WO2017209135A1 - 内燃機関の摺動構造、アイドリング運転の制御方法、内燃機関の運転制御方法 - Google Patents
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Abstract
Description
図1に示すように、本実施形態の内燃機関に係るシリンダライナ10の内壁面12には、複数の凹部14が形成される。凹部14は、内壁面12における行程中央部領域20のみに形成される。この行程中央部領域20とは、ピストン30の上死点Tにおける最下位のピストンリングのリング溝の下面位置から、ピストン30の下死点Uおける最上位のピストンリングのリング溝の上面位置までの範囲を最大とし、その内の全部または一部領域となる(ここでは全部の範囲が行程中央部領域20となり、そこに凹部14が形成される場合を例示する)。行程中央部領域20の外側の領域を外部領域25と定義すると、この外部領域25は、行程中央部領域20の上死点側に隣接する上側外部領域25Aと、行程中央部領域20の下死点側に隣接する下側外部領域25Bから構成される。ピストン30がシリンダライナ10内を往復運動する際、上側外部領域25A、行程中央部領域20、下側外部領域25B、行程中央部領域20、上側外部領域25Aをこの順に繰り返し通過する。なお、上側外部領域25Aと行程中央部領域20の境界を上側境界27A、下側外部領域25Bと行程中央部領域20の境界を下側境界27Bと定義する。
図4(A)及び図4(B)にピストン30及びこのピストン30のリング溝に設置されるピストンリング40(トップリング50、セカンドリング60、オイルリング70)を示す。ピストンリング40は、シリンダライナ10の内壁面12に対して、外周面42が対向する状態でシリンダ軸方向に往復運動する。トップリング50は、ピストン30とシリンダライナ10との間のすき間を無くし、燃焼室からクランクケース側へと圧縮ガスが抜ける現象(ブローバイ)を防ぐ。セカンドリング60は、トップリング50と同様に、ピストン30とシリンダライナ10との間のすき間を無くす役割と、シリンダライナ10の内壁面12に付着する余分なエンジンオイルをかき落とす役割を兼ねる。オイルリング70は、シリンダライナ10の内壁面12についている余分なエンジンオイルをかき落として、適度な油膜を形成することで、ピストン30の焼きつきを防止する。
次に、シリンダライナとピストンリングの摩擦態様について説明する。一般的な摺動時の摩擦には、図6に示すストライベック線図として表現されるように、直接接触して摺動する固体接触領域110の摩擦態様、油性被膜を介して摺動する境界接触領域112の摩擦態様、粘性潤滑油膜を介して摺動する流体潤滑領域114における摩擦態様に分別される。なお、このストライベック線図は、横軸が、「動粘度(動粘性率)μ」×「速度U」/「接触荷重W」を対数表示したものであり、縦軸が、摩擦係数(μ)となる。従って、摩擦力が最も小さくなり得るのは流体潤滑領域114であり、この領域114を有効利用することが、低摩擦化、即ち、低燃費に有効となる。一方、速度Uが上昇しても、境界接触領域112の途中から流体潤滑領域114に移行できない場合は、点線に示すように、境界接触領域112がそのまま高速領域まで継続する状態(又は流体潤滑領域114との混在状態)になる。
図7(A)の点線(base liner)のストライベックの線図は、本発明者らによって実測された、行程中央部領域20と外部領域25の双方(内壁面全体)に凹部14が形成されていないシリンダライナ10と、ピストンリング40の流体潤滑領域114における摩擦態様となる。なお、このストライベック線図の横軸は、「動粘度(動粘性率)μ」×「速度U」/「接触荷重W」を、対数ではなくそのまま実数表示したものであり、縦軸が摩擦係数(μ)となる。「動粘度(動粘性率)μ」や「接触荷重W」は、シリンダライナ10とピストンリング40の仕様で略固定される定数であることから、ピストン30が、シリンダライナ10の上死点Tから下死点Uまで摺動する際の、シリンダライナ10とピストンリング40の摩擦係数(μ)の変動は、両者の相対速度に依存することになり、この相対速度は、エンジンの回転数(rpm)によって一義的に決定する。従って、点線(base liner)に沿って付記される行程線214と図7(B)に示すように、ピストン30が上死点Tから最速通過点Cを経て下死点Uまで移動する過程で、ピストンリング40とシリンダライナ10の相対速度Uが零から最高速度となって零に戻り、その間に摩擦係数が常に変化する。なお、ピストンクランク機構におけるピストン30の移動速度が最高速度となる最速通過点Cは、往復工程の中心ではなく、中心から多少上死点T側に偏った地点となる。なお、図7以降のストライベックの線図における領域Qは、アイドリング運転の回転数以上の回転数領域において、ピストンリング40の移動速度が最速となる地点(つまり、グラフ内を遷移する行程線214の右端)の到達範囲の例を示している。
