JPH0210268Y2 - - Google Patents

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JPH0210268Y2
JPH0210268Y2 JP14784283U JP14784283U JPH0210268Y2 JP H0210268 Y2 JPH0210268 Y2 JP H0210268Y2 JP 14784283 U JP14784283 U JP 14784283U JP 14784283 U JP14784283 U JP 14784283U JP H0210268 Y2 JPH0210268 Y2 JP H0210268Y2
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air
pressure
air supply
ring
cylinder
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  • Cylinder Crankcases Of Internal Combustion Engines (AREA)
  • Sealing Using Fluids, Sealing Without Contact, And Removal Of Oil (AREA)

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案はシリンダにシール用空気給排機構を有
する内燃機関に係り、詳しくは、ピストンの上死
点でシリンダ内にシール用の高圧空気を供給する
ようにした内燃機関に関するものである。これ
は、トツプリングおよびトツプリングより上のピ
ストンとシリンダライナとの間隙に存在する触媒
粒子や燃焼残渣および燃焼ガスを燃焼室へ押し戻
して、ピストンリング摺動面へのそれらの侵入を
防止し、ピストンリングとシリンダライナとの摩
耗を軽減する分野で利用されるものである。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to an internal combustion engine having a sealing air supply/discharge mechanism in the cylinder. The invention relates to an internal combustion engine. This pushes catalyst particles, combustion residue, and combustion gas existing in the top ring and the gap between the piston and cylinder liner above the top ring back into the combustion chamber, preventing them from entering the piston ring sliding surface, It is used in the field of reducing wear between piston rings and cylinder liners.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

近年、舶用デイーゼル機関で使用される燃料油
が粗悪化してきており、その中でもFCC油と呼
ばれる硬質の触媒粒子を含有する燃料油がしばし
ば使用されるようになつてきている。このような
燃料油を使用すると、触媒粒子や燃料残渣によ
り、常時摺動しているシリンダライナとピストン
リングが摩耗し、機関に重大なトラブルを発生さ
せることになる。
In recent years, the quality of the fuel oil used in marine diesel engines has been deteriorating, and among these, fuel oil containing hard catalyst particles called FCC oil is increasingly being used. If such fuel oil is used, the cylinder liner and piston ring, which are constantly sliding, will wear out due to catalyst particles and fuel residue, causing serious trouble in the engine.

これを解決するために、本出願人は特公昭62−
42138号公報において、第1図に示すようなピス
トン1に嵌着されたトツプリング2とセカンドリ
ング3との間の全周にわたり、環状のポケツト部
4をピストン1に穿設すると共に、高圧空気供給
装置5からの空気を、ピストン1の上死点付近で
供給するようにした内燃機関用ピストンを提案し
た。
In order to solve this problem, the applicant proposed the
In Japanese Patent No. 42138, an annular pocket 4 is provided in the piston 1 over the entire circumference between the top ring 2 and the second ring 3 fitted on the piston 1 as shown in FIG. A piston for an internal combustion engine has been proposed in which air is supplied from the supply device 5 near the top dead center of the piston 1.

これによれば、ピストン1が上死点に近づいた
ときに、上述の二つのリング間に、シリンダ内圧
力よりも高い圧力のシール用空気を空気供給孔6
から供給するので、燃焼行程においてトツプリン
グ2を通してシリンダ内に清浄な空気が流れ、ト
ツプリング2およびトツプリング2より上のピス
トン1とシリンダライナ7との間隙8に存在する
触媒粒子や燃焼残渣および燃焼ガスが燃焼室9に
押し戻され、ピストンリング摺動面への触媒粒子
などの侵入を防止することができるようになつて
いる。
According to this, when the piston 1 approaches the top dead center, sealing air with a pressure higher than the cylinder internal pressure is supplied to the air supply hole 6 between the two rings.
During the combustion stroke, clean air flows into the cylinder through the top ring 2, removing catalyst particles, combustion residue and The combustion gas is pushed back into the combustion chamber 9, making it possible to prevent catalyst particles and the like from entering the piston ring sliding surface.

