JP4306560B2 - Engine cylinder block structure - Google Patents
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Description
本発明は、エンジンのシリンダブロック構造に関するものであり、より詳しくは、水冷式エンジンで問題となるシリンダボア内壁の長軸方向の変形に伴うオイル消費量の増大を抑えることのできるシリンダブロック構造に関する。 The present invention relates to a cylinder block structure of an engine, and more particularly to a cylinder block structure capable of suppressing an increase in oil consumption associated with deformation of the inner wall of a cylinder bore, which is a problem in a water-cooled engine.
自動車の燃料消費量を低減するために、エンジンは軽量化及び高圧縮化の傾向にあり、このためシリンダブロックの薄肉化が行われ、また、シリンダヘッドをシリンダブロックに締結するためのシリンダヘッドボルトの軸力つまり締結力が強化されているが、これに伴う問題として、シリンダボア内壁の変形によるオイル消費量の増大が知られている。 In order to reduce the fuel consumption of automobiles, engines tend to be lighter and higher in compression. For this reason, the cylinder block is made thinner, and a cylinder head bolt for fastening the cylinder head to the cylinder block. As a problem associated with this, an increase in oil consumption due to deformation of the inner wall of the cylinder bore is known.
特許文献1は、この問題を解決するための手段として、シリンダボアとウォータージャケットとの間の隔壁の厚みに工夫を施すことを提案している。具体的には、シリンダボアとウォータージャケットとの間の隔壁のうち、シリンダヘッドボルトの下端位置を基準に、これよりも下側の隔壁部分の肉厚を上側の隔壁部分よりも厚くすることで上述したシリンダボア内壁の変形を抑えてオイル消費量の増大を抑えることを提案している。
また、特許文献2は、シリンダボア内壁は、シリンダヘッドボルトの軸力によって、各シリンダを平面視したときに4本のヘッドボルト近傍が内方に突出する四次元的な変形の他に長軸方向の変形量に変曲点が存在するのが一般的であることを指摘し、シリンダボア内壁の変形量の変曲点を考慮したうえで、シリンダボアとウォータージャケットとの間の隔壁を薄肉化することで、シリンダブロック内壁の変形を防止しつつ軽量化することを提案している。具体的には、ウォータージャケットの上下高さの上側部分に対応する隔壁部分を厚肉に設計し、下側部分に対応する隔壁部分を薄肉に設計することを提案している。
Further, in
また、特許文献3は、ウォータージャケットを横断するボス部を設け、このボス部で、シリンダボアとウォータージャケットとの間の隔壁と、ウォータージャケットの外側壁とを連結することでシリンダボア内壁の変形を抑え、これによりオイル消費量の増大を抑えることを提案している。
Further,
ウォータージャケットの設計に関し、従来一般的には、ウォータージャケットの底面を、ほぼピストンストローク下端に一致させた設計を行うことが多い。これに対して、特許文献4は、ウォータージャケットの底面をピストンストローク下端よりも上方に設定した、いわゆる浅底のウォータージャケットを開示している。
シリンダボア内壁の変形、特に長軸方向の変形によりオイル消費量が増大する原因の一つを図1を参照して説明すると、ピストン1は、周知のように、典型的には3本のピストンリング2〜4を有する。一番上のピストンリング2つまりトップリングと次のセカンドリング3は燃焼室の気密を保持するためのコンプレッションリングである。一番下のピストンリング4はオイルリングであり、このオイルリング4はシリンダボア内壁5に付着している余分なオイルをピストン1の下降行程で下方に掻き落とす機能を有する。ここに、燃焼室に通じ且つトップリング2によって規定されるトップランド空間6は、燃焼室内の圧力と実質的に等しい。トップリング2とセカンドリング3とで規定されるセカンドランド空間7は、燃焼室での燃焼圧を膨張過程でそのまま保持する傾向にある。クランク室に通じ且つオイルリング4によって規定されるサードランド空間8は、クランク室内の圧力と実質的に等しい。
One of the causes of oil consumption increase due to deformation of the inner wall of the cylinder bore, particularly deformation in the long axis direction will be described with reference to FIG. 1. As is well known, the
図2を参照して、膨張行程でピストン1が下降する過程では、その途中までは、トップランド空間6の方がセカンドランド空間7よりも相対的に高圧であるが、途中から逆転現象が起こり、セカンドランド空間7の方がトップランド空間6よりも相対的に高圧になる状態が下死点まで続く。
Referring to FIG. 2, in the process in which
シリンダボア内壁5の長軸方向の変形を図1に仮想線で示し、また参照符号5aで示してある。シリンダボア内壁5の変形量に応じてピストンリング2〜4は拡縮するが、例えば、トップリング2のシリンダボア内壁5に対する接触圧が弱くなったり、或いはシリンダボア内壁5から離れた場合、セカンドランド空間7の方がトップランド空間6よりも相対的に圧力が高いときには、セカンドランド空間7からトップランド空間6に圧力が逃げてしまい、これがオイル消費量の増大させる一因になってしまう。
The deformation of the cylinder bore
本発明の目的は、ヘッドボルトの軸力によるシリンダボア内壁の長軸方向の変形は避けられないとの認識の下で、シリンダボア内壁の変形に伴うオイル消費量の増大を抑制することのできるエンジンのシリンダブロック構造を提供することにある。 The object of the present invention is to realize an engine that can suppress an increase in oil consumption accompanying deformation of the cylinder bore inner wall, with the understanding that deformation of the cylinder bore inner wall due to the axial force of the head bolt is inevitable. The object is to provide a cylinder block structure.
