JP2010071247A - シリンダライナの冷却装置及びシリンダライナ - Google Patents

Abstract

【課題】 簡単かつ安価な構成でありながら、効果的にシリンダライナの温度を低減することができ、以って潤滑油消費量の低減、ピストンリング及びシリンダライナの摩耗低減等を促進でき、更にはトップリングの位置をシリンダヘッド側に近づけたいといった要請にも応えることができるシリンダライナの冷却装置を提供することを目的とする。
【解決手段】 本発明は、内燃機関のシリンダブロック３に挿入保持されるシリンダライナ１を冷却するシリンダライナ１の冷却装置であって、シリンダライナ１の外周にショットピーニングによりオイル溝１Ａを形成し、当該オイル溝１Ａにエンジンオイルを供給することによりシリンダライナ１Ａを冷却することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関のシリンダライナを冷却するシリンダライナの冷却装置及び該装置に利用されるシリンダライナに関し、例えばピストンに取り付けられているピストンリングのトップリングの上死点付近における冷却効率を高めることができるシリンダライナの冷却装置及び該装置に利用されるシリンダライナに関する。

燃焼熱を受けるピストンから、ピストンリング溝、ピストンリングを介して、シリンダライナに熱が伝達され、特にピストン上死点付近におけるトップリング（ピストンリングのうち最上部に配置されるピストンリング）との当接位置においてシリンダライナは高温となる。

シリンダライナが高温となると、シリンダライナ内面に付着しているエンジンオイル（潤滑油）の消費量が増加し、またトップリングはその背面に作用する燃焼圧を受け高面圧でシリンダライナ内面と摺動するためトップリングのシリンダライナ内面との間の潤滑状態が悪化してシリンダライナ内面及びトップリング外周面などの摩耗が増えたり、スカッフ等が発生し易くなるといった惧れがある。

このため、シリンダライナのトップリング周辺を冷却することが要求されるが、従来においては、例えば冷却水流量を増加させたり、シリンダライナが挿入保持されているシリンダブロックのウォータジャケットをシリンダライナのトップリング周辺に配設することなどが考えられるが、冷却水流量の増加はウォーターポンプ容量の増大延いてはエンジンの大型化などを招き小型・軽量化して省燃費化を図るといった要請に反することになる。

また、シリンダライナのトップリング周辺位置に対応するシリンダブロックのトップデッキ付近の位置にウォータジャケットを設けることは強度面や製造品質など設計上の観点から困難である。

なお、ピストンリングとシリンダライナ間の摩耗の増大やスカッフ等の発生の抑制は、これらの材質の変更や表面改質等により対処することもある程度可能であるが、材質の変更などは製品コストが増大すると共に、潤滑油消費量の低減には効果的に寄与し得ないのが実情である。

このようなことから、例えば特許文献１において、図６に示すような構造が提案されている。

この図６に示した構造は、ピストン７が上死点近傍に位置する際のトップリング４の位置近傍におけるシリンダライナ１の外周面を周方向において取り囲むように、オイル溝２をシリンダブロック３のトップデッキ部に刻設し、当該オイル溝２に図示しないメインギャラリから送出されるエンジンオイルの一部を循環供給することにより、ピストン７の上死点付近においてトップリング４及びその他のピストンリングから伝達される熱をエンジンオイルに伝達して逃がすことで、シリンダライナ１の温度の低減を図ることができるようにしたものである。

なお、図６中、符号５はヘッドガスケット、符号６はシリンダライナのフランジ部、符号８はウォータジャケット、符号９はシリンダヘッドである。

特開２００２−８９３５５号公報

しかしながら、シリンダブロック３のシリンダライナ１の挿入部の内周に、機械加工によりオイル溝２を設けることは、生産コストの増加を招き、低コスト化を阻害する要因となるといった実情がある。

また、所謂コンプレッションハイト（ピストンピン中心からピストン頂面までの高さ）を短くしたいといった場合や、高圧縮比化すべくデッドボリュームを低減したいといった場合、トップリング４の位置をピストン頂面に近づけることが要求されるが、かかる場合には、トップリング４の位置に合わせてオイル溝２の位置も、図６において、より上方（シリンダヘッド９側）への移動が要求されることとなる。

