JP4877208B2

JP4877208B2 - Internal combustion engine

Info

Publication number: JP4877208B2
Application number: JP2007298580A
Authority: JP
Inventors: 秀昭水野; 研史牛嶋; 直樹高橋; 誠小林
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2007-11-16
Filing date: 2007-11-16
Publication date: 2012-02-15
Anticipated expiration: 2027-11-16
Also published as: JP2009121425A

Description

本発明は内燃機関に関する。 The present invention relates to an internal combustion engine.

従来の内燃機関として、機関圧縮比を運転状態に応じて変更可能な複リンク式ピストンストローク機構を備えた内燃機関が知られている（例えば、特許文献１参照）。この内燃機関は、クランクピンにロアリンク（第１リンク）を回転自在に連結し、このロアリンクの一端にはアッパピンを介してアッパリンク（第２リンク）を、他端にはコントロールピンを介してコントロールリンク（第３リンク）を回転自在に連結し、このロアリンクの動作をコントロールリンクによって規制している。そして、運転状態に応じてコントロールリンクを制御して第１リンクの傾斜を変えることで、アッパリンクの他端に連結するピストンの上死点位置をコントロールし、圧縮比可変機構を実現しようとするものである。
特開平２００５−１４７０６８号公報 As a conventional internal combustion engine, an internal combustion engine having a multi-link piston stroke mechanism capable of changing an engine compression ratio according to an operating state is known (for example, see Patent Document 1). In this internal combustion engine, a lower link (first link) is rotatably connected to a crank pin, an upper link (second link) is connected to one end of the lower link via an upper pin, and a control pin is connected to the other end. The control link (third link) is rotatably connected, and the operation of the lower link is regulated by the control link. Then, by controlling the control link in accordance with the operating state and changing the inclination of the first link, the top dead center position of the piston connected to the other end of the upper link is controlled, and the variable compression ratio mechanism is realized. Is.
Japanese Patent Laid-Open No. 2005-147068

しかしながら、前述した従来の内燃機関は、燃焼ガスと接触するピストンへの熱流入量が大きかった。そのため、ピストン温度の上昇によって材料の強度が低下し、その結果、ピストンの耐久性が低下するという問題点があった。 However, the above-described conventional internal combustion engine has a large amount of heat flowing into the piston in contact with the combustion gas. For this reason, there is a problem that the strength of the material is lowered due to an increase in the piston temperature, and as a result, the durability of the piston is lowered.

本発明はこのような従来の問題点に着目してなされたものであり、ピストン温度の上昇を抑え、ピストンの耐久性を向上させることを目的とする。 The present invention has been made paying attention to such conventional problems, and an object thereof is to suppress an increase in piston temperature and to improve the durability of the piston.

本発明は以下のような解決手段によって前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために本発明の実施形態に対応する符号を付するが、これに限定されるものではない。 The present invention solves the above problems by the following means. In addition, in order to make an understanding easy, although the code | symbol corresponding to embodiment of this invention is attached | subjected, it is not limited to this.

本発明は、冠面（６１）の断熱性能が冠面部位によって異なるように形成したピストン（６０）と、前記ピストン（６０）とシリンダヘッド（３０）とシリンダブロック（３１）とによって区画形成され、前記ピストン（６０）の冠面周縁部と前記シリンダヘッド（３０）との距離が大きい領域Ｘと小さい領域Ｙとを有する燃焼室（４０）と、を備える内燃機関（１）であって、前記ピストン（６０）は、前記燃焼室（４０）の領域Ｘ内の冠面（６１）の断熱性能が、その燃焼室（４０）の領域Ｙ内の冠面（６１）の断熱性能よりも高いことを特徴とする。 The present invention is defined by a piston (60) formed so that the heat insulation performance of the crown surface (61) varies depending on the crown surface portion, and the piston (60), the cylinder head (30), and the cylinder block (31). An internal combustion engine (1) comprising: a combustion chamber (40) having a region X and a region Y where the distance between the crown surface peripheral portion of the piston (60) and the cylinder head (30) is large; In the piston (60), the heat insulation performance of the crown surface (61) in the region X of the combustion chamber (40) is higher than the heat insulation performance of the crown surface (61) in the region Y of the combustion chamber (40). It is characterized by that.

ピストンへの熱流入量が大きくなるピストンの冠面周縁部とシリンダヘッドとの距離が大きい領域Ｘ内のピストン冠面の断熱性能を他の冠面部位よりも相対的に高くしたので、ピストンへの熱流入量を低減できる。これにより、ノッキングの発生を防ぎつつ、ピストン温度の上昇を抑えて、ピストンの耐久性を向上させることができる。 Since the heat insulation performance of the piston crown surface in the region X where the distance between the crown surface peripheral portion of the piston and the cylinder head where the heat inflow amount to the piston is large is relatively higher than other crown surface portions, The amount of heat inflow can be reduced. Thereby, while preventing the occurrence of knocking, an increase in piston temperature can be suppressed and the durability of the piston can be improved.

以下、図面等を参照して本発明の実施形態について説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

（第１実施形態）
図１は、複リンク式ピストンストローク機構を備えたエンジン（以下「複リンク式エンジン」という。）１を示す図である。 (First embodiment)
FIG. 1 is a diagram showing an engine (hereinafter referred to as “multi-link engine”) 1 having a multi-link piston stroke mechanism.