本発明の更なる目的は、シリンダボア内壁の長軸方向の変形に伴うオイル消費量の増大を抑制しつつピストンストロークの全域に亘ってシリンダボア内壁の変形を抑えることのできるエンジンのシリンダブロック構造を提供することにある。 A further object of the present invention is to provide an engine cylinder block structure capable of suppressing deformation of the cylinder bore inner wall over the entire piston stroke while suppressing an increase in oil consumption accompanying deformation of the cylinder bore inner wall in the longitudinal direction. There is to do.
本発明は、シリンダボア内壁の長軸方向の変形の最大点(以下、「最大変形点」という)の位置が、シリンダボアに隣接して配置されたウォータージャケットの深さに依存するという事実と、ヘッドボルトがネジ止めされるシリンダブロックのネジ部の上端位置がウォータージャケットの底面の高さ位置よりも上方に位置している場合、ボア最大変形点が、シリンダブロックの頂面からウォータージャケットの底面までの深さの約2/3の位置で発生するという知見に基づいている。更に、本発明は、最大変形点を通過するときのピストン速度が比較的遅ければ、変形したシリンダボア内壁の形状変化にピストンリングの拡径動作が追従することができるとの観点に基づいている。換言すれば、最大変形点を通過するときのピストン速度が速ければ、最大変形点を通過した後にピストンリングが拡径する動作に相対的な遅れが生じ、これによりシリンダボア内壁に対するピストンリングの接触圧が弱くなったりピストンリングがシリンダボア内壁から離れてしまう可能性が大きくなる。 The present invention relates to the fact that the position of the maximum deformation point (hereinafter referred to as “maximum deformation point”) of the inner wall of the cylinder bore depends on the depth of the water jacket disposed adjacent to the cylinder bore, When the upper end position of the threaded part of the cylinder block to which the bolt is screwed is located above the height position of the bottom surface of the water jacket, the maximum bore deformation point is from the top surface of the cylinder block to the bottom surface of the water jacket. It is based on the knowledge that it occurs at about 2/3 of the depth. Furthermore, the present invention is based on the viewpoint that if the piston speed when passing through the maximum deformation point is relatively slow, the diameter expansion operation of the piston ring can follow the shape change of the deformed cylinder bore inner wall. In other words, if the piston speed when passing through the maximum deformation point is high, a relative delay occurs in the operation of expanding the piston ring after passing through the maximum deformation point, which causes the contact pressure of the piston ring against the cylinder bore inner wall. The possibility that the piston ring becomes weak or the piston ring moves away from the inner wall of the cylinder bore increases.
