JP2014136993A - ピストン及び内燃機関 - Google Patents

Abstract

【課題】内燃機関の異常燃焼時にピストンリングがねじれることを抑制することができるピストン及び内燃機関を提供する。
【解決手段】内燃機関のピストン３０は、ピストン頂面３４とトップリング４１が収容されるトップリング溝３１とを連通する連通路４４を備えている。連通路４４がトップリング溝３１に開口している溝側開口部４６の少なくとも一部は、トップリング４１がトップリング溝３１に収容された場合にトップリング４１の内周面４１Ａが位置することになる部位よりもピストン径方向内側に位置している。
【選択図】図３

Description

本発明は、内燃機関のピストン及び同ピストンを具備する内燃機関に関する。

内燃機関においては、ノッキングやプレイグニッションなどの異常燃焼の発生時に、燃焼室内の圧力が局所的に高くなるといった事態が生じ得る。
特許文献１には、こうした事態への対策の一例として、トップランド外周側面にピストン頂面に開放する端部を有する溝を形成することが開示されている。このピストンでは、異常燃焼が発生して燃焼室内の圧力が局所的に上昇し、それによって生じた圧力波がトップランド外周側面とシリンダボアとの隙間に入り込んだとしても、圧力波は上記溝を通じてピストンの上方の燃焼室に逃がされる。そのため、トップランド外周側面とシリンダボアとの隙間に入り込んだ圧力波がその隙間を伝播してトップランド外周側面の一部分に集中することを抑制することができる。

特開２０１２−１１７５０１号公報

ところで、上記の通り、内燃機関の異常燃焼時には、燃焼室内の圧力が局所的に高くなるといった事態が生じ得る。そして、燃焼室内の圧力が局所的に高くなった場合には、シリンダ内でピストンが傾斜した状態で摺動し、ピストンのリング溝に装着されているピストンリングにねじれが生じるおそれがある。

本発明は、こうした実情に鑑みてなされてものであり、その目的は、内燃機関の異常燃焼時にピストンリングがねじれることを抑制することができるピストン及び内燃機関を提供することにある。

以下、上記課題を解決するための手段及びその作用効果について記載する。
上記課題を解決するためのピストンは、ピストン頂面とピストンリングが収容されるリング溝とを連通する連通路を備えており、前記連通路の前記リング溝に開口している開口部の少なくとも一部が、前記ピストンリングが前記リング溝に収容された場合に同ピストンリングの内周面が位置することになる部位よりもピストン径方向内側に位置している。

上記構成によれば、内燃機関の異常燃焼時に生じた高圧の燃焼ガスが、連通路を通じてリング溝におけるピストンリングの内周面よりも内側に供給される。そのため、燃焼ガスの圧力によってピストンリングを内周側から外周側へ向かって押圧することができる。これにより、ピストンリングをシリンダボアに押し当てることができるため、ピストンリングがねじれることを抑制することができる。

また、異常燃焼による高い圧力を、連通路を通じて燃焼室から逃がすことができるため、トップランドに高い圧力が作用することを抑制することができる。
上記ピストンにおいては、前記開口部の少なくとも一部が、前記リング溝の底面に位置していることが好ましい。

上記構成によれば、リング溝には、リング溝の底面側から高圧の燃焼ガスが供給される。そのため、燃焼ガスの圧力が同リング溝の底面側からピストンリングを押圧するように作用する。したがって、燃焼ガスの圧力によってピストンリングを内周側から外周側へ向かってより好適に押圧して、ピストンリングをシリンダボアに押し当てることができる。

さらに、開口部の少なくとも一部が、リング溝の底面に位置している場合には、前記連通路の通路壁のうち前記リング溝の底面に接続する部位が、前記ピストン頂面から離間するほどピストン中心軸から離間するように傾斜していることが好ましい。

また、上記ピストンにおいては、前記連通路の通路壁のうち、前記ピストンリングが前記リング溝に収容された場合に同ピストンリングの内周面が位置することになる部位よりもピストン中心軸側に位置し、且つ前記リング溝に接続している部位が、前記リング溝に近づくほどピストン中心軸から離間するように傾斜していることが好ましい。

通路壁が上記各態様で傾斜している場合には、燃焼室から連通路に導入された燃焼ガスが、通路壁の上記傾斜している部位においてリング溝の内側から外側へと向かう方向に整流された後にリング溝に供給される。したがって、燃焼ガスの圧力を、より好適にピストンリングを内周側から外周側へと向かう方向に押圧するように作用させることができるため、さらに好適にピストンリングをシリンダボアに押し当てることができる。

