WO2006118165A1 - 往復動エンジン - Google Patents

Abstract

　往復動エンジン１は、燃焼室２を規定しているピストン３のトップ面（頭部端面）４に隣接して配された第一のピストンリングとしての環状のトップリング５と、トップ面４に対してトップリング５を間にして配された第二のピストンリングとしての環状のセカンドリング６と、トップリング５とセカンドリング６とにより画成された環状ガス室７と、環状ガス室７と燃焼室２とを連通させる複数の連通路８とを具備しており、トップリング５及びセカンドリング６は、反スラスト側１０よりもスラスト側９で互いに離反するようにピストン３が往復動するＸ方向に対して夫々傾斜している。

Description

明 細 書

往復動エンジン

技術分野

[0001] 本発明は、自動車、船舶、産業用動力機械等に用いる往復動エンジンに関する。

背景技術

[0002] 特許文献 1 :特開平 4 347352号公報

[0003] 例えば特許文献 1にお ヽては、ピストンのトップ面 (頭部端面）に対して第一のピスト 一のピストンリングと第二のピストンリングとの間におけるピストンのガス受圧面積が反 スラスト側よりもスラスト側で大きくなるように、ピストンの往復動方向に対して傾斜させ ていると共に、第一のピストンリングと第二のピストンリングとの間の環状ガス室に燃焼 室からのガスを導入させるようになって 、る往復動エンジンが提案されて 、る。斯かる 往復動エンジンは、環状ガス室にぉ 、て反スラスト側よりもスラスト側で大きなガス圧 を生じさせて、ピストンをシリンダに対してガスフロートさせるようになつている。

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0004] ところで、斯カる往復動エンジンでは、第二のピストンリングだけを傾斜させることに よって、第一のピストンリングと第二のピストンリングとの間におけるピストンのガス受圧 面積を反スラスト側よりもスラスト側で大きくしているために、第二のピストンリングの傾 斜角度が大きくなり、第二のピストンリングが顕著に楕円形状となる結果、ピストンリン グの外周面とシリンダの内周面との間の気密を確保できなくなり、第二のピストンリン グがピストンに対して回転し難くなり、第二のピストンリングや当該第二のピストンリン グに摺接するシリンダの内周面に傷等が生じ易くなる虞がある。また、顕著に楕円形 状となったピストンリングの製作も困難である。

[0005] 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 をシリンダに対してガスフロートさせることができる上に、第一及び第二のピストンリン グの夫々の傾斜角を小さくできて、ガスフロートさせるところのフロート力を効果的に 生じさせる環状ガス室を形成でき、更に、円形のピストンリングを使用でき、ピストンリ ングの外周面とシリンダの内周面との間の気密を確保でき、しかも、ピストンリングや シリンダの内周面に傷等を生じさせ難 、往復動エンジンを提供することにある。

課題を解決するための手段

[0006] 本発明の往復動エンジンでは、燃焼室を規定しているピストンのトップ面に隣接し て配された第一のピストンリングと、ピストンのトップ面に対して第一のピストンリングを 間にして配された第二のピストンリングと、第一のピストンリングと第二のピストンリング とにより画成された環状ガス室と、この環状ガス室と燃焼室とを連通させる一つ又は 複数の連通路とを具備しており、第一のピストンリング及び第二のピストンリングは、反 スラスト側よりもスラスト側で互いに離反するようにピストンの往復動方向に対して夫々 傾斜している。

[0007] 本発明の往復動エンジンによれば、特に、環状ガス室と燃焼室とを連通させる一つ 又は複数の連通路を具備しており、し力も、第一のピストンリング及び第二のピストン リングは、反スラスト側よりもスラスト側で互いに離反するようにピストンの往復動方向 に対して夫々傾斜して 、るために、環状ガス室にぉ 、て反スラスト側よりもスラスト側 で大きなガス圧を生じさせることができて、ピストンをシリンダに対してガスフロートさせ ることができる上に、第一及び第二のピストンリングの夫々の傾斜角度を小さくするこ とができて、ガスフロートさせるところのフロート力を効果的に生じさせる環状ガス室を 形成でき、第一及び第二のピストンリングに従来の円形状のピストンリングを使用でき 、第一及び第二のピストンリングをピストン及びシリンダに対して容易に回転し得る状 態にすることができ、ピストンリングの外周面とシリンダの内周面との間の気密を確保 でき、し力も、ピストンリングゃシリンダの内周面に傷等を生じさせ難くすることができる

