JP2000509460A - 内燃機関用シリンダライナー - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 内燃機関用のシリンダライナー（１）は、ピストン（５）を備えている。該ピストン（５）は、シリンダライナーの壁に形成された掃気ポート（８）がピストン（９）の上面の上方に露出される下死点と、ピストンがシリンダライナー内のその頂部位置にある上死点との間にて、ライナー内にて長手方向に可動である。該ピストンには、幾つかのピストンリング（１９、２１乃至２３）が設けられており、該ピストンリングの外面はライナーの内面（１３）に沿って摺動する。該シリンダライナーには、その内面に幾つかの凹所（２５）が形成されており、該凹所は、ピストンが上死点にあるとき、頂部のピストンリングと反対側の位置に配置される。長手方向に向けて、個々の凹所（２５乃至２７）が伸長する距離は、頂部ピストンリング（１９）の高さの少なくとも２倍である。該凹所は、ピストンリングが凹所と反対側に配置されたとき、ピストンリングの上方及び下方のスペースの間の気体流れ接続部として機能する。

Description

【発明の詳細な説明】 内燃機関用シリンダライナー 本発明は、シリンダライナーの壁に形成された掃気ポートがピストンの上面の 上方に露出される下死点と、ピストンがシリンダ内のその頂部位置にある上死点 との間にて、ライナー内でその長手方向に向けて可動であるピストンを備え、該 ピストンには幾つかのピストンリングが設けられ、該ピストンリングの外面がラ イナーの内面に沿って摺動し、該シリンダライナーには、その内面に幾つかの凹 所が形成され、該凹所が該凹所と反対側に配置されるピストンリングの上方及び 下方のスペースの間にて気体流接続部を形成する、内燃機関、特に２行程クロス ヘッドエンジン用のシリンダライナーに関する。 この型式のシリンダライナーは、日本特許出願62−26346号から公知であり、 この出願では、頂部ピストンリングにわたる圧力降下を軽減し且つ全てのピスト ンリングにわたる均一な圧力降下を実現する目的にて、シリンダライナーの内面 に凹所を形成すべきであると説明されている。これらの凹所は相当な深さであり 、また、ピストンリングの高さを僅かだけ上廻る程度、ライナーの長手方向に伸 長している。これらの凹所は、ピストンの圧縮行程中に圧縮空気が充填される小 さいチャンバとして機能し、そのピストンリングを通過した後、その空気が該ピ ストンリングの下方の環状スペース内に送られて、これにより、ピストンリング の下方の圧力を上昇させ、このため、ピストンの上方への動きが続く間、ピスト ンリングにわたる圧力降下はより少なくなる。ピストンリングの間のスペースを 清浄な圧縮空気で充填することが環状溝及びライナーの内面が汚れるのを防止す ることは、この公知のシリンダライナーの１つの有利な点であると説明されてい る。 ピストンリングにわたる圧力降下を軽減し、従って、ピストンリングの摩耗を 少なくするため、該ピストンリングを経て気体を流す漏洩溝をピストンリングに 対し形成することは周知である。しかしながら、かかる漏洩溝は大きい荷重が加 わるピストンリングの機械的な弱体化を招き、リングの寿命を短くする傾向があ る。更に、ピストンリングに漏洩溝を形成することは、ピストンリングが、溝の 周りの材料、及び上方に隣接するピストンリングの漏洩溝から下方に漏洩する高 温の気体により打撃される領域内で、大きな熱の影響にさらされるとうい欠点を 招来する。 近代の内燃機関、特に、２行程クロスヘッドエンジンにおいて、燃焼圧力及び 平均有効圧力は極めて高圧であり、その結果、ピストンリングにわたる圧力差が 極めて大きくなり、このことは、リング及びライナーに比較的顕著な摩耗を生じ させる可能性がある。 本発明の目的は、エンジンの効率に対して僅かに不利益な影響しか与えないよ うな仕方にて、ピストンリング及びライナーの作動状態並びにそれらの寿命を改 良することである。 このことに鑑み、本発明によるシリンダライナーは、ピストンリングがその上 死点にあるとき、凹所の少なくとも一部が頂部ピストンリングと反対側にあり、 また、ライナーの長手方向に見たとき、個々の凹所が頂部ピストンリングの高さ の少なくとも２倍の伸長程度を有することを特徴とする。 