JPH10184449A - 内燃機関用ピストン - Google Patents

内燃機関用ピストン

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JPH10184449A
JPH10184449A JP34113296A JP34113296A JPH10184449A JP H10184449 A JPH10184449 A JP H10184449A JP 34113296 A JP34113296 A JP 34113296A JP 34113296 A JP34113296 A JP 34113296A JP H10184449 A JPH10184449 A JP H10184449A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
hole
piston
oil
cooling cavity
gas
Prior art date
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Pending
Application number
JP34113296A
Other languages
English (en)
Inventor
Hiroshi Kageyama
山 博 影
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Aisin Corp
Original Assignee
Aisin Seiki Co Ltd
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Publication date
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  • Lubrication Of Internal Combustion Engines (AREA)
  • Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 加工工数が少なく、且つピストン冷却能力の
向上が可能な内燃機関用ピストンを提供すること。 【解決手段】 ピストンヘッドの側面に形成されるオイ
ルリング溝の内周側でピストンヘッド内部に形成される
冷却用空洞と、クランクケースと冷却用空洞とを連通可
能なインレット孔と、冷却用空洞とクランクケースとを
連通可能なアウトレット孔と、オイルリング溝とアウト
レット孔とを連通する第1連通孔と、オイルリング溝と
インレット孔とを連通する第2連通孔と、を備える内燃
機関用ピストンであって、第1連通孔は、アウトレット
孔からオイルリング溝に向かうに連れてピストン頂部に
向かい、第2連通孔は、オイルリング溝からインレット
孔に向かうに連れてピストン頂部に向かうようにした。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明が属する分野】本発明は、内燃機関のピストンに
関するものであり、特にピストンヘッド内部にオイルが
循環する冷却用空洞を備える内燃機関用ピストンに関す
る。
【0002】
【従来の技術】一般に内燃機関用ピストンは、高温、高
圧の燃焼ガスにさらされるために熱膨張が小さく、放熱
性、耐熱性に優れるという様々な条件が要求される。こ
のため、ピストンヘッド内部に冷却用空洞を形成して、
オイルを冷却用空洞内で循環させる技術が従来より知ら
れている。
【0003】このような従来の内燃機関用ピストンとし
て、実開平1−142548号に開示される技術があ
る。図4にこの技術の断面図を示す。ピストン10の円
周接線方向に向かってオイルリング溝13から複数個の
オイル導入孔23を設けて冷却用空洞20と連通させる
ことにより、冷却用空洞20内のオイルの流れを良く
し、冷却用空洞20内の単位時間当たりのオイル流量を
増加させ、ピストンの冷却能力を向上させるものであ
る。更に、オイルリング溝13をインレット孔21及び
アウトレット孔22と連通する連通孔を設けることによ
り、ブローバイガスを導入して冷却用空洞内のオイルの
流れを良くすることが考えられる。
【0004】
【本発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従
来技術では、インレット孔21及びアウトレット孔22
に連通する連通孔24はインレット孔21及びアウトレ
ット孔22の方向に対して垂直であるので、ブローバイ
ガスにより冷却用空洞20内のオイルの流れを向上させ
ることは難しい。冷却用空洞内のオイルの流れが十分で
ないと、インレット孔を介してオイルリング底部から冷
却用空洞に導入されるオイルの量は少なくなり、ピスト
ンを十分に冷却することができない。また、上記に示す
