WO2004001215A1 - 往復動エンジン - Google Patents

Abstract

往復動エンジン（１）は、シリンダ（２）と、シリンダ（２）内を方向Ｘに往復動するピストン（３）と、小端部（４）でピストンピン（４ａ）を介してピストン（３）に回動自在に連結しているコンロッド（５）と、方向Ｘで互いに隣接して配されており、ピストン（３）の側周面（６）に形成されているリング溝（７、８）と、リング溝（７、８）に夫々嵌着されたピストンリング（９、１０）と、ピストンリング（９、１０）間の環状の空間（１１）を、スラスト側の半環状の空間（１２）及び反スラスト側の半環状の空間（１３）に区画する区画手段（１４）と、空間（１２）を燃料及び空気の混合気が燃焼される燃焼室（１５）に連通させる連通手段（１６）とを具備している。

Description

明細 往復動エンジン 技術分野

本発明は、 往復動エンジンに関する。 背景技術

往復動エンジンにおいて、 ピス ト ンの往復動でのシ リ ン ダと ピス ト ン と の間での摺動摩擦抵抗を低減するため、 シ リ ンダの内面と こ の内面に対面する ビス ト ンの側面との間 に、 燃焼室か ら の燃焼ガス を導き蓄えるガス室を形成し、 こ のガス室の燃焼ガスのガス圧によ り ビス ト ンをシリ ンダ の内面か ら浮かせて、 ピス ト ンの往復動でのシ リ ンダの内 面と ピス ト ンの側面との間の摺動摩擦抵抗を低減する技術 が提案されてい る。 こ の提案された往復動エ ンジ ンの一つ の例と して、 燃料及び空気の混合気が燃焼する燃焼室を規 定する ピス ト ン上面に隣接して配置された第一の ピス ト ン リ ングと こ の第一の ビス ト ン リ ングに隣接して配置された 第二の ピス ト ン リ ングとの間の環状空間を、 ス ラス ト側の 半環状の空間と反ス ラス ト側の半環状の空間と に区画し、 ピス ト ンが上死点近傍に位置する ときに、 ス ラス ト側の半 環状の空間を燃焼室に連通させるガス通路をシ リ ンダ側壁 に形成してなる ものがあ る。

と こ ろで、 上記のエンジンの例では、 ピス ト ン リ ングは、 ピス ト ン リ ング溝に装着された状態で、 当該ピス ト ン リ ン グの弾性力及びその内周面に作用するガス圧によって、 そ の外周面がシ リ ンダの内面に接触されているため、 ビス ト ン リ ングの内周面と ビス ト ンの側面との間に隙間が生じて お り 、 こ の隙間を介して上記のよ う に区画されたスラス 卜 側の空間 と反ス ラス ト側の空間とが連通される虞を有し、 結果と してス ラス ト側の空間に導入された燃焼ガスが隙間 を介して反ス ラス ト側の空間に漏出 してガス圧力が不足し、 燃焼行程における ビス ト ンのシ リ ンダの内面か ら の浮上が な く な り 、 ピス ト ン と シ リ ンダの内面と の間の摺動摩擦抵 抗の低減を効果的に得る こ とができない虞がある。

また、 ス ラス ト側の空間に導入された燃焼ガスが、 上記 隙間を介して反ス ラス ト側の空間に漏出する こ とでガス圧 による ク ッ シ ョ ンがな く な り 、 ピス ト ンの往復動に伴い、 ピス ト ンがシ リ ンダの内面に打ち付け られる こ と によっ て 生じる打音を低減する こ とができない。

本発明は、 前記諸点に鑑みてなされた ものであ り 、 その 目的とする と こ ろは、 ピス ト ン と シ リ ンダの内面 との間の 摺動摩擦抵抗の低減を効果的に得る と共に、 ピス ト ンと シ リ ンダの内面と の打音を低減する こ とのできる往復動ェン ジンを提供する こ と にあ る。 発明の開示

本発明の第一の態様の往復動エンジンは、 ピス ト ンの往 復動方向で互いに隣接して配されてお り 、 ピス ト ンの側面 に形成されている第一及び第二の リ ング溝と、 第一及び第 二の リ ング溝に夫々嵌入された第一及び第二の ビス 卜 ン リ ングと、 第一及び第二の ピス ト ン リ ング間の空間を、 ス ラ ス ト側の空間及び反ス ラス ト側の空間に区画する 区画手段 と、 ス ラス 卜側の空間を燃焼室に連通させる連通手段と を 具備 してお り 、 連通手段は、 シリ ンダの内面に設け られた 複数の連通通路を具備してお り 、 複数の連通通路を介して ス ラス ト側の空間を燃焼室に連通させる よ う になっている 本発明の第一の態様の往復動エンジンによれば、 連通手 段が、 シ リ ンダの内面に設け られた複数の連通通路を具備 してお り 、 複数の連通通路を介してス ラス ト側の空間を燃 焼室に連通させる よ う になつ ているため、 燃焼室内の燃焼 ガス をス ラス ト側の空間に速やかに且つ十分に導入させる こ とができ、 ピス 卜 ンを、 当該ピス ト ンのス ラ ッ プ運動、 回転運動に対して、 ス ラス ト側の空間に導入した燃焼ガス のガス圧によ る ク ッ ショ ンを もっ て支持する こ とができ、 而して、 ピス ト ンの往復動での ピス ト ン と シリ ンダとの間 の摺動摩擦抵抗の低減を効果的に得る と共に、 ピス ト ン と シ リ ンダの内面との打音を低減する こ とができる。 尚、 連 通通路は、 貫通孔又は溝若し く は凹所等いずれの形態であ つ てもよ い。

本発明の第二の態様の往復動エンジンでは、 本発明の第 一の態様の往復動エンジンにおいて、 連通手段は、 ピス ト ンが上死点近傍に位置する際に、 ス ラス ト側の空間を燃焼 室に連通させる よ う になっている。

本発明の第三の態様の往復動エンジンでは、 本発明の第 一又は第二の態様の往復動エンジ ンにおいて、 区画手段は、 第二の リ ング溝を規定する底面と こ の底面に対向する第二 の ビス ト ン リ ングの内周面との間に生じ る隙間を介してス ラス ト側の空間及び反ス ラス ト側の空間が互いに連通する のを阻止する よ う に、 第二の リ ング溝に配された阻止部材 を具備している。

