JPH05187309A - 内燃機関のシリンダ構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明はシリンダライナを設けた内燃機関のシ
リンダ構造に関し、シリンダライナの燃焼室側において
燃焼室とライナ外周部との間のシール性を向上させるこ
とを目的とする。 【構成】シリンダライナ２の燃焼室１５側でるあ上端部
の外周面にテーパねじ２ａを形成すると共に、ライナ２
の下部外周面にＯリング１６を装着溝２ｂに設ける。一
方、モノブロック１の燃焼室１５の周囲に上記テーパね
じ２ａと螺合するテーパねじ１ａを形成すると共に、ウ
ォータジャケット１３の下部には支持部１ｂを形成す
る。テーパねじ１ａ，２ａを所定トルクで螺合してシリ
ンダライナ２をモノブロック１に螺着固定する。燃焼室
１５側に設けられたテーパねじ１ａ，２ａの螺合によ
り、ブロック１とライナ２との熱膨張差に関係なく燃焼
室１５とウォータジャケット１３との間のシール性が向
上する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は内燃機関のシリンダ構造
に係り、特にシリンダライナを設けた内燃機関のシリン
ダ構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】シリンダのピストンリング摺動面におけ
る潤滑油の保持を良くするために、シリンダのピストン
リング摺動面にクロスハッチ加工を施すことが一般的に
行われている。そして、このクロスハッチ加工を作業性
良く、且つ均一に行うために、シリンダライナ単体に予
めクロスハッチ加工を施し、この加工済のシリンダライ
ナを内燃機関（エンジン）のブロックに取り付けること
が行われている。特に、特開昭６０−１３５６５０号公
報に開示されているエンジンの如く、モノブロックタイ
プ（シリンダヘッドとシリンダブロックとが一体とされ
ているタイプ）のエンジンにおいてはクロスハッチ加工
を行う加工具が上方へ突き抜けられないため、上述した
加工済シリンダライナのブロックへの後付けは有効であ
る。

【０００３】しかしながら、モノブロックタイプのエン
ジンの場合、その構造上の制約からシリンダライナは下
方（燃焼室とは反対側）から取り付けることになり、そ
の固定方法には種々の提案がある。上記公報に示された
構成においては、シリンダライナの燃焼室とは反対側の
下端部の外周面にねじ部を形成し、ブロック側に形成さ
れたねじ部に螺合することによりシリンダライナをブロ
ックに螺着固定するものである。更に、上記公報の構成
においては、シリンダライナの外周囲にウォータジャケ
ットが設けられており、また、螺着されたシリンダライ
ナの燃焼室側の上端部には燃焼ガスがウォータジャケッ
ト側に漏洩することを防止するシール材が設けられてい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかるに、上記公報に
示されたシリンダ構造は、シリンダライナの下端部がブ
ロックに螺合され、シリンダライナの上端部がシール材
を介して燃焼室の内壁面に当接した構成とされている。
このため、エンジンの熱間時においては、シリンダライ
ナ下部の螺合部を固定点として熱膨張率の差により、ア
ルミ合金製のブロックが鋳鉄製のシリンダライナに比べ
て上方へ膨張し、その結果、シリンダライナ上端部の燃
焼室内壁面への当接圧力が低下して、燃焼室とシリンダ
ライナ外周部との間のシール性が悪化してしまう。ま
た、この熱間時の膨張量の差を考慮して、冷間時におけ
る上記当接圧力を予め高めておく方法も考えられるが、
この場合、シリンダライナの歪みを防止するためにシリ
ンダライナの肉厚寸法等を上げる必要があり、この方法
はエンジンの軽量化に反するため好ましくない。

【０００５】また、上述したモノブロックタイプのエン
ジンに限らず、シリンダヘッドとシリンダブロックを有
したタイプのエンジンにおいても、燃焼室とウォータジ
ャケットのあるシリンダライナ外周部との間のシール
は、一般的にグロメットとＯリングで行われており、こ
れらのシール材の劣化、或いはシール面圧の周方向にお
ける不均一によって、上記同様にシール性が悪化する恐
れがある。

