(57)【要約】【課題】本発明の目的は、冷却液体と冷却対象物体との熱交換を調節するための物体が冷却孔内の所望の位置に確実に固定される冷却構造、及び内燃機関のシリンダライナを提供することである。【解決手段】本発明による内燃機関のシリンダライナ１は、内周面１１ａが燃焼室１０１に面する円筒体１１と、前記円筒体を直線的に貫通している断面円形の冷却孔７内に設けられた熱交換調節物体８、９とを備えている。冷却孔７は、内径が大きい大径部７１と、内径が小さい小径部７３とを備えている。冷却孔７を大径部７１から小径部７３に向かって冷却液体６が流れる。したがって、熱交換調節物体８、９は、大径部７１と小径部７３との境界領域７４に確実に固定される。【選択図】図４
2007332909.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内周面が燃焼室に面する円筒体と、
前記円筒体を直線的に貫通している断面円形の冷却孔内に設けられた熱交換調節物体と
を備え、
前記冷却孔は、内径が大きい大径部と、内径が小さい小径部とを備え、
前記冷却孔を前記大径部から前記小径部に向かって冷却液体が流れる
内燃機関のシリンダライナ。
【請求項２】
前記大径部と前記小径部との境界に段差が設けられた
請求項１の内燃機関のシリンダライナ。
【請求項３】
前記熱交換調節物体は、前記大径部の内壁面にコーティングされた断熱層を備える
請求項２の内燃機関のシリンダライナ。
【請求項４】
前記熱交換調節物体は、断熱チューブを備える
請求項２の内燃機関のシリンダライナ。
【請求項５】
前記冷却孔は、前記大径部と前記小径部との間に配置された中間部を備え、
前記中間部は、前記大径部側から前記小径部側に向かって内径が滑らかに減少し、
前記熱交換調節物体は、断熱チューブを備え、
前記断熱チューブは、前記冷却孔の長さ方向に沿って外径が滑らかに減少するテーパ部を備える
請求項１の内燃機関のシリンダライナ。
【請求項６】
内周面が燃焼室に面する円筒体と、
前記円筒体を直線的に貫通している冷却孔の内壁面にコーティングされた断熱層と
を備え、
前記冷却孔を冷却液体が流れる
内燃機関のシリンダライナ。
【請求項７】
前記内壁面は、前記内周面側に位置する第１部分と、前記円筒体の外周面側に位置する第２部分とを備え、
前記断熱層は、前記第１部分に設けられ、前記第２部分に設けられていない
請求項６の内燃機関のシリンダライナ。
【請求項８】
冷却対象物体と、
前記冷却対象物体を直線的に貫通している断面円形の冷却孔内に設けられた熱交換調節物体と
を備え、
前記冷却孔は、内径が大きい大径部と、内径が小さい小径部とを備え、
前記大径部は、前記熱交換調節物体が設けられている第１部分と、前記熱交換調節物体が設けられていない第２部分とを備え、
前記第１部分は前記第２部分に対して前記冷却孔の長さ方向の前記小径部側に配置され、
前記冷却孔を前記大径部から前記小径部に向かって冷却液体が流れ、
前記小径部には前記熱交換調節物体が設けられていない
冷却構造。
【請求項９】
冷却対象物体と、
前記冷却対象物体を直線的に貫通している冷却孔の内壁面にコーティングされた断熱層と
を備え、
前記冷却孔は、前記断熱層が設けられている第１部分と、前記断熱層が設けられていない第２部分とを備え、
前記第２部分は、前記第１部分に対して前記冷却孔の長さ方向の一方側と他方側とに配置され、
前記冷却孔を冷却液体が流れる
冷却構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷却対象物体を冷却するための冷却構造に関し、特に内燃機関のシリンダライナを冷却するための冷却構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
冷却対象物体に設けられた冷却孔に冷却水を流すことで冷却対象物体を冷却することが行われている。冷却水は、冷却孔を上流側から下流側へ流れる過程で冷却対象物体との間で熱交換をする。したがって、冷却孔の下流側を流れる冷却水は、冷却孔の上流側を流れる冷却水よりも温度が高い。
【０００３】
ここで、冷却対象物体には、冷却する必要はあるが温度が下がり過ぎると良くない部分を含むものが存在する。このような冷却対象物体を冷却しようとする場合、冷却孔を温度が下がり過ぎると良くない部分から離して配置するか、冷却孔の下流側を温度が下がり過ぎると良くない部分に配置することができれば良い。しかし、加工技術上の制約等から、冷却孔をそのように設けることができない場合が問題となる。
