(57)【要約】【課題】圧縮比が精度よく設定された内燃機関、及びそれを製造する内燃機関の製造方法を提供することを課題とする。【解決手段】ガスケットと、前記ガスケットに当接する第１当接面を含むシリンダブロックと、前記ガスケットに当接する第２当接面、前記第２当接面よりも上側に凹んだ凹面、を含むシリンダヘッドと、前記凹面に対向する頂面を含むピストンと、を備え、前記ピストンが上死点に位置する場合での前記頂面の平坦部上の任意の位置と前記第１当接面との間の前記シリンダブロックの軸方向の距離と、前記シリンダヘッドの前記第２当接面と前記シリンダヘッドの前記凹面の平坦部上の任意の位置と間の前記軸方向の距離とにより、前記ガスケットの厚みが設定されている、内燃機関。【選択図】図２
2014222051.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスケットと、
前記ガスケットに当接する第１当接面を含むシリンダブロックと、
前記ガスケットに当接する第２当接面、前記第２当接面よりも上側に凹んだ凹面、を含むシリンダヘッドと、
前記凹面に対向する頂面を含むピストンと、を備え、
前記ピストンが上死点に位置する場合での前記頂面の平坦部上の任意の位置と前記第１当接面との間の前記シリンダブロックの軸方向の距離と、前記シリンダヘッドの前記第２当接面と前記シリンダヘッドの前記凹面の平坦部上の任意の位置と間の前記軸方向の距離とにより、前記ガスケットの厚みが設定されている、内燃機関。
【請求項２】
前記ピストンが上死点に位置する場合、前記頂面の前記平坦部と前記凹面の前記平坦部とは、前記頂面の前記平坦部以外の部分及び前記凹面の前記平坦部以外の部分よりも接近している、請求項１の内燃機関。
【請求項３】
前記頂面及び凹面の少なくとも一方の少なくとも一部分は機械加工が施されている、請求項１又は２の内燃機関。
【請求項４】
吸気弁又は排気弁と対向する前記頂面の部分に機械加工が施されている、請求項３の内燃機関。
【請求項５】
前記頂面の前記平坦部及び前記凹面の前記平坦部の少なくとも一方は、機械加工が施されている、請求項１乃至４の何れかの内燃機関。
【請求項６】
ガスケットと、
前記ガスケットに当接する第１当接面を含むシリンダブロックと、
前記ガスケットに当接する第２当接面、前記第２当接面よりも上側に凹んだ凹面、を含むシリンダヘッドと、
前記凹面に対向する頂面を含むピストンと、を備えた内燃機関の製造方法であって、
前記シリンダブロックに前記ピストンを組付けた状態で、前記ピストンが上死点に位置する場合での前記頂面の平坦部上の任意の位置と前記第１当接面との間の前記シリンダブロックの軸方向の距離を計測し、
前記第２当接面と前記シリンダヘッドの前記凹面の平坦部上の任意の位置と間の前記軸方向の距離を計測し、
計測結果に応じて厚みが異なる複数のガスケットの中から選定された単一のガスケットを選定し、
選定した前記ガスケットを前記第１及び第２当接面の間に挟むようにして前記シリンダブロックに前記シリンダヘッドを組付ける、内燃機関の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関及び内燃機関の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、予め設定した基準圧縮比に最も近い圧縮比の気筒に筒内圧センサを取り付ける技術が開示されている。特許文献２には、ペントルーフ型のピストンと、このピストンの形状に対応するように底面が上側に凹んだシリンダヘッドが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２０５３１２号公報
【特許文献２】特開２００８−００２４４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
圧縮比を所望の値にするために、シリンダブロックとピストンの間の距離を計測し、この距離に応じて厚みが相違する複数のガスケットの中から一つを選定してシリンダブロック及びシリンダヘッド間に組付けることが考えられる。
【０００５】
しかしながら、例えば特許文献２のシリンダヘッドのように、シリンダヘッドの底面が上側に凹んでいる場合、凹んだ部分の容積も圧縮比に関係する。このため、上記のようにシリンダブロックとピストン間の距離のみに基づいてガスケットを選定すると、圧縮比を精度よく設定することが困難になるおそれがある。
【０００６】
