(57)【要約】【課題】オイル戻し孔から噴出するブローバイガスからミスト状のオイルを効率よく捕集することができる内燃機関用ピストンを提供すること。【解決手段】ピストン３の内周面３ａ側の空間に、内側開口部２２ｂから噴出するブローバイガスからオイルを液化して分離するオイルセパレータ３０を備えた。また、オイルセパレータ３０が、ピストン３の内周面３ａ側の空間に配置され、内側開口部２２ｂに対して垂直に延在するとともにこの内側開口部２２ｂから所定の隙間を隔てて設けられ、ピストン３の内周面３ａとの間で気液分離室３２を画成する板状の衝突板３１と、気液分離室３２の下部で下方に開口する開口部３３と、を有する。また、オイルセパレータ３０が、気液分離室３２における開口部３３よりもブローバイガス通過方向上流側に、複数の仕切り板３４、３５、３６からなりブローバイガスの流路を延長するラビリンス機構３７を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピストン外周面のオイルリング溝に外側開口部が開口するとともにピストン内周面に内側開口部が開口するオイル戻し孔を有し、該オイル戻し孔を通してオイルを前記ピストン外周面側から前記ピストン内周面側に還流する内燃機関用ピストンであって、
前記ピストン内周面側の空間に、前記内側開口部から噴出するブローバイガスからオイルを液化して分離するオイルセパレータを備えたことを特徴とする内燃機関用ピストン。
【請求項２】
前記オイルセパレータが、
前記ピストン内周面側の空間に配置され、前記内側開口部に対して垂直に延在するとともに該内側開口部から所定の隙間を隔てて設けられ、前記ピストン内周面との間で気液分離室を画成する板状の衝突部材と、
前記気液分離室の下部で下方に開口する開口部と、を有することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関用ピストン。
【請求項３】
前記オイルセパレータが、
前記気液分離室における前記開口部よりもブローバイガス通過方向上流側に、複数の仕切り板からなりブローバイガスの流路を延長するラビリンス機構を有することを特徴とする請求項２に記載の内燃機関用ピストン。
【請求項４】
前記衝突部材を前記ピストン内周面と一体的に構成したことを特徴とする請求項２に記載の内燃機関用ピストン。
【請求項５】
前記オイルセパレータが、
前記ピストン内周面側の空間に配置され、前記内側開口部から噴出するブローバイガスを導入して旋回流を発生させ、該旋回流によりブローバイガスからオイルを液化して分離するサイクロン室を備えたことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関用ピストン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、オイルリング溝にピストンの内周面側に連通するオイル戻し孔が形成された内燃機関用ピストンに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の内燃機関用ピストンとしては、オイル戻し孔のピストン内周面側の内側開口部の下方にオイル遮蔽板を設け、オイルジェットから噴出されたオイルがオイル戻し孔を通ってオイルリング溝へ逆流することを防止するようにした技術が知られている。
【０００３】
一方、自動車用エンジン等の内燃機関においては、燃焼室からシリンダとピストンの間の隙間を通ってクランクケースの内部空間にブローバイガスが漏れ出るため、クランクケース内を強制的に換気するＰＣＶ方式のブローバイガス還元装置が装備されており、ブローバイガス還元装置は、ブローバイガス中のオイルを捕集するオイルセパレータを有している。
【０００４】
そして、特許文献１に記載のものは、オイルリング溝へのオイルの逆流を防止するという効果の他に、オイル戻し孔の内側開口部から噴出したブローバイガスがオイル遮蔽板に衝突する際にミスト状のオイルが液化して捕集されるという作用を期待できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】実開平０２−１１０２４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載された技術では、オイルジェットから供給されたオイルがオイルリング溝側に逆流することを目的としており、オイルジェットが設けられていない側のオイル戻し孔の内側開口部においては、オイル遮蔽板が設けられていないため、ブローバイガス中のミスト状のオイルを捕集できないという問題があった。
【０００７】
