JPH01155060A - シリンダの構造 - Google Patents

シリンダの構造

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JPH01155060A
JPH01155060A JP31418587A JP31418587A JPH01155060A JP H01155060 A JPH01155060 A JP H01155060A JP 31418587 A JP31418587 A JP 31418587A JP 31418587 A JP31418587 A JP 31418587A JP H01155060 A JPH01155060 A JP H01155060A
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oil
cylinder liner
cylinder
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passage
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    • F02F1/00Cylinders; Cylinder heads 
    • F02F1/02Cylinders; Cylinder heads  having cooling means
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明ば、断熱工、ンシンにおけるシリンダの構造に
関する。
〔従来の技術〕
従来、セラミック材から成るシリンダライナの構造につ
いては、例えば、実開昭58−79040号公報に開示
されている。該実開昭58−79040号公報に開示さ
れたセラミックス製シリンダライナについて第3図を参
照して説明する。該セラミックス製シリンダライナは、
内燃機関のシリンダライナにおいて、内側シリンダライ
ナ21と外側シリンダライナ22との二重構造とし、内
側シリンダライナ21を低熱伝導率のセラミックスから
構成し、外側シリンダライナ22を高強度のセラミック
スから構成したものであり、詳しくは、内側シリンダラ
イナ21の材質を ZrO□又は2Mg0−2AI20
3・5SiOzで製作し、また、外側シリンダライナ2
2の材質を5iJ4で製作したものである。
また、例えば、特開昭58−72652号公報には、セ
ラミンク系材料で構成した内燃機関が開示されている。
該内燃機関は、シリンダ内に中空筒状のライナを装着し
、このライナ内にピストンを摺動自在に収容したもので
あり、上記ライナはセラミック系+A料から成る母材と
、このセラミック母材におけるビスI〜ンとの摺動面に
溶射され、このセラミック母材よりも耐摩耗性に優れた
セラミック系材料から成るコーティング層から成るもの
である。
〔発明が解決しようとする問題点〕
−iに、内燃機関のシリンダライナとピストンリンク及
びピストンとの摺動による摩擦量は、内燃機関中で約5
0%以上を占めている。従って、この部分のフリクショ
ンを減少させると、全体の摩擦量を減らずことになり、
エンジンの燃費を著しく改善できることになる。しかし
ながら、いたずらにセラミック材料を用いたとしても摩
擦力が減少することはない。一般に、面粗さが摩擦係数
に影響を与えると言われているが、その要素だけで決定
されるものではない。また、一般に金属対金属の組合せ
又は金属対セラミックの組合せの場合に、低粘度の潤滑
油を使用すると、極短時間の油膜切れで金属部の焼付き
が発生ずるという問題がある。ところで、相対運動部材
間に対して、セラミック材料及び該セラミック材料に対
応する材料を選定することによって、耐焼伺性に優れ、
低フリクションの摺動特性を得ることができるものであ
り、摺動材料のセラミック材料としては、窒化珪素(シ
リコンナイトライド:5i3N4)、部分安定化ジルコ
ニア(P S Z)等が優れている。特に、窒化珪素(
シリコンナイトライド: 5i3N4)は、低い摩擦係
数を持っているため摺動材料として極めて有用な材料で
ある。
しかしながら、セラミックス製シリンダライナにおいて
は、潤滑オイルを最適温度に維持してピストンを該シリ
ンダライナ内で摺動させることが望ましいが、前掲実開