そこで、圧縮比が精度よく設定された内燃機関、及びそれを製造する内燃機関の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的は、ガスケットと、前記ガスケットに当接する第１当接面を含むシリンダブロックと、前記ガスケットに当接する第２当接面、前記第２当接面よりも上側に凹んだ凹面、を含むシリンダヘッドと、前記凹面に対向する頂面を含むピストンと、を備え、前記ピストンが上死点に位置する場合での前記頂面の平坦部上の任意の位置と前記第１当接面との間の前記シリンダブロックの軸方向の距離と、前記シリンダヘッドの前記第２当接面と前記シリンダヘッドの前記凹面の平坦部上の任意の位置と間の前記軸方向の距離とにより、前記ガスケットの厚みが設定されている、内燃機関によって達成できる。
【０００８】
前記ピストンが上死点に位置する場合、前記頂面の前記平坦部と前記凹面の前記平坦部とは、前記頂面の前記平坦部以外の部分及び前記凹面の前記平坦部以外の部分よりも接近している、構成であってもよい。
【０００９】
前記頂面及び凹面の少なくとも一方の少なくとも一部分は機械加工が施されている、構成であってもよい。
【００１０】
吸気弁又は排気弁と対向する前記頂面の部分に機械加工が施されている、構成であってもよい。
【００１１】
前記頂面の前記平坦部及び前記凹面の前記平坦部の少なくとも一方は、機械加工が施されている、構成であってもよい。
【００１２】
上記目的は、ガスケットと、前記ガスケットに当接する第１当接面を含むシリンダブロックと、前記ガスケットに当接する第２当接面、前記第２当接面よりも上側に凹んだ凹面、を含むシリンダヘッドと、前記凹面に対向する頂面を含むピストンと、を備えた内燃機関の製造方法であって、前記シリンダブロックに前記ピストンを組付けた状態で、前記ピストンが上死点に位置する場合での前記頂面の平坦部上の任意の位置と前記第１当接面との間の前記シリンダブロックの軸方向の距離を計測し、前記第２当接面と前記シリンダヘッドの前記凹面の平坦部上の任意の位置と間の前記軸方向の距離を計測し、計測結果に応じて厚みが異なる複数のガスケットの中から選定された単一のガスケットを選定し、選定した前記ガスケットを前記第１及び第２当接面の間に挟むようにして前記シリンダブロックに前記シリンダヘッドを組付ける、内燃機関の製造方法によっても達成できる。
【発明の効果】
【００１３】
圧縮比が精度よく設定された内燃機関、及びそれを製造する内燃機関の製造方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１Ａは、本実施例のエンジンの部分断面図であり、図１Ｂは、図１Ａの部分拡大図である。
【図２】図２Ａ、２Ｂは、基準点の説明図である。
【図３】図３は、選定されるガスケットの説明図である。
【図４】図４は、２つの基準点の位置関係の説明図である。
【図５】図５は、ピストンの頂面の斜視図である。
【図６】図６は、シリンダヘッドの凹面の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図１Ａは、本実施例のエンジン１（内燃機関）の部分断面図である。エンジン１は、点火プラグが設けられていない圧縮着火式の内燃機関であり、例えばディーゼルエンジンであるが、これに限定されない。エンジン１は、火花点火式の内燃機関であってもよく、例えば点火プラグを備えたガソリンエンジンであってもよい。図１Ａは、ピストン１０が上死点に位置している場合を示している。エンジン１は、ピストン１０、シリンダヘッド２０、シリンダブロック３０、を含む。ピストン１０は、シリンダブロック３０のボア内壁面３８内でシリンダブロック３０の軸方向に往復動する。シリンダヘッド２０は、シリンダブロック３０の上部に配置されている。シリンダブロック３０には、不図示の吸気弁及び排気弁によりそれぞれ開閉される不図示の吸気ポート及び排気ポートが設けられる。吸気ポート及び排気ポートは、ピストン１０、シリンダヘッド２０、シリンダブロック３０により画定される燃焼室Ｃに連通している。
【００１６】
シリンダヘッド２０には、先端部が燃焼室Ｃに晒され、燃焼室Ｃ内に燃料を噴射するノズルＦが設けられている。ノズルＦは、シリンダヘッド２０の略中央に配置されている。ピストン１０の頂面１１には、凹状のキャビティ１３が形成されている。キャビティ１３は中央部が上方に隆起した形状である。尚、ピストン１０の形状はこれに限定されず、例えばリエントラント型、オープン型等であってもよい。キャビティは左右非対称の形状であってもよい。
【００１７】
頂面１１に対向するシリンダヘッド２０の凹面２１は、ピストン１０の頂面１１の形状に対応するように、上部に凹んだ形状である。凹面２１は、水平方向に対して傾斜している。凹面２１は、略円錐面であるがこれに限定されない。燃焼室Ｃは、いわゆるペントルーフ型であるが、これに限定されず、例えばバスタブ型、ウェッジ型、半球型等であってもよい。