また、上記各ピストンにおいては、前記開口部の一部が、前記ピストンリングが前記リング溝に収容された場合に同ピストンリングの内周面が位置することになる部位よりもピストン径方向外側に位置していることが好ましい。

リング溝は、底面と底面を挟んで対向する２つの側面を備えている。上記構成では、異常燃焼時に高圧の燃焼ガスが、リング溝におけるピストン頂面側に位置する側面側から供給され、燃焼ガスの圧力がピストンリングをピストン頂面側から同頂面とは反対側の側面に向かう方向に押圧するように作用する。したがって、ピストンリングをリング溝におけるピストン頂面と反対側の側面に押し当てることができる。このようにして、ピストンリングがシリンダボアとリング溝の側面との双方に押し当てられることから、ピストンリングのねじれをより好適に抑制することができる。

また、上記各ピストンにおいては、ピストン頂面には、ピストン中心軸を通る直線によって分けられる２つの領域のうち、一方の領域に吸気バルブリセスが形成され、他方の領域に排気バルブリセスが形成されており、前記連通路が、前記吸気バルブリセスが形成されている領域に位置していることが好ましい。

異常燃焼による局所的な圧力上昇は排気バルブ側よりも吸気バルブ側において生じやすい。そのため、異常燃焼の発生時には、ピストンの吸気バルブ側が排気バルブ側よりも下方に傾斜する。この点、上記構成によれば、ピストンの吸気バルブ側に連通路が設けられているため、異常燃焼時に燃焼室の吸気バルブ側で発生する高い圧力を連通路を通じて逃がすととともに、その圧力を利用してピストンリングを押さえつけ、ピストンリングのねじれの発生を抑制することができる。

また、上記各ピストンにおいては、ピストン頂面には複数の吸気バルブリセスが形成されており、前記連通路がピストン頂面に開口している開口部は、隣接する吸気バルブリセスの間に形成されたスキッシュ部に位置しているといった態様を採用することができる。

上記各ピストンにおいては、リング溝を複数備え、前記連通路が、ピストン頂面と、ピストン頂面に最も近いリング溝とを連通しているといった構成を採用することができる。
また、上記課題を解決するための内燃機関は、上記各構成の何れかのピストンを備えている。

第１実施形態にかかるピストンを備える内燃機関を示す模式図。 同実施形態にかかるピストンの上面図。 （ａ）は図２の３−３線における部分断面図であり、（ｂ）は、（ａ）の一部を拡大して示す拡大図。 第２実施形態にかかるピストンの一部を拡大して示す断面図。 第３実施形態にかかるピストンの一部を拡大して示す断面図。 第４実施形態にかかるピストンの一部を拡大して示す断面図。 第５実施形態にかかるピストンの一部を拡大して示す断面図。 第６実施形態にかかるピストンの一部を拡大して示す断面図。 その他の実施形態にかかるピストンの上面図。

（第１実施形態）
以下、ピストン及び内燃機関の第１実施形態を、図１〜３を参照して詳細に説明する。本実施形態の内燃機関は過給機を備えるガソリン機関である。

図１に示すように、内燃機関１０の吸気通路１１には、スロットルバルブ１２が設けられている。内燃機関１０では、スロットルバルブ１２の開度調節を通じて、燃焼室１５内に吸入される空気の量が調節される。

内燃機関１０のシリンダ１４内には、ピストン３０が設けられている。ピストン３０には、ピストン頂面３４側から順に、トップリング溝３１、セカンドリング溝３２、オイルリング溝３３が形成されている。トップリング溝３１にはトップリング４１が装着され、セカンドリング溝３２にはセカンドリング４２が装着され、オイルリング溝３３にはオイルリング４３が装着されている。なお、ピストン３０の構成については、後により詳細に説明する。

内燃機関１０には、燃焼室１５を臨むように燃料噴射弁１３が設けられている。燃料噴射弁１３は、その開弁駆動に伴って燃焼室１５内に燃料を噴射する。シリンダヘッド１６には、燃焼室１５を臨むように点火プラグ１７が設けられている。内燃機関１０では、燃料噴射弁１３から噴射された燃料が燃焼室１５内において燃焼することによってピストン３０が往復移動してクランクシャフト１８が回転する。そして、燃焼後のガスは排気として燃焼室１５から排気通路１９に送り出される。

吸気通路１１と燃焼室１５とは吸気バルブ２１の開閉により連通・遮断され、排気通路１９と燃焼室１５とは排気バルブ２２の開閉により連通・遮断される。なお、吸気バルブ２１及び排気バルブ２２は、各シリンダ１４に対応してそれぞれ２つずつ設けられている。

