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JPH11200947A - Piston for internal combustion engine - Google Patents

Piston for internal combustion engine

Info

Publication number
JPH11200947A
JPH11200947A JP10005585A JP558598A JPH11200947A JP H11200947 A JPH11200947 A JP H11200947A JP 10005585 A JP10005585 A JP 10005585A JP 558598 A JP558598 A JP 558598A JP H11200947 A JPH11200947 A JP H11200947A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
piston
combustion chamber
internal combustion
combustion engine
partition wall
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP10005585A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Toshiharu Noguchi
敏春 野口
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP10005585A priority Critical patent/JPH11200947A/en
Publication of JPH11200947A publication Critical patent/JPH11200947A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B23/00Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation
    • F02B23/08Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with positive ignition
    • F02B23/10Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with positive ignition with separate admission of air and fuel into cylinder
    • F02B23/104Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with positive ignition with separate admission of air and fuel into cylinder the injector being placed on a side position of the cylinder
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B75/00Other engines
    • F02B75/12Other methods of operation
    • F02B2075/125Direct injection in the combustion chamber for spark ignition engines, i.e. not in pre-combustion chamber
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05CINDEXING SCHEME RELATING TO MATERIALS, MATERIAL PROPERTIES OR MATERIAL CHARACTERISTICS FOR MACHINES, ENGINES OR PUMPS OTHER THAN NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES
    • F05C2201/00Metals
    • F05C2201/02Light metals
    • F05C2201/021Aluminium
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05CINDEXING SCHEME RELATING TO MATERIALS, MATERIAL PROPERTIES OR MATERIAL CHARACTERISTICS FOR MACHINES, ENGINES OR PUMPS OTHER THAN NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES
    • F05C2201/00Metals
    • F05C2201/04Heavy metals
    • F05C2201/0433Iron group; Ferrous alloys, e.g. steel
    • F05C2201/0448Steel
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
  • Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To preferably suppress an increase in hammering sound of a piston and an increase in friction. SOLUTION: A piston 11 is provided with a piston head part 21 and a piston skirt part 22 extending in the lower part of the piston head part 21 which are respectively made of an aluminum alloy. A combustion chamber composed of a deep bowl type recessed part 24 is provided on the top surface of the piston head part 21. A partition wall 25 between the bottom wall of this recessed part (combustion chamber) 24, that is, the recessed part 24 and the inside space of the piston skirt part 22 is formed with a heat resistant steel with heat resistance higher than that of the aluminium alloy. The heat resistant steel as the partition wall 25 is connected to the piston head part 21 while it is cast into the piston 11. The partition wall 25 has thickness t1 which is thinner than the thickness t2 of the partition wall 58 of a conventional piston 51 which is completely made of aluminium alloy.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、気筒内に燃料を直
接的に噴射しうる筒内噴射式の内燃機関に用いられて好
適な内燃機関用ピストンに関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a piston for an internal combustion engine suitable for use in a direct injection type internal combustion engine capable of directly injecting fuel into a cylinder.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般に、筒内噴射式の内燃機関に用いら
れるピストンにおいては、燃料噴射弁から噴射された燃
料を可燃混合気として点火プラグ近傍に集めて成層燃焼
を行うために、ピストン頂面に所定の凹形状を有する燃
焼室が設けられている(例えば特開平8−35429号
公報参照)。図7にこうした筒内噴射式の内燃機関に用
いられている従来のピストンの断面構造を示す。
2. Description of the Related Art In general, in a piston used in a direct injection type internal combustion engine, a fuel injected from a fuel injection valve is collected as a combustible mixture near a spark plug to perform stratified combustion. Is provided with a combustion chamber having a predetermined concave shape (see, for example, JP-A-8-35429). FIG. 7 shows a cross-sectional structure of a conventional piston used in such a direct injection type internal combustion engine.

