JPH11509288A - シリンダ内にコーク掻き取りリングを有する内燃機関 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 ユニフロー掃気式の２行程クロスヘッドエンジンは、シリンダ内にコーク掻き取りリングと、該シリンダ内にて長手方向に変位可能であり、ピストンリング（１９、１９′）が設けられたピストン（１８）とを備えており、該ピストンリングはピストンが変位するときシリンダの略円筒状の内面に沿って摺動し、ピストンの下方の容積とピストンの最上方のピストンリングの上方の位置に配置された作用チャンバ（２０）との間に圧力密封仕切り部分を形成し、該作用チャンバは、最上方ピストンリング（１９′）と、ピストン（１８）と、シリンダの内面と、シリンダカバー（８）とにより画成される。コーク掻き取りリング（２３）はシリンダの内面から突出し且つ該内面に沿って軸方向位置にて環状に伸長し、このため、ピストンがその上死点位置にあるとき、最上方ピストンリングはコーク掻き取りリングの下方端縁付近の位置に配置される。コーク掻き取りリング（２３）には、その円筒状内面に、幾つかの漏洩溝（２４）が形成され、該漏洩溝は、コーク掻き取りリングの下面からその上面までシリンダの長手方向軸線に関して斜めに伸長する。これと代替的に、これらの漏洩溝、最上方ピストンリングの上方の位置に配置された最上方ピストン部分（２１）の円筒状外面に形成してもよい。

Description

【発明の詳細な説明】 シリンダ内にコーク掻き取りリングを有する内燃機関 本発明は、シリンダ内にコーク(coke)掻き取りリングを有し、該シリンダ内を 長手方向に変位可能であり且つピストンリングが設けられたピストンを有し、該 ピストンリングが、ピストンが変位するとき、シリンダの略円筒状内面に沿って 摺動し、ピストンの下方の容積と作用チャンバとの間に圧力密封仕切り部分を形 成し、作用チャンバの仕切り部分が、ピストンの最上方のピストンリングの上方 に配置され且つ最上方のピストンリング、ピストン、シリンダの内面及びシリン ダカバーによって画成され、コーク掻き取りリングが、シリンダの内面から突き 出し且つ軸方向位置にて環状に伸長し、ピストンがその上死点位置にあるとき、 最上方のピストンリングがコーク掻き取りリングの下端縁付近の位置に配置され るようにした、内燃機関に関する。 コーク掻き取りリングを有するかかるエンジンは、シリンダカバー内に吸入弁 及び排気弁の双方を有する４行程エンジンから公知である。このコーク掻き取り リングの目的は、最上方のピストンリングの上方に配置された円筒状の最上方ピ ストン部分からコーク付着物を掻き取ることである。 この最上方のピストンリングは、ピストンリングの上方の最上方ピストン部分 とシリンダの内面との間に位置する環状スペース内にて燃焼チャンバの下方限界 点を形成する。このため、燃焼生成物の一部は、この環状スペース内に浸透し、 最上方ピストン部分の外面上に蓄積する。また、シリンダの内面からの潤滑油も この外面上に散布される。潤滑油の残部及び燃焼生成物の付着分は、燃焼による 強力な熱の影響を受け、エンジンが回転するとき、ピストンの外面上に凝集した コーク層に変化する。コーク掻き落としリングが使用されないならば、コーク層 の厚さは、シリンダの内面に接触する迄、厚くなる。 シリンダ及びピストンリングの損傷を防止するためには、これらの相互に可動 の部品の間に適当な潤滑油の膜を保つことが重要である。ピストンの外周上にあ るコーク層がその最大の厚さまで蓄積し且つシリンダの内面と接触するとき、そ のコーク層は、薄い油膜と干渉し、潤滑油の一部を吸収し且つ／又は掻き取るが 、このことは、潤滑状態に不利益に作用する。最悪の場合、潤滑油は、局部的に 極めて劣化し、このため、ピストンリング、又はライナーが損傷する可能性があ る。 公知の４行程のエンジンにおけるコーク掻き取りリングは、ピストンがその最 上死点付近まで動き、最上方ピストン部分がコーク掻き取りリングを経て往復運 動するとき、コーク層の厚さを制限し、該コーク掻き取りリングの環状の上方及 び下方端縁がこれらの端縁に接触するコークを掻き取る。掻き取りリングがシリ ンダの内面から突き出すため、コーク層とシリンダの内面とが接触することにな るようなコーク層の厚さに成長することが防止される。 