JP2792301B2 - Cylinder structure of internal combustion engine - Google Patents
Cylinder structure of internal combustion engineInfo
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Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は内燃機関の燃焼室を形成
するシリンダ構造に関し、特に燃焼室側壁にシリンダラ
イナを取り付けているシリンダ構造に関するものであ
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a cylinder structure for forming a combustion chamber of an internal combustion engine, and more particularly to a cylinder structure having a cylinder liner attached to a side wall of the combustion chamber.
【０００２】[0002]
【従来の技術】内燃機関の燃焼室側壁はピストンの摺動
に耐えうる耐摩耗性が必要であるため、シリンダ構造の
燃焼室側壁部分に耐摩耗性に優れた材料により形成され
たシリンダライナを取り付けて、ピストンが直接摺動す
る面の耐摩耗性を向上するようにする構造が知られてい
る。そして、シリンダライナをシリンダに取り付ける際
の取付構造の一つとして、シリンダライナを燃焼室の下
方から挿入し、シリンダライナ下部をシリンダに支持す
る支持部を燃焼室の下方に有するシリンダライナの取付
構造がある。このような、シリンダライナの取付構造
は、モノブロックと呼ばれるシリンダブロック部とシリ
ンダヘッド部を一体に鋳造して成るシリンダのように、
燃焼室上方からのシリンダライナの挿入と固定が実質的
に不可能な場合には有効な取付構造である。しかし、燃
焼室側壁としてのシリンダライナには耐摩耗性だけでな
く、爆発行程の圧力や圧縮行程の圧力あるいは吸気行程
の負圧に対しての気密性が要求されるため、例えば、実
開昭５１−４６８０６号公報に、シリンダライナ上端部
の内周側壁がシリンダの燃焼室上部と当接する当接面に
シール部を形成したシリンダライナの取付構造が開示さ
れている。上記構成によれば、燃焼室内の爆発圧力や圧
縮行程の圧力がシリンダライナの外周側に抜けることを
シール部により防止することが出来る。2. Description of the Related Art Since a combustion chamber side wall of an internal combustion engine needs to have wear resistance enough to withstand sliding of a piston, a cylinder liner formed of a material having excellent wear resistance is provided on a combustion chamber side wall portion of a cylinder structure. Structures are known that are mounted to improve the wear resistance of the surface on which the piston slides directly. Then, as one of the mounting structures when mounting the cylinder liner to the cylinder, the cylinder liner is inserted from below the combustion chamber, and the cylinder liner mounting structure having a support for supporting the lower portion of the cylinder liner on the cylinder below the combustion chamber. There is. Such a cylinder liner mounting structure is, as in a cylinder formed by integrally casting a cylinder block portion called a monoblock and a cylinder head portion,
This is an effective mounting structure when it is substantially impossible to insert and fix the cylinder liner from above the combustion chamber. However, the cylinder liner as the combustion chamber side wall is required to have not only abrasion resistance but also airtightness against the pressure in the explosion stroke, the pressure in the compression stroke, or the negative pressure in the intake stroke. Japanese Patent Application Laid-Open No. 51-46806 discloses a mounting structure of a cylinder liner in which a seal portion is formed on a contact surface where an inner peripheral side wall of an upper end portion of a cylinder liner comes into contact with an upper portion of a combustion chamber of a cylinder. According to the above configuration, it is possible to prevent the explosion pressure in the combustion chamber and the pressure in the compression stroke from leaking to the outer peripheral side of the cylinder liner by the seal portion.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】ところで、シリンダラ
イナ内周壁はピストンの摺動部となっているため、耐摩
耗性だけでなく温度上昇に対してシリンダライナ内周壁
の熱変形量を低減すべく、シリンダライナは熱膨張率の
低い材料を使用している。一方、シリンダライナを取り
付けることにより、耐摩耗性や低熱膨張率を有する材料
を使用する必要性がなくなったシリンダに使用する材料
としては、シリンダの重量を低減し、且つシリンダの生
産性を向上すべく、アルミ合金やマグネシウム合金等、
高熱膨張率の材料だが軽量で且つ加工性のよい特性を有
する材料を使用している。しかしながら上記の如く、シ
リンダとシリンダライナとのそれぞれの要求により、シ
リンダよりもシリンダライナの方を低熱膨張率の材料で
形成した場合には、実開昭５１−４６８０６号公報に開
示されているようなシール部の構造では、シリンダの温
度が上昇すると、シリンダライナ上端部の内周側壁が燃
焼室の径方向外側に熱膨張する量より、シリンダライナ
上端部の内周側壁に当接するシリンダ側の当接面が燃焼
室の径方向外側に熱膨張する量が大きくなる。このた
め、シリンダライナ上端部の内周側壁をシリンダ側の当
接面が強く押しつけて、シリンダの温度が上昇するに従
いシール面圧は単調増加し、シリンダの冷間時にシール
部のシール面圧を適正面圧にすると、シリンダの高温時
にはシール部の面圧が過剰となり、シール部の耐久性低
下あるいはシール部の劣化によるシール性の低下が起こ
る虞れがあった。また、実開昭５１−４６８０６と異な
り、シリンダライナの上端面とシリンダの燃焼室上部が
当接する面にシール部を形成した構造が実開平２−２６
７４５に開示されている。この場合には、シリンダの温
度が上昇すると、シリンダライナの燃焼室の上下方向の
熱膨張量より、シリンダの燃焼室の上下方向の熱膨張量
が大きくなる。このため、シリンダライナ上端面をシリ