【0003】同図7に示すように、アルミニウム合金か
らなるピストン51は、頂面が断面略三角形状に形成さ
れるとともに深皿型の凹部52が設けられた略円盤状の
ピストンヘッド部53と、そのピストンヘッド部53の
下部に延設された中空状のピストンスカート部54とを
備えている。ピストンヘッド部53及びピストンスカー
ト部54の内壁面にはピンボス部55が形成され、この
ピンボス部55にはコネクティングロッド(コンロッ
ド)56がピストンピン57を介して回動可能に連結さ
れている。なお、コンロッド56は、その外周縁が上記
凹部52の底壁、すなわち該凹部52とピストンスカー
ト部54の内側空間との隔壁58の下面との間に所定の
クリアランスC1を確保した状態でピンボス部55に連
結されている。また、隔壁58は、燃焼室内の圧力及び
温度に耐えうる最低限必要な厚みt2にて形成されてい
る。
As shown in FIG. 7, a piston 51 made of an aluminum alloy has a substantially disc-shaped piston head 53 having a top surface formed in a substantially triangular cross section and a deep dish-shaped recess 52 provided therein. , A hollow piston skirt 54 extending below the piston head 53. A pin boss 55 is formed on the inner wall surfaces of the piston head 53 and the piston skirt 54, and a connecting rod (connecting rod) 56 is rotatably connected to the pin boss 55 via a piston pin 57. The connecting rod 56 has a pin boss portion with its outer peripheral edge secured with a predetermined clearance C1 between the bottom wall of the concave portion 52, that is, the lower surface of the partition 58 between the concave portion 52 and the inner space of the piston skirt portion 54. 55. The partition wall 58 is formed with a minimum thickness t2 that can withstand the pressure and temperature in the combustion chamber.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】ところで、頂面に凹部
52からなる燃焼室を有する上記ピストン51において
は、コンロッド56との間のクリアランスC1の確保
や、上記隔壁58を通じての耐圧性及び耐熱性の確保が
重要な課題となることから、ピストンピン57の軸心か
らピストン51の外周面上端までの高さ、すなわちコン
プレッションハイトh2も、同図7に示される態様で自
ずと大きくとらざるを得ない。このため、ピストン51
としての重量が増加するとともに、その重心もピストン
ピン57から遠ざかる方向に移動することになり、その
結果、ピストン打音が増大したり、フリクションが増加
するなどの不都合を招くこととなっている。
By the way, in the piston 51 having the combustion chamber having the concave portion 52 on the top surface, the clearance C1 between the piston 51 and the connecting rod 56 is ensured, and the pressure resistance and heat resistance through the partition wall 58 are secured. Therefore, the height from the axis of the piston pin 57 to the upper end of the outer peripheral surface of the piston 51, that is, the compression height h2, has to be naturally increased in the mode shown in FIG. . For this reason, the piston 51
As the weight increases, the center of gravity also moves in a direction away from the piston pin 57, and as a result, inconveniences such as an increase in piston tapping noise and an increase in friction are caused.

【0005】本発明は、こうした実情に鑑みてなされた
ものであって、その目的は、ピストン打音の増大や、フ
リクションの増加を好適に抑制することのできる内燃機
関用ピストンを提供することにある。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a piston for an internal combustion engine capable of suitably suppressing an increase in piston tapping sound and an increase in friction. is there.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項1に記載の発明では、頂面に凹部からなる所
定形状の燃焼室を有するアルミニウム合金製の内燃機関
用ピストンにおいて、前記燃焼室の底面とコネクティン
グロッドの隙間とを隔絶する隔壁を耐熱鋼にて形成した
ことをその要旨とする。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a piston for an aluminum alloy internal combustion engine having a combustion chamber of a predetermined shape having a concave portion on a top surface. The gist of the present invention is that a partition for separating the bottom of the combustion chamber and the gap between the connecting rods is formed of heat-resistant steel.

【0007】こうした構成によれば、隔壁を燃焼室内の
圧力及び温度に耐えうる最低限必要な厚みにて形成した
際に、アルミニウム合金で同隔壁を形成した場合よりも
薄く形成することが可能となる。したがって、ピストン
の重量増加を抑制することができるとともに、そのコン
プレッションハイトをも低くすることができ、ひいては
ピストンの重心をピストンピン側に近づけることができ
るようになる。
[0007] According to such a configuration, when the partition is formed with a minimum necessary thickness that can withstand the pressure and temperature in the combustion chamber, it is possible to form the partition thinner than when the partition is formed of an aluminum alloy. Become. Therefore, the increase in the weight of the piston can be suppressed, and the compression height of the piston can be reduced, so that the center of gravity of the piston can be brought closer to the piston pin.

【0008】請求項2に記載の発明では、請求項1に記
載の内燃機関用ピストンにおいて、前記隔壁は、前記耐
熱鋼からなる板材がピストン内に鋳込まれた状態で形成
されてなることをその要旨とする。
[0008] According to a second aspect of the present invention, in the piston for an internal combustion engine according to the first aspect, the partition wall is formed in a state where a plate material made of the heat-resistant steel is cast into the piston. This is the gist.

【0009】こうした構成によれば、耐熱鋼からなる隔
壁とアルミニウム合金からなるピストンとの接合性を好
適に高めることができるようになる。請求項3に記載の
発明では、頂面に凹部からなる所定形状の燃焼室を有す
るアルミニウム合金製の内燃機関用ピストンにおいて、
前記燃焼室の底面とコネクティングロッドの隙間とを隔
絶する隔壁及び前記燃焼室の内壁面を耐熱鋼にて形成し
たことをその要旨とする。
According to such a configuration, the joining property between the partition wall made of heat-resistant steel and the piston made of aluminum alloy can be suitably improved. In the invention according to claim 3, in an aluminum alloy internal combustion engine piston having a combustion chamber of a predetermined shape having a concave portion on a top surface,
The gist of the present invention is that a partition separating the bottom surface of the combustion chamber and a gap between the connecting rods and an inner wall surface of the combustion chamber are formed of heat-resistant steel.