【０００６】そこで本発明は上記課題に鑑みなされたも
ので、シリンダライナの燃焼室側において燃焼室とシリ
ンダライナ外周部との間のシール性を向上させた内燃機
関のシリンダ構造を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、シリンダライナの燃焼室側端部に気密ねじ
を設け、該気密ねじにより前記シリンダライナを内燃機
関のブロックに螺着した構成である。

【０００８】

【作用】本発明において、シリンダライナの燃焼室側端
部に設けられた気密ねじにより、シリンダライナを内燃
機関のブロックに螺着したため、シリンダライナの燃焼
室側において燃焼室とシリンダライナ外周部とのシール
性が向上する。また、燃焼室側におけるシリンダライナ
とブロックとの間にシール材が不要となるため、シリン
ダライナとブロック間の熱伝達が良好となり、シリンダ
ライナの燃焼室側の冷却が促進され、ノッキングの改善
が図られる。

【０００９】

【実施例】図１は本発明になる内燃機関のシリンダ構造
の第１実施例の構成断面図を示す。 同図中、１はシリ
ンダヘッドとシリンダブロックとが一体的に構成された
モノブロック、２はシリンダライナ、３は図示されない
コネクティングロッドで支持されたピストン、４は吸気
バルブ、５は排気バルブである。また、モノブロック１
に形成された１１は吸気ポート、１２は排気ポート、１
３はシリンダライナ２の外周面に冷媒が接触するように
設けられたウォータジャケット、１４は燃焼室１５の上
部を冷却する冷媒通路である。

【００１０】シリンダライナ２は、一般のシリンダライ
ナと同様に鋳鉄で形成されており、このシリンダライナ
２の燃焼室１５側である上端部の外周面には、気密ねじ
として周知の技術であるテーパねじ２ａが形成されてい
る。また、シリンダライナ２の下端部近傍の外周面には
Ｏリング装着溝２ｂが環状に形成され、そこにＯリング
１６が装着されている。更に、シリンダライナ２の内周
面には、左右両回り方向の螺旋状に微小寸法の溝を切削
することによって内周面の粗度を若干粗くし、潤滑油の
保持を良好とする上述したクロスハッチ加工が予め形成
されている。

【００１１】また、モノブロック１は、一般のシリンダ
ブロック等と同様にアルミニウム合金で形成されてお
り、モノブロック１の燃焼室１５の周囲には、上記シリ
ンダライナ２のテーパねじ２ａが螺合されるテーパねじ
１ａが形成されている。また、ウォータジャケット１３
の下部には、シリンダライナ２の外径寸法と同一寸法の
内径寸法を有する内周面を有し、シリンダライナ２の上
記Ｏリング１６が装着されている部分を支持する支持部
１ｂが形成されている。

【００１２】上記構成のシリンダライナ２は、テーパね
じ２ａが形成されている側を先端としてモノブロック１
の下部、即ち上記支持部１ｂが設けられている側から挿
入される。そしてシリンダライナ２は、同図に示す如く
ライナ２のテーパねじ２ａをモノブロック１ａのテーパ
ねじ１ａに螺合してモノブロック１に螺着固定される。
テーパねじ１ａ，２ａが所定トルクで締め付けられたシ
リンダライナ２の螺着完了状態においては、燃焼室１５
とウォータジャケット１３との間は完全にシールされ、
高圧の燃焼ガスが燃焼室１５からがウォータジャケット
１３側へ漏洩してしまうことが防止される。また、本実
施例においては、シール材ではなく気密ねじであるテー
パネジ１ａ，２ａにより燃焼室１５のシールを行ってい
るため、従来のようにシール材の経時劣化によるシール
性悪化等の問題は完全に解決される。

【００１３】また、シリンダライナ２がモノブロック１
に装着完了した状態では、Ｏリング１６がモノブロック
１の支持部１ｂの内周面に圧接することにより、ウォー
タジャケット１３とクランクケース１ｃとの間はシール
され、これによってウォータジャケット１３内の冷媒が
クランクケース１ｃ側へ漏洩してしまうことが防止され
る。尚、このＯリング１６が装着されている部位は、エ
ンジンの運転状態においても比較的低温である部位であ
るため、この部分のシールにゴム製のＯリング１６を使
用しても経時的にＯリング１６が劣化してシール性が悪
化する可能性はない。

