(57)【要約】      （修正有）【課題】ピストンリング溝延いてはピストンリングの冷却を効果的に行なうことができると同時に、ピストン燃焼室からの熱の逃げを抑制して熱効率の改善も図ることができる内燃機関のピストンを提供する。【解決手段】内燃機関のピストン１であって、ピストン頂面に凹設されるピストン燃焼室１０と、ピストンリング６を収容するピストンリング溝１Ｒと、の間に、冷却用オイルが供給される環状の第一のギャラリー８が設けられると共に、第一のギャラリー８と、ピストン燃焼室１０と、の間に、第二のギャラリー７が設けられたことを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関のピストンであって、
ピストン頂面に凹設されるピストン燃焼室と、ピストンリングを収容するピストンリング溝と、の間に、冷却用オイルが供給される環状の第一のギャラリーが設けられると共に、
第一のギャラリーと、ピストン燃焼室と、の間に、第二のギャラリーが設けられたことを特徴とする内燃機関のピストン。
【請求項２】
水平方向から見たときに、第一のギャラリーの最下端より下方に第二のギャラリーの最下端が延在し、第一のギャラリーの最上端より上方に第二のギャラリーの最上端が延在することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関のピストン。
【請求項３】
ピストン燃焼室の入口リップ部と、第一のギャラリーと、を最短距離で結ぶ直線と交差する位置まで或いはそれより上方の位置まで、第二のギャラリーの最上端を延在させることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関のピストン。
【請求項４】
ピストン燃焼室の底Ｒ部のＲ中心と、第一のギャラリーと、を最短距離で結ぶ直線と交差する位置まで或いはそれより下方の位置まで、第二のギャラリーの最下端を延在させることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関のピストン。
【請求項５】
ピストン燃焼室が上下２段の入口リップ部を有する場合に、下段入口リップ部と、第一のギャラリーと、を最短距離で結ぶ直線と交差する位置まで或いはそれより上方の位置まで、第二のギャラリーの最上端を延在させることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関のピストン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関のピストンに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、従来における内燃機関のピストンに関する技術の一例が記載されている。かかる特許文献１に記載されているピストンは、ピストン頂面に凹状に設けられた燃焼室と、この燃焼室を囲むようにピストンリング溝群の背面に形成されたギャラリー（環状の空洞）と、を有している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−２０６１５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前記ギャラリーには、下方に設けられているオイルジェットから噴出されたオイル（エンジンオイル）が供給され、このオイルがギャラリー内を周りながらピストンリング溝延いてはピストンリングを冷却し、その後ギャラリーから排出されてオイルパンに戻るようになっている。
【０００５】
なお、ピストンのピストンリング溝に所定隙間を持って嵌挿（収容）されているピストンリングは、シリンダ内周壁と摺接するため高温になると固着やスカッフ等の発生のおそれがあるため、ギャラリーは、ピストン延いてはピストンリングの熱をギャラリー内を流れるオイルにて奪うことで冷却を図って熱負荷を軽減し、エンジンの焼き付き等の発生を効果的に抑制することに貢献している。
【０００６】
このような熱負荷対策としてのギャラリーの貢献度は高いが、その一方で、燃焼ガスの熱はピストンの燃焼室側からピストン内部へと伝わるが、この熱がギャラリー内のオイルによって奪われてしまうことから、熱損失が大きくなり熱効率を十分に高めることができていないといった実情があった。
【０００７】
本発明は、かかる実情に鑑みなされたもので、ピストンリング溝延いてはピストンリングの冷却を効果的に行なうことができると同時に、ピストン燃焼室からの熱の逃げを抑制して熱効率の改善も図ることができる内燃機関の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】
【０００８】
このため、本発明は、
内燃機関のピストンであって、
ピストン頂面に凹設されるピストン燃焼室と、ピストンリングを収容するピストンリング溝と、の間に、冷却用オイルが供給される環状の第一のギャラリーが設けられると共に、
第一のギャラリーと、ピストン燃焼室と、の間に、第二のギャラリーが設けられたことを特徴とする。
【０００９】
