内燃机的滑动结构、怠速运转的控制方法、以及内燃机的运转控制方法技术

本发明专利技术涉及一种内燃机的滑动结构。气缸在其冲程中心区域形成有多个凹部，在其活塞环的外周面形成有倾斜面，并且构成为使润滑油流入通过倾斜面而相对移动的内壁面与外周面的间隙而实现流体润滑，在内燃机怠速运转的转速以上的任意转速时，设定为使活塞环在冲程中心区域中以最高速度通过的部位的摩擦系数(以下，称为中央摩擦系数)小于假设在该冲程中心区域不形成凹部的状态的情况下的中央摩擦系数，另一方面，在该转速时，设定为使活塞环通过冲程中心区域的外侧即外部区域的任意部位时的摩擦系数(以下，称为外部摩擦系数)小于在外部区域形成有多个凹部的情况下的外部摩擦系数。结果，关于微凹衬垫技术，可以实现更高的燃油效率。

Sliding structure of internal combustion engine, control method of idling operation and operation control method of internal combustion engine

The invention relates to a sliding structure of an internal combustion engine. The cylinder has many concaves in its stroke center area, and an inclined surface is formed on the periphery of its piston ring. The cylinder is composed of a clearance between the inner wall and the outer surface through which the lubricating oil moves relative to the inclined surface to achieve fluid lubrication. When the idle speed of the internal combustion engine exceeds any speed, the piston ring is set to pass through the stroke center area at the highest speed. The frictional coefficient (hereinafter referred to as the central frictional coefficient) of the piston ring is smaller than that of the piston ring when the piston ring passes through the outer part of the stroke center area (hereinafter referred to as the external frictional coefficient) when the piston ring passes through the outer part of the stroke center area (hereinafter referred to as the external frictional coefficient) when the piston ring passes through the outer part of the stroke center area (hereinafter referred to as the External friction coefficient in the case of multiple concaves. As a result, the micro-concave liner technology can achieve higher fuel efficiency.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】内燃机的滑动结构、怠速运转的控制方法、以及内燃机的运转控制方法
