JP7135758B2 - 火花点火式内燃機関 - Google Patents
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Description
前記内燃機関のピストンの頂面の一部には、断熱膜が形成される。
前記頂面は、中央部と外周部とを含む。前記外周部は、前記中央部を囲む。
前記外周部は、排気外周部を含む。前記排気外周部は、前記頂面の排気側を占める。
前記排気外周部は、スキッシュ部を含む。前記スキッシュ部は、スキッシュエリアを構成する。
前記断熱膜は、それが形成された領域の温度を内燃機関の燃焼室内の作動ガスの温度に追従させる追従性を有する。
前記断熱膜は、前記中央部には形成される。
前記断熱膜は、前記スキッシュ部には形成されない。
前記スキッシュ部は、0.3μm未満の算術平均粗さを有する鏡面である。
前記内燃機関は、排気バルブを更に備える。
前記排気外周部は、バルブリセス部を更に含む。前記バルブリセス部は、前記排気バルブとの干渉を避けるために設けられる。
前記断熱膜は、前記バルブリセス部には形成されない。
前記バルブリセス部は、前記鏡面である。
前記排気外周部は、エッジ部を更に備える。前記エッジ部は、前記ピストンのエッジを構成する。
前記断熱膜は、前記エッジ部には形成されない。
前記エッジ部は、前記鏡面である。
前記外周部は、吸気外周部を更に含む。前記吸気外周部は、前記頂面の吸気側を占める。
前記断熱膜は、前記吸気外周部に更に形成される。
前記外周部は、吸気外周部を更に含む。前記吸気外周部は、前記頂面の吸気側を占める。
前記断熱膜は、前記吸気外周部には形成されない。
前記吸気外周部は、前記鏡面である。
前記内燃機関は、オイルジェットを更に備える。前記オイルジェットは、前記ピストンの背面にオイルを供給する。
前記オイルジェットは、ノズルを備える。前記ノズルは、オイルを噴射する。
前記ノズルの軸線の延長線は、前記ピストンが上死点にあるときに前記スキッシュ部と交わる。
先ず、図1乃至5を参照しながら本発明の実施の形態1について説明する。
図1は、本発明の実施の形態1に係る火花点火式内燃機関(以下、「エンジン」ともいう。)の断面模式図である。図1に示すエンジン10は、車両に搭載される4ストローク型のレシプロエンジンである。
2.1 第1の領域R1
頂面22は、第1の領域R1を備えている。領域R1には、断熱膜が形成されている。断熱膜は、例えば、陽極酸化層から構成されている。陽極酸化層は、頂面22の母材(具体的には、アルミニウム合金)の陽極酸化処理により得られる。陽極酸化層は、その表面に開口する複数の細孔を有している。陽極酸化層は、その内部にも空孔を有しており、一部の空孔は表面の細孔と繋がっている。なお、陽極酸化層が有するこのような構造は、公知である。
頂面22は、第2の領域R2を更に備えている。領域R2には、断熱膜が形成されていない。その代わり、領域R2は、鏡面加工(mirror finish)されている。鏡面加工は、研磨剤を用いて母材の表面を鏡の様に仕上げる公知の処理である。本明細書において、「鏡面」とは、算術平均粗さRaが0.3μm未満の表面を意味する。算術平均粗さRaは、JIS B0601:2013に準じて測定される。
(1)第1の例
図2は、領域R1およびR2の第1の例を説明する平面図である。第1の例の説明の前に、頂面22の構成を説明する。頂面22は、略楕円状の中央部22Aを備えている。中央部22Aよりも吸気側には、半円状のバルブリセス部22Bが設けられている。バルブリセス部22Bは、吸気バルブ30との干渉を避けるために設けられている。中央部22Aよりも排気側には、バルブリセス部22Cが設けられている。バルブリセス部22Cは、排気バルブ34との干渉を避けるために設けられている。
図3は、領域R1およびR2の第2の例を説明する平面図である。頂面22の構成については、第1の例で説明したとおりである。第2の例において、領域R1は、中央部22Aである。領域R2は、スキッシュ部22Eである。ここまでは、第1の例と同じである。第2の例では、バルブリセス部22Cも領域R2である。他の領域の取り扱いについては、第1の例と同じである。
図4は、領域R1およびR2の第3の例を説明する平面図である。頂面22の構成については、第1の例で説明したとおりである。第3の例において、領域R1は、中央部22Aである。領域R2は、スキッシュ部22Eおよびバルブリセス部22Cである。ここまでは、第2の例と同じである。第3の例では、エッジ部22Fの排気側の部分も領域R2である。この排気側の部分は、中央線CLよりも排気側を占める部分である。中央線CLは、バルブリセス部22Bおよび22Cの中間点を通る線である。他の領域の取り扱いについては、第1の例と同じである。
図5は、領域R1およびR2の第4の例を説明する平面図である。頂面22の構成については、第1の例で説明したとおりである。第4の例において、領域R1は、中央部22Aである。領域R2は、スキッシュ部22Eである。ここまでは、第1の例と同じである。第4の例では、エッジ部22Fの排気側の部分も領域R2である。他の領域の取り扱いについては、第1の例と同じである。
上記第1乃至第4の例によれば、中央部22Aに断熱膜が形成される。エンジン10の膨張行程においては、燃焼室24で発生した火炎の外縁が中央部22Aに接触する。そのため、膨張行程においては、頂面22のうちの中央部22Aが特に高温化する。したがって、中央部22Aに断熱膜が形成される第1乃至第3の例によれば、膨張行程において中央部22Aの温度を上昇させることができる。故に、冷却損失を低減することが可能となる。
上記実施の形態1においては、バルブリセス部22C、スキッシュ部22E、および、エッジ部22Fの排気側の部分が第1の観点の「排気外周部」に相当する。バルブリセス部22B、スキッシュ部22D、および、エッジ部22Fの吸気側の部分が第4の観点の「吸気外周部」に相当する。
次に、図6乃至7を参照しながら本発明の実施の形態2について説明する。なお、実施の形態1と共通する構成の説明については適宜省略する。
図6は、本発明の実施の形態2に係るエンジンの断面模式図である。図6に示すエンジン40の基本的な構成は、図1に示したエンジン10の構成と同じである。
実施の形態2によれば、BDCの近傍においては中央部22Aの背面を冷却することができる。そのため、膨張行程において高温化した中央部22Aを集中的に冷却することができる。また、TDCの近傍においてはスキッシュ部22Eの背面を冷却することができる。そのため、排気行程において高温化したスキッシュ部22Eを集中的に冷却することができる。
12 シリンダヘッド
14 シリンダブロック
16 ピストン
22 頂面
22A 中央部
22B、22C バルブリセス部
22D、22E スキッシュ部
22F エッジ部
34 排気バルブ
42 オイルジェット
42A ノズル
44 背面
CL 中央線
EL 延長線
R1 第1の領域
R2 第2の領域
Claims (1)
- ピストンの頂面の一部に断熱膜が形成される火花点火式内燃機関であって、
前記頂面は、中央部と、前記中央部を囲む外周部と、を含み、
前記外周部は、前記頂面の排気側を占める排気外周部を含み、
前記排気外周部は、スキッシュエリアを構成するスキッシュ部を含み、
前記断熱膜は、それが形成された領域の温度を内燃機関の燃焼室内の作動ガスの温度に追従させる追従性を有し、
前記断熱膜が、前記中央部には形成され、前記スキッシュ部には形成されず、
前記スキッシュ部が、0.3μm未満の算術平均粗さを有する鏡面である
ことを特徴とする火花点火式内燃機関。
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