CN102667127B - 内燃机用活塞以及内燃机 - Google Patents

Abstract

使活塞的尽早温度上升与过热的抑制同时成立。包括：顶部，其形成有从活塞上表面向活塞下侧凹陷的凹腔；外周部，其包围顶部的至少活塞外周侧而与该顶部接合，在外周具有用于保持活塞环的活塞环槽；冷却通道，其包含顶部与外周部之间的间隙，形成于凹腔的活塞外周侧以及活塞下侧，将该活塞外周侧与活塞下侧连通；和至少2个连通孔，其将冷却通道与活塞外部连通，作为润滑油的入口或者出口。

Description

内燃机用活塞以及内燃机

技术领域

本发明涉及内燃机用活塞以及内燃机。 

背景技术

在活塞的顶部设置用于使燃料燃烧的凹腔（キヤビテイ，凹顶）、在该凹腔的周边设置润滑油流通的环状路作为冷却通道的技术众所周知（例如，参照专利文献1。）。在该技术中，为了在分别制造活塞的上部与下部后将该上部与下部接合时形成环状路，在该上部以及下部上分别设有环状的槽。 

在这里，通过使凹腔表面的温度在发动机起动后迅速上升，能够使燃烧状态稳定。因此，考虑在凹腔周边使用绝热性较高的材料。但是，如果使用这样的材料，则在活塞的温度变得充分高后，即使向冷却通道供给润滑油，温度也不会立即下降，所以具有活塞过热的危险。另外，来自凹腔的热量难以向润滑油传导，所以也有冷却能力不足的情况。即，凹腔的温度的调节变得困难。进而，能够通过来自凹腔的热量使润滑油的温度上升而使摩擦损失下降，但如果来自凹腔的热量难以向润滑油传导，则润滑油的温度上升变得缓慢。 

在先技术文献 

专利文献 

专利文献1：特开2007-270812号公报 

专利文献2：特开平09-021319号公报 

专利文献3：特开平07-077105号公报 

专利文献4：特开2004-285944号公报 

专利文献5：日本专利第3290671号公报 

发明内容

发明要解决的问题 

本发明是鉴于上述的问题点而进行的，其目的在于提供使活塞的尽早温度上升与过热的抑制同时成立的技术。 

用于解决课题的方案 

为了达成上述课题，本发明的内燃机用活塞采用下面的结构。即，本发明中的内燃机用活塞，其特征在于，包括： 

顶部，其形成有从活塞上表面向活塞下侧凹陷的凹腔； 

外周部，其包围所述顶部的至少活塞外周侧而与该顶部接合，在外周具有用于保持活塞环的活塞环槽； 

冷却通道，其包含所述顶部与所述外周部之间的间隙，形成于所述凹腔的活塞外周侧以及活塞下侧，将该活塞外周侧与活塞下侧连通；和 

至少2个连通孔，其将所述冷却通道与活塞外部连通，作为润滑油的入口或者出口。 

在这里，所谓活塞上表面，是与燃烧室相对的表面。另外，所谓活塞下侧，是曲轴一侧。将活塞上表面的一部分设为凹陷形状，形成凹腔。在具备该活塞的内燃机中，向凹腔内喷射燃料。凹腔仅由顶部形成。 

外周部包围顶部的至少活塞外周侧，所以可以说凹腔的活塞外周侧也由外周部包围。外周部与顶部各自的一部分紧密接触而接合。在该接合面以外，在外周部与顶部之间设有间隙。而且，该间隙成为冷却通道。顶部与外周部以在润滑油在冷却通道内流通时该润滑油不向燃烧室一侧流入的方式接合。另外，连通孔成为润滑油的入口或者出口。从一个连通孔向冷却通道供给的润滑油在通过了冷却通道后从另一个连通孔流出。 

冷却通道设置于凹腔的活塞外周侧以及活塞下侧。设置于凹腔的活塞下侧的冷却通道的底面可以是顶部的一部分，也可以是外周部的一部分。而且，以包围凹腔的方式形成冷却通道，所以在凹腔产生的热量容易向润 滑油传导。另外，形成于凹腔的活塞外周侧的冷却通道与形成于凹腔的活塞下侧的冷却通道连通，所以润滑油能够从活塞外周侧向活塞下侧或者从活塞下侧向活塞外周侧移动。由此，能够使凹腔的温度均匀。 

