JP6397708B2 - engine - Google Patents
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Description
本発明は、エンジンに関し、詳しくは、ピストンヘッドの冷却効率を高めることができるエンジンに関する。 The present invention relates to an engine, and more particularly to an engine capable of increasing the cooling efficiency of a piston head.
従来、エンジンとして、ピストンヘッドのリング溝に圧力リングが内嵌され、圧力リングが相互に重なった上死点側リングと下死点側リングで構成され、上死点側リングと下死点側リングの相互の接触面がシリンダ軸線と平行な向きに対して傾斜するように構成されたものがある(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, as an engine, a pressure ring is fitted into the ring groove of the piston head, and the pressure ring is composed of a top dead center side ring and a bottom dead center side ring, and the top dead center side ring and the bottom dead center side. There is a configuration in which the mutual contact surfaces of the rings are inclined with respect to a direction parallel to the cylinder axis (see, for example, Patent Document 1).
この種のエンジンによれば、燃焼室で発生したガス圧で圧力リングがシリンダ壁に圧接され、圧力リングの密封性を高めることができる利点がある。 According to this type of engine, there is an advantage that the pressure ring is pressed against the cylinder wall by the gas pressure generated in the combustion chamber, and the sealing performance of the pressure ring can be improved.
しかし、この特許文献1のものでは、上死点側リングと下死点側リングの相互の接触面が、シリンダ壁に近づくにつれて、上死点側に近づくように傾斜され、下死点側リングの外周面がシリンダ壁に接し、上死点側リングの外周面がシリンダ壁から離間されているため、問題がある。
However, in this
《問題点》 ピストンヘッドの冷却効率が低い。
この特許文献1のものでは、下死点側リングの外周面がシリンダ壁に接し、上死点側リングの外周面がシリンダ壁から離間されているため、ピストンヘッドの熱が高温のピストン頂面から遠い下死点側リングを介してシリンダ壁に伝導され、ピストンヘッドの冷却効率が低い。
<Problem> The cooling efficiency of the piston head is low.
In this
本発明の課題は、ピストンヘッドの冷却効率を高めることができるエンジンを提供することにある。 The subject of this invention is providing the engine which can improve the cooling efficiency of a piston head.
本発明の発明者らは、研究の結果、上死点側リングの外周面がシリンダ壁に接している場合には、ピストンヘッドの冷却効率が高まることに着目し、この発明に至った。 As a result of research, the inventors of the present invention have focused on the fact that the cooling efficiency of the piston head increases when the outer peripheral surface of the top dead center side ring is in contact with the cylinder wall, and have reached the present invention.
請求項1に係る発明の発明特定事項は、次の通りである。
図1(B)に例示するように、ピストンヘッド(1)のリング溝(2)に圧力リング(3)が内嵌され、圧力リング(3)が、相互に重なった上死点側リング(4)と下死点側リング(5)で構成され、上死点側リング(4)と下死点側リング(5)の相互の接触面(4a)(5a)がシリンダ中心軸線(6)と平行な向きに対して傾斜するように構成された、エンジンにおいて、
図1(B)に例示するように、上死点側リング(4)と下死点側リング(5)の相互の接触面(4a)(5a)が、シリンダ壁(7)に近づくにつれて、下死点側に近づくように傾斜され、上死点側リング(4)の外周面(4b)がシリンダ壁(7)に接し、
図1(B)に例示するように、上死点側リング(4)の下死点側に前記接触面(4a)からシリンダ壁(7)に向けて延長された下死点側延長面(4e)を備え、上死点側リング(4)の外周面(4b)と下死点側延長面(4e)の隅角部に下死点側に向かう鋭角のエッジ部(4d)が形成されている、ことを特徴とするエンジン。
Invention specific matters of the invention according to
As illustrated in FIG. 1B, the pressure ring (3) is fitted in the ring groove (2) of the piston head (1), and the pressure ring (3) is overlapped with each other on the top dead center side ring ( 4) and a bottom dead center ring (5), and the mutual contact surfaces (4a) and (5a) of the top dead center ring (4) and the bottom dead center ring (5) are the cylinder center axis (6). In an engine configured to be inclined with respect to a direction parallel to
As illustrated in FIG. 1B, as the mutual contact surfaces (4a) and (5a) of the top dead center side ring (4) and the bottom dead center side ring (5) approach the cylinder wall (7), Inclined to approach the bottom dead center, the outer peripheral surface (4b) of the top dead center ring (4) is in contact with the cylinder wall (7),
As illustrated in FIG. 1B, a bottom dead center side extension surface ( 4) extending from the contact surface (4a) toward the cylinder wall (7) toward the bottom dead center side of the top dead center side ring (4) ( 4e), and an acute edge portion (4d) toward the bottom dead center side is formed at the corner of the outer peripheral surface (4b) and the bottom dead center side extension surface (4e) of the top dead center side ring (4). An engine characterized by that.
