JPH0526100A - 水冷式内燃機関 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 シリンダライナとシリンダヘッドとを一体構
造とした内燃機関であって十分なガスシ−ルが確保さ
れ、かつ組立時シリンダライナに無理な力がかからず、
ライナ部の変形量も小さくかつ鋳造が容易で整備性にも
優れた水冷式内燃機関を提供する。 【構成】 シリンダヘッド１とシリンダライナ３とを一
体構造とすると共に該ライナ３をシリンダブロック２に
嵌入し該ヘッド１の外側下面をシリンダブロック２上面
と当接させて締着固定し、前記シリンダブロック２に嵌
入したライナ３下部とシリンダブロック２との間をシ−
ルし、これらにより形成される空間をウォ−タ−ジャケ
ット１０とする。ヘッド１とシリンダブロック２との当
接部にはトップデッキ５を挟持させる。更にライナ３の
内径側下端部にテ−パを形成すると共に、シリンダブロ
ック２のクランクシャフト用主軸受を配置する部分の側
面間距離をライナ３挿入部の内径と同じか或いは少し大
きくする。ヘッド１のシリンダブロック２との当接位置
を、ピストンの上死点におけるトップリングの位置か若
しくはこれより下方に設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、シリンダライナとシ
リンダヘッドとを一体構造としシリンダライナとシリン
ダブロックとを別体とした水冷式内燃機関であって、構
造も比較的簡単で通常の鋳型だけでなくダイキャスト等
の金型でも製作容易で、かつ爆発時のガス圧のシ−ルを
弱い締付力で完全に行うことが可能な水冷式内燃機関に
関する。

【０００２】

【従来の技術】シリンダヘッドとシリンダブロックとを
別体とした従来の内燃機関は、シリンダヘッドボルトを
締付けることにより燃焼ガスシ−ルを行うと同時に爆発
力を受け持つためガスシ−ル上問題が多く、又兄弟な締
付力を必要とするため締付時応力、剛性上の配慮を必要
とし更にライナ変形等を発生する等の問題が多く特に軽
量化のため剛性の小さいアルミ系の材料を使用した時に
問題がある。また、シリンダヘッドとシリンダブロック
とを別体とした内燃機関は部品点数も多くなりがちで組
立上でも締付トルクが過不足となったり、作業量が多く
なる等整備上問題もある。このためシリンダヘッドとシ
リンダブロックとを鋳造により一体構造としたタイプの
内燃機関が提案されている。しかし一体構造タイプの内
燃機関は、燃焼ガスシ−ルは完全であり部品点数も少な
いが構造が複雑で鋳造鋳型もそれだけ複雑となり重量も
軽減しにくい等の問題がある。シリンダヘッドとシリン
ダライナを一体部材としライナ部とシリンダブロックと
を別体構造とした内燃機関の例としては実開昭６１−１
６７４４６号で開示されているように、一体部材とシリ
ンダライナ下部に位置するシリンダブロック部材とを締
結すると共に、前記シリンダヘッド部とシリンダブロッ
ク部間にシリンダライナと一定の間隔をもたせて板部材
を設けることによりシリンダ回りにウォ−タ−ジャケッ
トを構成した内燃機関が知られている。また、シリンダ
ヘッドとシリンダブロックとを一体構造としたものはク
ランクシャフトにコンロッドを組付け更に該コンロッド
にピストンを取付けた状態で組立、分解等を行い難く整
備性が悪くなる傾向があるがこれを改善した内燃機関と
して実開昭５７−１６０９４５号が開示されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記するようにシリン
ダヘッドとシリンダライナとを一体とし且つシリンダラ
イナとシリンダブロックとを別体としたものはライナ中
間部のピストン側圧はヘッド部と下端インロ−部で受け
持つことになるのでライナ変形が大きくなりやすい。ま
た、従来からシリンダヘッドとシリンダライナとを一体
とし且つシリンダライナとシリンダブロックとを別体と
したものは幾つか提案されているが、構造が複雑となり
整備性も悪い。特に、シリンダピッチが小さいとクラン
クシャフトにコンロッドを取付けた状態のピストンをシ
リンダライナ内に嵌入することが出来ず整備性が悪い。
更に、シリンダヘッドとシリンダライナ一体でシリンダ
ブロック別体としたものはライナ上部回りの冷却を十分
に考慮しなければならない。この発明は上記するシリン
ダライナ強度や整備性の課題に鑑みてなされたものであ
り、その目的とする所は、シリンダライナとシリンダヘ
ッドとを一体構造とした内燃機関であって組立時シリン
ダライナに無理な力がかからず、剛性が低い材料であっ
てもガスシ−ルを十分にし、ライナ部の変形量も小さく
かつヘッド部とライナ部一体の複雑な構造に起因する整
備性の悪さ（特にピストン挿入）を改善し、ライナ自身
の剛性の弱さをなくし、更にシリンダブロック部粉だけ
でも鋳造容易とし金型鋳造を可能とすると共に、更にラ
イナ上部の冷却も十分に行い得る水冷式内燃機関を提供
することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】即ち、この発明は上記す
る課題を解決するために水冷式内燃機関が、シリンダ
ヘッドとシリンダライナとを一体構造とすると共に該シ
リンダライナをシリンダブロックに嵌入して該シリンダ
ヘッドの外側下面をシリンダブロック上面と当接させて
締着固定し、前記シリンダブロックに嵌入したシリンダ
ライナ下部とシリンダブロックとの間をシ−ルすると共
に前記シリンダヘッドとシリンダライナとシリンダブロ
ックとにより形成される空間をウォ−タ−ジャケットと
したことを特徴とする。また前記一体構造のシリンダ
ヘッドとシリンダライナとを外したとき、該シリンダラ
イナの位置する空間部とウォ−タ−ジャケットを形成す
る空間部とはオ−プンとなっているシリンダブロックで
あることを特徴とする。更に前記シリンダヘッドとシ
リンダブロックとは当接部にトップデッキを挟持させて
締着したことを特徴とする。更にまた前記シリンダラ
イナの内径側下端部にテ−パを形成すると共に、シリン
ダブロックのクランクシャフト用主軸受を配置する部分
の側面間距離をシリンダライナ挿入部の内径と同じ若し
くは少し大きくし、該シリンダライナの下部近傍にテ−
パを形成してなることを特徴とする。或いは前記シリ
ンダヘッドのシリンダブロックとの当接位置を、少なく
ともピストンの上死点におけるトップリングの位置より
下方に設けてなることを特徴とする。

