JP2006322390A - Piston - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ブローバイガス及びオイル消費の低減に効果のある内燃機関及びコンプレッサー用のピストンに関する。 The present invention relates to an internal combustion engine and a piston for a compressor that are effective in reducing blow-by gas and oil consumption.
内燃機関及びコンプレッサー用ピストンは、ピストンリング溝間のランドが周方向に凹凸のない均一な面を有したものが一般的に使用されている。そしてオイル消費の改善を図るためにピストンリング溝間のランドを改善する提案がなされている。 In general, an internal combustion engine and a piston for a compressor are used in which lands between piston ring grooves have a uniform surface without unevenness in the circumferential direction. In order to improve oil consumption, proposals have been made to improve the land between the piston ring grooves.
特許文献1では、圧力リング溝と圧力リング溝の間のピストンランドや、圧力リング溝とオイルリング溝の間のピストンランドに断面が楔形の切り欠きを全周に亘って連続的に設け、ピストンリング、ランド、及びシリンダボアで囲まれた空間の保油容積を確保して、油圧を下げることで、負荷時及び低負荷時のオイル消費の悪化を防止している。また、切り欠きで保油容積を確保しているため、圧力リング直下のランドの外径寸法を小さくする必要がなく、ブローバイガスの増加防止も期待できる。 In Patent Document 1, a piston land between a pressure ring groove and a pressure ring groove, or a piston land between a pressure ring groove and an oil ring groove, is continuously provided with a notch having a wedge-shaped cross section over the entire circumference. By securing the oil retaining volume of the space surrounded by the ring, land, and cylinder bore and lowering the oil pressure, the oil consumption at the time of load and at the time of low load is prevented from deteriorating. Further, since the oil retaining volume is secured by the notch, it is not necessary to reduce the outer diameter of the land directly under the pressure ring, and it can be expected to prevent an increase in blow-by gas.
特許文献2では、圧力リング溝とオイルリング溝の間のピストンランドにピストン径方向へ陥没し且つ圧力リング溝及びオイルリング溝の双方又はオイルリング溝に連通した複数の切り欠き部を周方向へ間隔を持って形成することで、オイルリングの姿勢を適性に保持しながら、ピストンリング、ランド、及びシリンダボアで囲まれた空間の保油容積を確保して、オイルリングによる良好な油掻き性能を得ている。
In
特許文献3では、二つの圧力リングとこれら両リング間のピストンランドとシリンダ内面とで形成される環状空間に、空間部を円周方向に区画密閉するように、少なくともシリンダ内面とはシリンダ軸方向に線接触する突起部を円周方向に複数有する補助リングを装着し、ランド部を移動するガス及びオイルを遮断して、ブローバイガス及びオイル消費の低減を図っている。
ピストンリング溝間のランドが周方向に凹凸のない均一な面を有したピストン構造では、負圧時のオイルの上方への移動は隣接する上下のピストンリングの合口と合口までの距離が直線的であるため、燃焼室側へのオイルの吸い上げが早く行われ、オイル消費が増大し易い。一方、ピストンリング、ランド、及びシリンダボアで囲まれた空間の保油容積を確保して、油圧を下げるためには、ランド外径を小さくしなければならず、ガス通路面積増によるブローバイガスが増加する。また、ランド外径を小さくすることで、ピストンリングの姿勢が悪化し、オイル消費増加やブローバイガスの悪化の要因となる。 In the piston structure where the land between the piston ring grooves has a uniform surface with no irregularities in the circumferential direction, the upward movement of oil under negative pressure is a linear distance between the joints of the adjacent upper and lower piston rings. Therefore, the oil is quickly sucked into the combustion chamber, and the oil consumption is likely to increase. On the other hand, in order to secure the oil retaining volume in the space surrounded by the piston ring, land, and cylinder bore and reduce the oil pressure, the outer diameter of the land must be reduced and the blow-by gas increases due to the increased gas passage area. To do. Further, by reducing the land outer diameter, the posture of the piston ring is deteriorated, which causes an increase in oil consumption and deterioration of blow-by gas.
