JP2001193560A - 内燃機関のシリンダヘッドガスケット構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 シリンダヘッドガスケット構造において、機
関熱効率を向上させ、燃焼ガスの結露によるシリンダラ
イナ等の腐蝕を防止し、また、シリンダライナの強度が
高出力化に対応できるようにすることである。 【解決手段】 つば部７を有するシリンダライナ６をシ
リンダブロック１に嵌着し、シリンダブロック１とシリ
ンダヘッド９の間にシリンダヘッドガスケット１０を挟
着する内燃機関において、シリンダヘッドガスケット１
０の内周縁にファイヤリング１４を一体的に設け、シリ
ンダライナ６の上端面のうち、径方向の外方側環状領域
Ｗ１に、シリンダヘッドガスケット１０を位置させ、径
方向の内方側環状領域Ｗ２にファイヤリング１４を配置
する。ファイヤリング１４の厚みｔ２を、ヘッドボルト
締付時、内方側環状領域Ｗ２とシリンダヘッド９の下端
面との間を燃焼ガスが侵入しない程度に隙間なく埋める
厚みに設定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本願発明は、シリンダヘッド
とシリンダブロックの間に挟持される内燃機関のシリン
ダヘッドガスケットの構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】図６は従来例のシリンダライナ上端部近
傍の縦断面拡大部分図であり、シリンダブロック１に形
成されたライナ嵌合孔２は、上端部に段面３を介して拡
径部５を有し、一方、ライナ嵌合孔２に嵌合したシリン
ダライナ６は、上端部に外向きのつば部７を一体に有し
ている。該つば部７を拡径部５に嵌め込み、金属製のシ
リンダヘッドガスケット１０を介してシリンダヘッド９
を載せ、シリンダヘッド９とシリンダブロック１とをヘ
ッドボルトで締結することにより、シリンダヘッドガス
ケット１０を所定圧力で挟持し、かつ、つば部７の下面
を段面３に圧接している。

【０００３】シリンダライナ６の上端面は、径方向の外
周側環状領域Ｗ１と内周側環状領域Ｗ２とに分けられ、
外周側環状領域Ｗ１は、シリンダブロック１の上端面と
同一高さに揃えられると共に、シリンダヘッド９との間
で前記シリンダヘッドガスケット１０のグロメット１３
を所定圧力で挟持している。シリンダライナ６の上端面
内周側環状領域Ｗ２は上記外周側環状領域Ｗ１よりも一
定高さＤ１だけ隆起すると共に、シリンダヘッド９の下
端面と一定間隔Ｄ２（たとえば０．２mm程度）を隔てて
対向し、シリンダヘッド９の下端面との間に環状空間Ｓ
を形成している。

【０００４】前記環状空間Ｓを形成している理由は、シ
リンダヘッド９とシリンダブロック１とをヘッドボルト
で締結した時に、締付圧力がシリンダライナ６の隆起部
１２、すなわち内周側環状領域Ｗ２にかかり、過大なモ
ーメントＭがかかることにより、ライナ隅部Ａに過大な
応力が収集するのを避けるためである。

【０００５】図７は別の従来例を示しており、シリンダ
ライナ６の上端全面は、シリンダブロック１の上端面と
同一高さに揃えられ、内周側環状領域Ｗ２には、前記図
６のような隆起部１２を形成する代わりにファイヤリン
グ１４を配置している。該ファイヤリング１４も、上記
隆起部１２と同様な理由で、シリンダヘッド９の下端面
に対して一定間隔Ｄ３を隔てており、それにより環状空
間Ｓを形成している。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】図６の構造では、次の
ような不具合が生じる。 （１）シリンダライナ６とシリンダヘッド９の間に環状
空間Ｓが存在していると、筒内の燃料が環状空間Ｓ内に
侵入し、その大部分が燃焼に寄与せずに排出され、その
ため機関熱効率が低下する。

【０００７】（２）環状空間Ｓに侵入した燃焼ガスは、
シリンダライナ６及びシリンダヘッド９により冷却され
てその一部が結露し、シリンダライナ６及びシリンダヘ
ッド９の錆びや腐蝕の原因となる。特に、ディーゼル機
関では、燃料中の硫黄成分が水分と化合して硫酸を生成
し、シリンダライナ６及びシリンダヘッド９の上記腐蝕
を助長する。

【０００８】（３）昨今の内燃機関は、高速、高出力化
が要求されているが、高出力化を行なうと筒内圧が高く
なり、環状空間Ｓに侵入した燃焼ガスの圧力も高圧化
し、内周側環状領域Ｗ２にかかる応力Ｐ１が過大にな
る。それによりライナ隅部（アール部）Ａを支点として
過大なモーメントＭが発生し、ライナ隅部Ａに亀裂が生
じる恐れがある。すなわち、燃焼ガスが侵入可能な環状
空間Ｓを残していることにより、機関の高出力を阻害し
ている。

