する。ピストンは、いずれか他方に、排気ガスに含まれる成分を浄化する第1触媒とは異なる第2触媒をピストンの中心側から外周側に向かって担持密度が低くなるように担持する。 A piston according to the present invention is a piston that is provided with a catalyst that purifies exhaust gas discharged from an internal combustion engine. The piston includes a top surface, a lower catalyst layer, and an upper catalyst layer. The top surface is arranged towards the combustion chamber of the internal combustion engine. A catalyst underlayer is provided on the top surface. The catalyst upper layer is provided on the upper surface of the catalyst lower layer. The piston carries a first catalyst, which purifies components contained in exhaust gas, on either the lower catalyst layer or the upper catalyst layer so that the loading density increases from the center side of the piston toward the outer circumferential side. A second catalyst, which is different from the first catalyst and which purifies components contained in exhaust gas, is supported on one of the pistons so that the supporting density decreases from the center side of the piston toward the outer circumferential side.

このピストンによれば、燃焼室内の排気ガス成分の分布の偏りに対応した位置に、触媒が担持される。 According to this piston, the catalyst is supported at a position corresponding to the uneven distribution of exhaust gas components within the combustion chamber.

また、触媒下層は第1触媒または第2触媒のいずれか一方を担持し、触媒上層は他方の触媒を担持する。すなわち、表層に担持される触媒は第1触媒または第2触媒の一種類である。このため、触媒を容易に塗布できる。この結果、燃焼室内の排気ガス成分の分布の偏りに対応して、排気ガス成分を浄化できるとともに複数の触媒を容易に塗布可能なピストンを提供できる。 Further, the lower catalyst layer supports either the first catalyst or the second catalyst, and the upper catalyst layer supports the other catalyst. That is, the catalyst supported on the surface layer is one type of first catalyst or second catalyst. Therefore, the catalyst can be easily applied. As a result, it is possible to provide a piston that can purify exhaust gas components in response to uneven distribution of exhaust gas components within the combustion chamber and that can be easily coated with a plurality of catalysts.

第1触媒は、排気ガスに含まれる炭化水素の浄化能力が高く、第2触媒は、排気ガスに含まれる窒素酸化物の浄化能率が高くてもよい。 The first catalyst may have a high ability to purify hydrocarbons contained in exhaust gas, and the second catalyst may have a high ability to purify nitrogen oxides contained in exhaust gas.

この構成によれば、第1触媒が排気ガスに含まれる炭化水素を浄化するとともに、第2触媒が排気ガスに含まれる窒素酸化物を浄化する。このため、第1触媒は、燃焼室内においてピストンの外周近傍に偏って分布する炭化水素を浄化できる。さらに、第2触媒は、ピストンの中心側近傍に偏って分布する窒素酸化物を浄化できる。 According to this configuration, the first catalyst purifies hydrocarbons contained in the exhaust gas, and the second catalyst purifies nitrogen oxides contained in the exhaust gas. Therefore, the first catalyst can purify hydrocarbons that are unevenly distributed near the outer periphery of the piston in the combustion chamber. Furthermore, the second catalyst can purify nitrogen oxides that are distributed near the center of the piston.

第1触媒はパラジウムであり、第2触媒はロジウムであってもよい。 The first catalyst may be palladium and the second catalyst may be rhodium.

この構成によれば、パラジウムが排気ガスに含まれる炭化水素を浄化し、ロジウムが排気ガス成分に含まれる窒素酸化物を浄化できる。 According to this configuration, palladium can purify hydrocarbons contained in exhaust gas, and rhodium can purify nitrogen oxides contained in exhaust gas components.

ピストンは、頂面と触媒下層との間にゼオライトを含むベース層を有してもよい。ベース層は、ゼオライトをピストンの中心側から外周側に向かって担持密度が高くなるように担持してもよい。 The piston may have a base layer comprising zeolite between the top surface and the lower catalyst layer. The base layer may support zeolite in such a manner that the supporting density increases from the center side to the outer peripheral side of the piston.

この構成によれば、断熱係数の高いゼオライトがベース層に担持される。これによって、ゼオライトが燃焼室内の熱がピストンの本体に伝わることを抑制し、触媒下層および触媒上層を保温しやすい。この結果、第1触媒および第2触媒の浄化効率が高くなる。また、ゼオライトは、ピストンの中心側から外周側に向かって担持密度が高くなるようにベース層に担持される。ゼオライトは、炭化水素を吸着することで浄化する触媒である。これによって、ピストンは、燃焼室内においてピストンの外周近傍に偏って分布する炭化水素を吸着し浄化しやすい。 According to this configuration, zeolite with a high heat insulation coefficient is supported on the base layer. As a result, the zeolite suppresses heat in the combustion chamber from being transmitted to the main body of the piston, making it easier to keep the lower catalyst layer and the upper catalyst layer warm. As a result, the purification efficiency of the first catalyst and the second catalyst is increased. Furthermore, the zeolite is supported on the base layer such that the supporting density increases from the center side to the outer peripheral side of the piston. Zeolite is a catalyst that purifies hydrocarbons by adsorbing them. This allows the piston to easily adsorb and purify hydrocarbons that are distributed in the combustion chamber near the outer periphery of the piston.

また、ピストンは、頂面に複数の溝が形成されてもよい。 Further, the piston may have a plurality of grooves formed on the top surface.

この構成によれば、ピストンの頂面の表面積を大きくできる。これによって、触媒下層がピストンの頂面に接触する面積は、大きくなる。この結果、触媒下層がピストンの頂面から剥離することを抑制できる。 According to this configuration, the surface area of the top surface of the piston can be increased. This increases the area in which the catalyst lower layer contacts the top surface of the piston. As a result, it is possible to suppress the catalyst lower layer from peeling off from the top surface of the piston.

また、第1触媒は、内燃機関の点火装置と対向する位置から外周側に向かって担持密度が高くなってもよい。第2触媒の担持密度の高い領域は、点火装置と対向する位置となってもよい。 Further, the first catalyst may have a supporting density that increases toward the outer circumferential side from a position facing the ignition device of the internal combustion engine. The region where the second catalyst is highly supported may be located at a position facing the ignition device.

この構成によれば、触媒上層に担持される第2触媒は、より高温になりやすい点火装置と対向する位置の担持密度が高い。これによって、点火装置近傍に偏って分布する窒素酸化物を効率よく浄化できる。 According to this configuration, the second catalyst supported on the upper catalyst layer has a high supporting density at a position facing the ignition device, where the temperature tends to be higher. This makes it possible to efficiently purify nitrogen oxides that are unevenly distributed near the ignition device.

