內燃機和缸套安裝環的製作方法
2023-06-05 23:21:21
專利名稱：內燃機和缸套安裝環的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種內燃機，內燃機具有用來在缸中形成環形突出部的缸套安裝環，尤其地減少了機油消耗量並且可以防止缸套由於來自缸套安裝環的壓力而掉下。
背景技術：
公知的是，活塞環和活塞之間的摩擦損失佔整個內燃機的摩擦損失的大部分。近年來，強烈要求減少摩擦損失以提高內燃機的燃料效率。減少活塞環的張緊力是一種減少活塞環摩擦的方法。但是，活塞環的張緊力的減少量與內燃機的機油消耗量相衝突。因此，需要一些能夠減少機油消耗量且同時減少活塞環的張緊力的方法。
公知的內燃機如柴油機包括連接到缸套最上部上的防磨環(也稱為保護環或者引燃圈)。防磨環刮掉堆在活塞的頂部環槽脊部(位於活塞頂部和最上部環槽之間的外部邊緣)上的燃燒產物(碳)。因此，可以防止由於碳和缸套之間的接觸而產生的不對稱的磨損(碳磨損)，並且可以防止機油上升進入到燃燒室中。因此，機油消耗量減小了(參見專利文獻1)為了減小機油消耗量，因此專利文獻2公開一種防止機油擴散到燃燒室中的技術，在這種技術中，當活塞處於上止點上以使機油碰撞在環的底表面上時，環設置在活塞頂部上方。
另一方面，在許多情況下，防磨環主要施加到大排量的發動機如柴油機中。在柴油機中，防磨環被安裝到形成在缸套內邊緣的最上部的臺階部上。缸套通過鎖止在上側上而固定在缸體的氣缸內。因此，如果從上部通過缸蓋來擠壓和夾緊防磨環，那麼缸套不會向下掉落。
專利文獻1日本未審專利申請公開No.11-294255；專利文獻2日本未審專利申請公開No.8-338301。
發明內容
公知的文獻如專利文獻1沒有考慮防磨環從缸套內邊緣伸出的突出量、減少機油消耗量的防磨環的形狀等等。但是，當防磨環的突出量減小時，位於防磨環和活塞外邊緣之間的間隙增大了。因此，上升進入到燃燒室中的機油量增大了，因此限制機油消耗量的效果不理想。另一方面，當防磨環的突出量太大時，產生了下面問題。
(1)為了提高防磨環的突出量，因此需要減小活塞的頂部環槽脊部的直徑。在這種情況下，在活塞下降期間位於頂部環槽脊部的小直徑部和缸套內邊緣之間的容積(死區容積)變大了。因此，在活塞下降期間，壓縮比在死區容積的這部分內改變較大。因此，產生了一些問題如由於燃燒壓力的突然減小而導致輸出減小、碳氫化合物增多等等。
(2)位於燃燒室側上的進氣門和排氣門通常設計來開免防磨環。相應地，當防磨環的突出量增大時，氣門的直徑成反比減小，因此進氣和排氣效率變差了。
(3)當防磨環的突出量增大時，也需要增大防磨環的厚度。但是，在這種情況下，根據熱膨脹的空間變形也增大了。因此，難以控制活塞間隙。
在專利文獻2的結構中，由於環定位在活塞的上止點的上方，因此燃燒室容積增大了，因此壓縮比的變化減小了輸出。環槽定位在缸的頂端下方，因此在裝配時難以插入活塞。此外，具有一些問題機油和燃料趨於積聚在環的側隙部分中，隨著上止點附近的溫度的增大而產生了碳，等等。因此具有實用性的問題。
還可以把具有與防磨環相同的功能的環應用到汽油機中。汽油機的缸套被連續敲打到缸中而沒有鎖止在缸的上側上。相應地，在汽油機的情況下，如果具有與缸套外徑相同的直徑的環設置在上側上並且通過缸蓋夾緊在一起，那麼具有這樣的可能性通過環來擠壓缸套以從缸套中掉下。
本發明的目的是解決與上述傳統技術有關的這些問題。本發明的目的是進一步減小上升進入到具有缸套安裝環的內燃機燃燒室中的機油量，該缸套安裝環用來在氣缸中形成環形突出部。
本發明的另一個目的是防止缸套在固定缸套安裝環期間掉落。
第一發明的內燃機包括缸體，具有一個或者多個氣缸；管狀缸套，設置在缸的內部中；活塞，在缸套內往復運動；及缸套安裝環。位於活塞頂部和最上部環槽之間的活塞的外邊緣形成了頂部環槽脊部。缸套安裝環以這樣的方式設置在缸體或者缸套內，從而可以在缸內形成環形臺階部，該臺階部向著缸套的內邊緣伸出。缸套安裝環的底表面面對缸套的最上部。缸套安裝環設置在根據當活塞到達上止點上時頂部環槽脊部的頂端位置的合適位置上。缸套安裝環從缸套內邊緣沿著向內方向伸出的突出長度設定成0.05mm或者更大到0.5mm或者更小。
根據第一發明，由於缸套安裝環的突出量設置成0.05mm或者更大，因此缸套安裝環可以防止機油上升進入到燃燒室中。同時，當活塞到達上止點時，根據活塞頂部環槽脊部的頂端位置來設置缸套安裝環，並且缸套安裝環的突出量設定成0.5mm或者更小。因此可以把由於增大缸套安裝環的突出量而導致的有害效果抑制到最小。