上述の技術的課題は、本発明によれば、
ヘッドボルトによりシリンダヘッドが締結されるエンジンのシリンダブロックであって、
該シリンダブロックのシリンダボアの回りに設けられ且つ前記ヘッドボルトを受け入れるヘッドボルト受け入れ孔と、
前記シリンダボアの径方向外側に隔壁を介して配置され、冷却水が通過することによりエンジンを冷却するウォータージャケットとを有し、
前記ヘッドボルト受け入れ孔が、前記シリンダブロックの頂面に開口するボルト挿通部と、該ボルト挿通部の下に位置し、前記シリンダヘッドボルトがネジ止めされるネジ部とを有するシリンダブロック構造において、
前記シリンダヘッドボルトの締結力により長軸方向に変形するシリンダボア内壁の変形の最大変形点が該シリンダボア内に嵌装されたピストンのピストンストロークの中間点よりも上方に位置するように、前記ネジ部の最上面が前記ウォータージャケットの底面よりも上方位置に設定されると共に、前記ウォータージャケットの底面が前記ピストンの下死点よりも上方の位置に設定され、
前記シリンダブロックが、前記ウォータージャケットの下方領域且つ前記ピストンが下死点に位置したときに該ピストンのピストンリングが位置する高さ位置に設けられた、エンジンオイルが通過するためのオイルギャラリを更に有し、
該オイルギャラリと前記シリンダボア内壁との間の隔壁が、前記ウォータージャケットと前記シリンダボア内壁との間の隔壁よりも薄肉であることを特徴とするエンジンのシリンダブロック構造を提供することにより達成される。
According to the present invention, the above technical problem is
A cylinder block of an engine in which a cylinder head is fastened by a head bolt,
A head bolt receiving hole provided around the cylinder bore of the cylinder block and receiving the head bolt;
A water jacket that is disposed on the radially outer side of the cylinder bore via a partition wall and cools the engine by passing cooling water;
In the cylinder block structure, the head bolt receiving hole has a bolt insertion portion that opens to a top surface of the cylinder block, and a screw portion that is positioned below the bolt insertion portion and to which the cylinder head bolt is screwed.
The threaded portion so that the maximum deformation point of deformation of the inner wall of the cylinder bore that is deformed in the major axis direction by the fastening force of the cylinder head bolt is positioned above the midpoint of the piston stroke of the piston fitted in the cylinder bore. uppermost surface is set to an upper position than the bottom surface of the water jacket Rutotomoni, the bottom surface of the water jacket is set at a position above the bottom dead center of the piston,
The cylinder block further includes an oil gallery through which engine oil passes, provided at a lower region of the water jacket and at a height position where a piston ring of the piston is located when the piston is located at a bottom dead center. Have
This is achieved by providing a cylinder block structure for an engine , wherein a partition wall between the oil gallery and the cylinder bore inner wall is thinner than a partition wall between the water jacket and the cylinder bore inner wall .
ヘッドボルトによるシリンダヘッドの締結により発生するシリンダボア内壁の長軸方向の変形に関し、その最大変形点を、ピストン速度が最大速度に至るピストンストローク中間点の上方に位置するように設定することで、この最大変形点を比較的遅い速度でピストンを通過させることができる。したがって、本発明によれば、膨張行程においてピストンが最大変形点を通過した直後のピストンリングの拡径動作がシリンダボア内壁の傾斜に追従できずに最大変形点からジャンプしてしまい、これによりオイル消費量が増大してしまうのを抑制することができる。仮に、最大変形点を通過した直後のピストンリングの拡径動作が遅れてピストンリングの適正な接触圧を維持できなくなったとしても、膨張行程においてピストンストローク中間点よりも前であれば、燃焼室は高圧であるため、隣接するピストンリング間のランド空間内のガス圧をクランク室の方向に逃がすことができるため、ランド空間のガス圧が燃焼室に逃げてオイル消費量を増大させてしまう事態の発生を抑えることができる。また、オイルギャラリとシリンダボア内壁との間の隔壁を薄肉構造として当該シリンダボア内壁の下端部の剛性を低下させ、これにより当該部位を拡径方向に変形させることで、ピストン下死点でのピストンリング内のランド圧をクランク室側に逃がすことができるため、オイルが燃焼室側に逃げてオイル消費量が増大するのを抑制することができる。 Regarding the deformation in the major axis direction of the cylinder bore inner wall that occurs when the cylinder head is fastened by the head bolt, the maximum deformation point is set so that it is located above the midpoint of the piston stroke where the piston speed reaches the maximum speed. The maximum deformation point can be passed through the piston at a relatively slow speed. Therefore, according to the present invention, the expansion operation of the piston ring immediately after the piston passes through the maximum deformation point in the expansion stroke cannot follow the inclination of the inner wall of the cylinder bore and jumps from the maximum deformation point, which causes oil consumption. An increase in the amount can be suppressed. Even if the expansion operation of the piston ring immediately after passing through the maximum deformation point is delayed and the proper contact pressure of the piston ring cannot be maintained, if the expansion stroke is before the intermediate point of the piston stroke, the combustion chamber Because of the high pressure, the gas pressure in the land space between adjacent piston rings can be released in the direction of the crank chamber, causing the gas pressure in the land space to escape to the combustion chamber and increase oil consumption. Can be suppressed. In addition, the partition between the oil gallery and the cylinder bore inner wall has a thin-walled structure to reduce the rigidity of the lower end of the cylinder bore inner wall, thereby deforming the part in the diameter-expanding direction, so that the piston ring at the piston bottom dead center Since the inner land pressure can be released to the crank chamber side, it is possible to suppress the oil from escaping to the combustion chamber side and increasing the oil consumption.
