JP2004339976A - Piston ring tension regulator - Google Patents

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JP2004339976A
JP2004339976A JP2003135579A JP2003135579A JP2004339976A JP 2004339976 A JP2004339976 A JP 2004339976A JP 2003135579 A JP2003135579 A JP 2003135579A JP 2003135579 A JP2003135579 A JP 2003135579A JP 2004339976 A JP2004339976 A JP 2004339976A
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Japan
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oil
piston
ring
tension
oil passage
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Inventor
Takao Suzuki
孝男 鈴木
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Toyota Motor Corp
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Toyota Motor Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a device with a simple configuration capable of appropriately adjusting tension of an oil ring provided to the outer periphery of a piston reciprocating in the cylinder of an internal conbustion engine in accordance with the operating state of the engine. <P>SOLUTION: A piston ring tension regulator 10 pushes an oil ring 5c from the inside of piston 3 toward the outer periphery (the inner wall of a cylinder 4). In the configuration, the strength of the thrust (tension of the oil ring 5c) is regulated in accordance with the operating state of an engine 100. The piston ring tension regulator 10 contains as components an annular oil passage 11 formed in a piston 3, a thrust applying mechanism 20 for pushing the oil ring 5c toward the outer periphery of the piston 3 on the basis of the pressure of the oil supplied to the annular oil passage 11, an ejecting mechanism 30 for gushing oil force-fed from an oil pump to be led in the annular oil passage 11, or the like. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関のシリンダとシリンダ内を往復するピストンの外周との間隙に設けられるピストンリングの張力を可変調整する装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
周知のように、内燃機関(以下、エンジンという)のシリンダと、シリンダ内を往復するピストンの外周との間隙には、複数のピストンリングが設けられる。ピストンリングは、ピストンの外周に形成される周溝に装着される。
【0003】
例えば、ピストンリングの一種であるオイルリングは、シリンダ及びピストン間に存在する潤滑オイルをかき落とす役割を担う。
【0004】
オイルリングがシリンダ及びピストン間に存在する潤滑オイルをかき落とす効率は、オイルリングがシリンダの内周面を押す力(ピストンリングの張力)の大きさによって決定づけられる場合が多い。
【0005】
ここで、エンジンの良好な運転状態を保持するためには、エンジンの回転数が高くなるほど多量の潤滑オイルをシリンダ及びピストン間に供給する必要がある。そして、シリンダ及びピストン間に供給される潤滑オイルの量が大きくなるほど、より効率的に潤滑オイルをかき落とす能力がオイルリングに求められる。
【0006】
例えば特許文献1には、クランクシャフト及びコンロッド内に形成されたオイル通路を通じて作動オイルをピストン内に導き、この作動オイルの圧力によってオイルリングの張力を調整する技術が記載されている。また、特許文献2には、ピストンリングを磁性体によって形成するとともに、通電によって電磁力を発生するステータコイルをシリンダ内壁に埋め込み、ステータコイルに対する通電制御を行うことにより、ピストンリングの張力を調整する技術が記載されている。
【0007】
【特許文献1】
特開平6−123357号公報
【特許文献2】
特開2001−200752号公報