(請求項1に係る発明)
請求項1に係る発明は、次の効果を奏する。
《効果》 ピストンヘッドの冷却効率を高めることができる。
図1(B)に例示するように、上死点側リング(4)の外周面(4b)がシリンダ壁(7)に接しているため、ピストンヘッド(1)の熱が高温のピストン頂面(1a)から近い上死点側リング(4)を介してシリンダ壁(7)に伝導され、ピストンヘッド(1)の冷却効率を高めることができる。
(Invention of Claim 1)
The invention according to
<Effect> The cooling efficiency of the piston head can be increased.
As illustrated in FIG. 1B, since the outer peripheral surface (4b) of the top dead center side ring (4) is in contact with the cylinder wall (7), the heat of the piston head (1) is high. It is conducted to the cylinder wall (7) through the top dead center side ring (4) close to (1a), and the cooling efficiency of the piston head (1) can be enhanced.
《効果》 圧力リングの密封性を高めることができる。
図1(B)に例示するように、上死点側リング(4)と下死点側リング(5)の相互の接触面(4a)(5a)が、シリンダ壁(7)に近づくにつれて、下死点側に近づくように傾斜され、上死点側リング(4)の外周面(4b)がシリンダ壁(7)に接しているため、燃焼室(10)で発生したガス圧で下死点側に押された上死点側リング(4)が下点側リング(5)の接触面(5)に沿ってシリンダ壁(7)側に摺動し、上死点側リング(4)がシリンダ壁(7)に圧接され、圧力リング(3)の密封性を高めることができる。
<Effect> The sealing performance of the pressure ring can be improved.
As illustrated in FIG. 1B, as the mutual contact surfaces (4a) and (5a) of the top dead center side ring (4) and the bottom dead center side ring (5) approach the cylinder wall (7), Since it is inclined to approach the bottom dead center side and the outer peripheral surface (4b) of the top dead center side ring (4) is in contact with the cylinder wall (7), the bottom dead center is generated by the gas pressure generated in the combustion chamber (10). The top dead center ring (4) pushed to the point side slides toward the cylinder wall (7) along the contact surface (5) of the lower point ring (5), and the top dead center side ring (4) Is pressed against the cylinder wall (7), and the sealing performance of the pressure ring (3) can be improved.
(請求項2に係る発明)
請求項2に係る発明は、請求項1に係る発明の効果に加え、次の効果を奏する。
《効果》 シリンダ壁に対する圧力リングの摩擦抵抗を低減することができる。
図1(B)に例示するように、下死点側リング(5)の外周面(5b)がシリンダ壁(7)から離間されているため、圧力リング(3)とシリンダ壁(7)との接触面積が減少し、シリンダ壁(6)に対する圧力リング(3)の摩擦抵抗を低減することができる。
(Invention of Claim 2)
The invention according to
<Effect> The frictional resistance of the pressure ring against the cylinder wall can be reduced.
As illustrated in FIG. 1B, since the outer peripheral surface (5b) of the bottom dead center side ring (5) is separated from the cylinder wall (7), the pressure ring (3) and the cylinder wall (7) , The frictional resistance of the pressure ring (3) against the cylinder wall (6) can be reduced.
