JPH01318749A - Structure of engine - Google Patents
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- JPH01318749A JPH01318749A JP14835988A JP14835988A JPH01318749A JP H01318749 A JPH01318749 A JP H01318749A JP 14835988 A JP14835988 A JP 14835988A JP 14835988 A JP14835988 A JP 14835988A JP H01318749 A JPH01318749 A JP H01318749A
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-
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、シリンダヘッドにのみ冷却系を備えたエン
ジンの構造に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to the structure of an engine in which a cooling system is provided only in the cylinder head.
従来、エンジンの冷却装置に関しては、シリンダヘッド
及びシリンダライナの上部は勿論のこと、ピストンが往
復動するシリンダライナの下部のシリンダボディにも水
ジャケットが形成されている。Conventionally, in an engine cooling system, a water jacket is formed not only in the upper part of the cylinder head and the cylinder liner, but also in the cylinder body in the lower part of the cylinder liner where the piston reciprocates.
ところで、セラミック材料を断熱材又は耐熱材としてピ
ストンヘッド、シリンダヘッド、シリンダライナ、パル
プ等のエンジン部材に利用した断熱エンジンの冷却装置
は、例えば、実開昭６０−１５９２１号公報に開示され
ている。この断熱エンジンの冷却装置を第２図を参照し
て説明する。この断熱エンジンの冷却装置４０について
は、シリンダライナ下部外周のシリンダブロック４１の
縦方向に少なくとも上下二段に形成された冷却室４２．
４３と、各冷却室４２．４３に設置され各冷却室４２．
４３を流れる冷媒の温度を検出する温度センサー４４．
４５と、該温度センサー４４゜４５の検出信号に対応す
る冷媒の流速制御信号を冷媒駆動手段４７に伝達するコ
ントローラ４６とを有し、該コントローラ４６により各
冷却室４２゜４３中の冷媒の流速を制御するものである
。この断熱エンジンについては、シリンダライナの上方
部分５２を一体に形成したシリンダヘッド５０の内側に
、シリンダヘッド内壁部４９とシリンダライナ上方部５
１を一体に形成したライナヘッド５５を嵌合している。By the way, a cooling device for an adiabatic engine that utilizes a ceramic material as a heat insulating material or a heat resistant material for engine parts such as a piston head, a cylinder head, a cylinder liner, and pulp is disclosed in, for example, Japanese Utility Model Application Publication No. 15921/1983. . The cooling system for this adiabatic engine will be explained with reference to FIG. The cooling device 40 for this adiabatic engine has cooling chambers 42.
43, and each cooling chamber 42.43 is installed in each cooling chamber 42.43.
A temperature sensor 44 for detecting the temperature of the refrigerant flowing through 43.
45, and a controller 46 that transmits a refrigerant flow rate control signal corresponding to the detection signal of the temperature sensor 44, 45 to the refrigerant driving means 47, and the controller 46 controls the refrigerant flow rate in each cooling chamber 42, 43. It controls the In this adiabatic engine, a cylinder head inner wall portion 49 and a cylinder liner upper portion 5 are provided inside a cylinder head 50 in which an upper portion 52 of a cylinder liner is integrally formed.
A liner head 55 integrally formed with 1 is fitted therein.
シリンダヘッド５０の近傍には冷却室５３が形成されて
いる。シリンダボディであるシリンダブロック４１及び
シリンダヘッド５０は、鋳物で製作されている。ライナ
ヘッド５５は、シリコンナイトライド（ＳｉｓＮ４）又
はＰＳ Ｚ （Ｐａｒｔｉａｌｌｙ ５ｔａｂｉｌｉｚ
ｅｄ Ｚｉｒｃｏｎｉａ ）で製作されている。また、
シリンダライナ４８は、ＰｓＺで製作され、シリンダボ
ディ即ちシリンダブロック４１へ焼ばめ、圧入等によっ
て取付けられている。更に、ピストンヘッド５４は、シ
リコンナイトライドで製作されている９図中、符号Ａ、
Ｂは冷却水の流れ方向を示す。A cooling chamber 53 is formed near the cylinder head 50. The cylinder block 41 and cylinder head 50, which are cylinder bodies, are made of cast metal. The liner head 55 is made of silicon nitride (SisN4) or PS Z (Partially 5tabiliz
ed Zirconia). Also,
The cylinder liner 48 is made of PsZ and attached to the cylinder body, that is, the cylinder block 41, by shrink fitting, press fitting, or the like. Furthermore, the piston head 54 is made of silicon nitride.
B indicates the direction of flow of cooling water.
