JPH0587249U - シリンダブロック構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ピストンとシリンダ部との充分なクリアラ
ンスと、ピストンリングの安定保持を得るシリンダブロ
ック構造で、排出ＨＣを低減する。 【構成】 圧縮上死点におけるピストン５のトップラ
ンド１５下端部より燃焼室２側のシリンダ部３ａに、上
記シリンダ上部のボアを拡大することで燃焼行程時に同
シリンダ部３ａとトップランド１５との間に火炎が進入
し滞留した未燃焼ガスを効果的に燃焼させる凹部１７を
設ける構造

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、エンジンの燃焼室内での排気ガス中の炭化水素を低減するようにし たシリンダブロック構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】

昨今、世の中から自動車産業に求められている課題に低燃費と環境汚染があり 、この２つの問題を克服するために、様々なエンジンが開発されて来ている。 環境汚染の要因として、自動車の排気ガスに混入しているＨＣ（炭化水素）、 ＣＯ（一炭化水素）、ＮＯ_X （窒素酸化物）があげられる。現在は、三元触媒の 浄化力に頼るところが大きいのが実情である。

【０００３】 しかしながら、三元触媒の浄化力も実用上現在の規制値で限界に来ており、低 燃費希薄燃焼エンジンの排ガス対策、あるいは９４年加州規制をクリアするため には、今まで以上に強力な触媒が開発されない限り、規制をクリアすることは困 難であり、他の方法で排気ガス中のＨＣ、ＣＯ、ＮＯ_X を低減せざるを得ない。

【０００４】 触媒以外で、ＨＣ、ＣＯ、ＮＯ_X を低減する方法も種々開発されている状況下 で、ＨＣの低減方法も種々開発されている。

【０００５】 ＨＣ排出の原因の一つとして、未燃焼ガスの排出が上げられる。従来のエンジ ンにおいて、ピストンとシリンダとのクリアランスは約０．４mmであり、同クリ アランスは吸気行程および圧縮行時に混合気が侵入しかつ滞留して、さらに燃焼 行程では火炎が侵入しないため、同クリアランスに滞留した混合気が燃焼されず 、排気行程の際に未燃焼のまま排出される。

【０００６】 このような問題を解決する手段として、第６図〜第９図に示すようなエンジン が従来提案されている。

【０００７】 まず、第６図について説明すると、同構造はピストン５のトップリング９より 燃焼室２側であるトップランド１５の径を、トップリング９よりクランクケース 側であるピストン５の径より大きくし、かつピストン５のトップランド１５とシ リンダ部３ａとのクリアランスＣ１を略最小限界（約０．２mm）にした構造であ り、これによるとピストン５とシリンダ部３ａとのクリアランスＣ１に混合気が 侵入することを出来るだけ防止する構造になっている。

【０００８】 一方、第７図はピストン５の上記トップランド１５の径をトップリング９より クランクケース側のピストン５の径より小さくし、ピストン５のトップランド１ ５部でのピストン５とシリンダ部３ａとのクリアランスＣ２を従来のクリアラン スＣより拡大（約１．０mm）した構造である。これによって、トップランド１５ とシリンダ部３ａとのクリアランスＣ２が、火炎を侵入させるために必要な隙間 約１．０mm得られ、トップランド１５とシリンダ部３ａのクリアランスＣ２に燃 焼時の火炎を容易に侵入させ、クリアランスＣ２に滞留した混合気を効果的に燃 焼させる事で、未燃焼ガスが排気行程時に排出される事を抑え、排出ＨＣを低減 するようにしたものである。

【０００９】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら第６図のような従来構造では、ピストン５のトップランド１５と シリンダ部３ａとの間のクリアランスＣ１が従来のクリアランスＣより狭い（約 ０．２mm）ために、エンジン運転時にピストン５の焼き付きが起きてしまう恐れ がある。

【００１０】 また、第７図のような従来構造では、トップランド１５の径がトップリング９ よりクランクケース側であるピストン５径より小さいために、トップリング９の リング溝１０は、トップランド側深さ１０ａがクランクケース側深さ１０ｂに比 較して浅くなる。 この結果、燃焼火炎及び圧力打撃を受けるトップリング９の上面９ａの燃焼室 内に露出する面積が広くなり、また溝１０のトップリング９の挟持面積が小さく なるために、ピストン５に嵌合されているトップリング９のピストン往復移動方 向への安定性がピストンの全行程中で損なわれてしまう。したがって、トップリ ング９の本来の役割である圧縮漏れを防止する作用が損なわれる不具合を生ずる 恐れがある。

【００１１】 また図７の場合、トップランド１５は径が小さくクリアランスＣ２が大きいた め、燃焼行程で下降してもトップランド１５の高熱は同トップランド１５に相対 するシリンダ部３ａへ直接伝播されない。即ち燃焼行程中のもっとも温度の高い ピストン上死点付近の熱伝達は、トップリング９およびピストン５のトップリン グ９よりクランクケース側を介してシリンダブロック３に伝達され、ピストン５ が冷却されることになる。このためトップリング９から従来のトップリング９比 べて、多量に高熱が伝達されることになるので、トップリング９は変形し安定性 が悪くなるなど、熱的耐久性が劣化する恐れがある。

