JP2513810Y2 - シリンダライナ - Google Patents

シリンダライナ

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    • F02FCYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F1/00Cylinders; Cylinder heads 
    • F02F1/02Cylinders; Cylinder heads  having cooling means
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    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B1/00Engines characterised by fuel-air mixture compression
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  • Mechanical Engineering (AREA)
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  • Cylinder Crankcases Of Internal Combustion Engines (AREA)

Description

【考案の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本考案は多気筒エンジンのシリン
ダライナに関する。
【0002】
【従来の技術】最近シリンダライナの外周面とシリンダ
ブロックのボア部内周面の何れか片方又は双方に設けた
溝に冷却液を流すシリンダライナの冷却構造が注目され
ている。これは、古くから用いられているジャケット方
式の冷却構造に比べ、シリンダライナの部位に応じて冷
却をコントロールすることが容易であることによるもの
である。
【0003】そしてシリンダライナの軸方向の各部位に
応じた冷却を実現するため、例えば実開昭63−168
242号は、外周面に複数の環状溝群を形成したシリン
ダライナを提案している。
【0004】しかしながら、多気筒エンジンにおいて、
この種の溝付ライナを用いた場合でも、スラスト−反ス
ラスト方向部位は冷却されやすく、クランク軸方向部位
は冷却されにくい傾向にある。このため、シリンダライ
ナの周方向の温度分布が不均一になってしまう。そして
この周方向の温度差はシリンダライナ上部において大き
い。
【0005】上記の問題を解決するため、先に特開平3
−78517号にシリンダライナの外周面を円筒形と
し、周方向溝の溝底はクランク軸方向を長軸、スラスト
−反スラスト方向を短軸とする楕円形としたシリンダラ
イナが提案されている。このシリンダライナの周方向溝
内を流れる冷却液の流速はクランク軸方向部位において
大きくなり、その部位の冷却能力が大きいことが特徴で
ある。
【0006】
【考案が解決しようとする課題】しかしこの種のシリン
ダライナは、肉厚が周方向において一様でないため、シ
リンダライナの内周面の真円度が出にくいこと、および
周方向の溝加工にカム旋削を必要とし、生産が容易でな
いことの二つの問題があった。
【0007】本考案は上記点に鑑みてなされたもので、
ライナの周方向における温度を均一にでき、しかもライ
ナ内周面の真円度を出しやすく、生産も容易であるシリ
ンダライナを提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本考案の構成は、多気筒
エンジンのシリンダブロックの各々のシリンダボアに装
着され、外周面に環状溝とこれに接続する縦方向溝が複
数個形成され、前記溝内に冷却液を流通させるシリンダ
ライナにおいて、ライナの内周面、外周面と同心の円筒
面をなす前記環状溝底のクランク軸方向部位に金属の溶
射層を被覆し、前記環状溝の断面積を変化させたことを
特徴とする。
【0009】そして、金属の溶射層は、クランク軸線か
ら最大で±45度の範囲で、少なくとも±30度の範囲
にわたって設けるのがよい。
【0010】
【作用】シリンダライナの環状溝底にクランク軸線から
最大で±45度の範囲で設けられた金属の溶射層は、こ
の部分の環状溝の冷却液通路断面積を他の部分に比べて
小さくする。このため冷却液の流速が増し、熱伝達係数
が大きくなる結果、クランク軸方向部位を冷却する能力
が大きくなる。その結果、シリンダライナの円周方向の
温度分布が一様になる。
【0011】また、溶射層を設けるシリンダライナは内
周面、外周面、及び環状溝底面が同心の円筒面をなすの
で、ライナ肉厚が周方向において一様で内周面の真円度
を出しやすく、またカム旋削を必要としないので生産も
容易である。
【0012】
【実施例】以下、本考案の一実施例を図面に基づいて説
明する。直列4気筒の油冷ガソリンエンジンにおいて、
シリンダライナの外周面は冷却液溝を有している。即
ち、図2において、シリンダライナ1は上端に鍔部2を
備え、この鍔部2の下方のライナ外周面3に、軸方向に
間隔をおいて18個の環状溝4を形成する。これらの環
状溝4底とライナ外周面3及びライナ内周面は同心の円