第二發明的特徵在於，根據第一發明，環形突出部形成在位於內邊緣端的缸套安裝環的底表面上，槽部分形成在環形臺階部的下方，該臺階部分位於缸套內邊緣和突出部之間。這種結構允許在活塞升高期間所升高的機油排出到上述槽部分中，因此可以進一步抑制機油上升進入到燃燒室中。
第三發明的特徵在於，根據上述第二發明，突出部具有錐形形狀，它從缸套安裝環的底表面和缸套內邊緣的交叉點向下傾斜到缸的內部，突出部的錐形表面與缸套內邊緣之間所形成的角度為在45度到60度的範圍。這可以進一步減小機油上升進入到燃燒室中。
第四發明的特徵在於，在上述第一發明中，環形凹槽形成在缸體或者缸套與缸套安裝環的接觸表面的內徑側上，槽部分形成在環形臺階部的下方，該臺階部位於缸套安裝環的底表面和凹槽之間。這種結構使在活塞上升期間所升高的機油排出到上述槽部分中，因此可以進一步減小機油上升進入到燃燒室中。
第五發明的特徵在於，根據上述第四發明，凹槽形成錐形，它從與缸套安裝環的接觸表面向下地傾斜到內徑側，缸套安裝環的底表面與凹槽的錐形表面之間所形成的角度為在45度到60度的範圍。這可以進一步抑制機油上升進入到燃燒室中。
第六發明的特徵在於，根據上述第一到第五發明中的任一個，缸套安裝環的外徑設置成大於缸套的最上部的外徑，鎖止臺階部形成在缸體的缸的上部中並且鎖住缸套安裝環以限制它的向下運動。這種結構可以限制缸套安裝環的向下運動。
第七發明的特徵在於，根據上述第六發明，當活塞到達上止點時，缸套的最上部定位在最上部環槽的上方，並且它以一個距離設置在鎖止臺階部的下方。在這種結構中，缸套安裝環不會擠壓缸套。
第八發明的特徵在於，根據上述第一到第七發明中的任一個，缸套安裝環在沿著圓周方向的位置上具有開口部分，這些開口部分以預定距離相互面對，從而藉助使相互分開的這些開口部分的張緊力把缸套安裝環固定在缸體或者缸套上。
第九發明的特徵在於，根據上述第一到第八發明中的任一個，環側環形槽沿著環的圓周方向形成在缸套安裝環的內邊緣上。通過這種結構，在活塞升高期間所升高的機油可以排出到環側環形槽中，因此可以抑制機油上升進入到燃燒室中。
第十發明的特徵在於，根據上述第一到第九本發明中的任何一個，活塞側環形槽沿著活塞的圓周方向形成在活塞的頂部環槽脊部分上。根據這種結構，在活塞升高期間升高的機油排出到活塞側環形槽中，因此可以抑制機油上升進入到燃燒室中。
第十一發明的特徵在於，根據上述第一到第八發明中的任一個，環側環形槽沿著環的圓周方向形成在缸套安裝環的內邊緣上，並且活塞側環形槽在這樣的位置上沿著活塞的圓周方向形成在活塞的頂部環槽脊部分上，從而在活塞到達上止點時面對環側環形槽。根據這種結構，機油排出到環側環形槽和活塞側環形槽中，因此可以抑制機油上升進入到燃燒室中。特別地，當活塞處於上止點附近時，環側環形槽面對活塞側環形槽，這提高了改變氣體流從燃燒室到曲軸箱的目的地的捕獲效果。
第十二發明的特徵在於，根據上述第一到第十一發明中的任何一個，活塞側環形槽也沿著活塞的圓周方向形成在第二環槽脊部分上。第二環槽脊部分定位在活塞的頂部環槽脊部分和最上部環槽的下方。根據這種結構，在活塞升高期間所升高的機油排出到活塞側環形槽中，因此可以抑制機油上升進入到燃燒室中。
第十三發明的特徵在於，根據上述第九到第十二發明中的任何一個，環側環形槽和活塞側環形槽中的至少一個的縱向剖面是V形，因此它的頂部表面水平地或者向上地傾斜到槽的底部，它的底表面以這樣的方式傾斜，以致當它向下延伸時它遠離槽的底部。根據這種結構，可以方便地使機油進入到上述環形槽中，從而提高了改變從燃燒室到曲軸箱的氣體流的目的地的捕獲效果，因此進一步抑制機油上升進入到燃燒室中。第十三發明的活塞側環形槽包括形成在頂部環槽脊部分和活塞的第二環槽脊部分的活塞側環形槽。
第十四發明涉及一種施加到內燃機中的缸套安裝環，內燃機包括缸體，具有一個或者多個氣缸，氣缸在上部具有鎖止臺階部；及管狀缸套，設置在氣缸內側。缸套安裝環設置在鎖止臺階部上，而它的底表面面對缸套的最上部。在設置缸套安裝環時，環的內邊緣端從缸套內邊緣向內伸出到氣缸中，以在氣缸內側形成環形臺階部。從當缸套安裝環被設置時缸套內邊緣的位置到所設置環的內邊緣端的長度為在0.05mm到0.5mm的範圍。
第十五發明的特徵在於，根據上述第十四發明，環形突出部沿著環的內邊緣端設置在底表面中，突出部形成錐形，因此在設置環時它從缸套內邊緣的位置向著環的內邊緣向下地傾斜，突出部的錐形表面與缸套內邊緣之間所形成的角度為在45度到60度的範圍。