【0010】こうした構成によれば、隔壁に加え、燃焼
室の内壁面の耐熱性も高く維持される。したがって、高
温に晒されることによって燃焼室の内壁面にクラックが
生じたり、溶融してしまうことも好適に抑制される。
According to such a configuration, in addition to the partition walls, the heat resistance of the inner wall surface of the combustion chamber is maintained high. Therefore, the occurrence of cracks and melting on the inner wall surface of the combustion chamber due to exposure to high temperatures is also suitably suppressed.

【0011】請求項4に記載の発明では、請求項3に記
載の内燃機関用ピストンにおいて、前記隔壁及び前記燃
焼室の内壁面は、前記耐熱鋼からなる材料が当該ピスト
ン内に鋳込まれた状態で形成されてなることをその要旨
とする。
According to a fourth aspect of the present invention, in the piston for an internal combustion engine according to the third aspect, the partition wall and the inner wall surface of the combustion chamber are formed by casting a material made of the heat-resistant steel into the piston. It is the gist that it is formed in a state.

【0012】こうした構成によれば、耐熱鋼からなる隔
壁及び燃焼室の内壁面とアルミニウム合金からなるピス
トンとの接合性を好適に高めることができるようにな
る。
According to such a configuration, it is possible to suitably enhance the jointability between the partition wall made of heat-resistant steel and the inner wall surface of the combustion chamber and the piston made of aluminum alloy.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】(第1実施形態)以下、本発明を
具体化した第1実施形態を図1及び図2に従って説明す
る。
(First Embodiment) A first embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 and 2. FIG.

【0014】図1に示すように、内燃機関としてのエン
ジン1のシリンダブロック2内にはピストン11が往復
移動可能に設けられ、ピストン11はコネクティングロ
ッド(コンロッド)12を介してエンジン11の出力軸
であるクランクシャフト13に連結されている。ピスト
ン11の往復移動は、このコンロッド12によりクラン
クシャフト13の回転へと変換されるようになってい
る。クランクシャフト13におけるコンロッド12と対
向する側には、クランクシャフト13の回転バランスを
とるためのバランスウエイト13aが設けられている。
As shown in FIG. 1, a piston 11 is provided in a cylinder block 2 of an engine 1 as an internal combustion engine so as to be able to reciprocate, and the piston 11 is connected to an output shaft of the engine 11 via a connecting rod (connecting rod) 12. Is connected to the crankshaft 13. The reciprocating movement of the piston 11 is converted into rotation of the crankshaft 13 by the connecting rod 12. On the side of the crankshaft 13 facing the connecting rod 12, a balance weight 13a for balancing the rotation of the crankshaft 13 is provided.

【0015】また、上記シリンダブロック2の上端には
ガスケット3を介してシリンダヘッド4が設けられ、同
シリンダヘッド4と上記ピストン11との間には燃焼室
14が形成されている。このシリンダヘッド4には上記
燃焼室14と連通する吸気ポート5及び排気ポート6が
設けられ、それら吸気ポート5及び排気ポート6には、
それぞれ吸気バルブ7及び排気バルブ8が設けられてい
る。これらの吸気バルブ7及び排気バルブ8は、図示し
ないカムによって開閉駆動されて、吸気ポート5と燃焼
室14及び排気ポート6と燃焼室14とをそれぞれ連通
・遮断する。また、シリンダヘッド4には、点火プラグ
9が上記燃焼室14に露出するように配設され、吸気ポ
ート5の近傍には燃料噴射弁10が燃焼室14内に露出
配置されている。
A cylinder head 4 is provided at an upper end of the cylinder block 2 via a gasket 3, and a combustion chamber 14 is formed between the cylinder head 4 and the piston 11. The cylinder head 4 is provided with an intake port 5 and an exhaust port 6 which communicate with the combustion chamber 14, and the intake port 5 and the exhaust port 6 have:
An intake valve 7 and an exhaust valve 8 are provided, respectively. The intake valve 7 and the exhaust valve 8 are driven to open and close by a cam (not shown) to communicate and shut off the intake port 5 and the combustion chamber 14 and the exhaust port 6 and the combustion chamber 14, respectively. A spark plug 9 is disposed in the cylinder head 4 so as to be exposed to the combustion chamber 14, and a fuel injection valve 10 is disposed in the combustion chamber 14 near the intake port 5.

