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公開番号2024072441
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-05-28
出願番号2022183259
出願日2022-11-16
発明の名称エンジンのピストン
出願人ダイハツ工業株式会社
代理人個人,個人
主分類F02B 23/10 20060101AFI20240521BHJP(燃焼機関;熱ガスまたは燃焼生成物を利用する機関設備)
要約【課題】圧縮行程終期にタンブル流の破壊を確実化して高速かつ均一な燃焼が実現されるピストンを提供する。
【解決手段】ピストン5の冠面に、クランク軸線方向(前後方向)に長いセンター凹所20が形成されている。センター凹所は円弧状に湾曲した底面25を有し、底面の縦断側面視での曲率半径R2は縦断正面視での曲率半径R1の4倍程度になっており、かつ、R1はシリンダボア1の内径Dとほぼ同じ寸法になっている。圧縮行程の終期においてタンブル流28は全体的に前後方向に均等に拡散し、水平旋回する作用を受けない。従って、タンブル流がωスワール30に変化することを防止できる。その結果、ピストンの上死点までタンブル流が維持されて、タンブル流はピストンの上昇によって破壊されて微細な乱流の群に変化する。従って、高速燃焼・均等燃焼を実現できる。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
シリンダヘッドに向いた冠面に、クランク軸線方向に長いセンター凹所又はセンター突起が形成されており、
前記センター凹所又はセンター突起は、クランク軸線方向である前後方向から見た縦断正面ではシリンダボアの内径の８０～１２０％の範囲の曲率半径Ｒ１の湾曲面に形成されて、クランク軸線及びシリンダボア軸心と直交した方向である左右方向から見た縦断側面視では前記Ｒ１の３倍以上の曲率半径Ｒ２の湾曲面に形成されている、
エンジンのピストン。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本願発明は、エンジン（内燃機関）のピストンに関するものである。
続きを表示（約 1,600 文字）【背景技術】
【０００２】
ガソリンエンジンにおいては、燃料を完全燃焼させることは排気ガスの成分悪化防止や燃費向上のために必須である。また、自着火によるノッキングの防止や燃焼圧の向上による出力向上の観点から、燃焼速度（火炎伝播速度）を速めることが要請されている。この点、シリンダボアにタンブル流を生成させることが有益であり、混合気にタンブル流を付与することにより、燃料と吸気との混合性を高めつつ、乱流化によって燃焼速度を向上させることができる。
【０００３】
そして、ピストンの冠面に凹所を形成して、凹所によって混合気の流れをガイドしてタンブル流の生成を促進することが提案されている。その例として特許文献１，２には、ピストンの冠面に、クランク軸線方向である前後方向に長い形状で、かつ、前後両端面を平面視（気筒軸線視で）で膨らませた形状の凹所を形成することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０１６－１１３９９６号公報
特開２０２１－８０８９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
さて、混合気の乱流化には特にタンブル流を生成させることが有効であるが、混合気を速やかに完全燃焼させるには、シリンダヘッドとピストンとで構成された燃焼室に充満している混合気の全体を一気に燃焼させることが必要である。そして、タンブル流の生成は混合気の乱流化に有効であるが、最終的にタンブル流が破壊されて微細な乱流に変化しないと、火炎が速やかに伝播せずに完全燃焼を期待し難いし、燃焼ムラも発生しやすい。
【０００６】
そこで、ピストンの冠面に凹所を形成した場合の混合気の挙動を検討すると、圧縮行程の終期において、ピストンが円形であることに起因して、タンブル流が凹所の内部でピストンの軸心回りに旋回するωスワール流に変化する現象があり、このωスワールは圧縮されても破壊されにくいため、せっかく強いタンブル流を生成させても、微細化が進まずに火炎の伝播速度を向上できなくなったり燃焼位置が偏ったりして、高速燃焼・完全燃焼を実現し難いことになる。
【０００７】
従って、高速燃焼・完全燃焼のためには圧縮行程終期においてωスワールの発生を抑制すること（ωスワール比を低くすること）が重要であるが、従来例ではωスワールの抑制について十分な考察や提示は成されていないと云える。
【０００８】
本願発明はこのような現状を背景に成されたものであり、完全燃焼を実現できるピストンの構造を開示せんとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本願発明は、ピストンに関して、
「シリンダヘッドに向いた冠面に、クランク軸線方向に長いセンター凹所又はセンター突起が形成されており、
前記センター凹所又はセンター突起は、クランク軸線方向である前後方向から見た縦断正面ではシリンダボアの内径の８０～１２０％の範囲の曲率半径Ｒ１の湾曲面に形成されて、クランク軸線及びシリンダボア軸心と直交した方向である左右方向から見た縦断側面視では前記Ｒ１の３倍以上の曲率半径Ｒ２の湾曲面に形成されている」
という構成を採用した。
【００１０】
本願発明において、Ｒ１はシリンダボアの内径の８０～１２０％であるので、Ｒ２はシリンダボアの内径の３倍以上と言い換えることもできる。すなわち、シリンダボアの内径Ｄを基準にして、Ｒ１はＤの８０～１２０％、Ｒ２はＤの３倍以上ということもできる。Ｒ２の上限はＲ１又はＤの５倍程度が好ましい。
（【００１１】以降は省略されています）

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