JP6702537B2 - コンプレッションリング及び内燃機関の組み立て方法 - Google Patents

Description

本発明は、コンプレッションリング及び内燃機関の組み立て方法に関する。

内燃機関のシリンダに装着されるピストンの外周面に形成されたリング溝には、ピストンリングとして、コンプレッションリング（圧力リング）とオイルリングとが設けられる。コンプレッションリングは、高圧の燃焼ガスが燃焼室側からクランク室側へ流出すること（ブローバイ）やシリンダ内の余分なオイル（潤滑油）がクランク室側から燃焼室側に流出すること（オイル上がり）を抑制する機能を有する。このようなコンプレッションリングには気密性が優れていることが要求されるが、シリンダとの熱膨張差を吸収するために、コンプレッションリングに適度な隙間を形成した合口を設けておく必要がある。

一方で、近年、エタノール等のアルコールのみからなる燃料又はアルコールと他の燃料とを混合した燃料（以下、アルコール燃料）を使用可能な内燃機関が知られている。これに関連して、特許文献１には、アルコール燃料用の内燃機関に使用されるピストンリングにおいて、クラックや剥離の発生を抑制するための技術として、ピストンリングの摺動面にＣｒ−Ｂ−Ｖ−Ｎ系の合金皮膜を被覆する技術が開示されている。

国際公開第２０１６／００２８１０号

しかしながら、上述のようなアルコール燃料を使用する内燃機関においては、燃焼時の未燃アルコールと燃焼時に発生する水分とが燃焼室内のオイルに含まれるカルシウム成分と反応することによって、炭酸カルシウムや硫酸カルシウム等のアルコール燃料生成物が生じることがある。アルコール燃料生成物は、コンプレッションリングの合口を形成する一対の合口端面に堆積する。ここで、ガソリンエンジンにおいては、オイル中に含まれるオレフィンとガソリンに含まれる成分とが熱や酸の作用により反応することでスラッジが発生するが、これはヘドロ状の物質である。一方、アルコール燃料生成物はカルシウムを含むことから、ガソリンエンジンにおけるスラッジよりも硬質となる。ここで、堆積したアルコール燃料生成物（堆積物）が存在する状態でコンプレッションリングが摺動し、合口端部同士が接近して接触する（突き当たる）ことがある。このとき、夫々の合口端面の堆積物同士は、全面で接触する。そのため、接触面積が大きくなり、堆積物が砕けることなくアルコール燃料生成物が堆積し続け、堆積物の体積が増加する。そして、体積が増加した堆積物同士が接触して合口が押し広げられることによって、コンプレッションリングの外周面がシリンダ内壁に強く押し付けられる。その結果、コンプレッションリングの外周面の皮膜が剥離するといった損傷が発生する虞があった。

本発明は、上記したような種々の実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、アルコール燃料用の内燃機関に設けられるコンプレッションリングにおいて、合口端面に堆積したアルコール燃料生成物によるコンプレッションリングの損傷を抑制することが可能な技術を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明は、以下の手段を採用した。即ち、本発明は、アル
コール燃料用の内燃機関のシリンダに装着されるピストンに形成されたリング溝に設けられるコンプレッションリングであって、リング本体と、前記リング本体に設けられ、該コンプレッションリングが前記シリンダに装着された状態において、互いに対向することで合口空間を形成する一対の合口端面と、を有し、前記合口空間は、前記一対の合口端面同士の間隔である端面間隔が相対的に狭い第１領域と、前記端面間隔が前記第１領域よりも相対的に広い第２領域であって、前記第１領域に隣接するとともに該コンプレッションリングの周囲空間とつながっている第２領域と、を有する、コンプレッションリングである。

本発明の合口空間は、コンプレッションリングがシリンダに装着された状態において、端面間隔が狭い第１領域と、端面間隔が第１領域よりも広い第２領域とを有する。ここで、端面間隔が一様である場合にアルコール燃料生成物が一対の合口端面に堆積したとき、夫々の合口端面の堆積物間の間隔も略一様となる。そのため、堆積物が存在する状態で一対の合口端面が接近して夫々の合口端面の堆積物同士が接触する場合、夫々の堆積物の全面同士が接触する。一方、本発明によると、アルコール燃料生成物が一対の合口端面に堆積したとき、夫々の合口端面の堆積物間の距離は、端面間隔の狭い第１領域において相対的に小さくなる。そのため、堆積物が存在する状態で一対の合口端面が接近して夫々の合口端面の堆積物同士が接触する場合、夫々の堆積物を第１領域のみにおいて接触させることができる。つまり、第１領域においては堆積物が接触しつつも第２領域においては堆積物が接触しない状態とすることができる。これにより、端面間隔が一様の場合と比較して、堆積物同士の接触面積を小さくすることができる。堆積物の接触面積を小さくすることにより、堆積物同士が接触したときに接触箇所に作用する応力が大きくなるため、接触箇所において堆積物を微細に砕くことができる。更に、本発明は、端面間隔が第１領域よりも広い第２領域がコンプレッションリングの周囲空間につながって（連通して）いることから、堆積物の破片をコンプレッションリングの周囲へ容易に排出することができる。これにより、合口空間内の堆積物の体積を減少させ、堆積物同士が接触し難くすることができる。これにより、合口空間が堆積物によって押し広げられることが抑制される。その結果、合口端面に堆積したアルコール燃料生成物によるコンプレッションリングの損傷を抑制することができる。ここで、本発明における「アルコール燃料」とは、内燃機関（エンジンとも呼ぶ）を動作させるための燃料であって、エタノール等のアルコールのみからなる燃料、又はアルコールと他の燃料（例えば、ガソリン）とが混合された燃料のことを指す。即ち、アルコール燃料とは、アルコールを含有する燃料である。また、「端面間隔」とは、例えば、合口端面同士の最短距離である。その場合、例えば、第１領域の端面間隔は、合口端面同士の第１領域における最短距離となり、第２領域の端面間隔は、合口端面同士の第２領域における最短距離となる。但し、端面間隔の定義はこれに限定しない。また、「コンプレッションリングの周囲空間」とは、コンプレッションリングの周囲の空間のことを指す。コンプレッションリングの周囲空間は、コンプレッションリングの外側、内側、上側、下側の空間を含む。また、コンプレッションリングの「内側」又は「径方向内側」とは、コンプレッションリングの内周面側のことを指し、「外側」又は「径方向外側」とは、その反対側（即ち、コンプレッションリングの外周面側）のことを指す。また、コンプレッションリングの「軸方向」とは、コンプレッションリングの中心軸に沿う方向のことを指す。

