JPH03501759A - 最上部リング溝を有するピストン部材を備えたエンジン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 最上部リング溝を有するピストン部材を備えたエンジン〔技術分野〕 本発明は、一般にコンパクトなエンジンピストン組立体を備えた高出力エンジン に係り、特に燃焼室の高圧力及び高温度に耐えられる最上部リング溝を有する鋼 鉄製ピストンを備えたピストン組立体及びその冷却に関する。

１量五土 ここ数年の間、コンパクトで、燃費が良く、排気ガスが少なく、運用寿命が長、 シリンダあたりの出力の大きなエンジンを設計する点に重点が置かれて来ている 。最近、エンジンは変化し高級化しているため、ピストン組立体はたえず高くな る燃焼室の圧力及び温度の影響を受けている。最近、例えば、アルミニウム製の ピストン組立体では、−ｉに燃焼室の圧力が１２．４１０ｋＰａ（１，８００ｐ ｓｉ　）以下に制限されている。

冷却された複合ピストン組立体が、１９８６年４月１５日にＨｌＭｏｅｂｕｓに 対して発行された米国特許第４，５８１．９８３号及びＪ、　Ｋ。

Ａｍｄａｌｌに対して発行された米国特許第４＋２８Ｌ５０５号に開示されてお り、これらの米国特許には、増大した出力レベルに耐え得る２種類の構造が示さ れている。しかしそのピストン組立体の上部及び下部は、溶接により互いに結合 され、そのため製造上高コストになり、好ましくない。

さらに好ましいタイプのピストン組立品が、１９７７年１１月１日にに、　Ｒ， Ｋａｓ＋ｍａｎに対して発行された米国特許第４＋０５６＋０４４に開示されて いる。このＫａｍｍａｎの米国特許は、本発明の譲受人に譲渡されており、上部 ピストン部材と下部遊動スカートとを有し、これらがそれぞれ共通のりストピン に回転可能に結合された連結式ピストン組立体を示している。このピストン組立 品に対して広範囲に試験をした結果、鋳造プロセスに関する知識の実用レベルは 、約１３．７９０ｋＰａ　（２，０００ｐｓｉ　）以上の燃焼圧に耐えるには不 十分であった。特に、極端に多くの上部鋳鋼ピストン部材に巣が発生したため、 試験結果においては失敗であった。一方、少しの鋳鋼ピストン部材において比較 的低レベルの巣が発生したのみであったため、比較的厳密な試験プログラムが開 始された。

鏝部材において巣の発生レベルを最少にするため広範囲な研究が行われたが、実 用的な観点から見れば、そのレベルは依然高かった。従って、品質管理上Ｘ線に より各ビスＩ・ン部材を徹底的にチェックする必要があり、そのためコスト高と なっていた。

この巣の問題に加えて、連結式ビスＩ・ン組立体の各要素の形状及び強度は、よ り大きな圧縮荷重及び熱応力に耐え得るように変更されている段階にある０例え ば、１９７７年２月２８日頃発表された題目”　Ｐｉｓｔｏｎｓ　ｆｏｒ　Ｒｉ 、ｇｈ　０ｕｔｐｕｔ　Ｄｅｉｓｅｌ　Ｅｎｇｉｎｅｓ　”の？１．　Ｄ。

Ｒｏｅｈｒｌｅによる５ｏｃｉｅｔｙ　ｏｆ　Ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ　Ｅｎｇｉ ｎｅｅｒｓ＋　Ｉｎｃ、の論文Ｎｏ、７７００３１には、各要素に関して世界中 で行われた膨大な試験結果が示されている。この論文には、さらに主に熱的に拘 束されることにより軽合金であるアルミニウム製ピストン部材に生じるクランク の問題を最少にするための考察が論じられている。

ピン内径部領域の応力を減じるためリストビン内径部の上端とクラウンの下部と の間の距離を長くすることが望ましい点が考察されている。しかし、上記の考察 とは矛盾するが、コンパクトさと低コストを実現するため、ピストン部材の上部 表面とリストピンの中心軸との高さ方向距離により定義されるピストン部材のい わゆる臨界高さＣＨを小さくすることが重要になってきている。

