JPH0571414A

JPH0571414A - 内燃機関のシリンダライナ

Info

Publication number: JPH0571414A
Application number: JP22899691A
Authority: JP
Inventors: Shizuo Abe; 静生安部; Masato Kawachi; 正人河内
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1991-09-09
Filing date: 1991-09-09
Publication date: 1993-03-23

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は内燃機関のシリンダライナに関し、内
燃機関の大型化、重量増加を伴わずにシリンダライナの
変形を低減させることを目的とする。【構成】シリンダライナ１１の燃焼室１６側である上部
に、高弾性かつ高耐力材料によりフランジ１１ｃと、そ
の下部に固定部１１ｄとを形成して強化部１１ａを構成
する。強化部１１ａの下部に従来と同様の鋳鉄により円
筒状のライナ部１１ｂを形成する。フランジ１１ｃをシ
リンダブロック１２に形成されたフランジ支持部１２ｃ
に嵌合して、シリンダライナ１１をボア部１２ｂに嵌装
する。従来において変形が発生するシリンダライナの上
部が強化され、シリンダライナ１１の変形は従来に比べ
て低減する。また、ライナ部１１ｂにおいては熱伝導性
が確保され、シリンダライナ１１の冷却性能が低下する
ことはない。

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ライ
ナに係り、特にシリンダライナをシリンダブロックに固
定するフランジをシリンダライナ本体の燃焼室側外周部
に設けた内燃機関のシリンダライナに関する。

【０００２】

【従来の技術】図３は従来のシリンダライナを設けた内
燃機関の一例の断面図、図４は図３に示すシリンダライ
ナの平面図である。尚、図３は内燃機関のうち図４中、
III−III 線に沿う断面部分を図示している。図３にお
いてシリンダライナ１は、フランジ１ａの下面をシリン
ダブロック２のフランジ支持部２ａに支持され、シール
用のガスケット４を挟んでシリンダヘッド３とヘッドボ
ルト（図示せず）により組み付けられている。また、シ
リンダライナ１の外周面１ｂとシリンダブロック２のボ
ア部内周面２ｂは全周に亘って離間し、この間に冷媒通
路５が形成されている。ガスケット４は、シール性を確
保するために燃焼室６に接する側の部分４ａの剛性が、
他の部分４ｂの剛性に比べて大きい２部構造とされてい
る。

【０００３】従って、ヘッドボルトを所定トルクまで締
め込むと、シリンダライナ１の上面の面圧分布は図５に
示すｆ₁〜ｆ₄の如くとなり、シリンダライナ１の上部
には上記フランジ支持部２ａの角部２ｃを支点として図
５に示すような変形が発生する（尚、図５は実際の変形
量を増幅して表されている）。このシリンダライナ１の
変形によりピストンリング（図示せず）とシリンダライ
ナ１の内周面１ｃとの間に隙間が発生してオイル消費量
が増大し、また、ガスケット４の面圧低下によりガス漏
れが発生する問題があった。

【０００４】上記シリンダライナの変形、及びこれに起
因する上記問題に対して、従来、実開昭55-12016号公報
に開示されたシリンダライナの構成が知られている。こ
の公報に開示されたシリンダライナは、シリンダライナ
の外周面から外側に向けて突出し、シリンダライナがシ
リンダブロックのボア部に嵌装された状態においてボア
部内周面に当接する凸状部をシリンダライナのフランジ
の下部に設けている。この凸状部により、図５に示すシ
リンダライナ１の半径方向外側への変形である凹部１ｄ
の発生が抑制され、フランジを含むシリンダライナ全体
の変形の低減が図られている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記の如くシリンダラ
イナのフランジの下部に設けられた凸状部により、シリ
ンダライナ全体の変形はある程度低減される。しかしな
がら、その変形を更に低減させるためには上記凸状部及
びフランジを大型化してシリンダライナを強固にする必
要があり、この場合、内燃機関本体の大型化や重量増加
をもたらし、内燃機関の小型軽量化上、好ましくない。

