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(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】2023-04-10
(45)【発行日】2023-04-18
(54)【発明の名称】エンジン
(51)【国際特許分類】
F02F 3/00 20060101AFI20230411BHJP
F02F 5/00 20060101ALI20230411BHJP
F16J 9/06 20060101ALI20230411BHJP
F16J 1/00 20060101ALI20230411BHJP
【ＦＩ】
F02F3/00 R
F02F5/00 K
F16J9/06 Z
F16J1/00
【請求項の数】
7
(21)【出願番号】P 2019221488
(22)【出願日】2019-12-06
(65)【公開番号】P2021092160
(43)【公開日】2021-06-17
【審査請求日】2021-12-22
(73)【特許権者】
【識別番号】000001052
【氏名又は名称】株式会社クボタ
(74)【代理人】
【識別番号】100087653
【弁理士】
【氏名又は名称】鈴江 正二
(72)【発明者】
【氏名】長谷川 諭
(72)【発明者】
【氏名】山本 信裕
(72)【発明者】
【氏名】森永 秀隆
(72)【発明者】
【氏名】深田 神
【審査官】菅野 京一
(56)【参考文献】
【文献】特開平０６－２４９０６２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１３－１６４０２２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１３－２３１４８１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００９－２８１３８７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１７－１１６０２２（ＪＰ，Ａ）
【文献】中国特許出願公開第１０３４５２６９１（ＣＮ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｆ０２Ｆ ３／００
５／００
Ｆ１６Ｊ １／００
９／００
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
シリンダ(ＣＹ)と、シリンダ(ＣＹ)内に往復動自在に内嵌されたピストンヘッド(ＰＨ)を備え、ピストンヘッド(ＰＨ)は、トップリング(１Ｒ)を嵌めたトップリング溝(１ＲＧ)と、セカンドリング(２Ｒ)を嵌めたセカンドリング溝(２ＲＧ)と、オイルリング(３Ｒ)を嵌めたオイルリング溝(３ＲＧ)と、トップランド(１Ｌ)と、セカンドランドノッチ部(２Ｎ)を備えたセカンドランド(２Ｌ)と、サードランド(３Ｌ)を備え、
セカンドランド(２Ｌ)とシリンダ(ＣＹ)間のセカンドランド隙間容積(２ＬＶ)は、トップランド(１Ｌ)とシリンダ(ＣＹ)間のトップランド隙間容積(１ＬＶ)の０．４倍～０．８倍とされ、セカンドランドノッチ部容積(２ＮＶ)は、セカンドランドノッチ部容積(２ＮＶ)を含まないセカンドランド隙間容積(２ＬＶ)の１倍～３倍とされている、ことにより排気経路からの液ダレ現象が抑制されるように構成され、
セカンドランドノッチ部(２Ｎ)は、その周方向と交差する断面が奥端(２Ｎａ)から入口(２Ｎｂ)に向けて拡開するＶ字形で、トップリング溝(１ＲＧ)寄りの斜面(２Ｎ１)は、奥端(２Ｎａ)から入口(２Ｎｂ)に近づくにつれてトップリング溝(１ＲＧ)に近づくように傾斜すると共に、セカンドリング溝(２ＲＧ)寄りの斜面(２Ｎ２)は、奥端(２Ｎａ)から入口(２Ｎｂ)に近づくにつれてセカンドリング溝(２ＲＧ)に近づくように斜面することにより、上記断面で、各斜面(２Ｎ１)(２Ｎ２)とセカンドランド(２Ｌ)がなす角度(２Ｎ１θ)(２Ｎ２θ)の両方がいずれも鈍角とされている、こと特徴とするエンジン。
【請求項2】
請求項１に記載されたエンジンにおいて、
セカンドランドノッチ部容積(２ＮＶ)は、セカンドランドノッチ部容積(２ＮＶ)を含まないセカンドランド隙間容積(２ＬＶ)の１倍～３倍とされている、ことにより排気経路からの液ダレ現象が抑制されるように構成されていることに代え、
セカンドランドノッチ部容積(２ＮＶ)は、セカンドランドノッチ部容積(２ＮＶ)を含まないセカンドランド隙間容積(２ＬＶ)の１．８８倍～２．１２倍とされている、ことにより排気経路からの液ダレ現象が抑制されるように構成されていることを特徴とするエンジン。
【請求項3】
請求項１または請求項２に記載されたエンジンにおいて、サードランド(３Ｌ)はサードランドノッチ部(３Ｎ)を備え、