また、例えば、実開昭５８−７９０４０号公報には、セ
ラミック材を用いたシリンダライナについて開示されて
いる。このセラミック製シリンダライナは、第３図に示
すように、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３１と外側シリンダライナ３２とを二重構造
としたものである。この内側シリンダライナ３１は、高
熱伝導率のセラミックスであるＺｒ０１又は２Ｍｇ０・
２Ａ１．０．・５ＳｉＯ工から構成されており、また、
外側シリンダライナ３２は、高強度のセラミックスであ
るＳｉ、Ｉｎ２から構成されている。Further, for example, Japanese Utility Model Application Publication No. 58-79040 discloses a cylinder liner using a ceramic material. As shown in FIG. 3, this ceramic cylinder liner has a double structure of an inner cylinder liner 31 and an outer cylinder liner 32 in a cylinder liner for an internal combustion engine. This inner cylinder liner 31 is made of Zr01 or 2Mg0, which is a ceramic with high thermal conductivity.
2A1.0.・It is composed of 5SiO, and
The outer cylinder liner 32 is made of high-strength ceramics such as Si and In2.
しかしながら、往復動エンジンの冷却装置に関しては、
シリンダヘッド、シリンダライナの上部及びシリンダラ
イナの下部のシリンダボディに水ジャケットを形成した
ものについては、該水ジャケットが占めるスペースは大
きくなり、そのため軽量化、低コスト化等に問題点を有
している。ところで、前掲実開昭６０−１５９２１号公
報に開示された断熱エンジンの冷却装置４０については
、単一の室で冷却するものと異なり温度勾配がなだらか
になると共に、ピストン、ピストンリングへの潤滑も支
障なく行われるという効果は充分に果たし得るものであ
るが、シリンダブロック４１に冷却室４２．４３を備え
ており、上記と同様な問題点を有している。However, regarding the cooling system of a reciprocating engine,
In the cylinder head, the upper part of the cylinder liner, and the lower part of the cylinder liner where a water jacket is formed on the cylinder body, the water jacket occupies a large space, which poses a problem in terms of weight reduction, cost reduction, etc. There is. By the way, unlike the cooling device 40 for an adiabatic engine disclosed in the above-mentioned Japanese Utility Model Publication No. 15921/1988, the temperature gradient is gentle, unlike the cooling device in a single chamber, and the piston and piston rings are lubricated. Although it is possible to sufficiently achieve the effect that the cooling operation can be carried out without any trouble, the cylinder block 41 is provided with cooling chambers 42 and 43, and has the same problem as described above.
この発明の目的は、上記の課題を解決することであり、
往復動エンジンの熱発生については、クランクアングル
で上死点（ＴＤＣ）後、約７０″′位で完了するもので
あり、その期間でのシリンダ内のガスは高温高圧である
ため、熱伝導量が多く、それ以後の熱伝導量は全体の約
３０％位であることに着眼し、シリンダヘッド及びシリ
ンダライナ下部のみを水冷却して、シリンダライナ下部
のシリンダボディ側の水ジャケットを排除し、エンジン
の水冷却を必要最小限にしてエンジンそのものを小型軽
量に且つ加工性を向上させ、重量の低減及び大幅な鋳造
コストを低減し、更にエンジンの暖機性を向上させ、し
かも冷却の必要師位を冷却水をスムースに流すことによ
って極めて有効に且つ迅速に冷却し、冷却水用ポンプを
小型化すると共に、シリンダボディを水冷却しないこと
によるピストンリング及びピストンとシリンダライナと
の間の摺動問題を摺動部の材料の選定、構造等で解決し
たエンジンの構造を提供することである。The purpose of this invention is to solve the above problems,
Heat generation in a reciprocating engine is completed approximately 70'' after top dead center (TDC) at the crank angle, and the gas in the cylinder during that period is at high temperature and high pressure, so the amount of heat transfer is Focusing on the fact that the amount of heat conducted after that is about 30% of the total, we cooled only the cylinder head and the lower part of the cylinder liner with water, and eliminated the water jacket on the cylinder body side below the cylinder liner. By minimizing water cooling in the engine, the engine itself can be made smaller and lighter, improving workability, reducing weight and significantly reducing casting costs, and improving warm-up of the engine, while reducing the need for cooling. The cylinder body is cooled extremely effectively and quickly by allowing cooling water to flow smoothly, making the cooling water pump more compact, and reducing the sliding between the piston ring and piston and cylinder liner by not cooling the cylinder body with water. The purpose of the present invention is to provide an engine structure in which the problem is solved by selecting materials for sliding parts, structure, etc.
