特許 6992350 内燃機関のピストン

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2021-12-13

(45)【発行日】2022-01-13

(54)【発明の名称】内燃機関のピストン

(51)【国際特許分類】

   F02F 3/00 20060101AFI20220105BHJP

   F02F 5/00 20060101ALI20220105BHJP

   F16J 1/09 20060101ALI20220105BHJP

【ＦＩ】

F02F3/00 Q

F02F3/00 S

F02F5/00 H

F02F5/00 B

F16J1/09

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2017179030

(22)【出願日】2017-09-19

(65)【公開番号】P2019052627

(43)【公開日】2019-04-04

【審査請求日】2020-08-28

(73)【特許権者】

【識別番号】000006286

【氏名又は名称】三菱自動車工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001737

【氏名又は名称】特許業務法人スズエ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】上野 慎司

(72)【発明者】

【氏名】桐村 宗孝

【審査官】沼生 泰伸

(56)【参考文献】

【文献】実開平０３－００８６４０（ＪＰ，Ｕ）

【文献】実開平０２－０３７２４９（ＪＰ，Ｕ）

【文献】米国特許出願公開第２００４／０２３７７７５（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０１０－１６４０３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－３５３５４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開平２－１１０２４４（ＪＰ，Ｕ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ０２Ｆ ３／００

Ｆ０２Ｆ ５／００

Ｆ１６Ｊ １／０９

Ｆ１６Ｊ ９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

周方向に沿って環状に連続するリング溝と、前記リング溝に装着され、内燃機関のシリンダの内面に付着したオイルを掻き取るオイルリングと、前記オイルリングに掻き取られた前記オイルと未燃燃料とを誘導するドレン構造と、を備えた内燃機関のピストンであって、
前記ドレン構造は、
両端に開口を有し、一端が前記ピストンの裏面側に、他端が前記リング溝の溝底にそれぞれ開口するように前記ピストンを径方向に貫通する第１のドレン部と、
前記リング溝における前記ピストンの下死点寄りの溝壁に隣接し、前記ピストンの外周部から径方向に沿って窪んで構成され、前記ピストンの外周部と前記溝壁にそれぞれ開口する第２のドレン部と、を備え、
前記第１のドレン部の前記他端の開口は、前記溝底の範囲内に配置され、
前記第２のドレン部の前記ピストンの径方向の深さは、前記リング溝の前記ピストンの径方向の深さよりも浅く設定され、
前記オイルリングは、前記シリンダの内面に付着したオイルを掻き取り、前記シリンダの内面の油膜を適正な状態に保つ油膜制御部材と、前記シリンダの内面に対する前記油膜制御部材の接触圧を調整する接触圧調整部材と、を備え、
前記ピストンの径方向において、前記第２のドレン部の最深部の位置は、前記ピストンと同心状に前記リング溝に装着された前記油膜制御部材の内周位置と一致している
ことを特徴とする内燃機関のピストン。

【請求項2】

前記第１のドレン部の前記他端の開口と、前記第２のドレン部の前記ピストンの外周部に位置する開口とは、前記ピストンの周方向における位置がオフセットして配置されている
ことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関のピストン。

【請求項3】

前記第１のドレン部の前記他端の開口と、前記第２のドレン部の前記ピストンの外周部に位置する開口とは、前記ピストンの周方向における位置が一致して配置されている
ことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関のピストン。

【請求項4】

前記第２のドレン部の前記ピストンの外周部に位置する開口は、前記第１のドレン部の前記他端の開口よりも開口面積が大きい
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の内燃機関のピストン。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、車両に搭載された内燃機関のピストンに関する。

【背景技術】

【0002】

車両に搭載された内燃機関において、周方向に設けられた溝（リング溝）と、径方向に形成された孔（オイルドレン孔）を有するピストン構造が知られている（特許文献１参照）。例えば、ピストンには、３つのリング溝が形成され、各リング溝に１つずつ、３つのピストンリング（２つのコンプレッションリングと１つのオイルリング）が装着される。オイルドレン孔は、両端に開口を有する。一端側の開口は、ピストンの裏面側（内部空間）に開口し、他端側の開口は、オイルリングが装着されるオイルリング溝の底部に、あるいはオイルリング溝の底部および壁部を含んで開口する。

