[发明专利]内燃机的活塞和内燃机的活塞冷却控制方法

说明书

本发明提供能够提高热效率、减少排出气体有害成分，并且抑制爆震和提前点火等异常燃烧的发生的新的内燃机的活塞。在活塞内形成有冷却通路(200)，并且在活塞顶面的表面设置有：第1隔热层(101)，其由热导率和体积比热比活塞基材小的材料形成；和第2隔热层(102)，其由热导率和体积比热比该第1隔热层(101)小的材料形成，连接第1隔热层(101)和冷却通路(200)的第1距离设定成小于连接第2隔热层(102)和冷却通路(200)的第2距离。能够利用第2隔热层减少冷却损失，并且利用第1隔热层促进附着于活塞的燃料的气化，减少排出气体有害成分。此外，由于第1距离小于第2距离，第1隔热层的温度不会过度上升，能够抑制爆震和提前点火的发生。

技术领域

本发明涉及形成内燃机的燃烧室的活塞，尤其涉及在活塞主体的顶面的燃烧室侧表面形成了隔热层的内燃机的活塞及该活塞的冷却控制方法。

背景技术

在汽油发动机等内燃机中，因燃烧而产生的热量的一部分从燃烧室内通过活塞、气缸壁面等被排出至外部而成为冷却损失。为了提高内燃机的热效率，需要减少该冷却损失。于是，已知下述方法：通过在燃烧室壁面中占较大面积的活塞主体的顶面的燃烧室侧表面，形成低热导率且低热容量的层，使活塞主体的顶面的表面温度以少的时间延迟追随缸内燃烧气体温度而减少活塞表面的热通量，即所谓的变温隔热法。

在下面的说明中，包含形成在活塞主体的顶面的、形成燃烧室的表面在内地记为顶面。因此，活塞主体的顶面是指活塞主体的燃烧室侧的表面。

另一方面，当燃料液滴附着在这样低热容量化了的活塞主体的顶面时，附着部分的活塞温度下降，燃料的气化性能变差，热效率下降。进而，这尤其会导致在冷机起动时PM(碳颗粒)、HC(未燃烧的碳氢化合物)等排出气体中的有害成分增加。

于是，为了在提高热效率的同时减少排出气体有害成分，日本特开2013-67823号公报(专利文献1)公开了下述技术，在活塞主体的顶面形成热导率低且热容量低的阳极氧化层，在该阳极氧化层中的燃料喷射区域的表面配置与阳极氧化层相比热容量相对较高的金属覆盖层。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:日本特开2013-67823号公报

发明内容

发明要解决的技术问题

但是，如专利文献1中所述，在活塞主体的顶面形成热导率低且热容量低的阳极氧化层、在阳极氧化层中的燃料喷射区域的表面配置与阳极氧化层相比热容量相对较高的金属覆盖层时，会导致在混合气的燃烧时高热容量的金属覆盖层的温度过度变高，诱发爆震和提前点火等异常燃烧的发生。因此，要求开发抑制爆震和提前点火等异常燃烧的活塞以及将该活塞冷却的冷却控制方法。

本发明的目的是提供一种能够在提高热效率的同时减少排出气体有害成分、并且抑制爆震和提前点火等异常燃烧的发生的新型的内燃机的活塞和活塞的冷却控制方法。

用于解决技术问题的技术手段

本发明的第1特征是，在活塞主体内形成冷却通路，并且在活塞主体的顶面设置第1隔热层和第2隔热层，第1隔热层由与活塞基材相比热导率和体积比热小的材料形成，第2隔热层由与该第1隔热层相比热导率和体积比热小的材料形成，连接第1隔热层和冷却通路的第1隔开距离设定成小于连接第2隔热层和冷却通路的第2隔开距离。

本发明的第2特征是设置有冷却介质可变供给机构，该冷却介质可变供给机构向上述的活塞主体的冷却通路内供给冷却介质，并且改变冷却介质的流量，基于内燃机的冷却水温或润滑油温，改变通过冷却介质可变供给机构向冷却通路供给的冷却介质的供给量。

发明效果