(請求項3に係る発明)
請求項3に係る発明は、請求項1または請求項2に係る発明の効果に加え、次の効果を奏する。
《効果》 ピストンヘッドの冷却効率を高めることができる。
上死点側リング(4)が下死点側リング(5)よりも熱伝導性の高い素材で構成されているため、ピストンヘッド(1)の熱が熱伝導性の高い上死点側リング(4)を介してシリンダ壁(7)に伝達され、ピストンヘッド(1)の冷却効率を高めることができる。
(Invention of Claim 3)
The invention according to
<Effect> The cooling efficiency of the piston head can be increased.
Since the top dead center ring (4) is made of a material having higher thermal conductivity than the bottom dead center ring (5), the heat of the piston head (1) is high thermal conductivity. It is transmitted to the cylinder wall (7) via (4), and the cooling efficiency of the piston head (1) can be increased.
(請求項4に係る発明)
請求項4に係る発明は、請求項1から請求項3のいずれかに係る発明の効果に加え、次の効果を奏する。
《効果》 ピストンヘッドの冷却効率を高めることができる。
図1(B)に例示するように、前記圧力リング(3)が最も上死点側のリング溝(2)に内嵌されているため、ピストンヘッド(1)の熱が高温のピストン頂面(1a)に最も近い上死点側リング(4)を介してシリンダ壁(7)に伝導され、ピストンヘッド(1)の冷却効率を高めることができる。
(Invention of Claim 4)
The invention according to claim 4 has the following effects in addition to the effects of the invention according to any one of
<Effect> The cooling efficiency of the piston head can be increased.
As illustrated in FIG. 1B, since the pressure ring (3) is fitted in the ring groove (2) on the top dead center side, the piston top surface is heated by the heat of the piston head (1). It is conducted to the cylinder wall (7) through the top dead center side ring (4) closest to (1a), and the cooling efficiency of the piston head (1) can be enhanced.
《効果》 圧力リングの密封性を高めることができる。
図1(B)に例示するように、前記圧力リング(3)が最も上死点側のリング溝(2)に内嵌されているため、燃焼室(10)で発生したガス圧が上死点側リング(4)で直接に受け止められ、上死点側リング(4)がシリンダ壁(7)に強く圧接され、圧力リング(3)の密封性が高まる。
<Effect> The sealing performance of the pressure ring can be improved.
As illustrated in FIG. 1B, since the pressure ring (3) is fitted in the ring groove (2) on the top dead center side, the gas pressure generated in the combustion chamber (10) is top dead. Directly received by the point side ring (4), the top dead center side ring (4) is strongly pressed against the cylinder wall (7), and the sealing performance of the pressure ring (3) is enhanced.
(請求項5に係る発明)
請求項5に係る発明は、請求項4に係る発明の効果に加え、次の効果を奏する。
《効果》 簡単な構造のピストンを用いることができる。
図1(B)に例示するように、前記リング溝(2)とオイルリング溝(8)との間がリング溝のないランド部(9)とされているため、セカンドリング等の中間リング溝のない簡単な構造のピストン(11)を用いることができる。
(Invention according to claim 5)
The invention according to claim 5 has the following effect in addition to the effect of the invention according to claim 4.
<Effect> A piston having a simple structure can be used.
As illustrated in FIG. 1B, since the land portion (9) without the ring groove is formed between the ring groove (2) and the oil ring groove (8), an intermediate ring groove such as a second ring is provided. It is possible to use a piston (11) having a simple structure without the above.
(請求項6に係る発明)
請求項6に係る発明は、請求項1から請求項5のいずれかに係る発明の効果に加え、次の効果を奏する。
《効果》 圧力リングの密封性を高めることができる。
図2に例示するように、上死点側リング(4)と下死点側リング(5)の各合い口隙間(4c)(5c)は、相互に圧力リング(3)の周方向にずらして配置されているため、各合い口隙間(4c)(5c)に重なった下死点側リング(5)または上死点側リング(4)で、各合い口隙間(4c)(5c)からのブローバイガスの吹き抜けを抑制することができ、圧力リング(3)の密封性を高めることができる。
(Invention of Claim 6)
The invention according to
<Effect> The sealing performance of the pressure ring can be improved.