複リンク式エンジン１は、シリンダブロック３１と、その頂部を覆うシリンダヘッド３０とを備える。シリンダブロック３１には、複数のシリンダ３１ａが形成される。シリンダ３１ａには、ピストン６０が摺動自在に嵌合する。ピストン６０は、冠面６１に、ピストン温度を低減させるための断熱膜７０を有する。 The multi-link engine 1 includes a cylinder block 31 and a cylinder head 30 that covers the top of the cylinder block 31. In the cylinder block 31, a plurality of cylinders 31a are formed. A piston 60 is slidably fitted into the cylinder 31a. The piston 60 has a heat insulating film 70 on the crown surface 61 for reducing the piston temperature.

これらシリンダヘッド３０とシリンダブロック３１とピストン６０とによって、ペントルーフ形の燃焼室４０が区画形成される。燃焼室４０については、図２を参照して後述する。 The cylinder head 30, the cylinder block 31, and the piston 60 define a pent roof type combustion chamber 40. The combustion chamber 40 will be described later with reference to FIG.

シリンダヘッド３０には、燃焼室４０に開口する吸気通路４１及び排気通路４２が形成され、吸気通路４１の開口を開閉する吸気バルブ４３と、排気通路４２の開口を開閉する排気バルブ４４とが配設される。また、シリンダヘッド３０には、電極を燃焼室４０の頂壁４０ａの中心部に突出させた状態で点火栓４５が配設される。 An intake passage 41 and an exhaust passage 42 that open to the combustion chamber 40 are formed in the cylinder head 30, and an intake valve 43 that opens and closes the opening of the intake passage 41 and an exhaust valve 44 that opens and closes the opening of the exhaust passage 42 are arranged. Established. The cylinder head 30 is provided with an ignition plug 45 in a state where an electrode protrudes from the central portion of the top wall 40a of the combustion chamber 40.

複リンク式ピストンストローク機構は、ピストン６０とクランクシャフト３３とを２つのリンク(アッパリンク(第１リンク)１１、ロアリンク(第２リンク)１２)で連結するとともに、コントロールリンク(第３リンク)１３でロアリンク１２を制御して圧縮比を変更する。 The multi-link type piston stroke mechanism connects the piston 60 and the crankshaft 33 with two links (an upper link (first link) 11 and a lower link (second link) 12), and a control link (third link). 13 controls the lower link 12 to change the compression ratio.

アッパリンク１１は、その上端がピストンピン２１を介してピストン６０と連結し、その下端がアッパピン２２を介してロアリンク１２の一端と連結する。ピストン６０は、燃焼圧力を受け、シリンダブロック３１のシリンダ３１ａ内を往復動する。 The upper link 11 has an upper end connected to the piston 60 via the piston pin 21, and a lower end connected to one end of the lower link 12 via the upper pin 22. The piston 60 receives the combustion pressure and reciprocates in the cylinder 31 a of the cylinder block 31.

ロアリンク１２は、その一端がアッパピン２２を介してアッパリンク１１に連結し、その他端がコントロールピン２３を介してコントロールリンク１３に連結する。また、ロアリンク１２は、その略中央の連結孔に、クランクシャフト３３のクランクピン３３ｂが挿入され、クランクピン３３ｂを中心軸として揺動する。ロアリンク１２は左右の２部材に分割可能である。クランクシャフト３３は、複数のジャーナル３３ａとクランクピン３３ｂとカウンタウェイト３３ｃとを備える。ジャーナル３３ａは、シリンダブロック３１及びラダーフレーム３４によって回転自在に支持される。クランクピン３３ｂは、ジャーナル３３ａから所定量偏心しており、ここにロアリンク１２が揺動自在に連結する。カウンタウェイト３３ｃは、ジャーナル３３ａとクランクピン３３ｂとをつなぐアーム部に設けられ、回転部分の重量アンバランスを取り除く。 One end of the lower link 12 is connected to the upper link 11 via the upper pin 22, and the other end is connected to the control link 13 via the control pin 23. In addition, the lower link 12 is inserted with the crank pin 33b of the crankshaft 33 in a substantially central connecting hole, and swings about the crank pin 33b as a central axis. The lower link 12 can be divided into left and right members. The crankshaft 33 includes a plurality of journals 33a, a crankpin 33b, and a counterweight 33c. The journal 33 a is rotatably supported by the cylinder block 31 and the ladder frame 34. The crank pin 33b is eccentric from the journal 33a by a predetermined amount, and the lower link 12 is swingably connected thereto. The counterweight 33c is provided in an arm portion that connects the journal 33a and the crankpin 33b, and removes the weight imbalance of the rotating portion.

コントロールリンク１３は、その一端がコントロールピン２３を介してロアリンク１２に連結し、その他端が連結ピン２４を介してコントロールシャフト２５に連結する。コントロールリンク１３は、この連結ピン２４を中心として揺動する。またコントロールシャフト２５にはギアが形成されており、そのギアがアクチュエータ５１の回転軸５２に設けられたピニオン５３に噛合する。アクチュエータ５１によってコントロールシャフト２５が回転させられ、連結ピン２４が移動する。 One end of the control link 13 is connected to the lower link 12 via the control pin 23, and the other end is connected to the control shaft 25 via the connection pin 24. The control link 13 swings around the connecting pin 24. Further, a gear is formed on the control shaft 25, and the gear meshes with a pinion 53 provided on the rotation shaft 52 of the actuator 51. The control shaft 25 is rotated by the actuator 51, and the connecting pin 24 moves.

