JP2008014404A - Ringless piston and engine equipped with the same - Google Patents
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Abstract
【課題】本発明は、ピストンとシリンダライナとの間の摩擦増大を回避することのできる簡易な構造のリングレスピストンを提供することを課題とする。
【解決手段】リングレスピストン(1)は、ピストン本体(4)の側周部に、弾性によってシリンダライナ(3a)へ押し付けられる締り嵌め部(5)が設けられている。締り嵌め部(5)は、ピストン本体(4)の周側壁をバレル形状とすることによって薄肉であるスカート部(6)に設けられている。このようなリングレスピストン(1)は、締り嵌め部(5)を押し縮めてシリンダブロック内に収容、装着される。締り嵌め部(5)とシリンダライナとの間には油膜が形成され、この油膜に生じる油圧によって気体シール機能が発揮される。
【選択図】図1An object of the present invention is to provide a ringless piston having a simple structure capable of avoiding an increase in friction between a piston and a cylinder liner.
A ringless piston (1) is provided with an interference fitting portion (5) that is elastically pressed against a cylinder liner (3a) on a side peripheral portion of a piston main body (4). The interference fitting part (5) is provided in the skirt part (6) which is thin by making the peripheral side wall of the piston body (4) into a barrel shape. Such a ringless piston (1) is accommodated and mounted in the cylinder block by pressing and contracting the interference fitting portion (5). An oil film is formed between the interference fit portion (5) and the cylinder liner, and a gas seal function is exhibited by the hydraulic pressure generated in the oil film.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、ピストンリングの装着が不要であるリングレスピストン及びこれを備えたエンジンに関する。 The present invention relates to a ringless piston that does not require mounting of a piston ring and an engine including the same.
従来の一般的なピストンは、ピストンリング溝にピストンリングを装着する構成となっている。ところが、このようなピストンは、ピストンとシリンダ内壁(シリンダライナ)との間の摩擦が高いという問題があった。ピストンとシリンダライナとの間の摩擦が高いと、燃費が悪化する等の影響が見られる。 A conventional general piston has a structure in which a piston ring is mounted in a piston ring groove. However, such a piston has a problem that the friction between the piston and the cylinder inner wall (cylinder liner) is high. When the friction between the piston and the cylinder liner is high, there is an influence such as deterioration of fuel consumption.
このような事情に鑑み、特許文献1に、以下のようなピストンの提案がされている。すなわち、シリンダヘッドとの間に燃焼室を形成する頂面を含むピストン本体を有し、シリンダ内を往復運動するピストンにおいて、前記ピストンの往復運動方向の周りを囲むように、前記ピストン本体に対して一体的に形成され、前記シリンダの内壁に接触する環状部を有することを特徴とするピストンが提案されている。
In view of such circumstances,
特許文献1で提案されたこのようなピストンは、環状部が燃焼室側の気体シール機能と燃焼室側へのオイルシール機能を発揮する。このため、このピストンは、ピストンリングが装着されることなくエンジンに装着される。また、この環状部がピストン本体に対して一体的に形成されているので、シリンダライナとの間の摩擦を低減することができる旨、特許文献1に記載されている。
In such a piston proposed in
一方、特許文献2には、燃料である軽油を潤滑油として利用する軽油潤滑式ディーゼルエンジンが開示されている。このような軽油潤滑式ディーゼルエンジンでは、燃料となる軽油がエンジン各部の潤滑油としても用いられ、エンジン各部を循環する。このため、潤滑専用のオイルは不要であり、オイル交換の手間も省くことができる。
On the other hand,
このようなディーゼルエンジンでは燃料として一般的に軽油を用い、軽油が潤滑系に供給されて各部の潤滑に供される。このようなディーゼルエンジンにおいても、特許文献1で提案されたピストンを採用することができる。
In such a diesel engine, light oil is generally used as a fuel, and light oil is supplied to a lubrication system to be used for lubrication of each part. Also in such a diesel engine, the piston proposed in
特許文献2記載のような軽油潤滑式ディーゼルエンジンでは、軽油がピストンとシリンダライナとの摺動面にも供給される。
しかしながら、軽油は一般的なエンジンオイルよりも粘度が低く、蒸発し易い特性を有する。特にエンジンの高負荷時のように燃焼室が高温となる状態では、軽油の粘度低下が著しい。このため、ピストンとシリンダライナとの間の面圧が高いと当該箇所の摩擦増大が懸念される。このような特性を有する軽油潤滑式ディーゼルエンジンに特許文献1で提案されたピストンを採用すれば、当該ピストンとシリンダライナとの間の摩擦低減が期待される。