図8(A)の実線(Dimple liner)のストライベックの線図は、行程中央部領域20と外部領域25の双方(内壁面全体)に凹部14が形成されるシリンダライナ10と、ピストンリング40の流体潤滑領域114における摩擦態様となる。ピストン30が、シリンダライナ10の上死点Tから下死点Uまで摺動する際の、シリンダライナ10とピストンリング40の摩擦係数(μ)の変動は、両者の相対速度に依存することになり、この相対速度は、エンジンの回転数(rpm)に一義的に決定する。従って、実線(Dimple liner)に沿って付記される行程線314及び図8(B)に示すように、ピストン30が、シリンダライナ10の上死点Tから下死点Uまで摺動する過程で、リンダライナ10とピストンリング40の相対速度Uが零から最高速度となって零に戻り、その間に摩擦係数が常に変化する。ここで、実線(Dimple liner)のストライベックの線図は、点線(base liner)のストライベックの線図と比較して右側(高速側)にオフセットしており、更に、下側(低摩擦側)にオフセットしていることが分かる。特に、高速領域になるほど、実線(Dimple liner)と点線(base liner)の摩擦係数の差が大きくなる。
図1で説明した行程中央部領域20のみに凹部14を有するシリンダライナ10とピストンリング40の摩擦態様は、図7(A)の点線(base liner)の行程線214と、図8(A)の実線(Dimple liner)の行程線314を組み合わせたものになると推察される。この状態を図9(A)及び図10(A)に示す。つまり、シリンダライナ10の外部領域25を、ピストンリング40が上死点Tから下死点Uに向かって相対移動している最中は、図9(A)に示すように、点線(base liner)に沿った行程線214(A及びB)となり、シリンダライナ10の行程中央部領域20をピストンリング40が相対移動している最中は、実線(Dimple liner)に沿った行程線314(L及びM)となる。また、シリンダライナ10の外部領域25を、ピストンリング40が下死点Uから上死点Tに向かって相対移動している最中は、図10(A)に示すように、点線(base liner)に沿った行程線214(A及びB)となり、シリンダライナ10の行程中央部領域20をピストンリング40が相対移動している最中は、実線(Dimple liner)に沿った行程線314(L及びM)となる。
図15に示すように、本実施形態の内燃機関に係るシリンダライナ10の内壁面12には、複数の凹部14が形成される。凹部14は、内壁面12における行程中央部領域20のみに形成される。この行程中央部領域20は、ピストン30の上死点Tにおける最下位のピストンリングのリング溝の下面位置27A(以下、上死点側端縁とも呼ぶ)から、ピストン30の下死点Uおける最上位のピストンリングのリング溝の上面位置27B(以下、下死点側端縁とも呼ぶ)までの全範囲(以下、基準行程領域19と呼ぶ)の一部となっており、とりわけ、基準行程領域19の上死点側端縁27Aよりも下側にずれた位置となる。その結果、基準行程領域19の上死点側端縁27Aから、行程中央部領域20の上死点側の端縁20Aまでの間の全部には、凹部を有しない平滑な上側平滑領域130が形成される。
既に述べたように、本実施形態では、行程中央部領域20よりも上死点側に、凹部が形成されない上側平滑領域130を備える。この上側平滑領域130の意義は次の通りである。ピストン30の上死点側は、燃焼室が存在することから高温環境となる。従って、シリンダライナ10の上死点側に凹部を形成して、凹部内にエンジンオイルを滞留させてしまうと、そのエンジンオイルが高温となり、気化することでオイル消費量が増大する。また、ピストン30の上死点T側は、高温環境によってエンジンオイルの粘性も低下して摩擦係数が小さくなるので、凹部の必要性も下死点U側と比較すれば少ない。
