JPS6045736B2 - 炭化水素放出物を低減する構造 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、ピストン型４サイクル内燃エンジンに関し
、さらに詳述すれば、エンジン運転サイクルのある部分
中少なくともトップ圧縮ピストンＪリング後方の空間を
エンジンのクランクケースヘ通気し、それによりこのよ
うなエンジンからの炭化水素放出物を低減するための手
段に係るものである。

１９６７年８月１５日にＪ、Ｔ、Ｗｅｎｔｗｏｒｔｈに
許可された；米国特許第３３３５６４３号には、トップ
圧縮リング側部をシールしかつさらにピストンクラウン
の端縁に面取部を設けるところのリング設計の使用によ
り、これらの未燃焼炭化水素放出物を低減する方法およ
び装置が開示されている。

この構造における通路はピストンのクラウンとリビグ後
方すきまとを接続してピストンにかかる圧力を均等化す
る。しかしながら、この設計はピストンリングの上下に
配置されたエラストマまたはゴムシールエレメントを使
用し、この型の構造、特にエラストマシール部材の使用
が自動車工業で使用される大量生産エンジンに対して実
施できるか否かに関して疑問がある。１９η年６月６田
こＣｕｒｒｉｅらに許可された米国特許第３６６７４４
３号には、第一ピストンリングと第二ピストンリング間
の空間をエンジンクランクケースと接続し、燃焼室から
第一ピストンリングを通つて逃出する未燃焼炭化水素に
富んだガスをクランクケースに通気するところの通気開
口を有するピストンを備えた内燃エンジンが開示されて
いる。

該特許には空間を通気するこの方法がある場合に炭化水
素放出物を低減したことが記述されている。しかしなが
ら、該特許には通気開口が一方弁を備えうることが記述
されている。この発明は、ピストンのトップ圧縮リング
の後方から未燃焼炭化水素をエンジンクランクケ−スー
へ通気する差圧コントロールバルブの使用により、内燃
エンジンの排気ガス中の未燃焼炭化水素放出物を低減し
うる手段を提供する。

この発明の好適な形態においては、この差圧コントロー
ルバルブは、一方の側においてピストン上方の燃焼室町
内のガスの圧力にさらされ、他方の側においてトップ圧
縮リング後方のガスの圧力にさらされるところの小型ス
プールバルブである。内燃エンジンの圧縮・燃焼ストロ
ーク中燃焼室内の圧力が増大しつつあるときには、スプ
ールバルブはクランク３ケースとピストンのトップ圧縮
リングとの間の連通をしや断する位置へ押される。その
結果として、このピストンリングの後方に常圧が発生し
、それによりピストンリングとシリンダ壁間のシールを
与える。 ４一方、
ピストンの排気・吸気ストローク中起こるように燃焼室
内のガスの圧力が減小しつつあるときには、この圧力減
小により、スプールバルブはトップピストンリング後方
の空間をクランクケースに接続する位置へ移動する。こ
れが達成されるのは、小さいリングすきまがピストンリ
ング後方の空間に露出されたスプールバルブの側におけ
る圧力変化をおくらせ、バルブの他側は燃焼室内の圧力
降下の全速度に露出されるからである。かくして、トッ
プ圧縮ピストンリング後方のガスはクランクケース内へ
通気され、ついで一般に使用されるクランクケース換気
装置によりエンジンを通して再循環させられる。上述し
た動作の総合結果として、燃焼室内の圧力が増大しつつ
ある間、ピストンリング後方の圧力が増加してリングの
所要シール機能を遂行するが、燃焼室内の圧力が降下し
、リング後方の未燃焼炭化水素の燃焼室への通気が通常
は起こりうる・ときには、これらの未燃焼炭化水素はク
ランクケースへ通気され、ついでエンジンを通して再循
環させられて適正に燃焼される。

つぎに図面を参照すると、第１図には内燃エンジン全体
が数字１０で示されている。

このエンジンは自動車工業で普通に使用されるＶ型の４
ストロークガソリン内燃エンジンである。しかしながら
、この発明はピストン型の任意の４ストローク内燃エン
ジンで使用されうることを理解すべきである。エンジン
１０はシリンダブロック１２を含み、その中に複数のシ
リンダが配置され、そのうちの１つが数字１４により図
示されている。