ンダ側の当接面が押しつける力が弱まり、シリンダの温
度が上昇するに従いシール面圧は単調減少し、シリンダ
の高温時にも充分なシール性を得るためには、高温時に
シール圧が低下することを考慮して、低温時に過剰なシ
ール面圧をシール部に加えておく必要があり、シール部
の耐久性低下あるいはシール部の劣化によるシール性の
低下が起こる虞れがあった。本発明においては上記問題
に鑑み、シリンダの温度変化に伴うシール面圧の変化
を、単調な増加傾向でも単調な減少傾向でもなく、シリ
ンダの温度変化の途中において、減少から増加に、もし
くは増加から減少に転じさせることによって、シール部
に充分なシール性を保たせながら、シール部に加わる過
剰なシール面圧を低減する事を目的とする。Incidentally, since the inner peripheral wall of the cylinder liner is a sliding portion of the piston, not only the wear resistance but also the amount of thermal deformation of the inner peripheral wall of the cylinder liner with respect to temperature rise is reduced. The cylinder liner uses a material having a low coefficient of thermal expansion. On the other hand, by installing a cylinder liner, it is no longer necessary to use a material having wear resistance and a low coefficient of thermal expansion. As a material used for the cylinder, the weight of the cylinder is reduced and the productivity of the cylinder is improved. Aluminum alloys and magnesium alloys,
A material having a high coefficient of thermal expansion but light weight and good workability is used. However, as described above, when the cylinder liner is formed of a material having a lower coefficient of thermal expansion than the cylinder due to the respective requirements of the cylinder and the cylinder liner, it is disclosed in Japanese Utility Model Laid-Open Publication No. 51-46806. When the temperature of the cylinder rises, the inner peripheral side wall of the upper end of the cylinder liner thermally expands radially outward of the combustion chamber. The amount by which the contact surface thermally expands radially outward of the combustion chamber increases. For this reason, the inner peripheral side wall of the upper end of the cylinder liner is strongly pressed by the contact surface on the cylinder side, and the seal surface pressure monotonically increases as the cylinder temperature rises. If the surface pressure is set to an appropriate value, the surface pressure of the seal portion becomes excessive when the temperature of the cylinder is high, and there is a possibility that the durability of the seal portion is reduced or the sealability is deteriorated due to the deterioration of the seal portion. Further, unlike the actual opening 51-46806, a structure in which a seal portion is formed on a surface where the upper end surface of the cylinder liner and the upper portion of the combustion chamber of the cylinder abut is formed.
745. In this case, when the temperature of the cylinder rises, the vertical thermal expansion of the combustion chamber of the cylinder becomes larger than the vertical thermal expansion of the combustion chamber of the cylinder liner. For this reason, the force that presses the upper end surface of the cylinder liner against the contact surface on the cylinder side weakens, and the sealing surface pressure monotonously decreases as the cylinder temperature rises.In order to obtain sufficient sealing performance even at high cylinder temperatures, In consideration of the fact that the sealing pressure decreases at high temperatures, it is necessary to apply excessive sealing surface pressure to the sealing portion at low temperatures, and there is a possibility that the durability of the sealing portion is reduced or the sealing performance is reduced due to the deterioration of the sealing portion. There was. In the present invention, in consideration of the above problem, the change in the seal surface pressure due to the change in the cylinder temperature is not monotonically increasing or monotonically decreasing, but rather is a series.
In the middle of the temperature change of the
It is an object of the present invention to reduce the excessive sealing surface pressure applied to the seal portion while maintaining the seal portion with sufficient sealing performance by changing from increasing to decreasing .
