JP3349281B2 - Piston for reciprocating engine - Google Patents

Piston for reciprocating engine

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JP3349281B2 JP27970094A JP27970094A JP3349281B2 JP 3349281 B2 JP3349281 B2 JP 3349281B2 JP 27970094 A JP27970094 A JP 27970094A JP 27970094 A JP27970094 A JP 27970094A JP 3349281 B2 JP3349281 B2 JP 3349281B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は往復動内燃機関、往復動
圧縮機等の往復動機関に使用されるピストンに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a piston used for a reciprocating engine such as a reciprocating internal combustion engine and a reciprocating compressor.

【0002】[0002]

【従来の技術】図5には従来の往復動内燃機関用ピスト
ンの近傍の断面図が示されている。図において、01はシ
リンダライナ、03はシリンダライナ01内に往復動自在に
嵌装されたピストン、02は燃焼室である。
2. Description of the Related Art FIG. 5 is a sectional view showing the vicinity of a conventional piston for a reciprocating internal combustion engine. In the figure, 01 is a cylinder liner, 03 is a piston fitted reciprocally in the cylinder liner 01, and 02 is a combustion chamber.

【0003】ピストン03の外周には燃焼室02内で発生す
る高圧の燃焼ガスをシールするための複数本のピストン
リング04、05、06、07が嵌挿されている。020 はピスト
ン03と図示しないクロスヘッドとを連結するピストン棒
である。
A plurality of piston rings 04, 05, 06, 07 for sealing high-pressure combustion gas generated in the combustion chamber 02 are fitted around the outer periphery of the piston 03. 020 is a piston rod connecting the piston 03 and a crosshead (not shown).

【0004】また、08はピストン03のトップランド、09
はセンカドランド、011 はトップランド08とシリンダラ
イナ01の内面との間に形成されるトップランド隙間、01
2 はセカンドランド09とシリンダライナ01の内面との間
に形成されるセカンドランド隙間である。
[0004] Also, 08 is the top land of piston 03, 09
Is Senkadando, 011 is a topland gap formed between the topland 08 and the inner surface of the cylinder liner 01, 01
2 is a second land gap formed between the second land 09 and the inner surface of the cylinder liner 01.

【0005】上記ピストンを具えた内燃機関の運転時に
おいて、トップランド隙間011 には燃焼室02内と同一の
筒内圧力P1が作用し、セカンドランド隙間012 のガス圧
力はトップリング04のシール作用により圧力P2となる。
During operation of the internal combustion engine having the piston, the same cylinder pressure P 1 as in the combustion chamber 02 acts on the top land gap 011, and the gas pressure in the second land gap 012 changes the seal of the top ring 04. the pressure P 2 by the action.

【0006】上記圧力P1とP2との関係は、図6に示すよ
うに、ピストン03が下死点から上死点に向かう圧縮行程
及び上死点から下死点に向かう膨張行程の前半まではP1
>P2であるが、膨張行程の後半においては、P1<P2とな
る。
[0006] relationship between the pressure P 1 and P 2, as shown in FIG. 6, the first half of the compression stroke and the top dead center toward the top dead center from the piston 03 bottom dead center of the expansion stroke towards the bottom dead center Until P 1
> It is a P 2, in the second half of the expansion stroke, the P 1 <P 2.

【0007】従って、ガス圧力がトップリング04の挙
動(以下リング挙動という)に及ぼす力は,図7に示さ
れるように,圧縮行程及び膨張行程前半においては下向
き,つまり、トップリング04をリング溝13の下面
3aに密着させるように作用し,膨張行程の後半におい
ては上記とは反対に上向き、つまり,トップリング04
をリング溝13の下面13aから持ち上げるように作用
する。
Accordingly, the force exerted by the gas pressure on the behavior of the top ring 04 (hereinafter referred to as ring behavior) is downward in the compression stroke and the first half of the expansion stroke as shown in FIG. 13 lower surface 1
3a , and acts upward in the latter half of the expansion stroke.
The acts on the gel so has a lower surface 13a of the ring groove 13.

