JPH03213645A

JPH03213645A - シリンダシール装置

Info

Publication number: JPH03213645A
Application number: JP2007653A
Authority: JP
Inventors: Hideo Kawamura; 英男河村
Original assignee: Isuzu Ceramics Research Institute Co Ltd
Current assignee: Isuzu Ceramics Research Institute Co Ltd
Priority date: 1990-01-17
Filing date: 1990-01-17
Publication date: 1991-09-19

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、シリンダライナとピストン外周面とのシール
を磁性流体によって行なうシリンダシール装置に関する
。

（従来の技術）従来のエンジンにおけるシリンダライナとピストン外周
面とのシールは、複数本のピストンリングによって行な
われている。

該ピストンリングは円周の一部が切除された円環であり
、かつ該円管の外周部直径はシリンダ内径より所定量大
径に成形されている。

該ピストンリングの内径部をピストン外周面に刻設され
た溝に入れ、シリンダ内に挿入する。すると、ピストン
リングは拡張しシリンダライナに押接する。

よって、該ピストンリングによって燃焼室内部と外部で
あるクランクケースとを隔絶する。

（発明が解決しようとするａＵ）このような従来のピストンリングによってシリンダライ
ナとピストン外周面とのシールを行なうものは、ピスト
ンリングの切欠部、すなわち合い口部から燃焼室内の炭
化水素や未燃焼ガスがブローバイガスとなって外部に漏
出し大気汚染の原因となっている。

また、クランクケース内の潤滑油が合い口部より燃焼室
内に侵入し、潤滑油の消耗量を増加させ、更に該潤滑油
が燃焼することにより排気ガスと共に白煙が排出される
という問題がある。

本発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、シリンダ
ライナとピストン外周面とのシールを完璧に行ない、燃
焼室からのブローバイガスの漏出及び、燃焼室への潤滑
油の侵入を完全に防止することのできるシリンダシール
装置を提供しようとするものである。

（ｉ！題を解決するための手段）本発明によれば、エンジンのピストン外周面に周設され
た環状の可動磁極を有する永久磁石と、上記ピストンの
上死点近傍位置にて上記可動磁極と対向する固定磁極を
有する電磁石と、上記可動磁極と固定磁極との対向時に
上記電磁石に通電し該両磁極間に磁束の閉回路を形成す
る通！制御手段と、該可動磁極とシリンダライチ内周面
との間の全周部に連続して介在し上記電磁石への通電時
には上記磁路の閉回路の一部を形成し非通電時には可動
磁極を通過する磁束の通路を形成する磁性流体からなる
封環とを有することを特徴とするシリンダシール装置を
提供できる。

（作用）本発明のシリンダシール装置では、ピストンの外周部に
永久磁石を周設し、該永久磁石に磁性流体からなる封環
を吸引させ、燃焼室をシールする。また、特に燃焼室内
圧が高い上死点近傍時には、該永久磁石と固定電磁石と
の双方の磁力により磁性流体を強力に保持し、燃焼室を
シールする。

（実施例）以下、本発明の一実施例を図面に従って詳細に説明する
。

第１図は、本実施例のエンジンのシリンダ部を示す図で
ある。

１はシリンダであり、該シリンダ１の内周面にはシリン
ダライナ１１が嵌入されている。該シリンダライナ１１
は窒化珪素等の非磁性体であるセラミックにより形成さ
れており、かつ内周面はクロム（Ｃｒ）メッキが施され
ている。よって、該シリンダライナ１１の内周面は耐摩
耗性に優れ、かつ摩擦係数が小である。ところで、該シ
リンダライナ１１は、非磁性体であり所定の強度等の条
件を満足すれば金属材料にて形成してもよい。

該シリンダライナ１１の外周部はシリンダブロック１２
にて覆われている。

尚、シリンダライナ１１の上部とシリンダブロック１２
との間は接触しておらず、シリンダライナ１１の外周に
管路１３が設けられている。

２は、アルミニウム合金等の非磁性材料にて形成された
ピストンであり、シリンダ１内に摺動自在に保持されて
いる。該ピストン２のヘッド部端面はセラミック等の耐
熱性に優れた断熱層２１により被覆されている。