また、前記第１領域と前記第２領域は、該コンプレッションリングの径方向に隣接しており、前記第１領域は、前記合口空間において前記径方向内側に位置し、前記第２領域は、前記合口空間において前記径方向外側に位置してもよい。これにより、堆積物の破片をコンプレッションリングの外周面側に排出し易くすることができる。

また、前記第１領域と前記第２領域は、該コンプレッションリングの径方向に隣接しており、前記第１領域は、前記合口空間において前記径方向外側に位置し、前記第２領域は
、前記合口空間において前記径方向内側に位置してもよい。これにより、堆積物の破片をコンプレッションリングの内周面側に排出し易くすることができる。ここで、内燃機関において、シリンダ内壁とピストン外周面との間に所定の離間距離が確保されることで、隙間（ピストンクリアランス）が形成されている。そして、燃焼ガスが合口空間とピストンクリアランスとが重複する領域（ブローバイ領域）を通り抜けることでクランク室側に流出することがあり、これがブローバイガスとなる。これに対して、本発明は、端面間隔が相対的に狭い第１領域を径方向外側に配置することにより、ブローバイ領域における端面間隔を相対的に狭くすることができる。その結果、ブローバイガスを低減することができる。

更に、前記第１領域が前記合口空間において前記径方向外側に位置し、前記第２領域が前記合口空間において前記径方向内側に位置する場合において、前記第１領域は、前記径方向外側に位置する外側第１領域と、前記径方向内側に位置するとともに前記第２領域に隣接する内側第１領域と、を有し、前記外側第１領域の前記径方向における幅は、前記ピストンが前記シリンダに装着された場合に前記シリンダの内壁と前記ピストンの外周面との間に確保される所定の離間距離以上であり、前記端面間隔は、前記外側第１領域において最も狭くなっていてもよい。ブローバイ領域においては、燃焼ガスの通り抜けによってアルコール燃料生成物が堆積し難いことから、端面間隔を狭くすることができる。本発明は、ブローバイ領域を含む外側第１領域において端面間隔を最も狭くすることによって、ブローバイガスを更に低減することができる。

更に、前記外側第１領域は、前記端面間隔が一様となるように形成されていてもよい。ブローバイ領域を含む外側第１領域において、端面間隔を一様に且つ最も狭くすることによって、ブローバイ領域の略全域において端面間隔を最も狭くすることができる。その結果、ブローバイガスを更に低減することができる。

また、前記第１領域と前記第２領域は、該コンプレッションリングの径方向に隣接しており、前記第２領域は、前記径方向外側に位置する外側第２領域と、前記径方向内側に位置する内側第２領域と、を有し、前記第１領域は、前記外側第２領域と前記内側第２領域とに挟まれていてもよい。これによれば、堆積物の破片をコンプレッションリングの外周面側と内周面側の両方から排出し易くすることができる。

また、前記合口空間は、前記端面間隔が前記第１領域から前記第２領域に亘って徐々に広くなるように形成されていてもよい。合口空間を徐々に広げることにより、合口空間の容積を大きくすることができる。その結果、堆積物が接触し難くすることができる。また、端面間隔が連続的に広がるため、堆積物が接触したときの接触面積をより小さくすることができる。このような構成は、例えば、一対の合口端面が軸方向視において略ハの字を形成することで実現することができる。

但し、前記合口空間は、前記端面間隔が前記第１領域と前記第２領域とで段階的に変化するように形成されていてもよい。

また、前記第１領域と前記第２領域は、該コンプレッションリングの軸方向に隣接しており、前記合口空間は、前記端面間隔が前記第１領域から前記第２領域に亘って徐々に広くなるように形成されていてもよい。

更に、前記合口空間は、該コンプレッションリングの前記軸方向に面する両面のうち、一方の面側に位置する第１の第２領域と、他方の面側に位置する第２の第２領域と、を有し、前記第１領域は、前記第１の第２領域と前記第２の第２領域とに挟まれていてもよい。
これによれば、堆積物の破片をコンプレッションリングの軸方向に面する両面側から排出し易くすることができる。

また、本発明は、アルコール燃料用の内燃機関の組み立て方法として捉えることもできる。即ち、本発明は、アルコール燃料用の内燃機関の組み立て方法であって、シリンダに装着されたピストンに形成されたリング溝にコンプレッションリングを装着する工程を含み、前記コンプレッションリングは、リング本体と、前記リング本体に設けられ、該コンプレッションリングが前記シリンダに装着された状態において、互いに対向することで合口空間を形成する一対の合口端面と、を有し、前記合口空間は、前記一対の合口端面同士の間隔である端面間隔が相対的に狭い第１領域と、前記端面間隔が前記第１領域よりも相対的に広い第２領域であって、前記第１領域に隣接するとともに該コンプレッションリングの周囲空間とつながっている第２領域と、を有してもよい。

本発明によれば、アルコール燃料用の内燃機関に設けられるコンプレッションリングにおいて、合口端面に堆積したアルコール燃料生成物によるコンプレッションリングの損傷を抑制することが可能となる。

