JP2013011283A - シリンダライナの冷却構造およびディーゼルエンジン - Google Patents

Abstract

【課題】きわめて簡単な構造で加工工数が少なく低コストのシリンダライナの冷却手段で以って、シリンダライナの外周面の冷却水側の熱伝達率を向上させて、エンジンの高Ｐｍｅ化に対応できるシリンダライナの冷却構造を提供する。
【解決手段】シリンダライナの外周面と、該外周面の外側を流体密に覆うカバーの内周との間に冷却室を設けたシリンダライナの冷却構造において、前記冷却室を上部冷却室と下部冷却室とに区画して、該区画部を前記カバーによって前記上部冷却室と下部冷却室とを流体密にシールし、前記区画部に前記下部冷却室から上部冷却室に冷却流体を噴出する噴出孔を開口し、該噴出孔は円周方向に略等間隔に複数個且つ開口方向を前記上部冷却室の外壁に向けて開口し、さらに前記各噴出孔は、前記区画部において、前記シリンダライナの中心に向けて穿孔されること特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、大型ディーゼルエンジンのシリンダライナに適用され、シリンダライナの外周面と、該外周面の外側を流体密に覆うカバーの内周との間に冷却室を設けたシリンダライナの冷却構造およびディーゼルエンジンに関する。

図５は、大型ディーゼルエンジンにおける、シリンダライナ及びシリンダカバーの組立構造のシリンダ半分の断面図である。
図において、１はシリンダライナ、２はシリンダライナ１に図示しない複数のボルトで固定されたシリンダカバーである。前記シリンダライナ１とシリンダカバー２とは金属カスケット６等を介して流体密に固定されている。５はカバーで該カバー５の上端は前記シリンダカバー２に固定され、下端部は前記シリンダライナ１に固定されて、該シリンダライナ１の外周面１ｆの外側を流体密に覆って、該カバー５の内周との間に冷却室４を構成している。

また、該カバー５の下面は、シリンダブロック１０の上面に固定され（９は固定面を示す）、側部下部は前記シリンダライナ１の側部をＯリング８でシールしている。
シリンダライナ１及びシリンダカバー２の冷却水は、前記シリンダブロック１０の冷却孔１６から入口孔１５を通って冷却室４に入り、ここでシリンダライナ１の内壁１ａ及び外周面１ｆを冷却し、冷却孔１６を通ってシリンダカバー２の冷却孔３に達し、該シリンダカバー２を冷却している。

また、かかる大型ディーゼルエンジンにおけるシリンダライナ１の冷却手段として、特許文献１（特開昭６２−２５３９４５号公報）の技術が提案されている。
この技術では、シリンダライナの上部周辺に半径方向外方に開放し、且つシリンダ軸線方向にのびる切欠きをほぼ等間隔に複数形成し、この切欠きに共通に連通する通路を有する補強リングを、シリンダの上部に外嵌し、前記通路及び切欠きに冷却液を流通させることを特徴としている。

特開昭６２−２５３９４５号公報

近年、前記のような大型ディーゼルエンジンにおいては、Ｐｍｅ（平均有効圧力）の上昇が進み、かかる高Ｐｍｅ（平均有効圧力）化に対応して、シリンダライナ１の外周面１ｆの温度も上昇している。
かかるシリンダライナ１外周面１ｆの温度上昇に対しては、図５の従来技術においては、高Ｐｍｅ（平均有効圧力）化に対してはシリンダライナ１の肉厚を大きくする必要があり、それに応じて、シリンダライナ１の外周面１ｆの温度を所定温度に維持するために、シリンダライナ１の冷却度を上げなければならない。

しかしながら、前記従来技術においては、単にシリンダライナ１の外周面１ｆを冷却しているのみであるので、冷却水側の熱伝達率が低く前記高Ｐｍｅ化に対する冷却度としては不十分である。
また、特許文献１（特開昭６２−２５３９４５号公報）の技術においては、円周方向に沿って多数の切欠きを形成する必要があり、シリンダライナ１の冷却部の加工に多大な工数を要し、また高コストとなる。
また、上部冷却室の代わりにシリンダライナ１に多数の折れ長の冷却孔を設けるいわゆるボアクール式シリンダライナの採用があるが、これについても、多くの長い冷却孔を加工しなければならないため、前記と同様に加工に多大な工数を要し、また高コストとなる。

