JPS6123636Y2 - - Google Patents

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JPS6123636Y2
JPS6123636Y2 JP7908081U JP7908081U JPS6123636Y2 JP S6123636 Y2 JPS6123636 Y2 JP S6123636Y2 JP 7908081 U JP7908081 U JP 7908081U JP 7908081 U JP7908081 U JP 7908081U JP S6123636 Y2 JPS6123636 Y2 JP S6123636Y2
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pressure
ring
piston
pressure ring
groove
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  • Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は内燃機関のピストンリングに関するも
のである。
[Detailed Description of the Invention] The present invention relates to a piston ring for an internal combustion engine.

本考案の目的は、殊に過給エンジンのように、
シリンダ内圧が大きい場合に生ずるピストンリン
グのスカツフイングを防止すると共に、オイル消
費量の低減を図つたことである。
The purpose of this invention is especially for supercharged engines,
This aims to prevent piston ring scuffing that occurs when the cylinder internal pressure is high, and to reduce oil consumption.

ピストンリングは第1図ロに示すように、ピス
トン1の外周面に設けられた溝2a、2b内に圧
力リング3a、3bとして嵌合されている。そし
て、ピストン1が爆発行程、すなわち、上死点か
ら下降を開始した時点ではシリンダ内圧力P1が高
いので、このシリンダ内圧力P1により圧力リング
3aは下方に押圧され溝2aの下面に押付けられ
ているが、ピストン1の下降に伴いシリンダ内圧
力P1が低下するため前記圧力リング3aの下方へ
の押圧力が減少する。そこで、圧力リング3aに
は、ピストン1の下降に伴う上向きの慣性力、圧
力リング3aとシリンダ壁間に生ずる摩擦力及び
圧力リング3aの下方空間4の圧力P2が圧力リン
グ3aを押上げる力が作用する。従つて、シリン
ダ内圧力P1が下方空間4の圧力P2と同圧に近ずい
て圧力差が小さくなると、圧力リング3aは溝2
aの下面より上面に移動して押し付けられる。そ
の際、一般のエンジンでは第1図イの曲線図の実
線に示すようなシリンダ内圧力P1、下方空間圧力
P2の関係となり、圧力リング3aが溝2aの上面
と十分密着しないので、下方空間4のガスは直ち
に燃焼室方向に逆流し、下方空間4の圧力P2が下
るので、クランク室方向へのガスの洩れを少く
し、またそれによつて慣性力が下向きになつたと
き(クランク回転角75゜位の時)溝2aの下面に
戻る。それ故、圧力リング3aは主として溝2a
の下面に密着しており、溝2aの下面の温度は上
面の温度より低いので、圧力リング3aの温度も
低く、第2図に示すように圧力リング上下面の温
度分布も略々対称となり、熱変形による捩れもな
く、従つてスカツフイングの不都合はない。
As shown in FIG. 1B, the piston rings are fitted as pressure rings 3a and 3b into grooves 2a and 2b provided on the outer peripheral surface of the piston 1. Since the cylinder pressure P 1 is high when the piston 1 starts its explosive stroke, that is, descending from the top dead center, the pressure ring 3a is pressed downward by this cylinder pressure P 1 and pressed against the lower surface of the groove 2a. However, since the cylinder internal pressure P1 decreases as the piston 1 descends, the downward pressing force of the pressure ring 3a decreases. Therefore, the pressure ring 3a has a force that pushes up the pressure ring 3a due to the upward inertial force accompanying the descent of the piston 1, the frictional force generated between the pressure ring 3a and the cylinder wall, and the pressure P 2 in the space 4 below the pressure ring 3a. acts. Therefore, when the cylinder internal pressure P 1 approaches the same pressure as the pressure P 2 in the lower space 4 and the pressure difference becomes small, the pressure ring 3a closes in the groove 2.
It moves from the bottom surface of a to the top surface and is pressed. At that time, in a general engine, the cylinder pressure P 1 and the lower space pressure are as shown by the solid line in the curve diagram in Figure 1A.
Since the pressure ring 3a does not come into close contact with the upper surface of the groove 2a, the gas in the lower space 4 immediately flows back toward the combustion chamber, and the pressure P 2 in the lower space 4 decreases, causing the gas to flow toward the crank chamber. This reduces gas leakage, and thereby returns to the lower surface of the groove 2a when the inertial force becomes downward (when the crank rotation angle is about 75 degrees). Therefore, the pressure ring 3a is mainly formed by the groove 2a.
Since the temperature of the bottom surface of the groove 2a is lower than that of the top surface, the temperature of the pressure ring 3a is also low, and as shown in FIG. 2, the temperature distribution on the top and bottom surfaces of the pressure ring is almost symmetrical. There is no twisting due to thermal deformation, and therefore there is no problem of scuffing.