他の問題として、比較的大きな上部圧縮リングが必要であり、この上部圧縮リン グにより、ピストン部材に対してそのリングより上方のすき間容積を最小として いる。もしこのすき間容積が大きければ、燃料がピストン部材とシリンダ内径部 との間の死領域に導かれるため相当量の燃焼ガスが十分に燃焼しなくなる。この ため燃焼効率が相当像下することになる。しかし上部リングが上方に位置してい るときは、増大した熱をより良く除去するため環状領域をそのまわりから連続的 に冷却する必要性が増すことになる。上記の米国特許第４，０５６，０４４号に 、ピストン部材の上部表面から相当の距［６して位置する上部リングとその上部 表面に環状溝を有するピストンスカートが示されている。溝に向けて注がれる油 が、クラウン表面の下方及びその領域に対してスプラフシ潤滑される。また上記 米国特許の実施例において、水等がシリンダライナを同時に循環している間、ラ イナ凹部がライナの上部領域を十分に冷却するほど上方に延びることはない。

従って、最小のすき間容積を有し、約１３．７９０ｋＰａ　（２，０００ｐｓｉ 　）以上好ましくは約１５．１７０ｋＰａ　（２，２００ｐｓｉ　）の領域にお いて燃焼室の圧力の連続的で効率の良い操作が可能な、ピストン部材を有する高 出力エンジン及びピストン組立品が必要である。さらに、ピストン部材は、鋼材 が好ましく、それを鍛造するために複雑でない形状とすることにより製造を比較 的容易とすることが好ましい、さらにピストン部材の上部は、応力の１大、差の ある熱歪みを避けるためできる限りスムーズで対称であることが好ましく、その 下部表面を最大に冷却できるような構造となっていることが好ましい。またエン ジンは、上部リング溝の領域においてピストン部材の上部を最も効率的に冷却す るため、シリンダライナを外面から十分に冷却しなければならない、さらにピス トン部材の圧縮高さＣＨは、ピストン組立品の最大にコンパクトにするため実用 的にできるだけ小さくすることが好ましい。

〔発明の開示〕

本発明に係るエンジンは、上方内径部を形成するブロックと、ブロック内径部に 収納されると共にピストン内径部を形成するシリンダライナと、ブロックに結合 されるシリンダヘッドと、ピストン内径部内で往復運動するように配置された鋼 鉄製ピストン部材を有するピストン組立体とを儂えている。Ｉｌ鉄製ピストン部 材は、所定の直径りを有する上方部材と、上部表面と、凹面形のクラウン表面と 、上部ランドを形成する管状壁と、上部表面から最小面１１ＴＲＨだけ離れて位 置し比ＴＲＨ／Ｄが０．０６より小さい上部リング溝と、下方端面と、上方に延 びる半径方向内側に対向する表面とを有する。また上方部材は、半径方向外側に 対向する面と、この半径方向外側に対向する面と半径方向内側に対向する面とを 接続するつなぎ部を有し、上部リング溝と高さ方向において相互関係ををするよ うに冷却凹部を形成している。１１鉄製ピストン部材の下方部材は、凹部と接続 し夫々の内部に内径部を有する一対のビンボスををしている。さらに、環状凹部 が、シリンダライナとブロックとの間に形成され、このブロックにより使用時ピ ストン部材から熱を消散するために上部リング溝と高さ方向に相互関係を有する ように冷却液が循環するようになっている。

より具体的には、本発明の鋼鉄製ピストン部材の上方部材は、使用時変形を最小 とするための中心軸に対する回転表面と、簡易に鍛えられ機械加工され得る複雑 でない形状と、軽量であり１３、７９０ｋＰａ　（２，０００ｐｓｉ　）以上の 領域において燃焼室圧力に耐え得る断面形状とを有している。

〔図面の簡単な説明〕

第１図はエンジンブロック、シリンダライナ、ピストン組立体とを有する本発明 に係るエンジンの垂直方向の部分的な断面図、第２図は第１図の■−■線におけ るピストン組立体の一部分の長手方向垂直方向の断面図、 第３図は第１図および第２図に示したピストン部材の上部表面の一部を示す部分 的な拡大断面図、 第４図は第２図のＮ−ｒＶ線の方向から見た場合のピストン部材の平面図、 第５図は第２図のＶ−Ｖ線におけるピストン部材の断面図、第６図は第２図のＶ ＩＪ−Ｖｌ線におけるピストンスカートの上方から見た平面図である。