在这里，如果不向冷却通道供给润滑油或者减少供给量，则顶部的温度容易上升。因此，能够进行凹腔的尽早温度上升。另一方面，如果使润滑油向冷却通道流通，则润滑油以包围凹腔的方式流通，所以能够均匀冷却凹腔。另外，凹腔的热量容易向润滑油传导，所以通过迅速使润滑油的温度上升，能够降低摩擦损失。由此，能够使活塞的尽早温度上升与过热的抑制同时成立。 

在本发明中，也可以设为： 

所述外周部也包围所述顶部的活塞下侧； 

所述冷却通道为所述顶部与所述外周部之间的间隙，形成于所述顶部的活塞外周侧以及活塞下侧。 

即，外周部包围顶部的活塞外周侧以及活塞下侧，所以可以说包围凹腔的活塞外周侧以及活塞下侧。而且，在外周部与顶部的接合面以外，在外周部与顶部之间设有间隙，该间隙成为冷却通道。 

在本发明中，也可以设为：所述顶部具有加强部，所述加强部向所述冷却通道一侧突出而对该顶部进行加强，留出用于润滑油在形成于所述凹腔的活塞外周侧与活塞下侧的各冷却通道之间移动的通路而配置。 

即，能够通过加强部抑制由燃料的燃烧产生的力引起的顶部的变形或者破损。另外，通过对顶部进行加强，能够实现该顶部的薄壁化，所以能够减小该顶部的热容量。于是，如果在冷起动时等不向冷却通道供给润滑油或者减少供给量，则能够迅速使凹腔的温度上升。进而，如果向冷却通道供给润滑油，则能够迅速使该润滑油的温度上升，所以能够降低摩擦损失。 

另外，加强部配置成留出用于润滑油移动的通路，所以各冷却通道被连通在一起。而且，通过调节加强部的形状，能够调节润滑油流动的方向。由此，例如能够重点使润滑油向温度容易上升的部位流通，或者使润滑油 均匀流通。另外，在通过加强部对顶部进行加强时，还能够扩大冷却通道的容积。 

在本发明中，也可以设为：将用于所述润滑油移动的通路设置于所述加强部的活塞下侧。 

即，润滑油能够通过加强部的活塞下侧在各冷却通道之间移动。另外，在内燃机的停止时，润滑油在加强部的下侧流通，由此能够迅速将润滑油从冷却通道向活塞外部排出。 

在本发明中，也可以设为：所述顶部使用比热比所述外周部小的材料。 

由此，能够减小顶部的热容量。于是，在冷起动时能够迅速使凹腔的温度上升。另外，在向冷却通道供给润滑油时，能够迅速使凹腔的温度下降，所以能够抑制凹腔的过热。进而，能够迅速使在冷却通道流通的润滑油的温度上升，所以能够降低摩擦损失。 

在本发明中，也可以设为： 

所述顶部具有从所述凹腔的外表面突出而在活塞中心线上延伸到所述冷却通道的底面的中心加强部； 

在所述冷却通道的底面上，所述中心加强部的周边向活塞下侧凹陷。 

即，在冷却通道的底面上，中心加强部的周边为沿着该中心加强部向活塞下侧凹陷的状态。在该凹陷的部位，即使在将润滑油的供给停止而从贯通孔将润滑油排出后，也储存有润滑油。通过该润滑油，能够经由中心加强部使凹腔的温度下降。由此，能够抑制在温度的上升容易的凹腔中心部的壁面上产生热点（ヒ一トスポツト），所以能够进一步提高可靠性以及耐久性。另外，在冷却通道的底面由外周部构成的情况下，在将外周部与顶部接合时，通过凹陷，定位变得容易。 

在本发明中，也可以设为：所述顶部构成为包含活塞的裙部。 

裙部是比用于保持活塞环的活塞环槽还靠活塞下侧的部位。而且，顶部延伸到裙部。由此，能够将凹腔的热量迅速向裙部传导，所以能够迅速使该裙部的温度上升。由此，例如能够使油的温度上升，所以能够降低摩擦阻力。另外，裙部可以由外周部与顶部构成，也可以仅由顶部构成。 