本発明の第三の態様の往復動エンジンによれば、 区画手 段が、 第二の リ ング溝を規定する底面と こ の底面に対向す る第二の ビス ト ン リ ングの内周面との間に生じる隙間を介 してス ラス ト側の空間及び反ス ラス ト側の空間が互い に連 通するのを阻止する よ う に、 第二の リ ング溝に配された阻 止部材を具備しているため、 ス ラス ト側の空間に導入され た燃焼ガスの漏出を阻止する こ とができ、 従っ て、 ス ラス ト側の空間に導入された高圧ガス のガス圧を十分に保つ こ とができ、 ス ラス ト側の空間におけるガス圧によ り シ リ ン ダのス ラス 卜側の内面に対する ビス ト ンの側圧に抗して、 W

当該ビス 卜 ンを フ 口一 卜 させる こ とができ、 而して、 ピス 卜 ン と シ リ ンダとの間の摺動摩擦抵抗の低減を効果的に得 る と共に、 ピス 卜 ンのス ラ ッ プ運動、 回転運動による ピス ト ン とシ リ ンダの内面との打音を低減する こ とができる。 本発明の第四の態様の往復動エンジンは、 ピス ト ンの往 復動方向で互い に隣接して配されてお り 、 ピス ト ンの側面 に形成されている第一及び第二の リ ング溝と、 第一及び第 二の リ ング溝に夫々嵌入された第一及び第二の ピス ト ン リ ングと、 第一及び第二のピス ト ン リ ング間の空間を、 ス ラ ス ト側の空間及び反ス ラス ト側の空間に区画する区画手段 と、 ス ラス ト側の空間を燃焼室に連通させる連通手段と を 具備 してお り 、 区画手段は、 第二の リ ング溝を規定する底 面と こ の底面に対向する第二の ピス ト ン リ ングの内周面と の間に生じ る隙間を介してス ラス ト側の空間及び反ス ラス ト側の空間が互いに連通する のを阻止する よ う に、 第二の リ ング溝に配された阻止部材を具備している。

本発明の第四の態様の往復動エンジンによれば、 区画手 段が、 第二の リ ング溝を規定する底面と こ の底面に対向す る第二の ビス 卜 ン リ ングの内周面との間に生じる隙間を介 してス ラス ト側の空間及び反ス ラス ト側の空間が互いに連 通するの を阻止するよ う に、 第二の リ ング溝に配された阻 止部材を具備しているため、 ス ラス ト側の空間に導入され た燃焼ガス の漏出を阻止する こ とができ、 ピス 卜 ンを、 ス ラス ト側の空間におけるガス圧によ り シ リ ンダの内面か ら 支持する こ とができ、 而して、 ピス ト ン とシ リ ンダの内面 との摩擦抵抗の低減を効果的に得る と共に、 ピス ト ンと シ リ ンダの内面と の打音を低減する こ とができる。

本発明の第五の態様の往復動エンジンでは、 本発明の第 四の態様の往復動エンジンにおいて、 連通手段は、 シリ ン ダの内面に設け られた複数の連通通路を具備してお り 、 複 数の連通通路を介してス ラス ト側の空間を燃焼室に連通さ せる よ う になつ ている。

本発明の第五の態様の往復動エンジンによれば、 連通手 段は、 シ リ ンダの内面に設け られた複数の連通通路を具備 してお り 、 複数の連通通路を介してス ラス ト側の空間を燃 焼室に連通させるよ う になつ ているため、 燃焼室内の燃焼 ガス をス ラス ト側の空間に速やかに且つ十分に導入させる こ とができ、 ピス ト ンを、 当該ピス ト ンのス ラ ッ プ運動、 回転運動に対して、 ス ラス ト側の空間に導入した燃焼ガス のガス圧によ る ク ッ ショ ンを も っ て支持する こ とができ、 而 して、 ピス ト ンの往復動での ピス ト ン とシ リ ンダとの間 の摺動摩擦抵抗の低減を効果的に得る と共に、 ピス ト ン と シ リ ンダの内面との打音を低減する こ とができる。 尚、 当 該連通通路は、 貫通孔又は溝若し く は凹所等いずれの形態 であっ ても よい。

本発明の第六の態様の往復動エンジンでは、 本発明の第 四又は第五の態様の往復動エンジンにおいて、 連通手段は、 ピス ト ンが上死点近傍に位置する際に、 ス ラス ト側の空間 を燃焼室に連通させる よ う になつ ている。

本発明の第七の態様の往復動エンジンでは、 本発明の第 三か ら第六のいずれかの態様の往復動エンジンにおいて、 第二の リ ング溝は、 ピス ト ンの頭部端面との間で第一の リ ング溝を挟んでピス ト ンの側面に配されている。

本発明の第八の態様の往復動エンジンでは、 本発明の第 三か ら第七のいずれかの態様の往復動エンジンにおいて、 区画手段は、 ピス ト ンと コ ンロ ッ ド と を連結する ピス ト ン ピンの軸方向で互いに対向 して配されている少な く と も一 対の阻止部材を具備している。

本発明の第八の態様の往復動エンジンによれば、 区画手 段が、 ピス ト ン と コ ンロ ッ ド と を連結する ピス ト ンピンの 軸方向で互い に対向して配されている少な く と も一対の阻 止部材を具備 しているため、 ス ラス ト側の空間に導入され た燃焼ガスのガス圧を十分に保持する こ とができ、 従っ て、 ビス ト ンをシ リ ンダのス ラス ト側の内面か ら浮上支持する こ とができ、 かつ、 ピス ト ンをシ リ ンダの反ス ラス ト側の 内面に添い合わせた状態で摺動させる こ とができ、 而して、 ピス ト ンの振れ （回転運動、 ス ラ ッ プ運動） を抑える こ と ができる。

本発明の第九の態様の往復動エンジンでは、 本発明の第 三か ら第八のいずれかの態様の往復動ェンジンにおいて、 区画手段は、 第一及び第二の ピス ト ン リ ング間に設け ら れ た少な く と も一対の区画部材を具備してお り 、 一対の区画 部材は、 ピス 卜 ンと コ ンロ ッ ド と を連結する ビス ト ン ピ ン の軸方向で互い に対向して配されている

