JP2017115586A - Piston of internal combustion engine - Google Patents
Piston of internal combustion engine Download PDFInfo
- Publication number
- JP2017115586A JP2017115586A JP2015248421A JP2015248421A JP2017115586A JP 2017115586 A JP2017115586 A JP 2017115586A JP 2015248421 A JP2015248421 A JP 2015248421A JP 2015248421 A JP2015248421 A JP 2015248421A JP 2017115586 A JP2017115586 A JP 2017115586A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- recess
- piston
- tumble
- flow
- intake
- 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
Links
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 title claims abstract description 14
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 abstract description 3
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 2
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
Landscapes
- Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
- Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)
Abstract
Description
本願発明は、車両用等の内燃機関におけるピストンに関するものである。 The present invention relates to a piston in an internal combustion engine for a vehicle or the like.
吸気ポートから気筒に向けて混合気が供給されるタイプの内燃機関において、空気と燃料との混合性を向上させるため、気筒に吸引された吸気にタンブル流を生成させることが行われている。このタンブル流は、吸気行程において、ピストンが後退することによる吸引作用によって生成されており、吸気は、クランク軸線方向から見て、気筒内面からピストンの頂面に向けて流れ、次いで、ピストンの頂面から気筒の内面に向かい、それからシリンダヘッドに向けて方向変換している。すなわち、クランク軸線方向から見て、渦流になっている。 In an internal combustion engine of a type in which an air-fuel mixture is supplied from an intake port toward a cylinder, a tumble flow is generated in the intake air sucked into the cylinder in order to improve the mixing of air and fuel. This tumble flow is generated by the suction action of the piston moving backward in the intake stroke, and the intake air flows from the inner surface of the cylinder toward the top surface of the piston as viewed from the crank axis direction, and then the top of the piston. The direction is changed from the surface toward the inner surface of the cylinder and then toward the cylinder head. That is, it is a vortex as seen from the crank axis direction.
そして、タンブル流の生成を助長するために、シリンダヘッドの頂面に、タンブル流をガイドする凹所を形成することが提案されており、その例として、特許文献1には、凹所を、気筒軸線方向から見て、吸気ポートの側が幅狭で排気ポートの側が幅広となった凸字形に形成し、かつ、幅広の部分を幅狭の部分よりも深くすることが開示されている。
In order to promote the generation of the tumble flow, it has been proposed to form a recess for guiding the tumble flow on the top surface of the cylinder head. As an example,
タンブル流は、その流れの過程において霧化燃料と空気との混合を促進する役割を果たすと共に、圧縮行程では潰されて多数の小さな渦流になって、空気と霧化燃料との混合が促進される。 The tumble flow plays a role in promoting the mixing of the atomized fuel and air in the course of the flow, and is crushed in the compression stroke into many small vortex flows, which promotes the mixing of the air and the atomized fuel. The
さて、タンブル流は、それ自体が燃料と空気との混合性向上に貢献しているが、2つの吸気ポートから供給される混合気の混合割合は常に同一であるとはいえず、機関の振動や2つの吸気ポートの流れ抵抗の違い、或いはEGRガスのバラツキなどの様々な要因により、2つの吸気ポートから供給される混合気における空気と燃料との割合割合にバラツキが生じる場合がある。 The tumble flow itself contributes to improving the mixing of fuel and air, but the mixing ratio of the air-fuel mixture supplied from the two intake ports is not always the same. Due to various factors such as the difference in flow resistance between the two intake ports or the variation in EGR gas, there may be variations in the ratio of the ratio of air to fuel in the mixture supplied from the two intake ports.
そして、2の吸気ポートから気筒内に流入した吸気は、互いに独立してタンブル流を形成する傾向を呈するが、従来の内燃機関では、タンブル流を形成するための凹所は、クランク軸線方向を前後方向として、形状や深さを前後対称に形成されているため、2つのタンブル流の独立性が維持されたままになる傾向を呈しており、このため、吸気全体としてみると、適量の燃料が噴射されていても、リーン部分とリッチ部分とが混ざり合った状態になって、完全燃焼を実現できないおそれがあった。 The intake air flowing into the cylinder from the two intake ports tends to form a tumble flow independently of each other. However, in a conventional internal combustion engine, the recess for forming the tumble flow has a crank axis direction. Since the shape and depth are formed symmetrically in the longitudinal direction, the independence of the two tumble flows tends to remain maintained. Even if the fuel is injected, there is a possibility that the lean portion and the rich portion are mixed and complete combustion cannot be realized.
本願発明は、このような現状を改善すべく成されたものである。 The present invention has been made to improve the current situation.