【０００４】[0004]
【課題を解決するための手段】本発明における内燃機関
のシリンダ構造は、シリンダ内に形成された燃焼室の側
壁にシリンダよりも低熱膨張率のシリンダライナが取り
付けられ、そのシリンダライナの上端部にシリンダライ
ナ側シール部が形成されるとともに、このシリンダライ
ナ側シール部と協働してシールをおこなうシリンダ側シ
ール部が前記シリンダに形成され、かつ前記シリンダラ
イナが前記シリンダライナ側シール部とは反対側の下端
部に形成された固定部によって前記シリンダに固定され
た内燃機関のシリンダ構造において、前記シリンダとシ
リンダライナとの熱膨張による熱応力によってシール面
圧が増大する第１の一対の対向面が前記シリンダライナ
側シール部と前記シリンダ側シール部とに形成され、か
つ前記シリンダとシリンダライナとの熱膨張による熱応
力によってシール面圧が低下する第２の一対の対向面が
前記シリンダライナ側シール部と前記シリンダ側シール
部とに形成され、前記シリンダの冷間時における前記第
２の一対の対向面におけるシール面圧が前記第１の一対
の対向面におけるシール面圧より大きく、かつ、前記第
１の一対の対向面におけるシール面圧と前記第２の一対
の対向面におけるシール面圧との差が、前記シリンダの
取り得る温度範囲内での、前記第１の一対の対向面にお
けるシール面圧の変化量と前記第２の一対の対向面にお
けるシール面圧の変化量との和より小さいことを特徴と
する。In the cylinder structure of the internal combustion engine according to the present invention, a cylinder liner having a lower coefficient of thermal expansion than a cylinder is attached to a side wall of a combustion chamber formed in the cylinder, and an upper end of the cylinder liner is provided at the upper end of the cylinder liner. A cylinder liner side seal portion is formed, and a cylinder side seal portion for performing sealing in cooperation with the cylinder liner side seal portion is formed in the cylinder, and the cylinder liner is opposite to the cylinder liner side seal portion. In a cylinder structure of an internal combustion engine fixed to the cylinder by a fixing portion formed at the lower end on the side, a first pair of opposing surfaces whose seal surface pressure increases due to thermal stress caused by thermal expansion between the cylinder and the cylinder liner Are formed on the cylinder liner side seal portion and the cylinder side seal portion, and the cylinder and A second pair of opposing surfaces in which the sealing surface pressure is reduced by thermal stress due to thermal expansion with the cylinder liner are formed on the cylinder liner side seal portion and the cylinder side seal portion, and the second pair of the second surfaces when the cylinder is cold is formed. the sealing surface pressure of the pair of opposing surfaces of the first greatly from the sealing surface pressure of the pair of opposing surfaces, and wherein said
Seal surface pressure on one pair of opposing surfaces and the second pair
Difference between the seal surface pressure on the facing surface of
The first pair of opposing surfaces within a temperature range that can be taken.
And the second pair of opposing surfaces.
And the sum of the amount of change in the seal surface pressure and the amount of change .
【０００５】[0005]
【作用】この発明のシリンダ構造によれば、シリンダラ
イナとシリンダとの間のシールが、それぞれのシール部
に形成された二対の対向面によっておこなわれる。そし
てシリンダの冷間時には第２の一対の対向面のシール面
圧が第１の一対の対向面でのシール面圧より高いので、
この第２の一対の対向面によってシール部の必要面圧が
確保される。そして、シリンダの温度が冷間時の状態か
ら上昇すると、シリンダとシリンダライナとの熱膨張率
に差があるために、シリンダ側シール部とシリンダライ
ナ側シール部との間で熱応力が生じる。具体的には、第
１の一対の対向面の間では、それらの対向面を接近させ
る方向に熱応力が作用し、その結果、これら第１の対向
面におけるシール面圧が単調増大する。これに対して第
２の一対の対向面の間では、これらの対向面を離隔させ
る方向に熱応力が作用し、その結果、これら第２の対向
面におけるシール面圧が単調減少する。このため、シリ
ンダの温度が上昇すると、第１の一対の対向面のシール
面圧と第２の一対の対向面のシール面圧とが近づき、や
がてある温度で第１の一対の対向面のシール面圧と第２
の一対の対向面のシール面圧が等しくなり、それ以上の
温度になると第１の一対の対向面のシール面圧が第２の
一対の対向面のシール面圧を上回り、第１の一対の対向
面でのシール面圧によってシール部の必要面圧を確保す
るようになる。第２の一対の対向面でのシール面圧と第
１の一対の対向面でのシール面圧とが等しくなる時のシ
リンダの温度は、冷間時に設定する第１の一対の対向面
でのシール面圧と第２の一対の対向面でのシール面圧と
の差を大きくする程高くなる。また、シリンダの冷間時
に第１の一対の対向面のシール面圧と第２の一対の対向
面のシール面圧との差をシリンダの取り得る温度範囲内
での第１の一対の対向面のシール面圧変化量と第２の一
対の対向面のシール面圧の変化量の和より小さく設定す
ると、シリンダが取り得る温度の範囲内に第２の一対の
対向面のシール面圧と第１の一対の対向面のシール面圧
が等しくなるシリンダの温度が存在することとなる。 こ
のため、シール部の必要面圧を確保するシール面の面圧
は、シリンダの冷間時は温度上昇に対して単調な減少傾
向となり、高温時は温度上昇に対して単調な増加傾向と
なる。また、シリンダの取り得る温度の範囲内では、温
度上昇に対して減少から増加に転ずる特性となる。 According to the cylinder structure of the present invention, the seal between the cylinder liner and the cylinder is performed by two pairs of opposing surfaces formed on the respective seal portions. When the cylinder is cold, the sealing surface pressure on the second pair of opposing surfaces is higher than the sealing surface pressure on the first pair of opposing surfaces.
