JPH11270405A - Heat shield type piston for engine - Google Patents
Heat shield type piston for engineInfo
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- F02B23/10—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with positive ignition with separate admission of air and fuel into cylinder
- F02B23/101—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with positive ignition with separate admission of air and fuel into cylinder the injector being placed on or close to the cylinder centre axis, e.g. with mixture formation using spray guided concepts
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- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、エンジンの遮熱
型ピストンに関する。The present invention relates to a heat-insulating piston for an engine.
【０００２】[0002]
【従来の技術】この種の類似型ピストンとしては、従来
より図３に示すもので、特開平５−２８８０４９号公報
に開示されたものが知られている。ここで、図３は冷却
型ピストンの縦断正面図である。この従来例は、図３に
示すように、ピストン本体５１とピストンヘッド５２Ａ
とを別体に形成して両者を固定したものである。2. Description of the Related Art As a similar type piston of this type, there is conventionally known a piston shown in FIG. 3 and disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-288049. Here, FIG. 3 is a vertical sectional front view of the cooling type piston. In this conventional example, as shown in FIG. 3, a piston body 51 and a piston head 52A are provided.
Are formed separately and both are fixed.
【０００３】即ち、上記ピストンヘッド５２Ａ内に螺旋
状のオイルチャンネル５６を形成し、上記ピストンヘッ
ド５２Ａの下側にオイルチャンネル５６の一端部と連通
するオイル流入口６１とオイルチャンネル５６の他端部
と連通するオイル流出口６２とを開口し、上記オイル流
入口６１の下方にオイルジェット管６０を固定配置し、
オイルジェット管６０よりオイル流入口６１に向けてオ
イルを噴射させることにより、オイル流入口６１から上
記螺旋状のオイルチャンネル５６にオイルを流通させて
オイル流出口６２より流下させ、その間にピストンヘッ
ド５２Ａを冷却するように構成されている。That is, a spiral oil channel 56 is formed in the piston head 52A, and an oil inflow port 61 communicating with one end of the oil channel 56 and the other end of the oil channel 56 are provided below the piston head 52A. And an oil outlet 62 communicating therewith is opened, and an oil jet pipe 60 is fixedly arranged below the oil inlet 61,
By injecting oil from the oil jet pipe 60 toward the oil inlet 61, the oil flows from the oil inlet 61 to the spiral oil channel 56 and flows down from the oil outlet 62, during which the piston head 52 </ b> A Is configured to cool.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】上記従来例は、ピスト
ンヘッド５２Ａをオイルで効果的に冷却することを意図
したものであり、エンジンの燃焼熱のうちピストンを介
しての冷却を大くしたものである。上記従来例では、例
えば熱効率が３０％、排気による熱損失が３０％、冷却
による熱損失が３０％、機関放熱による熱損失が１０
％、となっているが、排気による熱損失や冷却による熱
損失を低減すれば、その分を仕事エネルギーとして増加
させ、出力向上を図ることができる。The above-mentioned prior art is intended to effectively cool the piston head 52A with oil, in which the combustion heat of the engine through the piston is increased. It is. In the above conventional example, for example, heat efficiency is 30%, heat loss due to exhaust gas is 30%, heat loss due to cooling is 30%, and heat loss due to heat radiation of the engine is 10%.
However, if the heat loss due to the exhaust gas or the heat loss due to the cooling is reduced, the amount can be increased as work energy, and the output can be improved.
【０００５】本発明はこのような事情を考慮してなされ
たもので、燃焼熱のピストンからの冷却損失を低減する
ことにより、エンジンの出力向上を図ることができる遮
熱型ピストンを提供することを技術課題とする。The present invention has been made in view of such circumstances, and provides a heat shield type piston capable of improving the output of an engine by reducing the cooling loss of combustion heat from the piston. Is a technical issue.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は以下のように構成される。請求項１に記載
した発明は、ピストン本体１にピストンヘッド５を固定
して構成したエンジンの遮熱型ピストンにおいて、上記
ピストン本体１は、リングランド部（２）とスカート部
（３）とを一体にして筒状に形成し、上記ピストンヘッ
ド５を耐熱性断熱材により構成し、上記ピストンヘッド
５の周縁下端面５ｂを上記リングランド部２の周縁上端
面２ａに断熱パッキン８を介して着座させて固定した、
ことを特徴とするものである。In order to solve the above-mentioned problems, the present invention is configured as follows. According to the first aspect of the present invention, in a heat shield type piston of an engine in which a piston head 5 is fixed to a piston body 1, the piston body 1 includes a ring land portion (2) and a skirt portion (3). The piston head 5 is made of a heat-resistant heat insulating material, and the lower peripheral surface 5b of the piston head 5 is seated on the upper peripheral surface 2a of the ring land 2 via a heat insulating packing 8. Let fixed
It is characterized by the following.
