JPH0426679Y2 - - Google Patents

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JPH0426679Y2
JPH0426679Y2 JP1985189623U JP18962385U JPH0426679Y2 JP H0426679 Y2 JPH0426679 Y2 JP H0426679Y2 JP 1985189623 U JP1985189623 U JP 1985189623U JP 18962385 U JP18962385 U JP 18962385U JP H0426679 Y2 JPH0426679 Y2 JP H0426679Y2
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ring
cylinder liner
heat
piston
saramics
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  • Cylinder Crankcases Of Internal Combustion Engines (AREA)

Description

【考案の詳細な説明】 産業上の利用分野 本考案は、往復動ピストンをもつ内燃機関にお
いて、シリンダライナの上部内面に、外周面に空
隙を有する耐熱鋼環及びサラミツクス環を挿入し
て断熱構造としたシリンダライナに関するもので
ある。
[Detailed description of the invention] Industrial application field The present invention provides a heat insulating structure for internal combustion engines with reciprocating pistons by inserting a heat-resistant steel ring and a Saramics ring having a void on the outer peripheral surface into the upper inner surface of the cylinder liner. This relates to a cylinder liner.

従来の技術 従来、内燃機関において、シリンダ内を高温に
出来ればエンジン効率をよくすることが出来るこ
とは知られていることであるが、その反面、所定
の温度以上にならないようにする為に冷却水で冷
却する必要があつた。しかし、冷却水による冷却
が高温燃焼ガスの熱量の冷却損失となつてエンジ
ン効率を低下させることになるので、その解決に
サラミツクス材などのよい耐熱材からなるシリン
ダライナをクランクケースに嵌着してシリンダを
形成し、しかも、耐熱性シリンダライナの存在
で、高温燃焼ガスの熱量の流出を防止する断熱構
造を設けたものが考えられるようになつた。
Conventional technology It has been known that in internal combustion engines, engine efficiency can be improved if the inside of the cylinder can be heated to a high temperature. It was necessary to cool it down with water. However, cooling with cooling water results in a cooling loss of the heat value of the high-temperature combustion gas, reducing engine efficiency.To solve this problem, a cylinder liner made of a good heat-resistant material such as Saramics is fitted into the crankcase. It has become possible to consider a cylinder that is provided with a heat-insulating structure that prevents the heat of high-temperature combustion gas from flowing out due to the presence of a heat-resistant cylinder liner.

そして、実開昭60−23232号公報記載の考案の
如く、外周面に突起を設けたシリンダライナを圧
入してシリンダブロツクとの間に断熱空間を形成
したものがあつた。
Then, there was a device, as described in Japanese Utility Model Application Publication No. 60-23232, in which a cylinder liner having protrusions on its outer peripheral surface was press-fitted to form a heat insulating space between the liner and the cylinder block.

また、特公昭55−17865号公報記載の発明の如
く、シリンダライナ本体とその外周に嵌合した外
筒との間に空間を形成したシリンダライナ構造も
あつた。
There was also a cylinder liner structure in which a space was formed between the cylinder liner main body and an outer cylinder fitted around its outer periphery, such as the invention described in Japanese Patent Publication No. 55-17865.

考案が解決しようとする課題 ところが、シリンダが従来のシリンダライナの
如く、全体に断熱空隙を設けた断熱構造を有した
ものであつたり、また、シリンダライナをクラン
クケースに取付ける為に筒体が挿入されて、一
応、筒体に断熱空隙の断熱構造を形成したものも
あつたが、どちらかというと複雑化して、構造
上、無駄のない経済性に豊んだ効果的なものとは
いえなかつた。そして、どちらにしてもピストン
の往復動に耐えれる耐摩耗性に優れ、高温燃焼ガ
スに耐えるための高温強度、硬度が高いシリンダ
ライナが要求され、また、構造上、その精度が高
い加工でなければならなかつた為に加工面積の大
きい程、また複雑化した構造程、加工を困難に
し、経費の嵩むことになつて不都合の点が多かつ
た。
Problems that the invention aims to solve: However, the cylinder has an insulating structure with a heat insulating gap throughout the cylinder, like a conventional cylinder liner, or the cylinder is inserted in order to attach the cylinder liner to the crankcase. There were some designs in which a heat insulating structure with heat insulating voids was formed in the cylindrical body, but it was rather complicated and could not be said to be efficient and economical in terms of structure. Ta. In either case, a cylinder liner with excellent wear resistance that can withstand the reciprocating motion of the piston, high temperature strength and hardness that can withstand high-temperature combustion gas is required, and due to its structure, it must be machined with high precision. Therefore, the larger the area to be processed and the more complex the structure, the more difficult and expensive the process was, resulting in more inconveniences.