また、特許文献１に記載されたオイル遮蔽板は、オイル戻し孔の内側開口部側に気液分離室となる密閉空間を画成していないため、オイルセパレータとしての機能が高くないという問題があった。
【０００８】
本発明は、上述のような従来の問題を解決するためになされたもので、オイル戻し孔から噴出するブローバイガスからミスト状のオイルを効率よく捕集することができる内燃機関用ピストンを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る内燃機関用ピストンは、上記目的達成のため、（１）ピストン外周面のオイルリング溝に外側開口部が開口するとともにピストン内周面に内側開口部が開口するオイル戻し孔を有し、該オイル戻し孔を通してオイルを前記ピストン外周面側から前記ピストン内周面側に還流する内燃機関用ピストンであって、前記ピストン内周面側の空間に、前記内側開口部から噴出するブローバイガスからオイルを液化して分離するオイルセパレータを備えたものから構成されている。
【００１０】
この構成により、ブローバイガスの流速が最も速い内側開口部の近傍でオイルセパレータによりブローバイガスからオイルを分離できるので、オイル戻し孔から噴出するブローバイガスからミスト状のオイルを効率よく捕集することができる。
【００１１】
上記（１）に記載の内燃機関用ピストンにおいては、（２）前記オイルセパレータが、前記ピストン内周面側の空間に配置され、前記内側開口部に対して垂直に延在するとともに該内側開口部から所定の隙間を隔てて設けられ、前記ピストン内周面との間で気液分離室を画成する板状の衝突部材と、前記気液分離室の下部で下方に開口する開口部と、を有することが好ましい。
【００１２】
この構成により、流速の速いブローバイガスが衝突部材に衝突するので、ブローバイガスからミスト状のオイルを効率よく捕集することができる。
【００１３】
上記（２）に記載の内燃機関用ピストンにおいては、（３）前記オイルセパレータが、前記気液分離室における前記開口部よりもブローバイガス通過方向上流側に、複数の仕切り板からなりブローバイガスの流路を延長するラビリンス機構を有することが好ましい。
【００１４】
この構成により、オイルセパレータが、衝突板との衝突で気液分離されたブローバイガスから、ラビリンス機構により残留オイルを更に分離することができるので、衝突部材のみを設けた構成と比較して、一層オイルを効率よく捕集することができる。
【００１５】
上記（２）に記載の内燃機関用ピストンにおいては、（４）前記衝突部材を前記ピストン内周面と一体的に構成することが好ましい。
【００１６】
この構成により、簡単な機械加工を施すだけで容易にピストンにオイルセパレータを設けることができる。
【００１７】
上記（１）に記載の内燃機関用ピストンにおいては、（５）前記オイルセパレータが、前記ピストン内周面側の空間に配置され、前記内側開口部から噴出するブローバイガスを導入して旋回流を発生させ、該旋回流によりブローバイガスからオイルを液化して分離するサイクロン室を備えたことが好ましい。
【００１８】
この構成により、内側開口部から噴出する流速の速いブローバイガスによりサイクロン室で強い旋回流を発生することができるので、効率よくオイルを分離することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、オイル戻し孔から噴出するブローバイガスからミスト状のオイルを効率よく捕集することができる内燃機関用ピストンを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明に係る内燃機関用ピストンの第１の実施の形態を示す図であり、図２のＢ−Ｂ方向矢視断面図である。
【図２】本発明に係る内燃機関用ピストンの第１の実施の形態を示す図であり、図１のＡ−Ａ方向矢視断面図である。
【図３】試験用エンジンにおけるオイルミスト発生量を示す図である。
【図４】本発明に係る内燃機関用ピストンを搭載したエンジンのクランクケースでのオイルミストの発生量（計測値）を示す図である。
【図５】本発明に係る内燃機関用ピストンを搭載したエンジンのＰＣＶバルブ通過直後でのオイルミスト発生量（計測値）を示す図である。
【図６】本発明に係る内燃機関用ピストンの第２の実施の形態を示す図であり、図７のＤ−Ｄ方向矢視断面図である。
【図７】本発明に係る内燃機関用ピストンの第２の実施の形態を示す図であり、図６のＣ−Ｃ方向矢視断面図である。
【図８】本発明に係る内燃機関用ピストンの第３の実施の形態を示す図であり、図９のＦ−Ｆ方向矢視断面図である。
