JPH0539748A - 内燃機関のシリンダライナー - Google Patents
内燃機関のシリンダライナーInfo
- Publication number
- JPH0539748A JPH0539748A JP19421391A JP19421391A JPH0539748A JP H0539748 A JPH0539748 A JP H0539748A JP 19421391 A JP19421391 A JP 19421391A JP 19421391 A JP19421391 A JP 19421391A JP H0539748 A JPH0539748 A JP H0539748A
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- JP
- Japan
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- cylinder liner
- cylinder
- piston
- dead center
- combustion engine
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Abstract
(57)【要約】
［目的］ シリンダライナーの肉厚をその軸方向に変化
させることにより、必要充分な強度を確保したうえでシ
リンダライナーの軽量化を図り、かつウオータジャケッ
ト内の冷却水の容量を減らして内燃機関の暖気を促進す
る。 ［構成］ シリンダブロック１の内部に嵌合保持される
シリンダライナー４の外径はピストン５の上死点近傍で
最も大きく、そこから下死点近傍に向けて次第に減少す
るように変化し、その肉厚ｔの軸方向の分布は燃焼ガス
の圧力による円周方向の応力がピストン５の位置によら
ず略一定となるように決定される。シリンダブロック１
とシリンダライナー４間には、隙間ｄをシリンダライナ
ー４の軸方向に略一定とすることにより、無駄な空間を
無くして冷却水量を減らしたウオータジャケット３０が
形成される。
させることにより、必要充分な強度を確保したうえでシ
リンダライナーの軽量化を図り、かつウオータジャケッ
ト内の冷却水の容量を減らして内燃機関の暖気を促進す
る。 ［構成］ シリンダブロック１の内部に嵌合保持される
シリンダライナー４の外径はピストン５の上死点近傍で
最も大きく、そこから下死点近傍に向けて次第に減少す
るように変化し、その肉厚ｔの軸方向の分布は燃焼ガス
の圧力による円周方向の応力がピストン５の位置によら
ず略一定となるように決定される。シリンダブロック１
とシリンダライナー４間には、隙間ｄをシリンダライナ
ー４の軸方向に略一定とすることにより、無駄な空間を
無くして冷却水量を減らしたウオータジャケット３０が
形成される。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、シリンダブロックの内
部に嵌合するシリンダライナーの軸方向の肉厚分布を、
ピストンの上死点側から下死点側に向かうにつれて次第
に薄肉とした内燃機関のシリンダライナーに関する。
部に嵌合するシリンダライナーの軸方向の肉厚分布を、
ピストンの上死点側から下死点側に向かうにつれて次第
に薄肉とした内燃機関のシリンダライナーに関する。
【０００２】
【従来の技術】内燃機関のシリンダライナーの内面に作
用する燃焼ガスの圧力は、ピストンが上死点の近傍にあ
って混合気が爆発した瞬間に最も大きく、ピストンが下
死点に向かって移動するにつれて次第に減少する。した
がって、シリンダライナーの軸方向の肉厚分布を一定と
し、その上死点近傍部分が混合気が爆発した瞬間の最も
大きな圧力に耐える得るようにすると、シリンダライナ
ーの下死点近傍部分の肉厚が過剰となって無駄な重量が
増加することになる。そこで、シリンダライナーの軸方
向の肉厚分布をピストンの上死点側から下死点側に向け
て次第に薄肉とし、必要充分な強度の確保を図ったもの
が提案されている（実公昭４７−２２２５３号公報参
照）。
用する燃焼ガスの圧力は、ピストンが上死点の近傍にあ
って混合気が爆発した瞬間に最も大きく、ピストンが下