第十六發明的特徵在於，根據上述第十四或者第十五發明，缸套安裝環在沿著環的圓周方向的合適位置上具有開口部分，這些開口部分以一預定距離相互面對。
第十七發明的特徵在於，根據上述第十四或者第十五發明，缸套安裝環在沿著環的圓周方向的內邊緣上具有環側環形槽。
第十八發明的特徵在於，根據上述第十七發明，環側環形槽的縱向剖面是V形，因此環側環形槽的頂部表面水平地或者向上地傾斜到槽的底部，它的底表面以這樣的方式傾斜，以致當它向下延伸時它遠離槽的底部。
發明效果根據本發明，缸套安裝環可以抑制機油上升進入到燃燒室中。尤其地，在槽部分形成在由缸套安裝環所形成的環形臺階部下方的情況下，或者在環側環形槽面對活塞側環形槽的情況下，抑制效果更加明顯。
根據本發明，缸套安裝環固定在鎖止臺階部上並且沒有擠壓缸套。因此，如果缸蓋與缸體一起來夾緊缸套安裝環，那麼缸套不會掉落。
圖1是第一實施例的內燃機的氣缸部分的縱向剖視圖；圖2是圖1的局部放大視圖；圖3是曲線圖，它示出了缸套安裝環的突出量和機油消耗量之間的關係的實驗結果；圖4是曲線圖，它示出了缸套安裝環的底表面的槽部分的角度和機油消耗量的實驗結果；圖5是示出了缸套安裝環的開口部分的平面視圖；圖6是第二實施例的內燃機的氣缸部分的縱向剖視圖；圖7是圖6的局部放大視圖；圖8是第三實施例的內燃機的氣缸部分的縱向剖視圖；
圖9是第四實施例的內燃機的氣缸部分的縱向剖視圖；圖10是曲線圖，它示出了第四實施例的內燃機的機油消耗量的實驗結果；圖11是示出了第四實施例的改進例子的內燃機結構的視圖；及圖12是示出了第四實施例的另一個改進例子的內燃機結構的視圖。
具體實施例方式
在下文中，參照附圖來詳細地描述本發明的實施例。
第一實施例的結構圖1和2是第一實施例的內燃機的氣缸部分的縱向剖視圖。簡短地描述第一實施例的內燃機的整個結構，管狀缸套1安裝到形成在缸體1中的缸中。在缸套2內設置著活塞3，該活塞3沿著缸套2的軸向進行往復運動。活塞3通過連杆4連接到曲軸(未示出)上。活塞3的往復運動被轉換成曲軸的旋轉運動。缸蓋5通過柱螺栓(未示出)固定在缸體1的頂部上。由缸套2、活塞3和缸蓋5所包圍成的封閉空間構成了燃燒室6。
多個環槽形成在活塞3的外邊緣上。通過每個環槽來垂直地隔開的、活塞3的外邊緣被稱為環槽脊。活塞環7(壓縮環和油環)安裝到這些環槽中。外邊緣的上端部(頂部環槽脊部分8)設置在活塞頂部和最上部環形槽之間，及活塞頂部被處理成它的直徑稍稍小於活塞3的下側的直徑。因此，頂部環槽脊部分8的上端部和活塞頂部不會與後面將描述的缸套安裝環9的內徑部分相干擾。
在第一實施例的內燃機中，缸體1中的缸的上端部與缸共心地被開槽，以形成鎖止臺階部10。缸套安裝環9設置在鎖止臺階部10上。當活塞3到達上止點時，缸套安裝環9設置於其中的位置與頂部環槽脊部8的上端位置相同。在第一實施例中，缸套2的最上部設置在鎖止臺階部10的高度上。缸套安裝環9的底表面相對地與缸套2的最上部相接觸。
缸套安裝環9的外徑等於或者大於缸套2的最上部的外徑。因此，當缸蓋5與缸體一起夾緊缸套安裝環9時，鎖止臺階部10限制缸套安裝環9的向下運動。因此，缸套安裝環9不會擠壓缸套2從而掉下來。
另一方面，缸套安裝環9的內徑設置成小於缸套2的最上部的內徑。因此，缸套安裝環9的內邊緣從缸套2的內邊緣伸向缸的內側。伸出部分在缸內側形成了環形臺階部。
缸套安裝環9從缸套2的內邊緣沿著向內方向伸出的突出部的長度(突出量)設定成0.05mm到0.5mm。缸套安裝環9的突出量設定成0.05mm或者更大，因為當突出量小於0.05mm時，機油消耗量由於機油上升進入到燃燒室6中而突然增大了。突出量設定成0.5mm或者更小，因為0.5mm或者更大的突出量產生大量有害的影響，例如降低了進氣和排氣效率(因為增大死區容積改變了壓縮比，並且減小了進氣門和排氣門的直徑)，或者難以控制活塞頂間隙。在突出量為0.05mm到0.5mm的情況下，可以得到抑制機油升高的實際充分效果。更加優選的是，突出量為0.1mm到0.4mm。
圖3示出了缸套安裝環的突出量和機油消耗量之間的關係的實驗結果。在這個實驗中使用了水冷四缸1.8L的汽油機。在由鋁所形成的缸體中加工鎖止臺階部之後，鑄鐵缸套安裝環通過過渡配合設置在鎖止臺階部上，並且測量每小時的機油消耗量。對缸套安裝環的五個不同突出量即0.03mm、0.05mm、0.1mm、0.3mm、0.5mm進行測量。在這個實驗中，突出部不是形成在缸套安裝環的底表面上。其它條件示出在表1中。
表1