另外，为了达成上述课题，本发明中的内燃机采用下面的结构。即，本发明中的内燃机，其特征在于，包括： 

上述的内燃机用活塞； 

润滑油供给装置，其经由所述连通孔向所述冷却通道供给润滑油； 

调节装置，其调节从所述润滑油供给装置向所述冷却通道供给的润滑油的量；和 

控制装置，其使润滑油的供给量在内燃机的温度低时比高时少。 

即，通过在内燃机的温度较低时使润滑油的供给量较少，能够减少从顶部和/或外周部夺取的热量，所以能够迅速使该顶部和/或外周部的温度上升。另外，通过在内燃机的温度较高时使润滑油的供给量较多，能够增加从顶部和/或外周部夺取的热量，所以能够抑制该顶部和/或外周部过热。 

控制装置也可以有选择地控制供给润滑油或者使供给停止的一方。另外，也可以根据温度阶段性或者连续变更润滑油的供给量。而且，能够温度越高则越增加润滑油的供给量。 

发明的效果 

根据本发明，能够使活塞的尽早温度上升与过热的抑制同时成立。 

附图说明

图1是沿着实施例1中的活塞的中心轴将该活塞纵向切断时的纵剖图。 

图2是通过图1所示的切断线Z将活塞切断时的横剖图。 

图3是组装有实施例中的活塞的发动机的概略结构图。 

图4是表示中心接合部的纵剖图的图。 

图5是表示中心接合部的纵剖图的图。 

图6是表示凹腔壁面的温度的推移的时间图。 

图7是将实施例1中的活塞切断时的其他的横剖图。 

图8是表示实施例中的截止阀的控制流程的流程图。 

图9是沿着实施例2中的活塞的中心轴A将该活塞纵向切断时的纵剖图。 

图10是通过图9所示的切断线Z将活塞切断时的横剖图。 

图11是沿着实施例3中的活塞的中心轴A将该活塞纵向切断时的纵剖图。 

图12是通过图11所示的切断线Z将活塞切断时的横剖图。 

具体实施方式

下面，基于附图对本发明中的内燃机用活塞以及内燃机的具体的实施方式进行说明。 

实施例1 

图1以及图2表示本实施例1中的直喷式柴油发动机用活塞。图1是沿着活塞1的中心轴将该活塞1纵向切断时的纵剖图。另外，图2是通过图1所示的切断线Z将活塞1切断时的横剖图。另外，图3是组装有本实施例中的活塞1的发动机100的概略结构图。另外，为了简洁显示活塞1以及发动机100，将一部分构成要素的显示省略。 

发动机100具备气缸体2。在气缸体2上，形成有收纳活塞1的气缸3。在气缸体2的上部组装有气缸盖4。在气缸盖4上，形成有与气缸3相通的进气口5。在进气口5与气缸3的边界设有进气门6。另外，在气缸盖4上，形成有与气缸3相通的排气口7。在排气口7与气缸3的边界设有排气门8。另外，在气缸盖4上，形成有喷射燃料的燃料喷射阀9。该燃料喷射阀9设置于活塞1的中心轴A上。 

在活塞1上，经由连杆101连接有曲轴102。另外，相对于活塞1，将气缸盖4一侧设为上方向，将曲轴102一侧设为下方向。 

活塞1构成为具备顶部11与外周部12。顶部11配置于气缸盖4一侧并且是中心轴A一侧。另外，外周部12配制成包围顶部11的外周侧以及下侧（曲轴102一侧）。顶部11与外周部12在分别制造后接合。通过顶部11的上表面与外周部12的上表面形成活塞1的上表面13。 

在顶部11，设有凹腔14。凹腔14通过从活塞1的上表面13向该活塞1的下方向凹陷而形成。凹腔14的形状由凹腔壁面15规定。顶部11的外 表面（外周部12一侧的表面）16沿着凹腔壁面15而形成。顶部11的壁厚在例如能够承受在发动机100的运行中在凹腔14产生的应力的范围内，设置得尽可能小。另外，在顶部11的外表面16的一部分即作为外周侧的表面的外周面17形成为以活塞1的中心轴A为中心的圆柱形状。另外，顶部11的外表面16也可以设为凹腔14的外表面。 

另外，在本实施例中，活塞1的中心轴A与凹腔14的中心轴相同，但凹腔14的中心轴也可以从活塞1的中心轴A错位。另外，在本实施例中，凹腔14的横向的截面形状为圆形，但也可以设为椭圆形等其他的形状。 