ような連通孔では、ブローバイガスを利用してオイルの
流れを良くするには多数個の孔を設けなければならず、
加工工数が増大する。
【0005】また、冷却用空洞20内のオイルの流れを
良くするためにブローバイガスの流量を増加させること
が考えられるが、ブローバイガスを増加させると内燃機
関の出力が低下してしまい好ましくない。
【0006】そこで本発明は、内燃機関の出力を低下さ
せることなくピストン冷却能力の向上が可能で、更に加
工工数の少ない内燃機関用ピストンを提供することを技
術的課題とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に請求項1の発明は、ピストンヘッドの側面に形成さ
れ、オイルリングを取り付け可能なオイルリング溝と、
オイルリング溝の内周側でピストンヘッド内部に形成さ
れる冷却用空洞と、ピストン内側空間と冷却用空洞とを
連通可能なインレット孔と、冷却用空洞とピストン内側
空間とを連通可能なアウトレット孔と、ブローバイガス
をアウトレット孔に導入すべくオイルリング溝とアウト
レット孔とを連通する第1連通孔と、ブローバイガスを
インレット孔に導入すべくオイルリング溝とインレット
孔とを連通する第2連通孔と、を備える内燃機関用ピス
トンであって、第1連通孔と第2連通孔のうち、少なく
ともいずれか一方の連通孔が、ブローバイガスによる冷
却用空洞内のオイルの循環を促すように、インレット孔
或はアウトレット孔の垂直方向に対して角度を有するよ
うにした。
【0008】請求項1によると、第1連通孔と第2連通
孔のうち、少なくともいずれか一方の連通孔がインレッ
ト孔或はアウトレット孔の垂直方向に対して角度を有す
るので、例えば第1連通孔がアウトレット孔の垂直方向
に対して角度を有する場合にはブローバイガスがアウト
レット孔内のオイルを排出するように作用させることが
可能であり、また、第2連通孔がインレット孔の垂直方
向に対して角度を有する場合にはブローバイガスがイン
レット孔内のオイルを冷却用空洞内に導入するように作
用させることが可能である。これにより冷却用空洞内の
オイルの循環が促されて、ピストンの冷却能力が向上
し、更に加工工数の増加もない。
【0009】請求項2の発明は、請求項1において、第
1連通孔は、アウトレット孔からオイルリング溝に向か
うに連れてピストン頂部に向かう成分を有するようにし
た。
【0010】請求項2によると、第1連通孔はオイルの
排出方向成分を有しているので、オイルがアウトレット
孔を通過する時点でブローバイガスによってオイルの排
出が助勢される。これによりアウトレット孔に対する冷
却用空洞内の圧力が負圧になり、冷却用空洞内のオイル
の排出効率が向上してピストンの冷却能力が向上する。
【0011】請求項3の発明は、請求項1或は請求項2
のピストンにおいて、第1連通孔が、オイルリング溝か
らインレット孔に向かうに連れてピストン頂部に向かう
成分を有するようにした。
【0012】請求項3によると、第2連通孔はオイルの
冷却用空洞への導入方向成分を有しているので、オイル
がインレット孔を通過する時点でブローバイガスによっ
てオイルの導入が助勢される。これにより冷却用空洞内
に対するインレット孔の圧力が負圧になり、冷却用空洞
内へのオイルの導入効率が向上してピストンの冷却能力
が向上する。
【0013】
【実施の形態】本発明の内燃機関用ピストンの一実施の
形態を図面を参照して説明する。
【0014】図1は本実施の形態の内燃機関用ピストン
30の断面図である。ピストンヘッド31の側面には、
ブローバイガスを減少させるためのシールとして作用す
る第1コンプレッションリング43、第2コンプレッシ
ョンリング44が取付けられる第1コンプレッションリ
ング溝33、第2コンプレッションリング溝34、及び
オイルが漏れるのを防止するためのシールとして作用す
るオイルリング45が取付けられるオイルリング溝3
2、が形成されている。ピストンヘッド31とスカート
部42とに囲まれて形成されるピストン内側空間41と
冷却用空洞36とは、インレット孔38及びアウトレッ
ト孔37により連通している。
【0015】ピストンヘッド31内部に形成される冷却
用空洞36はリング状を呈しており、塩中子(可溶性中
子)を用いてピストン30の型成形時に製作される。内
燃機関用ピストン30の製作については説明を省略す
る。ピストン内側空間41のインレット孔38の真下に
は、オイルをインレット孔38のに向かって噴射可能な
ジェットノズル47が配設される。ジェットノズル47
から噴射されるオイルはインレット孔38から導入され
て冷却用空洞36内に供給される。
【0016】第1コンプレッションリング43、第2コ
ンプレッションリング44は、ブローバイガスが漏れな
いように内燃機関用ピストン30の外周面に設けられて
いるが、ピストンヘッド頂面31aに接する燃焼室の圧