また、触媒下層に担持される第1触媒は、内燃機関の点火装置と対向する位置からピストンの外周に向かって担持密度が高くなる。すなわち、第1触媒は、点火装置と対向する位置に比べ低温となるピストン外周近傍が高担持密度となる。これによって、第1触媒の高担持密度となる部分の劣化を抑制できる。この結果、排気ガス成分に含まれる炭化水素を効率よく浄化できる。 Furthermore, the first catalyst supported in the lower catalyst layer has a supporting density that increases from a position facing the ignition device of the internal combustion engine toward the outer circumference of the piston. That is, the first catalyst has a high loading density near the outer periphery of the piston where the temperature is lower than the position facing the ignition device. As a result, deterioration of the portion of the first catalyst having a high loading density can be suppressed. As a result, hydrocarbons contained in exhaust gas components can be efficiently purified.

本発明によれば、燃焼室内の排気ガス成分の分布の偏りに対応して、排気ガス成分を浄化できるとともに複数の触媒を容易に塗布可能な内燃機関のピストンを提供できる。 According to the present invention, it is possible to provide a piston for an internal combustion engine that can purify exhaust gas components in response to uneven distribution of exhaust gas components within a combustion chamber and that can be easily coated with a plurality of catalysts.

本発明の一実施形態によるピストンを内蔵したエンジンの燃焼室を示した概略図。1 is a schematic diagram showing a combustion chamber of an engine incorporating a piston according to an embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態によるピストンの概略図。1 is a schematic diagram of a piston according to an embodiment of the invention. FIG. 図2のA-A断面による断面図。FIG. 3 is a sectional view taken along the line AA in FIG. 2;

以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, one embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は、本発明の一実施形態におけるピストン6を含む内燃機関Eの概略図である。図1における矢印Tおよび矢印Bは、内燃機関Eに形成されたシリンダ4の軸方向を示し、矢印Tは内燃機関Eの上方を、矢印Bは内燃機関Eの下方を示す。このため、矢印Tおよび矢印Bは、内燃機関Eの姿勢に応じて変化し、必ずしも重力方向とは一致しない。 FIG. 1 is a schematic diagram of an internal combustion engine E including a piston 6 in one embodiment of the present invention. Arrows T and B in FIG. 1 indicate the axial direction of the cylinder 4 formed in the internal combustion engine E, with the arrow T indicating the upper side of the internal combustion engine E, and the arrow B indicating the lower side of the internal combustion engine E. Therefore, arrow T and arrow B change depending on the attitude of internal combustion engine E, and do not necessarily coincide with the direction of gravity.

図1に示すように、内燃機関Eは、燃焼室2と、シリンダ4と、ピストン6と、吸気通路8と、吸気バルブ10と、排気通路12と、排気バルブ14と、点火装置16と、燃料噴射装置18と、を有する。本実施形態では、内燃機関Eは燃料噴射装置18によって噴射された燃料と、吸気通路8から吸入された空気が混合した混合気に、点火装置16によって点火することで燃焼を開始するガソリンエンジンである。また、本実施形態では、内燃機関Eは、吸気行程、圧縮行程、膨張行程、排気行程からなる4サイクルを繰り返すガソリンエンジンである。 As shown in FIG. 1, the internal combustion engine E includes a combustion chamber 2, a cylinder 4, a piston 6, an intake passage 8, an intake valve 10, an exhaust passage 12, an exhaust valve 14, an ignition device 16, It has a fuel injection device 18. In this embodiment, the internal combustion engine E is a gasoline engine that starts combustion by igniting a mixture of fuel injected by a fuel injection device 18 and air taken in from an intake passage 8 by an ignition device 16. be. Further, in this embodiment, the internal combustion engine E is a gasoline engine that repeats four cycles consisting of an intake stroke, a compression stroke, an expansion stroke, and an exhaust stroke.

燃焼室2は、後述するピストン6の頂面22と、シリンダ4の内周面42と、シリンダ4の上面44と、で囲まれた空間であり、内燃機関Eの燃焼が行われる。シリンダ4はシリンダブロック4aに設けられる。シリンダ4の上面44は、シリンダヘッド44aに設けられる。本実施形態では上面44は、ペントルーフ形状である。 The combustion chamber 2 is a space surrounded by a top surface 22 of the piston 6, an inner circumferential surface 42 of the cylinder 4, and an upper surface 44 of the cylinder 4, which will be described later, and combustion in the internal combustion engine E takes place. The cylinder 4 is provided in a cylinder block 4a. The upper surface 44 of the cylinder 4 is provided on a cylinder head 44a. In this embodiment, the upper surface 44 has a pent roof shape.

ピストン6は、シリンダ4の内部に収容されて、シリンダ4内を矢印Tおよび矢印Bの方向に摺動する。ピストン6は、燃焼室2に臨んで配置され、ピストン6が摺動することで、内燃機関Eの4サイクルが行われる。図1および図3に示すように、ピストン6は、頂面22と、外周26と、溝28と、触媒下層30と、触媒上層32と、ベース層34と、を備える。図1に示すように、頂面22は、燃焼室2に向けて配置され、膨張行程において燃焼室2で発生した燃焼反応によって膨張した気体を受けとめる。また、頂面22は、排気行程において燃焼後の排気ガスを押し出す。外周26は、頂面22の周囲を形成する。すなわち、外周26は、ピストン6の側面6aと頂面22の境界線である。溝28、触媒下層30、触媒上層32、およびベース層34の詳細については、後述する。本実施形態では、中心部24は、後述する点火装置16の中心軸Cxと、頂面22の交点である。 The piston 6 is housed inside the cylinder 4 and slides within the cylinder 4 in the directions of arrows T and B. The piston 6 is arranged facing the combustion chamber 2, and as the piston 6 slides, four cycles of the internal combustion engine E are performed. As shown in FIGS. 1 and 3, the piston 6 includes a top surface 22, an outer periphery 26, a groove 28, a lower catalyst layer 30, an upper catalyst layer 32, and a base layer 34. As shown in FIG. 1, the top surface 22 is disposed toward the combustion chamber 2 and receives gas expanded by a combustion reaction occurring in the combustion chamber 2 during the expansion stroke. The top surface 22 also pushes out the exhaust gas after combustion during the exhaust stroke. An outer periphery 26 forms the perimeter of the top surface 22 . That is, the outer periphery 26 is a boundary line between the side surface 6a and the top surface 22 of the piston 6. Details of the grooves 28, the lower catalyst layer 30, the upper catalyst layer 32, and the base layer 34 will be described later. In this embodiment, the center portion 24 is the intersection of the center axis Cx of the ignition device 16, which will be described later, and the top surface 22.