本発明において、水平方向から見たときに、第一のギャラリーの最下端より下方に第二のギャラリーの最下端が延在し、第一のギャラリーの最上端より上方に第二のギャラリーの最上端が延在することを特徴とすることができる。
【００１０】
本発明において、ピストン燃焼室の入口リップ部と、第一のギャラリーと、を最短距離で結ぶ直線と交差する位置まで或いはそれより上方の位置まで、第二のギャラリーの最上端を延在させることを特徴とすることができる。
【００１１】
本発明において、ピストン燃焼室の底Ｒ部のＲ中心と、第一のギャラリーと、を最短距離で結ぶ直線と交差する位置まで或いはそれより下方の位置まで、第二のギャラリーの最下端を延在させることを特徴とすることができる。
【００１２】
本発明において、ピストン燃焼室が上下２段の入口リップ部を有する場合に、下段入口リップ部と、第一のギャラリーと、を最短距離で結ぶ直線と交差する位置まで或いはそれより上方の位置まで、第二のギャラリーの最上端を延在させることを特徴とすることができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、ピストンリング溝延いてはピストンリングの冷却を効果的に行なうことができると同時に、ピストン燃焼室からの熱の逃げを抑制して熱効率の改善も図ることができる内燃機関のピストンを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施の形態に係るピストンの一構成例を示す断面図である。
【図２】同上実施の形態に係るピストンの入口リップ部と第二のギャラリーと第一のギャラリーの配設位置の関係の一例を示す断面図である。
【図３】同上実施の形態に係るピストンの底Ｒ部のＲ中心と第二のギャラリーと第一のギャラリーの配設位置の関係の一例を示す断面図である。
【図４】同上実施の形態に係るピストンの下段入口リップ部と第二のギャラリーと第一のギャラリーの配設位置の関係の一例を示す断面図である。
【図５】従来の第一のギャラリー付きピストンの構成例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明に係る一実施の形態を、添付の図面を参照しつつ説明する。なお、以下で説明する実施の形態により、本発明が限定されるものではない。
【００１６】
本発明の一実施の形態に係るピストン１は、図１に示すように、シリンダヘッド４及びシリンダライナ５により画成されている気筒（シリンダ）に摺動自在（往復運動自在）にピストンリング６を介して嵌挿されている。
【００１７】
なお、ここではピストンリング６は単一としているが、これに限定されるものではなく、図１において上下方向に複数のピストンリングを備えた場合にも適用可能である。
【００１８】
ピストンリング６は、ピストン１の外周に設けられているピストンリング溝１Ｒに所定間隙をもって収容（嵌挿）され、その外周がシリンダライナ５の内周壁と摺接している。
【００１９】
シリンダ３の中心付近にはシリンダヘッド４の下面から突出して燃料噴射ノズル２が配設され、所定のタイミングで燃料を噴射供給するように制御される。
【００２０】
ピストン１の頂面には、図１の凹部断面形状Ａをシリンダ中心軸ＣＬ廻りに回転させた回転体形状に凹設された燃焼室（凹部）（ピストン燃焼室）１０が設けられている。なお、ピストン１は図示しないピストンピンによりコネクティングロッド（図示せず）を介してクランクシャフト（図示せず）に連結されて往復直線運動−回転運動変換機構の構成要素として利用され、燃焼圧によりピストン１が下方に押し下げられる際にクランクシャフトを回転駆動するようになっている。
【００２１】
また、ピストン１の燃焼室（ピストン燃焼室）１０の周囲には、ピストンリング６の背面近くに設けられる第一のギャラリー（オイル冷却空洞）８が形成されている。当該第一のギャラリー８は、ピストン１を鋳造する際に、環状の消失中子等を用いることで形成することができる。なお、オイルジェット等から噴出するオイルを第一のギャラリー８内に投入するためのオイル入口穴、冷却後のオイルを排出するためのオイル排出穴などが、環状の第一のギャラリー８の周方向の所定位置に開口されている（これらの穴（開口）は、例えば鋳造時における消失中子押さえのために形成される開口を利用することができる。ただし、穿孔加工などにより開口することも可能である）。
【００２２】
なお、ピストン１が複数のピストンリングを備える場合には、熱負荷的に厳しい一番上のピストンリング（トップリング）の背面付近に第一のギャラリー（オイル冷却空洞）８を配設することが好ましい。
【００２３】
ここで、本実施の形態では、更に、断熱層として機能させるための第二のギャラリー７を、ピストン１の燃焼室１０と、前記第一のギャラリー８と、の間に設けた。
第二のギャラリー７は、第一のギャラリー８と同様に、ピストン１の燃焼室１０の周りを囲むように環状に設けられるが、ピストン１を鋳造する際に、環状の消失中子等を用いることで形成することができる。ただし、その内部にはオイルを供給せず、空気が存在する空間（断熱層）として機能させるようになっている。また、飛沫オイルなどが進入しないように中子押さえ穴はプラグなどにより閉鎖することなども可能である。
