Двигатель внутреннего сгорания

Двигатель внутреннего сгорания

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Предпосылки создания изобретения

1. Область техники, к которой относится изобретение

[0001] Настоящее изобретение относится к двигателю внутреннего сгорания с возвратно-поступательным движением поршня, в котором поршень совершает возвратно-поступательное движение внутри отверстия цилиндра.

2. Описание предшествующего уровня техники

[0002] Двигатель внутреннего сгорания с возвратно-поступательным движением поршня имеет блок цилиндров, головку блока цилиндров и поршень. Блок цилиндров имеет, по меньшей мере, одно отверстие цилиндра, пролегающее вдоль оси. Головка блока цилиндров жестко прикреплена к одному концу блока цилиндров с помощью нескольких болтов. Поршень установлен в отверстии цилиндра так, чтобы он мог совершать возвратно-поступательное движение вдоль оси. Поршень имеет юбку, через которую поршень может скользить вдоль поверхности стенки отверстия цилиндра.

[0003] То, что отверстие цилиндра имеет высокую степень округлости по всему диапазону возвратно-поступательного перемещения поршня, является важным фактором в обеспечении плавного возвратно-поступательного движения поршня внутри отверстия цилиндра и уменьшении объема продувочного газа и т.п., чтобы повысить эффективность работы внутреннего двигатель внутреннего сгорания.

[0004] В международной публикации №WO 2011/152216 раскрыта технология, позволяющая заранее получить прогнозируемое значение величины деформации, которой подвергнется отверстие цилиндра, когда головка блока цилиндров жестко прикрепляется к одному концу блока цилиндров с помощью множества болтов. Таким образом, отверстие цилиндра выполняется в такой форме, которая станет идеально круговой, когда произойдет деформация на это прогнозируемое значение величины деформации. По сравнению с обработкой отверстия цилиндра без прогнозирования величины деформации отверстия цилиндра, эта технология может повысить степень округлости отверстия цилиндра после закрепления головки блока цилиндров на одном конце блока цилиндров.

Сущность изобретения

[0005] В двигателе внутреннего сгорания для уменьшения трения между различными подвижными элементами и элементами, вступающими с ними в контакт, эти элементы смазываются моторным маслом, подаваемым в зазоры между элементами. Например, поршень и поверхность стенки отверстия цилиндра смазываются, когда моторное масло подается из внутренней полости картера в зазор между поршнем и поверхностью стенки отверстия цилиндра, как путем смазки масляной струей, так и путем смазки разбрызгиванием через коленчатый вал.

[0006] Хотя отверстие цилиндра имеет высокую степень округлости, когда зазор между юбкой поршня и поверхностью стенки отверстия цилиндра небольшой, количество моторного масла, которое может находиться в этом зазоре, невелико. Соответственно, между юбкой и поверхностью стенки отверстия цилиндра может возникнуть высокая степень трения. Это может привести к большим потерям на трение. И наоборот, когда зазор между юбкой и поверхностью стенки отверстия цилиндра большой, количество моторного масла, которое может присутствовать в этом зазоре, велико. Соответственно, большое количество моторного масла может двигаться в направлении камеры сгорания, когда поршень совершает возвратно-поступательное движение. Переместившись в камеру сгорания, моторное масло газифицируется путем испарения, сгорания и т.д., и выпускается наружу из двигателя внутреннего сгорания вместе с выхлопным газом. Таким образом, чем больше количество моторного масла, поступающего в камеру сгорания, тем больше расход моторного масла.

[0007] Настоящим изобретением предлагается двигатель внутреннего сгорания, который усовершенствован так, чтобы уменьшить потребление моторного масла, избегая при этом высокой степени трения между юбкой поршня и поверхностью стенки отверстия цилиндра.

[0008] Один объект настоящего изобретения представляет собой двигатель внутреннего сгорания, содержащий блок цилиндров, головку блока цилиндров и поршень. Блок цилиндров имеет, по меньшей мере, одно отверстие цилиндра. По меньшей мере, одно отверстие цилиндра пролегает вдоль оси отверстия цилиндра. Головка блока цилиндров жестко прикреплена к первому концу блока цилиндров с помощью множества болтов. Поршень выполнен с возможностью возвратно-поступательного движения вдоль оси. Поршень размещен в отверстии цилиндра. Поршень содержит юбку, способную скользить вдоль поверхности стенки отверстия цилиндра. Отверстие цилиндра включает в себя первый участок в первой зоне. Первый участок представляет собой участок, в котором диаметр отверстия цилиндра является минимальным во второй зоне отверстия цилиндра. Вторая зона представляет собой зону, по которой перемещается юбка, когда поршень совершает возвратно-поступательное движение. Первая зона представляет собой зону в осевом направлении отверстия цилиндра, обращенную к юбке, когда поршень находится в нижней мертвой точке. Зазор в радиальном направлении отверстия цилиндра между юбкой и первым участком, когда поршень находится в нижней мертвой точке, имеет минимальное значение зазора в радиальном направлении между юбкой и поверхностью стенки отверстия цилиндра во второй зоне.

