JP6985110B2 - Internal combustion engine cylinder - Google Patents
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Description
本発明は、請求項1のおいて書きに記載の内燃機関のシリンダに関する。
The present invention relates to the cylinder of an internal combustion engine according to
内燃機関は、典型的には複数のシリンダを有している。内燃機関の各シリンダは、シリンダのシリンダライナ内で誘導されているシリンダピストンを有している。作業サイクルの間、シリンダピストンは、シリンダそれぞれのシリンダライナ内において、上下に移動可能である。 An internal combustion engine typically has a plurality of cylinders. Each cylinder of an internal combustion engine has a cylinder piston guided within the cylinder liner of the cylinder. During the work cycle, the cylinder piston can move up and down within the cylinder liner of each cylinder.
シリンダピストンは、シリンダピストンの径方向外側の面で、シリンダライナの径方向内側に隣接している。これらの面の間に、通過間隙が画定されている。シリンダピストンは、その径方向外側の面に、複数の環状溝を有しており、当該環状溝は、環状ウェブによって区切られ、互いに離間させられている。当該環状溝は、ピストンリングを受容しており、当該ピストンリングは、シリンダピストンの径方向外側の面とシリンダライナの径方向内側の面との間に形成された通過間隙内に突出している。その際、環状溝はいずれも、コンプレッサリングとして、又は、オイルスクレーパーリングとして構成されたピストンリングを受容しており、当該ピストンリングは、径方向外側のピストンリング面で、シリンダライナの径方向内側の摺動面に当接している。 The cylinder piston is a radial outer surface of the cylinder piston and is adjacent to the radial inner surface of the cylinder liner. A passage gap is defined between these surfaces. The cylinder piston has a plurality of annular grooves on its radial outer surface, the annular grooves being separated from each other by an annular web. The annular groove receives a piston ring, which projects into a passage gap formed between the radially outer surface of the cylinder piston and the radial inner surface of the cylinder liner. At that time, each of the annular grooves receives a piston ring configured as a compressor ring or an oil scraper ring, and the piston ring is a piston ring surface on the radial outer side and the radial inner side of the cylinder liner. It is in contact with the sliding surface of.
コンプレッサリングとして構成されたピストンリングは、シリンダピストンとシリンダライナとの間の通過間隙を気密に密封するために用いられる。オイルスクレーパーリングとして構成されたピストンリングは、シリンダライナの径方向内側の摺動面からオイルを掻き落とすために用いられ、それによって、オイルが通過間隙を通って、シリンダそれぞれの内燃機関内に到達することが防止される。 A piston ring configured as a compressor ring is used to airtightly seal the passage gap between the cylinder piston and the cylinder liner. A piston ring configured as an oil scraper ring is used to scrape oil from the radial inner sliding surface of the cylinder liner, thereby allowing the oil to pass through the passage gap and into the internal combustion engine of each cylinder. Is prevented.
内燃機関は、低速内燃機関、中速内燃機関、高速内燃機関の間で区別される。低速内燃機関は、100rpmよりも低い回転速度を有している。高速内燃機関は、1000rpmよりも高い回転速度を有している。中速内燃機関は、100rpmから1000rpmの間、特に400rpmから1000rpmの間の回転速度を有している。 Internal combustion engines are distinguished among low speed internal combustion engines, medium speed internal combustion engines, and high speed internal combustion engines. The low speed internal combustion engine has a rotation speed lower than 100 rpm. The high speed internal combustion engine has a rotation speed higher than 1000 rpm. Medium-speed internal combustion engines have rotational speeds between 100 rpm and 1000 rpm, particularly between 400 rpm and 1000 rpm.