如圖3所示，當缸套安裝環的突出量為0.03mm時，每小時的機油消耗量為35g或者更大。另一方面，在0.05mm到0.5mm的範圍內，機油消耗量被減小為從大約15g到25g或者更小。假定機油消耗量隨著突出量的增大而進一步減小，但是死區容積等等的增大也產生了更大的影響。因此，突出量的實際上限為0.5mm或者更小。
環形突出部11沿著缸套安裝環9的內邊緣端形成在第一實施例的缸套安裝環9的底表面上。突出部11沿著缸的向內方向從缸套2的內邊緣的相應位置向下傾斜。當缸套安裝環9設置在鎖止臺階部10上時，設置在缸套2的內邊緣和缸套安裝環9的突出部11之間的槽部分通過缸套安裝環9向下地形成在環形臺階部的下方。環形臺階部下方的槽部分形成橫截面為三角形的形狀。突出部11的錐形表面與缸套內邊緣之間所形成的角度(槽部分的角度)設定在從45度到60的範圍內。
圖4示出了缸套安裝環的底表面的槽部分的角度和機油消耗量之間的關係的實驗結果。在缸套安裝環的突出量上的上述實驗設備中，在突出量為0.3mm的缸套安裝環中改變突出部的角度。在這個實驗中，在每個角度上測量每小時的機油消耗量。在槽部分的四個角度即45度、60度、90度(沒有突出部的情況)和120度(缸套安裝環的底表面形成向上傾斜的表面的情況)上進行測量。
如圖4所示，當突出部形成在缸套安裝環的底表面上並且設置60度或者更小的槽部分時，使機油消耗量(大約10g/h)理想地減小了沒有突出部(大約20g/h)那種情況下的機油消耗量的一半。當環的底表面形成了向上傾斜的表面上時，機油消耗量增大了(大約30g/h)。
當槽部分的角度設置成小於45度時，機油的循環變差了，因為槽部分的容積減小了。具有這樣的可能性即碳趨於積聚在槽部分中。因此，在這種情況下，假設影響隨著時間而減小，因此優選的是，槽部分的角度設置成45度或者更大。
在第一實施例中，如圖5所示，開口部分14可以沿著環的圓周方向形成在缸套安裝環9的一個位置上。缸套安裝環9的開口部分14以預定的距離相互面對。在這種情況下，如圖5的虛線所示一樣，缸套安裝環9以這樣的方式被固定，從而通過開口部分14的張緊力使相互分開而壓靠在鎖止臺階部10的外邊緣上。因此，可以有利於裝配工作和拆卸工作。
儘管它不是特別地受限制，但是優選的是，缸套安裝環9由熱膨脹係數大於缸體1(或者缸套2)的材料的熱膨脹係數的材料形成。在這種情況下，缸套安裝環9通過熱膨脹緊緊地固定在鎖止臺階部10上，因此可以防止由於缸套安裝環9中的擺動而產生摩擦磨損。另一方面，在正常溫度下，在缸套安裝環9的外徑和鎖止臺階部10的內徑之間形成相對較大的間隙，因此可以方便地進行裝配工作和拆卸工作。更加具體地說，FC缸套和鋁缸套安裝環的結合體是優選的，因為環的熱膨脹係數大約是缸的材料的兩倍。自然，上述結合體只是一個例子，並且結合體不是限制性的。
第一實施例的功能第一實施例的內燃機如上述那樣進行構造。在下文中描述內燃機的功能。
首先，在第一實施例的內燃機中，在工作期間，機油儲存在由缸套2、活塞3的頂部環槽脊8和最上部活塞環7所限定出的空間中。儲存機油的空間的位置隨著活塞3的往復運動而上下運動。當活塞3到達上止點時，作用在機油上的向上慣性力變成最大。
在第一實施例中，缸套安裝環9突出伸向缸套2的內邊緣，而它以這樣的方式來設置，從而在活塞上止點上與頂部環槽脊部8的上端位置相一致。因此，通過活塞環7向上升高的機油碰撞在缸套安裝環9的環形臺階部的底表面上。因此，由於可以防止機油上升進入到燃燒室6中，因此可以防止機油擴散到燃燒室6中。
特別在第一實施例中，通過在環形臺階部的底表面上的突出部11向下地形成橫截面為三角形形狀的槽部分。因此，由於錐形突出部11可以阻止通過活塞環7升高的機油，因此機油可能積聚在槽部分中。相應地，上升進入到燃燒室6中的機油量減小了。順便說一下，槽部分中的機油通過重力向下返回。
在第一實施例的內燃機中，使缸套安裝環9的底表面與缸套2的最上部相接觸。但是，通過鎖止臺階部10來限制缸套安裝環9的向下運動。相應地，當缸套安裝環9通過缸蓋5和缸體來夾緊時，缸套安裝環9不會擠壓缸套2從而掉下。
第二實施例的結構和功能圖6和7是第二實施例的內燃機的缸部分的縱向剖視圖。在下面的實施例中，與第一實施例相同的標號表示與第一實施例相同的結構，並且它們的描述被省去了。只是描述與第一實施例不同的地方。
在第二實施例中，通過加工缸套2來形成槽部分，而不是通過在缸套安裝環9中設置突出部來形成槽部分。在第二實施例中，缸套2的最上部的內徑部分被切割成錐形，該錐形從缸套2的最上部(與缸套安裝環9的接觸表面)向著內徑側向下地傾斜以形成環形槽12。