内燃機関１０には吸気通路１１内の吸入空気を圧送する過給機２５が設けられている。詳細には、吸気通路１１におけるスロットルバルブ１２の上流側の部分には、過給機２５のコンプレッサ２６が取り付けられている。また、内燃機関１０の排気通路１９には過給機２５のタービン２７が取り付けられている。なお過給機２５は、コンプレッサ２６の内部に設けられたコンプレッサホイール２６Ａとタービン２７の内部に設けられたタービンホイール２７Ａとが連結された排気駆動式のものである。排気通路１９において、タービン２７の上流側と下流側とはバイパス通路２８で接続されており、バイパス通路２８にはウエイストゲートバルブ２９が設けられている。ウエイストゲートバルブ２９の開度が調整されることにより、タービンホイール２７Ａに吹き付けられる排気の流量が変更されて、過給機２５による過給圧が調節される。

ここで、過給機を備えるガソリン機関においては、ノッキングやプレイグニッションなどの異常燃焼が発生した場合、燃焼室１５内の圧力が排気バルブ２２側よりも吸気バルブ２１側において局所的に高くなるといった事態が生じ得る。このように燃焼室１５内の圧力が局所的に高くなる場合、シリンダ１４内でピストン３０が傾斜した状態で摺動するため、ピストン３０のリング溝に装着されているピストンリングにねじれが生じるおそれがある。

そこで、図２及び図３に示すように、本実施形態のピストン３０は、ピストン頂面３４とトップリング溝３１とを連通する連通路４４を備えており、この連通路４４を通じて内燃機関１０の異常燃焼時に生じた高圧の燃焼ガスをトップリング４１に作用させることにより、トップリング４１のねじれを抑制するようにしている。

以下、ピストン３０、およびピストン３０に形成される連通路４４について図２及び図３を参照して、詳細に説明する。
図２に示すように、ピストン頂面３４には、ピストン中心軸Ｃを通る直線Ｌによって分けられる２つの領域のうち、一方の領域に２つの吸気バルブリセス３５が形成され、他方の領域に２つの排気バルブリセス３６が形成されている。これら各バルブリセス３５，３６は、ピストン３０が変位する際に、ピストン頂面３４が吸気バルブ２１や排気バルブ２２との接触を回避するための凹部である。また、ピストン頂面３４の周縁部には、ピストン３０が上死点に近付いたときに、ピストン３０とシリンダヘッド１６のとの隙間を特に狭くして、混合気を押し出すスキッシュ部３７が形成されている。連通路４４は、上記直線Ｌによって分けられる２つの領域のうち吸気バルブリセス３５が形成されている領域に位置している。また、連通路４４がピストン頂面３４に開口する頂面側開口部４５は、２つの吸気バルブリセス３５の間のスキッシュ部３７に位置している。

図３に示すように、トップリング溝３１は、底面３１Ａと、底面３１Ａを挟んで対向し合う側面３１Ｂ，３１Ｃとを備えている。連通路４４において、トップリング溝３１に開口している溝側開口部４６は、底面３１Ａとピストン頂面３４側に位置する側面３１Ｂとに亘って位置している。すなわち、溝側開口部４６の一部は、トップリング溝３１の底面３１Ａに位置しているため、トップリング４１の内周面４１Ａよりもピストン径方向内側に位置している。また、溝側開口部４６の一部はトップリング溝３１の側面３１Ｂに位置しており、溝側開口部４６のうち側面３１Ｂに形成される部位の一部は、トップリング４１の内周面４１Ａよりもピストン径方向外側に位置している。そして、連通路４４の通路壁４７のうち、トップリング溝３１の底面３１Ａに接続する部位は傾斜面４７Ａとなっている。この傾斜面４７Ａは、ピストン頂面３４から離間するほどピストン中心軸Ｃから離間するように傾斜している。

本実施形態の内燃機関１０及びピストン３０の作用を説明する。
内燃機関１０において、異常燃焼が発生すると、燃焼室１５内の燃焼圧力が排気バルブ２２側よりも吸気バルブ２１側において局所的に高くなる。これによりピストン３０における吸気バルブリセス３５が形成される側が排気バルブリセス３６が形成される側よりも下方に位置するようにピストン３０が傾斜する。