図15で説明した、上側平滑領域130と行程中央部領域20を有するシリンダライナ10とピストンリング40の摩擦態様は、図7(A)の点線(base liner)の行程線214と、図8(A)の実線(Dimple liner)の行程線314を組み合わせたものになると推察される。この状態を図16(A)及び図17(A)に示す。
図20及び図21に、図16(A)及び図17(A)に示した摺動構造の変形例を示す。この変形例においては、上側平滑領域130の範囲が更に下死点U側に広がっており、結果、行程中央部領域20の上死点側の端縁(上側境界)20Aは、最速通過点Cよりも下側に位置している。
Claims (35)
- シリンダとピストンを有する内燃機関の摺動構造であって、
前記シリンダは、
内壁面のうち、前記ピストンの上死点における最下位のピストンリングのリング溝の下面位置から、前記ピストンの下死点における最上位のピストンリングのリング溝の上面位置までの間の全部又は一部となる行程中央部領域に複数の凹部が形成されており、
前記ピストンの前記リング溝に設置されるピストンリングは、
前記内壁面と対向する外周面の軸方向両外側縁には、軸方向外側に向かって前記内壁面から離れる方向に傾斜しつつ前記内壁面と接触し得る傾斜面が形成され、前記傾斜面を介して相対移動する前記内壁面と前記外周面の隙間に潤滑油が流入して流体潤滑可能に構成され、
内燃機関のアイドリング運転の回転数以上となるいずれかの回転数において、前記行程中央部領域の中で前記ピストンリングが最高速度で通過する場所の前記内壁面と前記外周面の間の摩擦係数(以下、中央摩擦係数)が、前記行程中央部領域に前記凹部が形成されない状態を仮定する場合の前記中央摩擦係数よりも小さくなるように設定され、一方、
内燃機関のアイドリング運転において、前記行程中央部領域の外側となる外部領域のいずれかの場所を前記ピストンリングが通過する際の前記内壁面と前記外周面の間の摩擦係数(以下、外部摩擦係数)が、前記外部領域に複数の凹部が形成される状態を仮定する場合の前記外部摩擦係数よりも小さくなるように設定されることを特徴とする、
シリンダとピストンの摺動構造。 - シリンダとピストンを有する内燃機関の摺動構造であって、
前記シリンダは、
内壁面のうち、前記ピストンの上死点における最下位のピストンリングのリング溝の下面位置から、前記ピストンの下死点における最上位のピストンリングのリング溝の上面位置までの間の全部又は一部となる行程中央部領域に複数の凹部が形成されており、
前記ピストンの前記リング溝に設置されるピストンリングは、
前記内壁面と対向する外周面の軸方向両外側縁には、軸方向外側に向かって前記内壁面から離れる方向に傾斜しつつ前記内壁面と接触し得る傾斜面が形成され、前記傾斜面を介して相対移動する前記内壁面と前記外周面の隙間に潤滑油が流入して流体潤滑可能に構成され、
内燃機関のアイドリング運転の回転数以上となるいずれかの回転数において、前記行程中央部領域と、前記行程中央部領域の外側となる外部領域との境界に隣接する前記行程中央部領域側の近傍を前記ピストンリングが通過する際の摩擦係数(以下、境界中央側摩擦係数)が、前記境界に隣接する前記外部領域側の近傍を前記ピストンリングが通過する際の摩擦係数(以下、境界外部側摩擦係数)よりも小さくなるように設定されることを特徴とする、
シリンダとピストンの摺動構造。 - 内燃機関のアイドリング運転の回転数以上となるいずれかの回転数において、前記行程中央部領域の中で前記ピストンリングが最高速度で通過する場所の前記内壁面と前記外周面の間の摩擦係数(以下、中央摩擦係数)が、前記行程中央部領域に前記凹部が形成されない状態を仮定する場合の前記中央摩擦係数よりも小さくなるように設定され、一方、
内燃機関のアイドリング運転の回転数以上となるいずれかの回転数において、前記行程中央部領域の外側となる外部領域のいずれかの場所を前記ピストンリングが通過する際の前記内壁面と前記外周面の間の摩擦係数(以下、外部摩擦係数)が、前記外部領域に複数の凹部が形成される状態を仮定する場合の前記外部摩擦係数よりも小さくなるように設定されることを特徴とする、
請求の範囲2に記載のシリンダとピストンの摺動構造。 - シリンダとピストンを有する内燃機関の摺動構造であって、
