JP2008286142A - 内燃機関のピストン - Google Patents

Abstract

【課題】ＴＤＣにおけるピストン上縁面とシリンダカバーの下面との間のスキッシュ部が形成されたピストンにおいて、ピストンのキャビティーの形状、キャビティーの終焉部とスキッシュ部に臨む側のピストン上縁面との間を結ぶＲ部の形状、及びキャビティーの終焉部の接線のなす角等、を特定することによって、燃焼効率の低下、排気ガスの状態の悪化、ノッキングの発生、等を防止した内燃機関のピストンを提供する。
【解決手段】皿状キャビティーの終焉部と前記スキッシュ部に臨む側のピストン上縁面との間をＲ部（半径Ｒ）で形成するとともに、皿状キャビティーの終焉部とＲ部とを結ぶ接線と前記ピストン上縁面の法線とのなす角αと、前記皿状キャビティーの深さＨとの関係Ｓを、Ｓ＝Ｒ／（Ｈｃｏｓα）で表し、特に前記関係Ｓ＝Ｒ／（Ｈｃｏｓα）が、０．２≦Ｒ／（Ｈｃｏｓα）≦２．０（ただしＲ、Ｈは同一単位とする）の範囲で表されることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、皿状キャビティーを有する内燃機関のピストンであって、ピストンの上死点（以下ＴＤＣという）におけるピストン上縁面とシリンダカバーの下面との間に形成されるスキッシュ部を備えてなる内燃機関に適用されるピストンに関する。

内燃機関（以下エンジンという）は、ピストンのＴＤＣにおけるピストン上縁面と、シリンダカバーの下面との間に形成されるスキッシュ部が形成されているため、かかるスキッシュ部の形成による性能に、ピストン上部の形状が大きく作用する。

図４に示されるような副室式ガスエンジンでは、副室１２内で生成された火炎を、副室１２の副室噴孔１３から燃焼室１５内に噴出させるため、副室噴孔１３からのトーチ状の火炎ジェット１８が、遠くまで到達することを必要とする。
然るに、ピストン１のＴＤＣにおいて、ＴＤＣにおけるピストン上縁面１ａとシリンダカバー３の下面３ａとの間の、シリンダライナ４寄りの部分に、スキッシュ部６が形成され、さらに、ピストンの皿状キャビティー１ｂの稜線部の形状が滑らかでないため、前記副室噴孔１３からのトーチ状の火炎ジェット１８がスキッシュ部６の奥まで十分に到達せず、図４のＡ矢印方向の火炎伝播が十分になされない。
尚、２はピストンリングである。

このため、該スキッシュ部６に溜まった混合気６ａが未燃のまま残留することにより、燃焼効率が低下する。
また、スキッシュ部６に溜まった未燃の混合気６ａが大気中に放出されるため、排気ガスの状態が悪化する。
また、前記スキッシュ部６への火炎ジェット１８が遅れることは、該スキッシュ部６に溜まった未燃の混合気６ａが不規則な時期に突然燃焼し易くなり、いわゆるノッキングの発生を誘起する。

一方、図５に示されるような単室式ガスエンジンにおいては、燃焼室１５内の中央に設けられた着火手段８によって燃焼室１５内に充填された可燃混合気が着火されたのち、火炎面１６が伝播することによって皿状キャビティー１ｂからなる燃焼室１５内の燃焼が進行するとともに、ピストン上部に形成されるスキッシュ部６にも火炎伝播する。尚、２はピストンリングである。
前記スキッシュ部６は、ピストン１のＴＤＣにおいて、ＴＤＣにおけるピストン上縁面１ａとシリンダカバー３の下面３ａとの間の、シリンダライナ４寄りの部分に形成される。
この場合、皿状キャビティー１ｂを有するピストンにおいては、ピストンの皿状キャビティー１ｂの稜線部の形状が滑らかでないため、図４のＡ矢印方向の火炎伝播が十分になされず、狭いスキッシュ部６への火炎伝播が遅れるため、スキッシュ部６に溜まった混合気６ａが未燃のまま残留し易い。