【図９】本発明に係る内燃機関用ピストンの第３の実施の形態を示す図であり、図８のＥ−Ｅ方向矢視断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明に係る内燃機関用ピストンの実施の形態について、図面を用いて説明する。
【００２２】
（第１の実施の形態）
図１〜図５は、本発明に係る内燃機関用ピストンの第１の実施の形態を示す図である。
【００２３】
まず、構成を説明する。図１において、シリンダブロック１のシリンダボア２内にはピストン３が収納されており、ピストン３は、全体がアルミニウムをベースとする合金等によって構成されている。
【００２４】
なお、シリンダボア２は、気筒数に応じて内燃機関に設けられており、シリンダボア２は、４気筒であれば、内燃機関に４つ設けられている。本実施の形態では、シリンダボアにピストンが収納された内燃機関であれば、どのような形態の内燃機関でもよい。
【００２５】
図１、図２に示すように、ピストン３は、ピストンヘッド部４、サイドウォール部８およびスカート部９を含んで構成されている。ピストンヘッド部４は、ピストン３の上端側において燃焼室１６に対向する部位である。
【００２６】
サイドウォール部８は、ピストンヘッド部４の下部に互いに対向するように一対設けられており、このサイドウォール部８には、ピストンピン５を回転自在かつ軸線方向に移動自在に支持するピンボス部６が形成されている。ピンボス部６には、ピストンピン５を支持するピストンピン装着穴７が開口している。
【００２７】
スカート部９は、ピストン３の首振り挙動を抑制するための部位であり、ピストンヘッド部４の下部に互いに対向するように一対設けられている。スカート部９は、周方向端部が一対のサイドウォール部８に連続するように、ピンボス部６を挟んで対向配置されている。
【００２８】
ピストンヘッド部４の外周部には、第１リング溝１０、第２リング溝１１およびオイルリング溝１２が形成されている。第１リング溝１０および第２リング溝１１には、環状の第１リング１３および第２リング１４がそれぞれ嵌合されている。オイルリング溝１２には、環状のオイルリング１５が嵌合されている。
【００２９】
第１リング１３および第２リング１４は、シリンダボア２の内壁２ａに摺接することにより、ピストン３の上方のシリンダボア２に画成された燃焼室１６を密閉する機能を有している。
【００３０】
オイルリング１５は、ピストン３の上下動に伴ってシリンダボア２の内壁２ａに摺接することにより、シリンダボア２の内壁２ａに付着しているオイルを掻き落とす機能を有している。
【００３１】
また、ピストンピン５は、コネクティングロッド１８の小端部１９に挿通されることにより、小端部１９に連結されている。コネクティングロッド１８の図示しない大端部２０は、図示しないクランクシャフトのクランクピンに連結されている。
【００３２】
また、ピストン３のピストンヘッド部４には、その外周部から内周部に連通する複数のオイル戻し孔２２が形成されている。オイル戻し孔２２は、オイルリング溝１２の底部からピストン３の内周面３ａに向かって開口している。オイル戻し孔２２は、オイルリング溝１２の底部にその一端側である外側開口部を有し、ピストン３の内周面３ａにその他端側である内側開口部を有している。
【００３３】
オイル戻し孔２２は、ピストンヘッド部４のスラスト側と反スラスト側のオイルリング溝１２にそれぞれ４つ（合計で８つ）形成されている。
【００３４】
なお、スラスト側とは、ピストン３がシリンダボア２内を下降する工程において、クランクシャフト２１の回転力によってクランクシャフト２１の軸線方向と直交する方向のスラスト力がシリンダボア２の内壁２ａに掛かるピストン３の面であり、反スラスト側とは、ピストン３がシリンダボア２内を上昇する工程において前記スラスト力と反対方向のスラスト力がシリンダボア２の内壁２ａに掛かるピストン３の面である。
【００３５】
また、図２において、上方が車両の前方を示し、下方が車両の後方を示しており、オイル戻し孔２２は、ピストンヘッド部４のオイルリング溝１２に対して車両の幅方向の両側に開口している。
【００３６】
ピストン３の下方には、ピストン３に向かってオイルを噴射する図示しない噴射ノズル等の潤滑・冷却手段が設けられており、噴射ノズルからピストン３に向かって噴射されるオイルによってピストン３が冷却されるとともに、ピストン３の外周部とシリンダボア２の内壁２ａとの間が潤滑される。
【００３７】