前記シリンダは、
内壁面のうち、前記ピストンの上死点における最下位のピストンリングのリング溝の下面位置から、前記ピストンの下死点における最上位のピストンリングのリング溝の上面位置までの間(以下、基準行程領域と呼ぶ)には、該基準行程領域の上死点側の端縁よりも下側において、複数の凹部を有する行程中央部領域が形成され、
前記内壁面のうち、前記基準行程領域の前記上死点側の端縁から、前記行程中央部領域の前記上死点側の端縁までの間の全部には、前記凹部を有しない上側平滑領域が形成され、
前記ピストンの前記リング溝に設置されるピストンリングは、
前記内壁面と対向する外周面の軸方向両外側縁には、軸方向外側に向かって前記内壁面から離れる方向に傾斜しつつ前記内壁面と接触し得る傾斜面が形成され、前記傾斜面を介して相対移動する前記内壁面と前記外周面の隙間に潤滑油が流入して流体潤滑可能に構成され、
内燃機関のアイドリング運転の回転数以上となるいずれかの回転数において、前記行程中央部領域の中で前記ピストンリングが最高速度で通過する場所の前記内壁面と前記外周面の間の摩擦係数(以下、中央摩擦係数)が、前記行程中央部領域に前記凹部が形成されない状態を仮定する場合の前記中央摩擦係数よりも小さくなるように設定され、一方、
内燃機関のアイドリング運転の回転数以上となるいずれかの回転数において、前記行程中央部領域の外側となる外部領域のいずれかの場所を前記ピストンリングが通過する際の前記内壁面と前記外周面の間の摩擦係数(以下、外部摩擦係数)が、前記外部領域に複数の凹部が形成される状態を仮定する場合の前記外部摩擦係数よりも小さくなるように設定されることを特徴とする、
シリンダとピストンの摺動構造。 - 前記上側平滑領域の行程方向距離は、前記基準行程領域の全距離の30%以上に設定されることを特徴とする、
請求の範囲4に記載のシリンダとピストンの摺動構造。 - 前記行程中央部領域における行程方向の中央点は、前記基準行程領域における行程方向の中央点と比較して、前記ピストンの下死点側に位置することを特徴とする、
請求の範囲4又は5に記載のシリンダとピストンの摺動構造。 - 前記最上位のピストンリングが前記内壁面を最高速度で通過する位置を最速点と定義した場合に、
前記行程中央部領域の前記上死点側の端縁は、前記最速点以下に設定されることを特徴とする、
請求の範囲4乃至6のいずれかに記載のシリンダとピストンの摺動構造。 - シリンダとピストンを有する内燃機関の摺動構造であって、
前記シリンダは、
内壁面のうち、前記ピストンの上死点における最下位のピストンリングのリング溝の下面位置から、前記ピストンの下死点における最上位のピストンリングのリング溝の上面位置までの間(以下、基準行程領域と呼ぶ)には、該基準行程領域の上死点側の端縁よりも下側において、複数の凹部を有する行程中央部領域が形成され、
前記内壁面のうち、前記基準行程領域の前記上死点側の端縁から、前記行程中央部領域の前記上死点側の端縁までの間の全部には、前記凹部を有しない上側平滑領域が形成され、
前記ピストンの前記リング溝に設置されるピストンリングは、
前記内壁面と対向する外周面の軸方向両外側縁には、軸方向外側に向かって前記内壁面から離れる方向に傾斜しつつ前記内壁面と接触し得る傾斜面が形成され、前記傾斜面を介して相対移動する前記内壁面と前記外周面の隙間に潤滑油が流入して流体潤滑可能に構成され、
内燃機関のアイドリング運転の回転数以上となるいずれかの回転数において、前記行程中央部領域と、前記行程中央部領域の外側となる外部領域との境界に隣接する前記行程中央部領域側の近傍を前記ピストンリングが通過する際の摩擦係数(以下、境界中央側摩擦係数)が、前記境界に隣接する前記外部領域側の近傍を前記ピストンリングが通過する際の摩擦係数(以下、境界外部側摩擦係数)よりも小さくなるように設定されることを特徴とする、
シリンダとピストンの摺動構造。 - 前記上側平滑領域の行程方向距離は、前記基準行程領域の全距離の30%以上に設定されることを特徴とする、
請求の範囲8に記載のシリンダとピストンの摺動構造。 - 前記行程中央部領域における行程方向の中央点は、前記基準行程領域における行程方向の中央点と比較して、前記ピストンの下死点側に位置することを特徴とする、
請求の範囲8又は9に記載のシリンダとピストンの摺動構造。 - 前記最上位のピストンリングが前記内壁面を最高速度で通過する位置を最速点と定義した場合に、
