JPH07101014B2 - 断熱エンジンのシリンダブロック - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、シリンダライナの熱変形を均一にすることに
よりフリクションを低減して燃費の改善を図ると共に信
頼性を高くすることができるようにした断熱エンジンの
シリンダブロックに関するものである。

〈従来の技術〉 エンジンの熱効率を高くして燃費を向上させようとする
試みの一つに、燃焼室及び排気通路の周辺等を断熱して
冷却損失を減少させ、結果として増加する排気エネルギ
を排気タービン等の手段によって回収して有効仕事に変
えるようにした断熱エンジンがある。この断熱エンジン
では、理論的には冷却装置を全廃することで効率を最良
にできる。しかしながら、斯る無冷却エンジンを構成す
るにはエンジンの大部分を耐熱性及び耐衝撃性に優れた
高級材料で構成する必要があるために実現は困難であ
り、たとえば実現できたとしてもコスト及び重量等が膨
大になる。

そこで、より実現性のあるものとして燃焼室及び排気通
路周辺の限られた範囲を部分的に断熱し、熱負荷が高い
部分を冷却するようにしたものが提案されている。この
方式のエンジンの冷却装置には、冷却系路を従来同様に
構成して循環する冷却液の量を少なくしたものと、熱負
荷が高いシリンダヘッドのみを冷却して熱負荷が低いシ
リンダブロックは冷却しないものがある。

〈発明が解決しようとする問題点〉 ところが、前者のように少量の冷却液を使用する場合
は、シリンダヘッドを充分に冷却するとシリンダブロッ
クが過冷却となってしまう。一方、後者のようにシリン
ダヘッドのみを冷却するようにした場合は、熱負荷の違
いによってシリンダブロックに挿入されたシリンダライ
ナの上部と下部との変形量（熱変形量）が均一でなくな
るために断熱エンジン本来のメリットであるフリクショ
ンの低下を充分に得ることができず、あるいは、潤滑油
の消費量が激増して信頼性が低下してしまうという問題
点があった。

本発明は斯る問題点を解消するためになされたものであ
り、シリンダライナの熱変形を均一にすることによりフ
リクションを低減して燃費を改善し、しかも、信頼性を
高くすることができる断熱エンジンのシリンダブロック
を提供することを目的としている。

〈問題点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では、燃焼室及び排気
通路周辺の限られた範囲を低熱伝導性の材料で構成し、
放熱手段に接続された冷却液の循環通路をシリンダヘッ
ドのみに設けてシリンダブロックを無冷却とした断熱エ
ンジンにおいて、シリンダブロックに挿入固定したシリ
ンダライナの外周面の全域をシリンダブロックに密接保
持させると共に、前記シリンダライナの下部近傍を囲繞
する空気層をシリンダブロック内に設けたことを特徴と
している。

〈作用〉 このように燃焼室及び排気通路周辺の限られた部分を低
熱伝導性の材料で構成する一方、放熱手段に接続された
冷却液の循環通路をシリンダヘッドのみに設けてシリン
ダブロックを無冷却とし、しかも、シリンダライナの下
部近傍の周囲のシリンダブロックに空気層を設けた構成
としているために、部分的な断熱だけでは熱負荷が高く
なり過ぎるシリンダヘッドを必要なだけ冷却できる。

又、シリンダブロックに挿入されたシリンダライナを無
冷却としているために、通常はシリンダライナの上部の
熱負荷が下部の熱負荷より高くなるので熱変形も大とな
る。しかしながら、本発明においてはシリンダブロック
に挿入固定したシリンダライナの外周面の全域をシリン
ダブロックに密接保持させると共に、シリンダライナの
下部近傍を囲繞する空気層をシリンダブロック内に設け
ているために、シリンダライナの厚さの増加あるいはシ
リンダライナの支持安定性を損なうことなく余裕スペー
スの範囲内でシリンダライナの下部の放熱効率を低下さ
せてシリンダライナの上部と下部の熱変形を均一にで
き、フリクションの低減による燃費の改善を図ることが
できると共に、信頼性を高くすることができる。

〈実施例〉 以下に本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明す
る。図は本発明に係るシリンダブロックの一実施例を備
えた断熱エンジンを例示する概略構成図であり、シリン
ダヘッド１に設けた冷却通路（図示省略）は従来装置と
同様にポンプ３、サーモスタット４、放熱器５に循環接
続されている。