死点に向かって移動するにつれて次第に減少する。した
がって、シリンダライナーの軸方向の肉厚分布を一定と
し、その上死点近傍部分が混合気が爆発した瞬間の最も
大きな圧力に耐える得るようにすると、シリンダライナ
ーの下死点近傍部分の肉厚が過剰となって無駄な重量が
増加することになる。そこで、シリンダライナーの軸方
向の肉厚分布をピストンの上死点側から下死点側に向け
て次第に薄肉とし、必要充分な強度の確保を図ったもの
が提案されている（実公昭４７−２２２５３号公報参
照）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記従来の
シリンダライナーの軸方向の肉厚分布を更に改良するこ
とにより、シリンダライナーの必要充分な強度を確保し
たうえで一層の軽量化を図ることを目的とする。
シリンダライナーの軸方向の肉厚分布を更に改良するこ
とにより、シリンダライナーの必要充分な強度を確保し
たうえで一層の軽量化を図ることを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明は、シリンダブロックの内部に嵌合するシリ
ンダライナーの軸方向の肉厚分布を、ピストンの上死点
側から下死点側に向かうにつれて次第に薄肉とした内燃
機関のシリンダライナーにおいて、燃焼ガスの圧力によ
ってシリンダライナーに作用する円周方向の最大応力が
ピストンの位置によらず略一定となるように前記シリン
ダライナーの肉厚分布を決定したことを第１の特徴とす
る。
に、本発明は、シリンダブロックの内部に嵌合するシリ
ンダライナーの軸方向の肉厚分布を、ピストンの上死点
側から下死点側に向かうにつれて次第に薄肉とした内燃
機関のシリンダライナーにおいて、燃焼ガスの圧力によ
ってシリンダライナーに作用する円周方向の最大応力が
ピストンの位置によらず略一定となるように前記シリン
ダライナーの肉厚分布を決定したことを第１の特徴とす
る。
【０００５】また本発明は前述の第１の特徴に加えて、
シリンダライナーの外面をシリンダブロックの内面に略
一定の間隔を存して対向させることにより、シリンダラ
イナーとシリンダブロック間にウオータジャケットを形
成したことを第２の特徴とする。
シリンダライナーの外面をシリンダブロックの内面に略
一定の間隔を存して対向させることにより、シリンダラ
イナーとシリンダブロック間にウオータジャケットを形
成したことを第２の特徴とする。
【０００６】
【実施例】以下、図面に基づいて本発明の実施例を説明
する。
する。
【０００７】図１に示すように、ＳＯＨＣ型の多気筒内
燃機関Ｅはシリンダブロック１と該シリンダブロック１
の上部にガスケット２を介して結合されるシリンダヘッ
ド３を備える。シリンダブロック１の内部にはシリンダ
ライナー４が嵌合保持され、そのシリンダライナー４に
摺合するピストン５はコネクティングロッド６を介して
クランクシャフト７に連結される。
燃機関Ｅはシリンダブロック１と該シリンダブロック１
の上部にガスケット２を介して結合されるシリンダヘッ
ド３を備える。シリンダブロック１の内部にはシリンダ
ライナー４が嵌合保持され、そのシリンダライナー４に
摺合するピストン５はコネクティングロッド６を介して
クランクシャフト７に連結される。
【０００８】ピストン５の上面に対向するようにシリン
ダヘッド３に形成された燃焼室８には、吸気ポート９に
連なる吸気弁口１０と排気ポート１１に連なる排気弁口
１２が設けられる。吸気弁口１０を開閉する吸気弁１３
の軸部は弁ガイド１４に摺動自在に支持され、シリンダ
ヘッド３とリテーナ１５間に縮設した弁バネ１６で閉弁
方向に付勢される。また排気弁口１２を開閉する排気弁
１７の軸部は弁ガイド１８に摺動自在に支持され、シリ
ンダヘッド３とリテーナ１９間に縮設した弁バネ２０で
閉弁方向に付勢される。
ダヘッド３に形成された燃焼室８には、吸気ポート９に
連なる吸気弁口１０と排気ポート１１に連なる排気弁口
１２が設けられる。吸気弁口１０を開閉する吸気弁１３
の軸部は弁ガイド１４に摺動自在に支持され、シリンダ
ヘッド３とリテーナ１５間に縮設した弁バネ１６で閉弁
方向に付勢される。また排気弁口１２を開閉する排気弁