As illustrated in FIG. 2, the gaps (4c) (5c) between the top dead center side ring (4) and the bottom dead center side ring (5) are shifted from each other in the circumferential direction of the pressure ring (3). Since the bottom dead center side ring (5) or the top dead center side ring (4) overlapped with each gap gap (4c) (5c), each gap gap (4c) (5c) The blow-by gas can be prevented from being blown through, and the sealing performance of the pressure ring (3) can be improved.
(請求項7に係る発明)
請求項7に係る発明は、請求項6に係る発明の効果に加え、次の効果を奏する。
《効果》 圧力リングの密封性を高めることができる。
図2に例示するように、上死点側リング(4)と下死点側リング(5)の各合い口隙間(4c)(5c)は、ピストンヘッド(1)の径方向の相互反対側に配置されているため、上死点側リング(4)の合い口隙間(4c)を通過したブローバイガスは、リング溝(2)を経由してシリンダヘッド(1)の径方向の反対側まで到達しなければ、下死点側リング(5)の合い口隙間(5c)に届かず、リング溝(2)を経由するブローバイガスの吹き抜けを抑制することができ、圧力リング(3)の密封性を高めることができる。
(Invention of Claim 7)
The invention according to
<Effect> The sealing performance of the pressure ring can be improved.
As illustrated in FIG. 2, the gaps (4c) (5c) between the top dead center ring (4) and the bottom dead center ring (5) are opposite to each other in the radial direction of the piston head (1). The blow-by gas that has passed through the joint gap (4c) of the top dead center side ring (4) passes through the ring groove (2) to the opposite side of the cylinder head (1) in the radial direction. If it does not reach, it will not reach the joint gap (5c) of the bottom dead center side ring (5), and blow-by gas blow-through through the ring groove (2) can be suppressed, and the pressure ring (3) is sealed. Can increase the sex.
図1〜図2は本発明の実施形態に係るエンジンを説明する図であり、この実施形態では、直接噴射式の立形ディーゼルエンジンについて説明する。 FIGS. 1 and 2 are views for explaining an engine according to an embodiment of the present invention. In this embodiment, a direct injection vertical diesel engine will be described.
このエンジンの概要は、次の通りである。
図1(A)に示すように、このエンジンは、シリンダ壁(7)の上部にシリンダヘッド(12)が組み付けられ、シリンダボア内にピストン(11)が内嵌されている。ピストン(11)はコンロッド(13)を介してクランク軸(14)に連結されている。
シリンダヘッド(12)には、吸気ポート(15)と排気ポート(16)が設けられ、燃料インジェクタ(17)が取り付けられている。
燃料インジェクタ(17)の噴射口は、シリンダヘッド(12)とシリンダ壁(7)とピストン(11)とで囲まれた燃焼室(10)に向けられている。
The outline of this engine is as follows.
As shown in FIG. 1 (A), in this engine, a cylinder head (12) is assembled on an upper portion of a cylinder wall (7), and a piston (11) is fitted in a cylinder bore. The piston (11) is connected to the crankshaft (14) via a connecting rod (13).
The cylinder head (12) is provided with an intake port (15) and an exhaust port (16), and a fuel injector (17) is attached.
The injection port of the fuel injector (17) is directed to the combustion chamber (10) surrounded by the cylinder head (12), the cylinder wall (7), and the piston (11).
図1(B)に示すように、このエンジンでは、ピストンヘッド(1)のリング溝(2)に圧力リング(3)が内嵌され、圧力リング(3)が、相互に重なった上死点側リング(4)と下死点側リング(5)で構成され、上死点側リング(4)と下死点側リング(5)の相互の接触面(4a)(5a)がシリンダ中心軸線(6)と平行な向きに対して傾斜するように構成されている。 As shown in FIG. 1 (B), in this engine, the pressure ring (3) is fitted in the ring groove (2) of the piston head (1), and the pressure ring (3) overlaps the top dead center. It consists of a side ring (4) and a bottom dead center ring (5), and the contact surface (4a) (5a) between the top dead center ring (4) and the bottom dead center ring (5) is the cylinder center axis. It is comprised so that it may incline with respect to the direction parallel to (6).