実施形態１に係るコンプレッションリングの上面図である。 実施形態１に係るコンプレッションリングの合口部分の斜視図である。 実施形態１に係るコンプレッションリングの使用状態における合口部分の上面図である。 実施形態１に係るコンプレッションリングが設けられたアルコール燃料用内燃機関の全体図である。 実施形態１に係るコンプレッションリングの使用状態における合口部分の上面図であって、ブローバイ領域と堆積領域を説明するための図である。 実施形態１に係るコンプレッションリングの合口部分に堆積したアルコール燃料生成物同士が接触した状態を示す上面図である。 比較例に係るコンプレッションリングの合口部分に堆積したアルコール燃料生成物同士が接触した状態を示す上面図である。 比較例に係るコンプレッションリングの合口部分に堆積したアルコール燃料生成物同士が接触した状態をリング外周面側から見たときの図である。 実施形態１の変形例１に係るコンプレッションリングの使用状態における合口部分の上面図である。 実施形態１の変形例２に係るコンプレッションリングの合口部分に堆積したアルコール燃料生成物同士が接触した状態を示す上面図である。 実施形態１の変形例３に係るコンプレッションリングの合口部分に堆積したアルコール燃料生成物同士が接触した状態を示す上面図である。 実施形態１の変形例４に係るコンプレッションリングの合口部分に堆積したアルコール燃料生成物同士が接触した状態を示す上面図である。 実施形態１の変形例５に係るコンプレッションリングの合口部分に堆積したアルコール燃料生成物同士が接触した状態を示す上面図である。 実施形態１の変形例６に係るコンプレッションリングの合口部分に堆積したアルコール燃料生成物同士が接触した状態を示す上面図である。 実施形態１の変形例７に係るコンプレッションリングの合口部分に堆積したアルコール燃料生成物同士が接触した状態を示す上面図である。 実施形態２に係るコンプレッションリングの合口部分に堆積したアルコール燃料生成物同士が接触した状態をリング外周面側から見たときの図である。 実施形態２の変形例に係るコンプレッションリングの合口部分に堆積したアルコール燃料生成物同士が接触した状態をリング外周面側から見たときの図である。

以下、本発明の具体的な実施形態について図面に基づいて説明する。なお、本実施例に記載されている構成は、特に記載がない限りは発明の技術的範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

＜実施形態１＞
図１は、第１実施形態に係るコンプレッションリング１０の上面図である。図２は、コンプレッションリング１０の合口部分の斜視図である。図３は、コンプレッションリング１０の使用状態における合口部分の上面図である。但し、図３では、ピストン２０及びシリンダ３０の図示を省略している。図４は、コンプレッションリング１０が設けられたアルコール燃料用内燃機関（以下、内燃機関）１００の全体図である。図５は、コンプレッションリング１０の使用状態における合口部分の上面図であって、ブローバイ領域７Ａと堆積領域７Ｂを説明するための図である。以下、図１〜５を参照しながら、実施形態１に係るコンプレッションリング１０の構造について説明する。

図１に示すように、コンプレッションリング１０は、円環形状を形成するリング本体９と、合口に形成された空間である合口空間７と、を有している。図２に示すように、コンプレッションリング１０は、周長方向と直交する断面が略矩形状となるように形成されている。但し、コンプレッションリング１０の該断面形状は、矩形状に限定されない。図４に示すように、コンプレッションリング１０は、アルコール燃料を使用する内燃機関１００に用いられる。ここで、本明細書における「アルコール燃料」とは、内燃機関（エンジンとも呼ぶ）を動作させるための燃料であって、エタノール等のアルコールのみからなる燃料、又はアルコールと他の燃料（例えば、ガソリン）とが混合された燃料のことを指す。即ち、アルコール燃料とは、アルコールを含有する燃料である。アルコール燃料は、例えば、アルコール含有量が１０％以上の燃料である。但し、アルコール燃料のアルコール含有量はこれに限定されない。また、本明細書における「周長方向」とは、特に指定しない限りはコンプレッションリング１０の周長方向のことを指す。また、「径方向」とは、特に指定しない限りはコンプレッションリング１０の径方向のことを指す。また、コンプレッションリング１０の「内側」又は「径方向内側」とは、コンプレッションリング１０の内周面側のことを指し、「外側」又は「径方向外側」とは、その反対側（即ち、コンプレッションリング１０の外周面側）のことを指す。また、「軸方向」とは、特に指定しない限りはコンプレッションリング１０の中心軸に沿う方向のことを指す。

図４に示すように、コンプレッションリング１０は、内燃機関１００において、シリンダ３０に装着されたピストン２０の外周に形成されたリング溝２０２に設けられて使用される。ここで、コンプレッションリング１０がシリンダ３０に装着された状態を、「使用状態」と称する。より詳しくは、「使用状態」は、コンプレッションリング１０が、内燃機関１００において、シリンダ３０に装着されたピストン２０のリング溝２０２に設けられた状態のことを指す。コンプレッションリング１０は、使用状態において外周面がシリンダ内壁３０１に当接するように自己張力を有している。使用状態においては、コンプレッションリング１０の外周面がシリンダ内壁３０１に摺接することで、ピストン外周面２０１とシリンダ内壁３０１の隙間（ピストンクリアランス）が塞がれ、燃焼ガスが燃焼室４０からクランク室５０側に漏れることが抑制される。

ここで、内燃機関１００におけるシリンダ３０の軸方向を「上下方向」と定義する。またシリンダ３０の軸方向のうち、燃焼室４０側を「上側」（図４における上方向）と定義し、その反対側（即ち、クランク室５０側）を「下側」と定義する。使用状態におけるコンプレッションリング１０の軸方向は、内燃機関１００の上下方向、即ち、シリンダ３０
の軸方向と一致する。以下、コンプレッションリング１０の外周面をリング外周面３と称し、内周面をリング内周面４と称する。また、コンプレッションリング１０の軸方向に面する両面について、使用状態において上側に位置する面をリング上面５と称し、下側に位置する面をリング下面６と称する。

図２に示すように、コンプレッションリング１０は、第１合口端部１０１と第２合口端部１０２とを有している。コンプレッションリング１０が使用状態にあるとき、第１合口端部１０１の先端面である第１合口端面１と第２合口端部１０２の先端面である第２合口端面２とが隙間を空けて対向することによって、合口空間７が形成されている。第１合口端面１は、リング外周面３と接続される端縁である第１外側端縁１３と、リング内周面４と接続される端縁である第１内側端縁１４と、リング上面５と接続される端縁である第１上側端縁１５と、リング下面６と接続される端縁である第１下側端縁１６と、を有する。第２合口端面２は、リング外周面３と接続される端縁である第２外側端縁２３と、リング内周面４と接続される端縁である第２内側端縁２４と、リング上面５と接続される端縁である第２上側端縁２５と、リング下面６と接続される端縁である第２下側端縁２６と、を有する。第１外側端縁１３と第２外側端縁２３は、第１合口端面１と第２合口端面２の径方向外側の端部に位置するとともに周長方向において対向する一対の端縁である。図３に示すように、第１外側端縁１３と第２外側端縁２３とが対向することによって合口空間７において径方向外側に形成される開口を、外側合口開口８３と称する。外側合口開口８３は、即ち、リング外周面３側の開口である。同様に、第１内側端縁１４と第２内側端縁２４は、第１合口端面１と第２合口端面２の径方向内側の端部に位置するとともに周長方向において対向する一対の端縁である。第１内側端縁１４と第２内側端縁２４とが対向することによって合口空間７において径方向内側に形成される開口を、内側合口開口８４と称する。内側合口開口８４は、即ち、リング内周面４側の開口である。