１７の軸部は弁ガイド１８に摺動自在に支持され、シリ
ンダヘッド３とリテーナ１９間に縮設した弁バネ２０で
閉弁方向に付勢される。
【０００９】カムホルダ２１に支持した吸気側ロッカア
ームシャフト２２と排気側ロッカアームシャフト２３に
は、それぞれ吸気側ロッカアーム２４と排気側ロッカア
ーム２５の中央部が揺動自在に支承される。両ロッカア
ーム２４，２５の基端は、前記カムホルダ２１に回転自
在に支持されてクランクシャフト７の１／２の回転数で
回転するカムシャフト２６に設けた吸気カム２７と排気
カム２８にそれぞれ当接し、また両ロッカアーム２４，
２５の先端は吸気弁１３の軸部上端と排気弁１７の軸部
上端にそれぞれ当接する。上記動弁機構はシリンダヘッ
ド３の上面に結合されるヘッドカバー２９によって覆わ
れる。
ームシャフト２２と排気側ロッカアームシャフト２３に
は、それぞれ吸気側ロッカアーム２４と排気側ロッカア
ーム２５の中央部が揺動自在に支承される。両ロッカア
ーム２４，２５の基端は、前記カムホルダ２１に回転自
在に支持されてクランクシャフト７の１／２の回転数で
回転するカムシャフト２６に設けた吸気カム２７と排気
カム２８にそれぞれ当接し、また両ロッカアーム２４，
２５の先端は吸気弁１３の軸部上端と排気弁１７の軸部
上端にそれぞれ当接する。上記動弁機構はシリンダヘッ
ド３の上面に結合されるヘッドカバー２９によって覆わ
れる。
【００１０】シリンダライナー４の下部外周には軸方向
に外径が一定な結合部４1 と、その結合部４1 の上端に
接続する段部４2 が設けられるとともに、シリンダブロ
ック１には軸方向に外径が一定な結合部１1 とその結合
部１1 の上端に接続する段部１2 が設けられる。そして
シリンダライナー４は、その結合部４1 をシリンダブロ
ック１の結合部１1 に嵌合させて両段部４2 ，１2 を相
互に当接させた状態でシリンダブロック１の内部に結合
される。
に外径が一定な結合部４1 と、その結合部４1 の上端に
接続する段部４2 が設けられるとともに、シリンダブロ
ック１には軸方向に外径が一定な結合部１1 とその結合
部１1 の上端に接続する段部１2 が設けられる。そして
シリンダライナー４は、その結合部４1 をシリンダブロ
ック１の結合部１1 に嵌合させて両段部４2 ，１2 を相
互に当接させた状態でシリンダブロック１の内部に結合
される。
【００１１】ピストン５が摺合するシリンダライナー４
の内径は軸方向に一定であるのに対し、シリンダライナ
ー４の外径は軸方向に変化する。シリンダライナー４の
外径はピストン５の上死点近傍で最も大きく下死点近傍
で最も小さくなるように変化し、その結果シリンダライ
ナー４の肉厚ｔは上死点近傍から下死点近傍に向けて次
第に減少する。そして、前記シリンダライナー４の肉厚
ｔは下死点近傍を越えると増加して前記段部４2 に接続
する。
の内径は軸方向に一定であるのに対し、シリンダライナ
ー４の外径は軸方向に変化する。シリンダライナー４の
外径はピストン５の上死点近傍で最も大きく下死点近傍
で最も小さくなるように変化し、その結果シリンダライ
ナー４の肉厚ｔは上死点近傍から下死点近傍に向けて次
第に減少する。そして、前記シリンダライナー４の肉厚
ｔは下死点近傍を越えると増加して前記段部４2 に接続
する。
【００１２】前記外径が変化するシリンダライナー４の
外面４3 と、その外側に位置するシリンダブロック１の
内面１3 との間には、シリンダライナー４の軸方向に略
一定の隙間ｄが設けられ、その隙間ｄによりウオータジ
ャケット３０が形成される。ウオータジャケット３０の
上端はガスケット２を貫通してシリンダヘッド３の内部
に延びるとともに、その下端はシリンダライナー４の結
合部４1 に設けた２個のシール部材３１によりシールさ
れる。
外面４3 と、その外側に位置するシリンダブロック１の
内面１3 との間には、シリンダライナー４の軸方向に略
一定の隙間ｄが設けられ、その隙間ｄによりウオータジ
ャケット３０が形成される。ウオータジャケット３０の
上端はガスケット２を貫通してシリンダヘッド３の内部
に延びるとともに、その下端はシリンダライナー４の結