本专利技术涉及一种具有气缸与活塞的内燃机的滑动结构等。
技术介绍
以往，对于具有气缸与活塞的内燃机，为了提高燃油效率以及降低耗油量，一直在努力减小气缸与活塞的滑动阻力(摩擦力)。本申请人研发出一种所谓的微凹衬垫(例如，参照日本专利文献特许5155924号公报)作为减少活塞环与气缸的摩擦力的方法，其通过在气缸内壁面的冲程中心区域形成多个凹部等，来减小运转时的滑动阻力。
技术实现思路
技术问题虽然在提出本申请时尚未众所周知，但通过本专利技术人等的进一步研究明确，关于该微凹衬垫技术，还有能够进一步实现提高燃油效率等的余地。另一方面，还明确如果想通过微凹衬垫技术实现燃油效率的提高，则同时存在耗油量也增加的问题。本专利技术的目的在于鉴于这种实际情况，关于微凹衬垫实现燃油效率的进一步提高和/或耗油量的降低。技术方案实现上述目的本专利技术是一种气缸与活塞的滑动结构，其是具有气缸与活塞的内燃机的滑动结构，其特征在于，所述气缸，在内壁面中，在从所述活塞的上止点处的最下位的活塞环的环槽的下表面位置至所述活塞的下止点处的最上位的活塞环的环槽的上表面位置之间的全部或一部分冲程中心区域形成有多个凹部，设置于所述活塞的所述环槽的活塞环，在与所述内壁面对置的外周面的轴向两个外侧缘，形成有朝向轴向外侧向远离所述内壁面的方向倾斜的同时能够与所述内壁面相接触的倾斜面，并且构成为使润滑油流入通过所述倾斜面而相对移动的所述内壁面与所述外周面的间隙而实现流体润滑，在内燃机怠速运转的转速以上的任意转速时，设定为使所述活塞环在所述冲程中心区域中以最高速度通过的部位的所述内壁面与所述外周面之间的摩擦系数(以下，称为中央摩擦系数)小于假设在所述冲程中心区域不形成所述凹部的状态的情况下的所述中央摩擦系数，另一方面，在内燃机怠速运转的转速以上的任意转速时，设定为使所述活塞环通过所述冲程中心区域的外侧即外部区域的任意部位时的所述内壁面与所述外周面之间的摩擦系数(以下，称为外部摩擦系数)小于假设在所述外部区域形成有多个凹部的状态的情况下的所述外部摩擦系数。实现上述目的本专利技术是一种气缸与活塞的滑动结构，其是具有气缸与活塞的内燃机的滑动结构，其特征在于，所述气缸，在内壁面中，在从所述活塞的上止点处的最下位的活塞环的环槽的下表面位置至所述活塞的下止点处的最上位的活塞环的环槽的上表面位置之间的全部或一部分冲程中心区域形成有多个凹部，设置于所述活塞的所述环槽的活塞环，在与所述内壁面对置的外周面的轴向两个外侧缘，形成有朝向轴向外侧向远离所述内壁面的方向倾斜的同时能够与所述内壁面相接触的倾斜面，并且构成为使润滑油流入通过所述倾斜面而相对移动的所述内壁面与所述外周面的间隙而实现流体润滑，在内燃机怠速运转的转速以上的任意转速时，设定为使所述活塞环通过与所述冲程中心区域和所述冲程中心区域的外侧即外部区域的边界相邻接的所述冲程中心区域侧的附近时的摩擦系数(以下，称为边界中央侧摩擦系数)小于所述活塞环通过与所述边界相邻接的所述外部区域侧的附近时的摩擦系数(以下，称为边界外部侧摩擦系数)。与上述气缸与活塞的滑动结构相关的本专利技术，其特征在于，在内燃机怠速运转的转速以上的任意转速时，设定为使所述活塞环在所述冲程中心区域中以最高速度通过的部位的所述内壁面与所述外周面之间的摩擦系数(以下，称为中央摩擦系数)小于假设在所述冲程中心区域不形成所述凹部的状态的情况下的所述中央摩擦系数，另一方面，在内燃机怠速运转的转速以上的任意转速时，设定为使所述活塞环通过所述冲程中心区域的外侧即外部区域的任意部位时的所述内壁面与所述外周面之间的摩擦系数(以下，称为外部摩擦系数)小于假设在所述外部区域形成有多个凹部的状态的情况下的所述外部摩擦系数。