〔発明を実施するための最良の形態〕

第１図及び第２図に示すように、ｌＯは多シリンダ形の高出力ディーゼルエンジ ンであり、このエンジン１０は、底部ブロック１２、上部ブロックすなわちスペ ーサ部１４及びシリンダへラド１６を有し、このシリンダへラド１６は、このヘ ッドと上部ブロックとの貫通し底部ブロックに螺合して受け入れられる複数の締 め金具であるボルト１Ｂにより通常の方法で強固に一体的に固定される。底部ブ ロックは、通例その内を貫通する円筒形開口部２０及び上部ランド２４と底部ラ ンド２６との形成するために開口部と同心的に連通ずる環状溝２２とを有する。

この実施例において、上部ランドは底部ランドよりほんの少し大きな直径を有し ている。環状溝２８は、必要に応じて、図示したようにエラストマー・シールリ ング３０を収納するために上部ランド内に設けられてもよい。

上部ブロック１４は、底部ブロック１２の上部表面３２上に配置され、さらに上 向きの環状シート３６を形成するために底部ブロック内径部２０より大きな直径 を有する内径部３４を有している。また上部ブロックは、環状凹部３８を有し、 この環状凹部３８は、内径部３８上に開口し、上部ランド４ｏと底部ランド４２ を形成している。また環状凹部４４が底部ランド４２内に形成されており、この 環状凹部４４に、エラストマーの細長い筒形のシールリング４６が収納され、こ のシールリング４６は、底部ブロックの上部表面３２に使用時シールするように 係合する。

４８は中間部が支持されたシリンダライナー４８であり、このシリンダライナー ４８は、階段状の円筒状下方部５０を有しており、この円筒状下方部５０は、底 部ブロック１２内に延び、この底部ブロック１２の上部ランド２４と底部ランド ２６とにより安定して支持されている。このライナ４８は、円筒状の上方部５２ を有しており、この上方部５２は、上部ブロック１４の上部ランド４０と下部ラ ンド４２との間を比較的自由に動けるように延びて設けられている。このライナ ４８は、ピストン内径部５４を形成し、さらに下方部より上方部において大きな 半径方向の厚さを有し、これにより、下向きのシートである環状支持面５６を形 成し、この環状支持面５６は、底部ブロックの下向きシート３６に対して使用時 係合している。シールリング３０は、下方部に対してシールするように係合して おり、一方シールリング４６は、底部ブロックと上部ブロックとの接触面のどち らか一方の側で高さ方向に空間のある位置で上方部に対してシールするように係 合している。

上部表面５８と半径方向外側に延びる環状溝６０が、従来からの圧縮へ７ドガス ケフト６２を収納するためにライナー４日の上部端により形成されている。この ヘンドガスケフト６２は、上部ブロック１４の上部表面とシリンダヘッド１６と の間及びライナ溝６０とシリンダヘッドの底面との間に、配置されている０本実 施例においては、シリンダへラド１６は、ヘッドガスケットに係合し、その結果 締め金具１８が底部ブロック１２内に螺合している時、底部ブロックのシート３ ６に対してライナの支持面５６を積橿的に付勢している。この点に関しては、１ ９８７年１月２７日に８．　Ｂａ１１ｈｅｉｓ＋ｅｒに対して発行された米国特 許第４．６３Ｂ、７６９号を参照すれば良く、この米国特許には、中間支持シリ ンダライナの特徴及び効果が開示されている。

ディーゼルエンジン１０のシリンダヘッド１６は、真上に向いた開口部６４を有 し、円筒形のライナ内径部５４の中心軸６６を有してこの軸方向に配置されてい る。燃料噴射ノズル６８は、この開口部に収納されている。さらに、複数のバル ブ開口部であるポート７０のうちの２つが第１図に概略的に図面の都合上実際よ り少しずれた位置に示されており、他の２つは示されていない。