そこで、本考案は、エンジン効率をも考慮して
内燃機関の燃焼工程を検討した結果、高温燃焼ガ
スの熱量が冷却損失するのはピストンが燃焼行程
初期のピストン上死点附近のときであることが判
明した。そこで、その状態の高温燃焼ガスからシ
リンダライナを介して冷却水へ流れる熱流を断熱
化すれば冷却損失が低減されることに鑑み、燃焼
行程初期のピストン上死点においてトツプリング
が位置するより上方部分のシリンダライナに、断
熱空隙を形成し耐熱鋼環及びサラミツクス環を嵌
入することを目的とするものである。
Therefore, as a result of studying the combustion process of an internal combustion engine, taking engine efficiency into consideration, the present invention found that the heat of high-temperature combustion gas is lost to cooling when the piston is near the piston top dead center at the beginning of the combustion stroke. There was found. Therefore, in consideration of the fact that cooling loss can be reduced by insulating the heat flow flowing from the high-temperature combustion gas to the cooling water via the cylinder liner, we decided to The purpose is to form a heat insulating gap in the cylinder liner of the section and fit a heat-resistant steel ring and a Saramics ring therein.

課題を解決するための手段 本考案は、前述の課題を解決するもので、往復
動ピストンをもつクランクケース内にシリンダラ
イナを嵌着させ、その両者間を冷却の為の冷却水
が循環するようにした内燃機関において、燃焼行
程初期のピストン上死点でピストンのトツプリン
グが達する位置より上方のシリンダライナ内周面
に、外周面に空隙を有するサラミツクス環を挿入
すると共に外周面に空隙を有する耐熱鋼環を前記
サラミツクス環の内周面に挿入し、前記耐熱鋼環
と前記サラミツクス環との間及び前記セラミツク
ス環と前記シリンダライナとの間に、空気が対流
しない空隙を形成して二層の断熱構造としたこと
を特徴とする断熱シリンダライナである。
Means for Solving the Problems The present invention solves the above-mentioned problems by fitting a cylinder liner into a crankcase having a reciprocating piston, and allowing cooling water to circulate between the two. In this internal combustion engine, a Saramics ring having a gap on the outer circumferential surface is inserted into the inner circumferential surface of the cylinder liner above the position where the top ring of the piston reaches at the top dead center of the piston at the beginning of the combustion stroke. A heat-resistant steel ring is inserted into the inner circumferential surface of the Saramics ring, and gaps are formed between the Heat-resistant steel ring and the Saramics ring and between the ceramic ring and the cylinder liner to prevent air convection. This is a heat-insulating cylinder liner characterized by having a heat-insulating structure.

作 用 前述の手段よれば、耐熱鋼環及びサラミツクス
環より成る二層のスリーブが形成され、しかも、
耐熱鋼環及びサラミツクス環の両外周面に空隙を
設けので、空気の対流しない空隙も二層形成され
て熱伝達率が小さくなる。
Effect: According to the above-mentioned means, a two-layer sleeve consisting of a heat-resistant steel ring and a salamic ring is formed, and furthermore,
Since voids are provided on both the outer circumferential surfaces of the heat-resistant steel ring and the Saramics ring, two layers of voids are formed where air does not convect, resulting in a low heat transfer coefficient.

実施例 本考案による断熱シリンダライナの一実施例を
図1ないし図3に基づいて説明する。
Embodiment An embodiment of the heat insulating cylinder liner according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 3. FIG.

