JP2020125698A - Cylinder block - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はシリンダブロックに関する。 The present invention relates to a cylinder block.
シリンダボアのボア壁とピストンとの摩擦が過大になるのを防止するため、下死点と上死点との間でシリンダボアの直径を拡大する技術が提案されている(特許文献1など)。 In order to prevent the friction between the bore wall of the cylinder bore and the piston from becoming excessive, a technique of enlarging the diameter of the cylinder bore between the bottom dead center and the top dead center has been proposed (Patent Document 1, etc.).
しかし、このようにシリンダボアの直径を拡大すると、直径が変化する部分のボア壁にピストンが衝突したときに打音が発生し、騒音が大きくなってしまう。そこで、打音を軽減することが可能なシリンダブロックを提供することを目的とする。 However, when the diameter of the cylinder bore is increased in this way, when the piston collides with the bore wall in the portion where the diameter changes, a tapping sound is generated and noise is increased. Then, it aims at providing the cylinder block which can reduce a tapping sound.
上記目的は、ピストンが往復運動を行うシリンダボアが形成されたシリンダブロックであって、スラスト側の前記シリンダボアのボア壁が前記ピストンの往復方向に沿って断面視でストレート状に延在し、かつ前記ピストンの上端の下死点と上死点との間において、前記シリンダボアの直径が上方に向かうにつれて小さくなることを特徴とするシリンダブロックによって達成できる。 The above-mentioned object is a cylinder block in which a cylinder bore in which a piston reciprocates is formed, and a bore wall of the thrust-side cylinder bore extends straight in a cross-sectional view along the reciprocating direction of the piston, and This can be achieved by a cylinder block characterized in that between the bottom dead center and the top dead center of the upper end of the piston, the diameter of the cylinder bore becomes smaller as it goes upward.
打音を軽減することが可能なシリンダブロックを提供できる。 A cylinder block capable of reducing tapping sound can be provided.
(第1実施形態)
以下、図面を参照して本実施形態に係るシリンダブロック10について説明する。図1は第1実施形態に係るシリンダブロック10を例示する断面図である。
(First embodiment)
Hereinafter, the
シリンダブロック10は、例えば直列4気筒の内燃機関のピストン12を収容するブロックであり、アルミニウム合金を成型することで形成される。ピストン12はコンロッド11に連結されており、その上端12aが上死点P1と下死点P2との間でシリンダブロック10内を往復する。
The
また、シリンダブロック10には、ピストン12を収容するシリンダボア13が形成される。シリンダボア13は、ピストン12の往復方向Lに沿って延びる概略円筒状であって、ピストン12が摺接する第1のボア壁13aと第2のボア壁13bを有する。このうち、第1のボア壁13aは、スラスト側の壁であって、往復方向Lに沿って断面視でストレートに延在する。
Further, the
一方、第2のボア壁13bは、反スラスト側の壁であり、第1の傾斜面13cと第2の傾斜面13dとを有する。第1の傾斜面13cは、上死点P1と下死点P2との間の点P3を起点とする傾斜面であり、上死点P1と下死点P2との間においてシリンダボア13の直径Dを上方に向かうにつれて小さくするように設けられる。
On the other hand, the
また、第2の傾斜面13dは、点P3よりも下の点P4を起点とする傾斜面であり、点P4から下方に向かうにつれてシリンダボア13の直径Dを小さくするように設けられる。
The second
図2は、シリンダボア13の模式斜視図である。
本実施形態ではシリンダブロック10の高さに応じてシリンダボア13の直径Dを変化させるが、スラスト側の第1のボア壁13aには直径Dの変化に起因した段差は形成されない。一方、反スラスト側の第2のボア壁13bには直径Dを変化させたことで前述の第1の傾斜面13cと第2の傾斜面13dが形成される。
FIG. 2 is a schematic perspective view of the
In the present embodiment, the diameter D of the