このバルブのポート７０は、周知の方法で往復運動可能なエンジンバルブ７２の 対応する部材を収納するように調整される。

ディーゼルエンジン１０は、さらに第１図の下方右部に示される第１ノズル７４ 及び第２ノズル７５を有している。第１ノズル７４は、底部ブロック１２に固定 されており、圧油ｆｓ（図示せず）に接続されており、連結式ピストン組立体７ ６の所定の領域に対して垂直に狭いジェットを噴出する。第２ノズル７５も、同 様に底部ブロックに固定され、ピストンが往復運動をする際ピストン組立体の他 の領域に衝突するように垂直より幅いている。

ディーゼルエンジン１０のピストン組立体７６は、上方鋼鉄製ピストン部材７８ と下方アルミニウム製ピストンスカート８０とを有し、これらは共通のりストビ ンすなわち長手方向に向いた中心軸８４を有するピストンピン８２に揺動可能に 取り付けられている。このリストビン８２は、鋼鉄製であり、円筒状外周面８６ と重量軽減のために円筒状内径部８８を有している。従来からのコネクティング ロッド９０は、上方アイ端部９２と背面が鋼鉄製の青銅スリーブベアリング９２ とを有し、リストビンに操作可能に結合され駆動される。

第２図及び第４図に示されるように、鋼鉄製ピストン部材７Ｂは、図示するよう に、円筒形で所定の直径りの上方部材９６を有している。この上方部材９６は、 中心線６６に対して垂直面上に位置する平らな上部表面９８と、本実施例におい ては中心線６６に対して回転して十分機械加工された表面により好ましく形成さ れたクラウン表面１００とを有している。一般に、クラウン表面は、上部表面の 下で高さ方向に配置された中央部に位置するアベクス部１０２と、燃焼乱れを改 善するために円筒形である半径方向外側のランド部１０４と、上記アペクス部と ランド部をスムーズに接続する環状くぼみ１０６とを有している。第１図より認 められるように、クラウン表面１００とピストン部材の上部表面９８のすぐ上方 に位置し、ピストン組立品７６が上死点に位置するときシリンダヘラド１６の下 方に位置する領域が、燃焼室１０７であり、これらの幾何学上の総容積がすき間 容積である。

第３図に最も良く示されているが、ピストン部材７８は、さらに上部表面９８の 外側端から始まり第１の上部ランド１１０の周囲に連続的な順序で形成される管 状壁１０日と、断面くさび形状の上部リング溝１１２と、第２の上方中間ランド １１４と、矩形断面の中間リング溝１１６と、第３の下方中間ランド１１８と、 矩形断面の底面リング溝１２０と、下方端部表面１２４により終る第４の底部ラ ンド１２２とを有している。環状の半径方向内側に向いた壁面１２６が壁ｌＯ８ により形成され、端部表面１２４から上方に延びている。ピストン部材の上方部 ９６は、環状の半径方向外側に向いた壁面１２８及び壁面１２６と１２８とを接 続する下方に向いたつなぎ部分１３０とにより形成され、明確な断面形状の環状 冷却凹部１３２を形成している。実際には、本実施例の壁面１２８は、第３図に 示されるように中心軸６６に対して約１２．３３度の傾斜角を有する円錐部１３ ４とその下方の円筒形部１３６とを有する。一方壁面１２６は、円錐部のみであ り約１．１７度の傾斜角Ｂを有してしる。溝表面１２６．１３０．１３４．１３ ６は、正確な寸法制御により好ましく十分機械加工された軸６６に対する回転表 面となっている。

さらにピストン組立体３６は、上部リング溝１１２に収納されたくさび形状の上 部分割コンブレンシランリング１３８と、中間リング溝１１６に収納された階段 状の矩形断面の中間分割コンブレフシランリング１４０と、底部リング溝１２０ に収納されたオイルリング組立体１４２とを有している。このオイルリング組立 体１４２は、環状分割リング１４４と、この分割リング１４４をピストンすなわ ちライナ内径部５４に封して外側に連続的に押圧するコイル状のエクスバンシッ ンスプリング１４６とを存している。管状壁１０８は、底部リング溝１２０と冷 却凹部１３２とを連通する複数の出口通路１４日を有し、さらに分割リング１４ ４は、ライナ内径部に対向する環状溝１５０と複数の半径方向通路１５２とを有 し、これらにより、オイルはライナ内径部から取り去られさらに補助的冷却のた めに冷却凹部に戻される。第５図に示されように本発明においては、管状壁１０ ８内には４つの通路１４８があり、これらの通路１４８は中心軸６６を通る横方 向垂直面上若しくはその近傍に位置しており、この垂直面はリストビン８２の中 心軸８４を通る長手方向垂直面１５６に対して垂直である。