[0009] В соответствии с вышеприведенной конфигурацией, участок (первый участок) минимального диаметра отверстия цилиндра в зоне хода (второй зоне) юбки, по которой перемещается юбка, когда поршень совершает возвратно-поступательное движение, обращен к юбке, когда поршень находится в нижней мертвой точке. Кроме того, зазор между юбкой и участком минимального диаметра, когда поршень находится в нижней мертвой точке, представляет собой минимальный зазор между юбкой и поверхностью стенки отверстия цилиндра в зоне хода юбки.

[0010] Таким образом, количество моторного масла, подаваемого из внутренней полости картера в зазор между юбкой и поверхностью стенки отверстия цилиндра, когда поршень находится в непосредственной близости от нижней мертвой точки, может быть уменьшено. Более того, количество моторного масла, движущегося вследствие прилипания к радиально внешней поверхности юбки во время такта сжатия поршня, может быть уменьшено. Именно поэтому можно уменьшить количество моторного масла, поступающего в камеру сгорания через зазор между юбкой и поверхностью стенки отверстия цилиндра, когда поршень совершает возвратно-поступательное движение, и, следовательно, уменьшить расход моторного масла.

[0011] Кроме того, во время хода поршня на такте сжатия зазор между юбкой и поверхностью стенки отверстия цилиндра больше минимального значения, а также во время хода поршня на такте расширения этот зазор сохраняется на величине, большей, чем минимальное значение. Таким образом, можно избежать высокой степени трения между юбкой и поверхностью стенки отверстия цилиндра, когда поршень находится в зоне хода, отличной от нижней мертвой точки и ее окрестностей.

[0012] В настоящей заявке «юбка» представляет собой участок, который имеет больший наружный диаметр, чем участок с малым диаметром, где расположено поршневое кольцо, расположен дальше от головки блока цилиндров, чем участок с малым диаметром, и может скользить вдоль поверхности стенки отверстия цилиндра, когда поршень совершает возвратно-поступательное движение.

[0013] В вышеупомянутом двигателе внутреннего сгорания блок цилиндров может включать в себя первый конец и второй конец. Юбка может включать в себя третий конец и четвертый конец. Третий конец может быть концом юбки, расположенным ближе к первому концу блока цилиндров, когда поршень находится в нижней мертвой точке. Четвертый конец может быть концом юбки, расположенным дальше от первого конца блока цилиндров, когда поршень находится в нижней мертвой точке. Когда поршень находится в нижней мертвой точке, четвертый конец может находиться в одном из положений: в том же положении в осевом направлении как положение второго конца, и в положении, которое ближе к первому концу, чем положение второго конца. Когда поршень находится в нижней мертвой точке, первый участок расположен ближе ко второму концу блока цилиндров, чем третий конец.

[0014] В соответствии с вышеприведенной конфигурацией, когда поршень находится в нижней мертвой точке, вся юбка обращена к поверхности стенки отверстия цилиндра, так что юбка не находится в внутренней полости картера. Таким образом, большое количество моторного масла непосредственно не подается на поверхность юбки из внутренней полости картера. Кроме того, когда поршень находится в нижней мертвой точке, зазор между юбкой и поверхностью стенки отверстия цилиндра минимален у второго конца блока цилиндров, то есть конца, который ближе к внутренней полости картера, относительно зазора на конце (третьем конце) юбки, который ближе к первому концу блока цилиндров. Таким образом, можно уменьшить количество моторного масла, подаваемого в зазор между юбкой и поверхностью стенки отверстия цилиндра в сторону первого конца от положения с минимальным зазором, когда поршень находится в нижней мертвой точке.

[0015] В вышеупомянутом двигателе внутреннего сгорания первый участок может находиться в положении, обращенном к четвертому концу юбки, когда поршень находится в нижней мертвой точке.