図1(B)に示すように、このエンジンでは、上死点側リング(4)と下死点側リング(5)の相互の接触面(4a)(5a)が、シリンダ壁(7)に近づくにつれて、下死点側に近づくように傾斜され、上死点側リング(4)の外周面(4b)がシリンダ壁(7)に接している。
図1(B)に示すように、このエンジンでは、下死点側リング(5)の外周面(5b)がシリンダ壁(7)から離間されている。
図1(B)に示すように、このエンジンは、上死点側リング(4)の下死点側に前記接触面(4a)からシリンダ壁(7)に向けて延長された下死点側延長面(4e)を備え、上死点側リング(4)の外周面(4b)と下死点側延長面(4e)の隅角部に下死点側に向かう鋭角のエッジ部(4d)が形成されている。
As shown in FIG. 1B, in this engine, the contact surfaces (4a) and (5a) of the top dead center side ring (4) and the bottom dead center side ring (5) are formed on the cylinder wall (7). As it approaches, it is inclined so as to approach the bottom dead center side, and the outer peripheral surface (4b) of the top dead center side ring (4) is in contact with the cylinder wall (7).
As shown in FIG. 1B, in this engine, the outer peripheral surface (5b) of the bottom dead center side ring (5) is separated from the cylinder wall (7).
As shown in FIG. 1 (B), this engine has a bottom dead center side extended from the contact surface (4a) toward the cylinder wall (7) toward the bottom dead center side of the top dead center ring (4). comprises an extension surface (4e), acute edge portion toward the bottom dead center to the corners of the outer peripheral surface (4b) and the bottom dead center side extension surface of the top dead center ring (4) (4e) (4d ) Is formed.
このエンジンでは、上死点側リング(4)が下死点側リング(5)よりも熱伝導性の高い素材で構成されている。
下死点側リング(5)には安価な鋳鉄が用いられている。
上死点側リング(4)には、下死点側リング(5)よりも熱伝導性の高い合金鋼が用いられている。合金鋼の表面には熱伝導性の高い硬質クロムめっきを施してもよい。
In this engine, the top dead center side ring (4) is made of a material having higher thermal conductivity than the bottom dead center side ring (5).
An inexpensive cast iron is used for the bottom dead center side ring (5).
For the top dead center ring (4), alloy steel having higher thermal conductivity than the bottom dead center ring (5) is used. The surface of the alloy steel may be subjected to hard chrome plating with high thermal conductivity.
図1(B)に示すように、このエンジンでは、前記圧力リング(3)が最も上死点側のリング溝(2)に内嵌されている。 As shown in FIG. 1B, in this engine, the pressure ring (3) is fitted in the ring groove (2) closest to the top dead center.
図1(B)に示すように、このエンジンでは、前記リング溝(2)とオイルリング溝(8)との間がリング溝のないランド部(9)とされている。
オイルリング溝(8)にはオイルリング(18)が内嵌されている。
As shown in FIG. 1B, in this engine, a land portion (9) having no ring groove is formed between the ring groove (2) and the oil ring groove (8).
An oil ring (18) is fitted in the oil ring groove (8).
図2に示すように、このエンジンでは、上死点側リング(4)と下死点側リング(5)の各合い口隙間(4c)(5c)は、相互に圧力リング(3)の周方向にずらして配置されている。 As shown in FIG. 2, in this engine, the joint gaps (4c) and (5c) of the top dead center side ring (4) and the bottom dead center side ring (5) are mutually connected to the circumference of the pressure ring (3). Arranged to be shifted in the direction.
図2に示すように、このエンジンでは、上死点側リング(4)と下死点側リング(5)の各合い口隙間(4c)(5c)は、リング溝(2)の径方向の相互反対側に配置されている。 As shown in FIG. 2, in this engine, the gaps (4c) (5c) between the top dead center side ring (4) and the bottom dead center side ring (5) are arranged in the radial direction of the ring groove (2). They are arranged on opposite sides.
