(57)【要約】【課題】  環状ガス室に導入したガス圧により、コネクチングロッドの傾きから生ずるスラスト力に対抗してピストンをシリンダから浮かして支持し、ピストンとシリンダとの摺動摩擦抵抗を低減するようにした往復動エンジンを提供すること。【解決手段】  往復動エンジン１は、ピストンリング２６がピストン上面３Ａに平行に設けられ、ピストンリング２７がピストン２の往復動方向に対して傾斜して設けられ、ピストンリング２６とピストンリング２７との間がスラスト側１２において巾広く、反スラスト側１３に向って次第に巾狭く形成され、ピストンピン１０の中心がピストン中心に対してスラスト側１２に偏心されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼ガス圧力を受けるピストン上面とピストンリングを装着したランド部とからなるピストン上部体とこのピストン上部体の下側に形成されたスカート部とを備えたピストンにおいて、シリンダの内面とピストン上部体の第２ランド部の外周面と第１ピストンリングと第２ピストンリングとに囲まれた環状ガス室を形成し、上記シリンダの内面のスラスト側の上部位において、複数の凹所が形成され、爆発燃焼行程においてピストンが上死点又は上死点近傍に位置するとき、上記凹所を通してピストン上方の高圧ガスを上環状ガス室に流入させ、ガス室に流入した高圧ガスによりピストンをスラスト側から支持して降下するようにした往復動エンジンにおいて、第１ピストンリングがピストン上面に平行に設けられ、第２ピストンリングがピストンの往復動方向に対して傾斜して設けられ、上記第１ピストンリングと第２ピストンリングとの間がスラスト側において巾広く、反スラスト側に向って次第に巾狭く形成され、ピストンピンの中心がピストン中心に対してスラスト側に偏心された往復動エンジン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ピストンエンジンの改良に関する。
【０００２】
詳細には、本発明はピストンのセカンドランド（第２ランド）の外周面とシリンダの内面と第１ピストンリングと第２ピストンリングとに囲まれて作成された環状ガス室にピストンの上方の燃焼高圧ガスを導入し、この導入したガス圧により、スラスト側において、ピストンをシリンダから浮かして支持し、ピストンとシリンダとの摩擦抵抗の低減を図った往復動エンジンに関する。
【背景技術】
【０００３】
特許文献１及び特許文献２のいずれもピストンに働くスラスト力による、スラスト側におけるピストンとシリンダとのフリクションロスを低減する技術である。これらに記載の技術は燃焼圧力を受けるピストン上面部とピストンリングを装着したランド部とからなるピストン上部体と、このピストン上部体の下側に形成されたスカート部とを備えたピストンにおいて、ピストン上部体の外周面に装着された第１ピストンリングと第２ピストンリングとの間の第２ランド部に環状ガス室をスラスト側で巾広く、反スラスト側に向って次第に巾狭にして形成し、上記シリンダの内面のスラスト側の上部位において、複数の凹所が形成され、ピストンが上死点または上死点近傍に位置するとき、上記凹所を通してピストン上方の高圧ガスを上記環状ガス室に流入させ、ガス室に流入した高圧ガスによりピストンをスラスト側から支持した往復動エンジンである。
【０００４】
即ち、上記環状ガス室に導入したガス圧により、コネクチングロッドの傾きから生ずるスラスト力（側圧）に対抗してピストンをシリンダから浮かして支持し、ピストンとシリンダとの摺動摩擦抵抗を低減するようにした往復動エンジンである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開第ＷＯ９２／０２７２２号
【特許文献２】国際公開第ＷＯ２００４／０７９１７７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記の従来のピストンは、ピストンピンがピストン中心線より反スラスト側に偏心している。このため、圧縮行程でピストンが上死点に達したときピストンにおいては、そのピストン上部体が反スラスト側シリンダ内面より離れ易く、ピストンの反スラスト側のトップランドに次の爆発膨張行程において燃焼ガス圧力が強く作用する。このため、スラスト側より環状ガス室にガス圧を導入しても、十分にピストンを浮かせることができず、スラスト側の摩擦抵抗が十分に低減されない。そこで、本発明は上記の欠陥を除去したものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
燃焼ガス圧力を受けるピストン上面とピストンリングを装着したランド部とからなるピストン上部体とこのピストン上部体の下側に形成されたスカート部とを備えたピストンにおいて、シリンダの内面とピストン上部体の第２ランド部の外周面と第１ピストンリングと第２ピストンリングとに囲まれた環状ガス室を形成し、上記シリンダの内面のスラスト側の上部位において、複数の凹所が形成され、爆発燃焼行程においてピストンが上死点又は上死点近傍に位置するとき、上記凹所を通してピストン上方の高圧ガスを上環状ガス室に流入させ、ガス室に流入した高圧ガスによりピストンをスラスト側から支持して、降下するようにした往復動エンジンにおいて、第１ピストンリングがピストン上面に平行に設けられ、第２ピストンリングがピストンの往復動方向に対して傾斜して設けられ、上記第１ピストンリングと第２ピストンリングとの間がスラスト側において巾広く、反スラスト側に向って次第に巾狭く形成され、ピストンピンの中心がピストン中心に対してスラスト側に偏心された往復動エンジンである。
【発明の効果】
【０００８】
ピストンのピストンピンがピストン中心線よりスラスト側に偏心しているため、圧縮行程でピストンが上死点に達したときもピストンのピストン上部体は反スラスト側シリンダ内面より離れが少なく、従ってピストンの反スラスト側のトップランドに作用する燃焼ガス圧力の影響は少ない。このため、ピストンは、スラスト側より環状ガス室に導入した高圧ガスによって支持され、シリンダ内面より十分に浮かされシリンダ内面とピストンとの摩擦が低減される。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施の形態の例の縦断面説明図である。
【図２】図１に示す例の動作説明図である。
【図３】図１に示す例のピストンの説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態を図面に示した実施例について説明する。
【実施例】
【００１１】
第１図から第３図には、本発明の往復動エンジンの実施例が示してある。
【００１２】
図１から図３には、本実施例の往復動エンジン１のピストン２が示してある。上記ピストン２は、燃焼圧力を受けるピストン上面部３とピストンリング溝４、５、６を有するランド部７とからなるピストン上部体８と、このピストン上部体８の下側に形成したスカート部９とピストンピン１０を支持するピンボス部とを備える。なお、上記ランド部７は上記ピストン上部体８の外周面１６をも指す。以下、ランド部７をピストン上部体８の外周面１６と称す。さて、上記ピストン２において、１２はスラスト側を示し、１３は反スラスト側を示す。
【００１３】
ピストン２は、上記ピストン上部体８が、ピストン２の中心線１４に対して反スラスト側１３に偏心ｅして形成されている。１５は、上記ピストン上部体８の中心線を示す。図３に示すように、ピストン２は直立姿勢で、反スラスト側１３において、上記ピストン上部体８の外周面１６とスカート部９の外周面１７とが垂直線１８上にそろえて、形成されている。
【００１４】
一方、スラスト側１２において、ピストン上部体８の外周面１９は、スカート部９の外周面２０を通る垂直線２１から内側に位置し、隙間２２がある。
【００１５】
特に、ピストン２は、図３に示すように、ピストン１０の中心１１がピストン中心線１４に対してスラスト側１２に偏心ｅ２して配設されている。ピストン２は、上記の如く形状であるため、図１及び図２に示すように、シリンダ２３に組込まれ、直立姿勢にあるとき、反スラスト側１３において、ピストン上部体８の外周面１６とスカート部９の外周面１７とが共に、シリンダ２３の内面２４に添い当り接している。他方、スラスト側１２においては、ピストン上部体８の外周面１９とシリンダ２３の内面２４との間には隙間（クリアランス）２５が存在する。ピストン上部体８のピストンリング溝４及び５には圧縮用のピストンリング２６及び２７が組み込まれている。即ち、ピストン上面３に一番近いところの第１ピストンリング溝４には、第１ピストンリング２６が組み込まれ、次に近い第２ピストンリング溝５には、第２ピストンリング２７が組み込まれている。もちろん、第１ピストンリング２６はトップリング、第２ピストンリング２７はセカンドリングのことである。そして、もちろん第３ピストンリング溝６にはオイルかきリング２８が組み込まれている。
【００１６】
第１ピストンリング２６が組み込まれている第１ピストンリング溝４は、ピストン上面３Ａに平行に形成されている。第２ピストンリング２７が組み込まれている第２ピストンリング溝５は、スラスト側１２に向かって２°から５°の下り傾斜して形成されている。即ち、第２ピストンリング溝５は、第１ピストンリング溝４及びピストン上面３Ａに対して、その間の距離Ｄがスラスト側１２において巾広く、反スラスト側１３に向かって次第に巾狭に形成されている。
【００１７】
従って、第２ピストンリング２７は、ピストン上面３Ａに平行した第１ピストンリング２６に対して、その間の距離Ｄ１（第２ランド部３０）は、スラスト側１２において巾広く、反スラスト側１３に向かって次第に巾狭になっている。
【００１８】
図１及び図２に示すように、ピストン２がシリンダ２３に組み込まれた状態でピストン２には、ピストン上部体８の第２ランド部３０の外周面とシリンダ２３の内面２４と第１ピストンリング２６及び第２ピストンリング２７とにより囲まれた環状ガス室３１が形成されている。
【００１９】
第２ランド部３０は上述したように、スラスト側１２で巾広く、反スラスト側１３に向かって次第に巾狭になっているので、上記環状ガス室３１もまたスラスト側１２で巾広く、反スラスト側１３に向かって次第に巾狭になっている。
【００２０】
そして、上記環状ガス室３１に本往復動エンジン１が燃焼膨張行程の初期において、ピストン２の上方の高圧ガス３８を導入し、導入したその高圧ガス３９を保持させる。
【００２１】
図１及び図２に示すように、シリンダ２３には、スラスト側１２の内面２４において、その上部位３３のところに凹所３４が複数個（３〜４個）、円周方向３５に沿って、並べて設けられている。なお、凹所３４，３４，３４はシリンダ内面２４から深く、くぼみ状に形成してある。これら凹所３４，３４，３４は後述するが、ガス圧の通路の役目をする。これら凹所３４，３４，３４の位置はピストン２が上死点近傍の位置にあるとき、ピストン２の第１のピストンリング２６がこれら凹所３４，３４，３４の上を通過中であるよう定めてある。
【００２２】
このように、ピストン２が上死点近傍にあって、第１ピストンリング２６が凹所３４，３４，３４の上を通過中のときに、これら凹所３４，３４，３４のそれぞれの凹み空間３６，３６，３６と第１ピストンリング２６の外周面との間が通路となり、ピストン２の上方の燃焼室３７とピストン２の環状ガス室３１とが連通し合い、ピストン２上方の高圧ガス３８が上記環状ガス室３１に矢印４１で示すように流入するようになっている。
【００２３】
エンジン運転時、圧縮行程から爆発膨張行程でピストン２が上死点又は上死点近傍の位置において、ピストン２のピストンピン１０がスラスト側１２にピストン中心線１４から偏心しているため、ピストン２はピストン上部体８が反スラスト側１３のシリンダ内面２４からの離れが少なく、従って、ピストン２の上方の燃焼ガス圧のピストン２の反スラスト側１３のランド（トップランド）に作用する影響が少ない。と同時に、更に爆発膨張行程の初期、第１ピストンリング２６がシリンダ２３の凹所３４，３４，３４を通過するとき、燃焼室３７内の高圧ガス３８が凹み空間３６，３６，３６を通って環状ガス室３１に導入される。この環状ガス室３１は受圧面積が反スラスト側１３に比べスラスト側１２において、はるかに大きく、かつ上記高圧ガス３９はスラスト側１２より導入されるため、ピストン２はスラスト側１２においてガス圧によりシリンダ２３の内面２４から浮かされて支持され、膨張行程を降下する。
【符号の説明】
【００２４】
１  往復動エンジン
２  ピストン
４  第１ピストンリング溝
５  第２ピストンリング溝
６  第３ピストンリング溝
７  ランド部
８  ピストン上部体
９  スカート部
１０  ピストンピン
１１  ピントン中心
１２  スラスト側
１３  反スラスト側
１４  ピストン中心線
１５  ピストン上部体の中心線
１６  ピストン上部体の外周面
１７  スカート部の外周面
１８  垂直線
１９  スラスト側ピストン上部体の外周面
２０  スラスト側スカート部の外周面
２１  スラスト側垂直線
２２  隙間
２３  シリンダ
２４  内面
２５  隙間（クリアランス）
２６  第１ピストンリング
２７  第２ピストンリング
２８  オイルかきリング
３０  第２ランド部
３１  環状ガス室
３３  上部位
３４  凹所
３５  円周方向
３６  凹み空間
３７  燃焼室
３８  高圧ガス
３９  高圧ガス
４１  矢印
【図１】
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【図２】
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【図３】
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