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特許文献1に記載された技術では、作動オイル(オイル圧)を伝達する経路が長すぎて、エンジンの運転状態に対応するピストンの張力を得る上で、十分な応答性を確保することが困難である。また、特許文献2に記載された技術によれば、十分な応答性を確保することはできるが、複雑なハードウエア構造及びソフトウエア構造が必要になるため、適用対象となる装置の製造コストが高騰する。
【0008】
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、エンジンのシリンダ内を往復動するピストンの外周に設けられるオイルリングの張力を当該機関の運転状態に応じて適切に調整することができる簡易な構成の装置を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、
(1)内燃機関のシリンダ内を往復動するピストンの外周溝に装着されるピストンリングの張力を調整する装置であって、前記ピストンの内部に形成されるオイル通路と、該オイル通路に供給されるオイルの圧力に基づいて、前記ピストンの内部から前記ピストンの外周に向かって前記ピストンリングを押す押力付与手段と、圧送されるオイルを噴出させ前記オイル通路に導入する噴出機構と、を備えることを要旨とする。
【0010】
同構成によれば、当該機関の運転状態に応じたピストンリングの張力調整を、簡易な構成を用いて正確に行える。
【0011】
(2)なお、前記内燃機関の回転と機械的に連動して前記噴出機構にオイルを圧送するポンプを備えるのが好ましい。
【0012】
同構成によれば、ピストンリングの張力調整を、当該機関のエンジン回転数に応じて正確に行える。
【0013】
(3)また、前記ピストンの内部に形成されるオイル通路は、前記ピストンの周方向に沿って形成される環状オイル通路であるのが好ましい。
【0014】
同構成によれば、例えばピストンの冷却用に設けられる既存のオイル通路を流用してピストンリングの張力を調整するためのオイル圧を供給することができる。従って、製造工程を一層簡易にし、製造コストを一層低減することことができる。
【0015】
【発明の実施の形態】
(第1の実施の形態)
以下、本発明を具体化した第1の実施の形態について説明する。
【0016】
〔ピストンリング張力調整装置の構造〕
図1は、本実施の形態のピストンリング張力調整装置について、その主要構造を示す概略図である。
【0017】
同図1において、内燃機関(以下、単にエンジンという)100は、燃焼室1内において燃料及び空気の混合気を燃焼させる。このとき発生する燃焼エネルギーにより、コンロッド2の一端に連結されたピストン3をシリンダ4内で往復動させ、コンロッド2の他端に連結されたクランクシャフト(図示略)を回転させる。
【0018】
ピストン3の外周には、3つの周溝が形成されている。各周溝3a,3b,3cには、ピストンリング5a,5b,5cが装着されている。ピストン3の頭頂2d(燃焼室1)に最も近いピストンリング(第1コンプレッションリング)4aは、主に、燃焼室1からクランクケース(クランクシャフトの収容空間)7に漏出するブローバイガスの量を抑制する機能を有する。クランクケース7に最も近いピストンリング(オイルリング)5cは、主に、ピストン3及びシリンダ4の間隙(摺動部位)に供給されるオイル(潤滑オイル)をかき落とす機能を有する。第1コンプレッションリング5a及びオイルリング5cの中間に配置される第2コンプレッションリング5bは、両リング5a,5cの機能(ブローバイガス量の抑制及びオイルのかき落とし)を併せ持つ。
【0019】
本実施の形態のピストンリング張力調整装置10は、ピストン3の内部から外周(シリンダ4の内壁)に向かってオイルリング5cを押し、さらにその押力(オイルリング5cの張力)の大きさをエンジン100の運転状態に応じて調整する機能を有する。ピストンリング張力調整装置10は、ピストン3の内部に形成される環状オイル通路11、環状オイル通路11に供給されるオイルの圧力に基づいてピストン3の内部からピストン3の外周に向かってオイルリング5cを押す押力付与機構20、オイルポンプ(図示略)から圧送されるオイルを噴出させ環状オイル通路11に導入する噴出機構30等を主な構成要素として含む。なお、環状オイル通路11に供給されるオイルは、押力付与機構20を機能させる他、ピストン3を冷却する役割を有する。
【0020】
噴出機構30は、蓄圧オイル通路31、噴出管32、チェック弁33等を備える。蓄圧オイル通路31は、エンジン100のシリンダブロック6内に形成され、オイルポンプから圧送されるオイルを移送する。噴出管32は、クランクケース7内に配置され、シリンダ4内のピストン3に臨むオイルの噴出口32aを有する。チェック弁33は、蓄圧オイル通路31及び噴出管32間の連通部位Cに設けられ、蓄圧オイル通路31内のオイル圧が所定値を上回った場合にのみ開弁する。なお、蓄圧オイル通路31には、周知のリリーフ弁(図示略)が設けられている。リリーフ弁は、蓄圧オイル通路31内のオイル圧が予め設定される上限値(リリーフ圧)を上回ると開弁し同通路31内のオイルを外部に逃がす。リリーフ弁の機能により、同通路31内のオイル圧がリリーフ圧を大幅に上回ることはない。
【0021】
図2は、押力付与機構20の近傍を示す拡大図である。押力付与機構20は、リング支持部材21c、ロッド22c、コイルバネ24c、受圧板23c、スプリングハウジング25c等を備える。ロッド22cは、周溝3cの底部から環状オイル通路11に亘りピストン3内に貫通形成される孔8c内において往復動可能に支持される。ロッド22の一端(周溝3cに突出する部分の先端)にはリング支持部材21cが固定される。リング支持部材21cは、周溝3cの底部においてオイルリング5cを支持する。ロッド22cの他端(環状オイル通路11に突出する部分の先端)には受圧板23cが固定される。また、ロッド22cのうち環状オイル通路11に突出する部分の外周にはコイルバネ24cが取り付けられ、ピストン3の外周から環状オイル通路11に向かって受圧板23cを付勢する。環状オイル通路11の内壁には、ロッド22cの一部(環状オイル通路11に突出する部分)、受圧板23c及びコイルバネ24cを収容するようにシリンダ4が取り付けられる。環状オイル通路11内のオイル圧が高くなると、ハウジング25cの開口端から受圧板23cにオイル圧が作用し、コイルバネ24cの付勢力にうち勝ってピストン3の内部からシリンダ内壁6aに向かってロッド22を押す。これにより、オイルリング5cがシリンダ内壁6aに向かって押しつけられる(オイルリング5cの張力が高くなる)。