図２は、ペントルーフ形の燃焼室４０の構造を示す図であり、図２（Ａ）は平面図、図２（Ｂ）は図２（Ａ）のＢ−Ｂ断面図、図２（Ｃ）は図２（Ａ）のＣ−Ｃ断面図である。 2A and 2B are diagrams showing the structure of a pent roof type combustion chamber 40, FIG. 2A is a plan view, FIG. 2B is a cross-sectional view taken along line BB in FIG. 2A, and FIG. These are CC sectional drawing of FIG. 2 (A).

図２（Ａ）に示すように、ペントルーフ形の燃焼室４０の頂壁４０ａには、ペントルーフ稜線８０を挟んで一方に吸気通路４１の開口４１ａが形成され、他方に排気通路４２の開口４２ａが形成される。 As shown in FIG. 2A, the top wall 40a of the pent roof type combustion chamber 40 is formed with an opening 41a of the intake passage 41 on one side of the pent roof ridge line 80, and an opening 42a of the exhaust passage 42 on the other side. It is formed.

また、図２（Ａ）（Ｂ）に示すように、ペントルーフ形の燃焼室４０では、ピストン冠面６１の周縁部において、ピストン冠面６１の周縁部と燃焼室頂壁４０ａとの距離が大きい領域Ｘが存在する。領域Ｘは、ピストン冠面６１の周縁部とペントルーフ稜線８０の近傍の燃焼室頂壁４０ａとの間に形成される領域である。 As shown in FIGS. 2A and 2B, in the pent roof type combustion chamber 40, the distance between the peripheral portion of the piston crown surface 61 and the combustion chamber top wall 40 a is large at the peripheral portion of the piston crown surface 61. Region X exists. The region X is a region formed between the peripheral portion of the piston crown surface 61 and the combustion chamber top wall 40 a in the vicinity of the pent roof ridge line 80.

一方で、図２（Ａ）（Ｃ）に示すように、ペントルーフ形の燃焼室４０では、ピストン冠面６１の周縁部において、ピストン冠面６１の周縁部と燃焼室頂壁４０ａとの距離が小さい領域Ｙが存在する。領域Ｙは、ピストン冠面６１の周縁部とペントルーフ稜線８０からピストン冠面６１の周縁部へ向かって下り傾斜している燃焼室頂壁４０ａとの間に形成される領域である。 On the other hand, as shown in FIGS. 2A and 2C, in the pent roof type combustion chamber 40, the distance between the peripheral portion of the piston crown surface 61 and the combustion chamber top wall 40 a is the peripheral portion of the piston crown surface 61. There is a small area Y. The region Y is a region formed between the peripheral portion of the piston crown surface 61 and the combustion chamber top wall 40a inclined downward from the pent roof ridge line 80 toward the peripheral portion of the piston crown surface 61.

ここで、ピストン冠面６１と燃焼室頂壁４０ａとの距離が大きい領域Ｘは、ピストン６０が上死点位置にきたとき、領域Ｙよりも局所的に圧力が低くなる。そのため、領域Ｘには、領域Ｙよりも火炎が早く到達する。したがって、領域Ｘはノッキングの起点になりにくい。また、領域Ｘには、領域Ｙよりも火炎が早く到達するので、領域Ｘの近傍のピストン冠面６１の温度は、領域Ｙの近傍のピストン冠面６１の温度よりも高くなる。 Here, in the region X where the distance between the piston crown surface 61 and the combustion chamber top wall 40a is large, the pressure is locally lower than that in the region Y when the piston 60 comes to the top dead center position. Therefore, the flame reaches the region X earlier than the region Y. Therefore, the region X is unlikely to be a starting point for knocking. Further, since the flame reaches the region X earlier than the region Y, the temperature of the piston crown surface 61 near the region X becomes higher than the temperature of the piston crown surface 61 near the region Y.

一方で、ピストン冠面６１と燃焼室頂壁４０ａとの距離が小さい領域Ｙは、ピストン６０が上死点位置にきたとき、領域Ｘよりも局所的に圧力が高くなる。そのため、火炎伝播が遅くなる。したがって、領域Ｙはノッキングの起点になりやすい。 On the other hand, in the region Y where the distance between the piston crown surface 61 and the combustion chamber top wall 40a is small, the pressure is locally higher than the region X when the piston 60 comes to the top dead center position. Therefore, flame propagation is slow. Therefore, the region Y tends to be a starting point for knocking.

図３は複リンク式ピストンストローク機構による圧縮比変更方法を説明する図である。 FIG. 3 is a view for explaining a compression ratio changing method by a multi-link type piston stroke mechanism.

複リンク式ピストンストローク機構は、コントロールシャフト２５を回転して連結ピン２４の位置を変更することで、圧縮比を変更する。例えば図３(Ａ)、図３(Ｃ)に示すように連結ピン２４を位置Ｐにすれば、上死点位置(ＴＤＣ)が高くなり高圧縮比になる。 The multi-link type piston stroke mechanism changes the compression ratio by changing the position of the connecting pin 24 by rotating the control shaft 25. For example, as shown in FIGS. 3 (A) and 3 (C), when the connecting pin 24 is set to the position P, the top dead center position (TDC) is increased and the compression ratio is increased.