ここで、図３に示すように、合口空間７は、コンプレッションリング１０が使用状態にあるとき、端面間隔が相対的に狭い領域である第１領域７１と、端面間隔が第１領域７１よりも相対的に広い領域である第２領域７２と、を有する。ここで、本明細書における「端面間隔」とは、第１合口端面１と第２合口端面２の間隔のことを指す。端面間隔は、例えば、指定領域における第１合口端面１と第２合口端面２の最短距離としてもよい。その場合、図３に示すように、第１領域７１の端面間隔ｄ_１は、第１領域７１における第１合口端面１と第２合口端面２の最短距離とすることができ、第２領域７２の端面間隔ｄ_２は、第２領域７２における第１合口端面１と第２合口端面２の最短距離とすることができる。但し、端面間隔の定義はこれに限定しない。また、図３に示すように、第２領域７２と第１領域７１は、径方向に隣接している。そして、第２領域７２は、コンプレッションリング１０の周囲空間とつながっている。ここで、「コンプレッションリング１０の周囲空間」とは、コンプレッションリング１０の周囲の空間のことを指し、コンプレッションリング１０の外側、内側、上側、下側の空間を含む。

図５は、コンプレッションリング１０の使用状態における合口部分の上面図であって、ブローバイ領域７Ａと堆積領域７Ｂを説明するための図である。図５に示すように、内燃機関１００においては、シリンダ内壁３０１とピストン外周面２０１との間に所定の離間距離ｄ_３が確保されることで、隙間（ピストンクリアランス）Ｃが形成されている。ここで、図５で示すように、使用状態において合口空間７とピストンクリアランスＣとが重複する領域を、ブローバイ領域７Ａと称する。ブローバイ領域７Ａは、詳細には、使用状態における合口空間７において、ピストン外周面２０１よりも径方向外側であって外側合口開口８３よりも径方向内側の領域である。また、使用状態における合口空間７からブローバイ領域７Ａを除いた領域を、堆積領域７Ｂとする。堆積領域７Ｂを図５の合口空間７内においてハッチングで示す。堆積領域７Ｂは、詳細には、使用状態における合口空間７において、ピストン外周面２０１よりも径方向内側であって内側合口開口８４よりも径方向
外側の領域である。また、堆積領域７Ｂは、合口空間７において、リング外周面３よりもピストンクリアランスＣの幅ｄ_３より径方向内側の全領域と捉えることもできる。図５に示すように、第１領域７１及び第２領域７２の一部は、堆積領域７Ｂと重複している。

図６は、コンプレッションリング１０の合口部分に堆積したアルコール燃料生成物同士が接触した状態を示す上面図である。アルコール燃料を使用する内燃機関１００においては、燃焼時の未燃アルコールと燃焼時に発生する水分とが燃焼室内のオイルに含まれるカルシウム成分と反応することによって、アルコール燃料生成物が生じる。アルコール燃料生成物は、例えば、炭酸カルシウムや硫酸カルシウムである。生成されたアルコール燃料生成物は、第１合口端面１及び第２合口端面２に堆積する。なお、燃焼室４０のガス圧が高圧になると、燃焼室４０からピストンクリアランスＣ内に流出した燃焼ガスが、ピストンクリアランスＣ内をシリンダ軸に沿って真っ直ぐ下降しながらコンプレッションリング１０に到達する。コンプレッションリング１０に到達した燃焼ガスは、ブローバイ領域７Ａを通り抜け、クランク室５０側に流出する。高圧の燃焼ガスが通り抜けることから、ブローバイ領域７Ａにはアルコール燃料生成物が堆積し難くなっている。これにより、アルコール燃料生成物は、主に合口空間７からブローバイ領域７Ａを除いた堆積領域７Ｂに堆積する。以下、堆積したアルコール燃料生成物を、堆積物６０と称する。特に、第１合口端面１における堆積物６０を堆積物６０１と称し、第２合口端面２における堆積物６０を堆積物６０２と称する。堆積物６０は、アルコール燃料生成物が堆積する方向（第１合口端面１又は第２合口端面２の法線方向）へ経時的にその厚みを増加させる。堆積物６０１及び堆積物６０２の厚みは、略一様となる。

ここで、図７及び図８は、比較例に係るコンプレッションリング１０Ｋの合口部分に堆積したアルコール燃料生成物同士が接触した状態を示す図である。図７は、合口部分の上面図である。また、図８は、合口部分をリング外周面３側から見たときの図である。図７及び図８に示すように、コンプレッションリング１０Ｋは、第１合口端面１と第２合口端面２の何れもが周長方向と略直交する平坦面に形成されている。このような合口端面の形状のことを、ストレート形状と呼ぶこともできる。第１合口端面１と第２合口端面２をストレート形状とすることによって、第１合口端面１と第２合口端面２とが略平行となっている。そのため、コンプレッションリング１０Ｋにおいては、コンプレッションリング１０とは異なり、使用状態において端面間隔が略一様となっている。このような端面間隔が略一様であるコンプレッションリング１０Ｋにおいて、アルコール燃料生成物が第１合口端面１及び第２合口端面２に堆積したとき、夫々の合口端面の堆積物間の間隔も略一様となる。そのため、堆積物６０が存在した状態で第１合口端部１０１と第２合口端部１０２が接近し、堆積物６０１と堆積物６０２が接触する場合、図７及び図８に示すように、堆積領域７Ｂの略全域において堆積物６０１と堆積物６０２が接触することとなる。即ち、夫々の堆積物６０が全面同士で接触する。全面接触であることから堆積物６０同士の接触面積が大きくなる。そのため、堆積物６０が砕けることなくアルコール燃料生成物が堆積し続け、合口空間７内の堆積物６０の体積が増加する。そして、体積が増加した堆積物６０同士が接触し、合口空間７が押し広げられることによって、リング外周面３がシリンダ内壁３０１に強く押し付けられる。その結果、比較例に係るコンプレッションリング１０Ｋでは、リング外周面３の皮膜が剥離する等して損傷が生じる虞がある。