本発明の好ましい実施の形態では、ウォータージャケットの深さがピストンストロークの約0.6倍であり、この程度の深さの浅底のウォータージャケットであれば、従来のエンジン冷却機構を流用したなかで、ウォータージャケットを浅底にしたことによる冷却水の流速の増大によりエンジンの冷却性能を維持することができると共に上述したオイル消費量の増大を抑制することができる。 In a preferred embodiment of the present invention, the depth of the water jacket is about 0.6 times the piston stroke, and a shallow water jacket with such a depth can be used in a conventional engine cooling mechanism. The cooling performance of the engine can be maintained by increasing the flow rate of the cooling water due to the shallow water jacket, and the increase in oil consumption described above can be suppressed.
本発明の好ましい実施の形態のシリンダブロックは、ウォータージャケットの上方を閉塞してシリンダブロックの頂面を構成するトップデッキを備えたクローズドデッキタイプである。トップデッキは、ヘッドボルト受け入れ孔と、これに隣接するシリンダボアとの最短距離の部分に設けられたデッキ部を有する。これによれば、ヘッドボルトの軸力による影響を受け易いシリンダボア上端部の剛性をデッキ部により局部的に高めることができるため、ヘッドボルトの軸力によるシリンダボア上端部の変形を抑えることができる。 The cylinder block of a preferred embodiment of the present invention is a closed deck type having a top deck that closes the upper portion of the water jacket and constitutes the top surface of the cylinder block. The top deck has a deck portion provided at the shortest distance between the head bolt receiving hole and the cylinder bore adjacent to the head bolt receiving hole. According to this, since the rigidity of the cylinder bore upper end portion that is easily influenced by the axial force of the head bolt can be locally increased by the deck portion, deformation of the cylinder bore upper end portion due to the axial force of the head bolt can be suppressed.
本発明の好ましい実施の形態のシリンダブロックは、ヘッドボルト受け入れ孔のネジ部の最上面が、ウォータージャケットの上下高さの略中間部の高さ位置に設定されている。また、ネジ部の下端が、ウォータージャケットの底面よりも低い位置であって且つピストン下死点でのピストン頂面近傍の高さ位置に設定されている。これによれば、ネジ部の最上面をウォータージャケットの上下高さの略中間部に設定することで、シリンダボアの最大変形点をウォータージャケットの深さの約2/3の位置で発生させることができると共に、ネジ部の下端をピストン下死点でのピストン頂面近傍の高さ位置に設定することで、必要以上にネジ部の長さ寸法を長くすることなく、ヘッドボルトの軸力をシリンダ下部の剛性の高い部分に伝達してシリンダボア内壁の変形を抑制することができることから、シリンダボア内壁の変形をピストンストロークの全領域に亘って抑制することができる。 In the cylinder block according to a preferred embodiment of the present invention, the uppermost surface of the threaded portion of the head bolt receiving hole is set at a height position substantially in the middle of the vertical height of the water jacket. Further, the lower end of the screw portion is set at a position lower than the bottom surface of the water jacket and at a height position near the piston top surface at the piston bottom dead center. According to this, the maximum deformation point of the cylinder bore can be generated at a position about 2/3 of the depth of the water jacket by setting the uppermost surface of the screw part at a substantially middle part of the vertical height of the water jacket. In addition, by setting the lower end of the threaded portion to a height position near the piston top surface at the bottom dead center of the piston, the axial force of the head bolt can be adjusted to the cylinder without increasing the length of the threaded portion more than necessary. Since the deformation of the cylinder bore inner wall can be suppressed by transmitting to the lower rigid portion, the deformation of the cylinder bore inner wall can be suppressed over the entire piston stroke region.
好ましい実施の形態のウォータージャケットは浅底構造を有することから、ウォータージャケットの下方領域を利用してオイルギャラリとウォータージャケットの底面との間の隔壁の肉厚を、ウォータージャケットとシリンダボア内壁との間の隔壁の肉厚と略等しくなるように設計される。実施例の浅底構造のウォータージャケットはエンジン暖機時にエンジン冷却水の温度を速やかに上昇させる効果を有するが、これに加えて、ウォータージャケットの底面に隣接してオイルギャラリを配設することにより、エンジン冷却水の熱でエンジンオイルを暖機することができるので、オイルの暖機性能も向上させることができる。 Since the water jacket of the preferred embodiment has a shallow bottom structure, the thickness of the partition wall between the oil gallery and the bottom surface of the water jacket is set between the water jacket and the inner wall of the cylinder bore using the lower region of the water jacket. It is designed to be approximately equal to the wall thickness of the partition wall. The water jacket having a shallow bottom structure according to the embodiment has an effect of quickly increasing the temperature of the engine cooling water when the engine is warmed up. In addition, by arranging an oil gallery adjacent to the bottom surface of the water jacket. Since the engine oil can be warmed up by the heat of the engine coolant, the oil warm-up performance can be improved.
