JP6838296B2 - Internal combustion engine - Google Patents
Internal combustion engine Download PDFInfo
- Publication number
- JP6838296B2 JP6838296B2 JP2016120499A JP2016120499A JP6838296B2 JP 6838296 B2 JP6838296 B2 JP 6838296B2 JP 2016120499 A JP2016120499 A JP 2016120499A JP 2016120499 A JP2016120499 A JP 2016120499A JP 6838296 B2 JP6838296 B2 JP 6838296B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- piston
- cylinder bore
- compression ring
- internal combustion
- combustion engine
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Description
本発明は、ピストンがシリンダボア内にて往復動するレシプロ型の内燃機関に関する。 The present invention relates to a reciprocating internal combustion engine in which a piston reciprocates in a cylinder bore.
レシプロ型の内燃機関は、周知のように、シリンダブロック、シリンダヘッド及びピストンを有している。シリンダブロックは、軸線に沿って延在する少なくとも一つのシリンダボアを有し、シリンダヘッドは、複数のボルトによってシリンダブロックの一端に固定されている。ピストンは、軸線に沿って往復動可能にシリンダボアに嵌合し、スカート部にてシリンダボアの壁面と摺動可能である。 As is well known, a reciprocating internal combustion engine has a cylinder block, a cylinder head, and a piston. The cylinder block has at least one cylinder bore extending along the axis, and the cylinder head is fixed to one end of the cylinder block by a plurality of bolts. The piston is fitted to the cylinder bore so as to be able to reciprocate along the axis, and can slide with the wall surface of the cylinder bore at the skirt portion.
シリンダボア内にてピストンを円滑に往復動させ、且つ、ブローバイガスなどを低減することによって、内燃機関の運転効率を高くするためには、ピストンが往復動する範囲全体に亘りシリンダボアの真円度が高いことが重要である。そのため、当技術分野においては、シリンダボアの真円度を高めるための種々の提案が従来なされている。 In order to improve the operating efficiency of the internal combustion engine by smoothly reciprocating the piston in the cylinder bore and reducing blow-by gas, the roundness of the cylinder bore is adjusted over the entire range in which the piston reciprocates. High is important. Therefore, in the present technical field, various proposals for increasing the roundness of the cylinder bore have been conventionally made.
例えば、下記の特許文献1には、複数のボルトによってシリンダヘッドがシリンダブロックの一端に固定されることによるシリンダボアの変形量の予測値を求めておき、予測値の変形が生じると真円になる形状にシリンダボアを加工する技術が記載されている。この技術によれば、シリンダボアの変形量が予測されることなくシリンダボアが加工される場合に比して、シリンダヘッドがシリンダブロックの一端に固定された後のシリンダボアの真円度を高くすることができる。
For example, in
一般に、内燃機関においては、種々の可動部材とそれらに接触する部材との間の摩擦が低減されるよう、それらの部材の間にエンジンオイルが供給されることにより、それらの部材が潤滑される。例えば、ピストンとシリンダボアの壁面との間には、クランクルームの側からオイルジェット又はクランクシャフトによる跳ね上げによってエンジンオイルが供給されることにより、ピストンとシリンダボアの壁面との間が潤滑される。 Generally, in an internal combustion engine, engine oil is supplied between the various movable members so that the friction between the members and the members in contact with the various movable members is reduced, so that the members are lubricated. .. For example, between the piston and the wall surface of the cylinder bore, engine oil is supplied from the crankroom side by flipping up by an oil jet or a crankshaft, so that the space between the piston and the wall surface of the cylinder bore is lubricated.
シリンダボアの真円度が高くても、ピストンのスカート部とシリンダボアの壁面との間のクリアランスが小さい場合には、それらの間に存在し得るエンジンオイルの量が少ないため、スカート部及びシリンダボアの壁面の摩擦の度合が高くなり、フリクションロスが高くなる。逆に、スカート部とシリンダボアの壁面との間のクリアランスが大きい場合には、それらの間に存在し得るエンジンオイルの量が多いため、ピストンの往復動に伴って燃焼室へ移動するエンジンオイルの量も多くなる。燃焼室へ移動したエンジンオイルは、蒸発、燃焼などにより気体になって排気ガスと共に内燃機関外へ排出されるため、燃焼室へ移動するエンジンオイルの量が多くなると、エンジンオイルの消費量が高くなる。 Even if the roundness of the cylinder bore is high, if the clearance between the skirt of the piston and the wall surface of the cylinder bore is small, the amount of engine oil that can exist between them is small, so the wall surface of the skirt and cylinder bore The degree of friction increases and the friction loss increases. On the contrary, when the clearance between the skirt and the wall surface of the cylinder bore is large, the amount of engine oil that can exist between them is large, so that the engine oil that moves to the combustion chamber as the piston reciprocates. The amount will also increase. The engine oil that has moved to the combustion chamber becomes a gas due to evaporation, combustion, etc. and is discharged to the outside of the internal combustion engine together with the exhaust gas. Therefore, if the amount of engine oil that moves to the combustion chamber increases, the consumption of engine oil increases. Become.
そこで、本願発明者等は、以下の内燃機関の構成を検討した。
ピストンの往復動に伴うスカート部の移動範囲におけるシリンダボアの最小径の部位は、ピストンが下死点にあるときのスカート部に対向する軸線方向の範囲内にあり、ピストンが下死点にあるときにおけるスカート部と最小径の部位との間の径方向のクリアランスは、スカート部の移動範囲におけるスカート部とシリンダボアの壁面との間の径方向のクリアランスのうちの最小値である構成(以下、「当該シリンダボア形状」と称する場合がある。)。
Therefore, the inventors of the present application examined the configuration of the following internal combustion engine.
The part of the minimum diameter of the cylinder bore in the movement range of the skirt part due to the reciprocating movement of the piston is within the axial range facing the skirt part when the piston is at bottom dead center, and when the piston is at bottom dead center. The radial clearance between the skirt portion and the minimum diameter portion in the above is the minimum value of the radial clearance between the skirt portion and the wall surface of the cylinder bore in the movement range of the skirt portion (hereinafter, "" It may be referred to as "the cylinder bore shape").
上述の当該シリンダボア形状によれば、ピストンが下死点及びその近傍にあるときに、クランク室からスカート部とシリンダボアの壁面との間へ供給されるエンジンオイルの量を低減し、ピストンの圧縮ストロークにおいてスカート部の径方向外側の表面に付着して移動するエンジンオイルの量を低減することができる。よって、ピストンの往復動によりスカート部とシリンダボアの壁面との間を経て燃焼室へ移動するエンジンオイルの量(以下「オイル上がり量」と称する場合がある。)を低減し、これによりエンジンオイルの消費量を低減することができる。 According to the cylinder bore shape described above, when the piston is at or near the bottom dead center, the amount of engine oil supplied from the crank chamber to the skirt portion and the wall surface of the cylinder bore is reduced, and the compression stroke of the piston is reduced. The amount of engine oil that adheres to and moves on the outer surface of the skirt portion in the radial direction can be reduced. Therefore, the amount of engine oil that moves to the combustion chamber via the skirt portion and the wall surface of the cylinder bore due to the reciprocating movement of the piston (hereinafter, may be referred to as "oil rise amount") is reduced, thereby reducing the amount of engine oil. The amount of consumption can be reduced.
更に、スカート部とシリンダボアの壁面との間のクリアランスは、ピストンの圧縮ストロークにおいて、上記最小値よりも大きくなり、ピストンの膨張ストロークにおいても、上記最小値よりも大きい値に維持される。従って、ピストンが下死点及びその近傍以外のストローク域にあるときにおけるスカート部とシリンダボアの壁面との間の摩擦が高くなることを回避することができる。 Further, the clearance between the skirt portion and the wall surface of the cylinder bore becomes larger than the minimum value in the compression stroke of the piston, and is maintained at a value larger than the minimum value in the expansion stroke of the piston. Therefore, it is possible to avoid high friction between the skirt portion and the wall surface of the cylinder bore when the piston is in a stroke region other than the bottom dead center and its vicinity.
しかしながら、上述の当該シリンダボア形状を有する内燃機関において、ピストンの頂面から離れる方向に順にピストンのランド部に装着された第1コンプレッションリング、第2コンプレッションリング及びオイルリングの各ピストンリングの張力については、何ら検討がなされていない。即ち、これらの各ピストンリングは、シリンダボアの壁面方向に向かう張力をもっており、各ピストンリングの張力の大きさをどのように設定するかについては、何ら検討がなされていない。 However, in the internal combustion engine having the cylinder bore shape described above, the tension of each piston ring of the first compression ring, the second compression ring, and the oil ring, which are sequentially attached to the land portion of the piston in the direction away from the top surface of the piston, is , No consideration has been made. That is, each of these piston rings has a tension toward the wall surface of the cylinder bore, and no study has been made on how to set the magnitude of the tension of each piston ring.