【００１４】このように本実施例においては、シリンダ
ライナ２の上端部が螺着固定され、シリンダライナ２の
下部はＯリング１６が上述したシール作用を維持した状
態でシリンダライナ２とモノブロック１との軸方向にお
ける相対的な変位を許容する。このため、モノブロック
１とシリンダライナ２との熱膨張率の差により、エンジ
ンの熱間時、冷間時においてモノブロック１とシリンダ
ライナ２とが夫々軸方向に膨張、伸縮した場合でも、燃
焼室１５とウォータジャケット１３との間のシール性、
および、ウォータジャケット１３とクランクケース１ｃ
との間のシール性が悪化することを防止することができ
る。また、上記熱膨張率の差によりシリンダライナ２に
歪みが発生してしまうことも防止することができる。

【００１５】また、本実施例におけるテーパねじ１ａ，
２ａの螺合部においては、従来の如くシール材を介装し
た構成ではなく、シリンダライナ２とモノブロック１と
が金属接触してシール機構を構成している。このため、
特に高温となる燃焼室１５側のシリンダライナ２から、
ウォータジャケット１３により比較的低温であるモノブ
ロック１への熱伝達が良好となる。その結果、シリンダ
ライナ２の燃焼室１５側の部分の冷却が促進され、その
分、ノッキングの発生が抑制されるため、設計段階にお
いて圧縮比を高めることができ、これによってエンジン
の出力向上、燃費低減の効果がもたらされる。

【００１６】以上のように、モノブロックタイプのエン
ジンに本発明を適用した上記第１実施例によれば、エン
ジンの熱間時、冷間時のいずれの状態においても、燃焼
室１５とウォータジャケット１３との間のシール性、お
よび、ウォータジャケット１３とクランクケース１ｃと
の間のシール性を良好とすることができ、また、経時的
なシール性の悪化も一切発生しない。また、モノブロッ
ク１とシリンダライナ２の熱膨張率の差によるシリンダ
ライナ２の歪みも一切発生しないため、シリンダライナ
２を大型化する必要もなくなる。更に、シリンダライナ
２の燃焼室１５側において熱伝達が良好となることによ
り、エンジンの出力向上、燃費低減の効果を得ることが
できる。

【００１７】次に、図１に示すシリンダライナ２の装着
方法について説明する。図２（Ａ）はシリンダライナ装
着前の状態を示す斜視図、図２（Ｂ）は図２（Ａ）中、
IIb− IIb線に沿う断面図を示す。

【００１８】同図中、シリンダライナ２の上記テーパね
じ２ａが形成されている側とは反対側の下端側（クラン
クケース１ｃ側）には、六角形状のエクステンション部
材２０がロストフォーム鋳造、或いは遠心鋳造等により
形成されている。そしてこのエクステンション部材２０
とシリンダライナ２とは４本の柱２１で一体とされてい
る。また、この柱２１のうちシリンダライナ２との結合
部には切欠部２１ａが形成されており、所定トルク以上
のトルクでシリンダライナ２とエクステンション部材２
０とを捩じると、柱２１が切欠部２１ａの部分において
切断されてシリンダライナ２とエクステンション部材２
０とが分離される構造となっている。

【００１９】従って、シリンダライナ２のモノブロック
１への装着時においては、エクステンション部材２０を
保持してシリンダライナ２のテーパねじ２ａをモノブロ
ック１のテーパねじ１ａにねじ込み、テーパねじ１ａ，
２ａが燃焼ガスをシールするのに十分な適正締結トルク
に達すると同時に、図３に示すように切欠部２１ａの部
分が切断され、シリンダライナ２のねじ込みが完了す
る。即ち、切欠部２１ａは、テーパねじ１ａ，２ａの上
記適正締結トルクが作用した際に切断するように予め剪
断強度が計算されて形成されている。