合部４1 に設けた２個のシール部材３１によりシールさ
れる。
【００１３】図２は、混合気の爆発で発生した燃焼ガス
によるシリンダライナー４の筒内圧の変化を示すグラフ
であって、ピストン５が上死点近傍にある時に筒内圧が
最も大きく、ピストン５が下死点に向けて移動するにつ
れて筒内圧が急激に低下している。
によるシリンダライナー４の筒内圧の変化を示すグラフ
であって、ピストン５が上死点近傍にある時に筒内圧が
最も大きく、ピストン５が下死点に向けて移動するにつ
れて筒内圧が急激に低下している。
【００１４】ところで、前記燃焼ガスに基づく筒圧力に
よりシリンダライナー４に作用する円周方向の最大応力
σは、 σ＝Ｋ×Ｐ×（Ｒ2 2＋Ｒ1 2）／（Ｒ2 2−Ｒ1 2） ・・・・ Ｒ1 ；シリンダライナーの内面半径 Ｒ2 ；シリンダライナーの外面半径 Ｐ；筒内圧 Ｋ；シリンダヘッドによる拘束係数 で表される。
よりシリンダライナー４に作用する円周方向の最大応力
σは、 σ＝Ｋ×Ｐ×（Ｒ2 2＋Ｒ1 2）／（Ｒ2 2−Ｒ1 2） ・・・・ Ｒ1 ；シリンダライナーの内面半径 Ｒ2 ；シリンダライナーの外面半径 Ｐ；筒内圧 Ｋ；シリンダヘッドによる拘束係数 で表される。
【００１５】シリンダライナー４の内面半径Ｒ1 と外面
半径Ｒ2が一定（すなわちシリンダライナー４の肉厚ｔ
が軸方向に一定）であると仮定すると、上記式におい
て、Ｋ×（Ｒ2 2＋Ｒ1 2）／（Ｒ2 2−Ｒ1 2）が定数となっ
て最大応力σは筒内圧Ｐに比例する。図３のグラフは、
肉厚ｔが軸方向に一定なシリンダライナーの円周方向の
最大応力σをピストンの位置に応じて求めた実験結果で
あって、その最大応力σの変化が図２の筒内圧Ｐの変化
と略一致していることが理解される。
半径Ｒ2が一定（すなわちシリンダライナー４の肉厚ｔ
が軸方向に一定）であると仮定すると、上記式におい
て、Ｋ×（Ｒ2 2＋Ｒ1 2）／（Ｒ2 2−Ｒ1 2）が定数となっ
て最大応力σは筒内圧Ｐに比例する。図３のグラフは、
肉厚ｔが軸方向に一定なシリンダライナーの円周方向の
最大応力σをピストンの位置に応じて求めた実験結果で
あって、その最大応力σの変化が図２の筒内圧Ｐの変化
と略一致していることが理解される。
【００１６】そこで本発明では、前記円周方向の最大応
力σがピストン５の位置によらず一定となるようにシリ
ンダライナー４の軸方向の肉厚分布を決定している。す
なわち、上記式で拘束係数Ｋとシリンダライナー４の
内面半径Ｒ1を一定としたうえで、最大応力σが一定と
なるようにピストン５の各位置に対応する筒内圧Ｐにつ
いてシリンダライナー４の外面半径Ｒ2 を求めれば、シ
リンダライナー４の肉厚ｔの軸方向分布がｔ＝Ｒ2 −Ｒ
1 により求められる。
力σがピストン５の位置によらず一定となるようにシリ
ンダライナー４の軸方向の肉厚分布を決定している。す
なわち、上記式で拘束係数Ｋとシリンダライナー４の
内面半径Ｒ1を一定としたうえで、最大応力σが一定と
なるようにピストン５の各位置に対応する筒内圧Ｐにつ
いてシリンダライナー４の外面半径Ｒ2 を求めれば、シ
リンダライナー４の肉厚ｔの軸方向分布がｔ＝Ｒ2 −Ｒ
1 により求められる。
【００１７】図４は上述のようにして求めたシリンダラ
イナー４の肉厚ｔの軸方向分布を示すグラフであって、
その肉厚ｔがピストン５の上死点近傍から下死点近傍に
向けて次第に減少している。
イナー４の肉厚ｔの軸方向分布を示すグラフであって、
その肉厚ｔがピストン５の上死点近傍から下死点近傍に
向けて次第に減少している。
【００１８】而して、内燃機関Ｅの運転時にシリンダラ
イナー４に作用する円周方向の最大応力σが該シリンダ
ライナー４の軸方向に沿って一定となるため、上死点近
傍の肉厚ｔが不足して筒内圧Ｐでシリンダライナー４の
真円度が低下することが防止される。その結果、ピスト
ンリングとシリンダライナー４間に隙間が発生すること
が防止され、ピストンリングの張力を低く抑えて摺動抵
抗を減少させてもオイルの消費量やブローバイガスの量
が増加することがない。また、ピストン５の下死点近傍
におけるシリンダライナー４の肉厚ｔが必要充分な厚さ
となるため、シリンダライナー４の重量を軽減すること