ピストンがその上死点にあるとき、ライナーの内面における凹所の位置が頂部 ピストンリングの位置と反対側にあることは、次のことを意味する。すなわち、 ピストン上方の燃焼室内で燃焼が開始することに起因する顕著な圧力上昇の結果 、漏洩した燃焼気体の流れが凹所を通り且つ１又は２つ以上の上方ピストンリン グの下方まで下方に流れ、このため、圧力差が最大であるときである、エンジン サイクルの時点にてピストンリングにわたる圧力差が小さくなることを意味する 。このことは、リング及びライナーの摩耗を効果的に軽減することになる。 ピストンが上死点から適宜に遠くまで下方に移動したとき、凹所が存在せず、 従って、漏洩ガスが全く流れないライナーの部分にてピストンリングは摺動する 。エンジンサイクルのこの部分の間、ピストン上方の圧力は著しく低圧であるた め、上死点の周りと同一の摩耗の問題点は生じない。このため、ピストンリング の漏洩溝の位置と比較して、本発明によるシリンダライナーは、次のような有利 な点が得られる。すなわち、エンジンの効率にとって重要である、燃焼室内の圧 力はリングと反対側のライナー内面に凹所がある箇所である、上死点付近のピス トン位置にてピストンリングの下方にのみ漏洩する、という有利な点が得られる 。得られるもう１つの有利な点は、燃焼気体はエンジンサイクルの比較的短い期 間の間にのみ凹所を通って流れるから、この凹所の周りの材料に対する熱供給が 少な くなる。 頂部ピストンリングの高さよりも著しく長い長さの凹所を形成することにより 、燃焼気体がより長時間に亙って１又は２つ以上のピストンリングを経て流れる ことになる。また、ピストンリングの間のスペースの容積は凹所の設計により影 響されないため、単位時間当たりの漏洩気体の体積流量がより小さいことにより 、ピストンリングに亙って（ピストンリングにおける）圧力差を望ましい程度に 軽減される。このため、凹所の漏洩面積を有利な程に小さくすることができる。 このことは、凹所の周りでもライナー材料に対する局部的な熱の影響を更に制限 し、この材料内への応力の集中を軽減することになる。 漏洩溝として機能する凹所をライナーの内面に形成することにより、少なくと も頂部ピストンリングは、かかる漏洩溝を設けずに形成することができ、このた め、ピストンリングの強度の低下を回避し、リングの製造を簡略化する。ライナ ー材料は、ピストンリングよりも高温度に耐えることができ、また、ピストンリ ングと異なり、ライナーの上方部分の材料は、通常、材料に供給される熱を除去 する冷却穴により冷却される。 ライナーの内面の上方部分に凹所が存在することは、公称応力レベルが燃焼開 始時の高温レベルにより発生される熱応力のため圧縮応力となる箇所である、ラ イナー領域に凹所が存在するという、有利な点が更に得られることになる。この ことは、凹所の周りの材料中に疲労亀裂が生じる虞れを著しく少なくする。シリ ンダライナーは、通常、ピストンリングよりも著しく遅い速度で摩耗し、このた め、凹所は、ピストンリングの外面に漏洩溝が形成される場合よりも長時間に亙 り所望の寸法の漏洩領域を保ち得ることは本発明の更に有利な点である。 １つの好適な実施の形態において、ライナーには、少なくとも３つのグループ の凹所が形成され、ピストンリングがその上死点にあるとき、その第一のグルー プの凹所は頂部ピストンリングの反対側にあり、第二のグループの凹所は、頂部 からの第二のピストンリングの反対側にあり、その他のグループの凹所に対して ライナーの周方向に変位され、第三のグループの凹所は、頂部からの第三のピス トンリングの反対側となり、第二のグループの凹所は、第一及び第三のグループ の凹所が少なくとも一部分が配置されたライナーの長さ部分にわたって（長さ部 分全体に）伸長している。これら３つのグループの凹所は、頂部ピストンリング を経るのみならず、２つの隣接するピストンリングを経る燃焼気体の漏洩を防止 することを可能にし、これにより、これら３つのピストンリングにわたる圧力差 を制御することを可能にする。この実施の形態の１つの代替例として、例えば、 ピストンがその上死点にあるとき、凹所が最上方の２つ又は３つのピストンリン グを経て伸長するような長さの単一グループの凹所とすることもできる。