【0003】

例えば、ピストンが下降する吸気工程において、シリンダの内面（ライナ）に付着したエンジンオイル（以下、ライナ付着オイルという）は、オイルリングによって上方から下方へ掻き取られる。掻き取られたライナ付着オイルは、オイルドレン孔からピストンの裏面側（内部空間）に誘導されてオイルパンに戻される。これにより、ライナ付着オイルが燃焼室内へ流入することを抑制し、オイル消費量の低減が図られている。なお、ピストンは、燃焼（膨張）工程においても下降する。この場合、燃焼ガスが下方に向けて広がるため、掻き取られたライナ付着オイルは、下方に押され、燃焼室へ流入し難い状態となっている。

【0004】

また、燃焼室で燃焼されなかった未燃燃料は、ライナ付着オイルよりも粘度が低い。このため、未燃燃料がライナ付着オイルに混入すると、混入後のオイルの粘度が低下して、ピストンのフリクション悪化などを招き易い。したがって、吸気工程以外の圧縮、燃焼（膨張）、排気の各工程においては、未燃燃料を積極的にオイルドレン孔に誘導することが好ましい。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開平１１－２３６８５３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

上述したとおり、オイルドレン孔を設けることにより、吸気工程においては、ライナ付着オイルをオイルドレン孔からピストンの裏面側（内部空間）に誘導することができる。特に、オイルドレン孔がオイルリング溝の底部および壁部を含んで構成されている場合、オイルリング溝におけるオイルリングの位置に関わらず、オイルドレン孔のオイルリング溝側の開口は、常に大きく開放された状態となる。したがって、吸気工程においてライナ付着オイルをより確実にピストンの裏面側へ誘導することが可能となる。しかしながらその一方で、圧縮、燃焼（膨張）、排気の各工程においては、オイルドレン孔のオイルリング溝側の開口によって、ピストンのスカート部とシリンダの内面との間（以下、摺動隙間という）への未燃燃料の浸入を助長させるという問題がある。

【0007】

本発明は、これを踏まえてなされたものであり、その目的は、吸気工程において、ライナ付着オイルをピストンの裏面側（内部空間）に誘導し、圧縮、燃焼（膨張）、排気の各工程において、未燃燃料をピストンの裏面側に誘導するとともに、ライナ付着オイルを摺動隙間に誘導することが可能な内燃機関のピストンを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明の内燃機関のピストンは、周方向に沿って環状に連続するリング溝と、リング溝に装着され、内燃機関のシリンダの内面に付着したオイルを掻き取るオイルリングと、オイルリングに掻き取られたオイルと未燃燃料とを誘導するドレン構造とを備える。かかる内燃機関のピストンにおいて、ドレン構造は、両端に開口を有し、一端がピストンの裏面側に、他端がリング溝の溝底にそれぞれ開口するようにピストンを径方向に貫通する第１のドレン部と、リング溝におけるピストンの下死点寄りの溝壁に隣接し、ピストンの外周部から径方向に沿って窪んで構成され、ピストンの外周部と溝壁にそれぞれ開口する第２のドレン部とを備える。第１のドレン部の他端の開口は、溝底の範囲内に配置されている。第２のドレン部のピストンの径方向の深さは、リング溝のピストンの径方向の深さよりも浅く設定されている。

【0009】

オイルリングは、シリンダの内面に付着したオイルを掻き取り、シリンダの内面の油膜を適正な状態に保つ油膜制御部材と、シリンダの内面に対する油膜制御部材の接触圧を調整する接触圧調整部材とを備える。ピストンの径方向において、第２のドレン部の最深部の位置は、ピストンと同心状にリング溝に装着された油膜制御部材の内周位置と一致している。

【0010】

第１のドレン部の他端の開口と、第２のドレン部のピストンの外周部に位置する開口とは、ピストンの周方向における位置をオフセットさせて配置する。あるいは、第１のドレン部の他端の開口と、第２のドレン部のピストンの外周部に位置する開口とは、ピストンの周方向における位置を一致させて配置する。