[0016] В соответствии с вышеприведенной конфигурацией зазор между юбкой и поверхностью стенки отверстия цилиндра, когда поршень находится в нижней мертвой точке, минимален у конца юбки, находящегося в осевом положении дальше от первого конца, то есть у конца юбки (четвертого конца), который ближе к внутренней полости картера. Таким образом, количество моторного масла, подаваемого из внутренней полости картера в зазор между юбкой и поверхностью стенки отверстия цилиндра, когда поршень находится в нижней мертвой точке или непосредственной близости от нее, может быть эффективно уменьшено.

[0017] В вышеупомянутом двигателе внутреннего сгорания отверстие цилиндра может включать в себя пятый конец. Пятый конец может быть концом отверстия цилиндра, расположенным ближе ко второму концу блока цилиндров. Четвертый конец юбки, когда поршень находится в нижней мертвой точке, может быть расположен на стороне пятого конца, противоположной первому концу. Пятый конец отверстия цилиндра может быть частью первого участка.

[0018] В соответствии с вышеприведенной конфигурацией, когда поршень находится в нижней мертвой точке, конец юбки (четвертый конец) находится дальше от первого конца и открыт во внутреннюю полость картера, так что моторное масло подается непосредственно на поверхность открытого участка юбки. Однако конец отверстия цилиндра (пятый конец), находящийся ближе ко второму концу блока цилиндров, образует участок минимального диаметра (первый участок), где зазор между юбкой и поверхностью стенки отверстия цилиндра имеет минимальное значение. Таким образом, можно уменьшить количество моторного масла, подаваемого из внутренней полости картера в зазор между юбкой и поверхностью стенки отверстия цилиндра в сторону первого конца от участка минимального диаметра, когда поршень находится в нижней мертвой точке. Кроме того, имеется возможность соскребать моторное масло, прилипающее к радиально внешней поверхности открытого участка юбки, с помощью участка минимального диаметра, когда поршень перемещается от нижней мертвой точки к верхней мертвой точке.

[0019] В вышеупомянутом двигателе внутреннего сгорания, если смотреть в разрезе в радиальном направлении, проходящем через ось, поверхность стенки отверстия цилиндра может иметь изогнутую поверхность, примыкающую к первому участку, и может быть расположена ближе к первому концу, чем первый участок. Изогнутая поверхность может быть более выпуклой к оси, чем коническая поверхность, соединяющая первый участок и второй участок друг с другом. Второй участок может быть расположен ближе к первому концу, чем находится в отверстии цилиндра первый участок. Второй участок может иметь диаметр больше минимального диаметра.

[0020] В соответствии с вышеприведенной конфигурацией, по сравнению с тем, когда поверхность стенки отверстия цилиндра образует конусообразную форму или изогнутую поверхность, выпуклую в направлении от оси, зазор между юбкой и поверхностью стенки отверстия цилиндра со стороны первого конца от участка минимального диаметра может быть уменьшен. Таким образом, можно уменьшить количество моторного масла, присутствующего между юбкой и поверхностью стенки отверстия цилиндра в области, примыкающей к участку минимального диаметра, и расположенной ближе к первому концу, чем участок минимального диаметра.

[0021] Кроме того, по сравнению с тем, когда поверхность стенки отверстия цилиндра образует коническую форму или изогнутую поверхность, выпуклую в направлении от оси, зазор между концом юбки, находящимся дальше от первого конца, и поверхностью стенки отверстия цилиндра, когда поршень движется от нижней мертвой точки к верхней мертвой точке, может быть уменьшен. Таким образом, можно уменьшить количество моторного масла, подаваемого из внутренней полости картера в зазор между юбкой и поверхностью стенки отверстия цилиндра, когда поршень перемещается от нижней мертвой точки к верхней мертвой точке.

[0022] В вышеупомянутом двигателе внутреннего сгорания первый участок может иметь постоянный диаметр. Первый участок может быть участком в цилиндрической области отверстия цилиндра, проходящей вдоль оси в отверстии цилиндра.

[0023] В соответствии с вышеприведенной конфигурацией, по сравнению с тем, когда участок минимального диаметра не продолжается с постоянным диаметром вдоль оси, диапазон хода поршня, в котором зазор в радиальном направлении между юбкой и поверхностью стенки отверстия цилиндра сохраняется при минимальном значении, может быть расширен. Таким образом, по сравнению с тем, когда участок минимального диаметра не продолжается с постоянным диаметром вдоль оси, количество моторного масла, подаваемого из внутренней полости картера в зазор между юбкой и поверхностью стенки отверстия цилиндра, когда поршень находится в положении нижней мертвой точки или в непосредственной близости от нее, может быть уменьшено.