The required surface pressure of the seal portion is ensured by the second pair of opposing surfaces. When the temperature of the cylinder rises from a cold state, thermal stress is generated between the cylinder-side seal portion and the cylinder-liner-side seal portion due to a difference in thermal expansion coefficient between the cylinder and the cylinder liner. Specifically, between the first pair of opposing surfaces, thermal stress acts in a direction to approach the opposing surfaces, and as a result, the seal surface pressure on the first opposing surfaces monotonically increases. On the other hand, between the second pair of opposing surfaces, thermal stress acts in a direction to separate these opposing surfaces, and as a result, the seal surface pressure on the second opposing surfaces monotonously decreases. For this reason, when the temperature of the cylinder rises, the sealing surface pressure of the first pair of opposing surfaces and the sealing surface pressure of the second pair of opposing surfaces approach each other. Surface pressure and second
When the seal surface pressures of the pair of opposing surfaces become equal to each other and the temperature becomes higher than that, the seal surface pressure of the first pair of opposing surfaces exceeds the seal surface pressure of the second pair of opposing surfaces, and the first pair of opposing surfaces The required surface pressure of the seal portion is ensured by the seal surface pressure at the facing surface. The cylinder temperature when the seal surface pressure on the second pair of opposing surfaces is equal to the seal surface pressure on the first pair of opposing surfaces is set at the cold state on the first pair of opposing surfaces. The higher the difference between the seal surface pressure and the seal surface pressure at the second pair of opposing surfaces, the higher the difference. When the cylinder is cold
And a second pair of opposing surfaces of the first pair of opposing surfaces.
The difference between the surface pressure of the seal and the pressure within the temperature range that the cylinder can take
Of the seal surface pressure change of the first pair of opposing surfaces at
Set smaller than the sum of the changes in the seal surface pressure on the opposing surfaces.
Then, the second pair of the cylinders fall within the temperature range that the cylinder can take.
Seal surface pressure on the opposing surface and seal surface pressure on the first pair of opposing surfaces
There will be a cylinder temperature at which is equal. This
Surface pressure of the seal surface to secure the required surface pressure of the seal
Means that the temperature decreases monotonously with increasing temperature when the cylinder is cold.
At high temperatures, the temperature increases monotonically with increasing temperature.
Become. In addition, within the temperature range that the cylinder can take,
The characteristic changes from a decrease to an increase with a rise in degree.
【０００６】[0006]
【実施例】以下に、本発明の第１、第２、第３実施例に
つき図１、図２、図３、図４に基づいて説明する。最初
に図１、図２に基づいて本発明の第１実施例について説
明する。図１は本発明の第１実施例の全体構成図であ
り、図２は本発明の第１実施例のシール部の構成図であ
る。内燃機関のシリンダブロック部とシリンダヘッド部
を一体に鋳造して燃焼室を形成して成るアルミ合金製の
シリンダ１の燃焼室側壁に、アルミより低熱膨張率の鋳
鉄製のシリンダライナ２が取り付けられている。シリン
ダライナ２はその外周部とシリンダ１の燃焼室側壁の間
隙に冷却水通路４を形成している。また、シリンダライ
ナ２には、燃焼室からシリンダライナ２の上端を通って
冷却水通路４に燃焼ガスが漏れないように、その上端部
においてシール部５が形成されている。また、シリンダ
ライナ２は、シリンダライナ２の上端のシール部５に対
して押圧が加わる状態で、クランクケース３の上部に形
成される固定部６により、下端部をシリンダ１に対して
固定されている。シール部５は図２に示すように、シリ
ンダライナ２の上端部がシリンダ１に対して２つの当接
部において当接しており、それぞれの当接部においてシ
ール部材７を当接面間に挟持することにより、２つの当
接部でのシールを行う構成となっている。前記２つの当
接部のうち一方は、燃焼室の軸方向に対して略平行に形
成され、且つ燃焼室の中心軸に対向した第１のシール面
１４としてのシリンダライナ２上端部の内周側面９と、
シリンダライナ２上端部の内周側面９に対して平行に形
成されたシリンダ１側の第１の当接面８からなり、これ
らの内周側面９と当接面８との間にシール部材７を挟持
してシールを行っている。したがってこれらの内周側面
９と当接面８とがこの発明における一対の対向面に相当
している。また、前記２つの当接部のうち他方は、燃焼
室の径方向に対して平行に形成された第２のシール面１
５としてのシリンダライナの上端面１０と、シリンダラ
イナの上端面１０に対して平行に形成されたシリンダ１
側の第２の当接面１１とからなり、これら上端面１０と
当接面１１との間にシール部材７を挟持してシールを行
っている。したがってこれら上端面１０と当接面１１と
がこの発明における他の一対の対向面に相当している。
そして、シリンダ１の冷間時における、第１のシール面
１４でのシリンダ１とシリンダライナ２とのはめあい、
および第２のシール面１５でのシリンダ１とシリンダラ
イナ２とのはめあいを調整することにより、シリンダ１
の冷間時に第２のシール面１５に加わる面圧が第１のシ
ール面１４に加わる面圧より大であるようにして、シリ
ンダライナ２をシリンダ１に固定している。また、シリ
ンダ１の冷間時の第２のシール面１５に加わる面圧と第