在外周部12，形成有为了将顶部11嵌入而从上表面13向下方凹陷的凹部18。凹部18的横向的截面形状为圆形。该凹部18的开口部19的直径比顶部11的外周面17的直径稍大，能够将顶部11嵌入凹部18。另外，在开口部19的下侧，凹部18的内周面20的直径比顶部11的外周面17的直径大。进而，从上表面13的任意的位置到底面21的距离比到外表面16的距离长。 

外周部12的凹部18与顶部11的外表面16在活塞1的上表面13及其附近（也可以设为开口部19）以及活塞中心轴A及其附近接合。另外，将在上表面13及其附近接合的部位称为上表面接合部22，将在中心轴A及其附近接合的部位称为中心接合部23。 

图4以及图5是表示中心接合部23的纵剖图的图。图4（A）以及图5（A）表示接合前的状态，图4（B）以及图5（B）表示接合后的状态。在中心接合部23，从顶部11在活塞1的中心轴A上向外周部12的底面21延伸有圆柱形状的中心加强部24。该中心加强部24形成为截面面积随着朝向顶端而缩小的锥形状。 

在外周部12，形成有用于将中心加强部24嵌入的贯通孔25。贯通孔25的内径比中心加强部24的外径稍大，能够将中心加强部24嵌入贯通孔25。贯通孔25以及中心加强部24起到将顶部11安装于外周部12时的定位的作用。另外，通过将该中心加强部24焊接于贯通孔25，起到对顶部11进行加强的作用。进而，中心加强部24还起到传递顶部11的热的作用。 即，温度变得特别高的中心部的凹腔壁面15的冷却效率提高。 

在图4以及图5中，贯通孔25的上侧的边缘26的剖面越向上侧越扩大。即，在外周部12，中心接合部23的周边向活塞下侧凹陷。另外，图5表示边缘26的凹陷的直径比图4大的情况。通过将中心加强部24的顶端形成为锥形状和贯通孔25的上侧的边缘26向活塞下侧凹陷，能够容易地向贯通孔25嵌入中心加强部24。 

这样构成的活塞1除了上表面接合部22以及中心接合部23以外，在凹部18的内周面20以及底面21与顶部11的外表面16具有间隙。另外，将凹部18的内周面20以及底面21总称为外周部12的内表面27。该外周部12的内表面27与顶部11的外表面16的间隙成为冷却通道28。即，在本实施例中的活塞1，在凹腔14的外周方向以及下方具备冷却通道28。 

而且，在凹部18的底面21上，设有与活塞1的中心轴A平行地贯通到该外周部12的下侧的贯通孔29。该贯通孔29相对于中心轴A线对称地设有2个，一方成为油的入口，另一方成为油的出口。另外，在凹部18的底面21上，将活塞1的中心轴A设为中心而形成有环状槽30，在该环状槽30的底面上设有贯通孔29。 

在外周部12的外周面31上，形成有3个用于保持活塞环的活塞环槽32。在其下侧，形成有向曲轴102一侧延伸的裙部33。另外，连杆101连接于外周部12。 

另外，在顶部11的外表面16上，在与形成于凹部18的底面21的环状槽30相对的部位，形成有多个将活塞1的中心轴A设为中心而放射状配置的加强肋34。加强肋34从顶部11向下方板状延伸。另外，加强肋34不与外周部12接触。即，在加强肋34的下方形成有环状槽30，所以在加强肋34的下侧具备油的通路。另外，加强肋34放射状配置，所以与相邻的加强肋34之间成为油的通路。即，油能够在顶部11的外周方向以及下方具备的各冷却通道28之间移动。 

在顶部11，使用例如铁系或者不锈钢系的材料。即，在凹腔壁面15，由于燃料的燃烧而产生大的应力，在形成有该凹腔壁面15的顶部11使用 杨氏模量较高的材料或者疲劳极限较高的材料。通过使用这样的材料，能够谋求顶部11的薄壁化，所以能够降低该顶部11的质量，所以能够减小该顶部11的热容量。 

另一方面，在外周部12，使用例如铝系的材料。由此，能够抑制由与气缸壁面的滑动引起的磨耗。另外，能够抑制活塞环粘连。而且，通过使用这些材料，顶部11的比热（比熱，比热容）变得比外周部12的比热小。另外，顶部11与外周部12的材料相同也能够得到冷却通道28的效果。另外，上表面接合部22以及中心接合部23通过例如电子束焊接而接合。 

