JP5343626B2

JP5343626B2 - Cylinder block of in-line multi-cylinder internal combustion engine

Info

Publication number: JP5343626B2
Application number: JP2009047712A
Authority: JP
Inventors: 和貴有馬
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2009-03-02
Filing date: 2009-03-02
Publication date: 2013-11-13
Anticipated expiration: 2029-03-02
Also published as: JP2010203275A

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To inhibit cross sections of middle cylinders positioned between cylinders at both ends from being deformed in ellipse shapes by a thermal expansion force generated by combustion, in a cylinder block for an in-line multi-cylinder internal combustion engine. <P>SOLUTION: In the cylinder block 1 for the internal combustion engine having the middle cylinders #2, #3 arranged between two cylinders #1, #4 positioned at both ends with respect to a direction of a crankshaft L, wall thicknesses in a direction perpendicular to the crankshaft L of the middle cylinders #2, #3 are made thicker than wall thicknesses in a direction perpendicular to the crankshaft L of the cylinders #1, #4 at both the ends. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

この発明は、直列多気筒内燃機関におけるシリンダの熱変形の抑制に関する。 The present invention relates to suppression of thermal deformation of a cylinder in an in-line multi-cylinder internal combustion engine.

直列多気筒型の内燃機関は、運転時にシリンダブロックに固定されたシリンダヘッドにシリンダブロックより大きな熱膨張力が作用する。そのため、シリンダヘッドからシリンダブロックにクランク軸方向の変形圧力が作用し、クランク軸方向の両端に位置するシリンダの横断面がクランク軸方向に変形を起しやすい。 In an in-line multi-cylinder internal combustion engine, a thermal expansion force larger than that of a cylinder block acts on a cylinder head fixed to the cylinder block during operation. Therefore, a deformation pressure in the crankshaft direction acts on the cylinder block from the cylinder head, and the cross sections of the cylinders located at both ends in the crankshaft direction are likely to be deformed in the crankshaft direction.

シリンダのこうした変形はピストンリングの追従性を損ない、フリクション増大の要因となる。 Such deformation of the cylinder impairs the followability of the piston ring and causes an increase in friction.

特許文献１は、上記のシリンダの変形を抑制するために、直列多気筒型の内燃機関のクランク軸方向の両端に位置するシリンダの壁厚をクランク軸方向に厚くすることを提案している。 Patent Document 1 proposes to increase the wall thickness of the cylinders located at both ends in the crankshaft direction of the in-line multi-cylinder internal combustion engine in the crankshaft direction in order to suppress the deformation of the cylinder.

特開平２００６−０１６９９４号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2006-016994

特許文献１の従来技術は、両端のシリンダのクランク軸方向の熱変形の抑制に好ましい効果をもたらす。 The prior art of Patent Document 1 has a favorable effect for suppressing thermal deformation in the crankshaft direction of the cylinders at both ends.

一方、シリンダにはシリンダヘッドから受ける熱膨張力に以外に、燃焼室内の燃焼熱による熱膨張力が作用する。燃焼熱による膨張圧力は、特定方向への偏りをもたず、シリンダの水平断面において３６０度に作用する。 On the other hand, in addition to the thermal expansion force received from the cylinder head, the thermal expansion force due to the combustion heat in the combustion chamber acts on the cylinder. The expansion pressure due to the combustion heat is not biased in a specific direction and acts at 360 degrees in the horizontal cross section of the cylinder.

クランク軸方向の両端のシリンダの間に存在するシリンダ（以下、中間のシリンダと称する）に関して言えば、燃焼熱による膨張圧力が作用した場合に、シリンダのクランク軸方向の熱膨張は隣接するシリンダによって規制される。したがって、中間のシリンダの熱膨張は主にクランク軸と直交する向きに生じることになり、結果としてシリンダの横断面は楕円形に変形することになる。 Regarding cylinders existing between cylinders at both ends in the crankshaft direction (hereinafter referred to as intermediate cylinders), when expansion pressure due to combustion heat acts, the thermal expansion in the crankshaft direction of the cylinder is caused by adjacent cylinders. Be regulated. Therefore, the thermal expansion of the intermediate cylinder mainly occurs in a direction orthogonal to the crankshaft, and as a result, the cross section of the cylinder is deformed into an elliptical shape.