１のシール面１４に加わる面圧との差が、シリンダ１の
取り得る温度範囲内での第１のシール面１４に加わる面
圧の変化幅に等しくされている。上記第１実施例の構成
によれば、シリンダ１の冷間時は第２のシール面１５の
面圧が第１のシール面１４の面圧より大であるため第２
のシール面１５の面圧によってシール部５の必要面圧を
確保している。そしてシリンダ１の温度が冷間時の状態
から上昇することにより、第２のシール面１５のシール
面圧は単調減少するが、第１のシール面１４のシール面
圧が単調増加する。このため、ある温度まで上昇すると
第１のシール面１４のシール面圧と第２のシール面１５
のシール面圧とが等しくなり、それ以上の温度になると
第１のシール面１４の面圧が第２のシール面１５の面圧
を上回り、第１のシール面１４の面圧によってシール部
５の必要面圧を確保するようになる。第２のシール面１
５の面圧と第１のシール面１４の面圧とが等しくなる時
のシリンダの温度は、冷間時に設定する第１のシール面
１４の面圧と第２のシール面１５の面圧との差を大きく
する程高くなる。シリンダ１の冷間時の第１のシール面
１４のシール面圧と第２のシール面１５の面圧との差を
シリンダ１の取り得る温度範囲内で第１のシール面１４
のシール面圧の変化量と第２のシール面１５のシール面
圧の変化量との和より小さいシリンダ１の取り得る温度
範囲内での第１のシール面１４のシール面圧の変化量に
等しく設定しているため、シリンダ１が取り得る温度範
囲内に第２のシール面１５の面圧と第１のシール面１４
の面圧とが等しくなるシリンダ１の温度が存在すること
になる。このため、シール部５の必要面圧を確保するシ
ール面の面圧は、シリンダ１の冷間時の温度上昇に対し
て単調な減少傾向になり、高温時は温度上昇に対して単
調な増加傾向となる。また、シリンダ１の取り得る温度
の範囲内では、温度上昇に対して減少から増加に転ずる
特性となる。これにより、内燃機関の運転時に取り得る
シリンダ１の温度の範囲内において、シール部５の必要
面圧を確保するシール面の面圧の変化幅を、シール面圧
の温度上昇に対する変化が単調増加のみあるいは単調減
少のみである場合に比べて小さくすることが出来る。ま
た、シリンダ１の温度上昇に対してシール部５の必要面
圧を確保するシール面の面圧が上記の如く変化する場
合、シール部５に必要面圧を確保するシール面の面圧
は、第１のシール面１４のシール面圧と第２のシール面
１５のシール面圧とが等しくなるときに最低値となる。
このため、第１のシール面１４のシール面圧と第２シー
ル面１５のシール面圧とが等しくなるときのシール面圧
を、冷間時のシリンダ１とシリンダライナ２とのはめあ
いを調整して、シール部５のシール性が保たれる最低限
度のシール面圧に略等しくなるように設定すれば、シー
ル部５のシール性を保ちながらシール部５に加わる過剰
なシール面圧を、シリンダ１の全温度域において低減す
ることが可能となる。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS First, second, and third embodiments of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1, 2, 3, and 4. FIG. First, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is an overall configuration diagram of a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a configuration diagram of a seal portion of the first embodiment of the present invention. A cylinder liner 2 made of cast iron having a lower coefficient of thermal expansion than aluminum is attached to a side wall of a combustion chamber of an aluminum alloy cylinder 1 formed by integrally casting a cylinder block portion and a cylinder head portion of an internal combustion engine to form a combustion chamber. ing. The cooling water passage 4 is formed in the gap between the outer peripheral portion of the cylinder liner 2 and the side wall of the combustion chamber of the cylinder 1. Further, a seal portion 5 is formed at the upper end of the cylinder liner 2 so that the combustion gas does not leak from the combustion chamber to the cooling water passage 4 through the upper end of the cylinder liner 2. The lower end of the cylinder liner 2 is fixed to the cylinder 1 by a fixing portion 6 formed on the upper portion of the crankcase 3 in a state where pressure is applied to the seal portion 5 at the upper end of the cylinder liner 2. I have. As shown in FIG. 2, the seal portion 5 has an upper end portion of the cylinder liner 2 in contact with the cylinder 1 at two contact portions, and sandwiches the seal member 7 between the contact surfaces at each contact portion. By doing so, it is configured to perform sealing at the two contact portions. One of the two contact portions is formed substantially parallel to the axial direction of the combustion chamber, and has an inner periphery of an upper end portion of the cylinder liner 2 as a first seal surface 14 facing the central axis of the combustion chamber. Side 9;
A first contact surface 8 on the cylinder 1 side is formed in parallel with an inner peripheral side surface 9 at the upper end of the cylinder liner 2, and a seal member 7 is provided between the inner peripheral side surface 9 and the contact surface 8. To seal. Therefore, the inner peripheral side surface 9 and the contact surface 8 correspond to a pair of opposing surfaces in the present invention. The other of the two contact portions is a second sealing surface 1 formed in parallel with the radial direction of the combustion chamber.
The upper end surface 10 of the cylinder liner as the cylinder 5 and the cylinder 1 formed parallel to the upper end surface 10 of the cylinder liner
And a second contact surface 11 on the side, and sealing is performed by sandwiching the seal member 7 between the upper end surface 10 and the contact surface 11. Therefore, the upper end surface 10 and the contact surface 11 correspond to another pair of opposing surfaces in the present invention.
