JP5928265B2 - Wear resistant ring, piston and internal combustion engine - Google Patents

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Description

本発明は、耐摩環、ピストン及び同ピストンを有する内燃機関に関するものである。   The present invention relates to a wear-resistant ring, a piston, and an internal combustion engine having the piston.

例えば特許文献1に記載されるように、内燃機関用のピストンには、ピストン本体を形成する材料よりも耐摩耗性に優れた材料からなる耐摩環によって、ピストンリングが装着されるリング溝を形成するようにしたものがある。   For example, as described in Patent Document 1, a ring groove in which a piston ring is mounted is formed on a piston for an internal combustion engine by a wear-resistant ring made of a material that is superior in wear resistance to a material forming a piston body. There is something to do.

実開平7−38645号公報Japanese Utility Model Publication No. 7-38645

ところで、内燃機関の燃焼等によってピストン及び耐摩環が受ける荷重は、その全周に亘って均一ではなく、部位毎に異なっている。そして、荷重が相対的に大きい部位においては、耐摩環の変形やそれに起因するリング溝の変形や損傷が生じやすくなる。こうした変形等が生じると、燃焼圧を十分に高めることができず機関出力の低下を招くおそれがある。そこで、これを抑制すべく、荷重が相対的に大きい部位においても耐摩環の変形等が生じることのないように、耐摩環の厚さを大きくした場合には、耐摩環の重量が重くなり、これが設けられたピストン全体の重量も重くなることから、内燃機関の燃費を悪化させてしてしまうこととなる。   By the way, the loads received by the piston and the wear-resistant ring due to combustion of the internal combustion engine or the like are not uniform over the entire circumference, and are different for each part. And in the site | part with a comparatively large load, deformation | transformation of a wear-resistant ring and the deformation | transformation and damage of a ring groove resulting from it become easy to produce. If such deformation occurs, the combustion pressure cannot be increased sufficiently and the engine output may be reduced. Therefore, in order to suppress this, when the thickness of the wear-resistant ring is increased so that deformation of the wear-resistant ring does not occur even in a portion where the load is relatively large, the weight of the wear-resistant ring becomes heavy, Since the weight of the whole piston provided with this also becomes heavy, the fuel consumption of the internal combustion engine will be deteriorated.

本発明はこうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、ピストンの重量が重くなることを抑制しつつ、耐摩環の変形等を抑制することができる耐摩環、これが設けられたピストン及び同ピストンを有する内燃機関を提供することにある。   The present invention has been made in view of such circumstances, and the object thereof is to prevent the wear-resistant ring from being deformed while suppressing the weight of the piston from being increased, and the piston provided with the wear-resistant ring. An object of the present invention is to provide an internal combustion engine having the piston.

以下、上記課題を解決するための手段及びその作用効果について記載する。
上記課題を解決する耐摩環は、外周面に形成されるリング溝を挟んで対向する一対の対向壁とこれら対向壁を内周側で接続する側壁とを有する耐摩環であって、前記一対の対向壁の少なくとも一方は、その厚さが周方向において相対的に厚い厚肉部と相対的に薄い薄肉部とを含むことを要旨とする。
また、こうした耐摩環はリング溝及び一対の対向壁は外周面の全周に亘って設けられることが好ましい。
Hereinafter, means for solving the above-described problems and the effects thereof will be described.
A wear-resistant ring that solves the above problem is a wear-resistant ring having a pair of opposed walls that are opposed to each other with a ring groove formed on an outer peripheral surface, and a side wall that connects these opposed walls on the inner circumferential side. The gist of at least one of the opposing walls is that the thickness includes a relatively thick part and a relatively thin part in the circumferential direction.
Moreover, it is preferable that such a wear ring is provided over the entire circumference of the ring groove and the pair of opposing walls.

また、こうした耐摩環をピストンに設けることが好ましい。
上記各構成によれば、耐摩環の一対の対向壁の少なくとも一方は、周方向において厚さが均一ではなく、厚肉部と薄肉部とを備えている。したがって、ピストンが受ける荷重が相対的に大きくなる部位に、厚肉部を配置することが可能となり、ピストンが受ける荷重が相対的に大きい部位における耐摩環の強度を相対的に高くすることができる。これにより、ピストンが受ける荷重が相対的に大きい部位においても、耐摩環の変形等を抑制することができる。一方、耐摩環の対向壁は、厚さが相対的に薄い薄肉部を備えているため、全周に亘って厚肉部と同じ厚さに形成した場合に比べて、耐摩環の軽量化を図ることができる。したがって、上記構成によれば、耐摩環、ピストンの重量が重くなることを抑制しつつ、耐摩環の変形等を抑制することができる。
It is preferable to provide such a wear-resistant ring on the piston.
According to each said structure, at least one of a pair of opposing wall of a wear-resistant ring is not uniform in the circumferential direction, and is provided with the thick part and the thin part. Therefore, it is possible to arrange the thick portion at a portion where the load received by the piston is relatively large, and the strength of the wear-resistant ring can be relatively increased at the portion where the load received by the piston is relatively large. . Thereby, deformation | transformation etc. of a wear-resistant ring can be suppressed also in the site | part which the load which a piston receives is comparatively large. On the other hand, since the opposing wall of the wear-resistant ring has a thin part with a relatively small thickness, the wear-resistant ring can be made lighter than when it is formed to the same thickness as the thick part over the entire circumference. Can be planned. Therefore, according to the said structure, a deformation | transformation etc. of a wear resistant ring can be suppressed, suppressing that the weight of a wear resistant ring and a piston becomes heavy.