〔考案が解決しようとする課題〕[The problem that the idea attempts to solve]

ところで、上述した高圧の空気は、シリンダラ
イナ7に設けられた空気供給孔6をピストン1の
動作に応じて開閉させるためにシリンダ外に別途
設けられている弁開閉制御装置10および高圧空
気圧縮機11を有する高圧空気供給装置5によ
り、供給されるようになつているが、その供給さ
れた空気はそのままシリンダ内で消失する。すな
わち、トツプリング2とセカンドリング3との間
のポケツト部4に供給された高圧空気の大半、例
えば約8割が、セカンドリング3以下のピストン
リングを通つてクランク室側へ漏れる。残りの空
気はトツプリング2を通つて燃焼室9側へ漏れ
る。そして、トツプリング2とセカンドリング3
との間へ供給された空気は、ピストン1が膨張行
程で下死点に向うにしたがつて、徐々に上記のよ
うにして漏れるため、ポケツト部4の圧力は下が
る。しかし、例えば4サイクル機関では、ピスト
ン1が膨張行程で下死点へ移動してから排気行程
で再び上死点へ向い、さらに給気行程で下死点へ
向う全行程がほぼ完了する時点で、供給された空
気が消失する。
By the way, the above-mentioned high-pressure air is supplied to a valve opening/closing control device 10 and a high-pressure air compressor that are separately provided outside the cylinder to open and close the air supply hole 6 provided in the cylinder liner 7 according to the operation of the piston 1. Although the air is supplied by a high-pressure air supply device 5 having 11, the supplied air disappears inside the cylinder as it is. That is, most of the high pressure air supplied to the pocket portion 4 between the top ring 2 and the second ring 3, for example about 80%, leaks to the crank chamber side through the piston rings below the second ring 3. The remaining air leaks to the combustion chamber 9 side through the top ring 2. And top ring 2 and second ring 3
The air supplied between the piston 1 and the piston 1 gradually leaks as described above as the piston 1 moves toward the bottom dead center during the expansion stroke, so that the pressure in the pocket portion 4 decreases. However, in a four-stroke engine, for example, the piston 1 moves to the bottom dead center during the expansion stroke, returns to the top dead center during the exhaust stroke, and then returns to the bottom dead center during the air intake stroke, at which point the entire stroke is almost completed. , the supplied air disappears.

そのために、高圧空気供給装置の空気圧縮機で
次のサイクルの高圧空気を生成する際、外気をと
り込んで圧縮しなければならず、その動力源とし
て機関出力の3〜5%が消費されることになる。
したがつて、上述した摩耗を軽減するための高圧
空気を得るために、機関出力の低下が余儀なくさ
れる欠点があり、その改善が強く望まれる。
Therefore, when the air compressor of the high-pressure air supply system generates high-pressure air for the next cycle, outside air must be taken in and compressed, consuming 3 to 5% of the engine output as a power source. It turns out.
Therefore, in order to obtain high-pressure air for reducing the wear described above, there is a drawback that the engine output must be reduced, and an improvement is strongly desired.

本考案は上述の欠点を解決するためになされた
もので、その目的は、高圧空気供給装置で高圧空
気を発生させる際、シリンダ内に供給されている
シール用の空気を回収し、これを再度圧縮するこ
とにより、空気圧縮機の圧力段数を減らしてその
動力消費量を低減し、機関出力の向上を図ること
ができるようにしたシリンダにシール用空気給排
機構を有する内燃機関を提供することである。
The present invention was made to solve the above-mentioned drawbacks, and its purpose is to recover the sealing air supplied into the cylinder when generating high-pressure air with a high-pressure air supply device, and reuse it again. To provide an internal combustion engine having a sealing air supply/discharge mechanism in a cylinder capable of reducing the number of pressure stages of an air compressor to reduce its power consumption and improve engine output by compressing the air. It is.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

本考案のシリンダにシール用空気給排機構を有
する内燃機関は、ピストンの上死点の位置におけ
るトツプリングとセカンドリングの間に位置する
シリンダライナ面に空気供給孔が設けられている
と共に、この空気供給孔から前記両リング間にシ
リンダ内圧力より高いシール用空気を供給する高
圧空気供給装置を備えた内燃機関に適用される。
The internal combustion engine of the present invention having a sealing air supply/discharge mechanism in the cylinder is provided with an air supply hole in the cylinder liner surface located between the top ring and the second ring at the top dead center position of the piston. The present invention is applied to an internal combustion engine equipped with a high-pressure air supply device that supplies sealing air higher than the cylinder internal pressure between the two rings from the air supply hole.

