JPH0754592Y2 - 内燃機関のピストン - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は内燃機関のピストンに係り、特にピストンのト
ップランドの形状を改良し、潤滑油消費量を低減できる
内燃機関のピストンに関する。

［従来の技術］ 一般に、第２図に示すように、ディーゼルエンジン等の
内燃機関のピストンａのトップランドｂには、燃焼の際
に生じたカーボンｃが潤滑油を媒体として付着し、この
付着したカーボンｃがシリンダライナｄと摺接すること
によって積層することが知られている。

上記カーボンｃは、主にピストンリングｆ側であるトッ
プランドｂの下端部に積層し、シリンダライナｄとの摺
接を繰り返すことによってその硬度が大きいヘビーカー
ボンｃとなる。その結果、この硬いヘビーカーボンｃが
シリンダライナｄと摺接することになり、ポーラスクロ
ムメッキ等によりその表面が多孔質となっているシリン
ダライナｄが鏡面化される。

すると、シリンダライナｄの自己潤滑性及び油膜保持性
が悪化し、カジリ、焼き付き等が生じやすくなると共
に、潤滑油消費量が増大する。

また、ピストンａのトップランドｂにヘビーカーボンｃ
が積層し、トップランドｂとシリンダライナｄとの間隙
ｅが上記ヘビーカーボンｃによって充満した状態になる
と、上記間隙ｅを通過してピストンリングｆを図中下方
向へ押し付けていた燃焼圧力が間隙ｅの充満閉塞によっ
てピストンリングｆに作用しずらくなり、リングｆが溝
ｇから離れ、リングフラッタが生じてしまう。

このリングフラッタが生じると圧力及び潤滑油のシール
性が悪化し、オイル上りが起こりやすくなり潤滑油消費
量が増大する。

このように種々の問題を引き起こすピストンａのトップ
ランドｂへのヘビーカーボンｃの積層を防止するため、
第３図に示すように、ピストンｈのトップランドｉを斜
めに切欠したカットバック部ｊを備えたピストンｈが知
られている。

このピストンｈは、上記カットバック部ｊによって、ト
ップランドｉとシリンダライナｄとの間に大きな間隙ｋ
が形成されることになり、トップランドｉに付着したカ
ーボンｌとシリンダライナｄとの摺接を低減し、このカ
ーボンｌのヘビーカーボン化を抑制するものである。

［考案が解決しようとする課題］ ところで、上記ピストンｈは、第３図に示すように、ト
ップランドｉを斜めに切欠した燃焼室に臨むカットバッ
ク部ｊとシリンダライナｄとに区画されるデットボリュ
ームｍが大きくなる。このデットボリュームｍとは、燃
焼室内において空気と燃料との混合が悪くきれいに燃焼
しない部分であり、上記デットボリュームｍが大きくな
ると燃費率が悪化し、さらにHCやCO等の生成量が増大し
排気ガス汚染問題が生じてしまう。

また、このピストンｈは、トップランドｉに形成される
上記カットバック部ｊが斜めに切欠されているので、第
３図に示すように、カットバック部ｊの下端部ｎに付着
したカーボンｌがシリンダライナｄと摺接しやすく、長
期間の運転によってこのカーボンｌが成長しヘビーカー
ボン化してしまう。

すると、このヘビーカーボンによって上述したようなシ
リンダライナｄの鏡面化やリングフラッタが生じ、潤滑
油消費量が増大することになる。

ところで、第４図に示すように、ピストンｏのトップラ
ンドｐにランドｑとリセスｒとを混在させたピストンｏ
として実開昭62-122154号「内燃機関のピストン」があ
る。しかしながらこのピストンにあってもトップランド
ｐの下端部ｓがシリンダライナｄと摺接しやすく、この
トップランド下端部ｓに付着したカーボンがヘビーカー
ボン化して潤滑油消費量の増大を惹き起こしてしまう。

以上の事情を考慮して創案された本考案の目的は、潤滑
油消費量が増大するトップランドへのヘビーカーボンの
積層を防止できると共に、HC,CO等が生成されるデット
ボリュームを小さくできる内燃機関のピストンを提供す
るものである。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するために本考案は、ピストンのトップ
ランドの燃焼室側部分にシリンダライナと摺接する曲面
状の拡径部を形成すると共に、ピストンリング側部分に
シリンダライナから離間する縮径部を形成し、上記拡径
部に燃焼室と縮径部とを連通する溝を形成したことから
構成されている。

［作用］ トップランドのピストンリング側部分が縮径されてシリ
ンダライナから離間しているので、この縮径部に付着し
たカーボンがシリンダライナと摺接することはなく、付
着したカーボンのヘビーカーボン化を未然に防止する。