而且，如图3所示，在发动机100，具备用于使油在该发动机100的内部循环的油泵103。在该油泵103上连接有油通路104，该油通路104向各滑动部以及机油喷嘴106连通。油泵103从油底壳105将油吸上来，将该油向各滑动部以及机油喷嘴106供给。 

机油喷嘴106向与冷却通道28相通的贯通孔29的一方喷射油。在油通路104的中途，设有将该油通路104切断的截止阀107。在将截止阀107打开时从机油喷嘴106喷射油而向冷却通道28内供给该油，在将截止阀107关闭时使油的从机油喷嘴106的喷射停止而将油的向冷却通道28内的供给停止。在油的从机油喷嘴106的喷射停止时，油经由2个贯通孔29从冷却通道28向活塞1的外部流出。而且，存在于活塞1的下侧的气体流入冷却通道28内。因此，在发动机100的停止时，冷却通道28内被气体充满。 

另外，截止阀107由ECU110控制。该ECU110此外还进行燃料喷射阀9的控制。而且，在本实施例中油泵103相当于本发明中的润滑油供给装置。另外，在本实施例中截止阀107相当于本发明中的调节装置。进而，在本实施例中的ECU110相当于本发明中的控制装置。 

而且，向冷却通道28内供给的油的一部分沿着环状槽30流动。另外，油的一部分从环状槽30溢出。从环状槽30溢出的油如图2的箭头所示，分为通过凹部18的内周面20一侧（顶部11的外周侧）的油与通过凹部18的底面21一侧（顶部11的下侧）的油。另外，从环状槽30溢出的油 在加强肋34与加强肋34之间流动。 

于是，油毫无遗漏地走遍顶部11的外周侧以及下侧，所以油包着该顶部11而流动。由此，能够迅速冷却顶部11的整体。另外，在顶部11使用比热较小的材料，并且顶部11薄壁化，由此该顶部11的热容量变小。因此，在发动机100的冷起动时等顶部11的温度较低时，如果将截止阀107完全关闭而使油向冷却通道28流动，则通过燃烧产生的热量，顶部11的温度迅速上升。于是，能够尽早改善燃烧状态，所以能够降低HC和/或CO的排出量。 

另外，通过在活塞1的温度适度上升后，将截止阀107打开而向冷却通道28供给油，能够抑制该活塞1的过热。另外，在油的温度较低时通过使油向冷却通道28流通，能够迅速使该油的温度上升。由此，能够迅速使油的粘度下降，所以能够降低摩擦损失。 

另外，如图4以及图5所示，设为在中心加强部24的周围的外周部12储存油的构造，所以能够抑制顶部11的中心轴A附近的温度上升。由此，能够抑制在凹腔壁面15上产生热点。 

进而，通过加强肋34对顶部11进行加强，所以能够扩大冷却通道28的容积，所以提高了油的预热性能，并且顶部11的温度控制也变得容易。 

在这里，图6是表示凹腔壁面15的温度的推移的时间图。实线表示本实施例中的活塞1的情况，单点划线表示以往的铝合金制的活塞的情况。在A所示的时刻发动机100起动。此时，截止阀107被关闭，油的供给停止。从发动机100的起动后，凹腔壁面15的温度逐渐上升。此时的温度上升率是本实施例中的活塞1一方高。即，通过减小顶部11的热容量，凹腔壁面15的温度的上升速度升高。而且，在本实施例中的活塞1，在B所示的时刻到达C所示的温度。另外，C所示的温度是烟雾的增加或者填充效率的降低超过允许范围的温度。在到达C所示的温度时，将截止阀107打开而从机油喷嘴106喷射油。在以往的活塞中，在D所示的时刻上升到C所示的温度。即，从发动机100起动到上升到C所示的温度所花费的时间，本实施例中的活塞1比以往的活塞早。这样，本实施例中的活塞1的预热 性能较高。 