しかし、例えば過給エンジンの場合には、シリ
ンダ内圧力P1は第1図イの破線で示すように高く
なる。それに伴い下方空間圧力P2も高くなる。従
つて、ピストン1が下降した際、圧力リング3a
が溝2aの上面により強く押し付けられ、下方空
間4のガスが燃焼室方向へ戻るのを妨げる。その
結果、圧力リング3aの挙動は第3図イに示すリ
ング挙動線5のようになり、圧力リング3aが溝
2aの上面に密着して、シリンダ内圧力P1が再び
高圧になるD点までのエンジン作動の1サイクル
中ほとんどの期間第3図ロのように圧力リング3
aは溝2aの上面に密着した状態となる。また、
下方空間4のガス圧力は高く下方リング3bから
クランク室へ多量のガスが洩れる。クランク室の
多量の高温ガスが洩れると、それが外気に放出さ
れた場合、未燃焼ガスによる大気を汚染する不具
合や、オイルパン内のオイルに対し未燃焼ガスの
カーボン粒子が混入し、オイルを汚損あるいは早
期劣化を招く不都合を有する。
However, in the case of a supercharged engine, for example, the cylinder pressure P1 increases as shown by the broken line in FIG. 1A. Correspondingly, the lower space pressure P 2 also increases. Therefore, when the piston 1 descends, the pressure ring 3a
is pressed more strongly against the upper surface of the groove 2a, preventing the gas in the lower space 4 from returning toward the combustion chamber. As a result, the behavior of the pressure ring 3a becomes as shown in the ring behavior line 5 shown in Figure 3A, until the pressure ring 3a comes into close contact with the upper surface of the groove 2a and the cylinder internal pressure P1 becomes high again at point D. During most of one cycle of engine operation, the pressure ring 3 is
a is in close contact with the upper surface of the groove 2a. Also,
The gas pressure in the lower space 4 is high and a large amount of gas leaks from the lower ring 3b into the crank chamber. If a large amount of high-temperature gas leaks from the crank chamber and is released into the outside air, unburned gas may pollute the atmosphere, or carbon particles from the unburned gas may mix with the oil in the oil pan, causing the oil to deteriorate. This has the disadvantage of causing staining or early deterioration.

さらに、圧力リング3aは上記のように溝2a
の高温の上面に密着状態であるため、高温となつ
ているピストン1の熱が密着面を介して圧力リン
グ3aの上面に熱伝導し、第4図イの熱流線の如
く圧力リング3aの上面と下面とでは温度差が生
じ、その結果、圧力リング3aは熱歪みを発生し
て第4図ロに示すように変形する。この圧力リン
グ3aの熱変形により、逆テーパによつてシリン
ダ内壁に付着するオイルを燃焼室側にかき揚げて
オイルを燃焼するためにオイル消費量を増大する
障害が現われる。さらに、圧力リング3aの外周
面はシリンダ内壁面に部分接触するために、冷却
水で冷却されているシリンダ壁面への熱伝導が阻
害され放熱効果が悪化し、リング自身が高温とな
りスカツフなどが起りやすくピストン冷却を妨害
するなどの不具合を有している。
Furthermore, the pressure ring 3a has the groove 2a as described above.
Since the piston 1 is in close contact with the high-temperature upper surface of the piston 1, the heat of the high-temperature piston 1 is conducted to the upper surface of the pressure ring 3a through the contact surface, and the upper surface of the pressure ring 3a is A temperature difference occurs between the lower surface and the lower surface, and as a result, the pressure ring 3a generates thermal strain and deforms as shown in FIG. 4B. This thermal deformation of the pressure ring 3a creates a problem in that the oil adhering to the inner wall of the cylinder due to the reverse taper is swept up toward the combustion chamber and burned, thereby increasing oil consumption. Furthermore, since the outer circumferential surface of the pressure ring 3a partially contacts the inner wall surface of the cylinder, heat conduction to the cylinder wall surface, which is cooled by cooling water, is inhibited and the heat dissipation effect deteriorates, causing the ring itself to become hot and cause scuffing. This has problems such as easily interfering with piston cooling.

