JPH08512Y2 - Internal combustion engine pistons - Google Patents

Internal combustion engine pistons

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JPH08512Y2
JPH08512Y2 JP1989089355U JP8935589U JPH08512Y2 JP H08512 Y2 JPH08512 Y2 JP H08512Y2 JP 1989089355 U JP1989089355 U JP 1989089355U JP 8935589 U JP8935589 U JP 8935589U JP H08512 Y2 JPH08512 Y2 JP H08512Y2
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piston
combustion chamber
top land
center
land portion
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和貴 大石
晋一 中西
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Isuzu Motors Ltd
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Isuzu Motors Ltd
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Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、ピストンの頂部に凹状の燃焼室を有し、こ
の燃焼室の中心がピストンの中心からオフセットしてい
る内燃機関のピストンに関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial application] The present invention relates to a piston of an internal combustion engine having a concave combustion chamber at the top of the piston, and the center of the combustion chamber is offset from the center of the piston. Is.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

内燃機関におけるピストンの部分に供給されるオイル
の消費量が経時的に増大すると言う問題については、従
来から問題にされてきており、このオイル消費量を減少
させるために、そのピストンリングを改良したり、ピス
トンの形状を工夫したりすることが行われている。
The problem that the amount of oil supplied to the piston portion in an internal combustion engine increases over time has been a problem in the past, and in order to reduce this oil consumption, the piston ring was improved. Or, the shape of the piston is devised.

オイル消費量の経時劣化の原因は、第8図に示すピス
トン1のトップリング2とライナー3との摺動面、及び
このトップリング2の背面を通り、トップランド部7を
オイルが矢印Fのごとく上昇し、燃焼されずに高温にさ
らされ、その結果ハードカーボン5となってトップラン
ド部7に付着することによる。
The reason for the deterioration of the oil consumption over time is that the oil passes through the sliding surface between the top ring 2 and the liner 3 of the piston 1 shown in FIG. As a result, the hard carbon 5 rises and is exposed to a high temperature without being burned, and as a result, the hard carbon 5 adheres to the top land portion 7.

そして、このトップランド部7に付着したハードカー
ボン5がピストン1の上昇行程時に、ライナー3に付着
しているオイルを掻き上げるためにオイル消費量が増加
し、さらに、このハードカーボン5は次第に増加してい
くため、次第にオイル消費量も増えてきてオイル消費量
の経時劣化が大となるという問題がある。
The hard carbon 5 adhering to the top land 7 scrapes up the oil adhering to the liner 3 during the upward stroke of the piston 1, so that the oil consumption increases, and further the hard carbon 5 gradually increases. Therefore, there is a problem that the oil consumption gradually increases, and the deterioration of the oil consumption over time becomes large.

前記ピストン1のトップランド部7に付着するハード
カーボン5の付着量を低減させるために、従来、ピスト
ン1のスカート部より上記トップランド部7の径を、例
えばスカート部に対して径で0.1mmから0.15mm程度小さ
くすることが採用されている。そしてこのピストン1の
トップランド部7の径を小さくすることを「カットバッ
ク」と称している。
In order to reduce the amount of hard carbon 5 attached to the top land portion 7 of the piston 1, the diameter of the top land portion 7 from the skirt portion of the piston 1 is conventionally 0.1 mm with respect to the skirt portion. It has been adopted to reduce the size by about 0.15 mm. The reduction of the diameter of the top land portion 7 of the piston 1 is called "cutback".

このようなカットバックを行うことによりハードカー
ボン5の発生量を少なくすることはできるが、その分、
燃焼室の無駄容積が増加して機関性能を悪化させてしま
うという悪影響が発生する。
Although the amount of hard carbon 5 generated can be reduced by performing such a cutback,
There is an adverse effect that the waste volume of the combustion chamber increases and engine performance deteriorates.

