JPH11264470A - 内燃機関におけるシリンダのシール構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 シリンダライナーの鍔部にかかる荷重を他の
性能を損なうことなく低減して、高筒内圧の条件下にお
いても鍔部の強度を確保することができる高出力の内燃
機関に適したシリンダのシール構造を提供する。 【解決手段】 シリンダヘッド(１)の下面とシリンダブ
ロック(２)に内嵌されたシリンダライナー(３)の上面と
の間において、ガスケット(４)よりも内側に受圧部材(2
0)を配置するとともに、この受圧部材(20)とガスケット
(４)との間に間座(21)を介装する。燃焼室(９)側からの
筒内圧を受圧部材(20)で受け止めることにより、筒内圧
がシリンダライナー(３)の上面にかかる範囲を狭くし、
筒内圧による繰り返し荷重を抑制する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、内燃機関におけ
るシリンダヘッドとシリンダライナーとの間のシール構
造に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、図４に示すような内燃機関の
シリンダにおいて、シリンダヘッド(１)の下面とシリン
ダブロック(２)に内嵌されたシリンダライナー(３)の上
面との間の隙間をシールするシール構造が各種提案され
ている。図５は、従来のシール構造の一例を示してお
り、このシール構造においては、ガスケット(４)の金属
製ボアグロメット(５)とシリンダライナー(３)の上面か
ら突出した突起(７)との間に、金属製のファイヤーリン
グ(８)を介装している。このファイヤーリング(８)は、
燃焼室(９)からの燃焼火炎が直接ボアグロメット(５)に
当たるのを防止するとともに、シリンダヘッド(１)とシ
リンダライナー(３)との間のいわゆる無駄容積を低減す
るために用いられている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来のシール構造にお
いては、シリンダライナー(３)の上面に対して、シリン
ダライナー(３)の内周面からボアグロメット(５)までの
広い範囲(10)で燃焼室(９)側からの筒内圧がかかること
になる。従って、シリンダライナー(３)の上面には、シ
リンダヘッド(１)の締め付けによるガスケット(４)のシ
ール面圧をベース荷重として、筒内圧とその受圧面積と
を掛け合わせた荷重を繰り返し受ける。このため、従来
のシール構造は、シリンダライナー(３)の鍔部(６)に大
きな荷重がかかる構造となっていた。

【０００４】従って、エンジンの高出力化に伴って筒内
圧が高くなると、これに対応してシリンダヘッド(１)の
締め付け力を増大させてガスケット(４)のシール性を高
めるが、従来のシール構造においては、ただでさえ大き
な荷重がかかる鍔部(６)に対してさらにベース荷重の増
大分と高筒内圧による繰り返し荷重の増大分がかかるこ
とになり、このため鍔部(６)の下面Ｒ部分(11)の強度が
不足して、この部分に割れが生じるといった不具合があ
った。

【０００５】このような不具合を解消するためには、ボ
アグロメット(５)を燃焼室方向に大きくしてシリンダラ
イナー(３)の上面における筒内圧の受圧面積を減らし、
これによって繰り返し荷重を低減することが考えられる
が、この場合、ベースとなるヘッドボルト締付力がライ
ナー鍔部(６)よりも燃焼室側にかかり、下面Ｒ部分(11)
に初期より曲げモーメントがかかることとなり、逆に下
面Ｒ部分(11)に悪影響を及ぼす。従って、鍔部(６)の下
面Ｒ部分(11)の形状を変えるか、シリンダライナー(３)
の肉厚を厚くするといった対策しかなく、エンジンの大
型化を招く結果となっていた。

【０００６】本発明は、上記に鑑み、シリンダライナー
にかかる荷重を他の性能を損なうことなく低減して、高
筒内圧の条件下においてもシリンダライナーの強度を確
保することができる高出力の内燃機関に適したシリンダ
のシール構造の提供を目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、この発明は、シリンダヘッドの下面とシリンダライ
ナーの上面との間において、筒内圧を受ける受圧部材を
ガスケットよりも燃焼室側に配置し、この受圧部材を、
その燃焼室側に開放部を有する例えば断面Ｕ字形や断面
Ｖ字形の中空状弾性リングとしたことを特徴とする。

【０００８】上記課題解決手段において、燃焼室側から
の高圧の燃焼ガスが受圧部材の内部に入り込んで、受圧
部材の内側に筒内圧がかかると、受圧部材の内側の圧力
が外側の圧力よりも上がり、受圧部材におけるシリンダ
ヘッド下面及びシリンダライナーの上面への圧接力が増
してシール性が向上し、高圧の燃焼ガスの外側への漏れ
を確実に防ぐ。

