JP6397709B2 - エンジン - Google Patents

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本発明は、エンジンに関し、詳しくは、ピストンヘッドの冷却効率を高めることができるエンジンに関する。
従来、エンジンとして、ピストンヘッドのリング溝に圧力リングが内嵌され、圧力リングが、相互に重なった上死点側リングと下死点側リングで構成されたものがある (例えば、特許文献１参照)。
この種のエンジンでは、燃焼室で発生したガス圧を上死点側リングが受けて上死点側リングが歪んでも、下死点側リングにはガス圧による歪みが起こりにくく、歪みによる圧力リングの密封性の低下を抑制することができる利点がある。
この特許文献１のものでは、下死点側リングの外周面がシリンダ壁に接し、上死点側リングの外周面がシリンダ壁から離間されているため、問題がある。
実公昭４３−２３２０２号公報(第２，３図参照)
《問題点》 ピストンヘッドの冷却効率が低い。
この特許文献１のものでは、下死点側リングの外周面がシリンダ壁に接し、上死点側リングの外周面がシリンダ壁から離間されているため、ピストンヘッドの熱が高温のピストン頂面から遠い下死点側リングを介してシリンダ壁に伝導され、ピストンヘッドの冷却効率が低い。
本発明の課題は、ピストンヘッドの冷却効率を高めることができるエンジンを提供することにある。
本発明の発明者らは、研究の結果、上死点側リングの外周面がシリンダ壁に接している場合には、ピストンヘッドの冷却効率が高まることに着目し、この発明に至った。
請求項１に係る発明の発明特定事項は、次の通りである。
図１(Ｂ)に例示するように、ピストンヘッド(１)のリング溝(２)に圧力リング(３)が内嵌され、圧力リング(３)が、相互に重なった上死点側リング(４)と下死点側リング(５)で構成された、エンジンにおいて、
図１(Ｂ)に例示するように、上死点側リング(４)と下死点側リング(５)の相互の接触面(４ａ)(５ａ)に段差が設けられ、上死点側リング(４)の段差境界面(４ｂ)と下死点側リング(５)の段差境界面(５ｂ)が相互に係合され、上死点側リング(４)の外周面(４ｃ)がシリンダ壁(７)に接し、下死点側リング(５)の段差境界面(５ｂ)が上死点側リング(４)の段差境界面(４ｂ)に係止されて、下死点側リング(５)のシリンダ壁(７)側への移動が制限され、下死点側リング(５)の外周面(５ｃ)がシリンダ壁(７)から離間され、
上死点側リング(４)が下死点側リング(５)よりも熱伝導性の高い素材で構成されている、ことを特徴とするエンジン。
(請求項１に係る発明)
請求項１に係る発明は、次の効果を奏する。
《効果》 ピストンヘッドの冷却効率を高めることができる。
図１(Ｂ)に例示するように、上死点側リング(４)の外周面(４ｃ)がシリンダ壁(７)に接しているため、ピストンヘッド(１)の熱が高温のピストン頂面(１ａ)から近い上死点側リング(４)を介してシリンダ壁(７)に伝導され、ピストンヘッド(１)の冷却効率を高めることができる。
《効果》 シリンダ壁に対する圧力リングの摩擦抵抗を低減することができる。
図１(Ｂ)に例示するように、下死点側リング(５)の外周面(５ｃ)がシリンダ壁(７)から離間されているため、圧力リング(３)とシリンダ壁(７)との接触面積が減少し、シリンダ壁(６)に対する圧力リング(３)の摩擦抵抗を低減することができる。
《効果》 ピストンヘッドの冷却効率を高めることができる。
上死点側リング(４)が下死点側リング(５)よりも熱伝導性の高い素材で構成されているため、ピストンヘッド(１)の熱が熱伝導性の高い上死点側リング(４)を介してシリンダ壁(７)に伝達され、ピストンヘッド(１)の冷却効率を高めることができる。
(請求項２に係る発明)