【００１２】 さらに図８のような実開昭５６−６６０４６が従来装置としてあり、これはピ ストンが傾いた状態で上下動するエンジンで、ピストン５にはスラスト力と反ス ラスト力とが径方向に相対向して作用し、ピストン５のトップランド１５がシリ ンダライナ１６と干渉し損傷する。これを防止するためピストン５のトップラン ド１５を小径として、シリンダライナ１６との間に環状オリフィス約１．０〜２ ．０mmを形成して上記損傷を防止しているが、燃焼容積も大となり、圧縮比を低 下してしまうので、ピストン５のトップランド１５におけるスラスト側と反スラ スト側の一部を切欠いて直線状のカットバック２０を形成し、トップランド１５ と連続するように形成している。

【００１３】 しかしながらこれは圧縮比の低下を多少防げる事ができるが、カットバック２ ０のクリアランスＣ４ではトップリング９が図７と同様に、燃焼火炎の圧力打撃 を受ける面積が広くなるため、トップリング９は変形し易くなる。また、カット バック２０以外の同トップランド１５とシリンダ部３ａとの間に入った混合気に は火炎が達せず、未燃焼のまま排出される恐れもある。

【００１４】 本考案は、上記問題を解決しようとするものであり、シリンダブロック３とト ップランド１５との間に滞留する未燃焼ガスを効果的に燃焼させ、さらにトップ リング９を安全保持させ、圧縮行程時の圧縮漏れを解決する構造であり、燃焼室 ２内でのＨＣの発生を低減させる事を目的とするものである。

【００１５】

【課題を解決するための手段】

本考案は上記目的を達成するためのものであり、エンジンのシリンダ内を往復 移動するピストンと、同ピストンに嵌合される複数のピストンリングのうち最も 燃焼室に近いトップリングと、上記ピストンの上記トップリングより燃焼室側部 分であるトップランドと、上記ピストンの上死点時に上記トップランドの外周に 沿って略対向したシリンダ内壁に少なくとも部分的に凹部を設けたシリンダ部と を備えた事を特徴とする。

【００１６】

【作用】

本考案は、圧縮上死点におけるピストンのトップランド下端部より燃焼室側の シリンダ部に凹部を設け、上記シリンダ上部のボアを拡大することで、燃焼行程 時に上記シリンダ部とトップランドとの間に火炎が侵入し、滞留した未燃焼ガス を効果的に燃焼させるとともに、トップランド下端部よりクランクケース側では 、従来のピストンと同様のシリンダブロックとのクリアランスがあるため、ピス トンの焼き付きもなく、トップランドの径及びリング溝の深さが充分にあるので 、上記ピストンリングは安定且つ気密に保持される作用を有する。

【００１７】

【実施例】

本考案の実施例を図１〜図５に示す。図１は本願考案を最もよく表すエンジン 鉛直方向の燃焼室断面であり、図２は図１のＩ−Ｉに沿う平断面図である。

【００１８】 図１で、符号１はシリンダヘッド、符号３はシリンダブロック、符号５はシリ ンダブロック３のシリンダ部３ａを往復移動するピストンである。同エンジンの 圧縮行程時の圧縮漏れを防止するトップリング９、セカンダリリング１１、潤滑 油が燃焼室内へ浸入するのを防ぐオイルリング１３の順で、ピストン５の往復移 動方向上部から、ピストン７の上部外周に設けられた各々のピストンリング９， １１，１３のリング溝１０，１２，１４に嵌合されている。

【００１９】 図２に示すように、圧縮行程上死点時にトップランド１５の下端より燃焼室２ 側のシリンダ部３ａを凹めた凹部１７を持った構造であり、凹部１７はトップラ ンド１５の外周に沿って略対向したシリンダ部３ａ内壁に円環状に凹められた構 造である。さらに図１に示すように、ピストン５の頂部５ａ及びシリンダヘッド １側の燃焼室頂部１ａを、燃焼室２の内側に向けて張り出して形成することで、 燃焼室容積を低減し、上記凹部１７の形成によって、ピストン５の径が同一であ る従来のシリンダ構造に比べ、圧縮比が低減することを防止する。

【００２０】 この燃焼室頂部１ａ及びピストン頂部５ａは、両方とも大きく形成してもよい が、何か一方で圧縮比が十分保てるのであれば一方でもかまわない。また、燃焼 室頂部１ａおよびピストン頂部５ａは、ピストン５またはシリンダヘッド１と別 体に形成されても一体に形成されてもよい。

【００２１】 上記構成によると、エンジンの圧縮行程で圧縮された混合気のうち、一部がピ ストン５とシリンダ部３ａとの間のクリアランスＣ３に滞留しても、燃焼行程時 に火炎が凹部１７に浸入して、ピストン５とシリンダ部３ａとの間のクリアラン スＣ３に滞留した混合気を効果的に燃焼させるので、排気側へ未燃焼ガスを排出 する事を抑え、排気ＨＣを低減することができる。さらにピストン５とシリンダ 部３ａとのクリアランスＣ（０．４mm）も充分に取れるため、ピストン５の焼き 付きを防止でき、かつトップリング９とリング溝１０との嵌合代も充分に大きい ので、トップリング９を気密に且つ安定保持できる。