このような状況において、燃焼室１５内の高圧の燃焼ガスが上記連通路４４を通じてトップリング溝３１に供給される。詳細には、燃焼ガスは、図３の矢印Ａに示すように、連通路４４内を流れる際に通路壁４７の傾斜面４７Ａに沿って流れることで、トップリング溝３１の内側から外側へと向かう方向に整流されてトップリング溝３１の底面３１Ａ側からトップリング溝３１に供給される。したがって、燃焼ガスの圧力が、トップリング４１をその内周側から外周側に向かう方向に押圧するように作用するため、トップリング４１がシリンダボア１４Ａ側に押し当てられる。また、矢印Ｂに示すように、燃焼ガスの圧力がトップリング４１をピストン頂面３４側から（図３における上方）から押圧するように作用するため、トップリング４１がトップリング溝３１におけるピストン頂面３４側とは反対の側面３１Ｃに押し当てられる。このようにして、燃焼ガスの圧力によりトップリング４１がシリンダボア１４Ａとトップリング溝３１の側面３１Ｃとの双方に押し当てられるため、トップリング４１のねじれが抑制される。

以上詳述した第１実施形態によれば、以下の効果を奏することができる。
（１）本実施形態の内燃機関１０のピストン３０は、ピストン頂面３４とトップリング４１が収容されるトップリング溝３１とを連通する連通路４４を備えている。そして、連通路４４の溝側開口部４６の一部が、トップリング４１がトップリング溝３１に収容された場合に同トップリング４１の内周面４１Ａが位置することになる部位よりもピストン径方向内側に位置している。

これにより、内燃機関１０の異常燃焼時に生じた高圧の燃焼ガスが連通路４４を通じてトップリング４１の内周面４１Ａよりも内側に供給されるため、燃焼ガスの圧力によってトップリング４１を内周側から外周側へ向かって押圧することができる。これにより、トップリング４１をシリンダボア１４Ａに押し当てることができるため、トップリング４１がねじれることを抑制することができる。

また、異常燃焼による高い圧力を、連通路４４を通じて燃焼室１５から逃がすることができるため、トップランドに高い圧力が作用することを抑制することができる。
（２）本実施形態のピストン３０では、溝側開口部４６の一部が、トップリング溝３１の底面３１Ａに位置している。これにより、トップリング溝３１の底面３１Ａ側からトップリング溝３１に高圧の燃焼ガスが供給されるため、燃焼ガスによる圧力が同トップリング溝３１の底面３１Ａ側からトップリング４１を押圧するように作用する。したがって、燃焼ガスの圧力によりトップリング４１を内周側から外周側へと好適に押圧して、トップリング４１をシリンダボア１４Ａに押し当てることができる。

（３）本実施形態のピストン３０では、連通路４４の通路壁４７のうちトップリング溝３１の底面３１Ａに接続する部位は傾斜面４７Ａとなっており、この傾斜面４７Ａはピストン頂面３４から離間するほどピストン中心軸から離間するように傾斜している。これにより、燃焼室１５から連通路４４に導入された燃焼ガスが、傾斜面４７Ａに沿って流れることで、ピストン径方向内側から外側へと向かう方向に整流された後にトップリング溝３１に供給される。したがって、トップリング溝３１に供給される燃焼ガスの圧力が、トップリング４１を内周側から外周側へと向かう方向へと押圧するように作用するため、トップリング４１をシリンダボア１４Ａに好適に押し当てることができる。

（４）本実施形態のピストン３０では、溝側開口部４６の一部が、トップリング４１がトップリング溝３１に収容された場合に同トップリング４１の内周面４１Ａが位置することになる部位よりもピストン径方向外側に位置している。これにより、トップリング溝３１には、燃焼ガスがトップリング４１に対してピストン頂面３４側からも導入されるため、トップリング４１をトップリング溝３１におけるピストン頂面３４側とは反対側の側面３１Ｃに押し当てることができる。このようにして、トップリング４１がシリンダボア１４Ａとトップリング溝３１の側面３１Ｃとの双方に押し当てられることから、トップリング４１のねじれをより好適に抑制することができる。

（５）本実施形態では、連通路４４は、ピストン中心軸Ｃを通る直線Ｌによって分けられる２つの領域のうち、吸気バルブリセス３５が形成される領域に位置している。異常燃焼による局所的な圧力上昇は排気バルブ２２側よりも吸気バルブ２１側において生じやすいため、ピストン３０の吸気バルブ２１側が下方に傾斜しやすい。この点、本実施形態によれば、ピストン３０の吸気バルブ２１側に連通路４４が設けられているため、異常燃焼時に燃焼室１５の吸気バルブ２１側で発生する高い圧力を連通路４４を通じて逃がすことができる。また、その圧力を利用してトップリング４１をシリンダボア１４Ａやトップリング溝３１の側面３１Ｃに押し当てて、トップリング４１のねじれの発生を抑制することができる。