〔課題を解決するための手段〕
この発明は、上記の課題を解決し、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。[Means for Solving the Problems] In order to solve the above problems and achieve the above objects, the present invention is configured as follows.
即ち、この発明は、シリンダライナ上部と一体構造で水
ジャケットを備えたシリンダヘッド、水ジャケットを備
えていないシリンダボディの内周面に配置した耐熱性非
金属材の薄肉材から成るシリンダライナ、及び該シリン
ダライナ内を往復動じ且つピストンスカート部の外周面
に被覆部材をコーティングしたピストンから成ることを
特徴とするエンジンの構造に関する。That is, the present invention provides a cylinder head that is integrated with the upper part of the cylinder liner and includes a water jacket, a cylinder liner made of a thin heat-resistant non-metal material disposed on the inner peripheral surface of a cylinder body that does not include a water jacket, and The present invention relates to an engine structure comprising a piston that reciprocates within the cylinder liner and has a piston skirt coated with a coating member.
また、ピストンのピストンリング溝に嵌入したピストン
リングはセラミック材料から製作したものであることを
特徴とする。Further, the piston ring fitted into the piston ring groove of the piston is made of a ceramic material.
更に、シリンダヘッドの下面とシリンダボディの上面と
は直接接触状態に固定されていることを特徴とする。Furthermore, the lower surface of the cylinder head and the upper surface of the cylinder body are fixed in direct contact with each other.
また、ピストンスカート部が鋳鉄系の材料であり、その
外周面にコーティングした被覆部材は鉄系アモルファス
材料であるか、又はピストンスカート部がアルミニウム
の材料であり、その外周面にコーティングした被覆部材
は酸化アルミニウム材料であることを特徴とするもので
ある。In addition, the piston skirt part is made of a cast iron material and the covering member coated on the outer peripheral surface is an iron-based amorphous material, or the piston skirt part is made of aluminum material and the covering member coated on the outer peripheral surface is an iron-based amorphous material. It is characterized by being an aluminum oxide material.
この発明によるエンジンの構造は、以上のように構成さ
れており、次のように作用する。即ち、この発明は、シ
リンダライナ上部と一体構造で水ジャケットを備えたシ
リンダヘッド、水ジャケットを備えていないシリンダボ
ディの内周面に配置した耐熱性非金属材から成る薄肉材
から成るシリンダライナ、及び該シリンダライナ内を往
復動じ且つピストンスカート部の外周面に被覆部材をコ
ーティングしたピストンから構成したので、前記シリン
ダへノド側の燃焼室の外周部は水冷却を行い、シリンダ
ライナ下部を適度の温度に維持でき、シリンダボディの
水ジヤケツト用中子が廃止でき、重量を低減し、加工性
を向上できる。しかも、水ジャケットそのものを冷却水
がスムースに流れる単純な形状の小型且つ軽量に構成で
き、冷却水の流れ抵抗も小さくできる。また、ピストン
ヘッド部をセラミック材で製作して断熱ガスケットを挟
んで取付けると、前記シリンダボディ側への熱の移動が
余りない。The structure of the engine according to the present invention is constructed as described above, and operates as follows. That is, the present invention provides a cylinder head that is integrated with the upper part of the cylinder liner and is equipped with a water jacket, a cylinder liner that is made of a thin material made of a heat-resistant non-metallic material and arranged on the inner peripheral surface of a cylinder body that is not equipped with a water jacket. Since the piston reciprocates within the cylinder liner and has a coating member coated on the outer peripheral surface of the piston skirt, the outer peripheral part of the combustion chamber on the throat side of the cylinder is water-cooled, and the lower part of the cylinder liner is cooled with water. temperature can be maintained, the water jacket core in the cylinder body can be eliminated, weight can be reduced, and workability can be improved. Moreover, the water jacket itself can be constructed to be small and lightweight with a simple shape through which cooling water flows smoothly, and the flow resistance of the cooling water can also be reduced. Furthermore, if the piston head is made of ceramic material and attached with a heat insulating gasket in between, there is little heat transfer to the cylinder body.
ピストンリングをセラミック材で製作したので、シリン
ダライナとの間での摺動特性を向上できる。Since the piston ring is made of ceramic material, the sliding characteristics between it and the cylinder liner can be improved.
