JP2005194971A - ガスエンジンのピストン - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 ガスエンジンのピストンにおいて、燃焼室を燃焼面の外周上部から中心部に亘り深さが連続的に増大するように構成するとともに、燃焼面と冷却室の上面との間の天板厚さを一定の厚さと成し、さらに冷却室の外周面とリング溝内周との間に形成される外周環状部の厚さを前記天板厚さよりも小さくなるように構成したことを特徴とする。
【選択図】 図1
Description
図において、100はピストン、21はシリンダライナ、20はシリンダヘッド、22は該シリンダヘッド20の中心部に形成され副室ガストーチ着火がなされる副室、23は該トーチ着火ガス噴出用の噴孔を備えた副室口金、24は前記副室22へのトーチ着火ガス通路を開閉する副室弁、25は副室22内のガスに点火してトーチ着火をなさしめる点火プラグである。
04はピストン内部の前記燃焼室31の裏側に環状に形成された冷却室で、潤滑油通路(図示省略)から供給された冷却液としての潤滑油が該冷却室04内を流動してピストンを冷却するようになっている。10b、10cはリング溝10aに夫々嵌合された第1、第2ピストンリング、11はオイルリングである。
このため、前記第1ピストンリング10bの温度が上昇して該第1ピストンリング10bの焼き付きが発生し易くなる。
等の問題点を有している。
即ち、請求項2においては、前記燃焼室を、前記ピストン上面の外周部を底面半径としピストン中心部を頂部とする逆円錐体状に形成しその逆円錐面を燃焼室中央部において滑らかな球殻面で接続する。
また請求項3においては、前記燃焼室を、前記ピストン上面の外周部から燃焼室中央部にかけて一定の曲率半径で接続した球殻状に形成する。
従って、前記冷却室によるピストン外周肩部の冷却効果及びピストンリングの冷却効果の向上により、第1ピストンリングの温度上昇を招くことなく該第1ピストンリングを外周肩部に近づけることが可能となり、該第1ピストンリングの高さ位置を小さくすることができてリング上部隙間の容積を減少することができる。
また、前記未燃ガス量の増大によるエンジンの燃料消費率の増大を回避することができるとともに、未燃ガス排出量の増大に伴う排気ガス状態の悪化を防止することができる。
また、冷却室とリング溝内周との間に形成される外周環状部の厚さを、表面にガス圧が作用する天板の厚さよりも小さい最小限の厚さに形成したことにより、ピストンリングの冷却作用が促進される。
そして、かかるリング上部隙間の容積減少によって、該リング上部隙間内に滞留する未燃ガス量を低減することが可能となって、該未燃ガスの量の増大によるノッキングの発生及びこれに伴うエンジン性能及び運転性の低下を防止することができ、また前記未燃ガス量の増大によるエンジンの燃料消費率の増大を回避することができ、さらに未燃ガス排出量の増大に伴う排気ガス状態の悪化を防止することができる。
10b、10cは前記ピストン100のリング溝10aに夫々嵌合された第1、第2ピストンリング、11はオイルリングである。
該燃焼室31は、R/D≧0.2(Dはシリンダ内径)なる燃焼室形状を有し、ピストン100の上面2の外周部を底面半径としピストン中心101を頂部とする大きな曲率半径Rの逆円錐体状に形成され、逆円錐状の円錐状面1aの曲率半径を燃焼室31中央部において曲率半径R0の球殻面1bで滑らかに接続して形成され、前記燃焼面1の上面2外周部からピストン中心101に亘り深さが連続的に増大するようになっている。
また、前記冷却室4の円筒表面に形成された冷却室外周面6を前記第1ピストンリング10bが嵌挿されるリング溝10aに近接せしめ、該冷却室外周面6と前記第1ピストンリング10b及び第2ピストンリング10cのリング溝10a内周との間に形成される外周環状部12の厚さSを前記天板部3厚さtよりも小さく形成する。
さらに前記冷却室4の前記外周肩部14側内面には丸み7を形成し、内周側内面には丸み8を形成して、応力集中の少ない滑らかな内面形状としている。
その他の構成は図1に示される第1実施例と同様であり、これと同一の部材は同一の符号で示す。
しかして、かかる実施例においては、ピストン100上部の燃焼室31を、第1実施例のように円錐状面1a及び球殻面1bからなる逆円錐体と球殻との組み合わせ、あるいは第2実施例のように一定の曲率半径R0からなる球殻状体のような、燃焼面1の外周上部から中心部に亘り深さが連続的に増大するように形成するとともに前記天板部の厚さを最小厚さtに形成したので、冷却室4をピストン100外周寄りのピストン上面2に近い位置に設置するのが可能となる。
また、前記冷却室4の冷却室外周面6と第1、第2ピストンリング10b、10cのリング溝10a内周との間の外周環状部12の厚さを、表面(燃焼面1)にガス圧が作用する天板部3の厚さtよりも小さい最小限の厚さSに形成したので、ピストンリング10b、10cの冷却室4内の冷却液からの冷却作用が促進される。
これにより、該第1ピストンリング10bの高さ位置HをH/D≦0.1に小さくすることができ、リング上部隙間30の容積を減少することができる。
また、前記未燃ガス量の増大によるエンジンの燃料消費率の増大を回避することができ、さらに該未燃ガス排出量の増大に伴う排気ガス状態の悪化を防止することができる。
これにより、該外周肩部14の高温化による該外周肩部14近傍における熱応力の増大や該外周肩部14の焼損の発生を防止することができる。
1a 円錐状面
1b 球殻面
2 上面
3 天板部
4 冷却室
5 冷却室上面
6 冷却室外周面
10a リング溝
10b 第1ピストンリング
10c 第2ピストンリング
14 外周肩部
20 シリンダヘッド
21 シリンダライナ
30 リング上部隙間
31 燃焼室
100 ピストン
101 ピストン中心
Claims (3)
- ガス燃料をピストンの燃焼面に区画形成された燃焼室に供給して燃焼させるガスエンジン用のピストンであって、前記燃焼室の裏側に冷却液が供給される冷却室を備えたガスエンジンのピストンにおいて、前記燃焼室を前記燃焼面の外周上部から中心部に亘り深さが連続的に増大するように構成するとともに、前記燃焼面の曲率半径RをR/D≧0.2(Dはシリンダ内径)とした燃焼室形状を有し、前記冷却室と燃焼室面との距離tをt/D≦0.08とし、さらに、第一圧縮ピストンリングの頂面からの高さHをH/D≦0.1に構成したことを特徴とするガスエンジンのピストン。
- 前記燃焼室を、前記ピストン上面の外周部を底面半径としピストン中心部を頂部とする逆円錐体状に形成しその逆円錐面を燃焼室中央部において滑らかな球殻面で接続したことを特徴とする請求項1記載のガスエンジンのピストン。
- 前記燃焼室を、前記ピストン上面の外周部から燃焼室中央部にかけて一定の曲率半径で接続した球殻状に形成したことを特徴とする請求項1記載のガスエンジンのピストン。
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