【００１８】
図１Ｂは、図１Ａの部分拡大図である。シリンダヘッド２０、シリンダブロック３０の間には、リング状であり金属製のガスケットＧが配置されている。ガスケットＧは、冷却水やエンジンオイルがシリンダヘッド２０、シリンダブロック３０内に流入することを防止している。
【００１９】
シリンダヘッド２０の当接面２５とシリンダブロック３０の当接面３５との間にガスケットＧが挟まれている。当接面２５、３５は、平坦である。当接面３５は第１当接面の一例である。当接面２５は第２当接面の一例である。当接面２５は、シリンダヘッド２０の凹面２１よりも下方に位置する。当接面３５は、シリンダブロック３０の上面に相当する。ガスケットＧは、エンジン１の製造時において、ピストン１０の頂面１１がシリンダヘッド２０の凹面２１に接触しないように、かつ圧縮比が所望の圧縮比となるように、選定されている。詳しくは以下で説明する。
【００２０】
図２Ａに示すように、凹面２１の平坦部上の任意の位置にある基準点Ｐ２と当接面２５との間の、シリンダブロック３０の軸方向に相当するＹ軸方向での距離Ｄ２を計測する。次に、図２Ｂに示すように、頂面１１の平坦部上の任意の位置にある基準点Ｐ１と当接面３５との間のＹ軸方向での距離Ｄ１を計測する。距離Ｄ１を計測する際には、シリンダブロック３０にピストン１０、クランクシャフトを組み込んだ状態で行う。尚、距離Ｄ１、Ｄ２の計測の順は問わない。
【００２１】
このように計測した距離Ｄ１、Ｄ２を参照して、図３に示すように、厚みが異なる複数のガスケットＧ１〜Ｇ５から、ピストン１０の頂面１１がシリンダヘッド２０の凹面２１に接触せずに且つ所望の圧縮比となるように、一つのガスケットを選定する。選定されたガスケットを、シリンダブロック３０、シリンダヘッド２０の間に介在させてこれら組付けてエンジン１を製造する。
【００２２】
このように、シリンダブロック３０の当接面３５、ピストン１０の頂面１１間の距離Ｄ１のみならず、シリンダヘッド２０の凹面２１、当接面２５間の距離Ｄ２も考慮して、ガスケットが選定されている。これにより、ピストン１０がシリンダヘッド２０に接触することを防止でき、また圧縮比を所望の圧縮比となるように精度よく設定することができる。
【００２３】
シリンダヘッドの底面が水平の場合、この底面全体が機械加工によって形成できる。そのため、シリンダヘッドの寸法のバラつきを抑制し、シリンダヘッド側の燃焼室の容積のバラつきを防止できる。しかしながら、本実施例のシリンダヘッド２０のように底面が上部に窪んだ凹面２１である場合、凹面２１には部分的にしか機械加工を施すことができない。また、ピストンの頂面が水平の場合、この頂面全体が機械加工によって形成できる。そのため、燃焼室の容積のバラつきが防止される。しかしながら、本実施例のピストン１０の頂面１１のように複雑な形状の場合、頂面１１には部分的にしか機械加工を施すことができない。このように、機械加工が施される部分が少ないシリンダヘッド、ピストンの場合に、シリンダヘッド、ピストンの寸法のバラつきが生じるおそれがあり、圧縮比を精度よく設定できないおそれがある。本実施例では、上述のようにピストン１０、シリンダブロック３０間の距離のみならず、シリンダヘッド２０の寸法も計測してガスケットＧを選定するので、圧縮比を精度よく設定することができる。
【００２４】
基準点Ｐ１、Ｐ２の位置は、例えばシリンダヘッド２０が上死点に位置する場合で、互いに対向する頂面１１の平坦部、凹面２１の平坦部上の、任意の位置である。また、基準点Ｐ１、Ｐ２の位置は、シリンダヘッド２０が上死点に位置する場合に頂面１１、凹面２１上の他の部分よりも最も接近する平坦部上の位置であってもよい。最も接近する平坦部上の位置を基準点とすることにより、ピストン１０がシリンダヘッド２０に接触しないだけの、最低限のガスケットの厚みを知ることができるからである。
【００２５】
頂面１１、凹面２１の平坦部上の位置を基準点Ｐ１、Ｐ２として距離を測定するため、湾曲した部分上の位置を基準点として場合よりも、測定値の誤差を抑制できる。また、頂面１１、凹面２１の平坦部は、それぞれ機械加工が施されていてもよい。これにより、頂面１１、凹面２１の平坦部は、より滑らかに形成されるので、さらに測定値の誤差を抑制できる。尚、このような基準点を複数箇所選定して測定してもよい。
【００２６】