サードランド(３Ｌ)とシリンダ(ＣＹ)間のサードランド隙間容積(３ＬＶ)は、セカンドランド隙間容積(２ＬＶ)の０．１倍～０．４倍とされ、サードランドノッチ部容積(３ＮＶ)は、サードランドノッチ部容積(３ＮＶ)を含まないサードランド隙間容積(３ＬＶ)の１倍～３倍とされている、ことにより排気経路からの液ダレ現象が抑制されるように構成されていることを特徴とするエンジン。
【請求項4】
請求項３に記載されたエンジンにおいて、
サードランドノッチ部(３Ｎ)は、その周方向と交差する断面が奥端(３Ｎａ)から入口(３Ｎｂ)に向けて拡開するＶ字形で、セカンドリング溝(２ＲＧ)寄りの斜面(３Ｎ１)は、奥端(３Ｎａ)から入口(３Ｎｂ)に近づくにつれてセカンドリング溝(２ＲＧ)に近づき、サードリング溝(３ＲＧ)寄りの斜面(３Ｎ２)は、奥端(３Ｎａ)から入口(３Ｎｂ)に近づくにつれてサードリング溝(３ＲＧ)に近づくように斜面することにより、上記断面で、各斜面(３Ｎ１)(３Ｎ２)とサードランド(３Ｌ)がなす角度(３Ｎ１θ)(３Ｎ２θ)の両方がいずれも鈍角とされている、こと特徴とするエンジン。
【請求項5】
請求項３または請求項４に記載されたエンジンおいて、サードランドノッチ部容積(３ＮＶ)は、サードランドノッチ部容積(３ＮＶ)を含まないサードランド隙間容積(３ＬＶ)の１倍～３倍とされていることにより、排気経路からの液ダレ現象が抑制されるように構成されていることに代えて、
サードランドノッチ部容積(３ＮＶ)は、サードランドノッチ部容積(３ＮＶ)を含まないサードランド隙間容積(３ＬＶ)の１．８８倍～２．１２倍とされている、ことにより排気経路からの液ダレ現象が抑制されるように構成されていることを特徴とするエンジン。
【請求項6】
請求項１から請求項５のいずれに記載されたエンジンにおいて、セカンドリング合口隙間(２ＪＧ)は、トップリング合口隙間(１ＪＧ)の２倍～５倍とされている、ことにより排気経路からの液ダレ現象が抑制されるように構成されていることを特徴とするエンジン。
【請求項7】
請求項６に記載されたエンジンにおいて、オイルリング合口隙間(３ＪＧ)は、セカンドリング合口隙間(２ＪＧ)の０．１倍～０．８倍とされている、ことにより排気経路からの液ダレ現象が抑制されるように構成されていることを特徴とするエンジン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、エンジンに関し、詳しくは、排気経路からの液ダレ現象が起こり難いエンジンに関する。
【背景技術】
【0002】
従来、シリンダと、シリンダ内に往復動自在に内嵌されたピストンヘッドを備え、ピストンヘッドは、トップリングを嵌めたトップリング溝と、セカンドリングを嵌めたセカンドリング溝と、オイルリングを嵌めたオイルリング溝と、トップランドと、セカンドランドと、サードランドを備えたエンジンがある(例えば、特許文献１参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開２０１１－２４１９８２号公報(図１参照)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
《問題点》 排気経路からの液ダレ現象が起こり易い。
特許文献１のエンジンでは、排気経路からエンジンオイルが流れ出す、いわゆる排気経路からの液ダレ現象が起こり易い。
特許文献１のエンジンでは、排気経路からエンジンオイルが流れ出す、いわゆる排気経路からの液ダレ現象が起こり易い。
【0005】
本発明の課題は、排気経路からの液ダレ現象が起こり難いエンジンを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本願発明の主要な構成は、次の通りである。
図１(Ａ)に例示するセカンドランド(２Ｌ)とシリンダ(ＣＹ)間のセカンドランド隙間容積(２ＬＶ)は、トップランド(１Ｌ)とシリンダ(ＣＹ)間のトップランド隙間容積(１ＬＶ)の０．４倍～０．８倍とされ、セカンドランドノッチ部容積(２ＮＶ)は、セカンドランドノッチ部容積(２ＮＶ)を含まないセカンドランド隙間容積(２ＬＶ)の１倍～３倍とされている、ことにより排気経路からの液ダレ現象が抑制されるように構成され、
図１(Ａ)に例示するように、セカンドランドノッチ部(２Ｎ)は、その周方向と交差する断面が奥端(２Ｎａ)から入口(２Ｎｂ)に向けて拡開するＶ字形で、トップリング溝(１ＲＧ)寄りの斜面(２Ｎ１)は、奥端(２Ｎａ)から入口(２Ｎｂ)に近づくにつれてトップリング溝(１ＲＧ)に近づくように傾斜すると共に、セカンドリング溝(２ＲＧ)寄りの斜面(２Ｎ２)は、奥端(２Ｎａ)から入口(２Ｎｂ)に近づくにつれてセカンドリング溝(２ＲＧ)に近づくように斜面することにより、上記断面で、各斜面(２Ｎ１)(２Ｎ２)とセカンドランド(２Ｌ)がなす角度(２Ｎ１θ)(２Ｎ２θ)の両方がいずれも鈍角とされている、こと特徴とするエンジン。