更に、シリンダヘッドの下面とシリンダボディの上面と
は直接接触状態に固定するか、又は熱伝導性のよいガス
ケットを挟んで固定したので、シリンダボディに伝導さ
れた熱は直ちにシリンダヘッド側へ伝導して水ジャケッ
トによって水冷却される。Furthermore, since the lower surface of the cylinder head and the upper surface of the cylinder body are fixed in direct contact or fixed with a gasket with good thermal conductivity in between, the heat conducted to the cylinder body is immediately transferred to the cylinder head side. It is water cooled by a water jacket.
ピストンスカート部とシリンダボディの内周面のシリン
ダライナ下部との間の材料を、前記ピストンスカート部
が鋳鉄系の場合には、前記ピストンスカート部の外周面
にコーティングした被覆部材を鉄系アモルファス材料で
構成し、又は前記ピストンスカート部がアルミニウム材
の場合には、前記ピストンスカート部の外周面にコーテ
ィングした被覆部材を酸化アルミニウム材で構成するこ
とによって、温度上昇した時の潤滑油の特性が低下して
も、高温摺動での耐焼付性の向上を図ることができる。If the piston skirt is made of cast iron, the material between the piston skirt and the lower part of the cylinder liner on the inner peripheral surface of the cylinder body is an iron-based amorphous material. or, if the piston skirt is made of aluminum, the coating member coated on the outer peripheral surface of the piston skirt is made of aluminum oxide, thereby reducing the properties of the lubricating oil when the temperature rises. Even when sliding at high temperatures, seizure resistance can be improved.
以下、図面を参照して、この発明によるエンジンの構造
の実施例を詳述する。Hereinafter, embodiments of the structure of an engine according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
第１図において、この発明の一実施例であるエンジンの
構造が示されている。このエンジンは、主として、水ジ
ャケット２を設けたシリンダへノド１、水ジャケットを
備えていないシリンダボディ８、該シリンダボディ８の
内周面に配置したシリンダライナ３、ピストンヘッド部
５とピストンスカート部６から成り且つピストンリング
？ａ２３及びピストンピン孔１３を有するピストン１０
、及び該ピストンスカート部６の外周面にコーティング
した被覆部材１２から構成されたものである。FIG. 1 shows the structure of an engine that is an embodiment of the present invention. This engine mainly consists of a cylinder throat 1 provided with a water jacket 2, a cylinder body 8 without a water jacket, a cylinder liner 3 disposed on the inner peripheral surface of the cylinder body 8, a piston head portion 5, and a piston skirt portion. Consisting of 6 piston rings? Piston 10 having a23 and piston pin hole 13
, and a coating member 12 coated on the outer peripheral surface of the piston skirt portion 6.
シリンダヘッドｌは、吸排気ポート１６．１７を備えて
いると共に、シリンダライナ上部４の一部をシリンダヘ
ッド部２４と一体構造に構成し且つ燃焼室１１の外周部
に水ジャケット２を設けている。このシリンダへノドｌ
は、シリンダライナ下部４及びシリンダヘッド部２４が
鋳鉄等の金属材料で構成されているが、水ジャケット２
によって燃焼室１１の外周部を冷却しているので、熱に
対する何らの問題も生じない、このように、シリンダヘ
ッド部２４と上部に位置するシリンダライナ上部４に対
してのみ、水ジャケット２を設ける構造に構成したので
、水ジヤケツト２自体の形状を極めて簡潔な構造に形成
でき、冷却水の流れ抵抗を小さくすることができる。そ
れ故に、冷却水を循環させる冷却水用ポンプの容量も小
さく構成することができる。更に、ピストン１０が往復
動するシリンダライナ３及びシリンダボディ８について
は、ピストンヘッド部５がセラミック材であり且つ断熱
空気層２２を備えているので、それほど高温高圧部にな
ることがないから、シリンダボディ８を鋳鉄、アルミニ
ウム等の金属材料で構成し、このシリンダボディ８に水
ジャケットを設けない、シリンダボディ８から水ジャケ
ットを排除した構造に構成することに伴って、燃焼室１
１で発生する熱によって生じる摺動面の問題を解決し、
即らピストン１０及びピストンリング７と下部のシリン
ダライナ３との間の摺動特性、耐焼付性を向上させるた
めに、シリンダボディ８の内周面にジルコニア、アモル
ファス等の薄肉材をコーティングすることによってシリ
ンダライナ３を構成する。従って、シリンダボディ８の
製作に当たっては、水ジヤケツト用の中子を廃止でき、
掻めて加工性が容易になり、重量の低減、大幅に鋳造コ
ストを低減することができる。更に、シリンダボディ８
の上面１４とシリンダヘッド１の下面１５との間には、
断熱ガスケットを介在させることなく、両者を、例えば
、カーボンシート、ラミネート鉄板ガスケントを介して
直接接触状態に固定した構造であり、しかもシリンダボ
ディ８の上面１４がシリンダヘッド１の下面１５に対応
するように大きな接触面積の部分９を形成するように構
成されている。従って、シリンダライナ３からシリンダ
ボディ８側へ熱伝導で伝わった熱は、シリンダボディ８
の外周面から放熱されると共に、シリンダへソドｌに当
接するシリンダボディ８の大きな接触面積の部分９から
シリンダヘッドｌ側へ直ちに熱伝導して水ジャケット２
へと放熱される。The cylinder head l is equipped with intake and exhaust ports 16 and 17, has a part of the cylinder liner upper part 4 integrated with the cylinder head part 24, and is provided with a water jacket 2 on the outer periphery of the combustion chamber 11. . Drop into this cylinder
In this case, the cylinder liner lower part 4 and the cylinder head part 24 are made of metal materials such as cast iron, but the water jacket 2