Then, when the cylinder 1 is cold, the cylinder 1 and the cylinder liner 2 are fitted on the first seal surface 14,
By adjusting the fit between the cylinder 1 and the cylinder liner 2 on the second seal surface 15, the cylinder 1
The cylinder liner 2 is fixed to the cylinder 1 so that the surface pressure applied to the second seal surface 15 during the cold state is larger than the surface pressure applied to the first seal surface 14. The difference between the surface pressure applied to the second seal surface 15 and the surface pressure applied to the first seal surface 14 when the cylinder 1 is cold is determined by the first seal surface within a temperature range that the cylinder 1 can take. 14 is set equal to the change width of the surface pressure applied to the substrate 14. According to the configuration of the first embodiment, when the cylinder 1 is cold, the surface pressure of the second seal surface 15 is larger than the surface pressure of the first seal surface
The required surface pressure of the seal portion 5 is secured by the surface pressure of the seal surface 15. When the temperature of the cylinder 1 rises from the cold state, the seal surface pressure of the second seal surface 15 decreases monotonically, but the seal surface pressure of the first seal surface 14 increases monotonically. For this reason, when the temperature rises to a certain temperature, the sealing surface pressure of the first sealing surface 14 and the second sealing surface 15
The surface pressure of the first seal surface 14 exceeds the surface pressure of the second seal surface 15 when the temperature becomes higher than the surface pressure of the first seal surface 14. The required surface pressure is secured. Second sealing surface 1
When the surface pressure of the first seal surface 14 is equal to the surface pressure of the first seal surface 14, the cylinder temperature is equal to the surface pressure of the first seal surface 14 and the surface pressure of the second seal surface 15 which are set at the time of cold. The larger the difference, the higher the difference. The difference between the surface pressure of the first sealing surface 14 and the surface pressure of the second sealing surface 15 when the cylinder 1 is cold is determined within the temperature range in which the cylinder 1 can take the first sealing surface 14.
The change in the seal surface pressure of the first seal surface 14 within the temperature range that the cylinder 1 can take is smaller than the sum of the change in the seal surface pressure of the second seal surface 15 and the change in the seal surface pressure of the second seal surface 15. Since they are set equal, the surface pressure of the second sealing surface 15 and the first sealing surface
Of the cylinder 1 at which the surface pressure of the cylinder 1 becomes equal. For this reason, the surface pressure of the seal surface for securing the required surface pressure of the seal portion 5 tends to decrease monotonically with the temperature rise when the cylinder 1 is cold, and increases monotonically with the temperature rise at high temperatures. It becomes a tendency . Also within a range of temperatures that can be taken of the cylinder 1, it starts to increase from decrease to temperature rise
The characteristics. As a result, within the range of the temperature of the cylinder 1 that can be obtained during the operation of the internal combustion engine, the change width of the surface pressure of the seal surface for securing the required surface pressure of the seal portion 5 increases monotonically with the increase in the temperature of the seal surface pressure. It can be made smaller than in the case of only or monotonically decreasing. Further, when the surface pressure of the seal surface for securing the required surface pressure of the seal portion 5 with respect to the temperature rise of the cylinder 1 changes as described above, the surface pressure of the seal surface for securing the required surface pressure of the seal portion 5 is: When the sealing surface pressure of the first sealing surface 14 and the sealing surface pressure of the second sealing surface 15 are equal, the minimum value is obtained.
For this reason, the sealing surface pressure when the sealing surface pressure of the first sealing surface 14 and the sealing surface pressure of the second sealing surface 15 become equal is adjusted by adjusting the fit between the cylinder 1 and the cylinder liner 2 when cold. If the seal surface pressure is set to be substantially equal to the minimum seal surface pressure at which the sealability of the seal portion 5 is maintained, the excessive seal surface pressure applied to the seal portion 5 while maintaining the sealability of the seal portion 5 can be reduced by the cylinder. 1 can be reduced over the entire temperature range.
【０００７】次に、本発明の第２実施例について図３に
基づき以下に説明する。第２実施例は第１実施例に対し
第１のシール面１４の形状が異なるのみであるため、第
１実施例と相違する部分のみについて説明する。第２実
施例は図３に示すように、第１のシール面１４としての
シリンダライナ２上端部の内周側面９が、燃焼室の軸方
向の上方に向かうに連れて燃焼室の中心から遠ざかるテ
ーパー面に成っている。上記第２実施例の構成によれ
ば、シリンダライナ２を組付けるときに、第１のシール
面１４としてのシリンダライナ２の内周側面９がテーパ
ー面と成っているため、比較的手間なくシリンダ１に嵌
め込むことが出来る。Next, a second embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. The second embodiment differs from the first embodiment only in the shape of the first sealing surface 14, and therefore only the portions different from the first embodiment will be described. In the second embodiment, as shown in FIG. 3, the inner peripheral side surface 9 at the upper end of the cylinder liner 2 as the first seal surface 14 moves away from the center of the combustion chamber as it goes upward in the axial direction of the combustion chamber. It has a tapered surface. According to the configuration of the second embodiment, when the cylinder liner 2 is assembled, the inner peripheral side surface 9 of the cylinder liner 2 as the first sealing surface 14 is formed as a tapered surface, so that the cylinder liner can be relatively easily operated. 1 can be fitted.