シリンダの横断面が楕円形に変形すると、シリンダ内をストロークするピストンの摩擦抵抗が増加する。またピストンのストロークに伴ってスラップ音が発生しやすくなる。 When the cross section of the cylinder is deformed into an ellipse, the frictional resistance of the piston that strokes in the cylinder increases. In addition, a slap noise is likely to occur with the stroke of the piston.

したがって、シリンダ横断面のこのような変形はできるだけ抑制することが望ましい。しかしながら、従来技術では中間のシリンダのこうした変形を抑制することはできない。 Therefore, it is desirable to suppress such deformation of the cylinder cross section as much as possible. However, the prior art cannot suppress such deformation of the intermediate cylinder.

この発明の目的は、中間のシリンダの横断面が熱膨張により楕円形に変形するのを抑制することである。 An object of the present invention is to suppress deformation of the cross section of an intermediate cylinder into an ellipse due to thermal expansion.

以上の目的を達成するために、この発明は、クランク軸方向に関して両端に位置するふたつのシリンダの間に中間のシリンダを配置した内燃機関のシリンダブロックにおいて、中間のシリンダのクランク軸と直交する方向の壁厚を、両端のシリンダのクランク軸と直交する方向の壁厚より厚くするとともに、、シリンダブロック内のシリンダの側方にウォータジャケットが形成され、中間のシリンダの側方におけるウォータジャケットの断面積を両端のシリンダの側方におけるウォータジャケットの断面積より小さくしている。 In order to achieve the above object, the present invention provides a cylinder block of an internal combustion engine in which an intermediate cylinder is disposed between two cylinders located at both ends with respect to the crankshaft direction, and a direction perpendicular to the crankshaft of the intermediate cylinder. The wall thickness of the cylinder is thicker than the wall thickness in the direction perpendicular to the crankshaft of the cylinders at both ends, and a water jacket is formed on the side of the cylinder in the cylinder block. The area is smaller than the cross-sectional area of the water jacket at the sides of the cylinders at both ends .

この発明によれば、クランク軸と直交する方向のシリンダの大きな壁厚により、シリンダの同方向への熱膨張が起きにくくなる。また、クランク軸方向のシリンダの膨張は隣接するシリンダに規制される。したがって、シリンダの横断面の変形が全体的に抑制され、シリンダ内を摺動するピストンの摩擦抵抗の増加やスラップ音の発生を防止することができる。 According to this invention, the large wall thickness of the cylinder in the direction perpendicular to the crankshaft makes it difficult for the cylinder to thermally expand in the same direction. Further, the expansion of the cylinder in the crankshaft direction is restricted by the adjacent cylinder. Therefore, deformation of the cross section of the cylinder is generally suppressed, and an increase in frictional resistance of the piston sliding in the cylinder and generation of slap noise can be prevented.

この発明の一実施形態による内燃機関のシリンダブロックの水平断面図である。1 is a horizontal sectional view of a cylinder block of an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention. 図１の要部の拡大図である。It is an enlarged view of the principal part of FIG.

図１を参照すると、直列４気筒の内燃機関のシリンダブロック１は、図の左右方向に相当するクランク軸Ｌの方向に４個のシリンダ＃１−＃４を備える。シリンダ＃１−＃４はあらかじめシリンダブロック１に形成したボアに嵌合する円筒形状のライナー２によって構成される。各シリンダ＃１−＃４にはピストンが収装される。シリンダブロック１にはシリンダヘッドが結合し、シリンダ＃１−＃４とピストンとシリンダヘッドにより燃焼室がそれぞれ
画成される。 Referring to FIG. 1, a cylinder block 1 of an in-line four-cylinder internal combustion engine includes four cylinders # 1- # 4 in the direction of a crankshaft L corresponding to the left-right direction in the figure. Cylinders # 1 to # 4 are constituted by a cylindrical liner 2 fitted into a bore formed in the cylinder block 1 in advance. A piston is housed in each cylinder # 1- # 4. A cylinder head is coupled to the cylinder block 1, and combustion chambers are defined by the cylinders # 1- # 4, the piston, and the cylinder head.

クランク軸Ｌと直交する方向、すなわち図の上下方向に関して、シリンダブロック１のシリンダ＃１−＃４の外側にはウォータジャケット３が形成される。ウォータジャケット３には内燃機関の運転中にシリンダブロック１を冷却するための冷却液が循環する。 A water jacket 3 is formed outside the cylinders # 1 to # 4 of the cylinder block 1 in the direction orthogonal to the crankshaft L, that is, the vertical direction in the figure. A coolant for cooling the cylinder block 1 is circulated in the water jacket 3 during operation of the internal combustion engine.