筒面をなしている。そして、これらの環状溝4は3つの
環状溝群に分けられる。
【0013】この3つの環状溝群は、ライナ上端側の第
1番目の環状溝4から第3番目の環状溝4までの第1環
状溝群4A、第4番目の環状溝4から第9番目の環状溝
4までの第2環状溝群4B、第10番目の環状溝4から
最後の第18番目の環状溝4までの第3環状溝群4Cか
らなる。
【0014】そして第1環状溝群4Aには、ライナ周方
向の180度離れた2つの位置に、環状溝4同士を連通
させる2本の縦方向溝5,6が形成され、一方の縦方向
溝5が冷却液の入口をなし、他方の縦方向溝6が冷却液
の出口をなす。
【0015】同様に、第2環状溝群4Bにも、第1環状
溝群4Aの縦方向溝5,6と周方向において同一の2つ
の位置に、環状溝4同士を連通させる2本の縦方向溝
7,8が形成され、第1環状溝群4Aの冷却液の出口側
に位置する縦方向溝7が冷却液の入口をなし、他方の縦
方向溝8が冷却液の出口をなす。
【0016】また、第3環状溝群4Cにも、同様に、第
2環状溝群4Bの縦方向溝7,8と周方向において同一
の2つの位置に、環状溝4同士を連通させる2本の縦方
向溝9,10が形成され、第2環状溝群4Bの冷却液の
出口側に位置する縦方向溝9が冷却液の入口をなし、他
方の縦方向溝10が冷却液の出口をなす。
【0017】そして、第1環状溝群4Aの冷却液の出口
をなす縦方向溝6と、第2環状溝群4Bの冷却液の入口
をなす縦方向溝7とは、これらの縦方向溝6,7と周方
向において同一の位置に設けられた縦方向溝11で直列
に連通されている。
【0018】また、同様に、第2環状溝群4Bの冷却液
の出口をなす縦方向溝8と、第3環状溝群4Cの冷却液
の入口をなす縦方向溝9とは、これらの縦方向溝8,9
と周方向において同一の位置に設けられた縦方向溝12
で直列に連通されている。
【0019】ライナ外周面3の下部には排出溝が形成さ
れている。即ち、ライナ1の外周面3において、第3環
状溝群4Cの出口をなす縦方向溝10の下端に接続しそ
の延長線上に配置する縦方向溝13と、これの下端に接
続する環状溝14と、これに上端が接続しライナ1の下
端まで延びる縦方向溝15とからなる。そしてライナ下
端まで延びる縦方向溝15は2個設けられ、周方向にお
いて互いに180度離れた位置に配置している。
【0020】なお、これらの排出溝13,14,15
は、冷却液として冷却油を使用し、それをオイルパンに
排出するために形成したものであり、例えば冷却液とし
て冷却水を使用する場合には、シリンダブロックに設け
た排出路に冷却水が流出するように構成する。勿論、冷
却油の場合もシリンダブロックの排出路に流出させるよ
うに構成してもよい。
【0021】そしてこのシリンダライナ1の第1環状溝
群4Aの3つの環状溝4底に、図1に示すように、クラ
ンク軸線(図1においてF−R線)から±45度の範囲
にわたって、熱伝導性の良好な金属である銅合金の溶射
層16を被覆した。ここで、溶射を一定の範囲に行うに
は、種々の方法があるが、本実施例では溶射しない部分
にマスキングを施す方法によった。
【0022】このシリンダライナ1の主要な寸法は以下
の通りであった。 内径 :84mm 外径 :93mm 環状溝幅 :2.5mm 環状溝深さ(クランク軸方向部位) :1mm 環状溝深さ(スラスト−反スラスト方向部位) :1.5mm 縦方向溝幅 :20mm 縦方向溝深さ :1.5mm 冷却液通路断面積比 :0.67 (クランク軸方向部位/スラスト−反スラスト方向部位)
【0023】このシリンダライナ1がシリンダブロック
17(図3参照)の各々のボア部に嵌装され、環状溝4
とシリンダブロック17のボア部内周面18とで画定さ
れる空間が冷却液通路19をなすが、第1環状溝群4A
においては、冷却液通路19の断面積は周方向において
同一ではなく、スラスト−反スラスト方向部位で大きく
(図4参照)、クランク軸方向部位で小さくなる(図5
参照)。そして第2環状溝群4Bと第3環状溝群4Cに
おいては、冷却液通路19の断面積は周方向において同
一をなす。
【0024】以下に冷却油の流れを説明すると、シリン
ダブロック17に設けられた冷却油の供給路を通って、
シリンダライナ1の第1環状溝群4Aの入口をなす縦方
向溝5に流入した冷却油は、第1環状溝群4Aの環状溝
4を180度反対側の方へ流れていき、第1環状溝群4
Aの出口をなす縦方向溝6から第2環状溝群4Bの入口
をなす縦方向溝7へ流入する。
【0025】そして、第2環状溝群4Bの環状溝4を1
80度反対側の方へ流れていき、第2環状溝群4Bの出
口をなす縦方向溝8から第3環状溝群4Cの入口をなす
縦方向溝9へ流入する。
【0026】そして、第3環状溝群4Cの環状溝4を1
80度反対側の方へ流れていき、第3環状溝群4Cの出
口をなす縦方向溝10からそれに連続する縦方向溝13
に入り、環状溝14に流入して、環状溝14を周方向に
流れて最下端の2つの縦方向溝15から図示外のクラン
クシャフトの主軸上に落下した後、図示外のオイルパン
に流れ落ちる。
【0027】以上の場合、3つの環状溝群4A,4B,
4Cにおける環状溝4の総断面積は上部ほど小さくな
り、各環状溝群4A,4B,4Cを流れる冷却油の流速