【０００６】そこで本発明は上記課題に鑑みなされたも
ので、シリンダライナのフランジ近傍部分を強化するこ
とにより、内燃機関本体の大型化、重量増加を伴わずに
シリンダライナの変形を低減せしめた内燃機関のシリン
ダライナ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、シリンダライナ本体を前記シリンダブロッ
クに固定するフランジを前記シリンダライナ本体の燃焼
室側外周部に設けると共に、前記シリンダブロックのボ
ア内周面との間に冷媒通路を形成する内燃機関のシリン
ダライナにおいて、前記シリンダライナ本体の前記フラ
ンジを含む燃焼室側部分を、その他の部分よりも高弾性
かつ高耐力の材料で形成した構成である。

【０００８】

【作用】本発明において、シリンダライナ本体のフラン
ジを含む燃料室側部分を、その他の部分よりも高弾性か
つ高耐力の材料で形成することにより、変形が発生する
シリンダライナ本体のフランジを含む燃料室側部分が外
力に対して強化され、シリンダライナを大型化しなくて
もシリンダライナの変形が確実に低減する。また、一般
に高弾性かつ高耐力の材料は熱伝導率が小さい。このた
め、高弾性かつ高耐力の材料で形成する部分をシリンダ
ライナの燃焼室側部分のみに限定し、その他の部分を燃
焼室側部分に比べて弾性、及び耐力の小さい材料、即ち
熱伝導率の大きい材料で形成することにより、冷媒通路
が形成されている部分では熱伝導性が確保され、シリン
ダライナの冷却性能の低下が防止される。

【０００９】

【実施例】図１は本発明になるシリンダライナが設けら
れた内燃機関の一実施例の断面図を示す。尚、図１は図
３に対応する部分の断面を示している。

【００１０】図１において、１１はシリンダライナ、１
２はシリンダブロック、１３はシリンダヘッド、１４は
燃焼ガスをシールするガスケット、１５は上死点位置に
あるピストンである。上死点位置近傍にあるピストン１
５の上面１５ａと、シリンダヘッド１３の下面１３ａと
の間に燃焼室１６が形成される。

【００１１】シリンダライナ１１は、燃焼室１６側であ
る上部が、例えばＦＲＭ（Fiber Reinforced Metal，繊
維強化金属）等の高弾性かつ高耐力の材料で形成された
強化部１１ａとされており、強化部１１ａの下部に従来
のシリンダライナの材料である鋳鉄（ＦＣ２３）等で筒
状に形成されたライナ部１１ｂが連続して設けられた構
成である。

【００１２】強化部１１ａの最上部外周側にはフランジ
１１ｃが環状に設けられ、また、フランジ１１ｃの下部
には、ボア部内周面１２ａに全周に亘って当接する固定
部１１ｄがフランジ１１ｃと一体的に形成されている。
この固定部１１ｄは、従来において上述したシリンダラ
イナの外周面に設けられた凸状部に対応する部材であ
り、前記凸状部と同様に、シリンダライナ１１の半径方
向外側への変形を抑制する作用をする。

【００１３】ライナ部１１ｂの外形寸法は、上記固定部
１１ｄの外形寸法よりも若干小さい寸法とされ、よっ
て、ライナ部１１ｂの外周面１１ｅはボア部内周面１２
ａとの間に冷媒通路１７を形成している。また、ライナ
部１１ｂの内周面１１ｆは、ピストンリング１８ａ，１
８ｂが摺動するため平滑な面に処理されている。

【００１４】強化部１１ａの内径寸法はライナ部１１ｂ
の内径寸法と同一寸法とされ、よって強化部１１ａの内
周面はライナ部１１ｂの内周面１１ｆと同一面とされて
いる。

【００１５】シリンダブロック１２はアルミニウム合金
で形成されており、ボア部１２ｂの最上部には、上記フ
ランジ１１ｃの外形寸法と同一の内径寸法を有し、フラ
ンジ１１ｃが嵌合するフランジ支持部１２ｃがボア部１
２ｂの全周に亘って形成されている。

【００１６】従って、図１に示すようにシリンダライナ
１１がシリンダブロック１２のボア部１２ｂに嵌装され
た状態では、フランジ１１ｃの下面が上記フランジ支持
部１２ｃの上面に当接し、これによってシリンダライナ
１１の下方（Ｚ₂方向）への移動が規制される。また、
フランジ１１ｃの側面とフランジ支持部１２ｃの内周
面、及び固定部１１ｄの側面とボア部内周面１２ａとが
ボア部１２ｂの全周に亘って当接しており、シリンダラ
イナ１１は半径方向において位置決めされている。