図1に示すように、吸気通路8は、燃焼室2に接続するとともに、吸気通路8の出口8aには、吸気バルブ10が配置される。本実施形態では、吸気通路8には、燃料噴射装置18が配置される。 As shown in FIG. 1, the intake passage 8 is connected to the combustion chamber 2, and an intake valve 10 is disposed at an outlet 8a of the intake passage 8. In this embodiment, a fuel injection device 18 is arranged in the intake passage 8 .

吸気バルブ10は、図示しない吸気カムによって上下に移動する。吸気バルブ10は、吸気通路8と燃焼室2とが連通する状態である開状態と、吸気通路8と燃焼室2とが区画される状態である閉状態と、を切り替える。吸気バルブ10が下方Bに移動すると、吸気通路8と燃焼室2とが連通して開状態となり、吸気通路8の内部の気体が燃焼室2内へ流入する。一方で、吸気バルブ10が上方Tに移動すると、吸気通路8と燃焼室2とが区画される閉状態となり、吸気通路8の内部の気体は吸気通路8に留まる。 The intake valve 10 is moved up and down by an intake cam (not shown). The intake valve 10 switches between an open state in which the intake passage 8 and the combustion chamber 2 communicate with each other, and a closed state in which the intake passage 8 and the combustion chamber 2 are partitioned. When the intake valve 10 moves downward B, the intake passage 8 and the combustion chamber 2 communicate with each other to be in an open state, and the gas inside the intake passage 8 flows into the combustion chamber 2. On the other hand, when the intake valve 10 moves upward T, the intake passage 8 and the combustion chamber 2 are separated into a closed state, and the gas inside the intake passage 8 remains in the intake passage 8.

排気通路12は、燃焼室2に接続するとともに、排気通路12の入口12aには、排気バルブ14が配置される。 The exhaust passage 12 is connected to the combustion chamber 2, and an exhaust valve 14 is disposed at an entrance 12a of the exhaust passage 12.

排気バルブ14は、吸気バルブ10と同様に、図示しない排気カムによって上下に移動する。排気バルブ14は、燃焼室2と排気通路12とが連通する状態である開状態と、燃焼室2と排気通路12とが区画される状態である閉状態と、に切り替わる。排気バルブ14が下方Bに移動すると、燃焼室2と排気通路12とが連通して開状態となり、燃焼室2の内部の気体が排気通路12内へ流入する。一方で、排気バルブ14が上方Tに移動すると、燃焼室2と排気通路12とが区画される閉状態となり、燃焼室2の内部の気体は燃焼室2内に留まる。 The exhaust valve 14, like the intake valve 10, is moved up and down by an exhaust cam (not shown). The exhaust valve 14 switches between an open state in which the combustion chamber 2 and the exhaust passage 12 communicate with each other, and a closed state in which the combustion chamber 2 and the exhaust passage 12 are partitioned. When the exhaust valve 14 moves downward B, the combustion chamber 2 and the exhaust passage 12 communicate with each other to be in an open state, and the gas inside the combustion chamber 2 flows into the exhaust passage 12. On the other hand, when the exhaust valve 14 moves upward T, the combustion chamber 2 and the exhaust passage 12 are separated into a closed state, and the gas inside the combustion chamber 2 remains within the combustion chamber 2.

点火装置16は、燃焼室2の上方Tに配置される。本実施形態では、点火装置16は、上面44のペントルーフ形状の頂上から下方Bに向かって、ピストン6の頂面22を臨んで配置される。より具体的には、点火装置16の先端に配置される点火部16aは、ペントルーフの頂上からピストン6の頂面22を臨んで配置される。すなわち、シリンダ4の軸方向において、ピストン6の頂面22の中心部24と点火装置16の点火部16aとは、対向して配置される。本実施形態では、点火装置16の中心軸Cxは、シリンダ4の軸方向と一致して配置される。 The ignition device 16 is arranged above the combustion chamber 2 . In this embodiment, the ignition device 16 is disposed facing the top surface 22 of the piston 6 from the top of the pent roof shape of the upper surface 44 toward the downward direction B. More specifically, the ignition part 16a disposed at the tip of the ignition device 16 is disposed facing the top surface 22 of the piston 6 from the top of the pent roof. That is, in the axial direction of the cylinder 4, the center portion 24 of the top surface 22 of the piston 6 and the ignition portion 16a of the ignition device 16 are arranged to face each other. In this embodiment, the central axis Cx of the ignition device 16 is arranged to coincide with the axial direction of the cylinder 4.

燃料噴射装置18は、燃焼を噴射することで、燃焼室2に燃料を供給する。本実施形態では燃料噴射装置18は、吸気通路8に配置され、図示しないアクチュエータによって駆動されることで吸気通路8内に燃料を噴射する。しかし、燃料噴射装置18は、燃焼室2に直接燃料を噴射する、直噴型の燃料噴射装置18であってもよい。 The fuel injection device 18 supplies fuel to the combustion chamber 2 by injecting combustion. In this embodiment, the fuel injection device 18 is disposed in the intake passage 8 and injects fuel into the intake passage 8 by being driven by an actuator (not shown). However, the fuel injection device 18 may be a direct injection type fuel injection device 18 that injects fuel directly into the combustion chamber 2.

次に、本実施形態におけるピストン6の溝28、触媒下層30、触媒上層32、およびベース層34の詳細について説明する。 Next, details of the groove 28, the lower catalyst layer 30, the upper catalyst layer 32, and the base layer 34 of the piston 6 in this embodiment will be explained.

図2に破線で示すように、溝28は、ピストン6の頂面22に複数の細い線状に凹んで形成される。本実施形態では、溝28は、ピストン6の頂面22に直径が異なる複数の線状かつ円形状の凹みで形成される。また、溝28は、中心部24から外周26にかけて同心円状に配置される。溝28は、ピストン6の頂面22の表面積を拡大させるために設けられる。頂面22の表面積が拡大すると、頂面22と触媒下層30が接触する面積が大きくなる。これによって、触媒下層30が頂面22から剥離し難くなる。この結果、触媒下層30の耐久性が向上する。 As shown by broken lines in FIG. 2, the grooves 28 are formed in the top surface 22 of the piston 6 in the form of a plurality of thin lines. In this embodiment, the groove 28 is formed in the top surface 22 of the piston 6 as a plurality of linear and circular recesses having different diameters. Further, the grooves 28 are arranged concentrically from the center portion 24 to the outer periphery 26. The groove 28 is provided to increase the surface area of the top surface 22 of the piston 6. As the surface area of the top surface 22 increases, the contact area between the top surface 22 and the catalyst lower layer 30 increases. This makes it difficult for the catalyst lower layer 30 to peel off from the top surface 22. As a result, the durability of the catalyst lower layer 30 is improved.

