(57)【要約】【課題】気筒内をピストンが往復運動する内燃機関において、オイルの消費量を抑制すること。【解決手段】気筒３内を往復運動するピストン５は、気筒３の内部を燃焼空間３Ｂと非燃焼空間３Ｃとに区画する。トップリング溝５Ｔの内壁には、環状かつ板状の弾性体で構成される逆止弁４１が設けられる。逆止弁４１は、内側の端部がトップリング溝５Ｔの内壁面５Ｔｉに固定されて、内壁面５Ｔｉから突出している。そして、逆止弁４１の外側の端部、すなわち、逆止弁４１の固定側における端部とは反対側の端部が、トップリング４０Ｔの内周部４０Ｔｉに接触する。【選択図】        図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
気筒の内部を往復運動するとともに、前記気筒の内部を燃焼空間と非燃焼空間とに区画するピストンと、
前記ピストンの側周部と前記気筒の内壁との間を通過するオイルの経路に設けられて、前記燃焼空間側からの前記オイルの流れを許容するとともに、前記非燃焼空間側からの前記オイルの流れを制限する逆止弁と、
を含んで構成されることを特徴とする内燃機関。
【請求項２】
前記逆止弁は、前記ピストンの側周部に設けられるピストンリング溝と、前記ピストンリング溝に取り付けられるピストンリングとの間に設けられることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関。
【請求項３】
前記逆止弁は、前記ピストンリング溝の内壁に設けられることを特徴とする請求項２に記載の内燃機関。
【請求項４】
前記逆止弁は、前記ピストンリングの内周部に設けられることを特徴とする請求項２に記載の内燃機関。
【請求項５】
前記逆止弁は、前記ピストンの側周部に設けられ、前記ピストンの側周部と前記気筒の内壁との間に配置されることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関。
【請求項６】
前記逆止弁は、前記ピストンリング溝の内部に配置され、前記ピストンリング溝の内壁と、前記ピストンリングの内周部と、前記非燃焼空間側における前記ピストンリング溝の面との間に設けられる環状の部材であることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関。
【請求項７】
さらに、前記環状の部材と前記非燃焼空間側における前記ピストンリング溝の面との間に、前記ピストンの頂部へ向かう力を前記環状の部材へ付与する弾性部材を設けることを特徴とする請求項６に記載の内燃機関。
【請求項８】
前記環状の部材は断面が円形であり、前記環状の部材が配置される部分における前記ピストンリング溝の内壁面、又は前記ピストンリングの内周部には、斜面が形成されることを特徴とする請求項６又は７に記載の内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ピストンが気筒内を往復運動する内燃機関に関する。
【背景技術】
【０００２】
ピストンが気筒内を往復する、いわゆるレシプロ式の内燃機関は、ピストンの側周部にピストンリングを設け、気密性や潤滑性を確保する。例えば、特許文献１には、ピストンリング内に連通孔を設けるとともに、ピストンリングのクランクケース側から燃焼室側へのオイルの流れを許容する逆止弁を設ける内燃機関が開示されている。
【０００３】
【特許文献１】特公昭６３−６７０２１号公報  ３頁
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、特許文献１に開示された内燃機関は、燃焼室（燃焼空間）側の圧力がクランクケース側の圧力よりも高い場合には、燃焼室側からクランクケース側へのオイルの流れを止めることはできる。しかし、特許文献１の内燃機関は、クランクケース側から燃焼室側へのオイルの流れを許容するため、燃焼室側の圧力がクランクケース側の圧力よりも低い場合には、クランクケース側から燃焼室側へのオイルの流れを止めることはできない。その結果、クランクケース側から燃焼室側へオイルが流れることに起因するオイルの消費量の増加を招いていた。
【０００５】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、ピストンが気筒内を往復する内燃機関において、ピストンと気筒との間を通過してクランクケース側から燃焼空間側へオイルが流れることに起因するオイルの消費量を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る内燃機関は、気筒の内部を往復運動するとともに、前記気筒の内部を燃焼空間と非燃焼空間とに区画するピストンと、前記ピストンの側周部と前記気筒の内壁との間を通過するオイルの経路に設けられて、前記燃焼空間側からの前記オイルの流れを許容するとともに、前記非燃焼空間側からの前記オイルの流れを制限する逆止弁と、を含んで構成されることを特徴とする。