一方、前記のトップランド部7のプロフィルの一般的
な形状は、第4図に示すごとくピストン剛性の低い、ピ
ストンピン軸心X−X方向の熱膨張を考慮して、ピスト
ンピン軸心に直交する方向の径l′と、ピストンピン軸
心方向の径L′とがL′<l′となるように設定されて
いる。
On the other hand, the general shape of the profile of the top land portion 7 is orthogonal to the piston pin axis center in consideration of thermal expansion in the piston pin axis XX direction, which has low piston rigidity as shown in FIG. The diameter l'in the axial direction and the diameter L'in the axial direction of the piston pin are set so that L '<l'.

しかしながら、トップランド部7に高い熱を受けるピ
ストン1においては、炭化したオイルがトップランド部
7に付着して、第8図のごときハードカーボン5とな
り、ピストン1がピストンピン軸心X−Xに対する直角
方向Y−Yに倒れ、トップランド部7がライナー3にぶ
つかる時に、このハードカーボン5がピストン1とライ
ナー3との間に挟まれてトップランド部7面上に固めら
れる。
However, in the piston 1 which receives high heat in the top land portion 7, the carbonized oil adheres to the top land portion 7 and becomes the hard carbon 5 as shown in FIG. 8, and the piston 1 with respect to the piston pin axis XX. When the top land portion 7 collides with the liner 3 by falling in the direction Y-Y at a right angle, the hard carbon 5 is sandwiched between the piston 1 and the liner 3 and hardened on the surface of the top land portion 7.

この固められたハードカーボン5は、やがては層をな
し、ライナー3を研磨し、オイル消費量を悪化させる要
因の一つとなる。
The hard carbon 5 thus hardened eventually forms a layer, and it becomes one of the factors that abrade the liner 3 and deteriorate the oil consumption.

そこで、前記直角方向Y−Yの寸法をどんどん縮めて
いくことにより上記の問題を解決することも考えられる
が、この直角方向Y−Yの寸法を縮めていくことによ
り、燃焼室4内の無駄な容積が増え、機関性能面に悪影
響を及ぼすという問題がある。
Therefore, it is conceivable to solve the above problem by reducing the dimension in the right-angled direction YY gradually, but by reducing the dimension in the right-angled direction YY, the waste in the combustion chamber 4 is reduced. However, there is a problem in that the volume of the engine increases and the engine performance is adversely affected.

一方、前記問題を解決するために、ピストンのトップ
ランドをピストンピン軸中心線と直角方向の両側周縁か
ら一部削り落としたピストンに関する実開昭61-171857
号公報の考案や、第5図に示すごとく、ピストンピン軸
心X−X方向と径Lとその直角方向Y−Yの径lとが、
L>lであるトップランド部7のプロフィル形状のもの
が実用化されている。しかし、第6図及び第7図に示す
ように、ピストン1の頂部に凹状の燃焼室4を有する場
合には、矢印Aで示す燃焼室4の外周がピストン1の外
周に接近している部分が局部的に大きく膨張してライナ
ー3の局部磨耗が発生する。この局部磨耗はオイル消費
量の経時劣化の原因となる。そこで従来通りトップラン
ド部7のカットバックを行うとすれば、さらに第5図の
直角方向Y−Yの径lを、l-2αに減少させることにな
り、さらに無駄な容積が増して機関性能が悪化し、特に
性能に余裕のない機関にとっては致命的となる。
On the other hand, in order to solve the above-mentioned problem, the actual construction of a piston in which the top land of the piston is partially shaved off from both side edges in the direction perpendicular to the piston pin axis center line
As shown in FIG. 5 and the device of the publication, the piston pin axis XX direction, the diameter L, and the diameter 1 in the direction Y-Y orthogonal thereto are
The profile shape of the top land portion 7 with L> l has been put to practical use. However, as shown in FIGS. 6 and 7, when the piston 1 has a concave combustion chamber 4 at the top, the outer periphery of the combustion chamber 4 shown by the arrow A approaches the outer periphery of the piston 1. Locally expands to cause local wear of the liner 3. This local wear causes deterioration of oil consumption over time. Therefore, if the top land portion 7 is cut back as in the conventional case, the diameter 1 in the right-angled direction YY in FIG. Becomes worse, which is especially fatal for an institution with insufficient performance.

