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JP3202243B2 - シリンダ内にコーク掻き取りリングを有する内燃機関 - Google Patents
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JP3202243B2 - シリンダ内にコーク掻き取りリングを有する内燃機関 - Google Patents

シリンダ内にコーク掻き取りリングを有する内燃機関

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JP3202243B2 JP50542397A JP50542397A JP3202243B2 JP 3202243 B2 JP3202243 B2 JP 3202243B2 JP 50542397 A JP50542397 A JP 50542397A JP 50542397 A JP50542397 A JP 50542397A JP 3202243 B2 JP3202243 B2 JP 3202243B2
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、シリンダ内にコーク（cote）掻き取りリン
グを有し、該シリンダ内を長手方向に変位可能であり且
つピストンリングが設けられたピストンを有し、該ピス
トンリングが、ピストンが変位するとき、シリンダの略
円筒状内面に沿って摺動し、ピストンの下方の容積と作
用チャンバとの間に圧力密封仕切り部分を形成し、作用
チャンバの仕切り部分が、ピストンの最上方のピストン
リングの上方に配置され且つ最上方のピストンリング、
ピストン、シリンダの内面及びシリンダカバーによって
画成され、コーク掻き取りリングが、シリンダの内面か
ら突き出し且つ軸方向位置にて環状に伸長し、ピストン
がその上死点位置にあるとき、最上方のピストンリング
がコーク掻き取りリングの下端縁付近の位置に配置され
るようにした、内燃機関に関する。
コーク掻き取りリングを有するかかるエンジンは、シ
リンダカバー内に吸入弁及び排気弁の双方を有する４行
程エンジンから公知である。このコーク掻き取りリング
の目的は、最上方のピストンリングの上方に配置された
円筒状の最上方ピストン部分からコーク付着物を掻き取
ることである。
この最上方のピストンリングは、ピストンリングの上
方の最上方ピストン部分とシリンダの内面との間に位置
する環状スペース内にて燃焼チャンバの下方限界点を形
成する。このため、燃焼生成物の一部は、この環状スペ
ース内に浸透し、最上方ピストン部分の外面上に蓄積す
る。また、シリンダの内面からの潤滑油もこの外面上に
散布される。潤滑油の残部及び燃焼生成物の付着分は、
燃焼による強力な熱の影響を受け、エンジンが回転する
とき、ピストンの外面上に凝集したコーク層に変化す
る。コーク掻き落としリングが使用されないならば、コ
ーク層の厚さは、シリンダの内面に接触する迄、厚くな
る。
シリンダ及びピストンリングの損傷を防止するために
は、これらの相互に可動の部品の間に適当な潤滑油の膜
を保つことが重要である。ピストンの外周上にあるコー
ク層がその最大の厚さまで蓄積し且つシリンダの内面と
接触するとき、そのコーク層は、薄い油膜と干渉し、潤
滑油の一部を吸収し且つ／又は掻き取るが、このこと
は、潤滑状態に不利益に作用する。最悪の場合、潤滑油
は、局部的に極めて劣化し、このため、ピストンリン
グ、又はライナーが損傷する可能性がある。
公知の４行程のエンジンにおけるコーク掻き取りリン
グは、ピストンがその最上死点付近まで動き、最上方ピ
ストン部分がコーク掻き取りリングを経て往復運動する
とき、コーク層の厚さを制限し、該コーク掻き取りリン
グの環状の上方及び下方端縁がこれらの端縁に接触する
コークを掻き取る。掻き取りリングがシリンダの内面か
ら突き出すため、コーク層とシリンダの内面とが接触す
ることになるようなコーク層の厚さに成長することが防
止される。
コーク掻き取りリングを有する公知のエンジンは、４
行程エンジンであり、その４行程エンジンにおける吸入
弁及び排気弁の双方がシリンダカバー内に配置されてい
るため、エンジンのその作動パラメータは、コーク掻き
取りリングを使用するか否かによっては殆ど影響を受け
ない。この４行程エンジンにおいて、シリンダの掃気
は、各作用行程の間における独立的なピストン行程によ
って行われ、燃焼空気の供給は、その後の下方吸入行程
