JP2007032741A

JP2007032741A - ピストンリング

Info

Publication number: JP2007032741A
Application number: JP2005218505A
Authority: JP
Inventors: Hiroto Fukutome; 弘人福留; Naoyoshi Umeda; 直善梅田; Seiroku Hoshino; 清六星野
Original assignee: Teikoku Piston Ring Co Ltd
Current assignee: Teikoku Piston Ring Co Ltd
Priority date: 2005-07-28
Filing date: 2005-07-28
Publication date: 2007-02-08

Abstract

【課題】ブローバイ性能を改善したピストンリングを提供する。
【解決手段】ピストンリング３をピストン２外周のリング溝４に挿入し、シリンダ１内径に等しい径に閉じた時に、ピストンリング上面５がシリンダ１軸方向に対して直角な平面で、ピストンリング下面６が外周に向かって上面側に上昇する傾斜面をなし、ピストンリング下面６がリング溝下面７に接した時に、ピストンリング上面５とリング溝上面８との間に隙間を有する。前記ピストンリング下面６の傾斜角度θが５′〜６０′である。
【選択図】図１

Description

本発明は、ブローバイ性能を改善した内燃機関用ピストンリングに関する。

内燃機関の高速域でのブローバイを低減するために、インターナルベベル形状のピストンリングが効果があることは広く知られており、数多く生産されている。また、特許文献１では、オイルアップとブローバイを効果的に低減するために、ピストンリングの下面をリング中心側の幅の狭い環状平坦面と、その外側にあって外周側に行くにつれて燃焼室側へ上昇する幅の広いテーパ面で形成し、ガス圧力が作用し、平坦面とテーパ面の間の環状境界線を支点としてリング外周部が下降するように反り返り、テーパ面がリング溝下面に衝突する以前に、リング上面の内周縁がリング溝上面に圧接するようにしたピストンリングが提案されている。
実公昭５８−８９２６号公報

インターナルベベル形状のピストンリングは、シリンダ内径に等しい径に閉じた時に、上反角を持っているために、ピストンのリング溝幅（リング溝の軸方向寸法をいう。）と、ピストンリング幅（ピストンリングの軸方向寸法をいう。）との差（サイドクリアランス）を広めに取る必要があり、その結果として、高速高負荷でのブローバイは低減できるが、高速低負荷のブローバイを悪化させる場合がある。

特許文献１のピストンリングでは、リング上面の内周縁とリング溝上面が圧接することから、スティックが起きることがあり、また、リング背面（内周側）へのガスの流入が抑えられ、ガス圧（背圧）による外周側への張り出しが抑制されることにより、特に高速高負荷域でのシリンダボアへの追従性が悪くなり、ブローバイガス量が増加してしまう場合がある。

本発明の課題は、ブローバイ性能を改善したピストンリングを提供することである。

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、
本発明のピストンリングは、ピストンリングをピストン外周のリング溝に挿入し、シリンダ内径に等しい径に閉じた時に、ピストンリング上面がシリンダ軸方向に対して直角な平面で、ピストンリング下面が外周に向かって上面側に上昇する傾斜面をなし、ピストンリング下面がリング溝下面に接した時に、ピストンリング上面とリング溝上面との間に隙間を有することを特徴とする。

前記ピストンリング下面の傾斜角度が５′〜６０′であることが好ましい。より好ましくは１５′〜４５′である。

本発明のピストンリングは、上記の構成を備えることにより、広い運転条件で良好なブローバイ性能を実現できる。

ピストンリングをシリンダ内径に等しい径に閉じた時に、ピストンリング下面が外周に向かって上面側に上昇する傾斜面をなすことで、低速高負荷と高速高負荷でのブローバイガス量を安定的に低くできる。ピストンリングをシリンダ内径に等しい径に閉じた時に、ピストンリング上面がシリンダ軸方向に対して直角な平面のため、インターナルベベル形状のピストンリングにおいて必要不可欠とされるサイドクリアランスの過大な設定が必要ないことから、低負荷条件でのブローバイガス量を安定的に低くできる。ピストンリング下面がリング溝下面に接した時に、ピストンリング上面とリング溝上面との間に隙間を有することから、ピストンリングのスティックを防止でき、また、燃焼ガスがピストンリング背面へ回り込み、ピストンリングは背圧を受けてシリンダボアへの追従性が良好になる。その結果、高速高負荷でのブローバイガス量を安定的に低くできる。

