(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピストンのリング溝に装着したピストンリングがシリンダライナの内壁を摺接するエンジンのシリンダ構造において、
前記シリンダライナの上死点と下死点のほぼ中間部にボアの内方に向けて突出部の頂点を設け、前記シリンダライナ内側の断面形状を、前記上死点と前記下死点近傍から前記突出部の頂点に直線または曲線で結んだ山形形状としたことを特徴とするエンジンのシリンダ構造。
【請求項２】
前記突出部の頂点は、前記シリンダライナの中央部より上方にあることを特徴とする請求項１に記載のエンジンのシリンダ構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車用エンジンに適用するエンジンのシリンダ構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
自動車用エンジンのピストンの外周には複数個のリング溝が設けられており、このリング溝にピストンリングが装着されて燃焼室とクランクケース側との気密性を得るようにしてある。このピストンリングは、シリンダブロックのボア内に装着されたシリンダライナの内壁を摺接することになる。
【０００３】
図１０と図１１は、その状態を示すものである。ピストン１はシリンダライナ２の内側に所定の隙間を有して設けられており、ファーストグローブ１ａ、セカンドグローブ１ｂおよびサードグローブ１ｃの３つのリング溝により、上方からトップランド１ｄ、セカンドランド１ｅおよびサードランド１ｆが設けられる。ファーストグローブ１ａ、セカンドグローブ１ｂおよびサードグローブ１ｃには、トップリング３、セカンドリング４および２本のオイルレール５が装着されている。２本のオイルレール５の間には、スペーサ６が装着している。
【０００４】
この構造においてシリンダライナ２は、上端から下端までが同一の肉厚のパイプで形成されており、３個のピストンリングとも、ピストンが上下動するとき、常に同一の接触度を保って移動するようになっている。シリンダライナ２をこの形状にしたとき、その加工性はよいのであるが、ピストン１の上昇時にトップリング３の前縁部がオイル７を掻き揚げるため、図１２に示すようにオイル７の量が多くなり、その結果として堆積が生ずる。
【０００５】
このように堆積したオイル７は、上死点付近で慣性力により燃焼室内に吸入されるので、これが燃焼し、オイルが無駄に消費されるとともに、オイル燃焼により排気成分が悪化することになる。そこでトップリング３の外周部（シリンダライナ２との摺接部）の形状を変えることによってオイルの掻揚げ量（堆積量）を従来より減らすことができることになる。
【０００６】
図１３の（１）は、従来構造のオイル堆積量、（２）はトップリング３の形状変更後のオイル堆積量を示す。しかしながらピストンリングの形状を変えるのは、加工性が悪いので問題がある。また、エンジンを長期にわたって使用したときに、摩耗によってピストンリングの形状が上下対称形になってしまうので、効果に持続性がないという問題もあった。
【０００７】
ピストン部あるいは燃焼室部分に改良を加えたものとして、実開平５−２１１４４号公報および実開平５−３０４４５号公報に記載されたものがある。前者のものは、ピストンのトップランドの周面形状を変えることによりピストンの上下動が円滑に行えるようにしたものであり、後者は、ピストン頂部の中心と燃焼室の中心がオフセットしているものについての技術である。これらの考案は、それぞれの構成により、所期の目的を達成することができるが、本発明が問題としているオイルの堆積についての解決はできない。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はこの点に鑑みてなされたものであり、シリンダライナの断面形状を変えることにより、上記したオイルの堆積を防ぐようにしたエンジンのシリンダ構造を提供しようとするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するための手段として、請求項１に記載した発明においては、ピストンのリング溝に装着したピストンリングがシリンダライナの内壁を摺接するエンジンのシリンダ構造において、前記シリンダライナの上死点（ＴＤＣ）と下死点（ＢＤＣ）のほぼ中間部にボアの内方に向けて突出部の頂点を設け、前記シリンダライナ内側の断面形状を、前記上死点と前記下死点近傍から前記突出部の頂点に直線または曲線で結んだ山形形状としたことを特徴とする。
【００１０】
また、請求項２に記載された発明は、請求項１に記載されたものにおいて、前記突出部の頂点は、前記シリンダライナの中央部より上方にあることを特徴とする。
【００１１】
上記構成とすれば、ピストンが上下動するとき、ピストンリングがシリンダライナの突出部に向かうときにはシリンダライナとの密着度が高くなり、突出部を通過するときには徐々に間隙が開き易くなる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図１について説明する。この実施の形態では、シリンダライナ２の中間部（上死点と下死点の間の部分）を、内方に向けてボア径変化分Δｒだけ高くして突出部とし、両端部からこの突出部の頂点に直線で結んだ山形形状としてある。すなわち、突出部が、上死点（ＴＤＣ）と下死点（ＢＤＣ）の間で上向き傾斜部２ａと下向き傾斜部２ｂの両方を備えている。