实现上述目的本专利技术是一种气缸与活塞的滑动结构，其是具有气缸与活塞的内燃机的滑动结构，其特征在于，所述气缸，在内壁面中，在从所述活塞的上止点处的最下位的活塞环的环槽的下表面位置至所述活塞的下止点处的最上位的活塞环的环槽的上表面位置之间(以下，称为标准冲程区域)，在该标准冲程区域的上止点侧的端缘的下侧，形成有具有多个凹部的冲程中心区域，在所述内壁面中，在整个从所述标准冲程区域的所述上止点侧的端缘至所述冲程中心区域的所述上止点侧的端缘之间，形成有不具有所述凹部的上侧平滑区域，设置于所述活塞的所述环槽的活塞环，在与所述内壁面对置的外周面的轴向两个外侧缘，形成有朝向轴向外侧向远离所述内壁面的方向倾斜的同时能够与所述内壁面相接触的倾斜面，并且构成为使润滑油流入通过所述倾斜面而相对移动的所述内壁面与所述外周面的间隙而实现流体润滑，在内燃机怠速运转的转速以上的任意转速时，设定为使所述活塞环在所述冲程中心区域中以最高速度通过的部位的所述内壁面与所述外周面之间的摩擦系数(以下，称为中央摩擦系数)小于假设在所述冲程中心区域不形成所述凹部的状态的情况下的所述中央摩擦系数，另一方面，在内燃机怠速运转的转速以上的任意转速时，设定为使所述活塞环通过所述冲程中心区域的外侧即外部区域的任意部位时的所述内壁面与所述外周面之间的摩擦系数(以下，称为外部摩擦系数)小于假设在所述外部区域形成有多个凹部的状态的情况下的所述外部摩擦系数。与上述气缸与活塞的滑动结构相关的本专利技术，其特征在于，所述上侧平滑区域的冲程方向距离，被设定为所述标准冲程区域的总距离的30％以上。与上述气缸与活塞的滑动结构相关的本专利技术，其特征在于，所述冲程中心区域处的冲程方向的中心点，与所述标准冲程区域处的冲程方向的中心点相比较，位于所述活塞的下止点侧。与上述气缸与活塞的滑动结构相关的本专利技术，其特征在于，在将所述最上位的活塞环以最高速度通过所述内壁面的位置定义为最快速点的情况下，所述冲程中心区域的所述上止点侧的端缘被设定在所述最快速点以下。实现上述目的本专利技术是一种气缸与活塞的滑动结构，其是具有气缸与活塞的内燃机的滑动结构，其特征在于，所述气缸，在内壁面中，在从所述活塞的上止点处的最下位的活塞环的环槽的下表面位置至所述活塞的下止点处的最上位的活塞环的环槽的上表面位置之间(以下，称为标准冲程区域)，在该标准冲程区域的上止点侧的端缘的下侧，形成有具有多个凹部的冲程中心区域，在所述内壁面中，在整个从所述标准冲程区域的所述上止点侧的端缘至所述冲程中心区域的所述上止点侧的端缘之间，形成有不具有所述凹部的上侧平滑区域，设置于所述活塞的所述环槽的活塞环，在与所述内壁面对置的外周面的轴向两个外侧缘，形成有朝向轴向外侧向远离所述内壁面的方向倾斜的同时能够与所述内壁面相接触的倾斜面，并且构成为使润滑油流入通过所述倾斜面而相对移动的所述内壁面与所述外周面的间隙而实现流体润滑，在内燃机怠速运转的转速以上的任意转速时，设定为使所述活塞环通过与所述冲程中心区域和所述冲程中心区域的外侧即外部区域的边界相邻接的所述冲程中心区域侧的附近时的摩擦系数(以下，称为边界中央侧摩擦系数)小于所述活塞环通过与所述边界相邻接的所述外部区域侧的附近时的摩擦系数(以下，称为边界外部侧摩擦系数)。与上述气缸与活塞的滑动结构相关的本专利技术，其特征在于，所述上侧平滑区域的冲程方向距离被设定为所述标准冲程区域的总距离的30％以上。