従って、スキッシュ部６に溜まった混合気６ａが未燃のまま残留することにより、燃焼効率が低下する。
また、スキッシュ部６に溜まった未燃の混合気６ａがそのまま大気中に放出されるため、排気ガスの状態が悪化する。
また、前記スキッシュ部６への火炎伝播が遅れることは、該スキッシュ部６に溜まった未燃の混合気６ａが不規則な時期に突然燃焼し易くなり、いわゆるノッキングの発生を誘起する。

尚、特許文献１（特開平５−１０６４４２号公報）には、皿状キャビティーの外周壁をピストンの頂面に対して１３０〜１４０°の傾斜角でもって外方に拡がった拡開形状とする一方、ノズルを大噴口ノズルと小噴口ノズルとを並設し、小噴口ノズルをキャビティーよりも円周方向においてキャビティー底部に燃料噴射させるように配置し、大噴口ノズルを小噴口ノズルよりも上方のキャビティー外周に向けて噴射する。
特許文献２（特開２００３−２８６８４９号公報）には、副室式噴射ガスエンジンにおいて、副室噴孔の中心線と燃焼室底面との交点における当該中心線と燃焼室底面とがなす角度であって、外側の方の角度を９０°以上としている。

特開平５−１０６４４２号公報 特開２００３−２８６８４９号公報

図４に示されるような副室式噴射ガスエンジンは、副室１２内で生成された火炎を副室噴孔１３から燃焼室１５内に噴出させるため、副室噴孔１３からのトーチ状の火炎ジェット１８が遠くまで到達することを必要とする。
然るに、ピストン１のＴＤＣにおいて、ＴＤＣにおけるピストン上縁面１ａとシリンダカバー３の下面３ａとの間の、シリンダライナ４寄りの部分に、スキッシュ部６が形成され、さらに、ピストンの皿状キャビティー１ｂの稜線部の形状が滑らかでないため、前記副室噴孔１３からのトーチ状の火炎ジェット１８がスキッシュ部６の奥まで十分に到達せず、図４のＡ矢印方向の火炎伝播が十分に行われない。
このため、該スキッシュ部６に溜まった混合気６ａが未燃のまま残留することにより、燃焼効率が低下する。また、スキッシュ部６に溜まった未燃の混合気６ａが大気中に放出されるため、排気ガスの状態が悪化する。
さらに、該スキッシュ部６に溜まった未燃の混合気６ａが不規則な時期に突然燃焼し易くなり、いわゆるノッキングの発生を誘起する。

また、前記図５の単室式ガスエンジンにおいては、前述のように、図のＡ矢印方向の火炎伝播が十分になされず、スキッシュ部６に溜まった混合気６ａが未燃のまま残留し易くなるが、該スキッシュ部６に溜まった混合気６ａが未燃のまま残留することにより、燃焼効率が低下するとともに、また、スキッシュ部６に溜まった未燃の混合気６ａがそのまま大気中に放出されるため、排気ガスの状態が悪化する。
さらにはスキッシュ部６への火炎面１６が遅れることは、該スキッシュ部６に溜まった未燃の混合気６ａが不規則な時期に突然燃焼し易くなり、いわゆるノッキングの発生を誘起する。

このように、副室式噴射ガスエンジン、単室式ガスエンジン等のエンジンにおいては、ピストン１のＴＤＣにおいて、ＴＤＣにおけるピストン上縁面１ａとシリンダカバー３の下面３ａとの間の、シリンダライナ４寄りの部分にスキッシュ部６が形成され、さらに、ピストンの皿状キャビティー１ｂの稜線部の形状が滑らかでないため、前記のような主々の不具合が発生する。
しかしながら、かかる不具合が、特にピストンの皿状キャビティー１ｂの形状、皿状キャビティー１ｂの終焉部とスキッシュ部６に臨む側のピストン上縁面１ａとの間を結ぶＲ部の形状、及び皿状キャビティー１ｂの終焉部の接線のなす角α等によって、発生することは関連づけられてはいない。