しかし ながら、このことは、複数のピストンリングにわたる圧力差を個々に制御するこ とは不可能である。好適な実施の形態において、第二のグループの凹所は、ピス トンの下降動作中、該ピストンが凹所のある領域を経て下方に移動する間に、燃 焼気体がピストンリングの下方に連続して漏洩することを確実にする。第二のグ ループの凹所をその他の凹所に対して周方向に変位させることにより、可能であ るならば、漏洩気体が隣接するピストンリングの下方に流れを続ける前に、下方 に隣接するピストンリングを経て流れる漏洩気体を付勢して周方向に流れるよう にする。この流路が伸長することは、漏洩気体を冷却し、１つのグループの凹所 から他のグループの凹所まで流れることにより、気体中の圧力を有利な程度に降 下させることになる。また、凹所を複数のグループに分割することは、ピストン が上死点から動く際に、ピストンの下面が種々のグループ内の凹所の下端を経て 下方に進むとき、漏洩容積が段階的に小さくなるという利点が得られる。 １つの好適な更なる形態において、第三のグループの凹所は、凹所の長手方向 における相互の分離距離を頂部からの第二のピストンリングの高さよりも長くし て、第一のグループの凹所に連続して配置される。ピストンが上死点付近に配置 されたとき、頂部からの第二のピストンリングは、第一のグループの凹所と第三 のグループの凹所との間の分離部分と反対側にあり、頂部からの第三のピストン リングの下方に、燃焼室からから直接の流れ接続を妨げる。更に、２つのグルー プ内の凹所を互いに連続するように配置することは、製造上の有利な点が得られ る。 ライナーの少なくとも１つの長手方向位置にて、ライナーの外周に亙って配分 された少なくとも４つ、好ましくは少なくとも８つの凹所が存在することが適当 であり、長手方向に見たとき、これらの凹所は第二のグループに属し且つ代替的 に、第一又は第三のグループの何れかに属するようにする。より多数の凹所にて 全体の漏洩領域を分配することは、個々の凹所の断面積を小さくし、漏洩気体か らの熱の影響を幾つかの箇所に分散し、このため、局部的な加熱が軽減されるよ うにする。ライナーの該当する長手方向位置に対応して、第二のグループに属す る凹所を、第一のグループ又は第三のグループの何れかに属する凹所の間に配置 することにより、全ての凹所を経て流れるための、上述した有利な程に長い、気 体の流路を形成することになる。ライナーの特定の周縁領域内にて通路をより短 くし又はより長くする、特殊な状況が存在するならば、流路を伸長する、他のグ ループ内の複数の凹所の間にて第二のグループに属する凹所を省略するか、又は 第一のグループ及び第三のグループ内の複数の凹所を接続させることができる。 このことは、直接的な流れとするが、このことは好適な解決策ではない。 燃焼室からの圧力の損失を可能な限り最小にする目的のため、ライナーは、ピ ストンがその上死点にあるとき、底部のピストンリングの下方に伸長する凹所が 存在しないように形成することができる。このように、ピストンにおけるリング パックは燃焼室を完全に下方に遮断し、また、ピストンリングが凹所の反対側に あるとき、漏洩気体は比較的短時間の間、３つの最上方ピストンリングの下方に のみ流れ落ちる。 頂部ピストンリングは、ピストンリングにわたる圧力差を少なくする必要性が 最も大きい。１つの実施の形態において、凹所は、３つの最上方のピストンリン グの１つ以上を経る（通る）気体流接続部を形成するだけであり、一方、ピスト ンは、クランク角度０°の上死点と複数のピストン位置との間に配置されており 、これらのピストン位置は、頂部ピストンリングに対しては、上死点の前又は上 死点後の15°乃至20°のクランク角度範囲にあり、頂部からの第二のピストンリ ングに対しては、10°乃至15°の範囲にあり、また、頂部からの第三のピストン リングに対しては、５°乃至８°のクランク角度範囲にある。上死点から下死点 までのピストンの完全な移動は、０°乃至180°のクランク角度にて生じ、また 、上記の角度の間隔かからして、凹所はシリンダライナーの内面の正に頂部分に 配置することが有利であると考えられる。 