内燃机的活塞.pdf

本发明公开了一种内燃机的活塞，本发明所要解决的技术问题是防止筒内气体流动性的恶化。解决技术问题的技术方案为，构成燃烧室一部分的凹部(5)在活塞头(2)上凹设，同时以相对于该凹部(5)重合的方式凹设阀龛(4)，在阀龛(4)和凹部(5)重合的区域中，凹部(5)的底面(9)与阀龛(4)的深度相符合地形成，阀龛(4)和凹部(5)的底面(9)以平滑地连续的方式形成。由此，阀龛(4)和凹部(5)的底面(9)之间不产生台阶。即，阀龛(4)和凹部(5)的底面(9)平滑地连续，因而筒内气体的流动性变圆滑，可以谋求筒内的燃烧改善。

1、  一种内燃机的活塞，其中，构成燃烧室一部分的凹部在活塞头上凹设，同时以对于该凹部重合的方式凹设阀龛，其特征在于，在阀龛和凹部重合的区域中，凹部的底面与阀龛的深度相符合地形成，阀龛和凹部的底面以平滑地连续的方式形成。

2、  一种内燃机的活塞，其中，构成燃烧室一部分的凹部在活塞头上凹设，同时以对于该凹部重合的方式凹设阀龛，其特征在于，在阀龛和凹部重合的区域中，与阀的阀顶对置的阀龛的底面和凹部的底面，位于对于活塞轴正交的同一平面上，阀龛和凹部的底面以平滑地连续的方式形成。