【０００９】図７の構造では、シリンダライナ６の上端
面内周側環状領域Ｗ２にファイヤリング１４を配置する
ことにより、環状空間Ｓ内で燃焼ガスが冷却されるのを
抑制し、前記結露や硫酸の発生量を少なくしているが、
燃料が侵入しうる環状空間Ｓ自体は残存しているので、
機関熱効率の低下は防ぐことはできない。

【００１０】

【発明の目的】本願発明の目的は、機関熱効率を向上さ
せるとこができ、燃焼ガスの結露によるシリンダライナ
及びシリンダヘッドの腐蝕を防止でき、かつ、シリンダ
ライナのライナ隅部にかかる応力を低減して、機関出力
の増大化を可能にする内燃機関のシリンダヘッドガスケ
ット構造を提供することである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本願請求項１記載の発明
は、上端につば部を有するシリンダライナをシリンダブ
ロックに嵌着し、シリンダブロックとシリンダヘッドの
間にシリンダヘッドガスケットを挟持する内燃機関のシ
リンダヘッドガスケット構造において、シリンダヘッド
ガスケットのボア対応孔の内周縁にファイヤリングを一
体的に設け、シリンダライナの上端面のうち、径方向の
外方側環状領域に、シリンダヘッドガスケットを位置さ
せ、径方向の内方側環状領域にファイヤリングを位置さ
せ、該ファイヤリングの厚みを、ヘッドボルト締付時、
内方側環状領域とシリンダヘッドとの間を燃焼ガスが侵
入しない程度に隙間なく埋める厚みとしていることを特
徴としている。

【００１２】請求項２記載の発明は、ファイヤリングの
片面又は両面に、弾力性を有する耐熱材層を形成してい
ることを特徴としている。

【００１３】

【発明の実施の形態１】図１〜図４は、本願発明を多気
筒ガス機関に適用した例であり、前記図６と同じ名称の
部品には同じ符号を付してある。機関全体を示す図１に
おいて、シリンダブロック１の上端面には、ヘッドボル
トにより、シリンダヘッドガスケット１０を介してシリ
ンダヘッド９が締結され、シリンダブロック１の下端面
にはオイルパン２０が締結されている。シリンダヘッド
９の上端面には弁腕室カバー１９が締結されている。

【００１４】シリンダブロック１の下半部にはクランク
室２１が形成され、上半部にはライナ嵌合孔２及びカム
室２３等が形成され、ライナ嵌合孔２にはシリンダライ
ナ６が嵌着され、シリンダライナ６内に嵌合するピスト
ン２７は連接棒１７を介してクランク軸２５に連結して
いる。シリンダライナ６の外周面にはライナ冷却用の冷
却水ジャケット１８が形成されている。カム室２３内に
配置された弁腕駆動用のカム軸２６には、タペット２２
を介してプッシュロッド２８が係合し、該プッシュロッ
ド２８はロッド挿通孔２９を通り、シリンダヘッド９内
を通って、弁腕室カバー１９内に至っている。

【００１５】シリンダヘッド９内には、吸気通路３０、
排気通路及び冷却水ジャケット３１等が形成されると共
に、吸気弁３２及び排気弁が装着されており、シリンダ
ヘッド９の側端面には吸気マニホールド３３及び排気マ
ニホールド３４が接続している。

【００１６】図２はシリンダヘッドガスケット１０の平
面拡大図であり、ボア対応孔３５の周囲には、環状のグ
ロメット１３がガスケット本体と一体的に設けられ、該
グロメット１３の内周縁にはファイヤリング１４が結合
されている。３７はプッシュロッド挿通孔である。

【００１７】図３は図２のIII-III断面拡大図であり、
シリンダヘッドガスケット１０はＳＰＣＣ等の薄鋼板製
の基板（芯材）４０を有し、該基板４０のガスケット本
体部分（グロメット１３を除いた部分）における表裏両
面には、ＳＰＣＣ等の金属製補助シート４１が一体的に
設けられ、該補助シート４１の表面はグラファイト処理
されている。環状のグロメット１３は耐熱性を有するス
テンレス鋼板（ＳＵＳ）により断面Ｕ字形に形成され、
前記基板４０の内方突出部分４０ａに嵌着されている。
ファイヤリング１４は、基板４３として耐熱性を有する
薄鋼板（ＳＳ）あるいはステンレス鋼板（ＳＵＳ）を用
いており、その表裏両面には、弾力性及び耐熱性を有
し、かつ、脱アスベスト製のコンパウンドよりなる耐熱
材層４４が形成され、耐熱材層４４の表面はグラファイ
ト処理されている。