特に中速内燃機関の場合、コンプレッサリングとして構成されたピストンリングに関して、ピストンリングそれぞれを受容する環状溝の対応する側面に対する当接側面変更は、圧力制御下で開始される。それに対して、高速内燃機関の場合、このような側面変更は、慣性力を制御して開始される。シリンダの燃焼室内で圧縮圧力と、従って作業圧力とが増大を続けた結果、中速内燃機関では、コンプレッサリングとして構成されたピストンリングの側面変更を圧力制御下で開始することは、ますます難しくなっている。 Particularly in the case of a medium speed internal combustion engine, with respect to the piston ring configured as a compressor ring, the contact side change with respect to the corresponding side surface of the annular groove receiving each piston ring is initiated under pressure control. On the other hand, in the case of a high-speed internal combustion engine, such a side change is started by controlling the inertial force. As the compression pressure and thus the working pressure continue to increase in the combustion chamber of the cylinder, it is increasingly difficult for medium speed internal combustion engines to initiate side changes of the piston ring configured as a compressor ring under pressure control. It has become.
ここから出発して、本発明の課題は、内燃機関の新型のシリンダを創出することにある。本課題は、請求項1に記載のシリンダによって解決される。本発明によると、シリンダライナは、少なくとも1つのボアを有しており、当該ボアを通じて、シリンダピストンの下死点において、少なくとも2つの環状ウェブ、又は、環状ウェブ及びシリンダライナによって径方向に区切られた少なくとも2つの空間が、圧力側で互いに連結されている。シリンダピストンの下死点において、少なくとも2つの環状ウェブを圧力側で連結することによって、コンプレッサリングとして構成されたピストンリングの、環状溝の対応する当接面に対する、圧力制御された当接側面変更が改善され得る。さらに、環状ウェブの集中的な換気も保証され得る。
Starting from here, an object of the present invention is to create a new type of cylinder for an internal combustion engine. This problem is solved by the cylinder according to
シリンダピストンは、シリンダの燃焼室を区切っているピストンベースを有しており、当該シリンダピストンは、N個の環状溝を有しており、当該環状溝は、N+1個の環状ウェブによって区切られ、互いに離間させられている。好ましくは、ピストンベースを始点として見て、1番目から(N−1)番目の環状溝が、それぞれコンプレッサリングとして構成されたピストンリングの受容に用いられ、ピストンベースを始点として見て、N番目の環状溝が、オイルスクレーパーリングとして構成されたピストンリングの受容に用いられる。 The cylinder piston has a piston base that separates the combustion chambers of the cylinder, the cylinder piston has N annular grooves, which are separated by N + 1 annular webs. They are separated from each other. Preferably, the first to (N-1) th annular grooves are used to receive the piston rings configured as compressor rings, respectively, with the piston base as the starting point, and the Nth with the piston base as the starting point. The annular groove of is used to receive a piston ring configured as an oil scraper ring.
本発明の有利なさらなる発展形態によると、シリンダライナの少なくとも1つのボアが、シリンダピストンの下死点において、ピストンベースから見て1番目の、シリンダの燃焼室に隣接する1番目の環状溝を区切っている環状ウェブを、2番目の環状溝と3番目の環状溝とを互いに離間させる3番目の環状ウェブから、(N−1)番目の環状溝とN番目の環状溝とを互いに離間させるN番目の環状ウェブまでの環状ウェブの内の少なくとも1つに、圧力側において連結している。それによって、対応する圧力側で連結された環状ウェブ、又は、対応する環状ウェブ及びシリンダライナによって径方向に区切られ、圧力側において連結された空間に対して、空気の作用による均圧が行われ、それによって、少なくとも1つの隣接するピストンリング、すなわちコンプレッサリングにおいて、圧力制御下での当接側面変更が、目標を定めて引き起こされる。 According to an advantageous further development of the invention, at least one bore of the cylinder liner at the bottom dead center of the cylinder piston is the first annular groove adjacent to the combustion chamber of the cylinder, first seen from the piston base. The (N-1) th annular groove and the Nth annular groove are separated from each other from the third annular web that separates the separating annular web from the second annular groove and the third annular groove from each other. It is connected to at least one of the annular webs up to the Nth annular web on the pressure side. Thereby, pressure equalization by the action of air is performed on the annular web connected on the corresponding pressure side or the space radially separated by the corresponding annular web and the cylinder liner and connected on the pressure side. Thereby, in at least one adjacent piston ring, i.e., the compressor ring, a contact side change under pressure control is triggered in a targeted manner.
