(57)【要約】      （修正有）【課題】オイルの燃焼室への侵入を抑制する。【解決手段】内燃機関は、シリンダ１１内を往復移動するピストン１２の上方に燃焼室６が形成されている。ピストン１２の下部に、外周面３５がシリンダ１１の内周面に僅かな隙間３６を介して対向する円筒面をなすスカート部３４が設けられる。スカート部３４の下端部の内周面３８側に、径方向内方へ突出する突起部４０を設ける。ピストン１２の内側に浸入したオイルがスカート部３４の内周面に沿って下方へ流れ落ちる際、突起部４０によって径方向内方へ案内されるため、シリンダ１１の内周面側へ伝わるオイルの量が減少する。【選択図】図３
2015206295.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダ内を往復移動するピストンの上方に燃焼室が形成されてなる内燃機関のピストン構造において、
上記ピストンの下部に、外周面が上記シリンダの内周面に僅かな隙間を介して対向する円筒面をなすスカート部が設けられ、
上記スカート部の下端部の内周面側に、径方向内方へ突出する突起部を設けたことを特徴とする内燃機関のピストン構造。
【請求項２】
上記スカート部の下端部の下面側に、上に凸に窪んだ凹部を設けた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構造。
【請求項３】
上記突起部は、上記スカート部の内周面から径方向内方へＬ字状に折曲する形状をなしていることを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関のピストン構造。
【請求項４】
上記突起部は、上記ピストン下方へ向かうに従って径方向内方へ傾斜もしくは湾曲するテーパ面を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関のピストン構造。
【請求項５】
オイルを上記ピストンの裏面側へ向けて噴射するオイルジェットを有することを特徴とする請求項１又〜４のいずれかに記載の内燃機関のピストン構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、内燃機関のピストン構造に関し、特に、燃焼室へのオイルの浸入を抑制する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
火花点火式内燃機関のピストン構造として、特許文献１には、スカート部のスラスト側及び反スラスト側の下端部の外周面に、下方へ向かうに従ってピストン径方向内方へ傾斜する掬い面を形成するとともに、この掬い面に対向するスカート部のクラウン部側に、オイルをオイルリング溝に導く凹溝を形成し、この凹溝内のオイルをクラウン部内部に導く油戻し孔をオイルリンク溝の底部に形成したものが開示されている。
【０００３】
この特許文献１のピストン構造では、スカート部の外周面に形成された掬い面と、シリンダの内周面と、の間にくさび形の空間を形成して、ピストン下降時にシリンダの内周面に付着・存在するオイルを積極的にシリンダとピストンとの隙間に導くようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】実開平６−４９７４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
内燃機関、特に火花点火式のガソリン内燃機関においては、例えばシリンダ壁温が比較的低い暖機運転中に、燃焼室内に浸入したオイル成分に起因して、本来の点火時期よりも早期に着火燃焼を開始する異常燃焼（これはスーパーノックと呼ばれることもある）が発生することがある。
【０００６】
従って、上記特許文献１のように、ピストンのスカート部の下端の外周面にピストン内方へ傾斜する掬い面を形成して、ピストン外周面とシリンダ内周面との隙間に積極的にオイルを導く構造とした場合、オイルが燃焼室内に浸入・飛散し易くなり、上記の異常燃焼を招いたり、オイルが燃料によって希釈されるオイル希釈を招くおそれがある。
