特許 7342998 内燃機関

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-09-04

(45)【発行日】2023-09-12

(54)【発明の名称】内燃機関

(51)【国際特許分類】

   F02F 1/18 20060101AFI20230905BHJP

   F02B 23/02 20060101ALI20230905BHJP

   F16J 10/00 20060101ALI20230905BHJP

【ＦＩ】

F02F1/18 F

F02B23/02 E

F02B23/02 H

F16J10/00 Z

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2022047840

(22)【出願日】2022-03-24

【審査請求日】2022-09-26

(73)【特許権者】

【識別番号】000000170

【氏名又は名称】いすゞ自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100166006

【弁理士】

【氏名又は名称】泉 通博

(74)【代理人】

【識別番号】100124084

【弁理士】

【氏名又は名称】黒岩 久人

(74)【代理人】

【識別番号】100154070

【弁理士】

【氏名又は名称】久恒 京範

(74)【代理人】

【識別番号】100153280

【弁理士】

【氏名又は名称】寺川 賢祐

(72)【発明者】

【氏名】小宮山 巧

(72)【発明者】

【氏名】山本 和成

(72)【発明者】

【氏名】後藤 操

【審査官】二之湯 正俊

(56)【参考文献】

【文献】特表２０１３－５３０３４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開昭５６－０１１３４５（ＪＰ，Ｕ）

【文献】西独国特許出願公開第３０３８２３５（ＤＥ，Ａ１）

【文献】欧州特許出願公開第３６７０８８２（ＥＰ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ０２Ｆ １／００－ １／４２

Ｆ０２Ｆ ７／００

Ｆ０２Ｆ １／００－２３／１０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

内部でピストンが往復動するシリンダと、
前記シリンダの内周面の上端部に形成された段差部と、
前記段差部に設けられた円筒状のリング部材と、
を備え、
前記リング部材の厚さは、前記ピストンの下死点に向かって小さくなっており、
前記リング部材の外周面は、下端が上端よりも前記リング部材の半径方向の中央側に位置する傾斜面となっており、
燃料を噴射する噴射部を更に備え、
前記リング部材において前記噴射部の前記燃料の噴射先である複数の噴射先部分の厚さが、他の部分の厚さよりも小さい、内燃機関。

【請求項2】

前記リング部材の内周面は、鏡面となっている、
請求項１に記載の内燃機関。

【請求項3】

前記噴射先部分は、前記リング部材の外周面において窪み部が形成された部分である、
請求項１に記載の内燃機関。

【請求項4】

前記シリンダの内周面には、各噴射先部分の前記窪み部の各々と嵌合する凸部が複数形成されている、
請求項３に記載の内燃機関。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、シリンダ及びピストンを有する内燃機関に関する。

【背景技術】

【0002】

内燃機関において、シリンダの内周面の上部に形成された段差部に、リング部材が設けられている。例えば、下記の特許文献１には、ピストンに付着した煤を落とすために、段差部にスクレーパリングが設けられている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１７－８９４１０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

内燃機関においては、熱損失を低減させることが望ましい。しかし、シリンダの上部にリング部材を配置した場合には、リング部材によって熱量が失われるため、燃焼室内を高い温度に保ち難い。

【0005】

そこで、本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであり、リング部材を設けても熱損失を低減可能な内燃機関を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の一の態様においては、内部でピストンが往復動するシリンダと、前記シリンダの内周面の上端部に形成された段差部と、前記段差部に設けられた円筒状のリング部材と、を備え、前記リング部材の厚さは、前記ピストンの下死点に向かって小さくなっており、前記リング部材の外周面は、下端が上端よりも前記リング部材の半径方向の中央側に位置する傾斜面となっている、内燃機関を提供する。

【0007】

また、前記リング部材の内周面は、鏡面となっていることとしてもよい。

【0008】

また、燃料を噴射する噴射部を更に備え、前記リング部材において前記噴射部の前記燃料の噴射先である複数の噴射先部分の厚さが、他の部分の厚さよりも小さいこととしてもよい。

【0009】

また、前記噴射先部分は、前記リング部材の外周面において窪み部が形成された部分であることとしてもよい。

【0010】

また、前記シリンダの内周面には、各噴射先部分の前記窪み部の各々と嵌合する凸部が複数形成されていることとしてもよい。

【発明の効果】

【0011】

本発明によれば、リング部材を設けても内燃機関の熱損失を低減できるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】一の実施形態に係る内燃機関１の内部構成を説明するための模式図である。

【図2】比較例に係る内燃機関１００を説明するための模式図である。

【図3】内燃機関１の変形例を説明するための模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

＜内燃機関の構成＞
一の実施形態に係る内燃機関の構成について、図１を参照しながら説明する。
図１は、一の実施形態に係る内燃機関１の内部構成を説明するための模式図である。なお、図１では、説明の便宜上、内燃機関１の一部のみが示されており、他の構成は省略されている。