尚、特許文献１には、皿状キャビティーの外周壁をピストンの頂面に対して１３０〜１４０°の傾斜角でもって外方に拡がった拡開形状とする一方、小噴口ノズルをキャビティーよりも円周方向においてキャビティー底部に燃料噴射させるように配置し、大噴口ノズルを小噴口ノズルよりも上方のキャビティー外周に向けて噴射する。
特許文献２には、副室式噴射ガスエンジンにおいて、副室噴孔の中心線と燃焼室底面との交点における当該中心線と燃焼室底面とがなす角度であって、外側の方の角度を９０°以上とすることが示めされているに止まっている。
即ち特許文献１、２の双方とも、特にピストンの皿状キャビティー１ｂの形状、皿状キャビティー１ｂの終焉部とスキッシュ部６に臨む側のピストン上縁面１ａとの間を結ぶＲ部の形状、及び皿状キャビティー１ｂの終焉部の接線のなす角α等、とによって発生することは関連づけられてはいない。

本発明はかかる従来技術の課題に鑑み、ＴＤＣにおけるピストン上縁面とシリンダカバーの下面との間のスキッシュ部が形成されたピストンにおいて、ピストンのキャビティーの形状、キャビティーの終焉部とスキッシュ部に臨む側のピストン上縁面との間を結ぶＲ部の形状、及びキャビティーの終焉部の接線のなす角等、を特定することによって、スキッシュ部に混合気が未燃のまま残留するのを回避して、未燃混合気による燃焼効率の低下、未燃の混合気が大気中に放出されるため排気ガスの状態の悪化、該スキッシュ部に溜まった未燃の混合気が不規則な時期に突然燃焼し易くなっていわゆるノッキングの発生、等の発生を防止した内燃機関のピストンを提供することを目的とする。

本発明はかかる課題を解決するもので、皿状キャビティーを有する内燃機関のピストンであって、ピストンの上死点におけるピストン上縁面とシリンダカバーの下面との間に形成されるスキッシュ部を備えた内燃機関において、前記皿状キャビティーの終焉部と前記スキッシュ部に臨む側のピストン上縁面との間をＲ部（半径Ｒ）で形成するとともに、皿状キャビティーの終焉部とＲ部とを結ぶ接線と前記ピストン上縁面の法線とのなす角αと、前記皿状キャビティーの深さＨとの関係Ｓを、Ｓ＝Ｒ／（Ｈｃｏｓα）で表したことを特徴とする。

かかる発明において、好ましくは次のように構成する。
（１）前記関係Ｓ＝Ｒ／（Ｈｃｏｓα）が、０．２≦Ｒ／（Ｈｃｏｓα）≦２．０（ただしＲ、Ｈは同一単位とする）の範囲で表される。
（２）前記関係Ｓ＝Ｒ／（Ｈｃｏｓα）が、０．４≦Ｒ／（Ｈｃｏｓα）≦０．５で、且つ３０°≦α≦６０°の範囲で表される。

前記のように、スキッシュ部に溜まった混合気が未燃のまま残留することにより、燃焼効率が低下する。
特に副室式噴射ガスエンジンでは、副室内で生成された火炎を副室噴孔から燃焼室内に噴出させるため、副室噴孔からのトーチ状の火炎ジェットが遠くまで到達することを必要とするのに対して、ピストンの皿状キャビティーの稜線部の形状が滑らかでないため、副室噴孔からのトーチ状の火炎ジェットがスキッシュ部の奥まで十分に到達しないため、スキッシュ部に溜まった混合気が未燃のまま残留することにより、燃焼効率が低下する。
また、スキッシュ部に溜まった未燃の混合気が大気中に放出されるため、排気ガスの状態が悪化する。
さらに、前記スキッシュ部への火炎ジェットの到達が遅れることは、該スキッシュ部に溜まった未燃の混合気が不規則な時期に突然燃焼し易くなり、いわゆるノッキングの発生を誘起する。