前記ピストンリング下面の傾斜角度が５′未満では、高速高負荷でのブローバイガス量が増加し、６０′を越えると高速の低負荷、高負荷ともブローバイガス量が増加する。

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。

図１（ａ）において、１はシリンダ、２はピストン、３はピストン２の外周に形成されているリング溝４に装着されたピストンリングである。ピストンリング３は略矩形の断面形状を有しており、ピストン２のリング溝４に挿入され、シリンダ１内径に等しい径に閉じられた時、ピストンリング上面５がシリンダ１の軸方向に対して直角な平面で、ピストンリング下面６が外周に向かって上面側に上昇する傾斜面をなす。このときのピストンリング下面６のリング溝下面７に対する傾斜角度θは、５′〜６０′の範囲内の値を有する。また、図１（ｂ）に示されているように、ピストンリング下面６がリング溝下面７に接した時に、ピストンリング上面５とリング溝上面８との間に隙間を有する。前記隙間は、ピストンリング３がリング溝上面８に対してスティックしない範囲で最小に設定されている。

以下、本発明のピストンリングと比較例のピストンリングを、φ８６ｍｍ、直列４気筒、２．０ｌのガソリンエンジンを用いて性能比較した試験結果を表１に示す。

（注）比較例５平坦面長さ：１．０ｍｍ
テーパ面長さ：２．０ｍｍ
比較例６平坦面長さ：０．６ｍｍ
テーパ面長さ：２．４ｍｍ
比較例７平坦面長さ：１．０ｍｍ
テーパ面長さ：２．０ｍｍ
比較例８平坦面長さ：０．６ｍｍ
テーパ面長さ：２．４ｍｍ
ＷＯＴ：スロットル全開
−３００ｍｍＨｇ：大気圧より３００ｍｍＨｇ低い。

表１に示す試験結果によれば、次のことが明らかである。
（１）比較例１及び比較例２（本発明のピストンリング下面の傾斜角度範囲より大きいピストンリング）は、高速の低負荷、高負荷ともブローバイガス量が増加する。
（２）比較例３及び比較例４（本発明のピストンリング下面の傾斜角度範囲より小さいピストンリング）は、高速高負荷のブローバイガス量が増加する。
（３）比較例５〜比較例８（特許文献１のピストンリング）は、低速低負荷でのブローバイガス量は安定的に低いが、低速高負荷及び高速低負荷でブローバイガス量が増加し、特に高速高負荷でのブローバイガス量が多い。
（４）比較例９〜比較例１４（インターナルベベル形状のピストンリング）は、低速条件及び高速高負荷でのブローバイガス量は安定的に低いが、高速低負荷でのブローバイガス量が増加することから、実際の使用条件に近い領域で性能が不充分である。
（５）比較例に対し、本発明品の実施例は、低速低負荷、低速高負荷、高速低負荷、高速高負荷のいずれの条件でもブローバイガス量は安定的に低い。

本発明の一実施形態を示す断面図で、（ａ）はピストンリング上面がシリンダ軸方向に対して直角な平面となる状態、（ｂ）はピストンリング下面がリング溝下面に接した時の状態を示している。

符号の説明

１・・シリンダ、２・・ピストン、３・・ピストンリング、４・・リング溝、５・・ピストンリング上面、６・・ピストンリング下面、７・・リング溝下面、８・・リング溝上面。

Claims

ピストンリングをピストン外周のリング溝に挿入し、シリンダ内径に等しい径に閉じた時に、ピストンリング上面がシリンダ軸方向に対して直角な平面で、ピストンリング下面が外周に向かって上面側に上昇する傾斜面をなし、ピストンリング下面がリング溝下面に接した時に、ピストンリング上面とリング溝上面との間に隙間を有することを特徴とするピストンリング。
前記ピストンリング下面の傾斜角度が５′〜６０′であることを特徴とする請求項１記載のピストンリング。