また、直径Dの変化に伴い、シリンダボア13の中心軸Cは直線にはならず、反スラスト側の第2のボア壁13bに倣った段差が中心軸Cに付与される。
Further, as the diameter D changes, the central axis C of the
次に、このシリンダブロック10を備えた内燃機関の動作について説明する。図3(a)〜(g)は、シリンダブロック10を備えた内燃機関の動作を順に示す断面図である。なお、これらの図では、コンロッド11の反力Nと筒内圧Pとを併記している。
Next, the operation of the internal combustion engine equipped with this
図3(a)に示すように、最初にピストン12の上端12aは下死点P2にあり、この状態から圧縮行程が開始するものとする。この状態からピストン12が上昇すると、図3(b)に示すように、筒内圧Pと反力Nとの合力によってピストン12が反スラスト側の第2のボア壁13bに寄せられていき、スラスト側の第1のボア壁13aとピストン12の上端12aとの間隔dが開き始める。これにより第1のボア壁13aとピストン12との摺動摩擦を低減でき、内燃機関の燃費を向上することができる。
As shown in FIG. 3A, the
更にピストン12が上昇すると、図3(c)のように間隔dが最大になると共に、ピストン12の上端12bが第1の傾斜面13cに沿って移動し始める。これにより、図3(d)に示すように、ピストン12の上端12aがスラスト側の第1のボア壁13aに近づき、両者の間隔dが再び狭くなる。
When the
なお、このように圧縮行程では反スラスト側の第2のボア壁13bの起伏に倣いながらピストン12が上昇することになるが、圧縮行程における筒内圧Pは弱く、ピストン12を第2のボア壁13bに押し付ける筒内圧Pと反力Nとの合力も弱い。よって、圧縮行程におけるピストン12と第2のボア壁13bとの間の摺動摩擦も弱く、その摺動摩擦によって燃費が悪化するおそれは少ない。
As described above, in the compression stroke, the
そして、燃焼行程の直前では、図3(e)に示すように、ピストン12の上端12aと第1のボア壁13aとの間隔dが極めて小さくなり、両者が互いに近接した状態となる。
Immediately before the combustion stroke, as shown in FIG. 3(e), the distance d between the
この状態で上端12aが上死点P1に達すると、図3(f)のように燃焼行程が行われる。その燃焼行程では、反力Nと筒内圧Pとの合力によってスラスト側の第1のボア壁13aにピストン12が押し当てられる。このとき、前述のように上端12aと第1のボア壁13aが予め近接しているため、第1のボア壁13aに上端12aが衝突するときの両者の相対速度を小さくすることができ、両者の間で発生する打音を軽減できる。
When the
そして、図3(g)のように、スラスト側の第1のボア壁13aに摺接しながらピストン12が下降していき、膨張行程が行われる。
Then, as shown in FIG. 3G, the
このとき、本実施形態では前述のようにスラスト側の第1のボア壁13aをピストン12の往復方向に沿ってストレート状としたため、下降中のピストン12が第1のボア壁13aに叩きつけられることがない。そのため、第1のボア壁13aとピストン12との間で発生する打音を軽減することができると共に、打音として放出されるエネルギをピストン12の運動に利用して燃費を向上させることができる。
At this time, in this embodiment, since the
しかも、第1のボア壁13aとピストン12との間の摺動抵抗が低減することで内燃機関の燃費が更に向上する。
次に、シリンダボア13の寸法の例について説明する。
Moreover, since the sliding resistance between the
Next, an example of the dimensions of the
図4は、シリンダボア13の寸法の例について説明するための模式斜視図である。
FIG. 4 is a schematic perspective view for explaining an example of dimensions of the
この例では、シリンダボア13の下部13eと上部13fのそれぞれの直径D1、D3を同程度とする。また、下部13eの高さH1と、第2の傾斜面13dの下端と上端との高低差Z1も同程度の値とする。同様に、上部13fの高さH2と、第1の傾斜面13cの下端と上端との高低差Z2も同程度の値とする。
In this example, the diameters D1 and D3 of the
各寸法の数値は特に限定されない。本願発明者が検討したところ、上記の直径D2と直径D3との差(D2−D3)を30μm〜50μm程度とすることで打音軽減の効果があることが判明した。これは、直径D3を、直径D2よりも0.05%〜0.07%程度大きくすることに相当する。 The numerical value of each dimension is not particularly limited. As a result of examination by the inventor of the present application, it has been found that the difference between the diameter D2 and the diameter D3 (D2-D3) of about 30 μm to 50 μm has an effect of reducing the hitting sound. This corresponds to making the diameter D3 larger by about 0.05% to 0.07% than the diameter D2.
