JP2012036902A - 往復動エンジン - Google Patents

Abstract

【課題】エンジン運転が長期に渡り、上記ガス室に高圧燃焼ガスの導入、保持、排出が繰り返されても、ガス室にはカーボンの付着、堆積が発生しない往復動エンジンを提供すること。
【解決手段】往復動エンジン１は、ピストン２のトップリング５とセカンドリング６とセカンドランド７、及びシリンダ内面８とにより囲まれて形成されたガス室４に、膨張行程の初期においてシリンダ内面８のスラスト側１０の上部位２２に設けたガス通路穴２３からピストン２上方の高圧燃焼ガス１２を導入し、この導入高圧燃焼ガス１２によってピストン２をスラスト側１０から支持するようになっており、ガス室４内に、ステンレス鋼等ピストンに対して断熱性の高い金属板からなる半割リング１３がスラスト側１０からセカンドランド７に被せた状態で、かつ上下方向に隙間２０をもって上下動自在に挿入されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、爆発膨張行程において、ピストンに作用する側圧に対抗して、ピストンを高圧燃焼ガスによって支持（ガス圧フロート）し、ピストンとシリンダとの摩擦抵抗を減少させた往復動エンジンの改良に関する。

これら（特許文献１から４）に記載の技術は、ピストンのセカンドランド部にガス室を形成し、爆発膨張行程初期に、このガス室に、シリンダ内面に設けたガス通路穴から、ピストン上方の高圧燃焼ガスを導入、保持させ、この導入、保持の高圧燃焼ガスによりピストンをスラスト側から支持し、ピストンとシリンダ内面との摩擦抵抗を減少する技術である。

国際公開第９２／０２７２２号 国際公開第２００４／０７９１７７号 欧州特許出願公開第１８７８９０１号 国際公開第２００８／０４７４５３号

しかし、エンジン運転中、上記ガス室には、ピストン上方の高圧燃焼ガスの導入、保持、排出が繰り返される。すると、ガス室の表面には次第にカーボンの付着堆積が発生してくる。

そこで、本発明は、エンジン運転が長期に渡り、上記ガス室に高圧燃焼ガスの導入、保持、排出が繰り返されても、ガス室にはカーボンの付着、堆積が発生しない往復動エンジンを提供するものである。

ピストンのトップリングとセカンドリングとセカンドランド、及びシリンダ内面とにより囲まれて形成されたガス室に、膨張行程の初期においてシリンダ内面のスラスト側の上部位に設けたガス通路穴からピストン上方の高圧燃焼ガスを導入し、この導入高圧燃焼ガスによってピストンをスラスト側から支持するようにした往復動エンジンにおいて、上記ガス室内に、ステンレス鋼等ピストンに対して断熱性の高い金属板からなる半割リングがスラスト側からセカンドランドに被せた状態で、かつ上下方向に隙間をもって上下動自在に挿入された往復動エンジンである。

尚、本発明往復動エンジンにおいて、上記「上下方向」及び「上下動」はピストンの往復運動方向に沿った方向であり、動きである。

ガス室内は半割リングが常に上下動を続け、導入された高圧燃焼ガスは高温を保ち、ガス室内はカーボンの付着、堆積が発生しない。

図１は、本発明の一実施例往復動エンジンの縦断面説明図である。 図２は、図１において半割リングを断面で示した同一縦断面説明図である。 図３は、上記図１及び図２において示す半割リングの斜視図である。

以下、本発明の実施形態を図面に示した実施例に基づいて説明する。

図１及び図２は、爆発膨張行程におけるピストン２の降下工程初期の様子を示す。

図１及び図２には、爆発膨張行程初期にある本実施例の往復動エンジン１が示されている。

２はピストン、３はシリンダである。そして、４はガス室である。

ガス室４は、ピストン２のトップリング５とセカンドリング６と、セカンドランド７とシリンダ内面８とにより囲まれて形成されている。ガス室４は縦巾９がスラスト側１０で広く、反スラスト側１１で狭くなっている。

これは、ガス圧を受ける面積をスラスト側１０において広くし、反スラスト側１１で小さくし、導入、保持した高圧燃焼ガス１２によってピストン２をスラスト側１０から支持（ピストン側圧に対抗して）し、反スラスト側１１からの押し返しをわずかにするためにある。