前記行程中央部領域の前記上死点側の端縁は、前記最速点以下に設定されることを特徴とする、
請求の範囲8乃至10のいずれかに記載のシリンダとピストンの摺動構造。 - 内燃機関のアイドリング運転の回転数以上となるいずれかの回転数において、前記行程中央部領域の中で前記ピストンリングが最高速度で通過する場所の前記内壁面と前記外周面の間の摩擦係数(以下、中央摩擦係数)が、前記行程中央部領域に前記凹部が形成されない状態を仮定する場合の前記中央摩擦係数よりも小さくなるように設定され、一方、
内燃機関のアイドリング運転の回転数以上となるいずれかの回転数において、前記行程中央部領域の外側となる外部領域のいずれかの場所を前記ピストンリングが通過する際の前記内壁面と前記外周面の間の摩擦係数(以下、外部摩擦係数)が、前記外部領域に複数の凹部が形成される状態を仮定する場合の前記外部摩擦係数よりも小さくなるように設定されることを特徴とする、
請求の範囲8乃至11のいずれかに記載のシリンダとピストンの摺動構造。 - 前記境界外部側摩擦係数μ1と前記境界中央側摩擦係数μ2の比(μ1/μ2)が、2.5以下の範囲内に設定されることを特徴とする、
請求の範囲2及び3、並びに、請求の範囲8乃至11のいずれかに記載のシリンダとピストンの摺動構造。 - 前記境界外部側摩擦係数μ1と前記境界中央側摩擦係数μ2の比(μ1/μ2)が、1.5以下の範囲内に設定されることを特徴とする、
請求の範囲13に記載のシリンダとピストンの摺動構造。 - 前記傾斜面における前記内壁面からの最大距離は、前記外周面の実あたり幅の1/2000以上に設定されることを特徴とする、
請求の範囲1乃至14のいずれかに記載のシリンダとピストンの摺動構造。 - 前記ピストンリングにおける前記シリンダに対する摺動面は、
母材と、
前記母材に形成される硬質な第一層と、
前記第一層に積層され、前記第一層と比較して軟質となる第二層と、を備えて構成されることを特徴とする、
請求の範囲1乃至15のいずれかに記載のシリンダとピストンの摺動構造。 - 前記第一層の表面粗さ(Ra)は0.7μm以下であることを特徴とする、
請求の範囲16に記載のシリンダとピストンの摺動構造。 - シリンダとピストンを有する内燃機関のアイドリング運転の制御方法であって、
前記シリンダは、
内壁面のうち、前記ピストンの上死点における最下位のピストンリングのリング溝の下面位置から、前記ピストンの下死点における最上位のピストンリングのリング溝の上面位置までの間の全部又は一部となる行程中央部領域に複数の凹部が形成されており、
前記ピストンの前記リング溝に設置されるピストンリングは、
前記内壁面と対向する外周面の軸方向両外側縁には、軸方向外側に向かって前記内壁面から離れる方向に傾斜しつつ前記内壁面と接触し得る傾斜面が形成され、前記傾斜面を介して相対移動する前記内壁面と前記外周面の隙間に潤滑油が流入して流体潤滑可能に構成され、
前記内燃機関のアイドリング運転時の回転数を、以下条件A及び条件Bを満たすように制御することを特徴とする内燃機関のアイドリング運転の制御方法。
条件A:前記行程中央部領域の中で前記ピストンリングが最高速度で通過する場所の前記内壁面と前記外周面の間の摩擦係数(以下、中央摩擦係数)が、前記行程中央部領域に前記凹部が形成されない状態を仮定する場合の前記中央摩擦係数よりも小さくなるようにする事
条件B:前記行程中央部領域の外側となる外部領域のいずれかの場所の前記内壁面と前記外周面の間の摩擦係数(以下、外部摩擦係数)が、前記外部領域に複数の前記凹部が形成される状態を仮定する場合の前記外部摩擦係数よりも小さくなるようにする事 - シリンダとピストンを有する内燃機関のアイドリング運転の制御方法であって、
前記シリンダは、
内壁面のうち、前記ピストンの上死点における最下位のピストンリングのリング溝の下面位置から、前記ピストンの下死点における最上位のピストンリングのリング溝の上面位置までの間の全部又は一部となる行程中央部領域に複数の凹部が形成されており、
前記ピストンの前記リング溝に設置されるピストンリングは、
前記内壁面と対向する外周面の軸方向両外側縁には、軸方向外側に向かって前記内壁面から離れる方向に傾斜しつつ前記内壁面と接触し得る傾斜面が形成され、前記傾斜面を介して相対移動する前記内壁面と前記外周面の隙間に潤滑油が流入して流体潤滑可能に構成され、
