(57)【要約】【課題】シリンダボアの近傍と外周部との熱膨張量の不均衡、とりわけシリンダボア軸方向における不均衡に起因するオイル漏れや冷却水漏れを抑制する。【解決手段】ガスケット１は、シリンダブロック２１においてウォータジャケット２３よりも外側である外周部に接する外周弾性部１１を備える。シリンダブロック２１外周部とシリンダヘッド３１との間が、冷間時から温間時に亘る全温度領域において、外周弾性部１１によって密封される。したがってシリンダボア２２の近傍と外周部との熱膨張量の不均衡、とりわけシリンダボア軸Ａ方向における不均衡に起因するオイル漏れや冷却水漏れを抑制できる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダボア及びウォータジャケットを有するシリンダブロックと、当該シリンダブロックにガスケットを挟んで固定されるシリンダヘッドとを有する内燃機関であって、
前記ガスケットは、前記シリンダブロックにおいて前記ウォータジャケットよりも外側である外周部に接する外周弾性部を備え、
冷間時から温間時に亘る全温度領域において、前記外周部と前記シリンダヘッドとの間が前記外周弾性部によって密封されることを特徴とする内燃機関。
【請求項２】
請求項１に記載の内燃機関であって、
前記シリンダボアの端面に接する内周弾性部を更に備え、
冷間時から温間時に亘る全温度領域において、前記内周弾性部によって前記シリンダボアの端面と前記シリンダヘッドとの間が密封されることを特徴とする内燃機関。
【請求項３】
請求項１または２のいずれかに記載の内燃機関であって、
前記外周弾性部の組み付け後の厚さは、前記ガスケットのうち前記シリンダボアの端面に接する部分の組み付け後の厚さよりも大であることを特徴とする内燃機関。
【請求項４】
シリンダボア及びウォータジャケットを有するシリンダブロックと、当該シリンダブロックにガスケットを挟んで固定されるシリンダヘッドとを有する内燃機関であって、
冷間時において、前記シリンダブロックの外周部と前記シリンダヘッドとの間隔は、前記シリンダボアの端面と前記シリンダヘッドとの間隔よりも小であることを特徴とする内燃機関。
【請求項５】
請求項４に記載の内燃機関であって、
冷間時において、前記シリンダボアの端面は、前記シリンダブロックの外周部の端面よりも低いことを特徴とする内燃機関。
【請求項６】
請求項４又は５に記載の内燃機関であって、
冷間時において、前記シリンダヘッドの端面のうち前記シリンダブロックの外周部に対向する部分が、前記シリンダボアの端面に対向する部分よりも前記シリンダブロックに近いことを特徴とする内燃機関。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれかに記載の内燃機関であって、
冷間時において、前記シリンダボアの端面と前記シリンダヘッドとの間隔は、前記シリンダボアの軸線に近づくに従い漸増することを特徴とする内燃機関。
【請求項８】
請求項７に記載の内燃機関であって、
冷間時において、前記シリンダボアの端面の高さは、前記シリンダボアの軸線に近づくに従い漸減することを特徴とする内燃機関。
【請求項９】
請求項１ないし８のいずれかに記載の内燃機関であって、
前記ガスケットは複数の板状の部材を積層してなり、且つ組み付け後において前記複数の板状の部材が互いに密接することを特徴とする内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関に関し、特にシリンダヘッド周りのオイル漏れや冷却水漏れの抑制が考慮されたものに関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関のシリンダブロックでは、燃焼に伴ってシリンダボアの近傍が高温となる一方、シリンダブロックの外周部は外気により冷却され、水冷式エンジンではウォータジャケットによる冷却も相まって相対的に低温となる。他方、シリンダブロックの上端面、及びこれにガスケットを挟んで対向するシリンダヘッドの下端面はいずれも平坦に構成されるのが通常である。このため、シリンダボアの近傍の熱膨張量が、外周部の熱膨張量に比べて大きいという熱膨張量の不均衡に起因して、シリンダボアがシリンダヘッドを押し上げる一方で、外周部ではシリンダブロックとシリンダヘッドとの間に隙間を生じ、これがオイル漏れや冷却水漏れの原因となっている。