は、上部の環状溝群ほど大きくなる。したがって、ライ
ナ上部にいくほど冷却油の熱伝達係数は大きくなり、冷
却能力が大きくなって、ライナ軸方向の温度勾配に対応
した適切な冷却がなされる。
【0028】そして、本案にあっては、更に、第1環状
溝群4Aにおいて、環状溝4の断面積が周方向に変化し
ており、スラスト−反スラスト方向部位で大きく、クラ
ンク軸方向部位で小さくなっているので、冷却油の流速
はスラスト−反スラスト方向部位で小さく、クランク軸
方向部位で大きくなる。そのため、クランク軸方向部位
の冷却能力がスラスト−反スラスト方向部位の冷却能力
よりも大きくなり、ライナ1の周方向における温度を均
一にできる。
【0029】上記直列4気筒の油冷ガソリンエンジンを
下記の条件で運転し、シリンダライナ1の上部のライナ
壁温度を周方向の異なる位置で測定した。 エンジン運転条件 回転数: 3500rpm 負荷 : 4/4 冷却油流量 28l/min 冷却油温度(シリンダブロック入口) 100℃ 第3シリンダのシリンダライナ1の壁温度は図6に示す
通りであった。即ち、 クランク軸方向部位 178.2℃−175.8℃ スラスト−反スラスト方向部位 161.7℃−159.8℃ 比較のため、溶射層を設けなかった従来の場合は図7に
示す通りであった。即ち、 クランク軸方向部位 185.4℃−180.0℃ スラスト−反スラスト方向部位 161.5℃−161.1℃
【0030】なお、上記では3つの環状溝群に分けた
が、この他、2あるいは4以上の環状溝群に分けてもよ
い。また、本考案の適用される冷却液溝の構成は上記環
状溝群構成に限ることは勿論なく、複数個の環状溝とこ
れに接続する縦方向溝が設けられているものであればよ
い。
【0031】また、上記では、ライナ上部の環状溝に金
属の溶射層を設けたが、勿論これより下方の環状溝にも
金属の溶射層を設けるようにしてもよい。
【0032】また、溶射層の金属は銅合金以外の金属で
も勿論よいが、熱伝導性の良好な金属がよい。
【0033】また、クランク軸方向部位の冷却液通路断
面積とスラスト−反スラスト方向部位の冷却液通路断面
積の比は、0.5〜0.75の範囲にあることが好まし
い。これは0.5より小さいと冷却液の圧力損失が過大
となり冷却液を圧送するポンプの負担が大きくなって不
利であり、0.75より大きいとクランク軸方向部位を
充分冷却できないためである。
【0034】また、上記例では溝の断面形状が矩形状で
あるが、特に制限はなく、V字形、半円形などでもよ
い。しかし伝熱面積を大きくするためには矩形や正方形
がよい。
【0035】
【考案の効果】以上説明したように本考案によれば、多
気筒エンジンにおいて、クランク軸方向部位の冷却能力
が高く、シリンダライナの周方向における温度を均一に
できる。そしてシリンダライナの内周の真円度を出しや
すく、生産も容易である。
【図面の簡単な説明】
【図1】シリンダライナを嵌装したシリンダブロックに
おいて金属溶射層を設けた環状溝部分の横断面図であ
る。
【図2】シリンダライナの外周面の一部を示す展開図で
ある。
【図3】シリンダライナを嵌装したシリンダブロックの
平面図である。
【図4】シリンダライナを嵌装したシリンダブロックに
おいて金属溶射層を設けた環状溝部分のスラスト−反ス
ラスト方向部位の縦断面図である。
【図5】シリンダライナを嵌装したシリンダブロックに
おいて金属溶射層を設けた環状溝部分のクランク軸方向
部位の縦断面図である。
【図6】本考案のシリンダライナの周方向における温度
を示す図である。
【図7】従来のシリンダライナの周方向における温度を
示す図である。
【符号の説明】
1 シリンダライナ 2 鍔部 3 ライナ外周面 4 環状溝 4A 第1環状溝群 4B 第2環状溝群 4C 第3環状溝群 5、6、7、8、9、10、11、12 縦方向溝 13、14、15 排出溝 16 金属溶射層 17 シリンダブロック 18 ボア部内周面 19 冷却液通路 T スラスト位置 AT 反スラスト位置 F 前位置 R 後位置

Claims (2)

    (57)【実用新案登録請求の範囲】
  1. 【請求項1】 多気筒エンジンのシリンダブロックの各
    々のシリンダボアに装着され、外周面に環状溝とこれに
    接続する縦方向溝が複数個形成され、前記溝内に冷却液
    を流通させるシリンダライナにおいて、ライナの内周
    面、外周面と同心の円筒面をなす前記環状溝底のクラン
    ク軸方向部位に金属の溶射層を被覆し、前記環状溝の断
    面積を変化させたことを特徴とするシリンダライナ。
  2. 【請求項2】 多気筒エンジンのシリンダブロックの各
    々のシリンダボアに装着され、外周面に環状溝とこれに
    接続する縦方向溝が複数個形成され、前記溝内に冷却液
    を流通させるシリンダライナにおいて、ライナの内周
    面、外周面と同心の円筒面をなす前記環状溝底に、クラ
    ンク軸線から最大で±45度の範囲で、少なくとも±3
    0度の範囲にわたって金属の溶射層を被覆し、前記環状
    溝の断面積を変化させたことを特徴とするシリンダライ
    ナ。
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