3、  如权利要求1或2所述的内燃机的活塞，其特征在于，在凹部外周侧的活塞头外周缘上形成挤气部，通过该挤气部和活塞头的内面形成挤气区域。

4、  如权利要求3所述的内燃机的活塞，其特征在于，上述挤气部从活塞半径方向的外周侧向内周侧凸起地倾斜。

内燃机的活塞
技术领域
本发明涉及内燃机的活塞。
背景技术
近年的车辆用发动机的活塞中，通过采用所谓可变动阀机构，设置在活塞头上的阀龛变大。此外，为谋求燃烧室的小型化，使汽缸侧的燃烧室容积减少，增加采用在活塞头上凹设构成燃烧室一部分的凹部的活塞。
专利文件1公开了在活塞头上凹设构成燃烧室一部分的凹部和阀龛的内燃机的活塞。
专利文献1：特开2000-18041号公报
但是，如专利文献1所公开的现有的活塞中，由于没有考虑在活塞头上凹设的凹部和阀龛之间的相关性，所以阀龛和凹部的底面之间产生台阶。为此，通过该台阶，存在筒内气体的流动性可能会恶化，同时燃烧室的表面积增大的问题。
发明内容
因此，本发明的内燃机的活塞，其特征在于，在阀龛和凹部重合的区域中，凹部的底面与阀龛的深度相符合地形成，阀龛和凹部的底面以平滑地连续的方式形成。由此，阀龛和凹部的底面之间不产生台阶。
根据本发明，阀龛和凹部的底面大致直线状地平滑地连续，因而筒内气体的流动性变圆滑，可以谋求筒内的燃烧改善。
此外，可以使燃烧室的表面积相对地减小，因而，可以减少未燃烧的气体，使排气性能提高，同时，可以减少热损失，使热效率提高。
附图说明
图1是表示本发明涉及的内燃机的活塞的第1实施例的整体结构的立体图；
图2是第1实施例中的活塞的平面图；
图3是沿着图2的A-A线的剖面图；
图4是第1实施例中的活塞的立体图；
图5是第1实施例中的活塞的立体图；
图6是表示比较例的活塞的说明图；
图7是表示比较例的活塞的说明图；
图8是表示第1实施例的活塞1和比较例的活塞28中的燃烧期间的差异的说明图；
图9是第2实施例中的活塞的立体图；
图10是第2实施例中的活塞的剖面图；
具体实施方式
基于附图详细地说明本发明涉及的内燃机的活塞。
图1～图5是表示本发明的第1实施例涉及的内燃机的活塞，图1是表示整体结构的立体图，图2是平面图，图3是沿着图2的A-A线的剖面图，图4以及图5是活塞头的立体图。
本实施例涉及的内燃机中1个气筒具有2个吸气阀(图未表示)。
活塞1在汽缸体(图未表示)的汽缸内可以滑动地嵌合，在活塞头2和以覆盖汽缸上面的方式被固定在汽缸体上的汽缸头的内壁面之间形成燃烧室(图未表示)。
活塞头2由和活塞中心线P正交的平面(活塞头基准面3)构成。该活塞头2中，与吸气阀(图未表示)的阀顶(图未表示)相对凹设阀龛4。以与该阀龛4重合的方式，构成燃烧室一部分的凹部5在活塞头2上凹设。图1中的6是插入活塞销的活塞销孔。
阀龛4与邻接地一对吸气阀(图未表示)的各个阀顶(图未表示)对应而凹设，如图4以及图5所示，由与阀顶相对的底面7和大致沿着阀倾斜角的引导面8构成。
阀龛4的引导面8含有后述的吸气阀侧挤气(スキツシュ)部15的内周壁15b，是大致沿着活塞圆周方向延伸的带状壁面，其纵向方向的两端部8a，8a对应于吸气阀的阀顶外形状，或者活塞外形状，从活塞平面上观察是弯曲的(参照图2)。夹在这些两端部8a，8a上的中央部8b，从活塞平面上观察形成为直线状(参照图2)，更详细地说，形成为大致沿着与通过活塞销轴、相对于活塞中心线P倾斜的面平行的平面的形状。阀龛4的底面7由于和凹部5重合，所以只有两外侧的一部分残存。
凹部5与活塞1的外径圆大致同心，并且比活塞1的外径圆稍小地形成，其一部分靠近阀龛4。其底面9与阀龛4的深度大致相等，并且沿着对于活塞中心线P正交(图1中水平方向)的面，同时，其内周壁10形成向上方立起碗形。这里，“阀龛4的深度”是阀龛4的离开活塞头基准面3最远部分的深度，在本实施例中是指从阀龛4的引导面8的中央部8b的最深的位置到活塞头基准面3的距离。
阀龛4中由于与吸气阀和活塞1以不干涉的方式形成，所以凹部5的底面深度始终根据阀龛4而设定。通过凹部5的深度的变化，凹部5内的容积发生变化，但是这样通过适当设定凹部5的大小，可以使凹部5内的容积设定为所希望的大小。
此外，在活塞头2中，在阀龛4的外周侧上，凸设与构成汽缸头侧的燃烧室的倾斜壁(图未表示)相对的吸气阀侧挤气部15。进而，在夹住活塞中心线P并且与阀龛4相对的位置的凹部5外周侧上凸设排气阀侧挤气部16。该排气阀侧挤气部16也对于构成汽缸头侧的燃烧室的倾斜壁(图未表示)而相对。
吸气阀侧挤气部15以及排气阀侧挤气部16的各个外周壁15a，16a形成为与和活塞1的外径圆同心的圆锥面大致一致的曲面。换句话说，吸气阀侧挤气部15以及排气阀侧挤气部16从活塞1半径方向的外周侧向内周侧凸起地倾斜。
此外，吸气阀侧挤气部15以及排气阀侧挤气部16的各个内周壁15b，16b形成为与通过活塞销轴、相对于中心线P而倾斜的面平行的平面，特别地，吸气阀侧挤气部15的内周壁15b形成为上述的阀龛4的引导面8。
该些吸气阀侧挤气部15以及排气阀侧挤气部16与汽缸头侧的倾斜壁之间有助于挤气生成的挤气区域。第1实施例中的挤气区域大致沿着与活塞1的外径圆同心的圆锥面倾斜地形成。
图6以及图7中表示的比较例的活塞28中，在活塞头29上形成相当于本实施例的阀龛4以及凹部5的凹陷部30以及碗部31。但是，凹陷部30和碗部31各自分别地形成。即凹陷部30和碗部31由于希望仅分别实现各自功能而形成，所以在凹陷部30和碗部31之间形成台阶。
对于这样的比较例，第1实施例的活塞1，考虑到在活塞头2上凹设的阀龛4和凹部5的相关性而不形成比较例中存在的台阶。
即，上述的第1实施例中，沿着包含活塞中心线P的平面的剖面上，阀龛4和凹部5不产生台阶、平滑地连续。即，在阀龛4和凹部5重合的区域中，两者不产生台阶、平滑地连续。换句话说，在阀龛4和凹部5重合的区域中，与吸气阀的阀顶相对的阀龛4的底面7和凹部5的底面9位于对于活塞轴正交的同一平面上，阀龛4和凹部5的底面9平滑地连续形成。
为此，可以防止筒内气体的流动性的失败。此外，可以使燃烧室的表面积相对地减小，可以减少未燃烧的气体，使排气性能提高，同时，可以减少热损失，使热效率提高。由于在阀龛4和凹部5重合的区域中没有台阶，可以防止由于在这样的台阶上作用的热以及应力集中，活塞1的耐久性的损失。此外，吸气阀的阀顶的里侧的间隙增加，因而可以使阀升程初期的通气抵抗减少。
图8是比较在暖机时，在2000rpm、全负荷状态时的第1实施例的活塞1和上述的比较例的活塞28中的燃烧期间差异的图。如该图8所示，如本实施例，由于以平滑地连续的方式形成阀龛4和凹部5，燃烧期间变短，可以使热效率提高。
其次，对于本发明的第2实施例进行说明。图9以及图10表示的第2实施例的活塞40不具有相当于上述的第1实施例中的吸气阀侧挤气部15以及排气阀侧挤气部16的结构，除此以外的结构和第1实施例相同。这样的第2实施例中也可以得到和上述的第1实施例大致相同的作用效果。
此外，在上述的各个实施例中，仅仅形成与吸气阀对应的阀龛，但是也可能在活塞头上凹设与排气阀对应的阀龛。
关于从上述实施例得到的本发明的技术上的思想，和其效果一起列举。
(1)内燃机的活塞中，构成燃烧室一部分的凹部在活塞头上凹设，同时以相对于该凹部重合的方式凹设阀龛，在阀龛和凹部重合的区域中，凹部的底面与阀龛的深度相符合地形成，阀龛和凹部的底面以平滑地连续的方式形成。由此，阀龛和凹部的底面之间不产生台阶。即，阀龛和凹部的底面平滑地连续，因而筒内气体的流动性变圆滑，可以谋求希望的燃烧改善。此外，可以使燃烧室的表面积相对地减小，因而，可以减少未燃烧的气体，使排气性能提高，同时，可以减少热损失，使热效率提高。
(2)内燃机的活塞中，构成燃烧室一部分的凹部在活塞头上凹设，同时以相对于该凹部重合的方式凹设阀龛，在阀龛和凹部重合的区域中，与阀的阀顶相对的阀龛的底面和凹部的底面，位于对于活塞轴正交的同一平面上，阀龛和凹部的底面以平滑地连续的方式形成。
(3)上述(1)或者(2)记载的内燃机的活塞中，在凹部外周侧的活塞头外周缘上形成挤气部，通过该挤气部和活塞头的内面形成挤气区域。即，也可以适用于附带挤气部的活塞。
(4)上述(3)记载的内燃机的活塞中，更具体地，上述挤气部从活塞半径方向的外周侧向内周侧凸起地倾斜。