請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明の効果に加え、次の効果を奏する。
《効果》 ピストンヘッドの冷却効率を高めることができる。
図１(Ｂ)に例示するように、前記圧力リング(３)が最も上死点側のリング溝(２)に内嵌されているため、ピストンヘッド(１)の熱が高温のピストン頂面(１ａ)に最も近い上死点側リング(４)を介してシリンダ壁(７)に伝導され、ピストンヘッド(１)の冷却効率を高めることができる。
(請求項３に係る発明)
請求項３に係る発明は、請求項２に係る発明の効果に加え、次の効果を奏する。
《効果》 簡単な構造のピストンを用いることができる。
図１(Ｂ)に例示するように、前記リング溝(２)とオイルリング溝(８)との間がリング溝のないランド部(９)とされているため、セカンドリング等の中間リング溝のない簡単な構造のピストン(１１)を用いることができる。
(請求項４に係る発明)
請求項４に係る発明は、請求項１から請求項３のいずれかに係る発明の効果に加え、次の効果を奏する。
《効果》 圧力リングの密封性を高めることができる。
図２に例示するように、上死点側リング(４)と下死点側リング(５)の各合い口隙間(４ｄ)(５ｄ)は、相互に圧力リング(３)の周方向にずらして配置されているため、各合い口隙間(４ｄ)(５ｄ)に重なった下死点側リング(５)または上死点側リング(４)で、各合い口隙間(４ｄ)(５ｄ)からのブローバイガスの吹き抜けを抑制することができ、圧力リング(３)の密封性を高めることができる。
(請求項５に係る発明)
請求項５に係る発明は、請求項４に係る発明の効果に加え、次の効果を奏する。
《効果》 圧力リングの密封性を高めることができる。
図２に例示するように、上死点側リング(４)と下死点側リング(５)の各合い口隙間(４ｄ)(５ｄ)は、ピストンヘッド(１)の径方向の相互反対側に配置されているため、上死点側リング(４)の合い口隙間(４ｄ)を通過したブローバイガスは、リング溝(２)を経由して、ピストンヘッド(１)の径方向の反対側に到達しなければ、下死点側リング(５)の合い口隙間(５ｄ)に届かず、リング溝(２)を経由するブローバイガスの吹き抜けを抑制することができ、圧力リング(３)の密封性を高めることができる。
本発明の実施形態にかかるディーゼルエンジンを説明する図で、図１(Ａ)は要部の模式図、図１(Ｂ)はピストンとシリンダ壁の拡大縦断面図である。 図１(Ａ)のII−II線断面図である。
図１〜図２は本発明の実施形態に係るエンジンを説明する図であり、この実施形態では、直接噴射式の立形ディーゼルエンジンについて説明する。
このエンジンの概要は、次の通りである。
図１(Ａ)に示すように、このエンジンは、シリンダ壁(７)の上部にシリンダヘッド(１２)が組み付けられ、シリンダボア内にピストン(１１)が内嵌されている。ピストン(１１)はコンロッド(１３)を介してクランク軸(１４)に連結されている。
シリンダヘッド(１２)には、吸気ポート(１５)と排気ポート(１６)が設けられ、燃料インジェクタ(１７)が取り付けられている。
燃料インジェクタ(１７)の噴射口は、シリンダヘッド(１２)とシリンダ壁(７)とピストン(１１)とで囲まれた燃焼室(１０)に向けられている。
図１(Ｂ)に示すように、このエンジンでは、ピストンヘッド(１)のリング溝(２)に圧力リング(３)が内嵌され、圧力リング(３)が、相互に重なった上死点側リング(４)と下死点側リング(５)で構成されている。