本発明はかかる従来技術の課題に鑑み、きわめて簡単な構造で加工工数が少なく低コストのシリンダライナの冷却手段で以って、シリンダライナの外周面の冷却水側の熱伝達率を向上させて、エンジンの高Ｐｍｅ化に対応できるシリンダライナの冷却構造およびディーゼルエンジンを提供することを目的とする。

本発明はかかる目的を達成するもので、シリンダライナの外周面と、該外周面の外側を流体密に覆うカバーの内周との間に冷却室を設けたシリンダライナの冷却構造において、
前記カバーは前記シリンダライナの上部支持部および下部支持部に固定されてシリンダライナの全周を覆うとともに、前記冷却室を上部冷却室と下部冷却室とに区画部によって区画して、該区画部を前記カバーによって前記上部冷却室と下部冷却室とを形成するように流体密にシールし、前記区画部に前記下部冷却室から上部冷却室に冷却流体を噴出する噴出孔を開口し、該噴出孔は円周方向に略等間隔に複数個且つ開口方向を前記シリンダライナの外壁面に向けて開口し、前記各噴出孔は、前記区画部において、前記シリンダライナの中心に向けて穿孔されることを特徴とする（請求項１）。

かかる発明において、具体的には次のように構成するのがよい。即ち、前記噴出孔は、シリンダライナの外周面の接線方向に長軸を有する楕円形状または湾曲した楕円形状に形成されるとともに、前記上部冷却室への前記噴出孔の出口は長軸が前記シリンダライナの外周面の接線方向と略平行となる長円形状に形成される（請求項２）。

また、前記発明は、次のように構成することもできる。
即ち、前記区画部に根部を固定された噴出ノズルを設け、該噴出ノズルに前記噴出孔を形成する（請求項３）。
また、前記したシリンダライナの冷却構造を有するディーゼルエンジンであることを特徴とする（請求項４）。

本発明によれば、冷却室を上部冷却室と下部冷却室とに区画して、該区画部を前記カバーによって前記上部冷却室と下部冷却室とを流体密にシールし、この区画部に下部冷却室から上部冷却室に冷却流体を噴出する噴出孔を開口し、該噴出孔は円周方向に略等間隔に複数個且つ開口方向を前記シリンダライナの外壁面に向けて開口したので、冷却室を上部冷却室と下部冷却室との２段に分けて、高温になる上部冷却室に、区画部に円周方向に略等間隔に複数個且つ開口方向を前記上部冷却室のシリンダライナの外壁面に向けて開口した噴出孔から冷却液を噴出し、この冷却液を高温になるシリンダライナの外壁面、ことに第１ピストンリング対応部位付近に向けて噴出するので、外壁面と噴出される冷却液との衝突によりかかる外壁面の熱伝達率が上昇し、シリンダライナの外壁面の温度を低下せしめることができる。

従って、冷却室を上部冷却室と下部冷却室とに、カバーと区画部によって流体密にシールして分割し、該区画部に前記下部冷却室から上部冷却室に冷却流体を噴出する噴出孔を円周方向に略等間隔に複数個且つ開口方向を上部冷却室のシリンダライナの外壁面に向けて開口するという、きわめて簡単な構造で加工工数が少なく低コストのシリンダライナの冷却手段で以って、シリンダライナの外周面の冷却水側の熱伝達率を向上させることができ、これにより、エンジンの高Ｐｍｅ化に対応できるシリンダライナの冷却構造が得られる。

また、特に、前記各噴出孔は、前記区画部において、前記シリンダライナの中心に向けて穿孔されるので、各噴出孔の加工が簡単になる。

また、前記噴出孔は、シリンダライナの外周面の接線方向に長軸を有する楕円形状または湾曲した楕円形状に形成されるとともに、前記上部冷却室への前記噴出孔の出口は長軸が前記シリンダライナの外周面の接線方向と略平行となる長円形状に形成されるため、出口のアールを大きく出来て、フープ応力を低減できる。