【０００７】また、請求項２に記載した発明は、請求項
１に記載したエンジンの遮熱型ピストンにおいて、上記
ピストンヘッド５の頂面５ａに直噴式燃焼室６を凹入形
成するとともに、少なくともその燃焼室内面６ａに耐熱
性光沢コーティングを施した、ことを特徴とするもので
ある。According to a second aspect of the present invention, in the heat shield type piston of the engine according to the first aspect, a direct injection combustion chamber 6 is formed in the top surface 5a of the piston head 5 by a recess. The combustion chamber surface 6a is provided with a heat-resistant glossy coating.
【０００８】[0008]
【発明の作用・効果】請求項１に記載した発明によれ
ば、以下の作用・効果を奏する。 （イ）燃焼熱を受けるピストンヘッド５を断熱材により
構成したことから、ピストンヘッド５からピストン本体
１を介して失われる燃焼熱の冷却損失は大幅に低減す
る。また、ピストン本体１はリングランド部２とスカー
ト部３とを一体にして筒状に形成してあり、ピストンヘ
ッド５からピストン本体１への熱伝導は、ピストンヘッ
ド５の周縁下端面５ｂがリングランド部２の周縁上端面
２ａに着座している箇所でのみ生じ得るが、この着座箇
所には断熱パッキン８が介在しているので、実質的には
固定ネジ４等を介しての熱伝導に止まる。これにより、
ピストンヘッドからピストン本体を介しての冷却損失は
大幅に低減するが、逆に排気熱量が増える。従って、増
えた排気熱量を例えばコージェネレーション等の熱エネ
ルギーとして有効利用することにより、更にエンジンの
出力向上を図ることができる。According to the first aspect of the present invention, the following operations and effects are obtained. (A) Since the piston head 5 receiving the combustion heat is made of a heat insulating material, the cooling loss of the combustion heat lost from the piston head 5 via the piston body 1 is greatly reduced. Further, the piston main body 1 is formed in a cylindrical shape by integrally forming the ring land portion 2 and the skirt portion 3, and heat transfer from the piston head 5 to the piston main body 1 is performed by the lower end surface 5 b of the peripheral edge of the piston head 5 being a ring. Although it can occur only at a position seated on the peripheral upper end surface 2a of the land portion 2, since the heat insulating packing 8 is interposed at this seating position, heat conduction through the fixing screw 4 and the like is substantially performed. Stop. This allows
Although the cooling loss from the piston head through the piston body is greatly reduced, the amount of exhaust heat increases. Therefore, the output of the engine can be further improved by effectively utilizing the increased amount of exhaust heat as, for example, heat energy of cogeneration or the like.
【０００９】（ロ）請求項２に記載した発明によれば、
請求項１に記載したエンジンの遮熱型ピストンにおい
て、ピストンヘッド５の頂面５ａに直噴式燃焼室６を凹
入形成するとともに、少なくともその燃焼室内面６ａに
耐熱性光沢コーティングを施したことから、燃焼熱の多
くをピストンヘッド５の燃焼室６内に止め、排気温度を
高めるので、上記作用効果（イ）を一層高めることがで
きる。(B) According to the invention described in claim 2,
In the heat shield type piston of the engine according to claim 1, the direct injection type combustion chamber 6 is recessed in the top surface 5a of the piston head 5 and at least the combustion chamber surface 6a is coated with a heat-resistant glossy coating. Most of the combustion heat is stopped in the combustion chamber 6 of the piston head 5 and the exhaust gas temperature is raised, so that the above-mentioned effect (a) can be further enhanced.
【００１０】[0010]
【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態を図面に
基づいてさらに詳しく説明する。図１は本発明の実施形
態に係る遮熱型ピストンを示し、図１（Ａ）はその遮熱
型ピストンの縦断面図、図１（Ｂ）はその遮熱型ピスト
ンの平面図（ただし、同図の右半分はピストンヘッドを
取り外した状態を示す）、図２はその遮熱型ピストンを
備える火花点火式ガスエンジンの要部縦断面図である。
先ず火花点火式ガスエンジンについて説明する。Embodiments of the present invention will be described below in more detail with reference to the drawings. FIG. 1 shows a heat-insulating piston according to an embodiment of the present invention. FIG. 1 (A) is a longitudinal sectional view of the heat-insulating piston, and FIG. The right half of the figure shows a state in which a piston head is removed), and FIG. 2 is a longitudinal sectional view of a main part of a spark ignition type gas engine provided with the heat shield type piston.