頂部ピストンリングを経る（通る）気体の流れのために、凹所により形成され た漏洩面積ＡはＤ²／70000乃至Ｄ²／2000ｍｍ²の間隔内ある。ここで、Ｄはライ ナーの内径ｍｍ、Ａは面積ｍｍ²である。漏洩面積がＤ²／70000ｍｍ²よりも小さ くなるならば、ピストンリングをわたる（横切る）圧力差は不適当な程、大きく なり、その結果、漏洩気体の流動速度が速くなり、その結果、凹所の周りの材料 内に大きい熱負荷が加わり、また、リング及びライナーが比較的顕著に摩耗する ことになる。漏洩面積がＤ²／2000ｍｍ²よりも大きくなるならば、ピストンリン グをわたる圧力差は極めて小さくなり、このため、ピストンリングはシリンダラ イナーの内面に対して緊密に密封することが難しくなり、その結果、ピストン上 方の燃焼圧力の相当な部分がピストンリングを経て逃げる虞れがある。 欧州特許第0558583号からのその他の公報から、シリンダライナーの上方部分 には、冷却穴を設けることができ、該冷却穴の長手方向軸線はライナーの長手方 向軸線に対して斜めに伸長することが周知である。かかるライナーを本発明に関 連して使用するならば、各凹所の長手方向軸線は隣接する冷却穴の長手方向軸線 に対して略平行に伸長するようにすることが好ましい。この凹所通路は漏洩気体 により供給された熱の除去を促進し、このため、凹所の周りの材料内の温度レベ ルを凹所の全長に沿って適宜に低く且つ可能な限り同一のレベルに保たれる。前 記欧州特許公報には、ライナーの内面に最も近い冷却穴の部分から冷却液を遮断 するスクリーンを取り付け又は取り外すことで個々の冷却穴の冷却効果を制御す る方法が記載されている。凹所が冷却穴の直ぐ反対側で伸長するならば、凹所と 反対側の部分にて冷却穴内のスクリーンを除去することも可能で、この結果、付 近に凹所が存在しない領域よりもこの箇所の冷却効果が強力となる。 凹所と反対側にてこの冷却効果を増すことの１つの代替例として、本発明によ るライナーは、シリンダライナーがライナーの外周に亙って均一に配分された幾 つかの冷却穴を有するような更なる形態にすることができる。該凹所の各々は、 均一に分配された冷却穴のうち２つの最も近接する冷却穴と略等距離に亙って伸 長し、凹所の反対側において均一に配分された冷却穴の間の領域に補助的な冷却 穴が設けられる。これらの補助的な冷却穴は、凹所の周りの材料に供給される熱 量を除去することができる。 第一のグループの凹所の最上方部分の周りの材料に対し追加的な冷却効果を提 供するため、第一のグループに属する凹所と反対側の補助的な冷却穴は、均一に 配分された冷却穴よりもライナーの壁にてより上方に伸長することが好ましい。 次に、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について以下に更に詳細に説 明する。添付図面において、 図１は、本発明によるシリンダライナーの外形を示す、部分縦断面図である。 図２は、エンジン内に取り付けられたシリンダライナーの上方部分のより拡大 図による縦断面図である。 図３は、その内面に凹所を有するシリンダライナーの上方部分の一部分の展開 図であり、上死点にあるピストンの一部は図面の左側に配置され、突き出す冷却 穴を有する長手方向部分は、図面の右側に配置されている。 図４は、図３の凹所の周りのライナー領域の部分拡大図である。 図５は、本発明によるシリンダライナーの断面図である。 図６は、凹所の周りの壁部分の図５に丸Ｓで示した部分を示す拡大図である。 図１には、発電機を作動させる据え付け型エンジンとして、又は船舶の推進機 関として使用される大型の２行程クロスヘッドエンジン用のシリンダライナーが 全体として参照番号１で示してある。エンジンの寸法に対応して、シリンダライ ナーは、典型的にはシリンダボアが250ｍｍ乃至1000ｍｍで、対応する長さが100 0ｍｍ乃至4500ｍｍといった異なる寸法にて製造することができる。該ライナー は通常、鋳鉄で製造されており、一体とし又は２つ以上の部品に分割し、端部同 士を合わせて組み立てたものとすることができる。分割型ライナーの場合、上方 部分を鋼で製造することも可能である。この型式のクロスヘッドエンジンは、ピ ストンリングに重荷重を加える、１：16乃至1：20のような極めて大きい有効圧 縮比を目的として開発されたものである。 