図3に示すように、触媒下層30は、頂面22の燃焼室2側に配置される。触媒下層30は、パラジウム(第1触媒の一例)33を担持する。パラジウム33は、触媒反応によって炭化水素(第1排気ガス成分)を水と二酸化炭素に酸化させて浄化する、炭化水素の浄化能力が高い貴金属の触媒である。触媒下層30は、ピストン6の中心部24側から外周26側に向かって、パラジウム33の担持密度が高くなる。担持密度は、単位面積あたりに担持される触媒の成分量である。このため、触媒下層30は、ピストン6の外周26に向かうにつれて、炭化水素の浄化性能が向上する。本実施形態では、パラジウム33は、外周26から順に高担持密度パラジウム層30a、中担持密度パラジウム層30b、低担持密度パラジウム層30cの3つの層に分けて配置される。触媒下層30は、高担持密度パラジウム層30aから低担持密度パラジウム層30cまでの各パラジウム層に応じた担持密度のパラジウム33を含んだ触媒物質を、後述するベース層34に塗布したのち一定厚さに揃えることで形成される。このとき、例えば、高担持密度パラジウム層30aの内縁と、中担持密度パラジウム層30bの外縁が重なって塗布される場合がある。しかし、高担持密度パラジウム層30aと中担持密度パラジウム層30bは、パラジウム33の担持密度が異なるが、触媒物質の成分は同じでる。したがって、触媒下層30としての浄化性能に影響がない。すなあち、触媒下層30を形成する際に、ベース層34に高担持密度パラジウム層30aから低担持密度パラジウム層30cまでを厳密に位置決めする必要がない。 As shown in FIG. 3, the catalyst lower layer 30 is arranged on the combustion chamber 2 side of the top surface 22. The catalyst lower layer 30 supports palladium 33 (an example of the first catalyst). Palladium 33 is a noble metal catalyst that has a high ability to purify hydrocarbons by oxidizing hydrocarbons (first exhaust gas component) into water and carbon dioxide through a catalytic reaction. In the catalyst lower layer 30, the density of palladium 33 supported increases from the center 24 side of the piston 6 toward the outer periphery 26 side. Support density is the amount of catalyst components supported per unit area. Therefore, the hydrocarbon purification performance of the catalyst lower layer 30 improves as it moves toward the outer periphery 26 of the piston 6. In this embodiment, the palladium 33 is arranged in three layers: a high loading density palladium layer 30a, a middle loading density palladium layer 30b, and a low loading density palladium layer 30c in order from the outer periphery 26. The catalyst lower layer 30 is formed by applying a catalyst material containing palladium 33 at a supporting density corresponding to each palladium layer from a high supporting density palladium layer 30a to a low supporting density palladium layer 30c to a base layer 34, which will be described later. It is formed by aligning. At this time, for example, the inner edge of the high loading density palladium layer 30a and the outer edge of the middle loading density palladium layer 30b may be coated so as to overlap. However, although the high supported density palladium layer 30a and the medium supported density palladium layer 30b have different supported densities of palladium 33, the components of the catalyst material are the same. Therefore, the purification performance of the catalyst lower layer 30 is not affected. In other words, when forming the catalyst lower layer 30, it is not necessary to precisely position the high-support density palladium layer 30a to the low-support density palladium layer 30c on the base layer 34.

触媒上層32は、触媒下層30の燃焼室2側に配置される。本実施形態では、触媒上層32は、触媒下層30の上方Tに配置される。また、本実施形態では、触媒上層32は、窒素酸化物(第2排気ガス成分)を浄化するロジウム(第2触媒の一例)37を担持する。ロジウム37は、窒素酸化物を窒素と酸素に還元して浄化する、窒素酸化物の浄化能力が高い貴金属の触媒である。触媒上層32は、ピストン6の外周26に向かって、ロジウム37の担持密度が低くなる。 The catalyst upper layer 32 is arranged on the combustion chamber 2 side of the catalyst lower layer 30. In this embodiment, the catalyst upper layer 32 is arranged above the catalyst lower layer 30. Further, in this embodiment, the catalyst upper layer 32 supports rhodium (an example of a second catalyst) 37 that purifies nitrogen oxides (a second exhaust gas component). Rhodium-37 is a noble metal catalyst that purifies nitrogen oxides by reducing them to nitrogen and oxygen, and has a high ability to purify nitrogen oxides. In the catalyst upper layer 32, the density of rhodium 37 supported decreases toward the outer periphery 26 of the piston 6.

また、触媒上層32は、厚さ一定で、ピストン6の中心部24側から外周26側に向かって、ロジウム37の担持密度が低くなる。このため、触媒上層32は、ピストン6の中心部24、窒素酸化物の浄化性能が向上する。本実施形態では、触媒上層32のロジウム37は、中心部24側から外周26側に向かって順に、高担持密度ロジウム層32c、中担持密度ロジウム層32b、および低担持密度ロジウム層32aの3つに分けて配置される。触媒上層32も触媒下層30と同様に、低担持密度ロジウム層32aから高担持密度ロジウム層32cまでの各ロジウム層に応じた担持密度のロジウム37を含んだ触媒物質を、触媒下層30に塗布したのち一定厚さに揃えることで形成される。触媒上層32でも、触媒下層30と同様に、触媒上層32を形成する際に、触媒下層30に低担持密度ロジウム層32aから高担持密度ロジウム層32cまでを厳密に位置決めする必要がない。 Further, the catalyst upper layer 32 has a constant thickness, and the supporting density of rhodium 37 decreases from the center 24 side of the piston 6 toward the outer circumference 26 side. Therefore, the catalyst upper layer 32 improves the purification performance of the central portion 24 of the piston 6 and nitrogen oxides. In this embodiment, the rhodium 37 of the catalyst upper layer 32 is formed into three layers, which are a high-support density rhodium layer 32c, a medium-support density rhodium layer 32b, and a low-support density rhodium layer 32a, in order from the center 24 side to the outer periphery 26 side. It is arranged separately. Similarly to the catalyst lower layer 30, the catalyst upper layer 32 is coated with a catalyst material containing rhodium 37 at a loading density corresponding to each rhodium layer from the low loading density rhodium layer 32a to the high loading density rhodium layer 32c. It is later formed by aligning it to a constant thickness. Similarly to the catalyst lower layer 30, in the catalyst upper layer 32, when forming the catalyst upper layer 32, it is not necessary to precisely position the lower catalyst layer 30 from the low loading density rhodium layer 32a to the high loading density rhodium layer 32c.