在裝配內燃機時，橫截面為三角形形狀的槽部分形成在槽12的錐形表面和缸套安裝環9的底表面之間。優選的是，缸套安裝環9的底表面與凹槽12的錐形表面所形成的角度(槽部分的角度)設置為在45度到60度的範圍。
描述第二實施例的功能。由於通過活塞環7升高的機油碰撞在由缸套安裝環9所形成的環形臺階部的底表面上，因此可以防止機油上升進入到燃燒室中。一部分機油積聚在槽部分中並且排出，因此上升進入到燃燒室中的機油量被減小了。順便說一下，積聚在槽中的機油在凹槽12的錐形表面的引導下向下運動。因此，第二實施例的結構可以提供與第一實施例大約相同的效果。
第三實施例的結構和功能圖8是第三實施例的內燃機的缸部分的縱向剖視圖。第三實施例具有這樣的結構，以致缸套安裝環9的底表面與缸套2的最上部相隔開。換句話說，缸套安裝環9的底表面只與缸體1的鎖止臺階部10相接觸。缸套2的最上部向下地設置在缸體1的突出部13之外。缸體1的突出部13伸出到缸套2的內邊緣的位置上。第三實施例的缸套2如此地設置，以致在上止點上，缸套2的最上部設置在活塞的最上部環槽的上方。
描述第三實施例的功能。當缸套安裝環9通過缸蓋5和缸體來夾緊時，缸套安裝環9在突出部13與缸套2隔開。因此，缸套不會被擠壓落下來。
第四實施例的結構和功能圖9是第四實施例的內燃機的缸部分的縱向剖視圖。
在第四實施例中，環側環形槽15沿著環的圓周方向形成在缸套安裝環9的內邊緣上。此外，活塞側環形槽16沿著活塞的圓周方向形成在活塞3的頂部環槽脊部8。當活塞3到達上止點時，活塞側環形槽16設置到與環形環形槽15相對的位置上。環側環形槽15和活塞側環形槽16在縱向剖視圖中呈V形。環形槽的上表面從環的內邊緣水平地或者向上地傾斜到槽的底部。環形槽的下表面向下傾斜，同時與槽的底部相分開並且從這些底部進行延伸。從進一步提高限制機油升高的效果和捕獲效果(這些在後面將描述)的觀點來看，優選的是，環側環形槽15和活塞側環形槽16的下表面相對於活塞軸線傾斜15度到45度。
在第四實施例中，在活塞升高期間被升高的機油排出到環側環形槽15和活塞側環形槽16中，因此可以防止機油上升進入到燃燒室中。環側環形槽15和活塞側環形槽16在剖視圖中呈V形，並且當活塞3到達上止點時它們相互相對。相應地，當活塞3到達上止點附近時，捕獲效果得到提高，其中通過這種捕獲效果，向著燃燒室前進的向上氣體流被改變成向著曲軸箱前進的向下氣體流。因此，可以進一步防止機油上升進入到燃燒室中。排出並且積聚在槽中的機油通過環形槽的錐形表面的導向而向下返回。
如圖9B所示一樣，環側環形槽15和活塞側環形槽16可以形成為當活塞3到達上止點時相互相對，並且突出部11形成在缸套安裝環9的底表面上。在這種情況下，環側環形槽15和活塞側環形槽16及位於缸套2的內邊緣和缸套安裝環9的突出部11之間的槽部分的協合作用明顯地減小機油消耗量。因此，可以減小活塞環的張緊力或者可以減少一個壓縮環。
圖10示出了與第四實施例的內燃機的機油消耗量相關的實驗結果。在實驗中，在第一實施例的上述實驗設備中，製備出活塞和本發明的缸套安裝環的三種結合體。在5000rpm、5500rpm和6000rpm的情況下，測量每小時的機油消耗量。測量在缸套安裝環沒有連接的情況下的機油消耗量以作為比較例子，並且使該機油消耗量與本發明的測量結果進行相比。
在下面三種情況下進行實驗。(1)在底表面上具有突出部的缸套安裝環被連接起來，並且沒有形成環側環形槽15和活塞側環形槽16(第一實施例)。(2)橫截面呈V形的環形槽15和16各自形成在活塞和缸套安裝環中(參見圖9A)。(3)結合上述(1)和(2)(參見圖9B)。缸套安裝環的突出量在每種情況下為0.3mm。在(1)和(3)中，槽部分的角度(突出部11的錐形表面與缸套的內邊緣之間所形成的角度)設置為50度。在(2)和(3)中，活塞側和環側環形槽15和16的上表面是水平的，並且下表面相對於活塞軸線傾斜30度。沿著徑向從活塞表面開始的槽深度為1mm(最深部分)，並且槽的高度(沿著活塞的軸向的寬度)為1.5mm。
如圖10所示，在情況(2)下的機油消耗量與情況(1)下的機油消耗量大約相同，相對於比較例子，該機油消耗量減少50％到90％。因此，通過橫截面呈V形的環形槽15和16各自形成在活塞和缸套安裝環中的結構，可以得到與上述第一實施例大約相同的效果。
當結合上述(1)和(2)時，如情況(3)一樣，相對於比較例子，機油消耗量減少90％或者更多，相對於情況(1)和(2)中的每一個，進一步減少大約70％。因此，當橫截面呈V形的環形槽15和16各自形成在活塞和缸套安裝環中並且槽部分形成在缸套安裝環的底表面中時，可以得到限制機油消耗量的極大效果。此外，在圖10的比較例子中，機油消耗量隨著轉速的增大而明顯增大。但是，在情況(1)到(3)中的每一個情況下，即使轉速增大，但是機油消耗量幾乎不變。相應地，它表明，在本發明的任何情況下，當轉速較高時，限制機油消耗量的效果特別明顯。