そして図３(Ｂ)、図３(Ｃ)に示すように、連結ピン２４を位置Ｑにすれば、コントロールリンク１３が上方へ押し上げられ、コントロールピン２３の位置が上がる。これによりロアリンク１２はクランクピン３３ｂを中心として反時計方向に回転し、アッパピン２２が下がり、ピストン上死点(ＴＤＣ)におけるピストン６０の位置が下降する。したがって圧縮比が低圧縮比になる。 Then, as shown in FIGS. 3B and 3C, when the connecting pin 24 is set to the position Q, the control link 13 is pushed upward, and the position of the control pin 23 is raised. Accordingly, the lower link 12 rotates counterclockwise around the crank pin 33b, the upper pin 22 is lowered, and the position of the piston 60 at the piston top dead center (TDC) is lowered. Therefore, the compression ratio becomes a low compression ratio.

また複リンク式エンジン１は、ピストン６０とクランクシャフト３３とを１つのリンク（コンロッド）で連結し、圧縮比が一定である通常のエンジン(以下「ノーマルエンジン」という)に比べて、ピストン６０が上死点付近に滞在する期間が長いという特性がある。 Further, the multi-link engine 1 connects the piston 60 and the crankshaft 33 with one link (connecting rod), and the piston 60 is compared with a normal engine having a constant compression ratio (hereinafter referred to as “normal engine”). There is a characteristic that the period of staying near the top dead center is long.

つまり、複リンク式エンジン１のピストンクランク機構は、上死点から下死点までのピストンストローク量がピストンクランク機構における上死点から下死点までのピストンストローク量と同一で、クランクシャフト中心とピストン（燃焼室）との距離がほぼ等しいノーマルエンジンのピストンクランク機構に比べて、ピストン６０の往復運動が単振動運動に近い特性となるよう、上死点と下死点におけるピストンストローク特性が略対称で、ノーマルエンジンのピストンクランク機構に比べてピストン下死点前後のピストンストローク速度が大きく、かつピストン上死点前後のピストンストローク速度が小さくなるように、上死点前から上死点にかけて、及び下死点前から下死点にかけてはノーマルエンジンのピストンクランク機構に比べてピストン６０を引き下げる方向にロアリンク１２がコントロールリンク１３の揺動によってクランクピン回りに揺動し、上死点から上死点後にかけて、及び下死点から下死点後にかけてはノーマルエンジンのピストンクランク機構に比べてピストン６０を引き上げる方向にロアリンク１２がコントロールリンク１３の揺動によってクランクピン回りに揺動するように、各リンクや各支点のアライメントが設定されている。 That is, in the piston crank mechanism of the multi-link engine 1, the piston stroke amount from the top dead center to the bottom dead center is the same as the piston stroke amount from the top dead center to the bottom dead center in the piston crank mechanism. The piston stroke characteristics at the top dead center and the bottom dead center are substantially the same so that the reciprocating motion of the piston 60 becomes a characteristic close to a single vibration motion as compared with the piston crank mechanism of a normal engine whose distance to the piston (combustion chamber) is almost equal. Symmetrically, the piston stroke speed before and after the bottom dead center of the piston is larger than the piston crank mechanism of the normal engine, and the piston stroke speed before and after the top dead center of the piston is reduced from the top dead center to the top dead center. And from before the bottom dead center to the bottom dead center, compared with the piston crank mechanism of the normal engine The lower link 12 swings around the crankpin by the swing of the control link 13 in the direction of pulling down the piston 60, and from the top dead center to the top dead center and from the bottom dead center to the bottom dead center, the piston of the normal engine The alignment of each link and each fulcrum is set so that the lower link 12 swings around the crankpin by the swing of the control link 13 in the direction in which the piston 60 is pulled up compared to the crank mechanism.

この点について、図４を参照して説明する。 This point will be described with reference to FIG.

図４は、複リンク式エンジン１のピストン挙動を示す図であり、図４(Ａ)は図４(Ｂ)の実線で囲われた部分の拡大図である。図４には、ノーマルエンジンと同じ圧縮比にした複リンク式エンジン１のピストン挙動が細実線で示されている。 FIG. 4 is a view showing the piston behavior of the multi-link engine 1, and FIG. 4 (A) is an enlarged view of a portion surrounded by a solid line in FIG. 4 (B). In FIG. 4, the piston behavior of the multi-link engine 1 having the same compression ratio as that of the normal engine is indicated by a thin solid line.

ピストン６０が上死点から所定の距離内にあるときを、ピストン上死点付近滞在期間と定義すると、図４から明らかなように複リンク式エンジン１は、同じ圧縮比であるノーマルエンジンに比べて、ピストン上死点付近滞在期間が長い。 When the piston 60 is within a predetermined distance from the top dead center is defined as a stay period near the piston top dead center, as is apparent from FIG. 4, the multi-link engine 1 is compared with a normal engine having the same compression ratio. The stay period near the top dead center of the piston is long.

また、複リンク式ピストンストローク機構を高圧縮比に設定したときのピストン上死点付近滞在期間Ｌ１は、低圧縮比に設定したときのピストン上死点付近滞在期間Ｌ２よりも長い。すなわち図４(Ａ)において、Ｌ１＞Ｌ２である。 Also, the piston top dead center stay period L1 when the multi-link piston stroke mechanism is set to the high compression ratio is longer than the piston top dead center stay period L2 when the low compression ratio is set. That is, in FIG. 4A, L1> L2.