本願発明は、1つの気筒に向けて2つの吸気ポートが開口している内燃機関のピストンに関するものであり、このピストンは、前記吸気ポートに向いた頂面に、前記吸気ポートから供給された吸気にタンブル流を付与する凹部が、気筒軸心及びクランク軸線と直交する横長中心線を挟んで非対称に形成されている。 The present invention relates to a piston of an internal combustion engine in which two intake ports are open toward one cylinder, and the piston has an intake air supplied from the intake port on a top surface facing the intake port. A concave portion for imparting a tumble flow is formed asymmetrically across a cylinder center and a lateral center line orthogonal to the crank axis.
この場合、凹部が非対称であるとは、気筒軸線方向を前後方向とした場合、凹部の形状・大きさが前後非対称である場合と、形状は前後対称であるが、深さや底面のプロフィールが前後非対称である場合とがある。 In this case, the recess is asymmetrical when the cylinder axis direction is the front-rear direction, the shape and size of the recess is front-rear asymmetric, and the shape is front-rear symmetrical, but the depth and bottom profile are front-rear. Sometimes it is asymmetric.
更に、凹部の形状・大きさが非対称であるとは、2つの吸気ポートに対応して2つの凹部が形成されていて、それら2つの凹部の形状・大きさが互いに異なる場合と、1つの吸気ポートに対応した1つの凹部だけが形成されている場合、及び、2つの吸気ポートに対応した1つの凹部が、前後非対称の形状に形成されている場合とを含んでいる。 Furthermore, the shape and size of the recesses are asymmetrical when two recesses are formed corresponding to two intake ports, and when the shape and size of the two recesses are different from each other, This includes the case where only one recess corresponding to the port is formed and the case where one recess corresponding to the two intake ports is formed in an asymmetrical shape.
同じ大きさ・深さの2つの凹部が前後対称に形成されていて、片方の凹部のみに整流リブが形成されている、といった態様も本願発明に含まれる。 A mode in which two concave portions having the same size and depth are formed symmetrically in the front-rear direction, and the rectifying rib is formed only in one concave portion is also included in the present invention.
本願発明では、2つの吸気ポートから供給された吸気は、凹部にガイドされた強いタンブル流になるが、ピストン頂面の凹部を、クランク軸線方向である前後方向に非対称に形成すると、2つの吸気ポートから供給された吸気によって形成される2つのタンブル流に、ピストンの頂面を通る過程で流れを非平行と成す案内作用や攪乱作用を付与できる。このため、2つのタンブル流を、合流させた状態でピストンの頂面から離れるように案内できる。 In the present invention, the intake air supplied from the two intake ports becomes a strong tumble flow guided by the recess, but if the recess on the piston top surface is formed asymmetrically in the front-rear direction which is the crank axis direction, The two tumble flows formed by the intake air supplied from the port can be given a guide action and a disturbance action that make the flows non-parallel in the process of passing through the top surface of the piston. For this reason, the two tumble flows can be guided away from the top surface of the piston in a merged state.
すなわち、本願発明では、2つのタンブル流は、ピストンの頂面の個所で流れがアンバランスになる(平行性・対称性が崩れる)ことにより、互いに合流する傾向を呈するのであり、これにより、吸気全体としての混合性を高めることができる。 That is, in the present invention, the two tumble flows tend to merge with each other when the flow is unbalanced at the location of the top surface of the piston (parallelism / symmetry is lost). The mixing property as a whole can be improved.
従って、本願発明では、強いタンブル流の生成機能は維持しつつ、吸気全体としての混合性を確保できる。その結果、完全燃焼を実現して、出力の向上や排気ガスのクリーン化とを促進できる。 Therefore, in this invention, the mixing property as the whole intake air is securable, maintaining the production | generation function of a strong tumble flow. As a result, complete combustion can be realized, and output improvement and exhaust gas cleaning can be promoted.