また、過給機を備える内燃機関は、上記耐摩環が設けられたピストンを有し、前記耐摩環の厚肉部が吸気バルブ側に配置され、前記薄肉部が排気バルブ側に配置されることが好ましい。   Further, an internal combustion engine having a supercharger has a piston provided with the wear ring, the thick part of the wear ring is arranged on the intake valve side, and the thin part is arranged on the exhaust valve side. Is preferred.

過給機を備える内燃機関では、プレイグニッションの発生時に、排気バルブ側よりも吸気バルブ側のほうがピストンに作用する荷重(筒内圧)が大きくなることを本願発明者は実験により確認した。そこで、上記構成では、プレイグニッションが発生した際にピストンに作用する荷重が大きくなる吸気バルブ側に、耐摩環の厚肉部を配置させる一方、ピストンに作用する荷重が相対的に小さい排気バルブ側に薄肉部を配置させるようにしている。これにより、過給機を備える内燃機関のピストンにおいて、プレイグニッションの発生によりピストンが受ける荷重が相対的に大きくなる部位においても耐摩環の変形等を抑制することができるとともに、耐摩環において排気バルブ側に位置する部位を薄肉部とすることで、ピストンの重量が重くなることを抑制することができる。   In an internal combustion engine equipped with a supercharger, the inventor of the present application has confirmed through experiments that the load (in-cylinder pressure) acting on the piston is greater on the intake valve side than on the exhaust valve side when pre-ignition occurs. Therefore, in the above configuration, the thick portion of the wear-resistant ring is arranged on the intake valve side where the load acting on the piston becomes large when pre-ignition occurs, while the exhaust valve side on which the load acting on the piston is relatively small The thin part is arranged in Thereby, in a piston of an internal combustion engine equipped with a supercharger, deformation of the wear-resistant ring can be suppressed even in a portion where the load received by the piston due to the occurrence of pre-ignition becomes relatively large, and the exhaust valve in the wear-resistant ring By making the site | part located in the side into a thin part, it can suppress that the weight of a piston becomes heavy.

本発明の一実施形態に係る内燃機関を示す模式図。The schematic diagram which shows the internal combustion engine which concerns on one Embodiment of this invention. 同実施形態におけるピストンの一部を断面で示す斜視図。The perspective view which shows a part of piston in the embodiment in a cross section. 同実施形態における耐摩環の正面図。The front view of the wear-resistant ring in the same embodiment. 図3の4−4線断面図。FIG. 4 is a sectional view taken along line 4-4 of FIG. 本発明の他の実施形態に係る耐摩環の断面図。Sectional drawing of the wear-resistant ring which concerns on other embodiment of this invention. 本発明の他の実施形態に係る耐摩環の断面図。Sectional drawing of the wear-resistant ring which concerns on other embodiment of this invention.

以下、本発明に係る耐摩環、ピストン及び内燃機関を具体化した一実施形態について説明する。本実施形態の内燃機関はガソリンエンジンである。
図1に示すように、内燃機関10の吸気通路11には、スロットルバルブ12が設けられている。内燃機関10では、スロットルバルブ12の開度調節を通じて、燃焼室15内に吸入される空気の量が調節される。また、吸気通路11には、燃料噴射弁13が設けられている。燃料噴射弁13は、その開弁駆動に伴って吸気ポートに向けて燃料を噴射する。
Hereinafter, an embodiment embodying a wear-resistant ring, a piston, and an internal combustion engine according to the present invention will be described. The internal combustion engine of this embodiment is a gasoline engine.
As shown in FIG. 1, a throttle valve 12 is provided in the intake passage 11 of the internal combustion engine 10. In the internal combustion engine 10, the amount of air taken into the combustion chamber 15 is adjusted by adjusting the opening degree of the throttle valve 12. A fuel injection valve 13 is provided in the intake passage 11. The fuel injection valve 13 injects fuel toward the intake port as the valve is opened.

内燃機関10のシリンダ14内には、ピストン30が設けられている。ピストン30には、ピストンリング30Aが装着されている。
図2に示すように、ピストン30には、ピストンリング30Aが装着されるリング溝34が3つ形成されている。そして、ピストン30では、ピストン本体31に耐摩環32が固定されている。耐摩環32は、ピストン30の3つのリング溝34のうち燃焼室15に最も近い最上段のリング溝34に対応する部位に設けられており、耐摩環32の外周面33にはピストンリング30Aが装着されるリング溝34Aが形成されている。耐摩環32は、ピストン本体31よりも耐摩耗性に優れた材料で形成されている。例えば、耐摩環32は鋳鉄、ピストン本体31はアルミニウムからなり、耐摩環32をアルミニウムの溶湯で鋳込むことにより、同耐摩環32はピストン本体31に固定される。
A piston 30 is provided in the cylinder 14 of the internal combustion engine 10. A piston ring 30 </ b> A is attached to the piston 30.
As shown in FIG. 2, the piston 30 is formed with three ring grooves 34 into which the piston ring 30A is mounted. In the piston 30, a wear-resistant ring 32 is fixed to the piston body 31. The wear-resistant ring 32 is provided at a portion corresponding to the uppermost ring groove 34 closest to the combustion chamber 15 among the three ring grooves 34 of the piston 30, and the piston ring 30 </ b> A is provided on the outer circumferential surface 33 of the wear-resistant ring 32. A ring groove 34A to be mounted is formed. The wear-resistant ring 32 is formed of a material that is more excellent in wear resistance than the piston body 31. For example, the wear-resistant ring 32 is made of cast iron and the piston body 31 is made of aluminum. The wear-resistant ring 32 is fixed to the piston body 31 by casting the wear-resistant ring 32 with a molten aluminum.

図1に示すように、内燃機関10には、燃焼室15を臨むように点火プラグ17が設けられている。内燃機関10では、燃料噴射弁13から噴射された燃料が燃焼室15内において燃焼することによってピストン30が往復移動してクランクシャフト18が回転する。そして、燃焼後のガスは排気として燃焼室15から排気通路19に送り出される。   As shown in FIG. 1, the internal combustion engine 10 is provided with a spark plug 17 so as to face the combustion chamber 15. In the internal combustion engine 10, the fuel injected from the fuel injection valve 13 burns in the combustion chamber 15, whereby the piston 30 reciprocates and the crankshaft 18 rotates. The gas after combustion is sent out from the combustion chamber 15 to the exhaust passage 19 as exhaust.

吸気通路11と燃焼室15とは吸気バルブ21の開閉により連通・遮断され、排気通路19と燃焼室15とは排気バルブ22の開閉により連通・遮断される。なお、吸気バルブ21及び排気バルブ22は、各シリンダ14に対応してそれぞれ2つずつ設けられている。   The intake passage 11 and the combustion chamber 15 are communicated and blocked by opening and closing the intake valve 21, and the exhaust passage 19 and the combustion chamber 15 are communicated and blocked by opening and closing the exhaust valve 22. Two intake valves 21 and two exhaust valves 22 are provided for each cylinder 14.

内燃機関10には吸気通路11内の吸入空気を圧送する過給機40が設けられている。具体的には、吸気通路11におけるスロットルバルブ12の上流側の部分には、過給機40のコンプレッサ41が取り付けられている。また、内燃機関10の排気通路19には過給機40のタービン42が取り付けられている。なお過給機40は、コンプレッサ41の内部に設けられたコンプレッサホイール41Aとタービン42の内部に設けられたタービンホイール42Aとが連結された排気駆動式のものである。排気通路19において、タービン42の上流側と下流側とはバイパス通路43で接続されており、バイパス通路43にはウエイストゲートバルブ44が設けられている。ウエイストゲートバルブ44の開度が調整されることにより、タービンホイール42Aに吹き付けられる排気の流量が変更されて、吸気の圧送量が調節される。   The internal combustion engine 10 is provided with a supercharger 40 that pumps intake air in the intake passage 11. Specifically, the compressor 41 of the supercharger 40 is attached to the upstream side of the throttle valve 12 in the intake passage 11. A turbine 42 of the supercharger 40 is attached to the exhaust passage 19 of the internal combustion engine 10. The supercharger 40 is of an exhaust drive type in which a compressor wheel 41A provided in the compressor 41 and a turbine wheel 42A provided in the turbine 42 are connected. In the exhaust passage 19, the upstream side and the downstream side of the turbine 42 are connected by a bypass passage 43, and a waste gate valve 44 is provided in the bypass passage 43. By adjusting the opening degree of the waste gate valve 44, the flow rate of the exhaust gas blown to the turbine wheel 42A is changed, and the pumping amount of the intake air is adjusted.

ところで、ガソリンエンジンにおいては、点火プラグによる点火に先だって混合気が燃焼するプレイグニッションが発生することがある。そして、本願発明者は、過給機を備えるガソリンエンジンでは、プレイグニッションの発生時に、排気バルブ側よりも吸気バルブ側のほうがプレイグニッションによる燃焼圧力が大きくなり、これにより排気バルブ側よりも吸気バルブ側のほうがピストンに作用する荷重が大きくなることを確認している。また、本願発明者は、過給機を有するガソリンエンジンでは、プレイグニッションの発生時の燃焼圧力が、点火プラグの点火による通常の燃焼による燃焼圧力よりも大きくなることを実験により確認している。   By the way, in a gasoline engine, preignition in which the air-fuel mixture burns may occur prior to ignition by the spark plug. The inventor of the present application, in a gasoline engine equipped with a supercharger, at the time of occurrence of pre-ignition, the combustion pressure due to pre-ignition is larger on the intake valve side than on the exhaust valve side. It is confirmed that the load acting on the piston is larger on the side. Further, the inventors of the present application have confirmed by experiments that in a gasoline engine having a supercharger, the combustion pressure at the time of occurrence of pre-ignition becomes larger than the combustion pressure due to normal combustion due to ignition of the ignition plug.

したがって、このようなガソリンエンジンでは、プレイグニッションの発生時にピストンに作用する荷重が相対的に大きい吸気バルブ側において耐摩環に作用するピストンリングの応力が大きくなる。そしてこれに起因して、耐摩環の変形やそれに起因するリング溝の変形や損傷が生じやすくなる。こうした変形等が生じると、燃焼圧を十分に高めることができず内燃機関の出力低下を招くおそれがある。   Therefore, in such a gasoline engine, the stress of the piston ring acting on the wear-resistant ring is increased on the intake valve side where the load acting on the piston is relatively large when pre-ignition occurs. As a result, deformation of the wear-resistant ring and deformation or damage of the ring groove due to the deformation are likely to occur. When such deformation occurs, the combustion pressure cannot be sufficiently increased, and the output of the internal combustion engine may be reduced.

そこで、本実施形態の内燃機関10では、ピストン30に設けられる耐摩環32が、プレイグニッションの発生時に荷重が相対的に大きい吸気バルブ21側の部位においても変形等が生じることが抑制される形状に設定されている。以下、本実施形態に係る耐摩環32について図3及び図4を参照して説明する。   Therefore, in the internal combustion engine 10 according to the present embodiment, the wear-resistant ring 32 provided on the piston 30 has a shape in which deformation or the like is suppressed even at a portion on the intake valve 21 side where the load is relatively large when pre-ignition occurs. Is set to Hereinafter, the wear-resistant ring 32 according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 3 and 4.

図4に示すように、上記の通り、耐摩環32の外周面33には、リング溝34Aが形成されている。そして、耐摩環32は、リング溝34Aを挟んで対向する一対の対向壁35、36と、これら対向壁35、36を内周側で接続する側壁37とを有している。   As shown in FIG. 4, the ring groove 34 </ b> A is formed on the outer peripheral surface 33 of the wear-resistant ring 32 as described above. The wear-resistant ring 32 has a pair of opposed walls 35 and 36 that are opposed to each other with the ring groove 34A interposed therebetween, and a side wall 37 that connects the opposed walls 35 and 36 on the inner peripheral side.

一対の対向壁35、36の間の距離、すなわちリング溝34Aの幅は、耐摩環32の周方向に亘って同じ長さs1である。また、側壁37の厚さは、周方向に亘って同じ厚さs2に設定されている。   The distance between the pair of opposing walls 35, 36, that is, the width of the ring groove 34 </ b> A is the same length s <b> 1 over the circumferential direction of the wear-resistant ring 32. Moreover, the thickness of the side wall 37 is set to the same thickness s2 over the circumferential direction.

一方、一対の対向壁35、36のそれぞれは、対向しあう各部位における厚さは同じ厚さではあるものの、その周方向における厚さは均一ではなく、相対的に厚い部位と薄い部位とを備えている。具体的には、一対の対向壁35、36では、周方向の各部位の中で吸気バルブ21側の部位(図3及び図4の紙面左側の部位)の厚さが最も厚く、厚さt1となっている。すなわち、一対の対向壁35、36における吸気バルブ21側部位が、周方向において相対的に厚い厚肉部35A,36Aとなっている。なお、厚肉部35A,36Aの厚さt1は、厚肉部35A,36Aの厚さをこの厚さt1とすることで、プレイグニッションが発生しても耐摩環32の変形等を抑制することができる強度を耐摩環32が有することができるような厚さに設定されている。   On the other hand, each of the pair of facing walls 35 and 36 has the same thickness at each of the facing portions, but the thickness in the circumferential direction is not uniform, and a relatively thick portion and a thin portion are formed. I have. Specifically, in the pair of opposing walls 35 and 36, the portion on the intake valve 21 side (the portion on the left side in FIG. 3 and FIG. 4) among the respective portions in the circumferential direction is the thickest, and the thickness t1 It has become. That is, the intake valve 21 side portions of the pair of opposing walls 35 and 36 are thick portions 35A and 36A that are relatively thick in the circumferential direction. Note that the thickness t1 of the thick portions 35A and 36A is such that the thickness of the thick portions 35A and 36A is set to the thickness t1, thereby suppressing the deformation of the wear resistant ring 32 even if pre-ignition occurs. It is set to such a thickness that the wear-resistant ring 32 can have a strength capable of being

一方、一対の対向壁35、36では、周方向の各部位の中で排気バルブ22側の部位(図3及び図4の紙面右側の部位)の厚さが最も薄く、厚さt2となっている(t1>t2)。すなわち、一対の対向壁35、36における排気バルブ22側の部位が、周方向において相対的に薄い薄肉部35B,36Bとなっている。そして、図4に示すように、一対の対向壁35,36では、厚肉部35A,36Aから薄肉部35B、36Bにかけて、その厚さが漸次薄くなるように構成されている。なお対向壁35,36の径方向における長さは、周方向に亘り均一の長さt3となっている。   On the other hand, in the pair of opposing walls 35 and 36, the thickness of the portion on the exhaust valve 22 side (the portion on the right side in FIG. 3 and FIG. 4) among the respective portions in the circumferential direction is the smallest, and the thickness is t2. (T1> t2). That is, the portions on the exhaust valve 22 side of the pair of opposing walls 35 and 36 are thin portions 35B and 36B that are relatively thin in the circumferential direction. And as shown in FIG. 4, in a pair of opposing wall 35,36, it is comprised so that the thickness may become thin gradually from thick part 35A, 36A to thin part 35B, 36B. In addition, the length in the radial direction of the opposing walls 35 and 36 is a uniform length t3 in the circumferential direction.

また、上記の通り、側壁37の厚さs2と、一対の対向壁35,36の径方向における長さt3は、それぞれ耐摩環32の周方向に亘ってそれぞれ均一となっているため、耐摩環32に形成されるリング溝34Aの深さは、耐摩環32の周方向に亘って均一となっている。これにより、リング溝34Aには、周方向に均一な形状のピストンリング30Aを嵌合させることができる。   Further, as described above, the thickness s2 of the side wall 37 and the length t3 in the radial direction of the pair of opposing walls 35 and 36 are uniform over the circumferential direction of the wear-resistant ring 32, respectively. The depth of the ring groove 34 </ b> A formed in 32 is uniform over the circumferential direction of the wear-resistant ring 32. Thereby, the piston ring 30A having a uniform shape in the circumferential direction can be fitted into the ring groove 34A.

本実施形態のピストン30は、以上詳述した耐摩環32を有しており、本実施形態の内燃機関10には、こうした耐摩環32を有するピストン30が設けられている。
次に、本実施形態の作用を説明する。
The piston 30 of this embodiment has the wear ring 32 detailed above, and the internal combustion engine 10 of this embodiment is provided with the piston 30 having such a wear ring 32.
Next, the operation of this embodiment will be described.

図1に示す内燃機関10において、プレイグニッションが発生すると、燃焼室15内の燃焼圧力が、排気バルブ22側よりも吸気バルブ21側において高くなる。そのため、ピストン30に作用する荷重は、排気バルブ22側よりも吸気バルブ21側のほうが大きくなる。本実施形態では、図4に示すように、ピストン30の耐摩環32における一対の対向壁35,36において、吸気バルブ21側の部位が厚肉部35A,36Aとなっているため、耐摩環32の吸気バルブ21側の部位の強度が相対的に高くなっている。そのため、プレイグニッションの発生によって、ピストン30における吸気バルブ21側の部位に大きな荷重が作用しても、耐摩環32が変形することが抑制される。また、耐摩環32は、排気バルブ22側が薄肉部35B,36Bとなっているため、ピストン30の重量が重くなることを抑制される。   In the internal combustion engine 10 shown in FIG. 1, when pre-ignition occurs, the combustion pressure in the combustion chamber 15 becomes higher on the intake valve 21 side than on the exhaust valve 22 side. Therefore, the load acting on the piston 30 is larger on the intake valve 21 side than on the exhaust valve 22 side. In the present embodiment, as shown in FIG. 4, in the pair of opposing walls 35 and 36 of the wear-resistant ring 32 of the piston 30, the portions on the intake valve 21 side are the thick portions 35 </ b> A and 36 </ b> A. The strength of the portion on the intake valve 21 side is relatively high. Therefore, even if a large load is applied to a portion of the piston 30 on the intake valve 21 side due to the occurrence of pre-ignition, the wear-resistant ring 32 is suppressed from being deformed. Further, since the wear-resistant ring 32 has the thin portions 35B and 36B on the exhaust valve 22 side, the weight of the piston 30 is suppressed from becoming heavy.

以上詳述した本実施形態によれば、以下の効果を奏することができる。
(1)本実施形態のピストン30は、耐摩環32を備えている。そして、その耐摩環32は、外周面33に形成されるリング溝34Aを挟んで対向する一対の対向壁35,36とこれら対向壁35,36を内周側で接続する側壁37とを有しており、一対の対向壁35,36は、その厚さが周方向において均一ではなく、相対的に厚い厚肉部35A,36Aと相対的に薄い薄肉部35B,36Bとを含んでいる。
According to the embodiment described above in detail, the following effects can be obtained.
(1) The piston 30 of this embodiment includes a wear-resistant ring 32. The wear-resistant ring 32 has a pair of opposing walls 35, 36 that are opposed to each other with a ring groove 34 </ b> A formed on the outer peripheral surface 33, and a side wall 37 that connects these opposing walls 35, 36 on the inner peripheral side. The pair of opposing walls 35 and 36 are not uniform in thickness in the circumferential direction, and include relatively thick thick portions 35A and 36A and relatively thin thin portions 35B and 36B.

これにより、ピストン30が受ける荷重が相対的に大きくなる側、すなわち本実施例では吸気バルブ21側に、厚肉部35A,36Aを配置することが可能となり、ピストン30が受ける荷重が相対的に大きい部位における耐摩環32の強度を相対的に高くすることができる。これにより、ピストン30が受ける荷重が相対的に大きい吸気バルブ21側においても、耐摩環32の変形等を抑制することができる。一方、厚さが相対的に薄い薄肉部35B,36Bを備えているため、耐摩環32を全周に亘って厚肉部35A,36Aと同じ厚さに形成した場合に比べて、耐摩環32の軽量化を図ることができる。このようにして、ピストン30の重量が重くなることを抑制しつつ、耐摩環32の変形等を抑制することができる。   Accordingly, the thick portions 35A and 36A can be disposed on the side where the load received by the piston 30 is relatively large, that is, the intake valve 21 side in this embodiment, and the load received by the piston 30 is relatively The strength of the wear-resistant ring 32 at a large site can be relatively increased. Thereby, deformation | transformation etc. of the wear-resistant ring 32 can be suppressed also in the intake valve 21 side where the load which the piston 30 receives is comparatively large. On the other hand, since the thin-walled portions 35B and 36B are relatively thin, the wear-resistant ring 32 is compared with the case where the wear-resistant ring 32 is formed to have the same thickness as the thick-walled portions 35A and 36A over the entire circumference. Can be reduced in weight. In this way, deformation of the wear-resistant ring 32 can be suppressed while suppressing an increase in the weight of the piston 30.

(2)本実施形態の内燃機関10は、過給機40を備えており、上記耐摩環32を有するピストン30を備えている。また、耐摩環32の厚肉部35A,36Aが吸気バルブ21側に配置され、薄肉部35B,36Bが排気バルブ22側に配置されている。   (2) The internal combustion engine 10 of the present embodiment includes a supercharger 40 and includes the piston 30 having the wear ring 32. Further, the thick portions 35A and 36A of the wear-resistant ring 32 are disposed on the intake valve 21 side, and the thin portions 35B and 36B are disposed on the exhaust valve 22 side.

本願発明者の実験により、過給機40を備える内燃機関10では、プレイグニッションの発生時に、排気バルブ22側よりも吸気バルブ21側のほうがピストン30に作用する荷重(筒内圧)が大きくなることが確認されている。そこで、本実施形態では、プレイグニッションが発生した際にピストン30に作用する荷重が大きくなる吸気バルブ21側に、耐摩環32の厚肉部35A,36Aを配置させる一方、ピストン30に作用する荷重が相対的に小さい排気バルブ22側に薄肉部35B,36Bを配置させるようにしている。これにより、過給機40を備える内燃機関10において、プレイグニッションの発生によりピストン30が受ける荷重が相対的に大きくなる部位においても耐摩環32の変形等を抑制することができる。また、耐摩環32において排気バルブ22側に位置する部位を薄肉部35B,36Bとすることで、ピストン30の重量が重くなることを抑制することができる。   According to the experiment by the present inventor, in the internal combustion engine 10 provided with the supercharger 40, when pre-ignition occurs, the load (in-cylinder pressure) acting on the piston 30 is greater on the intake valve 21 side than on the exhaust valve 22 side. Has been confirmed. Therefore, in the present embodiment, the thick portions 35A and 36A of the wear-resistant ring 32 are disposed on the intake valve 21 side where the load acting on the piston 30 increases when pre-ignition occurs, while the load acting on the piston 30 The thin-walled portions 35B and 36B are arranged on the exhaust valve 22 side where is relatively small. Thereby, in the internal combustion engine 10 provided with the supercharger 40, the deformation | transformation etc. of the wear-resistant ring 32 can be suppressed also in the site | part where the load which the piston 30 receives by generation | occurrence | production of pre-ignition becomes comparatively large. Further, by setting the portions located on the exhaust valve 22 side in the wear-resistant ring 32 as the thin portions 35B and 36B, it is possible to suppress the weight of the piston 30 from becoming heavy.

なお、本発明は、上記実施形態にて例示した態様に限られるものではなく、以下に示すように変更して実施することができる。
・耐摩環は、上記実施形態の構成に限定されず、一対の対向壁が、吸気バルブ側の部位の厚さが相対的に厚く、排気バルブ側の部位の厚さが相対的に薄く形成されていればよい。例えば、耐摩環は、図5及び図6に示すような形状であってもよい。
In addition, this invention is not restricted to the aspect illustrated in the said embodiment, It can change and implement as shown below.
The wear-resistant ring is not limited to the configuration of the above embodiment, and the pair of opposing walls are formed so that the portion on the intake valve side is relatively thick and the portion on the exhaust valve side is relatively thin. It only has to be. For example, the wear-resistant ring may have a shape as shown in FIGS.

図5に示す耐摩環50は、一対の対向壁55,56における吸気バルブ側の領域(図5に矢印Aで示す範囲)が、対向壁55,56の周方向において厚さが相対的に厚い厚肉部55A,56Aとなっている。また、一対の対向壁55,56における排気バルブ側の領域(図5に矢印Bで示す範囲)が、対向壁55,56の周方向において厚さが相対的に薄い薄肉部55B,56Bとなっている。そして、厚肉部55A,56Aと薄肉部55B,56Bの間の領域(図5に矢印Cで示す範囲)は、厚肉部55A,56A側から薄肉部55B,56B側にかけて厚さが漸次薄くなるように構成されている。   The wear-resistant ring 50 shown in FIG. 5 is relatively thick in the circumferential direction of the opposing walls 55 and 56 in the region on the intake valve side of the pair of opposing walls 55 and 56 (the range indicated by the arrow A in FIG. 5). The thick portions 55A and 56A are formed. In addition, regions on the exhaust valve side of the pair of opposing walls 55 and 56 (ranges indicated by arrows B in FIG. 5) become thin portions 55B and 56B that are relatively thin in the circumferential direction of the opposing walls 55 and 56. ing. Further, the region between the thick portions 55A and 56A and the thin portions 55B and 56B (the range indicated by the arrow C in FIG. 5) gradually decreases in thickness from the thick portions 55A and 56A to the thin portions 55B and 56B. It is comprised so that it may become.

また、図6に示す耐摩環60は、一対の対向壁65,66における吸気バルブ側の領域(図6に矢印Aで示す範囲)が、厚肉部65A,66Aとなっている。また、対向壁65,66における排気バルブ側の領域(図6に矢印Bで示す範囲)が、薄肉部65B,66Bとなっている。そして、厚肉部65A,66Aと薄肉部65B,66Bの間の一部の領域(図6に矢印Cで示す範囲)は、厚さが均一であり且つ厚肉部65A,66Aと薄肉部65B,66Bの中間の厚さである中肉部65C,66Cとなっている。厚肉部65A,66Aと中肉部65C,66Cとの間の領域は、厚肉部65A,66A側から中肉部65C,66C側にかけて厚さが漸次薄くなり、中肉部65C,66Cと薄肉部65B,66Bの間の領域は、中肉部65C,66C側から薄肉部65B,66B側にかけて厚さが漸次薄くなっている。このように、図6に示す実施形態では、対向壁65,66の厚さが、厚肉部65A,66Aから薄肉部65B,66Bにかけて段階的に薄くなっている。   Further, in the wear-resistant ring 60 shown in FIG. 6, regions on the intake valve side (range indicated by an arrow A in FIG. 6) in the pair of opposing walls 65 and 66 are thick portions 65 </ b> A and 66 </ b> A. Moreover, the area | region (range shown by the arrow B in FIG. 6) in the exhaust valve side in the opposing walls 65 and 66 is the thin part 65B and 66B. A part of the region between the thick portions 65A and 66A and the thin portions 65B and 66B (range indicated by an arrow C in FIG. 6) has a uniform thickness, and the thick portions 65A and 66A and the thin portion 65B. , 66B, which are intermediate thickness portions 65C, 66C. The regions between the thick portions 65A and 66A and the middle portions 65C and 66C gradually decrease in thickness from the thick portions 65A and 66A to the middle portions 65C and 66C, and the middle portions 65C and 66C The region between the thin portions 65B and 66B gradually decreases in thickness from the middle portions 65C and 66C to the thin portions 65B and 66B. As described above, in the embodiment shown in FIG. 6, the thicknesses of the opposing walls 65 and 66 are gradually reduced from the thick portions 65A and 66A to the thin portions 65B and 66B.

このように、図5及び図6に示す耐摩環50,60においても、一対の対向壁55,56,65,66において吸気バルブ側に厚肉部55A,56A,65A,66Aが配置され、排気バルブ側に薄肉部55B,56B,65B,66Bが配置されている。したがって、プレイグニッションの発生によりピストンが受ける荷重が相対的に大きくなる吸気バルブ側の部位においても耐摩環50,60の変形等を抑制することができるとともに、耐摩環50,60において排気バルブ側に位置する部位を薄肉部55B,56B,65B,66Bとすることで、ピストンの重量が重くなることを抑制することができる。   As described above, in the wear-resistant rings 50 and 60 shown in FIGS. 5 and 6, the thick portions 55A, 56A, 65A, and 66A are disposed on the intake valve side of the pair of opposing walls 55, 56, 65, and 66, and the exhaust gas is exhausted. Thin portions 55B, 56B, 65B, 66B are arranged on the valve side. Therefore, deformation of the wear-resistant rings 50 and 60 can be suppressed even at a portion on the intake valve side where the load received by the piston is relatively large due to the occurrence of pre-ignition, and the wear-resistant rings 50 and 60 are disposed on the exhaust valve side. It is possible to suppress an increase in the weight of the piston by setting the portion to be positioned as the thin portions 55B, 56B, 65B, 66B.

・上記各実施形態では、一対の対向壁において、対向する各部位では各対向壁の厚さを同じ厚さとしている。しかしながら、一対の対向壁においては、排気バルブ側の部位の厚さよりも吸気バルブ側の部位の厚さのほうが厚ければよく、対向する各部位の厚さは同じ厚さでなくてもよい。すなわち、図4,5及び6に示した実施形態において、互いに対向する厚肉部35A,55A,65Aの厚さと厚肉部36A,56A,66Aの厚さとを異なる厚さとしてもよいし、互いに対向する薄肉部35B,55B,65Bの厚さと薄肉部36B,56B,66Bの厚さとを異なる厚さとしてもよい。また、上記各実施形態では、耐摩環の一対の対向壁の両方が厚肉部と薄肉部とを含むようにしているが、一対の対向壁の何れか一方が厚肉部と薄肉部とを含むようにしてもよい。また、上記各実施形態では、側壁の厚さが周方向に亘って均一な厚さであるが、側壁の厚さが周方向の部位毎に異なっていてもよい。例えば、側壁の厚さが、排気バルブ側よりも吸気バルブ側において厚くなっていてもよい。   In each of the above embodiments, in the pair of opposing walls, the thicknesses of the opposing walls are the same at the opposing portions. However, in the pair of opposing walls, it is sufficient that the thickness of the portion on the intake valve side is thicker than the thickness of the portion on the exhaust valve side, and the thicknesses of the facing portions do not have to be the same. That is, in the embodiment shown in FIGS. 4, 5 and 6, the thicknesses of the thick portions 35A, 55A, 65A facing each other may be different from the thicknesses of the thick portions 36A, 56A, 66A. The thickness of the opposed thin portions 35B, 55B, and 65B may be different from the thickness of the thin portions 36B, 56B, and 66B. Further, in each of the above embodiments, both the pair of facing walls of the wear-resistant ring include a thick part and a thin part, but either one of the pair of opposing walls includes a thick part and a thin part. Also good. Moreover, in each said embodiment, although the thickness of a side wall is uniform thickness over the circumferential direction, the thickness of a side wall may differ for every site | part of the circumferential direction. For example, the side wall may be thicker on the intake valve side than on the exhaust valve side.

・上記実施形態では、耐摩環の厚肉部が吸気バルブ側に配置され、薄肉部が排気バルブ側に配置されている。しかしながら、耐摩環の厚肉部及び薄肉部の配置位置は、上記実施形態と異なる位置であってもよい。例えば、プレイグニッションなどの異常燃焼時ではなく、通常の混合気の燃焼時において、ピストンに作用する荷重(燃焼圧力)がピストンの首振り等によって偏ることもある。そこで、耐摩環の一対の対向壁において、通常燃焼時にピストンに作用する荷重(燃焼圧力)が相対的に大きい部位の厚さを、対向壁の周方向において相対的に厚い厚肉部とし、通常燃焼時にピストンに作用する荷重(燃焼圧力)が相対的に小さい部位の厚さを、対向壁の周方向において相対的に薄い薄肉部としてもよい。これにより、通常燃焼時の燃焼圧力によって耐摩環が変形等することを抑制しつつ、耐摩環の軽量化を図ることでピストンの重量が重くなることを抑制することができる。   -In the said embodiment, the thick part of a wear-resistant ring is arrange | positioned at the intake valve side, and the thin part is arrange | positioned at the exhaust valve side. However, the arrangement position of the thick part and the thin part of the wear-resistant ring may be different from the above-described embodiment. For example, the load (combustion pressure) acting on the piston may be biased due to the oscillation of the piston or the like, not at the time of abnormal combustion such as pre-ignition but at the time of combustion of a normal air-fuel mixture. Therefore, in the pair of opposed walls of the wear-resistant ring, the thickness of the portion where the load (combustion pressure) acting on the piston during normal combustion is relatively large is set to be a thick part that is relatively thick in the circumferential direction of the opposed wall. The thickness of the portion where the load (combustion pressure) acting on the piston during combustion is relatively small may be a thin portion that is relatively thin in the circumferential direction of the opposing wall. Thereby, it can suppress that the weight of a piston becomes heavy by aiming at the weight reduction of a wear-resistant ring, suppressing that a wear-resistant ring deform | transforms by the combustion pressure at the time of normal combustion.

・上記実施形態では、過給機を備えるガソリンエンジンに、本発明に係る耐摩環及びピストンを適用するようにしている。しかしながら、本発明に係る耐摩環及びピストンをディーゼルエンジンや、過給機を有さないガソリンエンジンにも適用することもできる。また、ガソリンエンジンは、燃焼室内に燃料を直接する筒内噴射弁を有するものであってもよい。これらの内燃機関においても、耐摩環の対向壁が厚肉部と薄肉部とを含み、ピストンに作用する荷重が相対的に大きい部位に耐摩環の厚肉部が配置されるようにすれば、ピストンの重量が重くなることを抑制しつつ、耐摩環の変形等を抑制することができる。   In the above embodiment, the wear-resistant ring and piston according to the present invention are applied to a gasoline engine equipped with a supercharger. However, the wear-resistant ring and piston according to the present invention can also be applied to a diesel engine or a gasoline engine without a supercharger. Further, the gasoline engine may have an in-cylinder injection valve that directs fuel into the combustion chamber. Also in these internal combustion engines, if the opposing wall of the wear-resistant ring includes a thick part and a thin part, and the thick part of the wear-resistant ring is arranged at a portion where the load acting on the piston is relatively large, While preventing the piston from becoming heavy, deformation of the wear-resistant ring can be suppressed.

10…内燃機関、11…吸気通路、12…スロットルバルブ、13…燃料噴射弁、14…シリンダ、15…燃焼室、17…点火プラグ、18…クランクシャフト、19…排気通路、21…吸気バルブ、22…排気バルブ、30…ピストン、30A…ピストンリング、31…ピストン本体、32,50,60…耐摩環、33…外周面、34,34A…リング溝、35,36,55,56,65,66…対向壁、35A,36A,55A,56A,65A,66A…厚肉部、35B,36B,55B,56B,65B,66B…薄肉部、37…側壁、40…過給機、41…コンプレッサ、41A…コンプレッサホイール、42…タービン、42A…タービンホイール、43…バイパス通路、44…ウエイストゲートバルブ、65C…中肉部、66C…中肉部。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Internal combustion engine, 11 ... Intake passage, 12 ... Throttle valve, 13 ... Fuel injection valve, 14 ... Cylinder, 15 ... Combustion chamber, 17 ... Spark plug, 18 ... Crankshaft, 19 ... Exhaust passage, 21 ... Intake valve, 22 ... Exhaust valve, 30 ... Piston, 30A ... Piston ring, 31 ... Piston body, 32, 50, 60 ... Wear-resistant ring, 33 ... Outer peripheral surface, 34, 34A ... Ring groove, 35, 36, 55, 56, 65, 66 ... opposing wall, 35A, 36A, 55A, 56A, 65A, 66A ... thick part, 35B, 36B, 55B, 56B, 65B, 66B ... thin part, 37 ... side wall, 40 ... supercharger, 41 ... compressor, 41A ... Compressor wheel, 42 ... Turbine, 42A ... Turbine wheel, 43 ... Bypass passage, 44 ... Waste gate valve, 65C ... Middle wall part, 66 ... medium build part.

Claims (4)

外周面に形成されるリング溝を挟んで対向する一対の対向壁とこれら対向壁を内周側で接続する側壁とを有する耐摩環であって、前記一対の対向壁の少なくとも一方は、その厚さが周方向において相対的に厚い厚肉部と相対的に薄い薄肉部とを含む耐摩環。   An anti-wear ring having a pair of opposing walls facing each other across a ring groove formed on the outer peripheral surface and a side wall connecting the opposing walls on the inner peripheral side, wherein at least one of the pair of opposing walls has a thickness thereof A wear-resistant ring comprising a thick part and a thin part that are relatively thick in the circumferential direction. 請求項1に記載の耐摩環であって、The wear resistant ring according to claim 1,
前記リング溝及び前記一対の対向壁は前記外周面の全周に亘って設けられている耐摩環。The ring groove and the pair of opposing walls are wear-resistant rings provided over the entire circumference of the outer peripheral surface.
請求項1または2に記載の耐摩環が設けられたピストン。 A piston provided with the wear-resistant ring according to claim 1 . 過給機を備える内燃機関であって、
請求項に記載のピストンを有し、
前記耐摩環の厚肉部が吸気バルブ側に配置され、前記薄肉部が排気バルブ側に配置される内燃機関。
An internal combustion engine comprising a supercharger,
A piston according to claim 3 ,
An internal combustion engine in which a thick portion of the wear-resistant ring is disposed on an intake valve side and the thin portion is disposed on an exhaust valve side.
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