Since the outer periphery of the combustion chamber 11 is cooled by cooling, no problem with heat occurs.In this way, the water jacket 2 is provided only for the cylinder head portion 24 and the cylinder liner upper portion 4 located above. Because of this structure, the water jacket 2 itself can be formed into an extremely simple structure, and the flow resistance of cooling water can be reduced. Therefore, the capacity of the cooling water pump that circulates the cooling water can also be configured to be small. Furthermore, regarding the cylinder liner 3 and cylinder body 8 in which the piston 10 reciprocates, since the piston head portion 5 is made of ceramic material and is provided with an insulating air layer 22, the cylinder liner 3 and the cylinder body 8 do not become very high temperature and high pressure parts. The body 8 is made of a metal material such as cast iron or aluminum, and the cylinder body 8 is not provided with a water jacket.
Solved the problem of sliding surfaces caused by the heat generated in 1.
That is, in order to improve the sliding characteristics and seizure resistance between the piston 10 and piston ring 7 and the lower cylinder liner 3, the inner peripheral surface of the cylinder body 8 is coated with a thin material such as zirconia or amorphous. The cylinder liner 3 is constructed by: Therefore, when manufacturing the cylinder body 8, the core for the water jacket can be eliminated.
By scraping, workability becomes easier, weight can be reduced, and casting costs can be significantly reduced. Furthermore, the cylinder body 8
Between the upper surface 14 and the lower surface 15 of the cylinder head 1,
The structure is such that the two are fixed in direct contact via, for example, a carbon sheet or a laminated iron gasket without intervening a heat insulating gasket, and the upper surface 14 of the cylinder body 8 corresponds to the lower surface 15 of the cylinder head 1. It is configured to form a portion 9 with a large contact area. Therefore, the heat transferred from the cylinder liner 3 to the cylinder body 8 side by thermal conduction is transferred to the cylinder body 8 side.
The heat is radiated from the outer circumferential surface of the water jacket 2, and the heat is immediately conducted from the large contact area 9 of the cylinder body 8 that contacts the cylinder head 1 to the cylinder head 2.
Heat is radiated to.
また、ピストン１０については、燃焼室１１の熱がシリ
ンダライナ３側へ出来るだけ熱伝導されないように、ピ
ストンヘッド部５を窒化珪素、炭化珪素等のセラミック
材で製作し、ピストンスカート部６との間に断熱空気層
２２を形成する。ピストンヘッド部５とピストンスカー
ト部６との取付けは、ピストンヘッド部５の中央部に設
けた取付ボス部１８をピストンスカート部６の上壁端部
１９の中央に形成した取付孔２０に嵌合し、断熱ガスケ
ット２５を挟んで双方に形成した環状溝に金属リング２
１をメタルフロー即ち変形収容することによって両者を
固定することができる。また、ピストンヘッド部５の下
面とピストンスカート部６の上壁端部１９の上面との間
には断熱空気層２２が形成されている。ピストンスカー
ト部６は、鋳鉄１．アルミニウム等の金属材料から構成
されており、このピストンスカート部６の外周面には、
シリンダライナ３との摺動特性を向上させるために、コ
ーティングにより被覆部材１２が固着されている。この
被覆部材１２については、ピストンスカート部６が鋳鉄
系の材料である場合には、鉄系アモルファス材料で構成
する。また、ピストンスカート部６がアルミニウム材で
ある場合には、酸化アルミニウム材で構成する。更に、
ピストンスカート部６に形成したピストンリング溝２３
に嵌入したピストンリング７は、セラミック材料で構成
することが好ましいものである。Regarding the piston 10, the piston head portion 5 is made of a ceramic material such as silicon nitride or silicon carbide so that the heat of the combustion chamber 11 is not conducted to the cylinder liner 3 side as much as possible. A heat insulating air layer 22 is formed between them. The piston head section 5 and the piston skirt section 6 are attached by fitting a mounting boss section 18 provided at the center of the piston head section 5 into a mounting hole 20 formed at the center of the upper wall end 19 of the piston skirt section 6. The metal ring 2 is inserted into the annular groove formed on both sides with the insulating gasket 25 in between.