【0014】

内燃機関１は、例えば、車両に搭載されているエンジンである。内燃機関１は、図１に示すように、シリンダ１０と、ピストン１５と、段差部２０と、シリンダヘッド２５と、ガスケット３０と、リング部材４０を有する。

【0015】

シリンダ１０は、金属製であり、円筒状に形成されている。シリンダ１０の内部には、ピストン１５が収容されている。

【0016】

ピストン１５は、シリンダ１０内にて上死点と下死点の間で往復動する。図１においては、ピストン１５が上死点に位置している。ピストン１５の外周面に形成された溝には、ピストンリング１６が装着されている。

【0017】

段差部２０は、図１に示すように、シリンダ１０の内周面１１の上端部に位置している。段差部２０は、ピストン１５が上死点に位置している際に、ピストンリング１６よりも上方の位置している。段差部２０は、シリンダ１０の内周面１１において周方向に１周するように形成されている。また、段差部２０は、ガスケット３０の下方に位置している。

【0018】

段差部２０は、図１に示すように傾斜面となっている内周面２２を有する。内周面２２は、ここでは所定の傾斜角度で直線状に傾斜している。内周面２２は、底面に近づくにつれて、シリンダ１０の中心側に位置するように傾斜している。

【0019】

シリンダヘッド２５は、シリンダ１０の上に位置している。シリンダヘッド２５は、金属製であり、例えばシリンダ１０と同じ材質から成る。
ガスケット３０は、シリンダ１０とシリンダヘッド２５の間に配置されている。ガスケット３０は、シリンダ１０内の気密性を高める機能を有している。

【0020】

リング部材４０は、図１に示すように、段差部２０に設けられている。具体的には、リング部材４０は、段差部２０に嵌め込まれている。リング部材４０は、円筒状に形成されており、上死点に位置するピストン１５の周囲を覆っている。リング部材４０は、金属製である。リング部材４０は、ここではシリンダ１０と同じ材質から成るが、これに限定されず、シリンダ１０とは異なる材質から成ってもよい。

【0021】

リング部材４０は、シリンダ１０とピストン１５の間の空間を狭めるために設けられている。すなわち、リング部材４０の内周面４１が、シリンダ１０の内周面１１よりもピストン１５の外周面の近くに位置している。リング部材４０が設けられていない場合には、シリンダ１０の内周面１１とピストン１５の外周面の間の空間は、燃焼に用いられない無駄な空間となってしまい、燃焼効率が低下してしまう。これに対して、本実施形態のようにリング部材４０を設けた場合には、無駄な空間を狭めることができるので、圧縮比が大きくなり、燃費が向上する。

【0022】

リング部材４０の内周面４１は、シリンダ１０の内周面１１と平行であるが、リング部材４０の外周面４２は、シリンダ１０の内周面１１と平行になっていない。リング部材４０の外周面４２は、下端が上端よりもリング部材４０の半径方向の中央側に位置する傾斜面となっている。外周面４２の傾斜角度は、段差部２０の内周面２２の傾斜角度と同じ大きさである。

【0023】

リング部材４０の厚さは、段差部２０の底面に向かって小さくなっている。別言すれば、リング部材４０の厚さは、ピストン１５の下死点に向かって小さくなっている。上記のような厚さのリング部材４０を設けることによって、図２に示す比較例に対してメリットがある。

【0024】

図２は、比較例に係る内燃機関１００を説明するための模式図である。比較例においては、リング部材１４０の内周面１４１と外周面１４２が平行であり、リング部材１４０の厚さが一定である。また、段差部１２０の内周面１２２は、シリンダ１０の内周面１１と平行である。リング部材１４０を設けた場合には、リング部材を設けない場合に比べて、リング部材１４０によって熱量が失われるため、シリンダ１０内を高い温度に保ち難くなる。

【0025】

これに対して、本実施形態では、リング部材４０の外周面４２が傾斜面となっていることで、リング部材４０の厚さを一定ではなく、段差部２０の底面に近づくにつれてリング部材４０の厚さが小さくなっている。この場合には、比較例に比べて、リング部材４０の体積が小さくなるので、リング部材４０の熱容量が小さくなる。これにより、リング部材４０の温度が上昇しやくなり、遮熱効果が高まり、熱損失を低減できる。

【0026】

また、外周面４２が傾斜面となっている場合には、外周面４２の面積が、比較例の外周面１４２の面積よりも広くなる。すなわち、外周面４２の段差部２０の内周面２２に対向する面積が広くなるので、ガス漏れを抑制できる。さらに、外周面４２と段差部２０の内周面２２が傾斜面となっているので、リング部材４０を段差部２０に嵌めこみやすくなる。