〔考案の解決しようとする課題〕 本考案は、前記従来の問題点を解決するためになされ
たものであり、ピストンスカート部に対してトップラン
ド部の径を小さくする、所謂カットバック量を極力小さ
くして、燃焼室の無駄容積の増大による機関性能の悪化
を防止しつつ、トップランド部へのハードカーボンの付
着量を低減させ、ライナーの局部磨耗を減少させること
のできる内燃機関のピストンを提供することを目的とし
たものである。
[Problems to be Solved by the Invention] The present invention has been made in order to solve the above-mentioned conventional problems, and reduces the diameter of the top land portion with respect to the piston skirt portion, so-called cutback amount as much as possible. A piston for an internal combustion engine that can be made smaller to prevent the engine performance from deteriorating due to an increase in the dead volume of the combustion chamber, reduce the amount of hard carbon adhered to the top land, and reduce the local wear of the liner. It is intended to be provided.

〔課題を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

前記課題を解決するための手段として、本考案の内燃
機関のピストンは、燃焼室の中心がピストンの中心から
オフセットしている内燃機関のピストンにおいて、トッ
プランド部の形状を、ピストンの中心と、燃焼室の外周
がピストンの外周に最も接近する部位を結ぶ方向を短径
とし、この方向に直交する方向を長径とする楕円形とな
るように形成したことにより構成される。
As means for solving the above-mentioned problems, the piston of the internal combustion engine of the present invention is a piston of an internal combustion engine in which the center of the combustion chamber is offset from the center of the piston, and the shape of the top land portion is the center of the piston. The combustion chamber is formed so as to have an elliptical shape having a minor axis in a direction connecting a portion closest to the outer periphery of the piston and a major axis in a direction orthogonal to the direction.

〔実施例〕〔Example〕

以下図面を参照して本考案の内燃機関のピストンの一
実施例を説明する。
An embodiment of a piston of an internal combustion engine of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第1図及び第2図に示す一実施例のピストン1は、第
6図及び第7図と同様に、凹状の燃焼室4の中心Mがピ
ストン1の中心Nに対しオフセットして形成されてお
り、かつ燃焼室4がピストンピン軸心X−Xに対する直
角方向Y−Yに対して角度θの傾きをもって配置されて
いる。
The piston 1 of the embodiment shown in FIGS. 1 and 2 is formed by offsetting the center M of the concave combustion chamber 4 from the center N of the piston 1, as in FIGS. 6 and 7. And the combustion chamber 4 is arranged with an inclination of an angle θ with respect to a direction Y-Y perpendicular to the piston pin axis XX.

このような配置により、ピストン1の外周に燃焼室4
の外周が最も近寄った部分、即ち矢印Aで示すトップラ
ンド部7においては、燃焼室4の接近により、他の部分
に比較して温度が高くなり、その分熱膨張も大きくな
る。
With such an arrangement, the combustion chamber 4 is provided on the outer circumference of the piston 1.
In the portion where the outer periphery of the above is closest, that is, in the top land portion 7 indicated by the arrow A, the temperature becomes higher due to the approach of the combustion chamber 4 as compared with other portions, and the thermal expansion also increases accordingly.

そこで、第1図に示すように、トップランド部7のプ
ロフィルをこの燃焼室4の位置に合わせ、矢印Aの部分
のカットバックを大きくとっている。このカットバック
を行うに当たって、ピストン1の中心Nと、燃焼室4の
外周がピストン1の外周に最も接近する部位(矢印Aの
部分)を結ぶ方向を短径とし、この方向に直交する方向
を長径とする楕円形となるように、前記トップランド部
7の形状を形成した。
Therefore, as shown in FIG. 1, the profile of the top land portion 7 is adjusted to the position of the combustion chamber 4, and the cutback of the portion indicated by the arrow A is made large. In performing this cutback, the direction connecting the center N of the piston 1 and the portion where the outer periphery of the combustion chamber 4 comes closest to the outer periphery of the piston 1 (the portion indicated by arrow A) is defined as the minor axis, and the direction orthogonal to this direction is defined. The top land portion 7 was formed to have an elliptical shape with a long diameter.

