KR20170123259A - 내연 기관 - Google Patents

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KR20170123259A
KR20170123259A KR1020170053029A KR20170053029A KR20170123259A KR 20170123259 A KR20170123259 A KR 20170123259A KR 1020170053029 A KR1020170053029 A KR 1020170053029A KR 20170053029 A KR20170053029 A KR 20170053029A KR 20170123259 A KR20170123259 A KR 20170123259A
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cylinder bore
skirt
piston
cylinder
dead center
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KR1020170053029A
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다카시 스즈키
히로시 야구치
히사시 오오키
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도요타지도샤가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은, 복수의 볼트에 의해 서로 고정된 실린더 블록(12) 및 실린더 헤드(14)와, 실린더 블록의 실린더 보어에 왕복동 가능하게 끼워 맞추는 피스톤(18)을 갖는 내연 기관(10)에 관한 것이다. 피스톤(18)의 왕복동에 수반하는 스커트(38)의 이동 범위(Ls)에 있어서의 실린더 보어(20)의 최소 직경(Dcmin)의 부위(48)는 피스톤이 하사점에 있을 때의 스커트에 대향하는 범위(Rs) 내에 있고, 스커트와 최소 직경의 부위 사이의 클리어런스((Dcmin-Ds)/2)는 스커트와 실린더 보어의 벽면 사이의 클리어런스((Dc-Ds)/2) 중 최솟값이다.

Description

내연 기관{INTERNAL COMBUSTION ENGINE}
본 발명은 피스톤이 실린더 보어 내에서 왕복동하는 레시프로형의 내연 기관에 관한 것이다.
레시프로형의 내연 기관은, 실린더 블록, 실린더 헤드 및 피스톤을 갖고 있다. 실린더 블록은, 축선을 따라 연장되는 적어도 하나의 실린더 보어를 갖는다. 실린더 헤드는, 복수의 볼트에 의해 실린더 블록의 일단에 고정되어 있다. 피스톤은, 축선을 따라 왕복동 가능하게 실린더 보어에 끼워 맞추어져 있다. 피스톤은, 그 스커트에서 실린더 보어의 벽면과 미끄럼 이동 가능하다.
실린더 보어 내에서 피스톤을 원활하게 왕복동시켜, 블로바이 가스 등을 저감시킴으로써, 내연 기관의 운전 효율을 높이기 위해서는, 피스톤이 왕복동하는 범위 전체에 걸쳐 실린더 보어의 진원도가 높은 것이 중요하다.
국제 공개 제2011/152216호에는, 복수의 볼트에 의해 실린더 헤드가 실린더 블록의 일단에 고정되는 것에 의한 실린더 보어의 변형량의 예측값을 구하는 것이 개시되어 있다. 이에 의해, 예측값의 변형이 발생했을 때에 진원이 되는 형상으로 실린더 보어를 가공하는 기술이 개시되어 있다. 이 기술에 의하면, 실린더 보어의 변형량이 예측되지 않고 실린더 보어가 가공되는 경우에 비하여, 실린더 헤드가 실린더 블록의 일단에 고정된 후의 실린더 보어의 진원도를 높일 수 있다.
내연 기관에 있어서는, 다양한 가동 부재와 이들에 접촉하는 부재 사이의 마찰이 저감되도록, 이들 부재 사이에 엔진 오일이 공급됨으로써, 이들 부재가 윤활된다. 예를 들어, 피스톤과 실린더 보어의 벽면 사이에는, 크랭크실의 측으로부터 오일 제트 또는 크랭크 샤프트에 의한 튀어오름에 의해 엔진 오일이 공급됨으로써, 피스톤과 실린더 보어의 벽면 사이가 윤활된다.
실린더 보어의 진원도가 높아도, 피스톤의 스커트와 실린더 보어의 벽면 사이의 클리어런스가 작은 경우에는, 이들 사이에 존재할 수 있는 엔진 오일의 양이 적다. 이로 인해, 스커트 및 실린더 보어의 벽면의 마찰 정도가 높아진다. 그 결과, 프릭션 손실이 높아진다. 반대로, 스커트와 실린더 보어의 벽면 사이의 클리어런스가 큰 경우에는, 이들 사이에 존재할 수 있는 엔진 오일의 양이 많다. 이로 인해, 피스톤의 왕복동에 수반하여 연소실로 이동하는 엔진 오일의 양도 많아진다. 연소실로 이동한 엔진 오일은, 증발, 연소 등에 의해 기체가 되어 배기 가스와 함께 내연 기관 밖으로 배출된다. 따라서, 연소실로 이동하는 엔진 오일의 양이 많아지면, 엔진 오일의 소비량이 높아진다.
본 발명은 피스톤의 스커트와 실린더 보어의 벽면 사이의 마찰 정도가 높아지는 것을 회피하면서, 엔진 오일의 소비량을 저감시킬 수 있도록 개량된 내연 기관을 제공한다.
본 발명의 형태는, 실린더 블록과, 실린더 헤드와, 피스톤을 포함하는 내연 기관에 관한 것이다. 상기 실린더 블록은, 적어도 하나의 실린더 보어를 갖는다. 상기 적어도 하나의 실린더 보어는 상기 실린더 보어의 축선을 따라 연장된다. 상기 실린더 헤드는, 복수의 볼트에 의해 상기 실린더 블록의 제1 단에 고정되어 있다. 상기 피스톤은, 상기 축선을 따라 왕복동하도록 구성되어 있다. 상기 피스톤은 상기 실린더 보어에 수용된다. 상기 피스톤은 상기 실린더 보어의 벽면과 미끄럼 이동 가능한 스커트를 포함한다. 상기 실린더 보어는, 제1 범위 내에 제1 부위를 포함한다. 상기 제1 부위는 상기 실린더 보어에 있어서의 제2 범위 중 상기 실린더 보어의 직경이 최소인 부위이다. 상기 제2 범위는 상기 피스톤의 왕복동에 수반하여 상기 스커트가 이동하는 범위이다. 상기 제1 범위는 상기 피스톤이 하사점에 있을 때의 상기 스커트에 대향하는 상기 실린더 보어에 있어서의 축선 방향의 범위이다. 상기 피스톤이 하사점에 위치할 때에 있어서의 상기 스커트와 상기 제1 부위 사이의 상기 실린더 보어의 직경 방향의 클리어런스는, 상기 제2 범위에 있어서의 상기 스커트와 상기 실린더 보어의 벽면 사이의 상기 직경 방향의 클리어런스 중 최솟값이다.
상기한 구성에 의하면, 피스톤의 왕복동에 수반하는 스커트의 이동 범위(제2 범위)에 있어서의 실린더 보어의 최소 직경의 부위(제1 부위)는, 피스톤이 하사점에 있을 때에 스커트에 대향한다. 또한, 피스톤이 하사점에 있을 때에 있어서의 스커트와 최소 직경의 부위 사이의 클리어런스는, 스커트의 이동 범위에 있어서의 스커트와 실린더 보어의 벽면 사이의 클리어런스 중 가장 작다.
따라서, 피스톤이 하사점 및 그 근방에 있을 때에, 크랭크실로부터 스커트와 실린더 보어의 벽면 사이로 공급되는 엔진 오일의 양을 저감시킬 수 있다. 또한, 피스톤의 압축 스트로크에 있어서 스커트의 직경 방향 외측의 표면에 부착되어 이동하는 엔진 오일의 양을 저감시킬 수 있다. 따라서, 피스톤의 왕복동에 의해 스커트와 실린더 보어의 벽면 사이를 거쳐 연소실로 이동하는 엔진 오일의 양을 저감시키고, 이에 의해 엔진 오일의 소비량을 저감시킬 수 있다.