本発明の別の代替的な、有利なさらなる発展形態によると、シリンダライナの少なくとも1つのボアが、シリンダピストンの下死点において、ピストンベースから見て(N+1)番目の、N番目の環状溝をシリンダの燃焼室から離れる方向において区切っている環状ウェブを、2番目の環状ウェブからN番目の環状ウェブまでの環状ウェブのそれぞれに、圧力側において連結している。それによって、対応する圧力側で連結された環状ウェブ、又は、対応する環状ウェブ及びシリンダライナによって径方向に区切られた空間に対して、換気が行われる。 According to another alternative, advantageous further development of the invention, at least one bore of the cylinder liner is the (N + 1) th, Nth annular groove from the piston base at bottom dead center of the cylinder piston. An annular web that separates the cylinder in a direction away from the combustion chamber is connected to each of the annular webs from the second annular web to the Nth annular web on the pressure side. Thereby, ventilation is performed to the annular web connected on the corresponding pressure side or the space radially separated by the corresponding annular web and cylinder liner.
本発明の好ましいさらなる発展形態は、従属請求項及び以下の説明から明らかになる。本発明の実施例を、図面を用いて詳細に説明するが、それに限定されるものではない。示されているのは以下の図である: Preferred further developments of the invention will be apparent from the dependent claims and the following description. Examples of the present invention will be described in detail with reference to the drawings, but the present invention is not limited thereto. Shown is the figure below:
本発明は、内燃機関のシリンダに関する。図1は、内燃機関のシリンダ10の横断面を概略的に示しており、図1では、シリンダ10に関して、シリンダライナ11と、シリンダライナ11内で誘導されるシリンダピストン12と、が示されている。シリンダピストン12は、内燃機関又はシリンダ10の動作中、シリンダ10それぞれの作業サイクルの間に、シリンダライナ11内で上下に移動可能である。シリンダピストン12のいわゆるピストンベース13は、シリンダ10それぞれの燃焼室14を、セクションを形成するように区切っている。図1では、後続の図2から図6と同じく、シリンダピストン12はそれぞれ、その下死点の領域において示されている。
The present invention relates to a cylinder of an internal combustion engine. FIG. 1 schematically shows a cross section of a
シリンダピストン12は、径方向外側の面15を有しており、当該面は、シリンダライナ11の径方向内側の摺動面16と共に、通過間隙17を区切っている。シリンダピストン12のための通過間隙17は、一方では、気密に密封されなければならず、他方では、この通過間隙17を通ってオイルがシリンダの燃焼室14に到達することを回避しなければならない。
The
シリンダ10のシリンダピストン12は、複数の環状溝18を有しており、図1に示した実施例では、N=3個の環状溝18(1)、18(2)及び18(3)を有している。これらの環状溝18は、環状ウェブ19によって区切られ、互いに離間している。すなわち、N=3個の環状溝18(1)、18(2)、18(3)であれば、4つの対応する環状ウェブ19(1)、19(2)、19(3)、19(4)によってである。ピストンベース13を始点として見て、1番目の環状溝18(1)は、2つの環状ウェブ19(1)、19(2)によって区切られている。ピストンベース13から見て2番目の環状溝18(2)は、環状ウェブ19(2)及び19(2)によって区切られている。環状ウェブ19(3)及び19(4)は、シリンダピストン12の、ピストンベース13から見て3番目の環状溝18(3)を区切っている。従って、1番目の環状ウェブ19(1)は、1番目の環状溝18(1)の、ピストンベース13及び燃焼室14に対向する面に配置されている。2番目の環状ウェブ19(2)は、1番目の環状溝18(1)と2番目の環状溝18(2)との間に配置されており、これら2つの環状溝18(1)と18(2)とを互いに離間させる。3番目の環状ウェブ19(3)は、2番目の環状溝18(2)と3番目の環状溝18(2)との間に配置されており、これら2つの環状溝18(2)と18(3)とを互いに離間させる。4番目の環状ウェブ19(4)は、3番目の環状溝(18)の、燃焼室14に背向する面に配置されている。