【０００５】

【作用】この発明にかかる水冷式内燃機関を上記手段と
したときの作用を添付図の符号を用いて説明する。先ず
の手段では、シリンダヘッド１とシリンダライナ３と
は一体構造であるからガスシ−ルは不要となり高いガス
圧にも耐えられ、またシリンダヘッド１とシリンダブロ
ック２とを締着するボルトは水シ−ルと爆発力を受け持
つだけの力で良いことになり、シリンダライナ３にも締
付けによる過大な力はかからないので変形することも殆
ど無くなる。の手段では、シリンダブロック２は全体
的に構造が簡単となり中子は抜け易くなるのでダイキャ
スト等の金型鋳造が容易となる。の手段では、シリン
ダブロック２の当接部の剛性を大きくすることが出来
る。又、各気筒のシリンダ間に十分なウォ−タ−ジャケ
ットを形成出来る。更にこのトップデッキ５によりシリ
ンダヘッド１とシリンダブロック２との締付時の変形を
小さく出来ると共にシリンダヘッド爆発面の変形も小さ
くすることが出来る。また金型鋳造も容易となる。の
手段では、この水冷式内燃機関を組立、分解する際には
クランクシャフト６にコンロッド８と共に組付けたピス
トン９をシリンダライナ３の下側から挿入して行くと、
シリンダライナ３のテ−パ３ａとシリンダブロック２側
のテ−パ２ｆとにより、ピストンリング９ａ、９ｂも自
然に縮まり容易に嵌入することが出来る。分解する際に
もピストン９はクランクシャフト６に組立てた状態で容
易に取り出すことが出来る。従って整備性が極めて良く
なる。の手段では、シリンダヘッド１の当接位置より
上方は肉厚を大きくし剛性の向上を図ることが出来るの
でコ−ナ−部の応力を緩和することが出来る。またシリ
ンダライナ３の剛性が大きくなり固有振動数も高くな
り、キャビテ−ションエロ−ジョンが発生しにくい。ま
たライナ上部の加熱部の冷却が十分に行なえる。