第5図の従来例では、トップランド部7のプロフィル
をl-2αとしなければならなかったが、この実施例で
は、l−l″とカットバックを少なくすることができ、
その分だけ燃焼室4の無駄容積を増加することなくライ
ナーの局部磨耗を防止することができる。従って全体の
カットバック量を必要以上に大きくすることなしに、エ
ンジンの作動時にはライナー3と前記トップランド部7
との間隙が均一化され、トップランド部7に付着するハ
ードカーボン5の付着量を少なくすることができる。
In the conventional example shown in FIG. 5, the profile of the top land portion 7 had to be l-2α, but in this embodiment, l-l "and the cutback can be reduced,
Local wear of the liner can be prevented without increasing the waste volume of the combustion chamber 4 by that amount. Therefore, when the engine is operating, the liner 3 and the top land portion 7 do not increase the total cutback amount more than necessary.
The gap between and is uniformed, and the amount of hard carbon 5 attached to the top land portion 7 can be reduced.

なお、この実施例におけるピストン1のカットバック
量を0.74mm、トップランド部7の中心をピストン1の中
心Nから偏心させた偏心量を0.04mmとした場合のオイル
補給量と運転時間との関係を、第3図において実線で示
した。そしてカットバック量を1.0mmとし、トップラン
ド部7の中心をピストン1の中心Nから偏心させていな
い従来のピストン1のオイル補給量を破線で示した。
The relationship between the oil replenishment amount and the operating time when the cutback amount of the piston 1 in this embodiment is 0.74 mm and the eccentricity of the center of the top land portion 7 eccentric from the center N of the piston 1 is 0.04 mm Is shown by the solid line in FIG. The cut-back amount is 1.0 mm, and the oil supply amount of the conventional piston 1 in which the center of the top land portion 7 is not eccentric from the center N of the piston 1 is shown by a broken line.

この実施例のピストン1では、カットバック量が従来
のピストン1に比較して小さいにも拘らず、従来のピス
トン1よりもオイル補給量は少なくてすむことが確認さ
れている。
It has been confirmed that the piston 1 of this embodiment requires a smaller amount of oil supply than the conventional piston 1 although the cutback amount is smaller than that of the conventional piston 1.

なお、このようなプロフィル形状はトップランド部7
に加えて、第2、第3ランド部に対して適用しても良
い。
It should be noted that such a profile shape is used for the top land portion 7
In addition, it may be applied to the second and third lands.

〔考案の効果〕[Effect of device]

以上に説明したごとく、本考案の内燃機関のピストン
は、燃焼室の中心がピストンの中心からオフセットして
いる内燃機関のピストンにおいて、トップランド部の形
状を、ピストンの中心と、燃焼室の外周がピストンの外
周に最も接近する部位を結ぶ方向を短径とし、この方向
に直交する方向を長径とする楕円形となるように形成し
ている。
As described above, in the piston of the internal combustion engine of the present invention, in the piston of the internal combustion engine in which the center of the combustion chamber is offset from the center of the piston, the shape of the top land portion is the center of the piston and the outer periphery of the combustion chamber. Is formed in an elliptical shape having a minor axis in a direction connecting a portion closest to the outer circumference of the piston and a major axis in a direction orthogonal to this direction.