一方、シリンダブロック２には表面をセラミックコーテ
ィングして熱伝導性を低下させたシリンダライナ７を挿
入固定している。そして、シリンダライナ７の外周面の
全域をシリンダブロック２に密接保持させてシリンダラ
イナ７に加わる応力をシリンダブロック２にも分担保持
させてシリンダライナ７を薄肉化しつつ該シリンダライ
ナ７の支持安定性を確保すると共に、該シリンダライナ
７の内部に鋳鉄製のピストン６を摺動自在に嵌挿するこ
とにより、このピストン６とシリンダヘッド１の下面と
の間に燃焼室９を形成している。又、シリンダブロック
２の内部に空気層８を設け、この空気層８によってシリ
ンダライナ７の下部近傍を囲繞している。尚、シリンダ
ヘッド１に設けた排気通路（図示省略）をも熱伝導性の
低い材料で構成することにより、燃焼熱が外部に放散し
難いようにしている。

斯る構成になるエンジンにおいて、燃焼室９の周辺及び
排気通路が外部へ熱を放散し難い構造となっている。こ
のために、燃焼室９内に発生した燃焼部が外部に放散さ
れ難く、通常のエンジンより格段に高い排気エネルギを
保って外部へ排出される。この場合、シリンダヘッド１
は熱負荷が高くそのままでは耐熱限界温度を超えてしま
うが、このシリンダヘッド１はその内部を循環する冷却
液によって必要なだけ冷却される。各部を冷却した冷却
液はサーモスタット４に導かれ、そのままあるいは放熱
器５で冷却された後、ポンプ３によって再びシリンダヘ
ッド１に送り込まれる。

一方、シリンダブロック２においては、ピストン６とシ
リンダライナ７を低熱伝導性の材料で構成して外部へ熱
が放散し難いようにしているが、依然としてこれらピス
トン６及びシリンダライナ７を経て外部へ熱が放散され
る。又、燃焼にともなうシリンダライナ７の上部の熱負
荷は該シリンダライナ７の下部の熱負荷よりも高いため
に、シリンダライナ７の上部の熱変形が下部の熱変形よ
りも大きくなる。

ところが本発明では、シリンダライナ７の下部近傍を囲
繞する空気層８をシリンダブロック２の内部に設けるこ
とにより、シリンダライナ７の下部からシリンダブロッ
ク２を経て外部に放散される熱量を低減させるようにし
ているために、シリンダライナ７の上部と下部の温度が
平均化され、熱変形も均一化される。従って、ピストン
６とシリンダライナ７の間に生じるフリクションを低減
できると共に、潤滑油消費量の増大を防止する等信頼性
の向上を図ることができる。

〈発明の効果〉 以上説明したように本発明によれば、燃焼室及び排気通
路周辺の限定された範囲を部分的に断熱し、シリンダヘ
ッド部のみを冷却してシリンダブロックを無冷却とした
断熱エンジンにおいて、シリンダブロックに挿入固定し
たシリンダライナの外周面の全域をシリンダブロックに
密接保持させているために、シリンダライナに加わる応
力をシリンダブロックにも分担させることができるので
シリンダライナを薄肉化しつつ該シリンダライナの支持
安定性を高くすることができる。又、シリンダライナの
下部近傍を囲繞する空気層をシリンダブロックの内部に
設けるというようにシリンダブロック余裕スペースを有
効利用して空気層を形成している。従って、シリンダラ
イナの肉厚の増加あるいはシリンダブロックの大型化を
招くことなくシリンダライナの温度を平均化させてシリ
ンダライナの熱変形を均一化させることができ、フリク
ションの低減による燃費の改善を図ることができると共
に断熱エンジンの信頼性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の一実施例を示す概略構成図である。 １……シリンダヘッド、２……シリンダブロック ３……水ポンプ、４……サーモスタット ５……放熱器、６……ピストン ７……シリンダライナ、８……空気層 ９……燃焼室

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】燃焼室及び排気通路周辺の限られた範囲を
   断熱性のある材料で構成し、放熱手段に接続された冷却
   液の循環通路をシリンダヘッドのみに設けてシリンダブ
   ロックを無冷却とした断熱エンジンにおいて、シリンダ
   ブロックに挿入固定したシリンダライナの外周面の全域
   をシリンダブロックに密接保持させると共に、前記シリ
   ンダライナの下部近傍を囲繞する空気層をシリンダブロ
   ック内に設けたことを特徴とする断熱エンジンのシリン
   ダブロック。