前記内燃機関のアイドリング運転時の回転数を、以下条件Cを満たすように制御することを特徴とする内燃機関のアイドリング運転の制御方法。
条件C:前記行程中央部領域と、前記行程中央部領域の外側となる外部領域との境界に隣接する前記行程中央部領域側の近傍を前記ピストンリングが通過する際の摩擦係数(以下、境界中央側摩擦係数)が、前記境界に隣接する前記外部領域側の近傍を前記ピストンリングが通過する際の摩擦係数(以下、境界外部側摩擦係数)よりも小さくなるようにする事 - 前記内燃機関のアイドリング運転時の回転数を、以下条件A及び条件Bを満たすように制御することを特徴とする請求の範囲19に記載の内燃機関のアイドリング運転の制御方法。
条件A:前記行程中央部領域の中で前記ピストンリングが最高速度で通過する場所の前記内壁面と前記外周面の間の摩擦係数(以下、中央摩擦係数)が、前記行程中央部領域に前記凹部が形成されない状態を仮定する場合の前記中央摩擦係数よりも小さくなるようにする事
条件B:前記行程中央部領域の外側となる外部領域のいずれかの場所の前記内壁面と前記外周面の間の摩擦係数(以下、外部摩擦係数)が、前記外部領域に複数の前記凹部が形成される状態を仮定する場合の前記外部摩擦係数よりも小さくなるようする事 - 前記内燃機関のアイドリング運転時の回転数を、以下条件Dを満たすように制御することを特徴とする請求の範囲19又は20に記載の内燃機関のアイドリング運転の制御方法。
条件D:前記境界外部側摩擦係数μ1と前記境界中央側摩擦係数μ2の比(μ1/μ2)が、2.5以下の範囲内になる事 - シリンダとピストンを有する内燃機関のアイドリング運転の制御方法であって、
前記シリンダは、
内壁面のうち、前記ピストンの上死点における最下位のピストンリングのリング溝の下面位置から、前記ピストンの下死点における最上位のピストンリングのリング溝の上面位置までの間(以下、基準行程領域と呼ぶ)には、該基準行程領域の上死点側の端縁よりも下側において、複数の凹部を有する行程中央部領域が形成され、
前記内壁面のうち、前記基準行程領域の前記上死点側の端縁から、前記行程中央部領域の前記上死点側の端縁までの間の全部には、前記凹部を有しない上側平滑領域が形成され、
前記ピストンの前記リング溝に設置されるピストンリングは、
前記内壁面と対向する外周面の軸方向両外側縁には、軸方向外側に向かって前記内壁面から離れる方向に傾斜しつつ前記内壁面と接触し得る傾斜面が形成され、前記傾斜面を介して相対移動する前記内壁面と前記外周面の隙間に潤滑油が流入して流体潤滑可能に構成され、
前記内燃機関のアイドリング運転時の回転数を、以下条件A及び条件Bを満たすように制御することを特徴とする内燃機関のアイドリング運転の制御方法。
条件A:前記行程中央部領域の中で前記ピストンリングが最高速度で通過する場所の前記内壁面と前記外周面の間の摩擦係数(以下、中央摩擦係数)が、前記行程中央部領域に前記凹部が形成されない状態を仮定する場合の前記中央摩擦係数よりも小さくなるようにする事
条件B:前記行程中央部領域の外側となる外部領域のいずれかの場所の前記内壁面と前記外周面の間の摩擦係数(以下、外部摩擦係数)が、前記外部領域に複数の前記凹部が形成される状態を仮定する場合の前記外部摩擦係数よりも小さくなるようにする事 - シリンダとピストンを有する内燃機関のアイドリング運転の制御方法であって、
前記シリンダは、
内壁面のうち、前記ピストンの上死点における最下位のピストンリングのリング溝の下面位置から、前記ピストンの下死点における最上位のピストンリングのリング溝の上面位置までの間(以下、基準行程領域と呼ぶ)には、該基準行程領域の上死点側の端縁よりも下側において、複数の凹部を有する行程中央部領域が形成され、
前記内壁面のうち、前記基準行程領域の前記上死点側の端縁から、前記行程中央部領域の前記上死点側の端縁までの間の全部には、前記凹部を有しない上側平滑領域が形成され、
前記ピストンの前記リング溝に設置されるピストンリングは、
前記内壁面と対向する外周面の軸方向両外側縁には、軸方向外側に向かって前記内壁面から離れる方向に傾斜しつつ前記内壁面と接触し得る傾斜面が形成され、前記傾斜面を介して相対移動する前記内壁面と前記外周面の隙間に潤滑油が流入して流体潤滑可能に構成され、
前記内燃機関のアイドリング運転時の回転数を、以下条件Cを満たすように制御することを特徴とする内燃機関のアイドリング運転の制御方法。