この図面において、長手方向軸線２の右側のライナー半体は、縦断面図で示し てある。周知の方法にて（図２参照）、該ライナーは、エンジンのフレームボッ クス又はシリンダブロック内の頂部板４の上に配置される環状下方面３により、 一部のみ図示したエンジン内に、取り付けることができ、その後、ピストン５を シリンダライナー内に取り付け、シリンダカバー６をその環状の上面７の上にて ライナーの頂部に配置し、図示しないカバースタッドによって頂部板にクランプ 止めする。 シリンダライナーの下方部分は、環状列の掃気ポート８を有している。該ピス トンは、図１にＡでマークした位置にてピストンの上面９がシリンダカバー６の 穴内に配置される（図２参照）、上死点と、ピストンの上面９がＢでマークした 位置にて掃気ポートの下端の真下となる、下死点との間にて、ライナーの長手方 向に可動である。 ピストンロッド１０、クロスヘッド及び接続ロッドを介して、ピストンは、周 知の方法によってエンジンのクランク軸に接続されている。クランク軸が360° 回転する毎に、ピストンは下死点から上死点に移動し、またその逆に戻る。この ように、クランク軸の角度位置とシリンダライナー内のピストンの位置との間に は明確な接続状態が存在する。ピストンの上死点に対応する角度位置を０°のク ランク角度として指定するならば、下死点までのピストンの下降動作は、その後 の180°のクランク角度の過程中に生ずる。 ピストンの位置が40°のクランク角度にあるとき、すなわち上死点よりも下方 にあるとき、ライナーの内面には、波形の潤滑油軌道１１が設けられる。該軌道 １１には、供給穴１２を通じて潤滑油が供給されて、ライナーの内面１３の走行 面を潤滑する。 面３、７の間に配置された上方部分において、シリンダライナー１はより大き い外径で形成され、この部分の頂部において、外側凹所１５からライナー壁に複 数の長手方向冷却穴１４が穿孔されており、このため、直線状の冷却穴の長手方 向軸線がライナーの長手方向軸線２に対して勾配を有し、すなわち傾斜する。冷 却穴の各々において、パイプ又は案内板が挿入されて、流れ込む冷却液を凹所１ ５から穴の上死端に案内し、冷却液は該穴の上死端から下方に流動し、チャンバ １６内に入り、ここから、冷却液はパイプ１７を介してシリンダカバー内に進む 。図２の冷却穴は、実際には切断面に対して斜めに伸長しているが、その長手方 向軸線が切断面内にて伸長するかのように示してあることを認識すべきである。 凹所１５は、環状カバー板１８で取り巻かれている。冷却穴は、その他の設計と することができ、例えば、湾曲したパイプがライナーの壁内に伸長し、ライナー の外面の頂部にてチャンバ内に開口するようにすることが公知である。 図２には、上死点にあるピストン５が示してある。このピストンには、４つの ピストンリングが設けられており、その内の頂部ピストンリング１９は、気密型 式である、すなわち、気体がリングの切欠き部分を通って流れるのを略防止すべ く、図５に参照番号２０で示したように、リングの切欠き部分を形成することが 好ましい。このことは、例えば、リングを相互に重なり合うリング端部を有する 設計とし、リングの一端により該リングの他端の対応する凹所内に突き出す平坦 な突出した舌状部を設けることにより行うことができる。舌状部及び凹所は、ピ ストンリングよりも半径方向幅がより小さく、このため、リングの内面にて、壁 部分が凹所を覆い且つ気体が貫通して流れるのを防止する。頂部からの第二のピ ストンリング２１、頂部からの第三のピストンリング２２及び底部ピストンリン グ２３は、通常のリングであり、その切欠き部は、リングの上面から下面まで周 方向に対して斜めに伸長する空隙として形成されている。頂部からの第三のピス トンリングの空隙は、頂部からの第二のピストンリング及び底部ピストンリング の空隙と反対方向に斜めに伸長することが好ましい。気密の頂部ピストンリング １９を使用することの１つの代替策として、リングは、下方の隣接するピストン リング２１乃至２３と同一型式のものとすることができる。ライナーの内面１３ に沿って摺動するリングの外面は、平滑で且つ漏洩溝無しに形成することができ る。