【０００８】次に、第３実施例について図４に基づき以
下に説明する。第３実施例は第１実施例に対しシール部
５の形状が異なるのみであるため、第１実施例と相違す
る部分のみについて説明する。第３実施例は図４に示す
ように、シール部５がシリンダ１とシリンダライナ２そ
れぞれに形成した円弧形状を有する円弧形状シール面１
２、１３から成り、円弧形状シール面１２、１３間にシ
ール部材７を挟持している。この場合、シリンダライナ
２最上部付近の燃焼室の径方向に対して若干の傾斜を有
している部位が第２のシール面１５となり、シリンダラ
イナ２上端部の内周側の燃焼室の軸方向に対して若干の
傾斜を有している部位が第１のシール面１４となる。そ
して、シリンダ１側の円弧形状シール面１３を形成する
円弧の中心位置に対して、シリンダライナ２側の円弧形
状シール面１２を形成する円弧の中心位置を燃焼室の径
方向に対して適宜オフセットさせることにより、冷間時
における第１のシール面１４と第２のシール面１５のシ
ール面圧の差を調整している。上記第３実施例の構成に
よれば、第２実施例と同様にシリンダライナ２を組付け
るときに、シリンダライナ２の上端部が円弧形状と成っ
ているため、比較的手間なくシリンダ１に嵌め込むこと
が出来る。以上、本発明の３つの実施例について説明し
たが、本発明は上記実施例に限るものではなく、本発明
の範囲内で種々のシール面の形状を採用することが可能
なものである。Next, a third embodiment will be described below with reference to FIG. Since the third embodiment differs from the first embodiment only in the shape of the seal portion 5, only the portions different from the first embodiment will be described. In the third embodiment, as shown in FIG. 4, an arc-shaped seal surface 1 in which a seal portion 5 has an arc shape formed on each of a cylinder 1 and a cylinder liner 2 is shown.
The sealing member 7 is sandwiched between the arc-shaped sealing surfaces 12 and 13. In this case, a portion having a slight inclination with respect to the radial direction of the combustion chamber near the top of the cylinder liner 2 becomes the second sealing surface 15, and the axis of the combustion chamber on the inner peripheral side of the upper end of the cylinder liner 2 is formed. A portion having a slight inclination with respect to the direction becomes the first seal surface 14. The center position of the arc forming the arc-shaped sealing surface 12 on the cylinder liner 2 side is appropriately offset from the center position of the arc forming the arc-shaped sealing surface 13 on the cylinder 1 side in the radial direction of the combustion chamber. By doing so, the difference between the seal surface pressures of the first seal surface 14 and the second seal surface 15 at the time of cold is adjusted. According to the configuration of the third embodiment, when assembling the cylinder liner 2 as in the second embodiment, the upper end of the cylinder liner 2 is formed in an arc shape, so that the cylinder liner 2 can be fitted into the cylinder 1 with relatively little effort. Can be included. As described above, the three embodiments of the present invention have been described. However, the present invention is not limited to the above embodiments, and various shapes of the sealing surface can be adopted within the scope of the present invention.
【０００９】[0009]
【効果】以上説明したように本発明によれば、内燃機関
の運転時に取り得るシリンダの温度の範囲内において、
シール部の必要面圧を確保するシール面の面圧をシリン
ダの温度上昇に対して減少から増加に転ずる特性とする
ことが出来る。このため、内燃機関の運転時に取り得る
シリンダの温度の範囲内における、シール部の必要面圧
を確保するシール面の面圧の変化幅を、シール面圧の温
度上昇に対する変化が単調増加のみあるいは単調減少の
みである場合に比べて小さくすることが出来る。そし
て、シール部の必要面圧を確保するシール面の面圧が、
シリンダが取りうる温度の範囲内で発生する最低値を、
シール部のシール性が保たれる最低限のシール面圧に設
定することで、シール部に充分なシール性を保たせなが
ら、シール部に過剰なシール面圧が発生することを防止
出来る。As described above, according to the present invention, within the range of the cylinder temperature that can be taken during operation of the internal combustion engine,
The surface pressure of the sealing surfaces to secure the necessary surface pressure of the seal portion can be a characteristic which starts to increase from decrease to increase in temperature of the cylinder. For this reason, within the range of the temperature of the cylinder that can be taken at the time of operation of the internal combustion engine, the change width of the surface pressure of the seal surface for securing the required surface pressure of the seal portion, the change with respect to the temperature rise of the seal surface pressure only increases monotonically The size can be reduced as compared to the case where only monotonous decrease occurs. And, the surface pressure of the seal surface to secure the required surface pressure of the seal part,
The lowest value that occurs within the temperature range that the cylinder can take,
By setting the minimum seal surface pressure at which the sealability of the seal portion is maintained, it is possible to prevent excessive seal surface pressure from being generated at the seal portion while maintaining sufficient sealability at the seal portion.
【図１】 本発明の第１実施例に関わるシリンダライナ
の取付構造の全体構成図。FIG. 1 is an overall configuration diagram of a cylinder liner mounting structure according to a first embodiment of the present invention.
【図２】 本発明の第１実施例に関わるシール部の構成
図。FIG. 2 is a configuration diagram of a seal portion according to the first embodiment of the present invention.
【図３】 本発明の第２実施例に関わるシール部の構成
図。FIG. 3 is a configuration diagram of a seal portion according to a second embodiment of the present invention.
【図４】 本発明の第３実施例に関わるシール部の構成
図。FIG. 4 is a configuration diagram of a seal portion according to a third embodiment of the present invention.