昭58−79040号公報、前掲特開昭513−726
52号公報に開示されたものでは、シリンダライナその
ものを強制的に冷却するという技術的思想を有しておら
ず、ピストン或いはピストンリングとシリンダライナと
の間の摺動面の温度が上昇し過ぎて潤滑オイルが直ちに
蒸発し、良好な潤滑ができず焼付き等の現象が発生する
という問題点を有している。
この発明の目的は、上記の問題点を解消することであり
、シリンダライナそのものを強制的に冷却して、ピスト
ン或いばピストンリングとセラミック材のシリンダライ
ナとの間の潤滑オイルを最適な温度に維持し、ピストン
或いはピストンリングとシリンダライナとの間のフリク
ションを低減させ、回転過渡状態でも焼(=jき等の発
生を防止し、低粘度のオイルの使用を可能にし、更にピ
ストンの往復動に伴って発生ずるシリンダライナへの衝
撃を緩衝することができるシリンダの構造を提供するこ
とである。
c問題点を解決するだめの手段〕 この発明は、上記の問題点を解決し、上記の目的を達成
するために、次のように構成されている。
即ち、この発明は、シリンダボディの内周面にオイル通
路となるクリアランスを形成するようにセラミック材か
ら成るシリンダライナを配置し、前記シリンダボディと
前記シリンダライナとは上端部で密封状態に固定され且
つ下端部でオイル流出用のクリアランスが形成されてい
ることを特徴とするシリンダの構造に関し、更に具体的
に詳述すると、前記オイル通路にはオイル温度センザー
が設置され、オイル温度の上昇に応じてオイル吐出量が
増加するようにコントローラによってオイルポンプを制
御し、また前記オイル通路と前記オイルポンプとの間に
逆止弁を設け、更にクランク軸に対して直角方向が大き
なクリアランスになるように前記オイル通路を形成した
ことを特徴とするシリンダの構造に関する。
〔作用〕
この発明は、上記のように構成されており、次のように
作用する。即ち、この発明は、シリンダボディの内周面
にオイル通路となるクリアランスを形成するようにセラ
ミック材から成るシリンダライナを配置したので、該オ
イル通路にオイルを強制的に送り込むことによって前記
シリンダライナを冷却することができ、ピストン或いは
ピストンリングとシリンダライナとの間を潤滑する潤滑
オイルの温度を最適状態に維持することができる。
また、該オイル通路にオイルを送り込むことによって、
シリンダライナがピストンの上下動に伴って受ける横方
向の衝撃をシリンダボディに対して緩衝することができ
る。
〔実施例〕
以下、図面を参照して、この発明によるシリンダの構造
の実施例を詳述する。
第1図はこの発明によるシリンダの構造の一実施例を示
す断面図、及び第2図は第1図の線■−■における断面
図である。第1図において、この発明によるシリンダの
構造については、シリンダボディ1の内周面にオイル通
路2となるクリアランスを形成するようにセラミック材
から成るシリンダライナ3を配置し、シリンダボディ1
とシリンダライナ3とは上端部15て密封状態に固定さ
れ、また下端部16でオイル流出用のクリアランス11
が形成されているものである。シリンダブロックである
シリンダボディ1は、アルミニウム又は鉄製の鋳物によ
って製作しである。また、シリンダライナ3ば、摩擦係
数が小さく摺動特性の優れた窒化珪素5iJ−等のセラ
ミック材で製作しである。シリンダボディ1とシリンダ
ライナ3との上端部15での固定については、シリンダ
ライナ3の上端外周部に固定リング9が接合部14にお
いて接合されており、該固定リング9ばシリンダボディ
1に形成した段部17に嵌合している。
これらのシリンダライナ3、固定リング9及びシリンダ
ボディ1に対してガスケット8を介してシリンダヘッド
10が取付けられている。従って、シリンダボディ1と
シリンダライナ3との上端部15は、密封状態に互いに
固定された状態に取付けられたことになる。この固定リ
ング9ば、セラミック製のシリンダライナ3の線膨張率
がはヌ同一の金属等から製作されている。従って、温度
変化にかかわらず常に密封状態に固定されている。
また、オイル通路2については、第2図に示すように、
例えば、シリンダライナ3を外周面を円筒形に形成した
場合に、シリンダボディ1の内周面をスラスト面Fに対