与上述气缸与活塞的滑动本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种气缸与活塞的滑动结构，其是具有气缸与活塞的内燃机的滑动结构，其特征在于，所述气缸，在内壁面中，在从所述活塞的上止点处的最下位的活塞环的环槽的下表面位置至所述活塞的下止点处的最上位的活塞环的环槽的上表面位置之间的全部或一部分冲程中心区域形成有多个凹部，设置于所述活塞的所述环槽的活塞环，在与所述内壁面对置的外周面的轴向两个外侧缘，形成有朝向轴向外侧向远离所述内壁面的方向倾斜的同时能够与所述内壁面相接触的倾斜面，并且构成为使润滑油流入通过所述倾斜面而相对移动的所述内壁面与所述外周面的间隙而实现流体润滑，在内燃机怠速运转的转速以上的任意转速时，设定为使所述活塞环在所述冲程中心区域中以最高速度通过的部位的所述内壁面与所述外周面之间的摩擦系数(以下，称为中央摩擦系数)小于假设在所述冲程中心区域不形成所述凹部的状态的情况下的所述中央摩擦系数，另一方面，在内燃机怠速运转时，设定为使所述活塞环通过所述冲程中心区域的外侧即外部区域的任意部位时的所述内壁面与所述外周面之间的摩擦系数(以下，称为外部摩擦系数)小于假设在所述外部区域形成有多个凹部的状态的情况下的所述外部摩擦系数。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.05.31 JP 2016-108814;2017.02.15 JP 2017-026031.一种气缸与活塞的滑动结构，其是具有气缸与活塞的内燃机的滑动结构，其特征在于，所述气缸，在内壁面中，在从所述活塞的上止点处的最下位的活塞环的环槽的下表面位置至所述活塞的下止点处的最上位的活塞环的环槽的上表面位置之间的全部或一部分冲程中心区域形成有多个凹部，设置于所述活塞的所述环槽的活塞环，在与所述内壁面对置的外周面的轴向两个外侧缘，形成有朝向轴向外侧向远离所述内壁面的方向倾斜的同时能够与所述内壁面相接触的倾斜面，并且构成为使润滑油流入通过所述倾斜面而相对移动的所述内壁面与所述外周面的间隙而实现流体润滑，在内燃机怠速运转的转速以上的任意转速时，设定为使所述活塞环在所述冲程中心区域中以最高速度通过的部位的所述内壁面与所述外周面之间的摩擦系数(以下，称为中央摩擦系数)小于假设在所述冲程中心区域不形成所述凹部的状态的情况下的所述中央摩擦系数，另一方面，在内燃机怠速运转时，设定为使所述活塞环通过所述冲程中心区域的外侧即外部区域的任意部位时的所述内壁面与所述外周面之间的摩擦系数(以下，称为外部摩擦系数)小于假设在所述外部区域形成有多个凹部的状态的情况下的所述外部摩擦系数。2.一种气缸与活塞的滑动结构，其是具有气缸与活塞的内燃机的滑动结构，其特征在于，所述气缸，在内壁面中，在从所述活塞的上止点处的最下位的活塞环的环槽的下表面位置至所述活塞的下止点处的最上位的活塞环的环槽的上表面位置之间的全部或一部分冲程中心区域形成有多个凹部，设置于所述活塞的所述环槽的活塞环，在与所述内壁面对置的外周面的轴向两个外侧缘，形成有朝向轴向外侧向远离所述内壁面的方向倾斜的同时能够与所述内壁面相接触的倾斜面，并且构成为使润滑油流入通过所述倾斜面而相对移动的所述内壁面与所述外周面的间隙而实现流体润滑，在内燃机怠速运转的转速以上的任意转速时，设定为使所述活塞环通过与所述冲程中心区域和所述冲程中心区域的外侧即外部区域的边界相邻接的所述冲程中心区域侧的附近时的摩擦系数(以下，称为边界中央侧摩擦系数)小于所述活塞环通过与所述边界相邻接的所述外部区域侧的附近时的摩擦系数(以下，称为边界外部侧摩擦系数)。3.根据权利要求2所述的气缸与活塞的滑动结构，其特征在于，在内燃机怠速运转的转速以上的任意转速时，设定为使所述活塞环在所述冲程中心区域中以最高速度通过的部位的所述内壁面与所述外周面之间的摩擦系数(以下，称为中央摩擦系数)小于假设在所述冲程中心区域不形成所述凹部的状态的情况下的所述中央摩擦系数，另一方面，在内燃机怠速运转的转速以上的任意转速时，设定为使所述活塞环通过所述冲程中心区域的外侧即外部区域的任意部位时的所述内壁面与所述外周面之间的摩擦系数(以下，称为外部摩擦系数)小于假设在所述外部区域形成有多个凹部的状态的情况下的所述外部摩擦系数。4.