【０００４】
上記問題を解決するための従来技術として、特許文献１に記載された技術が知られている。特許文献１は、冷却孔が設けられた内燃機関のシリンダライナにおいて、冷却孔のピストン摺動面に近い部分に断熱チューブを配置してこの部分における熱交換を抑制することにより、ピストン摺動面の表面温度を適正範囲に保つ技術を開示している。
【０００５】
【特許文献１】実開平５−７９５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、冷却液体と冷却対象物体との熱交換を調節するための物体が冷却孔内の所望の位置に確実に固定される冷却構造、及び内燃機関のシリンダライナを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
以下に、（発明を実施するための最良の形態）で使用される番号を用いて、課題を解決するための手段を説明する。これらの番号は、（特許請求の範囲）の記載と（発明を実施するための最良の形態）との対応関係を明らかにするために付加されたものである。ただし、それらの番号を、（特許請求の範囲）に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。
【０００８】
本発明による内燃機関のシリンダライナは、内周面（１１ａ）が燃焼室（１０１）に面する円筒体（１１）と、前記円筒体を直線的に貫通している断面円形の冷却孔（７）内に設けられた熱交換調節物体（８、９）とを備えている。前記冷却孔は、内径が大きい大径部（７１）と、内径が小さい小径部（７３）とを備えている。前記冷却孔を前記大径部から前記小径部に向かって冷却液体（６）が流れる。
【０００９】
したがって、前記熱交換調節物体は、前記大径部と前記小径部との境界領域（７４）に確実に固定される。
【００１０】
本発明による内燃機関のシリンダライナにおいては、前記大径部と前記小径部との境界に段差（７６）が設けられている。
【００１１】
本発明により内燃機関のシリンダライナにおいては、前記熱交換調節物体は、前記大径部の内壁面（７ｄ、７ｅ）にコーティングされた断熱層（９）を備えている。
【００１２】
本発明による内燃機関のシリンダライナにおいては、前記熱交換調節物体は、断熱チューブ（８）を備えている。
【００１３】
本発明による内燃機関のシリンダライナにおいては、前記冷却孔は、前記大径部と前記小径部との間に配置された中間部（７２）を備えている。前記中間部は、前記大径部側から前記小径部側に向かって内径が滑らかに減少している。前記熱交換調節物体は、断熱チューブ（８）を備えている。前記断熱チューブは、前記冷却孔の長さ方向に沿って外径が滑らかに減少するテーパ部（８１）を備えている。
【００１４】
本発明による内燃機関のシリンダライナは、内周面（１１ａ）が燃焼室（１０１）に面する円筒体（１１）と、前記円筒体を直線的に貫通している冷却孔（７）の内壁面（７ｄ、７ｅ）にコーティングされた断熱層（９）とを備えている。前記冷却孔を冷却液体（６）が流れる。
【００１５】
前記断熱層は、コーティングにより設けられているから、前記冷却孔に対して確実に固定されている。
【００１６】
本発明による内燃機関のシリンダライナにおいては、前記内壁面は、前記内周面側に位置する第１部分（７ｅ）と、前記円筒体の外周面側に位置する第２部分（７ｆ）とを備えている。前記断熱層は、前記第１部分に設けられ、前記第２部分に設けられていない。
【００１７】
本発明による冷却構造は、冷却対象物体（１１）と、前記冷却対象物体を直線的に貫通している断面円形の冷却孔（７）内に設けられた熱交換調節物体（９）とを備えている。前記冷却孔は、内径が大きい大径部（７１）と、内径が小さい小径部（７３）とを備えている。前記大径部は、前記熱交換調節物体が設けられている第１部分（７４）と、前記熱交換調節物体が設けられていない第２部分（７５）とを備えている。前記第１部分は前記第２部分に対して前記冷却孔の長さ方向の前記小径部側に配置されている。前記冷却孔を前記大径部から前記小径部に向かって冷却液体（６）が流れる。前記小径部には前記熱交換調節物体が設けられていない。
【００１８】
したがって、前記熱交換調節物体は、前記大径部と前記小径部との境界領域（７４）に確実に固定される。
【００１９】
