JP2023156769A - 内燃機関 - Google Patents

Abstract

【課題】内燃機関の動作中にリング部材がピストンに接することを防止する。【解決手段】内燃機関１は、内部でピストン１５が往復動するシリンダ１０と、シリンダ１０の上に位置するシリンダヘッド２５と、シリンダ１０とシリンダヘッド２５の間に配置されたガスケット３０と、シリンダ１０の内周面１１の上端部に形成され、ガスケット３０の下方に位置する段差部２０と、段差部２０に設けられた円筒状のリング部材４０と、リング部材４０から突出するように形成され、ガスケット３０の下面３１に食い込んでいる突起部４５を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、シリンダ及びピストンを有する内燃機関に関する。

内燃機関において、シリンダの内周面の上部に形成された段差部に、リング部材が設けられている。例えば、下記の特許文献１には、ピストンに付着した煤を落とすために、段差部にスクレーパリングが設けられている。

特開２０１７－８９４１０号公報

ところで、上記のリング部材は段差部に固定されていないため、内燃機関の動作中に、振動によってリング部材が動いてピストンに接することがある。リング部材がピストンに接すると、リング部材及びピストンの少なくとも一方が損傷するおそれがある。

そこで、本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであり、内燃機関の動作中にリング部材がピストンに接することを防止することを目的とする。

本発明の一の態様においては、内部でピストンが往復動するシリンダと、前記シリンダの上に位置するシリンダヘッドと、前記シリンダと前記シリンダヘッドの間に配置されたガスケットと、前記シリンダの内周面の上端部に形成され、前記ガスケットの下方に位置する段差部と、前記段差部に設けられた円筒状のリング部材と、前記リング部材から突出するように形成され、前記ガスケットの下面に食い込んでいる突起部と、を備える、内燃機関を提供する。

また、前記突起部の先端のエッジが、前記ガスケットの下面に食い込んでいることとしてもよい。

また、前記突起部は、前記リング部材の上部に周方向に沿って環状に形成されていることとしてもよい。

また、前記ピストンの外周面は、前記ピストンを平面視した際に楕円となっており、前記リング部材の前記外周面に対向する内周面は、前記リング部材を平面視した際に、前記外周面と所定距離だけ離れた楕円となっていることとしてもよい。

また、前記リング部材は、前記外周面から半径方向に外方へ突出した凸部を有し、前記段差部の内周面には、前記凸部と嵌合している凹部が形成されていることとしてもよい。

本発明によれば、内燃機関の動作中にリング部材がピストンに接することを防止できるという効果を奏する。

一の実施形態に係る内燃機関１の内部構成を説明するための模式図である。 比較例に係る内燃機関１００を説明するための模式図である。 内燃機関１の変形例を説明するための模式図である。 比較例に係る内燃機関１００を説明するための模式図である。

＜内燃機関の構成＞
一の実施形態に係る内燃機関の構成について、図１を参照しながら説明する。
図１は、一の実施形態に係る内燃機関１の内部構成を説明するための模式図である。なお、図１では、説明の便宜上、内燃機関１の一部のみが示されており、他の構成は省略されている。

内燃機関１は、例えば、車両に搭載されているエンジンである。内燃機関１は、図１に示すように、シリンダ１０と、ピストン１５と、段差部２０と、シリンダヘッド２５と、ガスケット３０と、リング部材４０を有する。

シリンダ１０は、金属製であり、円筒状に形成されている。シリンダ１０の内部には、ピストン１５が収容されている。

ピストン１５は、シリンダ１０内にて上死点と下死点の間で往復動する。図１においては、ピストン１５が上死点に位置している。ピストン１５の外周面１５ａに形成された溝には、ピストンリング１６が装着されている。

段差部２０は、図１に示すように、シリンダ１０の内周面１１の上端部に位置している。段差部２０は、ピストン１５が上死点に位置している際に、ピストンリング１６よりも上方の位置している。段差部２０は、シリンダ１０の内周面１１において周方向に１周するように形成されている。また、段差部２０は、ガスケット３０の下方に位置している。段差部２０は、底面に垂直な内周面２２を有する。