[0024] В частности, по сравнению с тем, когда диаметр отверстия цилиндра на конце, противоположном первому концу, больше минимального диаметра, когда цилиндрическая область пролегает до конца отверстия цилиндра, противоположного первому концу, количество моторного масла, прилипающего к радиально внешней поверхности юбки, когда поршень находится в нижней мертвой точке, может быть уменьшено. Таким образом, количество моторного масла, перемещающегося вверх из-за прилипания к поверхности юбки во время хода поршня на такте сжатия, может быть эффективно уменьшено.

[0025] В вышеупомянутом двигателе внутреннего сгорания диаметр части отверстия цилиндра, обращенной к юбке, когда поршень находится в верхней мертвой точке, может уменьшаться по направлению к первому концу.

[0026] Поршень поддерживает компрессионное кольцо и масляное кольцо в области, которая расположена ближе к первому концу, чем юбка, и имеет меньший диаметр, чем юбка. Эти кольца входят в скользящий контакт с поверхностью стенки отверстия цилиндра. В соответствии с вышеприведенной конфигурацией диаметр отверстия цилиндра в области, обращенной к юбке, когда поршень находится в верхней мертвой точке, уменьшается по направлению к первому концу. Соответственно, интервал между компрессионным кольцом и поверхностью стенки отверстия цилиндра становится меньше, и канал потока газа становится более узким, когда поршень приближается к верхней мертвой точке. Таким образом, количество продувочного газа, образующегося, когда поршень находится в верхней мертвой точке или около нее, может быть уменьшено.

Краткое описание чертежей

[0027] Признаки, преимущества, а также техническая и промышленная значимость иллюстративных вариантов осуществления изобретения будут описаны ниже со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых одинаковые ссылочные позиции обозначают одинаковые элементы, и где:

Фиг. 1 представляет собой схематический конфигурационный вид, показывающий первый вариант осуществления двигателя внутреннего сгорания в соответствии с настоящим изобретением;

Фиг. 2 представляет собой вид спереди поршня, показанного на фиг. 1, если смотреть с направления, перпендикулярного оси;

Фиг. 3 представляет собой вид снизу поршня, показанного на фиг. 2, если смотреть с коленчатого вала вдоль оси;

Фиг. 4 представляет собой частично увеличенный вид, показывающий первый вариант осуществления в продольном разрезе;

Фиг. 5 представляет собой частичный увеличенный вид, показывающий основные части первого варианта осуществления в продольном разрезе;

Фиг. 6 представляет собой вид, иллюстрирующий различные двигатели внутреннего сгорания, которые отличаются друг от друга диаметром отверстия цилиндра в верхней части, средней части и нижней части вдоль оси;

Фиг. 7 представляет собой частично увеличенный вид, показывающий в продольном разрезе основные части второго варианта осуществления двигателя внутреннего сгорания в соответствии с настоящим изобретением;

Фиг. 8 представляет собой частично увеличенный вид, показывающий в продольном разрезе основные части третьего варианта осуществления двигателя внутреннего сгорания в соответствии с настоящим изобретением;

Фиг. 9 представляет собой частично увеличенный вид, показывающий в продольном разрезе основные части четвертого варианта осуществления двигателя внутреннего сгорания в соответствии с настоящим изобретением; и

Фиг. 10 представляет собой частичный увеличенный вид, показывающий в продольном разрезе основные части пятого варианта осуществления двигателя внутреннего сгорания в соответствии с настоящим изобретением.

Подробное описание вариантов осуществления

[0028] Предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения будут подробно описаны ниже со ссылкой на прилагаемые чертежи.

[0029] Фиг. 1 представляет собой общий вид двигателя 10 внутреннего сгорания в соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения. Двигатель 10 внутреннего сгорания имеет блок 12 цилиндров, головку 14 блока цилиндров, нижний корпус 16 и поршень 18. Блок 12 цилиндров имеет ряд отверстий 20 цилиндра, соответствующий числу цилиндров, которые расположены в направлении, перпендикулярном плоскости листа фиг. 1. В блоке 12 цилиндров каждое отверстие 20 цилиндра проходит вдоль оси 22. Блок 12 цилиндров и головка 14 блока цилиндров снабжены каналом охлаждающей воды. На фиг. 1 этот канал охлаждающей воды не показан. На фиг. 1 головка 14 блока цилиндров закреплена на одном конце 12Т (один пример «первого конца») блока 12 цилиндров с помощью болтов 24 во множестве положении с обеих сторон отверстий 20 цилиндра с интервалами в направлении перпендикулярном плоскости листа фиг. 1. Далее один конец элемента на верхней стороне, как видно на фиг. 1 и т.п., будет называться верхним концом, а другой конец на нижней стороне, как видно на фиг. 1 и т.п., будем называть нижним концом. Направление вверх и верхняя сторона, как видно на фиг. 1 и т.п., будут именоваться просто восходящим направлением и верхней стороной, а направление вниз и нижняя сторона, как видно на фиг. 1 и т.п., будут называться просто нисходящим направлением и нижней стороной.