ピストンリングは、主要な機能として、オイルコントロール機能、及び、燃焼室の気密性を確保する機能を有する。これらの機能を確保するためにピストンリングの張力を適切な大きさに設定する。ピストンリングの張力が大きいほど、燃焼室の気密性を高めることができ、且つ、エンジンオイルの消費量を低減できる。一方で、ピストンリングの張力が大きすぎると、フリクションロスが高くなってしまう。 The piston ring has an oil control function and a function of ensuring the airtightness of the combustion chamber as the main functions. To ensure these functions, set the tension of the piston ring to an appropriate size. The greater the tension of the piston ring, the higher the airtightness of the combustion chamber and the less the consumption of engine oil. On the other hand, if the tension of the piston ring is too large, the friction loss becomes high.
そして、従来のオイルリング、第1コンプレッションリング及び第2コンプレッションリングは、それぞれ以下の機能を担うように構成されることが好ましく、各ピストンリングに対して、その機能分の張力を設定している。
オイルリング:オイルコントロール機能
第1コンプレッションリング:燃焼室の気密性を確保する機能、及び、必要に応じて補助的なオイルコントロール機能
第2コンプレッションリング:補助的なオイルコントロール機能、及び、ランド圧力の調圧機能
なお、ランド圧力の調圧機能とは、次の機能のことである。
セカンドランド部の圧力及びサードランド部の圧力(即ち、第2コンプレッションリング及びオイルリングの間のシリンダボア壁面及びピストン壁面の間の空間の圧力)を各ランド容積とリングにより調整する機能。
The conventional oil ring, the first compression ring, and the second compression ring are preferably configured to have the following functions, and tensions corresponding to the functions are set for each piston ring. ..
Oil ring: Oil control function 1st compression ring: A function to ensure the airtightness of the combustion chamber and an auxiliary oil control function as needed 2nd compression ring: Auxiliary oil control function and land pressure Pressure regulation function The land pressure regulation function is the following function.
A function to adjust the pressure of the second land part and the pressure of the third land part (that is, the pressure of the space between the cylinder bore wall surface and the piston wall surface between the second compression ring and the oil ring) by each land volume and the ring.
ピストンリングに必要な機能を確保した上で、フリクションロスをより低減するためには、第1コンプレッションリング及び第2コンプレッションリングに対して、補助的な機能分の張力を設定不要にして、低張力化することが好ましい。即ち、各ピストンリングに対して、下記の各ピストンリングの機能分のみの張力を設定して、低張力化することが好ましい。
オイルリング:オイルコントロール機能
第1コンプレッションリング:燃焼室の気密性を確保する機能
第2コンプレッションリング:ランド圧力の調圧機能
In order to secure the functions required for the piston ring and further reduce the friction loss, it is not necessary to set the tension for the auxiliary function for the first compression ring and the second compression ring, and the tension is low. It is preferable to make it. That is, it is preferable to set the tension for each piston ring only for the function of each of the following piston rings to reduce the tension.
Oil ring: Oil control function 1st compression ring: Function to ensure the airtightness of the combustion chamber 2nd compression ring: Land pressure adjustment function
しかしながら、従来のシリンダボア形状(例えば、スカート部とシリンダボアの壁面との間のクリアランスが大きいシリンダボア形状)を有する内燃機関では、オイル上がり量が多いため、少なくとも第2コンプレッションリングに上述の補助的なオイルコントロール機能を持たせないと、ピストンリングのオイルコントロール機能が十分である可能性が低くなってしまう。 However, in an internal combustion engine having a conventional cylinder bore shape (for example, a cylinder bore shape having a large clearance between the skirt portion and the wall surface of the cylinder bore), the amount of oil rising is large, so at least the above-mentioned auxiliary oil is added to the second compression ring. Without the control function, it is unlikely that the oil control function of the piston ring is sufficient.
これに対して、上述の当該シリンダボア形状を有する内燃機関では、オイル上がり量を低減でき、以て、ピストンリングに必要とされるオイルコントロール量を減らすことができる。このため、オイルリングの張力をより小さくすることができ、且つ、第1コンプレッションリング及び第2コンプレッションリングに、補助的なオイルコントロール機能を持たせる必要をほとんどなくすことができる。即ち、オイルリングの張力をより小さくすることができ、且つ、第1コンプレッションリング及び第2コンプレッションリングに対して、補助的なオイルコントロール機能分の張力をほとんど設定不要にすることができる。さらに、第1コンプレッションリングのみで燃焼室の気密性を確保すれば、第2コンプレッションリングに対しては、その機能のほぼ全ての機能としてランド圧力の調圧機能を持たせるようにすればよい。 On the other hand, in the internal combustion engine having the cylinder bore shape described above, the amount of oil rising can be reduced, and thus the amount of oil control required for the piston ring can be reduced. Therefore, the tension of the oil ring can be made smaller, and the need for the first compression ring and the second compression ring to have an auxiliary oil control function can be almost eliminated. That is, the tension of the oil ring can be made smaller, and the tension of the auxiliary oil control function can be hardly set with respect to the first compression ring and the second compression ring. Further, if the airtightness of the combustion chamber is ensured only by the first compression ring, the second compression ring may be provided with a land pressure adjusting function as almost all the functions thereof.
そして、このようにすることによりピストリングを低張力化して、以て、フリクショションロスをより低減するためには、上述の当該シリンダボア形状を有する内燃機関において、各ピストンリングに設定する張力の大きさの関係を規定する必要がある。 Then, in order to reduce the tension of the piston ring by doing so and thereby further reduce the friction loss, the tension set for each piston ring in the internal combustion engine having the cylinder bore shape described above is increased. It is necessary to specify the size relationship.
本発明は上述した課題に対処するためになされた。即ち、本発明の目的の一つは、ピストンのスカート部とシリンダボアの壁面との間の摩擦の度合が高くなることを回避しつつ、エンジンオイルの消費量を低減することができ、且つ、フリクションロスをより低減できるよう改良された内燃機関を提供することである。 The present invention has been made to address the above-mentioned problems. That is, one of the objects of the present invention is to reduce the consumption of engine oil while avoiding an increase in the degree of friction between the skirt portion of the piston and the wall surface of the cylinder bore, and friction. It is to provide an improved internal combustion engine so that the loss can be further reduced.