図において、1はシリンダライナ、2はピスト
ン、3はクランクケースであつて、クランクケー
ス3に嵌着したシリンダライナ1の内周面で、か
つ、燃焼工程初期のピストンが上死点に達した折
のピストンのトツプリング4が到達する位置の上
方部分に、耐熱鋼環5a及びサラミツクス環5b
より成る二層構造のスリーブ5を挿着してある。
このスリーブ5は、外周面に空隙6を有するサラ
ミツクス環5bがシリンダライナ1の内周面に挿
入され、さらに、外周面に空隙6を有する耐熱鋼
管5aがサラミツクス環5bの内周面に挿入され
て、耐熱鋼管5aの外周面とサラミツクス環5b
の外周面との間及びサラミツクス環5bの外周面
とシリンダライナ1の内周面との間に、二層の空
隙6を形成している。そして、耐熱鋼管5a及び
サラミツクス環5bの挿着は、圧入による焼嵌
め、溶接、及びロー付け等の接着から適当な方法
を選択して実施すればよく、これにより、空隙6
は空気が対流させられるようなことのない断熱空
間となる。
In the figure, 1 is the cylinder liner, 2 is the piston, and 3 is the crankcase. This is the inner peripheral surface of the cylinder liner 1 fitted into the crankcase 3, and the piston reaches top dead center at the beginning of the combustion process. A heat-resistant steel ring 5a and a salamis ring 5b are placed in the upper part of the position where the top ring 4 of the piston reaches.
A sleeve 5 with a two-layer structure consisting of the following is inserted.
This sleeve 5 has a Saramics ring 5b having a gap 6 on its outer circumferential surface inserted into the inner circumferential surface of the cylinder liner 1, and a heat-resistant steel pipe 5a having a gap 6 on its outer circumferential surface inserted into the inner circumferential surface of the Saramics ring 5b. The outer circumferential surface of the heat-resistant steel pipe 5a and the Saramics ring 5b
A two-layer gap 6 is formed between the outer circumferential surface of the Saramics ring 5b and the inner circumferential surface of the cylinder liner 1. The heat-resistant steel pipe 5a and the Saramics ring 5b may be inserted by selecting an appropriate method from among bonding such as shrink fitting by press fitting, welding, and brazing.
becomes an insulated space where air cannot be convected.

なお、7はウオータギヤラリ、8は冷却水、9
はシリンダヘツド、10は排気カムを各々示して
いる。
Furthermore, 7 is the water gear, 8 is the cooling water, and 9 is the water gear.
10 indicates a cylinder head, and 10 indicates an exhaust cam.

以下、上述した断熱シリンダライナの作用を説
明する。
Hereinafter, the function of the above-mentioned heat insulating cylinder liner will be explained.

第2図に示された如く、クランクケース3に嵌
着されたシリンダライナ1よりなるシリンダ内を
ピストン2が往復動する内燃機関にあたつては、
エンジン効率をよくする為には高温燃焼ガスを有
効に使用することが必要でつて、シリンダライナ
1を介して冷却の為に循環させた冷却水8へ流れ
る熱流を断熱することも有効な手段のひとつであ
る。
As shown in FIG. 2, in an internal combustion engine in which a piston 2 reciprocates within a cylinder made up of a cylinder liner 1 fitted into a crankcase 3,
In order to improve engine efficiency, it is necessary to use high-temperature combustion gas effectively, and it is also an effective means to insulate the heat flow flowing through the cylinder liner 1 to the cooling water 8 that is circulated for cooling. It is one.

ところで、第3図において、燃焼ガス温度をa
線で、シリンダライナ温度をb線で示すと、クラ
ンク角が上死点(TDC)附近では燃焼ガス温度
a線がシリンダライナ温度b線を越え、下死点
(BDC)附近では燃焼ガス温度a線がシリンダラ
イナ温度b線を下まわることがわかる。すなわ
ち、エンジン効率上、高熱がシリンダライナを越
えて流出しないように断熱する必要があるのはピ
ストン上死点附近であり、従つて、第1図に示す
如く、シリンダライナ1の上方に断熱空間となる
空隙6を備えたスリーブ5を挿着すればよいこと
になる。
By the way, in Fig. 3, the combustion gas temperature is a
If the cylinder liner temperature is shown by line b, when the crank angle is near top dead center (TDC), the combustion gas temperature line a exceeds the cylinder liner temperature line b, and when the crank angle is near bottom dead center (BDC), the combustion gas temperature a It can be seen that the line is below the cylinder liner temperature line b. In other words, for engine efficiency, it is necessary to insulate the area near the top dead center of the piston to prevent high heat from flowing beyond the cylinder liner. All that is required is to insert the sleeve 5 having the space 6 .

そして、耐熱鋼環5a及びサラミツクス環5b
より成る二層構造のスリーブ5を層着したことに
よつて、空気が対流しない空隙6も二層に形成さ
れる断熱構造となる。このため、熱伝達率を小さ
くでき、断熱化の向上に加えて、熱応力の繰り返
しによるサラミツクス環5bの亀裂発生を防止す
ることもできる。すなわち、サラミツクス環5b
への熱伝達は耐熱鋼環5aを介したものであり、
従つてその温度変化は比較的小さくてすむので、
サラミツクス環5bに作用する熱応力も小さなも
のとなる。また、スリーブ5の挿着位置までトツ
プリング4が上昇することはないので、シリンダ
ライナ1とスリーブ5との継ぎ目でトツプリング
4やピストン2に損傷を与える恐れはない。
Then, a heat-resistant steel ring 5a and a salamix ring 5b
By layering the sleeve 5, which has a two-layer structure, the air gap 6, in which air does not circulate, is also formed in two layers, resulting in a heat-insulating structure. Therefore, the heat transfer coefficient can be reduced, and in addition to improving the heat insulation, it is also possible to prevent the occurrence of cracks in the salamicus ring 5b due to repeated thermal stress. That is, the salamicus ring 5b
Heat transfer to is via the heat-resistant steel ring 5a,
Therefore, the temperature change is relatively small, so
Thermal stress acting on the salamic ring 5b also becomes small. Furthermore, since the top ring 4 does not rise to the insertion position of the sleeve 5, there is no risk of damaging the top ring 4 or the piston 2 at the joint between the cylinder liner 1 and the sleeve 5.