（第２実施形態）
次に、ピストン及び内燃機関の第２実施形態を、図４を参照して説明する。本実施形態の内燃機関は、図４に示すピストン５０が設けられている。なお、本実施形態の内燃機関は、ピストン５０以外の構成については第１実施形態と同様である。

図４に示すように、ピストン５０は、ピストン頂面５１とトップリング溝５３とを連通する連通路５４を備えている。連通路５４がピストン頂面５１において開口している頂面側開口部５５は、２つの吸気バルブリセスの間のスキッシュ部５２に位置している。また、連通路５４が、トップリング溝５３に開口している溝側開口部５６は、トップリング溝５３の側面５３Ｂにのみ位置している。すなわち、本実施形態では、第１実施形態の連通路４４と異なり、溝側開口部５６が、トップリング溝５３の底面５３Ａには位置していない。

溝側開口部５６の一部は、トップリング５９の内周面５９Ａよりもピストン径方向内側に位置している。また、溝側開口部５６の一部は、トップリング５９の内周面５９Ａよりもピストン径方向外側に位置している。

内燃機関の異常燃焼時には、燃焼室の圧力が排気バルブ側よりも吸気バルブ側において高くなるため、ピストン５０が傾斜する。このような状況において、異常燃焼による高圧の燃焼ガスが、連通路５４を通じて燃焼室からトップリング溝５３に供給される。そのため、矢印Ａに示すように、燃焼ガスの圧力がトップリング５９の内周面５９Ａより内側に作用するため、トップリング５９が内周側から外周側に向かう方向に押圧される。また、矢印Ｂに示すように、燃焼ガスの圧力がトップリング５９をピストン頂面５１側（図４における上方）から側面５３Ｃに向かう方向に押圧するように作用する。したがって、トップリング５９がシリンダボア１４Ａとトップリング溝５３の側面５３Ｃとに押し当てられる。このようにして、本実施形態においても、上記第１実施形態における（１）、（４）及び（５）と同様の効果を奏することができる。

（第３実施形態）
次に、ピストン及び内燃機関の第３実施形態を、図５を参照して説明する。本実施形態の内燃機関には、図５に示すピストン６０が設けられている。なお、本実施形態の内燃機関は、ピストン６０以外の構成については第１実施形態と同様である。

図５に示すように、ピストン６０は、ピストン頂面６１とトップリング溝６３とを連通する連通路６４を備えている。連通路６４がピストン頂面６１において開口している頂面側開口部６５は、２つの吸気バルブリセスの間のスキッシュ部６２に位置している。また、連通路６４が、トップリング溝６３に開口している溝側開口部６６は、トップリング溝６３の底面６３Ａにのみ位置している。すなわち、本実施形態では、第１実施形態の連通路４４と異なり、溝側開口部６６が、トップリング溝６３の側面６３Ｂには位置していない。したがって、溝側開口部６６の全領域が、トップリング６９の内周面６９Ａよりもピストン径方向内側に位置している。また、連通路６４の通路壁６７のうち、トップリング溝６３の底面６３Ａに接続する部位の一部は傾斜面６７Ａとなっており、この傾斜面６７Ａは、ピストン頂面６１から離間するほどピストン中心軸から離間するように傾斜している。

内燃機関の異常燃焼時には、燃焼室の圧力が排気バルブ側よりも吸気バルブ側において高くなるため、ピストン６０が傾斜する。このような状況において、異常燃焼による高圧の燃焼ガスが、連通路６４を通じて燃焼室からトップリング溝６３に供給される。これにより、矢印Ａに示すように、燃焼ガスの圧力がトップリング６９を内周側から外周側に向かって押圧するように作用するため、トップリング６９がシリンダボア１４Ａに押し当てられる。したがって、本実施形態においても、上記第１実施形態における（１）〜（３）及び（５）と同様の効果を奏することができる。

（第４実施形態）
次に、ピストン及び内燃機関の第４実施形態を、図６を参照して説明する。本実施形態の内燃機関には、図６に示すピストン７０が設けられている。なお、本実施形態の内燃機関は、ピストン７０以外の構成については第１実施形態と同様である。

図６に示すように、ピストン７０は、ピストン頂面７１とトップリング溝７３とを連通する連通路７４を備えている。連通路７４がピストン頂面７１において開口している頂面側開口部７５は、２つの吸気バルブリセスの間のスキッシュ部７２に位置している。また、連通路７４が、トップリング溝７３に開口している溝側開口部７６は、トップリング溝７３の側面７３Ｂにのみ位置している。すなわち、本実施形態では、第１実施形態の連通路４４と異なり、溝側開口部７６が、トップリング溝７３の底面７３Ｃには位置していない。また、溝側開口部７６の全領域が、トップリング７９の内周面７９Ａよりもピストン径方向内側に位置している。