また、第1の傾斜面13cの傾きも特に限定されない。
図5は、第1の傾斜面13cの好適な傾きについて示す拡大断面図である。
Further, the inclination of the first
FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view showing a suitable inclination of the first
本願発明者が検討したところ、上部13fにおける第2のボア壁13bと第1の傾斜面13cとがなす角θを0.01°〜0.14°程度とすることで打音が軽減することが判明した。
次に、第1実施形態の各比較例について説明する。
As a result of a study by the inventor of the present application, the striking sound is reduced by setting the angle θ formed by the
Next, each comparative example of the first embodiment will be described.
(第1の比較例)
図6は、第1の比較例に係るシリンダブロックの模式断面図である。
(First Comparative Example)
FIG. 6 is a schematic cross-sectional view of a cylinder block according to the first comparative example.
第1の比較例は、第1のボア壁13aに第3の傾斜面13xと第4の傾斜面13yとを形成した例である。なお、第3の傾斜面13xは第1の傾斜面13cと同じ高さに位置し、第4の傾斜面13yは第2の傾斜面13dと同じ高さに位置するものとする。
The first comparative example is an example in which a third
これにより、各傾斜面13x、13yの間でシリンダボア13の直径が大きくなるため、ピストン12とシリンダボア13との摩擦が過大になるのを防止できると考えられる。但し、この第1の比較例において膨張行程が行われると、ピストン12が下降しながら第4の傾斜面13yに擦接するときに両者の摺動抵抗が大きくなってしまう。
これに対し、本実施形態では上記のようにスラスト側の第1のボア壁13aをストレート状にしたため、第1のボア壁13aとピストン12との摺動抵抗を低減することが可能となる。
As a result, the diameter of the cylinder bore 13 is increased between the
On the other hand, in this embodiment, since the
(第2の比較例)
図7は、第2の比較例に係るシリンダブロックの模式断面図である。
(Second Comparative Example)
FIG. 7 is a schematic cross-sectional view of a cylinder block according to the second comparative example.
第2の比較例は、第1のボア壁13aと第2のボア壁13bの両方を断面視でストレート状にした例である。
The second comparative example is an example in which both the
図8(a)〜(g)は、この第2の比較例に係るシリンダブロックを備えた内燃機関の動作を順に示す断面図である。 FIGS. 8A to 8G are cross-sectional views sequentially showing the operation of the internal combustion engine including the cylinder block according to the second comparative example.
まず、図8(a)〜(e)に示すように、ピストン12が上昇をすることで圧縮行程が開始する。その圧縮行程では、コンロッド11の反力Nと筒内圧Pとの合力によってピストン12が第2のボア壁13bに押し当てられながら上昇していく。そのため、圧縮行程の終期(図8(e))では、ピストン12の上端12aと第1のボア壁13aとが大きく離れてしまい、両者の間隔dが本実施形態(図3(e))よりも大きくなる。
First, as shown in FIGS. 8A to 8E, the
そして、図8(f)に示すように、燃焼行程において筒内圧Pが急激に上昇すると、その筒内圧Pを受けてピストン12の上端12aが第1のボア壁13aに衝突する。特に、このように間隔dが大きく開いていると、衝突までの間にピストン12が獲得する速度が大きくなり、衝突時の打音が大きくなってしまう。
Then, as shown in FIG. 8F, when the in-cylinder pressure P rapidly rises in the combustion stroke, the
これに対し、本実施形態では、図3(e)のように圧縮行程の終期でピストン12と第1の傾斜面13cとの倣い動作によって上端12aが第1のボア壁13aに近接する。これにより、燃焼行程において第1のボア壁13aに衝突するまでにピストン12が獲得する速度が小さくなり、衝突時の打音を小さくすることができる。
On the other hand, in the present embodiment, as shown in FIG. 3E, the
(第2実施形態)
図9は、第2実施形態に係るシリンダボア13の模式斜視図である。
(Second embodiment)
FIG. 9 is a schematic perspective view of the cylinder bore 13 according to the second embodiment.
なお、図9において、第1実施形態で説明したのと同じ要素には第1実施形態におけるのと同じ符号を付し、以下ではその説明を省略する。 Note that, in FIG. 9, the same elements as those described in the first embodiment are denoted by the same reference numerals as those in the first embodiment, and description thereof will be omitted below.
