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JP2608613B2 - 最上部リング溝を有するピストン部材を備えたエンジン - Google Patents

最上部リング溝を有するピストン部材を備えたエンジン

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Publication number
JP2608613B2
JP2608613B2 JP1501114A JP50111489A JP2608613B2 JP 2608613 B2 JP2608613 B2 JP 2608613B2 JP 1501114 A JP1501114 A JP 1501114A JP 50111489 A JP50111489 A JP 50111489A JP 2608613 B2 JP2608613 B2 JP 2608613B2
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JP
Japan
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piston
piston member
annular
recess
engine
Prior art date
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Application number
JP1501114A
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ロバート エル ウェーバー
ケニス アール カーマン
ベニー バルハイマー
スティーヴン ジー シュープ
Original Assignee
キャタピラー インコーポレーテッド
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Filing date
Publication date
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First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=22994301&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=JP2608613(B2) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by キャタピラー インコーポレーテッド filed Critical キャタピラー インコーポレーテッド
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Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明は、一般にコンパクトなエンジンピストン組立
体を備えた高出力エンジンに係り、特に燃焼室の高圧力
及び高温度に耐えられる最上部リング溝を有する鋼鉄製
ピストンを備えたピストン組立体及びその冷却に関す
る。
背景技術 ここ数年の間、コンパクトで、撚費が良く、排気ガス
が少なく、使用寿命が長く、シリンダあたりの出力の大
きなエンジンを設計する点に重点が置かれて来ている。
最近、エンジンは変化し高級化しているため、ピストン
組立体はたえず高くなる燃焼室の圧力及び温度の影響を
受けている。最近、例えば、アルミニウム製のピストン
組立体では、一般に燃焼室の圧力が12,410kPa（1,800ps
i）以下に制限されている。
冷却された複合ピストン組立体が、1986年４月15日に
H.Moebusに対して発行された米国特許第4,581,983号及
びJ.K.Amdallに対して発行された米国特許第4,286,505
号に開示されており、これらの米国特許には、増大した
出力レベルに耐え得る２種類の構造が示されている。し
かしそのピストン組立体の上部及び下部は、溶接により
互いに結合され、そのため製造上高コストになり、好ま
しくない。
さらに好ましいタイプのピストン組立品が、1977年11
月１日にK.R.Kammanに対して発行された米国特許第4,05
6,044に開示されている。このKammanの米国特許は、本
発明の譲受人に譲渡されており、上部ピストン部材と下
部遊動スカートとを有し、これらがそれぞれ共通のリス
トピンに回転可能に結合された連結式ピストン組立体を
示している。このピストン組立品に対して広範囲に試験