本発明の第九の態様の往復動エンジンによれば 、 区画手 段が、 第一及び第二の ピス ト ン リ ング間に設け られた少な く と も一対の区画部材を具備してお り 、 一対の区画部材が ピス ト ン と コ ンロ ッ ド と を連結する ピス 卜 ンピ ンの軸方向 で互いに対向 して配されているため.、 ス ラス ト側の空間に 燃焼ガスが導入される こ と によっ て、 ピス 卜 ンを、 当該ピ ス 卜 ンのス ラ ッ プ運動、 回転運動に対して、 ス ラス ト側の 空間に導入した燃焼ガス のガス圧による ク ッ シ ョ ンを fc つ て支持する こ とができ、 而して、 ピス ト ンの往復動での ピ ス 卜 ン と シ リ ンダとの間の摺動摩擦抵抗の低減を効果的に 得る と共に、 ピス ト ンと シリ ンダの内面との打音を低減す る こ とができる

本発明の第十の態様の往復動エンジンでは、 本発明の第 九の態様の往復動エンジンにおいて、 阻止部材及び区画部 材は、 ピス 卜 ンの往復動方向で一直線上に並んで配されて いる。

本発明の第十の態様の往復動エンジンによれば、 阻止部 材及び区画部材がピス ト ンの往復動方向で一直線上に並ん で配されてい るため、 阻止部材及び区画部材間に隙間が生 じてス ラス ト側の空間に導入された燃焼ガスが漏出する こ と を防 ぐこ とができ る。

本発明の第十一の態様の往復動エンジンでは、 本発明の 第九又は第十の態様の往復動エンジンにおいて、 区画手段 は、 一対の区画部材をシ リ ンダの内面に向かっ て夫々 弾性 的に付勢する一対の付勢部材を具備している。

本発明の第十一の態様の往復動エンジンによれば、 区画 手段が、 一対の区画部材をシ リ ンダの内面に向かっ て夫々 弹性的に付勢する一対の付勢部材を具備 している ため、 往 復動エンジンの各作動行程で、 ス ラス ト側の空間に導入さ れた燃焼ガスが反ス ラス ト側の空間に漏出する こ と を防止 する こ とができ、 例えば、 ピス ト ンの頭部端面に作用する ガス圧、 慣性力 に基づいてピス ト ンに回転運動力又はス ラ ッ プ運動力が生 じた場合でも、 当該一対の付勢部材の弾性 付勢力 によ り 区画部材と シ リ ンダの内面 と を密着させる こ と によっ て、 ス ラス ト側の空間に導入された高圧ガス を反 ス ラス ト側の空間に漏出させる こ となく 、 ス ラス ト側の空 間 と反ス ラス ト側の空間 との気密を保つ こ とができる。

本発明の第十二の態様の往復動エンジンでは、 本発明の 第十一の態様の往復動エンジンにおいて、 一対の付勢部材 は、 ピス ト ン と コ ンロ ッ ド と を連結する ピス ト ン ピンの軸 方向で互いに対向して夫々配されている。 W

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本発明の第十二の態様の往復動エンジンによれば、 一対 の付勢部材が軸方向で互いに対向 して夫々配されているた め、 例えば、 ピス ト ンの頭部端面に作用するガス圧、 慣性 力 に基づいて ピス ト ンに回転運動力又はス ラ ッ プ運動力が 生じた場合でも、 当該一対の付勢部材の弹性付勢力によ り 区画部材と シ リ ンダの内面と を密着させる こ と によっ て、 ス ラス ト側の空間に導入された高圧ガス を反ス ラス ト側の 空間に漏出させる こ とな く 、 ス ラス ト側の空間と反ス ラス ト側の空間との気密を保つ こ とができ、 従っ て、 ピス ト ン をシ リ ンダのス ラス ト側の内面か ら浮上支持する こ とがで き、 かつ、 ピス ト ンをシ リ ンダの反ス ラス ト側の内面に添 い合わせた状態で摺動させる こ とができ、 而して、 ピス ト ンの振れ （回転運動、 ス ラ ッ プ運動） を抑える こ とができ る。

本発明の第十三の態様の往復動エンジンでは、 本発明の 第十一又は第十二の態様の往復動エンジンにおいて、 付勢 部材は、 ばねか らなる。 尚、 当該ばねは、 例えば、 板ばね 及びコイ ルばね等か らなる。

本発明の第十四の態様の往復動エンジンでは、 本発明の 第九か ら第十三のいずれかの態様の往復動エンジンにおい て、 区画手段は、 第一及び第二の ピス ト ン リ ング間で ピス ト ンの側面に形成されている と共に、 シ リ ンダの内面に向 かって凹状となっ ている一対の溝部を有してお り 、 一対の 溝部によ つ て夫々規定される空間には、 区画部材が夫々配 されてレ る

本発明の第十四の態様の往復動エンジンによれば、 一対 の溝部によ つ て夫々規定される空間には、 区画部材が夫々 配されているため、 ス ラス ト側の空間と反ス ラス ト側の空 間と の気密を保つ こ とができ、 而して、 往復動エンジンの 各作動行程で、 ス ラス ト側の空間に導入された燃焼ガスが 反ス ラス ト側の空間に漏出する こ と を防止する こ とができ る。

本発明の第十五の態様の往復動エンジンでは、 本発明の 第 Ξか ら第十四のいずれかの態様の往復動エンジンにおい て、 区画手段は、 第二の リ ング溝に配されている と共に、 阻止部材を第二の ピス ト ン リ ングの内周面に向かっ て弹性 的に押圧する押圧部材を具備している。

本発明の第十五の態様の往復動エンジンによれば、 区画 手段が、 阻止部材を ビス ト ン リ ングの内周面に向かっ て弾 性的に押圧する押圧部材を具備しているため、 往復動ェン ジンの各作動行程で、 ス ラス ト側の空間に導入された燃焼 ガスが反ス ラス ト側の空間に漏出する こ と を防止でき、 ス ラス ト側の空間に導入された燃焼ガスのガス圧を十分に保 持する こ とができ、 従って、 ピス ト ンを シ リ ンダのス ラス ト側の内面か ら浮上支持する こ とができ、 かつ、 ピス ト ン をシ リ ンダの反ス ラス ト側の内面に添い合わせた状態で摺 動させる こ とができ、 而して、 ピス ト ンの振れ （回転運動 ス ラ ッ プ運動） を抑える こ とができる。