これに対し、本実施形態に係るコンプレッションリング１０は、上述のように、合口空間７が、端面間隔が相対的に狭い領域である第１領域７１と、端面間隔が第１領域７１よりも相対的に広い領域である第２領域７２と、を有している。そのため、合口空間７において端面間隔が一様ではなく変化している。これにより、アルコール燃料生成物が第１合口端面１及び第２合口端面２に堆積したとき、夫々の合口端面の堆積物間の距離は、端面間隔の狭い第１領域７１において相対的に小さくなる。これにより、第１合口端面１と第２合口端面２が接近することによって堆積物６０１と堆積物６０２が接触する場合に、堆
積物６０１と堆積物６０２が第１領域７１のみにおいて接触した状態とすることができる。具体的には、図６に示すように、端面間隔が相対的に狭い第１領域７１においては堆積物６０１と堆積物６０２が接触しつつも端面間隔が相対的に広い第２領域７２においては接触しない状態とすることができる。これにより、堆積物６０１と堆積物６０２の接触面積を、比較例に係るコンプレッションリング１０Ｋよりも小さくすることができる。堆積物６０１と堆積物６０２の接触面積を小さくすることによって、接触時に接触箇所に生じる応力を大きくすることができる。そうすることにより、図６に示すように、第１領域７１での接触箇所において堆積物６０を微細に砕くことができる。そして、第２領域７２が第１領域７１に隣接していることにより、第１領域７１で砕かれた堆積物６０の破片を第２領域７２に導くことができる。更に、第２領域７２がコンプレッションリング１０の周囲空間につながっていることにより、堆積物６０の破片を合口空間７の外部に排出することができる。これにより、合口空間７における堆積物６０１又は堆積物６０２の体積を減少させることができる。そのため、堆積物６０１と堆積物６０２が接触し難くなり、合口空間７が堆積物６０によって押し広げられることが抑制される。その結果、リング外周面３の損傷を抑制することができる。このように、コンプレッションリング１０によれば、アルコール燃料用の内燃機関１００において、アルコール燃料生成物が堆積することによるリング外周面３の損傷を抑制することができる。また、第１領域７１及び第２領域７２の一部が堆積領域７Ｂと重複していることから、アルコール燃料生成物が堆積する堆積領域７Ｂ内に、端面間隔が相対的に狭い領域と相対的に広い領域の両方が存在することができる。これにより、堆積物６０の接触面積を小さくすることができる。なお、第１領域７１と第２領域７２は、夫々の少なくとも一部が堆積領域７Ｂと重複していればよい。

また、コンプレッションリング１０は、相対的に端面間隔が広い第２領域７２が径方向外側に位置することにより、堆積物６０１と堆積物６０２の接触によって砕かれた堆積物６０の破片をリング外周面３側から排出し易くすることができる。特に、端面間隔が外側合口開口８３において最大となっているため、堆積物６０の破片が合口空間７の外部に排出され易くなっている。堆積物６０は、端面間隔が最も広い外側合口開口８３側に位置するピストンクリアランスＣへ排出される。

更に、図３に示すように、第１合口端部１０１と第２合口端部１０２は、軸方向視において周長方向に対して傾斜することで、径方向外側が広がるハの字状を形成している。これにより、コンプレッションリング１０における合口空間７は、端面間隔が第１領域７１から第２領域７２に亘って徐々に広くなるように形成されている。より具体的には、端面間隔は、内側合口開口８４において最も狭く、径方向外側に向かうに従って徐々に広がり、外側合口開口８３において最も広くなっている。端面間隔を徐々に広げることにより、合口空間７の容積を、比較例に係るコンプレッションリング１０Ｋの合口空間７の容積よりも大きくすることができる。これにより、堆積物６０１と堆積物６０２が接触するために要するアルコール燃料生成物の堆積量をより大きくすることができる。その結果、堆積物６０１と堆積物６０２が接触し難くすることができる。また、端面間隔が連続的に広がるため、堆積物６０１と堆積物６０２が接触したときの接触面積をより小さくすることができる。但し、合口空間７は、端面間隔が第１領域７１と第２領域７２とで段階的に変化するように形成されていてもよい。

このようなコンプレッションリング１０を備えたアルコール燃料用の内燃機関１００は、シリンダ３０に装着されたピストン２０に形成されたピストン外周面２０１にコンプレッションリング１０を装着する工程を経て組み立てることができる。内燃機関１００は、コンプレッションリング１０を備えることによって、アルコール燃料生成物が堆積することによるリング外周面３の損傷を抑制することができる。

［変形例１］
図９は、実施形態１の変形例１に係るコンプレッションリング１０Ａの使用状態における合口部分の上面図である。図９に示すように、コンプレッションリング１０Ａでは、第１合口端面１が軸方向視において周長方向と略直交する平坦面（ストレート形状）に形成されている点でコンプレッションリング１０と相違する。合口空間７は、端面間隔が相対的に狭い第１領域７１と、端面間隔が第１領域７１よりも相対的に広い第２領域７２と、を有していればよく、そうすることによって、堆積物６０の接触面積を小さくすることができる。そのため、図９に示すコンプレッションリング１０Ａのように、第１合口端面１と第２合口端面２の何れか一方が、周長方向と略直交する平坦面（ストレート形状）に形成されてもよい。

[変形例２]
図１０は、実施形態１の変形例２に係るコンプレッションリング１０Ｂの合口部分に堆積したアルコール燃料生成物同士が接触した状態を示す上面図である。図１０に示すように、コンプレッションリング１０Ｂは、第１領域７１と第２領域７２とが径方向に隣接している点で共通し、第１領域７１が合口空間７において径方向外側に位置し、第２領域７２が径方向内側に位置する点でコンプレッションリング１０と相違する。図１０に示すように、第１領域７１は、合口空間７において、径方向の最も外側に位置する。コンプレッションリング１０Ｂは、第１合口端面１と第２合口端面２とが軸方向視において径方向内側が広がるハの字状を形成している。即ち、コンプレッションリング１０Ｂでは、端面間隔は、外側合口開口８３において最も狭く、径方向内側に向かって徐々に広がり、内側合口開口８４において最も広くなっている。

