JPH05231235A - Cylinder structure for internal combustion engine - Google Patents
Cylinder structure for internal combustion engineInfo
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- JPH05231235A JPH05231235A JP4029690A JP2969092A JPH05231235A JP H05231235 A JPH05231235 A JP H05231235A JP 4029690 A JP4029690 A JP 4029690A JP 2969092 A JP2969092 A JP 2969092A JP H05231235 A JPH05231235 A JP H05231235A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は内燃機関のシリンダ構造
に係り、特にシリンダヘッドとシリンダブロックとが一
体とされ、シリンダライナを下方から装着するモノブロ
ックタイプの内燃機関に適用されて最適な内燃機関のシ
リンダ構造に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a cylinder structure of an internal combustion engine, and in particular, it is applied to a monoblock type internal combustion engine in which a cylinder head and a cylinder block are integrated, and a cylinder liner is mounted from below, which is an optimum internal combustion engine. Regarding the cylinder structure of an engine.
【０００２】[0002]
【従来の技術】シリンダライナの上端部と下端部にシー
ル部材を夫々設け、また、シリンダライナの下部にシリ
ンダライナをシリンダブロックに固定する締付部材を設
けた従来の内燃機関のシリンダ構造としては、例えば、
特開昭６０−１３５６５０号公報に開示されたものがあ
る。この公報に開示されたシリンダ構造は、シリンダヘ
ッドとシリンダブロックとが一体とされた、所謂、モノ
ブロックに下方からシリンダライナを装着する構成であ
る。詳細には、シリンダライナの下部にシリンダライナ
の外周に沿ってねじが形成されており、このねじをモノ
ブロックのボア部内周面に形成されたねじに螺合するこ
とによってシリンダライナがモノブロックに固定され
る。シリンダライナの上端部とモノブロック内面との間
には、燃焼室内の燃焼ガスがシリンダライナ外周部のウ
ォータジャケット内に漏洩することを防止するためのシ
ール部材が設けられ、また、シリンダライナの下端部分
にはウォータジャケット内の冷却水がクランクケース内
に漏洩することを防止するためのシール部材が設けられ
ている。特にシリンダライナ上端部のシール部材は、シ
リンダライナのモノブロックへの螺合時に圧縮されてシ
ール面圧（単に、面圧ともいう）が高められている。2. Description of the Related Art As a conventional cylinder structure of an internal combustion engine, a sealing member is provided at each of an upper end portion and a lower end portion of a cylinder liner, and a fastening member for fixing the cylinder liner to a cylinder block is provided at a lower portion of the cylinder liner. , For example,
There is one disclosed in JP-A-60-135650. The cylinder structure disclosed in this publication has a structure in which a cylinder liner is attached from below to a so-called monoblock in which a cylinder head and a cylinder block are integrated. In detail, a screw is formed in the lower part of the cylinder liner along the outer circumference of the cylinder liner.By screwing this screw into the screw formed on the inner peripheral surface of the bore portion of the monoblock, the cylinder liner becomes a monoblock. Fixed. A seal member is provided between the upper end of the cylinder liner and the inner surface of the monoblock to prevent combustion gas in the combustion chamber from leaking into the water jacket on the outer periphery of the cylinder liner. The portion is provided with a seal member for preventing the cooling water in the water jacket from leaking into the crankcase. In particular, the seal member at the upper end of the cylinder liner is compressed when the cylinder liner is screwed into the monoblock, and the seal surface pressure (also simply referred to as surface pressure) is increased.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】上記従来の構成におい
ては、シリンダライナの下部がモノブロックに螺合する
ことによりシリンダライナがモノブロックに固定される
ため、モノブロックの熱膨張率がシリンダライナの熱膨
張率よりも大きく、内燃機関（エンジン）の熱間時にお
いて両者間に熱膨張差が発生すると、上記螺合部を固定
点としてモノブロックがシリンダライナよりも上方へ大
きく膨張する。そのため、シリンダライナ上端部のシー
ル部材を挟装している部分の間隔が拡がり、それに伴っ
てシール部材の面圧が低下するため、燃焼ガスのシール
性が低下するという問題があった。In the above conventional structure, the lower portion of the cylinder liner is screwed into the monoblock to fix the cylinder liner to the monoblock, so that the coefficient of thermal expansion of the monoblock is higher than that of the cylinder liner. If the coefficient of thermal expansion is greater than the coefficient of thermal expansion and a difference in thermal expansion occurs between the two when the internal combustion engine (engine) is hot, the monoblock expands more than the cylinder liner with the screwed portion as a fixed point. As a result, the interval between the upper end portions of the cylinder liner where the seal member is sandwiched is increased, and the surface pressure of the seal member is reduced accordingly, which causes a problem that the sealability of the combustion gas is reduced.
【０００４】また、エンジンの熱間時において上記シー
ル部材の必要面圧を確保するためには、上記面圧の低下
分を見込んで冷間時に過大な初期面圧をかておく必要が
ある。しかしながら、このようにするとシール部材の劣
化が激しく、また、シリンダライナの過大な締め付けに
よりシリンダライナに歪みを発生させることになるため
好ましくない。Further, in order to secure the required surface pressure of the seal member when the engine is hot, it is necessary to take an excessive initial surface pressure in the cold state in consideration of the decrease in the surface pressure. However, this is not preferable because the seal member is severely deteriorated and the cylinder liner is distorted due to excessive tightening of the cylinder liner.