内燃機関の異常燃焼時には、燃焼室の圧力が排気バルブ側よりも吸気バルブ側において高くなるため、ピストン７０が傾斜する。このような状況において、異常燃焼による高圧の燃焼ガスが、連通路７４を通じて燃焼室からトップリング溝７３に供給され、矢印Ａに示すように、燃焼ガスの高い圧力が、トップリング７９の内周側に作用する。したがって、燃焼ガスの圧力によりトップリング７９の内周側から外周側に向かう方向に押圧されて、トップリング７９がシリンダボア１４Ａに押し当てられる。したがって、本実施形態においても、上記第１実施形態における（１）及び（５）と同様の効果を奏することができる。

（第５実施形態）
次に、ピストン及び内燃機関の第５実施形態を、図７を参照して説明する。本実施形態の内燃機関には、図７に示すピストン８０が設けられている。なお、本実施形態の内燃機関は、ピストン８０以外の構成については第１実施形態と同様である。

図７に示すように、ピストン８０は、ピストン頂面８１とトップリング溝８３とを連通する連通路８４を備えている。連通路８４がピストン頂面８１において開口している頂面側開口部８５は、２つの吸気バルブリセスの間のスキッシュ部８２に位置している。また、連通路８４が、トップリング溝８３に開口している溝側開口部８６は、トップリング溝８３の側面８３Ｂにのみ位置している。すなわち、本実施形態では、第１実施形態の連通路４４と異なり、溝側開口部８６が、トップリング溝８３の底面８３Ａには位置していない。溝側開口部８６の一部は、トップリング８９の内周面８９Ａよりもピストン径方向内側に位置している。また、溝側開口部８６の一部は、トップリング８９の内周面８９Ａよりもピストン径方向外側に位置している。また、連通路８４の通路壁８７のうち、トップリング８９がトップリング溝８３に収容された場合に、同トップリング８９の内周面８９Ａが位置することになる部位よりもピストン中心軸側に位置し、且つトップリング溝８３の底面８３Ａに接続する部位が傾斜面８７Ａとなっている。この傾斜面８７Ａは、トップリング溝８３に近づくほどピストン中心軸から離間するように傾斜している。

内燃機関の異常燃焼時には、燃焼室の圧力が排気バルブ側よりも吸気バルブ側において高くなるため、ピストン８０が傾斜する。このような状況において、異常燃焼による高圧の燃焼ガスが、連通路８４を通じて燃焼室からトップリング溝８３に供給される。これにより、矢印Ａに示すように、燃焼ガスの圧力がトップリング８９を内周側から外周側に向かって押圧するように作用するとともに、矢印Ｂに示すように、燃焼ガスの圧力がトップリング５９をピストン頂面８１側（図７における上方）から側面８３Ｃに向かう方向に押圧するように作用する。したがって、トップリング８９がシリンダボア１４Ａとトップリング溝８３の側面８３Ｃに押し当てられる。したがって、本実施形態においても、第１実施形態における（１）、（４）及び（５）と同様の効果、及び以下の（６）の効果を奏することができる。

（６）連通路８４の通路壁８７のうち、トップリング８９がトップリング溝８３に収容された場合に同トップリング８９の内周面８９Ａが位置することになる部位よりもピストン中心軸側に位置し、且つトップリング溝８３に接続している部位が傾斜面８７Ａとなっている。そして、この傾斜面８７Ａが、トップリング溝８３に近づくほどピストン中心軸から離間するように傾斜している。これにより、ピストン頂面８１から連通路８４に導入された燃焼ガスが、通路壁８７の傾斜面８７Ａにおいてトップリング溝８３の内側から外側へと向かう方向に整流された後にトップリング溝８３に供給される。したがって、燃焼ガスの圧力が、トップリング８９を内周側から外周側へと向かう方向へと押圧するように作用するため、さらに好適にトップリング８９をシリンダボア１４Ａに押し当てることができる。

（第６実施形態）
次に、ピストン及び内燃機関の第６実施形態を、図８を参照して説明する。本実施形態の内燃機関には、図８に示すピストン９０が設けられている。なお、本実施形態の内燃機関は、ピストン９０以外の構成については第１実施形態と同様である。

図８に示すように、ピストン９０は、ピストン頂面９１とトップリング溝９３とを連通する２つの連通路９４，９５を備えている。すなわち、本実施形態では、上記各実施形態と異なり、ピストン９０に２つで一組をなす連通路９４，９５が形成されている。

２つの連通路９４，９５のうちの第１の連通路９４は、第２の連通路９５よりもピストン径方向における内側に位置している。各連通路９４，９５がピストン頂面９１において開口している各頂面側開口部９４Ａ，９５Ａは、２つの吸気バルブリセスの間のスキッシュ部９２に位置している。

また、第１の連通路９４がトップリング溝９３に開口している第１の溝側開口部９４Ｂは、トップリング溝９３の底面９３Ａに位置している。したがって、第１の溝側開口部９４Ｂは、トップリング９９の内周面９９Ａよりもピストン径方向内側に位置している。また、第１の連通路９４の通路壁９７のうち、トップリング溝９３の底面９３Ａに接続する部位の一部が傾斜面９７Ａとなっている。この傾斜面９７Ａは、ピストン頂面９１から離間するほどピストン中心軸から離間するように傾斜している。

また、第２の連通路９５がトップリング溝９３に開口している第２溝側開口部９５Ｂは、トップリング溝９３の側面９３Ｂに位置している。第２溝側開口部９５Ｂの一部は、トップリング９９の内周面９９Ａよりもピストン径方向外側に位置している。

内燃機関の異常燃焼時には、燃焼室の圧力が排気バルブ側よりも吸気バルブ側において高くなるため、ピストン９０が傾斜する。このような状況において、異常燃焼による高圧の燃焼ガスが、各連通路９４，９５を通じて燃焼室からトップリング溝９３に供給される。これにより、矢印Ａに示すように、燃焼ガスの圧力がトップリング９９を内周側から外周側に向かって押圧するように作用するとともに、矢印Ｂに示すように、燃焼ガスの圧力がトップリング９９に対してピストン頂面９１側（図９における上方）から側面９３Ｃに向かう方向に作用する。したがって、トップリング８９がシリンダボア１４Ａとトップリング溝８３の側面８３Ｃに押し当てられる。このようにして、本実施形態においても、上記第１実施形態における（１）〜（５）と同様の効果を奏することができる。

（その他の実施形態）
なお、上記各実施形態においては、以下のように適宜変更するようにしてもよい。
・上記第１〜第５の各実施形態においては、ピストンが１つの連通路を備えるようにしているが、例えば図９に示すように、ピストン１００が、同ピストン１００における吸気バルブリセス１０４が形成される領域に、複数の連通路１０５を備えるようにしてもよい。なお、この場合、複数の連通路１０５のそれぞれは、例えば、上記各実施形態の何れかの連通路と同様の態様で設けるようにする。また、第６実施形態においては、ピストンにピストン径方向に配列される一組の連通路を設けるようにしたが、ピストンに、第６実施形態の連通路と同様の連通路を複数組設けるようにしてもよい。

・上記各実施形態では、ピストンが、ピストン頂面とトップリング溝とを連通する連通路を備えている。しかしながら、ピストン頂面とトップリング溝とを連通する連通路に加えて、又はピストン頂面とトップリング溝とを連通する連通路に代えて、ピストンにピストン頂面とセカンドリング溝又はオイルリング溝とを連通させる連通路を設けるようにしてもよい。なお、この場合、これらの連通路を上記各実施形態の何れかの連通路と同様の構成とすることで、セカンドリングやオイルリングのねじれを抑制することができる。なお、ピストンのリング溝は、３つでなくてもよく、このような場合も、ピストンに形成されるリング溝とピストン頂面とを連通する連通路を、上記各実施形態のいずれかと同様の態様で形成するようにしてもよい。

・上記各実施形態では、ピストン頂面に２つの吸気バルブリセス、２つの排気バルブリセス及びスキッシュ部が設けられていたが、ピストン頂面の形状はこうした形状に限定されない。例えば、吸気バルブリセスや排気バルブリセスの個数は、各シリンダに対応して設けられる吸気バルブや排気バルブの個数に対応していればよく、その個数は２つに限定されない。また、ピストン頂面に吸気バルブリセス、排気バルブリセス及びスキッシュ部が設けられていない構成であってもよい。このような場合であっても、異常燃焼時に吸気バルブ側の圧力が局所的に高くなる内燃機関においては、上記各実施形態の何れかと同様の連通路が吸気バルブ側に設けられていればよい。また、連通路がピストンにおける吸気バルブ側の領域に位置するものに限定されず、内燃機関によって燃焼室内における燃焼ガスの圧力が局所的に高くなる部位側に上記各実施形態の何れかと同様の連通路が吸気バルブ側に設けられていればよい。また、内燃機関は筒内噴射式のガソリン機関に限定されず、ポート噴射式のガソリン機関であってもよい。

・上記各実施形態における連通路は、リング溝に開口している開口部の少なくとも一部が、ピストンリングがリング溝に収容された場合に同ピストンリングの内周面が位置することになる部位よりもピストン径方向内側に位置していればよく、その具体的な形状は、上記例示した形状に特に限定されない。また、上記各実施形態に例示した通路形状などを適宜組み合わせるようにしてもよい。

１０…内燃機関、１１…吸気通路、１２…スロットルバルブ、１３…燃料噴射弁、１４…シリンダ、１４Ａ…シリンダボア、１５…燃焼室、１６…シリンダヘッド、１７…点火プラグ、１８…クランクシャフト、１９…排気通路、２１…吸気バルブ、２２…排気バルブ、２５…過給機、２６…コンプレッサ、２６Ａ…コンプレッサホイール、２７…タービン、２７Ａ…タービンホイール、２８…バイパス通路、２９…ウエイストゲートバルブ、３０，５０，６０，７０，８０，９０，１００…ピストン、３１，５３，６３，７３，８３，９３…トップリング溝、３１Ａ，５３Ａ，６３Ａ，７３Ａ，８３Ａ，９３Ａ…底面、３１Ｂ，３１Ｃ，５３Ｂ，５３Ｃ，６３Ｂ，６３Ｃ，７３Ｂ，７３Ｃ，８３Ｂ，８３Ｃ，９３Ｂ，９３Ｃ側面、３２…セカンドリング溝、３３…オイルリング溝、３４，５１，６１，７１，８１，９１…ピストン頂面、３５，１０４…吸気バルブリセス、３６…排気バルブリセス、３７，５２，６２，７２，８２，９２…スキッシュ部、４１，５９，６９，７９，８９，９９…トップリング、４１Ａ，５９Ａ，６９Ａ，７９Ａ，８９Ａ，９９Ａ…内周面、４２…セカンドリング、４３…オイルリング、４４，５４，６４，７４，８４，９４，９５，１０５…連通路、４５，５５，６５，７５，８５，９４Ａ，９５Ａ…頂面側開口部、４６，５６，６６，７６，８６，９４Ｂ，９５Ｂ…溝側開口部、４７，６７，８７，９７…通路壁、４７Ａ，６７Ａ，８７Ａ，９７Ａ…傾斜面。

Claims (9)

1. ピストン頂面とピストンリングが収容されるリング溝とを連通する連通路を備えたピストンであり、
   前記連通路の前記リング溝に開口している開口部の少なくとも一部が、前記ピストンリングが前記リング溝に収容された場合に同ピストンリングの内周面が位置することになる部位よりもピストン径方向内側に位置しているピストン。
2. 前記開口部の少なくとも一部が、前記リング溝の底面に位置している請求項１に記載のピストン。
3. 前記連通路の通路壁のうち、前記リング溝の底面に接続する部位が、前記ピストン頂面から離間するほどピストン中心軸から離間するように傾斜している請求項２に記載のピストン。
4. 前記連通路の通路壁のうち、前記ピストンリングが前記リング溝に収容された場合に同ピストンリングの内周面が位置することになる部位よりもピストン中心軸側に位置し、且つ前記リング溝に接続する部位が、前記リング溝に近づくほどピストン中心軸から離間するように傾斜している請求項１又は請求項２に記載のピストン。
5. 前記開口部の一部が、前記ピストンリングが前記リング溝に収容された場合に同ピストンリングの内周面が位置することになる部位よりもピストン径方向外側に位置している請求項１〜４の何れか１項に記載のピストン。
6. ピストン頂面には、ピストン中心軸を通る直線によって分けられる２つの領域のうち、一方の領域に吸気バルブリセスが形成され、他方の領域に排気バルブリセスが形成されており、
   前記連通路が、前記吸気バルブリセスが形成されている領域に位置している請求項１〜５のいずれか１項に記載のピストン。
7. ピストン頂面には複数の吸気バルブリセスが形成されており、
   前記連通路がピストン頂面に開口している開口部は、隣接する吸気バルブリセスの間に形成されたスキッシュ部に位置している請求項１〜６のいずれか１項に記載のピストン。
8. リング溝を複数備え、
   前記連通路が、ピストン頂面と、ピストン頂面に最も近いリング溝とを連通している請求項１〜７のいずれか１項に記載のピストン。
9. 請求項１〜８の何れか１項に記載のピストンを備える内燃機関。