考案の効果 前述した本考案によれば、耐熱鋼環とサラミツ
クス環との二層構造したスリーブを挿着し、二層
の空隙が形成された断熱構造となるので、スリー
ブ挿着部の熱伝達率を小さくできる。従つて、ピ
ストン上死点付近において、高温燃焼ガスからシ
リンダライナを介して冷却水へ流れる熱流を断熱
化し、冷却損失を低減することができるので、エ
ンジン効率を向上させる効果がある。また、サラ
ミツクス環へ作用する熱応力は比較的小さくてす
むので、熱応力の繰り返しによる亀裂の発生を防
止でき、耐久性や信頼性を向上させる効果もあ
る。
Effects of the invention According to the above-mentioned invention, a sleeve with a two-layer structure of a heat-resistant steel ring and a Saramics ring is inserted, resulting in a heat-insulating structure with two layers of voids, which improves heat transfer at the sleeve insertion part. rate can be reduced. Therefore, near the top dead center of the piston, the heat flow flowing from the high-temperature combustion gas to the cooling water via the cylinder liner can be adiabatic and cooling loss can be reduced, which has the effect of improving engine efficiency. Furthermore, since the thermal stress acting on the salamicus ring is relatively small, it is possible to prevent the occurrence of cracks due to repeated thermal stress, which also has the effect of improving durability and reliability.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は、本考案の一実施例を示す断熱シリン
ダライナの構造図、第2図は、シリンダライナ嵌
着状態を示す内燃機関の構造図、第3図は、クラ
ンク角に対する燃焼ガス温度及びシリンダライナ
温度状態図である。 1……シリンダライナ、2……ピストン、3…
…クランクケース、4……トツプリング、5……
スリーブ、5a……耐熱鋼環、5b……サラミツ
クス環、6……空隙、7……ウオータギヤラリ、
8……冷却水、9……シリンダヘツド、10……
排気カム。
Fig. 1 is a structural diagram of a heat insulating cylinder liner showing an embodiment of the present invention, Fig. 2 is a structural diagram of an internal combustion engine showing the cylinder liner fitted state, and Fig. 3 is a diagram showing combustion gas temperature versus crank angle. FIG. 3 is a cylinder liner temperature state diagram. 1...Cylinder liner, 2...Piston, 3...
...Crankcase, 4...Top spring, 5...
Sleeve, 5a...Heat-resistant steel ring, 5b...Saramics ring, 6...Gap, 7...Water gear rally,
8...Cooling water, 9...Cylinder head, 10...
exhaust cam.

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】[Scope of utility model registration request] 往復動ピストンをもつクランクケース内にシリ
ンダライナを嵌着させ、その両者間を冷却の為の
冷却水が循環するようにした内燃機関において、
燃焼行程初期のピストン上死点でピストンのトツ
プリングが達する位置より上方のシリンダライナ
内周面に、外周面に空隙を有するサラミツクス環
を挿入すると共に外周面に空隙を有する耐熱鋼環
を前記サラミツクス環の内周面に挿入し、前記耐
熱鋼環と前記サラミツクス環との間及び前記セラ
ミツクス環と前記シリンダライナとの間に、空気
が対流しない空隙を形成して二層の断熱構造とし
たことを特徴とする断熱シリンダライナ。
In an internal combustion engine, a cylinder liner is fitted into a crankcase with a reciprocating piston, and cooling water is circulated between the two for cooling.
A Saramics ring having a gap on the outer circumferential surface is inserted into the inner circumferential surface of the cylinder liner above the position where the top ring of the piston reaches at the top dead center of the piston at the beginning of the combustion stroke. It is inserted into the inner peripheral surface of the ring to form a gap between the heat-resistant steel ring and the ceramic ring and between the ceramic ring and the cylinder liner to prevent air convection, thereby creating a two-layer insulation structure. A heat insulating cylinder liner featuring:
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