【００１８】ファイヤリング１４の厚みｔ２はシリンダ
ヘッドガスケット１０の厚みｔ１と略同じ厚みとなって
いる。寸法の一具体例を示すと、シリンダヘッドガスケ
ット１０の厚みｔ1については、基板４０の厚みが０．
９０mm、表裏の各シート４１の厚みがそれぞれ０．４５
mmとなっており、これらを合計してｔ１＝１．８０mmと
なっている。これに対し、ファイヤリング１４の厚みｔ
２は１．７５mmとなっている。この差ｔ１−ｔ２＝０．
０５mmは、図４に示すようにヘッドボルトで締め付けた
時には、ファイヤリング１４によって、シリンダヘッド
９の下端面とシリンダライナ６の上端面内周側環状領域
Ｗ２の間隔Ｄ３を、燃焼ガスが侵入しない程度に隙間な
く埋めることができる値であり、かつ、シリンダライナ
６の上端面内周側環状領域Ｗ２を加圧しない値である。

【００１９】図４において、ライナ嵌合孔２は、上端部
に段面３を介して拡径部５を有し、シリンダライナ６
は、上端部に上記拡径部５に嵌合する外向きのつば部７
を一体に有し、シリンダライナ６の上端全面はシリンダ
ブロック１の上端面と同一高さに揃えられている。シリ
ンダヘッドガスケット１０のグロメット１３は、シリン
ダライナ６の上端面のうち、つば部７の張り出し領域に
対応する外周側環状領域Ｗ１に位置し、ファイヤリング
１４は内周側環状領域Ｗ２に位置している。したがっ
て、グロメット１３を除くガスケット本体は、シリンダ
ヘッド９の下端面とシリンダブロック１の上端面の間で
所定の締付圧力で挟持され、グロメット１３はシリンダ
ヘッド９の下端面とシリンダライナ６の上端面外周側環
状領域Ｗ２との間で所定の締付圧力で挟持されている。
一方、ファイヤリング１４は、前述のように、シリンダ
ヘッド９の下端面とシリンダライナ６の上端面内周側環
状領域Ｗ２の間を、燃焼ガスが侵入しない程度に隙間な
く埋め、しかも、上記内周側環状領域Ｗ２を殆ど加圧し
ない状態で介在している。

【００２０】

【作用】図４において、機関組立時、ヘッドボルトによ
りシリンダヘッド９とシリンダブロック１を締結する
と、ガスケット本体及びグロメット１３は、シリンダヘ
ッド９の下端面とシリンダブロック１の上端面の間並び
にシリンダヘッド９の下端面とシリンダライナ６の上端
面外周側環状領域Ｗ１の間で所定の締付圧力により挟持
される。一方、ファイヤリング１４は、シリンダヘッド
９の下端面とシリンダライナ６の上端面内周側環状領域
Ｗ２との間隔Ｄ３を、燃焼ガスが侵入しない程度に隙間
なく埋めるが、殆ど圧縮されない状態で介在している。
すなわち、シリンダライナ６の内周側環状領域Ｗ２を下
方へ加圧していない状態となっている。

【００２１】この状態で機関を運転すると、従来のよう
に環状空間あるいは隙間が存在していないことにより、
機関熱効率は向上し、また、燃焼ガスの冷却による結露
も殆ど生じない。また、シリンダライナ６の上端部に仮
想線Ｍで示すようなモーメントも生じず、ライナ隅部Ａ
に過大な応力は集中しない。

【００２２】

【その他の発明の実施】（１）図５に示す実施の形態
は、シリンダライナ６の上端面内周側環状領域Ｗ２に環
状の隆起部１２を有する構造であり、該隆起部１２とシ
リンダヘッド９の下端面の間にファイヤリング１４を配
置している。ファイヤリング１４の厚みは、ヘッドボル
ト締付時、隆起部１２の上端面とシリンダヘッド９の下
端面との間隔Ｄ２を、燃焼ガスが侵入しない程度に隙間
なく埋める厚さであって、かつ、隆起部１２を加圧しな
い程度の厚さに設定されている。