その特徴とするところは、第2図を参照して、
上記の空気供給孔19に、シール用空気を断続的
に供給する空気供給弁23が接続される。一方、
ピストン16の下死点付近の位置におけるトツプ
リング18Aとセカンドリング18Bとの間に位
置するシリンダライナ面に、空気排出孔27が穿
設される。そして、その空気排出孔27を介し
て、シリンダ外に排出された空気を、高圧空気供
給装置20の高圧空気圧縮機33の一次側へ導入
させることができるようにしている。
Its characteristics are as shown in Figure 2.
An air supply valve 23 that intermittently supplies sealing air is connected to the air supply hole 19 described above. on the other hand,
An air exhaust hole 27 is formed in the cylinder liner surface located between the top ring 18A and the second ring 18B at a position near the bottom dead center of the piston 16. The air discharged outside the cylinder can be introduced into the primary side of the high-pressure air compressor 33 of the high-pressure air supply device 20 through the air discharge hole 27.

〔作用〕[Effect]

燃焼前の段階でピストン16が上死点に近づく
き、トツプリング18Aとセカンドリング18B
とが空気供給孔19を挟むような位置に至る。こ
のとき、空気供給弁23が開口して、空気供給孔
19から、高圧空気供給装置20に貯留されてい
るシリンダ内最高圧力より高いシール用空気が、
シリンダ内へ供給される。このときの両リング間
の圧力は、シリンダ内圧力を越えてさらに上昇
し、トツプリング18Aおよびセカンドリング1
8Bを通つてシール用空気が漏れる。セカンドリ
ング18Bから下の他のピストンリング18へ高
圧空気が流れても、それらのリング間圧力はほと
んど低下しない。
As the piston 16 approaches top dead center in the pre-combustion stage, the top ring 18A and second ring 18B
and reach a position where the air supply hole 19 is sandwiched between them. At this time, the air supply valve 23 opens, and sealing air with a pressure higher than the maximum pressure inside the cylinder stored in the high-pressure air supply device 20 flows from the air supply hole 19.
Supplied into the cylinder. At this time, the pressure between both rings further increases beyond the cylinder internal pressure, and the top ring 18A and the second ring 1
Sealing air leaks through 8B. Even if high-pressure air flows from the second ring 18B to the other piston rings 18 below, the pressure between those rings hardly decreases.

このシール用空気の供給は燃焼が開始された後
も持続され、シリンダ内圧力が最大に達したとき
空気供給弁23が閉止され、シール用空気の供給
が停止される。燃焼ガスの膨張によりピストン1
6が降下し、シリンダ内圧力もリング間圧力も下
降する。ピストン16が下死点付近の状態となる
と、トツプリング18Aとセカンドリング18B
とが、空気排出孔27を挟むような位置に至る。
そして、両リング間の空気が、空気排出孔27よ
り高圧空気供給装置20へ戻され、リング間圧力
はシリンダ内圧力に接近する。
This supply of sealing air is continued even after combustion has started, and when the cylinder internal pressure reaches the maximum, the air supply valve 23 is closed and the supply of sealing air is stopped. Piston 1 due to expansion of combustion gas
6 falls, and both the cylinder internal pressure and the inter-ring pressure fall. When the piston 16 is near the bottom dead center, the top ring 18A and the second ring 18B
and reach a position sandwiching the air exhaust hole 27.
Then, the air between both rings is returned to the high-pressure air supply device 20 through the air exhaust hole 27, and the pressure between the rings approaches the pressure inside the cylinder.

回収された空気はかなりの残圧を保有してお
り、三段ないし四段で構成される高圧空気圧縮機
33における一段目が不要となり、もしくは、そ
の圧縮動力が著しく軽減される。
The recovered air has a considerable residual pressure, and the first stage of the three- or four-stage high-pressure air compressor 33 becomes unnecessary, or its compression power is significantly reduced.

高圧空気圧縮機33で加圧された空気は、以後
断続的に開口される空気供給弁23から空気供給
孔19を経て、再びリング間に供給される。
The air pressurized by the high-pressure air compressor 33 is then supplied between the rings again through the air supply hole 19 from the air supply valve 23, which is intermittently opened.

