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JP2017125444A - Engine combustion chamber structure - Google Patents

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JP2017125444A
JP2017125444A JP2016004917A JP2016004917A JP2017125444A JP 2017125444 A JP2017125444 A JP 2017125444A JP 2016004917 A JP2016004917 A JP 2016004917A JP 2016004917 A JP2016004917 A JP 2016004917A JP 2017125444 A JP2017125444 A JP 2017125444A
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JP
Japan
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cylinder
piston
combustion chamber
head
chamber structure
Prior art date
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Pending
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JP2016004917A
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Japanese (ja)
Inventor
飯島 章
Akira Iijima
章 飯島
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Isuzu Motors Ltd
Original Assignee
Isuzu Motors Ltd
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Publication date
Application filed by Isuzu Motors Ltd filed Critical Isuzu Motors Ltd
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Abstract

【課題】簡素な構成でシール性を向上させつつ、コスト上昇を効果的に抑制する。【解決手段】シリンダブロック10に形成された第1シリンダ部11と、第1シリンダ部11内を往復移動可能なピストン30と、シリンダブロック10上部のシリンダヘッド20に形成されると共に、ピストン30の上死点にて、ピストン30のトップランド部31の少なくとも一部を受容可能な第2シリンダ部21とを備え、第2シリンダ部21を第1シリンダ部11よりも小径に形成して、第2シリンダ部21の内周の少なくとも一部をトップランド部31に付着したカーボンを掻き落とすカーボンスクレーパとして機能させる。【選択図】図1[PROBLEMS] To effectively suppress an increase in cost while improving sealing performance with a simple configuration. A first cylinder part 11 formed in a cylinder block 10, a piston 30 capable of reciprocating in the first cylinder part 11, a cylinder head 20 above the cylinder block 10, and a piston 30 A second cylinder portion 21 capable of receiving at least a part of the top land portion 31 of the piston 30 at the top dead center, the second cylinder portion 21 being formed with a smaller diameter than the first cylinder portion 11, 2 At least a part of the inner periphery of the cylinder portion 21 is caused to function as a carbon scraper that scrapes off carbon adhering to the top land portion 31. [Selection] Figure 1

Description

本発明は、エンジンの燃焼室構造に関する。   The present invention relates to a combustion chamber structure of an engine.

一般的なエンジンの燃焼室構造は、シリンダブロックに設けられたシリンダライナと、シリンダブロック上部に配置されるシリンダヘッドの下面と、シリンダ内に往復移動可能に収容されたピストンの頂面(キャビティ)とにより区画されている(例えば、特許文献1参照)。   A general combustion chamber structure of an engine includes a cylinder liner provided in a cylinder block, a lower surface of a cylinder head arranged at the upper part of the cylinder block, and a top surface (cavity) of a piston accommodated in the cylinder so as to be reciprocally movable. (See, for example, Patent Document 1).

特開2003−83157号公報JP 2003-83157 A

ところで、上記従来の燃焼室構造において、シリンダヘッドとシリンダブロックとの隙間は、これらシリンダヘッド下面とシリンダブロック上面との間に挟持されるヘッドガスケットによって封止されている。係るシール構造によれば、ピストンが圧縮上死点に到達した際も、ヘッドガスケット(シール部)はピストンよりも上方に位置することになる。すなわち、燃焼室内が最高筒内圧に達するピストンの圧縮上死点において、ヘッドガスケットが燃焼室と連通した状態になるため、係る最高筒内圧がヘッドガスケットに直接的に作用することでシール性に影響を与える可能性がある。   In the conventional combustion chamber structure, the gap between the cylinder head and the cylinder block is sealed with a head gasket that is sandwiched between the cylinder head lower surface and the cylinder block upper surface. According to such a seal structure, even when the piston reaches the compression top dead center, the head gasket (seal part) is positioned above the piston. That is, since the head gasket is in communication with the combustion chamber at the compression top dead center of the piston where the combustion chamber reaches the maximum cylinder pressure, the maximum cylinder pressure directly acts on the head gasket to affect the sealing performance. May give.