が可能となる。
イナー４に作用する円周方向の最大応力σが該シリンダ
ライナー４の軸方向に沿って一定となるため、上死点近
傍の肉厚ｔが不足して筒内圧Ｐでシリンダライナー４の
真円度が低下することが防止される。その結果、ピスト
ンリングとシリンダライナー４間に隙間が発生すること
が防止され、ピストンリングの張力を低く抑えて摺動抵
抗を減少させてもオイルの消費量やブローバイガスの量
が増加することがない。また、ピストン５の下死点近傍
におけるシリンダライナー４の肉厚ｔが必要充分な厚さ
となるため、シリンダライナー４の重量を軽減すること
が可能となる。
【００１９】ウオータジャケット３０の内壁を構成する
シリンダライナー４の外面４3 と外壁を構成するシリン
ダブロック１の内面１3 との隙間ｄは、シリンダライナ
ー４の軸方向に沿って略一定とされるため、ウオータジ
ャケット３０に無駄な空間が無くなって冷却水の容量を
減らすことができる。このように冷却水の容量を減少さ
せることにより内燃機関Ｅの軽量化が図れるだけでな
く、暖気運転時間が短縮されてオイルの温度が速やかに
上昇するため、フリクションが減少して燃費が向上する
とともに、排気ガス中の有害成分が減少する。
シリンダライナー４の外面４3 と外壁を構成するシリン
ダブロック１の内面１3 との隙間ｄは、シリンダライナ
ー４の軸方向に沿って略一定とされるため、ウオータジ
ャケット３０に無駄な空間が無くなって冷却水の容量を
減らすことができる。このように冷却水の容量を減少さ
せることにより内燃機関Ｅの軽量化が図れるだけでな
く、暖気運転時間が短縮されてオイルの温度が速やかに
上昇するため、フリクションが減少して燃費が向上する
とともに、排気ガス中の有害成分が減少する。
【００２０】以上、本発明の実施例を詳述したが、本発
明は前記実施例に限定されるものでなく、特許請求の範
囲に記載された本発明を逸脱することなく種々の小設計
変更を行うことが可能である。
明は前記実施例に限定されるものでなく、特許請求の範
囲に記載された本発明を逸脱することなく種々の小設計
変更を行うことが可能である。
【００２１】
【発明の効果】以上のように本発明の第１の特徴によれ
ば、シリンダブロックの内部に嵌合するシリンダライナ
ーの軸方向の肉厚分布を、燃焼ガスの圧力によってシリ
ンダライナーに作用する円周方向の最大応力がピストン
の位置によらず略一定となるように決定したので、シリ
ンダライナーの肉厚を必要充分な大きさとして重量を軽
減することができるだけでなく、シリンダライナーの真
円からの歪みを防止してピストンとの摺動抵抗の減少さ
せるとともに、オイルの消費量やブローバイガスの量を
減少させることができる。
ば、シリンダブロックの内部に嵌合するシリンダライナ
ーの軸方向の肉厚分布を、燃焼ガスの圧力によってシリ
ンダライナーに作用する円周方向の最大応力がピストン
の位置によらず略一定となるように決定したので、シリ
ンダライナーの肉厚を必要充分な大きさとして重量を軽
減することができるだけでなく、シリンダライナーの真
円からの歪みを防止してピストンとの摺動抵抗の減少さ
せるとともに、オイルの消費量やブローバイガスの量を
減少させることができる。
【００２２】また本発明の第２の特徴によれば、シリン
ダライナーの外面とシリンダブロックの内面間に形成さ
れるウオータジャケットに無駄な空間が無くなるため、
冷却水の容量が減って内燃機関が軽量化されるだけでな
く、内燃機関の暖気が促進されてオイルの温度が速やか
に上昇し、フリクションの低減による燃費の向上と排気
ガス中の有害成分の低減が達成される。
ダライナーの外面とシリンダブロックの内面間に形成さ
れるウオータジャケットに無駄な空間が無くなるため、
冷却水の容量が減って内燃機関が軽量化されるだけでな
く、内燃機関の暖気が促進されてオイルの温度が速やか
に上昇し、フリクションの低減による燃費の向上と排気
ガス中の有害成分の低減が達成される。
【図１】内燃機関の縦断面図
【図２】ピストン位置と筒内圧の関係を示すグラフ
【図３】ピストン位置とシリンダライナーの円周方向応
力の関係を示すグラフ
力の関係を示すグラフ