して短径に且つ90度すれた位置で長径に、言い換えれ
ば、クランク軸に直角な方向を長径に且つクランク軸S
−8に平行な方向を短径に形成しである。従って、シリ
ンダボディ1の長径部位とシリンダライナ3との間には
大きなオイル通路2Aが形成され、シリンダボディ1の
短径部位とシリンダライナ3との間には小さなオイル通
路2Bが形成される。
また、コン]・ローラ6によって制御されるオイルポン
プ5が設けられており、該オイルポンプ5の作動によっ
て通路13を通じてオイル通路2にオイルが送り込まれ
る。コントローラ6は、オイル通路2に設置されたオイ
ル温度センサー4の検出信号に応答してオイルポンプ5
を制御するものである。この場合には、コンI−ローラ
6は、オイル温度の上昇に応じてオイル吐出量が増加す
る状態にオイルポンプ5を制御するようにセットされて
いる。また、オイル通路2からオイルが逆流するのを防
止するために、オイル通路2とオイルポンプ5との間の
通路13には、逆止弁7が設けられている。また、オイ
ルポンプ5から逆止弁7を通じて送り込まれるオイルの
注入口12は、第2図に示すように、オイル通路2の大
きい方のオイル通路2Aに開口している。
この発明によるシリンダの構造は、上記のように構成さ
れており、シリンダライナ3を窒化珪素等のセラミック
材で構成しているので、摺動特性が極めて良好であるこ
とば勿論のこと、オイルポンプ5の駆動によってオイル
がオイル通路2に強制的に送り込まれ、シリンダライナ
3を強制的に冷却すると共に、ピストンの往復動に伴っ
てシリンダライナ3が揺動するが、その動きをダンピン
グ即ち緩衝することもできる。しかも、オイル温度をオ
イル温度センサー4によって検出してオイルの吐出量を
制御するものであり、ここではオイル温度が上昇すると
、オイルポンプ5の吐出量か増大するように七ソトされ
ているので、シリンダライナ3の温度上昇に伴って冷却
を盛んにすることができ、しかもシリンダライナ3とシ
リンダボディ1との下端部のクリアランス11は、温度
上昇と共に、線膨張率の相違によってクリアランス11
は大きくなり、オイルの流出は多くなるので、冷却のた
めには好都合に機能するようになる。また、シリンダボ
ディ1の内径はスラスト面に対して短径であり且つ90
度ずれた位置では長径に形成されているので、ダンピン
グ効果が極めて好ましいものとなる。即ち、冷却オイル
の温度、言い換えれば、シリンダライナの温度が逆に低
い場合には、オイル流出用のクリアランス11は小さく
なると共に、オイル通路2の狭い方のオイル通路2Bも
小さくなり、オイルポンプ5の送り込みが少なくなるの
に伴ってオイルの流れもオイル通路2Bで制限される。
オイル通路2Bの部分が狭い通路となっているのは、ピ
ストンがスラスト方向及び反スラスト方向くシリンダラ
イナ3のスラスト面F)に衝突する度に変形を受け、そ
の場合にクリアランス部であるオイル通路2Aに充満し
ているオイルはオイル通路2Bを通って逆側即ちオイル
通路2Aに流れようとするが、オイル通路2Bの絞り機
能によって流れは制限されて緩衝効果を発揮するように
なる。従って、温度に応じた冷却効果を得ると共に、オ
イルはオイル通路2に保持状態になってダンピング効果
も好ましい状態になる。
なお、ピストンに嵌合しているピストンリングについて
は、摺動面を構成するシリンダライナ3と同様に、窒化
珪素(シリコンナイトライド:5i3N4)等の摺動材
料で構成することができるが、この場合には適度のボイ
ド(例えば、20μの穴)を含んだ素材の方が含油性が
優れ、油切れ等を発生することがなく好都合であるので
、適度のボイドを含んだ素+1を選定することが好まし
い。即ち、ピストンリングでは、面圧が局部的に上昇す
るので、オイル切れが出来るだけ発生しないようにした
方が良く、この要求を満足するため、ピストンリングは
、冷間等方加ニブレス(CIP)又はスリソプキャスチ
ングにより成形した素材を、常圧焼結したタイプが好ま
しい。また、ピストンとシリンダライナ3との摺動につ
いては、ピストンがスラストと反スラスト側に移動する
ので、むしろ潤滑条件は潤滑オイルの流動特性に支配さ
れることが多く、また面圧も小さいので、ピストンスカ
ート部は、例えば、アモルファス合金等のコーティング
層が望ましいものである。