【０００３】
他方、ウォータジャケットの上面を開口させたいわゆるオープンジャケット式のエンジンにおいて、シリンダボアの不均一な熱膨張に起因する歪みを抑制するために、シリンダボアの拡径を抑制する補強リングをシリンダボアの上端部に設置する構造が提案されている（特許文献１）。
【特許文献１】特開２００３−１９３９０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、特許文献１の構造では、シリンダボアの上端面に接するガスケットの部分に環状のビードが形成され、このビードによってシリンダボア上端面からの圧縮漏れを抑制するようにされている。しかしながら、特許文献１ではシリンダボアの近傍と外周部との熱膨張量の不均衡、とりわけシリンダボア軸方向の不均衡については考慮されておらず、シリンダブロックの外周部からのオイル漏れや冷却水漏れについては改善の余地が残されている。
【０００５】
そこで本発明の目的は、シリンダボアの近傍とシリンダブロックの外周部との熱膨張量の不均衡、とりわけシリンダボア軸方向における熱膨張量の不均衡に起因するオイル漏れや冷却水漏れを抑制するための新規な手段を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決すべく、本発明は、シリンダボア及びウォータジャケットを有するシリンダブロックと、当該シリンダブロックにガスケットを挟んで固定されるシリンダヘッドとを有する内燃機関であって、前記ガスケットは、前記シリンダブロックにおいて前記ウォータジャケットよりも外側である外周部に接する外周弾性部を備え、冷間時から温間時に亘る全温度領域において、前記外周部と前記シリンダヘッドとの間が前記外周弾性部によって密封されることを特徴とする。
【０００７】
本発明では、ガスケットがシリンダブロックの外周部に接する外周弾性部を備え、外周部とシリンダヘッドとの間が外周弾性部によって冷間時から温間時に亘る全温度領域において密封されるので、シリンダボアの近傍と外周部との熱膨張量の不均衡、とりわけシリンダボア軸方向における不均衡に起因するオイル漏れや冷却水漏れを抑制することができる。
【０００８】
本発明では、前記シリンダボアの端面に接する内周弾性部を更に備え、冷間時から温間時に亘る全温度領域において、前記内周弾性部によって前記シリンダボアの端面と前記シリンダヘッドとの間が密封されることとするのが特に好適である。この場合には、シリンダボアの端面とシリンダヘッドとの間における熱膨張量の変化が、内周弾性部によって許容されるので、シリンダボア部分からの圧縮漏れを抑制できる。
【０００９】
本発明における外周弾性部の組み付け後の厚さは、ガスケットのうちシリンダボアの端面に接する部分の組み付け後の厚さよりも大とするのが特に好適である。この場合には、シリンダブロックの外周部における口開きに対する外周弾性部の追従性を促進することができるため、外周部におけるオイル漏れや冷却水漏れを更に抑制することができる。
【００１０】
本発明の別の一態様は、冷間時において、前記シリンダブロックの外周部と前記シリンダヘッドとの間隔が、前記シリンダボアの端面と前記シリンダヘッドとの間隔よりも小であることを特徴とする。この場合には、シリンダボアの熱膨張によるシリンダヘッドの押し上げを抑制することができる。この構成は具体的には、冷間時においてシリンダボアの端面がシリンダブロックの外周部の端面よりも低い構造、あるいは冷間時においてシリンダヘッドの端面のうちシリンダブロックの外周部に対向する部分がシリンダボアの端面に対向する部分よりもシリンダブロックに近い構造、のうち少なくともいずれかを採用することによって、好適に実現することができる。
【００１１】
本発明では、前記内周弾性部の組み付け後の厚さは、前記シリンダボアの軸線に近づくに従い漸増することとしてもよい。この場合には、シリンダボアの内部における熱膨張量の不均衡を吸収して、圧縮漏れを好適に抑制できる。この構成は具体的には、冷間時においてシリンダボアの端面とシリンダヘッドとの間隔がシリンダボアの軸線に近づくに従い漸増する構造によって実現でき、例えば冷間時においてシリンダボアの端面の高さがシリンダボアの軸線に近づくに従い漸減する構造とするのが特に好適である。