以下に、添付の図面に基づいて本発明の好ましい実施例を説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
図3は、実施例のシリンダブロック10の平面図である。シリンダブロック10は、直列に配置された4つのシリンダS1〜S4を有する。すなわち、シリンダブロック10は直列4気筒エンジン用であり、更に詳しくは、アルミニウム合金から作られたガソリンエンジン用のシリンダブロックである。
FIG. 3 is a plan view of the
図4は、図3のIV−IV線に沿ったシリンダブロックの縦断面図であり、図5は、V−V線に沿ったシリンダブロックの縦断面図である。図4を参照して、シリンダブロック10の上には、アルミニウム合金製のシリンダヘッド11が搭載され、シリンダヘッド11はヘッドボルト12によってシリンダブロック10に締結される。
4 is a longitudinal sectional view of the cylinder block taken along line IV-IV in FIG. 3, and FIG. 5 is a longitudinal sectional view of the cylinder block taken along line VV. With reference to FIG. 4, an aluminum
図3に戻って、シリンダブロック10の頂面10aの両側部には、従来と同様に、ヘッドボルト12を受け入れるためのボルト受け入れ孔13が各側部毎に5つ、一列に並んで開口し、この配列によりシリンダS1〜S4の各々の回りには、4つのボルト受け入れ孔13が略等間隔に位置している。図4を参照して、各ボルト受け入れ孔13は、シリンダブロック10の頂面10aに開口するボルト挿通部13aと、その下のネジ部13bとで構成され、このネジ部13bでヘッドボルト12がネジ止めされる。
Returning to FIG. 3, five
シリンダブロック10には、また、その両側部にウォータージャケット15が設けられ、ウォータージャケット15は、その上方を閉塞してシリンダブロック10の頂面10aを構成するトップデッキ16を備えている(図5)。すなわち、シリンダブロック10はクローズドデッキタイプである。トップデッキ16は、特に、シリンダブロック10の一端部及び他端部に位置するボルト挿通孔13Eで挟まれた3本のボルト挿通孔13Mの各々に関し、各ボルト挿通孔13Mと、これに隣接するシリンダS1〜S4との最短距離の部分に設けられたデッキ部16a(図3)を含む。
The
このようにボルト挿通孔13Mと、これに隣接するシリンダS1〜S4との最短距離の部分にデッキ部16aを設けたことにより、シリンダS1〜S4の上部の剛性を局部的に高めることができ、シリンダヘッドボルト12によるシリンダヘッド11の締結によるシリンダボア内壁5の上部の変形を抑えることができる。
Thus, by providing the
図外のラジエータから供給されるエンジン冷却水は、図3で矢印で示すように、シリンダブロック10の一端からウォータージャケット15内に圧送され、そして、ウォータージャケット15内を通過した冷却水は、シリンダブロックの他端からシリンダヘッドのウォータージャケットを介してラジエータに還流される。シリンダブロック10には、また、ウォータージャケット15の下方に隣接してオイルギャラリ17が設けられている(図4)。
Engine cooling water supplied from a radiator (not shown) is pumped into the
実施例のシリンダブロック10から作られるエンジンは、(1)ボア径Xピストンストローク:87.5mmX94mmであり、(2)シリンダブロック頂面10aからヘッドボルト受け入れ孔13のネジ部13bの最上面(ヘッドボルト座)Tまでの深さL1は43mmであり(L1=43mm)、(3)シリンダブロック頂面10aからネジ部13bの下端までの深さL2は、ピストンストロークとほぼ等しい88mmであり(L1=88mm)、この高さ位置はピストン1が下死点に位置したときにピストン1の頂面が位置する高さ位置にほぼ等しい。
The engine made from the
図6は、ウォータージャケット15の設計に関する第1実施例を示す。この実施例では、シリンダブロック頂面10aからウォータージャケット15の下端までの深さL3が63mm(ピストンストロークの約「2/3」に相当する)に設定されており、ヘッドボルト受け入れ孔13のネジ部13bの最上面(シリンダヘッドボルト座)Tの高さ位置が、ウォータージャケット15の上下高さの略中間となるように設定されている。図6などに示す符号Mは、ピストンストロークの中間点(シリンダブロック頂面10aから47mm)を示す。また、図示の仮想線5aは、ヘッドボルト12の軸力によるシリンダボア内壁5の変形の状態を示している。なお、シリンダボア内壁5は従来と同様にシリンダライナによって構成される。同図から、シリンダボア内壁5の最大変形点Pが、ピストンストローク中間点Mよりも上方に位置していることが分かるであろう。
FIG. 6 shows a first embodiment relating to the design of the
図7は、ウォータージャケット15の設計に関する第2実施例を示す。この実施例では、シリンダブロック頂面10aからウォータージャケット15の下端までの深さL3が47mm(ピストンストロークの「1/2」に相当する)に設定されている。図示の仮想線5aはシリンダボア内壁5の変形の状態を示している。同図から、シリンダボア内壁5の最大変形点Pが、第1実施例の場合よりも上方に位置していることが分かるであろう。