【０００５】そこで本発明は上記課題に鑑みなされたも
ので、シリンダライナの下部にモノブロックとの固定部
を設けた内燃機関のシリンダ構造において、内燃機関が
冷間から熱間に移行する時のシリンダライナ上端部のシ
ール面圧の低下を従来に比べて減少させることにより、
冷間時にシール部材に過大な初期面圧をかけることなく
熱間時に必要面圧を確保しうる内燃機関のシリンダ構造
を提供することを目的とする。Therefore, the present invention has been made in view of the above problems, and in a cylinder structure of an internal combustion engine in which a monoblock fixing portion is provided in a lower portion of a cylinder liner, when the internal combustion engine shifts from cold to hot. By reducing the decrease in the sealing surface pressure at the upper end of the cylinder liner compared to the conventional model,
An object of the present invention is to provide a cylinder structure of an internal combustion engine that can secure a required surface pressure when hot without applying an excessive initial surface pressure to the seal member when cold.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、シリンダライナと、前記シリンダライナが
ボア部の反燃焼室側から装着されて前記シリンダライナ
の燃焼室側端部が当接する当接面を有し、前記シリンダ
ライナよりも大きい熱膨張率を有するシリンダブロック
と、前記シリンダライナの燃焼室側端部と前記当接面と
の間に挟装された第１のシール部材と、前記シリンダラ
イナの反燃焼室側端部において前記シリンダライナと前
記シリンダブロックとの間に挟装された第２のシール部
材と、前記シリンダライナの反燃焼室側端部に設けら
れ、前記シリンダライナを前記シリンダライナの軸方向
に沿って燃焼室側へ変位せしめて前記シリンダライナを
前記シリンダブロックに固定する締付部材とを有する内
燃機関のシリンダ構造であって、前記締付部材により前
記シリンダライナを燃焼室側に変位させた時に、前記第
１のシール部材および前記第２のシール部材夫々が同時
に、且つ前記シリンダライナの変位量と同じ量、前記軸
方向に沿って圧縮されるように前記第１のシール部材お
よび前記第２のシール部材夫々を前記シリンダライナに
対して並列に設け、且つ、前記第２のシール部材の前記
軸方向におけるばね定数を、前記第１のシール部材の前
記軸方向におけるばね定数よりも小さくした構成であ
る。In order to achieve the above object, the present invention is directed to a cylinder liner, the cylinder liner being mounted from the side opposite to the combustion chamber of the bore so that the end of the cylinder liner on the side of the combustion chamber contacts. A cylinder block having an abutting surface in contact with the cylinder liner and having a coefficient of thermal expansion larger than that of the cylinder liner, and a first seal member sandwiched between a combustion chamber side end of the cylinder liner and the abutting surface. A second seal member sandwiched between the cylinder liner and the cylinder block at an end of the cylinder liner on the side opposite to the combustion chamber, and provided on an end of the cylinder liner on the side opposite to the combustion chamber. A cylinder structure of an internal combustion engine, comprising a tightening member for fixing the cylinder liner to the cylinder block by displacing the cylinder liner toward a combustion chamber along an axial direction of the cylinder liner. When the cylinder liner is displaced to the combustion chamber side by the tightening member, the first seal member and the second seal member are simultaneously and at the same amount as the displacement amount of the cylinder liner, Each of the first seal member and the second seal member is provided in parallel with the cylinder liner so as to be compressed along the axial direction, and a spring of the second seal member in the axial direction. The constant is smaller than the spring constant of the first seal member in the axial direction.
【０００７】[0007]
【作用】本発明において、第１のシール部材および第２
のシール部材夫々を上記の如くシリンダライナに対して
並列に設けることにより、シリンダブロックの熱膨張率
がシリンダライナの熱膨張率よりも大きい場合の熱膨張
差は、第１のシール部材の部分における変位と、第２の
シール部材の部分における変位との両方の部分で吸収さ
れるようになる。このため、第１のシール部材の部分に
おける変位は従来に比べて小さくなる。その結果、内燃
機関が冷間から熱間へ移行する過程における第１のシー
ル部材のシール面圧の低下は従来に比べて減少する。In the present invention, the first seal member and the second seal member
By providing each of the seal members in parallel with the cylinder liner as described above, the difference in thermal expansion when the coefficient of thermal expansion of the cylinder block is larger than the coefficient of thermal expansion of the cylinder liner is Both the displacement and the displacement of the second seal member will be absorbed. Therefore, the displacement at the portion of the first seal member is smaller than that in the conventional case. As a result, the decrease in the seal surface pressure of the first seal member during the process of the internal combustion engine shifting from cold to hot is reduced as compared with the conventional case.
【０００８】また、第２のシール部材のシリンダライナ
軸方向におけるばね定数を第１のシール部材の同方向に
おけるばね定数よりも小さくしたことにより、シリンダ
ブロックとシリンダライナとの間に熱膨張差が発生した
場合、第２のシール部材の部分における変位によって上
記熱膨張差を吸収する量が、第１のシール部分の部分に
おける変位によって吸収する量に比べて大きくなる。即
ち、第１のシール部材の部分における変位が小さくな
る。その結果、内燃機関が冷間から熱間へ移行する過程
における第１のシール部材の面圧の低下は従来に比べて
更に減少する。Further, by making the spring constant of the second seal member in the axial direction of the cylinder liner smaller than the spring constant of the first seal member in the same direction, there is a difference in thermal expansion between the cylinder block and the cylinder liner. When it occurs, the amount of the thermal expansion difference absorbed by the displacement of the second seal member becomes larger than the amount absorbed by the displacement of the first seal member. That is, the displacement in the portion of the first seal member becomes small. As a result, the reduction in the surface pressure of the first seal member during the process of the internal combustion engine transitioning from cold to hot is further reduced as compared with the prior art.
【０００９】そして、内燃機関が冷間から熱間へ移行す
る過程における第１のシール部材の面圧の低下が減少す
ることにより、冷間時において過大な初期面圧をかける
ことなく、熱間時に必要面圧が確保される。The decrease in the surface pressure of the first seal member during the transition of the internal combustion engine from cold to hot reduces, so that the hot surface can be kept hot without applying an excessive initial surface pressure. Sometimes the required surface pressure is secured.
【００１０】[0010]
【実施例】図１は本発明になる内燃機関のシリンダ構造
の一実施例の構成断面図を示す。1 is a sectional view showing the construction of an embodiment of a cylinder structure of an internal combustion engine according to the present invention.