本発明は、軸線(22)に沿って延在するシリンダボア(20)を有するシリンダブロック(12)と、前記シリンダブロック(12)の一端(12T)に固定されたシリンダヘッド(14)と、前記軸線に沿って往復動可能に前記シリンダボア(20)に収容されたピストン(18)と、を有し、前記ピストンは、第1コンプレッションリング(41)、第2コンプレッションリング(43)及びオイルリング(45)が前記ピストン(18)の頂面から離れる方向に順に装着されたランド部(36)と、前記シリンダボア(20)の壁面と摺動可能なスカート部(38)と、を有する内燃機関において、前記ピストン(18)の往復動に伴う前記スカート部(38)の移動範囲(Ls)における前記シリンダボア(20)の最小径(Dcmin)の部位(48)は、前記ピストンが下死点にあるときの前記スカート部(38)の下端(38B)に対向し、前記ピストン(18)が前記下死点にあるときにおける前記スカート部(38)と前記最小径の部位(48)との間の径方向のクリアランス((Dcmin−Ds)/2)は、前記スカート部の移動範囲(Ls)における前記スカート部と前記シリンダボアの壁面との間の径方向のクリアランス((Dc−Ds)/2)のうちの最小値であり、前記シリンダボア(20)の前記最小径の部位(48)よりも上方の領域は、前記最小径の部位(48)の直径よりも大きい直径を有しており、前記オイルリング(45)の張力が前記第1コンプレッションリング(41)の張力よりも大きく、且つ、前記第1コンプレッションリング(41)の張力が前記第2コンプレッションリング(43)の張力よりも大きく設定されている、内燃機関である。
本発明は、軸線(22)に沿って延在するシリンダボア(20)を有するシリンダブロック(12)と、前記シリンダブロック(12)の一端(12T)に固定されたシリンダヘッド(14)と、前記軸線に沿って往復動可能に前記シリンダボア(20)に収容されたピストン(18)と、を有し、前記ピストンは、第1コンプレッションリング(41)、第2コンプレッションリング(43)及びオイルリング(45)が前記ピストン(18)の頂面から離れる方向に順に装着されたランド部(36)と、前記シリンダボア(20)の壁面と摺動可能なスカート部(38)と、を有する内燃機関において、前記ピストン(18)の往復動に伴う前記スカート部(38)の移動範囲(Ls)における前記シリンダボア(20)の最小径(Dcmin)の部位(48)は、前記ピストンが下死点にあるときの前記スカート部に対向する軸線方向の範囲(Rs)内にあり、前記ピストン(18)が前記下死点にあるときにおける前記スカート部(38)と前記最小径の部位(48)との間の径方向のクリアランス((Dcmin−Ds)/2)は、前記スカート部の移動範囲(Ls)における前記スカート部と前記シリンダボアの壁面との間の径方向のクリアランス((Dc−Ds)/2)のうちの最小値であり、前記オイルリング(45)の張力を前記オイルリングの摺動部の面積で除することで求められる前記オイルリング(45)の摺動部面圧が、前記第1コンプレッションリング(41)の張力を前記第1コンプレッションリング(41)の摺動部の面積で除することで求められる前記第1コンプレッションリング(41)の摺動部面圧よりも大きく、且つ、前記第1コンプレッションリング(41)の摺動部面圧が、前記第2コンプレッションリング(43)の張力を前記第2コンプレッションリング(43)の摺動部の面積で除することで求められる前記第2コンプレッションリング(43)の摺動部面圧よりも大きく設定され、前記最小径の部位(48)は、前記ピストン(18)が前記下死点にあるときの前記スカート部(38)の下端(38B)に対向し、前記シリンダボア(20)の前記最小径の部位(48)よりも上方の領域は、前記最小径の部位(48)の直径よりも大きい直径を有している、内燃機関である。
The present invention includes a cylinder block (12) having a cylinder bore (20) extending along an axis (22), a cylinder head (14) fixed to one end (12T) of the cylinder block (12), and the above. It has a piston (18) housed in the cylinder bore (20) that can reciprocate along an axis, and the pistons include a first compression ring (41), a second compression ring (43), and an oil ring ( In an internal combustion engine having a land portion (36) in which 45) are sequentially mounted in a direction away from the top surface of the piston (18), and a skirt portion (38) slidable with the wall surface of the cylinder bore (20). At the minimum diameter (Dcmin) portion (48) of the cylinder bore (20) in the movement range (Ls) of the skirt portion (38) accompanying the reciprocating movement of the piston (18), the piston is at the bottom dead point. Between the skirt portion (38) and the minimum diameter portion (48) when the piston (18) is at the bottom dead point, facing the lower end (38B) of the skirt portion (38). The radial clearance ((Dcmin-Ds) / 2) is the radial clearance between the skirt portion and the wall surface of the cylinder bore in the moving range (Ls) of the skirt portion ((Dc-Ds) / 2). The region above the minimum diameter portion (48) of the cylinder bore (20) has a diameter larger than the diameter of the minimum diameter portion (48), which is the minimum value of the above. The tension of the oil ring (45) is set to be larger than the tension of the first compression ring (41), and the tension of the first compression ring (41) is set to be larger than the tension of the second compression ring (43). It is an internal combustion engine.
The present invention includes a cylinder block (12) having a cylinder bore (20) extending along an axis (22), a cylinder head (14) fixed to one end (12T) of the cylinder block (12), and the above. It has a piston (18) housed in the cylinder bore (20) that can reciprocate along an axis, and the pistons include a first compression ring (41), a second compression ring (43), and an oil ring ( In an internal combustion engine having a land portion (36) in which 45) are sequentially mounted in a direction away from the top surface of the piston (18), and a skirt portion (38) slidable with the wall surface of the cylinder bore (20). At the minimum diameter (Dcmin) portion (48) of the cylinder bore (20) in the movement range (Ls) of the skirt portion (38) accompanying the reciprocating movement of the piston (18), the piston is at the bottom dead point. The skirt portion (38) and the minimum diameter portion (48) when the piston (18) is in the range (Rs) in the axial direction facing the skirt portion and the piston (18) is at the bottom dead point. The radial clearance between the skirt ((Dcmin-Ds) / 2) is the radial clearance between the skirt and the wall surface of the cylinder bore in the moving range (Ls) of the skirt ((Dc-Ds) / 2). The minimum value of 2), and the sliding portion surface pressure of the oil ring (45) obtained by dividing the tension of the oil ring (45) by the area of the sliding portion of the oil ring is the said. The tension of the first compression ring (41) is larger than the surface pressure of the sliding portion of the first compression ring (41), which is obtained by dividing the tension of the sliding portion of the first compression ring (41) by the area of the sliding portion of the first compression ring (41). The surface pressure of the sliding portion of the first compression ring (41) is obtained by dividing the tension of the second compression ring (43) by the area of the sliding portion of the second compression ring (43). The minimum diameter portion (48) is set to be larger than the sliding portion surface pressure of the second compression ring (43), and the portion (48) of the skirt portion (38) when the piston (18) is at the bottom dead point. The region facing the lower end (38B) and above the minimum diameter portion (48) of the cylinder bore (20) has a diameter larger than the diameter of the minimum diameter portion (48). It is an institution .
本発明によれば、軸線(22)に沿って延在する少なくとも一つのシリンダボア(20)を有するシリンダブロック(12)と、複数のボルト(24)によってシリンダブロックの一端(12T)に固定されたシリンダヘッド(14)と、軸線に沿って往復動可能にシリンダボアに収容されたピストン(18)と、を有し、ピストンはシリンダボアの壁面と摺動可能なスカート部(38)を有する内燃機関(10)が提供される。 According to the present invention, a cylinder block (12) having at least one cylinder bore (20) extending along the axis (22) and a plurality of bolts (24) are fixed to one end (12T) of the cylinder block. An internal combustion engine (14) having a cylinder head (14) and a piston (18) housed in a cylinder bore reciprocating along an axis, the piston having a slidable skirt portion (38) with a wall surface of the cylinder bore. 10) is provided.
ピストン(18)の往復動に伴うスカート部(38)の移動範囲(Ls)におけるシリンダボア(20)の最小径(Dcmin)の部位(48)は、ピストンが下死点にあるときのスカート部(38)に対向する軸線方向の範囲(Rs)内にあり、ピストン(18)が下死点にあるときにおけるスカート部(38)と最小径の部位(48)との間の径方向のクリアランス((Dcmin−Ds)/2)は、スカート部(38)の移動範囲(Ls)におけるスカート部(38)とシリンダボア(20)の壁面との間の径方向のクリアランス((Dc−Ds)/2)のうちの最小値である。 The portion (48) of the minimum diameter (Dcmin) of the cylinder bore (20) in the movement range (Ls) of the skirt portion (38) accompanying the reciprocating movement of the piston (18) is the skirt portion (48) when the piston is at bottom dead center. The radial clearance (48) between the skirt portion (38) and the smallest diameter portion (48) when the piston (18) is at bottom dead center within the axial range (Rs) facing 38). (Dcmin-Ds) / 2) is the radial clearance ((Dc-Ds) / 2) between the skirt portion (38) and the wall surface of the cylinder bore (20) in the movement range (Ls) of the skirt portion (38). ) Is the minimum value.
上記の構成によれば、ピストンの往復動に伴うスカート部の移動範囲におけるシリンダボアの最小径の部位は、ピストンが下死点にあるときにスカート部に対向する。更に、ピストンが下死点にあるときにおけるスカート部と最小径の部位との間のクリアランスは、スカート部の移動範囲におけるスカート部とシリンダボアの壁面との間のクリアランスのうち最も小さい。 According to the above configuration, the portion having the minimum diameter of the cylinder bore in the movement range of the skirt portion due to the reciprocating movement of the piston faces the skirt portion when the piston is at bottom dead center. Further, the clearance between the skirt portion and the minimum diameter portion when the piston is at bottom dead center is the smallest of the clearances between the skirt portion and the wall surface of the cylinder bore in the movement range of the skirt portion.