然るに、本発明においては、ピストンのＴＤＣにおけるピストン上縁面とシリンダカバーの下面との間に形成されるスキッシュ部を備えた内燃機関において、皿状キャビティーの終焉部と前記スキッシュ部に臨む側のピストン上縁面との間をＲ部（半径Ｒ）で形成するとともに、皿状キャビティーの終焉部とＲ部とを結ぶ接線と前記ピストン上縁面の法線とのなす角αと、前記皿状キャビティーの深さＨとの関係Ｓを、Ｓ＝Ｒ／（Ｈｃｏｓα）で表すようにしたので、
皿状キャビティーの終焉部とスキッシュ部に臨む側のピストン上縁面との間を結合するＲ部と、前記皿状キャビティーの深さＨと、皿状キャビティーの終焉部とＲ部とを結ぶ接線と前記ピストン上縁面の法線とのなす角αの関係を、Ｓ＝Ｒ／（Ｈｃｏｓα）を一定に保持し、Ｈｃｏｓαの変動にしたがってＳ＝Ｒ／（Ｈｃｏｓα）なるように、Ｒ部もＨｃｏｓαに従って変化させる。

即ち、常時Ｓ＝Ｒ／（Ｈｃｏｓα）となるようにして、Ｈｃｏｓαを大きくすればＲ部もそれに応じて大きくし、反対にＨｃｏｓαが小さくなればＲ部もそれに応じて小さくする。
すなわち、皿状キャビティーの深さＨが大きくなる場合や、皿状キャビティーの終焉部とＲ部とを結ぶ接線と前記ピストン上縁面の法線とのなす角αが小さくなる場合のように、火炎伝播が阻害されやすい場合において、Ｒ部が大きくなるように設定される。
これにより、Ｒ部とＨｃｏｓαとを連動して変化させることにより、Ｒ部を常時Ｈｃｏｓαに適合した半径に保持することができ、従ってＲ部を燃焼伝播がスキッシュ部に到達可能な滑らかな形状に構成できる。
副室式噴射ガスエンジンでは、Ｒ部を、副室内で生成された火炎を副室噴孔から燃焼室内に噴出させるため、副室噴孔からのトーチ状の火炎ジェットが遠くまで到達するのに必要な、滑らかな形状に構成できる。
また、単室式ガスエンジンにおいては、Ｒ部を、図５のＡ矢印方向の火炎伝播が十分になされ、スキッシュ部に溜まった混合気が未燃のまま排出させることのない、滑らかな形状に構成できる。

そして、前記関係Ｓ＝Ｒ／（Ｈｃｏｓα）が、０．２≦Ｒ／（Ｈｃｏｓα）≦２．０（ただしＲ、Ｈは同一単位とする）の範囲において、好ましくはＲ≧０．２（Ｈｃｏｓα）を下限値とする。
即ち、図３は未燃ＴＨＣ排出量〜エンジン熱効率〜Ｒ／（Ｈｃｏｓα）の実験データであるが、同図に示すように、Ｒ／０．２（Ｈｃｏｓα）を超えると、未燃ＴＨＣ排出量が増大し、且つエンジン熱効率の低下が大きくなる。
従って、Ｒ≧０．２（Ｈｃｏｓα）が下限値であり、また、Ｒ／（Ｈｃｏｓα）≦２．０の上限値は実用面から２．０以下とする。

さらに、関係Ｓ＝Ｒ／（Ｈｃｏｓα）が、０．４≦Ｒ／（Ｈｃｏｓα）≦０．５で、且つ３０°≦α≦６０°の範囲が最適である。
即ち、前記のうち、図３に示されるように、Ｒ≧０．２（Ｈｃｏｓα）のうち、０．４≦Ｒ／（Ｈｃｏｓα）≦０．５で且つ３０°≦α≦６０°が最適である。