図１(Ａ)に例示するセカンドランド(２Ｌ)とシリンダ(ＣＹ)間のセカンドランド隙間容積(２ＬＶ)は、トップランド(１Ｌ)とシリンダ(ＣＹ)間のトップランド隙間容積(１ＬＶ)の０．４倍～０．８倍とされ、セカンドランドノッチ部容積(２ＮＶ)は、セカンドランドノッチ部容積(２ＮＶ)を含まないセカンドランド隙間容積(２ＬＶ)の１倍～３倍とされている、ことにより排気経路からの液ダレ現象が抑制されるように構成され、
図１(Ａ)に例示するように、セカンドランドノッチ部(２Ｎ)は、その周方向と交差する断面が奥端(２Ｎａ)から入口(２Ｎｂ)に向けて拡開するＶ字形で、トップリング溝(１ＲＧ)寄りの斜面(２Ｎ１)は、奥端(２Ｎａ)から入口(２Ｎｂ)に近づくにつれてトップリング溝(１ＲＧ)に近づくように傾斜すると共に、セカンドリング溝(２ＲＧ)寄りの斜面(２Ｎ２)は、奥端(２Ｎａ)から入口(２Ｎｂ)に近づくにつれてセカンドリング溝(２ＲＧ)に近づくように斜面することにより、上記断面で、各斜面(２Ｎ１)(２Ｎ２)とセカンドランド(２Ｌ)がなす角度(２Ｎ１θ)(２Ｎ２θ)の両方がいずれも鈍角とされている、こと特徴とするエンジン。
【発明の効果】
【0007】
本願発明は、次の効果を奏する。
《効果》 排気経路からの液ダレ現象、出力の低下、スモークの発生が起こり難い。
図１(Ａ)に例示するように、セカンドランド隙間容積(２ＬＶ)がトップランド隙間容積(１ＬＶ)の０．４倍未満である場合、或いは、セカンドランドノッチ部容積(２ＮＶ)がセカンドランド隙間容積(２ＬＶ)の１倍未満である場合には、セカンドランド隙間容積(２ＬＶ)やセカンドランドノッチ部容積(２ＮＶ)が小さ過ぎ、膨張行程で、これら容積(２ＬＶ)(２ＮＶ)内に流入したブローバイガスにより、これら容積(２ＬＶ)(２ＮＶ)内の内圧が大きくなり、トップリング(１Ｒ)が上死点側に浮き上がり、その密封性が低下し、クランクケース(４ｂ)内のブローバイガスが燃焼室(ＣＣ)側に逆流する、いわゆるブローアップ現象が起こり易く、ブローバイガス中のエンジンオイルが燃焼室(ＣＣ)を経て排気経路から流れ出す、いわゆる排気経路からの液ダレ現象が起こり易い。
他方、図１(Ａ)に例示するように、セカンドランド隙間容積(２ＬＶ)がトップランド隙間容積(１ＬＶ)の０．８倍を超える場合、或いは、セカンドランドノッチ部容積(２ＮＶ)がセカンドランド隙間容積(２ＬＶ)の３倍を超える場合には、セカンドランド隙間容積(２ＬＶ)やセカンドランドノッチ部容積(２ＮＶ)が大き過ぎ、膨張行程でこれら容積(２ＬＶ)(２ＮＶ)内に多くのブローバイガスが溜まり、吸気行程で多くのブローバイガスが燃焼室(ＣＣ)に吸い戻され、出力の低下や、スモークの発生が起こり易い。
これに対し、上記範囲では、排気経路からの液ダレ現象、出力の低下、スモークの発生が起こり難い。
《効果》 排気経路からの液ダレ現象、出力の低下、スモークの発生が起こり難い。
図１(Ａ)に例示するように、セカンドランド隙間容積(２ＬＶ)がトップランド隙間容積(１ＬＶ)の０．４倍未満である場合、或いは、セカンドランドノッチ部容積(２ＮＶ)がセカンドランド隙間容積(２ＬＶ)の１倍未満である場合には、セカンドランド隙間容積(２ＬＶ)やセカンドランドノッチ部容積(２ＮＶ)が小さ過ぎ、膨張行程で、これら容積(２ＬＶ)(２ＮＶ)内に流入したブローバイガスにより、これら容積(２ＬＶ)(２ＮＶ)内の内圧が大きくなり、トップリング(１Ｒ)が上死点側に浮き上がり、その密封性が低下し、クランクケース(４ｂ)内のブローバイガスが燃焼室(ＣＣ)側に逆流する、いわゆるブローアップ現象が起こり易く、ブローバイガス中のエンジンオイルが燃焼室(ＣＣ)を経て排気経路から流れ出す、いわゆる排気経路からの液ダレ現象が起こり易い。
他方、図１(Ａ)に例示するように、セカンドランド隙間容積(２ＬＶ)がトップランド隙間容積(１ＬＶ)の０．８倍を超える場合、或いは、セカンドランドノッチ部容積(２ＮＶ)がセカンドランド隙間容積(２ＬＶ)の３倍を超える場合には、セカンドランド隙間容積(２ＬＶ)やセカンドランドノッチ部容積(２ＮＶ)が大き過ぎ、膨張行程でこれら容積(２ＬＶ)(２ＮＶ)内に多くのブローバイガスが溜まり、吸気行程で多くのブローバイガスが燃焼室(ＣＣ)に吸い戻され、出力の低下や、スモークの発生が起こり易い。
これに対し、上記範囲では、排気経路からの液ダレ現象、出力の低下、スモークの発生が起こり難い。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1】本発明の実施形態に係るエンジンの要部を説明する図で、図１(Ａ)はピストンリング周辺の拡大断面図、図１(Ｂ)はトップリング合口隙間の説明図、図１(Ｃ)はセカンドリング合口隙間の説明図、図１(Ｄ)はオイルリング合口隙間の説明図である。
【図2】本発明の実施形態に係るエンジンの燃焼室の周辺の拡大断面図である。
【図3】本発明の実施形態に係るエンジンの側面図である。