또한, 스커트와 실린더 보어의 벽면 사이의 클리어런스는, 피스톤의 압축 스트로크에 있어서, 상기 최솟값보다도 커져, 피스톤의 팽창 스트로크에 있어서도, 상기 최솟값보다도 큰 값으로 유지된다. 따라서, 피스톤이 하사점 및 그 근방 이외의 스트로크 영역에 있을 때에 있어서의 스커트와 실린더 보어의 벽면 사이의 마찰이 높아지는 것을 회피할 수 있다.
또한, 본원에 있어서, 「스커트」는 피스톤 링이 배치되는 소직경의 부위보다도 큰 외경을 갖고, 소직경의 부위보다도 실린더 헤드로부터 먼 측에 위치하고, 피스톤이 왕복동할 때에 실린더 보어의 벽면과 미끄럼 이동 가능한 부위이다.
상기 내연 기관에 있어서, 상기 실린더 블록은 상기 제1 단과 제2 단을 포함해도 된다. 상기 스커트는 제3 단과 제4 단을 포함해도 된다. 상기 제3 단은 상기 피스톤이 하사점에 있을 때의 상기 실린더 블록의 상기 제1 단에 가까운 쪽에 위치하는 상기 스커트의 단부여도 된다. 상기 제4 단은, 상기 피스톤이 하사점에 있을 때의 상기 스커트에 있어서의 상기 실린더 블록의 상기 제1 단으로부터 먼 쪽에 위치하는 상기 스커트의 단부여도 된다. 상기 피스톤이 하사점에 있을 때, 상기 제4 단은, 상기 실린더 블록의 상기 제2 단과 상기 축선 방향에 있어서 동일한 위치 및 상기 제2 단과 상기 동일한 위치에 대하여 상기 제1 단측의 위치 중 어느 한쪽에 위치해도 된다. 상기 제1 부위는, 상기 피스톤이 하사점에 있을 때의 상기 스커트에 있어서의 상기 제3 단에 대하여 상기 실린더 블록의 상기 제2 단의 측에 있어도 된다.
상기 구성에 의하면, 피스톤이 하사점에 있을 때에도 스커트는 그 전범위에서 실린더 보어의 벽면에 대향하고, 스커트는 크랭크실에 노출되지 않는다. 이로 인해, 다량의 엔진 오일이 크랭크실에 있어서 직접 스커트의 표면에 공급되지는 않는다. 또한, 피스톤이 하사점에 있을 때, 스커트에 있어서의 실린더 블록의 상기 제1 단에 가까운 쪽의 단부(제3 단부)에 대하여 실린더 블록의 타단의 측, 즉 크랭크실의 측의 단부(제2 단부)에 있어서, 스커트와 실린더 보어의 벽면 사이의 클리어런스가 최소가 된다. 따라서, 피스톤이 하사점에 있을 때에, 클리어런스가 최소의 위치보다도 상기 일단의 측의 스커트와 실린더 보어의 벽면 사이로 공급되는 엔진 오일의 양을 저감시킬 수 있다.
상기 내연 기관에 있어서, 상기 제1 부위는, 상기 피스톤이 하사점에 있을 때의 상기 스커트의 상기 제4 단부에 대향하는 위치에 있어도 된다.
상기 구성에 의하면, 피스톤이 하사점에 있을 때에 있어서의 스커트와 실린더 보어의 벽면 사이의 클리어런스는, 스커트의 상기 일단으로부터 먼 쪽의 단부, 즉 크랭크실의 측의 단부(제4 단부)의 축선 방향 위치에 있어서 최소가 된다. 따라서, 피스톤이 하사점 및 그 근방에 있을 때에 크랭크실의 측으로부터 스커트와 실린더 보어의 벽면 사이로 공급되는 엔진 오일의 양을 효과적으로 저감시킬 수 있다.
상기 내연 기관에 있어서, 상기 실린더 보어는 제5 단을 포함하고 있어도 된다. 상기 제5 단은 상기 실린더 블록의 상기 제2 단측에 위치하는 상기 실린더 보어의 단부여도 된다. 상기 피스톤이 하사점에 있을 때의 상기 스커트의 상기 제4 단은, 상기 제5 단에 대하여 상기 제1 단의 측과는 반대측에 위치해도 된다. 상기 실린더 보어의 상기 제5 단은, 상기 제1 부위의 일부여도 된다.
상기 구성에 의하면, 피스톤이 하사점에 있을 때에는, 스커트의 상기 일단으로부터 먼 쪽의 단부(제4 단)는, 크랭크실에 노출되므로, 엔진 오일이 스커트의 노출된 부분의 표면에 직접 공급된다. 그러나, 실린더 블록의 타단의 측의 실린더 보어의 단부(제5 단)는, 최소 직경의 부위(제1 부위)를 구성하여, 스커트와 실린더 보어의 벽면 사이의 클리어런스가 최솟값이 된다. 따라서, 피스톤이 하사점에 있을 때에 크랭크실의 측으로부터 최소 직경의 부위보다도 상기 일단의 측의 스커트와 실린더 보어의 벽면 사이로 공급되는 엔진 오일의 양을 저감시킬 수 있다. 또한, 피스톤이 하사점으로부터 상사점을 향하여 이동할 때에 스커트의 노출된 부분의 직경 방향 외측의 표면에 부착되어 있는 엔진 오일을 최소 직경의 부위에 의해 긁어 떨어뜨릴 수 있다.
상기 내연 기관에 있어서, 상기 축선을 통과하는 직경 방향의 단면에서 보아, 상기 실린더 보어의 벽면은 상기 제1 부위에 인접하며 또한 상기 제1 부위보다도 상기 제1 단측에 곡면을 가져도 된다. 상기 곡면은, 상기 제1 부위와 제2 부위를 연결하는 원추면보다도 상기 축선의 측으로 볼록 형상이어도 된다. 상기 제2 부위는 상기 실린더 보어에 있어서 상기 제1 부위보다도 상기 제1 단의 측에 위치해도 된다. 상기 제2 부위는 최소 직경보다도 큰 직경을 가져도 된다.
상기 구성에 의하면, 실린더 보어의 벽면이, 원추상 또는 축선으로부터 이격되는 방향으로 볼록 형상의 곡면을 이루고 있는 경우에 비하여, 최소 직경의 부위보다도 상기 일단의 측에 있어서의 스커트와 실린더 보어의 벽면 사이의 클리어런스를 작게 할 수 있다. 따라서, 최소 직경의 부위에 인접하며 또한 최소 직경의 부위보다도 상기 일단의 측의 영역에서 스커트와 실린더 보어의 벽면 사이에 존재하는 엔진 오일의 양을 저감시킬 수 있다.
또한, 실린더 보어의 벽면이 원추상 또는 축선으로부터 이격되는 방향으로 볼록 형상의 곡면을 이루고 있는 경우에 비하여, 피스톤이 하사점을 이격하여 상사점을 향하여 이동할 때의 스커트의 상기 일단으로부터 먼 쪽의 단부와 실린더 보어의 벽면 사이의 클리어런스를 작게 할 수 있다. 따라서, 피스톤이 하사점을 이격하여 상사점을 향하여 이동할 때에 크랭크실의 측으로부터 스커트와 실린더 보어의 벽면 사이로 공급되는 엔진 오일의 양을 저감시킬 수 있다.