FIG. 7 shows a second embodiment relating to the design of the
図8は、ウォータージャケット15の設計に関する第3実施例を示す。この実施例では、シリンダブロック頂面10aからウォータージャケット15の底面までの深さL3が55mm(ピストンストロークの約「0.6」倍に相当する)に設定されている。同図から、シリンダボア内壁5の最大変形点Pが、第1実施例と第2実施例の間に位置していることが分かるであろう。
FIG. 8 shows a third embodiment relating to the design of the
図9は、比較のために、ウォータージャケット15の下端位置を下死点のピストン1の頂面の位置に設定した場合のシリンダボア内壁5の変形5aの状態を示す。同図からシリンダボア内壁5の最大変形点Pが、ピストンストロークの中間点Mよりも下方に位置していることが分かるであろう。
For comparison, FIG. 9 shows a state of the
ヘッドボルト受け入れ孔13のネジ部13bの最上面T(ヘッドボルト座)をウォータージャケット15の下端位置よりも上方に設定し(特に、ネジ部13bの最上面Tの高さ位置を、ウォータージャケット15の上下高さの略中間となるように設定)、また、ネジ部13bの下端をピストン下死点近傍に設定することで、ヘッドボルト12の軸力に伴うシリンダボア内壁5の変形5aをピストンストローク全域に亘って小さくすることができるが、ネジ部13bの最上面Tがウォータージャケット15の底面よりも上方に位置している場合には(L3>L1)、ウォータージャケット深さの約2/3の位置で最大変形点が発生していることから、シリンダボア内壁5の最大変形点Pの位置がウォータージャケット15の深さL3に依存していることが図6〜図9から分かる。ちなみに、実施例では、ネジ部13bの最上面T(ヘッドボルト座)の高さ位置は、ピストンストロークの中間点Mの近傍に設定されている。
The uppermost surface T (head bolt seat) of the
シリンダS1〜S4内に嵌装されるピストン1は、図外のクランクシャフトを介してエンジン出力軸に動力を伝達することから、ピストン速度はピストンストロークの中間点Mで最も高速になる。ウォータージャケット15を浅底に設定した第1〜第3実施例では、前述したように最大変形点Pがピストンストロークの中間点Mよりも上方に位置している。したがって、膨張行程においてピストン18は最大速度に至る前の比較的遅い速度で最大変形点Pを通過することになることから、最大変形点Pを通過した後のピストンリング2〜4の拡径動作はシリンダボア内壁5の傾斜に追従してシリンダボア内壁5と適正な接触圧を維持しながら下降することができる。
Since the
また、仮に最大変形点Pを通過した後のピストンリング2〜4の拡径動作がシリンダボア内壁5の傾斜に追従できず、シリンダボア内壁5に対する接触圧が弱くなったとしても、ピストンストロークの中間点Mよりも上方位置では、図2を参照して前述したように、トップランド空間6の方がセカンドランド空間7よりも相対的に高圧であり、また、セカンドランド空間7の方がサードランド空間8よりも相対的に高圧であることから、トップランド空間6やセカンドランド空間7の圧力はサードランド空間8に逃げ、これに伴ってエンジンオイルをクランク室に戻すことができる。
Even if the diameter expansion operation of the
叙上のことから、最大変形点Pがピストンストロークの中間点Mよりも上方に位置するようにウォータージャケット15の深さL3を設定することで、ピストン1は比較的遅い速度で最大変形点Pを通過することになり、これにより、膨張行程において最大変形点Pを通過した後のピストンリング2〜4の拡径動作の遅れを抑制することができる。したがって、ピストンリング2〜4の拡径動作がシリンダボア内壁5の長軸方向の傾斜に追従し、ピストンリング2〜4のシリンダボア内壁5に対する接触圧を適正に維持することができる。
From the above, by setting the depth L3 of the
また、仮に、ピストンリング2〜4の拡径動作に遅れが生じてピストンリング2〜4から圧力が逃げたとしても、その要因となる最大変形点Pがピストンストロークの中間点Mよりも上方位置に位置していることに由来して、ピストンリング2〜4で規定される空間6〜8の圧力が、トップランド空間6が最も高く、セカンドランド空間7、サードランド空間8の順に低いことから圧力の逃がし方向をクランク室方向に向けることができ、これにより、シリンダボア内壁5の変形5aに起因してエンジンオイルが燃焼室に侵入する可能性を低減することができる。
Further, even if a delay occurs in the diameter expansion operation of the
叙上のように、ウォータージャケット15を浅底に設定した場合、ウォータージャケット15の下方領域に設計上の自由度が出る。シリンダブロック10は、周知にように、シリンダボアS1〜S4の下方領域にクランク室20(図5)を備えており、オイルギャラリ17は、一般的に、ウォータージャケット15の下方且つクランク室20の近傍に設置される。