また、シリンダブロック１の下方には図示しないクランクケースを介して図示しないオイルパンが装着されており、シリンダボア２はオイルパンに連通している。このため、ピストン３がシリンダボア２内をシリンダボア２の軸線方向に沿って上下方向に往復動するのに伴って、オイルリング１５がシリンダボア２の内壁２ａに付着したオイルを掻き落とすと、このオイルは、オイルリング溝１２からオイル戻し孔２２を介してピストン３の内周面３ａ側に還流された後、オイルパンに滴下される。
【００３８】
ここで、自動車用エンジン等の内燃機関においては、クランクケース内に充満するブローバイガスをＰＣＶ（Ｐｏｓｉｔｉｖｅ  Ｃｒａｎｋｃａｓｅ  Ｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎ）システムにより吸気系に戻して再燃焼することが行われている。
【００３９】
これは、ブローバイガス中にはミスト状（粒径１０μｍ以下）のオイル（以下、オイルミストともいう）が多量に含まれているため、このオイルミストが大気中に漏えいするのを防止するためである。
【００４０】
このようなＰＣＶシステムは、ブローバイガス中のオイルミストを捕集する手段として、シリンダヘッドカバーの内側やクランクケースと吸気管路を連結する連結流路（ＰＣＶ経路）の途中にオイルセパレータを有している。
【００４１】
オイルセパレータは、例えば、ブローバイガスを衝突板に衝突させることで、ブローバイガス中に含まれるミスト状のオイルを衝突板に付着させて液化および捕集するようになっている（慣性衝突式）。
【００４２】
ブローバイガスは、ピストンとシリンダボアとの間からクランクケース側に吹き抜けた混合気であるが、出願人は、ブローバイガス中に含まれるオイルミストの主要な発生箇所がオイル戻し孔２２であることを実験により確認した。
【００４３】
８個のオイル戻し孔２２の合計の開口面積は、オイルリング１５の合口隙間に対して約１４０倍大きいため、ブローバイガスの約９９％以上が、オイル戻し孔２２からピストン３の内周面３ａ側に吹き抜けて発生したものであると考えられる。
【００４４】
そこで、試験用Ｖ型エンジンを用いて、ボア開放ダミーシリンダヘッドの装着により圧縮がかからない状態でモータリング（モータを連結して強制的にエンジンを回転すること）してブローバイガスが全く発生しない条件で計測したオイルミストの発生量と、通常のシリンダヘッドの装着により圧縮がかかるようにした状態でファイアリング（負荷率６０％）してブローバイガスが発生する条件で計測したオイルミストの発生量は、図３に示すものとなった。
【００４５】
なお、試験用Ｖ型エンジンは、新気を右バンク側シリンダヘッドから取り込んで右バンク側のオイル落とし孔を介してクランクケースに導入し、さらにクランクケースから左バンク側オイル落とし孔を介して左バンク側シリンダヘッドに導入し、左バンク側シリンダヘッドに設けられたオイルセパレータでオイルミストを捕集する構造になっている。
【００４６】
また、オイルミスト発生量は、右バンク側シリンダヘッド、左バンク側オイル落とし孔、および左バンク側シリンダヘッド内のオイルセパレータ直前の３箇所で測定している。
【００４７】
図３において、実線で示す「クランクケース内での発生量」は、圧縮がかからない状態でのモータリングにより、クランクケースの新気流通方向直下流である左バンク側オイル落とし孔で計測したオイルミストの発生量である。
【００４８】
このクランクケース内でのオイルミスト発生量は、クランクケース内でクランクシャフト系の撹拌に起因して発生するオイルミストの量を示している。
【００４９】
また、破線で示す「右シリンダヘッド内での発生量」は、圧縮がかかる状態でのファイアリングにより、右バンク側シリンダヘッドで計測したオイルミストの発生量である。
【００５０】
この右シリンダヘッド内でのオイルミスト発生量は、右バンク側シリンダヘッド内でカムシャフト、バルブリフター、ロッカーアーム等の動弁系の攪拌に起因して発生するオイルミストの量を示している。
【００５１】
また、一点鎖線で示す「トータル量」は、圧縮がかかる状態でのファイアリングにより、左バンク側シリンダヘッド内のオイルセパレータ直前で計測したオイルミストの発生量である。このトータル量は、クランクシャフトでクランクシャフト系の撹拌に起因して発生するオイルミストの量と、各シリンダヘッドで動弁系の攪拌に起因して発生するオイルミストの量と、各シリンダでブローバイガスの発生に起因して発生するオイルミストの量の合計値である。
【００５２】
図３から分かるように、クランクケース内でのオイルミスト発生量（実線）は、０．００２５〜０．００４ｇ／ｈと微量であり、右シリンダヘッド内でのオイルミスト発生量（破線）と同程度であった。
【００５３】