第四實施例的改進例子圖11和12示出第四實施例的改進例子的內燃機的結構。圖11A示出了橫截面呈V形的環側環形槽15形成在缸套安裝環9的內邊緣上且在活塞3中沒有形成環形槽的結構。圖11B示出了橫截面呈V形的活塞側環形槽16形成在活塞3的頂部環槽脊部分8中並且在缸套安裝環9中沒有形成環形槽的結構。圖12示出了橫截面呈V形的環形槽15和16各自形成在活塞3的頂部環槽脊部8和缸套安裝環9中的結構。此外，橫截面呈V形的活塞側環形槽16a形成在活塞3的第二環槽脊部中。優選的是，第二環槽脊部中的活塞側環形槽16a的底表面相對於活塞軸線傾斜15度到45度，如在頂部環槽脊部中的情況下一樣。在上述結構中的每一個中，當活塞升高時，機油排出到槽中，因此可以進一步限制機油上升進入到燃燒室中。
這些實施例的附加情況在上面參照上述實施例來描述本發明，但是本發明的技術範圍不局限於上述實施例。在第一和第二實施例中，例如這些槽可以具有矩形或者半圓形的橫截面。此外，突出部或者凹槽的傾斜表面可以是彎曲的。
在第四實施例中，環側環形槽和活塞側環形槽的橫截面不局限於V形，並且可以是半圓形、矩形、旋轉U或者類似形狀(在每種情況下省去了圖示)。但是，優選的是，環側環形槽和活塞側環形槽可以是V形橫截面，從而可以得到更優的捕獲效果。
此外，在活塞處於上止點上時，第四實施例的活塞側環形槽的位置不局限於與環側環形槽相對的位置。例如，在活塞處於上止點時，活塞側環形槽可以定位在缸套安裝環的下方。
此外，還在第一到第三實施例中，活塞側環形槽可以設置在活塞的第二環槽脊部中，從而可以進一步限制機油上升進入到燃燒室中。
工業實用性本發明適合於減小由於機油擴散到具有缸套安裝環的內燃機的燃燒室中而產生的機油消耗量。
權利要求書(按照條約第19條的修改)1.一種內燃機，包括缸體，具有一個或者多個氣缸；缸套，具有管狀形狀並且設置在所述氣缸的內側；活塞，在所述缸套內側往復運動並且具有由位於活塞頂部和最上部環槽之間的活塞外邊緣所形成的頂部環槽脊部分；以及缸套安裝環，形成氣缸內側的環形臺階部，並且以這樣的方式設置在所述缸體或者所述缸套內，從而缸套安裝環的底表面面對所述缸套的最上部，環形臺階部向著所述缸套的內邊緣伸出，其中所述缸套安裝環設置在根據當所述活塞到達上止點時所述頂部環槽脊部的頂端位置的位置上；環形突出部，呈錐形形狀，從所述缸套連接環的底表面和所述缸套內邊緣的交叉點向下地傾斜到氣缸的內側，環形突出部沿著其內邊緣端形成在所述缸套安裝環的底表面上；所述突出部的錐形表面和所述缸套內邊緣之間所形成的角度為在45度到60度的範圍；以及所述缸套安裝環設定成以0.05mm或者更大到0.5mm或者更小的長度從所述缸套內邊緣沿著向內方向伸出。
2.一種內燃機，包括缸體，具有一個或者多個氣缸；缸套，具有管狀形狀並且設置在所述氣缸的內側中；活塞，在所述缸套內側往復運動並且具有由位於活塞頂部和最上部環槽之間的活塞外邊緣所形成的頂部環槽脊部分；以及缸套安裝環，形成氣缸內側的環形臺階部，並且以這樣的方式設置在所述缸體或者所述缸套內，從而缸套安裝環的底表面面對所述缸套的最上部，環形臺階部向著所述缸套的內邊緣伸出，其中所述缸套安裝環設置在根據當所述活塞到達上止點時所述頂部環槽脊部的頂端位置的位置上；所述缸套安裝環設定成以0.05mm或者更大到0.5mm或者更小的長度從所述缸套內邊緣沿著向內方向伸出；環形凹槽形成在所述缸體或者所述缸套與所述缸套安裝環的接觸表面的內徑側上，及槽部分形成在所述環形臺階部的下方，從而位於所述缸套安裝環的底表面和所述凹槽之間。
3.如權利要求2所述的內燃機，其特徵在於，所述凹槽形成錐形，從而從與所述缸套安裝環的接觸表面向下地傾斜到內徑側，及所述缸套安裝環的底表面與所述凹槽的錐形表面之間所形成的角度為在45度到60度的範圍。
4.如權利要求1-3任一所述的內燃機，其特徵在於，環側環形槽沿著環的圓周方向形成在所述缸套安裝環的內邊緣上。
5.一種內燃機，包括缸體，具有一個或者多個氣缸；缸套，具有管狀形狀並且設置在所述氣缸的內側中；活塞，在所述缸套內側往復運動並且具有由位於活塞頂部和最上部環槽之間的活塞外邊緣所形成的頂部環槽脊部分；及缸套安裝環，形成氣缸內側的環形臺階部，並且以這樣的方式設置在所述缸體或者所述缸套內，從而缸套安裝環的底表面面對所述缸套的最上部，環形臺階部向著所述缸套的內邊緣伸出，其中