このように複リンク式エンジン１は、ノーマルエンジンに比べてピストン上死点付近滞在期間が長くなる。そのため、複リンク式エンジン１は、ノーマルエンジンに比べて筒内圧が上昇するので、燃焼ガスの温度も高くなる。したがって、複リンク式エンジン１は、ノーマルエンジンに比べて、ピストン６０への熱流入量が大きくなり、ピストン６０の耐久性が低下するという問題点がある。 Thus, the multi-link engine 1 has a longer stay period near the piston top dead center than the normal engine. For this reason, the in-cylinder pressure of the multi-link engine 1 is higher than that of the normal engine, and the temperature of the combustion gas is also increased. Therefore, the multi-link engine 1 has a problem that the amount of heat flowing into the piston 60 is larger than that of the normal engine, and the durability of the piston 60 is lowered.

ピストン６０の耐久性を向上させるには、燃焼ガスに接触するピストン冠面６１に断熱層を形成して、ピストン６０への熱流入量を軽減することが有効である。しかしながら、断熱材は蓄熱作用をも有するため、断熱材自体の温度が高くなってしまい、ノッキングの起点になりやすい。 In order to improve the durability of the piston 60, it is effective to reduce the amount of heat flowing into the piston 60 by forming a heat insulating layer on the piston crown surface 61 in contact with the combustion gas. However, since the heat insulating material also has a heat storage action, the temperature of the heat insulating material itself becomes high, which is likely to be the starting point of knocking.

そこで本発明では、火炎伝播が早いためにピストン６０への熱流入量は大きいものの、一方でノッキングの起点にはなりにくい領域Ｘの近傍のピストン冠面６１に断熱膜７０を形成する。これにより、領域Ｘ内のピストン冠面６１の断熱性能を、領域Ｙ内のピストン冠面６１の断熱性能よりも高くする。 Therefore, in the present invention, since the amount of heat flowing into the piston 60 is large due to the rapid flame propagation, on the other hand, the heat insulating film 70 is formed on the piston crown surface 61 in the vicinity of the region X that is unlikely to be the starting point of knocking. Thereby, the heat insulation performance of the piston crown surface 61 in the region X is made higher than the heat insulation performance of the piston crown surface 61 in the region Y.

図５は、本発明の第１実施形態によるピストンを示す図である。なお、図５（Ａ）はピストン６０の冠面６１を上から見た図である。図５（Ｂ）は、図５（Ａ）のＢ−Ｂ断面図である。 FIG. 5 is a view showing a piston according to the first embodiment of the present invention. 5A is a view of the crown surface 61 of the piston 60 as viewed from above. FIG. 5B is a cross-sectional view taken along the line BB in FIG.

断熱膜７０は、ピストン冠面６１に形成される。断熱膜７０は、ピストン冠面６１と燃焼室頂壁４０ａとの距離が大きい領域Ｘの近傍を覆うように形成される。これにより、火炎伝播が早く、温度が上昇しがちな領域Ｘの近傍からのピストン６０への熱流入量を低減できる。したがって、ピストン６０の温度上昇を抑えることができる。このとき、火炎伝播が早い領域Ｘは、ノッキングの起点にはなりにくいので、耐ノッキング性能を確保しつつ、ピストン６０の温度上昇を抑えることができる。 The heat insulating film 70 is formed on the piston crown surface 61. The heat insulating film 70 is formed so as to cover the vicinity of the region X where the distance between the piston crown surface 61 and the combustion chamber top wall 40a is large. Thereby, the amount of heat flowing into the piston 60 from the vicinity of the region X where the flame propagation is fast and the temperature tends to rise can be reduced. Therefore, the temperature rise of the piston 60 can be suppressed. At this time, since the region X where flame propagation is fast is unlikely to be the starting point of knocking, the temperature rise of the piston 60 can be suppressed while ensuring anti-knocking performance.

また、断熱膜７０は、ピストン中心Ｒの近傍を覆うように形成される。これにより、温度が上昇しがちな点火栓直下からのピストン６０への熱流入量を低減できるので、ピストン６０の温度上昇を一層抑えることができる。 The heat insulating film 70 is formed so as to cover the vicinity of the piston center R. As a result, the amount of heat flowing into the piston 60 from directly below the spark plug, where the temperature tends to rise, can be reduced, and the temperature rise of the piston 60 can be further suppressed.

さらに、断熱膜７０は、ピストンヘッド６２とピストンピンボス６３の結合部６９をピストン冠面６１と同一平面上に投影したときに、結合部６９の投影６９ａを包含するように形成される。これにより、ピストン冠面６１からピストンピンボス６３への伝熱を抑制できる。その結果、燃焼荷重や慣性力などの非常に大きな力が加わるピストンピンボス６３の熱的負担を軽減して、ピストン６０の耐久性を向上させることができる。さらに熱変形によるピストンピンとピストンピンボス６３との磨耗を抑制できる。 Further, the heat insulating film 70 is formed so as to include the projection 69 a of the coupling portion 69 when the coupling portion 69 of the piston head 62 and the piston pin boss 63 is projected on the same plane as the piston crown surface 61. Thereby, heat transfer from the piston crown surface 61 to the piston pin boss 63 can be suppressed. As a result, the thermal burden on the piston pin boss 63 to which a very large force such as a combustion load or an inertial force is applied can be reduced, and the durability of the piston 60 can be improved. Furthermore, wear of the piston pin and the piston pin boss 63 due to thermal deformation can be suppressed.

なお、断熱膜の厚さにより、単にピストン冠面上に被膜を形成するようにしてもよいし、ピストン冠面６１の一部を窪ませて、その部分に被膜を形成してもよい。 Note that, depending on the thickness of the heat insulating film, a coating film may be simply formed on the piston crown surface, or a part of the piston crown surface 61 may be depressed to form a coating film on that portion.