【０００７】
上記構成により、ピストンの側周部と気筒の内壁との間では、燃焼空間側から非燃焼空間側へはオイルが流れるが、非燃焼空間側から燃焼空間側へはオイルの流れが制限される。これによって、燃焼空間へ流入するオイルを抑制できるので、燃焼空間で燃焼して消費されるオイルの消費量を抑制できる。その結果、ピストンと気筒との間を通過してクランクケース側から燃焼空間側へオイルが流れることに起因するオイルの消費量を抑制できる。
【０００８】
本発明の望ましい態様としては、前記内燃機関において、前記逆止弁は、前記ピストンの側周部に設けられるピストンリング溝と、前記ピストンリング溝に取り付けられるピストンリングとの間に設けられることが好ましい。
【０００９】
本発明の望ましい態様としては、前記内燃機関において、前記逆止弁は、前記ピストンリング溝の内壁に設けられることが好ましい。
【００１０】
本発明の望ましい態様としては、前記内燃機関において、前記逆止弁は、前記ピストンリングの内周部に設けられることが好ましい。
【００１１】
本発明の望ましい態様としては、前記内燃機関において、前記逆止弁は、前記ピストンの側周部に設けられ、前記ピストンの側周部と前記気筒の内壁との間に配置されることが好ましい。
【００１２】
本発明の望ましい態様としては、前記内燃機関において、前記逆止弁は、前記ピストンリング溝の内部に配置され、前記ピストンリング溝の内壁と、前記ピストンリングの内周部と、前記非燃焼空間側における前記ピストンリング溝の面との間に設けられる環状の部材であることが好ましい。
【００１３】
本発明の望ましい態様としては、前記内燃機関において、さらに、前記環状の部材と前記非燃焼空間側における前記ピストンリング溝の面との間に、前記ピストンの頂部へ向かう力を前記環状の部材へ付与する弾性部材を設けることが好ましい。
【００１４】
本発明の望ましい態様としては、前記内燃機関において、前記環状の部材は断面が円形であり、前記環状の部材が配置される部分における前記ピストンリング溝の内壁面、又は前記ピストンリングの内周部には、斜面が形成されることが好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明は、ピストンが気筒内を往復する内燃機関において、ピストンと気筒との間を通過してクランクケース側から燃焼空間側へオイルが流れることに起因するオイルの消費量を抑制できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この発明を実施するための最良の形態（以下実施形態という）によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施の形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。以下においては、火花点火式の内燃機関を例として説明するが、本発明の適用対象はこれに限定されるものではなく、いわゆるディーゼルエンジンにも適用することができる。
【００１７】
本実施形態に係る内燃機関は、気筒内を往復運動するピストンによって気筒の内部が燃焼空間と非燃焼空間とに区画される内燃機関であり、ピストンの側周部と気筒の内壁との間を通過するオイルの経路に設けられて、燃焼空間側からのオイルの流れを許容するとともに、非燃焼空間側からのオイルの流れを制限する逆止弁を備える点に特徴がある。ここで、オイルは、内燃機関の潤滑や冷却に用いられる、いわゆるエンジンオイルである。
【００１８】
図１は、本実施形態に係る内燃機関の概略構成図である。内燃機関１は、気筒内に配置されたピストンの往復運動を回転運動に変換して出力として取り出す、いわゆるレシプロ式の内燃機関である。内燃機関１は、気筒３を複数備えている。図１においては、内燃機関１が備える複数の気筒３のうち、一つを示してある。複数の気筒３は、例えば、４個を直列に並べて配置される。なお、本実施形態において、気筒３の数や配置は、この形態に限定されるものではない。
【００１９】
この内燃機関１は、シリンダブロック３Ａと、シリンダブロック３Ａの一端部に取り付けられるシリンダヘッド２と、シリンダブロック３Ａのシリンダヘッド２が取り付けられる端部とは反対側の端部に設けられるクランクケース４とを備える。これらが内燃機関１の筐体を構成する。