ちなみに、4サイクル機関の場合には空気排出
孔27に逆止弁28が付設されており、回収すべ
き空気の圧力が高圧空気供給装置20における高
圧空気圧縮機33の一次側圧力から低くなると
き、高圧空気供給装置20からの空気の逆流が防
止される。
Incidentally, in the case of a 4-cycle engine, a check valve 28 is attached to the air exhaust hole 27, so that when the pressure of the air to be recovered becomes lower than the primary side pressure of the high-pressure air compressor 33 in the high-pressure air supply device 20. , backflow of air from the high-pressure air supply device 20 is prevented.

〔考案の効果〕[Effect of idea]

本考案によれば、ピストンの上死点付近で供給
された高圧空気は下死点付近で回収されるので、
シリンダ内へ供給された高圧空気が消失する前
に、高圧空気供給装置に帰還させることができ
る。その結果、高圧空気供給装置における高圧空
気圧縮機の一次側圧縮段における消費動力を著し
く低減させることができる。それによつて、機関
出力の低下を少なくできると共に、ピストンリン
グとシリンダライナ間に付着または滞留する燃焼
残渣などの除去が行われ、ピストンリングやシリ
ンダライナの摩耗を回避することができる。
According to the present invention, the high pressure air supplied near the top dead center of the piston is recovered near the bottom dead center.
The high pressure air supplied into the cylinder can be returned to the high pressure air supply device before it disappears. As a result, the power consumption in the primary compression stage of the high-pressure air compressor in the high-pressure air supply device can be significantly reduced. As a result, a decrease in engine output can be reduced, and combustion residues adhering to or remaining between the piston ring and the cylinder liner can be removed, and wear of the piston ring and the cylinder liner can be avoided.

上記した空気排出孔に連なる通路に逆止弁を設
けている場合には、空気排出孔におけるリング間
圧力が高圧空気供給装置の吐出圧力より低くなつ
たときの空気の逆流を、防止することができる。
If a check valve is provided in the passage connected to the air exhaust hole described above, it is possible to prevent backflow of air when the interring pressure at the air exhaust hole becomes lower than the discharge pressure of the high-pressure air supply device. can.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本考案をその実施例に基づいて詳細に説
明する。
Hereinafter, the present invention will be described in detail based on examples thereof.

第2図はシリンダにシール用空気給排機構を有
する内燃機関15の実施例で、図中、16はシリ
ンダライナ17内を往復運動するピストン、18
はピストン16に嵌着されたピストンリングであ
る。そして、ピストンリング18のうち18Aは
トツプリング、18Bはセカンドリングである。
19はシリンダライナ17に開口された空気供給
孔で、高圧空気供給装置20からの高圧空気をピ
ストン16に向けてシリンダ内に供給するための
ものである。
FIG. 2 shows an embodiment of an internal combustion engine 15 having a sealing air supply/discharge mechanism in the cylinder.
is a piston ring fitted onto the piston 16. Of the piston rings 18, 18A is a top ring, and 18B is a second ring.
Reference numeral 19 denotes an air supply hole opened in the cylinder liner 17 for supplying high pressure air from the high pressure air supply device 20 toward the piston 16 into the cylinder.

この空気供給孔19は、ピストン16の上死点
の位置におけるトツプリング18Aとセカンドリ
ング18Bの間に位置するシリンダライナ17に
設けられる。空気供給弁23を介して空気供給孔
19から供給された高圧の空気により、燃焼行程
においてトツプリング18Aを通してシリンダ内
に清浄な空気が流される。トツプリング18Aお
よびトツプリング18Aより上のピストン16の
側面とシリンダライナ17の内面との間隙21に
存在する触媒粒子や燃焼残渣および燃焼ガスは燃
焼室22に押し戻され、ピストンリング摺動面へ
の触媒粒子などの侵入が防止されるようになつて
いる。なお、上記の空気供給弁23は、空気供給
孔19へ断続的に空気を供給するように制御され
る。そして、24は空気供給弁23を開閉するた
め作動油の給排を切り換える電磁弁、25は作動
油圧を発生させる油圧発生装置、26はピストン
16の往復運動に伴つて或るタイミングで電磁弁
24を切り換える弁開閉制御装置である。
This air supply hole 19 is provided in the cylinder liner 17 located between the top ring 18A and the second ring 18B at the top dead center position of the piston 16. High pressure air supplied from the air supply hole 19 via the air supply valve 23 causes clean air to flow into the cylinder through the top ring 18A during the combustion stroke. Catalyst particles, combustion residue, and combustion gas present in the gap 21 between the top ring 18A and the side surface of the piston 16 above the top ring 18A and the inner surface of the cylinder liner 17 are pushed back into the combustion chamber 22 and are pushed back to the piston ring sliding surface. This prevents catalyst particles from entering. Note that the air supply valve 23 described above is controlled to intermittently supply air to the air supply hole 19. 24 is a solenoid valve that switches the supply and discharge of hydraulic oil to open and close the air supply valve 23; 25 is a hydraulic pressure generating device that generates hydraulic pressure; and 26 is a solenoid valve 24 that operates at a certain timing as the piston 16 reciprocates. This is a valve opening/closing control device that switches.