また、上記従来の燃焼室構造では、シリンダライナの上端側内周に環状段差部を設け、当該環状段差部にピストンのトップランド部に付着したカーボンを掻き落とすためのカーボンスクレーパリングを嵌装させている。すなわち、シリンダライナとカーボンスクレーパリングとを別体に設けているため、部品点数や組み付け工数の増加等、コストの上昇を招く可能性もある。   Further, in the conventional combustion chamber structure, an annular step portion is provided on the inner periphery on the upper end side of the cylinder liner, and a carbon scraper ring for scraping off carbon adhering to the top land portion of the piston is fitted to the annular step portion. ing. That is, since the cylinder liner and the carbon scraper ring are provided separately, there is a possibility that the cost increases, such as an increase in the number of parts and assembly man-hours.

開示の燃焼室構造は、簡素な構成でシール性を向上させつつ、コストの上昇を効果的に抑制することを目的とする。   An object of the disclosed combustion chamber structure is to effectively suppress an increase in cost while improving sealing performance with a simple configuration.

開示の燃焼室構造は、シリンダブロックに形成された第1シリンダ部と、前記第1シリンダ部内を往復移動可能なピストンと、前記シリンダブロック上部のシリンダヘッドに形成されると共に、前記ピストンの上死点にて、当該ピストンのトップランド部の少なくとも一部を受容可能な第2シリンダ部と、を備え、前記第2シリンダ部を前記第1シリンダ部よりも小径に形成して、当該第2シリンダ部の内周の少なくとも一部を前記トップランド部に付着したカーボンを掻き落とすカーボンスクレーパとして機能させることを特徴とする。   The disclosed combustion chamber structure is formed in a first cylinder part formed in a cylinder block, a piston capable of reciprocating in the first cylinder part, a cylinder head above the cylinder block, and a top dead center of the piston. A second cylinder part capable of receiving at least a part of the top land part of the piston, and the second cylinder part is formed with a smaller diameter than the first cylinder part, and the second cylinder It is characterized in that at least a part of the inner periphery of the portion functions as a carbon scraper that scrapes off carbon adhering to the top land portion.

前記シリンダブロックの上面と前記シリンダヘッドの下面との間に設けられ、その開口径を前記第1シリンダ部の内径と同径に形成されたガスケットをさらに備えてもよい。   You may further provide the gasket provided between the upper surface of the said cylinder block, and the lower surface of the said cylinder head, and the opening diameter was formed in the same diameter as the internal diameter of the said 1st cylinder part.

前記ガスケットが、その開口縁を前記第1シリンダ部の上端内周縁と一致させて、前記シリンダブロックの上面と前記シリンダヘッドの下面との間に設けられることが好ましい。   It is preferable that the gasket is provided between the upper surface of the cylinder block and the lower surface of the cylinder head so that the opening edge thereof coincides with the inner peripheral edge of the upper end of the first cylinder portion.

開示の燃焼室構造によれば、簡素な構成でシール性を向上させつつ、コスト上昇を効果的に抑制することができる。   According to the disclosed combustion chamber structure, it is possible to effectively suppress an increase in cost while improving the sealing performance with a simple configuration.

本発明の一実施形態に係るエンジンの燃焼室構造を示す模式的な縦断面図である。It is a typical longitudinal cross-sectional view which shows the combustion chamber structure of the engine which concerns on one Embodiment of this invention. 図1において、ピストンが上死点近傍にある状態を示す模式的な縦断面図である。In FIG. 1, it is a typical longitudinal cross-sectional view which shows the state which has a piston in the vicinity of a top dead center. 他の実施形態に係るエンジンの燃焼室構造を示す模式的な縦断面図である。It is a typical longitudinal cross-sectional view which shows the combustion chamber structure of the engine which concerns on other embodiment. 従来の燃焼室構造の一部を示す模式的な縦断面図である。It is a typical longitudinal cross-sectional view which shows a part of conventional combustion chamber structure.

以下、添付図面に基づいて、本発明の一実施形態に係るエンジンの燃焼室構造を説明する。同一の部品には同一の符号を付してあり、それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。   Hereinafter, an engine combustion chamber structure according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. The same parts are denoted by the same reference numerals, and their names and functions are also the same. Therefore, detailed description thereof will not be repeated.

