JPS62291432A - ペントル−フ形ピストン - Google Patents

ペントル−フ形ピストン

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JPS62291432A
JPS62291432A JP61134923A JP13492386A JPS62291432A JP S62291432 A JPS62291432 A JP S62291432A JP 61134923 A JP61134923 A JP 61134923A JP 13492386 A JP13492386 A JP 13492386A JP S62291432 A JPS62291432 A JP S62291432A
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JP
Japan
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piston
cavity
crown surface
piston crown
roof type
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Pending
Application number
JP61134923A
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English (en)
Inventor
Naoki Yanagisawa
直樹 柳沢
Shoichiro Miyashita
宮下 彰一郎
Takashi Makimoto
槙本 隆
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Isuzu Motors Ltd
Original Assignee
Isuzu Motors Ltd
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Publication date
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Publication of JPS62291432A publication Critical patent/JPS62291432A/ja
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    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B23/00Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation
    • F02B23/02Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with compression ignition
    • F02B23/06Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with compression ignition the combustion space being arranged in working piston
    • F02B23/0696W-piston bowl, i.e. the combustion space having a central projection pointing towards the cylinder head and the surrounding wall being inclined towards the cylinder wall
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  • Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)

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】 3、発明の詳細な説明 [産業上の利用分野1 本発明は直噴式内ml関に採用するベントルーフ形ピス
トンに係り、特にピストン冠面に凹設するキャビティ内
にシリンダ内のスワール流を有効に導入できるベントル
ーフ形ピストンに関する。
[従来の技術] 一般に内燃機関にあっては、吸・排気弁の径を大径化し
たりあるいは各気筒当りの吸・排気弁の数を増加したり
して吸・排気ボートの流路断面積を増大させることによ
り、その吸・排気効率を改善することができる。
しかしながら、このようにして吸・排気ポートの流路断
面積の増大化を計ると、吸・排気弁はそれらの干渉を避
けるために互いにその弁軸をV型に傾斜せざるを得なく
なる。すると動弁機構の配置上の関係からシリンダヘッ
ド下面に開成する燃焼室は、クランク軸の軸線に沿って
中央部分を最も上方に窪ませると共・にその両側を次第
に傾斜させてバルブ軸に対して略垂直となるようにベン
トルーフ形状(尾根形状)に形成する必要が生じる。ま
た、直接噴射式ディーゼル機関等の直噴式内燃機関にこ
のベントルーフ形燃焼苗を採用しようとすると、16以
上という高圧縮比を確保するためには、実願昭60−1
43456号に提案した「ディーゼル機関の燃焼室構造
」等に示したように、必然的にピストン冠面もシリンダ
ヘッドの下面形状に相応させて逆に上方に隆起させたベ
ントルーフ形状にしなければならなくなる。
[発明が解決しようとする問題点] ところで、第7図〜第10図に示すように直噴式内燃機
関の場合、シリンダa内に吸入した空気はその圧縮行程
の終期に、ピストン冠面すの略中央部に凹設したキャビ
ティC内に押し込んで16以上の高圧縮比を得るように
しており、またその圧縮行程時には、吸気行程時にその
吸気に、よってシリンダ内に生成したスワール流Sをそ
のままキャビティC内に導入するようにし、かつTDC
(上死点)付近ではピストン冠面すの外周側部とシリン
ダヘッド下面dとの間に挟まれて押し潰される空気をピ
ストン冠面すの略中央部のキャビティC内に導くように
径方向の内方に向かうスキッシュ流(図示せず)を生じ
