JP2929777B2 - エンジン - Google Patents

エンジン

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JP2929777B2 JP16399891A JP16399891A JP2929777B2 JP 2929777 B2 JP2929777 B2 JP 2929777B2 JP 16399891 A JP16399891 A JP 16399891A JP 16399891 A JP16399891 A JP 16399891A JP 2929777 B2 JP2929777 B2 JP 2929777B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は往復動エンジンに関す
る。
【0002】
【従来の技術】往復動エンジンにおいて、ピストンの往
復動でのシリンダ側壁内面とピストン側面との間の摺動
摩擦抵抗を低減するため、ピストン側面にローラを設け
る技術が提案されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところでこのようなロ
ーラを設ける技術では、ピストンの重量が増大してピス
トンの往復動での慣性が大きくなり、これがためエンジ
ンの応答性が悪くなり、例えば加速性能等の運転性能が
劣化する。そこで、シリンダの側壁内面とこの側壁内面
に対面するピストンの側面との間に、燃焼室からのガス
圧が導かれるガス室を形成し、このガス室のガス圧によ
りピストンをシリンダの側壁内面から浮かせて、ピスト
ンの往復動でのシリンダ側壁内面とピストン側面との間
の摺動摩擦抵抗を低減する技術が提案されている。
【0004】しかしながら提案されている技術において
は、燃焼室からのガス圧をガス室に導びくための通路を
ピストンに設けこの通路に逆止弁を設けて構成している
が、このような技術はピストンをエアフロートさせる点
では満足し得るものであるが、構造が若干複雑となる。
【0005】本発明は前記諸点に鑑みてなされたもので
あり、その目的とするところは、シリンダの側壁内面と
この側壁内面に対面するピストンの側面との間に、燃焼
室からのガス圧が導かれるガス室を形成し、このガス室
のガス圧によりピストンをシリンダの側壁内面から浮か
せ(フローティング)てなるエンジンにおいて、構造が
簡単であって耐久性に優れ、加えてピストンフローティ
ングに対して効果的にガス圧を利用し得るようにしたエ
ンジンを提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明によれば前記目的
は、エンジン燃焼室を規定するピストン上面に隣接して
配置された第一のピストンリングとこの第一のピストン
リングに隣接して配置された第二のピストンリングとの
相互間の距離が、ピストンの反スラスト側の側面からこ
の反スラスト側の側面に対向するスラスト側の側面に向
うに従って漸次長くなるように、第一及び第二のピスト
ンリングをピストンに設け、ピストンがクランク角で0
度から20度までの位置に存在する際に、ピストン側面
とこのピストン側面に対面するシリンダ側壁内面との間
であってかつ第一のピストンリングと第二のピストンリ
ングとの間で規定された環状の偏倚ガス室をエンジン燃
焼室に連通させるガス通路を、シリンダ側壁内面に球面
凹所を形成して設けてなるエンジンによって達成され
る。
【0007】また本発明によれば前記目的は、ガス圧を
受容するピストン側面の受圧面積が、ピストンの反スラ
スト側の側面よりこの反スラスト側の側面側に対向する
スラスト側の側面の方で大きくなるように、ピストン側
面とこのピストン側面に対面するシリンダ側壁内面との
間であってかつエンジン燃焼室を規定するピストン上面
に隣接して配置された第一のピストンリングとこの第一
のピストンリングに隣接して配置された第二のピストン
リングとの間で規定された環状空間を偏倚ガス室として
形成し、ピストンがクランク角で0度から20度までの
位置に存在する際に、偏倚ガス室をエンジン燃焼室に連
通させるガス通路を、シリンダ側壁内面に球面凹所を形
成して設けてなるエンジンによっても達成される。
【0008】本発明の一つでは、上述のエンジンにおい
て第一のピストンリングは、エンジン燃焼室を規定する
ピストン上面と実質的に平行にピストンの外周面に配置
されており、第二のピストンリングは、第一のピストン
リングに対して傾斜してピストンの外周面に配置されて
いる。
【0009】本発明におけるガス通路は、一つの好まし
い例では、ピストンがクランク角度でほぼ10度に相当
する位置に存在する場合に、偏倚ガス室をエンジン燃焼
室に最大の開度をもって連通させるように、シリンダ側
壁内面に形成されている。また本ガス通路は、ピストン
がクランク角度でほぼ0度に相当する位置に存在する場
合に、偏倚ガス室とエンジン燃焼室との連通を遮断する
か又は偏倚ガス室とエンジン燃焼室とを僅かに連通させ
るように、更にはピストンがクランク角度でほぼ20度
以上に相当して位置すると、偏倚ガス室とエンジン燃焼
室との連通を遮断するように、シリンダ側壁内面に形成
されているのが良い。本発明におけるガス通路は、シリ
ンダ側壁内面の円周方向に関していずれの場所に形成し