【0022】
なお、押力付与機構20は、1つでも機能するが、ピストン3の周溝に沿って複数設けられるのが好ましい。
【0023】
環状オイル通路11には、オイルの導入通路11aと排出口(図示略)とが設けられている。噴出管32から噴出するオイルが導入通路11aから環状オイル通路11に導入されるように、導入通路11a及び噴出管32の噴出口32aの配置は設定されている。
【0024】
〔ピストンリング張力調整装置の機能〕
次に、このような構成を有するピストンリング張力調整装置10の機能について説明する。本実施の形態のピストンリング張力調整装置10では、エンジン100の回転速度(エンジン回転数)NEに応じてオイルポンプのポンプ機能の大きさ(蓄圧オイル通路31内のオイル圧)が変化する。この蓄圧オイル通路31内のオイル圧が変化することにより、噴出管32の噴出口32aから噴出するオイルの流量、ひいては環状オイル通路11内のオイル圧が変化する。そして、環状オイル通路11内のオイル圧に応じて押力付与機構20がオイルリング5cをシリンダ内壁6aに押しつける。すなわち、エンジン回転数NEに応じてオイルリング5cの張力が高められる。
【0025】
図3には、エンジン回転数NEとオイルリング5cの張力との関係を示す。同図3において実線で示すように、エンジン回転数NEが所定値NE1以下である場合、蓄圧オイル通路31内のオイル圧が低いためにチェック弁33が開かず、噴出管32から環状オイル通路11にオイルが供給されないため、オイルリング5cの張力は極めて低い数値となる(押力付与機構20の作用に基づく張力の増大分は、「0」となる)。エンジン回転数NEが所定値を上回ると噴出管32から環状オイル通路11にオイルが供給され、エンジン回転数NEの上昇に伴い環状オイル通路11内のオイル圧も上昇する。そして、環状オイル通路11内のオイル圧の上昇に伴いオイルリング5cの張力が高くなる。
【0026】
なお、従来技術において説明したように、エンジン回転数NEが高くなるほどオイルリング5cに求められる能力(ピストン3及びシリンダ4間の潤滑オイルをかき落とす能力)は大きくなる。このため、同図3中において一点鎖線で示すように、オイルリング5cの張力を可変とする機能を持たない従来のエンジンでは、オイルリング5cの張力を、エンジン回転数NEの最大値NEMAXに対応する値に(強めに)設定しておく必要がある。一方、オイルリング5cの張力が高くなるほど、オイルリング5c及びシリンダ4間の摩擦も増大する。このため、オイルリング5cの張力を強めに設定すると、エンジン回転数NEが低い条件下でエンジンの運転に伴う機械損失が増大することになっていた。
【0027】
この点、本実施の形態によれば、オイルポンプから圧送されるオイルの圧力を利用することにより、オイルリング5cの張力調整をエンジン回転数NEに応じて正確に行うことができる。
【0028】
また、オイルの圧力をオイルリング5cの張力に変換するために簡易な構成(押力付与機構20)を用いているため、製造工程も煩雑にならない。
【0029】
また、押力付与機構20を作動させるためのオイル圧を伝達するオイル通路が短く、その構造も複雑でない。このため、エンジン回転数NEの変化に対するオイルリング5cの張力変化の応答性も高い。
【0030】
とくに、本実施の形態においては、ピストンリング張力調整装置10の一部として、本来ピストン3を冷却するためにピストン3内に形成される環状オイル通路11と、環状オイル通路11に冷却用オイルを供給するためのオイル通路構造を流用している。この点においても、製造工程が煩雑とならず、製造コストも安価になる。
【0031】
しかも、エンジン回転数NEに応じてその循環効率(流量)が高まるピストン3の冷却用オイルの圧力を、オイルリング5cの張力調整に用いることにより、エンジン回転数NEに対応する適切な張力調整が行われる。
【0032】
さらに、オイルリング5cの張力を調整するアクチュエータ(押力付与機構20に相当)を駆動するために緻密な通電制御が必要になることもない。
【0033】
またとくに、いわゆるアイドルストップを実施する内燃機関や、モータ及び内燃機関の協働によって車両等の駆動力を得るハイブリッドエンジンのように、内燃機関の始動及び停止を頻繁に繰り返すエンジンシステムでは、モータによる内燃機関の再始動を頻繁に行う。このようなエンジンシステムに本実施の形態のオイルリング張力調整装置10を採用すれば、内燃機関の始動時(エンジン回転数が低い条件下)におけるオイルリングの張力(シリンダ内壁に対するオイルリングの静摩擦係数及び動摩擦係数)を極めて小さな値に設定することができる。この結果、内燃機関の燃費効率を向上することができる。また、内燃機関の始動に用いられるモータを小型化することも可能になる。
【0034】
(第2の実施の形態)
以下、本発明を具体化した第2の実施の形態について、第1の実施の形態と異なる点を中心に説明する。なお、第2の実施の形態の構成部材のうち、第1の実施の形態のものと同等の構造及び機能を有するものは、同一の符号を用い、ここでの重複する説明は省略する。
図4は、本実施の形態のピストンリング張力調整装置の一部である押力付与機構近傍を示す拡大図である。同図4に示すように、本実施の形態のピストンリング張力調整装置は、リング支持部材21b、ロッド22b、受圧板23b、コイルバネ24b、スプリングハウジング25b等からなる押力付与機構(第1の実施の形態にかかる押力付与機構20と略同一の構造を有するもの)を、第2コンプレッションリング5bの張力を調整するための手段として備える。オイルリング5cは、環状の支持部材22c′に支持された状態で周溝3c内に収容される。