【０００６】

【実施例】以下、この発明の具体的実施例について図面
を参照して説明する。図１はこの発明にかかる水冷式内
燃機関のクランクシャフトに対して直角方向の縦断面
図、図２はクランクシャフト方向の縦断面図である。こ
の実施例では３気筒（気筒数は単気筒でも多気筒でも良
い）の場合を示すが、シリンダライナ３とシリンダヘッ
ド１とを一体構造とした個別のものを一つのシリンダブ
ロック２に嵌入して組立てるように構成してある。

【０００７】この実施例では一体構造としたシリンダヘ
ッド１とシリンダライナ３とをシリンダブロック２に嵌
入し、該シリンダヘッド１の外側下面をシリンダブロッ
ク２上面と当接させてボルト１１で締着固定し、前記シ
リンダブロック２に嵌入したシリンダライナ３下部と該
シリンダブロック２との間をシ−ルリング１２により冷
却水シ−ルすると共に前記シリンダヘッド１とシリンダ
ライナ３とシリンダブロック２とにより形成される空間
をウォ−タ−ジャケット１０とするものである。前記シ
リンダヘッド１内には吸気ポ−ト１３と排気ポ−ト１５
が形成され、ここに吸気バルブ１４と排気バルブ１６が
配置される。更に、該ヘッド１内には燃料噴射弁１７等
が配置され、周囲にウォ−タ−ジャケット１０が形成さ
れる。

【０００８】この実施例ではシリンダヘッド１とシリン
ダライナ３とは一体構造とした単独のものを各気筒ごと
にシリンダブロック２に嵌め込むが、シリンダヘッド１
の下面１ａをシリンダブロック２の上面２ａに載置する
場合、該シリンダブロック２の上面近傍は当接面積を増
加させるため若干突起２ｂが形成してある。このように
構成すれば、ガスシ−ルは不要となりシリンダヘッド１
とシリンダブロック２締着用ボルト１１は水シ−ルと爆
発力を受け持つだけの力で良いことになり、シリンダラ
イナ３にも締付けによる過大な力はかからないので変形
することも殆ど無くなる。尚、４はシリンダブロック２
側部に形成された凹部２ｃに配置されるカムシャフトで
あって、タペット１８を介してプッシュロッド１９を突
き上げ、ロッカ−ア−ム２０により前記吸・排気バルブ
１４、１６を開閉駆動する。

【０００９】図３及び図４はシリンダブロック２のシリ
ンダライナ嵌入空間を上方に開口し、内壁２ｄを上方に
向かって順次広がる形状、例えばテ−パ形状にした場合
の実施例である。即ち、図１や図２の実施例ではシリン
ダヘッド１の下面と当接させるシリンダブロック２の当
接面２ａは接触面積をなるべく大きくしたり、剛性を稼
ぐため該シリンダブロック２の当接面２ａはシリンダ寄
りへ少し突設させてある（前記の突起２ｂ）。このため
該シリンダブロック２は通常の鋳型によって製作する
が、図３及び図４に示すようにシリンダブロック２の内
壁２ｄを上方に向かって順次広がる形状、例えばテ−パ
形状にすれば、前記カムシャフト４の配置される凹部２
ｃ空間も下方に拡がるように開口しているから中子は抜
き易くなり、また全体的に構造も簡単であるからダイキ
ャスト等の金型による鋳造が可能となる。

【００１０】図５及び図６はシリンダヘッド１の下面１
ａと、シリンダブロック２の上面２ａとの接合部にトッ
プデッキ５を挟持させて締着固定した場合の実施例であ
る。この実施例ではシリンダヘッド１下面１ａとシリン
ダブロック２の上面２ａとの接合部に充分な剛性を有す
るトップデッキ５を挟持することにより爆発面の剛性を
更に大きくすることが出来る。更にこのトップデッキ５
によりシリンダヘッド１とシリンダブロック２との締付
時の変形を小さく出来ると共にシリンダヘッド爆発面の
変形も小さくすることが出来る。またダイキャスト等の
金型鋳造も可能となる。