また、クランクケース内でのオイルミスト発生量（実線）は、トータル量（一点鎖線）の２％以下であった。したがって、クランクケース内のオイルミストの９６％が、ブローバイガスに起因して発生することが分かった。
【００５４】
そこで、ブローバイガスの約９９％以上が、オイル戻し孔２２からピストン３の内周面３ａ側に吹き抜けて発生したものであり、クランクケース内のブローバイガスの９６％が、ブローバイガスに起因して発生したものであることに着目し、以下に説明するように、ピストン３の内周面３ａ側の空間におけるオイル戻し孔２２の内側開口部２２ｂの直近にオイルセパレータ３０を設けた。
【００５５】
図１、図２において、ピストン３の内周面３ａ側の空間には、オイル戻し孔２２の内側開口部２２ｂから噴出するブローバイガス中に含まれるミスト状のオイルを液化して分離するオイルセパレータ３０が設けられている。
【００５６】
オイルセパレータ３０は、衝突板３１および仕切り板３４、３５、３６を備えており、慣性衝突式オイルセパレータとしての構成を有している。
【００５７】
衝突板３１は、ピストン３の内周面３ａの形状に沿うように平板材を円弧状に曲げたものから構成されている。衝突板３１は、ピストン３の内周面３ａ側の空間に、オイル戻し孔２２の内側開口部２２ｂの直近となる位置に設けられている。
【００５８】
具体的には、衝突板３１は、内側開口部２２ｂを塞がないよう、内側開口部２２ｂから２ｍｍ程度の僅かな間隙を隔てた位置に設けられている。
【００５９】
衝突板３１の上端部は、ピストン３の内周面３ａの上部（ピストンヘッド部４側の面）に接合されており、衝突板３１の側端部は、サイドウォール部８に接合されている。
【００６０】
これにより、衝突板３１は、ピストン３の内周面３ａ側において、下端に開口部３３を有する気液分離室３２を、オイル戻し孔２２の内側開口部２２ｂとの間に画成している。
【００６１】
仕切り板３４、３５、３６は、平板材をピストン３の内周面３ａと衝突板３１との間の形状に合わせて加工したものから構成されており、気液分離室３２における開口部３３よりもブローバイガス通過方向上流側に設けられている。
【００６２】
仕切り板３４は、内側開口部２２ｂの下部において外側端側が内周面３ａに接合されるとともに内側端側が衝突板３１から所定の隙間で離隔している。仕切り板３５は、仕切り板３４の下部において内側端部が衝突板３１に接合されるとともに外側端部が内周面３ａから所定の隙間で離隔している。仕切り板３６は、仕切り板３５の下部において外側端部が内周面３ａに接合されるとともに内側端部が衝突板３１から所定の隙間で離隔している。
【００６３】
すなわち、仕切り板３４、３５、３６は、気液分離室３２において、内側開口部２２ｂから噴出して衝突板３１に衝突したブローバイガスを、内周面３ａ側と衝突板３１側に交互に移動させて、ブローバイガスの浮遊距離および滞在時間を増大させるラビリンス機構３７を構成している。
【００６４】
このような構成を有するオイルセパレータ３０は、仕切り板３４、３５、３６を、ピストン３の内周面３ａと衝突板３１に溶接により固定した後、衝突板３１をピストン３の内周面３ａの上部に固定することにより製作することが可能である。
【００６５】
なお、気液分離室３２の下部の開口部３３は、この開口部３３においてブローバイガスの流速が速くならない程度に十分に大きな通過面積を有している。開口部３３の通過面積が小さいと、ブローバイガスの流速が速くなり、液化したオイルが霧吹き効果によって再びミスト化する恐れがあるためである。
【００６６】
次に、作用を説明する。エンジンの運転に伴ってオイル戻し孔２２の内側開口部２２ｂからブローバイガスが噴出すると、このブローバイガスが衝突板３１に衝突する。このとき、ブローバイガスに含まれているミスト状のオイルが衝突板３１との衝突により液化して衝突板３１に付着し、衝突板３１および仕切り板３４、３５、３６の表面を伝って流下し、開口部３３からクランクケースに滴下される。
【００６７】
このように、オイルセパレータ３０は、ブローバイガスが通過するＰＣＶ経路であるクランクケース内やシリンダヘッド内と比較してブローバイガスの流速が最も速いオイル戻し孔２２の内側開口部２２ｂの近傍に衝突板３１を有しているため、慣性衝突式オイルセパレータとしてのオイル捕集効率に優れたものとなる。
【００６８】
また、衝突板３１に衝突してオイルが分離されたブローバイガスが、仕切り板３４、３５、３６により構成されるラビリンス機構３７を通過する間に、ブローバイガス中に残留するオイルミストが、凝集および粒径が拡大して更に液化される。液化されたオイルは、仕切り板３４、３５、３６の表面に捕捉され、表面を伝って流下し、開口部３３からクランクケースに滴下される。