【図4】本発明の実施形態に係るエンジンの平面図である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
【0010】
このエンジンの概要は、次の通りである。
図３に示すように、このエンジンは、シリンダブロック(４)と、シリンダブロック(４)の上部に組み付けられたシリンダヘッド(５)と、シリンダヘッド(５)の上部に組み付けられたシリンダヘッドカバー(６)と、クランク軸(７)の架設方向を前後方向として、シリンダブロック(４)の前部に組み付けられたフロントケース(８)と、フロントケース(８)の前方に配置されたエンジン冷却ファン(９)と、シリンダブロック(４)の後部に組み付けられたフライホイールハウジング(１０)と、シリンダブロック(４)の下部に組み付けられたオイルパン(１１)を備えている。シリンダブロック(４)は、シリンダ(ＣＹ)(図１，２参照)を内蔵したシリンダ部(４ａ)とクランクケース(４ｂ)を備えている。
図３に示すように、このエンジンは、シリンダブロック(４)と、シリンダブロック(４)の上部に組み付けられたシリンダヘッド(５)と、シリンダヘッド(５)の上部に組み付けられたシリンダヘッドカバー(６)と、クランク軸(７)の架設方向を前後方向として、シリンダブロック(４)の前部に組み付けられたフロントケース(８)と、フロントケース(８)の前方に配置されたエンジン冷却ファン(９)と、シリンダブロック(４)の後部に組み付けられたフライホイールハウジング(１０)と、シリンダブロック(４)の下部に組み付けられたオイルパン(１１)を備えている。シリンダブロック(４)は、シリンダ(ＣＹ)(図１，２参照)を内蔵したシリンダ部(４ａ)とクランクケース(４ｂ)を備えている。
【0011】
図４に示すように、シリンダヘッド(５)の横一側には吸気マニホルド(１２)が組み付けられ、シリンダヘッド(５)の横他側には排気マニホルド(１３)が組み付けられ、排気マニホルド(１３)の排気出口フランジ(１３ａ)の排気下流側にＤＰＦや排気マフラを備えた排気経路(図示せず)が接続される。
【0012】
図１(Ａ)に示すように、このエンジンは、シリンダ(ＣＹ)と、シリンダ(ＣＹ)内に往復動自在に内嵌されたピストンヘッド(ＰＨ)を備えている。
ピストンヘッド(ＰＨ)は、トップリング(１Ｒ)を嵌めたトップリング溝(１ＲＧ)と、セカンドリング(２Ｒ)を嵌めたセカンドリング溝(２ＲＧ)と、オイルリング(３Ｇ)を嵌めたオイルリング溝(３ＲＧ)と、トップランド(１Ｌ)と、セカンドランドノッチ部(２Ｎ)を備えたセカンドランド(２Ｌ)と、サードランド(３Ｌ)を備えている。
図１(Ａ)に示すセカンドランド(２Ｌ)とシリンダ(ＣＹ)間のセカンドランド隙間容積(２ＬＶ)は、トップランド(１Ｌ)とシリンダ(ＣＹ)間のトップランド隙間容積(１ＬＶ)の０．４倍～０．８倍とされ、セカンドランドノッチ部容積(２ＮＶ)はセカンドランドノッチ部容積(２ＮＶ)を含まないセカンドランド隙間容積(２ＬＶ)の１倍～３倍とされている。
ピストンヘッド(ＰＨ)は、トップリング(１Ｒ)を嵌めたトップリング溝(１ＲＧ)と、セカンドリング(２Ｒ)を嵌めたセカンドリング溝(２ＲＧ)と、オイルリング(３Ｇ)を嵌めたオイルリング溝(３ＲＧ)と、トップランド(１Ｌ)と、セカンドランドノッチ部(２Ｎ)を備えたセカンドランド(２Ｌ)と、サードランド(３Ｌ)を備えている。
図１(Ａ)に示すセカンドランド(２Ｌ)とシリンダ(ＣＹ)間のセカンドランド隙間容積(２ＬＶ)は、トップランド(１Ｌ)とシリンダ(ＣＹ)間のトップランド隙間容積(１ＬＶ)の０．４倍～０．８倍とされ、セカンドランドノッチ部容積(２ＮＶ)はセカンドランドノッチ部容積(２ＮＶ)を含まないセカンドランド隙間容積(２ＬＶ)の１倍～３倍とされている。
【0013】
図１(Ａ)に示すように、セカンドランド隙間容積(２ＬＶ)がトップランド隙間容積(１ＬＶ)の０．４倍未満である場合、或いは、セカンドランドノッチ部容積(２ＮＶ)がセカンドランド隙間容積(２ＬＶ)の１倍未満である場合には、セカンドランド隙間容積(２ＬＶ)やセカンドランドノッチ部容積(２ＮＶ)が小さ過ぎ、膨張行程で、これら容積(２ＬＶ)(２ＮＶ)内に流入したブローバイガスにより、これら容積(２ＬＶ)(２ＮＶ)内の内圧が大きくなり、トップリング(１Ｒ)が上死点側に浮き上がり、その密封性が低下し、クランクケース(４ｂ)内のブローバイガスが燃焼室(ＣＣ)側に逆流する、いわゆるブローアップ現象が起こり易く、排気行程でブローバイガス中のエンジンオイルが燃焼室(ＣＣ)を経て排気経路から流れ出す、いわゆる排気経路からの液ダレ現象が起こり易い。
他方、セカンドランド隙間容積(２ＬＶ)がトップランド隙間容積(１ＬＶ)の０．８倍を超える場合、或いは、セカンドランドノッチ部容積(２ＮＶ)がセカンドランド隙間容積(２ＬＶ)の３倍を超える場合には、セカンドランド隙間容積(２ＬＶ)やセカンドランドノッチ部容積(２ＮＶ)が大き過ぎ、膨張行程でこれら容積(２ＬＶ)(２ＮＶ)内に多くのブローバイガスが溜まり、吸気行程で多くのブローバイガスが燃焼室(ＣＣ)に吸い戻され、出力の低下や、スモークの発生が起こり易い。