【００２０】従来の構成においては、シリンダライナの
下部にシリンダライナをねじ込むための係合孔を設けた
スカート部を形成し、この係合孔にねじ込み用治具を下
方より装着してライナをブロックに対してねじ込んでい
た。しかしながら、上記実施例によれば、従来の係合
孔、スカート部が不要となるため、シリンダライナ２の
軸方向の寸法はピストン３が摺動する部分のみの最短と
することができ、スカート部を要していた従来に比べて
短くなる。このため、クランク軸の中心からシリンダラ
イナ２の下端部までの距離が長くなり、クランク軸の回
転可能スペースを広く取ることができる。その結果、エ
ンジンの設計上、クランク軸のカウンタウエイトを支持
する腕部の長さ寸法（クランク軸の半径方向の寸法）を
長くして、その代わりにカウンタウエイトを軽量化する
ことができ、この効果はエンジンの軽量化に寄与すると
ころが大きい。

【００２１】また、切断されたエクステンション部材２
０はリサイクルにより、次にシリンダライナ２を製造す
る時の材料として使用される。尚、上記シリンダライナ
の装着方法によればシリンダライナ２の取り外しが難し
くなる。しかしながら、近年のエンジンにおいては信頼
性、耐久性が共に高くなっており、シリンダライナをブ
ロックから取り外すことは車両本体の寿命を考慮しても
特別なことがない限り必要ないことが判明している。従
って本実施例では、上述したエンジンの軽量化の効果が
得られる構成を優先的に実施したものである。

【００２２】図４は本発明になる内燃機関のシリンダ構
造の第２実施例の構成断面図を示す。第２実施例はシリ
ンダヘッドとシリンダブロックとを別に設け、またシリ
ンダライナの外周囲に冷媒が直接接しないドライタイプ
のシリンダライナを設けたエンジンに本発明を実施した
実施例である。

【００２３】同図中、３１はシリンダブロック、３２は
シリンダライナ、３３はシリンダヘッド、３４はピスト
ン、３５は吸気バルブ、３６は排気バルブである。

【００２４】シリンダライナ３２は、燃焼室３７側であ
る上端部にシリンダブロック３１に対して軸方向の位置
決めを行うフランジ部３２ａ、その下部に気密ねじ３２
ｂが形成されており、またライナ３２の下部には環状の
Ｏリング装着溝３２ｃにＯリング３８が装着されてい
る。一方、シリンダブロック３１は、上端部に上記フラ
ンジ部３２ａが嵌合する凹部３１ａ、その下部に上記気
密ねじ３２ｂと螺合する気密ねじ３１ｂが形成されてお
り、また、気密ねじ３１ｂの下方は、シリンダライナ３
２の外径寸法と同一内径寸法の内周面を有するボア部３
１ｃとされた構成である。

【００２５】シリンダライナ３２はＯリング３８が設け
られている下部側を先端側として、シリンダブロック３
１の上部からボア部３１ｃ内に嵌入される。そして、シ
リンダライナ３２は、気密ねじ３２ｂをシリンダブロッ
ク３１側の気密ねじ３１ｂに螺合することにより、図４
に示すようにシリンダブロック３１に螺着固定される。
尚、シリンダライナ３２の螺合は、上記フランジ部３２
ａの下方への移動が上記凹部３１ｂによって規制される
状態で完了する。シリンダライナ３２の螺合が完了した
状態、即ちシリンダライナ３２のシリンダブロック３１
への装着が完全に行われた状態においては、シリンダブ
ロック３１の上端面３１ｄと上記フランジ部３２ａの上
端面３２ｄとが同一平面となり、従来のエンジンと同様
にガスケット４０を挟んでシリンダヘッド３３が装着さ
れる。ガスケット４０は従来のガスケットと同一仕様で
あり、ガスケット母材４０ａの燃焼室３７に接する部分
にグロメット４０ｂが燃焼室３７を囲んで環状に設けら
れた構成である。

【００２６】上記構成の第２実施例においても、シリン
ダライナ３２の燃焼室３７側に設けられた気密ねじ３１
ｂ，３２ｂによりシリンダライナ３２がシリンダブロッ
ク３１に螺着固定される構成であるため、燃焼室３７と
シリンダライナ３２の外周部との間は気密ねじ３１ｂ，
３２ｂによって完全にシールされ、ガスケット４０が経
時劣化してシール性が悪化してしまった場合において
も、燃焼ガスが燃焼室３７からシリンダライナ３２の外
周部へ漏洩してしまうことが防止される。そして、気密
ねじ３１ｂ，３２ｂのシール部分はシール材を使用して
いないため、上記シール性は経時的に変化することなく
良好に維持される。