本実施の形態においては、この押力付与機構が、環状オイル通路11内のオイル圧に応じてオイルリング5cをシリンダ内壁6aに押しつける。すなわち、エンジン回転数NEに応じて第2コンプレッションリング5bの張力が高められる。
(第3の実施の形態)
以下、本発明を具体化した第3の実施の形態について、第1、第2の実施の形態と異なる点を中心に説明する。なお、第3の実施の形態の構成部材のうち、第1、第2の実施の形態のものと同等の構造及び機能を有するものは、同一の符号を用い、ここでの重複する説明は省略する。
【0035】
第3の実施の形態のピストンリング張力調整装置は、エンジンの運転状態に応じ、第2コンプレッションリング及びオイルリング双方の張力を調整する機能を有する。
【0036】
図5は、本実施の形態のピストンリング張力調整装置の一部である押力付与機構近傍を示す拡大図である。同図5に示すように、本実施の形態のピストンリング張力調整装置は、2つの押力付与機構を備える。第1の押力付与機構は、リング支持部材21b、ロッド22b、受圧板23b、コイルバネ24b、スプリングハウジング25b等からなり、第2コンプレッションリング5bの張力を調整する。第2の押力付与機構は、リング支持部材21c、ロッド22c、受圧板23c、コイルバネ24c、スプリングハウジング25c等からなり、オイルリング5bの張力を調整する。噴出管32(図1参照)から供給されるオイルは、導入通路11aを通じて環状オイル通路11内に導入され、双方の押力付与機構の受圧板23b,23cに作用する。この結果、第1の押力付与機構が第2コンプレッションリング5bを、第2の押力付与機構がオイルリング5cを、シリンダ内壁6aに押しつける。すなわち、環状オイル通路11内のオイル圧(エンジン回転数NE)に応じ、第2コンプレッションリング5b及びオイルリング5c双方の張力が高められる。
【0037】
なお、受圧板23b,23cの面積、コイルバネ24b,24cの付勢力、通路11aの形状等を変更することにより、エンジン回転数NEに対応する第2コンプレッションリング5bの張力変化の特性、及びエンジン回転数NEに対応するオイルリングの張力変化の特性を、個別に変更することができる。このように、第3の実施の形態によれば、基本的には単一のオイル圧の伝達経路(オイルポンプからピストンの導入通路11aに至る経路)を利用し、複数のピストンリング(本実施の形態では第2コンプレッションリング5b及びオイルリング5c)の張力調整を併せて行うことができる。
【0038】
ちなみに、上記各実施の形態の他、上記各実施の形態にかかる押力付与機構と同等のものを第1コンプレッションリング5aの張力を調整するための手段として備える構成や、周溝3a,3b,3cの全ての底部に支持板を設け、各支持板にオイル圧を直接作用させて各ピストンリング5a,5b,5cの張力を調整する構成等、種々の装置構成を採用して本発明を具体化できる。
【0039】
また、上記各実施の形態では、エンジン100の回転と機械的に連動するオイルポンプを用いて押力付与機構にオイル圧を供給することにした。これに対し、例えば電動式オイルポンプ等を用いることにより、押力付与機構に供給されるオイル圧を自在に制御する装置構成を採用することもできる。この場合、エンジン回転数NEに限らず、エンジン100の運転状態を反映する他のパラメータ(例えば、エンジン100の負荷、トルク、出力等)に応じ、押力付与機構に供給されるオイル圧を調整できる。
【0040】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、製造工程の煩雑化や製造コストの高騰を招くことなく、エンジンの運転状態に対応し、適切なピストンリングの張力調整を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態であるピストンリング張力調整装置の主要構造を示す概略構成図。
【図2】同実施の形態のピストンリング張力調整装置の一部(押力付与機構近傍)を拡大した図。
【図3】同実施の形態のピストンリング張力調整装置を用いた場合にみられるエンジン回転数とオイルリングの張力との関係を示す図。
【図4】本発明の第2の実施の形態のピストンリング張力調整装置の一部(押力付与機構近傍)を拡大した図。
【図5】本発明の第3の実施の形態のピストンリング張力調整装置の一部(押力付与機構近傍)を拡大した図。
【符号の説明】
1 燃焼室
2 コンロッド
2d 頭頂
3 ピストン
3a,3b,3c 周溝
4 シリンダ
5a 第1コンプレッションリング(ピストンリング)
5b 第2コンプレッションリング(ピストンリング)
5c オイルリング(ピストンリング)
6 シリンダブロック
6a シリンダ内壁
7 クランクケース
8c 孔
10 ピストンリング張力調整装置
11 環状オイル通路
11a 導入通路
11b 通路
20 押力付与機構(押力付与手段)
21b,21c 支持板
22b,22c ロッド
23b,23c 受圧板
24b,24c コイルバネ
25b,25c ハウジング
30 噴出機構
31 蓄圧オイル通路
32 噴出管
32a 噴出口
33 チェック弁
100 エンジン
C 連通部位
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a device for variably adjusting the tension of a piston ring provided in a gap between a cylinder of an internal combustion engine and an outer periphery of a piston reciprocating in the cylinder.