상기 내연 기관에 있어서, 상기 제1 부위는 일정한 직경을 가져도 된다. 상기 제1 부위는 상기 실린더 보어에 있어서 상기 축선을 따라 연장되는 원통 형상의 부위여도 된다.
상기 구성에 의하면, 최소 직경의 부위가 일정한 직경으로 축선을 따라 연장되어 있지 않은 경우에 비하여, 스커트와 실린더 보어의 벽면 사이의 직경 방향의 클리어런스가 최솟값으로 유지되는 피스톤의 스트로크 범위를 크게 할 수 있다. 따라서, 최소 직경의 부위가 일정한 직경으로 축선을 따라 연장되어 있지 않은 경우에 비하여, 피스톤이 하사점 및 그 근방에 있을 때에 크랭크실로부터 스커트와 실린더 보어의 벽면 사이로 공급되는 엔진 오일의 양을 저감시킬 수 있다.
특히, 원통 영역이 실린더 보어의 상기 일단과는 반대측의 단부까지 연장되어 있는 경우에는, 상기 반대측의 단부의 직경이 최소 직경보다도 큰 경우에 비하여, 피스톤이 하사점에 있을 때에 스커트의 직경 방향 외측의 표면에 부착되는 엔진 오일의 양을 저감시킬 수 있다. 따라서, 피스톤의 압축 스트로크에 있어서, 스커트의 표면에 부착되어 상방으로 이동하는 엔진 오일의 양을 효과적으로 저감시킬 수 있다.
상기 내연 기관에 있어서, 상기 피스톤이 상사점에 있을 때의 상기 스커트에 대향하는 부분에 있어서의 상기 실린더 보어의 직경은, 상기 제1 단에 가까울수록 작아도 된다.
피스톤은 스커트에 대하여 상기 일단의 측에 위치하며 또한 스커트보다도 소직경의 영역에서 압축링 및 오일링을 지지하고 있다. 이들 링은 실린더 보어의 벽면과 미끄럼 접촉한다. 상기 구성에 의하면, 피스톤이 상사점에 있을 때의 스커트에 대향하는 영역에서의 실린더 보어의 직경은, 상기 일단에 가까울수록 작으므로, 피스톤이 상사점에 가까워짐에 따라 압축링과 실린더 보어의 벽면 사이의 간격이 작아져, 가스가 유통하는 경로가 좁아진다. 따라서, 피스톤이 상사점 및 그 근방에 있는 상황에 있어서의 블로바이 가스를 저감시킬 수 있다.
본 발명의 예시적 실시예의 기술적 및 산업적 의의, 특징, 이점에 대하여 첨부 도면을 참조하여 이하에 설명한다.　 상기 도면에서 유사한 부호는 유사한 구성 요소를 지칭한다.
도 1은 본 발명에 의한 내연 기관의 제1 실시 형태를 도시하는 개략 구성도.
도 2는 도 1에 도시된 피스톤을 축선에 수직인 방향으로 본 정면도.
도 3은 도 2에 도시된 피스톤을 크랭크 샤프트의 측으로부터 축선을 따라 본 저면도.
도 4는 상기 제1 실시 형태를 도시하는 확대 부분 종단면도.
도 5는 상기 제1 실시 형태의 주요부를 도시하는 확대 부분 종단면도.
도 6은 실린더 보어의 직경이 축선을 따르는 상부, 중앙부 및 하부에 의해 상이한 다양한 내연 기관을 도시하는 설명도.
도 7은 본 발명에 의한 내연 기관의 제2 실시 형태의 주요부를 도시하는 확대 부분 종단면도.
도 8은 본 발명에 의한 내연 기관의 제3 실시 형태의 주요부를 도시하는 확대 부분 종단면도.
도 9는 본 발명에 의한 내연 기관의 제4 실시 형태의 주요부를 도시하는 확대 부분 종단면도.
도 10은 본 발명에 의한 내연 기관의 제5 실시 형태의 주요부를 도시하는 확대 부분 종단면도.
이하에 첨부된 도면을 참조하면서, 본 발명의 바람직한 실시 형태에 대하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 내연 기관(10)을 전체적으로 도시한 도면이다. 내연 기관(10)은, 실린더 블록(12), 실린더 헤드(14), 로어 케이스(16) 및 피스톤(18)을 갖고 있다. 실린더 블록(12)은, 도 1의 지면에 수직인 방향으로 배열된 기통수의 실린더 보어(20)를 갖는다. 실린더 블록(12)에 있어서, 각 실린더 보어(20)는 축선(22)을 따라 연장되어 있다. 실린더 블록(12) 및 실린더 헤드(14)에는, 냉각수 통로가 설치되어 있다. 도 1에서는, 냉각수 통로의 도시는 생략되어 있다. 실린더 헤드(14)는, 도 1에 있어서, 실린더 보어(20)의 양측에서 도 1의 지면에 수직인 방향으로 이격 배치된 복수의 위치에 있어서, 볼트(24)에 의해 실린더 블록(12)의 일단(12T)(제1 단의 일례)에 고정되어 있다. 이 이후의 설명에 있어서, 각 부재의 도 1 등에서 보아 상측의 일단을 「상단」이라고 지칭하고, 도 1 등에서 보아 하측의 타단을 「하단」이라고 지칭한다. 또한, 도 1 등에서 보아 상방 및 상측을 각각 간단히 「상방」 및 「상측」이라고 기재하고, 도 1 등에서 보아 하방 및 하측을 각각 간단히 「하방」 및 「하측」이라고 기재한다.
로어 케이스(16)는, 도 1에는 도시되어 있지 않은 복수의 볼트에 의해 실린더 블록(12)의 크랭크 케이스(12C)의 하단(12B)(제2 단의 일례)에 고정되어 있다. 크랭크 케이스(12C) 및 로어 케이스(16)는, 서로 공동 작동하여 축선(22)에 수직인 회전 축선(26)의 주위로 회전 가능하게 크랭크 샤프트(28)를 지지한다. 크랭크 케이스(12C) 및 로어 케이스(16)는 크랭크실(30)을 구성하고 있다. 피스톤(18)은, 축선(22)을 따라 왕복동 가능하게 실린더 보어(20)에 끼워 맞추어져 있다. 피스톤(18)은, 실린더 블록(12) 및 실린더 헤드(14)와 공동 작동하여 연소실(21)을 형성하고 있다. 피스톤(18)의 왕복동은, 도 1에는 도시되어 있지 않은 피스톤 핀 및 커넥팅 로드에 의해 크랭크 샤프트(28)로 전달되어, 이들 부재의 공동 작동에 의해 크랭크 샤프트(28)의 회전 운동으로 변환된다.
로어 케이스(16)의 하방부는, 엔진 오일(32)을 저류하는 오일 팬(34)을 형성하고 있다. 엔진 오일(32)은, 크랭크 샤프트(28)에 의한 튀어오름 또는 도 1에는 도시되어 있지 않은 강제 윤활 장치에 의해 크랭크실(30)로부터 실린더 보어(20)의 하단부 및 피스톤(18)의 내측으로 오일 제트로서 공급된다. 이러한 엔진 오일(32)의 공급 경로는, 화살표 A로 단순화하여 나타내고 있다. 실린더 보어(20)의 하단부로 공급된 엔진 오일(32)은, 실린더 블록(12)과 피스톤(18) 사이에 개재함으로써, 이들 부재를 윤활한다. 엔진 오일(32)은 강제 윤활 장치에 의해 캠 샤프트, 흡기 밸브 및 배기 밸브 등의 다른 운동 부품에도 순환 공급됨으로써, 이들을 윤활한다.