ても良いが、好ましい例ではピストンのスラスト側の側
面に対面するシリンダ側壁内面に形成される。本ガス通
路としての球面凹所は一つでも良いが、これに代えてシ
リンダ側壁内面の円周方向に関して複数個互いにピスト
ンの往復動方向に関して位置をずらせて或いは同一位置
に設けても良いのである。
【0010】本発明における第二のピストンリングの両
端突合せ部は、偏倚ガス室のガスがこの両端突合せ部を
介して漏出しないように、密に当接又は嵌合されている
のが好ましい。
【0011】
【作用】このように構成される本発明のエンジンでは、
第一及び第二のピストンリング相互間の距離が、ピスト
ンの反スラスト側の側面からこの反スラスト側の側面に
対向するスラスト側の側面に向うに従って漸次長くなる
ように、第一及び第二のピストンリングをピストンに設
けて偏倚ガス室を形成しているため、又はガス圧を受容
するピストン側面の受圧面積が、ピストンの反スラスト
側の側面よりこの反スラスト側の側面に対向するスラス
ト側の側面の方で大きくなるように、偏倚ガス室として
環状空間を形成しているため、ピストンはシリンダ側壁
内面に形成されたガス通路を介して導入される偏倚ガス
室のガス圧に作用されてシリンダ内で受圧面積の相違に
従いエアフロートされる結果、シリンダ側壁内面との摺
動摩擦抵抗が減少されてピストンは往復動することとな
る。そしてピストンがクランク角でほぼ0度から20度
までの位置以外の位置に移動されると偏倚ガス室とエン
ジン燃焼室とは連通されなくなるので、ピストンがクラ
ンク角でほぼ0度から20度までの位置に移動された際
にエンジン燃焼室での爆発でガス通路を介して環状偏倚
ガス室に導入されたガス圧は、ピストンがクランク角で
ほぼ20度を越える位置に移動されてもそのまま維持さ
れる結果、クランク角でほぼ20度を越えての移動中に
おいてもシリンダ側壁内面との摺動摩擦抵抗が十分に減
少されてピストンは往復動されることとなる。
【0012】以下本発明を、図面に示す好ましい具体例
に基づいて説明する。これにより前記発明及び更に他の
発明が明瞭となるであろう。
【0013】尚、本発明はこれら具体例に何等限定され
ないのである。
【0014】
【具体例】図1及び図2において、シリンダ1内に配置
されたピストン2の上方にはピストンリング3及び4及
び油かきリング5が嵌着されている。燃焼ガスが漏出し
ないように密に嵌合された突合わせ部6を有したピスト
ンリング3は、エンジン燃焼室8を規定するピストン2
の上面7と実質的に平行に配置されている。
【0015】ピストンリング4は、ピストンリング3及
び4相互間の距離が、ピストン2の反スラスト側の側面
15から反スラスト側の側面15に対向するスラスト側
の側面16に向うに従って漸次長くなるように、換言す
れば距離D1よりも距離D2の方が長くなるように、ピ
ストンリング3に対して傾斜してピストン2の外周面に
配置されている。これによりピストン2の側面9とピス
トン2の側面9に対面するシリンダ1の側壁内面10と
の間であってかつピストンリング3とピストンリング4
との間で規定された環状空間は、当該環状空間において
ガス圧を受容するピストン2の側面9の受圧面積が、反
スラスト側の側面15側よりスラスト側の側面16側の
方で大きくなるように、偏倚ガス室11として形成され
ている。
【0016】ピストンリング4の両端突合せ部12は、
偏倚ガス室11のガスが両端突合せ部12を介してピス
トンリング4と油かきリング5との間で規定される環状
空間に漏出しないように密に当接又は嵌合されている。
油かきリング5は、ピストンリング4の両端突合せ部1
2を介してピストンリング4と油かきリング5との間で
規定される環状空間に漏出したガスを更に外部に逃がさ
ないようなっている。
【0017】ピストン2のスラスト側の側面16に対面
するシリンダ側壁内面10には、ピストン2がクランク
角でほぼ0度から20度までの位置に存在する際に、偏
倚ガス室11をエンジン燃焼室8に連通させるガス通路
としての球面凹所17が形成されている。
【0018】尚、ピストン2には軸13を介してコンロ
ッド14が連結されている。
【0019】このように構成されたエンジンでは、爆発
行程でエンジン燃焼室8で爆発して発生したガス圧は、
球面凹所17を介して偏倚ガス室11に導入される。こ
の導入されたガス圧に基づき偏倚ガス室11の偏倚した
側圧を受けてピストン2は、その往復動では側壁内面1
0、特にスラスト側の側面16に対面する側壁内面10
に対して浮上する。ガス圧で側壁内面10に対して浮上
されたピストン2は、極めて低い摺動摩擦抵抗をもって
往復動し、エンジンの燃費の改善等を計り得る。
【0020】そしてピストン2がクランク角でほぼ20
度を越える位置に移動されると、偏倚ガス室11とエン
ジン燃焼室8とは連通されなくなるので、ピストン2が
クランク角でほぼ0度から20度までの位置に移動され
ている際にエンジン燃焼室8での爆発で球面凹所17を
介して偏倚ガス室11に導入されたガス圧は、ピストン
2がクランク角でほぼ20度を越える位置に移動されさ
れてもそのまま維持される結果、クランク角でほぼ20
度を越える位置での移動中においてもシリンダ1の側壁
内面10との摺動摩擦抵抗が十分に減少されてピストン
2は往復動されることとなる。
【0021】