【００２０】
気筒３の内部には、ピストン５が配置されて往復運動する。ピストン５は、コネクティングロッド６に対して回動自在に取り付けられる。また、コネクティングロッド６は、クランクケース４の内部空間（クランクケース内部空間）４Ｉに配置されるクランク軸７に対して回動自在に取り付けられる。これによって、ピストン５は、コネクティングロッド６を介してクランク軸７と連結される。
【００２１】
このような構成により、内燃機関１の運転時においては、ピストン５の往復運動がクランク軸７によって回転運動に変換されて、内燃機関の出力として取り出される。また、内燃機関１を始動するときには、クランク軸７をスタータモータによって駆動してピストン５を往復運動させる。
【００２２】
内燃機関１の気筒３の内部は、ピストン５により燃焼空間３Ｂと非燃焼空間３Ｃとに区画される。燃焼空間３Ｂは、ピストン５と、シリンダブロック３Ａと、シリンダヘッド２とで囲まれた空間であり、混合気が燃焼する。また、非燃焼空間３Ｃは、ピストン５よりもクランクケース内部空間４Ｉ側における気筒３の内部の空間であり、クランクケース内部空間４Ｉとつながっている。非燃焼空間３Ｃは、ピストン５によって２つに区画される気筒３の内部空間のうちの一方であり、ピストン５を基準として、燃焼空間３Ｂと対向する。気筒３の燃焼空間３Ｂには、燃焼空間３Ｂへ燃焼用の空気を導入する吸気ポート９Ｉと、燃焼空間３Ｂから排ガスを排出させる排気ポート９Ｅとが接続される。なお、吸気ポート９Ｉと排気ポート９Ｅとは、シリンダヘッド２に形成される。
【００２３】
内燃機関１のシリンダヘッド２には、燃料噴射弁８が取り付けられている。燃料噴射弁８は、内燃機関１の各気筒３に対してそれぞれ設けられている。燃料噴射弁８は、燃焼空間３Ｂへ直接燃料を噴射する。この燃料は、吸気ポート９Ｉから燃焼空間３Ｂへ導入される燃焼用空気と混合気を形成し、燃焼空間３Ｂで燃焼する。混合気の燃焼によって発生する圧力（燃焼圧力）によって、ピストン５が駆動される。本実施形態に係る内燃機関１は、燃焼空間３Ｂへ直接燃料を噴射する、いわゆる直噴式の燃料噴射方式を用いるが、吸気ポート９Ｉ内へ燃料を噴射する、いわゆるポート噴射式の燃料噴射方式を用いてもよい。さらに、直噴式及びポート噴射式を併用してもよい。
【００２４】
吸気ポート９Ｉと燃焼空間３Ｂとの間には吸気開口部が形成されている。この吸気開口部には、吸気バルブ１０Ｉが取り付けられており、所定のタイミングで吸気開口部を開閉する。吸気開口部が開いたときに、吸気ポート９Ｉから燃焼空間３Ｂへ燃焼用空気が導入される。また、排気ポート９Ｅと燃焼空間３Ｂとの間には排気開口部が形成されている。この排気開口部には、排気バルブ１０Ｅが取り付けられており、所定のタイミングで排気開口部を開閉する。排気開口部が開いたときに、燃焼空間３Ｂから排気ポート９Ｅへ排ガスが排出される。
【００２５】
内燃機関１は、吸気バルブ１０Ｉと排気バルブ１０Ｅとを開閉させるための弁装置を備える。弁装置は、吸気カム１２Ｉが取り付けられる吸気カムシャフト１１Ｉと、排気カム１２Ｅが取り付けられる排気カムシャフト１１Ｅと、吸気側ロッカーアーム１３Ｉと、排気側ロッカーアーム１３Ｅと、吸気側ラッシュアジャスタ１４Ｉと、排気側ラッシュアジャスタ１４Ｅと、を含んで構成される。
【００２６】
吸気バルブ１０Ｉは、吸気ポート９Ｉと燃焼空間３Ｂとの間の吸気開口部に配置され、吸気カムシャフト１１Ｉが回転することにより開閉する。また、排気バルブ１０Ｅは、排気ポート９Ｅと燃焼空間３Ｂとの間の排気開口部に配置され、排気カムシャフト１１Ｅが回転することにより開閉する。
【００２７】
吸気カムシャフト１１Ｉ及び排気カムシャフト１１Ｅは、カムシャフトハウジング１６に取り付けられる。ここで、カムシャフトハウジング１６はシリンダヘッド２に取り付けられる。吸気カムシャフト１１Ｉ及び排気カムシャフト１１Ｅは、タイミングチェーンやタイミングベルトを介して、クランク軸７の回転に連動して回転する。吸気カムシャフト１１Ｉには吸気カム１２Ｉが取り付けられており、排気カムシャフト１１Ｅには排気カム１２Ｅが取り付けられている。
【００２８】
吸気カム１２Ｉは、吸気側ロッカーアーム１３Ｉに接しており、また、排気カム１２Ｅは、排気側ロッカーアーム１３Ｅに接している。吸気カムシャフト１１Ｉ及び排気カムシャフト１１Ｅが回転することにより、吸気カム１２Ｉ及び排気カム１２Ｅが回転する。これによって、吸気カム１２Ｉは、吸気側ロッカーアーム１３Ｉを介して吸気バルブ１０Ｉを開閉し、排気カム１２Ｅは、排気側ロッカーアーム１３Ｅを介して排気バルブ１０Ｅを開閉する。