【００６９】
このように、オイルセパレータ３０は、衝突板３１で気液分離されたブローバイガスから、ラビリンス機構３７により残留オイルを分離することができるので、衝突板３１のみを設けた構成と比較して、一層オイル捕集効率に優れたものとなる。
【００７０】
ここで、図４、図５を参照して、本実施の形態のオイルセパレータ３０によるオイル捕集効率の向上の効果を説明する。図４は、クランクケース内で測定したオイルミストの量を粒径毎に表したものである。また、図５は、ＰＣＶバルブ通過後のオイルミストの量の粒径毎の積算値を表したものである。
【００７１】
図４に示すように、ピストン３の内部にオイルセパレータ３０を備えた本発明の構成（細線）では、ピストン３の内部にオイルセパレータ３０を備えない従来構成（太線）と比較して、非常に小さい粒径（０．２〜０．３μｍ）のオイルミストが減り、比較的大きい粒径（０．５〜１．５μｍ）のオイルミストが増えている。
【００７２】
これは、ブローバイガスがオイルセパレータ３０を通過することにより、オイルミストが凝集して粒径が全体的に拡大する方向に変化しているためである。
【００７３】
また、図４では、クランクケース〜ＰＣＶバルブを通過する間でオイルミストが気液分離される際のオイル分離効率の実測値を破線で示している。このオイル分離効率の実測値によれば、オイルの粒径が大きいほどオイル分離効率が高くなること、および、０．５〜１．５μｍの比較的大きい粒径のオイルミストであれば十分良好なオイル分離効率が得られることが分かる。
【００７４】
このため、ピストン３の内部にオイルセパレータ３０を備えた本発明の構成では、０．５〜１．５μｍの比較的大きい粒径のオイルミストが、クランクケース〜ＰＣＶバルブ間に設けられたエンジン付属のオイルセパレータと、ＰＣＶバルブ自体が有する衝突板としての機能によるオイル捕集作用と、により良好に気液分離される。
【００７５】
これにより、ピストン３の内部に設けられたオイルセパレータ３０と、エンジン付属のオイルセパレータとからなるＰＣＶシステム全体としてのオイルミストの捕集性能が向上するので、図５に示すように、エンジン付属のオイルセパレータのみを備えた従来の構成と比較して、ＰＣＶバルブ通過後のオイルミスト量を減少することができる。
【００７６】
このように、本実施の形態では、ピストン３の内周面３ａ側の空間に、内側開口部２２ｂから噴出するブローバイガスからオイルを液化して分離するオイルセパレータ３０を備えたことにより、ブローバイガスの流速が最も速い内側開口部２２ｂの近傍でオイルセパレータ３０によりブローバイガスからオイルを分離できるので、オイル戻し孔から噴出するブローバイガスからミスト状のオイルを効率よく捕集することができる。
【００７７】
また、本実施の形態では、オイルセパレータ３０が、ピストン３の内周面３ａ側の空間に配置され、内側開口部２２ｂに対して垂直に延在するとともにこの内側開口部２２ｂから所定の隙間を隔てて設けられ、ピストン３の内周面３ａとの間で気液分離室３２を画成する板状の衝突板３１と、気液分離室３２の下部で下方に開口する開口部３３と、を有することを特徴とする。
【００７８】
この構成により、流速の速いブローバイガスが衝突板３１に衝突するので、ブローバイガスからミスト状のオイルを効率よく捕集することができる。
【００７９】
また、本実施の形態では、オイルセパレータ３０が、気液分離室３２における開口部３３よりもブローバイガス通過方向上流側に、複数の仕切り板３４、３５、３６からなりブローバイガスの流路を延長するラビリンス機構３７を有することを特徴とする。
【００８０】
この構成により、オイルセパレータ３０は、衝突板３１で気液分離されたブローバイガスから、ラビリンス機構３７により残留オイルを更に分離することができるので、衝突板３１のみを設けた構成と比較して、一層オイル捕集効率に優れたものとなる。
【００８１】
（第２の実施の形態）
図６、図７は、本発明に係る内燃機関用ピストンの第２の実施の形態を示す図である。なお、第１の実施の形態と同様の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
【００８２】
図６、図７において、ピストン３の内周面３ａ側には、慣性衝突式のオイルセパレータ４０がピストンヘッド部４と一体的に設けられている。オイルセパレータ４０は、衝突壁部４１および連通穴４２を含んで構成されている。
【００８３】