特許文献1では、ピストンリング、ランド、及びシリンダボアで囲まれた空間は周方向では均一であるため、圧力も周方向で一定となり、ラビリンス効果は期待できないので、充分な効果は得られない。 In Patent Document 1, since the space surrounded by the piston ring, the land, and the cylinder bore is uniform in the circumferential direction, the pressure is also constant in the circumferential direction, and a labyrinth effect cannot be expected, so that a sufficient effect cannot be obtained.
特許文献2では、切り欠き部がピストンリング溝に連通しているため、特に圧力リング側は切り欠き部とリング合口部が重なると、ガス通路面積が大きくなり、ブローバイガスが増大してしまう。また、オイルリング側は切り欠き部とリング合口部が重なると、オイル通路面積が大きくなり、負圧時のオイル上がりが増大して、オイル消費が悪化する。
In
特許文献3では、補助リングの突起間の空間部は、上下のピストンリング溝に連通し、また、補助リングを嵌めるためにランド径は通常よりも小さくしなければならず、特に上下の圧力リングの合口位置が同一の空間部に重なると大量のブローバイガスが下方へ流れる。また、同様に、減速時には大量のオイルが上方へ移動する。更に、ピストンと補助リングとシリンダ内周が相互に接触し、特に補助リングとシリンダ内周は線接触のため、ピストンの首振り運動により、シリンダ内周に傷を発生する恐れが高い。
In
本発明が解決しようとする課題は、ブローバイガス及びオイル消費の低減に効果のあるピストンを提供することである。 The problem to be solved by the present invention is to provide a piston that is effective in reducing blow-by gas and oil consumption.
上記課題を解決するために本発明は次の解決手段を採る。すなわち、
本発明は、ピストン外周に複数のピストンリング溝を有するピストンにおいて、隣接するピストンリング溝の間のランドに、周方向に間隔をおいて複数の凹部が形成され、前記凹部とピストンリング溝との間にはランド部が存在することを特徴とする。
In order to solve the above problems, the present invention employs the following means. That is,
In the piston having a plurality of piston ring grooves on the outer periphery of the piston, a plurality of recesses are formed in the land between adjacent piston ring grooves at intervals in the circumferential direction. There is a land portion between them.
上記凹部は、圧力リング溝と圧力リング溝との間のランド、圧力リング溝とオイルリング溝との間のランド、あるいは圧力リング溝と圧力リング溝との間のランド及び圧力リング溝とオイルリング溝との間のランドに形成される。 The recess includes a land between the pressure ring groove and the pressure ring groove, a land between the pressure ring groove and the oil ring groove, or a land between the pressure ring groove and the pressure ring groove, and the pressure ring groove and the oil ring. It is formed in the land between the grooves.
本発明のピストンは、隣接するピストンリング溝の間のランドに形成された複数の凹部が、隔壁で互いに周方向に隔てられているため、周方向のラビリンス効果を有する。その結果、オイルがピストンリングの合口を通じて燃焼室側に移動する際、ピストンランド部で周方向へのオイル移動を遅らせるため、オイル消費を減少させる効果がある。また、ピストンリング、ランド、及びシリンダボアで囲まれた空間の容積を充分確保でき、油圧を下げることができるため、燃焼室側へのオイル上がりを減少でき、オイル消費の増加を防止できる。また、前記空間の容積を充分確保でき、ガス圧を下げる効果があるため、ピストンリングの挙動の安定を図れ、ブローバイガスを低減でき、また燃焼室側へのオイル上がりを減少できてオイル消費の増加を防止できる。また、ランド外径は小さくする必要がないため、ブローバイガスの増加もない。 The piston of the present invention has a labyrinth effect in the circumferential direction because a plurality of recesses formed in the lands between adjacent piston ring grooves are separated from each other by a partition wall in the circumferential direction. As a result, when the oil moves to the combustion chamber side through the joint of the piston ring, the oil movement in the circumferential direction is delayed at the piston land portion, which has an effect of reducing oil consumption. In addition, a sufficient volume of the space surrounded by the piston ring, the land, and the cylinder bore can be secured, and the hydraulic pressure can be lowered, so that oil rising to the combustion chamber can be reduced, and increase in oil consumption can be prevented. In addition, the volume of the space can be sufficiently secured and the gas pressure can be lowered, so that the piston ring behavior can be stabilized, the blow-by gas can be reduced, and the oil rising to the combustion chamber side can be reduced to reduce oil consumption. Increase can be prevented. Further, since it is not necessary to reduce the land outer diameter, there is no increase in blow-by gas.