【００２９】
吸気側ロッカーアーム１３Ｉの吸気バルブ１０Ｉとは反対側の支点には、吸気側ラッシュアジャスタ１４Ｉが配置されており、排気側ロッカーアーム１３Ｅの排気バルブ１０Ｅとは反対側の支点には、排気側ラッシュアジャスタ１４Ｅが配置されている。吸気側ラッシュアジャスタ１４Ｉ及び排気側ラッシュアジャスタ１４Ｅは、吸気カム１２Ｉと吸気側ロッカーアーム１３Ｉとの間の隙間、及び排気カム１２Ｅと排気側ロッカーアーム１３Ｅとの間の隙間を常に０にするものであり、内燃機関１の摺動部を潤滑するためのオイルを作動油として動作する。
【００３０】
図２は、図１に示す内燃機関のピストンを拡大した断面図である。本実施形態において、ピストン５は３本のピストンリング及びピストンリング溝を備える。なお、ピストンリング及びピストンリング溝の数はこれに限定されるものではない。ピストン５の側周部（以下ピストン側周部）５Ｓには、ピストン５の頂部（以下ピストン頂部）５Ｈ側から順にトップリング溝５Ｔ、セカンドリング溝５Ｍ、オイルリング溝５Ｌが形成されている。そして、トップリング溝５Ｔには第１のピストンリング（以下トップリング）４０Ｔが取り付けられ、セカンドリング溝５Ｍには第２のピストンリング（以下セカンドリング）４０Ｍが取り付けられ、オイルリング溝５Ｌにはオイルリング４０Ｌが取り付けられる。
【００３１】
トップリング４０Ｔ、及びセカンドリング４０Ｍ、及びオイルリング４０Ｌは環状の部材である。それぞれのピストンリングの外周部は、気筒３の内壁（以下気筒内壁）３０に接しており、ピストン５が気筒３内を往復運動する際には、気筒内壁３０と摺動する。ここで、矢印Ｕがピストン５の上死点方向を表し、矢印Ｄ方向はピストン５の下死点方向を表す。次に、本実施形態に係る内燃機関１が備えるピストン５のピストンリング部の構造を説明する。
【００３２】
図３、図４−１、図４−２は、本実施形態に係る内燃機関のピストンリング部の構造を示す拡大図である。図３に示すように、本実施形態に係る内燃機関１が備えるピストン５は、トップリング溝５Ｔの内壁面５Ｔｉに、逆止弁４１が設けられる。なお、逆止弁４１を設けるリング溝はトップリング溝５Ｔに限定されるものではないが、トップリング溝５Ｔに逆止弁４１を設けることにより、効率的に燃焼空間３Ｂ側のオイルを非燃焼空間３Ｃ側へ移動させることができる。逆止弁４１は、環状かつ板状の弾性体である。逆止弁４１は、内側の端部が内壁面５Ｔｉに固定されて、内壁面５Ｔｉから突出している。そして、逆止弁４１の外側の端部、すなわち、逆止弁４１の固定側における端部とは反対側の端部が、トップリング４０Ｔの内周部４０Ｔｉに接触する。
【００３３】
逆止弁４１は、外側の端部がピストン頂部５Ｈとは反対側（すなわち、非燃焼空間３Ｃ側）に向かうように撓ませて、外側の端部がトップリング４０Ｔの内周部に接するようにしてある。このように構成することにより、逆止弁４１の弾性力によって逆止弁４１の外側の端部がトップリング４０Ｔの内周部４０Ｔｉに押し付けられる。ここで、逆止弁４１は、金属材料や耐熱性の樹脂材料を用いることができる。金属材料を用いる場合、例えば、ステンレスやばね鋼等を用いることができる。
【００３４】
このように構成することにより、ピストン５と気筒内壁３０との間を通過するオイルは、ピストン頂部５Ｈ側から流入する流れが許容され、ピストン頂部５Ｈとは反対側から流入する流れは制限される。すなわち、トップリング４０Ｔを境界として、燃焼空間３Ｂから非燃焼空間３Ｃへ向かうオイルの移動は許容され、非燃焼空間３Ｃから燃焼空間３Ｂへ向かうオイルの移動は抑制される。その結果、トップリング４０Ｔの燃焼空間３Ｂ側に存在するオイルを、図１に示す内燃機関１のクランクケース内部空間４Ｉへ戻すことができるので、燃焼空間３Ｂ内で燃焼して消費されるオイルの量を抑制でき、また、非燃焼空間３Ｃ側のオイルが燃焼空間３Ｂへ戻ることを抑制できるので、オイルの消費量を抑制できる。
【００３５】
図４−１に示すように、ピストン５が上死点方向（矢印Ｕ方向）へ移動するとき、トップリング４０Ｔの燃焼空間３Ｂ側に存在するオイルＬは、トップリング溝５Ｔとトップリング４０Ｔとの間から逆止弁４１とトップリング４０Ｔの内周部４０Ｔｉとの間を通り、非燃焼空間３Ｃ側へ流れる。これによって、燃焼空間３Ｂ内で燃焼し、消費されるオイルの量を抑制できる。図４−２に示すように、ピストン５が下死点方向（矢印Ｄ方向）へ移動するとき、トップリング４０Ｔの非燃焼空間３Ｃ側に存在するオイルＬはトップリング溝５Ｔ内へ流入するが、逆止弁４１によってオイルＬの流れが制限される。これによって、非燃焼空間３Ｃ側から燃焼空間３Ｂへ向かうオイルＬの移動が制限される。これらの作用により、本実施形態に係る内燃機関１では、オイルの消費量を抑制できる。