させて、それらスワール流Sとスキッシュ流とによって
、キャビティC内に噴射される燃料と空気とを撹拌して
均一な混合気を生成するようにしている。
しかしながら、クランク軸(図示せず)の軸方向に沿っ
てピストン冠面すの中央部が上方に隆起されたベントル
ーフ形ピストンであると、圧縮行程時にピストン冠面す
上を旋回するスワール流Sはその登り斜面となる部分で
上方に跳ね上げられてしまい(第9図及び第10図参照
)、圧縮行程終期のTDC付近ではその跳ね上げられた
スワール流Sはシリンダヘッドの下面dに衝突してその
エネルギを失ってしまうことになる。このため、シリン
ダa内の空気をスキッシュ流によってキャビティC内に
集めても、スワール流Sの減衰した空気は十分に燃料と
混合されず、その結果、空気利用率が低下して多8のH
Cやスモークを発生させると共に十分な出力を得られな
いという問題が生じていた。
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、そ
の目的は、圧縮行程時にスワール流を減衰させることな
くキャビティ内に導入できるベントルーフ形ピストンを
提供することにある。
[問題点を解決するための手段] 本発明は上記の目的を達成するために、ピストン冠面を
上方に隆起させてベントルーフ状に形成すると共に、そ
の略中央部にキャビティを凹設し、かつピストン冠面上
をこれに沿って旋回するスワール流に対してそのピスト
ン冠面の發り斜面となる部分と上記キャビティ内周壁と
に両端を開口して圧縮空気の導入孔を連通形成してベン
トルーフ形ピストンを構成するものである。
[作 用] 吸気行程時の吸気によって生成されるシリンダ内スワー
ル流はピストン冠面上をこれに沿って旋回し、圧縮行程
時にはピストン冠面の發り斜面となる部分から導入孔を
通じてキャビティ内にその旋回方向の順方向に導入され
る。特に圧縮行程の上死点付近ではスキッシュ流の影響
を受けてスワール流は導入孔を通じて強くキャビティ内
に押し込まれる。これにより、キャビティ内には、旋回
エネルギの損失が可及的に抑えられたスワール流を導入
できるようになり、燃料噴霧と空気とを充分に混合させ
て良好な燃焼を達成できるようになる。
[実施例] 以下に本発明に係るベントルーフ形ピストンの好適一実
施例を添付図面に基づき詳述する。
第1図は直噴式ディーゼル機関答の直噴式内燃機関に用
いるベントルーフ形ピストンの平面図であり、第2図は
そのピストン頂部の側面図である。
図示するように、ピストン1はそのピストンピン2の直
上部のピストン冠面3がピストンピン2の軸方向(即ち
、クランク軸方向)に沿って上方に突出され、かつその
両側部は傾斜されてベントルーフ形状(尾根形状)に形
成され、このベントルーフ形状は図示していないが、シ
リンダヘッドの下面に形成されるシリンダヘッド側の燃
焼室形状に相応されている。
具体的には、ピストン冠面3は略六角形状をなして上方
に隆起され、ピストンピン2の軸心の直上部が尾根部4
の稜線5となって左右対称に形成されると共に、そのピ
ストン冠面3の略中央部には圧縮行程の終了時にシリン
ダヘッドとによって実質的な燃焼室を形成するためのキ
ャビティ6が凹設され、このキャビティ6は横断面が円
形状のトロイダル状に形成される。また、ピストンピン
2の両軸端側のピストン冠面の傾斜面3a、3b。
3c、3dは湾曲されて形成され、ピストンピン2の中
央部に位置するキャビティ6両側のピストン冠面の傾斜
面3e、3f’はほぼ平坦に形成される。
従って、第1図に示すようにピストン冠面3をその周方
向に沿って尾根部4の稜線5万−向とこれに直交する方
向とで4つの部分A、B、C,Dに等分すると、吸気行
程時においてその吸気によってシリンダ内(図示せず)
に図示するような反時計回りのスワール流Sが生成され
るとすれば、そのスワール流Sに対してピストン冠面3
のA、Cの部分は登り斜面となり、8.Dの部分は下り
斜面となる。このため、圧縮行程時においてはピストン
冠面3上を旋回するスワール流Sは、その登り斜面A、
Cを通過する際にエネルギーを奪われて次第に減衰され
てしまうことになり、がっT[)C(上死点)付近では
登り斜面A、Cで上方に跳ね上げられてシリンダヘッド
(図示せず〉の下面に衝突しその旋回エネルギを奪われ
てしまうことになる。
そこで、本発明のベントルーフ形ビス1−ン1にあって
は、第1図と第2図に示すように、そのピストン冠面3
の登り斜面A、Cとキャビティ6の内周壁6aとの間に
それらに両端を開口させて、圧縮行程時にピストン冠面
3上を旋回するスワール流Sの一部を登り斜面A、C部
分からキャビティ6内にその旋回方向の順方向に向けて
それぞれ導いて旋回エネルギの消失していないスワール
流を導入するための導入孔7を設けている。
即ち、本実施例にあっては上記導入孔7は上記ピストン
冠面3のΩり斜面A、Cを形成する部分の傾斜面3e、
3fから、キャビティ6の内周壁6aに向けて斜め下方
に、かつ尾根部4の稜線5方向に対して直角となるよう
にキリ穴にて直線状に穿設形成されると共に、その導入
孔7(キリ穴)の軸心7aは、キャビティ6の中心から
その内周壁6aまでの距離の172以上の範囲E1即ち
キャビティ6の内径をDとすれば、その内周壁6aの接
触面6bとそのキャビティ内径の172の同心円の接触
面6Cとの間に平行に位置されて形成され、また更にそ
の導入孔7の一端の登り斜面側の間ロアbはそのσり斜
面A、Cを形成する傾斜面3e。
3fの下端部近傍の下側に位置されている。
このため、本実施例のベントルーフ形ピストン1にあっ
ては、圧縮行程時にピストン冠面3上を旋回するシリン
ダ(図示せずン内スワール流Sの一部を、登り斜面A、
Cの部分からキャビティ6内に導入孔7を通じてその旋
回方向の順方向に向けて導入することができる。また特
に圧縮行程TDC付近では、シリンダ内で圧縮された空
気のスキッシュ流のエネルギを加えてシリンダ内スワー
ル流Sを導入孔7に押し込むことができるので、キャビ
ティ6内に導入したスワール流S6を更に増速させるこ
とができる。従って、キャビティ6内の燃料噴霧と空気
とを強く撹拌し得、それらを充分に混合させt良好な燃
焼を達成できるようになり、HC及びスモークの低減と
出力の増大を計れるようになる。
