JPH1193765A - 冷却を向上させた交換可能なシリンダライナ - Google Patents
冷却を向上させた交換可能なシリンダライナInfo
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- JPH1193765A JPH1193765A JP10204593A JP20459398A JPH1193765A JP H1193765 A JPH1193765 A JP H1193765A JP 10204593 A JP10204593 A JP 10204593A JP 20459398 A JP20459398 A JP 20459398A JP H1193765 A JPH1193765 A JP H1193765A
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- engine
- liner
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B23/00—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation
- F02B23/02—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with compression ignition
- F02B23/06—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with compression ignition the combustion space being arranged in working piston
- F02B23/0696—W-piston bowl, i.e. the combustion space having a central projection pointing towards the cylinder head and the surrounding wall being inclined towards the cylinder wall
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
- F02F1/00—Cylinders; Cylinder heads
- F02F1/02—Cylinders; Cylinder heads having cooling means
- F02F1/10—Cylinders; Cylinder heads having cooling means for liquid cooling
- F02F1/16—Cylinder liners of wet type
- F02F1/163—Cylinder liners of wet type the liner being midsupported
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B3/00—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition
- F02B3/06—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Cylinder Crankcases Of Internal Combustion Engines (AREA)
- Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 新規且つ非自明のシリンダライナの冷却を向
上させる交換可能なシリンダライナ装置及び方法を提供
すること。 【解決手段】 内燃機関用の交換可能なシリンダライナ
２０が提供される。ブロック２２内のライナ２０の位置
が中間ストップ３６により確定される。該中間ストップ
３６下方での締まり嵌めによりライナ２０の周りに伸長
する冷却通路４４の底部端がシールされる。冷却通路４
４の頂部端が０リング７０によりシールされ、エンジン
が暖機されると締まり嵌めによってもシールされる。冷
