JPS6123636Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は内燃機関のピストンリングに関するも
のである。

本考案の目的は、殊に過給エンジンのように、
シリンダ内圧が大きい場合に生ずるピストンリン
グのスカツフイングを防止すると共に、オイル消
費量の低減を図つたことである。

ピストンリングは第１図ロに示すように、ピス
トン１の外周面に設けられた溝２ａ、２ｂ内に圧
力リング３ａ、３ｂとして嵌合されている。そし
て、ピストン１が爆発行程、すなわち、上死点か
ら下降を開始した時点ではシリンダ内圧力P₁が高
いので、このシリンダ内圧力P₁により圧力リング
３ａは下方に押圧され溝２ａの下面に押付けられ
ているが、ピストン１の下降に伴いシリンダ内圧
力P₁が低下するため前記圧力リング３ａの下方へ
の押圧力が減少する。そこで、圧力リング３ａに
は、ピストン１の下降に伴う上向きの慣性力、圧
力リング３ａとシリンダ壁間に生ずる摩擦力及び
圧力リング３ａの下方空間４の圧力P₂が圧力リン
グ３ａを押上げる力が作用する。従つて、シリン
ダ内圧力P₁が下方空間４の圧力P₂と同圧に近ずい
て圧力差が小さくなると、圧力リング３ａは溝２
ａの下面より上面に移動して押し付けられる。そ
の際、一般のエンジンでは第１図イの曲線図の実
線に示すようなシリンダ内圧力P₁、下方空間圧力
P₂の関係となり、圧力リング３ａが溝２ａの上面
と十分密着しないので、下方空間４のガスは直ち
に燃焼室方向に逆流し、下方空間４の圧力P₂が下
るので、クランク室方向へのガスの洩れを少く
し、またそれによつて慣性力が下向きになつたと
き（クランク回転角75゜位の時）溝２ａの下面に
戻る。それ故、圧力リング３ａは主として溝２ａ
の下面に密着しており、溝２ａの下面の温度は上
面の温度より低いので、圧力リング３ａの温度も
低く、第２図に示すように圧力リング上下面の温
度分布も略々対称となり、熱変形による捩れもな
く、従つてスカツフイングの不都合はない。

しかし、例えば過給エンジンの場合には、シリ
ンダ内圧力P₁は第１図イの破線で示すように高く
なる。それに伴い下方空間圧力P₂も高くなる。従
つて、ピストン１が下降した際、圧力リング３ａ
が溝２ａの上面により強く押し付けられ、下方空
間４のガスが燃焼室方向へ戻るのを妨げる。その
結果、圧力リング３ａの挙動は第３図イに示すリ
ング挙動線５のようになり、圧力リング３ａが溝
２ａの上面に密着して、シリンダ内圧力P₁が再び
高圧になるＤ点までのエンジン作動の１サイクル
中ほとんどの期間第３図ロのように圧力リング３
ａは溝２ａの上面に密着した状態となる。また、
下方空間４のガス圧力は高く下方リング３ｂから
クランク室へ多量のガスが洩れる。クランク室の
多量の高温ガスが洩れると、それが外気に放出さ
れた場合、未燃焼ガスによる大気を汚染する不具
合や、オイルパン内のオイルに対し未燃焼ガスの
カーボン粒子が混入し、オイルを汚損あるいは早
期劣化を招く不都合を有する。

さらに、圧力リング３ａは上記のように溝２ａ
の高温の上面に密着状態であるため、高温となつ
ているピストン１の熱が密着面を介して圧力リン
グ３ａの上面に熱伝導し、第４図イの熱流線の如
く圧力リング３ａの上面と下面とでは温度差が生
じ、その結果、圧力リング３ａは熱歪みを発生し
て第４図ロに示すように変形する。この圧力リン
グ３ａの熱変形により、逆テーパによつてシリン
ダ内壁に付着するオイルを燃焼室側にかき揚げて
オイルを燃焼するためにオイル消費量を増大する
障害が現われる。さらに、圧力リング３ａの外周
面はシリンダ内壁面に部分接触するために、冷却
水で冷却されているシリンダ壁面への熱伝導が阻
害され放熱効果が悪化し、リング自身が高温とな
りスカツフなどが起りやすくピストン冷却を妨害
するなどの不具合を有している。