一方、ピストン16の下死点付近の位置におけ
るトツプリング18Aとセカンドリング18Bと
の間に位置するシリンダライナ17に、空気排出
孔27が穿設されている。この空気排出孔27に
は、設定圧力以上の空気を上述の両リング間より
排出させる逆止弁28が付設される。この逆止弁
28はなくてもよいが、空気排出孔27より導出
される空気圧力が、後述する高圧空気圧縮機33
の一次側圧力より低くなる場合に、設定された圧
力以上の空気のみを帰還させることができるよう
に、介在させておくことが好ましい。
On the other hand, an air exhaust hole 27 is formed in the cylinder liner 17 located between the top ring 18A and the second ring 18B at a position near the bottom dead center of the piston 16. This air discharge hole 27 is provided with a check valve 28 that discharges air having a pressure equal to or higher than a set pressure from between the two rings. Although this check valve 28 may not be provided, the air pressure derived from the air discharge hole 27 is transferred to a high-pressure air compressor 33 (described later).
It is preferable to intervene so that only air having a set pressure or higher can be returned when the pressure becomes lower than the primary side pressure.

高圧空気供給装置20は、29の低圧空気圧縮
機、30の低圧空気貯留タンク、31の空気冷却
器、32の圧力調整弁、33の高圧空気圧縮機、
34の空気冷却器、35の圧力調整弁、36の高
圧空気貯留タンク、37の安全弁、38の潤滑装
置などからなり、圧縮された空気を空気供給弁2
3を介して空気供給孔19に供給し、一方、空気
排出孔27からの使用済みシール用空気を回収す
る。その回収された空気は、高圧空気圧縮機33
の一次側へ戻される。すなわち、低圧空気圧縮機
29により加圧されて貯留状態にある低圧空気貯
留タンク30に導入されるようになつている。
The high-pressure air supply device 20 includes 29 low-pressure air compressors, 30 low-pressure air storage tanks, 31 air coolers, 32 pressure regulating valves, 33 high-pressure air compressors,
It consists of 34 air coolers, 35 pressure regulating valves, 36 high-pressure air storage tanks, 37 safety valves, 38 lubricating devices, etc., and compressed air is supplied to the air supply valve 2.
3 to the air supply hole 19, while used sealing air from the air discharge hole 27 is collected. The recovered air is sent to a high pressure air compressor 33
is returned to the primary side. That is, the air is pressurized by the low-pressure air compressor 29 and introduced into the low-pressure air storage tank 30 in a storage state.

上述のような構成例によれば、次のようにして
空気供給孔19よりシール用空気を供給し、ま
た、空気排出孔27からそれを回収して高圧空気
圧縮機33における動力消費量を低減することが
できる。
According to the configuration example described above, sealing air is supplied from the air supply hole 19 and recovered from the air discharge hole 27 in the following manner, thereby reducing power consumption in the high-pressure air compressor 33. can do.

