JP2008032034A - Piston device for internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、オイル消費の低減及びフリクションの低減に効果のある内燃機関用ピストン装置に関する。 The present invention relates to an internal combustion engine piston device that is effective in reducing oil consumption and friction.
近年の自動車用内燃機関の低燃費要求は高まってきており、それに伴いピストン及びピストンリングの低フリクション要求も高まってきている。ピストンリングの低フリクション対応技術として張力低減が有効な手段であるが、機関の性能向上に伴い、従来のピストンリングを張力低減することは難しい状況である。従来、ピストンリングの低張力化を行う際には、幅寸法あるいは厚さ寸法を減少し、シリンダへの追従性能を維持することで機関の性能を維持させている。しかしながら、薄幅化等の寸法変更には限界があり、張力低減が難しくなってきている。 In recent years, the demand for low fuel consumption of internal combustion engines for automobiles has increased, and accordingly, the demand for low friction of pistons and piston rings has also increased. Tension reduction is an effective means for reducing the friction of piston rings, but it is difficult to reduce the tension of conventional piston rings as engine performance improves. Conventionally, when the tension of the piston ring is reduced, the width or thickness is reduced, and the performance of the engine is maintained by maintaining the performance of following the cylinder. However, there is a limit to dimensional changes such as thinning, and it is becoming difficult to reduce tension.
通常、シリンダ壁面に付着したオイルはピストンリングで掻き落とされて、ピストンに設けられたオイル戻し孔や切り欠き部を介してクランクケースに戻されるだけで、ピストンリングをシリンダ壁側に押し出す力を付与する構造とはなっていない。したがって、ピストンリングの張力を減少した場合は、シリンダへの追従性能が低下することでシリンダ壁面とピストンリングとの隙間が増加し、燃焼ガスの漏出やクランクケース側から燃焼室へのオイル上がりが問題となる。 Normally, the oil adhering to the cylinder wall is scraped off by the piston ring and returned to the crankcase through the oil return hole or notch provided in the piston. It is not a structure to give. Therefore, when the tension of the piston ring is reduced, the follow-up performance to the cylinder is reduced, the gap between the cylinder wall surface and the piston ring is increased, and the leakage of combustion gas and the oil from the crankcase side to the combustion chamber are increased. It becomes a problem.
特許文献1では、ピストンリングのシリンダ壁への追従性能向上の方法として、リング上面に開口し、リング上面隙間から導入されたガスの圧力をリング外周面の方向に作用させる周面が形成された環状凹部を形成した、ガス圧を利用した方法が提案されている。また、特許文献2では、テーパフェースリングの下面に形成された環状溝が、シリンダ内周面とピストン外周面との隙間に開口しているリングが提案されている。
しかしながら、特許文献1には、ピストンリングがシリンダ壁から掻き落としたオイルの油圧を利用してピストンリングのシリンダ壁への追従性の向上を図る技術は記載されていない。また、開示された構造では、ガス圧を利用しているため、負圧時など筒内圧が上がらない条件では、追従性向上の効果が充分発揮されない場合がある。特許文献2では、ピストンリングの下面に形成された環状溝によってオイル溜まり空間が増加するので、ピストンランド部分の油圧が下がり、燃焼室側にオイルが逆流することを防止するもので、油圧を利用してピストンリングを外周側に押圧することは示されていない。特許文献2の環状溝では、油圧はピストンリングの半径方向の内外に等しく作用するため、ピストンリングを外周側に押し出す作用は有さない。
However,
本発明の目的は、オイル消費の低減及びフリクションの低減に効果のある内燃機関用ピストン装置を提供することである。 An object of the present invention is to provide a piston device for an internal combustion engine that is effective in reducing oil consumption and friction.
上記課題を解決するために本発明は次の解決手段を採る。すなわち、
本発明は、内燃機関のシリンダ内を往復動するピストンの外周面のリング溝にピストンリングが装着されているピストン装置において、ピストンリングがシリンダ壁から掻き落としたオイルが溜まる空間が、ピストンリングの下面に設けられた突出部とリング溝の外周側端部に設けられた切欠部との間に形成されており、前記空間に溜まったオイルの油圧によりピストンリングが外周側に押圧されることを特徴とする。
In order to solve the above problems, the present invention employs the following means. That is,
The present invention relates to a piston device in which a piston ring is mounted in a ring groove on an outer peripheral surface of a piston that reciprocates in a cylinder of an internal combustion engine. It is formed between the protruding part provided on the lower surface and the notch part provided on the outer peripheral side end of the ring groove, and the piston ring is pressed to the outer peripheral side by the hydraulic pressure of the oil accumulated in the space. Features.
本発明は、上記のようなオイル溜まり空間を設けることにより、その空間にピストンリングがシリンダ壁から掻き落としたオイルが溜まり、その油圧により、ピストンリングを外周側に押し出す力が発生することでシリンダに対するリングの追従性能が向上し、燃焼ガスのブローバイ低減を図れるとともに、オイルの掻き落とし性能が向上する。油圧利用のため、筒内圧が負圧時においてもオイル消費低減効果が得られる。また、油圧利用の分、ピストンリング自身のシリンダへ張り出す力(張力)を小さくすることができるので、圧縮、排気行程でフリクションの低減効果が得られる。 According to the present invention, by providing the oil reservoir space as described above, the oil scraped from the cylinder wall by the piston ring accumulates in the space, and the hydraulic pressure generates a force for pushing the piston ring to the outer peripheral side. The follow-up performance of the ring with respect to the fuel can be improved, the blow-by of the combustion gas can be reduced, and the oil scraping performance is improved. Since oil pressure is used, the oil consumption can be reduced even when the cylinder pressure is negative. Further, since the force (tension) protruding to the cylinder of the piston ring itself can be reduced by the use of the hydraulic pressure, the effect of reducing friction can be obtained in the compression and exhaust strokes.
上記オイル溜まり空間は、ピストンリングの下面に設けられた突出部とリング溝の外周側端部に設けられた切欠部との間に形成されることにより、ピストン外周面とシリンダ壁面との隙間に臨む開口面積を小さくできるため、空間に溜まったオイルの流出が抑制されることでより効果的にピストンリングを押し出す力が得られる。 The oil reservoir space is formed between the protrusion provided on the lower surface of the piston ring and the notch provided on the outer peripheral end of the ring groove, thereby forming a gap between the piston outer peripheral surface and the cylinder wall surface. Since the facing opening area can be reduced, the oil that has accumulated in the space is suppressed from flowing out, so that a force for pushing out the piston ring more effectively can be obtained.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1に示されているように、内燃機関のシリンダ1内で往復動するピストン2の外周面には複数のリング溝3,4,5が形成されており、各リング溝3,4,5にそれぞれピストンリング6,7,8が装着されている。ピストンリングは、燃焼室に近い側から順に、トップリング6、セカンドリング7、及びオイルリング8である。トップリング6とセカンドリング7はコンプレッションリングの機能を持ち、主に燃焼室からのブローバイガスを抑制するが、シリンダ壁からオイルを掻き落とす作用も行っている。
As shown in FIG. 1, a plurality of
図1及び図2は、本発明をセカンドリング溝4とセカンドリング7に適用した場合を示している。セカンドリング7は合い口を有している略逆L字断面形状の環状部材で、外径が下方に向かって増加するテーパフェースの外周面9を有している。一方、セカンドリング溝4の外周側端部の下側角部はステップ状に切り欠かれ、切欠部10をリング溝全周にわたって形成しており、この切欠部10に、セカンドリング7の外周側端部の下面から下方に突出してリング全周にわたって形成されている突出部11が配置されている。セカンドリング溝4の切欠部10における外周面10aと、セカンドリング7の突出部11の内周面11aとは所定の間隔を有しており、突出部11と切欠部10で囲まれたオイル溜まり空間12が形成される。セカンドリング7の突出部11の下面11bと、セカンドリング溝4の切欠部10における上面10bとの間隔は狭く形成されており、ピストン外周面2aとシリンダ内周面1aとの隙間に臨む開口面積は小さくされて、オイル溜まり空間12に溜まったオイルの流出を抑制することでより効果的にセカンドリング7を外周側に押し出す力が得られるようにしている。
1 and 2 show a case where the present invention is applied to the
したがって、吸入行程や爆発行程において、シリンダ内周面1aに付着しているオイルはセカンドリング7で掻き落とされ、オイルリング8側に流入するとともに、オイル溜まり空間12に流入し、オイル溜まり空間12を満たしたオイル13で油圧作用が発生し、セカンドリング7をシリンダ内周面1aに全周にわたって押し付ける作用を及ぼし、シリンダ内周面1aに対するセカンドリング7の追従性を向上させ、オイル消費低減に優れた効果を及ぼす。一方、油圧を利用してセカンドリング7を押圧するため、セカンドリング7自身の張力は小さくしてある。したがって、圧縮行程や排気行程では、セカンドリング7自身の張力だけとなり、フリクションが低減される。
Therefore, in the suction stroke or the explosion stroke, the oil adhering to the cylinder inner peripheral surface 1a is scraped off by the
上記セカンドリング7でオイル消費を評価した結果を図9に示す。図9は、従来品の場合のオイル消費量を1とした場合の相対値で示している。図9に見られるとおり、リング張力を限りなくゼロに近づけた本発明品でオイル消費は低減した。
The result of evaluating oil consumption by the
以下、本発明の別の実施形態を示す。上記図1及び図2に示した実施形態と相違している箇所のみを説明する。 Hereinafter, another embodiment of the present invention will be described. Only the differences from the embodiment shown in FIGS. 1 and 2 will be described.
図3は、セカンドリング溝4の外周側端部の下側角部が面取り形状に切り欠かれて切欠部10が形成されているものであり、突出部11と切欠部10で囲まれたオイル溜まり空間12が形成される。セカンドリング7の突出部11の内周下端と、セカンドリング溝4の切欠部10における斜面10cとの間隔は狭く形成されており、ピストン外周面2aとシリンダ内周面1aとの隙間に臨む開口面積は小さくされている。
FIG. 3 shows a case in which the lower corner of the outer ring side end of the
図2に示すセカンドリング7は、突出部11の内周上端の隅部に面取りが形成されている。これに対して、図4は、面取りを形成していないものである。
In the
図5は、オイル溜まり空間12をシリンダ1側に向かって拡大するよう、セカンドリング7の突出部11の内周面とそれに隣接する下面の形状を変更したものである。
FIG. 5 shows the shape of the inner peripheral surface of the projecting
図6は、オイル溜まり空間12をシリンダ1側に向かって拡大するよう、セカンドリング7の突出部11に隣接する下面部分に断面三角形の溝14を形成したものである。
In FIG. 6, a
図7は、セカンドリング7における突出部11の下端部に内周側に半径方向に突出する内周突出部15をリング全周にわたって形成したものである。
FIG. 7 shows an inner
図8は、セカンドリング溝4の外周側端部の下側角部を面取り形状に切り欠いて切欠部10を形成し、セカンドリング7における突出部11の下端部に内周側に鉤状に突出する内周突出部15をリング全周にわたって形成したものである。セカンドリング7の突出部11の下面と、セカンドリング溝4の切欠部10における斜面10cは平行に配置され、その間隔は狭く形成されており、ピストン外周面2aとシリンダ内周面1aとの隙間に臨む開口面積は小さくされている。
In FIG. 8, the lower corner of the outer ring side end of the
なお、以上の実施形態では本発明をセカンドリング溝とセカンドリングに適用した例を示したが、本発明はこれに限られることはない。 In addition, although the example which applied this invention to the second ring groove | channel and the second ring was shown in the above embodiment, this invention is not limited to this.
1 シリンダ
1a シリンダ内周面
2 ピストン
2a ピストン外周面
3 トップリング溝
4 セカンドリング溝
5 オイルリング溝
6 トップリング
7 セカンドリング
8 オイルリング
9 セカンドリング外周面
10 切欠部
10a 切欠部外周面
10b 切欠部上面
10c 切欠部斜面
11 突出部
11a 突出部内周面
11b 突出部下面
12 オイル溜まり空間
13 オイル
14 リング下面溝
15 内周突出部
DESCRIPTION OF
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2006202947A JP2008032034A (en) | 2006-07-26 | 2006-07-26 | Piston device for internal combustion engine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2006202947A JP2008032034A (en) | 2006-07-26 | 2006-07-26 | Piston device for internal combustion engine |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2008032034A true JP2008032034A (en) | 2008-02-14 |
Family
ID=39121692
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2006202947A Pending JP2008032034A (en) | 2006-07-26 | 2006-07-26 | Piston device for internal combustion engine |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2008032034A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103206314A (en) * | 2012-01-11 | 2013-07-17 | 通用汽车环球科技运作有限责任公司 | Piston Ring With Improved Lubrication Delivery |
-
2006
- 2006-07-26 JP JP2006202947A patent/JP2008032034A/en active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN103206314A (en) * | 2012-01-11 | 2013-07-17 | 通用汽车环球科技运作有限责任公司 | Piston Ring With Improved Lubrication Delivery |
| US9027462B2 (en) | 2012-01-11 | 2015-05-12 | GM Global Technology Operations LLC | Piston ring with improved lubrication delivery |
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