従って、ピストンの中心と、燃焼室の外周がピストン
の外周に最も接近する部位を結ぶ方向を短径としている
ため、燃焼室が最も接近するトップランド部のカットバ
ック量を最大とすることができ、それ故、熱膨張が最大
となる部位のカットバック量が最大となり、カットバッ
ク量が最小か又はゼロとなる前記長径方向のトップラン
ド部には、無駄容積が生じないため、この無駄容積によ
る機関性能の低下を可及的に低減することができる。
Therefore, the direction that connects the center of the piston and the part where the outer periphery of the combustion chamber comes closest to the outer periphery of the piston has a short diameter, so that the cutback amount of the topland part where the combustion chamber comes closest can be maximized. Therefore, since the cutback amount of the portion where the thermal expansion is maximized is the maximum and the top land portion in the major axis direction in which the cutback amount is the minimum or zero does not have a dead volume, this dead volume causes The deterioration of engine performance can be reduced as much as possible.

また、これにより、従来のピストンのように必要以上
に大きなカットバックを行う必要がなくなったので、オ
イル上がりを低減することができると共に、オイルが変
質して発生するハードカーボンの発生量を減少させるこ
とができる。
In addition, this eliminates the need for making a larger cutback than is necessary with the conventional piston, so that the oil rise can be reduced and the amount of hard carbon generated by the deterioration of the oil is reduced. be able to.

更に、このハードカーボンによるライナーの局部磨耗
を低減することができるので、オイル消費の経時劣化を
防止することができる。
Furthermore, since local abrasion of the liner due to the hard carbon can be reduced, deterioration of oil consumption over time can be prevented.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は本考案の一実施例におけるピストンのトップラ
ンド部のプロフィル説明用の燃焼室を省略した平面図、
第2図は第1図の側面図、第3図は第1図のピストンと
従来のピストンとのオイル消費量を比較する線図であ
る。 第4図及び第5図はそれぞれ異なる従来のピストンのト
ップランド部のプロフィル説明用の燃焼室を省略した平
面図であり、第6図は第5図のピストンの平面図、第7
図は第6図の要部側面図である。そして第8図は従来の
ピストンのオイル上昇を説明する要部側断面図である。 1……ピストン、4……燃焼室、7……トップランド
部、M……燃焼室の中心、N……ピストンの中心。
FIG. 1 is a plan view in which a combustion chamber for explaining a profile of a top land portion of a piston in one embodiment of the present invention is omitted,
FIG. 2 is a side view of FIG. 1, and FIG. 3 is a diagram comparing the oil consumption amounts of the piston of FIG. 1 and a conventional piston. FIG. 4 and FIG. 5 are plan views in which the combustion chamber for explaining the profile of the top land portion of different conventional pistons is omitted, and FIG. 6 is a plan view of the piston of FIG.
The drawing is a side view of the main part of FIG. FIG. 8 is a sectional side view of a main part for explaining the oil rise of the conventional piston. 1 ... Piston, 4 ... Combustion chamber, 7 ... Topland, M ... Center of combustion chamber, N ... Center of piston.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 F16J 1/00 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Internal reference number FI technical display location F16J 1/00

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】[Scope of utility model registration request] 【請求項1】燃焼室の中心がピストンの中心からオフセ
ットしている内燃機関のピストンにおいて、トップラン
ド部の形状を、ピストンの中心と、燃焼室の外周がピス
トンの外周に最も接近する部位を結ぶ方向を短径とし、
この方向に直交する方向を長径とする楕円形となるよう
に形成した内燃機関のピストン。
1. A piston of an internal combustion engine in which the center of the combustion chamber is offset from the center of the piston, the shape of the top land is defined as the center of the piston, and the portion where the outer periphery of the combustion chamber is closest to the outer periphery of the piston. The direction of tying is short,
A piston for an internal combustion engine formed into an elliptical shape having a major axis in a direction orthogonal to this direction.
JP1989089355U 1989-07-29 1989-07-29 Internal combustion engine pistons Expired - Lifetime JPH08512Y2 (en)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS5743340U (en) * 1980-08-26 1982-03-09
JPS60194150U (en) * 1984-06-05 1985-12-24 トヨタ自動車株式会社 Direct injection diesel piston

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