【発明の効果】以上のように本発明のエンジンによれ
ば、エンジン燃焼室を規定するピストン上面に隣接して
配置された第一のピストンリングとこの第一のピストン
リングに隣接して配置された第二のピストンリングとの
相互間の距離が、ピストンの反スラスト側の側面からこ
の反スラスト側の側面に対向するスラスト側の側面に向
うに従って漸次長くなるように、第一及び第二のピスト
ンリングをピストンに設けて偏倚ガス室を形成し、又は
ガス圧を受容するピストン側面の受圧面積が、ピストン
の反スラスト側の側面よりこの反スラスト側の側面に対
向するスラスト側の側面の方で大きくなるように、ピス
トン側面とこのピストン側面に対面するシリンダ側壁内
面との間であってかつ第一のピストンリングと第二のピ
ストンリングとの間で規定された環状空間を偏倚ガス室
として形成し、更にピストンがクランク角でほぼ0度か
ら20度までの位置に存在する際に、偏倚ガス室をエン
ジン燃焼室に連通させるガス通路を、シリンダ側壁内面
に球面凹所を形成して設けているため、極めて簡単な構
成となり耐久性に優れたものとし得てその上、ピストン
の往復動中、偏倚ガス室に導入されたガス圧を維持し得
る結果、摺動摩擦抵抗を好ましく低減し得る。そしてガ
ス通路がシリンダ側壁内面に形成した球面凹所からなる
ため、このガス通路にカーボン残滓等が堆積してガス通
路が詰まる等の虞を少なくし得る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の好ましい一具体例の一部断面側面図で
ある。
【図2】図1に示す一部断面平面図である。
【符号の説明】
1 シリンダ 2 ピストン 3 ピストンリング 4 ピストンリング 11 偏倚ガス室 D1 距離 D2 距離 17 球面凹所

Claims (7)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 エンジン燃焼室を規定するピストン上面
    に隣接して配置された第一のピストンリングとこの第一
    のピストンリングに隣接して配置された第二のピストン
    リングとの相互間の距離が、ピストンの反スラスト側の
    側面からこの反スラスト側の側面に対向するスラスト側
    の側面に向うに従って漸次長くなるように、第一及び第
    二のピストンリングをピストンに設け、ピストンがクラ
    ンク角でほぼ0度から20度までの位置に存在する際
    に、ピストン側面とこのピストン側面に対面するシリン
    ダ側壁内面との間であってかつ第一のピストンリングと
    第二のピストンリングとの間で規定された環状の偏倚ガ
    ス室をエンジン燃焼室に連通させるガス通路を、シリン
    ダ側壁内面に球面凹所を形成して設けてなるエンジン。
  2. 【請求項2】 ガス圧を受容するピストン側面の受圧面
    積が、ピストンの反スラスト側の側面よりこの反スラス
    ト側の側面に対向するスラスト側の側面の方で大きくな
    るように、ピストン側面とこのピストン側面に対面する
    シリンダ側壁内面との間であってかつエンジン燃焼室を
    規定するピストン上面に隣接して配置された第一のピス
    トンリングとこの第一のピストンリングに隣接して配置
    された第二のピストンリングとの間で規定された環状空
    間を偏倚ガス室として形成し、ピストンがクランク角で
    ほぼ0度から20度までの位置に存在する際に、偏倚ガ
    ス室をエンジン燃焼室に連通させるガス通路を、シリン
    ダ側壁内面に球面凹所を形成して設けてなるエンジン。
  3. 【請求項3】 第一のピストンリングは、エンジン燃焼
    室を規定するピストン上面と実質的に平行にピストンの
    外周面に配置されており、第二のピストンリングは、第
    一のピストンリングに対して傾斜してピストンの外周面
    に配置されている請求項1又は2に記載のエンジン。
  4. 【請求項4】 ガス通路は、ピストンがクランク角度で
    ほぼ10度に相当する位置に存在する場合に、偏倚ガス
    室をエンジン燃焼室に最大の開度をもって連通させるよ
    うに、シリンダ側壁内面に形成されている請求項1から
    3のいずれか一項に記載のエンジン。
  5. 【請求項5】 ガス通路は、ピストンがクランク角度で
    ほぼ0度に相当する位置に存在する場合に、偏倚ガス室
    とエンジン燃焼室との連通を遮断するか又は偏倚ガス室
    とエンジン燃焼室とを僅かに連通させるように、シリン
    ダ側壁内面に形成されている請求項1から4のいずれか
    一項に記載のエンジン。
  6. 【請求項6】 ガス通路は、ピストンのスラスト側の側
    面に対面するシリンダ側壁内面に形成されている請求項
    1から5のいずれか一項に記載のエンジン。
  7. 【請求項7】 ガス通路は、ピストンがクランク角度で
    ほぼ20度以上に相当して位置すると、偏倚ガス室とエ
    ンジン燃焼室との連通を遮断するように、シリンダ側壁
    内面に形成されている請求項1から6のいずれか一項に
    記載のエンジン。
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