コーク掻き取りリングを有する公知のエンジンは、４行程エンジンであり、そ の４行程エンジンにおける吸入弁及び排気弁の双方がシリンダカバー内に配置さ れているため、エンジンのその他の作動パラメータは、コーク掻き取りリングを 使用するか否かによっては殆ど影響を受けない。この４行程エンジンにおいて、 シリンダの掃気は、各作用行程の間における独立的なピストン行程によって行わ れ、燃焼空気の供給は、その後の下方吸入行程時に、吸入弁を通じて上方から下 方に為される。このため、コーク掻き取りリングは、シリンダの掃気及び給気に 何ら影響を与えない。４行程エンジンにおけるコーク掻き取りリングによって達 成される、より有利な結果を得るためのより重要なファクタは、シリンダの内面 に関するピストン自体の動きである。この４行程サイクルは、１つおきの上昇行 程時に、ピストンに異なる負荷を加え、また、下降行程時にも、その負荷の種類 は１つおきに変化する。その結果、上死点位置付近におけるピストンの半径方向 位置は常に変化し、このため、コーク掻き取りリングは、それ自体の内径に等し い深さよりもより深くまでコークを掻き取り、これによりコークで覆われた最上 方のピストン部分とコーク掻き取りリングとの間に自動的に空隙が形成される。 ユニフロー掃気式の２行程クロスヘッドエンジンの場合、状況はそれ程、簡単で はなく、４行程エンジンから公知であるコーク掻き取りリングの実験の結果、燃 料消費率が増し且つ特に、最上方リングへの損傷の点にて、不都合な運転上の問 題点があることが明らかにされている。コーク掻き取りリングは、ピストンリン グの潤滑状態を実際に、改良すると予想されていたから、かかる損傷が生ずるこ とは、驚くべきことである。 本発明の目的は、上述した問題点を緩和し且つ２行程クロスヘッドエンジンに おけるコーク掻き取りリングの有利な使用を実現可能にすることである。 このことに鑑みて、本発明は、当該エンジンが、シリンダの下方部分に配置さ れた掃気ポートを有する、ユニフロー掃気式の２行程クロスヘッドエンジンであ り、コーク掻き取りリングには、その円筒状内面にて、コーク掻き取りリングの 下面から上面までシリンダの長手方向軸線に関して斜めに伸長する幾つかの漏洩 溝が設けられたことを特徴とする。 ２行程エンジン内に公知のコーク掻き取りリングを使用する場合に明らかとさ れた不利益な点は、次の機構を利用することで説明されると考えられる。２行程 クロスヘッドエンジンにおいて、ピストンは、各上昇動作中に圧縮行程を行い、 また、各下降動作中に働き行程を行う。このことは、ピストンがコーク掻き取り リングを経て上昇し且つ下降する毎に、ピストンは、略同一の方法にて負荷がか けられることを意味する。この理由のため、ピストンは、その上死点位置付近に て均一で且つ反復的な動作パターンを実行する。この均一な動作パターンとなる 傾向は、クロスヘッドによって増強され、このクロスヘッドは、ピストンロッド の下端をシリンダの長手方向軸線に沿って完全に並進動作するように案内する。 その結果、ピストン外周上へのコーク付着分は、コーク掻き取りリングに正確に 適合する形状となる程度にまで蓄積し、このため、そのコーク掻き取りリングと 最上方ピストン部分との間には空隙が殆ど無くなる。ピストンの頂部が圧縮行程 中にコークの掻き取りリングを通過するとき、突き出る掻き取りリングと最上方 のピストンリングとの間に、コーク層が蓄積したピストンの外面とシリンダの内 面との間の環状キャビティが軸方向に形成される。このピストンの上方への動き は、環状キャビティを急速に軸方向に短くさせ、その結果として、そのキャビテ ィ内の空気を強力に圧縮し、このため、最上方のピストンリング上に極めて大き い負荷を生じさせる。 コーク掻き取りリングの円筒状内面に形成された漏洩溝は、環状キャビティ内 での圧力の蓄積を少なくし又は解消する。その理由は、その環状キャビティ内の 空気は、その漏洩溝を通じてピストンの頂部の上方に位置する作用チャンバの一 部まで逃げることができるからである。このことは、コーク掻き取りリングが存 在することで最上方のピストンリングに大きい負荷が加わることを防止する。こ のファクタは、有効圧縮比が１対16乃至１対20のように極めて大きく、それ自体 がピストンリングに極めて大きい荷重を生じさせる、今日の大型の２行程クロス ヘッドエンジンにおいて特に重要なことである。 漏洩溝が斜めに形成されていることは、その漏洩溝と反対の領域でもコークが 掻き取られることを確実にすることができる。