シリンダヘッド２５は、シリンダ１０の上に位置している。シリンダヘッド２５は、金属製であり、例えばシリンダ１０と同じ材質から成る。
ガスケット３０は、シリンダ１０とシリンダヘッド２５の間に配置されている。ガスケット３０は、シリンダ１０内の気密性を高める機能を有している。

リング部材４０は、図１に示すように、段差部２０に設けられている。具体的には、リング部材４０は、段差部２０に嵌め込まれている。リング部材４０は、円筒状に形成されており、上死点に位置するピストン１５の周囲を覆っている。リング部材４０は、金属製である。リング部材４０は、ここではシリンダ１０と同じ材質から成るが、これに限定されず、シリンダ１０とは異なる材質から成ってもよい。また、リング部材４０は、ガスケット３０よりも硬い材質から成る。

リング部材４０の内周面４１は、上死点に位置するピストン１５の外周面１５ａに離間した状態で対向している。リング部材４０の外周面４２は、段差部２０の内周面２２に離間した状態で対向している。リング部材４０の下面は、段差部２０の底面に接している。

リング部材４０は、シリンダ１０とピストン１５の間の空間を狭めるために設けられている。すなわち、リング部材４０の内周面４１が、シリンダ１０の内周面１１よりもピストン１５の外周面１５ａの近くに位置している。リング部材４０が設けられていない場合には、シリンダ１０の内周面１１とピストン１５の外周面１５ａの間の空間は、燃焼に用いられない無駄な空間となってしまい、燃焼効率が低下してしまう。これに対して、本実施形態のようにリング部材４０を設けた場合には、無駄な空間を狭めることができるので、圧縮比が大きくなり、燃費が向上する。

リング部材４０は、図１に示すように、突起部４５を有する。突起部４５は、リング部材４０から突出するように形成されている。具体的には、突起部４５は、リング部材４０の上面から突出している。突起部４５は、ガスケット３０の下面３１に食い込んでいる。具体的には、突起部４５の先端のエッジ４５ａが、ガスケット３０の下面３１に食い込んでいる。突起部４５がガスケット３０の下面３１に食い込んでいることによって、リング部材４０が振動によって移動することを抑制できる。

突起部４５は、リング部材４０の上部に周方向に沿って環状に形成されている。これにより、突起部４５がガスケット３０の下面３１に広い領域で食い込むことになる。ただし、これに限定されず、突起部４５は、リング部材４０の上面に部分的に形成されていてもよい。

リング部材４０に突起部４５を設けたことによるメリットについて、図２に示す比較例と対比しながら、詳細に説明する。

図２は、比較例に係る内燃機関１００を説明するための模式図である。比較例においては、図１に示す突起部４５がリング部材１４０に設けられていない。そして、リング部材１４０の上面は、ガスケット３０の下面３１と接していない。この場合、リング部材１４０は、段差部２０に嵌め込まれているだけなので、内燃機関１００の動作中の振動によって動くおそれがある。例えば、リング部材１４０が図２に示す矢印方向に移動すると、リング部材１４０の内周面１４１がピストン１５の外周面１５ａに接してしまう。リング部材１４０がピストン１５に接すると、リング部材１４０及びピストン１５の少なくとも一方が損傷するおそれがある。

これに対して、本実施形態では、リング部材４０の突起部４５がガスケット３０の下面３１に食い込んでいるため、仮に内燃機関１が振動したとしても、リング部材４０が振動によって移動することを抑制できる。特に、突起部４５のエッジ４５ａが下面３１に食い込んでいるため、リング部材４０の振動による移動を防止できる。この結果、リング部材４０の内周面４１がピストン１５の外周面１５ａに接しないので、リング部材４０及びピストン１５の損傷を防止できる。

＜変形例＞
図３は、内燃機関１の変形例を説明するための模式図である。図３でも、説明の便宜上、内燃機関１の一部のみが示されており、他の構成は省略されている。

ピストン１５は、熱膨張を考慮して、偏心されている。具体的には、ピストン１５の外周面１５ａが、図３に示すように、ピストン１５を平面視した際に楕円となっている。

変形例において、リング部材４０の外周面４２は、リング部材４０を平面視した際に真円であるのに対して、リング部材４０の内周面４１は、リング部材４０を平面視した際に楕円となっている。このため、リング部材４０の幅は、周方向において一定ではない。そして、内周面４１は、周方向の全周に亘って、外周面１５ａの間の距離が一定となっている。この場合には、内周面４１が真円である場合に比べて、内周面４１と外周面１５ａの距離を短くできる。