従って、ピストンが下死点及びその近傍にあるときに、クランク室からスカート部とシリンダボアの壁面との間へ供給されるエンジンオイルの量を低減し、ピストンの圧縮ストロークにおいてスカート部の径方向外側の表面に付着して移動するエンジンオイルの量を低減することができる。よって、ピストンの往復動によりスカート部とシリンダボアの壁面との間を経て燃焼室へ移動するエンジンオイルの量を低減し、これによりエンジンオイルの消費量を低減することができる。 Therefore, when the piston is at or near bottom dead center, the amount of engine oil supplied from the crank chamber between the skirt and the wall surface of the cylinder bore is reduced, and the radial outside of the skirt in the compression stroke of the piston. It is possible to reduce the amount of engine oil that adheres to and moves on the surface of the piston. Therefore, it is possible to reduce the amount of engine oil that moves to the combustion chamber via the skirt portion and the wall surface of the cylinder bore due to the reciprocating movement of the piston, thereby reducing the consumption of engine oil.
更に、本発明によれば、オイルリング(45)の張力が前記第1コンプレッションリング(41)の張力よりも大きく、且つ、前記第1コンプレッションリング(41)の張力が前記第2コンプレッションリング(43)の張力よりも大きく設定されている。 Further, according to the present invention, the tension of the oil ring (45) is larger than the tension of the first compression ring (41), and the tension of the first compression ring (41) is the tension of the second compression ring (43). ) Is set larger than the tension.
上記の構成によれば、オイルリングの張力をより小さくでき、且つ、第1コンプレッションリング及び第2コンプレッションリングに対して補助的な機能分の張力を設定することがほとんど不要になり、以て、ピストンリングをより低張力化することができる。その結果、フリクションロスをより低減することができる。 According to the above configuration, the tension of the oil ring can be made smaller, and it is almost unnecessary to set the tension of the auxiliary function for the first compression ring and the second compression ring. The tension of the piston ring can be further reduced. As a result, the friction loss can be further reduced.
以下、本発明の各実施形態に係る内燃機関について図面を参照しながら説明する。実施形態の全図において、同一または対応する部分には同一の符号を付す。なお、以下に説明する実施形態などは本発明の好適な具体例であり、本発明の内容がこれらの実施形態などに限定されない。 Hereinafter, the internal combustion engine according to each embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In all the drawings of the embodiment, the same or corresponding parts are designated by the same reference numerals. The embodiments described below are suitable specific examples of the present invention, and the contents of the present invention are not limited to these embodiments.
<第1実施形態>
(構成)
図1において、本発明の第1実施形態に係る内燃機関(以下、「第1内燃機関」と呼称される場合がある。)が符号10にて全体的に示されている。第1内燃機関10は、シリンダブロック12、シリンダヘッド14、クランクキャップ16及びピストン18を有している。シリンダブロック12は、図1の紙面に垂直な方向に配列された気筒数のシリンダボア20を有し、各シリンダボア20は軸線22に沿って延在している。シリンダブロック12及びシリンダヘッド14には、冷却水通路が設けられているが、冷却水通路の図示は省略されている。シリンダヘッド14は、図1で見てシリンダボア20の両側にて図1の紙面に垂直な方向に隔置された複数の位置において、ボルト24によってシリンダブロック12の一端12Tに固定されている。これ以降の説明において、各部材の図1などで見て上側の一端を「上端」と指称し、図1などで見て下側の他端を「下端」と指称する。更に、図1などで見て上方及び上側をそれぞれ単に「上方」及び「上側」と記載し、図1などで見て下方及び下側をそれぞれ単に「下方」及び「下側」と記載する。
<First Embodiment>
(Constitution)
In FIG. 1, an internal combustion engine according to a first embodiment of the present invention (hereinafter, may be referred to as a “first internal combustion engine”) is indicated by
クランクキャップ16は、図1には示されていない複数のボルトによってシリンダブロック12のクランクケース部12Cの下端12Bに固定されている。クランクケース部12C及びクランクキャップ16は、互いに共働して軸線22に垂直な回転軸線26の周りに回転可能にクランクシャフト28を支持すると共に、クランク室30を形成している。ピストン18は、軸線22に沿って往復動可能にシリンダボア20に嵌合し、シリンダブロック12及びシリンダヘッド14と共働して燃焼室21を形成している。周知のように、ピストン18の往復動は、図1には示されていないピストンピン及びコネクティングロッドによりクランクシャフト28へ伝達され、これらの部材の共働によりクランクシャフト28の回転運動に変換される。
The
クランクキャップ16の下方部は、エンジンオイル32を貯留するオイルパン34を形成している。エンジンオイル32は、クランクシャフト28による跳ね上げ又は図1には示されていない強制潤滑装置により、矢印Aにて単純化して示されているように、クランク室30からシリンダボア20の下端部及びピストン18の内側へオイルジェットとして供給される。シリンダボア20の下端部へ供給されたエンジンオイル32は、シリンダブロック12とピストン18との間に介在することにより、それらの部材を潤滑する。なお、エンジンオイル32は、強制潤滑装置により、カムシャフト、吸気弁及び排気弁などの他の運動部品にも循環供給されることにより、それらを潤滑する。
The lower portion of the
シリンダブロック12とピストン18との間を潤滑するエンジンオイル32の一部は、ピストン18の往復動に伴って燃焼室21へ移動する。燃焼室21へ移動したエンジンオイル32は、蒸発及び燃焼により気体になって排気ガスと共に第1内燃機関10の外へ排出される。よって、シリンダブロック12とピストン18との間を潤滑するエンジンオイル32の消費量を低減するためには、クランク室30から供給されてシリンダブロック12とピストン18との間に介在するエンジンオイル32の量が過剰にならないようにすることが有効である。
A part of the
図2(a)及び(b)に示されているように、ピストン18は、軸線22に沿って延在する円柱部36(「ランド部」とも称する。)と、円柱部36と一体をなす二つのスカート部38とを有している。スカート部38は、軸線22に沿って下方から見て、ピストンピン(図示省略)の軸線54の両側にて軸線22に対し径方向に隔置されているが、少なくとも円柱部36の近傍において、軸線22の周りに全周にわたり延在していてもよい。
As shown in FIGS. 2A and 2B, the
円柱部36は、図3に示した第1コンプレッションリング41、第2コンプレッションリング43及びオイルリング45をそれぞれ受け入れる3つのリング溝40、42及び44を有している。3つのリング溝40、42及び44は、この順でピストン18の頂面から下方に向かって配置されている。
The
リング溝40には、第1コンプレッションリング41が装着され、リング溝42には、第2コンプレッションリング43が装着され、リング溝44には、オイルリング45が装着されている。リング溝40、42及び44にそれぞれ装着された第1コンプレッションリング41、第2コンプレッションリング43及びオイルリング45は、この順でピストン18の頂面から下方に向かって配置されている。
The
第1コンプレッションリング41、第2コンプレッションリング43及びオイルリング45は、シリンダボア20の壁面に向かう張力をもっている。第1内燃機関10では、第1コンプレッションリング41の張力、第2コンプレッションリング43の張力及びオイルリング45の張力の大きさは、所定の関係を有する。具体的に述べると、第1内燃機関では、オイルリング45の張力が第1コンプレッションリング41の張力よりも大きく、且つ、第1コンプレッションリング41の張力が第2コンプレッションリング43の張力よりも大きく設定されている。即ち、第1内燃機関では、第1コンプレッションリング41の張力、第2コンプレッションリング43の張力及びオイルリング45の張力の大きさは、「オイルリング45の張力>第1コンプレッションリング41の張力>第2コンプレッションリング43の張力」の関係を有する。
The
スカート部38は、軸線22を中心とする円弧板状をなして軸線22に沿って延在している。スカート部38は円柱部36よりも大きい外径を有し、シリンダボア20の壁面と摺動するスカート部38の外面の主要部46(クロスハッチングが施された領域)は減摩処理されている。
The
第1内燃機関10におけるシリンダボア20は、軸線22を通る径方向の断面で見て図4及び図5に示された形態をなしている。
The cylinder bore 20 in the first
なお、図4及び図5において、一点鎖線及び二点鎖線は、それぞれ下死点及び上死点にあるときのピストン18の位置を概略的に示しており、一点鎖線及び二点鎖線のハッチングはスカート部38の範囲を概略的に示している。矢印Lptはピストン18の往復動に伴うその上端の移動範囲を示し、矢印Lsはピストン18の往復動に伴うスカート部38の移動範囲を示している。