【０００９】これにより、筒内圧が受圧部材によってほ
ぼ受け止められ、シリンダライナーの上面における筒内
圧のかかる範囲を、シリンダライナーの内周面から受圧
部材までの狭い範囲に規制することができる。このた
め、筒内圧による繰り返し荷重を抑制することができ
る。

【００１０】また、前記受圧部材とガスケットとの間に
間座を介装するとともに、受圧部材の内部に、前記筒内
圧を受けて前記受圧部材を押し広げるリング部材を嵌め
込んだり、前記受圧部材と間座を一体的に形成するよう
にしてもよい。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明の一実施形態を図面に基づ
いて詳細に説明する。図１は本発明の一実施形態に係る
シリンダのシール構造の部分縦断面図である。本実施形
態のシール構造は、シリンダヘッド(１)の下面とシリン
ダライナー(３)の上面との間において、ガスケット(４)
の内端に装着されたボアグロメット(５)よりも燃焼室
(９)側すなわち内側に金属製の受圧部材(20)を配置し、
この受圧部材(20)とボアグロメット(５)との間に、金属
製リングからなる間座(21)を介装したものである。すな
わち、図５に示す従来のシール構造におけるファイヤー
リングの代わりに、受圧部材(20)及び間座(21)を介装し
た構造となっている。

【００１２】受圧部材(20)は、その内側に開放部(22)を
有する断面Ｕ字形の中空状弾性リングから構成されてい
る。この受圧部材(20)は、その高さ寸法がシリンダヘッ
ド(１)の下面とシリンダライナー(３)の上面との間の隙
間(23)の高さ寸法よりも僅かに大に設定され、シリンダ
ヘッド(１)を締め付けたときにその下面に押圧されるこ
とによって隙間(23)との寸法差分だけ圧縮し、これによ
って隙間(23)を閉塞すなわちシールするようになってい
る。なお、このときの受圧部材(20)におけるシリンダヘ
ッド(１)の下面及びシリンダライナー(３)の上面への圧
接力は、ガスケット(４)のシール面圧を低減しない程度
に十分小さく設定されている。

【００１３】間座(21)は、ガスケット(４)のボアグロメ
ット(５)と受圧部材(20)との間の無駄容積を埋めるとと
もに、受圧部材(20)のバックアップ材として機能するも
のである。なお、この間座(21)は、その高さ寸法が隙間
(23)の高さ寸法よりも小に設定されており、シリンダヘ
ッド(１)の下面及びシリンダライナー(３)の上面には圧
接していない。

【００１４】上記構成において、シリンダライナー(３)
の上面の突起(７)上側の微小隙間(24)を通じて燃焼室
(９)から隙間(23)に流れ込んだ高圧の燃焼ガスが、受圧
部材(20)の開放部(22)からその内部に入り込んで、受圧
部材(20)の内側に筒内圧がかかると、受圧部材(20)の内
側の圧力が外側の圧力よりも上がり、この内外の圧力差
によって受圧部材(20)の圧接力が増してシール性が向上
し、高圧の燃焼ガスの外側への漏れを防ぐ。

【００１５】これにより、筒内圧が受圧部材(20)によっ
てほぼ受け止められ、シリンダライナー(３)の上面にお
ける筒内圧のかかる範囲を、従来の約半分程度のシリン
ダライナー(３)の内周面から受圧部材(20)までの狭い範
囲(25)に規制することができる。このため、筒内圧とそ
の受圧面積とを掛け合わせたシリンダライナー(３)の上
面にかかる繰り返し荷重を抑制することができ、エンジ
ンの高出力化に伴って筒内圧が高くなっても、鍔部(６)
の強度を十分に確保することができる。

【００１６】なお、受圧部材(20)によって燃焼ガスの漏
れを完全に防ぐことができなくても、すなわち筒内圧を
完全に受け止めることができなくても、ある程度受ける
ことができる絞りとしての機能があれば、最高圧がかか
るのは瞬間的な繰り返しのため、受圧部材(20)の外側に
かかる圧力は十分に低くなり、従ってシリンダライナー
(３)の上面にかかる筒内圧による繰り返し荷重を抑制す
ることができる。この場合、受圧部材(20)から漏れた燃
焼ガスは、ガスケット(４)によって完全に遮断されるの
で、何ら問題はない。

【００１７】図２は、他の実施形態のシール構造の部分
縦断面図であり、このシール構造においては、受圧部材
(20)の内部に金属製のリング部材(30)が配されている。
このリング部材(30)は、断面円形とされ、その直径が受
圧部材(20)の湾曲部分の内径よりも僅かに大に設定され
ている。