条件C:前記行程中央部領域と、前記行程中央部領域の外側となる外部領域との境界に隣接する前記行程中央部領域側の近傍を前記ピストンリングが通過する際の摩擦係数(以下、境界中央側摩擦係数)が、前記境界に隣接する前記外部領域側の近傍を前記ピストンリングが通過する際の摩擦係数(以下、境界外部側摩擦係数)よりも小さくなるようにする事 - 前記内燃機関のアイドリング運転時の回転数を、以下条件A及び条件Bを満たすように制御することを特徴とする請求の範囲23に記載の内燃機関のアイドリング運転の制御方法。
条件A:前記行程中央部領域の中で前記ピストンリングが最高速度で通過する場所の前記内壁面と前記外周面の間の摩擦係数(以下、中央摩擦係数)が、前記行程中央部領域に前記凹部が形成されない状態を仮定する場合の前記中央摩擦係数よりも小さくなるようにする事
条件B:前記行程中央部領域の外側となる外部領域のいずれかの場所の前記内壁面と前記外周面の間の摩擦係数(以下、外部摩擦係数)が、前記外部領域に複数の前記凹部が形成される状態を仮定する場合の前記外部摩擦係数よりも小さくなるようする事 - 前記内燃機関のアイドリング運転時の回転数を、以下条件Dを満たすように制御することを特徴とする請求の範囲23又は24に記載の内燃機関のアイドリング運転の制御方法。
条件D:前記境界外部側摩擦係数μ1と前記境界中央側摩擦係数μ2の比(μ1/μ2)が、2.5以下の範囲内になる事 - 前記上側平滑領域の行程方向距離は、前記基準行程領域の全距離の30%以上に設定されることを特徴とする、
請求の範囲22乃至25のいずれかに記載の内燃機関のアイドリング運転の制御方法。 - 前記行程中央部領域における行程方向の中央点は、前記基準行程領域における行程方向の中央点と比較して、前記ピストンの下死点側に位置することを特徴とする、
請求の範囲22乃至26のいずれかに記載の内燃機関のアイドリング運転の制御方法。 - 前記最上位のピストンリングが前記内壁面を最高速度で通過する位置を最速点と定義した場合に、
前記行程中央部領域の前記上死点側の端縁は、前記最速点以下に設定されることを特徴とする、
請求の範囲22乃至27のいずれかに記載の内燃機関のアイドリング運転の制御方法。 - シリンダとピストンを有する内燃機関の運転制御方法であって、
前記シリンダは、
内壁面のうち、前記ピストンの上死点における最下位のピストンリングのリング溝の下面位置から、前記ピストンの下死点における最上位のピストンリングのリング溝の上面位置までの間の全部又は一部となる行程中央部領域に複数の凹部が形成されており、
前記ピストンの前記リング溝に設置されるピストンリングは、
前記内壁面と対向する外周面の軸方向両外側縁には、軸方向外側に向かって前記内壁面から離れる方向に傾斜しつつ前記内壁面と接触し得る傾斜面が形成され、前記傾斜面を介して相対移動する前記内壁面と前記外周面の隙間に潤滑油が流入して流体潤滑可能に構成され、
前記内燃機関の回転数を、以下条件A及び条件Bを満たすように制御することを特徴とする内燃機関の運転制御方法。
条件A:前記行程中央部領域の中で前記ピストンリングが最高速度で通過する場所の前記内壁面と前記外周面の間の摩擦係数(以下、中央摩擦係数)が、前記行程中央部領域に前記凹部が形成されない状態を仮定する場合の前記中央摩擦係数よりも小さくなるようにする事
条件B:前記行程中央部領域の外側となる外部領域のいずれかの場所の前記内壁面と前記外周面の間の摩擦係数(以下、外部摩擦係数)が、前記外部領域に複数の前記凹部が形成される状態を仮定する場合の前記外部摩擦係数よりも小さくなるようにする事 - シリンダとピストンを有する内燃機関の運転制御方法であって、
前記シリンダは、
内壁面のうち、前記ピストンの上死点における最下位のピストンリングのリング溝の下面位置から、前記ピストンの下死点における最上位のピストンリングのリング溝の上面位置までの間の全部又は一部となる行程中央部領域に複数の凹部が形成されており、
前記ピストンの前記リング溝に設置されるピストンリングは、
前記内壁面と対向する外周面の軸方向両外側縁には、軸方向外側に向かって前記内壁面から離れる方向に傾斜しつつ前記内壁面と接触し得る傾斜面が形成され、前記傾斜面を介して相対移動する前記内壁面と前記外周面の隙間に潤滑油が流入して流体潤滑可能に構成され、