該ピストン２の外周面上であり、該断熱層２１から所定
距離の位置には圧縮リング２２が配設されている。該圧
縮リング２２は従来のピストンリングと同様のものであ
る。

該ピストン２の外周面上には更に、シリンダライナ１１
と対向する磁極を有する環状の永久磁石３が周設されて
いる。そして、該永久磁石３の両磁極間には、非磁性体
からなる環状のセバレータ３１が配設されている。

４は、上記シリンダライナ１１と断熱層２１とにより形
成される燃焼室であり、該燃焼室４には、吸気バルブ４
１と排気バルブ４２とが配設されている。

上記管路１３内には磁性体からなる環状のコア４３が、
シリンダライナ１１の外周面に嵌着されている。そして
更に、該コア４３には該コア４３を励磁する励磁コイル
４４が捲設されている。

６は、上記ピストン２によって回転駆動される回転軸で
あり、該回転軸６の外周部近傍位置には該回転軸６の回
転速度を検知する回転センサ６１と、該回転軸６の回転
位相からピストン２の作動位置を検知する位置センサ６
２とが配設されている。

該回転センサ６１及び位置センサ６２はコントローラ７
に接続されており、該コントローラ７に検知信号を入力
する。また、上記励磁コイル４４は該コントローラ７と
接続されており、該コンドローラフから電力の供給を受
ける。

該コントローラ７は、上記回転センサ６１、位置センサ
６２及び励磁コイル４４との信号の入出力を司る入出力
インターフェイスの他に、プログラム等を予め記憶する
ＲＯＭ、該ＲＯＭに記憶されたプログラムの下に演算を
行なうＣＰＵ、演算結果及び各種データを一時記憶する
ＲＡＭ、コントローラ７内部の信号の流れを司るコント
ロールメモリ等から構成されている。

上記永久磁石の磁極部分の詳細について３４２図を用い
て説明する。

第２図は、永久磁石３の拡大図である。

尚、本図はピストン２が上死点位置にある場合を示し、
また、上記第１図と同一番号を付した物は同一部材を示
す。

３２及び３３は共に永久磁石３の磁極であり、本実施例
においては磁極３２がＮ極に、磁極３３がＳ極に励磁さ
れてる。

また、該磁極３２及び磁極３３は共にシリンダライナ１
１の内周面と対向しており、かつ、ピストン２の摺動方
向、すなわち本図における縦方向に対する長さが、燃焼
室側の磁極３２の方が、磁極３３より大に形成されてい
る。

４５及び４６は共にコア４３の固定磁極であり、コンド
ローラフから上記励磁コイル４４に電力が供給されると
、固定磁極４５がＳ極に、固定磁極４６がＮ極に励磁さ
れる。

よって、永久磁石３の磁極３２及び磁極３３と、該固定
磁極４５及び固定磁極４６とにより磁束の閉回路が形成
される。

また、上記固定磁極４６の縦方向長さは固定磁極４５の
縦方向長さより大に形成されている。

５は、磁性流体からなり、燃焼室４と外部とを隔絶する
封環である。

該磁性流体とは、粒径が数百オングストロームのフェラ
イト微粒子の表面を、有機脂肪酸で改頁処理を施すこと
により、ジエステル等の分散媒中にて分離しないように
された流体である。該フェライト微粒子が分散媒中に安
定して分散されているので、見かけ上流体自体が磁性を
有するような性質を示す。

よって、該封環５は上記磁極３２及び磁極３３とシリン
ダライナ１１との間に介在し、磁極３２及び磁極３３と
固定磁極４５及び固定磁極４６との間に作用する磁束の
通路となる。

次に、上記構成による本実施例の作動について説明する
。

ピストン２が上死点近傍位置にない場合、すなわち、磁
極３２及び磁極３３と固定磁極４５及び固定磁極４６と
が対向していない場合には、封環５は磁極３２及び磁極
３３との間を連結し、該磁極３２及び磁極３３の間の磁
路を形成する。但し、該磁極３２及び磁極３３の間には
非磁性体からなるセパレータ３１が配設されているため
、該セパレータ３１とシリンダライナ１１との間の空隙
部にて、シリンダライナ１１の内周面に当接し、燃焼室
４と外部であるクランクケースとを隔絶する。