【００２４】
なお、第二のギャラリー７は、燃焼ガスの熱が燃焼室１０からピストン１の内部へ伝わり、第一のギャラリー７内のオイルに奪われることを抑制するためのもの（所謂ヒートダム）であり、高さ方向（上下方向）における寸法（サイズ）は、図１に示したように、第一のギャラリー８の高さ寸法より大きい寸法とすることができる。すなわち、水平方向から見たときに、第一のギャラリー８の最下端より下方に第二のギャラリー７の最下端が延在し、第一のギャラリー８の最上端より上方に第二のギャラリー７の最上端が延在するようにすることが好ましい。
【００２５】
ただし、ヒートダムとしての効果をある程度期待できれば良い場合などには、第一のギャラリー８の高さ寸法より第二のギャラリー７の高さ寸法を小さい寸法とすることもできる。
【００２６】
ところで、燃焼室１０は高温の燃焼ガスに晒されるが、流速の速い部分で熱伝達率が高いため、かかる流速の速い部分からの熱の第一のギャラリー８への伝達を抑制することが熱損失の低減（熱効率の改善）に効果的である。
【００２７】
ここで、燃焼ガスの流速の速い部分としては、燃焼室１０への入口リップ部（最小口径部頂点）１０Ａがある。
入口リップ部（頂点）１０Ａから伝達された熱は、第一のギャラリー８までの最短距離を進むため、これを効果的に断熱（阻害）するには、図２に示すように、入口リップ部１０Ａと、第一のギャラリー８と、を最短距離で結ぶ直線Ｘと交差する位置Ｈ１まで或いはそれより頂面に近い位置Ｈ２まで、第二のギャラリー７の最上端を上方に延在させることで、伝熱経路を遮ること（燃焼室１０からの熱の逃げを抑制すること）が熱損失の低減（熱効率の改善）に効果的である。
【００２８】
また、他に流速の速い部分としては、燃焼室１０の底Ｒ部１０Ｂがある。なお、底Ｒ部１０Ｂは、燃焼室１０の下面と、燃焼室１０の側面と、を所定Ｒ（半径）にて接続する部分である。
かかる場合には、図３に示すように、底Ｒ部１０ＢのＲ（半径）中心と、第一のギャラリー８と、を最短距離で結ぶ直線Ｙと交差する位置Ｈ３まで或いはそれより下方位置Ｈ４まで、第二のギャラリー７の最下端を下方に延在させて伝熱経路を遮ること（燃焼室１０からの熱の逃げを抑制すること）が、熱損失の低減（熱効率の改善）に効果的である。
【００２９】
更に、ピストン１の燃焼室１０が上下２段の入口リップ部を有する場合には、下段入口リップ部（頂点）１０Ｃの流速が高いため、下段入口リップ部（頂点）１０Ｃから伝達された熱は、第一のギャラリー８までの最短距離を進むため、これを効果的に断熱（阻害）するには、図４に示すように、下段入口リップ部１０Ｃと、第一のギャラリー８と、を最短距離で結ぶ直線と交差する位置まで或いはそれより頂面に近い位置まで、第二のギャラリー７の最上端を上方に延在させて伝熱経路を遮ること（燃焼室１０からの熱の逃げを抑制すること）が、熱損失の低減（熱効率の改善）に効果的である。
【００３０】
以上のように、本実施の形態では、ピストン１のピストンリング溝１Ｒの背面（ピストン１の内側）に設けられる第一のギャラリー８によりピストンリング６等を効果的に冷却して熱負荷を軽減することができると同時に、この第一のギャラリー８と、燃焼室１０と、の間に、第二のギャラリー７を設けたので、燃焼ガスから燃焼室１０へと伝達される熱が第一のギャラリー８へと至る熱の伝達経路を遮ることができるため（燃焼室１０から第一のギャラリー８への熱の逃げを抑制することができるため）、熱損失の低減（熱効率の改善）を図ることができる。
【００３１】
すなわち、本実施の形態によれば、比較的簡単かつ低コストな構成でありながら、ピストンリング溝延いてはピストンリングの冷却を効果的に行なうことができると同時に、ピストンの燃焼室からの熱の逃げを抑制して熱効率の改善も図ることができる内燃機関のピストンを提供することができる。
【００３２】
なお、本実施の形態では、第二のギャラリー７を空気層として説明したが、他の断熱物質や断熱材料などを第二のギャラリー７へ充填したり備えさせることなども可能である。
【００３３】
本発明は、上述した発明の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々変更を加え得ることは可能である。
【符号の説明】
【００３４】
１    ピストン
１Ｒ  ピストンリング溝
２    燃料噴射ノズル
３    シリンダ（気筒）
４    シリンダヘッド
５    シリンダライナ
６    ピストンリング
７    第二の（空気層）ギャラリー（断熱層）
８    第一のギャラリー（オイル冷却空洞）
１０    燃焼室（凹部）（ピストン燃焼室）
１０Ａ  入口リップ部（頂点）
１０Ｂ  底Ｒ部
１０Ｃ  下段入口リップ部（頂点）
ＣＬ  シリンダ中心軸
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2018053829.tif 000006
【図５】
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