【0016】一方、図2(a)に示すように、ピストン
11は、頂面が断面三角形状をなす略円盤状のピストン
ヘッド部21と、そのピストンヘッド部21の下部に延
設された中空状をなすピストンスカート部22とを備え
ている。これらピストンヘッド部21及びピストンスカ
ート部22は、軽量且つ熱伝導性に優れたアルミニウム
合金から形成され、所定の剛性を有している。
On the other hand, as shown in FIG. 2A, the piston 11 has a substantially disk-shaped piston head 21 having a triangular cross section at the top, and a hollow extending below the piston head 21. And a piston skirt portion 22 having a shape. The piston head portion 21 and the piston skirt portion 22 are made of a lightweight aluminum alloy having excellent thermal conductivity and have a predetermined rigidity.

【0017】ピストンヘッド部21の外周面には、3つ
のピストンリング23が装着されている。また、ピスト
ンヘッド部21の頂面には深皿型の凹部24からなる燃
焼室が設けられている。この凹部(燃焼室)24の底
壁、すなわち該凹部24とピストンスカート部22の内
側空間とを隔絶する隔壁25は、アルミニウム合金より
も耐熱性の高い耐熱鋼、例えばチタン系耐熱合金によっ
て形成されている。この隔壁25は、ピストン11内に
鋳込まれた状態にあり、これによりピストンヘッド部2
1に接合されている。すなわちピストン11は、隔壁2
5となる耐熱鋼からなる板材をピストン11の型枠内に
位置決め固定し、その型枠内に溶融されたアルミニウム
合金を流し込み固化させることによって形成されてい
る。
Three piston rings 23 are mounted on the outer peripheral surface of the piston head 21. In addition, a combustion chamber including a deep dish-shaped recess 24 is provided on the top surface of the piston head 21. The bottom wall of the concave portion (combustion chamber) 24, that is, the partition wall 25 that separates the concave portion 24 from the inner space of the piston skirt portion 22, is formed of heat-resistant steel having higher heat resistance than an aluminum alloy, for example, a titanium-based heat-resistant alloy. ing. This partition wall 25 is in a state of being cast into the piston 11, whereby the piston head portion 2 is formed.
1. That is, the piston 11 is
5 is formed by positioning and fixing a plate made of heat resistant steel in the mold of the piston 11 and pouring and solidifying a molten aluminum alloy into the mold.

【0018】また、ピストンヘッド部21において上記
隔壁25の下方にはピンボス部26が形成されており、
上記コンロッド12は、ピストンピン27を介してこの
ピンボス部26に回動可能に連結されている。なお、コ
ンロッド12は、その外周縁が上記隔壁25の下面との
間に所定のクリアランスC1をあけた状態でピンボス部
26に連結されている。
A pin boss 26 is formed below the partition 25 in the piston head 21.
The connecting rod 12 is rotatably connected to the pin boss 26 via a piston pin 27. Note that the connecting rod 12 is connected to the pin boss portion 26 in a state where the outer peripheral edge of the connecting rod 12 has a predetermined clearance C1 between it and the lower surface of the partition wall 25.

【0019】ところで、本実施形態にかかるピストンで
あって、上記耐熱鋼からなる隔壁25は、図2(a)に
示すように、厚みt1にて形成されている。この隔壁2
5の厚みt1は、上記凹部24を含む燃焼室14内の圧
力及び温度に耐えうる厚みに設定されているが、同隔壁
25はアルミニウム合金よりも耐熱性が高いため、図2
(b)に対比して示す前記従来のピストン51の隔壁5
8の厚みt2よりも薄く形成されている。したがって、
ピストンピン27の軸心からピストン11の外周面上端
までの高さ、すなわちコンプレッションハイトh1も、
従来のピストン51のコンプレッションハイトh2より
それら厚みt1及びt2の差に相当する高さh3分だけ
低くなる。
Incidentally, in the piston according to the present embodiment, the partition wall 25 made of the heat-resistant steel is formed with a thickness t1 as shown in FIG. 2 (a). This partition 2
5 is set to a thickness that can withstand the pressure and temperature in the combustion chamber 14 including the concave portion 24, but since the partition wall 25 has higher heat resistance than an aluminum alloy, FIG.
The partition 5 of the conventional piston 51 shown in comparison with FIG.
8 is formed thinner than the thickness t2. Therefore,
The height from the axis of the piston pin 27 to the upper end of the outer peripheral surface of the piston 11, that is, the compression height h1, is also:
It is lower than the compression height h2 of the conventional piston 51 by the height h3 corresponding to the difference between the thicknesses t1 and t2.