실린더 블록(12)과 피스톤(18) 사이를 윤활하는 엔진 오일(32)의 일부는, 피스톤(18)의 왕복동에 수반하여 연소실(21)로 이동한다. 연소실(21)로 이동한 엔진 오일(32)은, 증발 및 연소에 의해 기체가 되어 배기 가스와 함께 내연 기관(10)의 밖으로 배출된다. 따라서, 실린더 블록(12)과 피스톤(18) 사이를 윤활하는 엔진 오일(32)의 소비량을 저감시키기 위해서는, 크랭크실(30)로부터 공급되어 실린더 블록(12)과 피스톤(18) 사이에 개재하는 엔진 오일(32)의 양이 과잉되지 않도록 하는 것이 유효하다.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 피스톤(18)은 축선(34)을 따라 연장되는 원기둥부(36)와, 원기둥부(36)와 일체를 이루는 2개의 스커트(38)를 갖고 있다. 스커트(38)는, 축선(34)을 따라 하방으로부터 보아, 피스톤 핀(도시하지 않음)의 축선(54)의 양측에서 축선(34)에 대하여 직경 방향으로 이격 배치되어 있다. 스커트(38)는, 적어도 원기둥부(36)의 근방에 있어서, 축선(34)의 주위로 전체 원주에 걸쳐 연장되어 있어도 된다.
원기둥부(36)는, 압축링(도시하지 않음)이 배치되는 2개의 링홈(40 및 42)과, 오일링(도시하지 않음)이 배치되는 하나의 링홈(44)을 갖고 있다. 스커트(38)는, 축선(34)을 중심으로 하는 원호판상을 이루고 축선(34)을 따라 연장되어 있다. 스커트(38)는 원기둥부(36)보다도 큰 외경을 갖고, 실린더 보어(20)의 벽면과 미끄럼 이동하는 스커트(38)의 외면의 주요부(46)(크로스 해칭이 실시된 영역)는 마찰 감소 처리되어 있다. 또한, 이상의 구조는 모든 실시 형태에 공통이다. 각 실시 형태의 내연 기관은, 가솔린 기관 및 디젤 기관의 무엇이든 좋다.
제1 실시 형태에 있어서의 실린더 보어(20)는, 축선(22)을 통과하는 직경 방향의 단면에서 보아 도 4 및 도 5에 도시된 형태를 이루고 있다. 이 실린더 보어(20)의 형태 및 후술하는 다른 형태는, 예를 들어 실린더 블록(12)이 볼트에 의해 실린더 헤드(14)와 마찬가지의 지그에 고정된 상태에서 실린더 보어(20)의 벽면을 평활하게 마무리하기 위하여 행하여지는 호닝 가공 등에 의해 형성되어도 된다.
또한, 도 4 및 도 5에 있어서, 일점쇄선 및 이점쇄선은, 각각 하사점 및 상사점에 있을 때의 피스톤(18)의 위치를 개략적으로 나타내고 있으며, 일점쇄선 및 이점쇄선의 해칭은 스커트(38)의 범위를 개략적으로 나타내고 있다. 화살표 Lpt는 피스톤(18)의 왕복동에 수반하는 피스톤(18)의 상단의 이동 범위를 나타내고 있다. 화살표 Ls는 피스톤(18)의 왕복동에 수반하는 스커트(38)의 이동 범위를 나타내고 있다.
실린더 헤드(14)가 볼트(24)에 의해 실린더 블록(12)의 일단(12T)에 고정된 도시된 상황에 있어서, 실린더 보어(20)는, 그 상단(20T)부터 하단(20B)까지의 어느 개소에서나 축선(22)을 중심으로 하는 실질적으로 진원의 단면 형상을 갖고 있다. 도 4 및 도 5에 있어서는, 실린더 보어(20)의 각 부위에 있어서의 직경의 대소 관계가 명확해지도록, 직경의 상위가 과장되어 도시되어 있다. 이들의 것은, 후술하는 도 6 이하의 도면에 있어서도 마찬가지이다.
도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 실린더 보어(20)는, 스커트(38)의 이동 범위 Ls에 있어서의 최소 직경의 부위(제1 부위의 일례)(48)를 갖고 있다. 스커트(38)의 이동 범위 Ls 내에서 최소 직경의 부위(48)보다도 상측, 즉 실린더 블록(12)의 상단(12T)의 측에 있어서의 실린더 보어(20)의 직경 Dc는, 최소 직경의 부위(48)의 직경인 최소 직경 Dcmin보다도 크다. 또한, 실린더 보어(20)의 직경 Dc의 최댓값과 최소 직경 Dcmin의 실제의 차는 0.015 내지 0.2㎜ 정도여도 된다. 이것은, 후술하는 다른 실시 형태에 있어서도 마찬가지이다.
제1 실시 형태에 있어서는, 피스톤(18)이 하사점에 있을 때의 스커트(38)의 하단(제4 단의 일례)(38B)은, 실린더 보어(20)의 하단(제5 단의 일례)(20B)보다도 약간 상방에 위치한다. 최소 직경의 부위(48)는, 피스톤(18)이 하사점에 있을 때의 스커트(38)의 하단(38B)에 대향하는 축선 방향 위치에 설치되어 있다. 따라서, 최소 직경의 부위(48)는, 피스톤(18)이 하사점에 있을 때의 스커트(38)의 상단(제3 단의 일례)(38T)부터 하단(38B)까지의 영역에 대향하는 범위 Rs 내에 위치하고 있다. 스커트(38)의 외경 Ds는, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 상단(38T)부터 하단(38B)까지 실질적으로 일정하다.
따라서, 스커트(38)와 실린더 보어(20)의 벽면 사이의 직경 방향의 클리어런스(Dc-Ds)/2는, 스커트(38)의 하단(38B)에 있어서 가장 작아, (Dcmin-Ds)/2이다. 하단(38B)에 대향하는 위치부터 실린더 보어(20)의 하단(20B)까지의 영역의 직경 Dc는, 최소 직경 Dcmin의 일정값이다. 이 영역의 직경 Dc는, 하단(20B)에 근접할수록 커져도 되고, 반대로 하단(20B)에 근접할수록 작아져도 된다.
도 4 및 도 5의 단면도에 있어서, 실린더 보어(20)의 벽면은, 최소 직경의 부위(48)에 인접하며 또한 최소 직경의 부위(48)보다도 상측의 영역에서, 곡면(20C)을 갖는다. 곡면(20C)은 최소 직경의 부위(48)와 최소 직경의 부위보다도 상단(12T)의 측에서 최소 직경보다도 큰 직경을 갖는 부위(제2 부위의 일례)를 연결하는 원추면보다도 축선(22)의 측으로 볼록 형상이다. 따라서, 축선(22)에 대한 곡면(20C)의 경사각은, 최소 직경의 부위(48)에 가까울수록 즉 하방일수록 작다.
또한, 제1 실시 형태에 있어서는, 피스톤(18)이 상사점에 있을 때의 스커트(38)에 대향하는 영역에서의 실린더 보어(20)의 직경 Dc는, 실린더 블록(12)의 상단(12T)에 가까울수록 작다. 피스톤(18)이 상사점에 있을 때의 스커트(38)의 상단(38T)보다도 상측의 영역에서의 실린더 보어(20)의 직경 Dc는 일정하다. 상기 영역은 실린더 보어(20)의 상단 소경부(50)의 영역이다. 상단 소경부(50)의 직경 Dc는, 최소 직경의 부위(48)의 직경 Dcmin 이상인 것이 바람직하지만, 직경 Dcmin보다 작아도 된다. 또한, 상술한 실린더 보어(20)의 상단(12T)에 가까운 영역의 형태는, 후술하는 다른 실시 형태에 있어서도 마찬가지이다.