この漏洩溝に形成された下方開口 部と反対側のコーク付着物の部分は、コーク掻き取りリングの下端縁と交わらな いが、ピストンが連続的に上方に動く間に、漏洩溝の上端縁を経て進み、所望の 寸法まで掻き落とされる。これらの溝内で掻き取られたコークの粒子は、溝を通 じて吹き出す漏洩空気によってピストンの上方のスペース内に進む。 更に、該漏洩溝は、燃料消費量の増大を防止する。漏洩溝が全く存在しないと き、ピストン頂部がコーク掻き取りリングと同一、又はより上方の位置にある、 燃焼の第一の段階の間に、ピストンの有効面積は縮小する。それは、作用チャン バ内の高圧となった圧力が最上方のピストンリング（ピストンの有効面積がシリ ンダの全断面積を覆う）まで下方に伝達されるのをコーク掻き取りリングが防止 するからである。これらの漏洩溝は、圧縮行程、及び働き行程の双方の間にてコ ーク掻き取りリンクにおける圧力低下を軽減し、または解消し、このため、コー ク掻き取りリングを使用するか否かによって比燃料消費量は実質的に影響を受け ない。 1500乃至5500ｋＷのような高シリンダ出力を有し、特定方向への噴霧燃料の霧 を発生させる、２、３、又は４つの燃料噴射装置によって燃料がシリンダ内に噴 射される、大型の２行程エンジンにおいて、このコーク掻き取りリングは、特に 有利である、更なる効果を提供する。燃料の燃焼は、比較的集中的な熱の影響を 発生させるが、コーク掻き取りリングが、ピストンがその上死点位置付近（熱負 荷が最大）にあるとき、最上方のピストンリングを覆い、また、高温の気体のみ が漏洩溝を通じてピストンリングに通るので、熱負荷は、最上方のピストンリン グを横断して均一に分配され、そのため、シリンダの内面に付着した熱に鋭敏な 潤滑油の膜を保護する。その双方のファクタは、ピストンリングパックに対する より良い作動状態とすることに寄与し、ピストン上のコークが潤滑油の膜に接触 するのを防止する効果を向上させる。 コーク掻き取りリングの円筒状内面に形成された漏洩溝の配置の一つの代替例 として、シリンダ内にコーク掻き取りリングを備える設計とする導入部分に記載 した内燃機関も本発明の範囲内にて可能であり、その特徴は、該エンジンが、そ の下方シリンダ部分に形成された掃気ポートを有するユニフロー掃気式の２行程 エンジンであり、最上方のピストンリングの下方の位置に配置された最上方のピ ストン部分の円筒状外面には、ピストン部分の頂部から最上方のピストンリング に対する環状溝の領域まで上方に伸長する幾つかの漏洩溝が設けられるようにす ることである。この場合、コーク掻き取りリングの円筒状内面は、一貫した円形 の円筒面として形成することができる。エンジンの各サイクル中、漏洩溝には、 圧縮空気及び燃焼ガスの双方が流れ、このことは、溝内にコークが付着するのを 防止する。 一つの実施の形態において、シリンダの略円筒状の内面は、上方カバー部分及 び下方ライナー部分により形成され、コーク掻き取りリングは、該ライナー部分 の頂部に配置される。コーク掻き取りリングは、ライナーの内面の凹所内に焼き ばめしたリングとし、又は、これと代替的に、ライナー自体の材料の突出部分、 即ち、ライナーの一体的な一貫した部分としてもよい。この後者の場合、ピスト ンロッドを有するピストンは、その組み立て時に、ライナーをエンジン内の所定 位置に下降させる前に、取り付けて、ピストンがライナーを貫通して下方から上 方に伸長するようにしなければならない。この第一の場合、この実施の形態は、 コーク掻き取りリングを既存のエンジンに後から取り付けることを可能にすると いう有利な点を提供する。 一つの代替的な実施の形態において、シリンダの略円筒状内面は、上方カバー 部分及び下方ライナー部分によって形成され、コーク掻き取りリングは、そのカ バー部分の底部に配置されている。また、この場合、コーク掻き取りリングは、 上方カバー部分の凹所内に挿入した別個のリングとし、又は、カバー部分と一体 に形成してもよい。このカバー部分の下方部分は、その上方に配置された部分よ りも小さい内径に精密に旋削する。これらの漏洩溝をコーク掻き取りリング内に 配置しようとするならば、それらの溝は、その後、カバー部分の上記下方部分に 加工することができる。この代替的な実施の形態は、特に、大きい熱負荷が加わ り、そのシリンダカバーがライナーよりも耐熱性に優れた材料で製造される、シ リンダに特に適用可能である。コーク掻き取りリングをそのシリンダ部分内に配 置することにより、最上方のピストンリングが上死点位置にあるとき、ライナー とカバーとの間の仕切り面をその位置の真上の領域まで下方に動かすことができ る。 この漏洩溝は、シリンダの略円筒状内面から突き出すコーク掻き取りリングの 軸方向面積の0.25乃至50％、好ましくは、その５乃至40％、最適には、その20乃 至30％を占めるようにすることが好ましい。漏洩溝の面積が0.25％以下になると 、そのコーク掻き取りリングにおける圧力の低下は過大となり、50％以上の漏洩 面積であるならば、更なる有利な効果は何も得られない。５％の限界値であって も依然、圧力は低下するが、作動状態は、顕著に改良される一方、40％の限界値 であれば、通常、コーク掻き取りリングにおける圧力低下を防止するのに完全に 満足し得る。20乃至30％の範囲の面積であれば、圧力低下を望ましくは小さくし 又は零にすることと熱負荷を望ましくは均一に分配することとの適当な妥協点が 得られる。 ユニフロー掃気式エンジンの場合、掃気ポートは、ピストンの上面によって開 放することが好ましい。このことは、コーク掻き取りリングは、シリンダの内面 から過度に突き出してはならないことを意味する。その理由は、コーク層とシリ ンダ内面との間の環状スペースの幅が過大であれば、働き工程の終了時に最上方 のピストンリングがポートの上方側を通ることによって、そのポートが開放する からである。従って、250乃至1000ｍｍの範囲のシリンダボアである場合、コー ク掻き取りリングは、シリンダの内面から0.5乃至５ｍｍの範囲（少なくとも0.2 ｍｍ）だけ突き出すことが好ましい。突き出す距離が0.2ｍｍ、又は0.5ｍｍとい う短い距離であることは、ピストンの上面が通過する迄、掃気ポートが完全に遮 断されることを確実にする。最も大型のエンジンにおいて、コーク掻き取りリン グは、２乃至３ｍｍ（少なくとも１ｍｍ）、突き出ることが適当である一方、小 型のエンジンの場合、0.5乃至２ｍｍの距離が適当である。リングが突き出る距 離が0.25ｍｍ以下である場合、コーク付着分がシリンダの内面の潤滑油の膜に接 触しないことを確実にすることはより困難となる。 最上方のピストンリングの上方の位置に配置された最上方のピストン部分は、 ピストンリングを有するその下方のピストン部分よりも小径であり、コーク掻き 取りリングの内径は、最上方ピストン部分の直径よりも２乃至６ｍｍ（少なくと も0.5ｍｍ）、最適には、該直径よりも１乃至４ｍｍ大きいことが好ましい。こ うした直径比である場合、コーク層は、0.5乃至3ｍｍ、最適には、0.75乃至２ｍ ｍの厚さしか蓄積せず、このことは、ピストンの外周が掻き取りリングに接触す る虞れを伴うことなく、ピストンをコーク掻き取りリングに関して半径方向に配 置するための適当な空隙が得られることを可能にする。 本発明の範囲内において、コーク掻き取りリングを上述した距離以上、シリン ダの内面から更に突き出すようにすることも可能であり、これに対応して、最上 方ピストン部分の直径を小さくし、このピストン部分及びシリンダの内面の周り の環状スペースの厚さが増すようにすることは可能である。かかる設計により、 掃気ポートをより早期に、即ち、働き行程の終了時に最上方ピストンリングが通 過するときに開放させることが可能となり、また、掃気ポートの開放時期に依存 する排気弁の開放タイミング及びその他のエンジンパラメータは、早期の掃気の 供給に従って変更することが必要である。 コーク掻き取りリング又はピストンにおける漏洩溝の数は、所望の漏洩面積、 及び最上方のピストンリングに作用する熱負荷を望ましいように均一にすること 、及びより多数の漏洩ポートを使用し得るようにすべく、より大きい漏洩面積と すること、及び熱負荷をより均一に配分することに依存する。コーク掻き取りリ ング又はピストンには、４乃至30個の漏洩溝を設けることが適当である。 最上方のピストンリングにおける熱負荷を均一にすることにより顕著な利点が 得られるため、15以上の漏洩溝を形成することが好ましい。 漏洩溝が最上方ピストン部分の外周に形成される場合、それらの漏洩溝は、シ リンダの軸線と平行に伸長し、コークの破片が直ちに漏洩溝に取り込まれてその 漏洩溝を詰まらせる虞れが無いようにすることが有利である。その他の点にて、 その漏洩溝の数及び寸法は、コーク掻き取りリングの漏洩溝と同一の方法にて、 即ち、以下に説明する方法と同一の方法にて選択することができる。 次に、極く概略図的な図面を参照しつつ、本発明の実施の形態に関して以下に 更に詳細に説明する。添付図面において、 図１は、本発明によるコーク掻き取りリングを備えるエンジンの簡略化した断 面図である。 図２は、図１のエンジンのシリンダ内のコーク掻き取りリングの周りにおける 面積を示す拡大部分断面図である。 図３は、コーク掻き取りリングの一部の伸長しない側面図である。 図４は、コーク掻き取りリングの一部の平面図である。 図５は、最上方ピストンリングの上方の領域内にて漏洩溝が設けられた最上方 ピストン部分の斜視図である。 図６は、漏洩溝を有するピストンの別の実施の形態の対応する図である。 図１に図示したエンジンは、その燃料の燃焼が残留生成物を形成し、その生成 物がエンジンの作用チャンバ内にてその表面にコークとして付着する可能性があ る、重燃料のような油炊きによるユニフロー掃気式の大型２行程エンジンである 。シリンダの寸法及び数に依存して、このエンジンは、2,000乃至例えば70,000 ｋＷという出力を発生させることができる。かかるエンジンは、従来からから、 船の主機として又は定置型発電エンジンとして使用されている。その双方の場合 、エンジンは、エンジンの構成要素を点検したり分解することなく、極めて長期 間、運転可能であることが重要である。このエンジンは、分解せずに２年以上、 連続運転可能であることが望ましく、このためには、シリンダの構成要素が可能 な限り最良の作動状態であることが必要とされる。 エンジンの不可動部品は、クランク軸２が軸支される台板１と、該台板上に取 り付けられ且つその上面にてシリンダ部分４を支持するエンジンのフレームボッ クス３とを備えている。シリンダライナー５がカバースタッド７及びシリンダカ バー８によってシリンダ部分内にて頂部板６に締め付けられている。該シリンダ ライナーは、肉厚の厚い上方部分を有しており、該上方部分は、環状の中間部材 ９を介して、頂部板の上面に着座する。また、該シリンダライナーは、シリンダ 部分４内まで下方に突き出す細長い下方部分を有する。シリンダライナーは、そ の下端に、多数の掃気ポート１０を有しており、ピストンがその下死点付近にあ るとき、掃気受け入れ部１１からの掃気及び給気がこれらの掃気ポートを通じて シリンダ内に流入する。液圧作動可能な排気弁を有する排気弁ハウジング１２が シリンダカバーの中心に配置されている。この排気弁が開いたとき、掃気ポート からの掃気はシリンダを通って上方に流れ、これと同時に、燃焼ガスが排気弁を 通って流れ出し、排気受け入れ部１３内に入り、そこから、そのガスは、過給器 を介して排気管内に流れる。このエンジンは、例えば、3.5乃至４バールの給気 圧力までの高圧力にて給気される。 接続ロッド１４は、クランク軸２をクロスヘッド１５に接続し、このクロスヘ ッド１５は、エンジンのルームボックス内のガイド板１６によってピストンロッ ド１７の下端をシリンダの長手方向軸線に沿って並進状に往復運動可能に案内す る。ピストン１８は、ピストンロッドの頂部に取り付けられている。図２に最も 明確に図示するように、該ピストンは、幾つか（例えば、４つ）のピストンリン グ１９、１９′を有しており、該ピストンリングは、シリンダライナーの内面に 沿って摺動し、作用チャンバ２０とピストンの下方に配置された容積（掃気が充 填されたシリンダ部分と連通する）との間に圧力密封仕切り部を形成する。 この燃焼室、即ち作用チャンバ２０は、シリンダカバー８の内面と、シリンダ ライナー５の内面と、ピストン１８の頂部と、最上方のピストンリング１９′と 、該最上方のピストンリングから上方に伸長する最上方のピストン部分２１の外 周とによって画成される。この最上方のピストン部分２１は、ピストンの下方部 分よりも小径であり、このため、最上方ピストン部分の外面とシリンダの内面と の間には、環状スペース２２があり、この環状スペース内にて、コークがピスト ンの外面上に蓄積する。 シリンダ内の環状のコーク掻き取りリング２３がシリンダの内面から突き出し 、最上方ピストン部分２１の外面に蓄積したコークを掻き取り、このため、これ らの蓄積分は、コーク掻き取りリングの内径に等しい最大の直径を上廻ることは ない。