【００１２】
本発明におけるガスケットは、複数の板状の部材を積層してなり、且つ組み付け後において前記複数の板状の部材が互いに密接することとするのが特に好適である。この場合には複数の板状の部材の間の気密性を促進することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。図１において、第１実施形態に係る内燃機関に用いられるシリンダヘッドガスケット（以下ガスケットという）１は、複数の薄板を積層してなり、いずれも通孔である燃焼室孔２、ブローバイ孔３、油孔４及びボルト孔５を有する。各層の薄板の材料としては鉄又は銅が好適である。
【００１４】
ガスケット１は、その外周端部に沿って配置された環状の外周弾性部１１、及び燃焼室孔２を囲んで配置された環状の内周弾性部１２を有する。端面図である図２に示されるように、組み付け前における外周弾性部１１及び内周弾性部１２は、ガスケット１の複数の薄板のうちの図中上下の表面層１３の一部を膨出させ、中間層１４との間に空隙を形成させてなる。内周弾性部１２における燃焼室孔２の口縁部において、中間層１４及び上下の表面層１３は互いに溶接されている。
【００１５】
外周弾性部１１における上下の表面層１３の外周縁は開放しており、また中間層１４の外周縁に沿って、環状のスペーサ板１５が図中上下に溶接されている。本実施形態では表面層１３、中間層１４及びスペーサ板１５は互いに等しい厚さの薄板から構成されており、且つ内周弾性部１２がスペーサ板１５を有しないのに対して外周弾性部１１がスペーサ板１５を有する結果、外周弾性部１１の厚さ方向の自然長（すなわち、組み付けによる加圧前におけるシリンダボア軸Ａ方向の寸法）は、内周弾性部１２の厚さ方向の自然長よりも大となっている。
【００１６】
外周弾性部１１及び内周弾性部１２は弾性を有し、たとえ組み付けによって圧縮されても除荷時にはスプリングバック量に相当する復元性を有する。その結果、外周弾性部１１及び内周弾性部１２は、冷間時から温間時に亘る全温度領域において、シリンダブロック２１外周部とシリンダヘッド３１との間を密封可能である。
【００１７】
本実施形態の内燃機関の組み付けられた状態においては、ガスケット１は、シリンダブロック２１とシリンダヘッド３１との間に挟まれて固定される。シリンダブロック２１は、アルミニウム合金からなり、シリンダボア２２、ウォータジャケット２３及び油路２４を有する。シリンダブロック２１の上面のうち、これらシリンダボア２２、ウォータジャケット２３及び油路２４を除いた部分、すなわちガスケット１に接する部分は平面に形成されている。本実施形態におけるウォータジャケット２３は、シリンダブロック２１の上面に開口した所謂オープンジャケットであり、ガスケット１を挟んだシリンダヘッド３１の組み付けの結果、ガスケット１によってその上面を密封されることになる。なお、油路２４の上端面を囲むように、外周弾性部１１または内周弾性部１２と同様の漏洩抑制手段をガスケット１に設けてもよいし、Ｏリングを配置してもよい。
【００１８】
シリンダヘッド３１はアルミニウム合金からなり、上向きに陥没した燃焼室頂面３２、及び上記油路２４に連通する油路３４を有する。シリンダヘッド３１の下面のうち、燃焼室頂面３２及び油路３４を除いた部分、すなわちガスケット１に接する部分は平面に形成されている。
【００１９】
ガスケット１を挟んだシリンダヘッド３１の組み付けの結果、ガスケット１の外周弾性部１１は、シリンダブロック２１においてウォータジャケット２３よりも外側である外周部２５に密接し、内周弾性部１２は、シリンダボア２２の端面２６に密接することになる。また、同じく組み付けの結果、ガスケット１を構成する複数の板状の部材（表面層１３、中間層１４及びスペーサ板１５）は、互いに密接し、これによってこれら複数の板状の部材の間が密封されることになる。
【００２０】