時に、吸入弁を通じて上方から下方に為される。このた
め、コーク掻き取りリングは、シリンダの掃気及び給気
に何ら影響を与えない。４行程エンジンにおけるコーク
掻き取りリングによって達成される、より有利な結果を
得るためのより重要なファクタは、シリンダの内面に関
するピストン自体の動きである。この４行程サイクル
は、１つおきの上昇行程時に、ピストンに異なる負荷を
加え、また、下方行程時にも、その負荷の種類は１つお
きに変化する。その結果、上死点位置付近におけるピス
トンの半径方向位置は常に変化し、このため、コーク掻
き取りリングは、それ自体の内径に等しい深さよりもよ
り深くまでコークを掻き取り、これによりコークで覆わ
れた最上方のピストン部分とコーク掻き取りリングとの
間に自動的に空隙が形成される。ユニフロー掃気式の２
行程クロスヘッドエンジンの場合、状況はそれ程、簡単
ではなく、４行程エンジンから公知であるコーク掻き取
りリングの実験の結果、燃料消費率が増し且つ特に、最
上方リングへの損傷の点にて、不都合な運転上の問題点
があることが明らかにされている。コーク掻き取りリン
グは、ピストンリングの潤滑状態を実際に、改良すると
予想されていたから、かかる損傷が生ずることは、驚く
べきことである。
本発明の目的は、上述した問題点を緩和し且つ２行程
クロスヘッドエンジンにおけるコーク掻き取りリングの
有利な使用を実現可能にすることである。
このことに鑑みて、本発明は、当該エンジンが、シリ
ンダの下方部分に配置された掃気ポートを有する、ユニ
フロー掃気式の２行程クロスヘッドエンジンであり、コ
ーク掻き取りリングには、その円筒状内面にて、コーク
掻き取りリングの下面から上面までシリンダの長手方向
軸線に関して斜めに伸長する幾つかの漏洩溝が設けられ
たことを特徴とする。
２行程エンジン内に公知のコーク掻き取りリングを使
用する場合に明らかとされた不利益な点は、次の機構を
利用することで説明されると考えられる。２行程クロス
ヘッドエンジンにおいて、ピストンは、各上昇動作中に
圧縮行程を行い、また、各下降動作中に働き行程を行
う。このことは、ピストンがコーク掻き取りリングを経
て上昇し且つ下降する毎に、ピストンは、略同一の方法
にて負荷がかけられることを意味する。この理由のた
め、ピストンは、その上死点位置付近にて均一で且つ反
復的な動作パターンを実行する。この均一な動作パター
ンとなる傾向は、クロスヘッドによって増強され、この
クロスヘッドは、ピストンロッドの下端をシリンダの長
手方向軸線に沿って完全に並進動作するように案内す
る。その結果、ピストン外周上へのコーク付着分は、コ
ーク掻き取りリングに正確に適合する形状となる程度に
まで蓄積し、このため、そのコーク掻き取りリングと最
上方ピストン部分との間には空隙が殆ど無くなる。ピス
トンの頂部が圧縮行程中にコークの掻き取りリングを通
過するとき、突き出る掻き取りリングと最上方のピスト
ンリングとの間に、コーク層が蓄積したピストンの外面
とシリンダの内面との間の環状キャビティが軸方向に形
成される。このピストンの上方への動きは、環状キャビ
ティを急速に軸方向に短くさせ、その結果として、その
キャビティ内の空気を強力に圧縮し、このため、最上方
のピストンリング上に極めて大きい負荷を生じさせる。
コーク掻き取りリングの円筒状内面に形成された漏洩
溝は、環状キャビティ内での圧力の蓄積を少なくし又は
解消する。その理由は、その環状キャビティ内の空気
は、その漏洩溝を通じてピストンの頂部の上方に位置す
る作用チャンバ（燃焼室）の一部まで逃げることができ
るからである。このことは、コーク掻き取りリングが存
在することで最上方のピストンリングに大きい負荷が加
わることを防止する。このファクタは、有効圧縮比が１
対16乃至１対20のように極めて大きく、それ自体がピス
トンリングに極めて大きい荷重を生じさせる、今日の大
型の２行程クロスヘッドエンジンにおいて特に重要なこ
とである。
漏洩溝が斜めに形成されていることは、その漏洩溝と
反対の領域でもコークが掻き取られることを確実にする
ことができる。この漏洩溝に形成された下方開口部と反
対側のコーク付着物の部分は、コーク掻き取りリングの
下端縁と交わらないが、ピストンが連続的に上方に動く
間に、漏洩溝の上端縁を経て進み、所望の寸法まで掻き
落とされる。これらの溝内で掻き取られたコークの粒子
は、溝を通じて噴き出す漏洩空気によってピストンの上
方のスペース内に進む。
更に、該漏洩溝は、燃料消費量の増大を防止する。漏