以上説明した本実施形態によれば、ピストン冠面６１と燃焼室頂壁４０ａとの距離が大きい領域Ｘの近傍に断熱膜７０を形成して、領域Ｘ内のピストン冠面６１の断熱性能を、領域Ｙ内のピストン冠面６１の断熱性能よりも高くした。そのため、火炎伝播が早く、温度が上昇しがちな領域Ｘの近傍からのピストン６０への熱流入量を軽減できるので、ピストン６０の温度上昇を抑えることができる。このとき、火炎伝播が早い領域Ｘは、ノッキングの起点にはなりにくく、一方で火炎伝播の遅い領域Ｙには、断熱膜７０が形成されていない。そのため、耐ノッキング性能を確保しつつ、ピストン６０の温度上昇を抑えることができる。 According to this embodiment described above, the heat insulation film 70 is formed in the vicinity of the region X where the distance between the piston crown surface 61 and the combustion chamber top wall 40a is large, and the heat insulation performance of the piston crown surface 61 in the region X is improved. The heat insulation performance of the piston crown surface 61 in the region Y was made higher. Therefore, the amount of heat flowing into the piston 60 from the vicinity of the region X where the flame propagation is fast and the temperature tends to rise can be reduced, so that the temperature rise of the piston 60 can be suppressed. At this time, the region X where flame propagation is fast is unlikely to be the starting point of knocking, while the heat insulating film 70 is not formed in the region Y where flame propagation is slow. Therefore, it is possible to suppress the temperature increase of the piston 60 while ensuring anti-knocking performance.

また、点火栓直下のピストン中心Ｒの近傍に断熱膜７０を形成して、ピストン冠面６１の中央部の断熱性能を、領域Ｙ内のピストン冠面６１の断熱性能よりも高くした。そのため、温度が上昇しがちな点火栓直下からのピストン６０への熱流入量を軽減できるので、ピストン６０の温度上昇を一層抑えることができる。 Further, a heat insulating film 70 was formed in the vicinity of the piston center R just below the spark plug, so that the heat insulating performance at the center of the piston crown surface 61 was higher than the heat insulating performance of the piston crown surface 61 in the region Y. Therefore, the amount of heat flowing into the piston 60 from directly below the spark plug, where the temperature tends to rise, can be reduced, and the temperature rise of the piston 60 can be further suppressed.

このように、ピストン６０の温度上昇を抑えることで、ピストン６０の強度及び剛性の低下を抑えることができる。 In this way, by suppressing the temperature increase of the piston 60, it is possible to suppress a decrease in the strength and rigidity of the piston 60.

さらに、ピストンヘッド６２とピストンピンボス６３の結合部６９をピストン冠面６１と同一平面上に投影したときに、結合部６９の投影６９ａを包含するようにピストン冠面に断熱膜７０を形成して、結合部６９が投影された部位のピストン冠面６１の断熱性能を、領域Ｙ内のピストン冠面６１の断熱性能よりも高くした。これにより、ピストン冠面６１からピストンピンボス６３への伝熱を抑制できる。その結果、燃焼荷重や慣性力などの非常に大きな力が加わるピストンピンボス６３の熱的負担を軽減して、ピストン６０の耐久性を向上させることができる。さらに熱変形によるピストンピン２１とピストンピンボス６３との磨耗を抑制できる。 Further, when the coupling portion 69 of the piston head 62 and the piston pin boss 63 is projected on the same plane as the piston crown surface 61, a heat insulating film 70 is formed on the piston crown surface so as to include the projection 69a of the coupling portion 69. The heat insulation performance of the piston crown surface 61 at the portion where the coupling portion 69 is projected is made higher than the heat insulation performance of the piston crown surface 61 in the region Y. Thereby, heat transfer from the piston crown surface 61 to the piston pin boss 63 can be suppressed. As a result, the thermal burden on the piston pin boss 63 to which a very large force such as a combustion load or an inertial force is applied can be reduced, and the durability of the piston 60 can be improved. Furthermore, wear of the piston pin 21 and the piston pin boss 63 due to thermal deformation can be suppressed.

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態を、図６を参照して説明する。本実施形態は、ピストン冠面６１に２種類の断熱膜７０，７１を形成した点で第１実施形態と相違する。以下、その相違点を中心に説明する。なお、以下の各実施形態では前述した第１実施形態と同様の機能を果たす部分には、同一の符号を用いて重複する説明を適宜省略する。 (Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. This embodiment is different from the first embodiment in that two types of heat insulating films 70 and 71 are formed on the piston crown surface 61. Hereinafter, the difference will be mainly described. In the following embodiments, the same reference numerals are used for portions that perform the same functions as those of the first embodiment described above, and redundant descriptions are omitted as appropriate.

図６は、本発明の第２実施形態によるピストン６０を示す図である。なお、図６（Ａ）はピストン６０の冠面６１を上から見た図である。図６（Ｂ）は、図６（Ａ）のＢ−Ｂ断面図である。 FIG. 6 is a view showing a piston 60 according to the second embodiment of the present invention. FIG. 6A is a view of the crown surface 61 of the piston 60 as viewed from above. FIG. 6B is a cross-sectional view taken along the line BB in FIG.