【００１１】同図中、１１はシリンダヘッドとシリンダ
ブロックとをアルミニウム合金により一体鋳造したモノ
ブロック、１２は鋳鉄によって形成されたシリンダライ
ナ、１３は前記第１のシール部材に該当する上部ガスケ
ット、１４は前記第２のシール部材に該当する下部ガス
ケット、１５はシリンダライナ１２をモノブロック１１
に固定する前記締付部材に該当する締付ボルトである。
シリンダライナ１２の外周部にはシリンダライナ１２の
周方向と軸方向に沿った溝１２ａが形成されており（但
し、周方向に沿った溝は図示されていない）、モノブロ
ック１１のボア部１１ａの内周面との間に冷媒通路１６
を形成している。In the figure, 11 is a monoblock in which a cylinder head and a cylinder block are integrally cast from an aluminum alloy, 12 is a cylinder liner formed of cast iron, 13 is an upper gasket corresponding to the first sealing member, and 14 Is a lower gasket corresponding to the second seal member, 15 is a cylinder liner 12 and a monoblock 11
It is a tightening bolt corresponding to the tightening member fixed to.
A groove 12a is formed on the outer peripheral portion of the cylinder liner 12 along the circumferential direction and the axial direction of the cylinder liner 12 (however, the groove along the circumferential direction is not shown), and the bore portion 11a of the monoblock 11 is formed. The refrigerant passage 16 between the inner peripheral surface of the
Is formed.
【００１２】上記各部材を更に詳しく説明すると、モノ
ブロック１１のボア部１１ａの先端部分には燃焼室１７
を形成する燃焼室壁面１１ｂが形成され、その外周部に
は、シリンダライナ１２の上端部１２ｂが上部ガスケッ
ト１３を介して当接する環状の当接面１１ｃが形成され
ている。また、シリンダライナ１２の下端部に対応する
部分には、後述するシリンダライナ１２の鍔部１２ｃが
嵌装される嵌装溝部１１ｄと、鍔部１２ｃが下部ガスケ
ット１４を介して当接する環状の当接面１１ｅが形成さ
れている。更に、上記冷媒通路１６に連通する冷媒流入
口１１ｇ，冷媒流出口１１ｈが設けられており、冷媒は
冷媒流入口１１ｇから冷媒通路１６内に入り、シリンダ
ライナ１２の周方向に沿った冷媒通路を通る過程でシリ
ンダライナ１２を冷却し、冷媒流出口１１ｈから排出さ
れる。Explaining each of the above members in more detail, the combustion chamber 17 is provided at the tip of the bore portion 11a of the monoblock 11.
A combustion chamber wall surface 11b is formed, and an annular contact surface 11c with which the upper end portion 12b of the cylinder liner 12 contacts via the upper gasket 13 is formed on the outer peripheral portion thereof. Further, a portion corresponding to the lower end portion of the cylinder liner 12 is fitted with a fitting groove portion 11d into which a collar portion 12c of the cylinder liner 12 described later is fitted, and an annular contact with which the collar portion 12c abuts via the lower gasket 14. The contact surface 11e is formed. Further, a refrigerant inlet 11g and a refrigerant outlet 11h communicating with the refrigerant passage 16 are provided, and the refrigerant enters the refrigerant passage 16 through the refrigerant inlet 11g and flows through the refrigerant passage along the circumferential direction of the cylinder liner 12. In the process of passing, the cylinder liner 12 is cooled and discharged from the refrigerant outlet 11h.
【００１３】シリンダライナ１２の下端部には、モノブ
ロック１１の上記嵌装溝部１１ｄに嵌装される鍔部１２
ｃが全周に亘って形成されている。この鍔部１２ｃに
は、締付ボルト１５が挿通する挿通孔１２ｄが周方向に
沿って等間隔に複数個穿設されている。締付ボルト１５
は、上記各挿通孔１２ｄおよび下部ガスケット１４に形
成された挿通孔１４ａを挿通して、モノブロック１１に
形成されたねじ部１１ｆに下方からねじ込まれている。At the lower end of the cylinder liner 12, a flange portion 12 is fitted in the fitting groove portion 11d of the monoblock 11.
c is formed over the entire circumference. A plurality of insertion holes 12d, through which the tightening bolts 15 are inserted, are formed in the flange portion 12c at equal intervals along the circumferential direction. Tightening bolt 15
Is inserted into each of the insertion holes 12d and the insertion hole 14a formed in the lower gasket 14, and is screwed into the threaded portion 11f formed in the monoblock 11 from below.
【００１４】上部ガスケット１３は、燃焼室１７内の燃
焼ガスが冷媒通路１６内に漏洩することを防止するため
に高い耐熱性を有し、シリンダライナ１２の上端部１２
ｂと上記当接面１１ｃとの間に全周に亘って挟装される
ようにドーナツ形状とされている。また、下部ガスケッ
ト１４は冷媒通路１６内の冷媒がクランクケース１８内
に漏洩することを防止するものであり、鍔部１２ｃの上
面と上記当接面１１ｅとの間に挟装されるように上部ガ
スケット１３同様にドーナツ形状とされている。また、
上記の如く締付ボルト１５が挿通する挿通孔１４ａが、
鍔部１２ｃの挿通孔１２ｄと同位置に穿設されている。The upper gasket 13 has a high heat resistance in order to prevent the combustion gas in the combustion chamber 17 from leaking into the refrigerant passage 16, and the upper gasket 12 has an upper end portion 12.
It has a donut shape so as to be sandwiched between b and the contact surface 11c over the entire circumference. The lower gasket 14 prevents the refrigerant in the refrigerant passage 16 from leaking into the crankcase 18, and the upper gasket 14 is sandwiched between the upper surface of the flange 12c and the contact surface 11e. Like the gasket 13, it has a donut shape. Also,
As described above, the insertion hole 14a through which the tightening bolt 15 is inserted is
The flange portion 12c is provided at the same position as the insertion hole 12d.
【００１５】図１に示す上記構成のシリンダ構造１０に
おいて、シリンダライナ１２のモノブロック１１への組
み付けは以下の如く行われる。In the cylinder structure 10 having the above structure shown in FIG. 1, the cylinder liner 12 is assembled to the monoblock 11 as follows.