〔発明の効果〕
この発明は、以上のように構成されているので、次のよ
うな効果を奏する。即ち、この発明は、シリンダボディ
の内周面にオイル通路となるクリアランスを形成するよ
うにセラミック材から成るシリンダライナを配置したの
で、該オイル通路にオイルを強制的に送り込むことによ
って前記シリンダライナを好ましい状態に冷却すること
ができ、ビス1−ン或いはピストンリングとシリンダラ
イナとの間を潤滑する潤滑オイルの温度を最適状態に維
持することができる。また、該オイル通路にオイルを送
り込むこと、及び狭いオイル通路の絞り部によって、シ
リンダライナがビスI−ンの上下動に伴って受けるスラ
スト方向、反スラスト方向の衝撃をシリンダボディに対
して緩衝即ちダンピングすることができる。更に、シリ
ンダライナとピストンとの摺動面に摩擦係数の小さい窒
化珪素等の前記セラミック材を配置でき、低フリクショ
ンの優れた摺動特性を得ることができ、そのため回転過
渡状態でも焼イ」き等の発生を防止し、低粘度の潤滑油
の使用も可能にし、しかも、エンジンの燃費を向上させ
ることができる。更に、前記オイル通路のオイル温度の
上昇に応じてオイル吐出量が増加するようにコントロー
ラによってオイルポンプを制御したので、温度上昇に伴
って冷却は盛んになり、常に摺動部を低フリクションに
なる状態に維持しておくことができ、しかも温度上昇の
場合には下端部のオイル流出用のクリアランスも温度上
昇に伴って大きくなるので、オイル通路にオイルを多量
に流すことができるようになり、極めて好ましい状態に
なる。更に、前記オイル通路と前記オイルポンプとの間
に逆止弁を設けたので、冷却用のオイルが逆流するよう
なことがなく、ダンピング効果も良好になる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明によるシリンダの構造の一実施例を示
す断面図、第2図は第1図の線■−■における部分の断
面図、及び第3図は従来のセラミックス製シリンダライ
ナを示す断面図である。 1−−−−シリンダボディ、2.2A、2B−−一オイ
ル通路、3−−−−=−シリンダライナ、4−−−−−
−−オイル温度センサー、5−一−−−−−オイルポン
プ、6−−−−−−コントローラ、7−−−−逆止弁、
8−−−−−−ガスケット、9−−−−−固定リング、
10−−−−−−シリンダヘッド、11−−−−−クリ
アランス、14−−−−一接合部、15−−−−−−−
上端部、16− 下端部。 出願人  いず−自動車株式会社 代理人  弁理士 尾 仲 −宗

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)シリンダボディの内周面にオイル通路となるクリ
    アランスを形成してセラミック材から成るシリンダライ
    ナを配置し、前記シリンダボディと前記シリンダライナ
    との上端部を密封状態に固定し且つ下端部にオイル流出
    用のクリアランスを形成したことを特徴とするシリンダ
    の構造。
  2. (2)前記オイル通路にオイル温度センサーを設置し、
    オイル温度の上昇に応じてオイル吐出量が増加するよう
    にコントローラによってオイルポンプを制御したことを
    特徴とする特許請求の範囲第1項に記載のシリンダの構
    造。
  3. (3)前記オイル通路と前記オイルポンプとの間に逆止
    弁を設けたことを特徴とする特許請求の範囲第2項に記
    載のシリンダの構造。
  4. (4)クランク軸に対して直角方向の前記オイル通路を
    大きなクリアランスに形成したことを特徴とする特許請
    求の範囲第1項に記載のシリンダの構造。
JP31418587A 1987-12-14 1987-12-14 シリンダの構造 Expired - Lifetime JPH0819874B2 (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH04318215A (ja) * 1991-04-16 1992-11-09 Mitsubishi Motors Corp 油冷式多気筒エンジン
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