Both can be fixed by metal flow or deformation accommodation of 1. Further, a heat insulating air layer 22 is formed between the lower surface of the piston head portion 5 and the upper surface of the upper wall end portion 19 of the piston skirt portion 6. The piston skirt portion 6 is made of cast iron 1. It is made of a metal material such as aluminum, and the outer peripheral surface of the piston skirt portion 6 has a
In order to improve sliding characteristics with the cylinder liner 3, the covering member 12 is fixed by coating. This covering member 12 is made of an iron-based amorphous material when the piston skirt portion 6 is made of a cast iron-based material. Furthermore, when the piston skirt portion 6 is made of aluminum, it is made of aluminum oxide material. Furthermore,
Piston ring groove 23 formed in piston skirt portion 6
Preferably, the fitted piston ring 7 is made of a ceramic material.
この発明によるエンジンの構造は、上記のように、ピス
トンスカート部６の外周面、シリンダライナ３及びピス
トンリング７の材料を金属材料を避けて選定することに
よって、シリンダヘッド１にのみ水ジャケット２を設け
、シリンダボディ８から水ジャケットを排除しても、摺
動上の問題が生じるようなことはない、即ち、シリンダ
ボディ８の内周面に配置したシリンダライナ３をジルコ
ニア等の薄肉材で構成しているが、ジルコニア材料は、
線膨張係数が鉄と同等であるため、たとえ薄肉状態で取
付けても、シリンダボディ８からの剥離問題等は発生す
ることがなく、耐摩耗性を向上させることができる。特
に、温度上昇した時に潤滑油の特性が低下するが、潤滑
油の特性低下によって金属材料同士の摺動では、スティ
ック即ち焼付きが発生するが、摺動面の材料を上記のよ
うな選定によって焼付きを防止することができ、摺動特
性を向上させることができる。As described above, the structure of the engine according to the present invention is such that the outer circumferential surface of the piston skirt 6, the cylinder liner 3, and the piston ring 7 are made of materials that avoid metal materials, thereby providing the water jacket 2 only to the cylinder head 1. Even if the water jacket is provided and the water jacket is removed from the cylinder body 8, no sliding problems will occur.In other words, the cylinder liner 3 disposed on the inner peripheral surface of the cylinder body 8 is made of a thin material such as zirconia. However, zirconia material is
Since the coefficient of linear expansion is the same as that of iron, even if it is mounted in a thin state, problems such as peeling from the cylinder body 8 will not occur, and wear resistance can be improved. In particular, when the temperature rises, the properties of lubricating oil deteriorate, and this deterioration in the properties of lubricating oil causes sticking, or seizure, when metal materials slide against each other. However, by selecting the material of the sliding surface as described above, It is possible to prevent seizure and improve sliding characteristics.
この発明によるエンジンの構造は、以上のように構成さ
れているので、次のような特有の効果を奏する。即ち、
このエンジンの構造は、シリンダライナ上部と一体構造
で水ジャケットを備えたシリンダヘッド、水ジャケット
を備えていないシリンダボディの内周面に配置したジル
コニア等の薄肉材から成るシリンダライナから構成した
ものであり、最も高温になる部位には水ジャケットを設
は且つそれほど高温にならないシリンダライナ下部から
水ジャケットを排除したので、従来のものに比較して冷
却系を相当に縮小でき、シリンダボディを鋳造する場合
に、シリンダボディの水ジヤケツト用中子を廃止でき、
加工性を容易にして鋳造コストを大幅に低減でき、シリ
ンダボディ自体の重量を低減できる。しかも、水ジャケ
ットを小型且つ軽量に構成でき、しかも、水ジャケット
そのものを冷却水がスムースに流れる単純な形状に構成
でき、冷却水の流れ抵抗も小さくなる。また、水ジャケ
ットが小さく水量が少ないため、冷却水は迅速に流れて
エンジンの高温部を直ちに冷却すると共に、冷却水は所
定温度にまで直ちに上昇するので、エンジンの暖機性を
向上させる。しかも、シリンダボディの内周面に配置し
たシリンダライナにジルコニア等の薄肉材をコーティン
グし、前記シリンダライナ内を往復動するピストンのピ
ストンスカート部の外周面に被覆部材をコーティングし
たので、下部のシリンダライナの外周部のシリンダボデ
ィから水ジャケットを排除しても摺動特性を低下させる
ことがな（、耐焼付性を向上できる。Since the structure of the engine according to the present invention is configured as described above, it produces the following unique effects. That is,
The structure of this engine consists of a cylinder head that is integrated with the upper part of the cylinder liner and has a water jacket, and a cylinder liner made of a thin material such as zirconia that is placed on the inner circumferential surface of the cylinder body that does not have a water jacket. A water jacket is installed in the part that gets the highest temperature, and the water jacket is removed from the lower part of the cylinder liner, which does not get very hot, so the cooling system can be considerably reduced compared to conventional ones, and the cylinder body can be cast. In some cases, the water jacket core of the cylinder body can be eliminated.