【0020】このように、上記ピストン11において
は、隔壁25を薄くした分だけコンプレッションハイト
が低減され、ピストン11の重心がピストンピン27側
に近づくようになる。また、ピストン11全体を耐熱鋼
で形成するとピストン11の重量増加を招くが、隔壁2
5のみを耐熱鋼で形成しており、しかも隔壁25を薄く
形成しているため、ピストン11の重量増加も抑制され
るようになる。
As described above, in the piston 11, the compression height is reduced by the thickness of the partition wall 25, and the center of gravity of the piston 11 approaches the piston pin 27 side. Further, if the entire piston 11 is formed of heat-resistant steel, the weight of the piston 11 is increased.
Since only 5 is made of heat-resistant steel and the partition wall 25 is formed thin, an increase in the weight of the piston 11 is also suppressed.

【0021】また、隔壁25となる耐熱鋼はアルミニウ
ム合金からなるピストン11内に鋳込まれた状態で接合
されているため、それら材料の接合性を高く維持するこ
とができる。特に、上記耐熱鋼としてアルミニウム合金
と熱膨張率の近い材料を選ぶようにすれば、燃焼室14
内の熱によって隔壁25及びピストン11に熱膨張が生
じても、それらの熱膨脹差によって同隔壁25とピスト
ン11との接合面が損傷するおそれも抑制されるように
なる。
Further, since the heat-resistant steel serving as the partition wall 25 is joined in a state of being cast into the piston 11 made of an aluminum alloy, the joining property of these materials can be maintained high. In particular, if a material having a thermal expansion coefficient close to that of an aluminum alloy is selected as the heat-resistant steel, the combustion chamber 14
Even if the partition wall 25 and the piston 11 are thermally expanded by the heat inside, the possibility that the joint surface between the partition wall 25 and the piston 11 is damaged due to a difference in thermal expansion between them is also suppressed.

【0022】以上詳述したように、第1実施形態にかか
るピストンによれば、以下の効果を得ることができる。 ・ピストン11の重量増加や重心移動に起因するピスト
ン打音の増大や、フリクションの増加等を好適に抑制す
ることができる。
As described in detail above, according to the piston of the first embodiment, the following effects can be obtained. -It is possible to preferably suppress an increase in piston tapping noise and an increase in friction due to an increase in the weight of the piston 11 and movement of the center of gravity.

【0023】・耐熱鋼からなる隔壁25とアルミニウム
合金からなるピストン11との接合性を高く維持するこ
とができる。なお、図3に示すように、前記従来の内燃
機関用ピストン51をエンジン61に搭載するために
は、内燃機関を構成するシリンダブロック62のデッキ
ハイトDH2を、一般的な頂面扁平状のピストンを用い
たエンジンのシリンダブロックのデッキハイトよりも、
ピストン51のコンプレッションハイトの増加分だけ高
く形成する必要がある。このため、前記ピストン51を
用いる場合には、一般の頂面扁平状のピストンを用いた
エンジンのシリンダブロックを適用することができず、
大幅な設計変更を要する。したがって、エンジン61全
体の生産性が悪化する。しかも、シリンダブロック62
のデッキハイトDH2を高くすると、エンジン61全体
が大型化して、その搭載空間をも変更しなければならな
くなるおそれもある。
The joining property between the partition wall 25 made of heat-resistant steel and the piston 11 made of aluminum alloy can be kept high. As shown in FIG. 3, in order to mount the conventional piston 51 for an internal combustion engine on the engine 61, the deck height DH2 of the cylinder block 62 constituting the internal combustion engine is replaced by a general flat top piston. Than the deck height of the engine cylinder block using
It is necessary to form the piston 51 higher by the increase of the compression height. Therefore, when the piston 51 is used, a cylinder block of an engine using a general piston having a flat top cannot be applied,
Requires significant design changes. Therefore, the productivity of the entire engine 61 deteriorates. Moreover, the cylinder block 62
If the deck height DH2 is increased, the size of the entire engine 61 may be increased, and the mounting space may have to be changed.

【0024】また、上記シリンダブロック62のデッキ
ハイトDH2を変更せず、コンロッド56の長さを短縮
してピストン51を上記エンジン61に搭載する方法も
考えられる。しかしながら、ピストン51が同図3に示
される態様で下死点位置にあるときには、同ピストン5
1がクランクシャフト63に設けられたバランスウエイ
ト63aと干渉しないようにしなければならず、そのた
めにはピンボス部55とバランスウエイト63aとの間
に所定のクリアランスC2を確保しなければならない。
したがって、コンロッド56の長さを安易に短縮するこ
とはできない。
It is also conceivable to mount the piston 51 on the engine 61 by shortening the length of the connecting rod 56 without changing the deck height DH2 of the cylinder block 62. However, when the piston 51 is at the bottom dead center position in the manner shown in FIG.
1 must not interfere with the balance weight 63a provided on the crankshaft 63, and for that purpose, a predetermined clearance C2 must be secured between the pin boss 55 and the balance weight 63a.
Therefore, the length of the connecting rod 56 cannot be easily reduced.