本発明による冷却構造は、冷却対象物体（１１）と、前記冷却対象物体を直線的に貫通している冷却孔（７）の内壁面（７ｄ、７ｅ）にコーティングされた断熱層（９）とを備えている。前記冷却孔は、前記断熱層が設けられている第１部分（７４）と、前記断熱層が設けられていない第２部分（７５）とを備えている。前記第２部分は、前記第１部分に対して前記冷却孔の長さ方向の一方側と他方側とに配置されている。前記冷却孔を冷却液体（６）が流れる。
【００２０】
前記断熱層は、コーティングにより設けられているから、前記冷却孔に対して確実に固定されている。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、冷却液体と冷却対象物体との熱交換を調節するための物体が冷却孔内の所望の位置に確実に固定される冷却構造、及び内燃機関のシリンダライナが提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
添付図面を参照して、本発明による内燃機関のシリンダライナ、及び冷却構造を実施するための最良の形態を以下に説明する。
【００２３】
（第１乃至第５の実施形態）
図１は、本発明の第１乃至第５の実施形態に係る内燃機関１００を示している。内燃機関１００は、例えばディーゼルエンジンである。内燃機関１００は、シリンダライナ１と、シリンダヘッド２と、排気弁３と、ピストン４と、冷却液体通路継手５とを備えている。排気弁３は、シリンダヘッド２に設けられた排気ポート２ａを開閉する。シリンダライナ１は、その排気側に円筒体１１を備えている。冷却液体通路継手５は、円筒形状をしており、円筒体１１の外側に配置されている。冷却液体通路継手５の内周面５ａは円筒体１１の外周面１１ｂに当接している。冷却液体通路継手５においては、環状溝５１及び環状溝５２が内周面５ａに設けられている。環状溝５１は吸気側に配置され、環状溝５２は排気側に設けられている。ピストン４は、円筒体１１の内周面１１ａに沿って摺動する。燃焼室１０１は、シリンダライナ１と、シリンダヘッド２と、排気弁３とに周囲を囲まれている。内周面１１ａは、燃焼室１０１に面する触火面であり、ピストン４が摺動する摺動面である。
【００２４】
図２及び図３は、シリンダライナ１を示している。円筒体１１には、円筒体１１を冷却するための冷却孔７が設けられている。冷却孔７は、ボアクールとも呼ばれている。冷却孔７は、円筒体１１を直線的に貫通している。すなわち、冷却孔７の中心線７ｃは直線である。冷却孔７は、外周面１１ｂの吸気側に開口している開口７ａと、外周面１１ｂの排気側に開口している開口７ｂとを備えている。冷却孔７は、中心線７ｃに垂直な平面で切った断面形状が円形である。
【００２５】
円筒体１１を冷却するための冷却液体６は、環状溝５１から開口７ａを通って冷却孔７に流入し、冷却孔７から開口７ｂを通って環状溝５２に流出する。
【００２６】
図２に示されるように、冷却孔７は、中央部７４と、その両側に配置された端部７５とを備えている。中央部７４は、端部７５よりも触火面である内周面１１ａに近接している。図１乃至図３には示されていないが、内周面１１ａの温度が下がり過ぎて燃焼不良が発生することを防ぐため、中央部７４には後述する断熱チューブ８又は断熱層９のような熱交換調節物体が配置されている。熱交換調節物体は、円筒体１１よりも熱伝導率の小さい材料で形成されていることが好ましい。
【００２７】
（第１の実施形態）
図４（ａ）及び図４（ｂ）は、本発明の第１の実施形態に係るシリンダライナ１の冷却孔７近傍についての断面図を示している。図４（ａ）は、シリンダライナ１を中心線７ｃに垂直な平面で切った断面図である。図４（ｂ）は、シリンダライナ１を中心線７ｃを含む平面で切った断面図（Ｄ−Ｄ断面図）である。
【００２８】
冷却孔７は、上流側に配置された大径部７１と、下流側に配置された小径部７３とを備えている。冷却液体６は、大径部７１から小径部７３へと流れる。大径部７１の内径は、小径部７３の内径よりも大きい。大径部７１と小径部７３との境界には段差７６が設けられている。大径部７１の小径部７３に隣接している部分が中央部７４である。中央部７４内には断熱チューブ８が配置されている。断熱チューブ８は、例えば、テフロン（登録商標）チューブである。大径部７１内には、断熱チューブ８の直近上流位置に固定部材１０が配置されている。固定部材１０は、例えば、クリップである。固定部材１０は、切り欠き１０ａを有する環状体であり、Ｃ形状をしている。固定部材１０は、ばね鋼により形成され、固定部材１０が広がろうとする力によって冷却孔７に固定されている。断熱チューブ８は、上流側の固定部材１０と、下流側の段差７６とによって冷却孔７に対して固定されている。