一种气缸与活塞的滑动结构，其是具有气缸与活塞的内燃机的滑动结构，其特征在于，所述气缸，在内壁面中，在从所述活塞的上止点处的最下位的活塞环的环槽的下表面位置至所述活塞的下止点处的最上位的活塞环的环槽的上表面位置之间(以下，称为标准冲程区域)，在该标准冲程区域的上止点侧的端缘的下侧，形成有具有多个凹部的冲程中心区域，在所述内壁面中，在整个从所述标准冲程区域的所述上止点侧的端缘至所述冲程中心区域的所述上止点侧的端缘之间，形成有不具有所述凹部的上侧平滑区域，设置于所述活塞的所述环槽的活塞环，在与所述内壁面对置的外周面的轴向两个外侧缘，形成有朝向轴向外侧向远离所述内壁面的方向倾斜的同时能够与所述内壁面相接触的倾斜面，并且构成为使润滑油流入通过所述倾斜面而相对移动的所述内壁面与所述外周面的间隙而实现流体润滑，在内燃机怠速运转的转速以上的任意转速时，设定为使所述活塞环在所述冲程中心区域中以最高速度通过的部位的所述内壁面与所述外周面之间的摩擦系数(以下，称为中央摩擦系数)小于假设在所述冲程中心区域不形成所述凹部的状态的情况下的所述中央摩擦系数，另一方面，在内燃机怠速运转的转速以上的任意转速时，设定为使所述活塞环通过所述冲程中心区域的外侧即外部区域的任意部位时的所述内壁面与所述外周面之间的摩擦系数(以下，称为外部摩擦系数)小于假设在所述外部区域形成有多个凹部的状态的情况下的所述外部摩擦系数。5.根据权利要求4所述的气缸与活塞的滑动结构，其特征在于，所述上侧平滑区域的冲程方向距离被设定为所述标准冲程区域的总距离的30％以上。6.根据权利要求4或5所述的气缸与活塞的滑动结构，其特征在于，所述冲程中心区域处的冲程方向的中心点，与所述标准冲程区域处的冲程方向的中心点相比较，位于所述活塞的下止点侧。7.根据权利要求4至6的任意一项所述的气缸与活塞的滑动结构，其特征在于，在将所述最上位的活塞环以最高速度通过所述内壁面的位置定义为最快速点的情况下，所述冲程中心区域的所述上止点侧的端缘被设定在所述最快速点以下。8.一种气缸与活塞的滑动结构，其是具有气缸与活塞的内燃机的滑动结构，其特征在于，所述气缸，在内壁面中，在从所述活塞的上止点处的最下位的活塞环的环槽的下表面位置至所述活塞的下止点处的最上位的活塞环的环槽的上表面位置之间(以下，称为标准冲程区域)，在该标准冲程区域的上止点侧的端缘的下侧，形成有具有多个凹部的冲程中心区域，在所述内壁面中，在整个从所述标准冲程区域的所述上止点侧的端缘至所述冲程中心区域的所述上止点侧的端缘之间，形成有不具有所述凹部的上侧平滑区域，设置于所述活塞的所述环槽的活塞环，在与所述内壁面对置的外周面的轴向两个外侧缘，形成有朝向轴向外侧向远离所述内壁面的方向倾斜的同时能够与所述内壁面相接触的倾斜面，并且构成为使润滑油流入通过所述倾斜面而相对移动的所述内壁面与所述外周面的间隙而实现流体润滑，在内燃机怠速运转的转速以上的任意转速时，设定为使所述活塞环通过与所述冲程中心区域和所述冲程中心区域的外侧即外部区域的边界相邻接的所述冲程中心区域侧的附近时的摩擦系数(以下，称为边界中央侧摩擦系数)小于所述活塞环通过与所述边界相邻接的所述外部区域侧的附近时的摩擦系数(以下，称为边界外部侧摩擦系数)。9.根据权利要求8所述的气缸与活塞的滑动结构，其特征在于，所述上侧平滑区域的冲程方向距离被设定为所述标准冲程区域的总距离的30％以上。10.根据权利要求8或9所述的气缸与活塞的滑动结构，其特征在于，所述冲程中心区域处的冲程方向的中心点，与所述标准冲程区域处的冲程方向的中心点相比较，位于所述活塞的下止点侧。11.根据权利要求8至10的任意一项所述的气缸与活塞的滑动结构，其特征在于，在将所述最上位的活塞环以最高速度通过所述内壁面的位置定义为最快速点的情况下，所述冲程中心区域的所述上止点侧的端缘被设定在所述最快速点以下。12.