ベース層34は、触媒下層30と頂面22との間に配置される。ベース層34は、ゼオライト35を担持する。ゼオライト35はロジウム37およびパラジウム33に比べ断熱係数が高い。これによって、混合気の燃焼反応による熱が、燃焼室2からピストン6の頂面22に伝達されることを防ぐことができる。この結果、触媒上層32および触媒下層30が保温されやすい。この結果、触媒上層32に含まれるロジウム37および触媒下層30のパラジウム33およびロジウム37が触媒反応しやすい。この結果、効率よく排気ガスを浄化できる。 Base layer 34 is disposed between catalyst lower layer 30 and top surface 22 . Base layer 34 supports zeolite 35. Zeolite 35 has a higher thermal insulation coefficient than rhodium 37 and palladium 33. Thereby, heat due to the combustion reaction of the air-fuel mixture can be prevented from being transmitted from the combustion chamber 2 to the top surface 22 of the piston 6. As a result, the catalyst upper layer 32 and the catalyst lower layer 30 are easily kept warm. As a result, rhodium 37 contained in the catalyst upper layer 32 and palladium 33 and rhodium 37 in the catalyst lower layer 30 are likely to undergo a catalytic reaction. As a result, exhaust gas can be efficiently purified.

また、ゼオライト35は、炭化水素を吸着することで浄化する触媒である。ベース層34は、ピストン6の中心部24側から外周26側に向かって、ゼオライト35の担持密度が高くなる。このため、ベース層34は、ピストン6の中心部24側から外周26側に向かうにつれて、炭化水素の浄化性能が向上する。また、本実施形態では、ゼオライト35は、中心部24側から外周26側に向かって順に、低担持密度ゼオライト層34c、中担持密度ゼオライト層34b、および高担持密度ゼオライト層34aの3つの層に分けて配置される。ベース層34は、高担持密度ゼオライト層34aから低担持密度ゼオライト層34cまでの各ゼオライト層に応じた担持密度のゼオライト35を含んだ触媒物質を、頂面22に塗布したのち、塗布した触媒物質を一定厚さに揃えることで形成される。このため、ベース層34も触媒下層30と同様に、ベース層34を形成する際に、頂面22に高担持密度ゼオライト層34aから低担持密度ゼオライト層34cまでを厳密に位置決めする必要がない。この結果、ベース層34は、触媒物質を容易に塗布可能である。 Moreover, the zeolite 35 is a catalyst that purifies hydrocarbons by adsorbing them. The base layer 34 has a higher supporting density of zeolite 35 from the center 24 side of the piston 6 toward the outer periphery 26 side. Therefore, the hydrocarbon purification performance of the base layer 34 improves from the center 24 side of the piston 6 toward the outer circumference 26 side. Further, in this embodiment, the zeolite 35 is formed into three layers, which are a low-support density zeolite layer 34c, a medium-support density zeolite layer 34b, and a high-support density zeolite layer 34a, in order from the center 24 side to the outer periphery 26 side. placed separately. The base layer 34 is formed by coating the top surface 22 with a catalytic material containing zeolite 35 having a supporting density corresponding to each zeolite layer from the high-supporting density zeolite layer 34a to the low-supporting density zeolite layer 34c. It is formed by making the thickness uniform. Therefore, similarly to the catalyst lower layer 30, when forming the base layer 34, it is not necessary to precisely position the high-support density zeolite layer 34a to the low-support density zeolite layer 34c on the top surface 22. As a result, the base layer 34 can be easily coated with a catalytic material.

次に、図1を用いて、内燃機関Eにおける燃焼状態と触媒下層30、触媒上層32、およびベース層34の排気ガス浄化機能について説明する。 Next, the combustion state in the internal combustion engine E and the exhaust gas purification functions of the lower catalyst layer 30, the upper catalyst layer 32, and the base layer 34 will be described using FIG.

吸気行程では、吸気バルブ10が下方Bに移動して、吸気通路8および燃焼室2は開状態となる。このとき、吸気通路8の内部の気体が燃焼室2に流入する。吸気通路8の内部には、あらかじめ、内燃機関Eの外部から取り込んだ空気と燃料噴射装置18によって噴射された燃料とが所定の割合で混合した混合気が生成されている。吸気行程では、吸気通路8の内部に生成された混合気が、燃焼室2へと流入する。 During the intake stroke, the intake valve 10 moves downward B, and the intake passage 8 and combustion chamber 2 are in an open state. At this time, gas inside the intake passage 8 flows into the combustion chamber 2. Inside the intake passage 8, an air-fuel mixture is generated in advance, in which air taken in from outside the internal combustion engine E and fuel injected by the fuel injection device 18 are mixed at a predetermined ratio. During the intake stroke, the air-fuel mixture generated inside the intake passage 8 flows into the combustion chamber 2.

次に、圧縮行程では、ピストン6が上方Tに移動し、燃焼室2の容積が小さくなる。このとき、吸気バルブ10は、上方Tに移動して、吸気通路8および燃焼室2は閉状態となる。また、燃焼室2内において、前回の燃焼反応で生成されてシリンダ4の内周面42付近に残留した排気ガスに含まれる成分、または、内周面42に付着した燃料およびオイルに含まれる成分が、ピストン6の上方Tへの移動によって、上方Tに向かって掻き上げられる。このため、燃焼室2の内部の、特にピストン6の外周26付近では、これら成分の濃度が、燃焼室2内の他の箇所における濃度よりも高くなる。本実施形態では、内周面42に付着した燃料の成分である炭化水素が、燃焼室2内の特にピストン6の外周26付近に、燃焼室2内の他の箇所よりも多く分布する。 Next, in the compression stroke, the piston 6 moves upward T, and the volume of the combustion chamber 2 becomes smaller. At this time, the intake valve 10 moves upward T, and the intake passage 8 and the combustion chamber 2 are in a closed state. Also, in the combustion chamber 2, components contained in the exhaust gas generated in the previous combustion reaction and remaining near the inner circumferential surface 42 of the cylinder 4, or components contained in the fuel and oil adhering to the inner circumferential surface 42. is scraped upward T by the movement of the piston 6 upward T. Therefore, the concentration of these components inside the combustion chamber 2, particularly near the outer periphery 26 of the piston 6, is higher than the concentration at other locations within the combustion chamber 2. In this embodiment, hydrocarbons, which are components of the fuel adhering to the inner circumferential surface 42, are distributed more in the combustion chamber 2, particularly near the outer circumference 26 of the piston 6, than in other locations in the combustion chamber 2.