이어서, 도 6에 도시한 바와 같이, 실린더 보어(20)의 직경 Dc가 축선(22)을 따르는 상부, 중앙부 및 하부에 의해 상이한 다양한 내연 기관(10a 내지 10i)에 대하여, 실험적으로 확인된 이해득실을 설명한다. 또한, 도 6 및 후술하는 표 1에 있어서, 「대」는 피스톤(18)과 실린더 보어(20)의 벽면 사이의 마찰이 저감되도록, 크게 설정된 직경을 나타내고 있다. 「소」는 실린더 보어(20)의 벽면과의 사이의 마찰이 과잉되지 않는 범위에서 가능한 한 작게 설정된 직경을 나타내고, 「중」은, 「대」와 「소」의 중간의 직경을 나타내고 있다.
내연 기관(10a 내지 10i)의 상부, 중앙부 및 하부에 있어서의 실린더 보어(20)의 직경 Dc는, 도 6 및 하기의 표 1과 같다. 또한, 표 1에 있어서의 이해득실의 평가 항목의 「BBG/NV」는, 블로바이 가스 및 진동 소음을 나타낸다. BBG/NV는, 블로바이 가스의 양이 적고 진동 소음이 낮을수록 성능이 좋다고 평가하고 있다. 「마찰」은 피스톤(18)과 실린더 보어(20)의 벽면 사이의 마찰을 나타낸다. 마찰의 정도가 낮을수록 성능이 좋다고 평가하고 있다. 「오일」은 엔진 오일의 소비량을 나타낸다. 오일은 소비량이 적을수록 성능이 좋다고 평가하고 있다. 「종합」은 이상의 평가 항목의 성능에 기초하는 종합적인 평가를 나타내고 있다. 또한, 「◎」는 평가가 「매우 좋다」를 의미한다. 「○」는 평가가 「좋다」를 의미한다. 「△」는 평가가 「보통」을 의미한다. 「×」는 평가가 「나쁘다」를 의미한다. 어느 내연 기관이든 하부에 있어서의 직경 Dc는 「소」이므로, 「오일」의 평가는 「○」이다.
Figure pat00001
내연 기관(10a)에 있어서는, 상부 및 중앙부에 있어서의 직경 Dc가 「대」이다. 「마찰」의 성능은 ○이지만, 「블로바이 가스 및 진동 소음」의 성능이 나쁘다. 종합 평가는 ○이다. 내연 기관(10b)에 있어서는, 상부 및 중앙부에 있어서의 직경 Dc가 각각 「대」 및 「중」이다. 「마찰」의 성능이 △이며, 「블로바이 가스 및 진동 소음」의 성능이 나쁘다. 따라서, 종합 평가는 △이다.
내연 기관(10c)에 있어서는, 상부에 있어서의 직경 Dc가 「대」이며, 중앙부에 있어서의 직경 Dc가 「소」이다. 「블로바이 가스 및 진동 소음」의 성능 및 「마찰」의 성능 모두 나쁘다. 따라서, 종합 평가는 △이다. 내연 기관(10d)에 있어서는, 상부에 있어서의 직경 Dc가 「중」이며, 중앙부에 있어서의 직경 Dc가 「대」이다. 「블로바이 가스 및 진동 소음」의 성능 및 「마찰」의 성능 모두 △이다. 따라서, 종합 평가는 ○이다.
내연 기관(10e)에 있어서는, 상부 및 중앙부에 있어서의 직경 Dc가 「중」이며, 내연 기관(10f)에 있어서는, 상부에 있어서의 직경 Dc가 「중」이며, 중앙부에 있어서의 직경 Dc가 「소」이다. 이들 내연 기관(10e 및 10f)에 있어서는, 「블로바이 가스 및 진동 소음」의 성능은 △이지만, 「마찰」의 성능이 나쁘다. 따라서, 종합 평가는 △이다.
내연 기관(10h)에 있어서는, 상부에 있어서의 직경 Dc가 「소」이며, 중앙부에 있어서의 직경 Dc가 「중」이며, 내연 기관(10i)에 있어서는, 상부 및 중앙부에 있어서의 직경 Dc가 「소」이다. 이들 내연 기관(10h 및 10i)에 있어서는, 「블로바이 가스 및 진동 소음」의 성능은 좋지만, 「마찰」의 성능이 나쁘다. 따라서, 종합 평가는 ○이다.
이상의 내연 기관과는 달리, 본 발명에 따라 구성된 내연 기관(10g)에 있어서는, 상부에 있어서의 직경 Dc가 「소」이며, 중앙부에 있어서의 직경 Dc가 「대」이다. 이 내연 기관(10g)에 있어서는, 「블로바이 가스 및 진동 소음」의 성능은 좋고, 「마찰」의 성능은 △이다. 따라서, 종합 평가는 ◎이며, 내연 기관(10g)은 상기 어느 내연 기관보다도 우수한 성능을 갖고 있다.
전술한 바와 같이, 제1 실시 형태의 내연 기관(10)은, 내연 기관(10g)의 기본 구조에 속하는 구조를 갖고 있다. 따라서, 제1 실시 형태에 의하면, 블로바이 가스 및 진동 소음의 양호한 성능을 확보함과 함께, 피스톤(18)과 실린더 보어(20)의 벽면 사이의 마찰이 과대해지는 것을 방지하면서, 엔진 오일(32)의 소비량을 저감시킬 수 있다. 또한, 이 기본적인 작용 효과는, 후술하는 제2 내지 제5 실시 형태에 있어서도 얻어진다.
특히, 제1 실시 형태에 의하면, 실린더 보어(20)의 최소 직경의 부위(48)는, 피스톤(18)이 하사점에 있을 때의 스커트(38)의 하단(38B)에 대향하고, 최소 직경의 부위(48)보다도 상방의 영역은, 최소 직경의 부위(48)의 직경 Dcmin보다도 큰 직경 Dc를 갖고 있다. 따라서, 최소 직경의 부위(48)가 하단(38B)보다도 상방까지의 범위에 미치는 구조(예를 들어 후술하는 제2 실시 형태)에 비하여, 피스톤(18)이 하사점 근방에 있을 때의 실린더 보어(20)와 스커트(38) 사이의 마찰을 저감시킬 수 있다.
또한, 최소 직경의 부위(48)가 스커트(38)의 하단(38B)보다도 상방의 영역에 대향하고, 최소 직경의 부위(48)보다도 하방의 영역이 최소 직경 Dcmin보다도 큰 직경 Dc를 갖고 있는 구조(예를 들어 후술하는 제3 실시 형태)에 비하여, 피스톤(18)이 하사점 및 그 근방에 있을 때에 하단(38B) 및 그 근방과 실린더 보어(20)의 벽면 사이에 존재하는 엔진 오일의 양을 저감시킬 수 있다.
본 발명의 제2 실시 형태에 관한 내연 기관(10)이 도 7에 도시되어 있다. 또한, 도 7에 있어서, 도 4 및 도 5에 도시된 부재와 동일한 부재에는, 도 4 및 도 5에 있어서 부여된 부호와 동일한 부호가 부여되어 있다. 이것은 후술하는 다른 실시 형태에 대해서도 마찬가지이다.