【0008】トップリング04に作用する力はガス圧力の
他にシリンダライナ01の内面とトップリング04の外周面
との間に発生する摩擦力及びトップリング04自身の慣性
力等があるが、これらの力に較べてガス圧力がトップリ
ング04のシール挙動に及ぼす影響が大きいため、トップ
リング04は、図8に示されるように、リング溝013 の下
13aに所定期間着座し、リング溝013 の上面13b
に所定期間着座する。
The forces acting on the top ring 04 include, besides the gas pressure, a frictional force generated between the inner surface of the cylinder liner 01 and the outer peripheral surface of the top ring 04 and an inertia force of the top ring 04 itself. As shown in FIG. 8, the top ring 04 is seated on the lower surface 13a of the ring groove 013 for a predetermined period of time because the gas pressure has a greater effect on the sealing behavior of the top ring 04 than the force of the ring groove 013. Upper surface 13b
For a predetermined period.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】図9に示されるよう
に、トップリング04がリング溝013 の下面013aに着座し
ている期間は着座面でのシール性が良好であるため、漏
洩ガスの流れはトップリング04の合い口隙間からのもの
が大部分である。
As shown in FIG. 9, during the period in which the top ring 04 is seated on the lower surface 013a of the ring groove 013, the sealing performance on the seating surface is good, so that the flow of the leak gas is reduced. Most are from the opening gap of the top ring 04.

【0010】しかしながら、図10に示されるように、ト
ップリング04がリング溝013 の上面013bに着座している
期間はトップリング04の上面に付着しているスラッジ01
4 のために隙間25が形成され、図10の矢印に示されるよ
うに、合い口隙間を経由するガスの流れに隙間25を経由
して流れるガスが加わるので、漏洩ガスの量が増加す
る。
However, as shown in FIG. 10, while the top ring 04 is seated on the upper surface 013b of the ring groove 013, the sludge 01 attached to the upper surface of the top ring 04 is not used.
4, a gap 25 is formed, and as shown by an arrow in FIG. 10, the gas flowing through the gap 25 is added to the gas flowing through the gap, so that the amount of leaked gas increases.

【0011】その際、この漏洩ガスに伴われて潤滑油が
セカンドランド隙間012 からトップランド隙間011 へと
上がり、更に、燃焼室02に流出してここで燃焼し消費さ
れる。
At this time, the lubricating oil is
It rises from the second land gap 012 to the top land gap 011 and flows out to the combustion chamber 02 where it is burned and consumed.

【0012】本発明の目的とするところは、トップリン
グのリング溝内における浮き上がりを阻止することによ
り潤滑油の消費量を低減できる往復動機関用ピストンを
提供することにある。
An object of the present invention is to provide a piston for a reciprocating engine capable of reducing the consumption of lubricating oil by preventing floating of a top ring in a ring groove.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するために発明されたものであって、その要旨とすると
ころは、シリンダライナ内に往復動自在に嵌装され、リ
ング溝内に嵌挿された複数本のピストンリングを具備す
る往復動機関用ピストンにおいて、上記ピストンのトッ
プランドと上記シリンダライナの内面との間に形成され
るトップランド隙間と上記ピストンのセカンドランドと
上記シリンダライナの内面との間に形成されるセカンド
ランド隙間とを連通する連通孔と、上記セカンドランド
隙間の圧力P2がトップランド隙間の圧力P1よりも高いと
きにのみ開弁して上記トップランド隙間とセカンドラン
ド隙間とを上記連通孔を介して連通せしめる逆止弁を設
けたことを特徴とする往復動機関用ピストンにある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and its gist is that it is fitted reciprocally in a cylinder liner and is fitted in a ring groove. In a piston for a reciprocating engine having a plurality of piston rings fitted therein, a top land gap formed between a top land of the piston and an inner surface of the cylinder liner, a second land of the piston, and the cylinder liner A communication hole that communicates with the second land gap formed between the top land gap and the second land gap is opened only when the pressure P 2 of the second land gap is higher than the pressure P 1 of the top land gap. And a second land gap through the communication hole.