First, a spark ignition type gas engine will be described.
【００１１】図２に示すように、この火花点火式ガスエ
ンジンは、第１のガス供給手段１０ａを吸気路１５に設
け、第２のガス供給手段１０ｂをその先端ノズルが燃焼
室６内に臨むように設け、吸気行程で第１のガス供給手
段１０ａにより供給したメタン系燃料ガスＧ1 の希薄混
合気と、圧縮行程で第２のガス供給手段１０ｂにより供
給した水素系燃料ガスＧ2 の混合気とを、それぞれ燃焼
室６内に層状に形成するように構成されている。なお、
図１及び図２中の符号１２は排気弁を、１４は点火プラ
グを、１６はスロットル弁を、１７は電子制御式ガバナ
を、１８はエアクリーナをそれぞれ示す。As shown in FIG. 2, in this spark ignition type gas engine, a first gas supply means 10a is provided in an intake path 15, and a second gas supply means 10b has a tip nozzle facing the combustion chamber 6. in provided, mixed hydrogen-based fuel gas G 2 supplied by the first and lean methane-based fuel gas G 1 has been supplied by the gas supply unit 10a, the second gas supply means 10b in the compression stroke in the intake stroke as The air is formed in the combustion chamber 6 in layers. In addition,
1 and 2, reference numeral 12 denotes an exhaust valve, 14 denotes a spark plug, 16 denotes a throttle valve, 17 denotes an electronically controlled governor, and 18 denotes an air cleaner.
【００１２】第１のガス供給手段１０ａは、電子制御式
のガス噴射弁１０をスロットル弁１６の下流に配置し、
加圧したメタン系燃料ガスＧ1 を吸気流に略直交させて
吸気管壁１５ａに衝突させるように構成されている。こ
れはガス噴射弁１０より噴射した加圧メタン系燃料ガス
Ｇ1 を吸気管壁１５ａに衝突して拡散させて、均一な希
薄混合気を形成することを意図したものである。The first gas supply means 10a has an electronically controlled gas injection valve 10 disposed downstream of the throttle valve 16,
The pressurized methane-based fuel gas G 1 by substantially perpendicular to the intake air flow is configured to collide with the intake pipe wall 15a. This is intended to be diffused by impinging pressurized methane-based fuel gas G 1 was injected from gas injection valve 10 into the intake pipe wall 15a, to form a homogeneous lean mixture.
【００１３】第２のガス供給手段１０ｂとして、上記と
同様の電子制御式ガス噴射弁１０を用いる。この第２の
ガス噴射弁１０は、その先端ノズルが燃焼室６内に臨む
ように配置され、加圧した水素系燃料ガスＧ2 を点火プ
ラグ１４の電極部近傍に向けて噴射させるように構成さ
れている。これは点火プラグ１４の電極部近傍に着火に
必要な濃混合気を形成することを意図したものである。An electronically controlled gas injection valve 10 similar to the above is used as the second gas supply means 10b. The second gas injection valve 10 is arranged such that its tip nozzle faces the inside of the combustion chamber 6, and is configured to inject the pressurized hydrogen-based fuel gas G 2 toward the vicinity of the electrode portion of the ignition plug 14. Have been. This is intended to form a rich mixture necessary for ignition near the electrode portion of the ignition plug 14.
【００１４】次に本発明の特徴をなす遮熱型ピストンに
ついて説明する。この遮熱型ピストンは、図１及び図２
に示すように、ピストン本体１にピストンヘッド５を着
脱自在に固定して構成されている。ピストンヘッド５を
着脱自在に固定したのは、シリンダヘッドを取り外せ
ば、ピストンヘッド５の組み付け、取り外しが可能にな
り、ピストンヘッドの清掃やメンテナンスの容易性を考
慮したものである。また、上記ピストン本体１はアルミ
材料によりリングランド部２とスカート部３とを一体に
鋳型成型して筒状に形成してある。ピストン本体１を筒
状に形成したのは、ピストンヘッド５の下面を直接クラ
ンクケース内に臨ませ、ピストンヘッド５とピストン本
体１との接触面積を小さくして、ピストンヘッド５から
ピストン本体１への熱伝導を最小限にすることを意図し
たものである。Next, the heat shield type piston which characterizes the present invention will be described. This heat shield type piston is shown in FIGS.
As shown in FIG. 1, a piston head 5 is detachably fixed to the piston body 1. The reason why the piston head 5 is detachably fixed is that if the cylinder head is removed, the piston head 5 can be assembled and removed, and the ease of cleaning and maintenance of the piston head is taken into consideration. Further, the piston body 1 is formed in a cylindrical shape by integrally molding a ring land portion 2 and a skirt portion 3 with an aluminum material. The reason why the piston main body 1 is formed in a cylindrical shape is that the lower surface of the piston head 5 faces directly into the crankcase, and the contact area between the piston head 5 and the piston main body 1 is reduced. It is intended to minimize the heat conduction of the
【００１５】上記ピストンヘッド５はメタルセラミック
ス複合体や窒化ケイ素セラミックス等の耐熱性断熱材に
より構成される。そして上記ピストンヘッド５は、その
頂面５ａに直噴式燃焼室６を凹入形成するとともに、そ
の周縁下端面５ｂを上記リングランド部２の周縁上端面
２ａに断熱パッキン８を介して着座させ、ステンレス製
の固定ネジ４によりピストン本体１に着脱自在に固定し
てある。これは、ピストンヘッド５からピストン本体１
への熱伝導を低減することとを意図したものである。The piston head 5 is made of a heat-resistant heat insulating material such as a metal ceramic composite or a silicon nitride ceramic. The piston head 5 has a direct-injection combustion chamber 6 formed in the top surface 5a so as to be recessed, and its peripheral lower end surface 5b is seated on the peripheral upper end surface 2a of the ring land portion 2 via the heat insulating packing 8. It is detachably fixed to the piston body 1 by a fixing screw 4 made of stainless steel. This is because the piston head 5
It is intended to reduce the heat conduction to the heat sink.
【００１６】即ち、ピストンヘッド５からピストン本体
１への熱伝導は、ピストンヘッド５の周縁下端面５ｂが
リングランド部２の周縁上端面２ａに着座している箇所
で生じるが、この着座箇所には断熱パッキン８が介在し
ているので、実質的には固定ネジ４を介しての熱伝導に
止まる。これにより、ピストンヘッド５からピストン本
体１を介しての冷却損失は大幅に低減し、排気の熱量が
増えることとなる。つまり、増加した排気熱量を例えば
コージェネレーション等の熱エネルギーとして有効利用
することが本発明の利点となる。That is, heat conduction from the piston head 5 to the piston main body 1 occurs at a position where the lower peripheral edge 5b of the piston head 5 is seated on the upper peripheral edge 2a of the ring land portion 2. Since the heat-insulating packing 8 is interposed, the heat conduction is substantially stopped via the fixing screw 4. Thereby, the cooling loss from the piston head 5 via the piston main body 1 is greatly reduced, and the calorific value of the exhaust is increased. That is, it is an advantage of the present invention that the increased amount of exhaust heat is effectively used as heat energy for cogeneration or the like.
【００１７】また、直噴式燃焼室６の燃焼室内面６ａに
は耐熱性光沢コーティングを施してある。これは耐熱性
光沢コーティングにより遮熱効果を一層高めることを意
図したもので、このコーティング材としては、燃焼火炎
の輻射熱を反射する効果が期待できる、ステンレスなど
の耐熱材、あるいは、鏡面仕上げによるクロームメッキ
等が考えられる。The surface 6a of the direct-injection combustion chamber 6 is coated with a heat-resistant glossy coating. This is intended to further enhance the heat shielding effect by using a heat-resistant glossy coating. As this coating material, a heat-resistant material such as stainless steel, which can be expected to reflect the radiant heat of the combustion flame, or a chrome finish with mirror finish Plating or the like can be considered.
【００１８】なお、本発明は上記の実施形態に限るもの
ではなく、ピストンヘッドが直噴式燃焼室を有するか否
かは問わない。また、直噴式燃焼室の具体的な形状につ
いても適宜変更を加えて実施することができる。The present invention is not limited to the above embodiment, and it does not matter whether the piston head has a direct injection combustion chamber. Further, the specific shape of the direct injection combustion chamber can be implemented with appropriate changes.
【図１】本発明の実施形態に係る遮熱型ピストンを示
し、図１（Ａ）はその遮熱型ピストンの縦断面図、図１
（Ｂ）はその遮熱型ピストンの平面図である。FIG. 1 shows a heat shield type piston according to an embodiment of the present invention, and FIG. 1 (A) is a longitudinal sectional view of the heat shield type piston, and FIG.
(B) is a plan view of the heat shield type piston.
【図２】遮熱型ピストンを備える火花点火式ガスエンジ
ンの要部縦断面図である。FIG. 2 is a longitudinal sectional view of a main part of a spark ignition type gas engine including a heat-shielding piston.