また、トップランドの燃焼室側部分にはシリンダライナ
と摺接する曲面状の拡径部が形成されているので、燃焼
室に臨むトップランドとシリンダライナとで区画形成さ
れるデットボリュームが小さくなり、CO,HC等の生成量
が低減される。

また、燃焼室内のガス圧は、燃焼室と上記縮径部とを連
通する溝を通ってピストンリングを押し付けるように作
用し、リングフラッタを防止する。

［実施例］ 本考案の一実施例を添付図面に従って説明する。第１図
に示すように、ディーゼルエンジンのピストン１のトッ
プランド２の燃焼室側部分３に、頂点がシリンダライナ
４と摺接するバレル状の拡径部５が形成されており、他
方、トップランド２のピストンリング側部分６にはシリ
ンダライナ４から離間する縮径部７が形成されている。

上記拡径部５のバレル形状は、ピストン１の軸方向に沿
って形成されており、シリンダライナ４の表面の油膜に
上手く乗り上げる形状となっている。

また、上記縮径部７は、その直径がセカンドランド８の
直径に比較して僅かに縮径に形成されており、縮径部７
とシリンダライナ４との間に空隙９が形成されることに
なる。

また、上記拡径部５には、燃焼室10と縮径部７とを連通
する溝11が所定の間隔を隔てて複数形成されており、燃
焼室10内のガス圧が上記溝11を通ってピストンリング12
に作用するようになっている。

また、このピストンリング12のリング溝13は、ニレジス
ト鋳鉄等からなるリングキャリアによって構成されてい
る。

以上の構成からなる本実施例の作用について述べる。第
１図に示すように、トップランド２のピストリング側部
分６が縮径されてシリンダライナ４から所定の空隙９を
保って離間しているのでこの縮径部７にカーボンが付着
してもカーボンがシリンダライナ４と摺接することはな
く、付着したカーボンのヘビーカーボン化を未然に防止
できる。

従って、トップランド２にヘビーカーボンが積層するこ
とによって生じるシリンダライナ４の鏡面化及びリング
フラッタを防止できる。よって、これらに起因するオイ
ル上りを抑制でき、潤滑油消費量が低減される。

また、トップランド２の燃焼室側部分３には、その頂点
がシリンダライナ４と摺接するバレル状の拡径部５が形
成されているので、燃焼室10に臨むトップランド２とシ
リンダライナ４とで区画形成されるデットボリューム14
が小さくなる。よって、このデットボリューム14におい
て生成されるCO,HC等の生成量が減少し、クリーンな排
気となる。

また、上記拡径部５は、第１図に示すようにピストン１
の軸方向に沿ってバレル状に形成されているので、ピス
トン１の往復動に伴ってシリンダライナ４表面の油膜に
上手く乗り上がり、この油膜を燃焼室10内に掻き上げる
ことはない。従って、潤滑油消費量がさらに低減する。

また、燃焼室10内のガス圧は、燃焼室10と上記縮径部７
とを連通する溝11を通って、ピストンリング12を図中下
方向及びシリンダライナ４方向へ押し付ける。この際、
上記縮径部７には上述したようにヘビーカーボンが積層
することはないので、ピストンリング12を押し付ける上
記ガス圧は、ヘビーカーボンによって妨げられることな
く直接ピストンリング12に作用する。よって、ガス圧に
よるピストンリング12の押し付け力が大きくなり、リン
グフラッタを略完全に防止できる。

［考案の効果］ 以上説明したように本考案によれば次のごとき優れた効
果が発揮できる。

（１）潤滑油消費量の増大に繋がるピストンのトップラ
ンドにおけるヘビーカーボンの積層を防止できる。

（２）CO,HC等が生成されるデットボリュームを小さく
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例である内燃機関のピストンの
側面及び断面を示す説明図、第２図及び第３図は従来例
を示す内燃機関のピストンの要部拡大断面図、第４図は
別の従来例を示す内燃機関のピストンの斜視図である。 図中、１はピストン、２はトップランド、３は燃焼室側
部分、４はシリンダライナ、５は拡径部、６はピストン
リング側部分、７は縮径部、10は燃焼室、11は溝、12は
ピストンリングである。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】ピストンのトップランドの燃焼室側部分に
   シリンダライナと摺接する曲面状の拡径部を形成すると
   共に、ピストンリング側部分にシリンダライナから離間
   する縮径部を形成し、上記拡径部に燃焼室と縮径部とを
   連通する溝を形成したことを特徴とする内燃機関のピス
   トン。