As described above, when the
図10は、浅底のウォータージャケット15の下方領域を利用して、シリンダブロック10は、オイルギャラリ17を下死点位置近傍まで上方に拡大してウォータージャケット15の下端に接近させる第1拡大部17aを有する。この第1拡大部17aと、ウォータージャケット15の底面との間の隔壁21は、ウォータージャケット15とシリンダボア内壁5との間の隔壁22と実質的に等しい肉厚を有するのが好ましい。
FIG. 10 shows a first enlarged portion that uses the lower region of the
このようにオイルギャラリ17を上方に拡大してウォータージャケット15の近傍まで接近させた第1拡大部17aを設けることにより、エンジン暖機時において、ウォータージャケット15を通るエンジン冷却水の熱によってオイルギャラリ17を通過するエンジンオイルの温度を速やかに上昇させることができる。特に、浅底のウォータージャケット15は、浅底にした分、エンジン冷却水の水量を低減することができるため、暖機時にエンジン冷却水を所定温度まで早期に上昇させる暖機性能を向上させる機能を有しているが、このような浅底のウォータージャケット15により早期に温度上昇する冷却水の熱を利用することでオイルの暖機性能を向上させることができる。
In this way, by providing the first
オイルギャラリ17は、また、シリンダボア内壁5におけるピストンストローク下死点近傍まで接近させた第2拡大部17bを有する。この第2拡大部17bとシリンダボア内壁5との間の隔壁23は、好ましくは、ウォータージャケット15とシリンダボア内壁5との間の隔壁22よりも肉薄であるのがよい。
The
このように、シリンダボア内壁5に接近させた第2拡大部17bをオイルギャラリ17に設けたことにより、シリンダS1〜S4内の熱がエンジンオイルに伝わり易くなり、これによりエンジンオイル暖機性能を更に向上させることができる。
As described above, by providing the
また、第2拡大部17bとシリンダボア内壁5との間の隔壁23を肉薄にしてあるため、ピストンストローク下死点近傍の剛性が低下し、これによりボア内壁5が径方向外方に向けて変形する。このボア内壁5の変形を図11の仮想線5aで示してある。
Further, since the
第2拡大部17bの配置位置の設定に関し、好ましくは、ピストン1が下死点近傍まで下降したときに、図11に示すように、トップリング2とセカンドリング3とで規定されるセカンドランド空間7の圧力をクランク室に逃がしてオイル消費量を低減できるように第2拡大室17bの配置位置及び隔壁23の肉厚を設定するのがよい。これにより、トップランド空間6よりも相対的に高圧になるセカンドランド空間7の圧力をクランク室側に逃がすことでセカンドランド空間7のガスがオイルを随伴してトップランド空間6に侵入するのを抑制することができる。
Regarding the setting of the arrangement position of the second
図12は、オイルジェット27を示す。このオイルジェット27は、周知のように、高速回転時にエンジンオイルをピストン1の内壁に向けて噴射させてピストン1を冷却させるための部材である。オイルジェット27は、オイルギャラリ17の底壁にドリルで穿設した孔26に組み付けられ、ボルト28でシリンダブロック10に締結される。
FIG. 12 shows the
エンジンのシリンダS1〜S4は、その内壁面を平滑にするためにホーニング加工が施されるが、オイルギャラリ17に第2拡大部17bを設けて隔壁23を薄肉にして剛性を低下させた場合には、ホーニング加工に耐えられなくなることが考えられる。この場合には、オイルギャラリ17を成型するときに、これを横断する支柱25を設けるのがよい。支柱25によって、ホーニング加工の際に隔壁23を支えることができる。支柱25は、好ましくは、オイルギャラリ17の底壁に穿設する孔26の軸線上に配置される。これにより、ホーニング加工の後、オイルギャラリ17の底壁にドリルで孔26を穿設するときに、このドリルを使って支柱25を切断することができる。
The cylinders S1 to S4 of the engine are subjected to honing in order to smooth the inner wall surface. However, when the second
このような加工手順を実施することで、第2拡大部17bを設けて薄肉にした隔壁23に関し、ホーニング加工時には充分な剛性を持たせることができ、他方、エンジンを組み立てた後には、剛性を低下させた薄肉の隔壁23によって上述したオイル消費量を低減することができる。
By carrying out such a processing procedure, the thinned
1 ピストン
2 トップリング
3 セカンドリング
4 オイルリング
5 シリンダボア内壁
10 シリンダブロック
10a シリンダブロックの頂面
11 シリンダヘッド
12 ヘッドボルト
13 ヘッドボルト受け入れ孔
13a ボルト挿通部
13b ネジ部
15 ウォータージャケット
16 トップデッキ
16a デッキ部
17 オイルギャラリ
17a ウォータージャケットに隣接したオイルギャラリの第1拡大部
17b シリンダボアに隣接したオイルギャラリの第2拡大部
21 オイルギャラリとウォータージャケットとの間の隔壁