却通路４４の頂部はトップピストンリング２８の上死点
位置の近傍にあり、該トップピストンリング２８の温度
を低下させる。
上させる交換可能なシリンダライナ装置及び方法を提供
すること。 【解決手段】 内燃機関用の交換可能なシリンダライナ
２０が提供される。ブロック２２内のライナ２０の位置
が中間ストップ３６により確定される。該中間ストップ
３６下方での締まり嵌めによりライナ２０の周りに伸長
する冷却通路４４の底部端がシールされる。冷却通路４
４の頂部端が０リング７０によりシールされ、エンジン
が暖機されると締まり嵌めによってもシールされる。冷
却通路４４の頂部はトップピストンリング２８の上死点
位置の近傍にあり、該トップピストンリング２８の温度
を低下させる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、正味平均有効圧が
高い高効率ディーゼルエンジンを含んだ内燃機関用の交
換可能なシリンダライナに関する。しかしながら、本発
明の用途には本技術分野の範囲には入らないものもあ
る。
高い高効率ディーゼルエンジンを含んだ内燃機関用の交
換可能なシリンダライナに関する。しかしながら、本発
明の用途には本技術分野の範囲には入らないものもあ
る。
【０００２】
【従来の技術】交換可能なシリンダライナは内燃機関、
特に、オーバホール間隔が非常に長くされたエンジンに
多大な利点をもたらす。トラック用のディーゼルエンジ
ン等のエンジンのオーバホール間隔は２００万時間に設
計することが可能である。オーバホール時には斯かるエ
ンジンのシリンダライナを取り外して別の組のライナと
交換して、エンジンブロックを再使用することが可能と
なる。更に、製造時には、交換可能なライナを使用する
ことからブロック内の長いボアの仕上げの精度を高くす
る必要がなくなり、個々のライナの仕上げ精度のみを高
くするようにすれば良く、作業規模が一段と小規模で済
み経済的にも節約が可能となる。
特に、オーバホール間隔が非常に長くされたエンジンに
多大な利点をもたらす。トラック用のディーゼルエンジ
ン等のエンジンのオーバホール間隔は２００万時間に設
計することが可能である。オーバホール時には斯かるエ
ンジンのシリンダライナを取り外して別の組のライナと
交換して、エンジンブロックを再使用することが可能と
なる。更に、製造時には、交換可能なライナを使用する
ことからブロック内の長いボアの仕上げの精度を高くす
る必要がなくなり、個々のライナの仕上げ精度のみを高
くするようにすれば良く、作業規模が一段と小規模で済
み経済的にも節約が可能となる。
【０００３】より熱効率の高いエンジンを求める声は引
き続いて有り、これにより新たな要求がシリンダライナ
に対してもなされるようになってきた。エンジンの正味
平均有効圧（ＢＭＥＰ）を増大させれば熱効率を増大す
ることは可能である。先進技術を利用したディーゼルエ
ンジンでは３００ｐｓｉを超えるＢＭＥＰを達成でき
る。これらの高効率のエンジンでは燃焼温度が非常に高
くなる。仕事に転換されないまたは排出ガスとして放出
されない燃焼エネルギーの一部は、シリンダライナの壁
を通って冷却装置内へ伝導する熱となって消散されなけ
らばならない。この熱がシリンダライナから適切に除外
されなければ、数々の問題を生じることとなる。斯かる
問題の１つはトップピストンリングのオーバヒートであ
る。
き続いて有り、これにより新たな要求がシリンダライナ
に対してもなされるようになってきた。エンジンの正味
平均有効圧（ＢＭＥＰ）を増大させれば熱効率を増大す
ることは可能である。先進技術を利用したディーゼルエ
ンジンでは３００ｐｓｉを超えるＢＭＥＰを達成でき
る。これらの高効率のエンジンでは燃焼温度が非常に高
くなる。仕事に転換されないまたは排出ガスとして放出
されない燃焼エネルギーの一部は、シリンダライナの壁
を通って冷却装置内へ伝導する熱となって消散されなけ
らばならない。この熱がシリンダライナから適切に除外
されなければ、数々の問題を生じることとなる。斯かる
問題の１つはトップピストンリングのオーバヒートであ
る。
【０００４】ボトムピストンリング及びピストン自体と