[0002]
[Prior art]
As is well known, a plurality of piston rings are provided in a gap between a cylinder of an internal combustion engine (hereinafter, referred to as an engine) and an outer periphery of a piston reciprocating in the cylinder. The piston ring is mounted in a circumferential groove formed on the outer circumference of the piston.
[0003]
For example, an oil ring, which is a kind of piston ring, plays a role of scraping lubricating oil existing between a cylinder and a piston.
[0004]
The efficiency with which the oil ring scrapes off the lubricating oil existing between the cylinder and the piston is often determined by the magnitude of the force (tension of the piston ring) by which the oil ring presses the inner peripheral surface of the cylinder.
[0005]
Here, in order to maintain a good operating state of the engine, it is necessary to supply a larger amount of lubricating oil between the cylinder and the piston as the engine speed increases. As the amount of lubricating oil supplied between the cylinder and the piston increases, the oil ring is required to have a more efficient ability to scrape off the lubricating oil.
[0006]
For example, Patent Literature 1 discloses a technique in which working oil is guided into a piston through oil passages formed in a crankshaft and a connecting rod, and the tension of an oil ring is adjusted by the pressure of the working oil. Further, in Patent Document 2, the tension of the piston ring is adjusted by forming a piston ring of a magnetic material, embedding a stator coil that generates an electromagnetic force by energization in an inner wall of the cylinder, and performing energization control on the stator coil. The technology is described.
[0007]
[Patent Document 1]
JP-A-6-123357 [Patent Document 2]
JP 2001-200752 A [Problems to be Solved by the Invention]
However, in the technique described in Patent Document 1, a path for transmitting hydraulic oil (oil pressure) is too long, and sufficient responsiveness is required to obtain a piston tension corresponding to an operating state of the engine. Is difficult. Further, according to the technology described in Patent Document 2, sufficient responsiveness can be ensured, but a complicated hardware structure and software structure are required. Soar.
[0008]
The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to change the tension of an oil ring provided on the outer periphery of a piston reciprocating in a cylinder of an engine to an operating state of the engine. An object of the present invention is to provide a device having a simple configuration that can be appropriately adjusted according to the conditions.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention provides
(1) A device for adjusting the tension of a piston ring mounted in an outer circumferential groove of a piston reciprocating in a cylinder of an internal combustion engine, wherein an oil passage formed inside the piston and an oil supplied to the oil passage are provided. A pressing force applying means for pressing the piston ring from the inside of the piston toward the outer periphery of the piston based on the pressure of the oil, and an ejection mechanism for ejecting the oil to be fed and introducing the oil into the oil passage. That is the gist.
[0010]
According to this configuration, the tension adjustment of the piston ring according to the operating state of the engine can be accurately performed using a simple configuration.
[0011]
(2) Preferably, a pump is provided for pumping oil to the ejection mechanism in mechanical linkage with the rotation of the internal combustion engine.
[0012]
According to this configuration, the tension of the piston ring can be accurately adjusted according to the engine speed of the engine.
[0013]
(3) Preferably, the oil passage formed inside the piston is an annular oil passage formed along the circumferential direction of the piston.
[0014]
According to this configuration, for example, an oil pressure for adjusting the tension of the piston ring can be supplied by diverting an existing oil passage provided for cooling the piston. Therefore, the manufacturing process can be further simplified, and the manufacturing cost can be further reduced.
[0015]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
(First Embodiment)
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described.
[0016]
[Structure of piston ring tension adjusting device]
FIG. 1 is a schematic diagram showing a main structure of a piston ring tension adjusting device according to the present embodiment.
[0017]
In FIG. 1, an internal combustion engine (hereinafter simply referred to as an engine) 100 burns a mixture of fuel and air in a combustion chamber 1. The piston 3 connected to one end of the connecting rod 2 is reciprocated in the cylinder 4 by the combustion energy generated at this time, and a crankshaft (not shown) connected to the other end of the connecting rod 2 is rotated.
[0018]
Three peripheral grooves are formed on the outer periphery of the piston 3. Piston rings 5a, 5b, 5c are mounted on the respective circumferential grooves 3a, 3b, 3c. The piston ring (first compression ring) 4a closest to the crown 2d (combustion chamber 1) of the piston 3 mainly suppresses the amount of blow-by gas leaking from the combustion chamber 1 to the crankcase (accommodating space for the crankshaft) 7. It has a function to do. The piston ring (oil ring) 5c closest to the crankcase 7 mainly has a function of scraping off oil (lubricating oil) supplied to a gap (sliding portion) between the piston 3 and the cylinder 4. The second compression ring 5b arranged between the first compression ring 5a and the oil ring 5c has the functions of both rings 5a and 5c (suppression of the amount of blow-by gas and scraping of oil).
[0019]
The piston ring tension adjusting device 10 of the present embodiment pushes the oil ring 5c from the inside of the piston 3 toward the outer periphery (the inner wall of the cylinder 4), and furthermore, determines the magnitude of the pushing force (the tension of the oil ring 5c) by the engine. It has a function of adjusting according to the operation state of the 100. The piston ring tension adjusting device 10 includes an annular oil passage 11 formed inside the piston 3, and an oil ring 5 c extending from the inside of the piston 3 toward the outer periphery of the piston 3 based on the pressure of oil supplied to the annular oil passage 11. The main components include a pressing force applying mechanism 20 that presses the oil, an ejection mechanism 30 that ejects oil pumped from an oil pump (not shown) and introduces the oil into the annular oil passage 11. The oil supplied to the annular oil passage 11 has a function of cooling the piston 3 in addition to the function of the pressing force applying mechanism 20.