一方、第3図〜第6図は変形実施例を示しており、第3
図はピストンの平面図、第4図はそのピストン頂部の側
面図、第5図は第4図と直交する方向の一部切開側面図
、第6図は第3図のVI −VI線の縦断面斜視図であ
る。図示するように、この変形実施例が前記実施例と異
なる点は、導入孔7の登り斜面側の開ロアbを、その登
り斜面A、Cの上側の尾根部4に近接させて稜線5の側
方に位置させて形成した点にあり、従ってその導入孔7
の軸心7aはその稜線5の方向に対して直角に交差しな
くなる。しかしながら、その軸心7aがキャビティ6の
内周壁6aの接触面6bとそのキャビティ径りの172
の径の同心円の接触面6cとの間の範囲E内に平行に位
置されることは同じであり、前記実施例と全く同様の効
果を得るものである。
尚、導入孔7の軸心位置は、キャピテイ6内に導くシリ
ンダ内スワール流Sをキャピテイ6の内周壁6aにでき
るだけ沿わせて導入するように内周壁6aの接線方向に
近接させることが望ましく、またその導入孔7は変形実
施例に示すように(第3図〜第6図)、それぞれの登り
斜面AIに対してそれぞれ2つ以上にして複数形成する
ようにしても良い。
また、図示した実施例及び変形実施例ではキャビティ6
の横断面は円形状としているが、四角形状等の多角形状
のキャビティを採用するようにしても良い。
[発明の効果] 以上型するに本発明によれば、次の如き優れた効果を発
揮する。
(1)  圧縮行程時に、ピストン冠面上を旋回するシ
リンダ内スワール流の一部を、そのスワール流に対して
Ωり斜面となる部分のピストン冠面から導入孔を通じて
キャビティ内にその旋回方向の順方向に向けて導入でき
る。
(b 特に圧縮行程TDC付近では、スキッシュ流のエ
ネルギを加えてシリンダ内スワール流を導入孔に押し込
むことができるので、キャビティ内のスワール流を増速
させることができる。
(3)  従って、キャビティ内の燃料噴霧と空気とを
強く撹拌できるようになり、それらを充分に混合させて
良好な燃焼を達成し得、IIc及びスモークを低減させ
て出力の向上を計ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係るベントルーフ形ピストンの好適一
実施例を示す平面図、第2図はそのピストン頂部の側面
図、第3図は変形実施例のベントルーフ形ピストンの平
面図、第4図はそのピストン頂部の側面図、第5図は第
4図と直交する方向のピストン頂部の部分切開側面図、
第6図は第3図中のVI−VI線の縦断面斜視図、第7
図〜第10図は従来のベントルーフ形ピストンを説明す
る図である。 図中、1はベントルーフ形ピストン、3はピストン冠面
、4は尾根部、5は稜線、6はキャビティ、6aは内周
壁、7は導入孔、7aは導入孔の軸心、Sはシリンダ内
スワール、A、 Cは登り斜面である。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)ピストン冠面を上方に隆起させてベントルーフ状
    に形成し、その略中央部にキャビティを凹設すると共に
    、上記ピストン冠面の登り斜面となる部分から上記キャ
    ビティ内に圧縮空気を導入する導入孔を形成したことを
    特徴とするベントルーフ形ピストン。
  2. (2)上記導入孔が、上記ピストン冠面の登り斜面を形
    成する部分から一端が開口され、他端が上記キャビティ
    の内周壁に開口されて直線状にキリ穴にて形成されると
    共に、導入孔の軸心が上記キャビティの中心からその内
    周壁までの距離の1/2以上の範囲内を通過するように
    位置されて形成された上記特許請求の範囲第1項に記載
    のベントルーフ形ピストン。
  3. (3)上記導入孔が、登り斜面側の開口を、その登り斜
    面の下側に位置されて形成された上記特許請求の範囲第
    2項に記載のベントルーフ形ピストン。
  4. (4)上記導入孔が、登り斜面側の開口をその登り斜面
    の上側の尾根部に近接して形成された上記特許請求の範
    囲第2項に記載のベントルーフ形ピストン。
JP61134923A 1986-06-12 1986-06-12 ペントル−フ形ピストン Pending JPS62291432A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0851102A2 (en) * 1996-12-24 1998-07-01 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Combustion chamber structure for an internal combustion engine
US9909489B1 (en) 2016-10-05 2018-03-06 Caterpillar Inc. Piston fluid passages for reduced soot

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EP0851102A2 (en) * 1996-12-24 1998-07-01 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Combustion chamber structure for an internal combustion engine
EP0851102A3 (en) * 1996-12-24 1999-04-07 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Combustion chamber structure for an internal combustion engine
USRE37714E1 (en) 1996-12-24 2002-05-28 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Combustion chamber structure for an internal combustion engine
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