図1に示すように、本実施形態のエンジンの燃焼室構造は、シリンダブロック10に設けられた第1シリンダ部11と、シリンダブロック10上部のシリンダヘッド20に設けられた第2シリンダ部21と、第1及び第2シリンダ部11,21内を往復移動可能なピストン30と、シリンダブロック10とシリンダヘッド20との隙間を封止するガスケット40とを備えている。   As shown in FIG. 1, the combustion chamber structure of the engine of this embodiment includes a first cylinder portion 11 provided in the cylinder block 10, and a second cylinder portion 21 provided in a cylinder head 20 above the cylinder block 10. The piston 30 is capable of reciprocating in the first and second cylinder parts 11 and 21, and the gasket 40 is used to seal the gap between the cylinder block 10 and the cylinder head 20.

シリンダヘッド20には、吸気ポート23、排気ポート24、開閉動作により吸気ポート23から燃焼室内に新気を導入させる吸気バルブ25、開閉動作により燃焼室内から排気ポート24に排気を導出させる排気バルブ26及び、燃焼室内に燃料を直接噴射するインジェクタ27が設けられている。   The cylinder head 20 includes an intake port 23, an exhaust port 24, an intake valve 25 that introduces fresh air into the combustion chamber from the intake port 23 by an opening / closing operation, and an exhaust valve 26 that guides exhaust gas from the combustion chamber to the exhaust port 24 by an opening / closing operation. An injector 27 for directly injecting fuel is provided in the combustion chamber.

ピストン30のトップランド部31の外周には、周方向に延びる複数本のリング溝32A〜Cが凹設されている。これら複数本のリング溝32A〜Cには、ピストンリング33A〜Cがそれぞれ装着されている。また、トップランド部31のトップリング溝33Aよりも上側には、スカート部34よりも縮径された段差部31Aが設けられている。   A plurality of ring grooves 32 </ b> A to 32 </ b> C extending in the circumferential direction are recessed in the outer periphery of the top land portion 31 of the piston 30. Piston rings 33A to 33C are mounted in the plurality of ring grooves 32A to 32C, respectively. Further, a step portion 31 </ b> A having a diameter smaller than that of the skirt portion 34 is provided above the top ring groove 33 </ b> A of the top land portion 31.

第1シリンダ部11は、その内径D1を各ピストンリング33A〜Cの外径と略同径に形成されており、その内周面にはピストン30の往復移動に伴い、各ピストンリング33A〜Cの外周面が摺接移動する。   The first cylinder portion 11 has an inner diameter D1 that is substantially the same as the outer diameter of each piston ring 33A to 33C. The outer peripheral surface of the slidably moves.

第2シリンダ部21は、その内径D2をトップランド部31の段差部31Aの外径よりも僅かに大きく形成されている。また、第2シリンダ部21は、その軸方向長さ(高さ)をトップランド部31の段差部31Aの軸方向長さ(高さ)よりも長く形成されている。   The second cylinder portion 21 has an inner diameter D2 slightly larger than the outer diameter of the step portion 31A of the top land portion 31. Further, the second cylinder portion 21 is formed such that its axial length (height) is longer than the axial length (height) of the step portion 31 </ b> A of the top land portion 31.

すなわち、図2に示すように、ピストン30が上死点近傍に到達すると、トップランド部31の段差部31Aが第2シリンダ21内に受容されて第2シリンダ21の内周面と微小クリアランスを隔てて近接することで、第2シリンダ21の内筒面がトップランド部31の側面に付着したカーボンを掻き落とすカーボンスクレーパとして機能するようになっている。また、ピストン30が圧縮上死点近傍に到達すると、トップランド部31の段差部31Aが第2シリンダ31内に受容されることで、ヘッドガスケット40がピストン30の頂面よりも下方に位置されるようになっている。   That is, as shown in FIG. 2, when the piston 30 reaches the vicinity of the top dead center, the step portion 31 </ b> A of the top land portion 31 is received in the second cylinder 21, and a minute clearance is formed between the inner peripheral surface of the second cylinder 21. By being close to each other, the inner cylinder surface of the second cylinder 21 functions as a carbon scraper that scrapes off the carbon adhering to the side surface of the top land portion 31. Further, when the piston 30 reaches the vicinity of the compression top dead center, the step portion 31A of the top land portion 31 is received in the second cylinder 31 so that the head gasket 40 is positioned below the top surface of the piston 30. It has become so.