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、ピストンのスカート部の外周面とシリンダの内周面との隙間に浸入するオイルを抑制して、燃焼室内へのオイルの浸入を抑制し、これに起因する異常燃焼やオイル希釈の発生を抑制することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、シリンダ内を往復移動するピストンの上方に燃焼室が形成されてなる内燃機関のピストン構造に関し、上記ピストンの下部に、外周面が上記シリンダの内周面に僅かな隙間を介して対向する円筒面をなすスカート部が設けられ、上記スカート部の下端部の内周面側に、径方向内方へ突出する突起部を設けたことを特徴としている。
【０００９】
オイルジェット等によりピストンの内側に浸入したオイルは、その一部がスカート部の内周面に沿って下方へ流れ落ちる。この際、本発明では、スカート部の下端部の内周面側に、径方向内方へ突出する突起部が設けられているために、この突起部によって、スカート部の内周面に沿って流れ落ちるオイルがスカート部の内周面から剥がされて、ピストンの径方向内方の空間から下方のオイルパン等へ向けて滴下する。この結果、シリンダの内周面側へ伝わるオイルの量が減少し、ピストンのスカート部の外周面とシリンダの内周面との隙間に浸入するオイルの量が抑制される。
【発明の効果】
【００１０】
この発明によれば、ピストンのスカート部の外周面とシリンダの内周面との隙間に浸入するオイルを抑制することによって、燃焼室内に浸入するオイルを抑制し、これに起因する異常燃焼やオイル希釈の発生を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】この発明の第１実施例に係る内燃機関のピストン構造を示す構成説明図。
【図２】オイルジェットの制御の流れを示すフローチャート。
【図３】上記第１実施例に係るピストンの構造を示す部分断面図。
【図４】本発明の第２実施例に係るピストンの構造を示す部分断面図。
【図５】本発明の第３実施例に係るピストンの構造を示す部分断面図。
【図６】本発明の第４実施例に係るピストンの構造を示す部分断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、この発明の好ましい実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、本明細書においては、上下方向の定義として、ピストンから見て燃焼室側を「上側」と呼んでいるが、これは必ずしも鉛直方向と厳密に一致するものではなく、例えば車両搭載姿勢でシリンダ中心線が鉛直方向に対して傾斜している場合には、本明細書で用いている「上下方向」も鉛直方向に対して傾斜する。
【００１３】
図１は、この発明の第１実施例に係る内燃機関のピストン構造を示すシステム構成説明図である。例えば４ストロークサイクルの火花点火式ガソリン機関からなる内燃機関１は、吸気弁４を介して燃焼室６に接続された吸気通路２と、排気弁５を介して燃焼室６に接続された排気通路３と、を有し、燃焼室６の天井面中心部に点火プラグ７を備えている。また、内燃機関１は、例えば筒内直噴型の構成であり、燃焼室６内に燃料を噴射する燃料噴射弁８が各気筒毎に設けられている。上記燃料噴射弁８の噴射時期ならびに噴射量、および上記点火プラグ７の点火時期は、エンジンコントロールユニット１０によって制御される。
【００１４】
吸気通路２の比較的上流側には、吸入空気量を制御する電子制御型のスロットル弁９が配置されている。このスロットル弁９は、コレクタ部２ａの入口部に位置する。スロットル弁９は、電動モータ等のアクチュエータを具備したものであり、運転者により操作される図示せぬアクセルペダルの開度ＡＰＯを検出するアクセル開度センサ２１の検出信号に基づいて、上記エンジンコントロールユニット１０からの制御信号によって、その開度が制御される。
【００１５】
上記エンジンコントロールユニット１０には、上述したアクセル開度センサ２１の検出信号のほか、吸入空気量Ｑａを示すエアフロメータ２２からの検出信号、機関回転速度Ｎｅを示すクランク角センサ２３からの検出信号、内燃機関１の冷却水温Ｔｗを示す水温センサ２４からの検出信号、などが入力されている。
【００１６】
内燃機関１のシリンダブロック１Ａには、円筒形状をなす複数のシリンダ１１が設けられ、各シリンダ１１には、上下に摺動するピストン１２がそれぞれ配置されている。シリンダブロック１Ａの上側にはシリンダヘッド１Ｂが固定されており、ピストン１２の上方空間に上記の燃焼室６が画成されている。
【００１７】