【0011】

また、第２のドレン部のピストンの外周部に位置する開口は、第１のドレン部の他端の開口よりも開口面積を大きくすればよい。

【発明の効果】

【0012】

本発明によれば、吸気工程において、ライナ付着オイルをピストンの裏面側（内部空間）に誘導し、圧縮、燃焼（膨張）、排気の各工程において、未燃燃料をピストンの裏面側に誘導するとともに、ライナ付着オイルを摺動隙間に誘導することが可能な内燃機関のピストンを実現できる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明の実施形態に係る内燃機関のピストンの全体構成を示す模式図。

【図2】本発明の実施形態に係る内燃機関のピストンにおけるドレン構造について説明するための模式図（吸気工程）。

【図3】本発明の実施形態に係る内燃機関のピストンにおけるドレン構造について説明するための模式図（圧縮工程、燃焼（膨張）工程、および排気工程）。

【図4】図２を部分的に拡大して示す図。

【図5】図３を部分的に拡大して示す図。

【図6】本発明の実施形態に係る内燃機関のピストンのリング溝（第３のリング溝）における第１のドレン部と第２のドレン部の配置の第１例を示す模式図。

【図7】本発明の実施形態に係る内燃機関のピストンのリング溝（第３のリング溝）における第１のドレン部と第２のドレン部の配置の第２例を示す模式図。

【図8】本発明の実施形態に係る内燃機関のピストンのリング溝（第３のリング溝）における第１のドレン部と第２のドレン部の配置の第３例を示す模式図。

【図9】本発明の実施形態に係る内燃機関のピストンのリング溝（第３のリング溝）における第１のドレン部と第２のドレン部の配置の第４例を示す模式図。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、本発明の実施形態に係る内燃機関のピストン（以下、単にピストンという）について、図１から図９を参照して説明する。

【0015】

図１には、ピストン１の全体構成を模式的に示す。ピストン１は、円筒状のシリンダ２において上死点と下死点の間を往復動する。以下の説明においては、ピストン１の往復動方向を上下方向とし、その上死点方を上、下死点方を下とする。ピストン１には、コネクティングロッド３の一端がピストンピン４を介して結合されている。コネクティングロッド３の他端は、クランク軸（図示省略）に連結されている。ピストン１が往復動すると、コネクティングロッド３を介してクランク軸が回転する。シリンダ２は、ピストン１の頂部１ａとシリンダヘッド（図示省略）の下面部との間に燃焼室２１を有している。

【0016】

図１に示すように、ピストン１の外周部１ｂには、周方向に沿って環状に連続するリング溝５が形成されている。リング溝５には、ピストンリング６が装着される。ピストンリング６は、ピストン１の熱をシリンダ２に逃がす排熱機能を有する。本実施形態において、ピストン１は、３つのリング溝５を有している。これらのリング溝５は、上（ピストン１の上死点寄り）から第１のリング溝５ａ、第２のリング溝５ｂ、第３のリング溝５ｃの順で並んでいる。

【0017】

図２および図３に示すように、第１のリング溝５ａには、トップリング６ａ、第２のリング溝５ｂには、セカンドリング６ｂがそれぞれ装着されている。トップリング６ａおよびセカンドリング６ｂは、いずれも燃焼室２１を気密に保つ（ガスシール機能を果たす）コンプレッションリングである。トップリング６ａおよびセカンドリング６ｂの素材や合口の有無などは、特に限定されない。例えば、トップリング６ａは、合口を持った金属製の環状部材とすることができ、セカンドリング６ｂは、合口を持たない樹脂製の環状部材とすることができる。