In FIGS. 4 and 5, the alternate long and short dash line and the alternate long and short dash line roughly indicate the positions of the
更に、シリンダヘッド14がボルト24によってシリンダブロック12の一端12Tに固定された図示の状況において、シリンダボア20は、その上端20Tから下端20Bまでの何れの箇所においても軸線22を中心とする実質的に真円の断面形状を有している。図4及び図5においては、シリンダボア20の各部位における直径の大小関係が明確になるよう、直径の相違が誇張して図示されている。これらのことは、後述の図6以下の図においても同様である。
Further, in the illustrated situation in which the
図4及び図5に示されているように、シリンダボア20は、スカート部38の移動範囲Lsにおける最小径の部位48を有している。スカート部38の移動範囲Ls内にて最小径の部位48よりも上側、即ちシリンダブロック12の上端12Tの側におけるシリンダボア20の直径Dcは、最小径の部位48の直径である最小径Dcminよりも大きい。シリンダボア20の直径Dcの最大値と最小径Dcminとの実際の差は、具体的に述べると、0.015〜0.2mm程度である。
As shown in FIGS. 4 and 5, the cylinder bore 20 has a
特に、第1内燃機関10においては、ピストン18が下死点にあるときのスカート部38の下端38Bは、シリンダボア20の下端20Bよりも僅かに上方に位置する。最小径の部位48は、ピストン18が下死点にあるときのスカート部38の下端38Bに対向する軸線方向位置に設けられている。よって、最小径の部位48は、ピストン18が下死点にあるときのスカート部38の上端38Tから下端38Bまでの領域に対向する範囲Rs内に位置している。スカート部38の外径Dsは、図4及び図5に示されているように、上端38Tから下端38Bまで実質的に一定である。
In particular, in the first
よって、スカート部38とシリンダボア20の壁面との間の径方向のクリアランス(Dc―Ds)/2は、スカート部38の下端38Bにおいて最も小さく、(Dcmin―Ds)/2である。下端38Bに対向する位置からシリンダボア20の下端20Bまでの領域の直径Dcは、最小径Dcminの一定値である。
Therefore, the radial clearance (Dc—Ds) / 2 between the
図4及び図5の断面で見て、シリンダボア20の壁面は、最小径の部位48に隣接し且つ最小径の部位48よりも上側の領域において、曲面20を有している。すなわち、当該領域において、最小径の部位48と最小径の部位よりも上端12Tの側にて最小径よりも大きい直径を有する部位とを結ぶ円錐面よりも軸線22の側へ凸状の曲面20Cをなしている。よって、軸線22に対する曲面20Cの傾斜角は、最小径の部位48に近いほど、即ち下方ほど小さい。
As seen in the cross sections of FIGS. 4 and 5, the wall surface of the cylinder bore 20 has a
更に、第1内燃機関10においては、ピストン18が上死点にあるときのスカート部38に対向する領域におけるシリンダボア20の直径Dcは、シリンダブロック12の上端12Tに近いほど小さい。ピストン18が上死点にあるときのスカート部38の上端38Tよりも上側の領域におけるシリンダボア20の直径Dcは、一定であり、該領域はシリンダボア20の上端小径部50を形成している。上端小径部50の直径Dcは、最小径の部位48の直径Dcmin以上であることが好ましい。なお、上述のシリンダボア20の上端12Tに近い領域の形態は、後述の他の実施形態においても同様である。
Further, in the first
次に、図6に示されているように、シリンダボア20の直径Dcが軸線22に沿う上部、中央部及び下部によって異なる種々の内燃機関10a〜10iについて、実験的に確認された利害得失を説明する。なお、図6及び後述の表1において、「大」は、ピストン18とシリンダボア20の壁面との間の摩擦が低減されるよう、大きく設定された直径を示している。「小」は、シリンダボア20の壁面との間の摩擦が過剰にならない範囲にてできるだけ小さく設定された直径を示し、「中」は、「大」と「小」との中間の直径を示している。
Next, as shown in FIG. 6, experimentally confirmed advantages and disadvantages of various
内燃機関10a〜10iの上部、中央部及び下部におけるシリンダボア20の直径Dcは、図6及び下記の表1の通りである。なお、表1における利害得失の評価項目の「BBG/NV」は、ブローバイガス及び振動騒音を示し、ブローバイガスの量が少なく振動騒音が低いほど性能がよい。「摩擦」は、ピストン18とシリンダボア20の壁面との間の摩擦を示しており、摩擦の度合が低いほど性能がよい。「オイル」は、エンジンオイルの消費量を示しており、消費量が少ないほど性能がよい。「総合」は、以上の評価項目の性能に基づく総合的な評価を示している。更に、「◎」及び「○」は、それぞれ評価が「非常に良い」及び「良い」を意味し、「△」及び「×」は、それぞれ評価が「普通」及び「悪い」を意味する。何れの内燃機関も下部における直径Dcは「小」であるので、「オイル」の評価は「○」である。
The diameter Dc of the cylinder bore 20 at the upper part, the central part and the lower part of the
内燃機関10aにおいては、上部及び中央部における直径Dcが「大」である。「摩擦」の性能は○であるが、「ブローバイガス及び振動騒音」の性能が悪い。総合評価は○である。内燃機関10bにおいては、上部及び中央部における直径Dcがそれぞれ「大」及び「中」である。「摩擦」の性能が△であり、「ブローバイガス及び振動騒音」の性能が悪い。よって、総合評価は△である。
In the
内燃機関10cにおいては、上部における直径Dcが「大」であり、中央部における直径Dcが「小」である。「ブローバイガス及び振動騒音」の性能及び「摩擦」の性能の何れも悪い。よって、総合評価は△である。内燃機関10dにおいては、上部における直径Dcが「中」であり、中央部における直径Dcが「大」である。「ブローバイガス及び振動騒音」の性能及び「摩擦」の性能の何れも△である。よって、総合評価は○である。
In the
内燃機関10eにおいては、上部及び中央部における直径Dcが「中」であり、内燃機関10fにおいては、上部における直径Dcが「中」であり、中央部における直径Dcが「小」である。これらの内燃機関10e及び10fにおいては、「ブローバイガス及び振動騒音」の性能は△であるが、「摩擦」の性能が悪い。よって、総合評価は△である。
In the
内燃機関10hにおいては、上部における直径Dcが「小」であり、中央部における直径Dcが「中」であり、内燃機関10iにおいては、上部及び中央部における直径Dcが「小」である。これらの内燃機関10h及び10iにおいては、「ブローバイガス及び振動騒音」の性能は良いが、「摩擦」の性能が悪い。よって、総合評価は○である。
In the
以上の内燃機関とは異なり、本発明に従って構成された内燃機関10gにおいては、上部における直径Dcが「小」であり、中央部における直径Dcが「大」である。この内燃機関10gにおいては、「ブローバイガス及び振動騒音」の性能は良く、「摩擦」の性能は△である。よって、総合評価は◎であり、内燃機関10gは上記何れの内燃機関よりも優れた性能を有している。
Unlike the above internal combustion engine, in the
前述のように、第1内燃機関10は、内燃機関10gの基本構造に属する構造を有している。よって、第1内燃機関10によれば、ブローバイガス及び振動騒音の良好な性能を確保すると共に、ピストン18とシリンダボア20の壁面との間の摩擦が過大になることを防止しつつ、エンジンオイル32の消費量を低減することができる。なお、この基本的な作用効果は、後述の第2乃至第6実施形態においても得られる。
As described above, the first
特に、第1内燃機関10によれば、シリンダボア20の最小径の部位48は、ピストン18が下死点にあるときのスカート部38の下端38Bに対向し、最小径の部位48よりも上方の領域は、最小径の部位48の直径Dcminよりも大きい直径Dcを有している。よって、最小径の部位48が下端38Bよりも上方までの範囲に及ぶ構造(例えば後述の第3実施形態)に比して、ピストン18が下死点近傍にあるときのシリンダボア20とスカート部38との間の摩擦を低減することができる。
In particular, according to the first
更に、最小径の部位48がスカート部38の下端38Bよりも上方の領域に対向し、最小径の部位48よりも下方の領域が最小径Dcminよりも大きい直径Dcを有している構造(例えば後述の第4実施形態)に比して、ピストン18が下死点及びその近傍にあるときに下端38B及びその近傍とシリンダボア20の壁面との間に存在するエンジンオイルの量を低減することができる。
Further, a structure in which the
更に、第1内燃機関10では、オイルリング45の張力が第1コンプレッションリング41の張力よりも大きく、且つ、第1コンプレッションリング41の張力が第2コンプレッションリング43の張力よりも大きく設定されている。これにより、オイルリング45の張力をより小さくでき、且つ、第1コンプレッションリング41及び第2コンプレッションリング43に対して補助的な機能分の張力を設定することがほとんど不要になり、以て、ピストンリングをより低張力化することができる。その結果、フリクションロスをより低減することができる。
Further, in the first
<第2実施形態>
本発明の第2実施形態に係る内燃機関(以下、「第2内燃機関」と称呼される場合がある。)について説明する。
この第2内燃機関は、以下の点のみにおいて第1内燃機関と相違している。
・第1コンプレッションリングの張力、第2コンプレッションリングの張力及びオイルリングの張力の大きさの関係に代えて、第1コンプレッションリングの摺動部面圧、第2コンプレッションリングの摺動部面圧及びオイルリングの摺動部面圧の大きさの関係を規定した点
以下、この相違点を中心として説明する。
なお、「第1コンプレッションリング41の摺動部面圧」とは、「第1コンプレッションリング41の張力」÷「第1コンプレッションリング41の摺動部の面積」で求められる面圧である(第2コンプレッションリング43の摺動部面圧及びオイルリング45の摺動部面圧についても同様。)。第1コンプレッションリング41の摺動部とは、シリンダボア20の壁面と摺動する第1コンプレッションリング41の摺動部のことをいう(第2コンプレッションリング43の摺動部及びオイルリング45の摺動部についても同様。)。
<Second Embodiment>
An internal combustion engine according to a second embodiment of the present invention (hereinafter, may be referred to as a “second internal combustion engine”) will be described.