[0030] Нижний корпус 16 жестко прикреплен к нижнему концу 12В (один пример «второго конца») картера 12С блока цилиндров 12 множеством болтов (не показанных на фиг. 1). Картер 12С и нижний корпус 16 работают вместе, чтобы поддерживать коленчатый вал 28 таким образом, чтобы он мог вращаться вокруг оси 26 вращения, перпендикулярной оси 22. Картер 12С и нижний корпус 16 образуют внутреннюю полость картера 30. Поршень 18 установлен в отверстии 20 цилиндра так, чтобы иметь возможность совершать возвратно-поступательное движение вдоль оси 22. В сочетании с блоком 12 цилиндров и головкой 14 блока цилиндров поршень 18 образует камеру 21 сгорания. Возвратно-поступательное движение поршня 18 передается на коленчатый вал 28 через поршневой палец и соединительный стержень (ни тот, ни другой не показан на фиг. 1) и преобразуется этими работающими совместно друг с другом элементами во вращательное движение коленчатого вала 28.

[0031] Нижняя часть нижнего корпуса 16 образует масляный поддон Р, в котором сохраняется моторное масло 32. Моторное масло 32 подается из внутренней полости 30 картера в нижний конец отверстия 20 цилиндра и внутрь поршня 18 либо как смазка, осуществляемая разбрызгиванием через коленчатый вал 28, либо как смазка, осуществляемая посредством масляной струи через устройство принудительной подачей смазки (не показано на фиг. 1). Каналы 32 подачи моторного масла обозначены стрелками А упрощенным способом. Моторное масло 32, подаваемое на нижний конец отверстия 20 цилиндра, смазывает блок 12 цилиндров и поршень 18, находясь между ними. Моторное масло 32 циркулирует и подается с помощью устройства принудительной подачей смазки на другие движущиеся компоненты, включая распределительный вал, впускной клапан и выпускной клапан, для смазывания этих компонентов.

[0032] Часть моторного масла 32, смазывающего блок 12 цилиндров и поршень 18, перемещается в камеру 21 сгорания, когда поршень 18 совершает возвратно-поступательное движение. После перемещения в камеру 21 сгорания моторное масло 32 газифицируется путем испарения и сжигания и выпускается наружу из двигателя 10 внутреннего сгорания вместе с выхлопными газами. Таким образом, чтобы уменьшить расход моторного масла 32, смазывающего блок 12 цилиндров и поршень 18, следует обеспечить, чтобы чрезмерное количество моторного масла 32 не поступало из внутренней полости 30 картера и не находилось между блоком 12 цилиндров и поршнем 18.

[0033] Как показано на фиг. 2 и фиг. 3, поршень 18 имеет столбчатый участок 36, проходящий вдоль оси 34, и две юбки 38, выполненные за одно целое со столбчатым участком 36. Если смотреть с нижней стороны вдоль оси 34, юбки 38 расположены по одной с каждой стороны оси 54 поршневого пальца (не показан) с интервалом в радиальном направлении относительно оси 34. По меньшей мере, вблизи столбчатого участка 36 юбка 38 может проходить по всей окружности вокруг оси 34.

[0034] Столбчатый участок 36 имеет две кольцевые канавки 40, 42, в которых расположены компрессионные кольца (не показаны), и одну кольцевую канавку 44, в которой расположено масляное кольцо (не показано). Юбка 38 проходит вдоль оси 34 таким образом, чтобы образовать дугообразную пластину вокруг оси 34. Юбка 38 имеет больший наружный диаметр, чем столбчатый участок 36, а основной участок 46 (заштрихованная область) наружной поверхности юбки 38, который скользит вдоль поверхности стенки отверстия 20 цилиндра, обработан для уменьшения трения. Описанная выше конструкция является общей для всех вариантов осуществления. Двигатель внутреннего сгорания каждого варианта осуществления может быть либо бензиновым двигателем, либо дизельным двигателем.