【００１６】先ず、シリンダライナ１２の単体の状態に
おいて、上端部１２ｂ上に上部ガスケット１３を載置
し、また、鍔部１２ｃの上部に下部ガスケット１４を夫
々の挿通孔１２ｄ，１４ａを合わせて載置する。次に、
この上下部ガスケット１３，１４が載置されたシリンダ
ライナ１２を、上端部１２ｂ側を先端方向としてモノブ
ロック１１のボア部１１ａに下方から嵌入する。シリン
ダライナ１２をボア部１１ａの軸方向（Ｚ1 −Ｚ2 方
向）に沿って燃焼室１７側に移動していくと、上部ガス
ケット１３が当接面１１ｃに当接し、またこれと同時に
下部ガスケット１４が当接面１１ｅに当接する。本実施
例のシリンダ構造１０では、上記の如く上下部ガスケッ
ト１３，１４夫々が当接面１１ｃ，１１ｅに同時に当接
するように各寸法が設定されている。従って、ここまで
の段階では、上下部ガスケット１３，１４夫々が当接面
１１ｃ，１１ｅに当接しているものの、上下部ガスケッ
ト１３，１４には何の力も作用していない状態にある。First, in the state where the cylinder liner 12 is a single body, the upper gasket 13 is placed on the upper end 12b, and the lower gasket 14 is placed on the upper part of the flange 12c with the respective through holes 12d and 14a aligned. Place. next,
The cylinder liner 12 on which the upper and lower gaskets 13 and 14 are placed is fitted into the bore portion 11a of the monoblock 11 from below with the upper end portion 12b side being the tip end direction. When the cylinder liner 12 is moved toward the combustion chamber 17 side along the axial direction (Z 1 -Z 2 direction) of the bore portion 11a, the upper gasket 13 contacts the contact surface 11c, and at the same time, the lower gasket. 14 contacts the contact surface 11e. In the cylinder structure 10 of the present embodiment, the respective dimensions are set so that the upper and lower gaskets 13 and 14 come into contact with the contact surfaces 11c and 11e at the same time, as described above. Therefore, at this stage, although the upper and lower gaskets 13 and 14 are in contact with the contact surfaces 11c and 11e, no force acts on the upper and lower gaskets 13 and 14.
【００１７】次に締付ボルト１５を挿通孔１２ｃ，１４
ａを挿通させて、モノブロック１１に形成されたねじ部
１１ｆにねじ込む。そして、鍔部１２ｃの周方向に沿っ
て複数配設された締付ボルト１５を均等に締め付けてい
くと、シリンダライナ１２がモノブロック１１に対して
燃焼室１７側（Ｚ1 方向）に変位し、これに応じて上下
部ガスケット１３，１４がシリンダライナ１２の変位量
と同じ量だけ軸方向に圧縮せしめられる。図１は上部ガ
スケット１３のシール面圧が後述する初期面圧Ｐ6 とな
るまで締付ボルト１５が締め付けられた状態を図示して
おり、この状態でシリンダライナ１２の組み付けが完了
する。従って、この図１に示す状態がエンジンの冷間時
における初期状態となる。Next, the tightening bolt 15 is inserted into the through holes 12c, 14
Insert a and screw it into the threaded portion 11f formed on the monoblock 11. Then, when the plurality of tightening bolts 15 arranged along the circumferential direction of the collar portion 12c are evenly tightened, the cylinder liner 12 is displaced toward the combustion chamber 17 side (Z 1 direction) with respect to the monoblock 11. Accordingly, the upper and lower gaskets 13 and 14 are axially compressed by the same amount as the displacement amount of the cylinder liner 12. FIG. 1 shows a state in which the tightening bolts 15 are tightened until the sealing surface pressure of the upper gasket 13 reaches an initial surface pressure P 6 described later, and in this state, the assembly of the cylinder liner 12 is completed. Therefore, the state shown in FIG. 1 is the initial state when the engine is cold.
【００１８】下部ガスケット１４が低圧の冷媒をシール
するのに対し、上部ガスケット１３は非常に高圧の燃焼
ガスをシールする。このため、締付ボルト１５によるシ
リンダライナ１２の締め付けは、後述する如く、上部ガ
スケット１３の初期面圧が所定の値Ｐ6 となるように実
施される。下部ガスケット１４の面圧は上部ガスケット
１３の面圧に比べてはるかに小さくてよいため、シリン
ダライナ１２の締め付け時に下部ガスケット１４の面圧
を特に管理する必要はない。The lower gasket 14 seals low pressure refrigerant, while the upper gasket 13 seals very high pressure combustion gases. Therefore, the tightening of the cylinder liner 12 with the tightening bolts 15 is performed so that the initial surface pressure of the upper gasket 13 becomes a predetermined value P 6 , as described later. Since the surface pressure of the lower gasket 14 may be much smaller than the surface pressure of the upper gasket 13, it is not necessary to manage the surface pressure of the lower gasket 14 when tightening the cylinder liner 12.
【００１９】次に上部ガスケット１３のエンジン冷間時
における初期面圧について説明する。図２は図１に示す
シリンダ構造１０をモデル化した図を示す。同図に示す
ように、上記構成のシリンダ構造１０は、締付ボルト１
５による締付力Ｆに対して、上下部ガスケット１３，１
４の軸方向のばねが並列に作用する構成が成立してい
る。即ち、締付ボルト１５の締付力Ｆにより、シリンダ
ライナ１２が、各ガスケット１３，１４の当接面１１
ｃ，１１ｅへの当接状態から寸法αだけ燃焼室１７側へ
変位した場合、上部ガスケット１３の軸方向（Ｚ1 −Ｚ
2 方向）のばね反力をＦ1 、下部ガスケット１４の軸方
向のばね反力をＦ2 とすると、 Ｆ＝Ｆ1 ＋Ｆ2 ……（１） が成立する。また、上下部ガスケット１３，１４の軸方
向のばね定数を夫々ａ，ｂとすると、 Ｆ1 ＝ａ×α Ｆ2 ＝ｂ×α ……（２） で表される。Next, the initial surface pressure of the upper gasket 13 when the engine is cold will be described. FIG. 2 shows a diagram modeling the cylinder structure 10 shown in FIG. As shown in the figure, the cylinder structure 10 having the above-described configuration is configured with the tightening bolt 1
The upper and lower gaskets 13, 1 against the tightening force F by 5
A configuration in which four axial springs act in parallel is established. That is, the tightening force F of the tightening bolt 15 causes the cylinder liner 12 to move the contact surfaces 11 of the gaskets 13 and 14 into contact with each other.