本考案は上記の不具合を解消するために提供す
るピストンリングであり、その要旨は、少くとも
２本以上の圧力リングを有する内燃機関のピスト
ンにおいて、前記圧力リングの中のトツプリング
の燃焼室側上面に、前記圧力リング間の空間内の
ガスをピストンの下降時に燃焼室側に流出させる
ための凹溝を径方向に開設し、圧力リングが溝上
面に密着状態となつても、この凹溝から下方空間
のガスを燃焼室側に逆流させ、また圧力リング上
面の熱伝導を抑制するようにしたことである。

本考案の実施例を第５図乃至第９図により説明
する。

本考案によるピストンリング、すなわち、２本
以上有する圧力リングの中のトツプリングである
圧力リング３ａの燃焼室側上面に、圧力リング間
のガスをピストン下降時に燃焼室側に流出させる
ための複数の凹溝６を径方向に開設したものであ
る。

上記の構造とした本考案の圧力リング３ａによ
るリングの挙動は第９図イに示すリング挙動線７
のように、吸排気行程７ａとクランク回転角ａ−
ｂ間７ｂとで圧力リング３ａは持ち上り、その他
の行程では溝２ａの下面に位置している。

その作用について第９図ロ、ハで説明すると、
圧力リング３ａが第９図ロに示すように溝２ａの
上面に密着しても凹溝６によつて下方空間４と燃
焼室は連通状態になつている。従つて直ちに下方
空間４のガスを凹溝６を介して燃焼室側に逆流
し、下方空間圧力P₂を低下する。よつて、第９図
イに示すようにクランク回転角ａ−ｂ間では持ち
上るがｂ点で直ちに下降し、第９図ハに示すよう
に溝２ａの下面に密着した状態を保持するのであ
る。

このように本考案は圧力リングの上面に半径方
向の凹溝を設けた簡単な構造によつて次のような
効果を有する。

下方空間のガスは凹溝より燃焼室側に逆流さ
せ、しかもこのガスの逆流によつて下方空間圧力
P₂が低下し圧力リングは溝の下面に密着した状態
となるのでクランク室へのガスの洩れがなくな
り、オイルパン内のオイルへのカーボン等の未燃
焼不純物の混入やオイルの劣化を防止し、また未
燃焼ガスの外気放出による大気汚染を防ぐことが
できる。

さらに、溝上面からのピストンの高温熱の伝導
がないので圧力リングの上下面の温度分布は第２
図のようにほぼ対称的になり熱変形の発生がな
い。その結果、スカツフイングも防止されると共
に、シリンダ壁面のオイルを燃焼室側にかき揚げ
ることもなくなり、オイルの消費量を低減する。
また、圧力リングの外周面はシリンダ壁面に正常
に密接しているためにシリンダ壁面への熱伝導も
良好に得られ放熱効果を確保している。

【図面の簡単な説明】

第１図イ、ロは一般エンジンと過給エンジンと
のシリンダ内圧と下方空間圧力の関係説明図、第
２図は圧力リングの熱分布図、第３図イ、ロは過
給エンジンにおける圧力リングの挙動説明図、第
４図イは圧力リングの熱分布図、第４図ロは圧力
リングの熱変形図、第５図は本考案によるピスト
ンリングの平面図、第６図は同側面図、第７図は
第５図の−線拡大断面図、第８図は第５図の
−線拡大断面図、第９図イ、ロ、ハは本考案
ピストンリングによるリング挙動説明図である。 ３ａ……圧力リング、６……凹溝。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 少くとも２本以上の圧力リングを有する内燃機
   関のピストンにおいて、前記圧力リングの中のト
   ツプリングの燃焼室側上面に、前記圧力リング間
   の空間内のガスをピストンの下降時に燃焼室側に
   流出させるための凹溝を径方向に開設したことを
   特徴とするピストンリング。