上述したように、燃焼ガスは、使用状態において合口空間７とピストンクリアランスＣとが重複する領域であるブローバイ領域７Ａを通り抜けることでクランク室５０側に流出する。このようにして流出する燃焼ガスは、所謂ブローバイガスであり、低減することが好ましい。コンプレッションリング１０Ｂは、相対的に端面間隔が狭い第１領域７１が合口空間７において径方向外側に位置することによって、ブローバイ領域７Ａの軸方向視における面積を小さくすることができる。即ち、燃焼ガスの通路を狭くすることができる。その結果、コンプレッションリング１０Ｂによれば、アルコール燃料生成物の堆積によるリング外周面３の損傷を抑制しつつも、コンプレッションリング１０よりもブローバイガスを低減することができる。なお、図１０に示すように、堆積物６０１と堆積物６０２は、第１領域７１において接触して砕かれ、第１領域７１において砕かれた堆積物６０の破片は、第１領域７１の内側に配置された第２領域７２に導かれ、内側合口開口８４からコンプレッションリング１０Ｂの周囲空間に排出される。なお、コンプレッションリング１０Ｂは、第１合口端面１と第２合口端面２の何れか一方が、周長方向と略直交する平坦面（ストレート形状）に形成されてもよい。

[変形例３]
図１１は、実施形態１の変形例３に係るコンプレッションリング１０Ｃの合口部分に堆積したアルコール燃料生成物同士が接触した状態を示す上面図である。図１１に示すように、コンプレッションリング１０Ｃにおける合口空間７は、第１領域７１が合口空間７において径方向外側に位置し、第２領域７２が径方向内側に位置している。コンプレッションリング１０Ｃでは、端面間隔が第１領域７１と第２領域７２とで段階的に変化するように合口空間７が形成されている。また、第１領域７１は、径方向外側に位置するとともに端面間隔が一様な外側第１領域７１１と、径方向内側に位置するとともに第２領域７２に隣接する内側第１領域７１２と、を有する。外側第１領域７１１は、合口空間７において、径方向の最も外側に位置する。そして、外側第１領域７１１の径方向における幅は、ピストン２０がシリンダ３０に装着された場合にシリンダ内壁３０１とピストン外周面２０１との間に確保される離間距離ｄ_３と同等である。離間距離ｄ_３は、即ち、ピストンクリアランスＣの径方向における幅である。離間距離ｄ_３は、例えば、０．３ｍｍ程度である
。また、合口空間７の端面間隔は、外側第１領域７１１において最も狭くなっている。なお、外側第１領域７１１の径方向における幅は、ピストンクリアランスＣの径方向における幅ｄ_３以上であればよい。つまり、外側第１領域７１１は、ブローバイ領域７Ａを含む領域であればよい。

上述したように、ブローバイ領域７Ａには、燃焼ガスの通り抜けるため、アルコール燃料生成物が堆積し難い。従って、ブローバイ領域７Ａにおける端面間隔を決定する際には、堆積物の接触を考慮しなくともよい。そのため、ブローバイ領域７Ａにおいては、端面間隔を狭くしてもよい。コンプレッションリング１０Ｃは、外側第１領域７１１を径方向の外側に形成し、外側第１領域７１１の径方向における幅をピストンクリアランスＣの径方向における幅ｄ_３以上とし、外側第１領域７１１において端面間隔を最も狭くすることによって、ブローバイ領域７Ａにおいて端面間隔を最も狭くすることができる。その結果、コンプレッションリング１０Ｂよりもブローバイガスを更に低減することができる。更に、コンプレッションリング１０Ｃは、ブローバイ領域７Ａを含む外側第１領域７１１において、端面間隔が一様となっている。これにより、ブローバイ領域７Ａの略全域において端面間隔を最も狭くすることができる。その結果、ブローバイガスを更に低減することができる。なお、第１領域７１の端面間隔は、例えば、使用状態において第１合口端面１と第２合口端面２とが直接突き当たることのない最も狭い間隔としてもよい。また、コンプレッションリング１０Ｃにおいても、第１合口端面１と第２合口端面２の何れか一方が、周長方向と略直交する平坦面（ストレート形状）に形成されてもよい。

[変形例４]
図１２は、実施形態１の変形例４に係るコンプレッションリング１０Ｄの合口部分に堆積したアルコール燃料生成物同士が接触した状態を示す上面図である。図１２に示すように、コンプレッションリング１０Ｄは、端面間隔が内側第１領域７１２から第２領域７２に亘って徐々に広くなるように形成されている点で変形例３に係るコンプレッションリング１０Ｃと相違する。より詳細には、内側第１領域７１２と第２領域７２において、第１合口端面１と第２合口端面２とが軸方向視において径方向内側が広がるハの字状を形成している。端面間隔を徐々に広げることにより、合口空間７の容積を大きくし、堆積物６０１と堆積物６０２が接触し難くすることができる。また、端面間隔が連続的に広がるため、堆積物６０１と堆積物６０２が接触したときの接触面積をより小さくすることができる。なお、コンプレッションリング１０Ｄにおいても、第１合口端面１と第２合口端面２の何れか一方が、周長方向と略直交する平坦面（ストレート形状）に形成されてもよい。

[変形例５]
図１３は、実施形態１の変形例５に係るコンプレッションリング１０Ｅの合口部分に堆積したアルコール燃料生成物同士が接触した状態を示す上面図である。コンプレッションリング１０Ｅは、外側第１領域７１１の端面間隔が径方向外側から径方向内側に向かうに従って徐々に広くなるように形成されている点で変形例４に係るコンプレッションリング１０Ｄと相違する。図１３に示すコンプレッションリング１０Ｅのように、外側第１領域７１１は、端面間隔が外側合口開口８３において最も狭くなっており、径方向内側に向かうに従って徐々に広がっていてもよい。端面間隔を外側合口開口８３において最も狭くしているため、コンプレッションリング１０よりもブローバイガスを低減することができる。また、コンプレッションリング１０Ｅにおいても、第１合口端面１と第２合口端面２の何れか一方が、周長方向と略直交する平坦面（ストレート形状）に形成されてもよい。