Machinability is facilitated, casting costs can be significantly reduced, and the weight of the cylinder body itself can be reduced. Moreover, the water jacket can be made small and lightweight, and the water jacket itself can be made into a simple shape through which cooling water flows smoothly, and the flow resistance of the cooling water is also reduced. Furthermore, since the water jacket is small and the amount of water is small, the cooling water flows quickly and immediately cools the high-temperature parts of the engine, and the cooling water quickly rises to a predetermined temperature, improving engine warm-up. Furthermore, the cylinder liner placed on the inner circumferential surface of the cylinder body is coated with a thin material such as zirconia, and the outer circumferential surface of the piston skirt of the piston that reciprocates within the cylinder liner is coated with a coating material, so that the lower cylinder Even if the water jacket is removed from the cylinder body at the outer periphery of the liner, the sliding properties will not deteriorate (and seizure resistance can be improved).
また、前記シリンダヘッドの下面と前記シリンダボディ
の上面とは直接接触状態に固定したので、ピストンヘッ
ド部をセラミック材で製作した断熱ピストンに構成する
と、前記シリンダボディ側への熱の移動が余りなく、た
とえシリンダライナからシリンダボディへ熱が伝導され
ても、シリンダボディの外周部から放熱されると共に、
シリンダボディを通ってシリンダヘッド側へ熱は直ちに
伝導して水ジャケットによって水冷却される。In addition, since the lower surface of the cylinder head and the upper surface of the cylinder body are fixed in direct contact with each other, if the piston head is made of a heat-insulating piston made of ceramic material, there will be little heat transfer to the cylinder body side. Even if heat is conducted from the cylinder liner to the cylinder body, the heat is radiated from the outer circumference of the cylinder body, and
Heat is immediately transferred to the cylinder head through the cylinder body and cooled by the water jacket.
更に、ピストンリングをセラミック材で製作しているが
、シリンダライナにジルコニア等の薄肉材をコーティン
グしているから、摺動特性を低下させることはなく、耐
焼付性を向上できる。Furthermore, although the piston ring is made of ceramic material, the cylinder liner is coated with a thin material such as zirconia, so the sliding characteristics are not degraded and the seizure resistance can be improved.
また、ピストンスカート部とシリンダボディの内周面の
シリンダライナ下部との間の材料を、前記ピストンスカ
ート部が鋳鉄系の場合には、前記ピストンスカーＩ・部
の外周面にコーティングした被覆部材を鉄系アモルファ
ス材料で構成し、又は前記ピストンスカート部がアルミ
ニウム材の場合には、前記ピストンスカート部の外周面
にコーティングした被覆部材を酸化アルミニウム材で構
成したので、ピストンスカート部とシリンダライナ下部
との間の摺動面は、温度上昇した時の潤滑油の特性が低
下しても、高温摺動での耐焼付性の向上を図ることがで
き、理想的な摺動特性を得ることができる。In addition, when the piston skirt part is made of cast iron, the material between the piston skirt part and the lower part of the cylinder liner on the inner peripheral surface of the cylinder body is a coating member coated on the outer peripheral surface of the piston skirt I part. The piston skirt is made of an iron-based amorphous material, or if the piston skirt is made of aluminum, the coating member coated on the outer peripheral surface of the piston skirt is made of aluminum oxide, so that the piston skirt and the lower part of the cylinder liner are Even if the lubricating oil properties deteriorate when the temperature rises, the sliding surface between the .