This second internal combustion engine differs from the first internal combustion engine only in the following points.
-Instead of the relationship between the tension of the first compression ring, the tension of the second compression ring, and the tension of the oil ring, the sliding part surface pressure of the first compression ring, the sliding part surface pressure of the second compression ring, and Points that define the relationship between the magnitudes of the surface pressure of the sliding parts of the oil ring The following will focus on these differences.
The "sliding portion surface pressure of the
第2内燃機関では、第1コンプレッションリング41の摺動部面圧、第2コンプレッションリング43の摺動部面圧及びオイルリング45の摺動部面圧の大きさは、「オイルリング45の摺動部面圧>第1コンプレッションリング41の摺動部面圧>第2コンプレッションリング43の摺動部面圧」の関係を有する。
In the second internal combustion engine, the magnitudes of the sliding portion surface pressure of the
よって、第2コンプレッションリング43は、その機能のほぼ全てがランド圧力の調圧機能を担うことになるので、第2コンプレッションリング43の摺動部面圧を必要最小限の大きさにすることができ、以て、第2コンプレッションリング43の摺動部面圧を極小化することができる。その結果、フリクションロスをより低減することができる。なお、その他の作用効果は、第1実施形態と同様である。
Therefore, almost all of the functions of the
<第3実施形態>
本発明の第3実施形態に係る内燃機関(以下、「第3内燃機関」と称呼される場合がある。)について説明する。この第3内燃機関は、シリンダボアの形状が異なる点のみにおいて第1内燃機関と相違している。
以下、この相違点を中心として説明する。
<Third Embodiment>
An internal combustion engine according to a third embodiment of the present invention (hereinafter, may be referred to as a “third internal combustion engine”) will be described. This third internal combustion engine is different from the first internal combustion engine only in that the shape of the cylinder bore is different.
Hereinafter, this difference will be mainly described.
第3内燃機関が図7に示されている。第3内燃機関においては、シリンダボア20の最小径の部位48は、ピストン18が下死点にあるときのスカート部38の上端38Tと下端38Bとの中間に対向する位置からシリンダボア20の下端20Bまでの範囲である。シリンダボア20の壁面は、最小径の部位の範囲において、一定の直径Dminを有し且つ軸線22に沿って延在する円筒領域を形成している。よって、スカート部38とシリンダボア20の壁面との間の径方向のクリアランス(Dc―Ds)/2は、最小径の部位48の上記範囲において最も小さく、(Dcmin―Ds)/2である。
The third internal combustion engine is shown in FIG. In the third internal combustion engine, the
シリンダボア20の曲面20Cの軸線22に沿う方向の長さは、第1内燃機関における同長さよりも小さい。第3内燃機関の他の点は、上述の第1内燃機関と同様に構成されている。
The length of the
第3実施形態によれば、最小径の部位48が一定の直径にて軸線22に沿って延在していない場合に比して、スカート部38とシリンダボア20の壁面との間の径方向のクリアランスが最小値(Dcmin―Ds)/2に維持されるピストン18のストローク範囲を大きくすることができる。よって、第1実施形態の場合に比して、ピストン18が下死点にあるときだけでなく、下死点の近傍にあるときにも、クランク室30から最小径の部位48を越えてスカート部38とシリンダボア20の壁面との間へ供給されるエンジンオイルの量を効果的に低減することができる。なお、この作用効果は、後述の第4及び第5実施形態においても得られる。
According to the third embodiment, the radial portion between the
<第4実施形態>
本発明の第4実施形態に係る内燃機関(以下、「第4内燃機関」と称呼される場合がある。)について説明する。この第4内燃機関は、シリンダボアの形状及びスカート部の形状が異なる点のみにおいて第1内燃機関と相違している。
以下、この相違点を中心として説明する。
<Fourth Embodiment>
An internal combustion engine according to a fourth embodiment of the present invention (hereinafter, may be referred to as a “fourth internal combustion engine”) will be described. This fourth internal combustion engine is different from the first internal combustion engine only in that the shape of the cylinder bore and the shape of the skirt portion are different.
Hereinafter, this difference will be mainly described.
図8に示された第4内燃機関においては、ピストン18のスカート部38はバレル形をなしており、スカート部38の最大径の部位52は図8には示されていないピストンピンの軸線54よりも下端38Bの側に位置している。最大径の部位52の直径Dsmaxは、シリンダボア20の最小径の部位48の直径Dcminよりも小さい。最小径の部位48は、ピストン18が下死点にあるときのスカート部38の最大径の部位52及びその上下の領域に対向する領域である。最小径の部位48の上端48Tは、スカート部38の上端38Tと最大径の部位52との間の軸線方向位置に位置し、最小径の部位48の下端48Bは、スカート部38の下端38Bと最大径の部位52との間の軸線方向位置に位置している。
In the fourth internal combustion engine shown in FIG. 8, the
最小径の部位48の直径Dcはその上端48Tから下端48Bまで最小径Dminの一定値である。よって、スカート部38とシリンダボア20の壁面との間のクリアランス(Dc―Ds)/2は、最大径の部位52において最も小さく、(Dcmin―Dsmax)/2である。図示の実施形態においては、下端48Bよりも下方のシリンダボア20の直径Dcは、下端20Bへ向かうにつれて大きくなっている。第4内燃機関の他の点は、上述の第1内燃機関と同様に構成されている。
The diameter Dc of the
第4実施形態によれば、ピストン18のスカート部38がバレル形をなしている内燃機関において、スカート部38とシリンダボア20の壁面との間のクリアランス(Dc―Ds)/2を、最大径の部位52において最小値(Dcmin―Dsmax)/2にすることができる。よって、ピストン18が下死点にあるときに、クランク室30の側から最大径の部位52を越えて上方へ供給されるエンジンオイルの量を低減することができる。
According to the fourth embodiment, in an internal combustion engine in which the
<第5実施形態>
本発明の第5実施形態に係る内燃機関(以下、「第5内燃機関」と称呼される場合がある。)について説明する。この第5内燃機関は、シリンダボアの形状及びスカート部の形状が異なる点のみにおいて第3内燃機関と相違している。
以下、この相違点を中心として説明する。
<Fifth Embodiment>
An internal combustion engine according to a fifth embodiment of the present invention (hereinafter, may be referred to as a "fifth internal combustion engine") will be described. This fifth internal combustion engine is different from the third internal combustion engine only in that the shape of the cylinder bore and the shape of the skirt portion are different.
Hereinafter, this difference will be mainly described.