図４は、比較例に係る内燃機関１００を説明するための模式図である。比較例においては、ピストン１１５の外周面１１５ａが楕円であるのに対して、リング部材１４０の内周面１４１及び外周面１４２が、真円である。このため、外周面１１５ａと内周面１４１の間の隙間は、図４に示すように、一定ではなく、隙間が大きい部分と小さい部分が混在する。

これに対して、変形例の場合には、リング部材４０の内周面４１がピストン１５の外周面１５ａと同様に楕円になっていることで、周方向の全周に亘って内周面４１と外周面１５ａの距離を小さくできる。このため、比較例に比べて、内周面４１と外周面１５ａの隙間も小さくなり、前述したリング部材４０を設ける意義（シリンダ１０とピストン１５の間の無駄な空間を抑えることで、燃焼効率の低下を抑制する）が有効に発揮される。

また、変形例において、リング部材４０は、図３に示すように、外周面４２から半径方向に外方へ突出した凸部４８を有する。凸部４８は、リング部材４０の軸方向に沿って形成されている。一方で、段差部２０の内周面２２には、凸部４８と嵌合している凹部２３が形成されている。これにより、仮に内燃機関１の動作中にリング部材４０が周方向に回転しようとしても、嵌合している凸部４８と凹部２３が回転止めの機能を有することになる。なお、図４では、凸部４８及び凹部２３が一つずつ設けられているが、これに限定されず、凸部４８及び凹部２３が複数設けられていてもよい。また、図４には示されていないが、変形例においても、リング部材４０に前述した突起部４５が形成されている。

＜本実施形態における効果＞
上述した実施形態の内燃機関１は、シリンダ１０の内周面１１の上端部に形成された段差部２０に設けられた円筒状のリング部材４０を有する。このリング部材４０には、ガスケット３０の下面３１に食い込むように突出している突起部４５が設けられている。
リング部材４０の突起部４５がガスケット３０の下面３１に食い込んでいるため、仮に内燃機関１が振動したとしても、リング部材４０が振動によって移動することを抑制できる。この結果、リング部材４０の内周面４１がピストン１５の外周面１５ａに接しないので、リング部材４０及びピストン１５の損傷を防止できる。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。例えば、装置の全部又は一部は、任意の単位で機能的又は物理的に分散・統合して構成することができる。また、複数の実施の形態の任意の組み合わせによって生じる新たな実施の形態も、本発明の実施の形態に含まれる。組み合わせによって生じる新たな実施の形態の効果は、もとの実施の形態の効果を併せ持つ。

１ 内燃機関
１０ シリンダ
１１ 内周面
１５ ピストン
１５ａ 外周面
２０ 段差部
２３ 凹部
２５ シリンダヘッド
３０ ガスケット
３１ 下面
４０ リング部材
４１ 内周面
４５ 突起部
４５ａ エッジ
４８ 凸部

Claims (5)

1. 内部でピストンが往復動するシリンダと、
   前記シリンダの上に位置するシリンダヘッドと、
   前記シリンダと前記シリンダヘッドの間に配置されたガスケットと、
   前記シリンダの内周面の上端部に形成され、前記ガスケットの下方に位置する段差部と、
   前記段差部に設けられた円筒状のリング部材と、
   前記リング部材から突出するように形成され、前記ガスケットの下面に食い込んでいる突起部と、
   を備える、内燃機関。
2. 前記突起部の先端のエッジが、前記ガスケットの下面に食い込んでいる、
   請求項１に記載の内燃機関。
3. 前記突起部は、前記リング部材の上部に周方向に沿って環状に形成されている、
   請求項１又は２に記載の内燃機関。
4. 前記ピストンの外周面は、前記ピストンを平面視した際に楕円となっており、
   前記リング部材の前記外周面に対向する内周面は、前記リング部材を平面視した際に、前記外周面と所定距離だけ離れた楕円となっている、
   請求項１に記載の内燃機関。
5. 前記リング部材は、前記外周面から半径方向に外方へ突出した凸部を有し、
   前記段差部の内周面には、前記凸部と嵌合している凹部が形成されている、
   請求項４に記載の内燃機関。
   

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