本実施の形態では、オイル戻し孔２３の外側開口部２３ａからピストン３の内周面３ａまでのピストン３の側面部（詳細にはピストンヘッド部４の側面部）の肉厚を第１の実施の形態よりも厚くするとともに、第１の実施の形態においてオイル戻し孔２２の内側開口部２２ｂが配置されていた箇所から下方に向けて連通穴４２を形成している。
【００８４】
この連通穴４２は、その上端部である屈曲部４２ａにおいてオイル戻し孔２３に連通しており、屈曲部４２ａでは、オイル戻し孔２３と連通穴４２が９０度の角度で接続している。
【００８５】
衝突壁部４１は、ピストン３の側面部における、連通穴４２よりも中心側の部位であり、第１の実施の形態の衝突板３１と同様に、外側開口部２３ａからオイル戻し孔２３に入り込んだブローバイガスを衝突させて気液分離を行うようになっている。
【００８６】
本実施の形態では、オイルセパレータ４０を構成する衝突壁部４１および連通穴４２がピストン３と一体化構造をなしているため、第１の実施の形態の衝突板３１や仕切り板３４、３５、３６のように、部材を別途製作してピストン３に溶接する必要がないので、ピストン３に切削等の機械加工を施すだけで容易にオイルセパレータ４０を設けることができる。
【００８７】
連通穴４２は、その下端の流出口４３においてピストン３の内周面３ａ側の空間に開口している。流出口４３は、外側に向って通過面積が増大するようにテーパ状に形成されている。
【００８８】
これにより、流出口４３においてブローバイガスの流速が低下するため、屈曲部４２ａにおいて衝突壁部４１に衝突してブローバイガスから分離および液化されたオイルが、流出口４３において霧吹き効果によって再ミスト化してしまうことが防止される。
【００８９】
次に、作用を説明する。外側開口部２３ａからオイル戻し孔２３に入り込んだブローバイガスは、オイル戻し孔２３が連通穴４２と接続する屈曲部４２ａにおいて衝突壁部４１に衝突して流れの向きが下方に変更される。
【００９０】
このとき、ブローバイガスに含まれているミスト状のオイルが衝突壁部４１との衝突により液化して衝突壁部４１に付着し、連通穴４２を流下して流出口４３からクランクケースに滴下される。
【００９１】
このように、本実施の形態では、衝突壁部４１や連通穴４２をピストン３の内周面３ａの部位と一体的に構成したので、簡単な機械加工を施すだけで容易にピストン３にオイルセパレータ４０を設けることができる。
【００９２】
（第３の実施の形態）
図８、図９は、本発明に係る内燃機関用ピストンの第３の実施の形態を示す図である。なお、第１および第２の実施の形態と同様の構成には同一番号を付して説明を省略する。
【００９３】
図８、図９において、ピストン３の内周面３ａ側には、サイクロン式のオイルセパレータ５０が設けられている。オイルセパレータ５０は、サイクロン室５１、流出管５２、ガイド部材５３を含んで構成されている。
【００９４】
サイクロン室５１は、下端が開口した先細り形状に形成された略円筒状となるように複数の円筒形部材を溶接で組み合わせたものから構成されている。サイクロン室５１は、ピストン３の内周面３ａ側のコネクティングロッド１８の小端部１９との隙間の空間において、ピストン３の中央部に配置されている。サイクロン室５１の上端部は、溶接によりピストン３の内周面３ａの上部に接合されている。
【００９５】
流出管５２は、円筒形部材から構成されており、サイクロン室５１の内部に、このサイクロン室５１と同軸となるように配置されている。流出管５２は、上部に開口する入口部５２ａと、下部に開口する出口部５２ｂとを有している。
【００９６】
流出管５２の下部は、サイクロン室５１の下部との間にオイル排出口５１ａとなる隙間を残すように、サイクロン室５１に溶接されている。
【００９７】
先端を先細り形状としたサイクロン室５１の下端部には、内側に配置された流出管５２の下端部との間に、環状の隙間であるオイル排出口５１ａが設けられている。
【００９８】
サイクロン室５１の上部側面には、ブローバイガスを導入する導入口５１ｂが形成されている。導入口５１ｂは、ピストン３のスラスト側および反スラスト側にそれぞれ１箇所形成されている。
【００９９】
オイル戻し孔２４は、ピストン３のスラスト側および反スラスト側にそれぞれ２箇所形成されている。オイル戻し孔２４の延在方向および内側開口部２４ｂの開口方向は、サイクロン室５１の接線方向に一致している。また、この接線の接点となる位置に、サイクロン室５１の導入口５１ｂが設けられている。
【０１００】
オイル戻し孔２４の内側開口部２４ｂとサイクロン室５１の導入口５１ｂとの間には、ブローバイガスを内側開口部２４ｂから導入口５１ｂに案内するガイド部材５３が設けられている。ガイド部材５３は、断面が楕円形状の円錐管から構成されている。