【0018】

図２から図５に示すように、第３のリング溝（オイルリング溝）５ｃには、オイルリング６ｃが装着されている。オイルリング６ｃは、シリンダ２の内面（ライナ）２ａに付着したエンジンオイル（以下、ライナ付着オイルという）を掻き取り、油膜の状態を適正に保つ。第３のリング溝５ｃの溝高（上下方向の寸法）は、オイルリング６ｃの高さ（軸芯方向の寸法）よりも僅かに大きい。ピストン１と同心状に第３のリング溝５ｃにオイルリング６ｃが装着された状態で、該オイルリング６ｃの内径寸法は、第３のリング溝５ｃの溝底５１ｃの径寸法よりも大きい。すなわち、このような装着状態では、オイルリング６ｃの内周部（具体的には、後述するスペーサエキスパンダ６３ｃの内周部６３ｄ）と、第３のリング溝５ｃの溝底５１ｃとの間には、空隙が生じている。また、かかるオイルリング６ｃの外径寸法は、シリンダ２の内径寸法と略同一とされている。

【0019】

本実施形態において、オイルリング６ｃは、３つの部材を組み付けて構成されている。オイルリング６ｃは、一対のサイドレール６１ｃ，６２ｃと、これらの間に介在するスペーサエキスパンダ６３ｃとを備えている。一対のサイドレール６１ｃ，６２ｃは、ライナ付着オイルを掻き取り、シリンダ２の内面２ａの油膜を適正な状態に保つ部材（油膜制御部材）である。一対のサイドレール６１ｃ，６２ｃは、金属の薄板状に構成されるとともに、合口を持った環状に構成されている。スペーサエキスパンダ６３ｃは、シリンダ２の内面２ａに対するサイドレール６１ｃ，６２ｃの接触圧を調整する部材（接触圧調整部材）である。スペーサエキスパンダ６３ｃは、ピストン１の径方向に見て金属製の薄板が上下に波打ちながら、合口を持たずに環状に連続した構成とされている。スペーサエキスパンダ６３ｃの内周部６３ｄには、周方向に沿って上下互い違いに突起（以下、耳部という）６４ｃが設けられている。

【0020】

一対のサイドレール６１ｃ，６２ｃは、その内周部６１ｄ，６２ｄを耳部６４ｃに当接させてスペーサエキスパンダ６３ｃの波打ち部６５ｃの上下に１つずつ組み付けられている。耳部６４ｃは、サイドレール６１ｃ，６２ｃの内周部６１ｄ，６２ｄを押圧して、これらの外周部６１ｅ，６２ｅをシリンダ２の内面２ａに、所望の接触圧で接触させる。

【0021】

なお、オイルリング６ｃは、上述したような構成（３ピースタイプ）には限定されない。例えば、２つの部材を組み付けた構成（２ピースタイプ）であってもよい。この場合一例として、レール本体（油膜制御部材）と、レール本体をシリンダ２の内面２ａに押圧するコイルエキスパンダ（接触圧調整部材）とを備えてオイルリングを構成する。レール本体は、軸芯方向に沿った断面形状がＭ字を横倒し（内径側に９０°回転）させた形態をなす。コイルエキスパンダは、軸芯方向に沿った断面形状が円環状となるように、金属線材をコイル状に巻いて構成されている。レール本体とコイルエキスパンダは、レール本体を外側、コイルエキスパンダを内側に位置付け、これらを互いに当接させて組み付けられている。コイルエキスパンダは、レール本体の内周部を押圧して、該レール本体の外周部をシリンダ２の内面２ａに所望の接触圧で接触させる。

【0022】

ピストン１は、オイルリング６ｃに掻き取られたライナ付着オイルと、未燃燃料とを誘導するドレン構造１０を備えている。未燃燃料は、燃焼室２１で燃焼されなかった燃料である。図２から図９には、本実施形態に係るドレン構造１０を示す。ドレン構造１０は、掻き取られたライナ付着オイルをピストン１の裏面側（内部空間Ｓ１）、およびピストン１のスカート部１ｃとシリンダ２の内面２ａとの間（以下、摺動隙間Ｓ２という）に誘導する。また、ドレン構造１０は、未燃燃料を摺動隙間Ｓ２には誘導せず、ピストン１の裏面側（内部空間Ｓ１）に誘導する。