【００１１】次に、図７及び図８はこの発明にかかる他
の変形実施例である。従来のシリンダライナとシリンダ
ブロックとを別体として組立てる方式で多気筒とした内
燃機関では、シリンダピッチを小さく取ることが容易で
ある。しかしクランクシャフト６の主軸受７を嵌合する
ボス部２ｅの側面間距離Ｌがシリンダライナの径Ｄより
短いとクランクシャフト６にコンロッド８を組付けた状
態のピストン９を、シリンダブロック２を組立てた状態
のシリンダライナ３に嵌入するのは困難か特別の治具を
要し整備性が極めて悪い。即ち、分解時にはクランクシ
ャフト６からコンロッド下部８ａを外し、コンロッド上
部８ｂを組付けた状態のピストン９をシリンダライナ３
内に置いたままシリンダヘッド１とシリンダブロック２
を外し、その後ピストン９を取り出さなければならな
い。更にまた、組立時にはコンロッド上部８ｂを組立て
た状態のピストン９をシリンダライナ３に嵌入した後シ
リンダヘッド１とシリンダブロック２とを組立て、しか
る後クランクシャフト６にコンロッド８を組付けなけれ
ばならない。

【００１２】そこで図７及び図８に示すようにシリンダ
ライナ３の内径側下端部にテ−パ３ａを形成すると共
に、シリンダブロック２のクランクシャフト６の主軸受
７を配置する側のボス部２ｅの側面間距離Ｌをシリンダ
ライナの内径Ｄと同じとするか或いは少し大きくし、該
シリンダライナ３の下部近傍にテ−パ３ａを形成すると
共にシリンダブロック２のライナ３部下側にもテ−パ２
ｆを形成する。こうしてクランクシャフト６にコンロッ
ド８と共に組付けたピストン９をシリンダライナ３の下
側から挿入して行くと、シリンダライナ３のテ−パ３ａ
とシリンダブロック２側のテ−パ２ｆとにより、ピスト
ンリング９ａ、９ｂも自然に縮まり容易に嵌入すること
が出来る。分解する際にもピストン９はクランクシャフ
ト６に組立てた状態で容易に取り出すことが出来る。従
って整備性が極めて良くなる。但し、このように前記側
面間距離Ｌをシリンダライナの径Ｄと同じか若干大きく
取ればシリンダピッチは大きくなるがシリンダをＶ形配
置する場合に有利である。

【００１３】図９はこの発明にかかる水冷式内燃機関の
他の実施例である。即ち、シリンダヘッド１の下面１ａ
位置をピストン９の上死点（ＴＤＣ）におけるトップリ
ング９ａの位置より下方に設けるようにしたものであ
る。この実施例によれば、熱負荷が高く高熱となるトッ
プリング部付近をより良好に冷却することが出来る。

【００１４】

【発明の効果】この発明にかかる水冷式内燃機関は以上
詳述したような構成としたので、シリンダヘッドとシリ
ンダライナを一体とした部分やシリンダブロック等はダ
イキャスト等の金型による鋳造が容易となる。この発明
にかかる水冷式内燃機関の燃焼ガスシ−ルは完全であ
り、シリンダヘッドとシリンダブロックとの締着に際し
ては水シ−ルと爆発力だけを考慮すれば良いので締付ト
ルクは小さくて済みヘッドボルト締付によるシリンダラ
イナの変形も殆どない。またウォ−タ−ジャケット部は
シリンダブロックとシリンダライナと一体構造のシリン
ダヘッド及びシリンダライナの両者で行うので構造も簡
単となる。更にまたクランクシャフトに組付けた状態の
ピストンをシリンダライナに嵌入することが容易となる
ので整備性も極めて良くなる。