(1).第1実施形態
次に、本願発明の実施形態を図面に基づいて発明する。内燃機関は、例えば図1に示すように、気筒1が形成されたシリンダブロック2と、これにガスケット3を介して重ね固定されたシリンダヘッド4とを備えており、気筒1には、ピストン5が摺動自在に嵌まっている。なお、ピストン5に連結されたコンロッドは省略している。
(1) First Embodiment Next, an embodiment of the present invention will be invented based on the drawings. For example, as shown in FIG. 1, the internal combustion engine includes a
シリンダヘッド4には、略屋根形或いは台錘状の凹所(燃焼室)6が形成されており、この凹所6に、2つずつの吸気ポート7と排気ポート8とが、クランク軸線9の方向に並んで開口している。吸気ポート7は吸気バルブ10で開閉されて、排気ポート8は排気バルブ11で開閉される。凹所6の中心個所には点火プラグ12を螺着している。
The
ピストン5の頂面5aには、一方の吸気ポート7から供給された吸気にタンブル流を付与する第1凹部13と、他方の吸気ポート7から供給された吸気にタンブル流を付与する第2凹部14とが、クランク軸線9の方向に並んで形成されている。
The
2つの凹部12,13は、クランク軸線9及び気筒軸心15と直交した横長中心線16の方向に長い楕円形状であり、長円方向及び短円方向とも深さは徐々に変化している。従って、図1(B)から理解できるように、長円方向の断面形状も短円方向の断面形状も、緩く湾曲したプロフィールになっている。
The two
そして、第1凹部13は、第2凹部14よりも、長円方向及び短円方向とも大きい寸法で、かつ、深さも深くなっている。すなわち、第1凹部13が第2凹部14よりも全体として大きくなっている。なお、第1凹部13と第2凹部14とは、横長中心線16を挟んだ2つのエリアに形成されているが、横長中心線16が第1凹部13に部分的に重なるように形成することも可能である。
The
以上の構成において、図3に示すように、吸気行程において、2つの吸気ポート7から気筒1に直進性を持って流入した吸気は、気筒1の内周面のうち吸気ポート7と反対側の部分に沿って下向きに流れを変えてから、ピストン5の頂面5aに向かい、次いで、ピストン5の頂面に沿って流れてから、気筒1の内周面のうち吸気ポート7の下方の部位に至り、ここで、吸気ポート7の方向に向かうように上向きに流れを変える。すなわち、吸気ポート7から気筒1に供給された吸気に、クランク軸線9の方向から見て渦流となったタンブル流17,18が付与される。
In the above configuration, as shown in FIG. 3, in the intake stroke, the intake air that flows straight into the
そして、ピストン5の頂面5aに凹部13,14が形成されていることにより、吸気の流れの方向性が強まってタンブル流17,18が助長されるが、第1凹部13が第2凹部14より大きさ及び深さが大きいため、第1凹部13を通る第1タンブル流17は、第2凹部14を通る第2タンブル流18よりも流速が低下する傾向を呈している一方、第2凹部14を通る第2タンブル流18は、流速が速くなると共に、第1凹部13の側に流れ込もうとする傾向を呈しており、このため、図2(B)に示すように、2つのタンブル流17,18は、ピストン5から離れる過程で合流する傾向を呈しており、これにより、吸気全体としての混合性を格段に向上できる。
And since the
なお、気筒1は円形であるため、ピストン5の頂面5aを通った吸気は、図2(B)に矢印19で示すように、2つのタンブル流17,18は互いに寄せられる作用を受けるが、その作用は弱い。これに対して本実施形態では、タンブル流17,18は、非対称の2つの凹部13,14により、ピストン5の頂面5aを通る過程で強制的な合流作用を受けるため、混合性を格段にアップできるのである。
Since the
(2).他の実施形態
図5では、他の実施形態を示している。このうち(A)に示す第2実施形態では、ピストン5の頂面5aのうち横長中心線16を挟んだ片側のエリアのみに第1凹部13を形成して、他方のエリアはフラットなままとしている。点線で示すように、第1凹部13は、横長中心線16を越えて他方のエリアに越境させてもよい。
(2). Other Embodiments FIG. 5 shows another embodiment. Of these, in the second embodiment shown in (A), the
この実施形態では、2つのタンブル流17,18がピストン5の頂面5aを通るに際して、流速と方向性とのアンバランス性が第1実施形態よりも強くなっている。このため、第2タンブル流18が第1タンブル流17に合流する傾向は強くなっている。
In this embodiment, when the two tumble flows 17 and 18 pass through the
更に述べると、本実施形態では第1実施形態の第2凹部14が存在しないため、第2タンブル流18は、ピストン5の頂面5aを通るに際して拡散性が高くなっているが、第1凹部13が存在していて、横長中心線16を挟んだ両側において弱いながらも圧力差が存在しているため、第2タンブル流18が第1凹部13に流入する傾向が高くなって、2つのタンブル流17,18の合流作用も強くなっているといえる。
More specifically, in the present embodiment, since the
図5(B)に示す第3実施形態は、ピストン5の頂面5aに、2つのタンブル流17,18のガイド機能を発揮する1つの楕円形状の凹部20を形成した例であるが、この凹部20は、長円の中心21を、ピストン5の横長中心線16に対して若干の角度θだけ傾けている。実施形態では、凹部20は、その一端が第1タンブル流17の流入位置の側にずれるように傾斜させているが、逆の姿勢に傾斜させてもよいことはいうまでもない。
The third embodiment shown in FIG. 5B is an example in which one elliptical
この実施形態では、凹部20が横長中心線16に対して傾斜していることにより、2つのタンブル流17,18が凹部20に流入するタイミングが少しずれており、かつ、第1タンブル流17は、第2タンブル流18と合流するように凹部20によって強制的に方向付けされるため、吸気の混合をより一層向上できるといえる。
In this embodiment, since the
また、本実施形態では、タンブル流17,18は、気筒1の軸心回りに旋回するような方向性も付与される。この面でも、吸気の混合性は一層高まるといえる。更に、本実施形態は、凹部20の中心はピストン5の中心に位置しているので、熱膨張をできるだけ均等化できる。このため、ピストン5の頂面に局部的な異常昇温が発生することを防止できるという利点もある。
In the present embodiment, the tumble flows 17 and 18 are also given a directionality that turns around the axis of the
以上、本願発明の実施形態を幾つか説明したが、本願発明は更に様々に具体化できる。例えば、2つの凹部を対称の形状に形成して、深さや底面のプロフィールを異ならせることも可能である。 Although several embodiments of the present invention have been described above, the present invention can be embodied in various ways. For example, it is also possible to form two concave portions in a symmetric shape and vary the depth and bottom surface profile.