さて、上記ガス室４には、円弧形状の半割リング１３がスラスト側１０から上記セカンドランド７に被せた状態で挿入されている。

かつ、上記半割リング１３はガス室４内において、上下方向（ピストン２の往復動方向）に隙間１７をもって上下動自在に挿入されている。

以下、図３に示すように、上記半割リング１３は、上記セカンドランド７の円周面に合わせた円弧形状に形成されている。

また、半割リング１３は、正面、側面をガス室４の形状に合わせ、縦巾１４が正面中央部１５において、広く、両側端１６、１６で狭く形成されている。

さらに半割リング１３は上記縦巾１４が全体として、ガス室４の縦巾９より短くしてある。これは、この半割リング１３がガス室４に挿入された状態で、上下方向に隙間１７を作るためである。この隙間１７の距離分、半割リング１３はガス室４内で上下動する。

図１及び図２に示すように、半割リング１３はその正面中央部１５をスラスト側１０に合わせてガス室４に挿入されている。

特に、半割リング１３はエンジン運転中、ピストン２の往復運動によって、ガス室４を形成するセカンドランド７の表面を上下に掃くように上下動する。

また、もちろん、半割リング１３の厚みｔは、シリンダ内面８とセカンドランド７の表面１９との隙間２０内において、エンジン運転中、自由に上下（ピストン２の往復動方向に沿って）移動できる厚さである。

また、上記半割リング１３は、ステンレス鋼等ピストンに対して断熱性の高い金属板により形成されている。

尚、本実施例往復動エンジン１のピストン２について、ガス室４を形成するところのトップリング５は、ピストン頂面１８と平行に設けられており、他方セカンドリング６はスラスト側１０に向かって下り傾斜して設けられている。即ち、セカンドリング６はスラスト側１０において上記トップリング５から遠く離れ、反スラスト側に近づくにつれて接近して設けられている。

よって、トップリング５とセカンドリング６との間（距離）、即ちガス室４の縦巾９はスラスト側１０において幅広く、反スラスト側１１に近づくにつれて次第に幅狭になっている。

また、シリンダ内面８のスラスト側１０の上部位２２には、複数のガス通路穴２３が設けられている。ピストン２の降下行程において、ピストン２のトップリング５が上記ガス通路穴２３上を通過するとき、このガス通路穴２３の凹み２４を介して、ピストン２上方の燃焼室２５とピストン２の上記ガス室４とが連通し、燃焼室２５の高圧燃焼ガス１２がガス室４に導入され保持される。

即ち、爆発膨張行程の初期において、ピストン２のトップリング５がシリンダ内面８の上部位のガス通路穴２３を通過するとき、ピストン２の上方の燃焼室２５とピストン２のガス室４とが通じ合い、高圧燃焼ガス１２がガス室４に導入、保持される。

このとき、ピストン２は側圧の作用を受けスラスト側１０にシリンダ内面８に押し付けられようとするが、上記ガス室４に導入、保持された上記高圧燃焼ガス１２によってスラスト側１０から支持（ピストン２に作用する側圧に対抗して）された状態で降下行程を降下する。

上記の如くなる本実施例往復動エンジン１によれば、エンジン運転中、即ち、ピストン２が往復運動中、ピストン２のガス室４には、燃焼ガス１２の導入（流入）、保持、排出が繰り返し行われていると共に、このガス室４内は半割リング１３が上下動を続けている。このため、導入の高圧燃焼ガス１２は高温を保ち、ガス室４内、特に、セカンドランド７の表面１９等にカーボンの付着、堆積の発生が防止される。

１ 往復動エンジン
２ ピストン
３ シリンダ
４ ガス室
５ トップリング
６ セカンドリング
７ セカンドランド
８ シリンダ内面
９ ガス室の縦巾
１０ スラスト側
１１ 反スラスト側
１２ 高圧燃焼ガス
１３ 半割リング
１４ 半割リングの縦巾
１５ 正面中央部
１６ 両側端
１７ 上下隙間
１８ ピストン頂面
１９ セカンドランドの表面
２０ 隙間
２２ 上部位
２３ ガス通路穴
２４ 凹み
２５ 燃焼室

Claims (1)

1. ピストンのトップリングとセカンドリングとセカンドランド、及びシリンダ内面とにより囲まれて形成されたガス室に、膨張行程の初期において、シリンダ内面のスラスト側の上部位に設けたガス通路穴からピストン上方の高圧燃焼ガスを導入し、この導入高圧燃焼ガスによってピストンをスラスト側から支持するようにした往復動エンジンにおいて、上記ガス室内に、ステンレス鋼等ピストンに対して断熱性の高い金属板からなる半割リングがスラスト側からセカンドランドに被せた状態で、かつ上下方向に隙間をもって上下動自在に挿入された往復動エンジン。

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