【0014】[0014]

【作用】本発明においては、セカンドランド隙間の圧力
P2がトップランド隙間の圧力P1よりも高くなると、逆止
弁が開弁してトップランド隙間とセカンドランド隙間が
連通孔を介して連通してこれら両隙間の圧力がバランス
する。
In the present invention, the pressure in the second land gap
When P 2 is higher than the pressure P 1 of the top land clearance, top land clearance and second land clearance check valve is opened to balance the pressure of both of these gaps in communication via the communicating hole.

【0015】これによりトップリングのリング溝内にお
ける浮き上がりが阻止され、トップリングの下面とリン
グ溝との間に良好なシール性が保持される。
This prevents the top ring from floating in the ring groove, and maintains a good seal between the lower surface of the top ring and the ring groove.

【0016】[0016]

【実施例】本発明の1実施例を図1ないし図4を参照し
て詳細に説明する。図1において、1はシリンダライ
ナ、3はピストン、2は燃焼室、4、5、6、7はピス
トンリング、20はピストンロッドである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. In FIG. 1, 1 is a cylinder liner, 3 is a piston, 2 is a combustion chamber, 4, 5, 6, and 7 are piston rings, and 20 is a piston rod.

【0017】11はトップランド8とシリンダライナ1の
内面1aとの間に形成されるトップランド隙間、12はセカ
ンドランド9とシリンダライナ1の内面1aとの間に形成
されるセカンドランド隙間である。
Reference numeral 11 denotes a top land gap formed between the top land 8 and the inner surface 1a of the cylinder liner 1, and reference numeral 12 denotes a second land gap formed between the second land 9 and the inner surface 1a of the cylinder liner 1. .

【0018】トップランド隙間11とセカンドランド隙間
12とは、ピストン3の内部に穿設された連通孔32、30、
31によって互いに連通せしめられている。即ち、トップ
ランド隙間11に開口する水平連通孔32とセカンドランド
隙間12に開口する水平連通孔31とをピストン3の下面か
ら穿設された垂直連通孔30により接続し、トップランド
隙間11とセカンドランド隙間12との間のガスの流動を可
能としている。
The top land gap 11 and the second land gap
12 is a communication hole 32, 30, or
They are interconnected by 31. That is, the horizontal communication hole 32 opening in the top land gap 11 and the horizontal communication hole 31 opening in the second land gap 12 are connected by the vertical communication hole 30 drilled from the lower surface of the piston 3, and the top land gap 11 and the second communication hole are connected. The gas can flow between the land gap 12.

【0019】水平連通孔31内には球状の弁体34と、弁座
部材33と、戻しばね35と、ばね受36とからなる逆止弁30
0 が配設されている。
A check valve 30 having a spherical valve body 34, a valve seat member 33, a return spring 35, and a spring receiver 36 is provided in the horizontal communication hole 31.
0 is arranged.

【0020】この逆止弁300 はセカンドランド隙間12内
の圧力P2がトップランド隙間11内の圧力P1よりも高くな
ったとき( 厳密にはセカンドランド隙間12内の圧力P2
トップランド隙間11内の圧力P1と戻しばね35の弾力との
和よりも高くなったとき) にのみ開弁し、セカンドラン
ド隙間12内のガスをトップランド隙間11へ流動せしめる
ようになっている。
When the pressure P 2 in the second land gap 12 becomes higher than the pressure P 1 in the top land gap 11 (strictly speaking, the pressure P 2 in the second land gap 12 becomes opens only when it becomes higher than the sum of the elastic force of the spring 35 back to the pressure P 1 in the gap 11), so that the allowed to flow the gas second land clearance 12 to top land clearance 11.

【0021】なお、逆止弁300 は、P 2 >P 1 のときセカン
ドランド隙間12内のガスをトップランド隙間11に流動さ
せ、上記以外のときはガスの流れを遮断しうるものであ
れば図1のような構造でなくても良い。37は垂直連通孔
30の下端を塞ぐためのプラグである。
It should be noted that the non-return valve 300 may be any valve that allows the gas in the second land gap 12 to flow to the top land gap 11 when P 2 > P 1 and that can block the flow of gas in other cases. The structure may not be as shown in FIG. 37 is a vertical communication hole
It is a plug for closing the lower end of 30.

【0022】しかして、内燃機関の運転時において、ト
ップランド隙間11には燃焼室2内と同一の筒内圧力P1
作用し、セカンドランド隙間12のガス圧力P2はトップリ
ング4のシール作用によりP1よりも低い圧力P2となる。
During operation of the internal combustion engine, the same cylinder pressure P 1 acts on the top land gap 11 as in the combustion chamber 2, and the gas pressure P 2 on the second land gap 12 is a lower pressure P 2 than P 1 by the action.

【0023】ピストン3の圧縮行程時及び膨張行程の前
半までは図2に示すようにP1>P2であるが、膨張行程の
後半においてP2>P1となろうとするとき、逆止弁300 が
開弁する。
As shown in FIG. 2, P 1 > P 2 during the compression stroke and the first half of the expansion stroke of the piston 3, but when P 2 > P 1 in the latter half of the expansion stroke, the check valve is required. 300 opens.

【0024】これによりセカンドランド隙間12内のガス
が逆止弁300 、連通孔31、30、32をこの順に流れてトッ
プランド隙間11に流出するので、P2>P1となることはな
く、P1>P2なる状態が保持される。
As a result, the gas in the second land gap 12 flows through the check valve 300 and the communication holes 31, 30, 32 in this order and flows out to the top land gap 11, so that P 2 > P 1 does not occur. The state of P 1 > P 2 is maintained.

【0025】従って、図3に示されるように、トップリ
ング4には常時下向きの力が作用することとなり、図4
に示されるように、トップリング4は常時リング溝13の
下面13a に所定の力で着座せしめられる。
Therefore, as shown in FIG. 3, a downward force acts on the top ring 4 at all times.
As shown in FIG. 7, the top ring 4 is always seated on the lower surface 13a of the ring groove 13 with a predetermined force.

【0026】よって、運転中にトップリングがリング溝
13の下面13a から浮き上がることはなく、トップリング
4の背部からトップリング4の上面とリング溝13の下面
との隙間を通ってガス及び潤滑油が吹き抜けるのを防止
しうる。
Therefore, during operation, the top ring is
The gas and the lubricating oil can be prevented from being blown from the back of the top ring 4 through the gap between the upper surface of the top ring 4 and the lower surface of the ring groove 13 without floating from the lower surface 13a of the top ring 4.

【0027】[0027]

【発明の効果】本発明によれば、セカンドランド隙間の
圧力P2がトップランド隙間の圧力P1よりも高くなると、
逆止弁が開弁してトップランド隙間とセカンドランド隙
間が連通孔を介して連通してこれら両隙間の圧力がバラ
ンスする。
According to the present invention, when the pressure P 2 in the second land gap becomes higher than the pressure P 1 in the top land gap,
When the check valve opens, the top land gap and the second land gap communicate with each other through the communication hole, and the pressures in these gaps are balanced.

【0028】このため、トップリングには常時下向きの
力が作用し、トップリングはリング溝の下面に着座し浮
き上がることはない。
Therefore, a downward force acts on the top ring at all times, and the top ring does not sit on the lower surface of the ring groove and float.

【0029】これにより潤滑油がガスとともにトップリ
ングの上面とリング溝の下面との隙間を通ってトップラ
ンド隙間に上昇するのを防止することができるので、潤
滑油の消費量を低減することができる。
As a result, it is possible to prevent the lubricating oil from rising to the top land gap through the gap between the upper surface of the top ring and the lower surface of the ring groove together with the gas, so that the consumption of the lubricating oil can be reduced. it can.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施例に係わる内燃機関用ピストンを
示すその近辺の断面図である。
FIG. 1 is a sectional view of a piston for an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention, showing the vicinity thereof.

【図2】上記実施例におけるガス圧力とクランク角度と
の関係を示す線図である。
FIG. 2 is a diagram showing a relationship between a gas pressure and a crank angle in the embodiment.

【図3】上記実施例におけるリング挙動に及ぼす力とク
ランク角度との関係を示す線図である。
FIG. 3 is a diagram showing a relationship between a force acting on a ring behavior and a crank angle in the embodiment.

【図4】上記実施例におけるリングの着座期間とクラン
ク角度との関係を示す線図である。
FIG. 4 is a diagram showing a relationship between a ring sitting period and a crank angle in the embodiment.

【図5】従来の内燃機関用のピストンを示すその近辺の
断面図である。
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a conventional piston for an internal combustion engine in the vicinity thereof.

【図6】従来のガス圧力とクランク角度との関係を示す
線図である。
FIG. 6 is a diagram showing a conventional relationship between gas pressure and crank angle.

【図7】従来のリング挙動に及ぼす力とクランク角度と
の関係を示す線図である。
FIG. 7 is a diagram showing a relationship between a force exerted on a conventional ring behavior and a crank angle.

【図8】従来のリングの着座期間とクランク角度との関
係を示す線図である。
FIG. 8 is a diagram showing a relationship between a sitting period of a conventional ring and a crank angle.

【図9】トップリングの着座状態を示す部分的拡大断面
図である。
FIG. 9 is a partially enlarged sectional view showing a seating state of a top ring.

【図10】トップリングの浮き上がり状態を示す部分的拡
大断面図である。
FIG. 10 is a partially enlarged sectional view showing a floating state of a top ring.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 シリンダライナ 2 燃焼室 3 ピストン 4 トップリング 5、6、7 ピストンリング 8 トップランド 9 セカンドランド 11 トップランド隙間 12 セカンドランド隙間 13 リング溝 30、31、32 連通孔 300 逆止弁 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Cylinder liner 2 Combustion chamber 3 Piston 4 Top ring 5, 6, 7 Piston ring 8 Top land 9 Second land 11 Top land gap 12 Second land gap 13 Ring groove 30, 31, 32 Communication hole 300 Check valve

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F16J 9/00 F02F 3/00 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) F16J 9/00 F02F 3/00

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 シリンダライナ内に往復動自在に嵌装さ
れ、リング溝内に嵌挿された複数本のピストンリングを
具備する往復動機関用ピストンにおいて、上記ピストン
のトップランドと上記シリンダライナの内面との間に形
成されるトップランド隙間と上記ピストンのセカンドラ
ンドと上記シリンダライナの内面との間に形成されるセ
カンドランド隙間とを連通する連通孔と、上記セカンド
ランド隙間の圧力P2がトップランド隙間の圧力P1よりも
高いときにのみ開弁して上記トップランド隙間とセカン
ドランド隙間とを上記連通孔を介して連通せしめる逆止
弁を設けたことを特徴とする往復動機関用ピストン。
1. A reciprocating engine piston having a plurality of piston rings fitted reciprocally in a cylinder liner and fitted in a ring groove, wherein a top land of the piston and a cylinder liner are provided. A communication hole that communicates the top land gap formed between the inner surface and the second land of the piston and the second land gap formed between the inner surface of the cylinder liner and the pressure P 2 of the second land gap. and opened only when higher than the pressure P 1 of the top land crevice reciprocating engine, characterized in that the said top land clearance and second land clearance is provided a check valve occupies passed, communicating through the communicating hole piston.
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