【００３６】
図５は、本実施形態の第１変形例に係る内燃機関のピストンリング部の構造を示す拡大図である。図５に示すように、本変形例に係る内燃機関１’が備えるピストン５は、トップリング４０Ｔ’の内周部４０Ｔｉ’に逆止弁４１が設けられる。なお、逆止弁４１を設けるリング溝はトップリング４０Ｔ’に限定されるものではない。例えば、図３に示すセカンドリング４０Ｍやオイルリング４０Ｌに逆止弁４１を設けてもよい。ただし、セカンドリング４０Ｍやオイルリング４０Ｌのリング溝における非燃焼空間３Ｃから燃焼空間３Ｂへ向かうオイル量と比較して、トップリング４０Ｔ’のリング溝における非燃焼空間３Ｃから燃焼空間３Ｂへ向かうオイル量は少ない。このため、逆止弁４１を設けるリング溝をトップリング４０Ｔ’のリング溝とすることで、非燃焼空間３Ｃから燃焼空間３Ｂへ向かうオイルの移動をより効果的に抑制できる。
【００３７】
逆止弁４１は、環状かつ板状の弾性体である。逆止弁４１は、外側の端部がトップリング４０Ｔ’の内周部４０Ｔｉ’に固定されて、内周部４０Ｔｉ’からトップリング溝５Ｔの内壁面５Ｔｉへ向かって突出している。そして、逆止弁４１の内側の端部、すなわち、逆止弁４１の固定側における端部とは反対側の端部が、トップリング溝５Ｔの内壁面５Ｔｉに接触する。
【００３８】
逆止弁４１は、内側の端部がピストン頂部５Ｈとは反対側（すなわち、クランクケース内部空間４Ｉ側）に向かうように撓ませて、内側の端部がトップリング溝５Ｔの内壁面５Ｔｉに接するようにしてある。このように構成することにより、逆止弁４１の弾性力によって逆止弁４１の内側の端部がトップリング溝５Ｔの内壁面５Ｔｉに押し付けられる。ここで、逆止弁４１は、金属材料や耐熱性の樹脂材料を用いることができる。金属材料を用いる場合、例えば、ステンレスやばね鋼等を用いることができる。
【００３９】
このように構成することにより、ピストン５と気筒内壁３０との間を通過するオイルは、ピストン頂部５Ｈ側から流入する流れが許容され、ピストン頂部５Ｈとは反対側から流入する流れは制限される。その結果、トップリング４０Ｔの燃焼空間３Ｂ側に存在するオイルを、図１に示す内燃機関１のクランクケース内部空間４Ｉへ戻すことができるので、燃焼空間３Ｂ内で燃焼して消費されるオイルの量を抑制でき、また、非燃焼空間３Ｃ側のオイルが燃焼空間３Ｂへ戻ることを抑制できるので、オイルの消費量を抑制できる。
【００４０】
図６、図７−１、図７−２は、本実施形態の第２変形例に係る内燃機関のピストンリング部の構造を示す拡大図である。図６に示すように、本変形例に係る内燃機関１ａが備えるピストン５ａは、セカンドランド５ＲＭのピストン側周部５Ｓａに逆止弁４２が設けられる。なお、逆止弁４２は、ピストン５ａのピストン側周部５Ｓａであれば、セカンドランド５ＲＭ以外に設けてもよい。例えば、ファーストランド５ＲＴやサードランド５３ＲＬに逆止弁４２を設けてもよい。ただし、トップリング４０Ｔが存在することにより、ファーストランド５ＲＴの近傍と比較してセカンドランド５ＲＭ近傍の燃焼圧力は低い。このため、セカンドランド５ＲＭに逆止弁４２を設けることで、逆止弁４２が受ける燃焼圧力をより抑制できる。これによって、逆止弁４２の耐久性を確保できる。また、サードランド５３ＲＬ近傍における非燃焼空間３Ｃから燃焼空間３Ｂへ向かうオイル量と比較して、セカンドランド５ＲＭ近傍における非燃焼空間３Ｃから燃焼空間３Ｂへ向かうは少ない。このため、セカンドランド５ＲＭに逆止弁４２を設けることで、非燃焼空間３Ｃから燃焼空間３Ｂへ向かうオイルの移動をより効果的に抑制できる。
【００４１】
ここで、逆止弁４２は、環状かつ板状の弾性体である。逆止弁４２は、内側の端部がセカンドランド５ＲＭに固定されて、ピストン５ａのピストン側周部５Ｓａから気筒内壁３０へ向かって突出している。そして、逆止弁４２の外側の端部、すなわち、逆止弁４２の固定側における端部とは反対側の端部が、気筒内壁３０に接触する。
【００４２】
逆止弁４２は、外側の端部がピストン頂部５Ｈとは反対側（すなわち、非燃焼空間３Ｃ側）に向かうように撓ませて、外側の端部が気筒内壁３０に接するようにしてある。このように構成することにより、逆止弁４２の弾性力によって逆止弁４２の外側の端部が気筒内壁３０に押し付けられる。ここで、逆止弁４２は、金属材料や耐熱性の樹脂材料を用いることができる。金属材料を用いる場合、例えば、ステンレスやばね鋼等を用いることができる。