４個のシリンダ＃１−＃４は、クランク軸Ｌの方向の両端に位置するシリンダ＃１と＃４及び、両端のシリンダ＃１と＃４の間に配置された中間のシリンダ＃２と＃３とで構成される。シリンダ＃１と＃４は同一の仕様を備え、その水平断面はクランク軸Ｌと直交する図の垂直線Ｖに関して対称形をなす。 The four cylinders # 1- # 4 include cylinders # 1 and # 4 located at both ends in the direction of the crankshaft L, and intermediate cylinders # 2 and # 4 disposed between the cylinders # 1 and # 4 at both ends. 3 is composed. The cylinders # 1 and # 4 have the same specifications, and their horizontal cross sections are symmetrical with respect to the vertical line V in the figure orthogonal to the crankshaft L.

図２を参照すると、中間のシリンダ＃２と＃３は、クランク軸と直交する方向、すなわち垂直線Ｖ方向に関して、両端のシリンダ＃１と＃４より大きな壁厚を備える。 Referring to FIG. 2, the intermediate cylinders # 2 and # 3 have a wall thickness larger than that of the cylinders # 1 and # 4 at both ends in the direction orthogonal to the crankshaft, that is, the vertical line V direction.

具体的には、シリンダ＃２と＃３を構成するライナー２の肉厚Ｔを、クランク軸から遠ざかるにつれて、すなわち図の上下方向に行くにつれて、徐々に増加させることで、シリンダ＃１と＃４を構成するライナー２の対応する部分の肉厚Ｔ₀より大きくする。 Specifically, the cylinders # 1 and # 4 are increased by gradually increasing the wall thickness T of the liners 2 constituting the cylinders # 2 and # 3 as they move away from the crankshaft, that is, in the vertical direction in the figure. Is made larger than the wall thickness T ₀ of the corresponding part of the liner 2 constituting.

ライナー２の肉厚Ｔを増やす部位は、ライナー２のウォータジャケット３に面した部分に相当する。シリンダ＃２と＃３の壁厚が増えると、ウォータジャケット３によるシリンダ＃２と＃３の冷却性能が低下することは避けられない。 The portion where the thickness T of the liner 2 is increased corresponds to the portion of the liner 2 facing the water jacket 3. When the wall thicknesses of the cylinders # 2 and # 3 increase, the cooling performance of the cylinders # 2 and # 3 by the water jacket 3 is unavoidable.

この冷却性能の低下は、シリンダ＃２と＃３の外側のウォータジャケット３の冷却液の流通断面積を絞ることで補うことができる。冷却液の流通断面積が絞られると、冷却液の流速が増大し、冷却性能が向上するからである。 This decrease in cooling performance can be compensated by reducing the flow cross-sectional area of the coolant in the water jacket 3 outside the cylinders # 2 and # 3. This is because when the flow cross-sectional area of the coolant is reduced, the flow rate of the coolant increases and the cooling performance is improved.

シリンダブロック１の幅を一定とし、シリンダ＃２と＃３のクランク軸と直交する方向の壁厚を増加させれば、シリンダ＃２と＃３の外側に位置するウォータジャケット３の冷却液流通断面は必然的に減少する。したがって、シリンダブロック１の幅を変えずに、シリンダ＃２と＃３のクランク軸と直交する方向の壁厚を増やすことができる。 If the width of the cylinder block 1 is made constant and the wall thickness in the direction perpendicular to the crankshafts of the cylinders # 2 and # 3 is increased, the coolant circulation section of the water jacket 3 located outside the cylinders # 2 and # 3 Inevitably decreases. Therefore, the wall thickness in the direction orthogonal to the crankshafts of cylinders # 2 and # 3 can be increased without changing the width of the cylinder block 1.