は異なり、トップピストンリングが供給エンジンオイル
から受ける冷却はほんの限られたものである。ボトムピ
ストンリングとは異なり、トップピストンリングは燃焼
ガスに直接晒される。トップピストンリングがオーバヒ
ートすると、シリンダ壁内径からトップピストンリング
と接触しているオイルがコークスに変換され、その結果
潤滑の喪失が生じる。この結果、リングやライナの摩耗
が加速されて、リングの破損に繋がる可能性が一段と高
くなる。
は異なり、トップピストンリングが供給エンジンオイル
から受ける冷却はほんの限られたものである。ボトムピ
ストンリングとは異なり、トップピストンリングは燃焼
ガスに直接晒される。トップピストンリングがオーバヒ
ートすると、シリンダ壁内径からトップピストンリング
と接触しているオイルがコークスに変換され、その結果
潤滑の喪失が生じる。この結果、リングやライナの摩耗
が加速されて、リングの破損に繋がる可能性が一段と高
くなる。
【０００５】トップピストンリングから熱を排除する１
つの方法は、シリンダライナの冷却を向上させることで
ある。シリンダライナの温度が低ければ低い程トップピ
ストンリングから伝導する熱は多くなる。交換可能なシ
リンダライナの冷却向上のために様々なアイデアが提案
されてきた。これらのアイデア及び一般にシリンダライ
ナに関するアイデアは下記の米国特許に見ることができ
る。
つの方法は、シリンダライナの冷却を向上させることで
ある。シリンダライナの温度が低ければ低い程トップピ
ストンリングから伝導する熱は多くなる。交換可能なシ
リンダライナの冷却向上のために様々なアイデアが提案
されてきた。これらのアイデア及び一般にシリンダライ
ナに関するアイデアは下記の米国特許に見ることができ
る。
【０００６】 特許番号 特許権者 発行日 ４，２４４，３３０ ボー（Ｂａｕｇｈ）その他 １／１３／８１ ４，３０５，３４８ マーチン（Ｍａｒｔｉｎ） １２／１５／８１ ４，６１６，６０３ クビス（Ｋｕｂｉｓ）その他 １０／１４／８６ ４，６３８，７６９ バルハイマ （Ｂａｌｌｈｅｉｍｅｒ） １／２７／８７ ４，８６７，１１８ クビス（Ｋｕｂｉｓ）その他 ９／１９／８９ ５，０４８，４６８ ブロートン （Ｂｒｏｕｇｈｔｏｎ）その他 ９／１７／９１ ５，１５０，６６８ ボック（Ｂｏｃｋ） ９／２９／９２ ５，２９９，５３８ ケネディ（Ｋｅｎｎｅｄｙ） ４／ ５／９４ ５，３４３，８３７ ウォード（Ｗａｒｄ）その他 ９／ ６／９４ ５，５７５，２５１ ボック（Ｂｏｃｋ） １１／１９／９６
【０００７】
【解決しようとする課題】シリンダライナの冷却向上に
対する要求は引き続いてあり、本発明の目的は、新規且
つ非自明のシリンダライナの冷却を向上させる装置及び
方法を提供することである。
対する要求は引き続いてあり、本発明の目的は、新規且
つ非自明のシリンダライナの冷却を向上させる装置及び
方法を提供することである。
【０００８】本発明の目的は、内燃機関用の改良された
交換可能なシリンダライナを提供することである。
交換可能なシリンダライナを提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明の１態様では、シ
リンダヘッド及びエンジンブロックを備えた内燃機関用
交換可能なシリンダライナが提供される。該シリンダラ
イナは、シリンダヘッドに隣接したライナのリム部分
と、該リム部分内に画成された円周方向のシール溝と、
該シール溝内に配置されたシールリングと、前記シール
溝の下方のライナの中間ストップと、を含んでいる。
リンダヘッド及びエンジンブロックを備えた内燃機関用
交換可能なシリンダライナが提供される。該シリンダラ
イナは、シリンダヘッドに隣接したライナのリム部分
と、該リム部分内に画成された円周方向のシール溝と、
該シール溝内に配置されたシールリングと、前記シール
溝の下方のライナの中間ストップと、を含んでいる。
【００１０】本発明の別の態様では、内燃機関のエンジ
ンブロック内に交換可能なシリンダライナを配置し且つ
シールする方法が提供される。該方法は、交換可能なシ
リンダライナをエンジンブロック内に配置する段階と、