しかし、オイル溝２の位置を図６において上方に移動すると、図６に示す部分Ａの強度低下を招くこととなり、所定以上にオイル溝２の位置を上方（シリンダヘッド９側）に移動することはできず、以ってトップリング４の位置を上方に移動させた場合にはシリンダライナ１を良好に冷却することができないため、トップリング４の位置をピストン頂面に近づけることは困難で、コンプレッションハイトの低減、高圧縮比化に対する要求に十分に応えることができないといった実情がある。

本発明は、かかる従来の種々の実情に鑑みなされたものであって、簡単かつ安価な構成でありながら、効果的にシリンダライナの温度を低減することができ、以って潤滑油消費量の低減、ピストンリング及びシリンダライナの摩耗低減等を促進でき、更にはトップリングの位置をシリンダヘッド側に近づけたいといった要請にも応えることができるシリンダライナの冷却装置及び該装置に利用されるシリンダライナを提供することを目的とする。

このため、本発明に係るシリンダライナの冷却装置は、
内燃機関のシリンダブロックに挿入保持されるシリンダライナを冷却するシリンダライナの冷却装置であって、
シリンダライナの外周にショットピーニングによりオイル溝を形成し、当該オイル溝にエンジンオイルを供給することによりシリンダライナを冷却することを特徴とする。

本発明において、前記オイル溝は、少なくともピストン上死点位置におけるトップリング位置周辺において、シリンダライナの外周の円周方向に沿って形成されることを特徴とすることができる。

本発明において、前記オイル溝は、シリンダライナの外周の円周方向と交差する方向に形成されることを特徴とすることができる。

また、本発明に係るシリンダライナは、
内燃機関のシリンダブロックに挿入保持されるシリンダライナであって、
シリンダライナの外周にショットピーニングにより溝が形成されたことを特徴とする。

本発明によれば、簡単かつ安価な構成でありながら、効果的にシリンダライナの温度を低減することができ、以って潤滑油消費量の低減、ピストンリング及びシリンダライナの摩耗低減等を促進でき、延いてはトップリングの位置をシリンダヘッド側に近づけたいといった要請にも応えることができるシリンダライナの冷却装置及び該装置に利用されるシリンダライナを提供することができる。

以下、本発明に係る一実施の形態を、添付の図面を参照しつつ説明する。なお、以下で説明する実施の形態により、本発明が限定されるものではない。
なお、図６に示した従来の装置と同様の要素については、同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。

本実施の形態に係るシリンダライナの冷却装置においては、図６で示した従来装置のような、シリンダライナ１の外周を取り囲むようにシリンダブロック３に形成されたオイル溝２を省略し、その代わりに、図１、図２に示すように、ピストン７の上死点位置におけるトップリング４の位置周辺において、シリンダライナ１の外周の円周方向に沿って延在するように、オイル溝１Ａを設けている。

本実施の形態においては、このオイル溝１Ａに、シリンダブロック３に配設されているメインギャラリ（図示せず）から送出されるエンジンオイルの一部をオイル通路（図示せず）を介して供給するようになっている。このオイル溝１Ａに供給されたエンジンオイルは、排出通路（図示せず）を介してオイル溝１Ａから排出されるようになっている。

なお、このオイル溝１Ａに供給したエンジンオイルを、シリンダライナ１の外周面とシリンダブロック３のシリンダライナ挿入ボア内周との間隙を通過させてオイルパン（図示せず）に戻す構成とすることも可能である。

これにより、ピストン７の上死点位置付近においてトップリング４及びその他のピストンリングから伝達される熱をエンジンオイルに伝達して逃がすことで、シリンダライナ１の温度を効果的に低減することができることになる。

また、シリンダブロック３側にオイル溝２を形成しない構成としたので、図６に示した部分Ａの強度低下などを招くことがない。

従って、所謂コンプレッションハイト（ピストンピン中心からピストン頂面までの高さ）を短くしたいといった場合や、高圧縮比化すべくデッドボリュームを低減したいといった場合に、トップリング４の位置をピストン頂面に近づけることが可能となり、トップリング４の位置を、より上方（シリンダヘッド９側）へ移動させることができ、コンプレッションハイトの低減、高圧縮比化に対する要求に応えることができることになる。