[0035] Если посмотреть в разрезе в радиальном направлении, проходящем через ось 22, отверстие 20 цилиндра в первом варианте осуществления имеет форму, показанную на фиг. 4 и фиг. 5. Эта форма отверстия 20 цилиндра и другие формы, которые будут описаны ниже, может быть выполнена путем хонингования, например, выполненного на блоке 12 цилиндров, жестко прикрепленном болтами к зажимному приспособлению, имитирующему головку 14 блока цилиндров, чтобы гладко выполнить поверхность стенки отверстия 20 цилиндра.

[0036] На фиг. 4 и на фиг. 5 одноточечные пунктирные линии и двухточечные пунктирные линии схематически показывают положения поршня 18 в верхней мертвой точке и нижней мертвой точке, соответственно, и области, заштрихованные одноточечными штриховыми линиями, и двухточечными пунктирными линиями, показывают протяженность юбки 38. Стрелка Lpt указывает на диапазон перемещения верхнего конца поршня 18, через который проходит верхний конец, когда поршень 18 совершает возвратно-поступательное движение. Стрелка Ls указывает на диапазон перемещения юбки 38, через который перемещается юбка 38, когда поршень 18 совершает возвратно-поступательное движение.

[0037] В состоянии, показанном на фиг. 4, в котором головка 14 блока цилиндров жестко закреплена на одном конце 12Т блока 12 цилиндров с помощью болтов 24, отверстие 20 цилиндра имеет форму поперечного сечения, которая, по существу, является идеально круглой вокруг оси 22 в любой точке от верхнего конца 20Т до нижнего конца 20В отверстия 20 цилиндра. На фиг. 4 и фиг. 5, различия в диаметре показаны с утрированием, чтобы прояснить размерное отношение диаметров на участках отверстия 20 цилиндра. То же относится к фиг. 6 и последующим чертежам.

[0038] Как показано на фиг. 4 и фиг. 5, отверстие 20 цилиндра имеет участок (один пример «первого участка») 48 минимального диаметра в диапазоне Ls перемещения юбки 38. С верхней стороны от участка 48 минимального диаметра, то есть со стороны верхнего конца 12Т блока 12 цилиндров в диапазоне Ls перемещения юбки 38 диаметр Dc отверстия 20 цилиндра больше минимального диаметра Dcmin, который является диаметром участка 48 минимального диаметра. Фактическая разница между максимальным значением диаметра Dc и минимальным диаметром Dcmin отверстия 20 цилиндра может составлять приблизительно 0,015-0,2 мм. То же самое относится к другим вариантам осуществления, которые будут описаны ниже.

[0039] В первом варианте осуществления нижний конец (один пример «четвертого конца») 38В юбки 38, когда поршень 18 находится в нижней мертвой точке, расположен немного выше нижнего конца (пример «пятого конца») 20В отверстия 20 цилиндра. Участок 48 минимального диаметра находится в осевом положении, обращенном к нижнему концу 38В юбки 38, когда поршень 18 находится в нижней мертвой точке. Таким образом, участок 48 минимального диаметра расположен в пределах зоны Rs, обращенной к области юбки 38 от верхнего конца (один пример «третьего конца») 38Т до нижнего конца 38В, когда поршень 18 находится в нижней мертвой точке. Как показано на фиг. 4 и фиг. 5, внешний диаметр Ds юбки 38, по существу, является постоянным от верхнего конца 38Т до нижнего конца 38В.

[0040] Таким образом, зазор в радиальном направлении между юбкой 38 и поверхностью стенки отверстия 20 цилиндра (Dc - Ds) / 2 является минимальным у нижнего конца 38В юбки 38 в точке (Dcmin - Ds) / 2. Диаметр Dc отверстия 20 цилиндра в области от положения, обращенного к нижнему концу 38В до нижнего конца 20В, имеет постоянное значение минимального диаметра Dcmin. Диаметр Dc в этой области может быть больше по направлению к нижнему концу 20В или наоборот, может быть меньше по направлению к нижнему концу 20В.

[0041] Когда видно на разрезах, показанных на фиг. 4 и фиг. 5, поверхность стенки отверстия 20 цилиндра имеет изогнутую поверхность 20С в области, которая примыкает к участку 48 минимального диаметра и расположена с верхней стороны участка 48 минимального диаметра. Изогнутая поверхность 20С является более выпуклой к оси 22, чем коническая поверхность, соединяющая участок 48 минимального диаметра и участок (один пример «второго участка»), который расположен ближе к верхнему концу 12Т, чем участок минимального диаметра и имеет диаметр больше минимального диаметра. Таким образом, угол наклона изогнутой поверхности 20С относительно оси 22 меньше по направлению к участку 48 минимального диаметра, то есть он меньше по направлению вниз.