以下、本発明を図に示した実施例を用いて詳細に説明する。但し、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。

図１は、本発明の第１実施例に係る副室式ガスエンジンのピストン及び燃焼室周りのピストン軸心線に沿う右半分の断面図である。
まず、図１に示されるような副室式ガスエンジンにおいて、１はピストン、１ｂはピストン１の上部に形成された深さがＨなる皿状キャビティー１ｂ、３はシリンダカバー、４はシリンダライナ、１５は皿状キャビティー１ｂ、シリンダカバー３およびシリンダライナ４によって区画形成させる燃焼室である。また、２はピストンリングである。
かかる副室式ガスエンジンにおいては、シリンダ中央部に副室口金１１を備え、該副室口金１１内に副室１２を備えており、該副室１２と燃焼室１５との間に複数の副室噴孔１３を備えている。
従って、図１に示されるような副室式ガスエンジンでは、副室１２内で生成された火炎を、副室１２の副室噴孔１３から燃焼室１５内に噴出させるため、副室噴孔１３からのトーチ状の火炎ジェット１８が、遠くまで到達することを必要とする。

図４に示す従来の副室式ガスエンジンは、前記のように、ピストン１のＴＤＣにおいて、ＴＤＣにおけるピストン上縁面１ａとシリンダカバー３の下面３ａとの間の、シリンダライナ４寄りの部分に、スキッシュ部６が形成され、さらに、ピストンの皿状キャビティー１ｂの稜線部の形状が滑らかでないため、前記副室噴孔１３からのトーチ状の火炎ジェット１８がスキッシュ部６の奥まで十分に到達せず、図４のＡ矢印方向の火炎伝播が十分になされない。
このため、該スキッシュ部６に溜まった混合気６ａが未燃のまま残留することにより、燃焼効率が低下する。
また、スキッシュ部６に溜まった未燃の混合気６ａが大気中に放出されるため、排気ガスの状態が悪化する。
さらに、前記スキッシュ部６への火炎ジェット１８が遅れることは、該スキッシュ部６に溜まった未燃の混合気６ａが不規則な時期に突然燃焼し易くなり、いわゆるノッキングの発生を誘起する。等の問題を有している。

然るに、本発明においては、図１に示すように、ピストン１のＴＤＣにおけるピストン上縁面１ａとシリンダカバー３ａの下面との間に形成されるスキッシュ部６を備えたガスエンジンにおいて、皿状キャビティー１ｂの終焉部と前記スキッシュ部６に臨む側のピストン上縁面１ａとの間をＲ部（半径Ｒ）で形成するとともに、皿状キャビティー１ｂの終焉部とＲ部とを結ぶ接線と前記ピストン上縁面１ａの法線とのなす角αと、前記皿状キャビティー１ｂの深さＨとの関係Ｓを、Ｓ＝Ｒ／（Ｈｃｏｓα）で表すようにしている。

即ち、本発明では、皿状キャビティー１ａの終焉部とスキッシュ部６に臨む側のピストン上縁面１ａとの間を結合するＲ部と、前記皿状キャビティー１ｂの深さＨと、皿状キャビティー１ｂの終焉部とＲ部とを結ぶ接線と前記ピストン上縁面１ａの法線とのなす角αの関係を、Ｓ＝Ｒ／（Ｈｃｏｓα）を一定に保持し、Ｈｃｏｓαの変動にしたがってＳ＝Ｒ／（Ｈｃｏｓα）なるように、Ｒ部もＨｃｏｓαに従って変化させる。
そして、常時Ｓ＝Ｒ／（Ｈｃｏｓα）となるようにして、Ｈｃｏｓαを大きくすればＲ部もそれに応じて大きくし、反対にＨｃｏｓαが小さくなればＲ部もそれに応じて小さくする。
すなわち、皿状キャビティーの深さＨが大きくなる場合や、皿状キャビティーの終焉部とＲ部とを結ぶ接線と前記ピストン上縁面の法線とのなす角αが小さくなる場合のように、火炎伝播が阻害されやすい場合において、Ｒ部が大きくなるように設定される。