【0023】

ドレン構造１０は、第１のドレン部７と第２のドレン部８とを備えている。本実施形態において、ドレン構造１０は、第１のドレン部７および第２のドレン部８をそれぞれ複数ずつ備えている。これらの第１のドレン部７および第２のドレン部８は、それぞれピストン１の周方向に沿って、所定間隔で並んで配置されている。第１のドレン部７の数と第２のドレン部８の数は、一致していてもよいし、異なっていてもよい。

【0024】

第１のドレン部７は、両端に開口７ａ，７ｂを有する孔部（貫通孔）である。第１のドレン部７の一端は、ピストン１の裏面側（内部空間Ｓ１）に開口している。第１のドレン部７の他端は、第３のリング溝５ｃの溝底５１ｃに開口している。すなわち、第１のドレン部７は、ピストン１の裏面側（内部空間Ｓ１）と第３のリング溝５ｃとを連通させるように、ピストン１を径方向に貫通している。

【0025】

第１のドレン部７の開口７ｂは、溝底５１ｃの範囲内に配置されている。すなわち、開口７ｂは、溝底５１ｃにおけるピストン１の上死点寄りおよび下死点寄りのいずれの辺縁にも開口縁が及ばない（かからない）。

【0026】

第２のドレン部８は、一端に開放部８ａを有し、他端が底８ｂによって閉塞された（行き止まった）穴部である。第２のドレン部８は、掻き取られたライナ付着オイルを一時的に貯留するプールとして機能する。第２のドレン部８は、第３のリング溝５ｃにおけるピストン１の下側（下死点寄り）の溝壁５２ｃに隣接して配置されている。また、第２のドレン部８は、ピストン１の外周部１ｂから径方向に沿って窪んで構成されている。開放部８ａは、ピストン１の外周部１ｂに位置する開口８１ａと、溝壁５２ｃに位置する開口８２ａを有している。

【0027】

すなわち、第２のドレン部８は、ピストン１の外周部１ｂと溝壁５２ｃにそれぞれ開口する。これにより、第２のドレン部８は、開口８１ａを通して摺動隙間Ｓ２と連通し、開口８２ａを通して（つまり溝壁５２ｃの一部において）第３のリング溝５ｃと連通している。換言すれば、第２のドレン部８は、第１のドレン部７（端的には、その開口７ｂ）と直接連通することなく、第３のリング溝５ｃを介して連通している。

【0028】

第２のドレン部８のピストン１の径方向の深さ（以下単に、第２のドレン部８の深さという）は、第３のリング溝５ｃのピストン１の径方向の深さ（以下単に、第３のリング溝５ｃの深さという）よりも浅く設定されている。すなわち、第２のドレン部８の底８ｂは、第３のリング溝５ｃの溝底５１ｃよりも、ピストン１の径方向の外側に位置している。

【0029】

本実施形態では一例として、ピストン１の径方向において、第２のドレン部８の底８ｂ（ピストン１の径方向における最深部）の位置は、ピストン１と同心状に第３のリング溝５ｃに装着されたオイルリング６ｃの下側（下死点寄り）のサイドレール６２ｃ（油膜制御部材）の内周位置と一致している。すなわち、本実施形態において、第２のドレン部８の底８ｂの径寸法は、下側のサイドレール６２ｃの内径寸法と同一に設定されている。

【0030】

第２のドレン部８の深さが第３のリング溝５ｃの深さよりも浅ければよいので、第２のドレン部８の底８ｂの位置は、ピストン１と同心状をなす下側サイドレール６２ｃの内周位置よりも、ピストン１の径方向の外側にあってもよい。要するに、底８ｂの径寸法は、下側サイドレール６２ｃの内径寸法以上であればよい。ただし、第２のドレン部８の底８ｂの位置は、後述する凹部９の底９ａのピストン１の径方向における位置よりも、ピストン１の径方向の内側とする。

【0031】

掻き取られたライナ付着オイルのプールとしての機能を最大限に持たせるためには、第２のドレン部８の底８ｂの位置を下側サイドレール６２ｃの内周位置と一致させることが望ましい。またこれにより、後述する吸気工程において、下側のサイドレール６２ｃによって掻き取られて第２のドレン部８に貯留させたライナ付着オイルを第３のリング溝５ｃに誘導させる際、ボトルネックとなる部分を最小限に止めることができる。