另外，在图2所示的加强肋34的形状中，油在从一方的贯通孔29向另一方的贯通孔29流动时容易在中心轴A附近流动。因此，在增加冷却通道28内的油的循环量方面有利，但也具有油难以向顶部11的外周侧流动的问题。在这里，在顶部11的外周侧流动的油的量与在下侧流动的油的量能够通过加强肋34的形状调节。即，根据加强肋34的形状，油容易流动的方向和/或油的流通量变化，所以通过调节加强肋34的形状，能够调节顶部11的冷却性能等。例如，将油容易向顶部11的外周侧流动的加强肋的形状表示于图7。 

图7是将本实施例中的活塞1切断时的其他的横剖图。除了加强肋35的形状以外，与图2所示的活塞1相同。图2所示的加强肋34将活塞1的中心轴A设为中心而放射状配置有多个，与此相对，图7所示的加强肋35沿着将活塞1的中心轴A设为中心的圆的圆周配置有多个。图7所示的加强肋35也形成于与环状槽30相对的部位。即，在加强肋35的下方形成有环状槽30，所以在加强肋35的下侧具备油的通路。另外，在各加强肋35之间设有间隙，该间隙成为油的通路。即，油能够在顶部11的外周方向以及下方具备的各冷却通道28之间移动。 

在图7所示的加强肋35的形状下，油在从一方的贯通孔29向另一方的贯通孔29流动时，油难以从一方的贯通孔29向中心轴A方向流动。因此，在增加冷却通道28内的油的循环量方面不利，但油变得容易向顶部11的外周侧流动。这样，通过加强肋的形状，容易冷却的位置变化，所以该加强肋的形状也可以根据发动机100的种类和/或使用条件而设定。另外，在本实施例中加强肋34、35相当于本发明中的加强部。 

图8是表示实施例中的截止阀107的控制流程的流程图。本例程由ECU110每隔预定时间反复执行。另外，在发动机100的起动时，截止阀107是关闭的。 

在步骤S101，判定从发动机100起动开始的经过时间是否为预定时间以上。该预定时间是为了计测将截止阀107打开的定时而设定的值。该预定时间根据HC的排出量或者摩擦损失的至少一方而设定。例如，能够将从发动机100起动开始，凹腔壁面15的温度上升，HC的排出量还在允许范围内的时间设为预定时间。预定时间通过例如实验等而求取最佳值。 

在这里，在发动机100的冷起动时如果使将截止阀107打开的时间滞后，则虽然能够促进凹腔壁面15的温度上升，但在将截止阀107打开之前不能通过冷却通道28使油的温度上升。另一方面，如果使将截止阀107打开的时间提前，则虽然能够使油的温度上升，但凹腔壁面15的温度上升变得缓慢。即，也可以通过HC的排出量的降低或者摩擦损失的降低的哪一方优先而确定将截止阀107打开的定时。另外，也可以根据发动机100所要求的性能而确定预定时间。 

然后，当在步骤S101中进行肯定判定时进入步骤S102，在进行否定判定时保持将截止阀107关闭而使本例程结束。 

在步骤S102，打开截止阀107。由此，向冷却通道28内供给油。另外，在本例程中，基于从发动机100起动开始后的经过时间供给油，但也可以代替于此，基于发动机1的冷却水或者油的温度供给油。即，也可以在冷却水或者油的温度为例如25℃到40℃左右时，使油的供给停止或者减少供给量，谋求凹腔壁面15的温度上升。另外，也可以根据从发动机100起动开始后的经过时间或者冷却水等的温度使油的供给量增加。 

如上所说明，根据本实施例，顶部11的热容量较小，所以在冷起动时也能够使凹腔壁面15的温度尽早上升。由此，能够降低HC等的排出量。另外，在凹腔14产生的热量容易向油传导，所以能够迅速使该油的温度上升。由此，能够降低摩擦损失。进而，使油在凹腔14的外周侧以及下侧流通，所以能够抑制凹腔壁面15的过热。 

实施例2 

图9以及图10表示本实施例2中的直喷式柴油发动机用活塞200。图9是沿着活塞200的中心轴A将该活塞200纵向切断时的纵剖图。另外，图10是通过图9所示的切断线Z将活塞200切断时的横剖图。另外，为了简洁显示活塞200，将一部分构成要素的显示省略。另外，对于活塞200以外的装置，与实施例1相同，所以将说明省略。 

活塞200构成为具备中心部201与外周部202。中心部201配置于中心轴A一侧。另外，外周部202配置于中心部201的外周侧且包含活塞环槽32的范围。中心部201与外周部202在分别制造后接合。通过中心部201的上表面与外周部202的上表面形成活塞200的上表面13。 

在中心部201，设有凹腔14。凹腔14通过从活塞200的上表面13向该活塞200的下方向凹陷而形成。凹腔14的形状由凹腔壁面15规定。在凹腔14的下侧，形成有冷却通道203。 

冷却通道203的上表面204沿着凹腔壁面15而形成。凹腔壁面15与冷却通道203的上表面204之间的壁厚在例如能够承受在发动机100的运行中在凹腔14产生的应力的范围内，设置得尽可能小。作为中心部201的外周侧的表面的外周面205形成为以活塞200的中心轴A为中心的圆柱形状。 

另外，在本实施例中，活塞200的中心轴A与凹腔14的中心轴相同，但凹腔14的中心轴也可以从活塞200的中心轴A错位。另外，在本实施例中，凹腔14的横向的截面形状为圆形，但也可以设为椭圆形等其他的形状。 

在冷却通道203的底面206上，设有与活塞200的中心轴A平行地贯通到中心部201的下侧的贯通孔29。该贯通孔29相对于中心轴A线对称地设有2个，一方成为油的入口，另一方成为油的出口。另外，在冷却通道203的底面206上，将活塞200的中心轴A设为中心地形成有环状槽30，在该环状槽30的底面上设有贯通孔29。 

另外，在环状槽30的外周侧，设有多个连接冷却通道203的上表面204与底面206的截面长方形的柱207。该柱207配置成将活塞200的中心轴A设为中心的放射状。另外，在活塞200的中心轴A上，设有连接冷却通道203的上表面204与底面206的截面圆形的中心加强部208。另外，在本实施例中柱207相当于本发明中的加强部。而且，冷却通道203下侧的中心部201延伸到裙部212。该裙部212包含于中心部201。 

外周部202形成为将中心轴A设为中心的筒状，其内面213的直径比中心部201的外周面205的直径稍大，能够将中心部201嵌入外周部202。另外，在外周部202的外周面31上，形成有3个用于保持活塞环的活塞环槽32。另外，连杆101连接于中心部201。 

外周部202设置于凹腔14以及冷却通道203的外周侧。通过外周部202的内面213的上部209以及下部210与中心部201接合。而且，在外周部202的上部209与下部210之间，在外周部202与中心部201之间设有间隙。该间隙作为冷却通道211而起作用。即，在本实施例中的活塞200中，在凹腔14的外周方向以及下方具备冷却通道203、211。 

而且，设置于凹腔14的下方的冷却通道203与设置于凹腔14的外周方向的冷却通道211在柱207与柱207之间连通。 

在中心部201，使用例如铁系或者不锈钢系的材料。即，在凹腔壁面15，由于燃料的燃烧而产生大的应力，在形成有该凹腔壁面15的中心部201使用杨氏模量较高的材料或者疲劳极限较高的材料。通过使用这样的材料，能够谋求凹腔壁面15与冷却通道203的上表面204之间的薄壁化，所以能够减小凹腔14周边的热容量。 

另一方面，在外周部202，使用例如铝系的材料。例如，通过铸造预先制造中心部201，通过浇铸制造外周部202。然后，外周部202的上部209以及下部210通过例如电子束焊接而接合于中心部201。通过使用这样的材料，能够抑制由与气缸3的壁面的滑动引起的磨损。另外，能够抑制活塞环粘连。而且，中心部201的比热变得比外周部202的比热小。另外，中心部201与外周部202的材料相同也能够得到冷却通道203、211的效果。 

在这样构成的活塞200，能够将凹腔14的热量迅速向裙部212传导，所以能够迅速使油的粘度下降。另外，活塞环槽32周边使用导热系数比铁高的铝系的材料，所以能够抑制活塞环的粘连。 

而且，凹腔14周边的热容量较小，所以在冷起动时也能够使凹腔壁面15的温度尽早上升。由此，能够降低HC等的排出量。另外，在凹腔14产生的热量容易向油传导，所以能够迅速使该油的温度上升。由此，能够 降低摩擦损失。进而，使油在凹腔14的外周侧以及下侧流通，所以能够抑制凹腔壁面15的过热。即，根据本实施例，能够抑制活塞环的粘连同时降低摩擦损失。 