図４は、２つの基準点の位置関係の説明図である。基準点Ｐ１、Ｐ２は、Ｙ軸上になくてもよい。即ち、基準点Ｐ１、Ｐ２は、ある程度近い距離にあればよい。たとえば、先に凹面２１の平坦部上の任意の基準点Ｐ２を定めたとすると、基準点Ｐ１は例えば図４に示す点ＥＰ１、ＥＰ２の間で設定してもよい。点ＥＰ１は、基準点Ｐ２を通過する頂面１１の垂線Ｙ１と頂面１１の交点である。点ＥＰ２は、基準点Ｐ２を通過し垂線Ｙ１、Ｙ軸間の角度αと略同じ角度だけ垂線Ｙ１とは逆側に傾斜した線分Ｙ２と頂面１１との交点である。上記の基準点Ｐ１の位置はあくまで例であり、点ＥＰ１、ＥＰ２の間から外れた位置であってもよい。
【００２７】
尚、本実施例の場合、例えば基準点Ｐ１、Ｐ２が近似的にＹ軸上にあるとみなしもよく距離Ｄ１＞距離Ｄ２の場合、ピストン１０とシリンダヘッド２０との接触を防止するために、（Ｄ１−Ｄ２）よりも厚いガスケットを選定する。
【００２８】
尚、頂面１１、凹面２１上に、それぞれ基準点Ｐ１、Ｐ２を設定するための平坦部を形成してもよい。この平坦部は、ピストン１０、シリンダヘッド２０の形状設計を変更することにより設けてもよいし、ピストン１０、シリンダヘッド２０の鋳造後に機械加工により形成してもよい。
【００２９】
図５は、ピストン１０の頂面１１の斜視図である。頂面１１には、２つの吸気弁に対向する箇所に２つの機械加工部１２ａが形成され、排気弁に対向する箇所に２つの機械加工部１２ｂが形成されている。機械加工部１２ａ、１２ｂはそれぞれ平坦に形成されている。鋳造によりピストン１０を形成した後に、頂面１１を部分的に機械加工して機械加工部１２ａ、１２ｂが形成されている。具体的には、機械加工前に燃焼室Ｃの容積を計測し、機械加工部１２ａ、１２ｂを形成するにあたって切削量が調整されている。これにより、燃焼室Ｃの容積を調整でき、圧縮比も調整できる。
【００３０】
尚、機械加工部１２ａ、１２ｂは頂面１１上のその他の部分よりも若干上部に突出しているが、機械加工する部分はこのような形状に限定されない。例えば、頂面１１上に形成され若干凹んだ形状のバルブリセス部の切削量を調整して、圧縮比を調整してもよい。
【００３１】
図６は、シリンダヘッド２０の凹面２１の斜視図である。シリンダヘッド２０には、２つの吸気弁によりそれぞれ開閉される２つの吸気ポート２２ａ、２つの排気弁によりそれぞれ開閉される２つの排気ポート２２ｂが形成されている。また、凹面２１の中央部にはノズルＦを設置するための孔ＦＨが形成されている。凹面２１には、吸気側に２つの機械加工部２３ａが形成され、排気側に機械加工部２３ｂが形成されている。機械加工部２３ａ、２３ｂはスキッシュ部に相当する。機械加工部２３ａ、２３ｂは、機械加工により形成されている。即ち、鋳造によりシリンダヘッド２０を形成した後に、凹面２１を部分的に機械加工することにより機械加工部２３ａ、２３ｂが形成されている。機械加工により機械加工部２３ａ、２３ｂを形成するにあたって切削量を調整することによっても、燃焼室Ｃの容積を調整でき、圧縮比を調整できる。このようにして圧縮比を調整することにより精度よく圧縮比を設定できる。また、気筒間の圧縮比のバラつきを抑制することもできる。
【００３２】
尚、鋳造によりピストン１０、シリンダヘッド２０、シリンダブロック３０を製造した後の燃焼室容積を計測する方法として、次のようなものがある。ピストン１０、シリンダヘッド２０、シリンダブロック３０、ノズルＦ、吸気弁、排気弁、等を組付けた状態で、燃焼室内に響く音に基づいて燃焼室容積を計測してもよい。また、燃焼室内に液体を流し込み、燃焼室内に流れた液体の量により燃焼室容積を計測してもよい。
【００３３】
尚、機械加工部１２ａ、１２ｂの任意の点を基準点Ｐ１とし、機械加工部２３ａ、２３ｂの任意の点を基準点Ｐ２として、上述した距離を計測してもよい。これにより距離の計測時の誤差を抑制できる。
【００３４】
以上本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【符号の説明】
【００３５】
Ｃ      燃焼室
Ｆ      ノズル
１      エンジン
１０  ピストン
１１  頂面
１２ａ、１２ｂ、２３ａ、２３ｂ  機械加工部
２０  シリンダヘッド
２１  凹面
２５  当接面（第２当接面）
３０  シリンダブロック
３５  当接面（第１当接面）
【図１】
2014222051.tif 000003
【図２】
2014222051.tif 000004
【図３】
2014222051.tif 000005
【図４】
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【図５】
2014222051.tif 000007
【図６】
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