When the dimension α is displaced to the combustion chamber 17 side from the contact state with the c and 11e, the axial direction of the upper gasket 13 (Z 1 -Z
When the spring reaction force in the two directions) is F 1 and the spring reaction force in the axial direction of the lower gasket 14 is F 2 , F = F 1 + F 2 (1) holds. Further, when the axial spring constants of the upper and lower gaskets 13 and 14 are a and b, respectively, F 1 = a × α F 2 = b × α (2)
【００２０】そして、本実施例では上部ガスケット１３
の軸方向のばね定数ａが、下部ガスケット１４の軸方向
のばね定数ｂよりも大きくなるように（ａ＞ｂ）、上下
部ガスケット１３，１４夫々の材質が選定されている。
尚、上下部ガスケット１３，１４のシール面圧は、上記
ばね反力Ｆ1 ，Ｆ2 を各ガスケット１３，１４のシール
面積で除算したものに等しい。In this embodiment, the upper gasket 13
The material of each of the upper and lower gaskets 13 and 14 is selected so that the axial spring constant a of is larger than the axial spring constant b of the lower gasket 14 (a> b).
The sealing surface pressures of the upper and lower gaskets 13 and 14 are equal to the spring reaction forces F 1 and F 2 divided by the sealing areas of the gaskets 13 and 14, respectively.
【００２１】上記の如く、締付ボルト１５の締め付けに
より、上下部ガスケット１３，１４に所定の初期面圧が
かけられたエンジンが運転状態となり、冷間から熱間状
態となると、モノブロック１１およびシリンダライナ１
２夫々が熱膨張する。しかしながら、アルミニウム合金
は鋳鉄よりも熱膨張率が大きいため、アルミニウム合金
で形成されたモノブロック１１が鋳鉄で形成されたシリ
ンダライナ１２に比べて熱膨張が大きくなり、モノブロ
ック１１とシリンダライナ１２との間に熱膨張差が生じ
る。このうち、軸方向（Ｚ1 −Ｚ2 方向）の熱膨張差を
βとする。As described above, by tightening the tightening bolt 15, the engine in which a predetermined initial surface pressure is applied to the upper and lower gaskets 13 and 14 is brought into an operating state, and when the engine is changed from cold to hot, the monoblock 11 and Cylinder liner 1
Each of them thermally expands. However, since the aluminum alloy has a larger coefficient of thermal expansion than cast iron, the monoblock 11 formed of the aluminum alloy has a larger thermal expansion than the cylinder liner 12 formed of cast iron, and the monoblock 11 and the cylinder liner 12 are A difference in thermal expansion occurs between the two. Of these, the difference in thermal expansion in the axial direction (Z 1 -Z 2 direction) is β.
【００２２】ここで、上述した従来の構成においては、
シリンダライナの下部に設けられたねじ部をモノブロッ
クのボア部に螺合してシリンダライナをモノブロックに
固定しているため、熱膨張時には螺合部を固定点として
モノブロックがシリンダライナよりも上方へ大きく膨張
していた。即ち、軸方向における熱膨張差βの全てが、
シリンダライナ上端部のシール部材を挟装している部分
の間隔を拡げるように作用していた。このため、従来に
おいては、内燃機関の冷間から熱間への移行時におい
て、シリンダライナ上端部のシール面圧の低下が大きか
った。Here, in the above-mentioned conventional configuration,
Since the cylinder liner is fixed to the monoblock by screwing the screw part provided at the bottom of the cylinder liner into the bore part of the monoblock, the monoblock is fixed to the monoblock rather than the cylinder liner at the time of thermal expansion with the screwing part as a fixing point. It had expanded greatly upwards. That is, all of the thermal expansion difference β in the axial direction is
It works so as to widen the interval between the upper and lower ends of the cylinder liner where the seal member is sandwiched. For this reason, in the past, when the internal combustion engine was switched from cold to hot, the seal surface pressure at the upper end of the cylinder liner was greatly reduced.
【００２３】これに対して本実施例では、シリンダライ
ナ１２の上端部１２ｂの部分に上部ガスケット１３が従
来と同様に設けられると共に、シリンダライナ１２の下
部においても下部ガスケット１４が上記の如く上部ガス
ケット１３に対して並列となるように設けられている。
このため、熱膨張差βは、従来のように上部ガスケット
１３が挟装されている部分の間隔が拡がることにより吸
収されるだけではなく、モノブロック１１がシリンダラ
イナ１２に対して相対的に下動し、下部ガスケット１４
が挟装されている部分の間隔が狭まることによっても吸
収される。その結果、本実施例では、従来と同じ熱膨張
差βが発生した場合でも、上部ガスケット１３が挟装さ
れている部分における変位は従来に比べて小さくなり、
よってエンジンが冷間から熱間へ移行する過程における
上部ガスケット１３のシール面圧の低下は従来に比べて
減少する。On the other hand, in this embodiment, the upper gasket 13 is provided at the upper end portion 12b of the cylinder liner 12 in the same manner as in the conventional case, and the lower gasket 14 is also provided at the lower portion of the cylinder liner 12 as described above. It is provided in parallel with 13.
Therefore, the thermal expansion difference β is not only absorbed by widening the gap between the portions where the upper gasket 13 is sandwiched as in the conventional case, but also the monoblock 11 is relatively lower than the cylinder liner 12. Move the lower gasket 14
It is also absorbed by the narrowing of the space between the sandwiched parts. As a result, in the present embodiment, even when the same thermal expansion difference β as in the conventional case occurs, the displacement in the portion where the upper gasket 13 is sandwiched is smaller than that in the conventional case.