【００４３】
このように構成することにより、ピストン５と気筒内壁３０との間を通過するオイルは、ピストン頂部５Ｈ側から流入する流れが許容され、ピストン頂部５Ｈとは反対側から流入する流れは制限される。その結果、トップリング４０Ｔの燃焼空間３Ｂ側に存在するオイルを、図１に示す内燃機関１のクランクケース内部空間４Ｉへ戻すことができるので、燃焼空間３Ｂ内で燃焼して消費されるオイルの量を抑制でき、また、非燃焼空間３Ｃ側のオイルが燃焼空間３Ｂへ戻ることを抑制できるので、オイルの消費量を抑制できる。
【００４４】
図７−１に示すように、ピストン５ａが上死点方向（矢印Ｕ方向）へ移動するとき、トップリング４０Ｔの燃焼空間３Ｂ側に存在するオイルＬは逆止弁４２を通り、非燃焼空間３Ｃ側へ流れる。これによって、燃焼空間３Ｂ内で燃焼し、消費されるオイルの量を抑制できる。図７−２に示すように、ピストン５ａが下死点方向（矢印Ｄ方向）へ移動するとき、非燃焼空間３Ｃ側に存在するオイルＬは燃焼空間３Ｂへ移動しようとするが、逆止弁４２によってオイルＬの流れが制限される。これによって、非燃焼空間３Ｃ側から燃焼空間３Ｂへ向かうオイルＬの移動が制限される。これらの作用により、本変形例に係る内燃機関１ａでは、オイルの消費量を抑制できる。また、本変形例では、セカンドランド５ＲＭのピストン側周部５Ｓａに逆止弁４２を設けるので、ピストンリングの種類を選ばないでよいという利点もある。
【００４５】
図８、図９−１、図９−２は、本実施形態の第３変形例に係る内燃機関のピストンリング部の構造を示す拡大図である。図８に示すように、本変形例に係る内燃機関１ｂが備えるピストン５ｂは、トップリング溝５Ｔの底面５ＴＢ、すなわち、トップリング溝５Ｔの非燃焼空間３Ｃ側の面に、逆止弁として機能するリング４３が設けられる。なお、リング４３を設けるリング溝はトップリング溝５Ｔに限定されるものではない。例えば、セカンドリング溝５Ｍやオイルリング溝５Ｌにリング４３を設けてもよい。ただし、セカンドリング溝５Ｍやオイルリング溝５Ｌにおける非燃焼空間３Ｃから燃焼空間３Ｂへ向かうオイルの量と比較して、トップリング溝５Ｔにおける非燃焼空間３Ｃから燃焼空間３Ｂへ向かうオイルの量は少ない。このため、リング４３を設けるリング溝をトップリング溝５Ｔのすることで、非燃焼空間３Ｃから燃焼空間３Ｂへ向かうオイルの移動をより効果的に抑制できる。リング４３は、環状の部材であり、断面は円形である。なお、リング４３の断面形状は円形に限られず、三角形や四角形のような多角形や楕円形でもよい。
【００４６】
トップリング溝５Ｔの内壁面５Ｔｉは、底面５ＴＢに向かうにしたがってピストン５ｂの中心に向かって形成される部分を有する。これによって、トップリング溝５Ｔの内壁面５Ｔｉには、底面５ＴＢと接続する部分に、底面５ＴＢ及び内壁面５Ｔｉに対して傾斜する斜面（ピストン側斜面）ＳＰが形成される。また、トップリング４０Ｔｂの内周部４０Ｔｉｂは、トップリング溝５Ｔの底面５ＴＢと対向する部分に向かうにしたがって、トップリング４０Ｔｂの外周部に広がって形成される部分を有する。これによって、トップリング４０Ｔｂの内周部４０Ｔｉｂには、トップリング溝５Ｔの底面５ＴＢと対向する部分と接続する部分に、トップリング４０Ｔｂの内周部４０Ｔｉｂに対して傾斜する斜面（ピストンリング側斜面）ＳＲが形成される。ここで、リング４３は、金属材料や耐熱性の樹脂材料を用いることができる。リング４３に金属材料を用いる場合、例えば、ステンレスやばね鋼等を用いることができる。
【００４７】
逆止弁として機能するリング４３は、トップリング溝５Ｔの底面５ＴＢと、ピストン側斜面ＳＰと、ピストンリング側斜面ＳＲとで囲まれる部分に配置される。また、トップリング溝５Ｔの内壁面５Ｔｉとトップリング４０Ｔｂの内周部４０Ｔｉｂとの間に形成される空間は、オイルが燃焼空間３Ｂから非燃焼空間３Ｃ側へ流れるときの通路（油路）ＯＬとなる。ここで、リング４３がピストン側斜面ＳＰ及びピストンリング側斜面ＳＲに接触すると、油路ＯＬが閉じられて、リング４３がピストン側斜面ＳＰ及びピストンリング側斜面ＳＲから離れると、油路ＯＬが開かれる。
【００４８】
このように構成することにより、ピストン５ｂと気筒内壁３０との間を通過するオイルは、ピストン頂部５Ｈ側から流入する流れが許容され、ピストン頂部５Ｈとは反対側から流入する流れは制限される。すなわち、リング４３が逆止弁として機能し、リング４３を境界として燃焼空間３Ｂから非燃焼空間３Ｃへ向かうオイルの移動は許容され、非燃焼空間３Ｃから燃焼空間３Ｂへ向かうオイルの移動は抑制される。その結果、トップリング４０Ｔｂの燃焼空間３Ｂ側に存在するオイルを、図１に示す内燃機関１のクランクケース内部空間４Ｉへ戻すことができるので、燃焼空間３Ｂ内で燃焼して消費されるオイルの量を抑制でき、また、非燃焼空間３Ｃ側のオイルが燃焼空間３Ｂへ戻ることを抑制できるので、オイルの消費量を抑制できる。なお、ピストン側斜面ＳＰと、ピストンリング側斜面ＳＲとは、少なくとも一方を設ければよく、例えば、ピストン側斜面ＳＰのみ、ピストンリング側斜面ＳＲのみであってもよい。
【００４９】
図９−１に示すように、ピストン５ｂが上死点方向（矢印Ｕ方向）へ移動するとき、トップリング４０Ｔｂの燃焼空間３Ｂ側に存在するオイルＬは、トップリング溝５Ｔとトップリング４０Ｔｂとの間から油路ＯＬ、リング４３とピストン側斜面ＳＰ及びピストンリング側斜面ＳＲとの間を通り、非燃焼空間３Ｃ側へ流れる。これによって、燃焼空間３Ｂ内で燃焼することによって消費されるオイルの量を抑制できる。図９−２に示すように、ピストン５ｂが下死点方向（矢印Ｄ方向）へ移動するとき、トップリング４０Ｔｂの非燃焼空間３Ｃ側に存在するオイルＬはトップリング溝５Ｔ内へ流入するが、逆止弁として機能するリング４３によってオイルＬの流れが制限される。これによって、非燃焼空間３Ｃ側から燃焼空間３Ｂへ向かうオイルＬの移動が制限される。これらの作用により、本変形例係る内燃機関１ｂでは、オイルの消費量を抑制できる。
【００５０】
図１０、図１１−１、図１１−２は、本実施形態の第４変形例に係る内燃機関のピストンリング部の構造を示す拡大図である。本変形例は、変形例３とほぼ同様の構成であるが、リング４３とトップリング溝５Ｔの底面５ＴＢとの間に弾性部材を介在させ、この弾性部材の反発力を利用して、リング４３をピストン側斜面ＳＰ及びピストンリング側斜面ＳＲに押し付ける点が異なる。他の構成は、変形例３と同様である。
【００５１】
逆止弁として機能するリング４３は、トップリング溝５Ｔの底面５ＴＢと、ピストン側斜面ＳＰと、ピストンリング側斜面ＳＲとで囲まれる部分に配置される。リング４３とトップリング溝５Ｔの底面５ＴＢとの間には、弾性部材としてばね４４が配置される。なお、弾性部材はばねに限定されるものではなく、リング４３をピストン側斜面ＳＰ及びピストンリング側斜面ＳＲに押し付ける力をリング４３へ与えられるものであればよい。
【００５２】
また、本変形例において、ばね４４はつる巻ばねであるが、板ばねのような他の形式のばねを用いてもよい。このような構成により、リング４３は、ばね４４によってピストン側斜面ＳＰ及びピストンリング側斜面ＳＲに押し付けられるので、油路ＯＬを確実に閉じることができる。これによって、トップリング溝５Ｔ内を通過して燃焼空間３Ｂへ流入しようとするオイルの流れを確実に抑制することができる。
【００５３】
図１１−１に示すように、ピストン５ｃが上死点方向（矢印Ｕ方向）へ移動するとき、トップリング４０Ｔｃの燃焼空間３Ｂ側に存在するオイルＬは、トップリング溝５Ｔとトップリング４０Ｔｃとの間から油路ＯＬ、リング４３とピストン側斜面ＳＰ及びピストンリング側斜面ＳＲとの間を通り、非燃焼空間３Ｃ側へ流れる。これによって、燃焼空間３Ｂ内で燃焼することによって消費されるオイルの量を抑制できる。図１１−２に示すように、ピストン５が下死点方向（矢印Ｄ方向）へ移動するとき、トップリング４０Ｔｃの非燃焼空間３Ｃ側に存在するオイルＬはトップリング溝５Ｔ内へ流入するが、逆止弁として機能するリング４３によってオイルＬの流れが制限される。また、リング４３は、ばね４４によってピストン側斜面ＳＰ及びピストンリング側斜面ＳＲに押し付けられるので、油路ＯＬは確実に閉じられる。これによって、非燃焼空間３Ｃ側から燃焼空間３Ｂへ向かうオイルＬの移動はより確実に制限される。これらの作用により、本変形例係る内燃機関１ｃでは、オイルの消費量を抑制できる。
【００５４】
以上、本実施形態及びその変形例では、気筒内を往復運動するピストンによって気筒の内部が燃焼空間と非燃焼空間とに区画される内燃機関において、ピストンの側周部と気筒の内壁との間を通過するオイルの経路に、燃焼空間側から非燃焼空間側へのオイルの流れを許容するとともに、非燃焼空間側から燃焼空間側へのオイルの流れを制限する逆止弁を設ける。これによって、燃焼空間へ流入するオイルを抑制できるので、燃焼空間で燃焼して消費されるオイルの消費量を抑制できる。その結果、ピストンが気筒内を往復する内燃機関において、ピストンと気筒との間を通過してクランクケース側から燃焼空間側へオイルが流れること、いわゆるオイル上がりに起因するオイルの消費量を抑制できる。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