本明細書において、ピストンリングという用語は、ピストンの圧縮リングを 意味するものとする。 ピストンがその上死点にあるとき、ピストンリングはライナーの内面の上方部 分と反対側となり、この部分は、図１にて参照番号２４で示してある。図３には 、この部分がより拡大図で示してある。図示した実施の形態において、ピストン が図示するようにその上死点にあるとき、ライナー内面には、頂部ピストンリン グ１９と反対側で且つ該頂部ピストンリング１９を経て伸長する第一のグループ の凹所２５と、頂部からの第二のピストンリング２１と反対側で且つ該第二のピ ストンリングを経て伸長する第二のグループの凹所２６と、頂部からの第三のピ ストンリング２２と反対側で且つ該第三のピストンリングを経て伸長する第三の グループの凹所２７とが設けられている。上死点にてピストンリングの中間に対 応するライナーの長手方向位置は、図４に、参照番号１９’、２１’、２２’、 ２ ３’の線でマークされている。 図示した実施例において、凹所の長手方向軸線は、冷却穴１４と同様のライナ ーの長手方向軸線２に対して勾配、すなわち傾斜した伸長部を有しており、それ により、凹所は隣接する冷却穴に対して略平行に伸長する。また、底部ピストン リング２３の下方に伸長する凹所は存在しないことも分かる。第三のグループ内 の凹所２７は、第一のグループの凹所２５に対して平行に且つ該凹所２５と連続 的に伸長しているが、相互の分離部分２８を有している。該相互の分離部分は、 頂部からの第二のピストンリング２１の高さよりも大きいことが都合が良いが、 必ずしもそうする必要はない。第二のグループの凹所２６はその他の凹所よりも 長く、頂部ピストンリング１９が凹所２７の下端まで下方に移動する迄、該頂部 ピストンリング１９を経て気体が連続的に漏洩するようにする。図４の右側部分 には、少なくとも１つの凹所２７が第三のグループの他の凹所よりもライナー内 に更に下方に伸長し、凹所２７を通る漏洩気体の流れが中断され且つステップ状 に開口するようにする可能性の一例が示してある。 上死点にて、高温の燃焼気体は、ピストン上方の燃焼室から凹所２５を通って 下方に流れ、ピストンの外面とライナーの内面１３との間に配置されたピストン リング１９、２１の間の環状スペースに入る。次に、気体は、周方向に向けて凹 所２６内に流れ、ピストンリング２１、２２の間の環状スペース内まで外方下方 に流れ、気体は、該ピストンリングから再度、周方向に向けて流れ、また、凹所 ２７を介してピストンリング２２、２３の間の環状スペースに入ることができる 。これと同時に、気体はピストンリング２１乃至２３のリング切欠き部を通って 流動し、気密の型式でないならば、頂部ピストンリング１９のリング切欠き部を 通って流れることも可能である。ピストンリングが下方に動くとき、ピストンリ ングが凹所２７の下端を通るため、漏洩量は少なくなる。 冷却穴１４は、ライナーの外周に沿って均一に配分されており、凹所２５乃至 ２７の各々は、最も付近の２つの冷却穴までの距離が等しい。関連する冷却穴１ ４の真ん中にて凹所２６に対向するように、補助的な冷却穴１４’が穿孔されて 、凹所２６から漏洩する気体の流れから供給される熱を除去する。関連する冷却 穴１４の真ん中にて凹所２５、２７に対向するように、補助的な冷却穴１４”が 穿 孔されてており、凹所２５、２７から漏洩する気体の流れから供給される熱を除 去する。冷却穴１４”は、ライナー壁を冷却穴１４よりも上方に伸長する。凹所 ２５乃至２７を均一に配分された冷却穴１４と真向かいの位置に配置し、補助的 な冷却穴を形成する必要を無くすことも可能である。 図５に図示した断面図は、頂部ピストンリング１９の真上にてピストン内を伸 長し且つ僅かに下方の位置にてライナー内を伸長し、このため、冷却穴の上端は 断面図で見られる。明確化のため、ピストン自体は図面から省略してある。第一 のグループは、ライナーの周面に沿って均一に配分された４つの凹所２５を有し ており、これらの凹所の真ん中にて、第二のグループの４つの凹所２６が形成さ れている。凹所２５の下方には、第三のグループの４つの凹所２７が存在する。 これらのグループの各々は、例えば、２つといったより少数の凹所を有し、又は ６、８、１０又は１２のようなより多数の凹所を有するようにすることができる ことは勿論である。