また、上記凹部が、3本リング構成の場合の圧力リング溝と圧力リング溝との間のランドや、2本リング構成の場合の圧力リング溝とオイルリング溝との間のランドに形成されていると、周方向のラビリンス効果により、負荷変動の影響を緩和し、パターン運転時のオイル消費の減少に効果がある。 In addition, the concave portion is formed in the land between the pressure ring groove and the pressure ring groove in the case of the three ring configuration, or in the land between the pressure ring groove and the oil ring groove in the case of the two ring configuration. If this is the case, the labyrinth effect in the circumferential direction can alleviate the effect of load fluctuations and reduce oil consumption during pattern operation.
以下、本発明の好ましい一実施形態を図面に基いて説明する。 Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1〜図3において、1はシリンダ、2はシリンダ1内に挿入されているピストンである。ピストン2の外周には、燃焼室側から順に、二つの圧力リング溝3,4と、一つのオイルリング溝5とが形成されている。6はオイルリング溝5に形成されているオイル戻し孔である。二つの圧力リング溝3,4にはそれぞれ圧力リングであるトップリング7及びセカンドリング8が装着され、オイルリング溝5にはコイルエキスパンダ付きの2ピース組合せオイルリング9が装着されている。
In FIG. 1 to FIG. 3, 1 is a cylinder and 2 is a piston inserted into the cylinder 1. Two
ピストン2において、二つの圧力リング溝3,4で挟まれたセカンドランド10には、複数の凹部11が周方向に等間隔をおいて形成されている。各凹部11は隔壁で互いに周方向に隔てられており、更に、凹部11と二つの圧力リング溝3,4との間にはランド部が残されて存在している。凹部11の周方向長さ、軸方向幅、径方向深さ、及び数は、機関の性能、ピストンランドの強度を考慮して適宜選定される。また、凹部11はピストン2の裏面へは貫通しないようにされる。凹部11の製造方法は特に限定されないが、ドリル、エンドミル、フライス等による座ぐり加工や鋳ばなしで製造することができる。
In the
したがって、本発明のピストン2は、セカンドランド10に複数の凹部11を有し、各凹部11が隔壁で互いに周方向に隔てられているため、周方向のラビリンス効果を有する。その結果、オイルがセカンドリング8の合口からセカンドランド10を通ってトップリング7の合口へ移動する際、セカンドランド10で周方向のオイル移動を遅らせるため、オイル消費を減少させる効果がある。また、トップリング7、セカンドリング8、セカンドランド10、及びシリンダ1内周で囲まれた空間の容積を充分確保でき、油圧を下げることができるため、燃焼室側へのオイル上がりを減少でき、オイル消費の増加を防止できる。また、前記空間の容積を充分確保でき、ガス圧を下げる効果があるため、トップリング7の挙動の安定を図れ、ブローバイガスを低減でき、また燃焼室側へのオイル上がりを減少できてオイル消費の増加を防止できる。また、セカンドランド10の外径は小さくする必要がないため、ブローバイガスの増加もない。また、二つの圧力リング溝3,4の間のセカンドランド10に前記凹部11が形成されていると、周方向のラビリンス効果により、負荷変動の影響が緩和され、パターン運転時のオイル消費の減少に効果がある。
Therefore, the
図4〜図6は、本発明の別の実施形態を示す。本実施形態が上記実施形態と相違する点は、凹部の形成箇所であり、他の構成は上記実施形態と同じである。 4-6 illustrate another embodiment of the present invention. The difference between the present embodiment and the above embodiment is the location where the recess is formed, and the other configuration is the same as that of the above embodiment.