洩溝が全く存在しないとき、ピストン頂部がコーク掻き
取りリングと同一、又はより上方の位置にある、燃焼の
第一の段階の間に、ピストンの有効面積が縮小する。そ
れは、作用チャンバ（燃焼室）内の高圧となった圧力が
最上方のピストンリング（ピストンの有効面積がシリン
ダの全断面積を覆う）まで下方に伝達されるのをコーク
掻き取りリングが防止するからである。これらの漏洩溝
は、圧縮行程、及び働き行程の双方の間にてコーク掻き
取りリンクにおける圧力低下を軽減し、または解消し、
このため、コーク掻き取りリングを使用するか否かによ
って比燃料消費量は実質的に影響を受けない。
1500乃至5500kWのような高シリンダ出力を有し、特定
方向への噴霧燃料の霧を発生させる、２、３、又は４つ
の燃料噴射装置によって燃料がシリンダ内に噴射され
る、大型の２行程エンジンにおいて、このコーク掻き取
りリングは、特に有利である、更なる効果を提供する。
燃料の燃焼は、比較的集中的な熱の影響を発生させる
が、コーク掻き取りリングが、ピストンがその上死点位
置付近（熱負荷が最大）にあるとき、最上方のピストン
リングを覆い、また、高温の気体のみが漏洩溝を通じて
ピストンリングに通るので、熱負荷は、最上方のピスト
ンリングを横断して均一に分配され、そのため、シリン
ダの内面に付着した熱に鋭敏な潤滑油の膜を保護する。
その双方のファクタは、ピストンリングパックに対する
より良い作動状態とすることに寄与し、ピストン上のコ
ークが潤滑油の膜に接触するのを防止する効果を向上さ
せる。
コーク掻き取りリングの円筒状内面に形成された漏洩
溝の配置の一つの代替例として、シリンダ内にコーク掻
き取りリングを備える設計とする導入部分に記載した内
燃機関も本発明の範囲内にて可能であり、その特徴は、
該エンジンが、その下方シリンダ部分に形成された掃気
ポートを有するユニフロー掃気式の２行程エンジンであ
り、最上方のピストンリングの下方の位置に配置された
最上方のピストン部分の円筒状外面には、ピストン部分
の頂部から最上方のピストンリングに対する環状溝の領
域まで上方に伸長する幾つかの漏洩溝が設けられるよう
にすることである。この場合、コーク掻き取りリングの
円筒状内面は、一貫した円形の円筒面として形成するこ
とができる。エンジンの各サイクル中、漏洩溝には、圧
縮空気及び燃焼ガスの双方が流れ、このことは、溝内に
コークが付着するのを防止する。
一つの実施の形態において、シリンダの略円筒状の内
面は、上方カバー部分及び下方ライナー部分により形成
され、コーク掻き取りリングは、該ライナー部分の頂部
に配置される。コーク掻き取りリングは、ライナーの内
面の凹所内に焼きばめしたリングとし、又は、これと代
替的に、ライナー自体の材料の突出部分、即ち、ライナ
ーの一体的な一貫した部分としてもよい。この後者の場
合、ピストンロッドを有するピストンは、その組み立て
時に、ライナーをエンジン内の所定位置に加工させる前
に、取り付けて、ピストンがライナーを貫通して下方か
ら上方に伸長するようにしなければならない。この第一
の場合、この実施の形態は、コーク掻き取りリングを既
存のエンジンに後から取り付けることを可能にするとい
う有利な点を提供する。
一つの代替的な実施の形態において、シリンダの略円
筒状内面は、上方カバー部分及び下方ライナー部分によ
って形成され、コーク掻き取りリングは、そのカバー部
分の底部に配置されている。また、この場合、コーク掻
き取りリングは、上方カバー部分の凹所内に挿入した別
個のリングとし、又は、カバー部分と一体に形成しても
よい。このカバー部分の下方部分は、その上方に配置さ
れた部分よりも小さい内径に精密に旋削する。これらの
漏洩溝をコーク掻き取りリング内に配置しようとするな
らば、それらの溝は、その後、カバー部分の上記下方部
分に加工することができる。この代替的な実施の形態
は、特に、大きい熱負荷が加わり、そのシリンダカバー
がライナーよりも耐熱性に優れた材料で製造される、シ
リンダに特に適用可能である。コーク掻き取りリングを
そのシリンダ部分内に配置することにより、最上方のピ
ストンリングが上死点位置にあるとき、ライナーとカバ
ーとの間の仕切り面をその位置の真上の領域まで下方に
動かすことができる。
この漏洩溝は、シリンダの略円筒状内面から突き出す
コーク掻き取りリングの軸方向面積の0.25乃至50％、好
ましくは、その５乃至40％、最適には、その20乃至30％
を占めるようにすることが好ましい。漏洩溝の面積が0.
25％以下になると、そのコーク掻き取りリングにおける
圧力の低下は過大となり、50％以上の漏洩面積であるな
らば、更なる有利な効果は何も得られない。５％の限界
値であっても依然、圧力は低下するが、作動状態は、顕
著に改良される一方、40％の限界値であれば、通常、コ
ーク掻き取りリングにおける圧力低下を防止するのに完
全に満足し得る。20乃至30％の範囲の面積であれば、圧
力低下を望ましくは小さくし又は零にすることと熱負荷
を望ましくは均一に分配することとの適当な妥協点が得
られる。
ユニフロー掃気式エンジンの場合、掃気ポートは、ピ
ストンの上面によって開放することが好ましい。このこ
とは、コーク掻き取りリングは、シリンダの内面から過
度に突き出してはならないことを意味する。その理由
は、コーク層とシリンダ内面との間の環状スペースの幅
が過大であれば、働き工程の終了時に最上方のピストン
リングがポートの上方側を通ることによって、そのポー
トが開放するからである。従って、250乃至1000mmの範
囲のシリンダボアである場合、コーク掻きりリングはシ
リンダの内面から0.5乃至5mmの範囲（少なくとも0.2m
m）だけ突き出すことが好ましい。突き出す距離が0.2m
m、又は0.5mmという短い距離であることは、ピストンの
上面が通過する迄、掃気ポートが完全に遮断されること
を確実にする。最も大型のエンジンにおいて、コーク掻
き取りリングは、２乃至3mm（少なくとも1mm）、突き出
ることが適当である一方、小形のエンジンの場合、0.5
乃至2mmの距離が適当である。リングが突き出る距離が
0.25mm以下である場合、コーク付着分がシリンダの内面
の潤滑油の膜に接触しないことを確実にすることはより
困難となる。
最上方のピストンリングの上方の位置に配置された最
上方のピストン部分は、ピストンリングを有するその下
方のピストン部分よりも小径であり、コーク掻き取りリ
ングの内径は、最上方ピストン部分の直径よりも２乃至
6mm（少なくとも0.5mm）、最適には、該直径よりも１乃
至4mm大きいことが好ましい。こうした直径比である場
合、コーク層は、0.5乃至3mm、最適には、0.75乃至2mm
の厚さしか蓄積せず、このことは、ピストンの外周が掻
き取りリングに接触する恐れを伴うことなく、ピストン
をコーク掻き取りリングに関して半径方向に配置するた
めの適当な空隙が得られることを可能にする。
本発明の範囲内において、コーク掻き取りリングを上
述した距離以上、シリンダの内面から更に突き出すよう
にすることも可能であり、これに対応して、最上方ピス
トン部分の直径を小さくし、このピストン部分及びシリ
ンダの内面の周りの環状スペースの厚さが増すようにす
ることは可能である。かかる設計により、掃気ポートを
より早期に、即ち、働き工程の終了時に最上方ピストン
リングが通過するときに開放させることが可能となり、
また、掃気ポートの開放時期に依存する排気弁の開放タ
イミング及びその他のエンジンパラメータは、早期の掃
気の供給に従って変更することが必要である。
コーク掻き取りリング又はピストンにおける漏洩溝の
数は、所望の漏洩面積、及び最上方のピストンリングに
作用する熱負荷を望ましいように均一にすること、及び
より多数の漏洩ポートを使用し得るようにすべく、より
大きい漏洩面積とすること、及び熱負荷をより均一に配
分することに依存する。コーク掻き取りリング又はピス
トンには、４乃至30個の漏洩溝を設けることが適当であ
る。
最上方のピストンリングにおける熱負荷を均一にする
ことにより顕著な利点が得られるため、15以上の漏洩溝
を形成することが好ましい。
漏洩溝が最上方ピストン部分の外周に形成される場
合、それらの漏洩溝は、シリンダの軸線と平行に伸長
し、コークの破片が直ちに漏洩溝に取り込まれてその漏
洩溝を詰まらせる虞れが無いようにすることが有利であ
る。その他の点にて、その漏洩溝の数及び寸法は、コー
ク掻き取りリングの漏洩溝と同一の方法にて、即ち、以
下に説明する方法と同一の方法にて選択することができ
る。
次に、極く概略図的な図面を参照しつつ、本発明の実
施の形態に関して以下に更に詳細に説明する。添付図面
において、 図１は、本発明によるコーク掻き取りリングを備える
エンジンの簡略化した断面図である。
図２は、図１のエンジンのシリンダ内のコーク掻き取
りリングの周りにおける面積を示す拡大部分断面図であ
る。
図３は、コーク掻き取りリングの一部の伸長しない側
面図である。
図４は、コーク掻き取りリングの一部の平面図であ
る。
図５は、最上方ピストンリングの上方の領域内にて漏
洩溝が設けられた最上方ピストン部分の斜視図である。