このように、Ｒ部とＨｃｏｓαとを連動して変化させることにより、Ｒ部を常時Ｈｃｏｓαに適合した半径に保持することができ、従ってＲ部を火炎ジェット１８ａがスキッシュ部６の奥まで十分に到達可能な滑らかな形状に構成できる。

また、皿状キャビティー１ｂの終焉部とスキッシュ部６に臨む側のピストン上縁面１ａとの間を結合するＲ部が、常時Ｒ／（Ｈｃｏｓα）＝一定となるように変化することにより、Ｒ部を、前記のような火炎ジェット１８ａが流れてスキッシュ部６の奥まで十分に到達して、火炎伝播が十分になされ、スキッシュ部６に溜まった混合気６ａが未燃のまま排出させることのない、滑らかな形状に構成できる。

さらに、本発明においては、前記関係Ｓ＝Ｒ／（Ｈｃｏｓα）が、０．２≦Ｒ／（Ｈｃｏｓα）≦２．０（ただしＲ、Ｈは同一単位とする）の範囲において、０．２≦Ｒ／（Ｈｃｏｓα）が最良となるように構成する。
即ち、図３は未燃ＴＨＣ（トータル炭化水素）排出量〜エンジン熱効率〜Ｒ／（Ｈｃｏｓα）の実験データであるが、同図に示すように、Ｒ／０．２（Ｈｃｏｓα）を超えると、未燃ＴＨＣ排出量が増大し、且つエンジン熱効率の低下が大きくなる。
従って、Ｒ≧０．２（Ｈｃｏｓα）が下限値であり、また、Ｒ／（Ｈｃｏｓα）≦２．０の上限値は実用面から２．０以下とする。

さらに、前記の関係０．２≦Ｒ／（Ｈｃｏｓα）≦２．０が、特に次の点が最適である。
即ち、０．４≦Ｒ／（Ｈｃｏｓα）≦０．５で、且つ３０°≦α≦６０°の範囲が最適である。即ち、前記のうち、図３に示されるように、０．４≦Ｒ／（Ｈｃｏｓα）≦０．５で、且つ３０°≦α≦６０°に採るのが最適である。

図２は、本発明の第２実施例に係る単室式ガスエンジンのピストン及び燃焼室周りのピストン軸心線に沿う右半分の断面図である。
図２に示されるように、単室式ガスエンジンにおいて、１はピストン、１ｂはピストン１の上部に形成された深さがＨなる皿状キャビティー１ｂ、３はシリンダカバー、４はシリンダライナ、１５は皿状キャビティー１ｂ、シリンダカバー３およびシリンダライナ４によって区画形成させる燃焼室である。また、２はピストンリングである。
かかるエンジンにおいて、燃焼室１５内の中央に設けられた着火手段８によって燃焼室１５内に充填された可燃混合気が着火されたのち、火炎面１６が伝播することによって皿状キャビティー１ｂからなる燃焼室１５内の燃焼が進行するとともに、ピストン上部に形成されるスキッシュ部６にも火炎伝播する。
前記スキッシュ部６は、ピストン１のＴＤＣにおけるピストン上縁面１ａとシリンダカバー３の下面３ａとの間の、シリンダライナ４寄りの部分に形成される。
尚、図１、２において、Ｄ_０はシリンダ内径、Ｄｃは皿状キャビティー１ｂの終焉部とＲ部とを結ぶ接線と前記ピストン上縁面１ａとの交点の内径である。