ピストン１２の冠部裏面へ向けて冷却用のオイルを噴射するように、シリンダ１１下端部にオイルジェット１３が設けられている。このオイルジェット１３には、図示せぬオイルポンプによって加圧された高圧のオイルがオイル供給通路１４を介して供給され、図中に符号Ｏでもって示すように、比較的細い噴流となってオイルが噴射される。
【００１８】
ここで、上記オイル供給通路１４には、オイル噴射をオン・オフ的に制御する開閉弁例えば電磁弁１５が設けられており、この電磁弁１５がエンジンコントロールユニット１０からの制御信号によって開閉されることで、ピストン１２へ向けたオイルの噴射と停止とが切り換えられる構成となっている。
【００１９】
図２は、上記エンジンコントロールユニット１０による電磁弁１５の制御の流れを示すフローチャートである。このフローチャートに示すルーチンは、内燃機関１の運転中に繰り返し実行されるものであって、ステップ１で水温センサ２４が検出した水温Ｔｗを読み込み、ステップ２でこの水温Ｔｗを所定の水温閾値Ｔｃと比較する。水温Ｔｗが水温閾値Ｔｃ以上であれば、ステップ３へ進んで、電磁弁１５を開とする。これにより、オイルジェット１３からのオイル噴射が実行される。水温Ｔｗが水温閾値Ｔｃ未満であれば、ステップ４へ進んで、電磁弁１５を閉とする。これにより、オイルジェット１３からのオイル噴射が停止される。
【００２０】
図３は、第１実施例のピストン１２の要部を示す断面図である。同図に示すように、ピストン１２は、アルミ合金や鋳鉄等を材質として一体的に形成されるもので、燃焼室６に面する上面側のピストン冠面３１を有するピストン頭部３２と、このピストン頭部３２の裏面側より下方へ張り出して、ピストンピン（図示省略）が回転可能に嵌合するピストンピンボス部３３と、ピストン１２の外周に沿ってピストン頭部３２より下方へ延びるとともに、その外周面３５がシリンダ１１の内周面と僅かな隙間を介して対向する略円筒状をなすスカート部３４と、を有している。
【００２１】
スカート部３４は、シリンダ１１の内周面との間に油膜形成のための僅かな隙間３６を確保するように、その外周面３５がシリンダ１１の内周面よりも径方向寸法が僅かに短い円筒形状をなし、スラスト−反スラスト方向の荷重を受けないピストンピン軸方向（図３の紙面直交方向）の下部３７が切り欠かれたものとなっている。
【００２２】
そして、スカート部３４の下端部には、その内周面３８側に、ピストン１２の径方向内方へ突出する突起部４０が設けられている。この突起部４０は、ピストン全周にわたって設けられている。特にこの第１実施例では、突起部４０がスカート部３４の内周面３８より径方向内方へほぼ直角にＬ字状に折曲する構造となっており、つまり突起部４０がスカート部３４の下端部から径方向内方へ鍔状に張り出したものとなっている。
【００２３】
次に、このような本実施例のピストン構造による作用効果について説明する。オイルジェット１３によりピストン１２の内側へ噴射された冷却用のオイルは、ピストン冠面３１の裏面側に衝突・付着し、その一部がスカート部３４の内周面に沿って下方へ流れ落ちる。ここで本実施例では、スカート部３４の下端部の内周面３８に、径方向内方へ突出する突起部４０が設けられているために、図３の矢印Ｙ１に示すように、スカート部３４の内周面３８に沿って下方へ流れ落ちるオイルは、突起部４０によってスカート部３４の内周面３８から離れるようにピストン径方向内方側へ向きを変え、シリンダ１１の内周面から離間するようにして下方のオイルパンへ向けて滴下する。この結果、ピストン１２の内側から流れ落ちるオイルがシリンダ１１の内周面側へ伝わることが抑制され、これによって、ピストン１２のスカート部３４の外周面３５とシリンダ１１の内周面との隙間３６に浸入するオイルの量が減少することから、上記の隙間３６を経由して燃焼室６側へ浸入するオイルの量も抑制される。従って、燃焼室６内に浸入したオイルに起因する異常燃焼やオイル希釈の発生を抑制することができる。
【００２４】
以下に説明する第２〜第４実施例のピストンでは、突起部の形状以外は上記の第１実施例と同様の構造であるために、同じ構成要素には同じ参照符号を付して重複する説明を適宜省略する。
【００２５】