【００２３】（２）本願発明はガス機関及びディーゼル
機関に適しているが、ガソリン機関にも適用できる。

【００２４】（３）図３の実施の形態では、ファイヤリ
ング１４の表裏両面に弾力性を有する耐熱材層４４を形
成しているが、片面のみに形成することもできる。

【００２５】（４）図３の実施の形態では、シリンダヘ
ッドガスケット１０の厚みｔ１に対して、ファイヤリン
グ１４の厚みｔ２を極僅かに（たとえば０．０５mm程
度）薄くしているが、両厚みｔ１，ｔ２を全く同じ厚み
としても良く、反対にシリンダヘッドガスケット１０の
厚みｔ１に対して、ファイヤリング１４の厚みｔ２を極
僅かに（たとえば０．０５mm程度）厚くすることもでき
る。この場合、弾力性を有する耐熱材層４４の厚みを調
節することにより、ヘッドボルト締付時、ファイヤリン
グ１４を介してシリンダライナ６を加圧しないように設
定する。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように本願発明は、 （１）シリンダヘッド９の下端面とシリンダライナ６の
上端面内周側環状領域Ｗ２の間に配置されるファイヤリ
ング１４の厚みｔ２を、シリンダヘッド９の下端面と内
方側環状領域Ｗ２との間を燃料が侵入しない程度に隙間
なく埋める厚みに設定しているので、図６の従来例のよ
うな無駄な空間Ｓが無くなり、機関熱効率を向上させる
ことができる。

【００２７】（２）上記のような無駄な空間Ｓが無くな
ることにより、燃焼ガスの冷却による結露の発生を防止
し、それにより錆びの発生を防止できる。特に、ディー
ゼル機関においては、燃料中の硫黄成分が水分と化合し
て硫酸が発生するのを防止できる。

【００２８】（３）シリンダライナ６の上端面内周側環
状領域Ｗ２には、ヘッドボルト締付時における締付圧力
が殆どかからず、しかも、機関運転中における燃焼ガス
圧力もかかることがないので、シリンダライナ６に図４
の仮想線で示すモーメントＭは発生せず、ライナ隅部Ａ
に応力が集中することはない。したがって、シリンダラ
イナ６の肉厚を厚くして補強することなく、内燃機関の
高速、高出力化が可能となる。

【００２９】（４）ファイヤリング１４の片面又は両面
に、弾力性を有する耐熱材層４４を形成していると、フ
ァイヤリング１４の厚みｔ２がシリンダヘッド９の下端
面とシリンダライナ６の上端面内周側環状領域Ｗ２との
間隔よりも若干厚くなっても、弾力性を有する耐熱材層
４４の厚みを調整することにより、ヘッドボルト締付時
にシリンダライナ６の上端面にかかる圧力を吸収し、上
記ライナ隅部Ａへの応力集中を避けることができる。す
なわち、製造誤差あるいは取り付け誤差を吸収すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本願発明が適用されるガス機関を一部断面で
示す正面図である。

【図２】 本願発明を適用したシリンダヘッドガスケッ
トの平面拡大図である。

【図３】 図２のIII-III断面拡大図である。

【図４】 シリンダヘッドガスケットを装着し、ヘッド
ボルトで締め付けた状態を示す縦断面拡大部分図であ
る。

【図５】 本願発明の変形例を示す図４と同じ部分の縱
断面拡大部分図である。

【図６】 従来例の縦断面拡大部分図である。

【図７】 別の従来例の縦断面拡大部分図である。

【符号の説明】

１ シリンダブロック ２ ライナ嵌合孔 ６ シリンダライナ ７ つば部 ９ シリンダヘッド １０ シリンダヘッドガスケット １３ グロメット １４ ファイヤリング ３５ ボア対応孔 ４０ シリンダヘッドガスケットの基板（芯材） ４３ ファイヤリングの基板 ４４ 弾力性を有する耐熱材層

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 上端につば部を有するシリンダライナを
   シリンダブロックに嵌着し、シリンダブロックとシリン
   ダヘッドの間にシリンダヘッドガスケットを挟持する内
   燃機関のシリンダヘッドガスケット構造において、 シリンダヘッドガスケットのボア対応孔の内周縁にファ
   イヤリングを一体的に設け、 シリンダライナの上端面のうち、径方向の外方側環状領
   域に、シリンダヘッドガスケットを位置させ、径方向の
   内方側環状領域にファイヤリングを位置させ、 該ファイヤリングの厚みを、ヘッドボルト締付時、内方
   側環状領域とシリンダヘッドとの間を燃焼ガスが侵入し
   ない程度に隙間なく埋める厚みとしていることを特徴と
   する内燃機関のシリンダヘッドガスケット構造。
2. 【請求項２】 ファイヤリングの片面又は両面に、弾力
   性を有する耐熱材層を形成していることを特徴とする内
   燃機関のシリンダヘッドガスケット構造。