所述缸套安裝環設置在根據當所述活塞到達上止點時所述頂部環槽脊部的頂端位置的位置上；所述缸套安裝環設定成以0.05mm或者更大到0.5mm或者更小的長度從所述缸套內邊緣沿著向內方向伸出；以及環側環形槽沿著環的圓周方向形成在所述缸套安裝環的內邊緣。
6.如權利要求1-5任一所述的內燃機，其特徵在於，活塞側環形槽沿著活塞的圓周方向形成在所述活塞的頂部環槽脊部分上。
7.如權利要求4或者5所述的內燃機，其特徵在於，活塞側環形槽在這樣的位置上沿著活塞的圓周方向形成在所述活塞的頂部環槽脊部分上，從而在所述活塞到達上止點時面對所述環側環形槽。
8.如權利要求1-7任一所述的內燃機，其特徵在於，活塞側環形槽也沿著活塞的圓周方向形成在第二環槽脊部分上，第二環槽脊部分定位在所述活塞的頂部環槽脊部分和最上部環槽的下方。
9.如權利要求4-10任一所述的內燃機，其特徵在於，所述環側環形槽和所述活塞側環形槽中的至少一個的縱向截面是V形，因此它的頂部表面水平地或者向上地傾斜到槽的底部，及它的底表面以這樣的方式傾斜，以致當它向下延伸時它遠離槽的底部。
10.如權利要求1-9任一所述的內燃機，其特徵在於，所述缸套安裝環的外徑設置成大於所述缸套的最上部的外徑，及鎖止臺階部形成在所述缸體的所述氣缸的上部中並且鎖住所述缸套安裝環以限制它的向下運動。
11.如權利要求10所述的內燃機，其特徵在於，當所述活塞到達上止點時，所述缸套的最上部定位在最上部環槽的上方，以及所述缸套的最上部以一個距離設置在所述鎖止臺階部的下方。
12.如權利要求1-11任一所述的內燃機，其特徵在於，所述缸套安裝環沿著圓周方向具有開口部分，這些開口部分以預定距離相互面對，從而通過使相互分開的這些開口部分的張緊力把所述缸套安裝環固定在所述缸體或者所述缸套上。
13.一種施加到內燃機中的缸套安裝環，內燃機包括缸體，具有一個或者多個氣缸，氣缸在上部具有鎖止臺階部；和管狀缸套，設置在所述氣缸內側，缸套安裝環設置在所述鎖止臺階部上，而它的底表面面對所述缸套的最上部，在設置缸套安裝環時，環的內邊緣端從所述缸套內邊緣向內伸出到所述氣缸中，以在所述氣缸內側形成環形臺階部，其中，環形突出部沿著環的內邊緣端設置在底表面中；所述突出部形成錐形，因此在設置該環時，它從缸套內邊緣的位置向下地傾斜到環的內邊緣中；所述突出部的錐形表面和所述缸套內邊緣之間所形成的角度為在45度到60度的範圍；以及從當所述缸套安裝環被設置時缸套內邊緣的位置到所設置環的內邊緣端的長度設置為在0.05mm到0.5mm的範圍。
14.一種施加到內燃機中的缸套安裝環，內燃機包括缸體，具有一個或者多個氣缸，氣缸在其上部具有鎖止臺階部；和管狀缸套，設置在所述氣缸內側，缸套安裝環設置在所述鎖止臺階部上，而它的底表面面對所述缸套的最上部，在設置缸套安裝環時，環的內邊緣端從所述缸套內邊緣向內伸出到所述氣缸中，以在所述氣缸內側形成環形臺階部，其中，從當所述缸套安裝環被設置時缸套內邊緣的位置到所設置環的內邊緣端的長度設置為在0.05mm到0.5mm的範圍；及缸套安裝環沿著環的圓周方向在內邊緣上具有環側環形槽。
15.如權利要求14所述的缸套安裝環，其特徵在於，所述環側環形槽的縱向截面是V形，從而環側環形槽的頂部表面水平地或者向上地傾斜到槽的底部，它的底表面以這樣的方式傾斜，從而當它向下延伸時它遠離槽的底部。
16.如權利要求13-15任一所述的缸套安裝環，其特徵在於，缸套安裝環在沿著環的圓周方向的合適位置上具有開口部分，這些開口部分以一預定距離相互面對。
權利要求
1.一種內燃機，包括缸體，具有一個或者多個氣缸；缸套，具有管狀形狀並且設置在所述氣缸的內側；活塞，在所述缸套內側往復運動並且具有由位於活塞頂部和最上部環槽之間的活塞外邊緣所形成的頂部環槽脊部分；及缸套安裝環，形成在氣缸內側的環形臺階部，並且以這樣的方式設置在所述缸體或者所述缸套內，從而缸套安裝環的底表面面對所述缸套的最上部，環形臺階部向著所述缸套的內邊緣伸出，其中所述缸套安裝環設置在根據當所述活塞到達上止點時所述頂部環槽脊部的頂端位置的位置上；以及所述缸套安裝環設定成以0.05mm或者更大到0.5mm或者更小的長度從所述缸套內邊緣沿著向內方向伸出。
2.如權利要求1所述的內燃機，其特徵在於，環形突出部形成在沿著其內邊緣端的所述缸套安裝環的底表面上，及槽部分形成在所述環形臺階部的下方，從而位於所述缸套的內邊緣和所述突出部之間。