をした結果、鋳造プロセスに関する知識の実用レベル
は、約13,790kPa（2,000psi）以上の燃焼圧に耐えるに
は不十分であった。特に、極端に多くの上部鋳鋼ピスト
ン部材に巣が発生したため、試験結果においては失敗で
あった。一方、少しの鋳鋼ピストン部材において比較的
低レベルの巣が発生したのみであったため、比較的厳密
な試験プログラムが開始された。鋳部材において巣の発
生レベルを最少にするため広範囲な研究が行われたが、
実用的な観点から見れば、そのレベルは依然高かった。
従って、品質管理上Ｘ線によりピストン部材を徹底的に
チェックする必要があり、そのためコスト高となってい
た。
この巣の問題に加えて、連結式ピストン組立体の各要
素の形状及び強度は、より大きな圧縮荷重及び熱応力に
耐え得るように変更されている段階にある。例えば、19
77年２月28日頃発表された題目“Pistons for High Out
put Deisel Engines"のM.D.RoehrleによるSociety of A
utomotive Engineers,Inc.の論文No.770031には、各要
素に関して世界中で行われた膨大な試験結果が示されて
いる。この論文には、さらに主に熱的に拘束されること
により軽合金であるアルミニウム製ピストン部材に生じ
るクラックの問題を最少にするための考察が論じられて
いる。ピン内径部領域の応力を減じるためリストピン内
径部の上端とクラウンの下部との間の距離を長くするこ
とが望ましい点が考察されている。しかし、上記の考察
とは矛盾するが、コンパクトさと低コストを実現するた
め、ピストン部材の上部表面とリストピンの中心軸との
高さ方向距離により定義されるピストン部材のいわゆる
臨界高さCHを小さくすることが重要になってきている。
他の問題として、比較的大きな上部圧縮リングが必要
であり、この上部圧縮リングにより、ピストン部材に対
してそのリングより上方のすき間容積を最小としてい
る。もしこのすき間容積が大きければ、燃料がピストン
部材とシリンダ内径部との間の死領域に導かれるため相
当量の燃焼ガスが十分に燃焼しなくなる。このため燃焼
効率が相当低下することになる。しかし上部リングが上
方に位置しているときは、増大した熱をより良く除去す
るため環境領域をそのまわりから連続的に冷却する必要
性が増すことになる。上記の米国特許第4,056,044号
に、ピストン部材の上部表面から相当の距離離して位置
する上部リングとその上部表面に環状溝を有するピスト
ンスカートが示されている。溝に向けて注がれる油が、
クラウン表面の下方及びその領域に対してスプラッシ潤
滑される。また上記米国特許の実施例において、水等が
シリンダライナを同時に循環している間、ライナ凹部が
ライナの上部領域を十分に冷却するほど上方に延びるこ
とはない。
従って、最小のすき間容積を有し、約13,790kPa（2,0
00psi）以上好ましくは約15,170kPa（2,200psi）の領域
において燃焼室の圧力の連続的で効率の良い操作が可能
な、ピストン部材を有する高出力エンジン及びピストン
組立品が必要である。さらに、ピストン部材は、鋼材が
好ましく、それを鍛造するために複雑でない形状とする
ことにより製造を比較的容易とすることが好ましい。さ
らにピストン部材の上部は、応力の増大、差のある熱歪
みを避けるためできる限りスムーズで対称であることが
好ましく、その下部表面を最大に冷却できるような構造
となっていることが好ましい。またエンジンは、上部リ
ング溝の領域においてピストン部材の上部を最も効率的
に冷却するため、シリンダライナを外面から十分に冷却
しなければならない。さらにピストン部材の圧縮高さCH
は、ピストン組立品の最大にコンパクトにするため実用
的にできるだけ小さくすることが好ましい。
〔発明の開示〕
本発明に係るエンジンは、上方内径部を形成するブロ
ックと、ブロック内径部に収納されると共にピストン内
径部を形成するシリンダライナと、ブロックに結合され
るシリンダヘッドと、ピストン内径部内で往復運動する
ように配置された鋼鉄製ピストン部材を有するピストン
組立体とを備えている。鋼鉄製ピストン部材は、所定の
直径Ｄを有する上方部材と、上部表面と、凹面形のクラ
ウン表面と、上部ランドを形成する管状壁と、上部表面
から最小距離TRHだけ離れて位置し比TRH/Dが0.06より小
さい上部リング溝と、下方端面と、上方に延びる半径方
向内側に対向する表面とを有する。また、上方部材は、
半径方向外側に対向する面と、この半径方向外側に対向