【図４】シリンダライナーの軸方向肉厚の変化を示すグ
ラフ
ラフ
１・・・・・シリンダブロック １3 ・・・・内面 ４・・・・・シリンダライナー ４3 ・・・・外面 ５・・・・・ピストン ３０・・・・ウオータジャケット
Claims (2)
- 【請求項１】 シリンダブロック（１）の内部に嵌合す
るシリンダライナー（４）の軸方向の肉厚分布を、ピス
トン（５）の上死点側から下死点側に向かうにつれて次
第に薄肉とした内燃機関のシリンダライナーにおいて、 燃焼ガスの圧力によってシリンダライナー（４）に作用
する円周方向の最大応力がピストン（５）の位置によら
ず略一定となるように前記シリンダライナー（４）の肉
厚分布を決定したことを特徴とする、内燃機関のシリン
ダライナー。 - 【請求項２】 シリンダライナー（４）の外面（４3 ）
をシリンダブロック（１）の内面（１3 ）に略一定の間
隔を存して対向させることにより、シリンダライナー
（４）とシリンダブロック（１）間にウオータジャケッ
ト（３０）を形成したことを特徴とする、請求項１記載
の内燃機関のシリンダライナー。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19421391A JPH0539748A (ja) | 1991-08-02 | 1991-08-02 | 内燃機関のシリンダライナー |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19421391A JPH0539748A (ja) | 1991-08-02 | 1991-08-02 | 内燃機関のシリンダライナー |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0539748A true JPH0539748A (ja) | 1993-02-19 |
Family
ID=16320836
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19421391A Pending JPH0539748A (ja) | 1991-08-02 | 1991-08-02 | 内燃機関のシリンダライナー |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0539748A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7003964B2 (en) * | 2003-05-29 | 2006-02-28 | Solomon Fred D | Heat pump system |
| WO2006019698A3 (en) * | 2004-07-21 | 2006-11-30 | Int Engine Intellectual Prop | Engine block casting and method of manufacture |
-
1991
- 1991-08-02 JP JP19421391A patent/JPH0539748A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7003964B2 (en) * | 2003-05-29 | 2006-02-28 | Solomon Fred D | Heat pump system |
| WO2006019698A3 (en) * | 2004-07-21 | 2006-11-30 | Int Engine Intellectual Prop | Engine block casting and method of manufacture |
| US7958633B2 (en) | 2004-07-21 | 2011-06-14 | International Engine Intellectual Property Company, Llc | Engine block casting and method of manufacture |
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