図9に示された第5内燃機関においては、ピストン18のスカート部38の直径Dsは、上端38Tの近傍の畝部38Mにおいて最も大きく、畝部38Mはピストン18の軸線22の周りに円弧状に延在している。畝部38Mの最大直径はDsmaxであり、畝部38Mよりも下端30Bの側の領域の直径Dsは実質的に一定である。
In the fifth internal combustion engine shown in FIG. 9, the diameter Ds of the
シリンダボア20の最小径の部位48は、ピストン18が下死点にあるときのスカート部38の畝部38Mと下端38Bとの中間に対向する位置からシリンダボア20の下端20Bまでの範囲である。よって、スカート部38とシリンダボア20の壁面との間の径方向のクリアランス(Dc―Ds)/2は、最小径の部位48に対応する上記範囲において最も小さく、(Dcmin―Ds)/2である。
The
図示の実施形態においては、畝部38Mと曲面20Cとの間隔が最小のクリアランス(Dcmin―Ds)/2と実質的に同一になるよう、曲面20Cは畝部38Mの下側の斜面の少なくとも一部と平行に延在している。第5内燃機関の他の点は、上述の第3内燃機関と同様に構成されている。
In the illustrated embodiment, the
第5実施形態によれば、ピストン18のスカート部38が上端38Tの近傍に畝部38Mを有する内燃機関において、スカート部38とシリンダボア20の壁面との間のクリアランス(Dc―Ds)/2を、畝部38Mよりも下方において最小値(Dcmin―Dsmax)/2にすることができる。よって、ピストン18が下死点にあるときに、クランク室30の側からクリアランスが最小値(Dcmin―Dsmax)/2の領域を越えて上方へ供給されるエンジンオイルの量を低減することができる。
According to the fifth embodiment, in an internal combustion engine in which the
<第6実施形態>
本発明の第6実施形態に係る内燃機関(以下、「第6内燃機関」と称呼される場合がある。)について説明する。この第6内燃機関は、ピストン18が下死点にあるときに、スカート部38の下端部がシリンダボア20から下方へ突出する点のみにおいて第1内燃機関と相違している。
以下、この相違点を中心として説明する。
<Sixth Embodiment>
An internal combustion engine according to a sixth embodiment of the present invention (hereinafter, may be referred to as a “sixth internal combustion engine”) will be described. This sixth internal combustion engine differs from the first internal combustion engine only in that the lower end of the
Hereinafter, this difference will be mainly described.
図10に示された第6内燃機関においては、ピストン18が下死点にあるときには、第1内燃機関と同様の円柱形をなすスカート部38の下端38Bは、シリンダボア20の下端20Bよりも下方に位置し、スカート部38の下端部はシリンダボア20から下方へ突出する。よって、ピストン18が下死点にあるときには、スカート部38は、その上端38Tからシリンダボア20の下端20Bに対応する位置までの範囲Rsにおいて、シリンダボア20の壁面に対向し、範囲Rsよりも下方において、クランク室30に露出する。
In the sixth internal combustion engine shown in FIG. 10, when the
シリンダボア20の直径Dcは、少なくとも下死点にあるときのピストン18に対向する領域においては、シリンダボア20の下端20Bへ近づくにつれて小さくなっている。よって、最小径の部位48はシリンダボア20の下端20Bであり、最小径はDcminである。更に、スカート部38とシリンダボア20の壁面との間の径方向のクリアランス(Dc―Ds)/2は、下端20Bにおいて最も小さく、(Dcmin―Ds)/2である。第6内燃機関の他の点は、上述の第1内燃機関と同様に構成されている。
The diameter Dc of the cylinder bore 20 becomes smaller as it approaches the
第6内燃機関の構造は、ピストン18が下死点にあるときに、スカート部38の下端部がシリンダボア20から下方へ突出する点を除き、上述の第1内燃機関の構造と同一である。よって、第6内燃機関によれば、ピストン18が下死点にあるときに、スカート部38の下端部がシリンダボア20から下方へ突出する内燃機関において、上述の第1内燃機関の場合と同様の作用効果が得られる。
The structure of the sixth internal combustion engine is the same as the structure of the first internal combustion engine described above, except that the lower end of the
更に、シリンダボア20の下端20Bは、最小径の部位48を形成し、この下端においてスカート部38とシリンダボア20の壁面との間のクリアランスが最小値(Dcmin―Ds)/2になる。よって、ピストン18が下死点から上死点へ向けて移動する際に、スカート部38のクランク室30に露出した部分の径方向外側の表面に付着しているエンジンオイルを下端20Bによって掻き落とすことができる。
Further, the
なお、上述の各実施形態によれば、シリンダボア20の壁面は、軸線22を通る断面で見て、最小径の部位48に隣接し且つ最小径の部位48よりも上端12Tの側の領域において軸線22に向けて凸状の曲面20Cをなしている。よって、シリンダボア20の壁面が、円錐状又は軸線22から離れる方向へ凹状の曲面をなしている場合(例えば図5の破線)に比して、最小径の部位48よりも上側におけるスカート部38とシリンダボア20の壁面との間のクリアランスを小さくすることができる。従って、最小径の部位48に隣接し且つ最小径の部位よりも上側の領域においてスカート部38とシリンダボア20の壁面との間に存在するエンジンオイルの量を低減することができる。
According to each of the above-described embodiments, the wall surface of the cylinder bore 20 has an axis line in a region adjacent to the
更に、シリンダボア20の壁面が円錐状又は軸線から離れる方向へ凹状の曲面をなしている場合に比して、ピストン18が下死点を離れて上死点へ向けて移動する際のスカート部38の下端38Bとシリンダボア20の壁面との間のクリアランス(Dc―Ds)/2を小さくすることができる。よって、ピストン18が下死点を離れて上死点へ向けて移動する際に、クランク室30の側からスカート部38とシリンダボア20の壁面との間へ供給されるエンジンオイルの量を低減することができる。
Further, the
また、上述の各実施形態によれば、ピストン18が上死点にあるときのスカート部38に対向する領域におけるシリンダボア20の直径Dcは、シリンダブロック12の上端12Tに近いほど小さい。よって、ピストン18が上死点に近づくにつれてコンプレッションリングとシリンダボア20の壁面との間の間隔が小さくなり、ガスが流通する経路が狭くなる。よって、ピストン18が上死点及びその近傍にある状況におけるブローバイガスを低減することができる。また、スカート部38とシリンダボア20の壁面との間に存在するエンジンオイルがブローバイガスによってクランク室の側へ移動されることに起因してスカート部とシリンダボアの壁面の摩擦が増大する虞を低減することができる。
Further, according to each of the above-described embodiments, the diameter Dc of the cylinder bore 20 in the region facing the
更に、上述の第3及び第5実施形態によれば、スカート部38とシリンダボア20の壁面との間の径方向のクリアランス(Dc―Ds)/2が最小値(Dcmin―Ds)/2である領域は、ただ単に軸線22に沿って延在しているだけでなく、シリンダボア20の下端20Bにまで及んでいる。よって、第4実施形態のように下端20Bにおけるクリアランス(Dc―Ds)/2が最小値よりも大きい場合に比して、ピストン18が下死点にあるときにスカート部38の径方向外側の表面に付着するエンジンオイルの量を低減することができる。従って、ピストン18の圧縮ストロークにおいて、スカート部38の表面に付着して上方へ移動するエンジンオイルの量を効果的に低減することができる。
Further, according to the third and fifth embodiments described above, the radial clearance (Dc-Ds) / 2 between the
更に、上述の第3乃至第5実施形態によれば、一定の直径Dminを有し且つ軸線22に沿って延在する円筒領域の軸線方向の範囲は、スカート部38がシリンダボア20の壁面に対向する範囲Rsよりも小さい。よって、一定の直径Dminを有し且つ軸線22に沿って延在する円筒領域の軸線方向の範囲が、範囲Rsと同一又はそれよりも大きい場合に比して、スカート部38とシリンダボア20の壁面との間の摩擦を低減し、摩擦ロスを低減することができる。
Further, according to the third to fifth embodiments described above, in the axial range of the cylindrical region having a constant diameter Dmin and extending along the
<変形例>
本発明は、上述の実施形態に限定されることはなく、本発明の範囲内において種々の変形例を採用することができる。
<Modification example>
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be adopted within the scope of the present invention.
例えば、各実施形態において、内燃機関は、ガソリン機関及びディーゼル機関の何れであってもよい。 For example, in each embodiment, the internal combustion engine may be either a gasoline engine or a diesel engine.