ピストン１６は各シリンダ内に配置され、コネクテイン
グロツド１８によりクランクシャフト２２の部分２０と
連結されている。クランクシャフト２２はシリンダブロ
ック１２により回転可能に支持されかつシリンダブロッ
ク１２とオイルパン２６によつてエンジンクランクケー
ス２４内に収容されている。かくして、エンジンクラン
クケースはシリンダ１４の下端部分とピストン１６の下
端部分とに連結されている。シリンダ１４の上端はシリ
ンダヘッド２８でおおわれ、このシリンダヘッドはシリ
ンダ１４およびピストン１６と共に各ピストン１６上方
に燃焼室または空間３０を形成している。

シリンダヘッド２８は通常の吸気ボートおよびバルブ（
図示せず）ならびに排気ボート３２および排気バルブ３
４を含み、燃料一空気混合気を燃焼室または空間３０に
導入しかつ排気生成物を燃焼室または空間３０から放出
するようになつている。排気バルブ３４と吸気バルブ（
図示せず）は、ロッカアーム３６、ブッシュロッド３８
および液圧リプタ４０を含む通常のバルブギヤによつて
作動させられる。このバルブギヤはシリンダブロック１
２内に担持されるカムシャフト４２により駆動される。
通常のコイルスプリング４４はバルブをそれらのバルブ
シードに着座させるために使用される。各ピストン１６
はクラウン部分５０とスカート部分５２を含み、これら
の部分はリングベルト部分５４によソー体に接合されて
いる。リングベルト部分５４内には複数の周辺の軸方向
に離間したピストンリンググループ５６，５８が配置さ
れている。周辺グループ５６，５８内には第一および第
二の圧縮ピストンリング６０，６２がそれぞれ配置され
ている。第一圧縮ピストンリング６０の半径方向内方に
配置された空間６４は、内部通路または導管６６を介し
てピストン１６のクラウン５０上方の燃焼または空間３
０に接続されている。

内部通路または導管６６は第一の半径方向内方に延在す
る部分６８と第一部分６８に直角に延在する第二の部分
７０とを含む。第一部分６８内には内孔７４を有するね
じ付スリーブ７２が配置されている。第一部分６８はま
た通路または導管７６を有し、これにより第一部分６８
とピストン１６の内部分、したがつてエンジンクランク
ケース２４とが接続されている。スプールバルブ７８は
通路または導管６６の第一部分６８内に配置され、第一
部分６８内で半径方向内外方に移動し、導管または通路
７６を交互にかつ周期的に被覆かつ露出し、したがつて
通路６６の第一部分６８とクランクケース２４間の連通
を交互にかつ周期的に開閉するようになつている。

スリーブ７２はピストン１６の半径方向外方すなわち第
２図で右方のスプールバルブ７８の移動に対する当接体
またはストップとなり、通路または導管６６の第一部分
６８に設けられた肩部８０は、ピストン１６に対する半
径方向内方すなわち第２図で左方のスプールバルブ７８
の移動を制限する。エンジン１０の圧縮・燃焼ストロー
ク中燃焼室または空間３０内の圧力が増大しつつあると
きには、スプールバルブ７８はこれにかかる圧力差によ
り第２図で右方すなわちピストン１６に対し半径方向に
押される。

スプールバルブ７８の左側にかかる圧力は本質的に燃焼
室または空間３０内の全圧力であり、この圧力は通路６
６の第二部分７０を通して加えられる。スプールバルブ
７８は右側の圧力は左側の圧力より低い。その理由は、
ピストンリング６０とこれが配置されているグループ５
６との間のすきまを介する圧力降下により圧力増大がお
くれるからである。その結果として、スプールバルブ７
８はスリーブ７２に当接するまで移動し、通路６６をク
ランクケース２４に接続する導管７６が閉鎖される。し
たがつて、ピストンリング６０後方の空間６４内の圧力
が増大し、それによりピストンリング６０を半径方向外
方に押し、その結果ピストンリング６０はシリンダ１４
とのシールを機能を遂行することができる。一方、ピス
トン１６の吸気・排気ストローク中燃焼室または空間３
０内のガスの圧力が減小しつつあるときには、未燃焼炭
化水素に通常富んでいるガスが、ピストンリング６０と
グループ５６の壁との間に設けられたすきまを通つて空
間６４から燃焼空間３０内へ逆に放出し始めるのであろ
う。しかしながら、スプールバルブ７８が左方すなわち
ピストン１６に対して半径方向内方に移動し、肩部８０
に当接する。これが起こるのは、ピストンリング６０と
グループ５６間にスプールバルブ７８の右側の圧力変化
をおくらせる小すきまが存在するからである。一方、ス
プールバルブ７８の左側は燃焼室または空間３０内の圧
力降下のノ全速度にさらされる。したがつて、導管７６
が露出され、ピストンリング６０の後方すなわち半径方
向内方の空間６４がクランクケース２４に連通される。
したがて、ピストンリング６０の後方に取込まれた、未
燃焼炭化水素の高いガスはクラン７クケース２４へ通気
される。ガスはついでエンジンの吸気系を介して循環さ
せられ、自動車に使用される現今の内燃エンジンに組込
まれたクランクケース換気装置により燃焼室または空間
３０において燃焼される。かくして、本発明は、ピスト
ンリンググループ内に取込まれた未燃焼炭化水素がピス
トンの燃焼室または空間に再入し、それによりエンジン
の排気系を通して大気中に排出さるのを防止することに
より、往復内燃エンジンからの未燃焼炭化水素放出物を
低減する手段を提供する。