The
環状溝18はそれぞれ、ピストンリング20を受容する。ピストンベース13を始点として見て1番目の環状溝18(1)及び2番目の環状溝18(2)内に配置されたピストンリング20は、いわゆるコンプレッサリング21であり、通過間隙17を気密に密封するために用いられる。ピストンベース13を始点として見て3番目の環状溝18(3)内に配置されたピストンリング20は、オイルスクレーパーリング22であり、当該オイルスクレーパーリングを用いて、シリンダライナ11の摺動面16からオイルを掻き落とすことが可能であり、それによって、オイルがシリンダ10の燃焼室14に流入することが回避される。
Each of the
図1からわかるように、コンプレッサリング21として構成されたピストンリング20は、径方向外側の面23で、好ましくは面全体で、シリンダライナ11の内側摺動面16に当接している。それに対して、オイルスクレーパーリング22として構成されたピストンリング20は、その径方向外側の面で、シリンダライナ11の内側摺動面16に、面全体ではなく、スクレーパーリップ24の領域だけで当接している。
As can be seen from FIG. 1, the piston ring 20 configured as the
シリンダライナ11には、少なくとも1つのボア25が設けられている。1つ又は各ボア25は、シリンダピストン12の下死点において、少なくとも2つの環状ウェブ19を圧力側において互いに連結している。言い換えると、1つ又は各ボア25は、シリンダピストン12の下死点において、シリンダライナ11と、シリンダピストン12の圧力側で連結された環状ウェブ19それぞれとによって、少なくともセクションを形成するように、すなわち径方向に区切られた2つの空間を、圧力側で連結している。
The
シリンダピストン12がN=3個の環状溝18とN+1=4個の環状ウェブ19を有している図1の実施例では、シリンダライナ11のボア25それぞれは、シリンダピストン12の下死点において、ピストンベース13を始点として見て、シリンダ10の燃焼室14に隣接する1番目の環状溝18(1)を区切っている1番目の環状ウェブ19(1)を、2番目の環状溝18(2)を3番目の環状溝18(3)から分離している3番目の環状ウェブ19(3)に連結している。それによって、2番目の環状溝18(2)内に受容された、コンプレッサリング21として構成されたピストンリング20に関して、シリンダピストン12の下死点において、圧力側で連結された環状ウェブ19a、19c、又は、当該環状ウェブ19a、19cとシリンダライナ11とによって径方向に区切られた空間の、空気の作用による均圧を通じて、ピストンリング20の、対応する環状溝18bの境界面に対する所定の当接側面変更を引き起こすことが可能である。
In the embodiment of FIG. 1, where the
図3は本発明の変形例を示しており、当該変形例においては、ピストンリング12はN=4個の環状溝18と、N+1=5個の環状溝18を区切っている環状ウェブ19と、を含んでいる。その際、図3の実施例では、シリンダライナ11の図示されたボア25が、シリンダピストン12の下死点において、1番目の環状ウェブ19(1)を、3番目の環状ウェブ19(3)に圧力側で連結し、それによって、環状溝18(2)内に受容された、環状ウェブ19(3)に隣接するピストンリング20に関して、下死点において、所定の当接側面変更が、圧力側で連結された環状ウェブ19(1)と19(3)との間における空気の作用による均圧を通じて引き起こされる。
FIG. 3 shows a modification of the present invention, in which the
図4は本発明の変形例を示しており、当該変形例においては、図3の実施例と同じく、シリンダピストン12はN=4個の環状溝18と、当該環状溝18を区切っているN+1=5個の環状ウェブ19と、を有しているが、図4の実施例では、図3の実施例とは異なり、シリンダライナ11に設けられた1つ又は各ボア25は、シリンダピストン12の下死点において、1番目の環状ウェブ19(1)を4番目の環状ウェブ19(4)に、圧力側で連結しており、それによって、圧力側で連結された環状ウェブ19(1)及び19(4)の、対応する空気の作用による均圧を通じて、環状溝18(3)内に配置された、コンプレッサリング21として構成されたピストンリング20に関して、当接側面変更が保証される。
FIG. 4 shows a modified example of the present invention. In the modified example, the