Therefore, the decrease in the sealing surface pressure of the upper gasket 13 in the process of the engine transitioning from cold to hot is reduced as compared with the conventional case.
【００２４】また、図３は図１に示すシリンダ構造１０
において、熱膨張差βが発生した時の上部ガスケット１
３の面圧の低下傾向を下部ガスケット１４のばね定数ｂ
を変化させて夫々表した図である。尚、ばね定数ｂ以外
の締付力Ｆ、上部ガスケット１３のばね定数ａは夫々一
定とされている。同図に示すように、熱膨張差βが発生
していない初期状態（β＝０）における上部ガスケット
１３の初期面圧は、たとえ締付力Ｆが一定であったとし
ても、下部ガスケット１４のばね定数ｂの値が小さいほ
ど大きくなり（例えばＰ1 ）、ｂの値が大きいほど小さ
くなる（例えばＰ2 ）。FIG. 3 shows the cylinder structure 10 shown in FIG.
Upper gasket 1 when a thermal expansion difference β occurs in
The tendency of the surface pressure of No. 3 to decrease is the spring constant b of the lower gasket 14.
It is the figure which changed and expressed each. The tightening force F other than the spring constant b and the spring constant a of the upper gasket 13 are constant. As shown in the figure, the initial surface pressure of the upper gasket 13 in the initial state (β = 0) in which the difference in thermal expansion β does not occur, even if the tightening force F is constant, The smaller the value of the spring constant b, the larger (eg, P 1 ), and the larger the value of b, the smaller (eg, P 2 ).
【００２５】その理由は、上式（１），（２）より、 Ｆ1 ＝Ｆ−（ｂ×α） ……（３） が導かれ、このうち、Ｆとαが上記の如く一定である。
従って、上式（３）において上部ガスケット１３の初期
面圧を表す上部ガスケット１３のばね反力Ｆ1 は、ｂの
値が小さいほど大きく、ｂの値が大きいほど小さくなる
ためである。The reason is that F 1 = F- (b × α) (3) is derived from the above equations (1) and (2), and among these, F and α are constant as described above. ..
Therefore, the spring reaction force F 1 of the upper gasket 13, which represents the initial surface pressure of the upper gasket 13 in the above equation (3), increases as the value of b decreases and decreases as the value of b increases.
【００２６】また、エンジンが冷間から熱間に移行する
過程においては熱膨張差βが発生し、上記の如く上部ガ
スケット１３の面圧が低下するが、その低下の傾向は、
同図に示すように、ｂの値が小さいほど小さく（例えば
直線Ａ）、またｂの値が大きいほど大きくなる（例えば
直線Ｃ）。その理由は、熱膨張差βは、上記の如く上部
ガスケット１３が挟装されている部分の間隔の拡大と、
下部ガスケット１４が挟装されている部分の間隔の縮小
との両方により吸収されるが、下部ガスケット１４のば
ね定数ｂが小さくなると、下部ガスケット１４の部分で
吸収する分が増加し、上部ガスケット１３の部分で吸収
する分が減少するためである。Further, in the process in which the engine shifts from cold to hot, a difference in thermal expansion β occurs and the surface pressure of the upper gasket 13 decreases as described above.
As shown in the figure, the smaller the value of b, the smaller (for example, straight line A), and the larger the value of b, the larger (for example, straight line C). The reason is that the difference in thermal expansion β is due to the increase in the interval between the portions where the upper gasket 13 is sandwiched as described above.
The lower gasket 14 is absorbed by both the reduction of the interval of the sandwiched portion. However, when the spring constant b of the lower gasket 14 is reduced, the amount absorbed by the lower gasket 14 is increased, and the upper gasket 13 is absorbed. This is because the amount absorbed in the part of is reduced.
【００２７】このように、上部ガスケット１３のばね定
数ａを一定とした場合、ばね定数ｂを小さくするほ
ど、上部ガスケット１３の冷間時における初期面圧が大
きくなる（Ｆ＝一定として）。ばね定数ｂを小さくす
るほど、冷間から熱間に移行する過程における上部ガス
ケット１３のシール面圧の低下が小さくなる。という結
果が得られる。As described above, when the spring constant a of the upper gasket 13 is constant, the smaller the spring constant b is, the larger the initial surface pressure of the upper gasket 13 in the cold state is (F = constant). The smaller the spring constant b, the smaller the decrease in the sealing surface pressure of the upper gasket 13 during the transition from cold to hot. The result is obtained.
【００２８】ここで更に、冷間時においては締付力Ｆが
上部ガスケット１３のばね反力Ｆ1と下部ガスケット１
４のばね反力Ｆ2 のみでバランスすること、また、熱間
時においては熱膨張差βが上部ガスケット１３の部分の
変位と下部ガスケット１４の部分の変位のみにより吸収
されることを考慮すると、図３に示される上記，の
結果は、単に上下部ガスケット１３，１４のばね定数
ａ，ｂの相対的な大小の関係により定まるものであると
いうことが言える。即ち、ばね定数ａ，ｂの絶対的な値
に関係なく、ａ＞ｂの大小差が大きいほど、上部ガスケ
ット１３の初期面圧が大きく、また熱膨張差βが発生し
た場合の面圧低下が小さくなる。また反対に、ａ＜ｂの
大小差が大きいほど、上部ガスケット１３の初期面圧が
小さく、また熱膨張差βが発生した場合の面圧低下が大
きくなる。Further, in the cold state, the tightening force F is the spring reaction force F 1 of the upper gasket 13 and the lower gasket 1.