これに対し、上記範囲では、排気経路からの液ダレ現象、出力の低下、スモークの発生が起こり難い。
他方、セカンドランド隙間容積(２ＬＶ)がトップランド隙間容積(１ＬＶ)の０．８倍を超える場合、或いは、セカンドランドノッチ部容積(２ＮＶ)がセカンドランド隙間容積(２ＬＶ)の３倍を超える場合には、セカンドランド隙間容積(２ＬＶ)やセカンドランドノッチ部容積(２ＮＶ)が大き過ぎ、膨張行程でこれら容積(２ＬＶ)(２ＮＶ)内に多くのブローバイガスが溜まり、吸気行程で多くのブローバイガスが燃焼室(ＣＣ)に吸い戻され、出力の低下や、スモークの発生が起こり易い。
これに対し、上記範囲では、排気経路からの液ダレ現象、出力の低下、スモークの発生が起こり難い。
【0014】
かかる観点からは、セカンドランド隙間容積(２ＬＶ)は、トップランド隙間容積(１ＬＶ)の０．５９倍～０．６７倍とされ、セカンドランドノッチ部容積(２ＮＶ)は、セカンドランド隙間容積(２ＬＶ)の１．８８倍～２．１２倍とされているのがより望ましい。
【0015】
)
サードランド(３Ｌ)はサードランドノッチ部(３Ｎ)を備え、サードランド(３Ｌ)とシリンダ(ＣＹ)間のサードランド隙間容積(３ＬＶ)は、セカンドランド隙間容積(２ＬＶ)の０．１倍～０．４倍とされ、サードランドノッチ部容積(３ＮＶ)は、サードランドノッチ部容積(３ＮＶ)を含まないサードランド隙間容積(３ＬＶ)の１倍～３倍とされている。
サードランド(３Ｌ)はサードランドノッチ部(３Ｎ)を備え、サードランド(３Ｌ)とシリンダ(ＣＹ)間のサードランド隙間容積(３ＬＶ)は、セカンドランド隙間容積(２ＬＶ)の０．１倍～０．４倍とされ、サードランドノッチ部容積(３ＮＶ)は、サードランドノッチ部容積(３ＮＶ)を含まないサードランド隙間容積(３ＬＶ)の１倍～３倍とされている。
【0016】
サードランド隙間容積(３ＬＶ)がセカンドランド隙間容積(２ＬＶ)の０．１倍未満である場合、或いは、サードランドノッチ部容積(３ＮＶ)がサードランド隙間容積(３ＬＶ)の１倍未満である場合には、サードランド隙間容積(３ＬＶ)やサードランドノッチ部容積(３ＮＶ)が小さ過ぎ、膨張行程で、これら容積(３ＬＶ)(３ＮＶ)内に流入したブローバイガスにより、これら容積(３ＬＶ)(３ＮＶ)内の内圧が大きくなり、セカンドリング(２Ｒ)が上死点側に浮き上がり、その密封性が低下し、いわゆるブローアップ現象、ひいては排気経路からの液ダレ現象が起こり易い。
他方、サードランド隙間容積(３ＬＶ)が、セカンドランド隙間容積(２ＬＶ)の０．４倍を超える場合、或いは、サードランドノッチ部容積(３ＮＶ)がサードランド隙間容積(３ＬＶ)の３倍を超える場合には、サードランド隙間容積(３ＬＶ)やサードランドノッチ部容積(３ＮＶ)が大き過ぎ、膨張行程でこれら容積(３ＬＶ)(３ＮＶ)内に多くのブローバイガスが溜まり、吸気行程で多くのブローバイガスが燃焼室(ＣＣ)に吸い戻され、出力の低下や、スモークの発生が起こり易い。
これに対し、上記範囲では、排気経路からの液ダレ現象、出力の低下、スモークの発生が起こり難い。
他方、サードランド隙間容積(３ＬＶ)が、セカンドランド隙間容積(２ＬＶ)の０．４倍を超える場合、或いは、サードランドノッチ部容積(３ＮＶ)がサードランド隙間容積(３ＬＶ)の３倍を超える場合には、サードランド隙間容積(３ＬＶ)やサードランドノッチ部容積(３ＮＶ)が大き過ぎ、膨張行程でこれら容積(３ＬＶ)(３ＮＶ)内に多くのブローバイガスが溜まり、吸気行程で多くのブローバイガスが燃焼室(ＣＣ)に吸い戻され、出力の低下や、スモークの発生が起こり易い。
これに対し、上記範囲では、排気経路からの液ダレ現象、出力の低下、スモークの発生が起こり難い。
【0017】
かかる観点からは、サードランド隙間容積(３ＬＶ)は、セカンドランド隙間容積(２ＬＶ)の０．２４倍～０．２６倍とされ、サードランドノッチ部容積(３ＮＶ)は、サードランド隙間容積(３ＬＶ)の１．８８倍～２．１２倍とされているのがより望ましい。
【0018】
図２に示すように、ピストンヘッド(ＰＨ)の頂面にはリエントラント型の燃焼室(ＣＣ)が凹設されている。燃焼室(ＣＣ)には、シリンダヘッド(５)から差し込まれた燃料インジェクタ(５ａ)が臨んでいる。ピストンヘッド(ＰＨ)のオイルリング溝(３ＲＧ)よりも下死点側にはピストンスカート部(Ｓ)が形成されている。
【0019】
図１(Ａ)に示すように、トップリング溝(１ＲＧ)とセカンドリング溝(２ＲＧ)は、いずれも断面が矩形のリング溝で、いずれもピストンヘッド(ＰＨ)の昇降方向に沿う高さ寸法よりも径半方向に沿う奥行寸法が長く、セカンドリング溝(２ＲＧ)の奥行寸法はトップリング溝(１ＲＧ)の奥行寸法よりも長く形成されている。