力はクランクケース内と同圧のピストン内側空間41の
圧力より高く、またコンプレッションリング43、44
には切欠きがあるので、ブローバイガスの漏れを完全に
無くすことはできない。このようにクランクケースに流
出するブローバイガスは、図示しないブローバイガス還
元装置によりクランクケースからPCVバルブを通って
吸気マニホールドに吸込まれることで、大気への放出が
防止されている。
【0017】アウトレット孔37とピストンリング溝3
4とはブローバイガスをアウトレット孔37に導入する
第1連通孔39により連通している。また、インレット
孔38とオイルリング溝32とはブローバイガスをイン
レット孔38に導入する第2連通孔40により連通して
いる。尚、図1ではアウトレット孔37及びインレット
孔38は図示しないが、インレット孔38は1つ、アウ
トレット孔37は2つ、の3つが冷却用空洞36に均等
に設けられている。
【0018】図2及び図3は本発明の要部の断面図であ
る。図2について説明する。コンプレッションリング4
3、44を通ってきたブローバイガスは、連通孔39、
40を通って燃焼室より低圧のピストン内側空間41内
に流出する。第1連通孔39は、アウトレット孔37か
らオイルリング溝32に向かうに連れてピストンヘッド
の頂面31aに向かうように、アウトレット孔37に垂
直な方向に対して角度α(0<α<90°)を有してい
るので、第1連通孔39を通ってアウトレット孔37に
到達したブローバイガスは、アウトレット孔37内のオ
イルを排出するように作用する。これによって冷却用空
洞36内がアウトレット孔37に対して負圧になり、冷
却用空洞36内のオイルはアウトレット孔37を介して
ピストン内側空間41内に排出される。尚、、アウトレ
ット孔37内のオイルを排出する働きを大きくするため
には、角度αは大きい程好ましい。
【0019】図3について説明する。コンプレッション
リング43、44でシールされないブローバイガスは、
連通孔39、40を通って燃焼室より低圧のピストン内
側空間41内に流出する。第2連通孔40は、オイルリ
ング溝32からインレット孔38に向かうに連れてピス
トンヘッドの頂面31aに向かうように、インレット孔
38に垂直な方向に対して角度β(0<β<90°)を
有しているので、第2連通孔40を通ってインレット孔
38に到達したブローバイガスは、インレット孔38内
のオイルを冷却用空洞36に導入するように作用する。
これによってインレット孔38は冷却用空洞36に対し
て負圧になり、ジェットノズル47から噴射されるオイ
ルはインレット孔38を通って冷却用空洞36に導入さ
れる。尚、インレット孔38から冷却用空洞36へのオ
イルの供給量を増加させるためには、角度βは大きい程
好ましい。
【0020】次に本実施の形態のピストンを用いた内燃
機関の作動について説明する。ピストン30はシリンダ
46内を往復して吸入、圧縮、爆発、排気を行う。ピス
トン30の最も大きな役割は、ピストンヘッドの頂面3
1aが爆発圧力を受けピン穴部35に連結される図示し
ないコンロッドを介して爆発圧力の力をクランクシャフ
トに伝えることである。
【0021】ピストン30の冷却メカニズムについて説
明する。先ず、シリンダ46中のオイルホールを経由し
てジェットノズル47から噴出されたオイルが、インレ
ット孔38から冷却用空洞36に導かれ、ピストンヘッ
ドの頂面31a、コンプレッションリング溝33、3
4、オイルリング溝32、及びピン穴部35が冷却され
る。そして、アウトレット孔37からオイルが排出され
る。連通穴39、40を前述の如く形成したことによ
り、冷却用空洞36内のオイルの排出効率、及び冷却用
空洞36内へのオイルの導入効率が向上してピストンの
冷却能力が向上する。
【0022】本実施の形態によると、連通孔39、40
の方向を上記の如く設定するだけの簡単な構成で、ジェ
ットノズル47からのオイルの噴射容量を上げることな
く、冷却用空洞36によるピストンの冷却効果を上昇さ
せることが可能になる。
【0023】また、本発明は、前述した実施の形態に示
される形状の内燃機関用ピストンに限定される意図はな
く、例えばピストンヘッドの頂面が内側に湾曲して、ピ
ストンヘッド自身が燃焼室を有する直噴用のピストンに
も適用が可能である。
【0024】
【効果】請求項1によると、第1連通孔と第2連通孔の
うち、少なくともいずれか一方の連通孔がインレット孔
或はアウトレット孔の垂直方向に対して角度を有するの
で、例えば第1連通孔がアウトレット孔の垂直方向に対
して角度を有する場合にはブローバイガスがアウトレッ
ト孔内のオイルを排出するように作用させることが可能
であり、また、第2連通孔がインレット孔の垂直方向に
対して角度を有する場合にはブローバイガスがインレッ
ト孔内のオイルを冷却用空洞内に導入するように作用さ