ヘッドガスケット40は、シリンダブロック10の上面とシリンダヘッド20の下面との間に挟持されて、これらシリンダブロック10とシリンダヘッド20との隙間を封止する。本実施形態において、ヘッドガスケット40の開口径は、第1シリンダ部11の内径D1と略同径に形成されており、その開口内周縁41を第1シリンダ部11の内周面上縁と略一致させるように装着される。   The head gasket 40 is sandwiched between the upper surface of the cylinder block 10 and the lower surface of the cylinder head 20 to seal the gap between the cylinder block 10 and the cylinder head 20. In this embodiment, the opening diameter of the head gasket 40 is formed to be substantially the same as the inner diameter D1 of the first cylinder portion 11, and the inner peripheral edge 41 of the opening is substantially the same as the upper edge of the inner peripheral surface of the first cylinder portion 11. Mounted to match.

すなわち、ヘッドガスケット40の開口内周縁41を第1シリンダ部11の内周面上縁と略一致さることで、図4に示す従来構造のような、シリンダヘッド200の下面、カーボンスクレーパリング500の上面、及びヘッドガスケット400の開口内周縁400Aによって区画される燃焼に寄与しない空間S(以下、当該空間を無駄容積という)を無くすようになっている。   That is, the opening inner peripheral edge 41 of the head gasket 40 is substantially coincident with the upper edge of the inner peripheral surface of the first cylinder portion 11, so that the lower surface of the cylinder head 200 and the carbon scraper ring 500 of the conventional structure shown in FIG. A space S that does not contribute to combustion defined by the upper surface and the inner peripheral edge 400A of the head gasket 400 (hereinafter, the space is referred to as a waste volume) is eliminated.

以上詳述したように、本実施形態のエンジンの燃焼室構造では、ピストン30が上死点近傍に到達すると、ピストン30のトップランド部31の少なくとも一部が第2シリンダ21内に受容され、第2シリンダ21の内周面がトップランド部31の側面に付着したカーボンを掻き落とすカーボンスクレーパとして機能するようになっている。これにより、カーボンスクレーパリングを別体に備える従来構造に比べ、部品点数や組み付け工数を削減することが可能となり、コスト上昇を効果的に抑制することができる。   As described above in detail, in the combustion chamber structure of the engine of the present embodiment, when the piston 30 reaches near the top dead center, at least a part of the top land portion 31 of the piston 30 is received in the second cylinder 21, The inner peripheral surface of the second cylinder 21 functions as a carbon scraper that scrapes off carbon adhering to the side surface of the top land portion 31. Thereby, compared with the conventional structure which equips a carbon scraper ring with another body, it becomes possible to reduce a number of parts and an assembly man-hour, and can suppress an increase in cost effectively.

また、ピストン30が圧縮上死点近傍に到達した差にトップランド部31の少なくとも一部が第2シリンダ21内に受容されることで、シリンダヘッド20とシリンダブロック10との隙間をシールするヘッドガスケット40が最高筒内圧時にピストン30の頂面よりも下方に位置されて、燃焼室と直接的に連通しないようになっている。これにより、ピストン30の圧縮上死点において、最高筒内圧がヘッドガスケット40に作用することを効果的に防止することが可能になり、シール性を確実に向上させることができる。   Further, the head that seals the gap between the cylinder head 20 and the cylinder block 10 by at least a part of the top land portion 31 being received in the second cylinder 21 due to the difference in which the piston 30 reaches the vicinity of the compression top dead center. The gasket 40 is positioned below the top surface of the piston 30 at the maximum in-cylinder pressure so as not to communicate directly with the combustion chamber. As a result, it is possible to effectively prevent the maximum in-cylinder pressure from acting on the head gasket 40 at the compression top dead center of the piston 30, and the sealing performance can be reliably improved.

また、第2シリンダ部21の内周面をカーボンスクレーパとして機能させる一体構造にしたことで、図4に示す従来構造のようにシール性を確保するためにヘッドガスケット40をカーボンスクレーパリングよりも外側にオフセットさせる必要がなくなる。すなわち、シリンダブロック10上面とシリンダヘッド20下面との間に、無駄容積S(図4参照)が生じなくなり、煤等の悪化を効果的に防止することが可能になる。また、ヘッドガスケット40を外側にオフセットする必要がなくなることで、各気筒間の離間距離を短くすることが可能になるので、エンジンのダウンサイジング化や軽量化を効果的に図ることができる。   In addition, since the inner peripheral surface of the second cylinder portion 21 has an integral structure that functions as a carbon scraper, the head gasket 40 is placed outside the carbon scraper ring in order to ensure sealing performance as in the conventional structure shown in FIG. There is no need to offset it. That is, there is no waste volume S (see FIG. 4) between the upper surface of the cylinder block 10 and the lower surface of the cylinder head 20, and deterioration of wrinkles and the like can be effectively prevented. Further, since it is not necessary to offset the head gasket 40 to the outside, it is possible to shorten the separation distance between the cylinders, so that it is possible to effectively reduce the engine downsizing and weight.