図１(Ｂ)に示すように、このエンジンでは、上死点側リング(４)と下死点側リング(５)の相互の接触面(４ａ)(５ａ)に段差が設けられ、上死点側リング(４)の段差境界面(４ｂ)と下死点側リング(５)の段差境界面(５ｂ)が相互に係合され、上死点側リング(４)の外周面(４ｃ)がシリンダ壁(７)に接し、下死点側リング(５)の段差境界面(５ｂ)が上死点側リング(４)の段差境界面(４ｂ)に係止されて、下死点側リング(５)のシリンダ壁(７)側への移動が制限され、下死点側リング(５)の外周面(５ｃ)がシリンダ壁(７)から離間されている。
このエンジンでは、上死点側リング(４)が下死点側リング(５)よりも熱伝導性の高い素材で構成されている。
下死点側リング(５)には安価な鋳鉄が用いられている。
上死点側リング(４)には、下死点側リング(５)よりも熱伝導性の高い合金鋼が用いられている。合金鋼の表面には熱伝導性の高い硬質クロムめっきを施してもよい。
図１(Ｂ)に示すように、このエンジンでは、前記圧力リング(３)が最も上死点側のリング溝(２)に内嵌されている。
図１(Ｂ)に示すように、このエンジンでは、前記リング溝(２)とオイルリング溝(８)との間がリング溝のないランド部(９)とされている。
オイルリング溝(８)にはオイルリング(１８)が内嵌されている。
図２に示すように、このエンジンでは、上死点側リング(４)と下死点側リング(５)の各合い口隙間(４ｄ)(５ｄ)は、相互に圧力リング(３)の周方向にずらして配置されている。
図２に示すように、このエンジンでは、上死点側リング(４)と下死点側リング(５)の各合い口隙間(４ｄ)(５ｄ)は、ピストンヘッド(１)の径方向の相互反対側に配置されている。
(１) ピストンヘッド
(２) リング溝
(３) 圧力リング
(４) 上死点側リング
(４ａ) 接触面
(４ｂ) 段差境界面
(４ｃ) 外周面
(４ｄ) 合い口隙間
(５) 下死点側リング
(５ａ) 接触面
(５ｂ) 段差境界面
(５ｃ) 外周面
(５ｄ) 合い口隙間
(６) シリンダ中心軸線
(７) シリンダ壁
(８) オイルリング溝
(９) ランド部

Claims (5)

  1. ピストンヘッド(１)のリング溝(２)に圧力リング(３)が内嵌され、圧力リング(３)が、相互に重なった上死点側リング(４)と下死点側リング(５)で構成された、エンジンにおいて、
    上死点側リング(４)と下死点側リング(５)の相互の接触面(４ａ)(５ａ)に段差が設けられ、上死点側リング(４)の段差境界面(４ｂ)と下死点側リング(５)の段差境界面(５ｂ)が相互に係合され、上死点側リング(４)の外周面(４ｃ)がシリンダ壁(７)に接し、下死点側リング(５)の段差境界面(５ｂ)が上死点側リング(４)の段差境界面(４ｂ)に係止されて、下死点側リング(５)のシリンダ壁(７)側への移動が制限され、下死点側リング(５)の外周面(５ｃ)がシリンダ壁(７)から離間され、
    上死点側リング(４)が下死点側リング(５)よりも熱伝導性の高い素材で構成されている、ことを特徴とするエンジン。
  2. 請求項１に記載されたエンジンにおいて、
    前記圧力リング(３)が最も上死点側のリング溝(２)に内嵌されている、ことを特徴とするエンジン。
  3. 請求項２に記載されたエンジンにおいて、
    前記リング溝(２)とオイルリング溝(８)との間がリング溝のないランド部(９)とされている、ことを特徴とするエンジン。
  4. 請求項１から請求項３のいずれかに記載されたエンジンにおいて、
    上死点側リング(４)と下死点側リング(５)の各合い口隙間(４ｄ)(５ｄ)は、相互に圧力リング(３)の周方向にずらして配置されている、ことを特徴とするエンジン。
  5. 請求項４に記載されたエンジンにおいて、
    上死点側リング(４)と下死点側リング(５)の各合い口隙間(４ｄ)(５ｄ)は、ピストンヘッド(１)の径方向の相互反対側に配置されている、ことを特徴とするエンジン。
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