第１図及び第２図に示されるように、鋼鉄製ピストン部材７８は、下方部材１５ ８を有しており、さらにこの下方部材１５８は、上方部材９６の外側に向いた壁 面１２８と接続する一対のビンボス１６０と上方部材により形成され軸６６を中 心とした下方に対向した凹面形のポケット１６２とを有している。この凹面形の ボケソＩ−１６２は、図示するように均一な厚みＣのクラウン１６４を形成する ために、クラウン表面１００のアペクス部１０２より等距離だけ離れて位Ｉして いる。さらに図示するように、比較的薄く円錐形状のウェブ１６６が形成され、 このウェブ１６６は、くぼみ１０６とそれに並ぶクラウン表面１０００ランド部 １０４と外側へ対向する壁面１２８との間の均一な厚みＷを有している。

例えば、図示された実施例においては、厚みＣは約４ｍ−若しくは５論■であり 、厚みＷは約５〜７−鴎である。それぞれのビンボス１６０は、内径部１６８を 有し、このボスは、夫々その内に背面が鋼鉄製の青銅のベアリングスリーブ１７ ０を収納するように調整される。これらのベアリングスリーブ１７０は、リスト ビンを回転可能に支持するように軸方向に並べられている。

第１図、第２図及び及び第６図に示すように、ピストンスカート８０は、環状の 上向きのオイルくぼみ１７４を備えた上部表面１７２を有している。このピスト ンスカート８０は、少し楕円形状の外周表面１７６を存し、この外周表面１７６ は上部表面から下っておりさらにその楕円の長軸はビン軸８４と垂直である。一 対の配置されたリストピン収納用の内径部１７８が、ピストンスカートを貫通し て形成され、これらの各内径部はその内に環状溝１８０を有している。ピストン スカー１８０は、その両ボス内に挿入可能に位置するリストビン８２に回転可能 に取りつけられる。

リストビンの過度の動きは、溝１日０内に夫々配置された一対の分割リテーニン グリング１８２により軸８４に沿って防止される。

一対の輪状のボス１８４が、スカート８０内に形成され、このボス１８４により 対応する一対の潤滑路１８６が輪状に貫通するように設けることが可能になる。

この潤滑路１８６は、互いに傾いて配置されており、この結果スカートは、１８ ０度はなれた２つの位置のいずれかのりストピン８２上に取り付けることができ 、その２つの位置のいずれかは、第１ジエツトノズル７４と軸方向に並べて配置 されている。またスカート８０には、傾いて向い合ったほぼ円筒形状の凹部１８ ８を有しており、この凹部はスカートが最下点に向って往復運動する際ノズルか ら空隙を形成するためにスカートの底部で下向きに開口している。

〔産業上の利用可能性〕

次に作用を説明するや連結式ピストン組立体７６は下死点に封して下方に往復運 動を行ない、この下死点上に第１図に示されたように第１ノズル７４が潤滑油を スカーＩ・通路１８６内に噴出する。このオイルジェットは上部表面１７２を越 えて上方へ連続し、この上部表面１７２上でオイルジェットはピストン部材７８ の冷却凹部１３２の表面と接触しさらに反対方向の周辺部にはねかけられる。オ イルの大部分が、ピストン組立体が上方へ往復運動しているときスカートのくぼ み１７４により集められ、さらに上死点において反転するとき、ピストン部材の 内部に等しく分配される。同時に、第２のノズルが、ピストン組立体が下死点に 到達するまで、コネクティングロッド９０に対して小さな柱状にて噴出する。こ こでオイルジェットはアイ端部９２の上方を通過し凹面形のポケット１６２すな わちクラウン１６４の下方に対して噴出される。

第３図に示されるように、冷却凹部１３２の上部は、リング溝１１２の上部と高 さ方向に並べて配置される関係を有している。

またこの冷却凹部１３２は、ピストン部材７８の上部表面９８の下方に直接位置 するように配置され、さらに文字Ｅで示される距離だけ下方に位置している。こ の距離Ｅとピストン直径りとの比は、約１．０以下であり、好ましくは約０．０ ４〜０．０６の間の値である。この実施例では、直径りは１２４ｕであり、距離 Ｅは約５．５日であり、これらの比は約０．０４４である。

同様の実施例において、ピストン組立品７６の上部表面９８と上部リング溝１１ ２との間の最小高さ方向距離は、第３図において文字ＴＲＨで示され、５ｕであ った。結論として、距ＭＴＲＨと直径りとの比は、約０．０６以下であり、好ま しくは約０．０３５と０．０５との間である。この実施例ではこの比は、０．０ ４であった。

同様の実施例において、管状壁１０８の総うラド高さＬＨは、３１諺であり、上 部表面９８とリストビン軸８４との間の高さ方向路ＭＣＨは、７０ｗｍであった 。それゆえＬＨとＤとの比は約０．２５であり、ＣＨとＤとの比は約０．５６で あった０次の結論として、連結式ピストン組立体７６に対して、ＬＨとＤとの比 は、約０．２３以上であり、好ましくは０．２４と０．２６の間であり、ＣＨと Ｄとの比は、０．６０以下であり、好ましくは０．６０と０．４５との間である 。

冷却凹部１３２と、上部リング溝１１２の上部と、上部ブロック冷却凹部３８の 上部は、第１図に示されたように、同一の水平面上に位置している。それに対し 、従来のシリンダライナは、その上部においてブロックにより支持されていたた め、余分な高さ方向の空間が必要であり、さらにどのようなライナの外部水冷凹 部の上部も下方に配置しなければならなかった０本実施例においては、最高の冷 却性及び熱消散性を有しており、熱が鋼鉄製のピストン部材７日から半径方向の 内外方向にさらに上部表面９８の下方からただちに消散される。さらに、上部ラ ンドすき間容積が約９７８ｍｍ”まで減少している。すき間容積すなわち上死点 におけるピストン組立品７６の燃焼室１０７内の全容積は、１１４．５３０鶴３ であったので、それらの間の比は約０．　ＯＯ９であった。好ましくはその比は 、約０．０２０以下であり、これは相対的に低く好ましい比である。

上述した寸法的な制限の他に、連結式ピストン組立体７６は、好ましくは特定の 方法で製造され、また特定の材料が使用される。

特に、上方鋼鉄製ピストン部材７８は、好ましくは基本的には４１４０改良鋼鉄 材のようなりロムモリブデン合金鋼鉄材から鍛えられる。下方アルミニウム製ピ ストンスカート８０は、同様に好ましくは基本的には５ＡＥ３２１−Ｔ６改良ア ルミニウム材のような合金アルミニウム材から鍛えられる。

上述の合金鋼は特にクラス■の鍛造に適応しており、約１３，７９０ｋＰａ　（ ２０００ｐｓｉ）以上、好ましくは約１５．１７０１＜Ｐａ（２２００ｐｓｉ） 以上の高圧縮圧力に耐え得るオーステナイト粒度５またはそれより微細な粒度を 提供できるものである。鍛造鋼鉄ピストンのエツチング断面部分は、それらの内 部のグレン流れすしがほぼ、あるいは広い逆Ｕ字形をなしていることを示してい る。

この逆Ｕ字形は第３図に示したピストン部材の形状に概略的に近似しており、ま たウェブ１６６および管状壁１０８のグレン流れすじとほぼ並んでいる。これに よって断面強度の増加がもたらされている。