【００２７】ここで、本第２実施例のようにドライタイ
プのシリンダライナ３２の場合、燃焼ガスがシリンダラ
イナ３２の外周面とボア部３１ｃの内周面との間に侵入
すると、両面が燃焼ガスにより腐食し、上記ライナ３２
の外周面とボア部３１ｃの内周面との間に不規則な分布
の隙間が発生する。そして、この不規則な分布の隙間に
よりエンジンの振動モードが変化し、エンジンから異音
が発生する可能性がある。従って、上記第２実施例にお
いては、上記の如く燃焼ガスのシリンダライナ３２の外
周部への漏洩が防止されるため、上記異音の発生を防止
することができる。

【００２８】また、本第２実施例においても、高温とな
るシリンダライナ３２の上部において、シール材を介装
することなく気密ねじ３１ｂ，３２ｂによる金属接触で
シール機構が構成されているため、上記第１実施例にお
ける作用と同様に、シリンダライナ３２からシリンダブ
ロック３１への熱伝達が良好となりシリンダライナ３２
の上部の冷却が進み、これによる出力向上、燃費低減の
効果を得ることができる。また、シリンダライナ３２は
燃焼室３７側の上端部においてシリンダブロック３１に
固定され、シリンダライナ３２の下部は、シリンダブロ
ック３１に対して軸方向の変位が許容される構成である
ため、第２実施例においても第１実施例と同様に、シリ
ンダブロック３１とシリンダライナ３２との熱膨張率の
差によりシリンダライナ３２に歪みが発生することを防
止することができる。

【００２９】更に、シリンダブロック３１とシリンダヘ
ッド３２とを別に設けたエンジンであって、第１実施例
の如くシリンダライナ３２の外周囲にウォータジャケッ
トを設けた構成のエンジンの場合にも、本発明を実施す
ることにより、燃焼室とウォータジャケットとの間のシ
ールが完全となり、第１実施例の効果と同様に燃焼ガス
のウォータジャケット内への漏洩を防止することができ
る。

【００３０】尚、上記第１実施例においては、モノブロ
ック１を熱膨張率の大きいアルミニウム合金製、シリン
ダライナ２を熱膨張率の小さい鋳鉄製としていたが、本
発明は上記実施例に限定されるものではなく、ブロック
とシリンダライナはいかなる材質のものであっても上記
同様の効果を得ることができる。

【００３１】

【発明の効果】上述の如く、本発明によれば、シリンダ
ライナの燃焼室側端部を気密ねじにより内燃機関のブロ
ックに螺着したため、内燃機関の熱間時、冷間時の運転
状態に関係なくシリンダライナの燃焼室側において燃焼
室とシリンダライナ外周部との間のシール性を向上する
ことができ、燃焼室からシリンダライナ外周部へのガス
抜けを有効に防止することができる。また、シリンダラ
イナとブロックとの間にシール材が不要となるため、シ
リンダライナの燃焼室側部分の冷却が促進されてノッキ
ングの改善が図られ、内燃機関の出力の向上、および燃
費の低減を図ることができる。また、燃焼室のシール機
構にシール材を使用しないため、上記シール性向上の効
果を経時的に変化しない安定的なものとすることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明になる内燃機関のシリンダ構造の第１実
施例の構成断面図である。

【図２】シリンダライナの装着方法を説明する図であ
る。

【図３】シリンダライナの装着方法を説明する図であ
る。

【図４】本発明になる内燃機関のシリンダ構造の第２実
施例の構成断面図である。

【符号の説明】

１ モノブロック １ａ，２ａ テーパネジ １ｂ 支持部 １ｃ クランクケース ２，３２ シリンダライナ ２ｂ Ｏリング装着溝 ３ ピストン ４ 吸気バルブ ５ 吸気バルブ １３ ウォータジャケット １５ 燃焼室 １６ Ｏリング ３１ シリンダブロック ３１ｂ，３２ｂ 気密ねじ ３３ シリンダヘッド

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シリンダライナの燃焼室側端部に気密ね
   じを設け、該気密ねじにより前記シリンダライナを内燃
   機関のブロックに螺着した構成であることを特徴とする
   内燃機関のシリンダ構造。