中間ストップにより前記シリンダライナを前記エンジン
ブロック内で軸線方向に位置決めする段階と、前記シリ
ンダライナと前記エンジンブロックとの間の冷却通路内
へ冷却液を流し込む段階と、前記シリンダライナと前記
エンジンブロックとの間を差し渡しの締まり嵌めにして
前記冷却通路の底部をシールする段階と、を備えてい
る。
ンブロック内に交換可能なシリンダライナを配置し且つ
シールする方法が提供される。該方法は、交換可能なシ
リンダライナをエンジンブロック内に配置する段階と、
中間ストップにより前記シリンダライナを前記エンジン
ブロック内で軸線方向に位置決めする段階と、前記シリ
ンダライナと前記エンジンブロックとの間の冷却通路内
へ冷却液を流し込む段階と、前記シリンダライナと前記
エンジンブロックとの間を差し渡しの締まり嵌めにして
前記冷却通路の底部をシールする段階と、を備えてい
る。
【００１１】本発明の関連した目的は好適な実施例の説
明から明白となるものである。
明から明白となるものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】本発明の原理の理解を高めるため
に添付の図面に例示された実施例を参照すると共に、特
定の用語を用いて例示の実施例を説明する。しかしなが
ら、斯かる説明により本発明の範囲を限定するものでは
なく、斯かる例示した装置に変更及び修正を施すことが
可能であり、且つ、本発明の原理を例示した用途以外に
も適用可能なことは当業者には自明のことである。
に添付の図面に例示された実施例を参照すると共に、特
定の用語を用いて例示の実施例を説明する。しかしなが
ら、斯かる説明により本発明の範囲を限定するものでは
なく、斯かる例示した装置に変更及び修正を施すことが
可能であり、且つ、本発明の原理を例示した用途以外に
も適用可能なことは当業者には自明のことである。
【００１３】本発明の好適な実施例を図１乃至図３に図
示する。図１は、エンジンブロック２２内に収容された
鋳造の交換可能なシリンダライナ２０を図示した断面図
である。本発明は、正味平均有効圧（ＢＭＥＰ）が３０
０ｐｓｉを超える非常に燃焼温度の高いディーゼルエン
ジンに有効である。本発明は、また、一般に、交換可能
なシリンダライナを備えた任意の内燃機関に使用するこ
とも可能である。ライナ２０は鋳造されて、その後、摺
動面、接触面及びシール面を機械加工するのが典型的で
はあるが、本発明ではその他の組立方法の利用を考慮す
ることも可能である。
示する。図１は、エンジンブロック２２内に収容された
鋳造の交換可能なシリンダライナ２０を図示した断面図
である。本発明は、正味平均有効圧（ＢＭＥＰ）が３０
０ｐｓｉを超える非常に燃焼温度の高いディーゼルエン
ジンに有効である。本発明は、また、一般に、交換可能
なシリンダライナを備えた任意の内燃機関に使用するこ
とも可能である。ライナ２０は鋳造されて、その後、摺
動面、接触面及びシール面を機械加工するのが典型的で
はあるが、本発明ではその他の組立方法の利用を考慮す
ることも可能である。
【００１４】ピストン２４はライナ２０のピストン摺動
径２６内に摺動自在に収容される。トップピストンリン
グ２８はトップリング溝３０内に配置されて、前記ピス
トン摺動径２６と接触して燃焼室３１の下部シールを画
成する。リストピン３２はピストン２４を連接棒３４に
回転自在に連結する。連接棒３４は従来の方法でクラン
クシャフトに連結される。
径２６内に摺動自在に収容される。トップピストンリン
グ２８はトップリング溝３０内に配置されて、前記ピス
トン摺動径２６と接触して燃焼室３１の下部シールを画
成する。リストピン３２はピストン２４を連接棒３４に
回転自在に連結する。連接棒３４は従来の方法でクラン
クシャフトに連結される。
【００１５】ライナ２０はブロック２２の頂面３５から
摺動自在にブロック２２内へ挿入される。該頂面３５
は、また、ブロック２２のファイヤデッキとも呼ばれ
る。ライナ２０は、ライナ中間ストップ３６がブロック
レッジ（押縁）３８に接触するまで挿入される。中間ス
トップ３６はライナ２０の頂面と底面との中間位置、即