22 ウォータージャケットとシリンダボアとの間の隔壁
23 オイルギャラリとシリンダボアとの間の隔壁
L1 シリンダブロック頂面からネジ部の最上面までの深さ
L2 シリンダブロック頂面からの下端までの深さ
L3 シリンダブロック頂面からウォータージャケットの底面までの深さ
T ネジ部の最上面
P シリンダボア内壁の最大変形点
M ピストンストローク中間点
DESCRIPTION OF
Claims (5)
該シリンダブロックのシリンダボアの回りに設けられ且つ前記ヘッドボルトを受け入れるヘッドボルト受け入れ孔と、
前記シリンダボアの径方向外側に隔壁を介して配置され、冷却水が通過することによりエンジンを冷却するウォータージャケットとを有し、
前記ヘッドボルト受け入れ孔が、前記シリンダブロックの頂面に開口するボルト挿通部と、該ボルト挿通部の下に位置し、前記シリンダヘッドボルトがネジ止めされるネジ部とを有するシリンダブロック構造において、
前記シリンダヘッドボルトの締結力により長軸方向に変形するシリンダボア内壁の変形の最大変形点が該シリンダボア内に嵌装されたピストンのピストンストロークの中間点よりも上方に位置するように、前記ネジ部の最上面が前記ウォータージャケットの底面よりも上方位置に設定されると共に、前記ウォータージャケットの底面が前記ピストンの下死点よりも上方の位置に設定され、
前記シリンダブロックが、前記ウォータージャケットの下方領域且つ前記ピストンが下死点に位置したときに該ピストンのピストンリングが位置する高さ位置に設けられた、エンジンオイルが通過するためのオイルギャラリを更に有し、
該オイルギャラリと前記シリンダボア内壁との間の隔壁が、前記ウォータージャケットと前記シリンダボア内壁との間の隔壁よりも薄肉であることを特徴とするエンジンのシリンダブロック構造。 A cylinder block of an engine in which a cylinder head is fastened by a head bolt,
A head bolt receiving hole provided around the cylinder bore of the cylinder block and receiving the head bolt;
A water jacket that is disposed on the radially outer side of the cylinder bore via a partition wall and cools the engine by passing cooling water;
In the cylinder block structure, the head bolt receiving hole has a bolt insertion portion that opens to a top surface of the cylinder block, and a screw portion that is positioned below the bolt insertion portion and to which the cylinder head bolt is screwed.
The threaded portion so that the maximum deformation point of deformation of the inner wall of the cylinder bore that is deformed in the major axis direction by the fastening force of the cylinder head bolt is positioned above the midpoint of the piston stroke of the piston fitted in the cylinder bore. uppermost surface is set to an upper position than the bottom surface of the water jacket Rutotomoni, the bottom surface of the water jacket is set at a position above the bottom dead center of the piston,
The cylinder block further includes an oil gallery through which engine oil passes, provided at a lower region of the water jacket and at a height position where a piston ring of the piston is located when the piston is located at a bottom dead center. Have
A cylinder block structure for an engine , wherein a partition wall between the oil gallery and the cylinder bore inner wall is thinner than a partition wall between the water jacket and the cylinder bore inner wall .
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