以上のように、本発明に係る内燃機関は、レシプロ式の内燃機関に有用であり、特に、いわゆるオイル上がりに起因するオイルの消費量を抑制することに適している。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本実施形態に係る内燃機関の概略構成図である。
【図２】図１に示す内燃機関のピストンを拡大した断面図である。
【図３】本実施形態に係る内燃機関のピストンリング部の構造を示す拡大図である。
【図４−１】本実施形態に係る内燃機関のピストンリング部の構造を示す拡大図である。
【図４−２】本実施形態に係る内燃機関のピストンリング部の構造を示す拡大図である。
【図５】本実施形態の第１変形例に係る内燃機関のピストンリング部の構造を示す拡大図である。
【図６】本実施形態の第２変形例に係る内燃機関のピストンリング部の構造を示す拡大図である。
【図７−１】本実施形態の第２変形例に係る内燃機関のピストンリング部の構造を示す拡大図である。
【図７−２】本実施形態の第２変形例に係る内燃機関のピストンリング部の構造を示す拡大図である。
【図８】本実施形態の第３変形例に係る内燃機関のピストンリング部の構造を示す拡大図である。
【図９−１】本実施形態の第３変形例に係る内燃機関のピストンリング部の構造を示す拡大図である。
【図９−２】本実施形態の第３変形例に係る内燃機関のピストンリング部の構造を示す拡大図である。
【図１０】本実施形態の第４変形例に係る内燃機関のピストンリング部の構造を示す拡大図である。
【図１１−１】本実施形態の第４変形例に係る内燃機関のピストンリング部の構造を示す拡大図である。
【図１１−２】本実施形態の第４変形例に係る内燃機関のピストンリング部の構造を示す拡大図である。
【符号の説明】
【００５７】
１、１’、１ａ、１ｂ、１ｃ  内燃機関
２  シリンダヘッド
３  気筒
３Ａ  シリンダブロック
３Ｂ  燃焼空間
３Ｃ  非燃焼空間
４  クランクケース
４Ｉ  クランクケース内部空間
５、５ａ、５ｂ、５ｃ  ピストン
５Ｌ  オイルリング溝
５Ｍ  セカンドリング溝
５Ｔ  トップリング溝
５ＲＬ  サードランド
５ＲＭ  セカンドランド
５ＲＴ  ファーストランド
５Ｈ  ピストン頂部
５Ｓ、５Ｓａ  ピストン側周部
５ＴＢ  底面
５Ｔｉ  内壁面
３０  気筒内壁
４０Ｌ  オイルリング
４０Ｍ  セカンドリング
４０Ｔ、４０Ｔｂ、４０Ｔｃ  トップリング
４０Ｔｉ、４０Ｔｉｂ  内周部
４１、４２  逆止弁
４３  リング
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４−１】
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【図４−２】
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【図５】
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【図６】
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【図７−１】
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【図７−２】
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【図８】
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【図９−１】
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【図９−２】
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【図１０】
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【図１１−１】
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【図１１−２】
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