ち、中心軸線Ｘの長さの中間点にある。中間ストップ３
６はブロック２２内でライナ２０の軸線方向の位置を確
定する。中間ストップ３６に隣接してブロック２２の絞
まり内径４２及びライナ２０の絞まり外径４０が設けら
れている。絞まり内径４２は絞まり外径４０より約０．
１５乃至０．２５ミリメートル（０．００６乃至０．１
０インチ）小さくされている。ライナ２０がブロック２
２内へ挿入されて行くに連れて、力がライナ２０に加え
られて、締まり内径４２と締まり外径４０との間で設計
された締まり嵌めを克服する。前記の力がライナ２０の
中心線Ｘの回りに全体的に加えられると、ライナ２０が
ブロック２２内を摺動して、中間ストップ３６がブロッ
クレッジ３８に接触する。
摺動自在にブロック２２内へ挿入される。該頂面３５
は、また、ブロック２２のファイヤデッキとも呼ばれ
る。ライナ２０は、ライナ中間ストップ３６がブロック
レッジ（押縁）３８に接触するまで挿入される。中間ス
トップ３６はライナ２０の頂面と底面との中間位置、即
ち、中心軸線Ｘの長さの中間点にある。中間ストップ３
６はブロック２２内でライナ２０の軸線方向の位置を確
定する。中間ストップ３６に隣接してブロック２２の絞
まり内径４２及びライナ２０の絞まり外径４０が設けら
れている。絞まり内径４２は絞まり外径４０より約０．
１５乃至０．２５ミリメートル（０．００６乃至０．１
０インチ）小さくされている。ライナ２０がブロック２
２内へ挿入されて行くに連れて、力がライナ２０に加え
られて、締まり内径４２と締まり外径４０との間で設計
された締まり嵌めを克服する。前記の力がライナ２０の
中心線Ｘの回りに全体的に加えられると、ライナ２０が
ブロック２２内を摺動して、中間ストップ３６がブロッ
クレッジ３８に接触する。
【００１６】締まり内径４２内に締まり外径４０が締ま
り嵌めすると、ライナ２０と、該ライナ２０の回りに伸
長するブロック２２との間の冷却液通路４４の底部がシ
ールされる。この締まり嵌めの結果漏れ防止のシールが
画成される。シールを画成するために締まり外径４０及
び内径４２にまたはその近傍に硬化自在のプラスチック
材料を使用する必要はない。締まり嵌めの直ぐ下方の溝
４７内に挿入される０リング４６で余剰のシールが達成
される。この下方と言う言葉はクランクシャフトの方向
を示すものである。０リング４６の下にはライナ２０の
底部とブロック２２の底部との間で間隙環４８が伸長し
ている。この間隙環はライナ２０の底部長さに沿ってブ
ロック２２の底部棚５０に隣接したライナ２０の底部ま
で伸長している。棚５０はライナ２０の割れた部分がエ
ンジンのクランクケース内へ落下するのを防止するのに
使用される。間隙環４８にはオイルまたはオイルミスト
が収容されて、ライナ２０の底部を冷却する一助とされ
ている。
り嵌めすると、ライナ２０と、該ライナ２０の回りに伸
長するブロック２２との間の冷却液通路４４の底部がシ
ールされる。この締まり嵌めの結果漏れ防止のシールが
画成される。シールを画成するために締まり外径４０及
び内径４２にまたはその近傍に硬化自在のプラスチック
材料を使用する必要はない。締まり嵌めの直ぐ下方の溝
４７内に挿入される０リング４６で余剰のシールが達成
される。この下方と言う言葉はクランクシャフトの方向
を示すものである。０リング４６の下にはライナ２０の
底部とブロック２２の底部との間で間隙環４８が伸長し
ている。この間隙環はライナ２０の底部長さに沿ってブ
ロック２２の底部棚５０に隣接したライナ２０の底部ま
で伸長している。棚５０はライナ２０の割れた部分がエ
ンジンのクランクケース内へ落下するのを防止するのに
使用される。間隙環４８にはオイルまたはオイルミスト
が収容されて、ライナ２０の底部を冷却する一助とされ
ている。
【００１７】ライナ２０の頂部近傍ではリム部分５４が
軸線方向に配置されている。リム部分５４の壁厚は厚く
されて、ライナの頂部の強度及び安定度を高めている。
ライナ２０がブロック２２内に挿入され、中間ストップ
３６がレッジ３８に接触すると、リム部分５４の頂面５
６（図２参照）がブロック２２の頂面３５と概ね面一に
なる。前記頂面３５及び５６はファイヤデッキと称さ