【0025】この点、上記実施形態にかかる内燃機関用
ピストンにおいては、ピストン11のコンプレッション
ハイトを図4に示すように上記一般の頂面扁平状のピス
トン(図4(b)参照)のコンプレッションハイトと同
等の高さに設定することができる。この場合、図1に示
すシリンダヘッド2のデッキハイトDH1は一般の頂面
扁平状のピストンを用いたエンジンのシリンダブロック
のデッキハイトと同じ高さでよく、この頂面扁平状のピ
ストンを用いたエンジンのシリンダブロックをそのまま
適用することが可能となる。したがって、シリンダブロ
ック2の設計変更が不要となり、エンジン1全体の生産
性が向上するとともに、前記従来のピストン51を用い
たエンジンに比べてエンジン全体をコンパクト化するこ
とができるようにもなる。
In this regard, in the internal combustion engine piston according to the above-described embodiment, the compression height of the piston 11 is set to the compression height of the general flat-top piston (see FIG. 4B) as shown in FIG. It can be set to the same height as. In this case, the deck height DH1 of the cylinder head 2 shown in FIG. 1 may be the same height as the deck height of a cylinder block of an engine using a general flat top piston, and this flat top piston is used. The cylinder block of the engine can be applied as it is. Therefore, it is not necessary to change the design of the cylinder block 2, and the productivity of the entire engine 1 is improved, and the entire engine can be made more compact than the conventional engine using the piston 51.

【0026】(第2実施形態)以下、本発明を具体化し
た第2実施形態を図5に従って説明する。なお、本実施
形態において、前記第1実施形態と同一若しくは対応す
る要素については、図面に同一の符号をして示してお
り、それら要素についての詳細な説明は省略する。
(Second Embodiment) Hereinafter, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. Note that, in the present embodiment, the same or corresponding elements as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals in the drawings, and a detailed description of those elements will be omitted.

【0027】図5に示すように、ピストン11の凹部
(燃焼室)24の内壁面全体には、前記耐熱鋼からなる
隔壁25から延設された壁部25aが接合されている。
なお、これら隔壁25及び壁部25aを構成する耐熱鋼
材料も、第1実施形態と同様にピストン11内に鋳込ま
れた状態にある。
As shown in FIG. 5, a wall 25a extending from a partition wall 25 made of the above-mentioned heat-resistant steel is joined to the entire inner wall surface of the concave portion (combustion chamber) 24 of the piston 11.
Note that the heat-resistant steel material forming the partition wall 25 and the wall portion 25a is also cast in the piston 11 as in the first embodiment.

【0028】こうしたピストン11においては、凹部
(燃焼室)24の内壁面全体に耐熱鋼からなる壁部25
aを接合したことにより、同凹部24の内壁面全体の耐
熱性が高く維持されるようになる。したがって、高温に
晒されることによって上記凹部24の内壁面にクラック
が発生したり、同内壁面が溶融してしまうことも好適に
抑制されるようになる。特に、凹部24の開口端周縁に
おいては、熱が逃げにくく高温になる傾向にあるため、
こうした構造は有効であり、同凹部24の開口端周縁部
分の形状に精密な設計が要求されないなど、ピストン1
1全体としてもその設計が容易になる。
In the piston 11, a wall 25 made of heat-resistant steel is formed on the entire inner wall surface of the recess (combustion chamber) 24.
By joining a, the heat resistance of the entire inner wall surface of the recess 24 is maintained high. Therefore, the occurrence of cracks on the inner wall surface of the concave portion 24 and the melting of the inner wall surface due to exposure to a high temperature can be suitably suppressed. In particular, at the periphery of the opening end of the concave portion 24, heat tends to hardly escape and the temperature tends to be high.
Such a structure is effective, and a precise design is not required for the shape of the periphery of the opening end of the concave portion 24.
1 as a whole can be easily designed.

【0029】以上詳述したように、この第2実施形態に
よれば、前述した第1実施形態の効果に加え、次のよう
な効果を得ることができる。 ・凹部(燃焼室)24の内壁面にクラックが発生した
り、同内壁面が溶融してしまうことを抑制することがで
きる。
As described in detail above, according to the second embodiment, the following effects can be obtained in addition to the effects of the first embodiment. The occurrence of cracks on the inner wall surface of the recess (combustion chamber) 24 and the melting of the inner wall surface can be suppressed.