この数は、個々の凹所の所望の断面積に適合し且つ頂部ピス トンリングを経て流れる気体に対する所望の最大の漏洩面積に適合するようにさ れている。頂部ピストンリングが気密型でないならば、ピストンの外側に配置さ れたリング切欠き部における空隙の断面積を所望の最大の漏洩面積に含まなけれ ばならず、その結果、より少数の凹所を有するライナーの内面を形成することが できる。 一例として、図５に図示したシリンダライナー１の内径が600ｍｍであるなら ば、各グループ内に４つの凹所がある場合、凹所の断面形状が図６に図示した、 応力の点で有利な断面形状、すなわちピストン側から見たときに、底部がライナ ーの内面１３内に正接状に伸長する２つの凸状側部分内に平滑に伸長する形状で あるならば、凹所の各々は約12.5ｍｍ²の断面積を有することが適当であるとい うことができる。この断面積は、周方向への幅が約９ｍｍ、半径方向への深さが 約2.5ｍｍの凹所とすることにより実現することができる。エンジンの作動によ りライナーが摩耗すると、内面１３は凹所への距離に沿って下方に摩耗するため 、漏洩面積は縮小する。漏洩面積が下限値に近づくならば、ライナーを再度機械 加工することにより、凹所の形状を再設定する必要があろう。 本発明による凹所を備えるライナーは、既に使用されているシリンダライナー に基づいて製造することもできる。頂部ピストンリングのようなピストンリング を交換することに関して、既存の冷却穴と反対側で且つその既存の冷却穴の長手 方向にてライナーの内面に凹所２５乃至２７を機械加工することができる。 例えば、材料が現下の温度レベルに抵抗することができるため、凹所の周りの 材料を冷却するための特殊な考慮が不要であるならば、これらの凹所は、ライナ ーの長手方向軸線２に対して平行に伸長するようにすることができる。また、ラ イナーは、一グループの凹所のみを備え、又は三グループ以上の凹所を備えるよ うに形成することも可能である。ピストンがその上死点にあるとき、１つ以上の 凹所は底部ピストンリングよりも下方の位置にあるようにすることができるが、 ライナー内にて油供給軌道１１よりも更に低い位置に凹所を形成することによる 有利な点は何も得られない。 本発明によるシリンダライナーは又、例えば、ライナー壁内に冷却穴が存在し ない４行程の中速度エンジンのような、上述した以外の型式のエンジンに対して 使用することもできる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ， ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，Ｓ Ｄ，ＳＺ，ＵＧ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ， ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，Ｇ Ｂ，ＧＥ，ＧＨ，ＨＵ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ， ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，Ｎ Ｏ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ， ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．シリンダライナーの壁に形成された掃気ポート（８）がピストンの上面（ ９）の上方に露出される下死点と、ピストンがシリンダ内のその頂部位置にある 上死点との間にて、ライナー内でその長手方向に向けて可動であるピストン（５ ）を備え、該ピストンには幾つかのピストンリング（１９、２１乃至２３）が設 けられ、該ピストンリングの外面がライナーの内面（１３）に沿って摺動し、該 シリンダライナーには、その内面に幾つかの凹所が形成され、該凹所が該凹所と 反対側に配置されるピストンリングの上方及び下方のスペースの間にて気体流接 続部を形成する、内燃機関、特に２行程クロスヘッドエンジン用のシリンダライ ナー（１）において、 ピストンリングがその上死点にあるとき、凹所（２５）の少なくとも一部が頂 部ピストンリングと反対側にあり、また、ライナーの長手方向に見たとき、個々 の凹所（２５乃至２７）が頂部ピストンリング（１９）の高さの少なくとも２倍 の長さ（伸長程度）を有することを特徴とする、内燃機関、特に２行程クロスヘ ッドエンジン用のシリンダライナー。 ２．請求項１に記載のシリンダライナーにおいて、前記ライナー（１）には、 少なくとも３つのグループの凹所が形成され、ピストンリングがその上死点にあ るとき、その第一のグループの凹所（２５）は頂部ピストンリング（１９）の反 対側にあり、第二のグループの凹所（２６）は、頂部からの第二のピストンリン グ（２１）の反対側にあり、且つ他のグループの凹所（２５、２７）に対してラ イナーの周方向に変位され、第三のグループの凹所（２７）は、頂部からの第三 のピストンリング（２２）の反対側となり、第二のグループの凹所（２６）は、 第一及び第三のグループの凹所（２５、２７）が少なくとも一部分が配置された ライナーの長さ部分にわたって伸長していることを特徴とするシリンダライナー 。 ３．請求項２に記載のシリンダライナーにおいて、第三のグループの凹所（２ ７）は、第一のグループの凹所（２５）の連続体内に配置され、凹所の長手方向 への相互の分離距離（２８）が頂部からの第二のピストンリング（２１）の高さ よりも長いようにしたことを特徴とするシリンダライナー。 ４．請求項２又は３に記載のシリンダライナーにおいて、ライナーの少なくと も１つの長手方向位置にて、ライナーの周面にわたって配分された少なくとも４ つ、好ましくは少なくとも８つの凹所（２５、２６；２５、２７）が存在するよ うにし、長手方向に見たとき、これらの凹所は第二のグループに属し且つ代替的 に、第一又は第三のグループの何れかに属するようにしたことを特徴とするシリ ンダライナー。 ５．請求項１乃至４の何れかに記載のシリンダライナーにおいて、ピストンが その上死点にあるとき、底部のピストンリング（２３）の下方に伸長する凹所が 存在しないようにしたことを特徴とするシリンダライナー。 ６．請求項１乃至５の何れかに記載のシリンダライナーにおいて、凹所（２５ 乃至２７）は、３つの最上方ピストンリング（１９、２１、２２）の１つ以上を 経る気体流接続部のみ形成し、一方、ピストン（５）がクランク角度０°の上死 点とピストン位置との間に配置され、該ピストン位置は、頂部ピストンリング（ １９）に対しては上死点の前又は上死点後の15°乃至20どのクランク角度範囲に あり、頂部からの第二のピストンリング（２１）に対しては10°乃至15°のクラ ンク角度範囲にあり、また、頂部からの第三のピストンリング（２２）に対して は５°乃至８°のクランク角度範囲にあるようにしたことを特徴とするシリンダ ライナー。 ７．請求項１乃至６の何れかに記載のシリンダライナーにおいて、頂部ピスト ンリング（１９）を経る気体の流れに対して凹所（２５乃至２７）により形成さ れた漏洩面積Ａが、Ｄをライナーの内径ｍｍ、Ａを面積ｍｍ²としたとき、Ｄ²／ 70000乃至Ｄ²／2000ｍｍ²の間隔内にあるようにしたことを特徴とするシリンダ ライナー。 ８．請求項１乃至７の何れかに記載のシリンダライナーにおいて、シリンダラ イナーの上方部分に冷却穴（１４、１４’、１４”）が設けられ、該冷却穴の長 手方向軸線がライナーの長手方向軸線（２）に対して斜めに伸長するようにし、 各凹所（２５乃至２７）の長手方向軸線が、隣接する冷却穴の長手方向軸線に 対して略平行に伸長するようにしたことを特徴とするシリンダライナー。 ９．請求項８に記載のシリンダライナーにおいて、シリンダライナーがライナ ーの周面にわたって均一に配分された幾つかの冷却穴（１４）を有し、 該凹所（２５乃至２７）の各々が、均一に分配された冷却穴のうちの２つの最 も近接する冷却穴と略等距離にわたって伸長し、 凹所の反対側にて、均一に配分された冷却穴の間の領域に補助的な冷却穴（１ ４’、１４”）が設けられることを特徴とするシリンダライナー。 １０．請求項９に記載のシリンダライナーにおいて、第一のグループの凹所（２ ５）と反対側の補助的な冷却穴（１４”）が、均一に配分された冷却穴（１４） よりもライナー壁において、より上方に伸長することを特徴とするシリンダライ ナー。