ピストン２の摺動と共に、封環５も摺動するが、位置セ
ンサ６２からの検知信号により、コントローラ７が、該
ピストン２が上死点近傍位置に到達したことを検知する
と、励磁コイル４４に電力を供給する。すると、Ｎ２図
に示す磁束線に添って閉回路の磁束が発生し、封環５は
上下に分割される。このとき、該封環５に作用する保磁
力は、永久磁石３と励磁コイル４４とからの磁力による
ため、封環５は強力に保持される。

そして、燃焼室４内部にて爆発が起きると、該燃焼室４
の内部圧力は高圧力となる。該高圧力はまず圧縮リング
２２に作用する。該圧縮リング２２は従来のピストンリ
ングと同様のものであるから、上記のごとく合い口部を
有しているため、若干であるが燃焼ガスを封環５側へ漏
出する。しかし、該漏出した燃焼ガスは上記圧縮リング
２２０合い口部を通過する際に充分圧力が降下し温度も
低下しているため、また、封環５は強力に保持されてい
るため、燃焼室４を完全にシールすることができる。

また、シリンダライナ１１の内周面に付着している潤滑
油は、ピストン２の降下に伴い、封環５によってクラン
クケース側へかき落とされ燃焼室４内部に侵入しない。

ところで、ピストン２の頭部端面を断熱層２１にて被覆
するのは、燃焼室４からの熱伝達により、ピストン２を
介して永久磁石３が加熱され、キューリ点を越えること
により該永久磁石３が減磁あるいは消磁されることを防
止するためである。

以上、本発明の実施例について詳細に説明したが、本発
明の精神から逸れないかぎりで、種々の異なる実施例は
容易に構成できるから、本発明は前記特許請求の範囲に
おいて記載した限定以外、特定の実施例に制約されるも
のではない。

（発明の効果）以上説明したように、本発明によれば、ピストンの外周
部に永久磁石を周設し、該永久磁石に磁性流体からなる
封環を吸引させ、燃焼室をシールし、また、特に燃焼室
内圧が高い上死点近傍時には、該永久磁石と固定電磁石
との双方の磁力により磁性流体を強力に保持し、燃焼室
をシールするので、シリンダライナとピストン外周面と
のシールヲ完’Ｍ１に行ない、燃焼室からのブローバイ
ガスの漏出及び、燃焼室への潤滑油の侵入を完全に防止
することができる。

更には、従来のエンジンのごとくシリンダ内壁に押接す
るピストンリングの本数が減少するので、エンジンのフ
リクションロスが低減されるシリンダシール装置を提供
できる。

【図面の簡単な説明】

５ＦＳ１図は、本実施例のエンジンのシリンダ部を示す
図、第２図は、永久磁石３の拡大図である。１・・・シリンダ、２・・・ピストン、３・・・永久磁
石、４・・・燃焼室、５・・・封環、６・・・回転軸、
７・・・コントローラ、１１・・・シリンダライナ、３
１・・・セパレータ、４３・・・コア、４４・・・励磁
コイル。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）エンジンのピストン外周面に周設された環状の可
動磁極を有する永久磁石と、上記ピストンの上死点近傍
位置にて上記可動磁極と対向する固定磁極を有する電磁
石と、上記可動磁極と固定磁極との対向時に上記電磁石
に通電し該両磁極間に磁束の閉回路を形成する通電制御
手段と、該可動磁極とシリンダライナ内周面との間の全
周部に連続して介在し上記電磁石への通電時には上記磁
路の閉回路の一部を形成し非通電時には可動磁極を通過
する磁束の通路を形成する磁性流体からなる封環とを有
することを特徴とするシリンダシール装置。
（２）上記ピストンは非磁性体材料にて形成されること
を特徴とする請求項（１）記載のシリンダシール装置。
（３）上記燃焼室に面する上記ピストンの頭部端面は断
熱層にて被覆されていることを特徴とする請求項（１）
記載のシリンダシール装置。
（４）上記シリンダライナは非磁性体材料にて形成され
ることを特徴とする請求項（１）記載のシリンダシール
装置。
（５）上記シリンダライナ内周面はクロム（Ｃｒ）メッ
キにて被覆されていることを特徴する請求項（１）記載
のシリンダシール装置。
（６）上記ピストンは上記可動磁極の周設位置より燃焼
室側に少なくとも１本のピストンリングを有することを
特徴とする請求項（１）記載のシリンダシール装置。