(1) ピストンヘッド
(2) リング溝
(3) 圧力リング
(4) 上死点側リング
(4a) 接触面
(4b) 外周面
(4c) 合い口隙間
(5) 下死点側リング
(5a) 接触面
(5b) 外周面
(5c) 合い口隙間
(6) シリンダ中心軸線
(7) シリンダ壁
(8) オイルリング溝
(9) ランド部
(1) Piston head
(2) Ring groove
(3) Pressure ring
(4) Top dead center ring
(4a) Contact surface
(4b) Outer surface
(4c) Aperture gap
(5) Bottom dead center ring
(5a) Contact surface
(5b) Outer peripheral surface
(5c) Opening gap
(6) Cylinder center axis
(7) Cylinder wall
(8) Oil ring groove
(9) Land
Claims (7)
上死点側リング(4)と下死点側リング(5)の相互の接触面(4a)(5a)が、シリンダ壁(7)に近づくにつれて、下死点側に近づくように傾斜され、上死点側リング(4)の外周面(4b)がシリンダ壁(7)に接し、
上死点側リング(4)の下死点側に前記接触面(4a)からシリンダ壁(7)に向けて延長された下死点側延長面(4e)を備え、上死点側リング(4)の外周面(4b)と下死点側延長面(4e)の隅角部に下死点側に向かう鋭角のエッジ部(4d)が形成されている、ことを特徴とするエンジン。 The pressure ring (3) is fitted in the ring groove (2) of the piston head (1), and the pressure ring (3) is overlapped with the top dead center side ring (4) and the bottom dead center side ring (5). The contact surfaces (4a) and (5a) of the top dead center ring (4) and the bottom dead center ring (5) are inclined with respect to a direction parallel to the cylinder center axis (6). In the configured engine,
The mutual contact surfaces (4a) and (5a) of the top dead center ring (4) and the bottom dead center ring (5) are inclined so as to approach the bottom dead center side as they approach the cylinder wall (7). The outer peripheral surface (4b) of the top dead center ring (4) is in contact with the cylinder wall (7),
A bottom dead center side extended surface (4e) extended from the contact surface (4a) toward the cylinder wall (7 ) is provided on the bottom dead center side of the top dead center side ring (4). An engine having an acute edge portion (4d) toward the bottom dead center side formed at a corner portion of the outer peripheral surface (4b) and the bottom dead center side extension surface (4e) of 4).
下死点側リング(5)の外周面(5b)がシリンダ壁(7)から離間されている、ことを特徴とするエンジン。 The engine according to claim 1,
An engine characterized in that an outer peripheral surface (5b) of a bottom dead center ring (5) is separated from a cylinder wall (7).
上死点側リング(4)が下死点側リング(5)よりも熱伝導性の高い素材で構成されている、ことを特徴とするエンジン。 The engine according to claim 1 or 2,
The engine characterized in that the top dead center ring (4) is made of a material having higher thermal conductivity than the bottom dead center ring (5).
前記圧力リング(3)が最も上死点側のリング溝(2)に内嵌されている、ことを特徴とするエンジン。 The engine according to any one of claims 1 to 3,
The engine, wherein the pressure ring (3) is fitted in the ring groove (2) closest to the top dead center.
前記リング溝(2)とオイルリング溝(8)との間がリング溝のないランド部(9)とされている、ことを特徴とするエンジン。 The engine according to claim 4, wherein
An engine characterized in that a land portion (9) having no ring groove is formed between the ring groove (2) and the oil ring groove (8).
上死点側リング(4)と下死点側リング(5)の各合い口隙間(4c)(5c)は、相互に圧力リング(3)の周方向にずらして配置されている、ことを特徴とするエンジン。 The engine according to any one of claims 1 to 5,
The gap gaps (4c) and (5c) of the top dead center ring (4) and the bottom dead center ring (5) are arranged so as to be shifted from each other in the circumferential direction of the pressure ring (3). A featured engine.
上死点側リング(4)と下死点側リング(5)の各合い口隙間(4c)(5c)は、ピストンヘッド(1)の径方向の相互反対側に配置されている、ことを特徴とするエンジン。 The engine according to claim 6, wherein
The gaps (4c) (5c) between the top dead center side ring (4) and the bottom dead center side ring (5) are arranged on the opposite sides in the radial direction of the piston head (1). A featured engine.
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