【0030】・凹部(燃焼室)24の開口端周縁部分の
形状に精密な設計を要しないため、ピストン11全体の
設計を容易なものとすることができる。なお、上記各実
施形態は以下のように変更して実施することもできる。
Since the shape of the peripheral portion of the opening end of the recess (combustion chamber) 24 does not need to be precisely designed, the entire piston 11 can be easily designed. Each of the above embodiments can be modified and implemented as follows.

【0031】・上記各実施形態では、隔壁25あるいは
壁部25aとなる耐熱鋼がピストン11内に鋳込まれた
状態でピストンヘッド部21に接合されるとしたが、こ
れら耐熱鋼はピストンヘッド部21に圧入するようにし
てもよい。
In the above embodiments, the heat-resistant steel which becomes the partition wall 25 or the wall 25a is joined to the piston head 21 in a state of being cast into the piston 11. 21 may be press-fitted.

【0032】・特に第2実施形態に関して、壁部25a
を構成する耐熱鋼材料とピストンヘッド部21との接合
面についてはこれを、例えば図6に示すようにノコギリ
刃状に形成するようにしてもよい。このようにすれば、
該接合面の接触面積が増してそれら材料間の熱伝導性及
び接合性を向上させることができるようになる。なお、
こうした接合面の形状は上記ノコギリ刃状に限らない。
要は、1乃至複数の係合凹凸面を有して、それら接合面
の接触面積が増す形状であればよい。
[0032] Particularly in the second embodiment, the wall portion 25a
The joint surface between the heat-resistant steel material and the piston head portion 21 may be formed in a saw blade shape, for example, as shown in FIG. If you do this,
The contact area of the joining surface increases, and the thermal conductivity and joining property between the materials can be improved. In addition,
The shape of such a joint surface is not limited to the saw blade shape.
In short, any shape may be used as long as it has one or a plurality of engaging concave and convex surfaces and the contact area of the joining surfaces increases.

【0033】以上、各実施形態について説明したが、そ
れら各実施形態から把握できる請求項以外の技術的思想
について、以下にそれらの効果と共に記載する。 (1)請求項1〜4のいずれか1項に記載の内燃機関用
ピストンにおいて、前記隔壁は、当該ピストンのコンプ
レッションハイトが頂面扁平状のピストンのコンプレッ
ションハイトと同等となる壁厚にて形成されてなること
を特徴とする内燃機関用ピストン。
While the embodiments have been described above, technical ideas other than the claims that can be grasped from the embodiments will be described below together with their effects. (1) In the piston for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 4, the partition wall has a wall thickness such that a compression height of the piston is equal to a compression height of a piston having a flat top surface. A piston for an internal combustion engine characterized by being made.

【0034】このようにすれば、当該ピストンが搭載さ
れる内燃機関のシリンダブロックとして、一般の頂面扁
平状のピストンが搭載される内燃機関のシリンダブロッ
クを適用することができるようになる。
In this way, a cylinder block of an internal combustion engine on which a general flat-top piston is mounted can be applied as the cylinder block of the internal combustion engine on which the piston is mounted.

【0035】(2)請求項3または請求項4または前記
(1)に記載の内燃機関用ピストンにおいて、前記燃焼
室の内壁面を構成する耐熱鋼材料と当該ピストンとの接
合面に1乃至複数の係合凹凸面をもたせたことを特徴と
する内燃機関用ピストン。
(2) In the piston for an internal combustion engine according to claim 3 or claim 4 or (1), one or more joint surfaces between the heat-resistant steel material constituting the inner wall surface of the combustion chamber and the piston are provided. A piston for an internal combustion engine, characterized in that the piston has an engaging uneven surface.

【0036】このようにすれば、上記耐熱鋼材料とアル
ミニウム合金からなるピストンとの接触面積が増し、そ
れらの熱伝導性及び接合性をさらに向上させることがで
きるようになる。
In this way, the contact area between the heat-resistant steel material and the piston made of an aluminum alloy is increased, and the heat conductivity and the jointability thereof can be further improved.

【0037】[0037]

【発明の効果】請求項1に記載の発明によれば、ピスト
ンのコンプレッションハイトを低くすることが可能とな
り、ピストンの重量増加を抑制することができるととも
に、その重心をピストンピン側に近づけることができ
る。したがって、ピストン打音の増大や、フリクション
の増加等を好適に抑制することができる。
According to the first aspect of the present invention, the compression height of the piston can be reduced, the increase in the weight of the piston can be suppressed, and the center of gravity can be made closer to the piston pin side. it can. Therefore, it is possible to preferably suppress an increase in piston hitting sound, an increase in friction, and the like.