【００２９】
なお、固定部材１０は、ねじ構造を備え、冷却孔７にねじ込まれて固定されても良い。
【００３０】
（第２の実施形態）
図５（ａ）及び図５（ｂ）は、本発明の第２の実施形態に係るシリンダライナ１の冷却孔７近傍についての断面図を示している。図５（ａ）は、シリンダライナ１を中心線７ｃに垂直な平面で切った断面図である。図５（ｂ）は、シリンダライナ１を中心線７ｃを含む平面で切った断面図（Ｄ−Ｄ断面図）である。
【００３１】
冷却孔７は、上流側に配置された大径部７１と、下流側に配置された小径部７３と、大径部７１と小径部７３との間に配置された中間部７２とを備えている。テーパ部である中間部７２は、大径部７１側から小径部７３側に向かって内径が滑らかに減少している。大径部７１の中間部７２に隣接している部分と中間部７２とが中央部７４である。中央部７４内には断熱チューブ８が配置されている。断熱チューブ８の下流側部分であるテーパ部８１は、上流側から下流側にかけて外径が滑らかに減少している。テーパ部８１は、その外周面と中間部７２の内壁面７ｄとが当接するように中間部７２内に配置されている。
【００３２】
第２の実施形態においては、テーパ部８１と中間部７２が係り合うことで断熱チューブ８が冷却孔７に対して固定され、クリップは不要である。なお、テーパ部８１及び中間部７２が備えるテーパ構造により、冷却液体６の流れによって断熱チューブ８が下流側に移動した場合には、断熱チューブ８は冷却孔７に対してより強固に固定される。
【００３３】
（第３の実施形態）
図６（ａ）及び図６（ｂ）は、本発明の第３の実施形態に係るシリンダライナ１の冷却孔７近傍についての断面図を示している。図６（ａ）は、シリンダライナ１を中心線７ｃに垂直な平面で切った断面図である。図６（ｂ）は、シリンダライナ１を中心線７ｃを含む平面で切った断面図（Ｄ−Ｄ断面図）である。
【００３４】
中央部７４の内壁面７ｄには断熱層９がコーティングされている。断熱層９は、例えば、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）やジルコニア（ＺｎＯ２）のようなセラミックスを溶射することによりコーティングされている。断熱層９のコーティングには、ガスタービンの燃焼器内筒を遮熱コーティング（サーマルバリア・コーティング）する技術を利用することが可能である。
【００３５】
（第４の実施形態）
図７（ａ）及び図７（ｂ）は、本発明の第４の実施形態に係るシリンダライナ１の冷却孔７近傍についての断面図を示している。図７（ａ）は、シリンダライナ１を中心線７ｃに垂直な平面で切った断面図である。図７（ｂ）は、シリンダライナ１を中心線７ｃを含む平面で切った断面図（Ｄ−Ｄ断面図）である。
【００３６】
第４の実施形態においては、中央部７４の内壁面のうち、内周面１１ａ側の内周面側内壁面７ｅのみが断熱層９でコーティングされ、外周面１１ｂ側の外周面側内壁面７ｆは断熱層９でコーティングされていない。
【００３７】
第４の実施形態によれば、内周面１１ａの温度が下がり過ぎるのを防ぎながら円筒体１１の中央部７４近傍を効率的に冷却することが可能となる。
【００３８】
（第５の実施形態）
図８（ａ）及び図８（ｂ）は、本発明の第５の実施形態に係るシリンダライナ１の冷却孔７近傍についての断面図を示している。図８（ａ）は、シリンダライナ１を中心線７ｃに垂直な平面で切った断面図である。図８（ｂ）は、シリンダライナ１を中心線７ｃを含む平面で切った断面図（Ｄ−Ｄ断面図）である。
【００３９】
冷却孔７は、上流側に配置された大径部７１と、下流側に配置された小径部７３とを備えている。大径部７１と小径部７３との境界には段差７６が設けられている。大径部７１の小径部７３に隣接している部分が中央部７４である。中央部７４の内壁面７ｄには断熱層９がコーティングされている。
【００４０】