[0020]
The ejection mechanism 30 includes a pressure accumulation oil passage 31, an ejection pipe 32, a check valve 33, and the like. The accumulator oil passage 31 is formed in the cylinder block 6 of the engine 100, and transfers oil pumped from an oil pump. The ejection pipe 32 is disposed in the crankcase 7 and has an oil ejection port 32 a facing the piston 3 in the cylinder 4. The check valve 33 is provided at a communication portion C between the pressure accumulation oil passage 31 and the ejection pipe 32, and opens only when the oil pressure in the pressure accumulation oil passage 31 exceeds a predetermined value. The pressure accumulation oil passage 31 is provided with a well-known relief valve (not shown). The relief valve opens when the oil pressure in the pressure accumulation oil passage 31 exceeds a preset upper limit value (relief pressure), and releases the oil in the passage 31 to the outside. Due to the function of the relief valve, the oil pressure in the passage 31 does not significantly exceed the relief pressure.
[0021]
FIG. 2 is an enlarged view showing the vicinity of the pressing force applying mechanism 20. The pressing force applying mechanism 20 includes a ring support member 21c, a rod 22c, a coil spring 24c, a pressure receiving plate 23c, a spring housing 25c, and the like. The rod 22c is reciprocally supported in a hole 8c formed through the piston 3 from the bottom of the circumferential groove 3c to the annular oil passage 11. A ring support member 21c is fixed to one end of the rod 22 (the end of a portion protruding into the circumferential groove 3c). The ring support member 21c supports the oil ring 5c at the bottom of the circumferential groove 3c. A pressure receiving plate 23c is fixed to the other end of the rod 22c (the end of a portion protruding into the annular oil passage 11). A coil spring 24c is attached to the outer periphery of a portion of the rod 22c protruding into the annular oil passage 11, and urges the pressure receiving plate 23c from the outer periphery of the piston 3 toward the annular oil passage 11. The cylinder 4 is attached to the inner wall of the annular oil passage 11 so as to house a part of the rod 22c (a portion protruding into the annular oil passage 11), the pressure receiving plate 23c, and the coil spring 24c. When the oil pressure in the annular oil passage 11 increases, the oil pressure acts on the pressure receiving plate 23c from the open end of the housing 25c, and overcomes the urging force of the coil spring 24c to move the rod 22 from the inside of the piston 3 toward the cylinder inner wall 6a. push. As a result, the oil ring 5c is pressed against the cylinder inner wall 6a (the tension of the oil ring 5c increases).
[0022]
Although one pressing force applying mechanism 20 functions, a plurality of pressing force applying mechanisms 20 are preferably provided along the circumferential groove of the piston 3.
[0023]
The annular oil passage 11 is provided with an oil introduction passage 11a and a discharge port (not shown). The arrangement of the introduction passage 11a and the ejection port 32a of the ejection tube 32 is set so that the oil ejected from the ejection tube 32 is introduced into the annular oil passage 11 from the introduction passage 11a.
[0024]
[Function of piston ring tension adjustment device]
Next, the function of the piston ring tension adjusting device 10 having such a configuration will be described. In the piston ring tension adjusting device 10 of the present embodiment, the magnitude of the pump function of the oil pump (the oil pressure in the pressure accumulating oil passage 31) changes according to the rotational speed (engine speed) NE of the engine 100. When the oil pressure in the pressure accumulating oil passage 31 changes, the flow rate of oil ejected from the ejection port 32a of the ejection pipe 32 and, consequently, the oil pressure in the annular oil passage 11 change. Then, the pressing force applying mechanism 20 presses the oil ring 5c against the cylinder inner wall 6a according to the oil pressure in the annular oil passage 11. That is, the tension of the oil ring 5c is increased according to the engine speed NE.
[0025]
FIG. 3 shows the relationship between the engine speed NE and the tension of the oil ring 5c. As shown by the solid line in FIG. 3, when the engine speed NE is equal to or less than the predetermined value NE1, the check valve 33 is not opened because the oil pressure in the accumulator oil passage 31 is low, and the annular oil passage 11 Is not supplied to the oil ring 5c, the tension of the oil ring 5c becomes an extremely low value (the increase in the tension due to the operation of the pressing force applying mechanism 20 becomes "0"). When the engine speed NE exceeds a predetermined value, oil is supplied from the ejection pipe 32 to the annular oil passage 11, and the oil pressure in the annular oil passage 11 increases as the engine speed NE increases. Then, as the oil pressure in the annular oil passage 11 increases, the tension of the oil ring 5c increases.