これは、エンジンの燃焼室または空間内の圧力が低値に
あるところのエンジンの排気・吸気ストロークの一部分
中、ピストンのトップ圧縮リング後方からの未燃焼炭化
水素をエンジンクランクケースに通気する差圧コントロ
ールバルブによつて達成される。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の構造を含む４ストローク内燃エンジ
ンの部分断面図である。 第２図はこの発明を利用する内燃エンジンのピストンの
拡大部分断面図てある。１０・・・・・エンジン、１２
・・・・・シリンダブロック、１４・・・ウリンダ、１
６・・・・・ゼストン、１８・・コンロツド、２２・・
・・・・クランクシャフト、２４・・・・・・クランク
ケース、２６・・・・・・オイルパン、２８・・・・・
シリンダヘッド、３０・・・・・・燃焼室、３２・・・
・・・排気ボート、３４・・・・・・排気バルブ、３６
・・・・・田ツカ●アーム、３８・・・・・・ブッシュ
ロッド、４０・・・・・リプタ、４２・・・・・・カム
シャフト、４４・・・・スプリング、５０・・・・・・
ピストンクラウン、５２・・・・・・スカート部分、５
４・・・・・・リングベルト部分、５６，５８・・・・
・・グループ、６０，６２・・・・・・ピストンリング
、６４・・・・・空間、６６・・・・・・通路、６８・
・・・・・第一部分、７０・・・・・・第二部分、７２
・・・・スリーブ、７４・・・・・内孔、７６・・・・
・・通路、７８・・・・スプールバルブ、８０・・・・
・肩部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ４サイクル内燃エンジンにおいて、クランクケース
   、エンジンブロック、前記エンジンブロック内に配置さ
   れた複数のシリンダ、各前記シリンダ内に配置された上
   部分と下部分と側壁とを有するピストン、前記ブロック
   上方に配置されかつ各ピストンの上部分および各シリン
   ダと共に各前記ピストンの燃焼空間を画定するヘッド、
   各前記ピストンの下部分は前記クランクケースを連通し
   ており、燃料と空気を前記燃焼空間に周期的に導入しか
   つ前記燃焼空間から燃焼生成物を排出するために前記ヘ
   ッド内に配置された機構、各前記ピストンの側壁中に配
   置された環状グルーブ、各前記ピストンの前記還状グル
   ーブ内に配置されたピストンリング、前記グルーブとお
   よび前記ピストンの頂部および前記燃焼空間とおよび前
   記クランクケース連通するところの前記ピストン中に配
   置された通路機構、および前記グルーブと前記エンジン
   間の連通を閉じかつ前記エンジンの吸気・排出ストロー
   ク中前記グルーブと前記クランクケース間の連通を開く
   ために、前記燃焼空間内の圧力にさらされた一端と前記
   グルーブ内の圧力にさらされた他端とを有するところの
   前記通路機構内に配置された可動バルブ装置、からなる
   ことを特徴とする構造。 ２ 前記通路機構が、前記グルーブから半径方向内方に
   延在する第一の部分および前記ピストンの頂部を通つて
   前記第一の部分から延在する第二の部分を有し、前記バ
   ルブ装置が前記第一の部分内に配置されたスプールバル
   ブからなる特許請求の範囲第１項記載の構造。 ３ 前記通路機構の前記第一の部分が、前記クランクケ
   ースと連通しておりかつ前記スプールバルブの両端と係
   合するための一対の軸方向に離間した当接機構を有する
   特許請求の範囲第２項記載の構造。 ４ 前記当接機構の一方が肩部からなり、前記当接機構
   の他方が前記通路機構の前記第一の部分内に配置された
   ねじ付スリーブからなる特許請求の範囲第３項記載の構
   造。