本実施形態では、ピストン2において、オイルリング溝5とその直ぐ上の圧力リング溝4とで挟まれたサードランド12に、複数の凹部13が周方向に等間隔をおいて形成されている。各凹部13は隔壁で互いに周方向に隔てられており、更に、凹部13とその直ぐ上の圧力リング溝4との間及び凹部13とオイルリング溝5との間にはランド部が残されて存在している。凹部13の周方向長さ、軸方向幅、径方向深さ、及び数は、機関の性能、ピストンランドの強度を考慮して適宜選定される。また、凹部13はピストン2の裏面へは貫通しないようにされる。凹部13の製造方法は特に限定されないが、ドリル、エンドミル、フライス等による座ぐり加工や鋳ばなしで製造することができる。
In the present embodiment, in the
したがって、本発明のピストン2は、前記実施形態と同様の効果を発揮し、オイル消費及びブローバイガスの低減に効果がある。
Therefore, the
図7〜図9は、本発明の更に別の実施形態を示す。本実施形態が前記実施形態と相違する点は、凹部の形成箇所であり、他の構成は前記実施形態と同じである。 7 to 9 show still another embodiment of the present invention. The difference between the present embodiment and the embodiment is the formation of a recess, and other configurations are the same as those of the embodiment.
本実施形態では、ピストン2において、二つの圧力リング溝3,4の間のセカンドランド10、及びオイルリング溝5とその直ぐ上の圧力リング溝4との間のサードランド12に、それぞれ複数の凹部11,13が周方向に等間隔をおいて形成されている。各凹部11,13は隔壁で互いに周方向に隔てられており、更に、凹部11と二つの圧力リング溝3,4との間、並びに凹部13とその直ぐ上の圧力リング溝4との間及び凹部13とオイルリング溝5との間にはそれぞれランド部が残されて存在している。凹部11,13の周方向長さ、軸方向幅、径方向深さ、及び数は、機関の性能、ピストンランドの強度を考慮して適宜選定される。また、凹部11,13はピストン2の裏面へは貫通しないようにされる。凹部11,13の製造方法は特に限定されないが、ドリル、エンドミル、フライス等による座ぐり加工や鋳ばなしで製造することができる。
In the present embodiment, in the
したがって、本発明のピストン2は、前記二つの実施形態の効果を発揮し、オイル消費及びブローバイガスの低減に効果がある。
Therefore, the
なお、前記凹部11,13は前述した通り、周方向長さ、軸方向幅、径方向深さ、及び数を、機関の性能、ピストンランドの強度を考慮して適宜選定すればよく、前記実施形態で示したものに限定されるものではない。凹部の他の例を図11〜図18に示す。
As described above, the
前記実施形態の凹部11,13は、正面から見て軸方向幅が一定で、周方向に細長く、両端が円弧状をなし、深さが一定の凹部である。これに対して、図11及び図12に示す凹部11は、周方向の両端を直線状にしたものである。図13及び図14に示す凹部11は、図11及び図12に示した凹部よりも周方向長さを短くしたものである。図15及び図16に示す凹部11は、図13及び図14に示したものとは凹部底面を異にし、底面を周方向に円弧状としたものである。図17及び図18に示す凹部11は、正面から見て円形で、深さは一定の凹部である。
The
1・・シリンダ、2・・ピストン、3,4・・圧力リング溝、5・・オイルリング溝、6・・オイル戻し孔、7,8・・圧力リング、9・・オイルリング、10・・セカンドランド、11,13・・凹部、12・・サードランド。 1 ・ ・ Cylinder, 2 ・ ・ Piston, 3 ・ ・ ・ Pressure ring groove, 5 ・ ・ Oil ring groove, 6 ・ ・ Oil return hole, 7,8 ・ ・ Pressure ring, 9 ・ ・ Oil ring, 10 ・ ・Second land, 11, 13, ..., recess, 12 ... third land.
Claims (4)
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2013024420A (en) * | 2011-07-25 | 2013-02-04 | Waertsilae Schweiz Ag | Piston, piston ring, and oil distribution ring for reciprocating piston combustion engine |
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2005
- 2005-05-19 JP JP2005146674A patent/JP2006322390A/en active Pending
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