JP7157262B2 - シリンダライナ用遮熱リングおよび内燃機関 - Google Patents
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Description
本発明のシリンダライナ用遮熱リングは、リング状部材を有し、リング状部材の周方向と直交する断面において、リング状部材の外周面は、リング状部材の軸方向と平行を成す平坦部と、平坦部よりもリング状部材の内周側に凹む溝部と、を含み、溝部の断面形状が、(1)2つの直線と、2つの直線の交点となる1つの角部とのみから形成されるV字状の第一の断面形状、(2)第一の断面形状における角部近傍を丸めて曲線とした第二の断面形状、(3)円弧状の曲線のみから形成される第三の断面形状、および、(4)U字状の第四の断面形状、からなる群より選択されるいずれか1種以上であることを特徴とする。
・式(1) 0.85≧Sr/(Dr×Wr)≧0.5
〔式(1)中、Srはリング状部材の周方向と直交する断面における溝部の断面積(mm2)を意味し、Drは溝部の最大溝深さ(mm)を意味し、Wrはリング状部材の軸方向における溝部の最大開口幅(mm)を意味する。〕
・式(2) 0.41≧Dr/Wr
〔式(2)中、Drは溝部の最大溝深さ(mm)を意味し、Wrはリング状部材の軸方向における溝部の最大開口幅(mm)を意味する。〕
・式(3) 0.57≧Dr/Tr
〔式(3)中、Drは溝部の最大溝深さ(mm)を意味し、Trはリング状部材の径方向厚み(mm)を意味する。〕
・式(4) 0.55≧Fr/Hr
〔式(4)中、Frはリング状部材の軸方向における平坦部の長さ(mm)を意味し、Hrはリング状部材の軸方向高さ(mm)を意味する。〕
図1~図4は、本実施形態のシリンダライナ用遮熱リング(以下、「遮熱リング」と略す)の一例を示す模式断面図であり、遮熱リングの周方向と直交する断面の構造について示す図である。なお、図1~図4は、遮熱リングが、シリンダライナの燃焼室側の端部近傍の内周面に装着された状態について示してある。また、図1~図4およびその他の図面に示すY方向は、遮熱リングおよびシリンダライナの軸方向と平行な方向を意味し、Y方向と直交するX方向は、遮熱リングおよびシリンダライナの径方向と平行な方向を意味する。
・遮熱リング12を構成するリング状部材の径方向厚み:2.3mm
・遮熱リング12を構成するリング状部材の軸方向高さ:9.9mm
・リング状部材の軸方向における溝部36の最大開口幅:3.15mm
・溝部36の最大溝深さ:0.5mm
・シリンダライナ102を構成する円筒状部材(但し、第一領域130Aに対応する部分)の径方向厚み2.7mm
・シリンダライナ102を構成する円筒状部材(但し、第一領域130Aに対応する部分)の軸方向長さ9.9mm
・遮熱リング10Bを構成するリング状部材20の径方向厚み:2.3mm
・遮熱リング10Bを構成するリング状部材20の軸方向高さ:9.9mm
・リング状部材20の軸方向における溝部34Bの最大開口幅:3.15mm
・溝部34Bの最大溝深さ:0.5mm
・溝部34Bの底面中央近傍の曲線の曲率半径:1.0mm
・遮熱リング14を構成するリング状部材20の径方向厚み:2.3mm
・遮熱リング14を構成するリング状部材20の軸方向高さ:9.9mm
・式(2) 0.41≧Dr/Wr
・式(3) 0.57≧Dr/Tr
・式(4) 0.55≧Fr/Hr
Dr:溝部34の最大溝深さ(mm)
Wr:リング状部材20の軸方向における溝部34の最大開口幅(mm)
Sr:リング状部材20の周方向と直交する断面における溝部34の断面積(mm2)
Tr:リング状部材20の径方向厚み(mm)
Fr:リング状部材20の軸方向における平坦部32の長さ(mm)
Hr:リング状部材20の軸方向高さ(mm)
Dr/Wrの下限値は特に限定されないが実用上は、0.10以上であることが好ましく、Dr/Trの下限値も特に限定されないが実用上は、0.15以上であることが好ましい。なお、Dr/Wrは、断熱性と強度とをバランスよく両立させる観点から、0.16~0.41がより好ましく、0.16~0.21がさらに好ましい。また、Dr/Trについても、断熱性と強度とをバランスよく両立させる観点から、0.22~0.57がより好ましく、0.22~0.29がさらに好ましい。
・式(5) Tr-Dr≧1.0mm