前記内燃機関の回転数を、以下条件Cを満たすように制御することを特徴とする内燃機関の運転制御方法。
条件C:前記行程中央部領域と、前記行程中央部領域の外側となる外部領域との境界に隣接する前記行程中央部領域側の近傍を前記ピストンリングが通過する際の摩擦係数(以下、境界中央側摩擦係数)が、前記境界に隣接する前記外部領域側の近傍を前記ピストンリングが通過する際の摩擦係数(以下、境界外部側摩擦係数)よりも小さくなるようにする事 - シリンダとピストンを有する内燃機関の運転制御方法であって、
前記シリンダは、
内壁面のうち、前記ピストンの上死点における最下位のピストンリングのリング溝の下面位置から、前記ピストンの下死点における最上位のピストンリングのリング溝の上面位置までの間(以下、基準行程領域と呼ぶ)には、該基準行程領域の上死点側の端縁よりも下側において、複数の凹部を有する行程中央部領域が形成され、
前記内壁面のうち、前記基準行程領域の前記上死点側の端縁から、前記行程中央部領域の前記上死点側の端縁までの間の全部には、前記凹部を有しない上側平滑領域が形成され、
前記ピストンの前記リング溝に設置されるピストンリングは、
前記内壁面と対向する外周面の軸方向両外側縁には、軸方向外側に向かって前記内壁面から離れる方向に傾斜しつつ前記内壁面と接触し得る傾斜面が形成され、前記傾斜面を介して相対移動する前記内壁面と前記外周面の隙間に潤滑油が流入して流体潤滑可能に構成され、
前記内燃機関の回転数を、以下条件A及び条件Bを満たすように制御することを特徴とする内燃機関の運転制御方法。
条件A:前記行程中央部領域の中で前記ピストンリングが最高速度で通過する場所の前記内壁面と前記外周面の間の摩擦係数(以下、中央摩擦係数)が、前記行程中央部領域に前記凹部が形成されない状態を仮定する場合の前記中央摩擦係数よりも小さくなるようにする事
条件B:前記行程中央部領域の外側となる外部領域のいずれかの場所の前記内壁面と前記外周面の間の摩擦係数(以下、外部摩擦係数)が、前記外部領域に複数の前記凹部が形成される状態を仮定する場合の前記外部摩擦係数よりも小さくなるようにする事 - シリンダとピストンを有する内燃機関の運転制御方法であって、
前記シリンダは、
内壁面のうち、前記ピストンの上死点における最下位のピストンリングのリング溝の下面位置から、前記ピストンの下死点における最上位のピストンリングのリング溝の上面位置までの間(以下、基準行程領域と呼ぶ)には、該基準行程領域の上死点側の端縁よりも下側において、複数の凹部を有する行程中央部領域が形成され、
前記内壁面のうち、前記基準行程領域の前記上死点側の端縁から、前記行程中央部領域の前記上死点側の端縁までの間の全部には、前記凹部を有しない上側平滑領域が形成され、
前記ピストンの前記リング溝に設置されるピストンリングは、
前記内壁面と対向する外周面の軸方向両外側縁には、軸方向外側に向かって前記内壁面から離れる方向に傾斜しつつ前記内壁面と接触し得る傾斜面が形成され、前記傾斜面を介して相対移動する前記内壁面と前記外周面の隙間に潤滑油が流入して流体潤滑可能に構成され、
前記内燃機関の回転数を、以下条件Cを満たすように制御することを特徴とする内燃機関の運転制御方法。
条件C:前記行程中央部領域と、前記行程中央部領域の外側となる外部領域との境界に隣接する前記行程中央部領域側の近傍を前記ピストンリングが通過する際の摩擦係数(以下、境界中央側摩擦係数)が、前記境界に隣接する前記外部領域側の近傍を前記ピストンリングが通過する際の摩擦係数(以下、境界外部側摩擦係数)よりも小さくなるようにする事 - 前記上側平滑領域の行程方向距離は、前記基準行程領域の全距離の30%以上に設定されることを特徴とする、
請求の範囲31乃至32のいずれかに記載の内燃機関の運転制御方法。 - 前記行程中央部領域における行程方向の中央点は、前記基準行程領域における行程方向の中央点と比較して、前記ピストンの下死点側に位置することを特徴とする、
請求の範囲31乃至33のいずれかに記載の内燃機関の運転制御方法。 - 前記最上位のピストンリングが前記内壁面を最高速度で通過する位置を最速点と定義した場合に、
前記行程中央部領域の前記上死点側の端縁は、前記最速点以下に設定されることを特徴とする、
請求の範囲31乃至34のいずれかに記載の内燃機関の運転制御方法。
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