[0008] 本発明の往復動エンジンの好ましい例では、第一のピストンリング及び第二のピスト ンリングは、反スラスト側で互いに近接して 、る。

[0009] 本発明の往復動エンジンの好ましい例では、連通路は、ピストンが上死点又は上死 点近傍に位置する際に環状ガス室と燃焼室とを連通させるようにスラスト側に配され ている。 発明の効果

[0010] 本発明によれば、ピストンをシリンダに対してガスフロートさせることができる上に、 第一及び第二のピストンリングの夫々の傾斜角を小さくできて、ガスフロートさせるとこ ろのフロート力を効果的に生じさせる環状ガス室を形成でき、更に、円形のピストンリ ングを使用でき、ピストンリングの外周面とシリンダの内周面との間の気密を確保でき 、し力も、ピストンリングゃシリンダの内周面に傷等を生じさせ難い往復動エンジンを 提供し得る。

発明を実施するための最良の形態

[0011] 次に、本発明の実施の形態の例を、図に示す例に基づいて更に詳細に説明する。

尚、本発明はこれらの例に何等限定されないのである。

[0012] 図 1から図 3において、本例の往復動エンジン 1は、燃焼室 2を規定しているピストン 3のトップ面 (頭部端面) 4に隣接して配された第一のピストンリングとしての環状のトツ プリング 5と、トップ面 4に対してトップリング 5を間にして配された第二のピストンリング としての環状のセカンドリング 6と、トップリング 5とセカンドリング 6とにより画成された 環状ガス室 7と、環状ガス室 7と燃焼室 2とを連通させる複数の連通路 8とを具備して いる。

[0013] 往復動エンジン 1は、 2サイクル又は 4サイクルガソリンエンジンであってもよぐまた 、ディーゼルエンジンであってもよい。

[0014] シリンダ 21内を X方向に往復動するピストン 3のトップ面 4に連接した円周面 22には 、トップリング 5及びセカンドリング 6が夫々嵌着されたピストンリング溝が設けられて!/、 る。また、円周面 22には、トップリング 5に対してセカンドリング 6を間にして配された オイルリング 23が嵌着されたオイルリング溝も設けられている。トップ面 4は、 X方向に 直交する面に対して平行である。ピストン 3は、ピストンピン 25を介してコンロッド 24の 一端に連結されている。コンロッド 24の他端には、クランクシャフト 26が連結されてい る。

[0015] シリンダ 21の内周面 31は、ピストン 3が配されているシリンダボア（空間） 32を画成 している。シリンダ 21のヘッド部 33には、点火プラグ 34、吸気弁 35及び排気弁（図 示せず）が設けられている。 [0016] トップリング 5のスラスト側 9の部位 41は、トップリング 5の反スラスト側 10の部位 42よ りも X方向においてトップ面 4に接近して配されている。部位 41は、部位 42よりも X方 向においてセカンドリング 6から離反している。トップリング 5の外周面 43は、シリンダ 2 1の内周面 31に滑動自在に接している。トップリング 5は、シリンダ 21及びピストン 3と 協働して燃焼室 2を画成していると共に、シリンダ 21、ピストン 3及びセカンドリング 6と 協働して環状ガス室 7を画成している。斯かるトップリング 5は、反スラスト側 10よりもス ラスト側 9でセカンドリング 6から離反するようにピストン 3の往復動する X方向に対して 傾斜している。トップリング 5は、 X方向に直交する面に対しても傾斜しており、斯かる 傾斜角度は、好ましくは 1度から 3度であり、より好ましくは 2度から 3度であり、更によ り好ましくは 2. 3度前後である。トップリング 5は、ピストン 3の円周方向である図 2に示 す C方向に関してピストン 3に対して回転し得て且つ径方向に移動自在となる状態と なるように、若干の隙間をもってピストン 3のピストンリング溝（トップリング溝）に嵌着さ れている。

[0017] セカンドリング 6のスラスト側 9の部位 51は、セカンドリング 6の反スラスト側 10の部位 52よりも X方向においてトップ面 4から離反して配されている。部位 51は、部位 52より も X方向においてトップリング 5から離反して配されている。部位 41から部位 51までの X方向における距離は、部位 42から部位 52までの X方向における距離よりも長い。 セカンドリング 6の外周面 53は、シリンダ 21の内周面 31に滑動自在に接している。セ カンドリング 6は、シリンダ 21、ピストン 3及びトップリング 5と協働して環状ガス室 7を画 成している。斯かるセカンドリング 6は、反スラスト側 10よりもスラスト側 9でトップリング 5から離反するようにピストン 3が往復動する X方向に対して傾斜して 、る。セカンドリ ング 6は、 X方向に直交する面に対してもトップリング 5とは逆向きに傾斜しており、斯 力る傾斜角度は、好ましくは 1度から 3度であり、より好ましくは 2度から 3度であり、更 により好ましくは 2. 3度前後である。セカンドリング 6は、例えば図 1に示すように、トツ プリング 5の傾斜とは逆向きに傾斜している。セカンドリング 6は、 C方向に関してビス トン 3に対して回転し得て且つ径方向に移動自在となる状態となるように、若干の隙 間をもってピストン 3のピストンリング溝 (セカンドリング溝）に嵌着されている。 X方向に 直交する面に対するトップリング 5及びセカンドリング 6の夫々の傾斜角度は、互いに 同角度であってもよい。トップリング 5とセカンドリング 6とは、対称であってもよい。

[0018] トップリング 5とセカンドリング 6とは、 X方向において反スラスト側 10よりもスラスト側 9 で互いに離反しており、スラスト側 9よりも反スラスト側 10で互いに近接している。トツ プリング 5とセカンドリング 6との間における円周面 22のガス受圧面積は、反スラスト側 10よりもスラスト側 9で大きくなつており、反スラスト側 10からスラスト側 9に向かうに従 つて漸増している。

[0019] 図 2及び図 3に示すように、本例では三つの連通路 8は、ピストン 3が上死点又は上 死点近傍に位置する際に環状ガス室 7と燃焼室 2とを連通させるようにスラスト側 9に 夫々配されている。連通路 8は、シリンダ 21の内周面 31に設けられた凹所 61を夫々 具備している。

[0020] 凹所 61は、本例では、爆発行程において X方向に関してピストン 3がクランク角度 で略 0〜5度から 20〜30度に相当する位置に存在する場合に、環状ガス室 7を燃焼 室 2に夫々互いに同時的に連通させるように、図 3に示すようにシリンダ 21の内周面 31に夫々配されている。なお、以上の連通させるクランク角度は、ピストン径及びスト ロークによって決定される。三つの凹所 61は、 C方向において夫々互いに等間隔を もって配されている。ピストンピン 25の伸びる方向に関して一方側に位置する凹所 6 1と他方側に位置する凹所 61とは、ピストンピン 25の伸びる方向において互いに対 向しており、前記両凹所 61間に位置する凹所 61は、トップリング 5の部位 41を介して 燃焼室 2を環状ガス室 7に連通させるように配されて 、る。

[0021] 尚、一方側の凹所 61及び他方側の凹所 61は、当該両凹所 61間に位置する凹所 6 1による燃焼室 2と環状ガス室 7との連通前又は当該連通後に、燃焼室 2を環状ガス 室 7に互いに同時的に連通させるように X方向に関して配置されて 、てもよ 、。また、 一方側の凹所 61及び他方側の凹所 61間に位置する凹所 61は省かれてもよ ヽ。更 にまた、ピストンピン 25の伸びる方向においてトップリング 5の部位 41よりも一方側及 び他方側には、本例では凹所 61がーつずつ配されているだけである力 例えば、一 方側に二つ以上の凹所 61を配し且つ他方側に前記一方側の凹所 61と同数の凹所 61を配してもよい。

[0022] 尚、往復動エンジン 1は、本例では複数の連通路 8を具備している力 例えば一つ の連通路 8だけを具備して 、てもよ 、。

[0023] 以下、本例の往復動エンジン 1の動作について詳細に説明する。

[0024] 図 1に示す爆発行程において、ピストン 3が X方向においてクランクシャフト 26側に 向かって往動を開始する際に、燃焼室 2内の燃焼ガスを連通路 8を介して環状ガス 室 7に導入し、導入した燃焼ガスのガス圧により環状ガス室 7内のガス圧を高める。往 動されるピストン 3には、トップ面 4とトップリング 5との間でピストン 3が受圧するガス圧 、クランクシャフト 26の R方向の回転、コンロッド 24の傾斜等との関係でスラスト側 9に 向かう側圧力 Aが与えられるが、斯カる側圧力 Aに抗して、反スラスト側 10よりもスラ スト側 9で大きく生じる環状ガス室 7内のガス圧に基づく反スラスト側 10に向力う側圧 力 Bも与えられる。このように側圧力 A及び Bが与えられるピストン 3は、シリンダ 21に 対してガスフロートされる。

[0025] 本例の往復動エンジン 1によれば、燃焼室 2を規定しているピストン 3のトップ面 4に 隣接して配されたトップリング 5と、ピストン 3のトップ面 4に対してトップリング 5を間にし て配されたセカンドリング 6と、トップリング 5とセカンドリング 6とにより画成された環状 ガス室 7と、環状ガス室 7と燃焼室 2とを連通させる一つ又は複数の連通路 8とを具備 しており、トップリング 5及びセカンドリング 6は、反スラスト側 10よりもスラスト側 9で互 いに離反するようにピストン 3の往復動方向である X方向に対して夫々傾斜して!/、る ために、環状ガス室 7において反スラスト側 10よりもスラスト側 9で大きなガス圧を生じ させることができて、ピストン 3をシリンダ 21に対してガスフロートさせることができる上 に、トップリング 5及びセカンドリング 6の夫々の傾斜角度を小さくすることができる。こ のためトップリング 5及びセカンドリング 6の傾斜角度を小さく保って、ガスフロートさせ るところのフロート力を効果的に生じさせる環状ガス室 7を形成でき、更に、円形のトツ プリング 5及びセカンドリング 6を使用でき、トップリング 5及びセカンドリング 6がシリン ダ 21の内周面 31に対して回転し得る状態となり、トップリング 5の外周面 43及びセカ ンドリング 6の外周面 53とシリンダ 21の内周面 31との間の気密を確保でき、し力も、ト ップリング 5及びセカンドリング 6ゃシリンダ 21の内周面 31に傷等を生じさせ難!、。 図面の簡単な説明

[0026] [図 1]本発明の実施の形態の例の断面説明図である。 [図 2]図 1に示す例の II II線断面矢視説明図である。

[図 3]図 1に示す例の主に連通路の説明図である。 符号の説明

1 往復動エンジン

2 燃焼室

3 ピストン

4 トップ面

5 トップリング

6 セカンドリング

7 環状ガス室

Claims

請求の範囲

[1] 燃焼室を規定しているピストンのトップ面に隣接して配された第一のピストンリングと

、ピストンのトップ面に対して第一のピストンリングを間にして配された第二のピストンリ ングと、第一のピストンリングと第二のピストンリングとにより画成された環状ガス室と、 この環状ガス室と燃焼室とを連通させる一つ又は複数の連通路とを具備しており、第 一のピストンリング及び第二のピストンリングは、反スラスト側よりもスラスト側で互いに 離反するようにピストンの往復動方向に対して夫々傾斜して 、る往復動エンジン。

[2] 第一のピストンリング及び第二のピストンリングは、反スラスト側で互いに近接して!/ヽ る請求項 1に記載の往復動エンジン。

[3] 連通路は、ピストンが上死点又は上死点近傍に位置する際に環状ガス室と燃焼室 とを連通させるようにスラスト側に配されている請求項 1又は 2に記載の往復動ェンジ ン。