本発明の第十六の態様の往復動エンジンでは、 本発明の 第十五の態様の往復動ェンジンにおいて、 区画手段は、 ピ ス 卜 ン と コ ンロ ッ ド と を連結する ビス ト ンピンの軸方向で 互い に対向する一対の押圧部材を具備している。

本発明の第十六の態様の往復動エンジンによれば、 区画 手段が、 ビス 卜 ンピンの軸方向で互いに対向する一対の押 圧部材を具備しているため、 例えば、 ピス ト ンの頭部端面 に作用するガス圧、 慣性力 に基づいてビス ト ンに回転運動 力又はス ラ ッ プ運動力が生 じた場合でも、 当該一対の押圧 部材の弾性付勢力によ り 阻止部材と シリ ンダの内面と を密 着させる こ と によ っ て、 ス ラス ト側の空間に導入された高 圧ガス を反ス ラス ト側の空間に漏出させる こ とな く 、 ス ラ ス ト側の空間と反ス ラス ト側の空間との気密を保つ こ とが でき、 従つ て、 ピス ト ンをシ リ ンダのス ラス ト側の内面か ら浮上支持する こ とができ、 かつ、 ピス ト ンを シ リ ンダの 反ス ラ ス ト側の内面に添い合わせた状態で摺動させる こ と ができ、 而して、 ピス ト ンの振れを抑える こ とができる。

本発明の第十七の態様の往復動エンジンでは、 本発明の 第十五又は第十六の態様の往復動エンジンにおいて、 押圧 部材は、 ばねカゝ らなる。 尚、 当該ばねは、 例えば、 板ばね 及びコィ ルばね等か らなる。 本発明の第十八の態様の往復動エンジンでは、 本発明の 第三か ら第十七のいずれかの態様の往復動エンジンにおい て、 区画手段は、 第二の リ ング溝を規定する底面に配され てい る と共に、 第二の ビス ト ン リ ングの内周面に向かっ て 凹状となっ てい る凹状部を有してお り 、 当該凹状部によ つ て規定される空間には、 阻止部材が配されている。

本発明の第十八の態様の往復動エンジンによれば、 凹状 部によっ て規定される空間には、 阻止部材が配されてい る ため、 ス ラス ト側に導入された燃焼ガスのガス圧等に起因 して生じる阻止部材の位置ずれをな く す こ とができる。 本発明の第十九の態様の往復動エンジンでは、 本発明の 第三か ら第十八のいずれかの態様の往復動エンジンにおい て、 第一の ピス ト ン リ ングは、 ピス ト ンの頭部端面に隣接 して配されてお り 、 第一の ピス ト ン リ ングの合口部が阻止 部材よ り もス ラス ト側の空間側に位置する よ う に、 第一の リ ング溝に配されている。

本発明の第二十の態様の往復動エンジンでは、 本発明の 第三か ら第十九のいずれかの態様の往復動エンジンにおい て、 第二の ピス ト ン リ ングは、 ピス ト ンの頭部端面との間 で第一の ピス ト ン リ ングを挟んでピス ト ンの側面に配され てお り 、 第二の ビス ト ン リ ングの合口部が阻止部材よ り も 反ス ラス ト側の空間側に位置する よ う に、 第二の リ ング溝 に配されて レ る。 本発明の第二十一の態様の往復動エンジンでは、 本発明 の第三か ら第二十のいずれかの態様の往復動エンジンにお いて、 阻止部材は、 ピンか らなる。 尚、 当該ピ ンは、 ピス ト ン リ ングに一体的に固着されていてもよい。 また、 ピン と しては、 四角柱状、 円柱状又は楕円柱状などいずれの形 状であっ てもよい。

本発明の第二十二の態様の往復動エンジンでは、 本発明 の第一か ら第二十一のいずれかの態様の往復動エンジンに おいて、 ピス ト ンは、 コ ンロ ッ ド に ピス 卜 ン ピ ンを介して 連結されてお り 、 ピス ト ンピンは、 当該ピス ト ン ピンの軸 心と ク ラ ンク シャ フ ト の軸心と を結ぶ線が、 ビス ト ンの中 心と ク ラ ンク シャ フ ト の軸心と を結ぶ線に対して、 反ス ラ ス ト側に傾斜するよ う に、 ピス ト ンに設け られている。

本発明の第二十二の態様の往復動エンジンによれば、 ピ ス ト ン ピ ンの軸心がビス ト ンの中心に対して反ス ラス ト側 に偏心しているため、 往復動エンジンの各作動行程におい て、 シ リ ンダの内面に ピス ト ンを強く 打ち付ける方向の ピ フヽ ト ンの回転 トルク を低減し得、 而して、 ピス ト ンと シ リ ンダの内面との打音を低減する こ とができる。 尚、 本発明 の第二十二の態様の往復動エンジンは、 4 サイ クル往復動 エンジン、 往復動ディ ーゼルエンジン等によ り 具体化する こ とができるが、 往復動ディ ーゼルエンジン、 特に、 副燃 焼室がシ リ ンダのシ リ ンダへッ ド部の反ス ラス ド側に配さ れている往復動ディ 一ゼルエンジンによっ て具体化して も よい。

尚、 本発明の第一か ら第二十二のいずれかの態様におけ る往復動エンジンは、 4 サイ クルエンジン若し く は 2 サイ クルエンジン又はディ ーゼルエンジンであっ ても、 本発明 によ る効果を好適に発揮し得る。

本発明によれば、 ス ラス ト側の空間に導入された燃焼ガ スの漏出を確実に阻止し得、 ピス ト ンの往復動でのシ リ ン ダと ビス ト ンとの間の摺動摩擦抵抗の低減を効果的に得る と共に、 ピス ト ンと シ リ ンダの内面との打音を低減する こ とのできる往復動エンジンを提供し得る。

以下、 本発明の実施の形態を、 図に示す好ま しい例に基 づいて更に詳細に説明する。 尚、 本発明はこれら例に何等 限定されないのである。 図面の簡単な説明

図 1 は、 本発明の往復動エンジンの一の例の正面説明図 図 2 は、 図 1 に示す例の正面説明図、

図 3 は、 図 1 に示す例の IE— ΠΙ線断面説明図、

図 4 は、 図 3 の一部拡大説明図、

図 5 は、 図 1 に示す例の V _ V線断面説明図、

図 6 は、 図 1 に示す例の VI— VI線断面説明図、

図 7 は、 図 1 に示す例の動作説明図、 図 8 は、 図 1 に示す例の動作説明図、

図 9 は、 本発明の往復動エンジンの他の一の例の正面説 明図、

図 1 0 は、 図 9 に示す例の側断面説明図、

図 1 1 は、 図 9 に示す例の動作説明図、

図 1 2 は、 図 9 に示す例の動作説明図、 そして、 図 1 3 は、 図 9 に示す例の動作説明図である。 具体例

か ら 図 8 において、 本例の 4 サイ クル往復動ェ ンジ ン （ 4 サイ ク ルガソ リ ンエンジン ) 1 は、 シ リ ンダ 2 と、 シ リ ンダ 2 内を方向 Xに往復動する ピス 卜 ン 3 と、 小端部 4 で ピス 卜 ン ピ ン 4 a を介してピス 卜 ン 3 に回動自在に連 結している コ ン□ ッ ド 5 と、 方向 Xで互いに隣接して配さ れてお り 、 ピス 卜 ン 3 の側周面 6 に形成されている リ ング 溝 7 及び 8 と、 リ ング溝 7 及び 8 に夫々嵌入された ビス ト ン リ ング 9 及び 1 0 と、 ピス 卜 ン リ ング 9 及び 1 0 間の環 状の空間 1 1 を、 ス ラス ト側の半環状の空間 1 2 及び反ス ラス 卜側の半環状の空間 1 3 に区画する 区画手段 1 4 と、 空間 1 2 を燃料及び空気の混合気が燃焼される燃焼室 1 5 に連通させる連通手段 1 6 と を具備している。

シ リ ンダ 2 は、 その内面 1 7 によっ て規定された円柱状 の空間 1 8 を有してお り 、 空間 1 8 には、 ピス ト ン 3 が方 向 Xで往復動自在となる よ う に配されている。 シ リ ンダ 2 には、 吸気弁 （図示せず） 及び排気弁 2 b が設け られてい る。

ピス ト ン 3 は 、 本例では、 その側周面 6 にオイ ルリ ング 1 9 を備えてい る。

コ ンロ ッ ド 5 は、 その大端部 （図示せず） で HI転自在な ク ラ ンク シ ャ フ ト （図示せず） に連結している。

リ ング溝 7 及び 8 は、 夫々側周面 6 に沿っ て環状となつ てお り 、 リ ング溝 7 は、 燃焼室 1 5 を規定してい る ピス ト ン 3 の頭部端面 ( ト ッ プ面又は冠面） 2 3 に隣接して配さ れてお り 、 リ ング溝 8 は、 頭部端面 2 3 との間で リ ング溝 7 を挟んで側周面 6 に配されている。

ピス 卜 ン リ ング （ ト ツ プリ ング又はガス リ ング） 9 は、 頭部端面 2 3 に隣接して配されている。 ピス ト ン リ ング 9 は、 その合口部 3 3 が阻止部材 5 6 及び 5 7 よ り も空間 1 2 側に位置する よ う に、 リ ング溝 7 に配されてレ る。 ビス 卜 ン リ ング 9 は、 その外周面 3 4 で内面 1 7 に弾性力を も つ て当接してい る。

ピス 卜 ン リ ング （セカ ン ド リ ング又はガス リ ング） 1 0 は、 頭部端面 2 3 との間でピス ト ン リ ング 9 を挟んで側周 面 6 に配されてい る 。 ピス ト ン リ ング 1 0 は、 その合口部 3 8 が阻止部材 5 6 及び 5 7 よ り も空間 1 3 側に位置する よ う に、 リ ング溝 8 に配されている。 ピス ト ン リ ング 1 0 は、 その外周面 3 9 で内面 1 7 に弾性力 を も っ て当接して いる。

区画手段 1 4 は、 ピス ト ン リ ング 9 及び 1 0 間に設け ら れた区画部材 4 0 及び 4 1 と、 区画部材 4 0 を内面 1 7 に 向力、つ て弹性的に付勢する付勢部材と してのばね 4 2 と、 区画部材 4 1 を内面 1 7 に向かっ て弾性的に付勢する付勢 部材と してのばね 4 3 と、 ピス 卜 ン リ ング 9 及び 1 0 間に 位置して側周面 6 に配されている と共に、 内面 1 7 に向か つ て凹状となつ ている溝部 4 4 及び 4 5 と、 リ ング溝 8 を 規定する底面 5 4 と底面 5 4 に対向する ピス 卜 ン リ ング 1 0 の内周面 5 5 との間に生じる隙間を介して空間 1 2 及び

1 3 が互いに連通するのを阻止する よ う に、 リ ング溝 8 に 配された阻止部材 5 6 及び 5 7 と、 リ ング溝 8 に配されて いる と共に、 阻止部材 5 6 及び 5 7 を ピス 卜 ン リ ング 1 0 の内周面 5 5 に向かって夫々弹性的に押圧する押圧部材と してのコイ ルばね 5 8 及び 5 9 と、 底面 5 4 に配されてお り 、 ピス 卜 ン リ ング 1 0 の内周面 5 5 に向かつ て凹状とな つ てい る 凹状部 （穴部） 6 0 及び 6 1 と を具備している。 阻止部材 5 6 及び 5 7 の夫々 は、 本例では、 円柱状の ピ ン らなつ ている。

区画部材 4 0 は、 溝部 4 4 によっ て規定される空間に配 されてお り 、 区画部材 4 1 は、 溝部 4 5 によっ て規定され る空間に配されている。 阻止部材 5 6 及びコイ ルばね 5 8 は、 凹状部 6 0 によ つ て規定される空間に配されてお り 、 阻止部材 5 7 及びコ ィ ルばね 5 9 は、 凹状部 6 1 によっ て規定される空間に配さ れている。

区画部材 4 0 及び 4 1 と 、 ばね 4 2 及び 4 3 と、 溝部 4 4 及び 4 5 と、 阻止部材 5 6 及び 5 7 と、 コイルばね 5 8 及び 5 9 と、 凹状部 6 0 及び 6 1 とは、 ピス ト ン ピン 4 a の軸方向 Yで夫々互いに対向して配されている。

区画部材 4 0 と阻止部材 5 6 とは、 方向 Xで互いに一直 線上に並んで配されてお り 、 区画部材 4 1 と阻止部材 5 7 とは、 方向 Xで互い に一直線上に並んで配されている。

以上の区画手段 1 4 によれば、 阻止部材 5 6 及び 5 7 の 夫々 を リ ング溝 8 に配し、 且つ、 これら をコイルばね 5 8 及び 5 9 によつ て夫々弾性的に押圧する こ とで、 往復動ェ ンジン 1 の各作動行程において、 空間 1 2 及び 1 3 がリ ン グ溝 8 を介して連通する こ と を阻止する と共に、 区画部材 4 0 及び 4 1 を ピス 卜 ン リ ング 9 及び 1 0 間に夫々配し、 且つ、 これら をばね 4 2 及び 4 3 によって夫々弾性的に押 圧する こ とで、 往復動ェンジン 1 の各作動行程において、 空間 1 2 及び 1 3 が互いに連通する こ とを阻止する こ とが でき、 更に、 例えば、 ピス ト ン 3 がガス圧及び慣性力 によ り 方向 Y に直交する面内で回転運動した場合にあっても、 阻止部材 5 6 及び 5 7 と、 ピス ト ン リ ング 1 0 と の間に隙 間が生じ る こ と をな く すこ とができる と共に、 区画部材 4 0 及び 4 1 と シ リ ンダ 2 の内面 1 7 との間に隙間が生 じる こ と をな く すこ とができるため、 ス ラス ト側の空間 1 2 に 導入された燃焼ガス のガス圧を維持する こ とがでさる。

連通手段 1 6 は、 ス ラス ト側の シ リ ンダ 2 の内面 1 7 に 設け られた複数の連通通路 7 0 を具備してお り 、 複数の連 通通路 7 0 は、 ピス 卜 ン 3 が上死点近傍に位置した際に、 空間 1 2 を連通通路 7 0 を介して燃焼室 1 5 に連通させる よ う に配されている。 連通通路 7 0 は、 本例では、 シ リ ン ダ 2 の内面 1 7 に形成された凹部 7 1 に規定されている。

以下、 本例の往復動ェンジン 1 の動作について説明する 圧縮行程の終了後に開始される燃料及び空気の混合気の 燃焼行程では、 図 7 に示すよ う に、 ピス ト ン 3 が上死点を 通過した後であ つ て当該上死点近傍に位置してい る間に、 燃焼ガス 9 9 のガス圧が高ま り 、 高まっ たガス圧の圧力 を ピス ト ン 3 が受ける こ とで下死点に向かっ て加速する と共 に、 複数の連通通路 7 0 によ り ス ラス ト側の空間 1 2 を燃 焼室 1 5 に連通させてス ラス ト側の空間 1 2 に燃焼ガス 9 9 を導入する。 こ こ で、 ピス 卜 ン 3 力 ら、 方向 X に対して 傾斜している コ ンロ ッ ド 5 に往動力が与え られる こ と によ つて ビス ト ン 3 にス ラス ト側に向かう側圧力 Aが与え られ るが、 当該側圧力 Aに抗して、 空間 1 2 に導入した燃焼ガ ス 9 9 のガス圧によ り ピス 卜 ン 3 に反ス ラス ト側に向か う 抗側圧力 B を与えて、 当該ビス ト ン 3 をガス フ ロー ト させ る。

上述のよ う に して 、 燃焼行程時に、 側圧力 Aに基づいて 生じる ピス ト ン リ ング 9 及び 1 0 と シ リ ンダ 2 の内面 1 7 と の間のス ラス ト側における摺動摩擦抵抗を大幅に低減す る。 更に、 コイ ルばね 5 8 及び 5 9 によ っ て夫々 弾性的に 押圧されている阻止部材 5 6 及び 5 7 によ り 、 空間 1 2 に 導入した燃焼ガス 9 9 がリ ング溝 8 を介して空間 1 3 側に 漏出する こ とを阻止しているため、 ピス ト ン 3 に与え られ る抗側圧力 B を維持する こ とができる。 尚、 燃焼行程では ピス ト ン 3 は、 下死点近傍まで往動する。

燃焼行程の終了後に開始される燃焼ガス 9 9 の排気行程 においても、 図 8 に示すよ う に、 上述の燃焼行程で、 空間 1 2 に導入された燃焼ガス 9 9 のガス圧に基づく 抗側圧力 B が維持され、 ピス ト ン 3 がガス フ ロー 卜 されている こ と によ り 、 当該ピス ト ン 3 の方向 Yに直交する面内における 揺動を抑えている。

図 9 力ゝ ら 図 1 3 において、 本例の往復動ディ —ゼルェン ジン 1 0 1 は、 シ リ ンダ 1 0 2 と、 シ リ ンダ 1 0 2 内を方 向 Xに往復動する ピス ト ン 1 0 3 と、 小端部 1 0 4 で ピス 卜 ン ピ ン 1 0 4 a を介して ピス ト ン 1 0 3 に回動自在に連 結している コ ンロ ッ ド 1 0 5 と、 方向 Xで互いに隣接して 配されてお り 、 ピス ト ン 1 0 3 の側周面 1 0 6 に形成され ている リ ング溝 1 0 7 及び 1 0 8 と、 リ ング溝 1 0 7 及び 1 0 8 に夫々嵌入された ピス ト ン リ ング 1 0 9 及び 1 1 0 と、 ピス 卜 ン リ ング 1 0 9 及び 1 1 0 間の環状の空間 1 1 1 を、 ス ラス ト側の半環状の空間 1 1 2 及び反ス ラス ト側 の半環状の空間 1 1 3 に区画する区画手段 1 1 4 と、 空間 1 1 2 を主燃焼室 1 1 5 に連通させる連通手段 1 1 6 と を 具備してい る。

シ リ ンダ 1 0 2 は 、 その内面 1 1 7 によっ て規定された 円柱状の空間 1 1 8 を有 してお り 、 空間 1 1 8 には、 ビス 卜 ン 1 0 3 が方向 Xで往復動自在となる よ う に配されてい る。 シ リ ンダ 1 0 2 のシ リ ンダへッ ド部 1 5 5 には、 吸気 弁 1 0 2 a 、 排気弁 1 0 2 b及び主燃焼室 1 1 5 に着火し た燃料を噴射するための副燃焼室 1 1 5 a が設け られてい る。

副燃焼室 1 1 5 a は、 本例では、 反ス ラス ト側で主燃焼 室 1 1 5 に連通してお り 、 噴射燃料が反ス ラス ト側か らス ラス 卜側に向かっ て主燃焼室 1 1 5 内で拡張する よ う に、 燃料を主燃焼室 1 1 5 に噴射するよ う になってい る。

ピス ト ン 1 0 3 は、 本例では、 オイリレリ ング 1 4 9 を備 えている。

コ ンロ ッ ド 1 0 5 は、 その大端部 1 5 0 で回転自在なク ラ ンク シャ フ ト 1 5 1 に連結している。

ピス ト ン ピン 1 0 4 a は、 ピス ト ンピ ン 1 0 4 a の軸心 E と ク ラ ンク シ ャ フ ト 1 5 1 の軸心 F と を結ぶ線 L 1 が、 ピス ト ン 1 0 3 の中心 G と軸心 F と を結ぶ線 L 2 に対して、 反ス ラス ト側に傾斜する よ う に、 ピス ト ン 1 0 3 に設け ら れてお り 、 往復動ディ ーゼルエンジン 1 0 1 の各作動行程 において、 シ リ ンダ 1 0 2 の内面 1 1 7 に ピス ト ン 1 0 3 を強く 打ち付ける方向の ピス ト ン 1 0 3 の回転 トルク を低 減する よ う になっ ている。

リ ング溝 1 0 7 及び 1 0 8 と、 ピス ト ン リ ング 1 0 9 及 び 1 1 0 と、 区画手段 1 1 4 と、 連通手段 1 1 6 とは、 上 述の往復動エンジン 1 の リ ング溝 7 及び 8 と、 ピス ト ン リ ング 9 及び 1 0 と、 区画手段 1 4 と、 連通手段 1 6 と夫々 同様に形成されているため、 これ ら についての説明を省略 する。

以下、 往復動ディ ーゼルエンジン 1 0 1 の動作について 説明する。

図 1 1 及び図 1 2 に示すよ う に、 圧縮行程の終了後に開 始される燃焼行程では、 ピス ト ン 1 0 3 が上死点近傍に位 置してい る間において、 燃焼ガス 1 9 9 のガス圧が高ま つ た際に、 当該ガス圧によ り 動力が与え られる ピス ト ン 1 0 3 が下死点に向かっ て往動する と共に、 連通手段 1 1 6 に よ り 空間 1 1 2 を主燃焼室 1 1 5 に連通させ、 当該空間 1 1 2 に燃焼ガス 1 9 9 を導入する。 こ こで、 方向 Xに対し て傾斜している コ ンロ ッ ド 1 0 5 に往動力が与え られる こ と によ っ て ピス ト ン 1 0 3 にス ラス ト側に向か う側圧力 C が与え られるが、 当該側圧力 C に杭して、 空間 1 1 2 に導 入 した燃焼ガス 1 9 9 のガス圧によっ て ピス 卜 ン 1 0 3 に 反ス ラス ト側に向かう抗側圧力 D を与えて、 ピス 卜 ン 1 0 3 をガス フ ロー ト させる。 上記のよ う に して、 燃焼行程時 に、 側圧力 C に基づいて生じる ピス ト ン リ ング 1 0 9 及び 1 1 0 と シ リ ンダ 1 0 2 の内面 1 1 7 との間のス ラス ト側 における摺動摩擦抵抗を大幅に低減する とせ 1 ピス ト ン リ ング 1 0 9 及び 1 1 0 がス ラス ト側の内面 1 1 7 に強 く 打ち付け られる のを防止する こ とができる 、 3 ィ ル ばね 1 5 8 及び 1 5 9 に夫々弾性的に押圧されている阻止 部材 1 5 6 及び 1 5 7 によ っ て空間 1 1 2 に導入された燃 焼ガス 1 9 9 が、 リ ング溝 1 0 7 及び 1 0 8 を介して空間 1 1 3 側に漏出する こ と を阻止している。

燃焼行程の終了後に開始される燃焼ガス 1 9 9 の排気行 程では、 図 1 3 に示すよ う に、 空間 1 1 2 に導入された燃 焼ガス 1 9 9 のガス圧に基づく 抗側圧力 Dが維持されてい る こ と に よ り 、 ピス ト ン 1 0 3 の方向 Y に直交する面内に おける揺動を.抑えている。

吸気行程の終了後に開始される圧縮行程では、 下死点近 傍に位置してい る ピス ト ン 1 0 3 が上死点近傍に向かっ て 復動する に従い、 主燃焼室 1 1 5 に存する空気を圧縮 し、 当該空気を高圧及び高温にする。 尚、 当該圧縮行程では、 ピス ト ン 1 0 3 が上死点近傍まで復動した後、 上述の燃焼 行程が開始される。

尚、 本例の往復動ディ ーゼルエンジン 1 0 1 がシリ ンダ 一ライ ナーを備えている場合は、 連通手段 1 1 6 を当該シ リ ンダ一 ライ ナーに設けてもよい。

Claims

請求の範囲

1 . ピス ト ンの往復動方向で互いに隣接して配されてお り 、 ピス ト ンの側面に形成されている第一及び第二の リ ン グ溝と、 第一及び第二の リ ング溝に夫々嵌入された第一及 び第二の ピス ト ン リ ングと、 第一及び第二の ピス ト ン リ ン グ間の空間を、 ス ラス ト側の空間及び反ス ラス 卜側の空間 に区画する区画手段と、 ス ラス ト側の空間を燃焼室に連通 させる連通手段と を具備してお り 、 連通手段は、 シリ ンダ の内面に設け られた複数の連通通路を具備してお り 、 複数 の連通通路を介してス ラス ト側の空間を燃焼室に連通させ る よ う になっ ている往復動ェンジン。

2 . 連通手段は、 ピス ト ンが上死点近傍に位置する 際に ス ラス ト側の空間を燃焼室に連通させる よ う になつている 請求の範囲 1 に記載の往復動エンジン。

3 . 区画手段は、 第二の リ ング溝を規定する底面と こ の 底面に対向する第二の ピス ト ン リ ングの内周面と の間に生 じる隙間を介してス ラス ト側の空間及び反ス ラス ト側の空 間が互い に連通する のを阻止する よ う に、 第二の リ ング溝 に配された阻止部材を具備している請求の範囲 1 又は 2 に 記載の往復動エンジン。

4 - ピス ト ンの往復動方向で互いに隣接して配されてお り 、 ピス ト ンの側面に形成されている第一及び第二の リ ン グ溝と、 第一及び第二の リ ング溝に夫々嵌入された第一及 び第二の ピス ト ン リ ングと、 第一及び第二のピス ト ン リ ン グ間の空間を、 ス ラス 卜側の空間及び反ス ラス 卜側の空間 に区画する区画手段と、 ス ラス ト側の空間を燃焼室に連通 させる連通手段と を具備してお り 、 区画手段は、 第二の リ ング溝を規定する底面と こ の底面に対向する第二のビス ト ン リ ングの内周面との間に生じる隙間を介してス ラス ト側 の空間及び反ス ラス ト側の空間が互いに連通する のを阻止 する よ う に、 第二の リ ング溝に配された阻止部材を具備し ている往復動エンジン。

5 . 連通手段は、 シリ ンダの内面に設け られた複数の連 通通路を具備してお り 、 複数の連通通路を介してス ラス ト 側の空間を燃焼室に連通させるよ う になつ ている請求の範 囲 4 に記載の往復動ェンジン。

6 . 連通手段は、 ピス ト ンが上死点近傍に位置する 際に ス ラス ト側の空間を燃焼室に連通させるよ う になつ ている 請求の範囲 4 又は 5 に記載の往復動エンジン。

7 . 第二の リ ング溝は、 ピス ト ンの頭部端面との間で第 一の リ ング溝を挟んでピス ト ンの側面に配されている請求 の範囲 3 か ら 6 のいずれか一つに記載の往復動エンジン。

8 . 区画手段は、 ピス ト ンとコ ンロ ッ ド とを連結する ピ ス ト ンピンの軸方向で互いに対向 して配されてい る少な く と も一対の阻止部材を具備している請求の範囲 3 か ら 7 の いずれか一つに記載の往復動エンジン。

9 . 区画手段は、 第一及び第二の ピス ト ン リ ング間に設 けられた少な く と も一対の区画部材を具備してお り 、 一対 の区画部材は、 ピス ト ンとコ ンロ ッ ド と を連結する ピス ト ン ピンの軸方向で互い に対向 して配されている請求の範囲 3 か ら 8 のいずれか一つに記載の往復動エンジン。

1 0 . 阻止部材及び区画部材は、 ピス ト ンの往復動方向で 一直線上に並んで配されている請求の範囲 9 に記載の往復 動エンジン。

1 1 . 区画手段は、 一対の区画部材をシ リ ンダの内面に向 かっ て夫々 弾性的に付勢する一対の付勢部材を具備してい る請求の範囲 9 又は 1 0に記載の往復動エンジン。

1 2 . 一対の付勢部材は、 ピス ト ンと コ ンロ ッ ド とを連結 する ピス ト ン ピンの軸方向で互い に対向 して夫々配されて いる請求の範囲 1 1に記載の往復動エンジン。

1 3 . 付勢部材は、 ばねか らなる請求の範囲 1 1又は 1 2に記 載の往復動エンジン

1 4 . 区画手段は、 第一及び第二の ピス ト ン リ ング間で ピ ス ト ンの側面に形成されている と共に、 シリ ンダの内面に 向かっ て凹状となっ ている一対の溝部を有してお り 、 一対 の溝部によ っ て夫々規定される空間には、 区画部材が夫々 配されている請求の範囲 9 か ら 1 3のいずれか一つ に記載の 往復動エンジン。

1 5 . 区画手段は、 第二の リ ング溝に配されている と共に 阻止部材を第二の ピス ト ン リ ングの内周面に向かって弾性 的に押圧する押圧部材を具備している請求の範囲 3 か ら 1 4 のいずれか一つ に記載の往復動エンジン。

1 6 . 区画手段は、 ピス ト ンと コ ンロ ッ ド と を連結する ピ ス ト ン ピンの軸方向で互いに対向する一対の押圧部材を具 備してい る請求の範囲 1 5に記載の往復動エンジン。

1 7 . 押圧部材は、 ばねか らなる請求の範囲 1 5又は 1 6に記 載の往復動エンジン。

1 8 . 区画手段は、 第二の リ ング溝を規定する底面に配さ れている と共に、 第二の ピス ト ン リ ングの内周面に向かつ て凹状となっ ている凹状部を有してお り 、 当該凹状部によ つ て規定される空間には、 阻止部材が配されている請求の 範囲 3 か ら 1 7のいずれか一つに記載の往復動エンジン。

1 9 . 第一の ピス ト ン リ ングは、 ピス ト ンの頭部端面に隣 接して配されてお り 、 第一の ビス ト ン リ ングの合口部が阻 止部材よ り もス ラス ト側の空間側に位置するよ う に、 第一 の リ ング溝に配されている請求の範囲 3 か ら 1 8のいずれか 一つ に記載の往復動エンジン。

2 0 . 第二の ピス ト ン リ ングは、 ピス ト ンの頭部端面 との 間で第一の ピス ト ン リ ングを挟んでビス ト ンの側面に配さ れてお り 、 第二の ピス ト ン リ ングの合口部が阻止部材よ り も反ス ラス 卜側の空間側に位置するよ う に、 第二の リ ング 溝に配されてい る請求の範囲 3 か ら 1 9のいずれか一つ に記 載の往復動エンジン。

2 1 . 阻止部材は、 ピンか らなる請求の範囲 3 か ら 2 0のい ずれか一つに記載の往復動エンジン。

2 2 . ピス ト ンは、 コ ンロ ッ ド に ピス ト ンピンを介して連 結されてお り 、 ピス ト ン ピンは、 当該ピス ト ンピ ンの軸心 とク ラ ンク シャ フ ト の軸心とを結ぶ線が、 ピス ト ンの 中心 と ク ラ ンク シャ フ ト の軸心と を結ぶ線に対して、 反ス ラス ト側に傾斜する よ う に、 ビス ト ンに設け られてい る請求の 範囲 1 か ら 2 1のいずれか一つに記載の往復動エンジン。