Considering that it is balanced only by the spring reaction force F 2 of No. 4 and that the thermal expansion difference β is absorbed only by the displacement of the upper gasket 13 and the displacement of the lower gasket 14 when hot, It can be said that the above results shown in FIG. 3 are simply determined by the relative magnitude relationship between the spring constants a and b of the upper and lower gaskets 13 and 14. That is, irrespective of the absolute values of the spring constants a and b, the larger the size difference of a> b, the larger the initial surface pressure of the upper gasket 13 and the decrease in the surface pressure when the thermal expansion difference β occurs. Get smaller. On the contrary, the larger the difference of a <b is, the smaller the initial surface pressure of the upper gasket 13 is, and the larger the surface pressure is decreased when the thermal expansion difference β occurs.
【００２９】従って、本実施例では、上記の如く上部ガ
スケット１３のばね定数ａが下部ガスケット１４のばね
定数ｂよりも大とされているため（ａ＞ｂ）、上部ガス
ケット１３は大きな初期面圧が得られ、また、エンジン
が冷間から熱間へ移行する過程におけるシール面圧の低
下は従来に比べて格段に減少する。Therefore, in this embodiment, since the spring constant a of the upper gasket 13 is larger than the spring constant b of the lower gasket 14 as described above (a> b), the upper gasket 13 has a large initial surface pressure. In addition, the decrease in the seal surface pressure during the process of the engine transitioning from cold to hot is significantly reduced as compared with the prior art.
【００３０】次に図４は本実施例の効果を説明する図で
ある。同図中、β1 はエンジンの運転状態において発生
する最大熱膨張差、Ｐ10は上部ガスケット１３が燃焼ガ
スをシールするために必要な最小面圧を示す。また、直
線Ｄ，Ｅ，Ｆは、図３に示す直線Ａ，Ｂ，Ｃを上記最大
熱膨張差β1 と上記最小面圧Ｐ10の交点Ｎを通過するよ
うに引いたものである。従って、β＝０である冷間時の
初期面圧Ｐ4 ，Ｐ5 ，Ｐ6 夫々は、最大膨張差β1 が発
生した時でも最小面圧Ｐ10を確保するために必要な初期
面圧を、上下部ガスケット１３，１４のばね定数ａ，ｂ
が、ａ＜ｂ，ａ＝ｂ，ａ＞ｂの各場合において示したも
のである。Next, FIG. 4 is a diagram for explaining the effect of this embodiment. In the figure, β 1 is the maximum thermal expansion difference generated in the operating state of the engine, and P 10 is the minimum surface pressure required for the upper gasket 13 to seal the combustion gas. Further, straight lines D, E and F are straight lines A, B and C shown in FIG. 3 drawn so as to pass through the intersection N between the maximum thermal expansion difference β 1 and the minimum surface pressure P 10 . Therefore, the initial surface pressures P 4 , P 5 , P 6 in the cold state where β = 0 are required to secure the minimum surface pressure P 10 even when the maximum expansion difference β 1 occurs. Is the spring constants a and b of the upper and lower gaskets 13 and 14.
Are shown in each case of a <b, a = b, a> b.
【００３１】同図から分かるように、本実施例の如くａ
＞ｂとすると、冷間から熱間へ移行する過程の面圧の低
下が少ないため、この場合の初期面圧Ｐ6 は他の場合の
初期面圧Ｐ4 ，Ｐ5 に比べて小さくて済む。また、図３
にて上述したように、同じ締付力Ｆをかけても、ａ＞ｂ
の場合はａ＜ｂの場合に比べて大きな初期面圧を上部ガ
スケット１３に得ることができる（Ｐ2 ＞Ｐ1 ）。即
ち、ある初期面圧を得るための締付力はａ＞ｂの方が少
なくて済む。上記２つの事実から、最大熱膨張差β1 で
最小面圧Ｐ10を確保するための初期面圧は、ａ＜ｂ，ａ
＝ｂ，ａ＞ｂの各場合において図４に示すようにＰ4 ，
Ｐ5 ，Ｐ6 の大小関係となり、また、締付ボルト１５に
よる締付力は、図４に示すＰ4 ，Ｐ5 ，Ｐ6 の大小関係
よりも更に顕著となる。従って、本実施例の如くａ＞ｂ
とすることにより、締付力はａ＝ｂ，ａ＜ｂの各場合に
比べて格段に小さくて済むようになる。As can be seen from the figure, as in this embodiment, a
When> b, the initial contact pressure P 6 in this case is smaller than the initial contact pressures P 4 and P 5 in other cases because the decrease in contact pressure during the transition from cold to hot is small. .. Also, FIG.
As described above, even if the same tightening force F is applied, a> b
In the case of, a larger initial surface pressure can be obtained in the upper gasket 13 than in the case of a <b (P 2 > P 1 ). That is, the tightening force for obtaining a certain initial surface pressure is smaller when a> b. From the above two facts, the initial surface pressure for ensuring the minimum surface pressure P 10 at the maximum thermal expansion difference β 1 is a <b, a
= B, as shown in FIG. 4 in each case of a> b P 4,
P 5, becomes the magnitude of P 6, also tightening force by tightening the bolt 15 becomes further pronounced than the magnitude relation of P 4, P 5, P 6 shown in FIG. Therefore, as in the present embodiment, a> b
As a result, the tightening force can be remarkably smaller than in the cases of a = b and a <b.
【００３２】以上の如く、本実施例では、冷間時におい
て過大な締付力により上下部ガスケット１３，１４に大
きな初期面圧をかけることなく熱間時に必要面圧を確保
することができるため、上下部ガスケット１３，１４の
劣化やシリンダライナ１２の歪みの発生を防止すること
ができる。As described above, in the present embodiment, it is possible to secure a required surface pressure during hot working without applying a large initial surface pressure to the upper and lower gaskets 13 and 14 due to an excessive tightening force during cold working. The deterioration of the upper and lower gaskets 13 and 14 and the distortion of the cylinder liner 12 can be prevented.