れ、シリンダヘッド６０に隣接する。シリンダヘッド６
０はボルト（図示なし）によりブロック２２に取り付け
られる。シリンダヘッド６０は接触面６２においてライ
ナ２０を押圧して、ライナ２０を接触面６２と中間スト
ップ３６との間で軸線方向に圧縮固定する。双方の頂面
５６及び３５はヘッドガスケット５８と接触する。ヘッ
ドガスケット５８は頂面５６及び３５とシリンダヘッド
６０との間で所定位置に保持される。ファイヤデッキシ
ールリング５９はヘッド６０と頂面５６との間に配置さ
れて、ライナ２０の周りで高温シールを画成する。
軸線方向に配置されている。リム部分５４の壁厚は厚く
されて、ライナの頂部の強度及び安定度を高めている。
ライナ２０がブロック２２内に挿入され、中間ストップ
３６がレッジ３８に接触すると、リム部分５４の頂面５
６（図２参照）がブロック２２の頂面３５と概ね面一に
なる。前記頂面３５及び５６はファイヤデッキと称さ
れ、シリンダヘッド６０に隣接する。シリンダヘッド６
０はボルト（図示なし）によりブロック２２に取り付け
られる。シリンダヘッド６０は接触面６２においてライ
ナ２０を押圧して、ライナ２０を接触面６２と中間スト
ップ３６との間で軸線方向に圧縮固定する。双方の頂面
５６及び３５はヘッドガスケット５８と接触する。ヘッ
ドガスケット５８は頂面５６及び３５とシリンダヘッド
６０との間で所定位置に保持される。ファイヤデッキシ
ールリング５９はヘッド６０と頂面５６との間に配置さ
れて、ライナ２０の周りで高温シールを画成する。
【００１８】厚壁部分５４は第１の外径６４を含んでお
り、該第１の外径６４は、ライナ２０がブロック２２内
に挿入されると、ブロック２２の第１の内径６６内に取
り囲まれる。第１の外径６４と第１の内径６６との間に
は約０．０２５４ミリメートル（０．００１インチ）の
差し渡し間隙の遊び嵌めを設けることが可能である。ま
た、ある条件下では、第１の外径６４と第１の内径６６
との間に０．０２５乃至０．０５ミリメートル（０．０
０１乃至０．００２インチ）の軽い締まり嵌めを設ける
ようにしても良いが、必ずしも必要なことではない。例
えば、製作許容差により、第１の外径６４と第１の内径
６６の嵌まりを遊び嵌めにしたり、また、締まり嵌めに
したりすることが可能である。
り、該第１の外径６４は、ライナ２０がブロック２２内
に挿入されると、ブロック２２の第１の内径６６内に取
り囲まれる。第１の外径６４と第１の内径６６との間に
は約０．０２５４ミリメートル（０．００１インチ）の
差し渡し間隙の遊び嵌めを設けることが可能である。ま
た、ある条件下では、第１の外径６４と第１の内径６６
との間に０．０２５乃至０．０５ミリメートル（０．０
０１乃至０．００２インチ）の軽い締まり嵌めを設ける
ようにしても良いが、必ずしも必要なことではない。例
えば、製作許容差により、第１の外径６４と第１の内径
６６の嵌まりを遊び嵌めにしたり、また、締まり嵌めに
したりすることが可能である。
【００１９】第１の内径６６と第１の外径６４との間を
遊び嵌めとする可能性から、円周方向のシール溝６８が
厚壁部分５４内に配置される。該溝６８内にはエラスト
マーのシールリング７０が配置され、該シールリングに
より頂面３５及び５６のファイヤデッキから冷却液通路
４４までのシールが画成される。０リング７０は、エン
ジンが暖機されていない時には、主シールとして機能す
る。エンジンが作動されて、ライナ２０及びブロック２
２が高温になってくると、第１の外径６４と第１の内径
６６との間の間隙がなくなり、第１の外径６４が第１の
内径６６内に締まり嵌めする。第１の内径６６及び第１
の外径６４が接触するようになると、冷却通路４４とヘ
ッドガスケット５８との間でシールが形成される。０リ
ング７０は、エンジンが暖機されると、余剰シールとし
て機能する。好適な実施例では、シールリング７０はエ
ラストマーであるが、当該技術分野で公知の材料をエラ
ストマーに代えて使用することも可能である。
遊び嵌めとする可能性から、円周方向のシール溝６８が
厚壁部分５４内に配置される。該溝６８内にはエラスト
マーのシールリング７０が配置され、該シールリングに