本発明の第１乃至第５の実施形態においては、円筒体１１と冷却液体６との熱交換を調節するための断熱チューブ８や断熱層９のような物体が冷却孔７に対して確実に固定され、冷却液体６の流れによって断熱チューブ８又は断熱層９が冷却孔７の下流側に移動することが防がれる。また、断熱チューブ８の両側にクリップを配置して断熱チューブ８を冷却孔７に固定した場合にはクリップの経年劣化により固定の強度も低下するが、本実施形態においては、クリップの経年劣化により断熱チューブ８が下流側に移動しやすくなることが防がれる。さらに、断熱チューブ８の両側にクリップを配置して断熱チューブ８を冷却孔７に固定する場合には、断熱チューブ８が所望の位置に固定されるように、且つ、確実に固定されるように施工することは比較的難しいが、本実施形態においては、断熱チューブ８又は断熱層９を所望の位置に固定することが比較的容易である。
【００４１】
第１、第２、及び第５の実施形態においては、冷却孔７が大径部７１と小径部７３とを備えているため、断熱チューブ８又は断熱層９の内径と断熱チューブ８又は断熱層９の下流側に配置された小径部７３の内径とを等しくすることが可能である。したがって、断熱チューブ８又は断熱層９の下流側において冷却液体６の流れに淀みが生じることが防がれ、断熱チューブ８又は断熱層９の下流側において冷却効率が低下することが防がれる。
【００４２】
第３乃至第５の実施形態においては、断熱層９は、クリップ等がなくても冷却孔７に対して確実に固定される。また、既設の断熱層９を削り取って断熱層９を再コーティングすることが可能であるから、断熱層９の厚さや断熱層９が設けられる中央部７４の中心線７ｃに沿う方向の長さを変更して冷却液体６と円筒体１１との熱交換を適切に調節することが容易である。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】図１は、本発明の第１乃至第５の実施形態に係る内燃機関を示す図である。
【図２】図２は、本発明の第１乃至第５の実施形態に係るシリンダライナを軸方向から見た図である。
【図３】図３は、本発明の第１乃至第５の実施形態に係るシリンダライナを半径方向から見た図である。
【図４】図４（ａ）は、本発明の第１の実施形態に係るシリンダライナの冷却孔近傍を冷却孔の中心線に垂直な平面で切った断面図である。図４（ｂ）は、本発明の第１の実施形態に係るシリンダライナの冷却孔近傍を冷却孔の中心線を含む平面で切った断面図である。
【図５】図５（ａ）は、本発明の第２の実施形態に係るシリンダライナの冷却孔近傍を冷却孔の中心線に垂直な平面で切った断面図である。図５（ｂ）は、本発明の第２の実施形態に係るシリンダライナの冷却孔近傍を冷却孔の中心線を含む平面で切った断面図である。
【図６】図６（ａ）は、本発明の第３の実施形態に係るシリンダライナの冷却孔近傍を冷却孔の中心線に垂直な平面で切った断面図である。図６（ｂ）は、本発明の第３の実施形態に係るシリンダライナの冷却孔近傍を冷却孔の中心線を含む平面で切った断面図である。
【図７】図７（ａ）は、本発明の第４の実施形態に係るシリンダライナの冷却孔近傍を冷却孔の中心線に垂直な平面で切った断面図である。図７（ｂ）は、本発明の第４の実施形態に係るシリンダライナの冷却孔近傍を冷却孔の中心線を含む平面で切った断面図である。
【図８】図８（ａ）は、本発明の第５の実施形態に係るシリンダライナの冷却孔近傍を冷却孔の中心線に垂直な平面で切った断面図である。図８（ｂ）は、本発明の第５の実施形態に係るシリンダライナの冷却孔近傍を冷却孔の中心線を含む平面で切った断面図である。
【符号の説明】
【００４４】
１…シリンダライナ
１１…円筒体
１１ａ…内周面
１１ｂ…外周面
２…シリンダヘッド
２ａ…排気ポート
３…排気弁
４…ピストン
５…冷却液体通路継手
５ａ…内周面
５１、５２…環状溝
６…冷却液体
７…冷却孔
７ａ、７ｂ…開口
７ｃ…中心線
７ｄ…内壁面
７ｅ…内周面側内壁面
７ｆ…外周面側内壁面
７１…大径部
７２…中間部
７３…小径部
７４…中央部
７５…端部
７６…段差
８…断熱チューブ
８１…テーパ部
９…断熱層
１０…固定部材
１０ａ…切り欠き
１００…内燃機関
１０１…燃焼室
【図１】
2007332909.tif 000003
【図２】
2007332909.tif 000004
【図３】
2007332909.tif 000005
【図４】
2007332909.tif 000006
【図５】
2007332909.tif 000007
【図６】
2007332909.tif 000008
【図７】
2007332909.tif 000009
【図８】
2007332909.tif 000010