【符号の説明】 １ ・・・ シリンダ ２ ・・・ シリンダライナ ３ ・・・ クランクケース ４ ・・・ 冷却水通路 ５ ・・・ シール部 ６ ・・・ 固定部 ７ ・・・ シール部材 ８ ・・・ 第１の当接面 ９ ・・・ 内周側面 １０ ・・・ 上端面 １１ ・・・ 第２の当接面 １２、１３ ・・・ 円弧形状シール面 １４ ・・・ 第１のシール面 １５ ・・・ 第２のシール面[Description of Signs] 1… Cylinder 2… Cylinder liner 3… Crankcase 4… Cooling water passage 5… Seal part 6… Fixed part 7… Seal member 8 · First contact surface 9 ··· Inner peripheral surface 10 ··· Upper end surface 11 ··· Second contact surface 12 and 13 ··· Arc-shaped seal surface 14 ··· First seal surface 15 ... Second sealing surface
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) F02F 11/00 F02F 1/16Continuation of front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 6 , DB name) F02F 11/00 F02F 1/16
Claims (1)
シリンダよりも低熱膨張率のシリンダライナが取り付け
られ、そのシリンダライナの上端部にシリンダライナ側
シール部が形成されるとともに、このシリンダライナ側
シール部と協働してシールをおこなうシリンダ側シール
部が前記シリンダに形成され、かつ前記シリンダライナ
が前記シリンダライナ側シール部とは反対側の下端部に
形成された固定部によって前記シリンダに固定された内
燃機関のシリンダ構造において、 前記シリンダとシリンダライナとの熱膨張による熱応力
によってシール面圧が増大する第１の一対の対向面が前
記シリンダライナ側シール部と前記シリンダ側シール部
とに形成され、 かつ前記シリンダとシリンダライナとの熱膨張による熱
応力によってシール面圧が低下する第２の一対の対向面
が前記シリンダライナ側シール部と前記シリンダ側シー
ル部とに形成され、 前記シリンダの冷間時における前記第２の一対の対向面
におけるシール面圧が前記第１の一対の対向面における
シール面圧より大きく、かつ、前記第１の一対の対向面
におけるシール面圧と前記第２の一対の対向面における
シール面圧との差が、前記シリンダの取り得る温度範囲
内での、前記第１の一対の対向面におけるシール面圧の
変化量と前記第２の一対の対向面におけるシール面圧の
変化量との和より小さいことを特徴とする内燃機関のシ
リンダ構造。A cylinder liner having a lower coefficient of thermal expansion than a cylinder is attached to a side wall of a combustion chamber formed in the cylinder, and a cylinder liner side seal portion is formed at an upper end of the cylinder liner. A cylinder-side seal portion that seals in cooperation with a side seal portion is formed in the cylinder, and the cylinder liner is fixed to the cylinder by a fixing portion formed at a lower end opposite to the cylinder liner-side seal portion. In the fixed cylinder structure of the internal combustion engine, a first pair of opposing surfaces on which a sealing surface pressure increases due to thermal stress due to thermal expansion of the cylinder and the cylinder liner are formed by the cylinder liner side sealing portion and the cylinder side sealing portion. And seal surface pressure due to thermal stress caused by thermal expansion of the cylinder and the cylinder liner. A second pair of opposing surfaces that decrease is formed on the cylinder liner side seal portion and the cylinder side seal portion, and the seal surface pressure on the second pair of opposing surfaces when the cylinder is cold is the first pressure. and greatly, the seal surface pressure of the pair of opposing surfaces of said first pair of opposed surfaces
At the seal surface pressure at the second pair of opposing surfaces
The temperature range in which the difference with the seal surface pressure can be taken by the cylinder
Within the first pair of opposed surfaces.
Between the amount of change and the seal pressure on the second pair of opposing surfaces.
A cylinder structure for an internal combustion engine, wherein the cylinder structure is smaller than the sum of the change amount and the change amount .
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1051192A JP2792301B2 (en) | 1992-01-24 | 1992-01-24 | Cylinder structure of internal combustion engine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1051192A JP2792301B2 (en) | 1992-01-24 | 1992-01-24 | Cylinder structure of internal combustion engine |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05195871A JPH05195871A (en) | 1993-08-03 |
| JP2792301B2 true JP2792301B2 (en) | 1998-09-03 |
Family
ID=11752247
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1051192A Expired - Lifetime JP2792301B2 (en) | 1992-01-24 | 1992-01-24 | Cylinder structure of internal combustion engine |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2792301B2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102979640A (en) * | 2011-11-16 | 2013-03-20 | 摩尔动力(北京)技术股份有限公司 | High detonation pressure engine with body cover |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102007026476A1 (en) * | 2007-06-05 | 2008-12-11 | Federal-Mogul Sealing Systems Gmbh | Method for sealing cylinder head onto cylinder sleeve with a shaped upper rim of the sleeve locating radially outside an alignment rim on the cylinder head |
| JP5932739B2 (en) * | 2013-09-04 | 2016-06-08 | 本田技研工業株式会社 | Internal combustion engine cylinder block |
-
1992
- 1992-01-24 JP JP1051192A patent/JP2792301B2/en not_active Expired - Lifetime
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102979640A (en) * | 2011-11-16 | 2013-03-20 | 摩尔动力(北京)技术股份有限公司 | High detonation pressure engine with body cover |
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| JPH05195871A (en) | 1993-08-03 |
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