図9に示すように、本実施形態では、第1の傾斜面13cよりも下の部分でシリンダボア13の直径D2を変化させず、当該部分の反スラスト側の第2のボア壁13bをストレート状にする。これにより、ストレート状とされた部分の第2のボア壁13bとピストン12との間の摺動抵抗を低減でき、燃費を改善することが可能となる。
As shown in FIG. 9, in the present embodiment, the diameter D2 of the cylinder bore 13 is not changed in the portion below the first
(第3実施形態)
図10は、第3実施形態に係るシリンダボア13の模式斜視図である。
(Third Embodiment)
FIG. 10 is a schematic perspective view of the cylinder bore 13 according to the third embodiment.
なお、図10において、第1実施形態や第2実施形態で説明したのと同じ要素にはこれらの実施形態におけるのと同じ符号を付し、以下ではその説明を省略する。 In FIG. 10, the same elements as those described in the first and second embodiments are designated by the same reference numerals as those in these embodiments, and the description thereof will be omitted below.
図10に示すように、本実施形態では、シリンダボア13の上部13fの直径を上に向かって大きくしていく。これにより、上部13fの上端の直径D4は、上部13fの下端の直径D3よりも大きくなる。
As shown in FIG. 10, in the present embodiment, the diameter of the
なお、第1の傾斜面13cよりも下の部分のシリンダボア13については、第2実施形態と同様に直径D2を変化させず、当該部分の反スラスト側の第2のボア壁13bを断面視でストレート状にする。これにより、第2実施形態と同様に、ストレート状とされた部分の第2のボア壁13bとピストン12との間の摺動抵抗を低減することができる。
Regarding the cylinder bore 13 in the portion below the first
(第4実施形態)
図11は、第4実施形態に係るシリンダボア13の模式斜視図である。
(Fourth Embodiment)
FIG. 11 is a schematic perspective view of the cylinder bore 13 according to the fourth embodiment.
なお、図11において、第1〜第3実施形態で説明したのと同じ要素にはこれらの実施形態におけるのと同じ符号を付し、以下ではその説明を省略する。 In FIG. 11, the same elements as those described in the first to third embodiments are designated by the same reference numerals as those in these embodiments, and the description thereof will be omitted below.
図11に示すように、本実施形態では、下から上に向かってシリンダボア13の直径を連続的に小さくしていき、シリンダボア13の上端での直径D6を下端での直径D5よりも小さくする。これにより、シリンダボア13の下端付近でピストン12とシリンダボア13との間隔が開くため、両者の間の摺動抵抗を低減することができる。
As shown in FIG. 11, in the present embodiment, the diameter of the cylinder bore 13 is continuously reduced from the bottom to the top, and the diameter D6 at the upper end of the cylinder bore 13 is made smaller than the diameter D5 at the lower end. As a result, the space between the
以上本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。 Although the preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, the present invention is not limited to the specific embodiments, and various modifications and variations are possible within the scope of the gist of the present invention described in the claims. It can be changed.
10 シリンダブロック
11 コンロッド
12 ピストン
13 シリンダボア
13a 第1のボア壁
13b 第2のボア壁
13c 第1の傾斜面
13d 第2の傾斜面
13e 下部
13f 上部
P1 上死点
P2 下死点
10
P1 top dead center
P2 bottom dead center
Claims (1)
スラスト側の前記シリンダボアのボア壁が前記ピストンの往復方向に沿って断面視でストレート状に延在し、かつ前記ピストンの上端の下死点と上死点との間において、前記シリンダボアの直径が上方に向かうにつれて小さくなることを特徴とするシリンダブロック。 A cylinder block having a cylinder bore in which a piston reciprocates,
A bore wall of the cylinder bore on the thrust side extends straight in a cross-sectional view along the reciprocating direction of the piston, and between the bottom dead center and the top dead center of the upper end of the piston, the diameter of the cylinder bore is A cylinder block characterized by becoming smaller as it goes upward.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019017257A JP2020125698A (en) | 2019-02-01 | 2019-02-01 | Cylinder block |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019017257A JP2020125698A (en) | 2019-02-01 | 2019-02-01 | Cylinder block |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2020125698A true JP2020125698A (en) | 2020-08-20 |
Family
ID=72083710
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2019017257A Pending JP2020125698A (en) | 2019-02-01 | 2019-02-01 | Cylinder block |
Country Status (1)
Country | Link |
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2019
- 2019-02-01 JP JP2019017257A patent/JP2020125698A/en active Pending
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