제2 실시 형태에 있어서는, 실린더 보어(20)의 최소 직경의 부위(48)는, 피스톤(18)이 하사점에 있을 때의 스커트(38)의 상단(38T)과 하단(38B)의 중간에 대향하는 위치부터 실린더 보어(20)의 하단(20B)까지의 범위이다. 실린더 보어(20)의 벽면은, 최소 직경의 부위 범위에서, 일정한 직경 Dmin을 가지면서 또한 축선(22)을 따라 연장되는 원통 영역을 갖는다. 따라서, 스커트(38)와 실린더 보어(20)의 벽면 사이의 직경 방향의 클리어런스(Dc-Ds)/2는, 최소 직경의 부위(48)의 상기 범위에서 가장 작아, (Dcmin-Ds)/2이다.
실린더 보어(20)의 곡면(20C)의 축선(22)을 따르는 방향의 길이는, 제1 실시 형태에 있어서의 동일 길이보다도 작지만, 제1 실시 형태에 있어서의 동일 길이와 동일해지도록, 실린더 보어(20)의 최대 직경의 영역의 축선 방향의 길이가 제1 실시 형태의 동일 길이보다도 작게 되어도 된다. 제2 실시 형태의 다른 점은, 상술한 제1 실시 형태와 마찬가지로 구성되어 있다.
제2 실시 형태에 따르면, 최소 직경의 부위(48)가 일정한 직경으로 축선(22)을 따라 연장되어 있지 않은 경우에 비하여, 스커트(38)와 실린더 보어(20)의 벽면 사이의 직경 방향의 클리어런스가 최솟값(Dcmin-Ds)/2로 유지되는 피스톤(18)의 스트로크 범위를 크게 할 수 있다. 따라서, 제1 실시 형태의 경우에 비하여, 피스톤(18)이 하사점에 있을 때뿐만 아니라, 하사점의 근방에 있을 때에도 크랭크실(30)로부터 최소 직경의 부위(48)를 넘어 스커트(38)와 실린더 보어(20)의 벽면 사이로 공급되는 엔진 오일의 양을 효과적으로 저감시킬 수 있다. 또한, 이 작용 효과는, 후술하는 제3 및 제4 실시 형태에 있어서도 얻어진다.
도 8에 도시한 제3 실시 형태에 있어서는, 피스톤(18)의 스커트(38)는 배럴 형을 이루고 있으며, 스커트(38)의 최대 직경의 부위(52)는 도 8에는 도시되어 있지 않은 피스톤 핀의 축선(54)보다도 하단(38B)의 측에 위치하고 있다. 최대 직경의 부위(52)의 직경 Dsmax는 실린더 보어(20)의 최소 직경의 부위(48)의 직경 Dcmin보다도 작다. 최소 직경의 부위(48)는, 피스톤(18)이 하사점에 있을 때의 스커트(38)의 최대 직경의 부위(52) 및 그 상하의 영역에 대향하는 영역이다. 최소 직경의 부위(48)의 상단(48T)은, 스커트(38)의 상단(38T)과 최대 직경의 부위(52) 사이의 축선 방향 위치에 위치하고, 최소 직경의 부위(48)의 하단(48B)은, 스커트(38)의 하단(38B)과 최대 직경의 부위(52) 사이의 축선 방향 위치에 위치하고 있다.
최소 직경의 부위(48)의 직경 Dc는 그 상단(48T)부터 하단(48B)까지 최소 직경 Dmin의 일정값이다. 따라서, 스커트(38)와 실린더 보어(20)의 벽면 사이의 클리어런스(Dc-Ds)/2는, 최대 직경의 부위(52)에 있어서 가장 작아, (Dcmin-Dsmax)/2이다. 도시된 실시 형태에 있어서는, 하단(48B)보다도 하방의 실린더 보어(20)의 직경 Dc는, 하단(20B)을 향함에 따라 커지고 있다. 그러나, 최소 직경의 부위(48)의 범위는, 적어도 스커트(38)의 하단(38B)에 대향하는 위치까지 확장되어도 된다. 제3 실시 형태의 다른 점은, 상술한 제1 실시 형태와 마찬가지로 구성되어 있다.
제3 실시 형태에 따르면, 피스톤(18)의 스커트(38)가 배럴형을 이루고 있는 내연 기관(10)에 있어서, 스커트(38)와 실린더 보어(20)의 벽면 사이의 클리어런스(Dc-Ds)/2를, 최대 직경의 부위(52)에 있어서 최솟값(Dcmin-Dsmax)/2로 할 수 있다. 따라서, 피스톤(18)이 하사점에 있을 때에, 크랭크실(30)의 측으로부터 최대 직경의 부위(52)를 넘어 상방으로 공급되는 엔진 오일의 양을 저감시킬 수 있다.
도 9에 도시된 제4 실시 형태에 있어서는, 피스톤(18)의 스커트(38)의 직경 Ds는, 상단(38T)의 근방의 리지부(38M)에 있어서 가장 크고, 리지부(38M)는 피스톤(18)의 축선(34)의 주위로 원호상으로 연장되어 있다. 리지부(38M)의 최대 직경은 Dsmax이며, 리지부(38M)보다도 하단(38B)의 측의 영역의 직경 Ds는 실질적으로 일정하다.
실린더 보어(20)의 최소 직경의 부위(48)는, 피스톤(18)이 하사점에 있을 때의 스커트(38)의 리지부(38M)와 하단(38B)의 중간에 대향하는 위치부터 실린더 보어(20)의 하단(20B)까지의 범위이다. 따라서, 스커트(38)와 실린더 보어(20)의 벽면 사이의 직경 방향의 클리어런스(Dc-Ds)/2는, 최소 직경의 부위(48)에 대응하는 상기 범위에서 가장 작아, (Dcmin-Ds)/2이다.
도시된 실시 형태에 있어서는, 리지부(38M)와 곡면(20C)의 간격이 최소의 클리어런스(Dcmin-Ds)/2와 실질적으로 동일해지도록, 곡면(20C)은 리지부(38M)의 하측의 경사면의 적어도 일부와 평행하게 연장되어 있다. 또한, 도 9에 있어서 파선으로 나타내고 있는 바와 같이, 곡면(20C)은 리지부(38M)의 하측의 경사면으로부터 이격 배치되어 있어도 된다. 제4 실시 형태의 다른 점은, 상술한 제2 실시 형태와 마찬가지로 구성되어 있다.
제4 실시 형태에 따르면, 피스톤(18)의 스커트(38)가 상단(38T)의 근방에 리지부(38M)를 갖는 내연 기관(10)에 있어서, 스커트(38)와 실린더 보어(20)의 벽면 사이의 클리어런스(Dc-Ds)/2를, 리지부(38M)보다도 하방에 있어서 최솟값(Dcmin-Dsmax)/2로 할 수 있다. 따라서, 피스톤(18)이 하사점에 있을 때에, 크랭크실(30)의 측으로부터 클리어런스가 최솟값(Dcmin-Dsmax)/2의 영역을 넘어 상방으로 공급되는 엔진 오일의 양을 저감시킬 수 있다.