【００１５】通常、シリンダライナは燃焼爆発時にはシ
リンダライナ中間部で生じるピストン側圧をシリンダヘ
ッドとシリンダライナ下端部側で受けるのでシリンダラ
イナ自身の変形が大きく、また普通ライナ変形に対する
固有振動数は小さい傾向にある。そこで上記するように
シリンダヘッド側の下面位置を少なくともピストンのト
ップリングの位置より下方の位置に設けると、この場合
のシリンダライナは丁度片持ち梁先端を自由支持したよ
うな状態になり、またシリンダライナ全長は短くなった
のと同等の効果がある。故にシリンダライナのピストン
側圧を受ける部分の剛性を大きく、また該シリンダライ
ナの変形に対する固有振動数を高くすることが出来る。
以上のようにこの発明にかかる水冷式内燃機関はシリン
ダライナ外周のキャビテ−ションや振動、騒音を低減す
ることが出来る。またタペット上部のプッシュロッド室
も形成が容易となる。

【００１６】

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明にかかる水冷式内燃機関のクランク
シャフトに対して直角方向の縦断面図である。

【図２】 この発明にかかる水冷式内燃機関のクランク
シャフト方向の縦断面図である。

【図３】 この発明にかかる水冷式内燃機関の２番目の
実施例のクランクシャフトに対して直角方向の縦断面図
である。

【図４】 この発明にかかる水冷式内燃機関の２番目の
実施例のクランクシャフト方向の縦断面図である。

【図５】 この発明にかかる水冷式内燃機関の３番目の
実施例のクランクシャフトに対して直角方向の縦断面図
である。

【図６】 この発明にかかる水冷式内燃機関の３番目の
実施例のクランクシャフト方向の縦断面図である。

【図７】 この発明にかかる水冷式内燃機関の４番目の
実施例のクランクシャフトに対して直角方向の縦断面図
である。

【図８】 この発明にかかる水冷式内燃機関の４番目の
実施例のクランクシャフト方向の縦断面図である。

【図９】 この発明にかかる水冷式内燃機関の５番目の
実施例のクランクシャフトに対して直角方向の縦断面図
である。

【符号の説明】

１ シリンダヘッド １ａ シリンダヘッド下
面 ２ シリンダブロック ２ａ シリンダブロック
上面 ２ｂ シリンダブロック上部突起 ２ｄ シリ
ンダブロック内壁 ２ｅ シリンダブロックボス部 ２ｆ シリ
ンダブロックのテ−パ ３ シリンダライナ ３ａ シリンダライナ下部
テ−パ ５ トップデッキ ６ クランクシャフト ７ 主軸受 ８ コンロッド ９ ピストン ９ａ ピストントップリング １０ ウォ−
タ−ジャケット １１ 締着ボルト １２ シ−ル
リング

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】シリンダヘッドとシリンダライナとを一体
   構造とすると共に該シリンダライナをシリンダブロック
   に嵌入して該シリンダヘッドの外側下面をシリンダブロ
   ック上面と当接させて締着固定し、前記シリンダブロッ
   クに嵌入したシリンダライナ下部とシリンダブロックと
   の間をシ−ルすると共に前記シリンダヘッドとシリンダ
   ライナとシリンダブロックとにより形成される空間をウ
   ォ−タ−ジャケットとしたことを特徴とする水冷式内燃
   機関。
2. 【請求項２】一体構造のシリンダヘッドとシリンダライ
   ナとを外したとき、該シリンダライナの位置する空間部
   とウォ−タ−ジャケットを形成する空間部とはオ−プン
   となっているシリンダブロックであることを特徴とする
   請求項第１項記載の水冷式内燃機関。
3. 【請求項３】シリンダヘッドとシリンダブロックとは当
   接部にトップデッキを挟持させて締着したことを特徴と
   する請求項第１項乃至第２項記載の水冷式内燃機関。
4. 【請求項４】シリンダライナの内径側下端部にテ−パを
   形成すると共に、シリンダブロックのクランクシャフト
   用主軸受を配置する部分の側面間距離をシリンダライナ
   挿入部の内径と同じか或いは少し大きくし、該シリンダ
   ライナの下部近傍をテ−パ状に形成してなることを特徴
   とする請求項第１項乃至第３項記載の水冷式内燃機関。
5. 【請求項５】シリンダヘッドのシリンダブロックとの当
   接位置を、少なくともピストンの上死点におけるトップ
   リングの位置か若しくはこれより下方に設けてなること
   を特徴とする請求項第１項乃至第２項若しくは第４項記
   載の水冷式内燃機関。