【0032】

なお、オイルリング６ｃが２ピースタイプであれば、第２のドレン部８の底８ｂの位置は、ピストン１と同心状に第３のリング溝５ｃに装着されたレール本体の内周位置と一致させるか、それよりもピストン１の径方向の外側とすればよい。

【0033】

第１のドレン部７の開口７ｂ（他端の開口）と、第２のドレン部８のピストン１の外周部に位置する開口８１ａとは、図６から図８に示す第１例から第３例のように、ピストン１の周方向における位置がオフセットして配置されている。このようにオフセットさせることで、次のような作用効果が得られる。すなわち、オイルリング６ｃの近傍において、サイドレール６１ｃ，６２ｃによって掻き取られたライナ付着オイルと未燃燃料とが混合して高温にさらされると、これらに含まれるカーボンがスラッジ化しやすい。このため、カーボンを掻き取られたライナ付着オイルによって洗い流す観点から、該オイルを第３のリング溝５ｃの周方向に沿って積極的に誘導しやすいオフセット配置とすることが好ましい。ただし、開口７ｂ，８１ａは、オフセットさせることなく、図９に示す第４例のように、ピストン１の周方向における位置を一致させて配置させることも可能である。

【0034】

第１のドレン部７の開口７ｂ（他端の開口）および第２のドレン部８のピストン１の外周部に位置する開口８１ａの各形状は、特に限定されない。例えば、図６から図９に示す第１例から第４例のような形状を任意に採用できる。第１例から第４例において、開口８１ａは、開口７ｂよりも開口面積を大きく設定している（図６から図９参照）。

【0035】

また、本実施形態において、ピストン１の外周部１ｂには、周方向に沿って連続する凹部９が設けられている。凹部９は、ピストン１の外周部１ｂを全周に亘って径方向に窪ませて構成されている。凹部９は、第３のリング溝５ｃの下縁（下側の溝壁５２ｃの縁）に隣接して配置されている。凹部９は、掻き取られたライナ付着オイルを一時的に退避させる油路として機能する。第２のドレン部８は、凹部９の底９ａからピストン１の径方向に沿って窪んでいる。凹部９の底９ａは、ピストン１の径方向における凹部９の内端部である。ピストン１の径方向における凹部９の深さは、第２のドレン部８の深さよりも浅く設定されている。なお、凹部９は、省略しても構わない。

【0036】

次に、本実施形態におけるドレン構造１０の作用について、図２から図５を参照して説明する。図２には、内燃機関の吸気工程におけるドレン構造１０の作用について示す。図３には、内燃機関の圧縮工程、燃焼（膨張）工程、および排気工程におけるドレン構造１０の作用について示す。図４は、図２に示すドレン構造１０を拡大して示す図、図５は、図３に示すドレン構造１０を拡大して示す図である。

【0037】

図２および図４に示す吸気工程について説明する。吸気工程においては、ピストン１の下降により、オイルリング６ｃの上側のサイドレール６１ｃは、第３のリング溝５ｃの上側の溝壁５３ｃに接触する。一方、オイルリング６ｃの下側のサイドレール６２ｃは、第３のリング溝５ｃの下側の溝壁５２ｃから離れる。

【0038】

ピストン１の下降によって、ライナ付着オイルは、オイルリング６ｃのサイドレール６１ｃ，６２ｃによって上方から下方へ掻き取られる。オイルリング６ｃの上側のサイドレール６１ｃによって掻き取られたオイルは、下側のサイドレール６２ｃによって堰き止められる。堰き止められたオイルは、第３のリング溝５ｃにおいて、スペーサエキスパンダ６３ｃの波打ち部６５ｃから第１のドレン部７に誘導され、ピストン１の裏面側（内部空間Ｓ１）に流入する（図２に示す矢印Ａ１）。