図６は、漏洩溝を有するピストンの別の実施の形態の
対応する図である。
図１に図示したエンジンは、その燃料の燃焼が残留生
成物を形成し、その生成物がエンジンの作用チャンバ
（燃焼室）内にてその表面にコークとして付着する可能
性がある、重燃料のような油炊きによるユニフロー掃気
式の大型２工程エンジンである。シリンダの寸法及び数
に依存して、このエンジンは、2,000乃至例えば70,000k
Wという出力を発生させることができる。かかるエンジ
ンは、従来からから、船の主機として又は定置型発電エ
ンジンとして使用されている。その双方の場合、エンジ
ンは、エンジンの構成要素を点検したり分解することな
く、極めて長期間、運転可能であることが重要である。
このエンジンは、分解せずに２年以上、連続運転可能で
あることが望ましく、このためには、シリンダの構成要
素が可能な限り最良の作動状態であることが必要とされ
る。
エンジンの不可動部品は、クランク軸２が軸支される
台板１と、該台板上に取り付けられ且つその上面にてシ
リンダ部分４を支持するエンジンのフレームボックス３
とを備えている。シリンダライナー５がカバースタッド
７及びシリンダカバー８によってシリンダ部分内にて頂
部板６に締め付けられている。該シリンダライナーは、
肉厚の厚い上方部分を有しており、該上方部分は、環状
の中間部材９を介して、頂部板の上面に着座する。ま
た、該シリンダライナーは、シリンダ部分４内まで下方
に突き出す細長い下方部分を有する。シリンダライナー
は、その下端に、多数の掃気ポート10を有しており、ピ
ストンがその下死点付近にあるとき、掃気受け入れ部11
から掃気及び給気がこれらの掃気ポートを通じてシリン
ダ内に流入する。液圧作動可能な排気弁を有する排気弁
ハウジング12がシリンダカバーの中心に配置されてい
る。この排気弁が開いたとき、排気ポートからの掃気は
シリンダを通って上方に流れ、これと同時に、燃焼ガス
が排気弁を通って流れ出し、排気受け入れ部13内に入
り、そこから、そのガスは、過給器を介して排気菅内に
流れる。このエンジンは、例えば、3.5乃至４バールの
給気圧力までの高圧力にて給気される。
接続ロッド14は、クランク軸２をクロスヘッド15に接
続し、このクロスヘッド15は、エンジンのルームボック
ス内のガイド板16によってピストンロッド17の下端をシ
リンダの長手方向軸線に沿って並進状に往復運動可能に
案内する。ピストン18は、ピストンロッドの頂部に取り
付けられている。図２に最も明確に図示するように、該
ピストンは、幾つか（例えば、４つ）のピストンリング
19、19′を有しており、該ピストンリングは、シリンダ
ライナーの内面に沿って摺動し、作用チャンバ20とピス
トンの下方に配置された容積（掃気が充填されたシリン
ダ部分と連通する）との間に圧力密封仕切り部を形成す
る。
この燃焼室、即ち作用チャンバ20は、シリンダカバー
８の内面と、シリンダライナー５の内面と、ピストン18
の頂部と、最上方のピストンリング19′と、該最上方の
ピストンリングから上方に伸長する最上方のピストン部
分21の外周とによって画成される。この最上方のピスト
ン部分21は、ピストンの下方部分よりも小径であり、こ
のため、最上方ピストン部分の外面とシリンダの内面と
の間には、環状スペース22があり、この環状スペース内
にて、コークがピストンの外面上に蓄積する。
シリンダ内の環状のコーク掻き取りリング23がシリン
ダの内面から突き出し、最上方ピストン部分21の外面に
蓄積したコークを掻き取り、このため、これらの蓄積分
は、コーク掻き取りリングの内径に等しい最大の直径を
上廻ることはない。好ましくは、ピストンが図示したそ
の上死点位置にあるとき、上方ピストンリング19′がリ
ング１つ分の高さよりも短い間隔でコーク掻き取りリン
グ23の下方の位置にあるように、このコーク掻き取りリ
ングは、シリンダの長手方向に位置決めされる。このこ
とは、コーク層が最上方ピストンリングまで実質的に大
部分、掻き取られることを確実にする。しかしながら、
例えば、リング２乃至３つの高さに相当する距離だけ、
コーク掻き取りリングが更に、多少、より上方の位置に
配置されたときでも、相当なコーク掻き取り効果が得ら
れる。
図３及び図４には、その内面にて、コーク掻き取りリ
ングには、幾つかの漏洩溝24が形成されており、コーク
掻き取りリングの下方に配置された環状スペース22の一
部と作用チャンバ20の残りの上方部分との間に気体流れ
連通部を形成する。この漏洩溝の流れ領域は、コーク掻
き取りリングにおける圧力低下が無視し得る程度となる
ように適宜に設定されている。これらの漏洩溝は、コー
ク掻き取りリングの内周に沿って均一に分配されること
は、有利であり、それは、最上方ピストンリング19′に
おける熱負荷がより均一となるからである。この漏洩溝
の深さは、シリンダの内面に関してコーク掻き取りリン
グが突き出す距離に等しくすることができる。このこと
は、掻き取りリングが内面から、少なくとも0.25mm（例
えば、0.5乃至3mm）の距離しか突き出さない場合に、特
に有利なことである。環状スペース22が幅が広く、ま
た、最上方ピストンリングの通過によって掃気ポート10
が開くように、ピストン及び掃気リングが形成される場
合、漏洩溝の深さは、コーク掻き取りリングの内方に突
き出す厚さよりも浅くなければならない。より深い箇所
にて個々の溝を通る気体の流れは、増大し、最上方ピス
トンリングに作用する熱負荷は、局部的に極めて大きく
なるため、これらの漏洩溝の深さは、３乃至4mm以上で
ないことが好ましい。深さが1.5乃至2mm以上でない溝と
し、また、漏洩量を15以上といった適当に多数、形成す
ることによって、極めて均一な熱の分配が可能となる。
漏洩溝の幅は、漏洩溝の数、その溝の深さ及び所望の
総流動面積、特に、溝の端部の軸方向への総断面積に基
づいて選択される。均一な熱負荷を達成するためには、
殆どの場合、５乃至30mmの溝の幅であることが適当であ
り、また、10乃至20mmの溝の幅であることが好ましい。
漏洩溝24は、シリンダの長手方向軸線に関して斜めの
方向に伸長し、このため、溝の上端25は、溝の下端26に
関して周方向に変位される。このことは、コーク層が上
方ピストン部分21の全周に沿って掻き取られるという利
点を提供する。図示した例において、漏洩溝の長手方向
軸線は、シリンダの長手方向軸線に関して45゜の角度を
形成する。勿論、15゜乃至80゜といった、その他の角度
を採用することも可能である。この角度は、溝の幅に対
応させてあり、このため、此処の溝が溝の上端25と溝の
下端26との間にて軸方向に重なり合うことはない。製造
上の理由のため、漏洩溝は、溝の上端と下端との間にて
直線状に伸長することが好ましいが、勿論、Ｌ字形、又
はその他の直線状以外の経路のような、溝の上端25と下
端26との間に流れ連通状態を形成するその他の設計も、
実際に、作用可能である。
図５及び図６には、漏洩溝が最上方ピストン部分内に
てピストンの上面に配置された、実施の形態が図示され
ている。簡略化の理由のため、同一型式の要素に対して
は、上述したものと同一の参照符号が使用されている。
また、図面にて、ピストンリングは省略されているのが
理解されよう。
図５において、ピストンの左側にて、ライナー５の最
内方部分を貫通する長手方向断面図が示してあり、コー
ク掻き取りリング23′の周りの領域内にあるシリンダカ
バー８は、シリンダカバーの材料に直接、形成されてい
る、即ち、カバーに一体で且つ一貫した部品として形成
されている。ピストンの右側にて、代替的な設計の対応
する長手方向断面図が図示されており、この場合、コー
ク掻き取りリング23′は、シリンダライナーの材料に直
接、形成されている、即ち、ライナーに一体で且つ一貫
した部品として形成されている。図面の右側と左側とを
比較すると、１つで且つ同一のエンジンにおいて、コー
ク掻き取りリング23′をシリンダカバー内に配置すると
き、カバーとライナーとの間の仕切り面27がシリンダの
長手方向に向けて下方に移動するという利点を実現する
ことが可能となることが直ちに理解される。カバーの内
面は、ピストンリングの摺動面を構成しないから、カバ
ーの材料を選択する際に、潤滑条件及び摺動特性を考慮
しなくてよい。このため、カバーは、典型的に鋳鉄であ
る、ライナー材料よりも耐久性及び耐熱性に優れた、鋼
のような材料で製造することができる。熱の影響は、シ
リンダの上方領域にて最大であり、このため、シリンダ
は、カバーが更に下方に伸長することで、より長期の寿
命を実現することができる。
図示した実施の形態において、ライナー５の上又はラ
イナー５の内部、もしくはカバー８の上又はカバー８の
内部に配置されたコーク掻き取りリング23′は、円形の
円筒状内面28を有し、この内面28は、環状であり且つ漏
洩溝が存在しない。勿論、その漏洩溝の一部をコーク掻
き取りリングに形成し、また一部をピストンリングに形
成することも可能であるが、製造上の理由のため、上記
の設計が好ましく、これは、例えば、ライナー又はカバ
ーの内面を適宜に旋削することにより製造することがで
きる。
漏洩溝24′は、ピストンの最上方部分21内に配置し且
つピストンの上方縁分の面取り部分から最上方ピストン
リング19′に対する最上方の環状溝29まで下方に伸長し