順を追つて説明すると、圧縮行程では、第3図
aのように、トツプリング18Aがリング溝16
Aの下側に着いており、空気供給孔19は空気供
給弁23により閉止されている。燃焼前の段階で
ピストン16が上死点に近づくと、第3図bに示
すように、トツプリング18Aとセカンドリング
18Bとが空気供給孔19を挟むような位置に至
る。この状態に至るまでのシリンダ内圧力は第4
図の領域Aの実線で示すように上昇する。この時
点で、弁開閉制御装置26からの電流により電磁
弁24のポートをTに切り換えるべくソレノイド
24Tが励磁され、油圧発生装置25の作動油が
空気供給弁23に供給され、空気供給孔19が開
口する。
To explain step by step, in the compression stroke, the top ring 18A is inserted into the ring groove 16 as shown in FIG.
A, and the air supply hole 19 is closed by the air supply valve 23. When the piston 16 approaches the top dead center at a stage before combustion, it reaches a position where the top ring 18A and the second ring 18B sandwich the air supply hole 19, as shown in FIG. 3b. The cylinder pressure up to this state is 4th
It rises as shown by the solid line in area A in the figure. At this point, the solenoid 24T is energized by the current from the valve opening/closing control device 26 to switch the port of the solenoid valve 24 to T, the hydraulic oil of the hydraulic pressure generator 25 is supplied to the air supply valve 23, and the air supply hole 19 is opened. Open your mouth.

高圧空気貯留タンク36に貯留されている空気
圧力は、シリンダ内最高圧力より高められている
ので、上死点まで上昇してきているピストン16
に嵌着されたトツプリング18Aとセカンドリン
グ18Bとの間に、空気供給孔19から高圧空気
が供給される。そして、トツプリング18Aは、
第3図cに示すように、リング溝16Aの上側に
着く。このときの両リング間の圧力は、第4図の
破線で示すように、領域Bにおいてシリンダ内圧
力を越えてさらに上昇する。その間、トツプリン
グ18Aおよびセカンドリング18Bを通つてシ
ール用空気が漏れるが、セカンドリング18Bか
ら他のピストンリング18C,18D,18Eに
流れても、それらのリング間圧力はほとんど低下
しない。
Since the air pressure stored in the high-pressure air storage tank 36 is higher than the maximum pressure inside the cylinder, the piston 16 has risen to the top dead center.
High-pressure air is supplied from an air supply hole 19 between the top ring 18A and the second ring 18B that are fitted into the top ring 18A and the second ring 18B. And the top spring 18A is
As shown in FIG. 3c, it reaches the upper side of the ring groove 16A. At this time, the pressure between both rings further increases beyond the cylinder internal pressure in region B, as shown by the broken line in FIG. During this time, sealing air leaks through the top ring 18A and the second ring 18B, but even if it flows from the second ring 18B to the other piston rings 18C, 18D, and 18E, the pressure between these rings hardly decreases.

このシール用空気の供給は燃焼が開始された後
も持続され、シリンダ内圧力が最大に達したとき
弁開閉制御装置26の指令により、電磁弁24の
ポートがSに切り換えられて、空気供給弁23が
閉止され、高圧空気の供給が停止される。燃焼ガ
スの膨張によりピストン16が降下すると、シリ
ンダ内圧力もリング間圧力も、第4図の領域Cに
示すように下降し、第3図dに示す下死点付近の
状態となると、トツプリング18Aとセカンドリ
ング18Bとが、空気排出孔27を挟むような位
置に至る。そして、両リング間の空気が、空気排
出孔27より低圧空気貯留タンク30へ、第4図
の領域Dに示すようにして導出され、シリンダ内
圧力に接近する。
This sealing air supply continues even after combustion has started, and when the cylinder pressure reaches the maximum, the port of the solenoid valve 24 is switched to S by a command from the valve opening/closing control device 26, and the air supply valve 23 is closed and the supply of high pressure air is stopped. When the piston 16 descends due to the expansion of the combustion gas, the pressure inside the cylinder and the pressure between the rings decrease as shown in area C in FIG. 4, and when the state near the bottom dead center as shown in FIG. The second ring 18A and the second ring 18B reach a position where the air exhaust hole 27 is sandwiched between them. Then, the air between both rings is led out from the air discharge hole 27 to the low-pressure air storage tank 30 as shown in area D in FIG. 4, and approaches the cylinder internal pressure.

この空気圧力が高圧空気圧縮機33の一次側圧
力、すなわち、低圧空気圧縮機29の吐出圧力よ
り高い場合は問題ないが、4サイクル機関の排気
行程の場合などでは、リング間圧力がそれより低
くなるので、この空気排出孔27に逆止弁28を
付設しておいて、低圧空気貯留タンク30内の空
気の逆流を防止しておくようにした方がよい。
There is no problem if this air pressure is higher than the primary pressure of the high-pressure air compressor 33, that is, the discharge pressure of the low-pressure air compressor 29, but in cases such as the exhaust stroke of a 4-cycle engine, the inter-ring pressure is lower than that. Therefore, it is better to attach a check valve 28 to the air discharge hole 27 to prevent the air in the low-pressure air storage tank 30 from flowing back.