オイルリング溝(３ＲＧ)は、奥端が円弧状のリング溝で、ピストンヘッド(ＰＨ)の昇降方向に沿う高さ寸法よりも径半方向に沿う奥行寸法が長く形成されている。
オイルリング溝(３ＲＧ)は、奥端が円弧状のリング溝で、ピストンヘッド(ＰＨ)の昇降方向に沿う高さ寸法よりも径半方向に沿う奥行寸法が長く形成されている。
【0020】
図１(Ａ)に示すように、トップリング(１Ｒ)には外周面が樽形のバレルフェース形が用いられ、セカンドリング(２Ｒ)には外周面が平面状のプレーン形が用いられている。
オイルリング(３Ｇ)には外周面に油掻き溝(３ａ)を備えたカット形が用いられ、内側にはオイルリング(３Ｇ)に外向きの押圧力を付与するコイルリングエキスパンダ(３ｂ)を備えている。
油掻き溝(３ａ)の奥端側には、油掻き溝(３ａ)で掻きとったエンジンオイルをオイルリング溝(３ＲＧ)の奥端側に排出する複数のオイル孔(３ｃ)(図１(Ｄ)参照)を備え、オイルリング溝(３ＲＧ)の奥端側にはピストンヘッド(ＰＨ)に形成されたオイルドレン孔(３ｄ)を備え、油掻き溝(３ａ)で掻きとったエンジンオイルがオイル孔(３ｃ)とオイルドレン孔(３ｄ)を順に介してクランクケース(４ｂ)(図３参照)からオイルパン(１１)に戻る。
オイルリング(３Ｇ)には外周面に油掻き溝(３ａ)を備えたカット形が用いられ、内側にはオイルリング(３Ｇ)に外向きの押圧力を付与するコイルリングエキスパンダ(３ｂ)を備えている。
油掻き溝(３ａ)の奥端側には、油掻き溝(３ａ)で掻きとったエンジンオイルをオイルリング溝(３ＲＧ)の奥端側に排出する複数のオイル孔(３ｃ)(図１(Ｄ)参照)を備え、オイルリング溝(３ＲＧ)の奥端側にはピストンヘッド(ＰＨ)に形成されたオイルドレン孔(３ｄ)を備え、油掻き溝(３ａ)で掻きとったエンジンオイルがオイル孔(３ｃ)とオイルドレン孔(３ｄ)を順に介してクランクケース(４ｂ)(図３参照)からオイルパン(１１)に戻る。
【0021】
図１(Ａ)に示すように、セカンドランドノッチ部(２Ｎ)とサードランドノッチ部(３Ｎ)は、いずれも断面が三角形状のリング溝で、奥端に向けて次第に狭くなる。
セカンドランドノッチ部(２Ｎ)は、サードランドノッチ部(３Ｎ)よりも入口開口が広く、奥行寸法も長く、容積も大きい。
セカンドランドノッチ部(２Ｎ)は、サードランドノッチ部(３Ｎ)よりも入口開口が広く、奥行寸法も長く、容積も大きい。
【0022】
図１(Ａ)に示すように、セカンドランド(２Ｌ)とセカンドリング溝(２ＲＧ)の境界に下死点側に向かって次第に狭窄するセカンドテーパ面(２Ｔ)が形成され、サードランド(３Ｌ)とオイルリング溝(３ＲＧ)の境界に下死点側に向かって次第に狭窄するサードテーパ面(３Ｔ)が形成され、オイルリング溝(３ＲＧ)とピストンスカート部(Ｓ)の境界に下死点側に向かって次第に狭窄するスカートテーパ面(ＳＴ)が形成されている。
【0023】
図１(Ｃ)に示すセカンドリング合口隙間(２ＪＧ)は、図１(Ｂ)に示すトップリング合口隙間(１ＪＧ)の２倍～５倍とされている。
図１(Ｃ)に示すセカンドリング合口隙間(２ＪＧ)が、図１(Ｂ)に示すトップリング合口隙間(１ＪＧ)の２倍未満である場合には、セカンドリング合口隙間(２ＪＧ)が小さ過ぎ、膨張行程で、セカンドランド隙間容積(２ＬＶ)やセカンドランドノッチ部容積(２ＮＶ)の内圧が大きくなり、トップリング(１Ｒ)が上死点側に浮き上がり、いわゆるブローアップ現象、ひいては排気経路からの液ダレ現象が起こり易い。
他方、セカンドリング合口隙間(２ＪＧ)が、トップリング合口隙間(１ＪＧ)の５倍を超える場合には、セカンドリング合口隙間(２ＪＧ)が大き過ぎ、膨張行程でセカンドランド隙間容積(２ＬＶ)やセカンドランドノッチ部容積(２ＮＶ) 内に多くのブローバイガスが溜まり、吸気行程で多くのブローバイガスが燃焼室(ＣＣ)に吸い戻され、出力の低下や、スモークの発生が起こり易い。
これに対し、上記範囲では、排気経路からの液ダレ現象、出力の低下、スモークの発生が起こり難い。
図１(Ｃ)に示すセカンドリング合口隙間(２ＪＧ)が、図１(Ｂ)に示すトップリング合口隙間(１ＪＧ)の２倍未満である場合には、セカンドリング合口隙間(２ＪＧ)が小さ過ぎ、膨張行程で、セカンドランド隙間容積(２ＬＶ)やセカンドランドノッチ部容積(２ＮＶ)の内圧が大きくなり、トップリング(１Ｒ)が上死点側に浮き上がり、いわゆるブローアップ現象、ひいては排気経路からの液ダレ現象が起こり易い。
他方、セカンドリング合口隙間(２ＪＧ)が、トップリング合口隙間(１ＪＧ)の５倍を超える場合には、セカンドリング合口隙間(２ＪＧ)が大き過ぎ、膨張行程でセカンドランド隙間容積(２ＬＶ)やセカンドランドノッチ部容積(２ＮＶ) 内に多くのブローバイガスが溜まり、吸気行程で多くのブローバイガスが燃焼室(ＣＣ)に吸い戻され、出力の低下や、スモークの発生が起こり易い。