【００１７】ガスケット１４は燃焼室１６に接する側に
設けられた部分１４ａと、その他の部分１４ｂとの２部
構造とされており、燃焼ガスのシール性を確保するため
に、燃焼室１６に接する側の部分１４ａの剛性は、その
他の部分１４ｂの剛性に比べて大きく構成されている。
このガスケット１４はシリンダライナ１１が嵌装された
状態においてシリンダライナ１１とシリンダブロック１
２の上面に設けられる。

【００１８】シリンダヘッド１３はシリンダブロック１
２と同様にアルミニウム合金で形成されており、一端を
シリンダブロック１２にねじ込んで固定されたヘッドボ
ルト（図示せず）により下方（Ｚ₂方向）に押しつけら
れ、ガスケット１４とシリンダライナ１１のフランジ１
１ｃを挟んでシリンダブロック１２に強固に固定され
る。このため、シリンダライナ１１は上方（Ｚ₁方向）
への移動が規制され、上述した下方、及び半径方向の移
動規制と併せてシリンダブロック１２に完全に位置固定
される。

【００１９】本実施例のシリンダライナ１１では、ヘッ
ドボルトを所定トルクまで締め付けた時に従来変形が発
生していたシリンダライナの上部が、高弾性かつ高耐力
の材料で形成された強化部１１ａとされているため、シ
リンダライナ１１の形状を従来と同一形状とした場合で
あってもシリンダライナ１１の上部を従来に比べて強固
にすることができる。このため、シリンダライナ１１に
よれば、フランジ１１ｃを大型化することなく、ひいて
はシリンダライナ１１が設けられた内燃機関を大型化す
ることなく、シリンダライナの変形を図５に示す従来の
場合に比べて低減させることができる。

【００２０】また、本実施例のシリンダライナ１１で
は、上述した凸状部に対応する固定部１１ｄを設けてい
るため、シリンダライナ１１の上部において半径方向外
側への変形が抑制されている。このため、シリンダライ
ナ１１の変形は、図３に示す形状のシリンダライナに単
に強化部を設けたものに比べて更に低減されたものとさ
れている。

【００２１】更に、本実施例のシリンダライナ１１にお
いて、強化部１１ａとライナ部１１ｂとの軸方向（Ｚ₁
−Ｚ₂方向）上の境界の位置は、図１に示すようにピス
トン１５が上死点位置にある時の最上部のピストンリン
グ（トップリング）１８ａの上面の位置、もしくはその
上方の位置とされている。このため、ピストンリング１
８ａ，１８ｂ、及び図示されていないオイルリングは、
常にライナ部１１ｂの内周面１１ｆ上を摺動し、強化部
１１ａと接触することはない。

【００２２】境界の位置を上記位置とした理由は、高弾
性かつ高耐力の材料は一般に熱伝導率が小さく、ピスト
ンリング１８ａ，１８ｂが摺動する部分を上記高弾性か
つ高耐力の材料による強化部としてしまうと、ピストン
リング１８ａ，１８ｂからシリンダライナ１１を通って
冷媒通路に伝わる熱の伝導性が悪化し、シリンダライナ
１１の冷却性能が低下してしまう。このため、上記の如
く強化部１１ａとライナ部１１ｂの境界の位置を定め、
ピストンリング１８ａ，１８ｂ、及びオイルリングが常
に熱伝導率の大きい鋳鉄で形成されたライナ部１１ｂの
内周面１１ｆ上を摺動するように構成することにより、
シリンダライナ１１の冷却性能の低下を防止することが
できる。

【００２３】また、一般にシリンダライナ１１の上部の
内周面においては、油膜が完全に形成されず、ピストン
リング１８ａ，１８ｂと内周面とが直接接触する場合が
ある。この場合、ピストンリング１８ａ，１８ｂが高弾
性かつ高耐力の材料上を摺動すると、鋳鉄の場合に比べ
てピストンリング１８ａ，１８ｂの磨耗が激しく、ピス
トンリングの寿命が短くなる。従って、この場合におい
ても、ピストンリング１８ａ，１８ｂ、及びオイルリン
グが常にライナ部１１ｂの内周面１１ｆ上を摺動するよ
うに構成することにより、ピストンリング１８ａ，１８
ｂの寿命の低下を防止することができる。