[変形例６]
図１４は、実施形態１の変形例６に係るコンプレッションリング１０Ｆの合口部分に堆積したアルコール燃料生成物同士が接触した状態を示す上面図である。図１４に示すように、コンプレッションリング１０Ｆは、内側第１領域７１２と第２領域７２における第１
合口端面１と第２合口端面２の夫々が、軸方向視においてリング外周面３側に膨らんだ略円弧状を形成している点で変形例４に係るコンプレッションリング１０Ｄと相違する。これによれば、合口空間７の容積をより大きくすることができ、堆積物６０１と堆積物６０２が接触し難くすることができる。また、コンプレッションリング１０Ｆにおいても、第１合口端面１と第２合口端面２の何れか一方が、周長方向と略直交する平坦面（ストレート形状）に形成されてもよい。

[変形例７]
図１５は、実施形態１の変形例７に係るコンプレッションリング１０Ｇの合口部分に堆積したアルコール燃料生成物同士が接触した状態を示す上面図である。図１５に示すように、コンプレッションリング１０Ｇでは、端面間隔が、径方向における略中央付近で最も狭くなっており、当該中央付近から径方向外側及び径方向内側に向かうに従って徐々に広くなっている。これにより、合口空間７には、リング外周面３側に位置する外側第２領域７２３と、リング内周面４側に位置する内側第２領域７２４と、外側第２領域７２３と内側第２領域７２４とに挟まれた第１領域７１と、が形成されている。外側第２領域７２３と内側第２領域７２４の端面間隔は、第１領域７１における端面間隔よりも相対的に広くなっている。

このようなコンプレッションリング１０Ｇによると、図１５に示すように、第１合口端面１と第２合口端面２が接近することによって堆積物６０１と堆積物６０２が接触する場合に、堆積物６０１と堆積物６０２が端面間隔の最も狭い第１領域７１のみにおいて接触した状態とすることができる。これにより、堆積物６０１と堆積物６０２の接触面積を小さくし、堆積物６０を微細に砕くことができる。また、コンプレッションリング１０Ｇは、端面間隔が相対的に広い外側第２領域７２３と内側第２領域７２４とが、夫々、径方向外側と径方向内側に位置することにより、堆積物６０の破片をリング外周面３側とリング内周面４側の両方から排出し易くすることができる。堆積物６０の破片は、外側合口開口８３側のピストンクリアランスＣ又は内側合口開口８４からコンプレッションリング１０Ｇの周囲空間に排出される。

また、コンプレッションリング１０Ｇの合口空間７は、端面間隔が第１領域７１から外側第２領域７２３及び内側第２領域７２４に亘って徐々に広くなるように形成されている。端面間隔を徐々に広げることにより、合口空間７の容積を大きくし、堆積物６０１と堆積物６０２が接触し難くすることができる。また、端面間隔が連続的に広がるため、堆積物６０１と堆積物６０２が接触したときの接触面積をより小さくすることができる。ここで、コンプレッションリング１０Ｇにおいても、第１合口端面１と第２合口端面２の何れか一方が、周長方向と略直交する平坦面（ストレート形状）に形成されてもよい。

＜実施形態２＞
図１６は、実施形態２に係るコンプレッションリング１０Ｈの合口部分に堆積したアルコール燃料生成物同士が接触した状態をリング外周面３側から見たときの図である。図１６に示すように、コンプレッションリング１０Ｈは、第１領域７１と第２領域７２が軸方向に隣接している点で実施形態１と異なる。

図１６に示すように、第１上側端縁１５と第２上側端縁２５は、第１合口端面１と第２合口端面２の上側の端部に位置するとともに周長方向において対向する一対の端縁である。第１上側端縁１５と第２上側端縁２５とが対向することによって合口空間７において上側に形成される開口を、上側合口開口８５と称する。同様に、第１下側端縁１６と第２下側端縁２６は、第１合口端面１と第２合口端面２の下側の端部に位置するとともに周長方向において対向する一対の端縁である。第１下側端縁１６と第２下側端縁２６とが対向することによって合口空間７において下側に形成される開口を、下側合口開口８６と称する
。

図１６に示すように、第１合口端面１は、第１上側端縁１５と第１下側端縁１６とを接続するとともに第２合口端面２側に膨らんだ曲面に形成されている。第２合口端面２は、第２上側端縁２５と第２下側端縁２６とを接続するとともに第１合口端面１側に膨らんだ曲面に形成されている。このような第１合口端面１及び第２合口端面２の形状は、比較例に係るコンプレッションリング１０Ｋの合口端部をＲ加工することによって、容易に得ることができる。図１６に示すように、端面間隔は、軸方向における略中央付近で最も狭くなっており、当該中央付近から上方向及び下方向に向かうに従って徐々に広くなっている。これにより、合口空間７には、リング上面５側に位置する上側第２領域７２５と、リング下面６側に位置する下側第２領域７２６と、上側第２領域７２５と下側第２領域７２６とに挟まれた第１領域７１と、が形成されている。上側第２領域７２５と下側第２領域７２６の端面間隔は、第１領域７１における端面間隔よりも相対的に広くなっている。

このようなコンプレッションリング１０Ｈによると、図１６に示すように、第１合口端面１と第２合口端面２が接近することによって堆積物６０１と堆積物６０２が接触する場合に、堆積物６０１と堆積物６０２が端面間隔の最も狭い第１領域７１のみにおいて接触した状態とすることができる。これにより、堆積物６０１と堆積物６０２の接触面積を小さくし、堆積物６０を微細に砕くことができる。また、コンプレッションリング１０Ｈは、端面間隔が相対的に広い上側第２領域７２５と下側第２領域７２６が、夫々、軸方向上側と軸方向下側に位置することにより、堆積物６０の破片をリング上面５側とリング下面６側の両方から排出し易くすることができる。堆積物６０の破片は、上側合口開口８５又は下側合口開口８６からコンプレッションリング１０Ｈの周囲空間に排出される。これにより、合口空間７における堆積物６０１又は堆積物６０２の体積が減少するため、堆積物６０１と堆積物６０２の接触が抑制される。その結果、リング外周面３の損傷を抑制することができる。なお、上側第２領域７２５が本発明における「第１の第２領域」に相当し、下側第２領域７２６が本発明における「第２の第２領域」に相当する。