ている。該ピストンの最上方部分21は高さが高く、この
ため、ピストンがその上死点にあるとき、ピストンリン
グは、シリンダ内の更に下方に配置され、このことは、
シリンダカバーがシリンダに沿って更に有利なように下
方に伸長することを可能にする。
図５の漏洩溝は、シリンダの長手方向に関して約γ＝
30゜の角度を形成する。実際には、この角度は、０゜乃
至60゜以上の範囲にて選択することができるが、この溝
は、少なくともその長さの一部に沿って最小15゜の角度
を形成し、溝の上端及び溝の下端が一方がもう一方の上
になるように垂直方向に位置するのを防止し得るように
することが好ましい。
図６には、ピストンの一つの代替的な実施の形態が図
示されており、この場合、漏洩溝24″は、シリンダの長
手方向軸線に対して平行に伸長する上方部分24aと、該
シリンダの長手方向軸線に関して斜めに伸長する下方部
分24bとを有する。この下方の斜め部分24bは、溝の上端
に関して溝の下端を周方向に変位させ、このため、コー
クはその全周に沿って掻き取られるようにする。漏洩溝
の上方部分24aはコークの掻き取りに役立たないから、
掻き取られたコーク粒子で詰まる虞れは無い。また、漏
洩溝の斜めの部分を溝の上端に配置することも可能であ
り、このことは、掃気が為される間に、溝の上方部分が
コーク掻き取りリングを通過するとき、ピストンの駆動
速度がより高速度となるから、溝を通る気体の速度が高
速度になるという有利な点がある。
溝の下端に斜めの溝部分がある、図示した設計は、ピ
ストンリングに対する環状溝を有するその下方のピスト
ン部分に固定された別個のピストン頂部によってピスト
ンの最上方部分21の比較的高い高さが形成されるとき、
特に有利なものである。この場合、漏洩溝の２つの部分
は、それぞれのピストン部分における直線状の溝と同様
の簡単な方法で製造することができる。
その他の点に関して、漏洩溝の面積及びその数は、コ
ーク掻き取りリング内に配置される漏洩溝に対応し得る
ように形成することができる。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭52−27908（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−321758（ＪＰ，Ａ) 実開 平７−38638（ＪＰ，Ｕ) 実開 平４−24649（ＪＰ，Ｕ) 米国特許3476099（ＵＳ，Ａ) 米国特許4474147（ＵＳ，Ａ) 米国特許4770133（ＵＳ，Ａ) 米国特許3489130（ＵＳ，Ａ) スイス国特許発明672353（ＣＨ，Ａ ５) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F02F 1/00 - 5/00

Claims (12)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】シリンダ内にコーク掻き取りリングを有
    し、該シリンダ内を長手方向に変位可能であり且つピス
    トンリング（19、19′）が設けられたピストン（18）を
    有し、該ピストンリングが、ピストンが変位するとき、
    前記シリンダの略円筒状内面に沿って摺動し、ピストン
    の下方の容積と燃焼室（20）との間に圧力密封仕切り部
    分を形成し、 該燃焼室が、前記ピストンの最上方のピストンリングの
    上方に配置され且つ最上方のピストンリング（19′）、
    ピストン（18）、シリンダの内面及びシリンダカバー
    （８）によって画成され、 前記コーク掻き取りリング（23）が、前記シリンダの内
    面から突き出し且つ軸方向位置にて環状に伸長し、前記
    ピストンがその上死点位置にあるとき、前記最上方のピ
    ストンリングが前記コーク掻き取りリングの下端縁付近
    の位置に配置される、内燃機関にして、 該エンジンが、シリンダの下方部分に配置された掃気ポ
    ート（10）を有する、ユニフロー掃気式の２行程クロス
    ヘッドエンジンであり、 前記コーク掻き取りリング（23）には、その円筒状内面
    にて、前記コーク掻き取りリングの下面から上面までシ
    リンダの長手方向軸線に関して斜めに伸長する幾つかの
    漏洩溝（24）が設けられることを特徴とする、内燃機
    関。
  2. 【請求項２】シリンダ内にコーク掻き取りリングを有
    し、該シリンダ内を長手方向に変位可能であり且つピス
    トンリング（19、19′）が設けられたピストン（18）を
    有し、該ピストンリングが、ピストンが変位するとき、