【0039】

また、下側のサイドレール６２ｃによって掻き取られたオイルは、第２のドレン部８に貯留される（図２示す矢印Ａ２）。この時、下側のサイドレール６２ｃには、第２のドレン部８に貯留されたライナ付着オイルによる油圧が上方へ向けて作用する。したがって、ピストン１の下降によって下側のサイドレール６２ｃに作用するモーメント荷重は、第２のドレン部８を有しない場合と比べ、かかる油圧の分だけ低減される。このため、下側のサイドレール６２ｃは、傾くことなく、ピストン１の径方向に沿った一定の姿勢を保つ。なお、第２のドレン部８がない場合、ピストン１の下降時（吸気工程時）、下側のサイドレール６２ｃには、内周部６２ｄを下降させ、外周部６２ｅを上昇させるようなモーメント荷重が作用する。

【0040】

本実施形態では、下側のサイドレール６２ｃが第３のリング溝５ｃの下側の溝壁５２ｃから離れ、第２のドレン部８に貯留されたオイルは、第２のドレン部８から第３のリング溝５ｃに誘導される。第３のリング溝５ｃに誘導されたオイルは、さらに第１のドレン部７に誘導され、ピストン１の裏面側（内部空間Ｓ１）に流入する（図２に示す矢印Ａ３）。

【0041】

ピストン１の裏面側（内部空間Ｓ１）に流入したオイルは、クランクルーム（図示省略）からオイルパン（図示省略）に戻される。

【0042】

図３および図５に示す圧縮工程、燃焼（膨張）工程、および排気工程について説明する。これらの工程においては、オイルリング６ｃの上側のサイドレール６１ｃは、第３のリング溝５ｃの上側の溝壁５３ｃから離れる。また、これらの工程において、燃焼室２１の未燃燃料は、オイルリング６ｃの上側のサイドレール６１ｃによって堰き止められる。堰き止められた未燃燃料は、上側のサイドレール６１ｃと第３のリング溝５ｃの上側の溝壁５３ｃとの隙間から第３のリング溝５ｃに誘導される。第３のリング溝５ｃに誘導された未燃燃料は、さらに第１のドレン部７に誘導され、ピストン１の裏面側（内部空間Ｓ１）に流入する。ピストン１の裏面側（内部空間Ｓ１）に流入した未燃燃料は、クランクルームからオイルパンに落ちる（図３に示す矢印Ａ４）。

【0043】

特に、圧縮工程においては、ピストン１の上昇に伴って上側のサイドレール６１ｃにモーメント荷重が大きく作用する。この時、上側のサイドレール６１ｃは、モーメント荷重によって内周部６１ｄが上昇し、外周部６１ｅが下降するように傾いた状態（図３および図５に破線で示す状態）となる。これに対し、下側のサイドレール６２ｃは、スペーサエキスパンダ６３ｃと第３のリング溝５ｃの溝壁５２ｃとの間に挟み込まれた状態となる。この状態では、下側のサイドレール６２ｃは、上側のサイドレール６１ｃのように傾くことはなく、溝壁５２ｃと密着した状態となる。

【0044】

ここで、本実施形態では、第２のドレン部８を設けているため、ピストン１の径方向における凹部９の深さを浅く（小さく）しても、下側のサイドレール６２ｃによって掻き取られたライナ付着オイルを第２のドレン部８に貯留させることができる。したがって、凹部９を浅くした分だけ、下側のサイドレール６２ｃに作用するモーメント荷重の支点をピストン１の径方向の外側へ移動させることが可能となる。この結果、下側のサイドレール６２ｃの姿勢をピストン１の径方向に沿って安定させることができる。

【0045】

上側のサイドレール６１ｃが傾くと、未燃燃料は、上側のサイドレール６１ｃとシリンダ２の内面２ａとの隙間をすり抜ける。未燃燃料がかかる隙間をすり抜けた場合であっても、当該未燃燃料は、下側のサイドレール６２ｃによって堰き止められる。堰き止められた未燃燃料は、第３のリング溝５ｃにおいて、スペーサエキスパンダ６３ｃの波打ち部６５ｃから第１のドレン部７に誘導され、ピストン１の裏面側（内部空間Ｓ１）に流入する（図３に示す矢印Ａ４）。

