CN118728587A - 内燃机及气缸体 - Google Patents

Abstract

本发明涉及在保持气缸上部的油膜的同时减少与活塞的摩擦的内燃机和气缸体。内燃机具备：具有气缸的气缸体；以及活塞，以能够沿气缸的轴线自由往复移动的方式被容纳于气缸内，气缸具有推力‑反推力方向的直径为最小直径的多凸形状的内周部。

Description

内燃机及气缸体

技术领域

本发明涉及气缸体及内燃机。

背景技术

以往，关于发动机等内燃机，已知例如可以采用减少与气缸体内周面接触的裙部的外周面积的方法，以减少在气缸体内滑动的活塞的摩擦损耗。

例如，在专利文献1中，活塞的裙部的圆周方向的形状被形成为如下的椭圆状，在该椭圆状中，与活塞销的轴向的长度相比，与活塞销的轴正交的推力-反推力方向的长度更长，由此减少与气缸的内周面之间的滑动面积。另外，作为改变了气缸方面的形状的结构，例如，在专利文献2中公开了，构成为具有推力-反推力方向较长的内周面的气缸，并在其内周面内嵌入了内侧呈圆形或者椭圆形的气缸套的结构。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本实开平07-008544号公报

专利文献2：日本特开2011-80436号公报

发明内容

发明要解决的问题

然而，在上述专利文献1的以往的结构中，为了减少活塞与气缸的滑动面积，可以考虑，在活塞的裙部处增大椭圆量(长轴直径-短轴直径)，也就是说，使推力-反推力方向加长。

然而，若椭圆量过大，则在该部位处的活塞与气缸的接触区域会减小，但裙部在燃烧压力高的气缸上部与气缸接触时的表面压力会增加。由此，存在以下问题：有可能因气缸上部的油膜破裂而导致摩擦恶化或产生卡住。因此，希望得出能够更有效地减少因气缸内的活塞的滑动而产生的摩擦的结构。

本发明的目的在于，提供能够在保持气缸上部的油膜的同时减少与活塞之间的摩擦的内燃机及气缸体。

解决问题的方案

本发明的内燃机的一个方式采用如下结构，其中具备：

具有气缸的气缸体；以及

活塞，以能够沿所述气缸的轴线自由往复移动的方式被容纳于所述气缸内，

所述气缸具有推力-反推力方向的直径为最小直径的多凸形状的内周部。

本发明的气缸体的一个方式采用如下结构，

该气缸体中，以能够使活塞自由往复移动的方式容纳所述活塞的气缸具有推力-反推力方向的直径为最小直径的多凸形状的内周部。

发明效果

根据本发明，能够在保持气缸上部的油膜的同时减少与活塞之间的摩擦。

附图说明

图1是示意性地表示具备本发明的实施方式的内燃机的车辆的图。

图2是以图1的A-A线剖开的概略纵剖视图。

图3是以图1的B-B线剖开的概略纵剖视图。

图4是以图1的H-H线剖开的概略纵剖视图。

图5A～图5D是表示在图2所示的气缸内产生侧压的活塞动作的剖视图。

图6是表示图2、图3及图4中的C-C线部分的与活塞的关系的平面剖视图。

图7是表示图2、图3及图4中的D-D线部分的与活塞的关系的平面剖视图。

图8是强调表示中央部的内周部形状的俯视图。

图9是对本实施方式的内燃机的结构的漏气与将气缸中央部设为圆筒形的结构以及将气缸内周的整周设为椭圆状的结构的漏气进行比较的图。

图10是表示气缸的中央部的内周部的变形例的图。

图11是强调表示图10的内周部的形状的俯视图。

附图标记说明

1：发动机(内燃机)；

2：驱动轴；

3：车轮；

7：虚拟内周部；

10：发动机主体；

11：气缸体；

20：活塞；

21：凹部；

22：活塞顶部；

24：裙部；

24a：推力侧端部；

26：活塞销；

100：气缸；

110：内周面；

110a：上部；

110b：中央部；

110c：下部；

112：位置；

114：边界；

120、120A：多凸形状内周部；

122、122A：膨出部。

具体实施方式

下面，参照附图对本发明的实施方式进行详细说明。

图1所示的发动机1具备：发动机主体10；以及与发动机主体10连接的变速部T/M。发动机1经由驱动轴2输出驱动力，对车轮3进行旋转驱动。

图2是以图1的A-A线剖开的概略纵剖视图，图3是以图1的B-B线剖开的概略纵剖视图，图4是以图1的H-H线剖开的概略纵剖视图。应予说明，在图2～图4中，省略了气缸盖的图示，主要表示图1所示的发动机主体10的气缸体11中的气缸100的内周部的结构。另外，在图2～图4中，示出在气缸100的内周部中位于上止点位置的活塞20。