そして図５に示される、従来の単室式ガスエンジンにおいては、スキッシュ部６が形成され、さらに、ピストンの皿状キャビティー１ｂの稜線部の形状が滑らかでないため、火炎面１６がスキッシュ部６の奥まで十分に到達せず、図５のＡ矢印方向の火炎伝播が十分になされず、スキッシュ部６に溜まった混合気６ａが未燃のまま残留し易くなる。
そして前記のように、スキッシュ部６に溜まった混合気６ａが未燃のまま残留することにより燃焼効率が低下し、あるいは前記スキッシュ部６に溜まった未燃の混合気６ａがそのまま大気中に放出されるため、排気ガスの状態が悪化し、あるいはスキッシュ部６への火炎面１６が遅れることは、該スキッシュ部６に溜まった未燃の混合気６ａが不規則な時期に突然燃焼し易くなり、いわゆるノッキングの発生を誘起、等の問題が発生している。

然るに、本発明においては、図２に示されるように、ピストン１のＴＤＣにおけるピストン上縁面１ａとシリンダカバー３ａの下面との間に形成されるスキッシュ部６を備えたエンジンにおいて、皿状キャビティー１ｂの終焉部と前記スキッシュ部６に臨む側のピストン上縁面１ａとの間をＲ部（半径Ｒ）で形成するとともに、皿状キャビティー１ｂの終焉部とＲ部とを結ぶ接線と前記ピストン上縁面１ａの法線とのなす角αと、前記皿状キャビティー１ｂの深さＨとの関係Ｓを、Ｓ＝Ｒ／（Ｈｃｏｓα）で表すようにしている。

即ち、皿状キャビティー１ａの終焉部とスキッシュ部６に臨む側のピストン上縁面１ａとの間を結合するＲ部と、前記皿状キャビティー１ｂの深さＨと、皿状キャビティー１ｂの終焉部とＲ部とを結ぶ接線と前記ピストン上縁面１ａの法線とのなす角αの関係を、Ｓ＝Ｒ／（Ｈｃｏｓα）を一定に保持し、Ｈｃｏｓαの変動にしたがってＳ＝Ｒ／（Ｈｃｏｓα）なるように、Ｒ部もＨｃｏｓαに従って変化させる。
そして、常時Ｓ＝Ｒ／（Ｈｃｏｓα）となるようにして、Ｈｃｏｓαを大きくすればＲ部もそれに応じて大きくし、反対にＨｃｏｓαが小さくなればＲ部もそれに応じて小さくする。
すなわち、皿状キャビティーの深さＨが大きくなる場合や、皿状キャビティーの終焉部とＲ部とを結ぶ接線と前記ピストン上縁面の法線とのなす角αが小さくなる場合のように、火炎伝播が阻害されやすい場合において、Ｒ部が大きくなるように設定される。

このように、Ｒ部とＨｃｏｓαとを連動して変化させることにより、Ｒ部を常時Ｈｃｏｓαに適合した半径に保持することができ、従ってＲ部を火炎面１６がスキッシュ部６に到達可能な滑らかな形状に構成できる。これにより、スキッシュ部６への未燃混合気６ａの溜まり量が低減される。
従って、皿状キャビティー１ｂの終焉部とスキッシュ部６に臨む側のピストン上縁面１ａとの間を結合するＲ部が、常時Ｒ／（Ｈｃｏｓα）＝一定となるように変化することにより、Ｒ部を、前記のような火炎面１６が流れてスキッシュ部６の奥まで十分に到達して、火炎伝播が十分になされ、スキッシュ部６に溜まった混合気６ａが未燃のまま排出させることのない、滑らかな形状に構成できる。

以下の作用、効果は前記第１実施例と同様である。
即ち、本発明においては、前記関係Ｓ＝Ｒ／（Ｈｃｏｓα）が、０．２≦Ｒ／（Ｈｃｏｓα）≦２．０（ただしＲ、Ｈは同一単位とする）の範囲において、０．２≦Ｒ／（Ｈｃｏｓα）が最良となるように構成する。
即ち、図３は未燃ＴＨＣ（トータル炭化水素）排出量〜エンジン熱効率〜Ｒ／（Ｈｃｏｓα）の実験データであるが、同図に示すように、Ｒ／０．２（Ｈｃｏｓα）を超えると、未燃ＴＨＣ排出量が増大し、且つエンジン熱効率の低下が大きくなる。
従って、Ｒ≧０．２（Ｈｃｏｓα）が下限値であり、また、Ｒ／（Ｈｃｏｓα）≦２．０の上限値は実用面から２．０以下とする。