ピストン冠面６１には、断熱膜７０と、断熱膜７０よりも厚さの薄い断熱膜７１とが形成される。ピストン冠面６１は、断熱膜７０と断熱膜７１とによって完全に覆われる。 A heat insulating film 70 and a heat insulating film 71 thinner than the heat insulating film 70 are formed on the piston crown surface 61. The piston crown surface 61 is completely covered by the heat insulating film 70 and the heat insulating film 71.

断熱膜７０は、第１実施形態と同様に、ピストン冠面６１と燃焼室頂壁４０ａとの距離が大きい領域Ｘの近傍と、点火栓直下のピストン中心Ｒの近傍と、ピストンヘッド６２及びピストンピンボス６３の結合部６９の投影６９ａとを覆うように形成される。 As in the first embodiment, the heat insulating film 70 is formed in the vicinity of the region X where the distance between the piston crown surface 61 and the combustion chamber top wall 40a is large, in the vicinity of the piston center R just below the spark plug, the piston head 62 and the piston. It is formed so as to cover the projection 69 a of the coupling portion 69 of the pin boss 63.

断熱膜７１は、ピストン冠面６１と燃焼室頂壁４０ａとの距離が小さい領域Ｙの近傍を覆うように形成される。本実施形態では、断熱膜７１は、断熱膜７０で覆われた部分以外を覆うように形成される。 The heat insulating film 71 is formed so as to cover the vicinity of the region Y where the distance between the piston crown surface 61 and the combustion chamber top wall 40a is small. In the present embodiment, the heat insulating film 71 is formed so as to cover a portion other than the portion covered with the heat insulating film 70.

以上説明した本実施形態によれば、領域Ｘの近傍に形成した断熱膜７０よりも薄膜の断熱膜７１を領域Ｙの近傍に形成して、領域Ｘ内のピストン冠面６１の断熱性能を、領域Ｙ内のピストン冠面６１の断熱性能よりも高くした。これにより、領域Ｙの近傍にも断熱膜７１を形成した分だけピストン６０への熱流入量をより軽減できるので、ピストン６０の温度上昇を一層抑えることができる。また、領域Ｙに形成された断熱膜７１は領域Ｘに形成された断熱膜７０よりも薄いので、断熱材の蓄熱作用も弱い。したがって、耐ノック性能を維持しつつ、ピストンの耐久性を向上させることができる。 According to the present embodiment described above, the heat insulating film 71 that is thinner than the heat insulating film 70 formed in the vicinity of the region X is formed in the vicinity of the region Y, and the heat insulating performance of the piston crown surface 61 in the region X is The heat insulation performance of the piston crown surface 61 in the region Y was made higher. Thereby, since the heat inflow amount to the piston 60 can be further reduced by the amount of the heat insulating film 71 also formed in the vicinity of the region Y, the temperature rise of the piston 60 can be further suppressed. Moreover, since the heat insulation film | membrane 71 formed in the area | region Y is thinner than the heat insulation film | membrane 70 formed in the area | region X, the heat storage effect | action of a heat insulating material is also weak. Therefore, the durability of the piston can be improved while maintaining the knock resistance.

（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態を、図７を参照して説明する。本実施形態は、ピストンヘッド６２に円形のキャビティ６６を形成し、ピストン冠面６１に形成する断熱膜７０の範囲を変更した点で第１実施形態と相違する。以下、その相違点を中心に説明する。 (Third embodiment)
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. This embodiment is different from the first embodiment in that a circular cavity 66 is formed in the piston head 62 and the range of the heat insulating film 70 formed on the piston crown surface 61 is changed. Hereinafter, the difference will be mainly described.

図７は、本発明の第３実施形態によるピストン６０を示す図である。なお、図７（Ａ）はピストン６０の冠面６１を上から見た図である。図７（Ｂ）は、図７（Ａ）のＢ−Ｂ断面図である。 FIG. 7 is a view showing a piston 60 according to the third embodiment of the present invention. FIG. 7A is a view of the crown surface 61 of the piston 60 as viewed from above. FIG. 7B is a BB cross-sectional view of FIG.

ピストンヘッド６２には、円形のキャビティ６６が形成される。キャビティ６６は、ピストン中心Ｒの近傍が最も深くなるように形成される。キャビティ６６は、外周部からピストン中心Ｒにかけて、徐々に深さが深くなるように形成される。 A circular cavity 66 is formed in the piston head 62. The cavity 66 is formed so that the vicinity of the piston center R is deepest. The cavity 66 is formed so that the depth gradually increases from the outer peripheral portion to the piston center R.

断熱膜７０は、キャビティ６６に形成される。キャビティ内はピストン冠面６１と燃焼室頂壁４０ａとの距離が大きくなるので、火炎伝播が早くなる。したがって、キャビティ６６に断熱膜７０を形成することで、温度が上昇しがちなキャビティ６６からピストン６０への熱流入量を軽減できる。これにより、ピストン６０の温度上昇を抑えることができる。また、第１実施形態と同様に、断熱膜７０は、ピストン冠面６１の周縁部と燃焼室頂壁４０ａとの距離が大きい領域Ｘの近傍にも形成される。 The heat insulating film 70 is formed in the cavity 66. Since the distance between the piston crown surface 61 and the combustion chamber top wall 40a increases in the cavity, flame propagation is accelerated. Therefore, by forming the heat insulating film 70 in the cavity 66, the amount of heat flowing from the cavity 66, which tends to increase in temperature, to the piston 60 can be reduced. Thereby, the temperature rise of the piston 60 can be suppressed. Similarly to the first embodiment, the heat insulating film 70 is also formed in the vicinity of the region X where the distance between the peripheral portion of the piston crown surface 61 and the combustion chamber top wall 40a is large.