以上のとおり構成された第１実施形態の内燃機関では、シリンダブロック２１の上面とシリンダヘッド３１の下面とが平面に形成され、且つ外周弾性部１１の厚さ方向の自然長が、内周弾性部１２の厚さ方向の自然長よりも大とされている結果、組み付け後の外周弾性部１１のシール圧は、内周弾性部１２のシール圧よりも高くなっており、且つシリンダブロック２１の外周縁の口開きに対する追従性（すなわち、除荷時の復元幅）も、内周弾性部１２よりも高くなっている。したがって、仮にシリンダボア２２の近傍の熱膨張量が、外周部の熱膨張量に比べて大きいという熱膨張量の不均衡に起因して、シリンダボア２２がシリンダヘッド３１を押し上げた場合にも、シリンダブロック２１の外周部でシリンダブロック２１とシリンダヘッド３１との間に隙間を生じることはなく、オイル漏れや冷却水漏れが抑制されることになる。
【００２１】
以上のように、第１実施形態の内燃機関においては、ガスケット１は、シリンダブロック２１においてウォータジャケット２３よりも外側である外周部に接する漏洩抑制手段である外周弾性部１１を備えた結果、シリンダブロック２１外周部とシリンダヘッド３１との間が、冷間時から温間時に亘る全温度領域において、外周弾性部１１によって密封される。したがって本実施形態では、シリンダボア２２の近傍と外周部との熱膨張量の不均衡、とりわけシリンダボア軸Ａ方向における不均衡に起因するオイル漏れや冷却水漏れを抑制することができる。
【００２２】
また第１実施形態では、シリンダボア２２の端面に接する内周弾性部１２を更に備え、冷間時から温間時に亘る全温度領域において、内周弾性部１２によってシリンダボア２２の端面とシリンダヘッド３１との間が密封される。したがって、シリンダボア２２の端面とシリンダヘッド３１との間における熱膨張量の変化が、内周弾性部１２によって許容されるので、シリンダボア２２部分からの圧縮漏れを抑制でき、且つシリンダボア２２によるシリンダヘッド３１の押し上げを抑制することができる。
【００２３】
また、内周弾性部１２による熱膨張の許容により、シリンダボア２２の熱膨張に伴う圧縮応力を抑制できるため、シリンダボア２２の歪みを抑制することができる。したがって第１実施形態では、シリンダボア２２に特許文献１におけるような補強リングを設ける必要もなく、これを単一部材で構成（すなわち、シリンダボア２２をその上端部から下端部に至る全領域について同一部材で一体的に形成）することができる。
【００２４】
また、第１実施形態におけるガスケット１は、複数の板状の部材を積層してなり、且つ組み付け後において前記複数の板状の部材が互いに密接することとしたので、複数の板状の部材の間の気密性を促進することができる。なお、ガスケット１を構成する板状の部材はスペーサ板１５を除いて３枚としたが、２枚であっても４枚以上であってもよい。
【００２５】
なお、第１実施形態ではシリンダブロック２１の上面及びシリンダヘッド３１の下面をいずれも平面とし、外周弾性部１１の組み付け後の厚さを、ガスケット１のうちシリンダボア２２の端面に接する部分の組み付け後の厚さと等しくしたが、外周弾性部１１の組み付け後の厚さは、ガスケット１のうちシリンダボア２２の端面に接する部分の組み付け後の厚さよりも大としてもよい。すなわち、シリンダブロック２１の上面を凸面としつつシリンダヘッド３１の下面を平面とする等により、常温においてシリンダボア２２近傍よりもシリンダブロック２１外周部における上下隙間が大きくなるように、シリンダブロック２１とシリンダヘッド３１とを構成してもよい。この場合のシリンダボア２２近傍とシリンダブロック２１外周部との上下隙間の差は、ガスケット１の追従性を考慮して、数十〜数百μｍ程度とするのが好適である。この場合には、組み付けに伴う外周弾性部１１の塑性変形が抑制され、シリンダブロック２１の外周部における口開きに対する外周弾性部１１の追従性が促進されるため、外周部におけるオイル漏れや冷却水漏れを更に好適に抑制することができる。
【００２６】
次に、本発明の第２実施形態について説明する。第２実施形態の内燃機関は、上記第１実施形態におけるシリンダブロック２１に代えて、図３に示されるシリンダブロック１２１を用いたものである。冷間時において、シリンダブロック１２１では、シリンダボア１２２の端面１２６は、外周部１２５の端面よりも低い。すなわち、シリンダボア軸Ａ方向に関して、シリンダボア１２２の端面１２６の少なくとも一部が、外周部１２５の端面よりも、シリンダヘッド３１から遠い側（不図示のクランク軸側）にある。その結果、冷間時において、シリンダブロック１２１の外周部１２５とシリンダヘッド３１下面との間隔ａ１が、シリンダボア１２２の端面１２６とシリンダヘッド３１との間隔ａ２よりも小となっている。