3.如權利要求2所述的內燃機，其特徵在於，所述突出部形成錐形形狀，從而從所述缸套安裝環的底表面和所述缸套內邊緣的交叉點向下傾斜到氣缸的內側，及所述突出部的錐形表面與所述缸套內邊緣之間所形成的角度為在45度到60度的範圍。
4.如權利要求1所述的內燃機，其特徵在於，環形凹槽形成在所述缸體或者缸套與所述缸套安裝環的接觸表面的內徑側上，及槽部分形成在所述環形臺階部的下方，從而位於所述缸套安裝環的底表面和所述凹槽之間。
5.如權利要求4所述的內燃機，其特徵在於，所述凹槽形成錐形，從與所述缸套安裝環的接觸表面向下地傾斜到內徑側，以及所述缸套安裝環的底表面與所述凹槽的錐形表面之間所形成的角度為在45度到60度的範圍。
6.如權利要求1-5任一所述的內燃機，其特徵在於，所述缸套安裝環的外徑設置成大於所述缸套的最上部的外徑，及鎖止臺階部形成在所述缸體的所述氣缸的上部中並且鎖住所述缸套安裝環以限制它的向下運動。
7.如權利要求6所述的內燃機，其特徵在於，當所述活塞到達上止點時，所述缸套的最上部定位在最上部環槽的上方，及所述缸套的最上部以一個距離設置在所述鎖止臺階部的下方。
8.如權利要求1-7任一所述的內燃機，其特徵在於，所述缸套安裝環沿著圓周方向具有開口部分，這些開口部分以預定距離相互面對，從而通過使相互分開的這些開口部分的張緊力把所述缸套安裝環固定在所述缸體或者所述缸套上。
9.如權利要求1-8任一所述的內燃機，其特徵在於，環側環形槽沿著環的圓周方向形成在所述缸套安裝環的內邊緣上。
10.如權利要求1-9任一所述的內燃機，其特徵在於，活塞側環形槽沿著活塞的圓周方向形成在所述活塞的頂部環槽脊部分上。
11.如權利要求1-8任一所述的內燃機，其特徵在於，環側環形槽沿著環的圓周方向形成在所述缸套安裝環的內邊緣上，以及活塞側環形槽在這樣的位置上沿著活塞的圓周方向形成在所述活塞的頂部環槽脊部分上，從而在所述活塞到達上止點時面對所述環側環形槽。
12.如權利要求1-11任一所述的內燃機，其特徵在於，活塞側環形槽也沿著活塞的圓周方向形成在第二環槽脊部分中，第二環槽脊部分定位在所述活塞的頂部環槽脊部分和最上部環槽的下方。
13.如權利要求9-12任一所述的內燃機，其特徵在於，所述環側環形槽和所述活塞側環形槽中的至少一個的縱向截面是V形，從而它的頂部表面水平地或者向上地傾斜到槽的底部，及它的底表面以這樣的方式傾斜，以致當它向下延伸時它遠離槽的底部。
14.一種施加到內燃機中的缸套安裝環，內燃機包括缸體，具有一個或者多個氣缸，氣缸在上部具有鎖止臺階部；和管狀缸套，設置在所述氣缸內，缸套安裝環設置在所述鎖止臺階部上，而它的底表面面對所述缸套的最上部，在設置缸套安裝環時，環的內邊緣端從所述缸套內邊緣向內伸出到所述氣缸中，以在所述氣缸內形成環形臺階部，其中，從當所述缸套安裝被環設置時缸套內邊緣的位置到所設置環的內邊緣端的長度設置為在0.05mm到0.5mm的範圍。
15.如權利要求14所述的缸套安裝環，其特徵在於，環形突出部沿著環的內邊緣端設置在底表面中；所述突出部形成錐形，因此在設置環時它從缸套內邊緣的位置向著環的內邊緣向下地傾斜，及所述突出部的錐形表面與所述缸套內邊緣之間所形成的角度為在45度到60度的範圍。
16.如權利要求14或者15所述的缸套安裝環，其特徵在於，缸套安裝環在沿著環的圓周方向的合適位置上具有開口部分，這些開口部分以一預定距離相互面對。
17.如權利要求14-16任一所述的缸套安裝環，其特徵在於，缸套安裝環在沿著環的圓周方向的內邊緣上具有環側環形槽。
18.如權利要求17所述的缸套安裝環，其特徵在於，所述環側環形槽的縱向截面是V形，因此環側環形槽的頂部表面水平地或者向上地傾斜到槽的底部，它的底表面以這樣的方式傾斜，以致當它向下延伸時它遠離槽的底部。
全文摘要
一種內燃機，包括缸體，它有一個或者多個氣缸；缸套，呈管狀形狀並且設置在氣缸的內部中；活塞，在缸套內往復運動並且具有由位於活塞頂部和最上部環槽之間的活塞外邊緣所形成的頂部環槽脊部分；及缸套安裝環，在氣缸內形成環形臺階部，環形臺階部伸向缸套的內邊緣。缸套安裝環以這樣的方式設置在缸體或者缸套內，以致缸套安裝環的底表面面對缸套的最上部。缸套安裝環設置在根據當活塞到達上止點時頂部環槽脊部的上端位置合適的位置上。缸套安裝環設定成以0.05mm或者更大到0.5mm或者更小的長度從缸套內邊緣沿著向內方向伸出。
文檔編號F02F1/18GK1867760SQ20048003018
公開日2006年11月22日 申請日期2004年10月15日 優先權日2003年10月16日
發明者大掛和彥, 山田正樹, 佐藤和希 申請人:株式會社理研