図４に示す第２実施例の突起部４０Ａは、第１実施例と同様、スカート部３４の下端部の内周面３８より径方向内方へ張り出している。そして、この突起部４０Ａは、スカート部３４の内周面３８に連なる内周面が、ピストン下方へ向かうに従って徐々に径方向内方へ傾斜するテーパ面４１となっている点で、上記第１実施例と異なっている。つまり、この突起部４０Ａは、ピストン下方へ向かうに従って内側に厚肉となる断面三角形状をなし、剛性的にも優れたものとなっている。このように第２実施例では、突起部４０Ａが傾斜するテーパ面４１を有するテーパ形状に構成されているために、図４の矢印Ｙ２に示すように、スカート部３４の内周面３８を伝って下方へ流れ落ちるオイルを、突起部４０Ａによって更に円滑にピストン１２の径方向内方へ案内し、シリンダ１１の内周面との隙間３６に浸入するオイルの量を低減することができる。
【００２６】
図５に示す第３実施例の突起部４０Ｂは、第２実施例と同様、スカート部３４の下端部の内周面３８より径方向内方へ張り出している。そして第３実施例の突起部４０Ｂは、スカート部３４の内周面３８に連なる内周面が、ピストン下方へ向かうに従って徐々に径方向内方へ湾曲するテーパ面４２となっており、このテーパ面４２がスカート部３４の内周面３８に滑らかに接続している。つまり、この突起部４０Ｂは、ピストン下方へ向かうに従って徐々に内側に厚肉となる断面円錐形状をなしており、剛性的にも優れたものとなっている。このように突起部４０Ｂを、湾曲するテーパ面４２を有するテーパ形状とすることで、図５の矢印Ｙ３に示すように、スカート部３４の内周面３８を伝って下方へ流れ落ちるオイルを、更に円滑にピストン１２の径方向内方の空間へ案内することができる。
【００２７】
図６に示す第４実施例の突起部４０Ｃは、第３実施例と同様、スカート部３４の下端部の内周面３８より径方向内方へ張り出しているとともに、スカート部３４の内周面３８に連なる内周面が、ピストン下方へ向かうに従って徐々に径方向内方へ湾曲するテーパ面４２となっており、このテーパ面４２がスカート部３４の内周面３８に滑らかに接続している。そして、この突起部４０Ｃは、その下面側が上に凸に窪んだ凹部４３を有する形状となっている。この凹部４３は上に凸に断面円弧状に湾曲する湾曲面をなしており、この凹部４３によって、スカート部３４の下端の突起部４０Ｃは、内周側及び外周側へ向かうに従って徐々に下方へ深く張り出すような形状となっている。
【００２８】
このような第４実施例によれば、上記第３実施例と同様、突起部４０Ｃの内周面側のテーパ面４２によって、スカート部３４の内周面３８を伝って下方へ流れ落ちるオイルを円滑にピストンの径方向内方の空間へ案内することができることに加え、以下のような作用効果を奏する。すなわち、突起部４０Ｃの下端面に凹部４３が設けられているために、図６の矢印Ｙ４に示すように、ピストン下降時に、シリンダ１１の内周面に付着しているオイルを掻き落としつつ、凹部４３の形状に沿ってオイルを径方向内方へ案内して、径方向内方かつ下方向に向かってオイルを掻き落とすことができる。この結果、シリンダ１１の内周面に付着・存在する余分なオイルがシリンダ１１の内周面とスカート部３４の外周面３５との隙間３６に浸入することを抑制し、ひいては燃焼室６内へのオイルの浸入をより確実に抑制することができる。
【００２９】
以上、この発明の好ましい実施例について説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、種々の変更が可能である。例えば上述した実施例では突起部をピストン全周にわたって設けているが、突起部を周方向の任意の位置にのみ設けるようにしても良く、一例として、スラスト荷重が作用するスラスト−反スラスト方向の部位にのみ突起部を設けるようにしても良い。また、本実施例ではオイルジェットを有する内燃機関に本発明を適用しているが、オイルジェットの無い内燃機関であっても本発明を同様に適用することができる。
【符号の説明】
【００３０】
１…内燃機関
６…燃焼室
８…燃料噴射弁
１０…エンジンコントロールユニット
１１…シリンダ
１２…ピストン
１３…オイルジェット
３４…スカート部
３５…スカート部の外周面
３６…隙間
３８…スカート部の内周面
４０，４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃ…突起部
４１，４２…テーパ面
４３…凹部
【図１】
2015206295.tif 000003
【図２】
2015206295.tif 000004
【図３】
2015206295.tif 000005
【図４】
2015206295.tif 000006
【図５】
2015206295.tif 000007
【図６】
2015206295.tif 000008