回収された空気は、低圧空気圧縮機29が外気
に新たに加圧した圧力よりも高いので、通常、三
段ないし四段で構成される高圧空気圧縮機33に
おける一段目が不要となり、もしくは、その圧縮
動力が著しく軽減される。なお、導出される空気
の不足分は低圧空気圧縮機29で補なわれ、低圧
空気貯留タンク30内で混合された後、空気冷却
器31で冷却され、圧力調整弁32で或る圧力に
整定されて、高圧空気圧縮機33の一次側へ導入
される。
Since the pressure of the recovered air is higher than the newly pressurized outside air by the low-pressure air compressor 29, the first stage of the high-pressure air compressor 33, which usually consists of three or four stages, is no longer necessary, or Its compression power is significantly reduced. Note that the lack of air drawn out is compensated for by a low-pressure air compressor 29, mixed in a low-pressure air storage tank 30, cooled by an air cooler 31, and set to a certain pressure by a pressure regulating valve 32. The air is then introduced into the primary side of the high-pressure air compressor 33.

高圧空気圧縮機33で加圧された空気は空気冷
却器34で冷却され、圧力調整弁35で一定圧に
調整されて高圧空気貯留タンク36に貯留され
る。そして、断続的に開口する空気供給弁23か
ら空気供給孔19を経て、再び、トツプリング1
8Aとセカンドリング18Bとの間に供給され
る。
Air pressurized by the high-pressure air compressor 33 is cooled by an air cooler 34, adjusted to a constant pressure by a pressure regulating valve 35, and stored in a high-pressure air storage tank 36. Then, from the air supply valve 23 that opens intermittently, the air is passed through the air supply hole 19, and then the top ring 1
8A and the second ring 18B.

ところで、上述したセカンドリング18Bに
は、給気行程および排気行程中も比較的高い圧力
が加わり、リングの負荷を大きくすることになる
が、上述のように、リング間の空気が空気排出孔
27からシリンダ外へ排出されて、リング間圧力
が降圧すると、各リングの負荷を小さくすること
ができる効果も発揮される。
By the way, relatively high pressure is applied to the second ring 18B during the air supply stroke and the exhaust stroke, increasing the load on the ring. When the pressure between the rings is reduced by being discharged from the cylinder, the effect of reducing the load on each ring is also exhibited.

以上の実施例は主として4サイクル機関で説明
したが、2サイクル機関にも同様に適用すること
ができる。また、上述した空気供給孔19や空気
排出孔27を、シリンダライナ17の周囲に適宜
必要数設けても、その作動は異なるところがな
い。さらに、空気排出孔27に逆止弁28を付設
する場合に、逆止弁に代えて機械的なカム機構や
電気的制御により、シリンダ外へ排出される空気
の圧力を調整するようにしてもよい。
Although the above embodiments have mainly been explained using a four-stroke engine, they can be similarly applied to a two-stroke engine. Moreover, even if the above-mentioned air supply holes 19 and air discharge holes 27 are provided in an appropriate number around the cylinder liner 17, there is no difference in operation. Furthermore, when the check valve 28 is attached to the air discharge hole 27, the pressure of the air discharged to the outside of the cylinder may be adjusted using a mechanical cam mechanism or electrical control instead of the check valve. good.

以上詳細に説明したように、ピストンの上死点
付近で供給された高圧のシール用空気を、下死点
付近で回収するようにしたので、シリンダ内に供
給されたシール用空気がそのまま消失することな
く、高圧空気供給装置へ帰還させることができ
る。すなわち、供給さた高圧空気の大部分がセカ
ンドリング以下のリングを通つてクランク室側へ
漏れ、また、残りの空気がトツプリングを通つて
燃焼室側へ漏れるが、機関の給気、圧縮、膨張、
排気の四行程を経る間に各リングを通つて消失す
る前に、シール用空気を回収することができる。
As explained in detail above, the high-pressure sealing air supplied near the top dead center of the piston is recovered near the bottom dead center, so the sealing air supplied into the cylinder disappears as it is. It is possible to return the air to the high-pressure air supply device without any problems. In other words, most of the supplied high-pressure air leaks into the crank chamber through the rings below the second ring, and the remaining air leaks into the combustion chamber through the top ring. expansion,
The sealing air can be collected before disappearing through each ring during the four exhaust strokes.