【００１８】このため、リング部材(30)は、燃焼室(９)
側からの筒内圧を受けて外方向に僅かに押されると、受
圧部材(20)を上下方向に押し広げるように作用し、これ
によって受圧部材(20)の圧接力が局部的に増してさらな
るシール性の向上を図ることができる。しかも、受圧部
材(20)の内部の無駄容積を埋めることができるので、無
駄容積に入り込んだ未燃混合気が不完全燃焼成分として
外部へ排出されるといった問題を解消することができ
る。その他の構成及び作用効果は、図１に示す構造と同
様であり、図１に示す部材と同様の機能を有する部材に
ついては同符号を付してある。

【００１９】図３は、別の実施形態のシール構造の部分
縦断面図であり、このシール構造においては、間座(21)
の内端に受圧部材(20)が一体的に形成されている。これ
により、部品点数を削減して組立工程の簡略化を図るこ
とができるとともに、筒内圧を受けたときの受圧部材(2
0)のぐらつきやがたつきを確実に防止して、受圧部材(2
0)のシール性のより一層の向上を図ることができる。そ
の他の構成及び作用効果は、図１に示す構造と同様であ
り、図１に示す部材と同様の機能を有する部材について
は同符号を付してある。

【００２０】なお、本発明は、上記実施形態に限定され
るものではなく、例えば受圧部材は、筒内圧によって自
らのシール性を向上するように、内側に開放部を有して
いればよく、断面Ｖ字形の中空状弾性リングとしてもよ
い。また、間座に一体的に形成された受圧部材の内部に
リング部材を嵌め込むようにしても良い。

【００２１】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によると、燃焼室側からの筒内圧を受圧部材で受けるこ
とによって、筒内圧がシリンダライナーの上面にかかる
範囲を受圧部材の内側までの狭い範囲に規制し、シリン
ダライナーの上面にかかる筒内圧による荷重を抑制する
ことができる。このため、内燃機関の高出力化に伴って
シリンダヘッドの締め付け力や筒内圧が高くなっても、
シリンダライナーの鍔部の強度を十分に確保できる。

【００２２】また、受圧部材を、燃焼室側に開放部を有
する中空状リングとしているので、筒内圧がかかったと
きに圧接力が増してシール性が向上し、筒内圧を受圧部
材の内側で確実に受け止めて、シリンダライナーの上面
にかかる荷重を確実に抑制することができる。しかも、
受圧部材で筒内圧を受けることによって、ガスケットに
かかる圧力を低くすることができ、ガスケットによるシ
ールの信頼性も向上する。

【００２３】さらに、受圧部材とガスケットとの間に間
座を介装することによって、筒圧力を受けることによっ
て生じる受圧部材の外側への歪み等を防止することがで
きるとともに、受圧部材とガスケットとの間に生じる無
駄容積を埋めて、無駄容積に入り込んだ未燃混合気が不
完全燃焼成分として外部へ排出されるといった問題を解
消することができる。

【００２４】さらにまた、受圧部材の内部に、筒内圧を
受けて受圧部材を押し広げるリング部材を嵌め込むと、
受圧部材内部の無駄容積を埋めることができ、しかも受
圧部材のシール性を向上して、筒内圧を受圧部材の内側
で確実に受け止めることができる。

【００２５】さらに、受圧部材と間座を一体的に形成す
ると、部品点数を削減して組立工程の簡略化を図ること
ができるとともに、筒内圧を受けたときの受圧部材のぐ
らつきやがたつきを確実に防止して、受圧部材のシール
性のより一層の向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係るシリンダのシール構
造の部分縦断面図である。

【図２】他のシール構造の部分縦断面図である。

【図３】別のシール構造の部分縦断面図である。

【図４】一般的な内燃機関のシリンダ部分の縦断面図で
ある。

【図５】従来のシール構造の部分縦断面図である。

【符号の説明】

(１) シリンダヘッド (２) シリンダブロック (３) シリンダライナー (４) ガスケット (９) 燃焼室 (20) 受圧部材 (21) 間座 (22) 開放部 (30) リング部材

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シリンダヘッドの下面とシリンダライナ
   ーの上面との間において、筒内圧を受ける受圧部材をガ
   スケットよりも燃焼室側に配置し、この受圧部材を、燃
   焼室側に開放部を有する中空状弾性リングとしたことを
   特徴とする内燃機関におけるシリンダのシール構造。
2. 【請求項２】 前記受圧部材とガスケットとの間に間座
   を介装するとともに、前記受圧部材の内部に、前記筒内
   圧を受けて前記受圧部材を押し広げるリング部材を嵌め
   込んだ請求項１記載の内燃機関におけるシリンダのシー
   ル構造。
3. 【請求項３】 前記受圧部材と間座を一体的に形成した
   請求項１又は２記載の内燃機関におけるシリンダのシー
   ル構造。