根据权利要求8至11的任意一项所述的气缸与活塞的滑动结构，其特征在于，在内燃机怠速运转的转速以上的任意转速时，设定为使所述活塞环在所述冲程中心区域中以最高速度通过的部位的所述内壁面与所述外周面之间的摩擦系数(以下，称为中央摩擦系数)小于假设在所述冲程中心区域不形成所述凹部的状态的情况下的所述中央摩擦系数，另一方面，在内燃机怠速运转的转速以上的任意转速时，设定为使所述活塞环通过所述冲程中心区域的外侧即外部区域的任意部位时的所述内壁面与所述外周面之间的摩擦系数(以下，称为外部摩擦系数)小于假设在所述外部区域形成有多个凹部的状态的情况下的所述外部摩擦系数。13.根据权利要求2和3以及权利要求8至11的任意一项所述的气缸与活塞的滑动结构，其特征在于，所述边界外部侧摩擦系数(μ1)与所述边界中央侧摩擦系数(μ2)的比(μ1/μ2)被设定在2.5以下的范围内。14.根据权利要求13所述的气缸与活塞的滑动结构，其特征在于，所述边界外部侧摩擦系数(μ1)与所述边界中央侧摩擦系数(μ2)的比(μ1/μ2)被设定在1.5以下的范围内。15.根据权利要求1至14的任意一项所述的气缸与活塞的滑动结构，其特征在于，所述倾斜面处的离所述内壁面的最大距离被设定为所述外周面的实际接触宽度的1/2000以上。16.根据权利要求1至15的任意一项所述的气缸与活塞的滑动结构，其特征在于，所述活塞环处的相对于所述气缸的滑动面构成为具备：母材；硬质的第一层，形成于所述母材；以及第二层，层叠于所述第一层，与所述第一层相比较为软质。17.根据权利要求16所述的气缸与活塞的滑动结构，其特征在于，所述第一层的表面粗糙度(Ra)为0.7μm以下。18.一种内燃机的怠速运转的控制方法，其是具有气缸与活塞的内燃机的怠速运转的控制方法，其特征在于，所述气缸，在内壁面中，在从所述活塞的上止点处的最下位的活塞环的环槽的下表面位置至所述活塞的下止点处的最上位的活塞环的环槽的上表面位置之间的全部或一部分冲程中心区域形成有多个凹部，设置于所述活塞的所述环槽的活塞环，在与所述内壁面对置的外周面的轴向两个外侧缘，形成有朝向轴向外侧向远离所述内壁面的方向倾斜的同时能够与所述内壁面相接触的倾斜面，并且构成为使润滑油流入通过所述倾斜面而相对移动的所述内壁面与所述外周面的间隙而实现流体润滑，以满足以下条件A和条件B的方式控制所述内燃机在怠速运转时的转速：条件A：使所述活塞环在所述冲程中心区域中以最高速度通过的部位的所述内壁面与所述外周面之间的摩擦系数(以下，称为中央摩擦系数)小于假设在所述冲程中心区域不形成所述凹部的状态的情况下的所述中央摩擦系数；条件B：使所述冲程中心区域的外侧即外部区域的任意部位的所述内壁面与所述外周面之间的摩擦系数(以下，称为外部摩擦系数)小于假设在所述外部区域形成有多个所述凹部的状态的情况下的所述外部摩擦系数。19.一种内燃机的怠速运转的控制方法，其是具有气缸与活塞的内燃机的怠速运转的控制方法，其特征在于，所述气缸，在内壁面中，在从所述活塞的上止点处的最下位的活塞环的环槽的下表面位置至所述活塞的下止点处的最上位的活塞环的环槽的上表面位置之间的全部或一部分冲程中心区域形成有多个凹部，设置于所述活塞的所述环槽的活塞环，在与所述内壁面对置的外周面的轴向两个外侧缘，形成有朝向轴向外侧向远离所述内壁面的方向倾斜的同时能够与所述内壁面相接触的倾斜面，并且构成为使润滑油流入通过所述倾斜面而相对移动的所述内壁面与所述外周面的间隙而实现流体润滑，以满足以下条件C的方式控制所述内燃机在怠速运转时的转速：条件C：使所述活塞环通过与所述冲程中心区域和所述冲程中心区域的外侧即外部区域的边界相邻接的所述冲程中心区域侧的附近时的摩擦系数(以下，称为边界中央侧摩擦系数)小于所...

【专利技术属性】
技术研发人员：浦边满，村田泰一，菅野和彦，多势寿太，诸井一巳，
申请(专利权)人：日本活塞环株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP