(57)【要約】【解決手段】本発明の目的は、重量の増加を抑制して、燃焼ガスの影響を受けて拡径する際の拡径量が小さなシリンダライナーを提供することである。すなわち、シリンダライナー３は、その上端部を肉厚の厚肉部３Ｂとしてあり、この厚肉部３Ｂは接続部３Ｄによって下方側の薄肉部３Ｃと接続されている。この接続部３Ｄは、上方側から下方側へ徐々に肉厚が薄くなるテーパ状に形成している。【効果】本発明によれば、重量の増加を抑制して、燃焼ガスの影響による拡径量が小さなシリンダライナー３を提供することができる。【選択図】　　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の貫通孔を有するとともに上記貫通孔を囲繞して、上面に開口するウォータジャケットを有するシリンダブロックと、上記シリンダブロックの貫通孔に嵌着されてピストンが摺動自在に嵌合される円筒状のシリンダライナーとを備えたエンジンにおいて、
上記シリンダライナーにおける燃焼室側となる上端部を肉厚が厚い厚肉部とするとともに、この厚肉部を下方側の薄肉部と接続する接続部を形成して、この接続部は厚肉部側から薄肉部側へ徐々に肉厚が薄くなるように構成したことを特徴とするエンジン。
【請求項２】
クランク軸の回転角度と上記燃焼室内の圧力特性との関係を計算により求めて、その計算によって求めた圧力特性を実験によって検証して、この検証した圧力特性と略比例するように上記接続部の肉厚を厚肉部側から薄肉部側へ徐々に薄くなるように構成したことを特徴とする請求項１に記載のエンジン。
【請求項３】
上記接続部は概略テーパ状に形成されていることを特徴とする請求項１及び請求項２に記載のエンジン。
【請求項４】
上記接続部は、下方側のテーパ部と、このテーパ部の上方側に位置する円筒部とからなることを特徴とする請求項１に記載のエンジン。
【請求項５】
上記接続部は、下方側のテーパ部と、このテーパ部の上方側に位置する小径筒状部と、この小径筒状部の上方側に位置する大径筒状部とからなることを特徴とする請求項１に記載のエンジン。
【請求項６】
上記接続部はテーパ状に形成されており、この接続部の外周面に複数の環状溝を形成したことを特徴とする請求項１に記載のエンジン。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はエンジンに関し、より詳しくはシリンダブロックに嵌着するシリンダライナーの改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、複数の貫通孔を有するアルミ合金製のシリンダブロックと、鋳鉄からなり上記シリンダブロックの貫通孔に嵌着されるシリンダライナーとを備え、さらに上記シリンダブロックに、その上面まで開口するウォータジャケット（オープンジャケット）を備えたエンジンは、公知である。
そして、このような従来のエンジンにおいて、上記シリンダライナーをシリンダブロックの貫通孔に嵌着するために、以下の２種類の方法が用いられている。すなわち、図８に示すように、第１の方法は、軸方向の全域を同じ肉厚としたシリンダライナーを、アルミ合金のシリンダブロックに鋳込むものである。この第１の方法においては、シリンダライナーの上端はシリンダブロックによって覆われるようになっている。
次に、図９に示すように、第２の方法は、円筒状のシリンダライナーの上端部に半径方向外方に向けて膨出するフランジ部を形成して、このシリンダライナーをアルミ合金のシリンダブロックに鋳込んで、フランジ部の上面とシリンダブロックの上面とを同一平面となるように構成するものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した従来のエンジンにおいては、シリンダブロックの上面に開口させたウォータジャケット（オープンジャケット）を備えたので、次のような欠点があった。
すなわち、燃焼室内の燃焼ガスの熱と圧力によって、シリンダライナーにおける上部が僅かに拡径し、それに伴って燃焼ガスがシリンダライナーの内周面とピストンと間に生じる僅かな間隙を介してクランク室に洩れる虞があった。このようにクランク室に燃焼ガスが洩れた場合には、燃焼室内での混合気の燃焼の悪化して、燃費が悪くなるとともに、排気ガスの増加する原因となる。
また、燃焼室内の燃焼ガスの圧力と熱によって、シリンダライナーにおける上部が僅かに拡径すると、ピストンリングが上記拡径したシリンダライナーと摺動することに伴って、ピストンリングの摩耗が進行する。そして、ピストンリングの摩耗が進行すると、エンジンオイルの劣化が早くなるという欠点が生じる。
さらに、従来ではシリンダブロックの上面とシリンダヘッドとの間にシリンダヘッドガスケットを介在させて両部材間のシールを保持している。そして、燃焼室内の燃焼ガスの熱と圧力によって、シリンダライナーにおける上部が僅かに拡径すると、シリンダヘッドガスケットとシリンダライナーの上面との当接部は、高い周期で相互に摺動することになる。そのため、図９に示した従来技術においては、シリンダヘッドガスケットとシリンダライナーの上面との当接部分のシール性が悪くなるという欠点が生じる。
なお、上記従来のエンジンにおいて、上記シリンダライナーの拡径を防止するために、該シリンダライナーの肉厚を燃焼ガスの影響によって拡径しない程度に十分な厚さに設定しても良い。しかしながら、この場合には、鋳鉄からなるシリンダライナーの重量が重くなり、ひいてはシリンダブロックの重量が増加するという欠点が生じる。特に燃焼ガスの圧力が高いディーゼルエンジンの場合には、シリンダライナーの重量が重くなる。
そこで、本発明の目的は、重量の増加を抑制して、燃焼ガスの影響を受けて拡径する際の拡径量が小さなシリンダライナーを提供することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明は、複数の貫通孔を有するとともに上記貫通孔を囲繞して、上面に開口するウォータジャケットを有するシリンダブロックと、上記シリンダブロックの貫通孔に嵌着されてピストンが摺動自在に嵌合される円筒状のシリンダライナーとを備えたエンジンにおいて、
上記シリンダライナーにおける燃焼室側となる上端部を肉厚が厚い厚肉部とするとともに、この厚肉部を下方側の薄肉部と接続する接続部を形成して、この接続部は厚肉部側から薄肉部側へ徐々に肉厚が薄くなるように構成したものである。
このような構成によれば、重量の増加を抑制し、かつ燃焼ガスの影響を受けて拡径する際の拡径量が小さなシリンダライナーを提供することができる。
【０００５】
【発明の実施の形態】
以下図示実施例について、本発明を説明すると、図１はエンジンの要部の断面図を示したものであり、１はアルミ合金製のシリンダブロックであり、２はこのシリンダブロック１に連結したアルミ合金製のシリンダヘッドである。
このシリンダブロック１の所要箇所に複数の貫通孔１Ａを穿設してあり、各貫通孔１Ａに円筒状をした鋳鉄製のシリンダライナー３を嵌着している。そして、このシリンダライナー３にピストン４を摺動自在に嵌合している。このピストン４の先端面とシリンダライナー３の内周面およびシリンダヘッド２の凹部２Ａとで形成される空間を燃焼室５としている。
【０００６】
シリンダブロック１の上面１Ｂおよびシリンダライナー３の上面３Ａとシリンダヘッド２の下面２Ｂとの間に従来公知のシリンダヘッドガスケット６を介在させている。このシリンダヘッドガスケット６によってシリンダブロック１の上面１Ｂおよびシリンダライナー３の上面３Ａとシリンダヘッド２の下面２Ｂとの間のシールを保持している。
上記シリンダブロック１には、上記貫通孔１Ａを囲繞して、すなわち燃焼室５を囲繞して、冷却水を流通させる溝からなるウォータジャケット７を設けている。本実施例のウォータジャケット７は、一般に「オープンジャケット」と称されるものであり、このウォータジャケット７（溝）の上端部はシリンダブロック１の上面１Ｂに開口させている。
【０００７】
しかして、本実施例は、シリンダライナー３を以下のように構成することで、該シリンダライナー３における上方部が拡径する際の拡径量を小さく抑制するようにしたものである。
すなわち、図２に示すように、本実施例のシリンダライナー３は、その上端部を下方側の薄肉部３Ｃよりも肉厚の厚肉部３Ｂとしてあり、この厚肉部３Ｂの厚さｔは、下方側の薄肉部３Ｃの厚さの約３倍程度の寸法に設定している。この厚肉部３Ｂの上面が、シリンダライナー３の上面３Ａとなる。また、この厚肉部３Ｂにおける外周面は、上記ウォータジャケット７の内方側の壁面の上端部を構成している。
上記厚肉部３Ｂは、接続部３Ｄによって薄肉部３Ｃと接続している。　接続部３Ｂは徐々に上方側から下方側へ肉厚が薄くなるように形成してあり、これにより接続部３Ｂの外周部は概略テーパ状となっている。
本実施例においては、上記厚肉部３Ｂの肉厚ｔおよび接続部３Ｄの肉厚が徐々に厚くなる度合いは、次のように設定している。つまり、図３は、縦軸を燃焼室５内の燃焼ガスの圧力とし、横軸をピストン４に連動した図示しないクランク軸の回転角度とした場合における燃焼室５の燃焼ガスの圧力とクランク軸の回転角度との関係を示したものである。
ピストン４が上死点となった際に燃焼室５の燃焼ガスの圧力が最大となるので、シリンダライナー３も上端部を肉厚の厚肉部３Ｂとして最も肉厚にしている。そして、ピストンが上死点から下降する際における燃焼室５内の燃焼ガスの圧力変動の度合いを計算により求めて、さらに、その圧力変動の度合いを実験によって検証している。そして、本実施例においては、上記接続部３Ｄの肉厚の増加の度合いを、上記燃焼ガスの圧力変動の度合いと比例させるようにしている。
本実施例のシリンダライナー３は以上のように構成してあり、シリンダブロック１を鋳造する際に、このシリンダライナー３を鋳込むことで、該シリンダブロック１の貫通孔１Ａに一体に嵌着するようにしている。
【０００８】
以上のように、本実施例におけるシリンダライナー３は、その上端部を最も肉厚の厚肉部３Ｂとしてあるので、その厚肉部３Ｂが燃焼室５内の燃焼ガスの熱と圧力によって拡径することを小さく抑制することができる。
つまり、図４に示すように、単に同一厚さのシリンダライナーを設けた図８の従来技術および上端にフランジ部を形成したライナーを備える図９の従来技術においては、シリンダライナーが許容範囲以上に拡径してしまう結果となる。
これに対して、上記本実施例のシリンダライナー３の場合には、シリンダライナー３の上端部が拡径したとして、許容範囲内に納まるように拡径量が小さく抑制されている。
従来一般にガソリンエンジンの場合には、上記燃焼室５内の燃焼ガスの圧力は７〜９ＭＰａとなり、また、ディーゼルエンジンの場合には上記燃焼室５の燃焼ガスの圧力は１５ＭＰａとなることは知られている。そして、本実施例においては、ガソリンエンジンに用いる場合は勿論、燃焼ガスの圧力が高いディーゼルエンジンにも本実施例のシリンダライナー３を用いることで、このシリンダライナー３の上方部、すなわち厚肉部３Ｂおよび接続部３Ｄが拡径量を小さく抑制することができる。そのため、従来と比較して汎用性が高いシリンダライナー３を提供することができる。
また、本実施例においては、シリンダライナー３の上方部（厚肉部３Ｂと接続部３Ｄ）だけを肉厚としてあり、それらの箇所よりも下方側の部分は薄肉部３Ｃとしてあるので、鋳鉄製のシリンダライナー３の重量の増加を抑制できる。
そして、本実施例においては、シリンダヘッドガスケット６とシリンダライナー３の上面３Ａとの摺動量を小さく抑制することができ、それによりシリンダヘッドガスケット６とシリンダライナー３との間のシール性が低下するのを防止することができる。
このように本実施例によれば、重量の増加を抑制して、燃焼ガスの影響を受けて拡径する際の拡径量が小さなシリンダライナー３を提供することができる。
【０００９】
−−−−−−（第２実施例について）
次に、図５は本発明の第２実施例を示したものであり、この第２実施例においては、上記第１実施例における接続部３Ｄの形状を異ならせたものである。すなわち、この第２実施例においては、下方側のテーパ部３Ｅとその上方側に位置する円筒部３Ｆとによって接続部３Ｄを構成している。円筒部３Ｆは、上端部となる厚肉部３Ｂの約半分の肉厚にしてあり、その外径は軸方向において全て同じ外径としている。
また、テーパ部３Ｅは上方側から下方側へ徐々に肉厚が薄くなっており、上記円筒部３Ｆの下方側の端部と薄肉部３Ｃとを接続している。この他の構成は、上記第１実施例と同じである。
このような構成とした第２実施例においても、上記第１実施例と同様の作用、効果を得ることができる。
【００１０】
−−−−−−（第３実施例について）
次に、図６は本発明の第３実施例を示したものである。この第３実施例は、接続部３Ｄに関するさらに別の形態を示したものである。すなわち、この第３実施例においては、下方側のテーパ部３Ｅと、その上方側の小径円筒部３Ｆと、さらにこの小径円筒部３Ｆの上方側の大径円筒部３Ｇによって接続部３Ｄを構成したものである。テーパ部３Ｅは、上記第２実施例のものと同じ形状であり、また、小径円筒部３Ｆは、上記第２実施例における円筒部３Ｆと同じ肉厚と外径であるが、それよりも軸方向寸法を短くしている。
大径円筒部３Ｇの肉厚は、上記小径円筒部３Ｆの１．５倍程度の肉厚にしている。また、大径筒状部３Ｇの軸方向寸法は、上記小径円筒部３Ｆの軸方向と略同じ寸法に設定している。その他の構成は、上記第１実施例と同じである。
このような構成の第３実施例であっても、上記各実施例と同様の作用、効果を得ることができる。
【００１１】
−−−−−−（第４実施例について）
次に、図７は本発明の第４実施例を示したものであり、この実施例は、厚肉部３Ｂ及び接続部３Ｄを全体として軸方向に連続する概略テーパ状に形成したものである。
そして、このテーパ状とした接続部３Ｄの外周部に同じ深さの３つの環状溝３Ｈを形成している。隣り合う環状溝３Ｈが隔てた間隔は同じに設定している。そして、最も上方側の環状溝３Ｈよりの上方側の領域を厚肉部３Ｂとしている。その他の構成は、上記第１実施例と同じである。
このような構成の第４実施例であっても、上記各実施例と同様の作用、効果を得ることができる。
【００１２】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、重量の増加を抑制して、燃焼ガスの影響を受けて拡径する際の拡径量が小さなシリンダライナーを提供することができるという効果が得られる。
また、図５、６、７のような形状にすることで、アルミ合金製のシリンダブロックへのライナーの保持が確実に出来るようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例を示す断面図。
【図２】図１に示したシリンダライナー３の拡大断面図。
【図３】燃焼ガスの圧力とクランク軸の回転角度との関係を示す図。
【図４】シリンダライナーの変形量に関する本発明と従来技術との違いを表現した図。
【図５】本発明の第２実施例を示す断面図。
【図６】本発明の第３実施例を示す断面図。
【図７】本発明の第４実施例を示す断面図。
【図８】従来技術を示す断面図。
【図９】従来技術を示す断面。
【符号の説明】
１…シリンダブロック　　　　２…シリンダヘッド
３…シリンダライナー　　　　３Ｂ…厚肉部
３Ｃ…薄肉部　　　　　　　　３Ｄ…接続部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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