第１図はこの発明によるエンジンの構造の一実施例を示
す断面図、第２図は従来の断熱エンジンの冷却装置の一
例を示す断面図、及び第３図は従来のシリンダライナの
一例を示す断面図である。
１−・−シリンダヘッド、２−−一水ジャケソト、３−
＝−シリンダライナ、４− シリンダライナ上部、５
ピストンヘッド部、６−−ピストンスカート部、７
− ピストンリング、８−−−−シリンダボディ、１０
ピストン、１１− 燃焼室、１２ −被覆部材、２
４ シリンダヘッド部。
出願人 いず−白動車株式会社
代理人 弁理士 尾 仲 −宗
第１ｖＡ
第 ２ 図FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of the structure of an engine according to the present invention, FIG. 2 is a cross-sectional view showing an example of a conventional cooling device for an adiabatic engine, and FIG. 3 is a cross-sectional view showing an example of a conventional cylinder liner. FIG. 1-・- cylinder head, 2-- one water jacket, 3-
=-Cylinder liner, 4-Cylinder liner upper part, 5
Piston head section, 6--Piston skirt section, 7
- Piston ring, 8---Cylinder body, 10
Piston, 11- Combustion chamber, 12- Covering member, 2
4 Cylinder head. Applicant: Izu-Hakudosha Co., Ltd. Agent: Patent Attorney: O-Naka - Sodai 1vA Figure 2
Claims (1)
備えたシリンダヘッド、水ジャケットを備えていないシ
リンダボディの内周面に配置した耐熱性非金属材から成
る薄肉材から成るシリンダライナ、及び該シリンダライ
ナ内を往復動し且つピストンスカート部の外周面に被覆
部材をコーティングしたピストンから成ることを特徴と
するエンジンの構造。（２）前記ピストンのピストンリ
ング溝に嵌入したピストンリングはセラミック材料であ
ることを特徴とする請求項１に記載のエンジンの構造。 （３）前記シリンダヘッドの下面と前記シリンダボディ
の上面とは直接接触状態に固定されていることを特徴と
する請求項１に記載のエンジンの構造。 （４）前記ピストンスカート部が鋳鉄系の材料であり、
その外周面にコーティングした前記被覆部材は鉄系アモ
ルファス材料であることを特徴とした請求項１に記載の
エンジンの構造。 （５）前記ピストンスカート部がアルミニウムの材料で
あり、その外周面にコーティングした前記被覆部材は酸
化アルミニウム材料であることを特徴とした請求項１に
記載のエンジンの構造。[Claims] (1) A cylinder head that is integrated with the upper part of the cylinder liner and is equipped with a water jacket, and a thin-walled material made of a heat-resistant non-metallic material placed on the inner peripheral surface of the cylinder body that is not equipped with a water jacket. 1. An engine structure comprising a cylinder liner and a piston that reciprocates within the cylinder liner and has a piston skirt coated with a coating member. (2) The engine structure according to claim 1, wherein the piston ring fitted into the piston ring groove of the piston is made of a ceramic material. (3) The engine structure according to claim 1, wherein the lower surface of the cylinder head and the upper surface of the cylinder body are fixed in direct contact with each other. (4) the piston skirt portion is made of cast iron-based material;
2. The engine structure according to claim 1, wherein the coating member coated on the outer circumferential surface of the coating member is an iron-based amorphous material. (5) The engine structure according to claim 1, wherein the piston skirt portion is made of aluminum material, and the coating member coated on the outer circumferential surface of the piston skirt portion is made of aluminum oxide material.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP14835988A JP2560424B2 (en) | 1988-06-17 | 1988-06-17 | Engine structure |
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|---|---|
| JPH01318749A true JPH01318749A (en) | 1989-12-25 |
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10210570A1 (en) * | 2002-03-09 | 2003-09-18 | Mahle Gmbh | Multi-part cooled piston for an internal combustion engine |
| DE102005061899A1 (en) * | 2005-12-23 | 2007-06-28 | Mahle International Gmbh | Multipart piston for an internal combustion engine has upper and lower piston parts, a threaded head, a support plate with a plate body and a threaded body |
| CN106812622A (en) * | 2015-09-11 | 2017-06-09 | 现代自动车株式会社 | The cooling system of engine |
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| KR102148260B1 (en) * | 2013-10-04 | 2020-08-26 | 엘지전자 주식회사 | A linear compressor |
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1988
- 1988-06-17 JP JP14835988A patent/JP2560424B2/en not_active Expired - Lifetime
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| US7628135B2 (en) | 2005-12-23 | 2009-12-08 | Mahle International Gmbh | Multi-part piston for an internal combustion engine |
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|---|---|
| JP2560424B2 (en) | 1996-12-04 |
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