本実施形態の内燃機関は、シリンダライナと本実施形態の遮熱リング10とを少なくとも備える。図1~図4は、本実施形態の内燃機関200A(200)の一例を示す模式断面図である。図1~図4に示す内燃機関200Aは、シリンダライナ102と、本実施形態の遮熱リング10とを少なくとも備えている。シリンダライナ102は、円筒状部材120を有し、円筒状部材120の内周面130が、円筒状部材120の軸方向の一端側(燃焼室側)近傍の第一領域130Aと、一端側近傍以外の第二領域130Bとから構成される。また、第一領域130Aにおける内径は、第二領域130Bにおける内径よりも大きくなるように設定されている。そして、遮熱リング10は、シリンダライナ102の内周面130が外周側へと部分的に凹んだ部分、すなわち、シリンダライナ102の第一領域130Aに嵌合されている。
12 :遮熱リング
14 :遮熱リング
20 :リング状部材
30 :外周面
32 :平坦部
34、34A、34B、34C、34D :溝部
36 :溝部
36B :溝部底面
36C :角部
38 :切り欠き部(面取り部)
40A、40B :直線
42 :角部
44 :曲線
50、50A、50B :円弧
52 :直線
60 :内周面
102 :シリンダライナ
120 :円筒状部材
130 :内周面
130A :第一領域(燃焼室側の端部近傍の内周面)
130B :第二領域
200、200A、200D :内燃機関
300 :ピストン
310 :トップランド
400 :カーボン
Claims (8)
- リング状部材を有し、
前記リング状部材の周方向と直交する断面において、前記リング状部材の外周面は、前記リング状部材の軸方向と平行を成す平坦部と、前記平坦部よりも前記リング状部材の内周側に凹む溝部と、を含み、
前記溝部の断面形状が、
(1)2つの直線と、前記2つの直線の交点となる1つの角部とのみから形成されるV字状の第一の断面形状、
(2)前記第一の断面形状における角部近傍を丸めて曲線とした第二の断面形状、
(3)円弧状の曲線のみから形成される第三の断面形状、および、
(4)U字状の第四の断面形状、
からなる群より選択されるいずれか1種以上であり、
前記第一の断面形状および前記第二の断面形状において、前記2つの直線の成す角度が45度~160度であり、
下式を満たすことを特徴とするシリンダライナ用遮熱リング。
・式(1) 0.85≧Sr/(Dr×Wr)≧0.5
・式(3’) 0.29≧Dr/Tr≧0.22
〔前記式中、Srは前記リング状部材の周方向と直交する断面における前記溝部の断面積(mm 2 )を意味し、Drは前記溝部の最大溝深さ(mm)を意味し、Wrは前記リング状部材の軸方向における前記溝部の最大開口幅(mm)を意味し、Trは前記リング状部材の径方向厚み(mm)を意味する。〕 - 前記溝部の断面形状が、(1)前記第一の断面形状、および、(2)前記第二の断面形状からなる群より選択されるいずれか1種以上であることを特徴とする請求項1に記載のシリンダライナ用遮熱リング。
- 下式(2)を満たすことを特徴とする請求項1または2に記載のシリンダライナ用遮熱リング。
・式(2) 0.41≧Dr/Wr
〔前記式(2)中、Drは前記溝部の最大溝深さ(mm)を意味し、Wrは前記リング状部材の軸方向における前記溝部の最大開口幅(mm)を意味する。〕 - 下式(4)を満たすことを特徴とする請求項1~3のいずれか1つに記載のシリンダライナ用遮熱リング。
・式(4) 0.55≧Fr/Hr
〔前記式(4)中、Frは前記リング状部材の軸方向における前記平坦部の長さ(mm)を意味し、Hrは前記リング状部材の軸方向高さ(mm)を意味する。〕 - カーボンスクレーパリングであることを特徴とする請求項1~4のいずれか1つに記載のシリンダライナ用遮熱リング。
- 円筒状部材を有し、前記円筒状部材の内周面が、前記円筒状部材の軸方向の一端側近傍の第一領域と、前記一端側近傍以外の第二領域とから構成され、前記第一領域における内径が、前記第二領域における内径よりも大きいシリンダライナと、
前記シリンダライナの前記第一領域に嵌合された請求項1~5のいずれか1つに記載のシリンダライナ用遮熱リングと、を少なくとも備えることを特徴とする内燃機関。 - 前記第二領域の内径よりも、前記リング状部材の内径の方が小さいことを特徴とする請求項6に記載の内燃機関。
- ディーゼルエンジンであることを特徴とする請求項6または7に記載の内燃機関。
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