図5は、N=4個の環状溝18を有するシリンダピストン12の、さらなる実施例を示しており、図5の実施例では、1つ又は各ボア25は、シリンダライナ11において、当該ボアが、シリンダピストン12の下死点において、1番目の環状ウェブ19(1)を、3番目の環状ウェブ19(3)、及び、4番目の環状ウェブ19(4)に、圧力側で連結するように構成されている。それによって、シリンダピストン12の下死点において、環状溝18(2)内に受容されたコンプレッサリング21に関しても、環状溝18(3)内に受容されたコンプレッサリング21に関しても、対応する環状溝18(2)又は18(3)の対応する面に対する、所定の当接側面変更が保証され得る。
FIG. 5 shows a further embodiment of a
従って、図1から図3の実施例に共通しているのは、シリンダライナ11のボア25それぞれが、シリンダピストン12の下死点において、ピストンベース13を始点として見て、シリンダ10それぞれの燃焼室14に隣接する1番目の環状溝18(1)を区切っている1番目の環状ウェブ19(1)を、3番目の環状ウェブ19(3)からN番目の環状ウェブ19(N)までの環状ウェブ19の内の少なくとも1つに、圧力側で連結しており、3番目の環状ウェブ19(3)は、2番目の環状溝18(2)と3番目の環状溝18(3)とを互いに離間させ、N番目の環状ウェブ19(N)は、(N−1)番目の環状溝18(N−1)とN番目の環状溝18(N)とを、互いに離間させているという点である。それによって、圧力側で連結された環状溝19の間において、シリンダピストン12の下死点における空気の作用による均圧が保証され、その結果、隣接する、コンプレッサリング21として構成されたピストンリング20それぞれにおいて、ピストンリング20それぞれを受容する環状溝18の対応する面に対する、所定の圧力制御下における当接側面変更が可能になる。
Therefore, what is common to the embodiments of FIGS. 1 to 3 is that each of the
図2は、内燃機関のシリンダ10に関して、本発明のさらなる実施例を示しており、シリンダピストン12は、N=3個の環状溝18を有しており、シリンダピストン12の構成に関しては、図1の実施例に一致している。
FIG. 2 shows a further embodiment of the present invention with respect to the
図2に示された実施例において、シリンダライナ11内に設けられたボア25は、シリンダピストン12の下死点において、少なくとも2つの圧力ランドを、又は、圧力ランド及びシリンダライナ11によって少なくともセクションを形成するように区切られた空間を、圧力側において互いに連結しており、図2では、図示されたボア25は、ピストンベース13を始点として見て、N番目の環状溝18(N)を燃焼室14から離れる方向において区切っている、最後の、従ってN+1番目の環状ウェブ19(N+1)を、2番目からN番目までの環状ウェブ19(2)〜19(N)の環状ウェブの内のそれぞれに、圧力側において連結しており、それによって、シリンダピストン12の下死点において、圧力側に連結された環状ウェブ、又は、環状ウェブそれぞれ及びシリンダライナによって画定された空間の、所定の換気が保証されている。
In the embodiment shown in FIG. 2, the
図6の実施例では、図示されたシリンダ10のシリンダピストン12は、N=4個の環状溝18を有しており、ピストンベース13を始点として見て、シリンダピストン12の下死点において、(N+1)番目の環状ウェブ19(N+1)が、2番目の環状ウェブ19(2)からN番目の環状ウェブ19(N)までの環状ウェブの内のそれぞれに、圧力側において連結されており、それによって、シリンダピストン12の下死点において、圧力側に連結された環状ウェブ、又は、環状ウェブそれぞれ及びシリンダライナによって画定された圧力空間の、所定の換気が保証される。
In the embodiment of FIG. 6, the
本発明は、特に、100rpmから1000rpmの間、特に400rpmから1000rpmの間の回転速度を有する、過給された中速内燃機関での適用に適している。当該内燃機関は、ディーゼル内燃機関又はオットー内燃機関として、又は、ガスエンジンとしても実施可能である。 The present invention is particularly suitable for application in a supercharged medium speed internal combustion engine having a rotational speed between 100 rpm and 1000 rpm, particularly between 400 rpm and 1000 rpm. The internal combustion engine can be implemented as a diesel internal combustion engine or an Otto internal combustion engine, or as a gas engine.