实施例3 

图11以及图12表示本实施例3中的直喷式柴油发动机用活塞300。图11是沿着活塞300的中心轴A将该活塞300纵向切断时的纵剖图。另外，图12是通过图11所示的切断线Z将活塞300切断时的横剖图。另外，为了简洁显示活塞300，将一部分构成要素的显示省略。另外，对于活塞300以外的装置，与实施例1相同，所以将说明省略。另外，对于活塞300，对与实施例2不同的方面进行说明。 

活塞300构成为具备中心部301与外周部302。中心部301配置于中心轴A一侧。另外，外周部302配置于中心部301的外周侧、活塞环槽32的周边及其下侧的裙部303。中心部301与外周部302在分别制造后接合。 

在裙部303的中心轴A一侧，设有从中心部301延伸的加强肋304。加强肋304将中心轴A设为中心地放射状配置有多个。裙部303与加强肋304通过例如电子束焊接而接合。 

在这样构成的活塞300中，能够将凹腔14的热量经由加强肋304迅速向裙部303传导，所以能够迅速使油的粘度下降。在这里，如果裙部303全部使用铁系的材料，则由于温度变得过高，具有变为边界润滑、摩擦损失增大的危险，但在本实施例中，能够抑制该情况。 

即，根据本实施例，能够抑制活塞环的粘连同时进一步降低摩擦损失。 

符号说明 

1：活塞 

2：气缸体 

3：气缸 

4：气缸盖 

5：进气口 

6：进气门 

7：排气口 

8：排气门 

9：燃料喷射阀 

11：顶部 

12：外周部 

13：上表面 

14：凹腔 

15：凹腔壁面 

16：外表面 

17：外周面 

18：凹部 

19：开口部 

20：内周面 

21：底面 

22：上表面接合部 

23：中心接合部 

24：中心加强部 

25：贯通孔 

26：边缘 

27：内表面 

28：冷却通道 

29：贯通孔 

30：环状槽 

31：外周面 

32：活塞环槽 

33：裙部 

34：加强肋（筋，リブ) 

35：加强肋 

100：发动机 

101：连杆 

102：曲轴 

103：油泵 

104：油通路 

105：油底壳 

106：机油喷嘴 

107：截止阀 

110：ECU 

Claims (6)

1.一种内燃机用活塞，其特征在于，包括：

顶部，其形成有从活塞上表面向活塞下侧凹陷的凹腔；

外周部，其包围所述顶部的至少活塞外周侧而与该顶部接合，在外周具有用于保持活塞环的环槽；

冷却通道，其包含所述顶部与所述外周部之间的间隙，形成于所述凹腔的活塞外周侧以及活塞下侧，将该活塞外周侧与活塞下侧连通；和

至少2个连通孔，其将所述冷却通道与活塞外部连通，成为润滑油的入口或者出口，

所述外周部也包围所述顶部的活塞下侧；

所述冷却通道为所述顶部与所述外周部之间的间隙，形成于所述顶部的活塞外周侧以及活塞下侧。

2.根据权利要求1所述的内燃机用活塞，其特征在于：所述顶部具有加强部，所述加强部向所述冷却通道侧突出而对该顶部进行加强，留出用于润滑油在形成于所述凹腔的活塞外周侧与活塞下侧的各冷却通道之间移动的通路而配置。

3.根据权利要求2所述的内燃机用活塞，其特征在于：将用于所述润滑油移动的通路设置于所述加强部的活塞下侧。

4.根据权利要求1至3的任意1项所述的内燃机用活塞，其特征在于：所述顶部使用比热比所述外周部小的材料。

5.根据权利要求1至3的任意1项所述的内燃机用活塞，其特征在于：

所述顶部具有从所述凹腔的外表面突出而在活塞中心线上延伸到所述冷却通道的底面的中心加强部；

在所述冷却通道的底面上，所述中心加强部的周边的部分向活塞下侧凹陷。

6.一种内燃机，其特征在于，包括：

权利要求1至5的任意1项所述的内燃机用活塞；

润滑油供给装置，其经由所述连通孔向所述冷却通道供给润滑油；

调节装置，其调节从所述润滑油供给装置向所述冷却通道供给的润滑油的量；和

控制装置，其在内燃机的温度低时使润滑油的供给量比内燃机的温度高时少。

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