[0042] В первом варианте осуществления диаметр Dc отверстия 20 цилиндра в области, обращенной к юбке 38, когда поршень 18 находится в верхней мертвой точке, уменьшается по направлению к верхнему концу 12Т блока цилиндров 12. Диаметр Dc отверстия 20 цилиндра в области с верхней стороны верхнего конца 38Т юбки 38, когда поршень 18 находится в верхней мертвой точке, является постоянным. Эта область является областью участка 50 малого диаметра верхнего конца отверстия 20 цилиндра. Диаметр Dc участка 50 малого диаметра верхнего конца предпочтительно равен или больше диаметра Dcmin участка 48 минимального диаметра, однако может быть меньше диаметра Dcmin. Форма области отверстия 20 цилиндра вблизи верхнего конца 12Т является той же самой в других вариантах осуществления, которые будут описаны ниже.

[0043] Далее будут описаны экспериментально подтвержденные преимущества и недостатки различных двигателей 10а-10i внутреннего сгорания, которые отличаются друг от друга диаметром Dc отверстия 20 цилиндра в верхней части, средней части и нижней части вдоль оси 22, как показано на фиг. 6. На фиг. 6 и в таблице 1, описанных ниже, «большой» представляет собой диаметр, установленный настолько большим, чтобы уменьшить трение между поршнем 18 и поверхностью стенки отверстия 20 цилиндра. «Малый» представляет собой диаметр, установленный настолько малым, насколько это возможно, чтобы не вызывать чрезмерного трения между поршнем 18 и поверхностью стенки отверстия 20 цилиндра, а «средний» представляет собой диаметр между «большим» и «малым».

[0044] Диаметры Dc отверстия 20 цилиндра двигателей 10а-10i внутреннего сгорания в верхней части, средней части и нижней части показаны на фиг. 6 и табл. 1 ниже. Столбец «ПГ/УВ» для оценки преимуществ и недостатков в Таблице 1 обозначает количество продувочного газа и уровень вибрации. В отношении «ПГ/ВШ», меньшее количество продувочного газа и более низкий уровень вибрации оцениваются как более высокие эксплуатационные характеристики. «Трение» представляет собой трение между поршнем 18 и поверхностью стенки отверстия 20 цилиндра. Более низкая степень трения оценивается как более высокие эксплуатационные характеристики. «Масло» представляет собой расход моторного масла. Более низкий расход моторного масла оценивается как более высокие эксплуатационные характеристики. «Итог» представляет совокупный показатель, основанный на этих оценках. Двойной круг означает очень хороший показатель. Одинарный круг означает хороший показатель. Треугольник означает средний показатель. Крест означает плохой показатель. Поскольку диаметр Dc в нижней части мал во всех двигателях внутреннего сгорания, все двигатели имеют хорошие показатель в колонке «Масло».

[0045] В двигателе 10а внутреннего сгорания диаметр Dc является большим в верхней части и средней части. Несмотря на то, что эксплуатационные характеристики с точки зрения трения хорошие, эксплуатационные характеристики с точки зрения количества продувочного газа и уровня вибрации являются слабыми. Общая оценка хорошая. В двигателе 10b внутреннего сгорания диаметр Dc большой в верхней части и средний в средней части. Эксплуатационные характеристики с точки зрения трения являются средними, а эксплуатационные характеристики с точки зрения количества продувочного газа и уровня вибрации являются слабыми. Таким образом, совокупный показатель средний.

[0046] В двигателе 10с внутреннего сгорания диаметр Dc является большим в верхней части и малым в средней части. Эксплуатационные характеристики являются плохими как по трению, так и по количеству продувочного газа и уровню вибрации. Таким образом, совокупный показатель средний. В двигателе 10d внутреннего сгорания диаметр Dc является средним в верхней части и большим в средней части. Эксплуатационные характеристики являются средними как по трению, так и по количеству продувочного газа и уровню вибрации. Таким образом, совокупный показатель хороший.

[0047] В двигателе 10е внутреннего сгорания диаметр Dc является средним в верхней части и в средней части, а в двигателе 10f внутреннего сгорания диаметр Dc является средним в верхней части и малым в средней части. Эксплуатационные характеристики двигателей 10е, 10f внутреннего сгорания в отношении количества продувочного газа и уровня вибрации являются средними, однако характеристики в отношении трения неудовлетворительны. Таким образом, совокупный показатель средний.