도 10에 도시된 제5 실시 형태에 있어서는, 피스톤(18)이 하사점에 있을 때에는, 제1 실시 형태와 마찬가지의 원기둥형을 이루는 스커트(38)의 하단(38B)은, 실린더 보어(20)의 하단(20B)보다도 하방에 위치하고, 스커트(38)의 하단부는 실린더 보어(20)로부터 하방으로 돌출된다. 따라서, 피스톤(18)이 하사점에 있을 때에는, 스커트(38)는, 그 상단(38T)부터 실린더 보어(20)의 하단(20B)에 대응하는 위치까지의 범위 Rs에 있어서, 실린더 보어(20)의 벽면에 대향하고, 범위 Rs보다도 하방에 있어서, 크랭크실(30)에 노출된다.
실린더 보어(20)의 직경 Dc는, 적어도 하사점에 있을 때의 피스톤(18)에 대향하는 영역에서는, 실린더 보어(20)의 하단(20B)에 가까워짐에 따라 작아지고 있다. 따라서, 최소 직경의 부위(48)는 실린더 보어(20)의 하단(20B)이며, 최소 직경은 Dcmin이다. 또한, 스커트(38)와 실린더 보어(20)의 벽면 사이의 직경 방향의 클리어런스(Dc-Ds)/2는, 하단(20B)에 있어서 가장 작아, (Dcmin-Ds)/2이다. 제5 실시 형태의 다른 점은, 상술한 제1 실시 형태와 마찬가지로 구성되어 있다.
제5 실시 형태의 구조는, 피스톤(18)이 하사점에 있을 때에, 스커트(38)의 하단부가 실린더 보어(20)로부터 하방으로 돌출되는 점을 제외하고, 상술한 제1 실시 형태의 구조와 동일하다. 따라서, 제5 실시 형태에 따르면, 피스톤(18)이 하사점에 있을 때에, 스커트(38)의 하단부가 실린더 보어(20)로부터 하방으로 돌출되는 내연 기관(10)에 있어서, 상술한 제1 실시 형태의 경우와 마찬가지의 작용 효과가 얻어진다.
또한, 실린더 보어(20)의 하단(20B)은 최소 직경의 부위(48)를 갖고, 이 하단에 있어서 스커트(38)와 실린더 보어(20)의 벽면 사이의 클리어런스가 최솟값(Dcmin-Ds)/2가 된다. 따라서, 피스톤(18)이 하사점으로부터 상사점을 향하여 이동할 때에 스커트(38)의 크랭크실(30)에 노출된 부분의 직경 방향 외측의 표면에 부착되어 있는 엔진 오일을 하단(20B)에 의해 긁어 떨어뜨릴 수 있다.
또한, 상술한 각 실시 형태에 의하면, 실린더 보어(20)의 벽면은, 축선(22)을 통과하는 단면에서 보아, 최소 직경의 부위(48)에 인접하며 또한 최소 직경의 부위(48)보다도 상단(12T)의 측의 영역에서 축선(22)을 향하여 볼록 형상의 곡면(20C)을 갖고 있다. 따라서, 실린더 보어(20)의 벽면이, 원추상 또는 축선(22)으로부터 이격되는 방향으로 볼록 형상의 곡면을 갖고 있는 경우(예를 들어 도 5의 파선)에 비하여, 최소 직경의 부위(48)보다도 상측에 있어서의 스커트(38)와 실린더 보어(20)의 벽면 사이의 클리어런스를 작게 할 수 있다. 따라서, 최소 직경의 부위(48)에 인접하며 또한 최소 직경의 부위보다도 상측의 영역에서 스커트(38)와 실린더 보어(20)의 벽면 사이에 존재하는 엔진 오일의 양을 저감시킬 수 있다.
또한, 실린더 보어(20)의 벽면이 원추상 또는 축선으로부터 이격되는 방향으로 볼록 형상의 곡면을 이루고 있는 경우에 비하여, 피스톤(18)이 하사점을 이격하여 상사점을 향하여 이동할 때의 스커트(38)의 하단(38B)과 실린더 보어(20)의 벽면 사이의 클리어런스(Dc-Ds)/2를 작게 할 수 있다. 따라서, 피스톤(18)이 하사점을 이격하여 상사점을 향하여 이동할 때에 크랭크실(30)의 측으로부터 스커트(38)와 실린더 보어(20)의 벽면 사이로 공급되는 엔진 오일의 양을 저감시킬 수 있다.
또한, 상술한 각 실시 형태에 의하면, 피스톤(18)이 상사점에 있을 때의 스커트(38)에 대향하는 영역에서의 실린더 보어(20)의 직경 Dc는, 실린더 블록(12)의 상단(12T)에 가까울수록 작다. 따라서, 피스톤(18)이 상사점에 근접함에 따라 압축링과 실린더 보어(20)의 벽면 사이의 간격이 작아져, 가스가 유통하는 경로가 좁아진다. 따라서, 피스톤(18)이 상사점 및 그 근방에 있는 상황에 있어서의 블로바이 가스를 저감시킬 수 있다. 또한, 스커트(38)와 실린더 보어(20)의 벽면 사이에 존재하는 엔진 오일이 블로바이 가스에 의해 크랭크실의 측으로 이동되는 것에 기인하여 스커트와 실린더 보어의 벽면의 마찰이 증대될 우려를 저감시킬 수 있다.
또한, 상술한 제2 및 제4 실시 형태에 따르면, 스커트(38)와 실린더 보어(20)의 벽면 사이의 직경 방향의 클리어런스(Dc-Ds)/2가 최솟값(Dcmin-Ds)/2인 영역은, 단지 축선(22)을 따라 연장되어 있을 뿐만 아니라, 실린더 보어(20)의 하단(20B)에까지 미치고 있다. 따라서, 제3 실시 형태와 같이 하단(20B)에 있어서의 클리어런스(Dc-Ds)/2가 최솟값보다도 큰 경우에 비하여, 피스톤(18)이 하사점에 있을 때에 스커트(38)의 직경 방향 외측의 표면에 부착되는 엔진 오일의 양을 저감시킬 수 있다. 따라서, 피스톤(18)의 압축 스트로크에 있어서, 스커트(38)의 표면에 부착되어 상방으로 이동하는 엔진 오일의 양을 효과적으로 저감시킬 수 있다.
또한, 상술한 제2 내지 제4 실시 형태에 따르면, 일정한 직경 Dmin을 가지면서 또한 축선(22)을 따라 연장되는 원통 영역의 축선 방향의 범위는, 스커트(38)가 실린더 보어(20)의 벽면에 대향하는 범위 Rs보다도 작다. 따라서, 일정한 직경 Dmin을 가지면서 또한 축선(22)을 따라 연장되는 원통 영역의 축선 방향의 범위가, 범위 Rs와 동일하거나 또는 그것보다도 큰 경우에 비하여, 스커트(38)와 실린더 보어(20)의 벽면 사이의 마찰을 저감시켜, 마찰 손실을 저감시킬 수 있다.
이상에 있어서는, 본 발명을 특정한 실시 형태에 대하여 상세하게 설명했지만, 본 발명은 상술한 실시 형태에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 범위 내에서 다른 다양한 실시 형태가 가능한 것은 당업자에 있어서 명확할 것이다.
예를 들어, 상술한 제1 내지 제4 실시 형태에 있어서는, 스커트(38)의 하단(38B)은, 피스톤(18)이 하사점에 있을 때에는, 실린더 보어(20)의 하단(20B)보다도 약간 상방에 위치하도록 되어 있다. 그러나, 스커트(38)의 하단(38B)은 피스톤(18)이 하사점에 있을 때에, 실린더 보어(20)의 하단(20B)과 동일한 축선 방향 위치에 위치하도록 되어 있어도 된다.