另外，图5A～图5D是表示在图2所示的气缸100中产生侧压的活塞动作的剖视图，图5A表示活塞20位于上止点的状态，图5B表示侧压为最大的状态。另外，图5C表示正在中央部移动的活塞20，且表示产生了较大的摩擦的状态，图5D表示活塞20位于下止点的状态。应予说明，侧压是活塞侧压，也称为“侧推力(Side Thrust)”。另外，将推力侧也称为“推力(T)”，将反推力侧也称为“反推力(AT)”。

发动机主体10除了具有在上部设置有气缸盖(省略图示)的气缸体11以外，还具有容纳经由连杆(省略图示)与活塞20连结的曲轴(省略图示)的曲轴箱(省略图示)。发动机主体10具有各进气排气系统(省略图示)，进气排气系统(特别是进气管和排气管)与气缸盖等连接。气缸体11具有以能够使活塞20(参照图5A～图5D)自由往复的方式容纳活塞20的气缸100。

应予说明，活塞20经由连杆(省略图示)与曲轴(省略图示)连接。活塞20通过活塞销26(参照图5A～图5D)转动自如地安装于连杆，如公知那样，具有：与气缸100上部一起划分出燃烧室的活塞顶部22；以及与活塞顶部22的下方连接的裙部24。

活塞顶部22在其顶面具有凹部21，且形成为其外周面的剖面呈正圆形状。裙部24的外周面形成为，推力(T)-反推力(AT)方向的直径比活塞销26的延伸方向(活塞销26的轴向、连杆的轴向)的直径长的椭圆状。裙部24的外周面也可以形成为正圆形状。

图6是表示以C-C线剖开的剖视图所示的气缸100的正圆状部、与侧推力位置的活塞20的位置关系的图，图7是表示以D-D线剖开的剖视图所示的气缸的中央部、与侧推力位置的活塞的位置关系的图。应予说明，为了容易看清楚，比实际的间隙夸张地表示图6和图7所示的气缸的内周部与活塞之间的间隙。

气缸100是形成于气缸体11的中空的筒状体，活塞20在气缸100的内部沿着气缸100的轴滑动。气缸100的上部110a的内周面为正圆状(接近正圆的大致正圆形状)，将该部分设为正圆状内周部。另外，气缸100的中央部110b的内周面为推力(T)-反推力(AT)方向的直径为最小直径L的多凸形状的内周面，将作为具有该内周面的部位的中央部110b设为多凸形状内周部120。应予说明，气缸100在比多凸形状内周部120更靠活塞20的上止点侧的位置具有正圆状内周部。

上部110a与封闭上方的气缸盖连续，活塞20的活塞头的顶面形成燃烧室的下表面。

中央部110b也就是多凸形状内周部120构成为，与中央部110b的内周面为正圆状的情况相比，将与活塞20的接触面积，具体而言是与裙部24的接触面积更少，以减少滑动摩擦。

多凸形状内周部120例如形成于比活塞20位于最上位置(是活塞头位于上止点时的裙部24的下端的位置)更靠下方的位置。

进而，优选地，多凸形状内周部120在气缸100中形成于比被赋予最大侧压(最大侧推力)的气缸100的内周面的位置(最大侧压承受位置)112更靠下方的位置。

中央部110b的轴向(活塞移动方向)的长度比上部110a长，是与活塞20(裙部24)的滑动摩擦较大的区域。

中央部110b(多凸形状内周部120)形成于比在燃烧/膨胀冲程中燃烧压力起作用而使得连杆倾斜，产生活塞20按压气缸100的分力(侧推力)的位置更靠下方的位置，该产生活塞20按压气缸100的分力的位置是裙部24的推力侧端部24a所抵接的位置。

多凸形状内周部120是多凸形状的内周面，作为多凸形状，是在比活塞20通过的虚拟圆筒的外径更靠外方的多处位置，向多个方向膨出的形状。多凸形状内周部120形成为，在其内部以能够使活塞20滑动的方式容纳活塞20，且在气缸100的内周面110中，推力-反推力方向的直径从上部110a的下端向下方保持不变，是多凸形状内周部120的圆周(剖面形状中的圆周)的最小直径L的长度。

多凸形状内周部120如图2～图4、图7及图8所示，例如是带4个膨出部分的多凸形状的内周部(衬套)。多凸形状内周部120中，推力-反推力方向的直径以及沿与推力-反推力方向正交的活塞销26的轴向延伸的直径(沿后R-前F方向延伸的直径)均为最小直径L。如图7和图8所示，多凸形状内周部120呈如下形状，即，在活塞20能够通过的正圆状的虚拟内周部7中具有俯视时以十字状向径向外侧膨出的膨出部122的形状。

应予说明，至少在气缸100中，中央部110b的形状构成为，具有推力(T)-反推力(AT)方向的直径为最小直径L的多凸形状内周面形状即可。例如，也可以设为，在遍及气缸100的轴向的内周面上，仅在轴向上的中央部110b的部位，设置有多凸形状内周部120的结构(参照下部100c的虚线部分)。