する面と半径方向内側に対向する面とを接続するつなぎ
部を有し、上部リング溝と高さが一致するように冷却凹
部を形成している。鋼鉄製ピストン部材の下方部材は、
凹部と接続し夫々の内部に内径部を有する一対のピンボ
スを有している。さらに、環状凹部が、シリンダライナ
とブロックとの間に形成され、ピストン部材からの熱を
消散するために、この環状凹部の高さが上部リング溝の
高さと一致し、冷却液がブロック内を使用時に循環する
ようになっている。
より具体的には、本発明の鋼鉄製ピストン部材の上方
部材は、使用時変形を最小とするための中心軸に対する
回転表面と、簡易に鍛えられ機械加工され得る複雑でな
い形状と、軽量であり13,790kPa（2,000psi）以下の領
域において燃焼室圧力に耐え得る断面形状とを有してい
る。
〔図面の簡単な説明〕
第１図はエンジンブロック、シリンダライナ、ピスト
ン組立体とを有する本発明に係るエンジンの垂直方向の
部分的な断面図、 第２図は第１図のII−II線におけるピストン組立体の
一部分の長手方向垂直方向の断面図、 第３図は第１図および第２図に示したピストン部材の
上部表面の一部を示す部分的な拡大断面図、 第４図は第２図のIV−IV線の方向から見た場合のピス
トン部材の平面図、 第５図は第２図のＶ−Ｖ線におけるピストン部材の断
面図、 第６図は第２図のVI−VI線におけるピストンスカート
の上方から見た平面図である。
〔発明を実施するための最良の形態〕
第１図及び第２図に示すように、10は多シリンダ形の
高出力ディーゼルエンジンであり、このエンジン10は、
底部ブロック12、上部ブロックすなわちスペーサ部14及
びシリンダヘッド16を有し、このシリンダヘッド16は、
このヘッドと上部ブロックとの貫通し底部ブロックに螺
合して受け入れられる複数の締め金具であるボルト18に
より通常の方法で強固に一体的に固定される。底部ブロ
ックは、通例その内を貫通する円筒形開口部20及び上部
ランド24と底部ランド26との形成するために開口部と同
心的に連通する環状溝22とを有する。この実施例におい
て、上部ランドは底部ランドよりほんの少し大きな直径
を有している。環状溝28は、必要に応じて、図示したよ
うにエラストマー・シールリング30を収納するために上
部ランド内に設けられてもよい。
上部ブロック14は、底部ブロック12の上部表面32上に
配置され、さらに上向きの環状シート36を形成するため
に底部ブロック内径部20より大きな直径を有する内径部
34を有している。また上部ブロックは、環状凹部38を有
し、この環状凹部38は、内径部38上に開口し、上部ラン
ド40と底部ランド42を形成している。また環状凹部44が
底部ランド42内に形成されており、この環状凹部44に、
エラストマーの細長い筒形のシールリング46が収納さ
れ、このシールリング46は、底部ブロックの上部表面32
に使用時シールするように係合する。
48は中間部が支持されたシリンダライナー48であり、
このシリンダライナー48は、階段状の円筒状下方部50を
有しており、この円筒状下方部50は、底部ブロック12内
に延び、この底部ブロック12の上部ランド24と底部ラン
ド26とにより安定して支持されている。このライナ48
は、円筒状の上方部52を有しており、この上方部52は、
上部ブロック14の上部ランド40と下部ランド42との間を
比較的自由に動けるように延びて設けられている。この
ライナ48は、ピストン内径部54を形成し、さらに下方部
より上方部において大きな半径方向の厚さを有し、これ
により、下向きのシートである環状支持面56を形成し、
この環状支持面56は、底部ブロックの下向きシート36に
対して使用時係合している。シールリング30は、下方部
に対してシールするように係合しており、一方シールリ
ング46は、底部ブロックと上部ブロックとの接触面のど
ちらか一方の側で高さ方向に空間のある位置で上方部に
対してシールするように係合している。
上部表面58と半径方向側に延びる環状溝60が、従来か
らの圧縮ヘッドガスケット62を収納するためにライナー
48の上部端により形成されている。このヘッドガスケッ
ト62は、上部ブロック14の上部表面とシリンダヘッド16
との間及びライナ溝60とシリンダヘッドの底面との間
に、配置されている。本実施例においては、シリンダヘ
ッド16は、ヘッドガスケットに係合し、その結果締め金
具18が底部ブロック12内に螺合している時、底部ブロッ
クのシート36に対してライナの支持面56を積極的に付勢
している。この点に関しては、1987年１月27日にB.Ball