【００２２】 また上記両頂部１ａ，５ａの少なくとも一方に設ければ燃焼室容積の低減を防 止できるが、低減率を少なくできるので、始動性も機関性能を低下させることが ない。また本考案では燃焼行程でピストン５が下降し始めると、上記トップンド １５が従来のクリアランスＣ（０．４mm）を介して、熱がシリンダ部３ａに伝達 され、効果的に冷却されるものである。

【００２３】 上記実施例において、凹部１７を円環状に設けたが、高温で熱的条件が苦しい エンジンでは、図３に示した応用例の様に、凹部１７の形状を円環状に形成する のではなく、圧縮上死点でトップランド１５の外周に沿って略対向した位置のシ リンダ部３ａに、シリンダヘッド１に面した部分からトップランド１５下端付近 までの部分を図３のように１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄの４箇所を任意に部 分的に凹めてもよい。凹部１７が設けられていないピストン５とシリンダ部３ａ 間に侵入し滞留した混合気は、凹部１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄに浸入した 火炎が入り込み効果的に燃焼する。

【００２４】 上記凹部１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄは個数や形状にこだわる必要がなく 、ピストントップランド１５とシリンダ部３ａとのクリアランスＣ３に侵入した 混合気を、燃焼させるための火炎が火種として入り込みめば良く、図３の凹部１ ７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄに入った火炎は、従来のトップランド１５とシリ ンダ部３ａとのクリアランスＣ３に達し、滞留している混合気を燃焼させ、ＨＣ 等の排出を防止する。凹部分のないトップランド１５の高熱は同シリンダ部３ａ に熱を伝達し効果的に冷却が行われる。

【００２５】 さらに凹部１７のピストン５移動方向の断面は、上記実施例の図１のような長 方形断面である必要はなく、シリンダ部３ａのシリンダヘッド１に面した面に、 火炎が入り易いように広く取られていて、凹部の下端が圧縮上死点時のトップラ ンド１５の下端に対向する位置であればよいので、図４、図５の応用例のような 所定の高さから下部が傾斜面１７Ｓになっていても、全体が傾斜面１７Ｔになっ ていても構わず、図１の場合と同様な効果を得る。

【００２６】 上記実施例では、シリンダライナの無いエンジンについて、エンジンブロック のシリンダ部に上記凹部１７を設ける場合について説明したが、シリンダライナ を有するエンジンではシリンダライナの上端部（燃焼室側端部）に上記凹部１７ を設けても上記実施例と同様の作用効果が得られる。

【００２７】

【効果】

本願考案の構造によると、圧縮行程でピストンとシリン部との間のクリアラン スに浸入した混合気を、燃焼行程で火炎が凹部に浸入し効果的な燃焼を行うので 、未燃焼ガスを排気側へ排出する事を抑え、排出ＨＣを低減し、さらにピストン とシリンダ部とのクリアランスも充分に取れ、ピストンの焼き付きを防止でき、 かつトップランドの径を縮小することもなく、ピストンリングとピストンリング 溝との嵌合代も充分大きいので、ピストンリングを気密に且つ安定に保持できる と共に、燃焼室容積をできるだけ低減させることがなく、かつ機関性能を低下さ せることがない。さらにトップランドは燃焼行程で下降すると、シリンダ部との 間は従来のクリアランスとなっているため、冷却効果もよくなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願考案の実施例を最も良く表したエンジン鉛
直方向の燃焼室断面図である。

【図２】本願考案の実施例を最も良く表した図であり、
図１のＩ─Ｉに沿う平断面図である。

【図３】本願考案の実施例の応用例であり、図１のＩ─
Ｉに沿う平断面図である。

【図４】本願考案の実施例の応用例であり、エンジン鉛
直方向の燃焼室断面図である。

【図５】本願考案の実施例の応用例であり、エンジン鉛
直方向の燃焼室断面図である。

【図６】本願考案の従来例であり、エンジン鉛直方向の
燃焼室断面図である。

【図７】本願考案の従来例であり、エンジン鉛直方向の
燃焼室断面図である。

【図８】本願考案の従来例であり、図９のII─II断面図
である。

【図９】本願考案の従来例であり、エンジン鉛直方向の
燃焼室断面図である。

【符号の説明】

３ シリンダブロック ３ａ シリンダ部 ５ ピストン ９ トップリング １５ トップランド １７ 凹部

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】エンジンのシリンダ内を往復移動するピス
   トンと、同ピストンに嵌合される複数のピストンリング
   のうち最も燃焼室に近いトップリングと、上記ピストン
   の上記トップリングより燃焼室側部分であるトップラン
   ドと、上記ピストンの上死点時に上記トップランドの外
   周に沿って略対向したシリンダ内壁に少なくとも部分的
   に凹部を設けたシリンダ部とを備えた事を特徴とするシ
   リンダブロック構造。