    前記シリンダの略円筒状内面に沿って摺動し、ピストン
    の下方の容積と燃焼室（20）との間に圧力密封仕切り部
    分を形成し、 該燃焼室が、前記ピストンの最上方のピストンリングの
    上方に配置され且つ最上方のピストンリング（19′）、
    ピストン（18）、シリンダの内面及びシリンダカバー
    （８）によって画成され、 前記コーク掻き取りリング（23′）が、前記シリンダの
    内面から突き出し且つ軸方向位置にて環状に伸長し、前
    記ピストンがその上死点位置にあるとき、最上方のピス
    トンリングがコーク掻き取りリングの下端縁付近の位置
    に配置される、内燃機関にして、 該エンジンが、その下方シリンダ部分に形成された掃気
    ポート（10）を有するユニフロー掃気式のクロスヘッド
    ２行程エンジンであり、 最上方のピストンリングの上方の位置に配置された最上
    方のピストン部分（21）の円筒状外面には、前記ピスト
    ン部分の頂部から最上方のピストンリング（19′）に対
    する環状溝の領域まで下方に伸長する幾つかの漏洩溝
    （24′）が設けられることを特徴とする、内燃機関。
  3. 【請求項３】請求項１又は２に記載の内燃機関にして、 前記シリンダの略円筒状の内面が、上方カバー部分及び
    下方ライナー部分により形成され、前記コーク掻き取り
    リング（23、23′）が、前記ライナー部分（５）の頂部
    に配置されることを特徴とする、内燃機関。
  4. 【請求項４】請求項１又は２に記載の内燃機関にして、 前記シリンダの前記略円筒状内面が、上方カバー部分及
    び下方ライナー部分により形成され、前記コーク掻き取
    りリング（23、23′）が、該カバー部分の底部に配置さ
    れることを特徴とする、内燃機関。
  5. 【請求項５】請求項３又は４に記載の内燃機関にして、 前記掻き取りリング（23、23′）が、前記シリンダライ
    ナー又は前記上方カバー部分に一体の一貫した部分であ
    り、該コーク掻き取りリングが、前記シリンダライナー
    又は前記カバー部分の材料内に突き出す部分として製造
    されることを特徴とする、内燃機関。
  6. 【請求項６】請求項１乃至５の何れかの項に記載の内燃
    機関にして、 前記漏洩溝（24、24′）が、前記シリンダの略円筒状内
    面から突き出すコーク掻き取りリング（23、23′）の軸
    方向面積の0.25乃至50％を占めることを特徴とする、内
    燃機関。
  7. 【請求項７】請求項６項に記載の内燃機関にして、 前記漏洩溝（24、24′）が、前記シリンダの略円筒状内
    面から突き出すコーク掻き取りリング（23、23′）の軸
    方向面積の最大限30％を占めることを特徴とする、内燃
    機関。
  8. 【請求項８】請求項１乃至７の何れかの項に記載の内燃
    機関にして、 前記シリンダのボアが、250乃至1000mmの範囲内にあ
    り、前記コーク掻き取りリング（23、23′）が、前記シ
    リンダの内面から少なくとも0.2mmの範囲の距離だけ突
    き出すことを特徴とする、内燃機関。
  9. 【請求項９】請求項１乃至８の何れかの項に記載の内燃
    機関にして、 前記最上方ピストンリング（19′）の上方の位置に配置
    された前記最上方ピストン部分（21）が、ピストンリン
    グを有するその下方のピストン部分よりも小径であり、
    前記コーク掻き取りリング（23、23′）の前記内径が、
    前記最上方ピストン部分の直径よりも少なくとも0.5mm
    大きいことを特徴とする、内燃機関。
  10. 【請求項１０】請求項１乃至９の何れかの項に記載の内
    燃機関にして、 前記コーク掻き取りリング（23、23′）、又は前記最上
    方のピストン部分（21）には、４乃至30個の漏洩溝が形
    成されることを特徴とする、内燃機関。
  11. 【請求項１１】請求項１乃至10の何れかの項に記載の内
    燃機関にして、 前記漏洩溝（24、24′）の長手方向軸線が、前記シリン
    ダの軸方向に対して、０゜乃至60゜の角度を形成するこ
    とを特徴とする、内燃機関。
  12. 【請求項１２】請求項11項に記載の内燃機関にして、 前記漏洩溝（24、24′）の長手方向軸線が、前記シリン
    ダの軸方向に対して、少なくとも15゜の角度を形成する
    ことを特徴とする、内燃機関。
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