heimerに対して発行された米国特許第4,638,769号を参
照すれば良く、この米国特許には、中間支持シリンダラ
イナの特徴及び効果が開示されている。
ディーゼルエンジン10のシリンダヘッド16は、真上に
向いた開口部64を有し、円筒形のライナ内径部54の中心
軸66を有してこの軸方向に配置されている。燃料噴射ノ
ズル68は、この開口部に収納されている。さらに、複数
のバルブ開口部であるポート70のうちの２つが第１図に
概略的に図面の都合上実際より少しずれた位置に示され
ており、他の２つは示されていない。このバルブのポー
ト70は、周知の方法で往復運動可能なエンジンバルブ72
の対応する部材を収納するように調整される。
ディーゼルエンジン10は、さらに第１図の下方右部に
示される第１ノズル74及び第２ノズル75を有している。
第１ノズル74は、底部ブロック12に固定されており、圧
油源（図示せず）に接続されており、連結式ピストン組
立体76の所定の領域に対して垂直に狭いジェットを噴出
する。第２ノズル75も、同様に底部ブロックに固定さ
れ、ピストンが往復運動をする際ピストン組立体の他の
領域に衝突するように垂直より傾いている。
ディーゼルエンジン10のピストン組立体76は、上方鋼
鉄製ピストン部材78と下方アルミニウム製ピストンスカ
ート80とを有し、これらは共通のリストピンすなわち長
手方向に向いた中心軸84を有するピストンピン（リスト
ピン）82に揺動可能に取り付けられている。このリスト
ピン82は、鋼鉄製であり、円筒状外周面86と重量軽減の
ために円筒状内径部88を有している。従来からのコネク
ティングロッド90は、上方アイ端部92と背面が鋼鉄製の
青銅スリーブベアリング92とを有し、リストピンに操作
可能に結合され駆動される。
第２図及び第４図に示されるように、鋼鉄製ピストン
部材78は、図示するように、円筒形で所定の直径Ｄの上
方部材96を有している。この上方部材96は、中心線66に
対して垂直面上に位置する平らな上部表面98と、本実施
例においては中心線66に対して回転して十分機械加工さ
れた表面により好ましく形成されたクラウン表面100と
を有している。一般に、クラウンン表面は、上部表面の
下で高さ方向に配置された中央部に位置するアペクス部
102と、燃焼乱れを改善するために円筒形である半径方
向外側のランド部104と、上記アペクス部とランド部を
スムーズに接続する環状くぼみ106とを有している。第
１図より認められるように、クラウン表面100とピスト
ン部材の上部表面98のすぐ上方に位置し、ピストン組立
品76が上死点に位置するときシリンダヘッド16の下方に
位置する領域が、燃焼室107であり、これらの幾何学上
の総容積がすき間容積である。
第３図に最も良く示されているが、ピストン部材78
は、さらに上部表面98の外側端から始まり第１の上部ラ
ンド110の周囲に連続的な順序で形成される環状壁108
と、断面くさび形状の上部リング溝112と、第２の上方
中間ランド114と、矩形断面の中間リング溝116と、第３
の下方中間ランド118と、矩形断面の底面リング溝120
と、上方端部表面124により終る第４の底部ランド122と
を有している。環状の半径方向内側に向いた壁面126が
壁108により形成され、端部表面124から上方に延びてい
る。ピストン部材の上方部96は、環状の半径方向外側に
向いた壁面128及び壁面126と128とを接続する下方に向
いたつなぎ部分130とにより形成され、明確な断面形状
の環状冷却凹部132を形成している。実際には、本実施
例の壁面128は、第３図に示されるように中心軸66に対
して約12.33度の傾斜角を有する円錐部134とその下方の
円筒形部136とを有する。一方壁面126は、円錐部のみで
あり約1.17度の傾斜角Ｂを有してしる。溝表面126、13
0、134、136は、正確な寸法制御により好ましく十分機
械加工された軸66に対する回転表面となっている。
さらにピストン組立体36は、上部リング溝112に収納
されたくさび形状の上部分割コンプレッションリング13
8と、中間リング溝116に収納された階段状の矩形断面の
中間分割コンプレッションリング140と、底部リング溝1
20に収納されたオイルリング組立体142とを有してい
る。このオイルリング組立体142は、環状分割リング144
と、この分割リング144をピストンすなわちライナ内径
部54に対して外側に連続的に押圧するコイル状のエクス
パンションスプリング146とを有している。環状壁108
は、底部リング溝120と冷却凹部132とを連通する複数の