更に、このオイル溝１Ａは、従来のオイル溝２ような切削加工等の機械加工ではなく、ショットピーニングにより形成されることができる。

これにより、オイル溝１Ａの形成を安価かつ容易に行うことができるため、製造コストを低く抑えることができる。

なお、オイル溝１Ａのショットピーニング処理表面には残留応力（圧縮応力）が生成されるため、機械加工によりオイル溝１Ａを形成する場合に比べ、オイル溝１Ａを形成したことによるシリンダライナ１の強度低下も抑制することができる。

また、ショットピーニング処理は、処理を施したくない部位にマスキングすることでオイル溝１Ａの形状（処理範囲）を容易かつ比較的自由に設定することができるため、例えば、オイル溝１Ａを、図３〜図５に示すような適宜の形状に加工することが容易である。

従って、ピストン７の上死点付近におけるトップリング４や各ピストンリングの位置に対応したシリンダライナ１の位置を冷却する場合に限らず、種々の要求に応じて、オイル溝１Ａを形成することができる。

例えば、図３に示すように、縦方向（シリンダライナ１の円筒中心に対して略直角に交差する方向）に延びるオイル溝１Ａを形成することで、比較的温度が高くなるシリンダライナのボア間をエンジンオイルにより効果的に冷却することなどが可能となる。

これにより、円周方向におけるシリンダライナ１の温度分布の均一化を図ることができ、以ってシリンダライナ１の変形等を抑制できるため、例えば円周方向における局所的な潤滑状態の低下、延いては摩耗等の増大、更には潤滑油消費量の増大などを効果的に抑制することができる。

また、例えば、図４、図５に示すように、シリンダライナ１の円筒中心に対して所定角度で傾斜するオイル溝１Ａを形成することで、トップリング４付近のシリンダライナ１を冷却して昇温されたオイルを下部のオイルパン（図示せず）方向に向けて徐々に流通させることができるため、シリンダライナ１のピストン往復運動方向における温度の均一化を図ることができ、以って比較的高温となるシリンダライナ１のトップリング４周辺を効果的に冷却しながらフリクションの低減等も促進することができる。

ところで、本実施の形態に係るシリンダライナの冷却装置が用いられる内燃機関はディーゼル燃焼機関に限定されるものではなく、ガソリンその他の燃料を使用する内燃機関とすることができ、燃焼方式に拘わらず、あらゆる移動式・定置式の内燃機関とすることができる。

以上で説明した一実施の形態は、本発明を説明するための例示に過ぎず、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々変更を加え得ることは可能である。

本発明の一実施の形態に係るシリンダライナの冷却装置の一部を拡大して示す部分拡大断面図である。 同上実施の形態に係るオイル溝が設けられたシリンダライナの一例を示す正面図である。 同上実施の形態に係るオイル溝が設けられたシリンダライナの他の一例を示す正面図である。 同上実施の形態に係るオイル溝が設けられたシリンダライナの他の一例を示す正面図である。 同上実施の形態に係るオイル溝が設けられたシリンダライナの他の一例を示す正面図である。 従来のシリンダライナの冷却装置の一例を示す部分拡大断面図である。

符号の説明

１ シリンダライナ
１Ａ オイル溝
３ シリンダブロック
４ トップリング
５ ヘッドガスケット
６ フランジ部
７ ピストン
８ ウォータジャケット

Claims (4)

1. 内燃機関のシリンダブロックに挿入保持されるシリンダライナを冷却するシリンダライナの冷却装置であって、
   シリンダライナの外周にショットピーニングによりオイル溝を形成し、当該オイル溝にエンジンオイルを供給することによりシリンダライナを冷却することを特徴とするシリンダライナの冷却装置。
2. 前記オイル溝は、少なくともピストン上死点位置におけるトップリング位置周辺において、シリンダライナの外周の円周方向に沿って形成されることを特徴とする請求項１に記載のシリンダライナの冷却装置。
3. 前記オイル溝は、シリンダライナの外周の円周方向と交差する方向に形成されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のリンダライナの冷却装置。
4. 内燃機関のシリンダブロックに挿入保持されるシリンダライナであって、
   シリンダライナの外周にショットピーニングにより溝が形成されたことを特徴とするシリンダライナ。
   

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