(57)【要約】【課題】頂面に凹所を形成しているピストンにおいて、圧縮比を低下させることなく霧化燃料の付着を防止する。【解決手段】凹所９は、インジェクタ５の燃料噴射孔の開口方向に向いた第１凹溝７の群と、隣り合った第１凹溝７の間に位置した第２凹溝８の群とで構成されている。凹所９は、第１凹溝７の外端７ａは放射方向外側に突出して第２凹溝８の外端８ａは軸心１０の側に突出するように凹凸が滑らかに連続した花びら形になっている。凹所９の中央部１１は全周にわたって略同じ深さであり、中央部１１から遠ざかるほど、第１凹溝７が第２凹溝８よりも深くなっている。凹所９の容積を大きくすることなく霧化燃料の飛散距離を大きくできるため、圧縮比を変えることなく燃料の付着を防止できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料噴射孔が周方向に飛び飛びで形成されたインジェクタを有する内燃機関に使用されるピストンであって、
頂面に、前記インジェクタの燃料噴射孔の開口方向に向いた第１凹溝の群と、前記インジェクタの隣り合った燃料噴射孔の間の外側に向いた第２凹溝の群とが、互いに連続するように形成されており、前記第１凹溝の群と第２凹溝の群とで構成された凹所の外周は、軸心方向から見て、前記第１凹溝の外端は軸心に向けて凹で第２凹溝の外端は軸心に向けて凸となるように曲面を持って滑らかに連続した花びら形の形状を成しており、
更に、前記各第１凹溝と各第２凹溝とは、軸心の近くの中央部では同じ深さで、中央部から遠ざかるほど第１凹溝の深さが第２凹溝の深さよりも深くなっており、隣り合った第１凹溝と第２凹溝とは周方向に滑らかに連続している、
内燃機関用のピストン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、主としてディーゼル機関に使用されるピストンに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼル機関では、燃料は、インジェクタによって燃焼室（気筒）に噴射される。インジェクタには、多数の燃料噴射孔が周方向に飛び飛びで形成されており、各燃料噴射孔から噴出した燃料は、霧化されて、燃料噴射孔から遠ざかりつつ拡散していく。
【０００３】
ディーゼル機関では、圧縮時に霧化燃料が空気（酸素）と反応して燃焼するが、燃焼が拡散していく現象が生じており、燃料の分散性を高めて燃焼を均等化するために、ピストンの頂面に凹所を形成している。
【０００４】
その例として特許文献１には、インジェクタを回転式に構成しつつ、凹所の外形を、軸心から遠い凹部と軸心に近い突部とが滑らかに連続している花びら形に形成し、高負荷域では燃料を突部に向けて噴出させて、中低負荷域では燃料を凹部に向けて噴出させることが開示されている。
【０００５】
すなわち、特許文献１では、中低負荷域には燃料を凹部の外端に衝突させて着火させることにより、空気の巻き込みを抑制しつつ燃焼ガスの巻き込みを促進して窒素酸化物の発生を抑制する一方、高負荷域では燃料を突部の外端に衝突させて着火することにより、空気の導入を促進しつつ燃焼ガスの巻き込みを抑制してスモークの発生防止を図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平０４−２２８８４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
さて、インジェクタから噴出した燃料は距離に比例して速度が低下するため、ピストンの直径がある程度の大きさである場合は、燃料は凹所の内周壁には付着せずに燃焼するが、例えば排気量が１０００ｃｃ以下で３〜４気筒のような内燃機関の場合は、ピストンの直径が小さいため、燃料が完全に霧化する前に凹所の内周面に衝突して霧化が不十分になったり、凹所の外周の内面に付着した燃料が不完全燃焼してスモークの原因になったりすることがある。
【０００８】
この点については、凹所の大きさをできるだけ大きくしたらよいと考えられるが、凹所の大きさを大きくすると、凹所の容積が増大することによって圧縮比が低下するおそれがある。
【０００９】
本願発明はこのような現状に鑑みて成されたものであり、凹所の容積は増大させることなく、凹所の内周面への燃料の付着を的確に防止又は抑制できるようにすることを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本願発明は、燃料噴射孔が周方向に飛び飛びで形成されたインジェクタを有する内燃機関に使用されるピストンに関する。
【００１１】
このピストンは、その頂面に、前記インジェクタの燃料噴射孔の開口方向に向いた第１凹溝の群と、前記インジェクタの隣り合った燃料噴射孔の間の外側に向いた第２凹溝の群とが、互いに連続するように形成されており、前記第１凹溝の群と第２凹溝の群とで構成された凹所の外周は、軸心方向から見て、前記第１凹溝の外端は軸心に向けて凹で第２凹溝の外端は軸心に向けて凸となるように曲面を持って滑らかに連続した花びら形の形状を成しており、
更に、前記各第１凹溝と各第２凹溝とは、軸心の近くの中央部では同じ深さで、中央部から遠ざかるほど第１凹溝の深さが第２凹溝の深さよりも深くなっており、隣り合った第１凹溝と第２凹溝とは周方向に滑らかに連続している。
【００１２】
各凹溝の外端の内面は、ピストンの軸心と略平行でもよいし、頂面に近づくに従って軸心から遠ざかるように傾斜させてもよい。或いは、頂面の箇所が軸心に向けてオーバーハングするように、放射方向に抉られた状態に形成することも可能である。
【発明の効果】
【００１３】
本願発明では、凹所は、燃料噴出エリアに位置した第１凹溝が軸心から遠くまで延びるように花びら形になっているため、凹所の容積を増大させることなく、燃料が飛散する距離を大きくすることができる。このため、小排気量多気筒内燃機関のピストンであっても、圧縮比の低下をもたらすことなく、燃料が凹所に内面に付着することを防止して、スモークの発生を防止又は著しく抑制できる。
【００１４】
特許文献１では、中心部の箇所では、突部の箇所が凹部の箇所よりも深さが深くなって、軸心から離れた中途部を境にして、凹部の箇所が凸部の箇所よりも深さが深くなるように変化している。従って、谷と稜線との関係が、中央部の箇所と外周寄りの箇所とで相違しており、このため、凹部の底面は複雑な形状になっており、その結果、霧化燃料の拡散や火炎の伝播が抑制されて、不完全燃焼や燃焼速度の低減をもたらすことが懸念される。
【００１５】
これに対して本願発明では、第１凹溝と第２凹溝とはピストンの中央部では同じ深さであって、しかも、中央部の外側では、隣り合った第１凹溝と第２凹溝とは滑らかに連像しつつ深さが異なっているため、凹所の底面は比較的シンプルで滑らかな形状になっている。このため、第１凹溝に噴霧された燃料の一部が第２凹溝に流れることや、火炎が第１凹溝の箇所から第２凹溝の箇所に伝播することがスムースに行われる。これにより、完全燃焼と燃焼速度アップとに貢献でき、延いては、出力のアップ、燃費の向上に貢献できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】実施形態を示す図で、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は（Ａ）を部分的に拡大して霧化燃料を表示した図である。
【図２】（Ａ）は図１（Ａ）のII′−II′視断面図とII″−II″視断面図とを重ねて霧化燃料を表示した図、（Ｂ）は（Ａ）の部分的な図、（Ｃ）は（Ｂ）のＣ−Ｃ視箇所において周方向から見た断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
(1).構造
次に、本願発明の実施形態を図面に基づいて説明する。実施形態の内燃機関はディーゼル機関であり、ピストン１は、シリンダブロック２に形成した気筒（シンリダボア）３に摺動自在に嵌まっており、シリンダブロック２の上面にはシリンダヘッド４が固定されている。シリンダヘッド４の下面のうち気筒３の軸心に位置した箇所には、インジェクタ５を回転不能に装着している。インジェクタ５は燃焼室に突出したノズル６を有しており、ノズル６の外周面には、等間隔で８個の燃料噴射孔（図示せず）が空いている。燃料噴射孔はやや下向きに傾斜している。
【００１８】
ピストン１の頂面１ａには、インジェク５の燃料噴射方向に向いて８つの第１凹溝７と、隣り合った燃料噴射孔の間の部分の放射方向外側に位置した８つの第２凹溝８とが、周方向に連続した状態に形成されており、これら第１凹溝７の群と第２凹溝８の群とにより、１つの凹所９が形成されている。凹所９は、ピストン１の頂面１ａのうち、半径の半分よりもやや広がった範囲に形成されている。