さらに、前記の関係０．２≦Ｒ／（Ｈｃｏｓα）≦２．０において、特に次の点が最適である。
即ち、０．４≦Ｒ／（Ｈｃｏｓα）≦０．５で、且つ３０°≦α≦６０°の範囲が最適である。即ち、前記のうち、図３に示されるように、０．４≦Ｒ／（Ｈｃｏｓα）≦０．５で、且つ３０°≦α≦６０°に採るのが最適である。

本発明によれば、ＴＤＣにおけるピストン上縁面とシリンダカバーの下面との間のスキッシュ部が形成されたピストンにおいて、ピストンのキャビティーの形状、キャビティーの終焉部とスキッシュ部に臨む側のピストン上縁面との間を結ぶＲ部の形状、及びキャビティーの終焉部の接線のなす角等、を特定することによって、スキッシュ部に混合気が未燃のまま残留するのを回避して、未燃混合気による燃焼効率の低下、未燃の混合気が大気中に放出されるため排気ガスの状態の悪化、該スキッシュ部に溜まった未燃の混合気が不規則な時期に突然燃焼し易くなっていわゆるノッキングの発生、等の発生を防止した内燃機関のピストンを提供できる。

本発明の第１実施例に係る副室式ガスエンジンのピストン及び燃焼室周りのピストン軸心線に沿う右半分の断面図である。 本発明の第２実施例に係る単室式ガスエンジンのピストン及び燃焼室周りのピストン軸心線に沿う右半分の断面図である。 未燃ＴＨＣ（トータル炭化水素）排出量〜エンジン熱効率〜Ｒ／（Ｈｃｏｓα）の実験データである。 従来の副室式ガスエンジンの一例を示す図１対応図である。 従来の単室式ガスエンジン一例を示す図２対応図である。

符号の説明

１ ピストン
１ａ ピストン上縁面
１ｂ 皿状キャビティー
２ ピストンリング
３ シリンダカバー
３ａ シリンダカバーの下面
４ シリンダライナ
６ スキッシュ部
６ａ 混合気
８ 着火手段
１２ 副室
１３ 副室噴孔
１５ 燃焼室
１６ 火炎面
１８ 火炎ジェット
Ａ 火炎伝播
Ｈ 皿状キャビティーの深さ
Ｒ部 半径部
α 傾斜角

Claims (3)

1. 皿状キャビティーを有する内燃機関のピストンであって、ピストンの上死点におけるピストン上縁面とシリンダカバーの下面との間に形成されるスキッシュ部を備えた内燃機関において、前記皿状キャビティーの終焉部と前記スキッシュ部に臨む側のピストン上縁面との間をＲ部（半径Ｒ）で形成するとともに、皿状キャビティーの終焉部とＲ部とを結ぶ接線と前記ピストン上縁面の法線とのなす角αと、前記皿状キャビティーの深さＨとの関係Ｓを、Ｓ＝Ｒ／（Ｈｃｏｓα）で表したことを特徴とする内燃機関のピストン。
2. 前記関係Ｓ＝Ｒ／（Ｈｃｏｓα）が、０．２≦Ｒ／（Ｈｃｏｓα）≦２．０（ただしＲ、Ｈは同一単位とする）の範囲で表されることを特徴とする請求項１記載の内燃機関のピストン。
3. 前記関係Ｓ＝Ｒ／（Ｈｃｏｓα）が、０．４≦Ｒ／（Ｈｃｏｓα）≦０．５で、且つ３０°≦α≦６０°の範囲で表されることを特徴とする請求項２記載の内燃機関のピストン。
   

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