より頂面３５及び５６のファイヤデッキから冷却液通路
４４までのシールが画成される。０リング７０は、エン
ジンが暖機されていない時には、主シールとして機能す
る。エンジンが作動されて、ライナ２０及びブロック２
２が高温になってくると、第１の外径６４と第１の内径
６６との間の間隙がなくなり、第１の外径６４が第１の
内径６６内に締まり嵌めする。第１の内径６６及び第１
の外径６４が接触するようになると、冷却通路４４とヘ
ッドガスケット５８との間でシールが形成される。０リ
ング７０は、エンジンが暖機されると、余剰シールとし
て機能する。好適な実施例では、シールリング７０はエ
ラストマーであるが、当該技術分野で公知の材料をエラ
ストマーに代えて使用することも可能である。
【００２０】リム部分５４の厚さは第１の外径６４から
移行部分７２を介してライナ２０のより壁厚の薄い、一
定の壁厚部分７３まで減少するようにされている。移行
部分７２は冷却液通路４４の境界を含んでおり、冷却液
は移行部分７２とブロック２２との間を流れる。移行部
分７２が一定の壁厚部分７３からエンジンブロック２２
に向けて円滑に移行することが好ましい。移行部分７２
のジオメトリの変化が急激であれば、その結果、冷却液
通路４４の一部が該移行部分７２の近傍において上記で
充満することになり、これにより冷却が低下するか、ま
たは、移行部分７２近傍において冷却液通路４４内でキ
ャビテーションを発生させて、ライナ２０またはブロッ
ク２２が点食損傷を被る可能性がある。
移行部分７２を介してライナ２０のより壁厚の薄い、一
定の壁厚部分７３まで減少するようにされている。移行
部分７２は冷却液通路４４の境界を含んでおり、冷却液
は移行部分７２とブロック２２との間を流れる。移行部
分７２が一定の壁厚部分７３からエンジンブロック２２
に向けて円滑に移行することが好ましい。移行部分７２
のジオメトリの変化が急激であれば、その結果、冷却液
通路４４の一部が該移行部分７２の近傍において上記で
充満することになり、これにより冷却が低下するか、ま
たは、移行部分７２近傍において冷却液通路４４内でキ
ャビテーションを発生させて、ライナ２０またはブロッ
ク２２が点食損傷を被る可能性がある。
【００２１】冷却通路のジオメトリ及び冷却液流の進入
点のために、冷却液通路４４の移行部分７２に隣接した
部分に液相の冷却液よりは寧ろ気相の冷却液の循環ポケ
ットが生じることがある。冷却液は冷却液通路４４を通
って流れて、ライナ２０、ブロック２２、ピストンリン
グ２８、０リング７０、ヘッドガスケット５８、ファイ
ヤデッキシール５９、シリンダヘッド６０及びその他の
構成部品の温度を許容温度に維持する。冷却液通路４４
内の冷却液はライナ２０の中心線軸線Ｘに略垂直な方向
に流れる。
点のために、冷却液通路４４の移行部分７２に隣接した
部分に液相の冷却液よりは寧ろ気相の冷却液の循環ポケ
ットが生じることがある。冷却液は冷却液通路４４を通
って流れて、ライナ２０、ブロック２２、ピストンリン
グ２８、０リング７０、ヘッドガスケット５８、ファイ
ヤデッキシール５９、シリンダヘッド６０及びその他の
構成部品の温度を許容温度に維持する。冷却液通路４４
内の冷却液はライナ２０の中心線軸線Ｘに略垂直な方向
に流れる。
【００２２】本発明のある態様における大凡の寸法（図
３参照）を表１に示す。
３参照）を表１に示す。
【００２３】 表１ 寸法 最小（ミリメートル） 最大（ミリメートル） Ａ １０ １４ Ｂ １．６ ５．５ Ｃ ４．３ ４．５ Ｄ ２．０ ２．２ Ｅ ２３ ２４ Ｆ ３．６ ４．４ Ｇ ７．５ ９．５
【００２４】本発明は、ライナ２０のリム部分の寸法と
トップピストンリング２８の温度との関係に就いての新
たな発見を含んでいる。寸法Ａが５ミリメートル低減す
ると、ピストンリング２８の上死点位置近傍のライナ２
０の温度が華氏で約５０°下がることが判明した。寸法
Ａが小さくなれに連れて、冷却液通路４４の頂部、即
ち、移行部分７２により画成される部分がファイヤデッ
キ３５及び５８、及び、トップピストンリング２８の上
死点に接近することになる。冷却液通路４４がファイヤ
