(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダボア内を摺動するピストンと、
該シリンダボアの周囲に設けられ、圧縮空気が供給される掃気室と、
前記シリンダボアの壁面を周方向に貫通して複数並べて設けられ、前記ピストンが下死点に向けて移動する爆発行程にあるときに燃焼室と前記掃気室とを連通させる掃気孔と、
該複数の掃気孔間にそれぞれ配された掃気リブと、
前記シリンダボアの壁面に開口して設けられ、前記ピストンの摺動性を高めるための潤滑油を前記シリンダボア内に供給するための注油口と、
前記爆発行程の終期に、少なくとも前記掃気リブに覆われる前記ピストンの外周面の部位に、前記潤滑油を保持するための保持溝を備え、
前記保持溝は、下側にのみ屈曲し前記掃気リブに覆われる位置に形成された下向き屈曲部と、該下向き屈曲部よりも上側かつ前記掃気孔に対応する位置に形成された左右両端部とを有することを特徴とするディーゼルエンジン。
【請求項２】
シリンダボア内を摺動するピストンと、
該シリンダボアの周囲に設けられ、圧縮空気が供給される掃気室と、
前記シリンダボアの壁面を周方向に貫通して複数並べて設けられ、前記ピストンが下死点に向けて移動する爆発行程にあるときに燃焼室と前記掃気室とを連通させる掃気孔と、
該複数の掃気孔間にそれぞれ配された掃気リブと、
前記シリンダボアの壁面に開口して設けられ、前記ピストンの摺動性を高めるための潤滑油を前記シリンダボア内に供給するための注油口と、
前記爆発行程の終期に、少なくとも前記掃気リブに覆われる前記ピストンの外周面の部位に、前記潤滑油を保持するための保持溝を備え、
前記保持溝は、下側にのみ屈曲し前記掃気リブに覆われる位置に形成された下向き屈曲部と、上側にのみ屈曲し前記下向き屈曲部よりも上側かつ前記掃気孔に対応する位置に形成された上向き屈曲部とが前記ピストンの外周面の周方向に連続していることを特徴とするディーゼルエンジン。
【請求項３】
前記ピストンは、周方向に連続して突出するリング状の複数のピストンリングと、最も上側に位置する前記ピストンリングよりも上側に形成された前記保持溝とを有することを特徴とする請求項１又は２に記載のディーゼルエンジン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ピストンを円滑に摺動させるために用いられる潤滑油の保持能力を向上するディーゼルエンジンに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエンジンのピストンが特許文献１に開示されている。このディーゼルエンジンのピストンは、ピストンの外周部に付着した油を確実に除去して、油の消費量の減少を図ろうとするものである。そのために、ピストン外周部に油溜め用の凹部を設け、この凹部とピストン内周部とを連設する油通過孔を設けている。特許文献１は、トラクタを例にして説明されている。
【０００３】
このように、油（潤滑油）を効率的に利用することは、種々の分野で研究・開発されている。しかしながら、特許文献１のような機構を例えば舶用の大型ディーゼルエンジンに転用しても、油（潤滑油）の効率的な利用を図ることはできない。
【０００４】
一般的に、大型舶用ディーゼルエンジンは、ユニフロータイプのエンジンであり、シリンダ下部に設けられた複数の掃気孔から圧縮空気が流入し、これが燃焼してシリンダ上部の排気ポートから排気されるものである。シリンダ内を摺動するピストンが下がるとともに、ピストン外周面が掃気孔と重なると、シリンダ内の圧力が掃気孔を介した外側よりも高いため、内側から外側に空気が噴き出す現象（ブローバック現象）が起こる。このときに、ピストン外周面に付着している潤滑油も一緒に出てしまうという問題点がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−１２２９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記従来技術を考慮したものであって、ピストン外周面に付着している潤滑油が掃気孔から噴き出されることを抑制することができるディーゼルエンジンを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記目的を達成するため、請求項１の発明では、シリンダボア内を摺動するピストンと、該シリンダボアの周囲に設けられ、圧縮空気が供給される掃気室と、前記シリンダボアの壁面を周方向に貫通して複数並べて設けられ、前記ピストンが下死点に向けて移動する爆発行程にあるときに燃焼室と前記掃気室とを連通させる掃気孔と、該複数の掃気孔間にそれぞれ配された掃気リブと、前記シリンダボアの壁面に開口して設けられ、前記ピストンの摺動性を高めるための潤滑油を前記シリンダボア内に供給するための注油口と、前記爆発行程の終期に、少なくとも前記掃気リブに覆われる前記ピストンの外周面の部位に、前記潤滑油を保持するための保持溝を備え、前記保持溝は、下側にのみ屈曲し前記掃気リブに覆われる位置に形成された下向き屈曲部と、該下向き屈曲部よりも上側かつ前記掃気孔に対応する位置に形成された左右両端部とを有することを特徴とするディーゼルエンジンを提供する。
【０００８】
請求項２の発明では、シリンダボア内を摺動するピストンと、該シリンダボアの周囲に設けられ、圧縮空気が供給される掃気室と、前記シリンダボアの壁面を周方向に貫通して複数並べて設けられ、前記ピストンが下死点に向けて移動する爆発行程にあるときに燃焼室と前記掃気室とを連通させる掃気孔と、該複数の掃気孔間にそれぞれ配された掃気リブと、前記シリンダボアの壁面に開口して設けられ、前記ピストンの摺動性を高めるための潤滑油を前記シリンダボア内に供給するための注油口と、前記爆発行程の終期に、少なくとも前記掃気リブに覆われる前記ピストンの外周面の部位に、前記潤滑油を保持するための保持溝を備え、前記保持溝は、下側にのみ屈曲し前記掃気リブに覆われる位置に形成された下向き屈曲部と、上側にのみ屈曲し前記下向き屈曲部よりも上側かつ前記掃気孔に対応する位置に形成された上向き屈曲部とが前記ピストンの外周面の周方向に連続していることを特徴としている。
【００１０】
請求項３の発明では、請求項１又は２の発明において、前記ピストンは、周方向に連続して突出するリング状の複数のピストンリングと、最も上側に位置する前記ピストンリングよりも上側に形成された前記保持溝とを有することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１の発明によれば、ピストン表面に潤滑油を保持するための保持溝を備えたため、ピストンの摺動中、当該保持溝に潤滑油を集めることができる。この保持溝は、少なくともピストンが摺動したとき（下死点近くに摺動したとき）に、ピストン外周面が掃気リブに覆われる位置に形成される。この位置においては掃気孔を介してシリンダボアの内側から外側に空気が噴き出す現象（ブローバック現象）が起こることはないため、保持溝に保持された潤滑油が掃気孔から噴き出されることを抑制できる。
【００１２】
また、請求項１の発明によれば、保持溝は、左右両端が掃気孔に対応する位置（ピストンが下降したときにその表面が掃気孔から露出する位置）に形成され、下側にのみ屈曲する下向き屈曲部が掃気リブに覆われる位置に形成される。ピストンが下側に摺動する際、シリンダ内は上側の燃焼室側の圧力が高いため、保持溝に流れ込んだ潤滑油は下側にのみ屈曲した下向き屈曲部に移動する。したがって、ピストンが下降したときにその表面が掃気孔から露出する位置に付着した潤滑油を掃気リブに覆われる屈曲部に集めることができる。これにより、ピストン表面に付着した潤滑油が掃気孔から噴き出されることを抑制できる。
【００１３】
請求項２の発明によれば、ピストン表面に潤滑油を保持するための保持溝を備えたため、ピストンの摺動中、当該保持溝に潤滑油を集めることができる。この保持溝は、少なくともピストンが摺動したとき（下死点近くに摺動したとき）に、ピストン外周面が掃気リブに覆われる位置に形成される。この位置においては掃気孔を介してシリンダボアの内側から外側に空気が噴き出す現象（ブローバック現象）が起こることはないため、保持溝に保持された潤滑油が掃気孔から噴き出されることを抑制できる。
また、請求項２の発明によれば、保持溝は、下側にのみ屈曲し掃気リブに覆われる位置に形成された下向き屈曲部と、上側にのみ屈曲し下向き屈曲部よりも上側かつ掃気孔に対応する位置に形成された上向き屈曲部とがピストン表面の周方向に連続している。ピストンが下側に摺動する際、シリンダ内は上側の燃焼室側の圧力が高いため、保持溝に流れ込んだ潤滑油は下側にのみ屈曲した下向き屈曲部に移動する。このため、ピストンが下降したときにその表面が掃気孔から露出する位置に付着した潤滑油を掃気リブに覆われる屈曲部に集めることができる。これにより、ピストン表面に付着した潤滑油が掃気孔から噴き出されることを抑制できる。
【００１５】
請求項３の発明によれば、ピストンには複数のピストンリングが装着され、これらのピストンリングのうち、最も上側のピストンリングよりも上側に保持溝が形成される。潤滑油はピストンの上部に多く付着しているため、保持溝をピストン上部に設けることで、多量の潤滑油を効率よく集めて掃気孔から噴き出されることを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に係るディーゼルエンジンの概略図である。
【図２】参考例に係る保持溝を備えたピストン周辺の概略図である。
【図３】一実施例に係る保持溝を備えたピストン周辺の概略図である。
【図４】他の実施例に係る保持溝を備えたピストン周辺の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図１は本発明に係るディーゼルエンジンの概略図である。
図示したように、本発明に係るディーゼルエンジン１は、主として舶用であり、シリンダボア２と、ピストン３とを備えている。シリンダボア２は略円筒形であり、通常であればピストン３の摺動性を高めたシリンダライナを鋳包んでシリンダボア２が鋳造される。ピストン３は、シリンダボア２内を上下方向に摺動する。ピストン３は、ピストンロッド５と接続され、ピストンロッド５はクロスヘッド６及びコンロッド７に接続される。コンロッド７は、クランク軸８に接続される。シリンダボア２の下側の周囲には、略密閉された掃気室１０が備わる。また、シリンダボア２には、シリンダボア２の壁面を周方向に貫通して複数並べて設けられ、少なくともピストン３が下死点にあるときにピストン３上側の燃焼室（不図示）と掃気室１０とを連通する掃気孔１１が設けられる。また、シリンダボア２の上側には、シリンダボア２の壁面に開口し、シリンダボア２内に向けられて、ピストン３の摺動性を高めるための潤滑油を供給するための注油口１２が設けられる。
【００１８】
ピストン３の摺動動作は以下のようにして行われる。ターボチャージャ１３にて空気が圧縮され、この圧縮空気は矢印Ｒ方向に流通し、掃気マニホルド（不図示）を通り、掃気室１０に供給される。なお、掃気マニホルドと掃気室１０との間は、適宜フラップ弁等の逆止弁を設けてもよい。掃気室１０内の圧縮空気はピストン３が下死点に到達したときに掃気孔１１からシリンダボア２内（より詳しくはピストン上側の燃焼室）に流入し、ピストン３が上昇したときにインジェクタ１４から燃料が供給され、自然発火する。この爆発工程でピストン３が押し下げられるとともに、シリンダボア２上部の排気バルブ１５が開放され、排気ガスがここから排気される。
【００１９】
そして、再びピストン３が下死点に到達したときに掃気孔１１から圧縮空気がシリンダ内に流入する。このようなピストン３の摺動動作は、ピストンロッド５を上下移動させ、これに伴いクロスヘッド６がクロスヘッドガイド９に沿って摺動する。さらに、コンロッド７の上端も上下に摺動し、コンロッド７の下端はクランク軸８廻りに回動する。そして、クランク軸８が回転する。なお、排気バルブ１５の駆動用油は給油管１６を通って供給される。一方、他のバルブ等を作動させる作動油は給油管１７を通って供給される。また、燃料は燃料管１９を通って供給される。これらの作動油や燃料は、調整ユニット１８にてその圧を制御される。
【００２０】
注油口１２から供給された潤滑油は、ピストン３の摺動によりピストンリング（後述）とシリンダボア２の内壁面に挟まれて伸ばされる。そして、シリンダボア２の下端に設けられた廃油口（不図示）から廃油される。
【００２１】
図２は参考例の保持溝を備えたピストン周辺の概略図である。
図示したように、ピストン３は、周方向に連続して突出する複数（図では４つ）のピストンリング２０を備えている。実際には、ピストンリング２０の外周面とシリンダボア２の内壁面が接してピストン３はシリンダボア２内を摺動する。図では、図の手前側に開口している掃気孔１１を点線で描いている。上述した複数の掃気孔１１の間には、それぞれ掃気リブ２１が配されている。ピストン３が摺動したとき（具体的には爆発工程の終期に下死点近くに移動したとき）、このピストン外周面が掃気リブ２１に覆われる位置に、潤滑油を保持するための参考例の保持溝２２が形成される。したがって、ピストン３の摺動に伴って、ピストン３の外周面に付着した潤滑油は保持溝２２に集められる。このため、この位置においては掃気孔１１を介してシリンダの内側から外側に空気が噴き出す現象（ブローバック現象）が起こることはないので、保持溝２２に保持された潤滑油が掃気孔１１から噴き出されることを抑制できる。
【００２２】
この保持溝２２は、掃気リブ２１に覆われる範囲内に形成される。図では、ピストン３の周方向に沿って断続的に複数個の保持溝２２が形成され、この保持溝２２の左右両端は掃気リブ２１の横幅と同じ長さに形成されている。このように、保持溝２２を掃気リブ２１に覆われる範囲内に形成することで、ピストン３表面を流れる潤滑油をこの範囲内にできるだけ集めることが可能となる。したがって、保持溝２２に保持された潤滑油が掃気孔１１から噴き出されることを抑制できる。保持溝２２は、ピストン３の摺動方向に複数個（図では３個）設けたほうが好ましい。これにより、より多くの潤滑油を保持溝２２に保持することができる。
【００２３】
また、保持溝２２は最も上側のピストンリング２０よりも上側に形成されている。潤滑油はピストン３の上部に多く付着しているため、保持溝２２をピストン上部に設けることで、多量の潤滑油を効率よく集めて掃気孔１１から噴き出されることをさらに抑制できる。なお、保持溝２２はピストンの下側あるいは中間に設けてもよい。また、掃気リブ２１の幅方向の長さを長くしてもよい。これにより、保持溝２２の幅方向の長さも長くすることができ、より多くの潤滑油を集めることができる。この場合には、適切な掃気孔１１の面積や高さを保つように設計する。
【００２４】
図３は一実施例の保持溝を備えたピストン周辺の概略図である。
図示したように、保持溝２３は、下側にのみ屈曲し掃気リブ２１に覆われる位置に形成された下向き屈曲部２３ａと、下向き屈曲部２３ａよりも上側かつ掃気孔１１に対応する位置に形成された左右両端部２３ｂ、２３ｃとを有している。すなわち、保持溝２３は正面視において略Ｖ字状に形成されている。ピストン３が下側に摺動する際、シリンダボア２内は上側の燃焼室側の圧力が高いため、保持溝２３に流れ込んだ潤滑油は、保持溝２３内において左右両端部２３ｂ、２３ｃから下向き屈曲部２３ａの方に移動する（図の矢印Ｄ方向）。すなわち、左右両端部２３ｂ、２３ｃはピストン３が下降したとき（下死点付近に移動したとき）にその表面が掃気孔１１から露出する位置にあるため、この位置に付着している潤滑油を掃気リブに覆われる下向き屈曲部２３ａに集めることができる。これにより、ピストン３の表面に付着した潤滑油が掃気孔１１から噴き出されることを抑制できる。なお、保持溝２３の上下方向における数は、図２で示した参考例と同様に、一個でも複数個でもよいが（図では２個）、多いほうが好ましい。その他の構成、作用、効果は図２の参考例と同様である。
【００２５】
図４は他の実施例の保持溝を備えたピストン周辺の概略図である。
図示したように、保持溝２４は、下側にのみ屈曲し掃気リブ２１に覆われる位置に形成された下向き屈曲部２４ａと、上側にのみ屈曲し下向き屈曲部２４ａよりも上側かつ掃気孔１１に対応する位置に形成された上向き屈曲部２４ｂとがピストン３表面の周方向に連続しているものである。すなわち、保持溝２４は略Ｖ字が連続した波線状に形成されている。このような構成によっても、掃気孔１１に露出するであろう位置に付着した潤滑油を、保持溝２４内を矢印Ｄ方向に流して掃気リブ２１に覆われている下向き屈曲部２４ａに集めることができ、ピストン３表面に付着した潤滑油が掃気孔１１から噴き出されることを抑制できる。その他の構成、作用、効果は図３の実施例と同様である。
【符号の説明】
【００２６】
１  ディーゼルエンジン
２  シリンダボア
３  ピストン
５  ピストンロッド
６  クロスヘッド
７  コンロッド
８  クランク軸
９  クロスヘッドガイド
１０  掃気室
１１  掃気孔
１２  注油口
１３  ターボチャージャ
１４  インジェクタ
１５  排気バルブ
１６  給油管
１７  給油管
１８  調整ユニット
１９  燃料管
２０  ピストンリング
２１  掃気リブ
２３  保持溝
２３ａ  下向き屈曲部
２３ｂ，２３ｃ  保持溝の左右の端部
２４  保持溝
２４ａ  下向き屈曲部
２４ｂ  上向き屈曲部
【図１】
0005541453.tif 000002
【図２】
0005541453.tif 000003
【図３】
0005541453.tif 000004
【図４】
0005541453.tif 000005