【0046】

また、圧縮工程、燃焼（膨張）工程、および排気工程において、オイルリング６ｃの下側のサイドレール６２ｃは、燃焼室２１の混合気や燃焼ガスに押圧されて、第３のリング溝５ｃの下側の溝壁５２ｃに接触する。したがって、下側のサイドレール６２ｃによって掻き取られたライナ付着オイルは、第２のドレン部８に貯留されて、摺動隙間Ｓ２（ピストン１のスカート部１ｃとシリンダ２の内面２ａとの間）に誘導される（図３に示す矢印Ａ５）。摺動隙間Ｓ２に誘導されたオイルは、シリンダ２の内面２ａおよびピストン１のスカート部１ｃを伝って、クランクルームからオイルパンに戻される（図３に示す矢印Ａ６）。なお、本実施形態において、掻き取られたライナ付着オイルは、第２のドレン部８に加えて、凹部９にも貯留されて摺動隙間Ｓ２に誘導される。

【0047】

このように、本実施形態によれば、吸気工程において、オイルリング６ｃに掻き取られたライナ付着オイルをピストン１の裏面側（内部空間Ｓ１）に誘導することができる。また、圧縮、燃焼（膨張）、排気の各工程においては、未燃燃料をピストン１の裏面側（内部空間Ｓ１）に誘導するとともに、オイルリング６ｃに掻き取られたライナ付着オイルを摺動隙間Ｓ２に誘導することができる。

【0048】

これにより、オイルリング６ｃに掻き取られたライナ付着オイルが燃焼室２１内へ流入することを確実に抑制し、オイル消費量の低減を図ることができる。また、摺動隙間Ｓ２への未燃燃料の浸入を抑制することができる。このため、例えば未燃燃料がライナ付着オイルに混入してオイルの粘度が低下し、ピストン１のフリクション悪化などを生じさせることを有効に回避することができる。その一方で、オイルリング６ｃに掻き取られたライナ付着オイルを摺動隙間Ｓ２に誘導することができるので、ピストン１の潤滑状態を適正に維持することができる。

【0049】

上述した実施形態は、一例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。このような新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

【0050】

一例として、第１のドレン部７の開口７ｂおよび第２のドレン部８（開放部８ａ）の開口８１ａの形態は、次のような観点で設定すればよい。例えば、上述した作用効果のうち、ピストン１の裏面側（内部空間Ｓ１）への未燃燃料の誘導を重視する場合には、第１のドレン部７の開口７ｂに対して、第２のドレン部８（開放部８ａ）の開口８１ａをより大きく開口させる。図６から図９に示す第１例から第４例は、このような観点による形態例である。これに対し、ピストン１の裏面側（内部空間Ｓ１）へのライナ付着オイルの誘導を重視する場合には、第２のドレン部８（開放部８ａ）に対して、第１のドレン部７の開口７ｂをより大きく開口させればよい。

【符号の説明】

【0051】

１…ピストン、１ａ…頂部、１ｂ…外周部、１ｃ…スカート部、２…シリンダ、２ａ…ライナ、５…リング溝、５ａ…第１のリング溝、５ｂ…第２のリング溝、５ｃ…第３のリング溝、６…ピストンリング、６ａ…トップリング、６ｂ…セカンドリング、６ｃ…オイルリング、７…第１のドレン部、７ａ，７ｂ…第１のドレン部の開口、８…第２のドレン部、８ａ…第２のドレン部の開放部、８ｂ…第２のドレン部の底、９…凹部、９ａ…凹部の底、１０…ドレン構造、２１…燃焼室、５１ｃ…溝底、５２ｃ…下側の溝壁、５３ｃ…上側の溝壁、６１ｃ…上側のサイドレール、６２ｃ…下側のサイドレール、６３ｃ…スペーサエキスパンダ、６４ｃ…耳部、６５ｃ…波打ち部、８１ａ，８１ｂ…開放部の開口、Ｓ１…内部空間、Ｓ２…摺動隙間。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】