せることが可能である。これにより冷却用空洞内のオイ
ルの循環が促されて、ピストンの冷却能力が向上し、更
に加工工数の増加もない。
【0025】請求項2によると、第1連通孔はオイルの
排出方向成分を有しているので、オイルがアウトレット
孔を通過する時点でブローバイガスによってオイルの排
出が助勢される。これによりアウトレット孔に対する冷
却用空洞内の圧力が負圧になり、冷却用空洞内のオイル
の排出効率が向上してピストンの冷却能力が向上する。
【0026】請求項3によると、第2連通孔はオイルの
冷却用空洞への導入方向成分を有しているので、オイル
がインレット孔を通過する時点でブローバイガスによっ
てオイルの導入が助勢される。これにより冷却用空洞内
に対するインレット孔の圧力が負圧になり、冷却用空洞
内へのオイルの導入効率が向上してピストンの冷却能力
が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態を示す断面図である。
【図2】本実施の形態における要部断面図である。
【図3】本実施の形態における要部断面図である。
【図4】従来の内燃機関用ピストンの断面図である。
【符号の説明】
30・・・内燃機関用ピストン 31・・・ピストンヘッド 32・・・オイルリング溝 33・・・第1コンプレッションリング溝 34・・・第2コンプレッションリング溝 35・・・ピン穴部 36・・・冷却用空洞 37・・・アウトレット孔 38・・・インレット孔 39・・・第1連通孔 40・・・第2連通孔 41・・・ピストン内側空間 42・・・スカート部 43・・・第1コンプレッションリング 44・・・第2コンプレッションリング 45・・・オイルリング 46・・・シリンダ 47・・・ジェットノズル
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI F16J 1/09 F16J 1/09 9/00 9/00 A

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ピストンヘッドの側面に形成され、オイ
    ルリングを取り付け可能なオイルリング溝と、 前記オイルリング溝の内周側で前記ピストンヘッド内部
    に形成される冷却用空洞と、 ピストン内側空間と前記冷却用空洞とを連通可能なイン
    レット孔と、 前記冷却用空洞とピストン内側空間とを連通可能なアウ
    トレット孔と、 ブローバイガスを前記アウトレット孔に導入すべく前記
    オイルリング溝と前記アウトレット孔とを連通する第1
    連通孔と、 ブローバイガスを前記インレット孔に導入すべく前記オ
    イルリング溝と前記インレット孔とを連通する第2連通
    孔と、 を備える内燃機関用ピストンであって、 前記第1連通孔と第2連通孔のうち、少なくともいずれ
    か一方の連通孔が、ブローバイガスによる冷却用空洞内
    のオイルの循環を促すように、前記インレット孔或はア
    ウトレット孔の垂直方向に対して角度を有することを特
    徴とする内燃機関用ピストン。
  2. 【請求項2】 前記第1連通孔は、アウトレット孔から
    オイルリング溝に向かうに連れてピストン頂部に向かう
    ことを特徴とする請求項1の内燃機関用ピストン。
  3. 【請求項3】 前記第2連通孔は、オイルリング溝から
    インレット孔に向かうに連れてピストン頂部に向かうこ
    とを特徴とする請求項1或は請求項2の内燃機関用ピス
    トン。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012132343A (ja) * 2010-12-20 2012-07-12 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 内燃機関のピストン冷却装置
DE102017219564A1 (de) * 2017-11-03 2019-05-09 Federal-Mogul Nürnberg GmbH Kolben für einen Verbrennungsmotor
CN110848044A (zh) * 2018-08-21 2020-02-28 大众汽车有限公司 往复活塞式内燃机和用于往复活塞式内燃机的往复活塞

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JP2012132343A (ja) * 2010-12-20 2012-07-12 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 内燃機関のピストン冷却装置
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