[0026]
As described in the related art, the higher the engine speed NE, the higher the performance required for the oil ring 5c (the performance of scraping off the lubricating oil between the piston 3 and the cylinder 4). Therefore, as shown by a dashed line in FIG. 3, in a conventional engine having no function of changing the tension of the oil ring 5c, the tension of the oil ring 5c corresponds to the maximum value NEMAX of the engine speed NE. Must be set (strongly). On the other hand, as the tension of the oil ring 5c increases, the friction between the oil ring 5c and the cylinder 4 also increases. For this reason, when the tension of the oil ring 5c is set to be relatively high, the mechanical loss accompanying the operation of the engine increases under the condition that the engine speed NE is low.
[0027]
In this regard, according to the present embodiment, the tension of the oil ring 5c can be accurately adjusted according to the engine speed NE by utilizing the pressure of the oil pumped from the oil pump.
[0028]
Further, since a simple configuration (the pressing force applying mechanism 20) is used to convert the oil pressure into the tension of the oil ring 5c, the manufacturing process is not complicated.
[0029]
Further, the oil passage for transmitting the oil pressure for operating the pressing force applying mechanism 20 is short, and its structure is not complicated. Therefore, the response of the change in the tension of the oil ring 5c to the change in the engine speed NE is also high.
[0030]
In particular, in the present embodiment, as a part of the piston ring tension adjusting device 10, an annular oil passage 11 originally formed in the piston 3 for cooling the piston 3, and cooling oil is supplied to the annular oil passage 11. The oil passage structure for supplying is diverted. Also in this respect, the manufacturing process is not complicated and the manufacturing cost is low.
[0031]
Moreover, by using the pressure of the cooling oil of the piston 3 whose circulation efficiency (flow rate) increases in accordance with the engine speed NE for adjusting the tension of the oil ring 5c, appropriate tension adjustment corresponding to the engine speed NE can be performed. Done.
[0032]
Further, there is no need for precise energization control for driving an actuator (corresponding to the pressing force applying mechanism 20) for adjusting the tension of the oil ring 5c.
[0033]
In particular, in an engine system that repeatedly starts and stops the internal combustion engine, such as an internal combustion engine that implements a so-called idle stop or a hybrid engine that obtains a driving force of a vehicle or the like by cooperation of a motor and an internal combustion engine, the motor uses a motor. Frequently restart the internal combustion engine. If the oil ring tension adjusting device 10 according to the present embodiment is adopted in such an engine system, the tension of the oil ring (the coefficient of static friction of the oil ring with respect to the inner wall of the cylinder) when the internal combustion engine is started (under a condition where the engine speed is low) And dynamic friction coefficient) can be set to extremely small values. As a result, the fuel efficiency of the internal combustion engine can be improved. It is also possible to reduce the size of the motor used for starting the internal combustion engine.
[0034]
(Second embodiment)
Hereinafter, a second embodiment embodying the present invention will be described focusing on differences from the first embodiment. Note that among the constituent members of the second embodiment, those having the same structure and function as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted here.
FIG. 4 is an enlarged view showing the vicinity of a pressing force applying mechanism which is a part of the piston ring tension adjusting device of the present embodiment. As shown in FIG. 4, the piston ring tension adjusting device according to the present embodiment includes a pressing force applying mechanism (first embodiment) including a ring support member 21b, a rod 22b, a pressure receiving plate 23b, a coil spring 24b, a spring housing 25b, and the like. Having substantially the same structure as the pressing force applying mechanism 20 according to the first embodiment) as means for adjusting the tension of the second compression ring 5b. The oil ring 5c is accommodated in the circumferential groove 3c while being supported by the annular support member 22c '.
In the present embodiment, the pressing force applying mechanism presses the oil ring 5c against the cylinder inner wall 6a according to the oil pressure in the annular oil passage 11. That is, the tension of the second compression ring 5b is increased according to the engine speed NE.
(Third embodiment)
Hereinafter, a third embodiment embodying the present invention will be described focusing on differences from the first and second embodiments. Note that among the constituent members of the third embodiment, those having the same structure and function as those of the first and second embodiments are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted here. I do.
[0035]
The piston ring tension adjusting device according to the third embodiment has a function of adjusting the tension of both the second compression ring and the oil ring according to the operating state of the engine.
[0036]
FIG. 5 is an enlarged view showing the vicinity of a pressing force applying mechanism which is a part of the piston ring tension adjusting device of the present embodiment. As shown in FIG. 5, the piston ring tension adjusting device of the present embodiment includes two pressing force applying mechanisms. The first pressing force applying mechanism includes a ring support member 21b, a rod 22b, a pressure receiving plate 23b, a coil spring 24b, a spring housing 25b, and the like, and adjusts the tension of the second compression ring 5b. The second pressing force applying mechanism includes a ring support member 21c, a rod 22c, a pressure receiving plate 23c, a coil spring 24c, a spring housing 25c, and the like, and adjusts the tension of the oil ring 5b. The oil supplied from the ejection pipe 32 (see FIG. 1) is introduced into the annular oil passage 11 through the introduction passage 11a, and acts on the pressure receiving plates 23b and 23c of both the pressing force applying mechanisms. As a result, the first pressing force applying mechanism presses the second compression ring 5b, and the second pressing force applying mechanism presses the oil ring 5c against the cylinder inner wall 6a. That is, the tension of both the second compression ring 5b and the oil ring 5c is increased according to the oil pressure (the engine speed NE) in the annular oil passage 11.