10 シリンダ
11 シリンダライナ
12 シリンダピストン
13 ピストンベース
14 燃焼室
15 面
16 摺動面
17 通過間隙
18 環状溝
19 環状ウェブ
20 ピストンリング
21 コンプレッサリング
22 オイルスクレーパーリング
23 面
24 オイルスクレーパーリップ
25 ボア
10
Claims (5)
前記シリンダライナ(11)は、少なくとも1つのボア(25)を有しており、前記ボアを通じて、前記シリンダピストン(12)の下死点において、少なくとも2つの環状ウェブ(19)、又は、前記少なくとも2つの環状ウェブ(19)及び前記シリンダライナ(11)によって径方向に区切られた少なくとも2つの空間が、圧力側において互いに連結されており、
前記シリンダピストン(12)が、前記シリンダの燃焼室(14)をセクションを形成するように区切っているピストンベース(13)を有し、及び、前記シリンダピストン(12)が、N個の環状溝(18)を有しており、前記環状溝(18)は、N+1個の環状ウェブ(19)によって区切られ、互いに離間させられており、
前記シリンダライナ(11)の少なくとも1つのボア(25)が、前記シリンダピストン(12)の下死点において、前記ピストンベース(13)を始点として見て、前記シリンダの燃焼室(14)に隣接する1番目の環状溝(18(1))を区切っている1番目の環状ウェブ(19(1))を、2番目の環状溝(18(2))と3番目の環状溝(18(3))とを互いに離間させる3番目の環状ウェブ(19(3))から、(N−1)番目の環状溝(19(N−1))とN番目の環状溝19(N)とを互いに離間させるN番目の環状ウェブ(19(N))までの前記環状ウェブ(19)の内の少なくとも1つに、圧力側において連結していることを特徴とするシリンダ(10)。 A cylinder (10) of an internal combustion engine comprising a cylinder liner (11) and a cylinder piston (12) guided within the cylinder liner (11), wherein the cylinder piston is provided by an annular web (19). It has a plurality of annular grooves (18) separated from each other by an annular web (19), each of which is configured as a compressor ring (21) or an oil scraper ring (22). Receiving the piston ring (20) that has been made, the piston ring (20) is a radial outer surface (23) or at least one lip (24) that is radially inner of the cylinder liner (11). In the cylinder (10) in contact with the sliding surface (16)
The cylinder liner (11) has at least one bore (25), through which at least two annular webs (19), or at least said, at bottom dead center of the cylinder piston (12). At least two spaces radially separated by the two annular webs (19) and the cylinder liner (11) are connected to each other on the pressure side .
The cylinder piston (12) has a piston base (13) that divides the combustion chamber (14) of the cylinder so as to form a section, and the cylinder piston (12) has N annular grooves. (18), the annular groove (18) is separated by N + 1 annular webs (19) and separated from each other.
At least one bore (25) of the cylinder liner (11) is adjacent to the combustion chamber (14) of the cylinder at the bottom dead center of the cylinder piston (12), with the piston base (13) as the starting point. The first annular web (19 (1)) separating the first annular groove (18 (1)) is divided into the second annular groove (18 (2)) and the third annular groove (18 (3)). )) From the third annular web (19 (3)) that separates them from each other, the (N-1) th annular groove (19 (N-1)) and the Nth annular groove 19 (N) from each other. A cylinder (10) characterized in that it is connected on the pressure side to at least one of the annular webs (19) up to the Nth annular web (19 (N)) to be separated.
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