JPS6030455A - 内燃機関のピストン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は内燃機関のピストンに関し、とくにピストン冷
却のためにピストン頂部に中空部を有する内燃機関のピ
ストンに関する。

車両搭載用内燃機関において燃費を向上させるには、圧
縮比を上げることが有効であるが、圧縮比を上げる場合
に生じ易いノッキングの発生を抑えるために、ピストン
に裏側から冷却用オイルを噴き掛けてピストンを冷却す
るピストン冷却装置が種々提案されている。

このピストン冷却装置の一つに、冷却効果を大にするた
めに、ピストン頂部に中空部を形成し、この中空部に冷
却用オイルを給排し、ピストンの往復動に合せて中空部
内のオイルをピストン頂部にあてて、ピストン頂部を冷
却するようにした中空部付ピストンも提案されている。

（たとえば実開昭５６−７’９６０７号）。

この種の中空部付きピストンは、オイルのピストン頂部
への接触回数および接触時間が大きくとれることから、
有効なピストン冷却方式を構成するが、オイル供給シス
テムに何らかの異常が生じたような場合には、たとえば
オイルジエツト孔に異物がかみ込んで前記中空部に冷却
用オイルが供給されなくなったような場合には、中空部
が逆に断熱空間となり、中空部内の雰囲気温度が異常に
高くなり、設計によってはピストンが溶損するおそれが
生じてくる。

本発明は、上記のような中空部付きピストンの問題を除
去するために、中空部への冷却用オイルの供給が停止し
た場合には中空部がピストン下方空間に大きく開放され
、中空部無しの通常のピストンとなって、ピストンの溶
損等が生じ得ない内燃機関のピストンを提供することを
目的とする。

この目的を達成するために、本発明の内燃機関のピスト
ンにおいては、ピストン頂部に形成された中空部の下壁
が設定温度以上に温度が上ると変形して前記中空部をピ
ストン下方空間に開放する形状記憶合金の下壁プレート
から構成されている。この下壁プレートは設定温度以下
では中空部下壁を形成する平面形状となり、下壁プレー
トに形成された冷却用オイルの給油孔から冷却用オイル
を中空部内に取り入れ、ピストン頂部を冷却した後排油
孔からピストン下方空間に落下させる。

このような形状記憶合金製の下壁プレートを用いて中空
部下壁を構成したピストンでは、冷却用オイル供給系に
異常が生じてオイルの供給が停止しても、異常に高温に
なった下壁プレートが変形して中空部を開放するので、
クランクシャフトの掻き上げによってオイル飛沫を多量
に含む雰囲気がピストン頂部裏面に常に入れ替りあたっ
てピストン頂部を冷やすので、現行の中空部無しのピス
トンと同じピストン冷却が得られ、ピストンの溶損は阻
止される。

以下に、本発明の内燃機関のピストンの望ましい実施例
を図面を参照して説明する。

第１図ないし第３図は本発明実施例のピストンを示して
いる。図中１はピストン本体で、その頂部２には、ピス
トンの横断面の外周部を除いて横断面内に拡がる中空部
３が形成されている。

中空部の下壁４は中空部３の全域を下側から覆っており
、外周部分に少なくとも１個の給油孔５と少なくとも１
個の排油孔６とを有する。

給油孔５の下方にはオイルを供給油５に向けて噴射する
オイルジェット孔が設けられており、このオイルジェッ
ト孔にはオイルポンプからのオイルが供給され、噴出さ
れる。

中空部３の下壁４は形状記憶合金から成る下壁プレート
にて構成されている。下壁プレート４は、該下壁プレー
ト４を構成する形状記憶合金の変形の設定温度以下では
第１図および第２図のようにピストン本体１の頂面７に
平行に延び、設定温度以上で第４図に示すようにピスト
ンピンボス部８の間の部分から端部への移行部で下方に
直角に近く折れ曲るように、形状を記憶させられている
。下壁プレート４が下方に折れ曲って変形すると、中空
部３は、下壁プレート４の折れ曲った部分９において、
ピストン下方空間に大きく開放される。

下壁プレート４のピストンピンボス８側の両側は、下壁
プレート４のピストン頂面７と平行に拡がる部分から直
角に下方に折れ曲っており、この折れ曲がり部１０には
ピストンピンボス８に形成されたインロー１１内に向け
て突出する環状の突出部１２が形成されている。また、
折れ曲り部１０には突出部１２の内側にピストンピンが
挿通する穴１３が形成されている。そして、下壁プレー
ト４は、この突出部１２をピストンピンボス８のインロ
ー１１に嵌入させた状態で、かつ穴１３にピストンピン
を挿通させた状態で、このインロー１１と図示を省略し
たピストンピンとによってピストン本体１に支持される
。

つぎに上記のように構成された内燃機関のピストンにお
ける作用について説明する。

正常なエンジンの運転状態においては、上下、運動を繰
り返すピストンの下方に位置するオイルジェット孔から
噴出されたピストン冷却用オイルは、給油孔５を通り抜
けて中空部３内に入る。中空部３内に入ったピストン冷
却用オイルは、ピストンの上下運動に合せて、中空部３
の土壁と下壁プレート４とに繰り返しあてられながらピ
ストン頂部２を冷却し、次第に排油孔６の方に近づいて
いき、遂には排油孔６から排出される。この場合、下壁
プレート４は平面状になって中空部３を形成しているか
ら、冷却用オイルの中空部３内への滞留時間は長く、十
分にピストン頂部２に接触して、効果的にピストン本体
１を冷却する。したがって、ピストン頂面７の温度も低
下され、ノンキングが抑制され、圧縮比の増大を通して
燃費の向上をはかることができる。

つぎに、冷却用オイル供給系に何らかの原因で異常が生
じオイルジェット孔から冷却用オイルが噴射されなくな
った場合、ピストン本体１の温度は上昇していく。しか
し、ピストン本体１の温度が異常に上昇していって、中
空部３の下壁プレート４の温度が形状記憶合金の変形温
度以上に上ると、下壁プレート４が第４図のように下方
に折れ曲って中空部３をピストン下方空間に開放する。

この状態でピストンが上下運動を繰り返すとピストン本
体１の頂部２の裏面はピストン下方空間の雰囲気にさら
され、クランクシャフトのオイル掻き上げによって多量
のオイル飛沫を含んだ雰囲気が常に入れ替ってピストン
頂部２の裏面に接触するので、ピストン頂部２は冷却さ
れ、丁度現行のピストンと同様の状態になり、溶損は生
じ得ない。

したがって、本発明の内燃機関のピストンによるときは
、ピストン頂部に中空部を有するピストンの中空部下壁
を、形状記憶合金製の下壁プレートで構成したので、オ
イル供給に異常が生じて冷却用オイルがピストン中空部
に供給されなくなっても、ピストン頂部が異常に高温に
なることはなく、溶損等は防止されるという効果が得ら
れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る内燃機関のピストンの
底面図、 第２図は第１図のピストンの断面図、 第３図は第２図のピストンの■−■線に沿う断面図、 第４図は形状記憶合金の変形設定温度以上になったとき
の第１図のピストンの断面図、である。 １・・・・・・ピストン本体 ２・・・・・・ピストン頂部 ３・・・・・・中空部 ４・・・・・・下壁プレート ５・・・・・・給油孔 ６・・・・・・排油孔 ７・・・・・・ピストンの頂面 ８・・・・・・ピストンピンボス １０・・・・・・折れ曲り部 １１・・・・・・インロー １２・・・・・・突出部 第１図 １１　日 第２図 第３図 第４図 ９　６　１３１０５８９

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）　ピストン頂部に中空部を形成し該中空部に冷却
   用オイルを給排してピストン冷却をする内燃機関のピス
   トンにおいて、前記中空部の下壁を、設定温度以上に温
   度が上ると変形して前記中空部をピストン下方空間に開
   放する形状記憶合金から成る下壁プレートで構成したこ
   とを特徴とする内燃機関のピストン。
2. （２）　前記下壁プレートに冷却用オイルの給油孔と排
   油孔とを設けた特許請求の範囲第１項記載の内燃機関の
   ピストン
3. （３）　前記下壁プレートをピストンピンボス側に設け
   たインローとピストンピンとによりピストン本体に固定
   した特許請求の範囲第１項記載の内燃機関のピストン。