[0037]
By changing the areas of the pressure receiving plates 23b and 23c, the urging forces of the coil springs 24b and 24c, the shape of the passage 11a, and the like, the characteristic of the tension change of the second compression ring 5b corresponding to the engine speed NE and the engine rotation The characteristic of the tension change of the oil ring corresponding to several NEs can be individually changed. As described above, according to the third embodiment, basically, a single oil pressure transmission path (a path from an oil pump to a piston introduction passage 11a) is used, and a plurality of piston rings (this embodiment) are used. In the embodiment, the tension of the second compression ring 5b and the oil ring 5c) can be adjusted together.
[0038]
Incidentally, in addition to the above-described embodiments, a configuration in which a mechanism equivalent to the pressing force applying mechanism according to the above-described embodiments is provided as means for adjusting the tension of the first compression ring 5a, the circumferential grooves 3a, 3b, The present invention is embodied by adopting various device configurations such as a configuration in which a support plate is provided on all the bottoms of 3c and oil pressure is directly applied to each support plate to adjust the tension of each of the piston rings 5a, 5b, 5c. Can be
[0039]
In each of the above embodiments, the oil pressure is supplied to the pressing force applying mechanism using an oil pump that is mechanically linked to the rotation of the engine 100. On the other hand, for example, by using an electric oil pump or the like, it is also possible to adopt a device configuration that freely controls the oil pressure supplied to the pressing force applying mechanism. In this case, the oil pressure supplied to the pressing force applying mechanism is adjusted according to not only the engine speed NE but also other parameters that reflect the operating state of the engine 100 (eg, load, torque, output, etc. of the engine 100). it can.
[0040]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, appropriate tension adjustment of the piston ring can be performed in accordance with the operating state of the engine without incurring a complicated manufacturing process and an increase in manufacturing cost.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a main structure of a piston ring tension adjusting device according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an enlarged view of a part (near a pressing force applying mechanism) of the piston ring tension adjusting device of the embodiment.
FIG. 3 is a diagram showing a relationship between an engine speed and an oil ring tension when the piston ring tension adjusting device of the embodiment is used.
FIG. 4 is an enlarged view of a part (near a pressing force applying mechanism) of a piston ring tension adjusting device according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 5 is an enlarged view of a part (near a pressing force applying mechanism) of a piston ring tension adjusting device according to a third embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Combustion chamber 2 Connecting rod 2d Head 3 Piston 3a, 3b, 3c Circumferential groove 4 Cylinder 5a First compression ring (piston ring)
5b 2nd compression ring (piston ring)
5c Oil ring (piston ring)
Reference Signs List 6 Cylinder block 6a Cylinder inner wall 7 Crank case 8c Hole 10 Piston ring tension adjusting device 11 Annular oil passage 11a Introductory passage 11b Passage 20 Push force applying mechanism (press force applying means)
21b, 21c Supporting plates 22b, 22c Rods 23b, 23c Pressure receiving plates 24b, 24c Coil springs 25b, 25c Housing 30 Injection mechanism 31 Accumulated oil passage 32 Injection tube 32a Injection port 33 Check valve 100 Engine C communication section

Claims (3)

内燃機関のシリンダ内を往復動するピストンの外周溝に装着されるピストンリングの張力を調整する装置であって、
前記ピストンの内部に形成されるオイル通路と、
該オイル通路に供給されるオイルの圧力に基づいて、前記ピストンの内部から前記ピストンの外周に向かって前記ピストンリングを押す押力付与手段と、
圧送されるオイルを噴出させ前記オイル通路に導入する噴出機構と、
を備えることを特徴とするピストンリング張力調整装置。
An apparatus for adjusting the tension of a piston ring mounted on an outer peripheral groove of a piston that reciprocates in a cylinder of an internal combustion engine,
An oil passage formed inside the piston,
Pressing force applying means for pressing the piston ring from the inside of the piston toward the outer periphery of the piston based on the pressure of the oil supplied to the oil passage;
An ejection mechanism for ejecting oil to be pumped and introducing the oil into the oil passage;
A piston ring tension adjusting device comprising:
前記内燃機関の回転と機械的に連動して前記噴出機構にオイルを圧送するポンプを備える
ことを特徴とする請求項1記載のピストンリング張力調整装置。
The piston ring tension adjusting device according to claim 1, further comprising a pump that pumps oil to the ejection mechanism in mechanical linkage with rotation of the internal combustion engine.
前記ピストンの内部に形成されるオイル通路は、前記ピストンの周方向に沿って形成される環状オイル通路である
ことを特徴とする請求項1又は2記載のピストンリング張力調整装置。
3. The piston ring tension adjusting device according to claim 1, wherein the oil passage formed inside the piston is an annular oil passage formed along a circumferential direction of the piston.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
MD4134C1 (en) * 2010-02-15 2012-05-31 Ион РАССОХИН Internal combustion engine piston

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