【００１３】
シリンダライナ２をこの形状としたことにより、ピストンリング（トップリング３）の内周形状を、上部が下部に対して縮径するようにしたのと同一の効果を得ることができることになる。
【００１４】
突出高さΔｒは、ピストンストロークが８０ｍｍのとき、０．２〜０．４ｍｍ程度である。これにより、オイルの堆積量（消費量）は、図２の（３）のように減少する（（４）は従来のもの）。
【００１５】
図４ないし図７は、図１に示したシリンダライナ２に対するトップリング３の動きと、そのときのオイル７の動きを示すものである。まず、図４に示すトップリング３の下降ストローク前半では、リング前縁で掻き下げられたオイル量７ａが多く、トップリング３が通過したあとのオイル量（油膜）７ｂは薄くなる。
【００１６】
図５に示すトップリング３の下降ストロークの後半では、リング前縁で掻き下げられるオイル量７ａが少なくなり、堆積量も少なくなる。続いて、図６に示すトップリング３の上昇ストローク前半では、下降ストローク後半で残したオイル７をリング前縁が掻き上げるので、堆積するオイル量７ｂは多くなる。さらに図７に示す上昇ストロークの後半では、上昇ストローク前半で堆積したオイルをシリンダライナ２に塗って行くことになるため、堆積量は減少する。
【００１７】
このように、トップリング３がシリンダライナ２内を往復動するときに、オイル７の厚さが終始変化し、必要な潤滑機能が得られるとともに、ピストンが上死点付近に上昇したときにはオイル７の量が減少するので、燃焼室内に吸入されることがない。潤滑性能が向上するからシリンダライナ３の内壁に供給するオイル７の量を最小限にすることができる。これは、シリンダライナ７の上部の潤滑を従来と同等にした場合（たとえばクランク角度９０°までの堆積量を同じにしたとき）、図３の（５）（（６）は従来のもの）のような低減効果が得られることになる。
【００１８】
図８および図９に示すものは、本発明の実施の形態の他の例である。まず図８のものは、突出部が、上死点（ＴＤＣ）と下死点（ＢＤＣ）の間の緩やかな円弧状の曲面２ｃに形成されている。この場合のボア径変化分Δｒ１は、図１のもののボア径変化分Δｒより小さくすることができる。このような形状にすると、上死点と下死点の付近により多くのオイルを残すので、オイル消費とともに、上死点と下死点でのリングスティック（固着、摩耗）を改善できることになる。
【００１９】
図９に示すものは、本発明の実施の形態の他の例である。この実施の形態は図１に示したものの変形例であり、頂点を上死点に近付けて（シリンダライナ７の高さの３／４程度のところ）、上向き傾斜部２ｂが下向き傾斜部２ａより小さくなるようにしている。この形状にした場合には、頂点が高い位置にあることから、ボア径変化分Δｒ２を図１のもののボア径変化分Δｒより小さくしても、燃焼室へのオイルの吸入量が減ることになる。
【００２０】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したエンジンのシリンダ構造であるから、請求項１に記載したような構成とすれば、ピストンが上下動するとき、ピストンリングがシリンダライナの突出部に向かう上昇ストロークの前半ではシリンダライナとの密着度が高くなり、突出部を通過した後半では徐々に間隙が開き易くなるので、従来は生じていたオイルの堆積が生じにくくなる。この際、シリンダライナ内側の断面形状を、上死点と下死点近傍から突出部の頂点に直線で結んだ山形形状の構成とすれば、この作用が一層明確になる。または、シリンダライナ内側の断面形状を、上死点と下死点近傍からこの突出部の頂点に曲線で結んだ山形形状とすれば、突出部が緩やかな曲面であることにより、ピストンリングのシリンダライナへの追従が円滑に行われる。そして請求項２に記載した構成とすれば、頂点が端部に近くなるので、シリンダライナの加工性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施の形態の一例を示す断面図である。
【図２】  図１のものと従来のもののオイル堆積量を比較するグラフである。
【図３】  オイルの供給量を減らしたときの図１のものと従来のもののオイル堆積量を比較するグラフである。
【図４】  図１のもののピストンリングの下降ストローク前半の説明図である。
【図５】  図１のもののピストンリングの下降ストローク後半の説明図である。
【図６】  図１のもののピストンリングの上昇ストローク前半の説明図である。
【図７】  図１のもののピストンリングの上昇ストローク後半の説明図である。
【図８】  本発明の実施の形態の他の例である。
【図９】  本発明の実施の形態のさらに他の例である。
【図１０】  ピストンリングとシリンダライナとの関係を示す断面図である。
【図１１】  図１０のうちの要部を模式的に拡大した断面図である。
【図１２】  オイルが堆積した様子を示す説明図である。
【図１３】  従来構造とトップリングの形状変更後のオイル堆積量を示すグラフである。
【符号の説明】
１    ピストン
２    シリンダライナ
２ａ  上向き傾斜部
２ｂ  下向き傾斜部
２ｃ  曲面
３    トップリング
７    オイル
７ａ  オイル量
７ｂ  オイル量
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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