In a light oil lubricated diesel engine as described in
However, light oil has a viscosity lower than that of general engine oil and has a characteristic of being easily evaporated. In particular, when the combustion chamber is at a high temperature, such as when the engine is heavily loaded, the viscosity of the light oil is significantly reduced. For this reason, if the surface pressure between the piston and the cylinder liner is high, there is a concern about an increase in the friction at the relevant part. If the piston proposed in
ところで、特許文献2記載のような軽油潤滑式ディーゼルエンジンにおけるシリンダライナとピストンとの摺動部では、燃焼ガスの吹き抜けを防止する気体シール機能が確保されていれば、高いオイルシール機能は要求されない。これは、潤滑油が燃料と共通であることから、多少のオイル上がりは問題とならないからである。このような要求に対し、特許文献1で提案されたピストンは、気体シール機能とオイルシール機能とを備えたものであるが、その反面、複雑な構造となっている。複雑な構造はムービングパーツであるピストンの重量増ともなり、この点でも改良の余地があった。
By the way, in the sliding part of the cylinder liner and the piston in the light oil lubricated diesel engine as described in
そこで、本発明は、ピストンとシリンダライナとの間の摩擦増大を回避することのできる簡易な構造のリングレスピストンを提供することを課題とする。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a ringless piston having a simple structure capable of avoiding an increase in friction between the piston and the cylinder liner.
かかる課題を解決するための、本発明のリングレスピストンは、ピストン本体の側周部に、弾性によってシリンダライナへ押し付けられる締り嵌め部を備えたことを特徴としている(請求項1)。締り嵌め部をその弾性によってシリンダライナ側へ押し付け、気体シール機能を確保しようとするものである。また、締り嵌め部の弾性によりピストンとシリンダライナとの間の間隔が適切に調整され、当該箇所の摩擦増大を回避することができる。締り嵌め部の弾性は、エンジンの冷間時、暖機完了後、高温時等、どのような状況であっても適切な気体シール機能を発揮することができるように設定する。 In order to solve such a problem, the ringless piston of the present invention is characterized in that an interference fitting portion that is pressed against the cylinder liner by elasticity is provided on a side peripheral portion of the piston main body (claim 1). The interference fitting portion is pressed against the cylinder liner side by its elasticity to ensure a gas sealing function. Moreover, the space | interval between a piston and a cylinder liner is appropriately adjusted with the elasticity of an interference fitting part, and the friction increase of the said location can be avoided. The elasticity of the interference fitting portion is set so that an appropriate gas sealing function can be exhibited in any situation such as when the engine is cold, after warm-up is completed, or when the temperature is high.
このようなリングレスピストンでは、前記締り嵌め部は、前記ピストン本体のスカート部に配置されていることが望ましい(請求項2)。これは、ピストン本体のスカート部では所望の弾性を得易いからである。また、スカート部にスリットが設けられた構成とすることで(請求項3)、さらに容易に弾性を得ることができる。すなわち、スカート部にスリットを設けて、スカート部を分割することによりスカート部を弾性変形させ易くすることができる。 In such a ringless piston, it is desirable that the interference fitting portion is disposed in a skirt portion of the piston main body (claim 2). This is because it is easy to obtain desired elasticity in the skirt portion of the piston body. Further, by adopting a configuration in which a slit is provided in the skirt portion (Claim 3), elasticity can be obtained more easily. That is, by providing a slit in the skirt portion and dividing the skirt portion, the skirt portion can be easily elastically deformed.
以上のようなリングレスピストンは、締り嵌め部の直径がエンジンのシリンダ内径よりも大きくされており、締り嵌め部を押し縮めるようにしてシリンダ内に装着される。締り嵌め部とシリンダライナとの間に潤滑油が供給されると、当該箇所にはいわゆるクサビ効果による油圧が発生する。すなわち、締り嵌め部は、その弾性によってシリンダライナへ押し付けられているから、締り嵌め部とシリンダライナとの間に存在する潤滑油は油圧を生じる。この油圧により気体のシール機能が発揮される。 The ringless piston as described above has a diameter of the interference fit portion larger than the inner diameter of the cylinder of the engine, and is mounted in the cylinder so as to compress and retract the interference fit portion. When the lubricating oil is supplied between the interference fit portion and the cylinder liner, a hydraulic pressure due to the so-called wedge effect is generated at that portion. That is, since the interference fit portion is pressed against the cylinder liner by its elasticity, the lubricating oil existing between the interference fit portion and the cylinder liner generates hydraulic pressure. This oil pressure provides a gas sealing function.
このように本発明のエンジンでは、リングレスピストンの締り嵌め部とシリンダライナとの間に存在する潤滑油の油圧によって気体シール機能を実現しようとするものであるから、締り嵌め部の直径とシリンダライナの内径との関係が重要となる。そこで、本発明のエンジンでは、前記締り嵌め部の材料は、前記シリンダライナの材料と同一である構成とすることができる(請求項5)。同一の材料であれば、両者の線膨張係数も同一であるから、エンジンの温度変化によらず締り嵌め部とシリンダライナとの前記関係を常に適切に維持することができる。 As described above, in the engine of the present invention, the gas seal function is realized by the oil pressure of the lubricating oil existing between the interference fitting portion of the ringless piston and the cylinder liner. The relationship with the inner diameter of the liner is important. Therefore, in the engine of the present invention, the material of the interference fitting portion can be the same as the material of the cylinder liner (claim 5). If the same material is used, both have the same linear expansion coefficient, so that the relationship between the interference fit portion and the cylinder liner can always be properly maintained regardless of the temperature change of the engine.
また、両者の材料は、全く同一の場合に限定されるものではない。すなわち、前記締り嵌め部は、線膨張係数が前記シリンダライナの材料の線膨張係数と対応する材料からなり、前記締り嵌め部と前記シリンダライナとの間隔を維持する構成となっていればよい(請求項6)。 Moreover, both materials are not limited to the completely same case. In other words, the interference fit portion may be made of a material having a linear expansion coefficient corresponding to the linear expansion coefficient of the material of the cylinder liner, and may be configured to maintain a distance between the interference fit portion and the cylinder liner ( Claim 6).
このようなエンジンは、燃料を潤滑油として利用する構成とすることができる(請求項7)。本発明のリングレスピストンは、燃料と潤滑油が別個に準備された一般的なエンジンにも採用することができる。ただし、いわゆるオイル上がりやオイル下がりが問題とならない燃料を潤滑油として利用する形式のエンジンに用いれば、このような形式のエンジンが有するピストンとシリンダライナとの間の摩擦増大という問題を解決することができ、有効である。 Such an engine can be configured to use fuel as lubricating oil. The ringless piston of the present invention can also be used in a general engine in which fuel and lubricating oil are separately prepared. However, if a fuel that does not cause so-called oil rise or oil drop is used as a lubricating oil, it solves the problem of increased friction between the piston and cylinder liner of such a type of engine. Can be effective.
本発明によれば、弾性によってシリンダライナへ押し付けられる締り嵌め部を備えたリングレスピストンとしたので、ピストンとシリンダライナとの間の摩擦増大を回避しつつ、適切な気体シール機能を確保することができる。 According to the present invention, since it is a ringless piston having an interference fitting portion that is pressed against the cylinder liner by elasticity, an appropriate gas sealing function can be ensured while avoiding an increase in friction between the piston and the cylinder liner. Can do.
以下、本発明を実施するための最良の形態を図面と共に詳細に説明する。 Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は、本発明のリングレスピストン1を示しており、(a)は斜視図、(b)は(a)におけるA−A線断面図である。図2は、リングレスピストン1をエンジン2のシリンダブロック3内に装着した際のリングレスピストン1とシリンダライナ3aとの関係を示した説明図である。エンジン2は、潤滑油として燃料である軽油を利用する形式のディーゼルエンジンである。
1A and 1B show a
リングレスピストン1は、ピストン本体4の側周部に、弾性によってシリンダライナ3aへ押し付けられる締り嵌め部5が設けられている。締り嵌め部5は、より具体的には、ピストン本体4の周側壁をバレル形状とすることによって薄肉であるスカート部6に設けられている。ただし、図1(b)におけるピストン本体4のバレル形状は、説明の都合上、誇張して描いている。ここで、締り嵌め部5をスカート部6に設けるのは、スカート部6は図1(b)から明らかなようにピストン本体4の下端側に位置し、さらに、薄肉であることから弾性を得易いからである。
The
ピストン本体4のスカート部6には、全周に亘って等間隔にスリット7が設けられている。スリット7を設けるのはスカート部6にさらなる弾性を付与し、締り嵌め部5が配置されたスカート部6を変形し易くするためである。また、スリット7をスカート部6の全周に亘って等間隔に設けたのは、スカート部6の全周に亘って均等に弾性を付与し、変形させるためである。
The
このようなリングレスピストン1は、シリンダライナ3aと同質の鋳鉄により形成されている。また、図2に誇張して示したように、締り嵌め部5の直径は、シリンダライナ3aの内周径よりも大きい。従って、リングレスピストン1は、破線で示した状態の締り嵌め部5を実線で示した状態に押し縮め、当該箇所において締り嵌めとなるようにシリンダブロック3内に収容し、装着される。締り嵌め部5は、弾性を有していることから、シリンダライナ3aとの位置関係を調整することができる。
Such a
以上説明したようにシリンダブロック3内に装着されたリングレスピストン1の締り嵌め部5とシリンダライナ3aとの間には、潤滑油としての軽油が供給される。図3は、エンジン2が稼働時しているときの締り嵌め部5周辺の圧力状態を示した説明図である。エンジン2の稼働時、リングレスピストン1の燃焼室側の圧力はP1となっており、クランクケース側の圧力はP2となっている。また、シリンダライナ3aには潤滑油8による油膜が形成されている。ここで、締り嵌め部5とシリンダライナ3aとは締り嵌めとなっており、両者間の油膜は、いわゆるクサビ効果により油圧Poを生じている。この油圧Poは、圧力P1、P2よりも高い値となる。このため、燃焼室側とクランクケース側との間の気体の流通が制限される。すなわち、気体シール機能が発揮される。
As described above, light oil as lubricating oil is supplied between the interference
以上説明したように、気体シール機能が発揮されることにより、エンジン2のコンプレッションが確保される。また、シリンダライナ3aの周辺での気体の流通が制限されることにより、シリンダライナ3aに付着している潤滑油が掻き落とされることもなく、潤滑油不足による摩擦増大のおそれが軽減される。
As described above, the compression of the
また、エンジン2が高温となると、リングレスピストン1及びシリンダライナ3aが共に熱膨張する。ここで、リングレスピストン1とシリンダライナ3aは、双方鋳鉄で成形されている。従って、締り嵌め部5は、線膨張係数がシリンダライナ3aの材料の線膨張係数と対応する材料からなっているから、締り嵌め部5とシリンダライナ3aとの間隔は、どのような温度状態となってもほぼ一定の範囲に維持される。この結果、締り嵌め部5のシリンダライナ3aに対する押し付け力が過剰に増大することを回避することができる。
仮に、リングレスピストン1の熱膨張がシリンダライナ3aの熱膨張よりも大きいとすると、リングレスピストン1のシリンダライナ3aへの押し付け力が増大し、ひいては当該箇所の摩擦増大に繋がるが、本実施例ではこのような事態を回避することができる。また、常に所望の気体シール機能を発揮させることができる。
When the
If the thermal expansion of the
以上、説明したように、本発明のリングレスピストン1によれば、簡易な構造であるにもかかわらず、適切な気体シール機能を発揮することができ、ピストンとシリンダライナとの間の摩擦増大を回避、抑制することができる。また、リングレスピストン1は簡易な構造であるから、軽量化も容易である。
As described above, according to the
上記実施例は本発明を実施するための例にすぎず、本発明はこれらに限定されるものではなく、これらの実施例を種々変形することは本発明の範囲内であり、更に本発明の範囲内において、他の様々な実施例が可能であることは上記記載から自明である。また、燃料を潤滑油として利用する形式のディーゼルエンジンには、種々の配管形式が考えられ、付属する構成要素も様々なものが考えられるが、燃料を潤滑油として利用している形式のエンジンであれば、どのようなエンジンに対しても本発明のピストンを採用することができる。 The above-described embodiments are merely examples for carrying out the present invention, and the present invention is not limited thereto. Various modifications of these embodiments are within the scope of the present invention. It is apparent from the above description that various other embodiments are possible within the scope. In addition, various types of piping are conceivable for diesel engines that use fuel as a lubricating oil, and various components may be included. If there is any engine, the piston of the present invention can be adopted.
また、本発明のリングレスピストン1は、燃料とは別個の潤滑油を準備する一般的なエンジンにも採用することができる。
Further, the
1 リングレスピストン
2 エンジン
3 シリンダブロック
3a シリンダライナ
4 ピストン本体
5 締り嵌め部
6 スカート部
7 スリット
8 潤滑油
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記締り嵌め部は、前記ピストン本体のスカート部に配置されたことを特徴とするリングレスピストン。 The ringless piston according to claim 1,
The ringless piston, wherein the interference fitting portion is disposed in a skirt portion of the piston body.
前記締り嵌め部は、前記ピストン本体のスカート部に配置されると共に、当該スカート部にスリットが設けられたことを特徴とするリングレスピストン。 The ringless piston according to claim 1,
A ringless piston, wherein the interference fitting portion is disposed in a skirt portion of the piston body, and a slit is provided in the skirt portion.
前記締り嵌め部と前記シリンダライナとの間に油膜が形成されることを特徴としたエンジン。 An engine comprising the ringless piston according to any one of claims 1 to 3,
An engine characterized in that an oil film is formed between the interference fit portion and the cylinder liner.
前記締り嵌め部の材料は、前記シリンダライナの材料と同一であることを特徴としたエンジン。 An engine comprising the ringless piston according to any one of claims 1 to 3,
2. The engine according to claim 1, wherein a material of the interference fitting portion is the same as a material of the cylinder liner.
前記締り嵌め部は、線膨張係数が前記シリンダライナの材料の線膨張係数と対応する材料からなり、前記締り嵌め部と前記シリンダライナとの間隔を維持することを特徴としたエンジン。 An engine comprising the ringless piston according to any one of claims 1 to 3,
The engine is characterized in that the interference fit portion is made of a material whose linear expansion coefficient corresponds to the linear expansion coefficient of the material of the cylinder liner, and maintains an interval between the interference fit portion and the cylinder liner.
燃料を潤滑油として利用することを特徴としたエンジン。
The engine according to any one of claims 4 to 6,
An engine characterized by using fuel as lubricating oil.
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2006186314A JP2008014404A (en) | 2006-07-06 | 2006-07-06 | Ringless piston and engine equipped with the same |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2014087459A1 (en) | 2012-12-07 | 2014-06-12 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Fluid working machine and wind turbine generator |
| JP2020527671A (en) * | 2017-03-30 | 2020-09-10 | クエスト エンジンズ,エルエルシー | Piston seal system |
-
2006
- 2006-07-06 JP JP2006186314A patent/JP2008014404A/en active Pending
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