これに対し、上記範囲では、排気経路からの液ダレ現象、出力の低下、スモークの発生が起こり難い。
【0024】
かかる観点から、セカンドリング合口隙間(２ＪＧ)は、トップリング合口隙間(１ＪＧ)の２．５２倍～３．９倍とされていることが望ましい。
【0025】
図１(Ｄ)に示すオイルリング合口隙間(３ＪＧ)は、図１(Ｃ)に示すセカンドリング合口隙間(２ＪＧ)の０．１倍～０．８倍とされている。
図１(Ｄ)に示すオイルリング合口隙間(３ＪＧ)が、図１(Ｃ)に示すセカンドリング合口隙間(２ＪＧ)の０．１倍未満である場合には、オイルリング合口隙間(３ＪＧ)が小さ過ぎ、膨張行程で、サードランド隙間容積(３ＬＶ)やサードランドノッチ部容積(３ＮＶ)内の内圧が大きくなり、セカンドリング(２Ｒ)が上死点側に浮き上がり、いわゆるブローアップ現象、ひいては排気経路からの液ダレ現象が起こり易い。
他方、オイルリング合口隙間(３ＪＧ)が、セカンドリング合口隙間(２ＪＧ)の０．８倍を超える場合には、オイルリング合口隙間(３ＪＧ)が大き過ぎ、膨張行程でサードランド隙間容積(３ＬＶ)やサードランドノッチ部容積(３ＮＶ)内に多くのブローバイガスが溜まり、吸気行程で多くのブローバイガスが燃焼室(ＣＣ)に吸い戻され、出力の低下や、スモークの発生が起こり易い。
これに対し、上記範囲では、排気経路からの液ダレ現象、出力の低下、スモークの発生が起こり難い。
図１(Ｄ)に示すオイルリング合口隙間(３ＪＧ)が、図１(Ｃ)に示すセカンドリング合口隙間(２ＪＧ)の０．１倍未満である場合には、オイルリング合口隙間(３ＪＧ)が小さ過ぎ、膨張行程で、サードランド隙間容積(３ＬＶ)やサードランドノッチ部容積(３ＮＶ)内の内圧が大きくなり、セカンドリング(２Ｒ)が上死点側に浮き上がり、いわゆるブローアップ現象、ひいては排気経路からの液ダレ現象が起こり易い。
他方、オイルリング合口隙間(３ＪＧ)が、セカンドリング合口隙間(２ＪＧ)の０．８倍を超える場合には、オイルリング合口隙間(３ＪＧ)が大き過ぎ、膨張行程でサードランド隙間容積(３ＬＶ)やサードランドノッチ部容積(３ＮＶ)内に多くのブローバイガスが溜まり、吸気行程で多くのブローバイガスが燃焼室(ＣＣ)に吸い戻され、出力の低下や、スモークの発生が起こり易い。
これに対し、上記範囲では、排気経路からの液ダレ現象、出力の低下、スモークの発生が起こり難い。
【0026】
かかる観点から、オイルリング合口隙間(３ＪＧ)は、セカンドリング合口隙間(２ＪＧ)の０．２５倍～０．６３倍とされていることが望ましい。
上記実施形態は、次の構成を備えている。
セカンドランドノッチ部容積(２ＮＶ)は、セカンドランドノッチ部容積(２ＮＶ)を含まないセカンドランド隙間容積(２ＬＶ)の１倍～３倍とされている、ことにより排気経路からの液ダレ現象が抑制されるように構成されている。
図１(Ａ)に示すように、セカンドランドノッチ部(２Ｎ)は、その周方向と交差する断面が奥端(２Ｎａ)から入口(２Ｎｂ)に向けて拡開するＶ字形で、トップリング溝(１ＲＧ)寄りの斜面(２Ｎ１)は、奥端(２Ｎａ)から入口(２Ｎｂ)に近づくにつれてトップリング溝(１ＲＧ)に近づくように傾斜すると共に、セカンドリング溝(２ＲＧ)寄りの斜面(２Ｎ２)は、奥端(２Ｎａ)から入口(２Ｎｂ)に近づくにつれてセカンドリング溝(２ＲＧ)に近づくように斜面することにより、上記断面で、各斜面(２Ｎ１)(２Ｎ２)とセカンドランド(２Ｌ)がなす角度(２Ｎ１θ)(２Ｎ２θ)の両方がいずれも鈍角とされている。
セカンドランドノッチ部容積(２ＮＶ)は、セカンドランドノッチ部容積(２ＮＶ)を含まないセカンドランド隙間容積(２ＬＶ)の１倍～３倍とされている、ことにより排気経路からの液ダレ現象が抑制されるように構成されていることに代え、セカンドランドノッチ部容積(２ＮＶ)は、セカンドランドノッチ部容積(２ＮＶ)を含まないセカンドランド隙間容積(２ＬＶ)の１．８８倍～２．１２倍とされている、ことにより排気経路からの液ダレ現象が抑制されるように構成されている。
サードランドノッチ部容積(３ＮＶ)は、サードランドノッチ部容積(３ＮＶ)を含まないサードランド隙間容積(３ＬＶ)の１倍～３倍とされている、ことにより排気経路からの液ダレ現象が抑制されるように構成されている。
図１(Ａ)に示すように、サードランドノッチ部(３Ｎ)は、その周方向と交差する断面が奥端(３Ｎａ)から入口(３Ｎｂ)に向けて拡開するＶ字形で、セカンドリング溝(２ＲＧ)寄りの斜面(３Ｎ１)は、奥端(３Ｎａ)から入口(３Ｎｂ)に近づくにつれてセカンドリング溝(２ＲＧ)に近づき、サードリング溝(３ＲＧ)寄りの斜面(３Ｎ２)は、奥端(３Ｎａ)から入口(３Ｎｂ)に近づくにつれてサードリング溝(３ＲＧ)に近づくように斜面することにより、上記断面で、各斜面(３Ｎ１)(３Ｎ２)とサードランド(３Ｌ)がなす角度(３Ｎ１θ)(３Ｎ２θ)の両方がいずれも鈍角とされている。