【0027】

リング部材４０の内周面４１は、鏡面となっており、内周面４１の凹凸が極めて小さい。例えば、内周面４１の表面粗さを示す算術平均粗さが、０．１μｍ以下となっている。内周面４１が鏡面となっていることで、内周面４１に煤が付着することを抑制できる。内周面４１への煤の付着を抑制することで、煤による熱容量を減少できるので、シリンダ１０内の遮熱効果を高められる。なお、内周面が鏡面でない場合には、内周面の凹凸に煤が付着しやすい。

【0028】

＜変形例＞
図３は、内燃機関１の変形例を説明するための模式図である。なお、図３では、説明の便宜上、ピストン１５等が省略されている。

【0029】

変形例のリング部材４０及びシリンダ１０の内周面１１の構成が、図１に示すリング部材４０及び内周面１１の構成と相違する。変形例の他の構成は、図１に示す構成と同様であるので、詳細な説明は省略する。

【0030】

内燃機関１は、燃料を噴射する噴射部６０を有する。噴射部６０は、例えばシリンダ１０の中心軸上に位置し、ここではシリンダ１０内において半径方向に噴射するものとする。噴射部６０から噴射された燃料の流れる向きが、図３の破線の領域で示されている。

【0031】

変形例のリング部材４０の幅は、一定ではない。具体的には、図３に示すように、リング部材４０において噴射部６０の燃料の噴射先である複数の噴射先部分４５の厚さが、他の部分の厚さよりも小さい。噴射先部分４５は、リング部材４０の周方向において所定間隔で４か所設けられている。噴射先部分４５以外の部分の厚さは、一定である。

【0032】

リング部材４０の外周面４２には、窪み部４６が形成されている。窪み部４６は、ここでは、曲面状の凹みとなっている。窪み部４６は、外周面４２において所定間隔で４か所形成されている。噴射先部分４５は、リング部材４０の外周面４２において窪み部４６が形成された部分である。なお、上記では、リング部材４０の外周面４２に窪み部４６が形成されているとしたが、これに限定されず、例えば、リング部材４０の内周面４１に窪み部が形成されていてもよい。

【0033】

上記のようにリング部材４０の噴射先部分４５の厚さを小さくすることで、リング部材４０の体積が更に小さくなり、リング部材４０の熱容量が更に小さくなる。これにより、リング部材４０の温度が更に上昇しやくなり、遮熱効果が一層高まる。

【0034】

シリンダ１０の内周面１１には、各噴射先部分４５の窪み部４６の各々と嵌合する凸部１８が複数形成されている。凸部１８は、周方向において所定間隔で４か所設けられている。凸部１８は、ここでは、湾曲した凸形状となっている。凸部１８は、リング部材４０の窪み部４６と嵌合している。これにより、リング部材４０をシリンダ１０の段差部２０に嵌め込む際に、噴射先部分４５を適切な位置に位置決めできる。また、例えば内燃機関１の動作中にリング部材４０が周方向に回転しようとしても、嵌合している窪み部４６と凸部１８が回転止めの機能を有することになる。

【0035】

＜本実施形態における効果＞
上述した実施形態の内燃機関１は、シリンダ１０の内周面１１の上端部に形成された段差部２０に設けられた円筒状のリング部材４０を有する。リング部材４０の厚さは、ピストン１５の下死点に向かって小さくなっており、リング部材４０の外周面４２は、下端が上端よりもリング部材４０の半径方向の中央側に位置する傾斜面となっている。
外周面４２が傾斜面となっているリング部材４０を設ける場合には、リング部材４０の体積が小さくなるので、リング部材４０の熱容量が小さくなる。これにより、リング部材４０の温度が上昇しやくなり、遮熱効果が高まり、熱損失を低減できる。

【0036】

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。例えば、装置の全部又は一部は、任意の単位で機能的又は物理的に分散・統合して構成することができる。また、複数の実施の形態の任意の組み合わせによって生じる新たな実施の形態も、本発明の実施の形態に含まれる。組み合わせによって生じる新たな実施の形態の効果は、もとの実施の形態の効果を併せ持つ。

【符号の説明】

【0037】

１ 内燃機関
１０ シリンダ
１１ 内周面
１８ 凸部
２０ 段差部
４０ リング部材
４１ 内周面
４２ 外周面
４５ 噴射先部分
４６ 窪み部
６０ 噴射部

【要約】

【課題】リング部材を設けても熱損失を低減可能な内燃機関を提供する。
【解決手段】内燃機関１は、内部でピストン１５が往復動するシリンダ１０と、シリンダ１０の内周面１１の上端部に形成された段差部２０と、段差部２０に設けられた円筒状のリング部材４０を備える。リング部材４０の厚さは、ピストン１５の下死点に向かって小さくなっており、リング部材４０の外周面４２は、下端が上端よりもリング部材４０の半径方向の中央側に位置する傾斜面となっている。
【選択図】図１

【図1】

【図2】

【図3】