【００２４】以上のように、本実施例のシリンダライナ
１１によれば、シリンダライナ１１を大型化することな
く、またシリンダライナ１１の冷却性能の低下、及びピ
ストンリング１８ａ，１８ｂの寿命の低下を防止して、
シリンダライナ１１の変形を従来に比べて確実に低減す
ることができる。その結果、内燃機関の大型化、重量増
加を伴うことなく、シリンダライナの変形を従来に比べ
て低減させることができ、シリンダライナの変形に伴う
上述した諸問題を従来に比べて抑制することができる。

【００２５】図２はシリンダライナ１１のフランジ１１
ｃの下面と固定部１１ｄの側面とが成す角部１１ｇの拡
大図を示す。

【００２６】図５に示すように、従来においてはシリン
ダライナ１の上面にかかる面圧ｆ₁〜ｆ₄により、シリ
ンダライナ１に半径方向外側への変形である凹部１ｄが
形成されるため、フランジ１ａの下面とシリンダライナ
１の外周面１ｂとが成す角部１ｅにはさほど大きな応力
が作用しない。しかしながら本実施例のシリンダライナ
１１では、図５に示すような変形が発生するシリンダラ
イナの上部を、高弾性かつ高耐力の材料による強化部１
１ａとして上記変形を低減させているため、上記角部１
１ｇには従来に比べて大きな引張り応力が集中して働
く。

【００２７】このため、角部１１ｇは全周に亘って図２
に示すような滑らかな曲面で形成され、この部分への応
力の集中を緩和し、角部１１ｇを起点として強化部１１
ａにクラック等が発生することを防止している。

【００２８】尚、上記実施例のシリンダライナ１１は、
強化部１１ａとライナ部１１ｂとを別部材とし、これら
を接続した構成であるが、本発明はこれに限定されるも
のではなく、単一のシリンダライナの材料をベースに強
化部１１ａとライナ部１１ｂとを形成した構成であって
もよい。例えば、シリンダライナの鋳造過程において、
強化部の部分のみを高弾性かつ高耐力の合金としたもの
でもよく、また、シリンダライナを単一材料で一度製造
し、後処理によって高弾性かつ高耐力の強化部を形成し
たものでもよい。

【００２９】

【発明の効果】上述の如く、本発明によれば、変形が発
生するシリンダライナ本体のフランジを含む燃料室側部
分が高弾性かつ高耐力の材料によって強化され、その他
の部分はシリンダライナの熱伝導性が確保される構成と
なるため、内燃機関本体の大型化、及び重量増加を防止
し、また、シリンダライナの冷却性能を低下させること
なく、シリンダライナの変形を従来に比べて低減させる
ことができ、シリンダライナの変形によって発生するオ
イル消費量の増加、燃焼ガスのガスケットシール面から
の漏洩等の不具合を従来に比べて低減することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明になるシリンダライナが設けられた内燃
機関の一実施例の断面図である。

【図２】本実施例のシリンダライナのフランジの下面と
固定部の側面とが成す角部の拡大図である。

【図３】従来のシリンダライナを設けた内燃機関の一例
の断面図である。

【図４】図３に示すシリンダライナの平面図である。

【図５】図３に示す構成において発生するシリンダライ
ナの変形を示す図である。

【符号の説明】

１１シリンダライナ１１ａ強化部１１ｂライナ部１１ｃフランジ１１ｄ固定部１１ｅ外周面１１ｆ内周面１１ｇ角部１２シリンダブロック１２ａボア部内周面１２ｂボア部１２ｃフランジ支持部１３シリンダヘッド１４ガスケット１５ピストン１６燃焼室１７冷媒通路１８ａ，１８ｂピストンリング

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】シリンダライナ本体を前記シリンダブロ
ックに固定するフランジを前記シリンダライナ本体の燃
焼室側外周部に設けると共に、前記シリンダブロックの
ボア内周面との間に冷媒通路を形成する内燃機関のシリ
ンダライナにおいて、前記シリンダライナ本体の前記フランジを含む燃焼室側
部分を、その他の部分よりも高弾性かつ高耐力の材料で
形成したことを特徴とする内燃機関のシリンダライナ。