なお、2つの凹部を、タンブル流の下流側において繋がるように連続させて、全体としてハート形やV形に形成することによっても、吸気の混合性を向上できるといえる。 In addition, it can be said that the mixing property of the intake air can be improved by forming the two concave portions in a continuous manner so as to be connected at the downstream side of the tumble flow and forming them in a heart shape or a V shape as a whole.
本願発明は、実際にピストンに具体化できる。従って、産業上利用できる。 The present invention can actually be embodied in a piston. Therefore, it can be used industrially.
1 気筒
2 シリンダブロック
4 シリンダヘッド
5 ピストン
5a ピストンの頂面
6 シリンダヘッドの凹所(燃焼室)
7 吸気ポート
8 排気ポート
9 クランク軸線
10 吸気バルブ
11 排気バルブ
13,14,20 凹部
15 気筒軸心
16 ピストンの横長中心線
17,18 タンブル流
1
7
Claims (1)
前記吸気ポートに向いた頂面に、前記吸気ポートから供給された吸気にタンブル流を付与する凹部が、気筒軸心及びクランク軸線と直交する横長中心線を挟んで非対称に形成されている、
内燃機関のピストン。 A piston of an internal combustion engine in which two intake ports open toward one cylinder,
On the top surface facing the intake port, a recess that imparts a tumble flow to the intake air supplied from the intake port is formed asymmetrically across a cylinder center and a horizontal center line orthogonal to the crank axis.
Piston for internal combustion engine.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015248421A JP2017115586A (en) | 2015-12-21 | 2015-12-21 | Piston of internal combustion engine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015248421A JP2017115586A (en) | 2015-12-21 | 2015-12-21 | Piston of internal combustion engine |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2017115586A true JP2017115586A (en) | 2017-06-29 |
Family
ID=59233545
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2015248421A Pending JP2017115586A (en) | 2015-12-21 | 2015-12-21 | Piston of internal combustion engine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2017115586A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114165352A (en) * | 2021-12-17 | 2022-03-11 | 中国船舶重工集团公司第七一一研究所 | Piston, combustion chamber assembly and method of organizing combustion |
-
2015
- 2015-12-21 JP JP2015248421A patent/JP2017115586A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114165352A (en) * | 2021-12-17 | 2022-03-11 | 中国船舶重工集团公司第七一一研究所 | Piston, combustion chamber assembly and method of organizing combustion |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6072284B2 (en) | Sub-chamber gas engine | |
JP5652466B2 (en) | Piston for internal combustion engine and internal combustion engine | |
CN103998740B (en) | The chamber structure of internal combustion engine | |
JP2013525684A5 (en) | ||
CN105849381A (en) | Combustion chamber structure of spark-ignition internal combustion engine | |
CN112855377B (en) | engine | |
JP2017115586A (en) | Piston of internal combustion engine | |
JP2004536996A (en) | Cylinder head for internal combustion engine | |
JP6747573B2 (en) | Intake port structure of internal combustion engine | |
US10648398B2 (en) | Intake structure of internal combustion engine | |
JP4692459B2 (en) | Intake port shape of internal combustion engine | |
JP2008511778A (en) | Rotating valve internal combustion engine | |
JP2013204472A (en) | Piston for engine | |
JP2018165506A (en) | Bulkhead plate | |
CN113404569B (en) | Intake valve, cylinder head and gas engine | |
JP2015021473A (en) | engine | |
JP6750724B2 (en) | Intake port structure of internal combustion engine | |
JP6264882B2 (en) | Combustion chamber structure of a spark ignition internal combustion engine | |
JP2011241742A (en) | Engine intake device | |
JP2019044631A (en) | Cylinder head of internal combustion engine | |
CN203488247U (en) | Internal combustion engine | |
JP6562039B2 (en) | Engine intake passage structure | |
JP2006152825A (en) | Combustion chamber of internal combustion engine | |
JP5489869B2 (en) | Intake device for internal combustion engine | |
CN204552927U (en) | A kind of swirl chamber diesel firing chamber bouble-bow shape connecting passage insert |