上述の鍛造アルミニウム合金は高い硬度、優れた耐摩耗特性、小さい熱膨張率を 有している。

本発明の他の態様、目的および利点は図面、発明の説明および請求の範囲から理 解される。

国際調査報告 国際調査報告 ＬＩＳ　８８０４６０４

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．上方内径部（３４）を形成するブロック（１２、１４）と、このブロック内 径部（３４）内に位置しピストン内径部（５４）を形成するシリンダライナ（４ ８）と、ブロック（１２、１４）に結合されるシリンダヘッド（１６）と、ピス トン内径部（５４）内で往復運動のために配置された鋼鉄製ピストン部材（７８ ）を有するピストン組立体とを備えたタイプのエンジンにおいて、円筒形で所定 の直径Ｄを有する上方部材（９６）と、上部表面（９８）と、凹状のクラウン表 面（１００）と、上部表面（９８）から下がり外側に対向した上部ランド（１１ ０）を形成する管状壁（１０８）と、上部表面（９８）からの所定の最小高さ方 向距離ＴＲＨとした場合比ＴＲＨ／Ｄが０．０６より小さくなるように配置され た上部リング溝（１１２）と、下方端面（１２４）と、下方端面（１２４）から 上方に延びる環状の内側に対向する壁面（１２６）とを有する鋼鉄製ピストン部 材（７８）と、 環状の外側に対向した壁面（１２８）と、内側及び外側に対向した壁面（１２６ 、１２８）とを接続する下向きのつなき部（１３０）とを有し、上部リング溝（ １１２）と高さ方向において相互関係を有するように位置する環状の下向きの冷 却凹部（１３２）を形成する上方部材（９６）と、冷却凹部（１３２）と接続さ れ夫々が内径部（１６８）を形成する一対のピンボス（１６０）を有すると共に この内径部（１６８）が共通軸（８４）上に設けられている下方部材（１５８） を備えたピストン部材（７８）と、 シリンダライナ（４８）の間に形成された環状凹部（３８）と、冷却液を収納す るように使用時調整されるブロック（１２、１４）とを有し、環状凹部（３８） はピストン部材（７８）から熱を消散させるためにピストン部材（７８）が上死 点に位置する時上部リング溝（１１２）と高さ方向に相互関係を有するように位 置する、エンジン（１０）と、を備えたことを特徴とするエンジン。 ２．ブロック（１２、１４）が、下方に延び上方内径部（３４）より直径が小さ い円筒状開口部（２０）とそれらの間に環状シート部（３６）を形成し、シリン ダライナ（４８）が環状シート部（３６）により支持されていることを特徴とす る請求の範囲第１項記載のエンジン。 ３．ブロック（１２、１４）が、互いに着脱可能に結合された上方ブロック部材 （１２）と下方ブロック部材（１４）とを有し、上方ブロック部材（１２）が上 方内径部（３４）と開口して連通する環状凹部（３８）を形成すること特徴とす る請求の範囲第２項記載のエンジン。 ４．ピストン部材（７８）の冷却凹部（１３２）が上部表面（９８）の高さ方向 に直接下方に位置し、シリンダライナ（４８）が中心軸（６６）を有し、さらに 凹面形のクラウン表面（１００）が使用時にピストン部材（７８）の変形を最小 とするための中心軸（６６）に対する回転表面により形成されたことを特徴とす る請求の範囲第１項記載のエンジン。 ５．クラウン表面（１００）と上部表面（９８）との真上に位置しシリンダヘッ ド（１６）の下方の最小容積領域が、所定の第１のすき間容積を有する燃料室を 形成し、上部リング溝（１１２）の上方で上部表面（９８）の下方でシリンダラ イナ（４８）とピストン部材（７８）との間にある他の容積領域が第２のすき間 容積を形成し、第２のすき間容積の値により割られた第１のすき間容積の値が効 率改善のために約０．０２０以下であることを特徴とする請求の範囲第３項記載 のエンジン。 ６．距離ＴＲＨが約５ｍｍであることを特徴とする請求の範囲第１項記載のエン ジン。 ７．管状壁（１０８）が、直径Ｄにより割られた値が約０．２５である給うンド 高さＬＨを有することを特徴とする請求の範囲第１項記載のエンジン。 ８．比ＴＲＨ／Ｄが好ましくは０。０３５〜０．０５の範囲内であることを特徴 とする請求の範囲第１項記載のエンジン。 ９．ピストン組立体（７６）が、環状の上向きくぼみ（１７４）を形成するピス トンスカート部（８０）と、上向きくぼみ（１７４）が下向き冷却凹部（１３２ ）と相互に協力するよう配置するためにピストン部材（７８）をピストンスカー ト部（８０）に結合するリストピン（８６）とを有することを特徴とする請求の 範囲第１項記載のエンジン。 １０．ピストン部材（７８）が、クロムモリブデン合金鋼鉄材により製作され、 約１３，７９０ｋＰａ（２，０００ｐｓｉ）以上の操作圧力に耐えるように調整 されていることを特徴とする請求の範囲第８項記載のエンジン。