また、コンプレッションリング１０Ｈにおいて、合口空間７は、端面間隔が第１領域７１から上側第２領域７２５及び下側第２領域７２６に亘って徐々に広くなるように形成されている。端面間隔を徐々に広げることにより、合口空間７の容積を大きくし、堆積物６０１と堆積物６０２が接触し難くすることができる。また、端面間隔が連続的に広がるため、堆積物６０１と堆積物６０２が接触したときの接触面積をより小さくすることができる。なお、コンプレッションリング１０Ｈは、第１合口端面１と第２合口端面２の何れか一方が、周長方向と略直交する平坦面（ストレート形状）に形成されてもよい。

［変形例］
図１７は、実施形態２の変形例に係るコンプレッションリング１０Ｊの合口部分に堆積したアルコール燃料生成物同士が接触した状態をリング外周面３側から見たときの図である。図１７に示すように、合口空間７において、第１領域７１が軸方向の最も下側に位置し、第２領域７２が軸方向の最も上側に位置してもよい。コンプレッションリング１０Ｊにおいて、端面間隔は、下側合口開口８６において最も狭く、上方向に向かうに従って徐々に広がり、上側合口開口８５において最も広くなっている。このようなコンプレッションリング１０Ｊによると、堆積物６０１と堆積物６０２は、端面間隔が相対的に狭い第１領域７１において接触して砕かれる。第１領域７１において砕かれた堆積物６０の破片は、第１領域７１の上側に配置された第２領域７２に導かれ、上側合口開口８５からコンプレッションリング１０Ｊの周囲空間に排出される。なお、コンプレッションリング１０Ｊは、第１領域７１と第２領域７２の上下位置を逆としてもよい。その場合、堆積物６０の破片は下側合口開口８６からコンプレッションリング１０の周囲空間に排出される。ここで、コンプレッションリング１０Ｊにおいても、第１合口端面１と第２合口端面２の何れ
か一方が、周長方向と略直交する平坦面（ストレート形状）に形成されてもよい。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、上述した種々の形態は、可能な限り組み合わせることができる。

１００ ：内燃機関
１０ ：コンプレッションリング
１０１ ：第１合口端部
１０２ ：第２合口端部
１ ：第１合口端面
２ ：第２合口端面
３ ：リング外周面
４ ：リング内周面
５ ：リング上面
６ ：リング下面
７ ：合口空間
８ ：合口開口
９ ：リング本体
２０ ：ピストン
２０１ ：ピストン外周面
２０２ ：リング溝
３０ ：シリンダ
３０１ ：シリンダ内壁
４０ ：燃焼室
５０ ：クランク室
６０ ：堆積物

Claims (11)

1. アルコール燃料用の内燃機関のシリンダに装着されるピストンに形成されたリング溝に設けられるコンプレッションリングであって、
   リング本体と、前記リング本体に設けられ、該コンプレッションリングが前記シリンダに装着された状態において、互いに対向することで合口空間を形成する一対の合口端面と、を有し、
   前記合口空間は、前記一対の合口端面同士の間隔である端面間隔が相対的に狭い第１領域と、前記端面間隔が前記第１領域よりも相対的に広い第２領域であって、前記第１領域に隣接するとともに該コンプレッションリングの周囲空間とつながっている第２領域と、を有する、
   コンプレッションリング。
2. 前記第１領域と前記第２領域は、該コンプレッションリングの径方向に隣接しており、
   前記第１領域は、前記合口空間において前記径方向内側に位置し、
   前記第２領域は、前記合口空間において前記径方向外側に位置する、
   請求項１に記載のコンプレッションリング。
3. 前記第１領域と前記第２領域は、該コンプレッションリングの径方向に隣接しており、
   前記第１領域は、前記合口空間において前記径方向外側に位置し、
   前記第２領域は、前記合口空間において前記径方向内側に位置する、
   請求項１に記載のコンプレッションリング。
4. 前記第１領域は、前記径方向外側に位置する外側第１領域と、前記径方向内側に位置するとともに前記第２領域に隣接する内側第１領域と、を有し、
   前記外側第１領域の前記径方向における幅は、前記ピストンが前記シリンダに装着された場合に前記シリンダの内壁と前記ピストンの外周面との間に確保される所定の離間距離以上であり、
   前記端面間隔は、前記外側第１領域において最も狭くなっている、
   請求項３に記載のコンプレッションリング。
5. 前記外側第１領域は、前記端面間隔が一様となるように形成されている、
   請求項４に記載のコンプレッションリング。
6. 前記第１領域と前記第２領域は、該コンプレッションリングの径方向に隣接しており、
   前記第２領域は、前記径方向外側に位置する外側第２領域と、前記径方向内側に位置する内側第２領域と、を有し、
   前記第１領域は、前記外側第２領域と前記内側第２領域とに挟まれている、
   請求項１に記載のコンプレッションリング。
7. 前記合口空間は、前記端面間隔が前記第１領域から前記第２領域に亘って徐々に広くなるように形成されている、
   請求項１から６の何れか一項に記載のコンプレッションリング。
8. 前記合口空間は、前記端面間隔が前記第１領域と前記第２領域とで段階的に変化するように形成されている、
   請求項１から６の何れか一項に記載のコンプレッションリング。
9. 前記第１領域と前記第２領域は、該コンプレッションリングの軸方向に隣接しており、
   前記合口空間は、前記端面間隔が前記第１領域から前記第２領域に亘って徐々に広くな
   るように形成されている、
   請求項１に記載のコンプレッションリング。
10. 前記第２領域は、該コンプレッションリングの前記軸方向に面する両面のうち、一方の面側に位置する第１の第２領域と、他方の面側に位置する第２の第２領域と、を有し、
    前記第１領域は、前記第１の第２領域と前記第２の第２領域とに挟まれている、
    請求項９に記載のコンプレッションリング。
11. アルコール燃料用の内燃機関の組み立て方法であって、
    シリンダに装着されたピストンに形成されたリング溝にコンプレッションリングを装着する工程を含み、
    前記コンプレッションリングは、
    リング本体と、前記リング本体に設けられ、該コンプレッションリングが前記シリンダに装着された状態において、互いに対向することで合口空間を形成する一対の合口端面と、を有し、
    前記合口空間は、前記一対の合口端面同士の間隔である端面間隔が相対的に狭い第１領域と、前記端面間隔が前記第１領域よりも相対的に広い第２領域であって、前記第１領域に隣接するとともに該コンプレッションリングの周囲空間とつながっている第２領域と、を有する、
    アルコール燃料用の内燃機関の組み立て方法。

Images