【００２７】
以上のとおり構成された第２実施形態では、冷間時において、シリンダブロック１２１の外周部１２５とシリンダヘッド３１下面との間隔ａ１を、シリンダボア１２２の端面１２６とシリンダヘッド３１との間隔ａ２よりも小としたので、シリンダボア１２２の熱膨張によるシリンダヘッド３１の押し上げを抑制することができる。
【００２８】
また、本実施形態では当該構成を、冷間時においてシリンダボア１２２の端面がシリンダブロック１２１の外周部１２５の端面よりも低い構造によって実現したので、簡易な構成によって本発明に所期の効果を得ることができる。
【００２９】
なお、このような構造に代えて、あるいはこのような構造に加えて、冷間時においてシリンダヘッド３１の端面のうちシリンダブロック１２１の外周部１２５に対向する部分がシリンダボア１２２の端面１２６に対向する部分よりもシリンダブロック１２１に近い構造（すなわち、シリンダヘッド３１の下面が上向きに凹陥している構造）を採用してもよい。
【００３０】
次に、本発明の第３実施形態について説明する。第３実施形態は、上記第１実施形態におけるシリンダブロック２１に代えて、図４に示されるシリンダブロック２２１を用いたものである。冷間時において、シリンダブロック２２１では、シリンダボア２２２の端面２２６は、シリンダボア２２２の軸線Ａに近づくに従い低くされている。すなわち、端面２２６は、シリンダボア２２２の外周端から内周端に向けて、軸線Ａの方向における位置が直線的にクランク軸（不図示）側に移行し、全体として截頭円錐面を構成している。その結果、冷間時におけるシリンダボア２２２の端面とシリンダヘッド３１との間隔は、シリンダボア２２２の軸線Ａに近づくに従い漸増することになる。
【００３１】
本実施形態におけるガスケット２０１は、上記第１実施形態におけるガスケット１と同様のものが用いられる（但し図４は組み付け後の状態を示しているためその構造の詳細については図示を省略している）。その結果、本実施形態ではガスケット１の内周弾性部１２の組み付け後の厚さが、シリンダボア２２２の軸線Ａに近づくに従い漸増することになる。
【００３２】
以上のとおり構成された第３実施形態では、シリンダボア２２２の内部における熱膨張量の不均衡を吸収して、圧縮漏れを好適に抑制できる。
【００３３】
なお、第３実施形態では、シリンダボア２２２の端面２２６を軸線Ａに近づくに従い低くしたが、このような構成に代えて、あるいはこのような構成に加えて、シリンダヘッド３１の下面であって端面２２６に対向する部分を、軸線Ａに近づくに従い高く（すなわち、不図示のクランク軸から遠い位置となるように）形成してもよい。
【００３４】
また、第３実施形態のように冷間時においてシリンダボアの端面とシリンダヘッドとの間隔がシリンダボアの軸線に近づくに従い大となるような構造は、第２実施形態のように、冷間時においてシリンダブロックの外周部とシリンダヘッド下面との間隔をシリンダボアの端面とシリンダヘッドとの間隔よりも小とした構造にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の第１実施形態におけるガスケットを示す平面図である。
【図２】図１のII−II線によるガスケットの断面及びこれを装着する第１実施形態の内燃機関の断面を示す端面図である。
【図３】第２実施形態の内燃機関の断面を示す端面図である。
【図４】第３実施形態の内燃機関の断面を示す端面図である。
【符号の説明】
【００３６】
１，１０１，２０１      ガスケット
２      燃焼室孔
３      ブローバイ孔
４      油孔
５      ボルト孔
１１      外周弾性部
１２      内周弾性部
２１，１２１，２２１      シリンダブロック
２２，１２２，２２２      シリンダボア
２３      ウォータジャケット
２４，３４      油路
２５，１２５      外周部
２６，２２６      端面
３１      シリンダヘッド
Ａ      シリンダボア軸
【図１】
2008196412.tif 000003
【図２】
2008196412.tif 000004
【図３】
2008196412.tif 000005
【図４】
2008196412.tif 000006