以上のように構成されたシリンダブロック１において、燃焼室における混合気の燃焼によりシリンダ＃２と＃３の横断面には熱膨張圧力が３６０度方向に作用する。この熱膨張圧力によるシリンダ＃２と＃３のクランク軸Ｌの方向の膨張は隣接するシリンダ＃１と＃４によって規制される。一方、シリンダ＃２と＃３のクランク軸Ｌと直交する方向に関しては、シリンダ＃２と＃３の厚さを増した壁が熱膨張を抑制する。このようにして、シリンダ＃２と＃３の熱膨張が全体的に抑制されるので、シリンダ＃２と＃３の横断面が熱膨張により楕円形に変形することはなく、ピストンのストロークに対する摩擦抵抗の増加や、ピストンのストロークに伴うスラップ音の発生を防止できる。 In the cylinder block 1 configured as described above, the thermal expansion pressure acts in the direction of 360 degrees on the cross sections of the cylinders # 2 and # 3 due to the combustion of the air-fuel mixture in the combustion chamber. Expansion of the cylinders # 2 and # 3 in the direction of the crankshaft L due to the thermal expansion pressure is regulated by the adjacent cylinders # 1 and # 4. On the other hand, in the direction orthogonal to the crankshaft L of the cylinders # 2 and # 3, the walls with the increased thickness of the cylinders # 2 and # 3 suppress thermal expansion. In this way, since the thermal expansion of the cylinders # 2 and # 3 is generally suppressed, the cross section of the cylinders # 2 and # 3 is not deformed into an elliptical shape by the thermal expansion, and the friction against the piston stroke It is possible to prevent an increase in resistance and the occurrence of a slap sound accompanying the piston stroke.

また、シリンダ＃２と＃３の壁厚を増やす結果として、外側のウォータジャケット３の冷却液の流通断面積が減少するが、流通断面積の減少は冷却液の流速の増加をもたらし、冷却液の冷却能力を向上させる。この冷却能力を向上が、シリンダ＃２と＃３の壁厚の増加に伴う冷却性能の低下と相殺されることで、ウォータジャケット３によるシリンダブロック１全体の冷却能力は影響を受けず、好ましいレベルに維持される。 Further, as a result of increasing the wall thicknesses of the cylinders # 2 and # 3, the flow cross-sectional area of the coolant in the outer water jacket 3 is decreased. However, the decrease in the flow cross-sectional area results in an increase in the flow velocity of the coolant. Improve the cooling capacity. The improvement in the cooling capacity is offset by the decrease in the cooling performance accompanying the increase in the wall thicknesses of the cylinders # 2 and # 3, so that the cooling capacity of the entire cylinder block 1 by the water jacket 3 is not affected and is at a desirable level. Maintained.

以上、この発明を特定の実施例を通じて説明してきたが、この発明は上記の各実施例に限定されるものではない。当業者にとっては、特許請求の範囲に記載された技術の範囲でこれらの実施例にさまざまな修正あるいは変更を加えることが可能である。 As mentioned above, although this invention has been demonstrated through the specific Example, this invention is not limited to said each Example. Those skilled in the art can make various modifications or changes to these embodiments within the scope of the technology described in the claims.

例えば、上記の実施形態では、シリンダ＃１−＃４をライナー２で構成するシリンダブロック１にこの発明を適用しているが、この発明はシリンダブロックにシリンダ＃１−＃４を直接形成した、いわゆる一体型のシリンダブロックにも適用可能である。 For example, in the above embodiment, the present invention is applied to the cylinder block 1 in which the cylinders # 1 to # 4 are configured by the liner 2. However, in the present invention, the cylinders # 1 to # 4 are directly formed on the cylinder block. The present invention can also be applied to a so-called integrated cylinder block.

また、上記の実施形態では、この発明を直列４気筒の内燃機関に適用しているが、この発明は３気筒以上のいかなる直列式内燃機関にも適用可能である。 In the above embodiment, the present invention is applied to an in-line four-cylinder internal combustion engine. However, the present invention is applicable to any in-line type internal combustion engine having three or more cylinders.

１シリンダブロック
２ライナー
３ウォータジャケット
＃１ー＃４シリンダ 1 Cylinder block 2 Liner 3 Water jacket # 1- # 4 Cylinder

Claims

In a cylinder block of an internal combustion engine in which an intermediate cylinder is arranged between two cylinders positioned at both ends with respect to the crankshaft direction, the wall thickness in the direction orthogonal to the crankshaft of the intermediate cylinder is orthogonal to the crankshaft of the cylinders at both ends The water jacket is formed on the side of the cylinder in the cylinder block, and the cross section of the water jacket on the side of the middle cylinder is greater than the cross section of the water jacket on the sides of the cylinders at both ends. A cylinder block of an internal combustion engine characterized by being made smaller .

2. The cylinder block of an internal combustion engine according to claim 1, wherein the wall thickness of the intermediate cylinder is gradually increased as the distance from the crankshaft is increased.

The cylinder block of the internal combustion engine according to claim 1 or 2 , wherein the cylinder includes a liner inserted into the cylinder block, and the wall thickness of the cylinder is the thickness of the liner.