出口通路148を有し、さらに分割リング144は、ライナ内
径部に対向する環状溝150と複数の半径方向通路152とを
有し、これらにより、オイルはライナ内径部から取り去
られさらに補助的冷却のために冷却凹部に戻される。第
５図に示されように本発明においては、環状壁108内に
は４つの通路148があり、これらの通路148は中心軸66を
通る横方向垂直面上若しくはその近傍に位置しており、
この垂直面はリストピン82の中心軸84を通る長手方向垂
直面156に対して垂直である。
第１図及び第２図に示されるように、鋼鉄製ピストン
部材78は、下方部材158を有しており、さらにこの下方
部材158は、上方部材96の外側に向いた壁面128と接続す
る一対のピンボス160と上方部材により形成され軸66を
中心とした下方に対向した凹面形のポケット162とを有
している。この凹面形のポケット162は、図示するよう
に均一な厚みＣのクラウン164を形成するために、クラ
ウン表面100のアペクス部102より等距離だけ離れて位置
している。さらに図示するように、比較的薄く円錐形状
のウェブ166が形成され、このウェブ166は、くぼみ106
とそれに並ぶクラウン表面100のランド部104と外側へ対
向する壁面128との間の均一な厚みＷを有している。例
えば、図示された実施例においては、厚みＣは約4mm若
しくは5mmであり、厚みＷは約５〜7mmである。それぞれ
のピンボス160は、内径部168を有し、このボスは、夫々
その内に背面が鋼鉄製の青銅のベアリングスリーブ170
を収納するように調整される。これらのベアリングスリ
ーブ170は、リストピンを回転可能に支持するように軸
方向に並べられている。
第１図、第２図及び及び第６図に示すように、ピスト
ンスカート80は、環状の上向きのオイルくぼみ174を備
えた上部表面172を有している。このピストンスカート8
0は、少し楕円形状の外周表面176を有し、この外周表面
176は上部表面から下っておりさらにその楕円の長軸は
ピン軸84と垂直である。一対の配置されたリストピン収
納用の内径部178が、ピストンスカートを貫通して形成
され、これらの各内径部はその内に環状溝180を有して
いる。ピストンスカート80は、その両ボス内に挿入可能
に位置するリストピン82に回転可能に取りつけられる。
リストピンの過度の動きは、溝180内に夫々配置された
一対の分割リテーニングリング182により軸84に沿って
防止される。
一対の軸状のボス184が、スカート80内に形成され、
このボス184により対応する一対の潤滑路186が軸状に貫
通するように設けることが可能になる。この潤滑路186
は、互いに傾いて配置されており、この結果スカート
は、180度はなれた２つの位置のいずれかのリストピン8
2上に取り付けることができ、その２つの位置のいずれ
かは、第１ジェットノズル74と軸方向に並べて配置され
ている。またスカート80には、傾いて向い合ったほぼ円
筒形状の凹部188を有しており、この凹部はスカートが
最下点に向って往復運動する際ノズルから空隙を形成す
るためにスカートの底部で下向きに開口している。
〔産業上の利用可能性〕
次に作用を説明する。連結式ピストン組立体76は下死
点に対して下方に往復運動を行ない、この下死点上に第
１図に示されたように第１ノズル74が潤滑油をスカート
通路186内に噴出する。このオイルジェットは上部表面1
72を越えて上方へ連続し、この上部表面172上でオイル
ジェットはピストン部材78の冷却凹部132の表面と接触
しさらに反対方向の周辺部にはねかけられる。オイルの
大部分が、ピストン組立体が上方へ往復運動していると
きスカートのくぼみ174により集められ、さらに上死点
において反転するとき、ピストン部材の内部に等しく分
配される。同時に、第２のノズルが、ピストン組立体が
下死点に到達するまで、コネクティングロッド90に対し
て小さな柱状にて噴出する。ここでオイルジェットはア
イ端部92の上方を通過し凹面形のポケット162すなわち
クラウン164の下方に対して噴出される。
第３図に示されるように、冷却凹部132の上部は、リ
ング溝112の上部と高さ方向に並べて配置される関係を
有している。またこの冷却凹部132は、ピストン部材78
の上部表面98の下方に直接位置するように配置され、さ
らに文字Ｅで示される距離だけ下方に位置している。こ
の距離Ｅとピストン直径Ｄとの比は、約1.0以下であ
り、好ましくは約0.04〜0.06の間の値である。この実施
例では、直径Ｄは124mmであり、距離Ｅは約5.5mmであ
り、これらの比は約0.044である。
同様の実施例において、ピストン組立品76の上部表面
98と上部リング溝112との間の最小高さ方向距離は、第
３図において文字TRHで示され、5mmであった。結論とし
て、距離TRHと直径Ｄとの比は、約0.06以下であり、好
ましくは約0.035と0.05との間である。この実施例では
この比は、0.04であった。
同様の実施例において、管状壁108の総ランド高さLH
は、31mmであり、上部表面98とリストピン軸84との間の
高さ方向距離CHは、70mmであった。それゆえLHとＤとの
比は約0.25であり、CHとＤとの比は約0.56であった。次
の結論として、連結式ピストン組立体76に対して、LHと
Ｄとの比は、約0.23以上であり、好ましくは0.24と0.26
の間であり、CHとＤとの比は、0.60以下であり、好まし
くは0.60と0.45との間である。
冷却凹部132と、上部リング溝112の上部と、上部ブロ
ック冷却凹部38の上部は、第１図に示されたように、同
一の水平面上に位置している。それに対し、従来のシリ
ンダライナは、その上部においてブロックにより支持さ
れていたため、余分な高さ方向の空間が必要であり、さ
らにどのようなライナの外部水冷凹部の上部も下方に配
置しなければならなかった。本実施例においては、最高
の冷却性及び熱消散性を有しており、熱が鋼鉄製のピス
トン部材78から半径方向の内外方向にさらに上部表面98
の下方からただちに消散される。さらに、上部ランドす
き間容積が約978mm3まで減少している。すき間容積すな
わち上死点におけるピストン組立品76の燃焼室107内の
全容積は、114,530mm3であったので、それらの間の比は
約0.009であった。好ましくはその比は、約0.020以下で
あり、これは相対的に低く好ましい比である。
上述した寸法的な制限の他に、連結式ピストン組立体
76は、好ましくは特定の方法で製造され、また特定の材
料が使用される。特に、上方鋼鉄製ピストン部材78は、
好ましくは基本的には4140改良鋼鉄材のようなクロムモ
リブデン合金鋼鉄材から鍛えられる。下方アルミニウム
製ピストンスカート80は、同様に好ましくは基本的には
SAE321−T6改良アルミニウム材のような合金アルミニウ
ム材から鍛えられる。
上述の合金鋼は特にクラスIIの鍛造に適応しており、
約13,790kPa（2000psi）以上、好ましくは約15,170kPa
（2200psi）以上の高圧縮圧力に耐え得るオーステナイ
ト粒度５またはそれより微細な粒度を提供できるもので
ある。鍛造鋼鉄ピストンのエッチング断面部分は、それ
らの内部のグレン流れすじがほぼ、あるいは広い逆Ｕ字
形をなしていることを示している。この逆Ｕ字形は第３
図に示したピストン部材の形状に概略的に近似してお
り、またウェブ166および管状壁108のグレン流れすじと
ほぼ並んでいる。これによって断面強度の増加がもたら
されている。
上述の鍛造アルミニウム合金は高い硬度、優れた耐摩
耗特性、小さい熱膨張率を有している。
本発明の他の態様、目的および利点は図面、発明の説
明および請求の範囲から理解される。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 バルハイマー ベニー アメリカ合衆国 イリノイ州 61615 ピオーリア ウエスト ノース レーン 812 (72)発明者 シュープ スティーヴン ジー アメリカ合衆国 イリノイ州 61604 ピオーリア ノース ビギロー 3325 (56)参考文献 米国特許4180027（ＵＳ，Ａ) 独国特許出願公開3643039（ＤＥ，Ａ １)

Claims (10)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】上方内径部（34）を形成するブロック（1
    2、14）と、このブロック内径部（34）内に位置しピス
    トン内径部（54）を形成するシリンダライナ（48）と、
    ブロック（12、14）に結合されるシリンダヘッド（16）
    と、ピストン内径部（54）内で往復運動のために配置さ
    れた鋼鉄製ピストン部材（78）を有するピストン組立体
    とを備えたタイプのエンジンにおいて、 円筒形で所定の直径Ｄを有する上方部材（96）と、上部
    表面（98）と、凹状のクラウン表面（100）と、上部表
    面（98）から下がり外側に対向した上部ランド（110）
    を形成する管状壁（108）と、上部表面（98）からの所
    定の最小高さ方向距離TRHとした場合比TRH/Dが0.06より