好ましくは、ピストンが図示したその上死点位置にあるとき、上方ピスト ンリング１９′がリング１つ分の高さよりも短い間隔でコーク掻き取りリング２ ３の下方の位置にあるように、このコーク掻き取りリングは、シリンダの長手方 向 に位置決めされる。このことは、コーク層が最上方ピストンリングまで実質的に 大部分、掻き取られることを確実にする。しかしながら、例えば、リング２乃至 ３つの高さに相当する距離だけ、コーク掻き取りリングが更に、多少、より上方 の位置に配置されたときでも、相当なコーク掻き取り効果が得られる。 図３及び図４には、その内面にて、コーク掻き取りリングには、幾つかの漏洩 溝２４が形成されており、コーク掻き取りリングの下方に配置された環状スペー ス２２の一部と作用チャンバ２０の残りの上方部分との間に気体流れ連通部を形 成する。この漏洩溝の流れ領域は、コーク掻き取りリングにおける圧力低下が無 視し得る程度となるように適宜に設定されている。これらの漏洩溝は、コーク掻 き取りリングの内周に沿って均一に分配されることは、有利であり、それは、最 上方ピストンリング１９′における熱負荷がより均一となるからである。この漏 洩溝の深さは、シリンダの内面に関してコーク掻き取りリングが突き出す距離に 等しくすることができる。このことは、掻き取りリングが内面から、少なくとも 0.25ｍｍ（例えば、0.5乃至３ｍｍ）の距離しか突き出さない場合に、特に有利 なことである。環状スペース２２が幅が広く、また、最上方ピストンリングの通 過によって掃気ポート１０が開くように、ピストン及び掃気リングが形成される 場合、漏洩溝の深さは、コーク掻き取りリングの内方に突き出す厚さよりも浅く なければならない。より深い箇所にて個々の溝を通る気体の流れは、増大し、最 上方ピストンリングに作用する熱負荷は、局部的に極めて大きくなるため、これ らの漏洩溝の深さは、３乃至４ｍｍ以上でないことが好ましい。深さが1.5乃至 ２ｍｍ以上でない溝とし、また、漏洩量を15以上といった適当に多数、形成する ことによって、極めて均一な熱の分配が可能となる。 漏洩溝の幅は、漏洩溝の数、その溝の深さ及び所望の総流動面積、特に、溝の 端部の軸方向への総断面積に基づいて選択される。均一な熱負荷を達成するため には、殆どの場合、５乃至30ｍｍの溝の幅であることが適当であり、また、10乃 至20ｍｍの溝の幅であることが好ましい。 漏洩溝２４は、シリンダの長手方向軸線に関して斜めの方向に伸長し、このた め、溝の上端２５は、溝の下端２６に関して周方向に変位される。このことは、 コーク層が上方ピストン部分２１の全周に沿って掻き取られるという利点を提供 する。図示した例において、漏洩溝の長手方向軸線は、シリンダの長手方向軸線 に関して45°の角度を形成する。勿論、15°乃至80°といった、その他の角度を 採用することも可能である。この角度は、溝の幅に対応させてあり、このため、 個々の溝が溝の上端２５と溝の下端２６との間にて軸方向に重なり合うことはな い。製造上の理由のため、漏洩溝は、溝の上端と下端との間にて直線状に伸長す ることが好ましいが、勿論、Ｌ字形、又はその他の直線状以外の経路のような、 溝の上端２５と下端２６との間に流れ連通状態を形成するその他の設計も、実際 に、作用可能である。 図５及び図６には、漏洩溝が最上方ピストン部分内にてピストンの上面に配置 された、実施の形態が図示されている。簡略化の理由のため、同一型式の要素に 対しては、上述したものと同一の参照符号が使用されている。また、図面にて、 ピストンリングは省略されているのが理解されよう。 図５において、ピストンの左側にて、ライナー５の最内方部分を貫通する長手 方向断面図が示してあり、コーク掻き取りリング２３′の周りの領域内にあるシ リンダカバー８は、シリンダカバーの材料に直接、形成されている、即ち、カバ ーに一体で且つ一貫した部品として形成されている。ピストンの右側にて、代替 的な設計の対応する長手方向断面図が図示されており、この場合、コーク掻き取 りリング２３′は、シリンダライナーの材料に直接、形成されている、即ち、ラ イナーに一体で且つ一貫した部品として形成されている。図面の右側と左側とを 比較すると、１つで且つ同一のエンジンにおいて、コーク掻き取りリング２３′ をシリンダカバー内に配置するとき、カバーとライナーとの間の仕切り面２７が シリンダの長手方向に向けて下方に移動するという利点を実現することが可能と なることが直ちに理解される。カバーの内面は、ピストンリングの摺動面を構成 しないから、カバーの材料を選択する際に、潤滑条件及び摺動特性を考慮しなく てよい。このため、カバーは、典型的に鋳鉄である、ライナー材料よりも耐久性 及び耐熱性に優れた、鋼のような材料で製造することができる。熱の影響は、シ リンダの上方領域にて最大であり、このため、シリンダは、カバーが更に下方に 伸長することで、より長期の寿命を実現することができる。 図示した実施の形態において、ライナー５の上又はライナー５の内部、もしく はカバー８の上又はカバー８の内部に配置されたコーク掻き取りリング２３′は 、円形の円筒状内面２８を有し、この内面２８は、環状であり且つ漏洩溝が存在 しない。勿論、その漏洩溝の一部をコーク掻き取りリングに形成し、また一部を ピストンリングに形成することも可能であるが、製造上の理由のため、上記の設 計が好ましく、これは、例えば、ライナー又はカバーの内面を適宜に旋削するこ とにより製造することができる。 漏洩溝２４′は、ピストンの最上方部分２１内に配置し且つピストンの上方縁 分の面取り部分から最上方ピストンリング１９′に対する最上方の環状溝２９ま で下方に伸長している。該ピストンの最上方部分２１は高さが高く、このため、 ピストンがその上死点にあるとき、ピストンリングは、シリンダ内の更に下方に 配置され、このことは、シリンダカバーがシリンダに沿って更に有利なように下 方に伸長することを可能にする。 図５の漏洩溝は、シリンダの長手方向に関して約γ＝30°の角度を形成する。 実際には、この角度は、０°乃至60°以上の範囲にて選択することができるが、 この溝は、少なくともその長さの一部に沿って最小15°の角度を形成し、溝の上 端及び溝の下端が一方がもう一方の上になるように垂直方向に位置するのを防止 し得るようにすることが好ましい。 図６には、ピストンの一つの代替的な実施の形態が図示されており、この場合 、漏洩溝２４′′は、シリンダの長手方向軸線に対して平行に伸長する上方部分 ２４ａと、該シリンダの長手方向軸線に関して斜めに伸長する下方部分２４ｂと を有する。この下方の斜め部分２４ｂは、溝の上端に関して溝の下端を周方向に 変位させ、このため、コークはその全周に沿って掻き取られるようにする。漏洩 溝の上方部分２４ａはコークの掻き取りに役立たないから、掻き取られたコーク 粒子で詰まる虞れは無い。また、漏洩溝の斜めの部分を溝の上端に配置すること も可能であり、このことは、掃気が為される間に、溝の上方部分がコーク掻き取 りリングを通過するとき、ピストンの駆動速度がより高速度となるから、溝を通 る気体の速度が高速度になるという有利な点がある。 溝の下端に斜めの溝部分がある、図示した設計は、ピストンリングに対する環 状溝を有するその下方のピストン部分に固定された別個のピストン頂部によって ピストンの最上方部分２１の比較的高い高さが形成されるとき、特に有利なもの である。この場合、漏洩溝の２つの部分は、それぞれのピストン部分における直 線状の溝と同様の簡単な方法で製造することができる。 その他の点に関して、漏洩溝の面積及びその数は、コーク掻き取りリング内に 配置される漏洩溝に対応し得るように形成することができる。

───────────────────────────────────────────────────── 【要約の続き】 る。これと代替的に、これらの漏洩溝、最上方ピストン リングの上方の位置に配置された最上方ピストン部分 （２１）の円筒状外面に形成してもよい。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．シリンダ内にコーク掻き取りリングを有し、該シリンダ内を長手方向に変 位可能であり且つピストンリング（１９、１９′）が設けられたピストン（１８ ）を有し、該ピストンリングが、ピストンが変位するとき、前記シリンダの略円 筒状内面に沿って摺動し、ピストンの下方の容積と作用チャンバ（２０）との間 に圧力密封仕切り部分を形成し、 該作用チャンバが、前記ピストンの最上方のピストンリングの上方に配置され 且つ最上方のピストンリング（１９′）、ピストン（１８）、シリンダの内面及 びシリンダカバー（８）によって画成され、 前記コーク掻き取りリング（２３）が、前記シリンダの内面から突き出し且つ 軸方向位置にて環状に伸長し、前記ピストンがその上死点位置にあるとき、前記 最上方のピストンリングが前記コーク掻き取りリングの下端縁付近の位置に配置 される、内燃機関にして、 該エンジンが、シリンダの下方部分に配置された掃気ポート（１０）を有する 、ユニフロー掃気式の２行程クロスヘッドエンジンであり、 前記コーク掻き取りリング（２３）には、その円筒状内面にて、前記コーク掻 き取りリングの下面から上面までシリンダの長手方向軸線に関して斜めに伸長す る幾つかの漏洩溝（２４）が設けられることを特徴とする、内燃機関。 ２．シリンダ内にコーク掻き取りリングを有し、該シリンダ内を長手方向に変 位可能であり且つピストンリング（１９、１９′）が設けられたピストン（１８ ）を有し、該ピストンリングが、ピストンが変位するとき、前記シリンダの略円 筒状内面に沿って摺動し、ピストンの下方の容積と作用チャンバ（２０）との間 に圧力密封仕切り部分を形成し、 該作用チャンバが、前記ピストンの最上方のピストンリングの上方に配置され 且つ最上方のピストンリング（１９′）、ピストン（１８）、シリンダの内面及 びシリンダカバー（８）によって画成され、 前記コーク掻き取りリング（２３’）が、前記シリンダの内面から突き出し且 つ軸方向位置にて環状に伸長し、前記ピストンがその上死点位置にあるとき、最 上方のピストンリングがコーク掻き取りリングの下端縁付近の位置に配置される 、内燃機関にして、 該エンジンが、その下方シリンダ部分に形成された掃気ポート（１０）を有す るユニフロー掃気式のクロスヘッド２行程エンジンであり、 最上方のピストンリングの上方の位置に配置された最上方のピストン部分（２ １）の円筒状外面には、前記ピストン部分の頂部から最上方のピストンリング（ １９′）に対する環状溝の領域まで下方に伸長する幾つかの漏洩溝（２４’）が 設けられることを特徴とする、内燃機関。 ３．請求項１又は２に記載の内燃機関にして、 前記シリンダの略円筒状の内面が、上方カバー部分及び下方ライナー部分によ り形成され、前記コーク掻き取りリング（２３、２３′）が、前記ライナー部分 （５）の頂部に配置されることを特徴とする、内燃機関。 ４．請求項１又は２に記載の内燃機関にして、 前記シリンダの前記略円筒状内面が、上方カバー部分及び下方ライナー部分に より形成され、前記コーク掻き取りリング（２３、２３′）が、該カバー部分の 底部に配置されることを特徴とする、内燃機関。 ５．請求項３又は４に記載の内燃機関にして、 前記掻き取りリング（２３、２３′）が、前記シリンダライナー又は前記上方 カバー部分に一体の一貫した部分であり、該コーク掻き取りリングが、前記シリ ンダライナー又は前記カバー部分の材料内に突き出す部分として製造されること を特徴とする、内燃機関。 ６．請求項１乃至５の何れかの項に記載の内燃機関にして、 前記漏洩溝（２４、２４′）が、前記シリンダの略円筒状内面から突き出すコ ーク掻き取りリング（２３、２３′）の軸方向面積の0.25乃至50％、好ましくは 、その５乃至40％、最適には、その20乃至30％を占めることを特徴とする、内燃 機関。 ７．請求項１乃至６の何れかの項に記載の内燃機関にして、 前記シリンダのボアが、250乃至1000ｍｍの範囲内にあり、前記コーク掻き取 りリング（２３、２３′）が、前記シリンダの内面から少なくとも0.2ｍｍ、好 ましくは、0.5乃至５ｍｍの範囲の距離だけ突き出すことを特徴とする、内燃機 関。 ８．請求項１乃至７の何れかの項に記載の内燃機関にして、 前記最上方ピストンリング（１９′）の上方の位置に配置された前記最上方ピ ストン部分（２１）が、ピストンリングを有するその下方のピストン部分よりも 小径であり、前記コーク掻き取りリング（２３、２３′）の前記内径が、前記最 上方ピストン部分の直径よりも２乃至６ｍｍ、少なくとも0.5ｍｍ、最適には、 該直径よりも３乃至４ｍｍ、少なくとも１ｍｍ、大きいことを特徴とする、内燃 機関。 ９．請求項１乃至８の何れかの項に記載の内燃機関にして、 前記コーク掻き取りリング（２３、２３′）、又は前記最上方のピストン部分 （２１）には、４乃至30個の漏洩溝、好ましくは、15個以上の漏洩溝が形成され ることを特徴とする、内燃機関。 １０．請求項１乃至９の何れかの項に記載の内燃機関にして、 前記漏洩溝（２４、２４′）の長手方向軸線が、前記シリンダの軸方向に対し て、０°乃至60°の角度、好ましくは、少なくとも15°、最適には、45°の角度 を形成することを特徴とする、内燃機関。