【0038】請求項2に記載の発明によれば、耐熱鋼か
らなる隔壁とアルミニウム合金からなるピストンとの接
合性を好適に高めることができる。請求項3に記載の発
明によれば、高温に晒されることによって凹部の内壁面
にクラックが生じたり、溶融してしまうことを抑制でき
る。
According to the second aspect of the present invention, it is possible to preferably improve the joining property between the partition wall made of heat-resistant steel and the piston made of aluminum alloy. According to the third aspect of the present invention, it is possible to prevent the inner wall surface of the concave portion from being cracked or melted by being exposed to a high temperature.

【0039】請求項4に記載の発明によれば、耐熱鋼か
らなる隔壁及び燃焼室の内壁面とアルミニウム合金から
なるピストンとの接合性を好適に高めることができる。
According to the fourth aspect of the present invention, it is possible to preferably improve the jointability between the partition wall made of heat-resistant steel and the inner wall surface of the combustion chamber and the piston made of an aluminum alloy.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】第1実施形態のピストンが搭載された内燃機関
の概略断面図。
FIG. 1 is a schematic sectional view of an internal combustion engine equipped with a piston according to a first embodiment.

【図2】同実施形態のピストンと従来のピストンとを対
比して示す概略断面図。
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing the piston of the embodiment and a conventional piston in comparison.

【図3】従来のピストンが搭載された内燃機関の概略断
面図。
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of an internal combustion engine equipped with a conventional piston.

【図4】第1実施形態のピストンと一般の頂面扁平状の
ピストンとを対比して示す概略断面図。
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing the piston of the first embodiment in comparison with a general flat-top piston.

【図5】第2実施形態のピストンが搭載された内燃機関
の概略断面図。
FIG. 5 is a schematic sectional view of an internal combustion engine equipped with a piston according to a second embodiment.

【図6】さらに他の実施形態のピストンの構造を示す概
略断面図。
FIG. 6 is a schematic sectional view showing the structure of a piston according to yet another embodiment.

【図7】従来のピストンの構造を示す概略断面図。FIG. 7 is a schematic sectional view showing the structure of a conventional piston.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…エンジン(内燃機関)、2…シリンダヘッド、11
…ピストン、12…コネクティングロッド、14…燃焼
室、24…凹部(燃焼室)、25…隔壁、25a…壁
部。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Engine (internal combustion engine), 2 ... Cylinder head, 11
... piston, 12 ... connecting rod, 14 ... combustion chamber, 24 ... recess (combustion chamber), 25 ... partition wall, 25a ... wall part.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI F02F 3/00 302 F02F 3/00 302Z F16J 1/01 F16J 1/01 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code FI F02F 3/00 302 F02F 3/00 302Z F16J 1/01 F16J 1/01

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 頂面に凹部からなる所定形状の燃焼室を
有するアルミニウム合金製の内燃機関用ピストンにおい
て、 前記燃焼室の底面とコネクティングロッドの隙間とを隔
絶する隔壁を耐熱鋼にて形成したことを特徴とする内燃
機関用ピストン。
1. A piston for an internal combustion engine made of an aluminum alloy having a combustion chamber of a predetermined shape having a concave portion on a top surface, wherein a partition wall separating a bottom surface of the combustion chamber and a gap between a connecting rod is formed of heat-resistant steel. A piston for an internal combustion engine, characterized in that:
【請求項2】 請求項1に記載の内燃機関用ピストンに
おいて、 前記隔壁は、前記耐熱鋼からなる板材がピストン内に鋳
込まれた状態で形成されてなることを特徴とする内燃機
関用ピストン。
2. The piston for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the partition wall is formed in a state in which a plate material made of the heat-resistant steel is cast in the piston. .
【請求項3】 頂面に凹部からなる所定形状の燃焼室を
有するアルミニウム合金製の内燃機関用ピストンにおい
て、 前記燃焼室の底面とコネクティングロッドの隙間とを隔
絶する隔壁及び前記燃焼室の内壁面を耐熱鋼にて形成し
たことを特徴とする内燃機関用ピストン。
3. A piston for an internal combustion engine made of an aluminum alloy having a combustion chamber of a predetermined shape having a concave portion on a top surface thereof, wherein a partition separating a bottom surface of the combustion chamber and a gap between a connecting rod and an inner wall surface of the combustion chamber are provided. Made of heat-resistant steel.
【請求項4】 請求項3に記載の内燃機関用ピストンに
おいて、 前記隔壁及び前記燃焼室の内壁面は、前記耐熱鋼からな
る材料が当該ピストン内に鋳込まれた状態で形成されて
なることを特徴とする内燃機関用ピストン。
4. The piston for an internal combustion engine according to claim 3, wherein the partition and the inner wall surface of the combustion chamber are formed in a state where a material made of the heat-resistant steel is cast into the piston. A piston for an internal combustion engine, characterized in that:
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