サードランドノッチ部容積(３ＮＶ)は、サードランドノッチ部容積(３ＮＶ)を含まないサードランド隙間容積(３ＬＶ)の１倍～３倍とされていることにより、排気経路からの液ダレ現象が抑制されるように構成されていることに代えて、サードランドノッチ部容積(３ＮＶ)は、サードランドノッチ部容積(３ＮＶ)を含まないサードランド隙間容積(３ＬＶ)の１．８８倍～２．１２倍とされている、ことにより排気経路からの液ダレ現象が抑制されるように構成されている。
セカンドリング合口隙間(２ＪＧ)は、トップリング合口隙間(１ＪＧ)の２倍～５倍とされている、ことにより排気経路からの液ダレ現象が抑制されるように構成されている。
オイルリング合口隙間(３ＪＧ)は、セカンドリング合口隙間(２ＪＧ)の０．１倍～０．８倍とされている、ことにより排気経路からの液ダレ現象が抑制されるように構成されている。
上記実施形態は、次の構成を備えている。
セカンドランドノッチ部容積(２ＮＶ)は、セカンドランドノッチ部容積(２ＮＶ)を含まないセカンドランド隙間容積(２ＬＶ)の１倍～３倍とされている、ことにより排気経路からの液ダレ現象が抑制されるように構成されている。
図１(Ａ)に示すように、セカンドランドノッチ部(２Ｎ)は、その周方向と交差する断面が奥端(２Ｎａ)から入口(２Ｎｂ)に向けて拡開するＶ字形で、トップリング溝(１ＲＧ)寄りの斜面(２Ｎ１)は、奥端(２Ｎａ)から入口(２Ｎｂ)に近づくにつれてトップリング溝(１ＲＧ)に近づくように傾斜すると共に、セカンドリング溝(２ＲＧ)寄りの斜面(２Ｎ２)は、奥端(２Ｎａ)から入口(２Ｎｂ)に近づくにつれてセカンドリング溝(２ＲＧ)に近づくように斜面することにより、上記断面で、各斜面(２Ｎ１)(２Ｎ２)とセカンドランド(２Ｌ)がなす角度(２Ｎ１θ)(２Ｎ２θ)の両方がいずれも鈍角とされている。
セカンドランドノッチ部容積(２ＮＶ)は、セカンドランドノッチ部容積(２ＮＶ)を含まないセカンドランド隙間容積(２ＬＶ)の１倍～３倍とされている、ことにより排気経路からの液ダレ現象が抑制されるように構成されていることに代え、セカンドランドノッチ部容積(２ＮＶ)は、セカンドランドノッチ部容積(２ＮＶ)を含まないセカンドランド隙間容積(２ＬＶ)の１．８８倍～２．１２倍とされている、ことにより排気経路からの液ダレ現象が抑制されるように構成されている。
サードランドノッチ部容積(３ＮＶ)は、サードランドノッチ部容積(３ＮＶ)を含まないサードランド隙間容積(３ＬＶ)の１倍～３倍とされている、ことにより排気経路からの液ダレ現象が抑制されるように構成されている。
図１(Ａ)に示すように、サードランドノッチ部(３Ｎ)は、その周方向と交差する断面が奥端(３Ｎａ)から入口(３Ｎｂ)に向けて拡開するＶ字形で、セカンドリング溝(２ＲＧ)寄りの斜面(３Ｎ１)は、奥端(３Ｎａ)から入口(３Ｎｂ)に近づくにつれてセカンドリング溝(２ＲＧ)に近づき、サードリング溝(３ＲＧ)寄りの斜面(３Ｎ２)は、奥端(３Ｎａ)から入口(３Ｎｂ)に近づくにつれてサードリング溝(３ＲＧ)に近づくように斜面することにより、上記断面で、各斜面(３Ｎ１)(３Ｎ２)とサードランド(３Ｌ)がなす角度(３Ｎ１θ)(３Ｎ２θ)の両方がいずれも鈍角とされている。
サードランドノッチ部容積(３ＮＶ)は、サードランドノッチ部容積(３ＮＶ)を含まないサードランド隙間容積(３ＬＶ)の１倍～３倍とされていることにより、排気経路からの液ダレ現象が抑制されるように構成されていることに代えて、サードランドノッチ部容積(３ＮＶ)は、サードランドノッチ部容積(３ＮＶ)を含まないサードランド隙間容積(３ＬＶ)の１．８８倍～２．１２倍とされている、ことにより排気経路からの液ダレ現象が抑制されるように構成されている。
セカンドリング合口隙間(２ＪＧ)は、トップリング合口隙間(１ＪＧ)の２倍～５倍とされている、ことにより排気経路からの液ダレ現象が抑制されるように構成されている。
オイルリング合口隙間(３ＪＧ)は、セカンドリング合口隙間(２ＪＧ)の０．１倍～０．８倍とされている、ことにより排気経路からの液ダレ現象が抑制されるように構成されている。
【符号の説明】
【0027】
(ＣＹ)…シリンダ、(ＰＨ)…ピストンヘッド、(１Ｒ)…トップリング、(１ＲＧ)…トップリング溝、(１Ｌ)…トップランド、(１ＬＶ)…トップランド隙間容積、(１ＪＧ)…トップリング合口隙間、(２Ｒ)…セカンドリング、(２ＲＧ)…セカンドリング溝、(２Ｌ)…セカンドランド、(２Ｎ)…セカンドランドノッチ部、(２ＮＶ)…セカンドランドノッチ部容積、(２ＪＧ)…セカンドリング合口隙間、(３Ｒ)…オイルリング、(３ＲＧ)…オイルリング溝、(３Ｌ)…サードランド、(３Ｎ)…サードランドノッチ部、(３ＮＶ)…サードランドノッチ部容積、(３ＪＧ)…オイルリング合口隙間。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】