【０１０１】
ガイド部材５３は、内側端部である小径部５３ｂにおいて、サイクロン室５１の導入口５１ｂに溶接により接続され、外側端部である大径部５３ａにおいて、スラスト側または反スラスト側の２つのオイル戻し孔２４の各内側開口部２４ｂを覆うようにしてピストン３の内周面３ａに金属用パテ等の接着剤により接続されている。
【０１０２】
本実施の形態では、オイルセパレータ５０の設置可能位置の都合により、ピストン３の内周面３ａ側の空間におけるコネクティングロッド１８の小端部１９の上部に、サイクロン室５１を配置しており、オイル戻し孔２４の外側開口部２４ａよりもサイクロン室５１が上方に位置しているので、オイル戻し孔２４の内側開口部２４ｂを上方に向けて開口するとともに、ガイド部材５３を、内側に向って上り傾斜となる姿勢で配置している。
【０１０３】
また、これらオイル戻し孔２４、ガイド部材５３、導入口５１ｂは、図９において、ピストン３の中心に対して対称となるように配置されている。
【０１０４】
次に、作用を説明する。外側開口部２４ａからオイル戻し孔２４に入り込んだブローバイガスは、内側開口部２４ｂから噴き出してガイド部材５３に流入し、ガイド部材５３に案内されて導入口５１ｂからサイクロン室５１に流入する。
【０１０５】
ガイド部材５３の内部では、断面積が内側に向って減少しているため、ブローバイガスの流速が増加する。また、サイクロン室５１に流入したブローバイガスは、サイクロン室５１の内周壁面に沿って流れるため、直線流から旋回流に変化する。
【０１０６】
サイクロン室５１では、遠心分離作用によりブローバイガスからオイルが気液分離される。オイルが分離された後のブローバイガスは、サイクロン室５１の中心部に設けられた流出管５２に入口部５２ａから入り込み、下降して出口部５２ｂから流出する。
【０１０７】
サイクロン室５１で液化および分離されたオイルは、サイクロン室５１の内周面に沿って流下し、オイル排出口５１ａから排出される。
【０１０８】
なお、コネクティングロッド１８の小端部１９の上部に給油穴１９ａを形成した場合、オイル排出口５１ａから排出されたオイルを給油穴１９ａに滴下することができ、このオイルによりピストンピン５とその軸受の間を潤滑および冷却することができる。
【０１０９】
また、オイル排出口５１ａがコネクティングロッド１８の小端部１９とピストン３のピンボス部６との隙間の直上に配置されるように構成した場合、オイル排出口５１ａから排出されたオイルを、ピストンピン５とピンボス部６の間の滑動面の潤滑と、ピストンピン５と小端部１９との間の滑動面の潤滑の両方に用いることができる。
【０１１０】
このように、本実施の形態では、オイルセパレータ５０が、ピストン３の内周面３ａ側の空間に配置され、内側開口部２４ｂから噴出するブローバイガスを導入して旋回流を発生させ、この旋回流によりブローバイガスからオイルを液化して分離するサイクロン室５１を備えたため、内側開口部から噴出する流速の速いブローバイガスによりサイクロン室で強い旋回流を発生することができるので、効率よくオイルを分離することができる。
【０１１１】
以上のように、本発明に係る内燃機関用ピストンは、オイル戻し孔から噴出するブローバイガスからミスト状のオイルを効率よく捕集することができるという効果を奏するものであり、オイルリング溝にピストンの内周面側に連通するオイル戻し孔が形成された内燃機関用ピストン等として有用である。
【符号の説明】
【０１１２】
３…ピストン、３ａ…内周面、４…ピストンヘッド部、５…ピストンピン、６…ピンボス部、７…ピストンピン装着穴、８…サイドウォール部、９…スカート部、１０…第１リング溝、１１…第２リング溝、１２…オイルリング溝、１３…第１リング、１４…第２リング、１５…オイルリング、１６…燃焼室、１８…コネクティングロッド、１９…小端部、１９ａ…給油穴、２２，２３，２４…オイル戻し孔、２２ａ，２３ａ，２４ａ…外側開口部、２２ｂ，２３ｂ…内側開口部、３０，４０，５０…オイルセパレータ、３１…衝突板（衝突部材）、３２…気液分離室、３３…開口部、３４，３５，３６…仕切り板、３７…ラビリンス機構、４１…衝突壁部（衝突部材）、４２…連通穴、４２ａ…屈曲部、４３…流出口、５１…サイクロン室、５１ａ…オイル排出口、５１ｂ…導入口、５２…流出管、５２ａ…入口部、５２ｂ…出口部、５３…ガイド部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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