次に、膨張行程では、点火装置16の点火部16aにおいて火花を発生させ、吸気行程において燃焼室2に流入した混合気に点火し燃焼反応を起こす。ピストン6は、この燃焼反応によって膨張した気体に押されて、下方Bに移動する。このとき、頂面22は膨張した気体を受けとめる。混合気の燃焼反応によって発生した火炎は、点火部16aが配置されるシリンダ4の上面44付近、すなわち、ピストン6の頂面22の中心部24付近から開始され、ピストン6の外周26に向かって放射状に伝播する。このため、燃焼室2における温度分布は、点火装置16の点火部16aが配置される箇所で最も温度が高くなるとともに、ピストン6の外周26付近に向かって温度が下がる。また、混合気の燃焼反応が進むにつれ、燃焼室2内に、排気ガスが生成される。排気ガスは、混合ガスの燃焼温度に基づいて、異なる成分が生成される。このため、排気ガスに含まれる成分の分布は、燃焼室2内の温度分布と概ね一致する。すなわち、排気ガスに含まれる成分の一つである窒素酸化物(第2排気ガス成分)は、燃焼室2において、特に燃焼温度が高い箇所に多く分布する。一方で、排気ガスに含まれる成分の一つである炭化水素(第1排気ガス成分)は、燃焼室2において、窒素酸化物が分布する箇所とは異なる箇所に多く分布する。 Next, in the expansion stroke, a spark is generated in the ignition part 16a of the ignition device 16, and in the intake stroke, the air-fuel mixture that has flowed into the combustion chamber 2 is ignited to cause a combustion reaction. The piston 6 is pushed by the gas expanded by this combustion reaction and moves downward B. At this time, the top surface 22 receives the expanded gas. The flame generated by the combustion reaction of the air-fuel mixture starts near the top surface 44 of the cylinder 4 where the ignition part 16a is arranged, that is, near the center 24 of the top surface 22 of the piston 6, and moves toward the outer circumference 26 of the piston 6. Propagates radially. Therefore, the temperature distribution in the combustion chamber 2 is such that the temperature is highest at the location where the ignition part 16a of the ignition device 16 is arranged, and the temperature decreases toward the vicinity of the outer circumference 26 of the piston 6. Further, as the combustion reaction of the air-fuel mixture progresses, exhaust gas is generated within the combustion chamber 2. Different components of the exhaust gas are generated based on the combustion temperature of the mixed gas. Therefore, the distribution of components contained in the exhaust gas generally matches the temperature distribution within the combustion chamber 2. That is, nitrogen oxides (second exhaust gas component), which is one of the components contained in the exhaust gas, are distributed in large quantities in the combustion chamber 2, particularly in areas where the combustion temperature is high. On the other hand, hydrocarbons (first exhaust gas component), which is one of the components contained in the exhaust gas, are largely distributed in locations in the combustion chamber 2 that are different from locations where nitrogen oxides are distributed.

本実施形態では、ピストン6の頂面22は、点火装置16の中心軸Cxとピストン6の頂面22との交点である中心部24から外周26に向かって温度が下がる同心円状の温度分布となる。このため、ピストン6の頂面22は、中心部24の近傍で最も温度が高くなる。これによって、窒素酸化物は、ピストン6の頂面22において、中心部24において最も濃度が高くなるとともに、ピストン6の外周26に向かって濃度が低くなる。一方、炭化水素は、上記の内周面42に付着した燃料の影響によって、燃焼室2内の特にピストン6の外周26付近において、燃焼室2内の他の箇所よりも多く分布する。このため、炭化水素は、膨張行程においても、外周26付近に燃え残りとなって他の箇所よりも多く分布する。すなわち、炭化水素は、ピストン6の頂面22において、中心部24から外周26に向かって濃度が高くなるように分布する。 In this embodiment, the top surface 22 of the piston 6 has a concentric temperature distribution in which the temperature decreases from the center 24, which is the intersection of the central axis Cx of the ignition device 16 and the top surface 22 of the piston 6, toward the outer periphery 26. Become. Therefore, the top surface 22 of the piston 6 has the highest temperature near the center portion 24. As a result, on the top surface 22 of the piston 6, the concentration of nitrogen oxides is highest at the center 24, and the concentration decreases toward the outer circumference 26 of the piston 6. On the other hand, due to the influence of the fuel adhering to the inner circumferential surface 42, more hydrocarbons are distributed within the combustion chamber 2, particularly near the outer circumference 26 of the piston 6, than at other locations within the combustion chamber 2. Therefore, even during the expansion stroke, hydrocarbons remain unburned near the outer periphery 26 and are distributed more than in other locations. That is, the hydrocarbons are distributed on the top surface 22 of the piston 6 such that the concentration increases from the center 24 toward the outer periphery 26.

次に、排気行程では、排気バルブ14が下方Bに移動し、燃焼室2および排気通路12は開状態となる。このとき、混合気の燃焼反応によって生成された排気ガスが、燃焼室2から排気通路12に流入する。また、排気行程では、ピストン6が上方Tに移動する。このため、燃焼室2の内部において、排気ガスに含まれる成分が、ピストン6の移動によって、上方Tに向かって掻き上げられる。このため、燃焼室2の内部の、特にピストン6の外周26付近では、この排気ガスに含まれる成分の濃度が、燃焼室2内の他の箇所における濃度よりも高くなる。本実施形態では、燃焼室2内の特にピストン6の外周26付近において、排気ガスに含まれる炭化水素が、燃焼室2内の他の箇所よりも多く分布する。また、内燃機関Eが始動した直後の場合、始動時は燃料噴射量が多く、内燃機関Eも温まっていないことから燃料の燃え残りも多く、燃料の成分である炭化水素が外周26により多く分布する。 Next, in the exhaust stroke, the exhaust valve 14 moves downward B, and the combustion chamber 2 and exhaust passage 12 are in an open state. At this time, exhaust gas generated by the combustion reaction of the air-fuel mixture flows from the combustion chamber 2 into the exhaust passage 12. Further, in the exhaust stroke, the piston 6 moves upward T. Therefore, inside the combustion chamber 2, components contained in the exhaust gas are scraped up toward the upper direction T by the movement of the piston 6. Therefore, the concentration of components contained in the exhaust gas inside the combustion chamber 2, particularly near the outer periphery 26 of the piston 6, is higher than the concentration at other locations within the combustion chamber 2. In this embodiment, more hydrocarbons contained in the exhaust gas are distributed in the combustion chamber 2, particularly near the outer circumference 26 of the piston 6, than in other locations in the combustion chamber 2. In addition, immediately after the internal combustion engine E is started, the amount of fuel injected is large at the time of startup, and since the internal combustion engine E has not yet warmed up, there is a lot of unburned fuel, and the hydrocarbons that are the components of the fuel are distributed more toward the outer periphery 26. do.