应予说明，中央部110b与下部110c的边界114是活塞20位于下止点的位置(活塞20，更详细地，活塞头的下端部存在的位置)(参照图5D)，是活塞20的可动范围的下端位置。

在图6和图7中，示出在气缸100中往复滑动的活塞20产生最大侧推力的状态。如图6和图7所示，在发动机1(参照图1)中，气缸100的上部110a和活塞20(活塞头)均是正圆状，因此，在形成了油膜的状态下，在推力侧进行接触而滑动，确保气封性并防止卡住。

另外，气缸100的中央部110b是推力-反推力方向的直径为最小直径L的多凸形状内周部120(中央部110b)，因此，相较于将中央部110b的内周面设为正圆状的情况，与活塞20的接触部分更小，另外，相较于为了减少接触面积而遍及内周面的周向的整个部位设为椭圆的情况，内周长更短。

在此，对本实施方式的发动机1的漏气进行说明。

图9是对在发动机1中的漏气进行比较的图，作为气缸100的比较例，示出在相对于活塞的气缸的中央部的结构中将内周面设为正圆状的情况和将内周面设为椭圆的情况。

本实施方式的多凸形状内周部120是推力(T)-反推力(AT)方向的直径为最小直径L的内周，因此，与将整周的直径的形状设为比正圆状大的情况，例如，将该形状设为椭圆的情况相比，能够减小圆周。若将气缸的圆周设为过度地比活塞的外径大，则安装于活塞头的活塞环进行滑动时，跟随气缸的圆周而开口间隙扩大。该开口间隙的扩大会导致漏气增加。

然而，在本实施方式中，通过使圆周长比将气缸内周的整周设为椭圆形的情况下的圆周长更短，从而能够抑制安装于活塞的活塞环的开口间隙的扩大。如由图9也可知，根据本实施方式，能够在气缸上部保持油膜的同时抑制漏气，并在从气缸100(衬套)的中央部110b到下部110c的范围减小活塞裙的滑动区域，从而能够实现摩擦减少。

另外，与以往相比，不需要以减少活塞裙部的摩擦为目的，而过大地增加裙部的椭圆量来减少气缸与活塞接触的区域。即，在气缸上部，裙部的表面压力不会增加，从而不会因油膜破裂而产生摩擦恶化或者卡住。

在本实施方式中，将气缸体11的气缸100的中央部110b设为多凸形状内周部120，并将该多凸形状内周部120设为带4个膨出部分的多凸形状，但是，只要推力-反推力方向的直径为最小直径L即可，也可以是带3个以上的膨出部分的多凸形状。例如，如图10和图11所示，也可以为带6个膨出部分的多凸形状的内周部。

图10是表示气缸的中央部的内周部的变形例的图，图11是强调表示图10的内周部的形状的俯视图。

图10和图11所示的多凸形状内周部120A具有在推力-反推力方向具有最小直径L，在比虚拟内周部7更靠外方的多处位置，向多个方向膨出的形状。多凸形状内周部120A形成为，具有6个膨出部122A，随着从上部110a的下端向下方，推力-反推力方向的直径保持为最小直径L不变，并且，作为膨出部122A的长径部分从上部逐渐变大。能够具有与上述的多凸形状内周部120同样的作用及效果。

另外，多凸形状内周部120只要是推力-反推力方向的直径为最小直径即可，也可以是将不同的多凸形状彼此复合起来的形状。作为复合形状，可举出在气缸100的轴向上使不同的多凸形状相邻而设置的结构等。

以上，对本发明的实施方式进行了说明。应予说明，以上的说明是本发明的优选的实施方式的例证，本发明的范围不限于此。也就是说，关于上述内燃机的结构、各部分的形状的说明是一例，显然能够在本发明的范围内对这些例子进行各种改变或追加。

工业实用性

本发明的内燃机及气缸体具有能够在保持气缸上部的油膜的同时减少与活塞的摩擦的效果，作为实现减少与活塞的摩擦滑动的内燃机的方案是有用的。

Claims (5)

1.一种内燃机，其具备：具有气缸的气缸体；以及活塞，以能够沿所述气缸的轴线自由往复移动的方式被容纳于所述气缸内，

所述内燃机的特征在于，所述气缸具有推力-反推力方向的直径为最小直径的多凸形状的内周部。

2.如权利要求1所述的内燃机，其中，

所述气缸在比所述多凸形状的内周部更靠所述活塞的上止点侧的位置具有正圆状内周部。

3.如权利要求1所述的内燃机，其中，

所述多凸形状的内周部位于比在燃烧/膨胀冲程中的所述气缸中承受最大的侧推力的位置更靠下方的位置。

4.如权利要求1所述的内燃机，其中，

所述多凸形状的内周部位于比位于上止点位置的所述活塞的裙部的下端位置更靠下方的位置。

5.一种气缸体，其特征在于，该气缸体中，以能够使活塞自由往复移动的方式容纳所述活塞的气缸具有推力-反推力方向的直径为最小直径的多凸形状的内周部。