以上説明した本実施形態によれば、火炎伝播が早くノッキングの起点とはなりにくい一方で、ピストンへの熱流入量が多くなるキャビティ内と領域Ｘの近傍に断熱膜７０を形成した。これにより、耐ノッキング性能を確保しつつ、ピストン６０の温度上昇を抑え、ピストンの耐久性を向上させることができる。 According to the present embodiment described above, the heat insulating film 70 is formed in the cavity and in the vicinity of the region X where the flame propagation is fast and is not likely to be the starting point of knocking, but the amount of heat flowing into the piston increases. Thereby, the temperature rise of the piston 60 can be suppressed and the durability of the piston can be improved while ensuring the anti-knock performance.

なお、本発明は上記の実施形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。 Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and it is obvious that various modifications can be made within the scope of the technical idea.

例えば、各実施形態では、ピストン冠面６１に断熱膜７０を形成していたが、ピストンヘッド６２を断熱材料と非断熱材料とで構成し、ピストン６０を構成しても良い。 For example, in each embodiment, although the heat insulation film | membrane 70 was formed in the piston crown surface 61, the piston head 62 may be comprised with a heat insulation material and a non-heat insulation material, and the piston 60 may be comprised.

また、第２実施形態では、領域Ｙに薄膜の断熱膜７１を用いたが、厚さは同じで断熱効果の低い材料を用いても良い。 In the second embodiment, the thin heat insulating film 71 is used in the region Y, but a material having the same thickness and a low heat insulating effect may be used.

第１実施形態による複リンク式エンジンを示す図である。1 is a diagram showing a multi-link engine according to a first embodiment. ペントルーフ形の燃焼室の構造を示す図である。It is a figure which shows the structure of a pent roof type combustion chamber. 複リンク式ピストンストローク機構による圧縮比変更方法を説明する図である。It is a figure explaining the compression ratio change method by a multilink type piston stroke mechanism. 複リンク式エンジンのピストン挙動を示す図である。It is a figure which shows the piston behavior of a multi-link type engine. 第１実施形態によるピストンを示す図である。It is a figure which shows the piston by 1st Embodiment. 第２実施形態によるピストンを示す図である。It is a figure which shows the piston by 2nd Embodiment. 第３実施形態によるピストンを示す図である。It is a figure which shows the piston by 3rd Embodiment.

Explanation of symbols

１複リンク式エンジン（内燃機関）
１１アッパリンク
１２ロアリンク
１３コントロールリンク
２１ピストンピン
２２アッパピン
２３コントロールピン
３０シリンダヘッド
３３クランクシャフト
３３ｂクランクピン
４０燃焼室
４５点火栓
６０ピストン
６１ピストン冠面
６２ピストンヘッド
６３ピストンピンボス
６９結合部
６９ａ冠面上に投影された結合部
７０断熱膜
７１断熱膜
８０ペントルーフ稜線 1 Multi-link engine (internal combustion engine)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Upper link 12 Lower link 13 Control link 21 Piston pin 22 Upper pin 23 Control pin 30 Cylinder head 33 Crankshaft 33b Crankpin 40 Combustion chamber 45 Spark plug 60 Piston 61 Piston crown surface 62 Piston head 63 Piston pin boss 69 Joint part 69a Crown surface Projecting part 70 projected above 70 heat insulating film 71 heat insulating film 80 pent roof ridgeline

Claims

A piston formed so that the thermal insulation performance of the crown surface differs depending on the crown surface part;
A combustion chamber defined by the piston, cylinder head, and cylinder block, and having a region X and a region Y where the distance between the crown surface peripheral portion of the piston and the cylinder head is large;
An internal combustion engine comprising:
An internal combustion engine in which the piston has a heat insulation performance of a crown surface in the region X of the combustion chamber higher than a heat insulation performance of a crown surface in the region Y of the combustion chamber.

2. The internal combustion engine according to claim 1, wherein the piston has a heat insulation performance at a center portion of the crown surface higher than a heat insulation performance of the crown surface in the region Y of the combustion chamber.

The piston has a crown surface in the region Y of the combustion chamber when the coupling portion between the piston head and the piston pin boss is projected onto the crown surface of the piston. The internal combustion engine according to claim 1, wherein the heat insulation performance is higher than that of the internal combustion engine.

The internal combustion engine according to any one of claims 1 to 3, wherein the heat insulating performance of the piston is enhanced by increasing the thickness of the heat insulating film formed on the crown surface of the piston.

The internal combustion engine according to any one of claims 1 to 4, wherein the combustion chamber is a pent roof type combustion chamber.

The internal combustion engine according to claim 5, wherein the region X of the combustion chamber is a region formed between a peripheral portion of the crown surface of the piston and a cylinder head near the pent roof ridge line.

The region Y of the combustion chamber is a region formed between a crown surface peripheral portion of the piston and a downward inclined surface from a pent roof ridge line toward the crown surface peripheral portion of the piston. The internal combustion engine described in 1.

An upper link connected to the piston via a piston pin;
A lower link that is rotatably mounted on a crankpin of a crankshaft and is connected to the upper link via an upper pin;
A control link connected to the lower link via a control pin;
The internal combustion engine according to any one of claims 1 to 7, further comprising a multi-link type piston stroke mechanism that can change an engine compression ratio.