    小さくなるように配置された上部リング溝（112）と、
    下方端面（124）と、下方端面（124）から上方に延びる
    環状の内側に対向する壁面（126）とを有する鋼鉄製ピ
    ストン部材（78）と、 外側に対向した環状の壁面（128）と、内側及び外側に
    対向した壁面（126,128）を接続する下向きのつなぎ部
    （130）とを有し、これらの壁面（126,128）とつなぎ部
    （130）により下向きの環状の冷却凹部（132）を形成
    し、この冷却凹部（132）が上部リング溝（112）の高さ
    と一致するように配置されている上方部材（96）と、 冷却凹部（132）と接続された夫々が内径部（168）を形
    成する一対のピンボス（160）を有すると共にこの内径
    部（168）が共通軸（84）上に設けられている下方部材
    （158）を備えたピストン部材（78）と、 シリンダライナ（48）と使用時に冷却液が循環するよう
    になっているブロック（12,14）の間に形成された環状
    凹部（38）を有し、ピストン部材（78）から熱を消散さ
    せるために、この環状凹部（38）の高さがピストン部材
    （78）が上死点に位置するとき上部リング溝（112）と
    高さと一致するように配置されているエンジン（10）
    と、 を備えたことを特徴とするエンジン。
  2. 【請求項２】ブロック（12、14）が、下方に延び上方内
    径部（34）より直径が小さい円筒状開口部（20）とそれ
    らの間に環状シート部（36）を形成し、シリンダライナ
    （48）が環状シート部（36）により支持されていること
    を特徴とする請求の範囲第１項記載のエンジン。
  3. 【請求項３】ブロック（12、14）が、互いに着脱可能に
    結合された上方ブロック部材（12）と下方ブロック部材
    （14）とを有し、上方ブロック部材（12）が上方内径部
    （34）と開口して連通する環状凹部（38）を形成するこ
    とを特徴とする請求の範囲第２項記載のエンジン。
  4. 【請求項４】ピストン部材（78）の冷却凹部（132）が
    上部表面（98）の高さ方向に直接下方に位置し、シリン
    ダライナ（48）が中心軸（66）を有し、さらに凹面形の
    クラウン表面（100）が使用時にピストン部材（78）の
    変形を最小とするための中心軸（66）に対する回転表面
    により形成されたことを特徴とする請求の範囲第１項記
    載のエンジン。
  5. 【請求項５】クラウン表面（100）と上部表面（98）と
    の真上に位置したシリンダヘッド（16）の下方の最小容
    積領域が、所定の第１のすき間容積を有する燃料室を形
    成し、上部リング溝（112）の上方で上部表面（98）の
    下方でシリンダライナ（48）とピストン部材（78）との
    間にある他の容積領域が第２のすき間容積を形成し、第
    ２のすき間容積の値により割られた第１のすき間容積の
    値が効率改善のために約0.020以下であることを特徴と
    する請求の範囲第３項記載のエンジン。
  6. 【請求項６】距離TRHが約5mmであることを特徴とする請
    求の範囲第１項記載のエンジン。
  7. 【請求項７】管状壁（108）が、直径Ｄにより割られた
    値が約0.25である総ランド高さLHを有することを特徴と
    する請求の範囲第１項記載のエンジン。
  8. 【請求項８】比TRH/Dが好ましくは0.035〜0.05の範囲で
    あることを特徴とする請求の範囲第１項記載のエンジ
    ン。
  9. 【請求項９】ピストン組立体（76）が、環状の上向きく
    ぼみ（174）を形成するピストンスカート部（80）と、
    上向きくぼみ（174）が下向き冷却凹部（132）と相互に
    協力するよう配置するためにピストン部材（78）をピス
    トンスカート部（80）に結合するリストピン（86）とを
    有することを特徴とする請求の範囲第１項記載のエンジ
    ン。
  10. 【請求項１０】ピストン部材（78）が、クロムモリブデ
    ン合金鋼鉄材により製作され、約13,790kPa（2,000ps
    i）以上の操作圧力に耐えるように調整されていること
    を特徴とする請求の範囲第８項記載のエンジン。
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