JP2013011205A - Reciprocating engine - Google Patents
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Abstract
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、ピストンを高温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に関する。 The present invention relates to a reciprocating engine in which the piston is supported by high-temperature and high-pressure combustion gas (gas pressure float) against the side pressure acting on the piston in the explosion and expansion stroke, and the frictional resistance between the piston and the cylinder is reduced.
特許文献1から4には、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、ピストン上方の高温高圧燃焼ガスを導入、保持させ、この導入した高温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が記載されている。
In
しかし、上記技術においては、エンジン運転中、上記ガス室には、ピストン上方の高温高圧燃焼ガスの導入、保持、排出が繰り返されるが、ガス室は容積が小さい割にガス圧を囲む表面積が大きいため導入された高温高圧燃焼ガスは、ガス室に導入されると温度が下がり、ガス圧が下がるためピストンの支持力が下がる。 However, in the above technique, while the engine is running, the high-temperature and high-pressure combustion gas above the piston is repeatedly introduced, held, and discharged in the gas chamber, but the gas chamber has a large surface area surrounding the gas pressure for a small volume. Therefore, when the introduced high-temperature high-pressure combustion gas is introduced into the gas chamber, the temperature is lowered, and the gas pressure is lowered, so that the supporting force of the piston is lowered.
そこで、本発明は、ガス室に導入された高温高圧燃焼ガスの温度低下延いてはガス圧の低下を抑制し、高圧ガスによりピストンを支持(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を提供するものである。 In view of this, the present invention suppresses the decrease in the temperature of the high-temperature and high-pressure combustion gas introduced into the gas chamber and thus the decrease in the gas pressure, supports the piston with the high-pressure gas (gas pressure float), and the friction resistance between the piston and the cylinder. It is intended to provide a reciprocating engine in which
本発明は、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温高圧燃焼ガスを導入し、この導入した高温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、ピストンのセカンドランドの表面に、断熱性の高い皮膜層を形成した往復動エンジンである。 In the present invention, a gas chamber surrounded by a piston top ring, a second ring, a second land, and a cylinder inner surface is provided with a gas passage hole provided in an upper portion on the thrust side of the cylinder inner surface in the initial stage of the expansion stroke. In a reciprocating engine in which high-temperature high-pressure combustion gas above the piston is introduced and the piston is supported from the thrust side by the introduced high-temperature high-pressure combustion gas, a highly heat-insulating coating layer is formed on the surface of the second land of the piston Reciprocating engine.
上記皮膜層は、ステンレス鋼、セラミック等の熱伝導率の低い(断熱性の高い)材料を溶射して形成してよい。 The coating layer may be formed by thermal spraying a material having low thermal conductivity (high thermal insulation) such as stainless steel or ceramic.
上記皮膜層は、二層以上からなる多層皮膜層であってもよい。 The coating layer may be a multilayer coating layer composed of two or more layers.
本発明の往復動エンジンの運転によって、ガス室に導入された高温高圧燃焼ガスにさらされた皮膜層は、その断熱効果によって表面は高熱となるが、ピストン内部への熱移動(熱の逃げ)が小さい。即ち、ガス室内に導入された高温高圧燃焼ガスは、高温となった上記皮膜層の表面にさらされると共にこの皮膜層の断熱効果(低熱伝導率効果)によるピストン内部への熱の逃げが小さい。このため、導入された高温高圧燃焼ガスは、ガス室内での温度低下が抑制され、従って、高圧ガスを保ち、ピストンをスラスト側から十分に支持(ガス圧フロート)し続け、ピストンとシリンダ内面との摩擦抵抗を十分に減少させる。 Although the surface of the coating layer exposed to the high-temperature and high-pressure combustion gas introduced into the gas chamber by the operation of the reciprocating engine of the present invention becomes hot due to its heat insulation effect, heat transfer to the inside of the piston (heat escape) Is small. That is, the high-temperature and high-pressure combustion gas introduced into the gas chamber is exposed to the surface of the coating layer that has reached a high temperature, and heat escape into the piston due to the heat insulating effect (low thermal conductivity effect) of the coating layer is small. For this reason, the introduced high-temperature and high-pressure combustion gas is suppressed from lowering the temperature in the gas chamber. Therefore, the high-pressure gas is maintained and the piston is sufficiently supported from the thrust side (gas pressure float). The frictional resistance is sufficiently reduced.
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。なお、本発明はこれらの例に何等限定されないのである。 Embodiments of the present invention will be described below based on examples shown in the drawings. The present invention is not limited to these examples.
図1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。
FIG. 1 shows an initial state of the lowering process of the
図1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、図2には、図1の往復動エンジン1のピストン2が示されている。3はシリンダ、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は上下方向巾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。
FIG. 1 shows a
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、保持した高温高圧燃焼ガス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。
This is because the
セカンドランド7は、ピストン2の表面において、トップリング5の溝とセンカンドリング6の溝との間に配されており、上下方向巾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。
The
ピストン2のセカンドランド7の表面13には、熱伝導率の低い(断熱性の高い)皮膜層14が被覆形成されている。
On the
上記皮膜層14は、ステンレス鋼、セラミック等の耐熱性及び断熱性の高い材料を溶射して形成されている。
The
図1に示されるように、本実施例の往復動エンジン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15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においてトップリング5から遠く離れ、反スラスト側11に近づくにつれて接近して設けられている。
As shown in FIG. 1, the top ring 5 that forms the
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の上下方向巾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。
Therefore, the distance (distance) between the top ring 5 and the
また、シリンダ内面8のスラスト側10の上部位20には、複数のガス通路穴21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がガス通路穴21上を通過するとき、このガス通路穴21の凹み22を介して、ピストン2上方の燃焼室23とピストン2のガス室4とが連通し、燃焼室23の高温高圧燃焼ガス12がガス室4に導入され保持される。
A plurality of
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20のガス通路穴21を通過するとき、ピストン2の上方の燃焼室23とピストン2のガス室4とが通じ合い、高温高圧燃焼ガス12がガス室4に導入、保持される。
That is, when the top ring 5 of the
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、ガス室4に導入、保持された高温高圧燃焼ガス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)された状態で降下する。
At this time, the
本発明の往復動エンジン1は、ガス室4を形成するピストン2のセカンドランド7の表面13に熱伝導率の低い(断熱効果の高い)皮膜層14が形成されている。皮膜層14は、その断熱効果によって表面が高温となるが、ピストン2の内部への熱移動(熱の逃げ)が小さい。即ち、ガス室4内に導入された高温高圧燃焼ガス12は、高温となった皮膜層14の表面にさらされると共にこの皮膜層14の断熱効果(低熱伝導率効果)によるピストン内部への熱の逃げが小さい。このため、導入された高温高圧燃焼ガス12は、ガス室内での温度低下が抑制されて高温状態を保持する。従って、高圧ガスを保ち、ピストン2をスラスト側10から十分に支持(ガス圧フロート)を続け、ピストン2とシリンダ内面8との摩擦抵抗を十分に減少させる。
In the
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 上下方向巾
10 スラスト側
11 反スラスト側
12 高温高圧燃焼ガス
13 表面
14 皮膜層
15 ピストン頂面
DESCRIPTION OF
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011143610A JP2013011205A (en) | 2011-06-28 | 2011-06-28 | Reciprocating engine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2011143610A JP2013011205A (en) | 2011-06-28 | 2011-06-28 | Reciprocating engine |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JP2013011205A true JP2013011205A (en) | 2013-01-17 |
Family
ID=47685281
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP2011143610A Withdrawn JP2013011205A (en) | 2011-06-28 | 2011-06-28 | Reciprocating engine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2013011205A (en) |
-
2011
- 2011-06-28 JP JP2011143610A patent/JP2013011205A/en not_active Withdrawn
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