触媒下層30は、排気行程において、外周26に多く分布する第1排気ガス成分を浄化する。触媒上層32は、第1排気ガス成分と異なる位置に分布する第2排気ガス成分を浄化する。本実施形態では、排気行程における燃焼室2は、外周26に向かうにつれて、炭化水素が多く分布する。一方、触媒下層30は、ピストン6の外周26に向かうにつれて、炭化水素の浄化性能が向上する。すなわち、燃焼室2内の炭化水素の分布の偏りに対応した位置に、炭化水素が浄化可能なパラジウム33が担持される。これによって、ピストン6は、炭化水素を効率よく浄化できる。 The catalyst lower layer 30 purifies the first exhaust gas component that is mostly distributed around the outer periphery 26 during the exhaust stroke. The catalyst upper layer 32 purifies the second exhaust gas component that is distributed at a different location from the first exhaust gas component. In this embodiment, in the combustion chamber 2 during the exhaust stroke, more hydrocarbons are distributed toward the outer periphery 26. On the other hand, the hydrocarbon purification performance of the catalyst lower layer 30 improves toward the outer periphery 26 of the piston 6. That is, palladium 33, which can purify hydrocarbons, is supported at positions corresponding to the uneven distribution of hydrocarbons in the combustion chamber 2. Thereby, the piston 6 can efficiently purify hydrocarbons.

また、排気行程の燃焼室2では、窒素酸化物は、中心部24から外周26に向かって濃度が高くなるように分布する。一方、触媒上層32は、ピストン6の外周26から離れるにつれて、窒素酸化物の浄化性能が向上する。すなわち、燃焼室2内の窒素酸化物の分布の偏りに対応した位置に、窒素酸化物が浄化可能なロジウム37が担持される。これによって、ピストン6は、窒素酸化物を効率よく浄化できる Further, in the combustion chamber 2 during the exhaust stroke, nitrogen oxides are distributed such that the concentration increases from the center 24 toward the outer periphery 26. On the other hand, the nitrogen oxide purification performance of the catalyst upper layer 32 improves as the distance from the outer periphery 26 of the piston 6 increases. That is, rhodium 37, which can purify nitrogen oxides, is supported at positions corresponding to the uneven distribution of nitrogen oxides in the combustion chamber 2. This allows the piston 6 to efficiently purify nitrogen oxides.

また、本実施形態では、ピストン6の頂面22には、上方Tから下方Bに向かって、ロジウム37、パラジウム33、ゼオライト35の順で触媒が担持された層が形成される。このため、ゼオライト35が、ロジウム37およびパラジウム33よりも下方Bに配置される。これによって、ゼオライト35は、燃焼室2内の燃焼反応によって発生する熱がピストン6の下方Bに伝達されることを抑制できる。このため、触媒下層30および触媒上層32に担持される触媒の温度が、活性温度を下回ることを抑制できる。この結果、ピストン6は、燃焼室2内の排気ガスを効率よく浄化できる。 Further, in this embodiment, a layer in which catalysts are supported in the order of rhodium 37, palladium 33, and zeolite 35 is formed on the top surface 22 of the piston 6 from the upper side T toward the lower side B. Therefore, the zeolite 35 is arranged below the rhodium 37 and the palladium 33. Thereby, the zeolite 35 can suppress the heat generated by the combustion reaction within the combustion chamber 2 from being transmitted to the lower part B of the piston 6. Therefore, the temperature of the catalyst supported on the lower catalyst layer 30 and the upper catalyst layer 32 can be prevented from falling below the activation temperature. As a result, the piston 6 can efficiently purify the exhaust gas within the combustion chamber 2.

さらに、本実施形態では、ロジウム37が、パラジウム33およびゼオライト35よりも、上方Tに配置される。このため、炭化水素を浄化するパラジウム33およびゼオライト35が、燃焼室2内の排気ガスに直接曝されることを防止できる。これによって、パラジウム33およびゼオライト35が、特に内燃機関Eの始動直後に発生する排気ガスに含まれる多量の炭化水素や一酸化炭素によって覆われ劣化することを抑制できる。この結果、ピストン6は、内燃機関Eの運転状態に関わらず、燃焼室2内の排気ガスを効率よく浄化できる。 Furthermore, in this embodiment, rhodium 37 is arranged above palladium 33 and zeolite 35. Therefore, the palladium 33 and zeolite 35 that purify hydrocarbons can be prevented from being directly exposed to the exhaust gas in the combustion chamber 2. This makes it possible to suppress the palladium 33 and the zeolite 35 from being covered and deteriorated by a large amount of hydrocarbons and carbon monoxide contained in the exhaust gas generated immediately after starting the internal combustion engine E, in particular. As a result, the piston 6 can efficiently purify the exhaust gas in the combustion chamber 2 regardless of the operating state of the internal combustion engine E.

以上説明した通り、本実施形態によれば、燃焼室2内の排気ガス成分の分布の偏りに対応して、排気ガス成分を浄化できるとともに複数の触媒を容易に塗布可能な内燃機関Eのピストン6を提供できる。 As explained above, according to the present embodiment, the piston of the internal combustion engine E can purify exhaust gas components in response to the uneven distribution of exhaust gas components in the combustion chamber 2, and can easily apply a plurality of catalysts. 6 can be provided.

<他の実施形態>
以上、本実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。特に、本明細書に書かれた複数の変形例は、必要に応じて任意に組み合わせ可能である。
<Other embodiments>
Although the present embodiment has been described above, the present invention is not limited to the above embodiment, and various changes can be made without departing from the gist of the invention. In particular, the plurality of modifications described in this specification can be arbitrarily combined as necessary.

(a)上記実施形態では、内燃機関Eは、ガソリンエンジンを例に説明したが、本発明はこれに限定されない。すなわち、内燃機関Eは、ディーゼルエンジンであってもよい。この場合は、ピストン6の頂面22に、下方Bに凹むキャビティを設けてもよい。 (a) In the above embodiment, the internal combustion engine E is explained using a gasoline engine as an example, but the present invention is not limited to this. That is, the internal combustion engine E may be a diesel engine. In this case, a cavity recessed downward B may be provided in the top surface 22 of the piston 6.

(b)上記実施形態では、溝28は、頂面22に複数の直径の異なる線状かつ円形状の凹みが、中心部24から外周26にかけて同心円状に配置されることで形成される例を用いて説明したが、本発明はこれに限定されない。溝28は、複数の線状の凹みを用いた曲線、直線、および模様のいずれか、または、これらの組み合わせであってもよい。また、溝28は、ピストン6の頂面22の一部、または全面に形成してもよい。 (b) In the above embodiment, the groove 28 is formed by a plurality of linear and circular depressions having different diameters arranged concentrically from the center part 24 to the outer periphery 26 on the top surface 22. However, the present invention is not limited thereto. The groove 28 may be a curved line using a plurality of linear recesses, a straight line, a pattern, or a combination thereof. Further, the groove 28 may be formed on a part or the entire surface of the top surface 22 of the piston 6.