その結果、高圧空気供給装置における高圧空気
圧縮機の一次側圧縮段における消費動力をなくし
たり低減させることができる。したがつて、機関
出力の低下を少なくでき、また、ピストンリング
とシリンダライナ間に付着したり滞留する燃焼残
渣などの除去が行われ、ピストンリングやシリン
ダライナの摩耗を回避することができる。
As a result, power consumption in the primary compression stage of the high-pressure air compressor in the high-pressure air supply device can be eliminated or reduced. Therefore, a decrease in engine output can be reduced, and combustion residues that adhere or remain between the piston ring and the cylinder liner can be removed, and wear of the piston ring and cylinder liner can be avoided.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は先行技術である内燃機関用ピストンの
概略系統図、第2図は本考案のシリンダにシール
用空気給排機構を有する内燃機関の系統図、第3
図a〜dは各行程におけるピストンリングと空気
供給孔または空気排出孔との位置関係を示す配設
図、第4図はシリンダ内圧力とリング間圧力を比
較した圧力線図である。 16……ピストン、17……シリンダライナ、
18……ピストンリング、18A……トツプリン
グ、18B……セカンドリング、19……空気供
給孔、20……高圧空気供給装置、23……空気
供給弁、27……空気排出孔、28……逆止弁、
33……高圧空気圧縮機。
Fig. 1 is a schematic system diagram of a piston for an internal combustion engine according to the prior art, Fig. 2 is a system diagram of an internal combustion engine having a sealing air supply/discharge mechanism in the cylinder of the present invention, and Fig. 3
Figures a to d are layout diagrams showing the positional relationship between the piston ring and the air supply hole or air discharge hole in each stroke, and Figure 4 is a pressure diagram comparing the cylinder internal pressure and the inter-ring pressure. 16... Piston, 17... Cylinder liner,
18...Piston ring, 18A...Top ring, 18B...Second ring, 19...Air supply hole, 20...High pressure air supply device, 23...Air supply valve, 27...Air discharge hole, 28... non-return valve,
33...High pressure air compressor.

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】 (1) ピストンの上死点の位置におけるトツプリン
グとセカンドリングの間に位置するシリンダラ
イナ面に空気供給孔が設けられていると共に、
この空気供給孔から前記両リング間にシリンダ
内圧力より高いシール用空気を供給する高圧空
気供給装置を備えた内燃機関において、 上記空気供給孔にはシール用空気を断続的に
供給する空気供給弁が接続され、 ピストンの下死点付近の位置における前記両
リング間に位置するシリンダライナ面に空気排
出孔が穿設され、 その空気排出孔を介してシリンダ外に排出さ
れた空気を、前記高圧空気供給装置の高圧空気
圧縮機の一次側へ導入させることができるよう
にしたことを特徴とするシリンダにシール用空
気給排機構を有する内燃機関。 (2) 前記空気排出孔には、設定圧力以上の空気を
前記両リング間より排出させる逆止弁が付設さ
れていることを特徴とする実用新案登録請求の
範囲第1項に記載のシリンダにシール用空気給
排機構を有する内燃機関。
[Claims for Utility Model Registration] (1) An air supply hole is provided on the cylinder liner surface located between the top ring and the second ring at the top dead center position of the piston, and
In an internal combustion engine equipped with a high-pressure air supply device that supplies sealing air higher than the cylinder internal pressure between the two rings from the air supply hole, an air supply valve that intermittently supplies sealing air to the air supply hole. is connected, and an air exhaust hole is bored in the cylinder liner surface located between the two rings at a position near the bottom dead center of the piston, and the air discharged outside the cylinder through the air exhaust hole is discharged from the high pressure An internal combustion engine having a sealing air supply/discharge mechanism in a cylinder, characterized in that the air supply device can be introduced to the primary side of a high-pressure air compressor. (2) The cylinder according to claim 1 of the utility model registration claim, characterized in that the air discharge hole is provided with a check valve that discharges air having a pressure equal to or higher than a set pressure from between the two rings. An internal combustion engine with an air supply/exhaust mechanism for seals.
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