【図３】従来例の図１（Ａ）相当図である。FIG. 3 is a diagram corresponding to FIG. 1A of a conventional example.
１…ピストン本体、２…リングランド部、２ａ…リング
ランド部の周縁上端面、３…スカート部、５…ピストン
ヘッド、５ａ…ピストンヘッドの頂面、５ｂ…ピストン
ヘッドの周縁下端面、６…直噴式燃焼室、６ａ…燃焼室
内面、８…断熱パッキン。DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Piston main body, 2 ... Ring land part, 2a ... Peripheral upper end surface of ring land part, 3 ... Skirt part, 5 ... Piston head, 5a ... Top surface of piston head, 5b ... Peripheral lower end surface of piston head, 6 ... Direct injection type combustion chamber, 6a: inside of combustion chamber, 8: heat insulating packing.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 村上 修 兵庫県尼崎市浜１丁目１番１号 株式会社 クボタ基盤技術研究所内 (72)発明者 林田 大 兵庫県尼崎市浜１丁目１番１号 株式会社 クボタ基盤技術研究所内 (72)発明者 関野 博文 兵庫県尼崎市浜１丁目１番１号 株式会社 クボタ基盤技術研究所内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing from the front page (72) Osamu Murakami, Inventor 1-1-1, Hama, Amagasaki-shi, Hyogo Prefecture Inside Kubota Research Institute of Technology, Inc. (72) Inventor Dai Dai Hayashida 1-1-1, Hama, Amagasaki-shi, Hyogo Co., Ltd. Within Kubota Research Institute of Technology (72) Inventor Hirofumi Sekino 1-1-1 Hama, Amagasaki-shi, Hyogo Prefecture Within Kubota Research Institute of Technology
Claims (2)
（５）を固定して構成した、エンジンの遮熱型ピストン
において、 上記ピストン本体（１）は、リングランド部（２）とス
カート部（３）とを一体にして筒状に形成し、 上記ピストンヘッド（５）を耐熱性断熱材により構成
し、 上記ピストンヘッド（５）の周縁下端面（５ｂ）を上記
リングランド部（２）の周縁上端面（２ａ）に断熱パッ
キン（８）を介して着座させて固定した、ことを特徴と
するエンジンの遮熱型ピストン。1. A heat shield type piston for an engine, wherein a piston head (5) is fixed to a piston body (1), wherein the piston body (1) comprises a ring land portion (2) and a skirt portion (3). The piston head (5) is made of a heat-resistant heat insulating material, and the lower end surface (5b) of the periphery of the piston head (5) is formed on the periphery of the ring land portion (2). A heat shield type piston for an engine, wherein the piston is seated and fixed on an upper end surface (2a) via a heat insulating packing (8).
ストンにおいて、 上記ピストンヘッド（５）の頂面（５ａ）に直噴式燃焼
室（６）を凹入形成するとともに、少なくともその燃焼
室内面（６ａ）に耐熱性光沢コーティングを施した、こ
とを特徴とするエンジンの遮熱型ピストン。2. A heat-shielding piston for an engine according to claim 1, wherein a direct-injection combustion chamber (6) is recessed in a top surface (5a) of said piston head (5) and at least the combustion chamber. A heat-insulating piston for an engine, wherein a heat-resistant glossy coating is applied to the surface (6a).
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10071070A JPH11270405A (en) | 1998-03-20 | 1998-03-20 | Heat shield type piston for engine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10071070A JPH11270405A (en) | 1998-03-20 | 1998-03-20 | Heat shield type piston for engine |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11270405A true JPH11270405A (en) | 1999-10-05 |
Family
ID=13449906
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10071070A Pending JPH11270405A (en) | 1998-03-20 | 1998-03-20 | Heat shield type piston for engine |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11270405A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6293317B1 (en) * | 2017-01-12 | 2018-03-14 | 株式会社新エィシーイー | piston |
| JP2019203450A (en) * | 2018-05-23 | 2019-11-28 | 三菱重工エンジン＆ターボチャージャ株式会社 | Heat shielding membrane member |
-
1998
- 1998-03-20 JP JP10071070A patent/JPH11270405A/en active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6293317B1 (en) * | 2017-01-12 | 2018-03-14 | 株式会社新エィシーイー | piston |
| JP2018112149A (en) * | 2017-01-12 | 2018-07-19 | 株式会社新エィシーイー | piston |
| JP2019203450A (en) * | 2018-05-23 | 2019-11-28 | 三菱重工エンジン＆ターボチャージャ株式会社 | Heat shielding membrane member |
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