【００１９】
図１のとおり、凹所９の外周は、第１凹溝７の箇所では軸心１０から遠くて第２凹溝８の箇所では軸心１０に近くなるように、湾曲した凹凸が滑らかに連続した花びら形を成している。従って、第１凹溝７の外端７ａは軸心１０に向けた凹部になって、第２凹溝８の外端８ａは軸心１０に向けた突部になっている。
【００２０】
図２のとおり、凹所９のうち、中央部１１のある程度の範囲は、第１凹溝７と第２凹溝８とが同じ深さになっており、中央部１１の放射方向外側では、第１凹溝７の深さが第２凹溝８の深さよりも徐々に大きくなっている。従って、凹所９の側面は、第１凹溝７の箇所では谷になって、第２凹溝８の箇所では稜線になっており、谷と稜線とは、中央部１１から遠ざかるほど周方向の幅が大きくなっている。なお、凹所９は、略同じ深さの中央部１１と、深さが相違する第１凹溝７及び第２凹溝８の群とで構成されていると見ることも可能である。
【００２１】
第１凹溝７の最大深さは第２凹溝８の最大深さの２倍程度になっているが、両者の深さの比率は任意に設定できる。図２（Ｃ）に明示するように、隣り合った第１凹溝７と第２凹溝８とは、曲面を持って周方向に滑らかに連続している。
【００２２】
第１凹溝７の外端面７ａ及び第２凹溝８の外端面８ａ（換言すると凹所９の外周面は）は、ピストン１の頂面１ａに近づくに従って軸心１０から離れるように、軸心１０に対して若干の角度θ１，θ２だけ傾斜している。図２（Ｂ）に一点鎖線で示すように、外端面７ａ，８ａを軸心１０と略平行に形成したり、図２（Ｂ）に点線で示すように、外端面７ａ，８ａの上端を軸心１０の側にオーバーハングさせたり（外端面７ａ，８ａを半径外側に抉った状態に形成したり）することも可能である。
【００２３】
(2).作用・効果・その他
第１凹溝７の各燃料噴射孔から燃料が噴出されると、図１（Ｂ）及び図２（Ａ）に示すように、霧化した燃料１２は第１凹溝７に噴出される。この場合、第１凹溝７の外端７ａは第２凹溝８の外端８ａよりも遠くに位置しているため、凹所９の容積を増大させることなく、霧化燃料の飛散距離を大きくできる。その結果、霧化燃料が第１凹溝７の外端７ａに付着することを防止又は著しく抑制することができる。従って、圧縮比の低下をもたらすことなく、スモークの発生を防止できる。
【００２４】
また、霧化燃料１２は加圧によって着火しつつ拡散するが、隣り合った第１凹溝７と第２凹溝８とは、その外端部７ａ，８ａ及び底面とも滑らかに連続しているため、霧化燃料及び火炎が第１凹溝７から第２凹溝８に流れることもスムースに行われて、完全燃焼と火炎伝播速度の向上とに貢献できる。
【００２５】
特に、凹所９の中央部１１では第１凹溝７と第２凹溝８とは同じ深さになっているため、中央部１１の近傍部においても第１凹溝７から第２凹溝８に燃料及び火炎が流れることがスムースになって、燃料の分散性と燃焼速度のアップとに一層貢献できる。
【００２６】
実施形態のように両凹溝７，８の外端７ａ，８ａを外側に傾斜させると、燃料が第１凹溝７の外端から第２凹溝８に戻る流れがガイドされるため、外端７ａ，８ａへの燃料の付着防止に一層効果的である。
【００２７】
本願発明は、上記の実施形態の他にも様々に具体化できる。例えば図示の実施形態は、第１凹溝７に８つの燃料噴射孔が形成されていたが、燃料噴射孔は他の個数でもよい。凹所を設ける範囲や第１凹溝及び第２凹溝の深さも、任意に設計することができる。また、本願発明はディーゼル機関のピストンに好適であるが、直噴式ガソリン機関のピストンにも適用可能である。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
本願発明は、実際に内燃機関のピストンに適用できる。従って、産業上利用できる。
【符号の説明】
【００２９】
１  ピストン
１ａ  ピストンの頂面
２  シリンダブロック
３  気筒
４  シリンダヘッド
５  インジェクタ
６  ノズル
７  第１凹溝
７ａ  第１凹溝の外端
８  第２凹溝
８ａ  第２凹溝の外端
９  凹所
１０  ピストンの軸心
１１  凹所の中央部
１２  霧化燃料
【図１】
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【図２】
2016121573.tif 000004