また、区画部に根部を固定された噴出ノズルを設け、該噴出ノズルに前記噴出孔を形成すれば、噴出ノズルの長さ、向き、内径を変えることにより、冷却水のシリンダライナの外周面への衝突による冷却水側の熱伝達率を変化させることができ、これによって最適な温度条件の噴出ノズルを選定できる。

本発明の第１実施例に係る大型ディーゼルエンジンにおける、シリンダライナの組立構造のシリンダ半分の上部断面図である。 図１のＡ−Ａ線断面図（参考例）である。（Ｂ）は図２のＹ部拡大図である。 図１のＡ−Ａ線断面図（第１実施形態）である。 （Ａ）は本発明の第２実施例に係る大型ディーゼルエンジンにおける、シリンダライナの組立構造のシリンダ半分の上部断面図である。（Ｂ）は図１のＺ部拡大図である。 大型ディーゼルエンジンにおける、シリンダライナ及びシリンダカバーの組立構造のシリンダ半分の断面図である。

以下、本発明を図に示した実施例を用いて詳細に説明する。但し、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。

（第１実施形態）
図１は本発明の第１実施例に係る大型ディーゼルエンジンにおける、シリンダライナの組立構造のシリンダ半分の上部断面図である。図２は図１のＡ−Ａ線断面図（参考例）、図３は図１のＡ−Ａ線断面図（第１実施形態）である。
図１において、１はシリンダライナ、該シリンダライナ１上には、図５のように、シリンダカバー２が図示しない複数のボルトで固定されている。
５はカバーで、該カバー５の上端は前記シリンダライナ１の上部支持部１ｄにＯリング７を介して流体密に固定されている。

前記カバー５によって形成される冷却室は、区画ボス１ｃによって上部冷却室１０と下部冷却室４とに区画されている。該区画ボス１ｃの外周は前記カバー５にＯリング１１を介して流体密にシールされている。
また、前記下部冷却室４の下端部は、前記シリンダライナ１の下部支持部１ｅにＯリング８を介して流体密に固定されている。
前記区画ボス１ｃには、前記下部冷却室４から上部冷却室１０に冷却水を噴出する噴出孔１３を開口し、該噴出孔１３は次のように形成されている。

参考例として、図２に示すように、前記噴出孔１３を円周方向に複数個且つ軸線１３ｓの開口方向αを前記上部冷却室１０の外壁１ｆに向けて開口している。
この開口方向αは、実験あるいはシミュレーション計算によって決定する。
そして各噴出孔１３は、区画ボス１ｃに、その軸線１３ｓが円周方向において同一方向に傾斜して穿孔され、従って前記上部冷却室１０への出口が、図２（Ｂ）のように長円形状１３ａに形成されている。
このように、形成することにより、同一方向に軸線１３ｓを傾斜して穿孔された各噴出孔１３からの噴出水により、円周方向に旋回流が形成されて、冷却水側の熱伝達率をシリンダライナ１の上部の外周面１ｆに沿って上昇させることができ、冷却効果が向上する。
また、上部冷却室１０への出口が長円形状１３ａに形成しているので、出口のアールを大きく出来て、フープ応力を低減できる。
また、孔形状は、真円のみならず、応力低減を目的とした楕円或いは湾曲した楕円形状としてもよい。

本発明の第１実施形態は、図３に示すように、前記噴出孔１３を円周方向に複数個且つ軸線１３ｓの開口方向αを前記上部冷却室１０の外壁１ｆに向けて開口している。この場合は、前記各噴出孔１３の軸線１３ｓは傾斜してなく、シリンダ中心１００に向いている。この場合は各噴出孔１３の加工が簡単になる。
尚、その他の構成は図１および前記参考例と同様である。

かかる実施例によれば、冷却室を上部冷却室１０と下部冷却４室とに区画して、該区画ボス１ｃを前記カバー５によって流体密にシールし、この区画ボス１ｃに下部冷却室４から上部冷却室１０に冷却水を噴出する噴出孔１３を開口し、該噴出孔１３は円周方向に複数個且つ開口方向を前記上部冷却室１０の外壁１ｆに向けて開口したので、冷却室を上部冷却室１０と下部冷却室４との２段に分けて、高温になる上部冷却室１０に、区画ボス１ｃに円周方向に複数個且つ開口方向を前記上部冷却室１０の外壁１ｆに向けて開口した噴出孔１３から冷却水を噴出し、この冷却水を高温になるシリンダライナ１の外壁面１ｆ、ことに第１ピストンリング対応部位付近の外壁面１ｆに向けて噴出するので、外壁面１ｆと噴出される冷却水との衝突によりかかる外壁面１ｆの熱伝達率が上昇し、シリンダライナ１の外壁面１ｆの温度を低下せしめることができる。

従って、冷却室を上部冷却室１０と下部冷却室４とに、カバー５と区画ボス１ｃによって流体密にシールして分割し、該区画ボス１ｃに前記下部冷却室４から上部冷却室１０に冷却水を噴出する噴出孔１３を円周方向に複数個且つ開口方向を上部冷却室１０の外壁１ｆに向けて開口するという、きわめて簡単な構造で加工工数が少なく低コストのシリンダライナ１の冷却手段で以って、シリンダライナ１の外周面１ｆの冷却水側の熱伝達率を向上させることができ、これにより、エンジンの高Ｐｍｅ化に対応できるシリンダライナ１の冷却構造が得られる。

（第２実施形態）
図４（Ａ）は、本発明の第２実施例に係る大型ディーゼルエンジンにおける、シリンダライナの組立構造のシリンダ半分の上部断面図である。（Ｂ）は図１のＺ部拡大図である。
この実施例では、前記第１実施例の噴出孔１３に変えて、区画ボス１ｃに根部を固定された噴出ノズル１２を設け、図４（Ｂ）のように噴出ノズル１２に噴出孔１２ｂ及び出口を絞った噴孔１２ａを設けている。
そして、前記噴出ノズル１２の、円周方向位置は、図２及び図３のように構成する。その他の構成は図１と同様であり、これと同一の部材は同一の符号で示す。

かかる第２実施例よれば、噴出ノズル１２の長さ、向き、内径を変えることにより、冷却水のシリンダライナ１の外周面１ｆへの衝突による冷却水側の熱伝達率を変化させることができ、これによって最適な温度条件の噴出ノズル１２を選定できる。

本発明によれば、きわめて簡単な構造で加工工数が少なく低コストのシリンダライナの冷却手段で以って、シリンダライナの外周面の冷却水側の熱伝達率を向上させて、エンジンの高Ｐｍｅ化に対応できるシリンダライナの冷却構造を提供できる。

１ シリンダライナ
１ｃ 区画ボス
１ｄ 上部支持部
１ｆ 外壁
４ 下部冷却室
５ カバー
１０ 上部冷却室
１２ 噴出ノズル
１３ 噴出孔
１３ａ 長円形状
１３ｓ 軸線

Claims (4)

1. シリンダライナの外周面と、該外周面の外側を流体密に覆うカバーの内周との間に冷却室を設けたシリンダライナの冷却構造において、
   前記カバーは前記シリンダライナの上部支持部および下部支持部に固定されてシリンダライナの全周を覆うとともに、前記冷却室を上部冷却室と下部冷却室とに区画部によって区画して、該区画部を前記カバーによって前記上部冷却室と下部冷却室とを形成するように流体密にシールし、前記区画部に前記下部冷却室から上部冷却室に冷却流体を噴出する噴出孔を開口し、該噴出孔は円周方向に略等間隔に複数個且つ開口方向を前記シリンダライナの外壁面に向けて開口し、
   前記各噴出孔は、前記区画部において、前記シリンダライナの中心に向けて穿孔されることを特徴とするシリンダライナの冷却構造。
2. 前記噴出孔は、シリンダライナの外周面の接線方向に長軸を有する楕円形状または湾曲した楕円形状に形成されるとともに、前記上部冷却室への前記噴出孔の出口は長軸が前記シリンダライナの外周面の接線方向と略平行となる長円形状に形成されることを特徴とする請求項１記載のシリンダライナの冷却構造。
3. 前記区画部に根部を固定された噴出ノズルを設け、該噴出ノズルに前記噴出孔を形成したことを特徴とする請求項１または２記載のシリンダライナの冷却構造。
4. 請求項１乃至３のいずれかに記載のシリンダライナの冷却構造を有することを特徴とするディーゼルエンジン。
   

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