なお、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変形して実施することが可能である。   In addition, this invention is not limited to the above-mentioned embodiment, In the range which does not deviate from the meaning of this invention, it can change suitably and can implement.

例えば、上述の実施形態ではピストン30のトップランド部31に段差部31Aを設けているが、図3に示すように、段差部31Aを省略してもよい。この場合も、第2シリンダ部21の内径D2を第1シリンダ部11の内径D1よりも小径に形成し、第2シリンダ部21の内周面をカーボンスクレーパとして機能等、上記実施形態と同様の作用効果を奏することができる。   For example, in the above-described embodiment, the step portion 31A is provided in the top land portion 31 of the piston 30, but the step portion 31A may be omitted as shown in FIG. Also in this case, the inner diameter D2 of the second cylinder portion 21 is formed to be smaller than the inner diameter D1 of the first cylinder portion 11, and the inner peripheral surface of the second cylinder portion 21 functions as a carbon scraper. An effect can be produced.

10 シリンダブロック
11 第1シリンダ部
20 シリンダヘッド
21 第2シリンダ部
23 吸気ポート
24 排気ポート
25 吸気バルブ
26 排気バルブ
27 インジェクタ
30 ピストン
31 トップランド部
31A 段差部
32A〜C リング溝
33A〜C ピストンリング
34 スカート部
40 ヘッドガスケット
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Cylinder block 11 1st cylinder part 20 Cylinder head 21 2nd cylinder part 23 Intake port 24 Exhaust port 25 Intake valve 26 Exhaust valve 27 Injector 30 Piston 31 Topland part 31A Step part 32A-C Ring groove 33A-C Piston ring 34 Skirt 40 Head gasket

Claims (3)

シリンダブロックに形成された第1シリンダ部と、
前記第1シリンダ部内を往復移動可能なピストンと、
前記シリンダブロック上部のシリンダヘッドに形成されると共に、前記ピストンの上死点にて、当該ピストンのトップランド部の少なくとも一部を受容可能な第2シリンダ部と、を備え、
前記第2シリンダ部を前記第1シリンダ部よりも小径に形成して、当該第2シリンダ部の内周の少なくとも一部を前記トップランド部に付着したカーボンを掻き落とすカーボンスクレーパとして機能させる
ことを特徴とするエンジンの燃焼室構造。
A first cylinder part formed in the cylinder block;
A piston capable of reciprocating in the first cylinder part;
A second cylinder part formed on a cylinder head at the top of the cylinder block and capable of receiving at least a part of a top land part of the piston at a top dead center of the piston;
Forming the second cylinder part with a smaller diameter than the first cylinder part, and causing at least a part of the inner periphery of the second cylinder part to function as a carbon scraper that scrapes off carbon adhering to the top land part. Characteristic engine combustion chamber structure.
前記シリンダブロックの上面と前記シリンダヘッドの下面との間に設けられ、その開口径を前記第1シリンダ部の内径と同径に形成されたガスケットをさらに備える
請求項1に記載のエンジンの燃焼室構造。
The engine combustion chamber according to claim 1, further comprising a gasket provided between an upper surface of the cylinder block and a lower surface of the cylinder head, the opening diameter of which is the same as the inner diameter of the first cylinder portion. Construction.
前記ガスケットが、その開口縁を前記第1シリンダ部の上端内周縁と一致させて、前記シリンダブロックの上面と前記シリンダヘッドの下面との間に設けられる
請求項2記載のエンジンの燃焼室構造。
The combustion chamber structure for an engine according to claim 2, wherein the gasket is provided between an upper surface of the cylinder block and a lower surface of the cylinder head with an opening edge thereof coinciding with an inner peripheral edge of an upper end of the first cylinder portion.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115506911A (en) * 2022-09-23 2022-12-23 广西玉柴机器股份有限公司 A highly efficient combustion structure

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