또한, 상술한 제2 내지 제4 실시 형태는, 제5 실시 형태와 마찬가지로, 피스톤(18)이 하사점에 있을 때에는, 스커트(38)의 하단(38B)이 실린더 보어(20)의 하단(20B)보다도 하방의 축선 방향 위치에 위치하도록 수정되어도 된다.
또한, 상술한 제1 또는 제5 실시 형태에 있어서, 스커트(38)가 원호 판상이 아니라, 제3 실시 형태의 배럴형 또는 제4 실시 형태의 리지부를 갖는 형태를 이루도록 수정되어도 된다.
또한, 상술한 각 실시 형태에 있어서는, 실린더 보어(20)의 벽면은, 최소 직경의 부위(48)에 인접하며 또한 최소 직경의 부위(48)보다도 상측의 영역에서 축선(22)을 향하여 볼록 형상의 곡면(20C)을 이루고 있다. 그러나, 도 5에 있어서 파선으로 나타내고 있는 바와 같이, 실린더 보어(20)의 벽면은 상기 영역에서 축선(22)으로부터 이격되는 방향으로 볼록 형상의 곡면을 이루고 있어도 되고, 축선(22)에 대한 경사각이 일정한 원추면을 이루고 있어도 된다.
또한, 상술한 제2 및 제4 실시 형태에 있어서는, 최소 직경의 부위(48)는 스커트(38)의 상단(38T)과 하단(38B)의 중간에 대향하는 위치부터 실린더 보어(20)의 하단(20B)까지의 범위이다. 그러나, 제2 또는 제4 실시 형태에 있어서, 실린더 보어(20)의 하단(20B) 및 그 근방의 영역의 직경이 최소 직경 Dcmin보다도 크도록 수정되어도 된다.
또한, 상술한 각 실시 형태에 있어서는, 피스톤(18)이 상사점에 있을 때의 스커트(38)의 상단(38T)보다도 상측의 영역에서의 실린더 보어(20)의 직경 Dc는 일정하고, 상기 영역은 실린더 보어(20)의 상단 소경부(50)의 영역이다. 그러나, 상단 소경부(50)의 하단은, 피스톤(18)이 상사점에 있을 때의 스커트(38)의 상단(38T)보다도 하측에 위치하도록 수정되어도 된다. 또한, 실린더 보어(20)의 상단부는, 상기 실시 형태의 형태 이외의 형태를 이루고 있어도 된다.

Claims (7)

  1. 실린더 보어(20)의 축선(22)을 따라 연장되는 적어도 하나의 실린더 보어(20)를 갖는 실린더 블록(12)과,
    복수의 볼트(24)에 의해 상기 실린더 블록(12)의 제1 단(12T)에 고정된 실린더 헤드(14)와,
    상기 축선(22)을 따라 왕복동하도록 구성되고, 상기 실린더 보어(20)에 수용되고, 상기 실린더 보어(20)의 벽면과 미끄럼 이동 가능한 스커트(38)를 포함하는피스톤(18)을
    포함하는, 내연 기관(10)이며,
    상기 실린더 보어(20)는 제1 범위(Rs) 내에 제1 부위(48)를 포함하고,
    상기 제1 부위(48)는 상기 실린더 보어(20)에 있어서의 제2 범위(Ls) 중 상기 실린더 보어(20)의 직경이 최소인 부위이며,
    상기 제2 범위(Ls)는 상기 피스톤(18)의 왕복동에 수반하여 상기 스커트(38)가 이동하는 범위이며,
    상기 제1 범위(Rs)는 상기 피스톤(18)이 하사점에 있을 때의 상기 스커트(38)에 대향하는 상기 실린더 보어(20)에 있어서의 축선 방향의 범위이며, 그리고
    상기 피스톤(18)이 하사점에 위치할 때에 있어서의 상기 스커트(38)와 상기 제1 부위(48) 사이의 상기 실린더 보어(20)의 직경 방향의 클리어런스는, 상기 제2 범위(Ls)에 있어서의 상기 스커트(38)와 상기 실린더 보어(20)의 벽면 사이의 상기 직경 방향의 클리어런스 중 최솟값인, 내연 기관(10).
  2. 제1항에 있어서, 상기 실린더 블록(12)은 상기 제1 단(12T)과 제2 단(12B)을 포함하고,
    상기 스커트(38)는 제3 단(38T)과 제4 단(38B)을 포함하고,
    상기 제3 단(38T)은 상기 피스톤(18)이 하사점에 있을 때의 상기 실린더 블록(12)의 상기 제1 단(12T)에 가까운 쪽에 위치하는 상기 스커트(38)의 단부이며,
    상기 제4 단(38B)은 상기 피스톤(18)이 하사점에 있을 때의 상기 스커트(38)에 있어서의 상기 실린더 블록(12)의 상기 제1 단(12T)으로부터 먼 쪽에 위치하는 상기 스커트(38)의 단부이며,
    상기 피스톤(18)이 하사점에 있을 때, 상기 제4 단(38B)은, 상기 실린더 블록(12)의 상기 제2 단(12B)과 상기 축선 방향에 있어서 동일한 위치 및 상기 제2 단(12B)과 상기 동일한 위치에 대하여 상기 제1 단(12T)측의 위치 중 어느 한쪽에 위치하고,
    상기 제1 부위(48)는, 상기 피스톤(18)이 하사점에 있을 때의 상기 제3 단(38T)의 위치에 대하여 상기 실린더 블록(12)의 상기 제2 단(12B)의 측의 위치에 있는, 내연 기관(10).
  3. 제2항에 있어서, 상기 제1 부위(48)는, 상기 피스톤(18)이 하사점에 있을 때의 상기 스커트(38)의 상기 제4 단(38B)에 대향하는 위치에 있는, 내연 기관(10).
  4. 제1항에 있어서, 상기 실린더 보어(20)는 제5 단(20B)을 포함하고,
    상기 제5 단(20B)은 상기 실린더 블록(12)의 상기 제2 단(12B)측에 위치하는 상기 실린더 보어(20)의 단부이며,
    상기 피스톤(18)이 하사점에 있을 때의 상기 스커트(38)의 상기 제4 단부(38B)는, 상기 제5 단(20B)에 대하여 상기 제1 단(12T)의 측과는 반대측에 위치하고,
    상기 실린더 보어(20)의 상기 제5 단(20B)은, 상기 제1 부위(48)의 일부인, 내연 기관(10).
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 축선(22)을 통과하는 직경 방향의 단면에서 보아, 상기 실린더 보어(20)의 벽면은, 상기 제1 부위(48)에 인접하며 또한 상기 제1 부위(48)보다도 상기 제1 단(12T)의 측에 곡면을 갖고,
    상기 곡면은, 상기 제1 부위(48)와 제2 부위를 연결하는 원추면보다도 상기 축선(22)의 측으로 볼록 형상이며,
    상기 제2 부위는, 상기 실린더 보어(20)에 있어서 상기 제1 부위(48)보다도 상기 제1 단(12T)의 측에 위치하고,
    상기 제2 부위는 최소 직경보다도 큰 직경을 갖는, 내연 기관(10).
  6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 부위(48)는, 일정한 직경을 갖고,
    상기 제1 부위(48)는 상기 실린더 보어(20)에 있어서 상기 축선(22)을 따라 연장되는 원통 영역의 부위인, 내연 기관(10).
  7. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 피스톤(18)이 상사점에 있을 때의 상기 스커트(38)에 대향하는 부분에 있어서의 상기 실린더 보어(20)의 직경은, 상기 제1 단(12T)에 가까울수록 작은, 내연 기관(10).
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