本考案は上記の不具合を解消するために提供す
るピストンリングであり、その要旨は、少くとも
2本以上の圧力リングを有する内燃機関のピスト
ンにおいて、前記圧力リングの中のトツプリング
の燃焼室側上面に、前記圧力リング間の空間内の
ガスをピストンの下降時に燃焼室側に流出させる
ための凹溝を径方向に開設し、圧力リングが溝上
面に密着状態となつても、この凹溝から下方空間
のガスを燃焼室側に逆流させ、また圧力リング上
面の熱伝導を抑制するようにしたことである。
The present invention is a piston ring provided in order to eliminate the above-mentioned problems, and its gist is that in a piston for an internal combustion engine having at least two or more pressure rings, the top ring of the pressure rings is located on the side of the combustion chamber. A groove is provided in the upper surface in the radial direction to allow the gas in the space between the pressure rings to flow out to the combustion chamber side when the piston descends, and even when the pressure ring is in close contact with the upper surface of the groove, this groove This allows the gas in the lower space to flow back into the combustion chamber and suppresses heat conduction on the upper surface of the pressure ring.

本考案の実施例を第5図乃至第9図により説明
する。
An embodiment of the present invention will be explained with reference to FIGS. 5 to 9.

本考案によるピストンリング、すなわち、2本
以上有する圧力リングの中のトツプリングである
圧力リング3aの燃焼室側上面に、圧力リング間
のガスをピストン下降時に燃焼室側に流出させる
ための複数の凹溝6を径方向に開設したものであ
る。
The piston ring according to the present invention, that is, the pressure ring 3a, which is a top ring among pressure rings having two or more, has a plurality of holes on the upper surface on the combustion chamber side to cause gas between the pressure rings to flow out to the combustion chamber side when the piston descends. A groove 6 is provided in the radial direction.

上記の構造とした本考案の圧力リング3aによ
るリングの挙動は第9図イに示すリング挙動線7
のように、吸排気行程7aとクランク回転角a−
b間7bとで圧力リング3aは持ち上り、その他
の行程では溝2aの下面に位置している。
The ring behavior of the pressure ring 3a of the present invention having the above structure is shown in the ring behavior line 7 shown in FIG.
As shown, the intake and exhaust stroke 7a and the crank rotation angle a-
The pressure ring 3a is lifted up between 7b and 7b, and is located on the lower surface of the groove 2a during the other strokes.

その作用について第9図ロ、ハで説明すると、
圧力リング3aが第9図ロに示すように溝2aの
上面に密着しても凹溝6によつて下方空間4と燃
焼室は連通状態になつている。従つて直ちに下方
空間4のガスを凹溝6を介して燃焼室側に逆流
し、下方空間圧力P2を低下する。よつて、第9図
イに示すようにクランク回転角a−b間では持ち
上るがb点で直ちに下降し、第9図ハに示すよう
に溝2aの下面に密着した状態を保持するのであ
る。
The effect is explained in Figure 9 B and C.
Even if the pressure ring 3a is in close contact with the upper surface of the groove 2a as shown in FIG. 9B, the lower space 4 and the combustion chamber are in communication with each other through the groove 6. Therefore, the gas in the lower space 4 immediately flows back to the combustion chamber side through the groove 6, reducing the lower space pressure P2 . Therefore, as shown in Fig. 9A, it rises between crank rotation angles a and b, but immediately descends at point b, and remains in close contact with the lower surface of the groove 2a, as shown in Fig. 9C. .

このように本考案は圧力リングの上面に半径方
向の凹溝を設けた簡単な構造によつて次のような
効果を有する。
As described above, the present invention has the following effects due to the simple structure in which a radial groove is provided on the upper surface of the pressure ring.