(c)上記実施形態では、パラジウム33、ゼオライト35、およびロジウム37を例に説明したが本発明はこれに限定されない。すなわち、例えば、ロジウム37に変えて白金やプラチナを用いてもよい。また、ゼオライト35に変えて、例えば、アルミナ、酸化ジルコニウム、酸化セリウム、および酸化ジルコニウムまたは酸化セリウムを主成分とする複合酸化物等を用いてもよい。 (c) In the above embodiment, palladium 33, zeolite 35, and rhodium 37 were explained as examples, but the present invention is not limited thereto. That is, for example, platinum or platinum may be used instead of rhodium-37. Further, instead of the zeolite 35, for example, alumina, zirconium oxide, cerium oxide, a composite oxide containing zirconium oxide or cerium oxide as a main component, etc. may be used.

(d)上記実施形態では、触媒下層30にパラジウム33を担持し、触媒上層32にロジウム37を担持する例を用いて説明したが本発明はこれに限定されない。触媒下層30にロジウム37を担持し、触媒上層32にパラジウム33を担持してもよい。 (d) In the above embodiment, an example was explained in which palladium 33 is supported on the catalyst lower layer 30 and rhodium 37 is supported on the catalyst upper layer 32, but the present invention is not limited thereto. The lower catalyst layer 30 may support rhodium 37, and the upper catalyst layer 32 may support palladium 33.

E:内燃機関 6:ピストン 22:頂面 26:外周 16:点火装置
30:触媒下層 32:触媒上層 38:ベース層
33:パラジウム(第1触媒の一例)37:ロジウム(第2触媒の一例)
35:ゼオライト
E: Internal combustion engine 6: Piston 22: Top surface 26: Outer circumference 16: Ignition device
30: Catalyst lower layer 32: Catalyst upper layer 38: Base layer 33: Palladium (an example of a first catalyst) 37: Rhodium (an example of a second catalyst)
35: Zeolite

Claims (5)

内燃機関から排出される排気ガスを浄化する触媒を配置したピストンであって、
前記内燃機関の燃焼室に向けて配置された頂面と、
前記頂面の表面に設けられる触媒下層と、
前記触媒下層の上面に設けられる触媒上層と、
を備え
前記触媒下層と前記触媒上層のいずれか一方に、排気ガスに含まれる成分を浄化する第1
触媒を前記ピストンの中心側から外周側に向かって担持密度が高くなるように担持し、
いずれか他方に、排気ガスに含まれる成分を浄化する前記第1触媒とは異なる第2触媒を
前記ピストンの中心側から外周側に向かって担持密度が低くなるように担持し、
前記第1触媒は、前記排気ガスに含まれる炭化水素の浄化能力が高く、
前記第2触媒は、前記排気ガスに含まれる窒素酸化物の浄化能力が高い、
ピストン。
A piston equipped with a catalyst that purifies exhaust gas emitted from an internal combustion engine,
a top surface disposed toward the combustion chamber of the internal combustion engine;
a catalyst lower layer provided on the surface of the top surface;
a catalyst upper layer provided on the upper surface of the catalyst lower layer;
Equipped with
A first layer for purifying components contained in exhaust gas is provided in either the lower catalyst layer or the upper catalyst layer.
The catalyst is supported so that the supporting density increases from the center side to the outer peripheral side of the piston,
A second catalyst different from the first catalyst, which purifies components contained in exhaust gas, is supported on one of the pistons so that the supporting density decreases from the center side toward the outer circumferential side of the piston ,
The first catalyst has a high ability to purify hydrocarbons contained in the exhaust gas,
The second catalyst has a high ability to purify nitrogen oxides contained in the exhaust gas.
piston.
内燃機関から排出される排気ガスを浄化する触媒を配置したピストンであって、 A piston equipped with a catalyst that purifies exhaust gas emitted from an internal combustion engine,
前記内燃機関の燃焼室に向けて配置された頂面と、 a top surface disposed toward the combustion chamber of the internal combustion engine;
前記頂面の表面に設けられる触媒下層と、 a catalyst lower layer provided on the surface of the top surface;
前記触媒下層の上面に設けられる触媒上層と、a catalyst upper layer provided on the upper surface of the catalyst lower layer;
を備え、Equipped with
前記触媒下層と前記触媒上層のいずれか一方に、排気ガスに含まれる成分を浄化する第1A first layer for purifying components contained in exhaust gas is provided in either the lower catalyst layer or the upper catalyst layer.
触媒を前記ピストンの中心側から外周側に向かって担持密度が高くなるように担持し、The catalyst is supported so that the supporting density increases from the center side to the outer peripheral side of the piston,
いずれか他方に、排気ガスに含まれる成分を浄化する前記第1触媒とは異なる第2触媒をA second catalyst different from the first catalyst that purifies components contained in exhaust gas is provided on either one of the catalysts.
前記ピストンの中心側から外周側に向かって担持密度が低くなるように担持し、Supported so that the supported density decreases from the center side to the outer peripheral side of the piston,
前記第1触媒はパラジウムであり、前記第2触媒はロジウムである、The first catalyst is palladium, and the second catalyst is rhodium.
ピストン。piston.
前記頂面と前記触媒下層との間にゼオライトを含むベース層を有し、
前記ベース層は、前記ゼオライトを前記ピストンの中心側から外周側に向かって担持密
度が高くなるように担持する、
請求項1または2に記載のピストン。
a base layer containing zeolite between the top surface and the catalyst lower layer,
The base layer supports the zeolite so that the supporting density increases from the center side to the outer peripheral side of the piston.
The piston according to claim 1 or 2 .
前記ピストンは、前記頂面に複数の溝が形成される、
請求項1から3のいずれか一項に記載のピストン。
The piston has a plurality of grooves formed on the top surface.
A piston according to any one of claims 1 to 3 .
前記第1触媒は、前記内燃機関の点火装置と対向する位置から外周側に向かって担持密
度が高くなり、
前記第2触媒の担持密度の高い領域は、前記点火装置と対向する位置となる、
請求項1から4のいずれか一項に記載のピストン。
The first catalyst has a supporting density that increases toward the outer circumferential side from a position facing the ignition device of the internal combustion engine,
The region where the second catalyst is supported at a high density is a position facing the ignition device,
A piston according to any one of claims 1 to 4 .
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