[0048] В двигателе внутреннего сгорания 10h диаметр Dc является малым в верхней части и средним в средней части, а в двигателе 10i внутреннего сгорания диаметр Dc является малым в верхней части и в средней части. Эксплуатационные характеристики двигателей 10h, 10i внутреннего сгорания с точки зрения количества продувочного газа и уровня вибрации хороши, однако характеристики в отношении трения неудовлетворительны. Таким образом, совокупный показатель хороший.

[0049] В отличие от этих двигателей внутреннего сгорания, в двигателе 10g внутреннего сгорания, сконфигурированном в соответствии с настоящим изобретением, диаметр Dc является малым в верхней части и большим в средней части. Эксплуатационные характеристики двигателя 10g внутреннего сгорания в отношении количества продувочного газа и уровня вибрации хороши, а эксплуатационные характеристики в отношении трения являются средними. Таким образом, имея очень хорошие итоговые характеристики, двигатель 10g внутреннего сгорания превосходит по характеристикам все другие двигатели внутреннего сгорания, описанные выше.

[0050] Как описано выше, двигатель 10 внутреннего сгорания по первому варианту осуществления имеет конструкцию, относящуюся к основной конструкции двигателя 10g внутреннего сгорания. В соответствии с первым вариантом осуществления, соответственно, можно обеспечить хорошие эксплуатационные характеристики с точки зрения количества продувочного газа и уровня вибрации, а также снизить расход моторного масла 32, предотвращая при этом чрезмерное трение между поршнем 18 и поверхностью стенки отверстия 20 цилиндра. Эти основные преимущества также могут быть достигнуты в вариантах осуществления со второго по пятый, которые будут описаны ниже.

[0051] В частности, в соответствии с первым вариантом осуществления участок 48 минимального диаметра отверстия 20 цилиндра обращен к нижнему концу 38В юбки 38, когда поршень 18 находится в нижней мертвой точке, а область, находящаяся сверху от участка 48 минимального диаметра имеет диаметр Dc, который больше, чем диаметр Dcmin участка 48 минимального диаметра. Таким образом, по сравнению с конструкцией, в которой участок 48 минимального диаметра достигает зоны сверху от нижнего конца 38В (например, во втором варианте осуществления, который будет описан ниже), трение между отверстием 20 цилиндра и юбкой 38, когда поршень 18 находится в непосредственной близости от нижней мертвой точки, может быть уменьшено.

[0052] Кроме того, по сравнению с конструкцией, в которой участок 48 минимального диаметра обращен к области сверху от нижнего конца 38В юбки 38, а область снизу от участка 48 минимального диаметра имеет диаметр Dc больший, чем минимальный диаметр Dcmin (например, в третьем варианте осуществления, который будет описан ниже), количество моторного масла, присутствующего между нижним концом 38В и областью вблизи него, и поверхностью стенки отверстия 20 цилиндра, когда поршень 18 находится в непосредственной близости от нижней мертвой точки, может быть уменьшено.

[0053] На фиг. 7 показан двигатель 10 внутреннего сгорания в соответствии со вторым вариантом осуществления настоящего изобретения. На фиг. 7 те же элементы, что показаны на фиг. 4 и фиг. 5, обозначены теми же ссылочными позициями, что и на фиг. 4 и фиг. 5. То же самое применимо к другим вариантам осуществления, которые будут описаны ниже.

[0054] Во втором варианте осуществления участок 48 минимального диаметра отверстия 20 цилиндра пролегает от положения, обращенного к промежуточной части юбки 38 между верхним концом 38Т и нижним концом 38В, когда поршень 18 находится в нижней мертвой точке, до нижнего конца 20В отверстия 20 цилиндра. В этой зоне участка минимального диаметра поверхность стенки отверстия 20 цилиндра имеет цилиндрическую область, имеющую постоянный диаметр Dmin и проходящую вдоль оси 22. Таким образом, зазор в радиальном направлении между юбкой 38 и поверхностью стенки отверстия 20 цилиндра, (Dc - Ds) / 2 является минимальным в этой зоне участка 48 минимального диаметра при (Dcmin - Ds) / 2.

[0055] Длина изогнутой поверхности 20С отверстия 20 цилиндра в направлении вдоль оси 22 меньше, чем соответствующая длина в первом варианте осуществления. В качестве альтернативы, длина области максимального диаметра отверстия 20 цилиндра в осевом направлении может быть меньше соответствующей длины в первом варианте осуществления, при этом длина изогнутой поверхности 20С становится рав