【００３３】[0033]
【発明の効果】上述の如く、本発明によれば、締付部材
による締付力のうち第１のシール部材の初期面圧に寄与
する分が増加し、また、内燃機関が冷間から熱間へ移行
する過程における第１のシール部材の面圧の低下が従来
に比べて減少するため、冷間時に第１のシール部材に過
大な初期面圧をかけることなく、熱間時に必要面圧を確
保することができる。その結果、過大な初期面圧による
第１のシール部材および第２のシール部材の劣化の進行
や、過大な締付力によるシリンダライナの歪みを防止す
ることができる。As described above, according to the present invention, the amount of the tightening force of the tightening member that contributes to the initial surface pressure of the first seal member is increased, and the internal combustion engine is not affected by heat from cold. Since the decrease in the surface pressure of the first seal member during the process of transitioning to the cold state is smaller than that in the conventional case, it is possible to apply the required surface pressure during hot without applying an excessive initial surface pressure to the first seal member during cold working. Can be secured. As a result, it is possible to prevent the deterioration of the first seal member and the second seal member due to the excessive initial surface pressure and the distortion of the cylinder liner due to the excessive tightening force.
【図１】本発明になる内燃機関のシリンダ構造の一実施
例の構成断面図である。FIG. 1 is a sectional view showing the configuration of an embodiment of a cylinder structure of an internal combustion engine according to the present invention.
【図２】図１に示すシリンダ構造をモデル化した図であ
る。FIG. 2 is a diagram modeling the cylinder structure shown in FIG.
【図３】熱膨張差βが発生した時の上部ガスケットのシ
ール面圧の低下傾向を下部ガスケットのばね定数ｂを変
化させて夫々表した図である。FIG. 3 is a diagram showing the decreasing tendency of the sealing surface pressure of the upper gasket when the thermal expansion difference β occurs, by changing the spring constant b of the lower gasket.
【図４】本実施例の効果を説明する図である。FIG. 4 is a diagram illustrating effects of the present embodiment.
１０ シリンダ構造 １１ モノブロック １１ａ ボア部 １１ｃ，１１ｅ 当接面 １２ シリンダライナ １２ｂ 上端部 １２ｃ 鍔部 １３ 上部ガスケット １４ 下部ガスケット １５ 締付ボルト １６ 冷媒通路 １７ 燃焼室 １８ クランクケース 10 Cylinder Structure 11 Monoblock 11a Bore 11c, 11e Abutting Surface 12 Cylinder Liner 12b Upper End 12c Collar 13 Upper Gasket 14 Lower Gasket 15 Tightening Bolt 16 Refrigerant Passage 17 Combustion Chamber 18 Crankcase
Claims (1)
て前記シリンダライナの燃焼室側端部が当接する当接面
を有し、前記シリンダライナよりも大きい熱膨張率を有
するシリンダブロックと、 前記シリンダライナの燃焼室側端部と前記当接面との間
に挟装された第１のシール部材と、 前記シリンダライナの反燃焼室側端部において前記シリ
ンダライナと前記シリンダブロックとの間に挟装された
第２のシール部材と、 前記シリンダライナの反燃焼室側端部に設けられ、前記
シリンダライナを前記シリンダライナの軸方向に沿って
燃焼室側へ変位せしめて前記シリンダライナを前記シリ
ンダブロックに固定する締付部材とを有する内燃機関の
シリンダ構造であって、 前記締付部材により前記シリンダライナを燃焼室側に変
位させた時に、前記第１のシール部材および前記第２の
シール部材夫々が同時に、且つ前記シリンダライナの変
位量と同じ量、前記軸方向に沿って圧縮されるように前
記第１のシール部材および前記第２のシール部材夫々を
前記シリンダライナに対して並列に設け、 且つ、前記第２のシール部材の前記軸方向におけるばね
定数を、前記第１のシール部材の前記軸方向におけるば
ね定数よりも小さくしたことを特徴とする内燃機関のシ
リンダ構造。1. A cylinder liner, and a contact surface with which the cylinder liner is mounted from the side opposite to the combustion chamber of a bore portion, and the end of the cylinder liner on the combustion chamber side abuts, and heat that is larger than that of the cylinder liner. A cylinder block having an expansion coefficient; a first seal member sandwiched between the combustion chamber side end of the cylinder liner and the contact surface; and the cylinder at the non-combustion chamber side end of the cylinder liner. A second seal member sandwiched between the liner and the cylinder block; and a cylinder liner provided at an end of the cylinder liner on the side opposite to the combustion chamber, the cylinder liner extending along the axial direction of the cylinder liner. A cylinder structure of an internal combustion engine having a tightening member for displacing the cylinder liner to the cylinder block to fix the cylinder liner to the cylinder block. Is displaced toward the combustion chamber, the first seal member and the second seal member are simultaneously compressed in the axial direction by the same amount as the displacement amount of the cylinder liner. The first seal member and the second seal member are provided in parallel with the cylinder liner, and the spring constant of the second seal member in the axial direction is defined by the shaft of the first seal member. A cylinder structure for an internal combustion engine, characterized in that it is smaller than the spring constant in the direction.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4029690A JP2785564B2 (en) | 1992-02-17 | 1992-02-17 | Cylinder structure of internal combustion engine |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05231235A true JPH05231235A (en) | 1993-09-07 |
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ID=12283106
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| JP4029690A Expired - Lifetime JP2785564B2 (en) | 1992-02-17 | 1992-02-17 | Cylinder structure of internal combustion engine |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2785564B2 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6382167B1 (en) | 2001-03-01 | 2002-05-07 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Monoblock cylinder head |
| FR2972381A1 (en) * | 2011-03-08 | 2012-09-14 | Renault Sa | Blind internal combustion engine manufacturing method for car, involves producing molding part, and providing cylindrical tube sleeve that is encased by crank chamber and fixed into interior of cylindrical chamber |
Families Citing this family (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 |
-
1992
- 1992-02-17 JP JP4029690A patent/JP2785564B2/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6382167B1 (en) | 2001-03-01 | 2002-05-07 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Monoblock cylinder head |
| FR2972381A1 (en) * | 2011-03-08 | 2012-09-14 | Renault Sa | Blind internal combustion engine manufacturing method for car, involves producing molding part, and providing cylindrical tube sleeve that is encased by crank chamber and fixed into interior of cylindrical chamber |
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|---|---|
| JP2785564B2 (en) | 1998-08-13 |
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