下方空間のガスは凹溝より燃焼室側に逆流さ
せ、しかもこのガスの逆流によつて下方空間圧力
P2が低下し圧力リングは溝の下面に密着した状態
となるのでクランク室へのガスの洩れがなくな
り、オイルパン内のオイルへのカーボン等の未燃
焼不純物の混入やオイルの劣化を防止し、また未
燃焼ガスの外気放出による大気汚染を防ぐことが
できる。
The gas in the lower space is caused to flow back into the combustion chamber through the concave groove, and this backflow of gas reduces the pressure in the lower space.
P 2 decreases and the pressure ring comes into close contact with the bottom surface of the groove, eliminating gas leakage into the crank chamber and preventing unburned impurities such as carbon from entering the oil in the oil pan and preventing oil deterioration. Also, air pollution caused by the release of unburned gas into the outside air can be prevented.

さらに、溝上面からのピストンの高温熱の伝導
がないので圧力リングの上下面の温度分布は第2
図のようにほぼ対称的になり熱変形の発生がな
い。その結果、スカツフイングも防止されると共
に、シリンダ壁面のオイルを燃焼室側にかき揚げ
ることもなくなり、オイルの消費量を低減する。
また、圧力リングの外周面はシリンダ壁面に正常
に密接しているためにシリンダ壁面への熱伝導も
良好に得られ放熱効果を確保している。
Furthermore, since there is no conduction of high-temperature heat from the piston from the top surface of the groove, the temperature distribution on the top and bottom surfaces of the pressure ring is second to none.
As shown in the figure, it becomes almost symmetrical and no thermal deformation occurs. As a result, scuffing is also prevented, and oil on the cylinder wall is no longer swept up into the combustion chamber, reducing oil consumption.
Furthermore, since the outer circumferential surface of the pressure ring is normally in close contact with the cylinder wall surface, good heat conduction to the cylinder wall surface is obtained, ensuring a heat dissipation effect.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図イ、ロは一般エンジンと過給エンジンと
のシリンダ内圧と下方空間圧力の関係説明図、第
2図は圧力リングの熱分布図、第3図イ、ロは過
給エンジンにおける圧力リングの挙動説明図、第
4図イは圧力リングの熱分布図、第4図ロは圧力
リングの熱変形図、第5図は本考案によるピスト
ンリングの平面図、第6図は同側面図、第7図は
第5図の−線拡大断面図、第8図は第5図の
−線拡大断面図、第9図イ、ロ、ハは本考案
ピストンリングによるリング挙動説明図である。 3a……圧力リング、6……凹溝。
Figure 1 A and B are explanatory diagrams of the relationship between cylinder internal pressure and lower space pressure in general engines and supercharged engines, Figure 2 is a heat distribution diagram of the pressure ring, and Figure 3 A and B are pressure rings in the supercharged engine. Figure 4A is a thermal distribution diagram of the pressure ring, Figure 4B is a thermal deformation diagram of the pressure ring, Figure 5 is a plan view of the piston ring according to the present invention, Figure 6 is a side view of the same, FIG. 7 is an enlarged sectional view taken along the - line in FIG. 5, FIG. 8 is an enlarged sectional view taken along the - line in FIG. 5, and FIGS. 3a...pressure ring, 6...concave groove.

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】[Scope of utility model registration request] 少くとも2本以上の圧力リングを有する内燃機
関のピストンにおいて、前記圧力リングの中のト
ツプリングの燃焼室側上面に、前記圧力リング間
の空間内のガスをピストンの下降時に燃焼室側に
流出させるための凹溝を径方向に開設したことを
特徴とするピストンリング。
In a piston of an internal combustion engine having at least two or more pressure rings, gas in the space between the pressure rings flows out to the combustion chamber side when the piston descends, on the upper surface of the top ring in the pressure ring on the combustion chamber side. A piston ring characterized by having a concave groove in the radial direction.
JP7908081U 1981-06-01 1981-06-01 Expired JPS6123636Y2 (en)

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JPS56173741U JPS56173741U (en) 1981-12-22
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