10…内燃機関、12…シリンダブロック、14…シリンダヘッド、18…ピストン、20…シリンダボア、22…軸線、24…ボルト、28…クランクシャフト、32…エンジンオイル、38…スカート部、41…第1コンプレッションリング、43…第2コンプレッションリング、45…オイルリング、48…最小径の部位 10 ... Internal combustion engine, 12 ... Cylinder block, 14 ... Cylinder head, 18 ... Piston, 20 ... Cylinder bore, 22 ... Axis, 24 ... Bolt, 28 ... Crankshaft, 32 ... Engine oil, 38 ... Skirt, 41 ... First Compression ring, 43 ... 2nd compression ring, 45 ... Oil ring, 48 ... Minimum diameter part
Claims (2)
前記ピストンは、
第1コンプレッションリング、第2コンプレッションリング及びオイルリングが前記ピストンの頂面から離れる方向に順に装着されたランド部と、
前記シリンダボアの壁面と摺動可能なスカート部と、
を有する内燃機関において、
前記ピストンの往復動に伴う前記スカート部の移動範囲における前記シリンダボアの最小径の部位は、前記ピストンが下死点にあるときの前記スカート部の下端に対向し、前記ピストンが前記下死点にあるときにおける前記スカート部と前記最小径の部位との間の径方向のクリアランスは、前記スカート部の移動範囲における前記スカート部と前記シリンダボアの壁面との間の径方向のクリアランスのうちの最小値であり、前記シリンダボアの前記最小径の部位よりも上方の領域は、前記最小径の部位の直径よりも大きい直径を有しており、
前記オイルリングの張力が前記第1コンプレッションリングの張力よりも大きく、且つ、前記第1コンプレッションリングの張力が前記第2コンプレッションリングの張力よりも大きく設定されている、内燃機関。 It has a cylinder block having a cylinder bore extending along an axis, a cylinder head fixed to one end of the cylinder block, and a piston housed in the cylinder bore so as to be reciprocating along the axis.
The piston
A land portion in which the first compression ring, the second compression ring, and the oil ring are sequentially mounted in the direction away from the top surface of the piston, and
A skirt that can slide with the wall surface of the cylinder bore,
In an internal combustion engine with
The portion of the minimum diameter of the cylinder bore in the movement range of the skirt portion accompanying the reciprocating movement of the piston faces the lower end of the skirt portion when the piston is at bottom dead center, and the piston reaches the bottom dead center. The radial clearance between the skirt portion and the minimum diameter portion at a certain time is the minimum value of the radial clearance between the skirt portion and the wall surface of the cylinder bore in the movement range of the skirt portion. The region above the minimum diameter portion of the cylinder bore has a diameter larger than the diameter of the minimum diameter portion.
An internal combustion engine in which the tension of the oil ring is set to be larger than the tension of the first compression ring, and the tension of the first compression ring is set to be larger than the tension of the second compression ring.
前記ピストンは、
第1コンプレッションリング、第2コンプレッションリング及びオイルリングが前記ピストンの頂面から離れる方向に順に装着されたランド部と、
前記シリンダボアの壁面と摺動可能なスカート部と、
を有する内燃機関において、
前記ピストンの往復動に伴う前記スカート部の移動範囲における前記シリンダボアの最小径の部位は、前記ピストンが下死点にあるときの前記スカート部に対向する軸線方向の範囲内にあり、前記ピストンが前記下死点にあるときにおける前記スカート部と前記最小径の部位との間の径方向のクリアランスは、前記スカート部の移動範囲における前記スカート部と前記シリンダボアの壁面との間の径方向のクリアランスのうちの最小値であり、
前記オイルリングの張力を前記オイルリングの摺動部の面積で除することで求められる前記オイルリングの摺動部面圧が、前記第1コンプレッションリングの張力を前記第1コンプレッションリングの摺動部の面積で除することで求められる前記第1コンプレッションリングの摺動部面圧よりも大きく、且つ、前記第1コンプレッションリングの摺動部面圧が、前記第2コンプレッションリングの張力を前記第2コンプレッションリングの摺動部の面積で除することで求められる前記第2コンプレッションリングの摺動部面圧よりも大きく設定され、
前記最小径の部位は、前記ピストンが前記下死点にあるときの前記スカート部の下端に対向し、前記シリンダボアの前記最小径の部位よりも上方の領域は、前記最小径の部位の直径よりも大きい直径を有している、内燃機関。 It has a cylinder block having a cylinder bore extending along an axis, a cylinder head fixed to one end of the cylinder block, and a piston housed in the cylinder bore so as to be reciprocating along the axis.
The piston
A land portion in which the first compression ring, the second compression ring, and the oil ring are sequentially mounted in the direction away from the top surface of the piston, and
A skirt that can slide with the wall surface of the cylinder bore,
In an internal combustion engine with
The minimum diameter portion of the cylinder bore in the movement range of the skirt portion accompanying the reciprocating movement of the piston is within the axial range facing the skirt portion when the piston is at bottom dead center, and the piston is located. The radial clearance between the skirt portion and the minimum diameter portion at the bottom dead center is the radial clearance between the skirt portion and the wall surface of the cylinder bore in the movement range of the skirt portion. Is the minimum value of
The surface pressure of the sliding portion of the oil ring, which is obtained by dividing the tension of the oil ring by the area of the sliding portion of the oil ring, reduces the tension of the first compression ring to the sliding portion of the first compression ring. The sliding portion surface pressure of the first compression ring is larger than the sliding portion surface pressure of the first compression ring obtained by dividing by the area of the first compression ring, and the sliding portion surface pressure of the first compression ring reduces the tension of the second compression ring to the second. It is set to be larger than the sliding portion surface pressure of the second compression ring, which is obtained by dividing by the area of the sliding portion of the compression ring .
The minimum diameter portion faces the lower end of the skirt portion when the piston is at the bottom dead center, and the region above the minimum diameter portion of the cylinder bore is larger than the diameter of the minimum diameter portion. An internal combustion engine that also has a large diameter.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016120499A JP6838296B2 (en) | 2016-06-17 | 2016-06-17 | Internal combustion engine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016120499A JP6838296B2 (en) | 2016-06-17 | 2016-06-17 | Internal combustion engine |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2017223191A JP2017223191A (en) | 2017-12-21 |
JP6838296B2 true JP6838296B2 (en) | 2021-03-03 |
Family
ID=60686852
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2016120499A Active JP6838296B2 (en) | 2016-06-17 | 2016-06-17 | Internal combustion engine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6838296B2 (en) |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3891732B2 (en) * | 1999-06-24 | 2007-03-14 | 株式会社リケン | Sliding member |
JP4165119B2 (en) * | 2002-05-15 | 2008-10-15 | 日産自動車株式会社 | Piston ring of internal combustion engine |
DE102008026146B4 (en) * | 2008-05-30 | 2014-05-28 | Audi Ag | Piston friction reduction in a cylinder |
JP2012215238A (en) * | 2011-03-31 | 2012-11-08 | Nippon Piston Ring Co Ltd | Combination of piston ring for gasoline engine |
JP6385700B2 (en) * | 2014-03-31 | 2018-09-05 | 株式会社リケン | Oil ring |
DE102014017361A1 (en) * | 2014-11-25 | 2016-06-09 | Mahle International Gmbh | Cylinder bore for a cylinder housing of an internal combustion engine and arrangement of such a cylinder bore and a piston |
-
2016
- 2016-06-17 JP JP2016120499A patent/JP6838296B2/en active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2017223191A (en) | 2017-12-21 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6380681B2 (en) | Lubricating structure and lubricating method for upper pin in piston crank mechanism of internal combustion engine | |
US9353863B2 (en) | Wrist pin and method of reducing wear between members thereof, connecting rod, piston and methods of constructing same | |
US8955486B2 (en) | Piston with enhanced cooling gallery | |
US10927787B2 (en) | Piston for internal combustion engine | |
RU2667175C1 (en) | Internal combustion engine | |
EP0449278B1 (en) | Connecting structure of piston and connecting rod | |
JP5287400B2 (en) | Radial plain bearing | |
JP6838296B2 (en) | Internal combustion engine | |
GB2448544A (en) | Piston skirt design | |
JP2004176556A (en) | Cylinder of internal combustion engine | |
US20090101004A1 (en) | Two part piston for an internal combustion engine | |
JPH0949489A (en) | Reciprocating compressor | |
EP1943444B1 (en) | Piston | |
US9004041B2 (en) | High-load thrust bearing | |
CN108979889A (en) | Wear-resisting lubricated type engine piston | |
US9551291B2 (en) | Steel piston with fourth land guidance and improved friction characteristics | |
JP6398934B2 (en) | Crankshaft support structure for internal combustion engines | |
JP6423637B2 (en) | Natural lubrication structure of OHV engine | |
RU2603697C1 (en) | Internal combustion engine | |
JP2006170066A (en) | Oil supply device | |
JP2008115936A (en) | Connecting rod | |
JP2004225596A (en) | Piston for internal combustion engine | |
JP2018145861A (en) | Piston structure | |
JP5088300B2 (en) | Internal combustion engine with piston-type balancer | |
JP2015183526A (en) | Piston of internal combustion engine |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20190418 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20200318 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20200428 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20200624 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20200923 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20201117 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20210112 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20210125 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 6838296 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |