(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
大型内燃機関のシリンダ（１）に使用される研磨防止リング装置であって、中心軸線を有するシリンダ・スリーブ（２）に支持され、シリンダ・スリーブ（２）の中心軸線に沿って互いに上下方向に隣接して配置された少なくとも２つの別個のリング部材（４，５）を有し、それらのリング部材が、第１リング部材（４）および第２リング部材（５）を含んでおり、第１リング部材は第２リング部材よりもシリンダ（１）の燃焼室に近い位置に配置され、第１リング部材の内径は第２リング部材の内径よりも小さいことを特徴とする研磨防止リング装置。
【請求項２】
第１リング部材（４）および第２リング部材（５）がそれぞれ異なる材料で作られていることを特徴とする請求項１に記載された研磨防止リング装置。
【請求項３】
第１リング部材の材料は第２リング部材の材料よりも小さい熱膨張係数を有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載された研磨防止リング装置。
【請求項４】
第１リング部材（４）は耐熱性、耐熱腐食性、および断熱性の材料で作られていることを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載された研磨防止リング装置。
【請求項５】
第１リング部材（４）がマルテンサイト・ステンレス鋼で作られていることを特徴とする請求項４に記載された研磨防止リング装置。
【請求項６】
第２リング部材（５）が耐磨耗性の材料で作られていることを特徴とする請求項１に記載された研磨防止リング装置。
【請求項７】
第２リング部材（５）が硬い鋳鉄で作られていることを特徴とする請求項６に記載された研磨防止リング装置。
【請求項８】
第１リング部材（４）の内面に一連の凹部（４ａ）が形成されていることを特徴とする請求項１から請求項７までのいずれか一項に記載された研磨防止リング装置。
【請求項９】
凹部（４ａ）が溝またはノッチであることを特徴とする請求項８に記載された研磨防止リング装置。
【請求項１０】
第１リング部材（４）および第２リング部材（５）の一方が、回転させて上下逆に取り付けできるように、シリンダ・スリーブの中心軸線に直角な平面に対して対称形であることを特徴とする請求項１から請求項９までのいずれか一項に記載された研磨防止リング装置。
【請求項１１】
第１リング部材（４）および第２リング部材（５）の各々が、回転させて上下逆に取り付けできるように、シリンダ・スリーブの中心軸線に直角な平面に対して対称形であることを特徴とする請求項１から請求項１０までのいずれか一項に記載された研磨防止リング装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、大型内燃機関、特に大型ディーゼル・エンジンのシリンダに使用され、シリンダ・スリーブに支持される研磨防止リング(antipolishing ring)装置、若しくは研磨防止リング部材の配列に関する。
【０００２】
本明細書において、「大型ディディーゼル・エンジン」とは、例えば船舶の、熱若しくは電力、又はその両方、の発生に適した主エンジンまたは補助エンジンとして使用できるようなエンジンを意味する。
【０００３】
【従来の技術】
一般に研磨防止リングは、大型内燃機関、特にディーゼル・エンジン、または例えば天然ガスのようなガス燃料を主燃料として使用するいわゆるガス・エンジン、のシリンダ・スリーブに、ピストンのトップ・ランドに堆積する付着物を除去するために、使用されている。この研磨防止リングにより、シリンダ・スリーブの磨耗および潤滑油の消費を減少させることができる。研磨防止リングは通常は一つの部材で作られており、ピストンのトップ・ランドまたはピストン上方のシリンダ部分がシリンダ・スリーブの軸線方向に比較的長い場合は、研磨防止リングもそれに応じて比較的長い寸法となる。その場合、十分高い寸法精度で薄いリングを製造することが困難である。また、取り付け間隙が小さいため、薄いリングを取り付けることが困難である。
【０００４】
研磨防止リングの各部は異なる環境の影響を受けるため、リングは異なる種類の別機能を果たすことにもなる。(燃焼室がピストン上方に位置するようにシリンダが配向されていると仮定した場合）リングの下部、すなわちシリンダの燃焼室から最も離れた部分は、通常は比較的冷たく、ピストンのトップ・ランドに堆積する付着物を掻き落とすことを目的としているために、耐磨耗性が要求される。一方、リングの上部は、非常に高い熱負荷および熱腐食負荷に曝されるために、その熱膨張はリング下部に比べて著しく大きい。従って、リングの上部に大量の付着物が堆積し、それが剥れてシリンダの滑動面に堆積する可能性がある。また、特に発電用エンジンにおいては、シリンダの燃焼室の断熱は作動温度を高めて、高い効率の達成を促進する傾向を示す。従って、リングの上部は断熱部材としても使用される。その結果、リングの上部の材料とリングの下部の材料とに対する要求はかなり相違することになる。
【０００５】
上記した問題点の解決方法は米国特許第５５５３５８５号に対応するフィンランド(ＦＩ)公報第９５８３０号に記載されている。その解決方法は、正常な運転速度およびエンジン負荷において、すなわち完全に暖機された時に、リングの下部がピストンのトップ・ランドへ向かって曲がる、すなわち偏向するような構成を基本とする。このような構成は、研磨防止リングの構造をむしろ複雑化し、したがって製造費用を高めることになる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、上記した欠点を実質的に解消する新規且つ改良された研磨防止リング装置を提供することである。本発明は、上記した欠点を解消し、構造を簡単にするとともに、異なる作動状況によって定まる要件に適合し、かつ取り付けを容易にできる研磨防止リング装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、研磨防止リング装置は、シリンダ・スリーブの中心軸線に沿って互いに上下方向に隣接して配置された少なくとも２つの別個なリング部材を有する。従って、各リング部材の特性を互いに独立しかつ別の付加的要素を必要とすることなく選定することができ、それにより、リング部材の特性を、それらの外部作動環境によって必要とされる条件にできる限り近いものとすることができる。
【０００８】
以下の記載においては、便宜的に、燃焼室に近い方のリング部材を第１リング部材と称し、その第１リング部材に隣接するリング部材を第２リング部材と称する。また、２つのリング部材からなる研磨防止リング装置に関して本発明を詳細に説明するが、本発明の研磨防止リング装置を、２つ以上のリング部材を有する構成にできることは、当然である。
【０００９】
燃焼室に近い方の第１リング部材の内径は、リング部材が冷えた状態にあるときに第２リング部材の内径よりも小さいことが好ましい。望まれる場合には、第２リング部材よりも高温度に曝される第１リング部材が、エンジン作動温度において第１リング部材と第２リング部材との内径を実質的に等しくするように膨張するように、設計することができる。このことは、第２リング部材の近くよりも第１リング部材の近くに多くの付着物が堆積しないことを保証する。
【００１０】
リング部材はそれぞれ異なる材料で作られるのが好ましい。例えば、シリンダの燃焼室に近い方の第１リング部材の材料が第２リング部材の材料よりも小さい熱膨張係数となるように選定するのが好ましい。このことにより、第１リング部材とピストンの外面（mantle surface） の間隙がエンジン作動温度において過大とならないように、第１リング部材の熱膨張が制限される。
【００１１】
第１リング部材は耐熱性、耐熱腐食性または断熱性の材料、例えばマルテンサイト・ステンレス鋼で作られるのが好ましい。第２リング部材は耐磨耗性の材料、例えば硬い鋳鉄で作られるのが好ましい。特に、多量のカーバイドを含む材料がこの目的に適している。
【００１２】
第１リング部材の内面に、一連の若しくは並列された溝、ノッチなどの凹部が形成されるのが好ましい。それらの凹部内に、研磨防止リングによってピストンの外面から掻き落とされた付着物が堆積される。この場合、堆積した付着物は凹部内に保持され、内面が滑らかである場合のように容易に剥がれ落ちることがない。凹部内に保持された付着物は、断熱材として機能し、燃焼室内をいっそう高い温度にさせることができる。
【００１３】
さらに、リング部材は、回転させて上下逆に取り付けできるように、対称的であるのが好ましい。特に、第２リング部材は間隙の問題を生じることなく容易に上下逆に回転でき、これにより実際の使用寿命は２倍にできる。第１リング部材に関しては、適当に材料を選ぶことにより間隙の問題を回避することができ、状況を考えて熱膨張はできるだけ小さくされる。このようにして、上下逆にする回転はこの場合も行え、第１リング部材の使用寿命が延長される。
【００１４】
以下に添付図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図面において、符号１は大型内燃機関のシリンダを示しており、このシリンダはシリンダ・スリーブすなわちライナー２を有し、その内部にピストン３が往復運動するように配置されている。シリンダ・スリーブ２は、２つの別個のリング部材４，５を有する研磨防止リング装置若しくは研磨防止リング配列体を備えている。これらのリング部材は小さな段を形成しており、その段はエンジン運転時にピストンの上部ランドすなわちトップ・ランドに堆積する付着物を除去するのを目的とする。
【００１６】
図１の実施形態では、リング部材４，５は本質的に同じ直径を有している。上側すなわち第１リング部材４はピストン３の上方に位置した燃焼室に近く、したがってより高温度に曝されるので、下側すなわち第２リング部材５よりも小さい熱膨張係数の材料から作られる。このようにして、異なる外部環境が補償され、リング部材およびピストン３の各部における付着物の形成および除去が互いに良好に対応(若しくは一致)するようになされる。
【００１７】
図２の実施形態では、エンジンが冷間状態にあるときに、第１リング部材の内径は第２リング部材の内径よりも小さい。第１リング部材４の熱負荷はより大きいために第１リング部材はより大きく膨張する。従って、望まれる場合には、作動温度において第１リング部材４の内径が第２リング部材５の内径と等しくなるようにすることができる。当然ながら、これらのリング部材の寸法および材料を、作動温度においてこれらリング部材が異なる内径のものになるように、設計、選定することもできる。
【００１８】
図３の実施形態では、第１リング部材４の内面に一連の(若しくは並列状の)溝４ａが形成されている。溝の目的は、付着物を貯めることであり、これらの溝はエッジが鋭い場合にいっそう有効である。しかしながら、溝４ａの形状、位置、寸法および配置は種々に変化させることができ、またノッチやその他の適当な凹部をこの目的に使用することができる。堆積した付着物は断熱材として機能し、燃焼行程の温度を上昇させる目的を促進し得る。
【００１９】
リング部材４，５は図示実施形態の全てにおいて対称形とされるのが好ましい。このようにすれば、磨耗したときに、必要に応じて上下逆に回転させた状態で取付けることができ、使用寿命を延長することができる。
【００２０】
特に、２ストローク大型ディーゼル・エンジンの場合等のようにピストンのトップ・ランドがシリンダの軸線方向に通常よりも長い場合には、２以上のリング部材を設けてもよい。
【００２１】
本発明は図示した実施形態に限定されず、特許請求の範囲の欄に記載の範囲内で種々に変更することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】シリンダ・スリーブの軸線方向の立面図として本発明の一実施形態における研磨防止リング装置を示す図。
【図２】シリンダ・スリーブの軸線方向の立面図として本発明の他の実施形態における研磨防止リング装置を示す図。
【図３】シリンダ・スリーブの軸線方向の立面図として本発明のさらに他の実施形態における研磨防止リング構造を示す図。
【符号の説明】
１  シリンダ
２  シリンダ・スリーブ
３  ピストン
４  第１リング部材
５  第２リング部材
【図１】
0004477746.tif 000002
【図２】
0004477746.tif 000003
【図３】
0004477746.tif 000004