デッキ３５及び５８とトップピストンリング２８とから
より効率良く熱を除去することが可能となる。
トップピストンリング２８の温度との関係に就いての新
たな発見を含んでいる。寸法Ａが５ミリメートル低減す
ると、ピストンリング２８の上死点位置近傍のライナ２
０の温度が華氏で約５０°下がることが判明した。寸法
Ａが小さくなれに連れて、冷却液通路４４の頂部、即
ち、移行部分７２により画成される部分がファイヤデッ
キ３５及び５８、及び、トップピストンリング２８の上
死点に接近することになる。冷却液通路４４がファイヤ
デッキ３５及び５８とトップピストンリング２８とから
より効率良く熱を除去することが可能となる。
【００２５】前記の華氏で５０°の温度低下は、ピスト
ン２４が上昇を停止して、下降を壊死しようとするピス
トン逆転位置または上死点におけるピストンリングの温
度を許容温度に維持する上で重要である。ディーゼルエ
ンジンは熱効率及び正味平均有効圧（ＢＭＥＰ）を高め
るように設計されていることから、前記ピストンの逆転
位置または上死点での温度が高くなる。トップピストン
リングの温度を約１７６℃（約３５０°Ｆ）以下に維持
することが好ましい。この温度ではトップピストンリン
グ２８のオイルがコークスに分解されて、この結果、摺
動径２６への潤滑が低下して、摺動径２６及びトップピ
ストンリング２８双方の摩耗が増大することとなる。本
発明は、ＢＭＥＰが３００ｐｓｉを超えるディーゼルエ
ンジンで特に有効となる。
ン２４が上昇を停止して、下降を壊死しようとするピス
トン逆転位置または上死点におけるピストンリングの温
度を許容温度に維持する上で重要である。ディーゼルエ
ンジンは熱効率及び正味平均有効圧（ＢＭＥＰ）を高め
るように設計されていることから、前記ピストンの逆転
位置または上死点での温度が高くなる。トップピストン
リングの温度を約１７６℃（約３５０°Ｆ）以下に維持
することが好ましい。この温度ではトップピストンリン
グ２８のオイルがコークスに分解されて、この結果、摺
動径２６への潤滑が低下して、摺動径２６及びトップピ
ストンリング２８双方の摩耗が増大することとなる。本
発明は、ＢＭＥＰが３００ｐｓｉを超えるディーゼルエ
ンジンで特に有効となる。
【００２６】寸法Ａを小さくすると共に、移行部分７２
をトップピストンリング２８及びファイヤデッキ５６へ
向けて上昇させることにより０リング７０及びヘッドガ
スケット５８の温度を低下させる追加の利点を得ること
が可能となる。厚壁部分５４の高さを５ミリメートル低
くすると、ライナ２０近傍のヘッドガスケット５８の温
度を華氏で約３０°低くすることが可能であり、また、
シールリング７０の温度を華氏で約１９°低くすること
が可能である。これらの温度低下の結果、ヘッドガスケ
ット５８及びシールリング７０を従来の材料から構成す
ることが可能となり、コスト削減に役立つ。好適な実施
例では、０リング７０はエチレンコポリマーエラストマ
ーから形成され、断面の径は約２．６ミリメートルであ
る。
をトップピストンリング２８及びファイヤデッキ５６へ
向けて上昇させることにより０リング７０及びヘッドガ
スケット５８の温度を低下させる追加の利点を得ること
が可能となる。厚壁部分５４の高さを５ミリメートル低
くすると、ライナ２０近傍のヘッドガスケット５８の温
度を華氏で約３０°低くすることが可能であり、また、
シールリング７０の温度を華氏で約１９°低くすること
が可能である。これらの温度低下の結果、ヘッドガスケ
ット５８及びシールリング７０を従来の材料から構成す
ることが可能となり、コスト削減に役立つ。好適な実施
例では、０リング７０はエチレンコポリマーエラストマ
ーから形成され、断面の径は約２．６ミリメートルであ
る。
【００２７】本発明によれば、追加の冷却スペーサデッ
キまたはスペーサプレートをシリンダヘッド６０とブロ
ック２２との間に使用することなくエンジンの様々な部
品の冷却を向上させることが可能となる。また、ライナ
２０及びブロック２２との間に追加の冷却スリーブを必
要とすることもない。斯かる冷却スリーブの通路は狭
く、異物により閉塞されることがある。冷却スリーブ、
スペーサデッキまたはスペーサプレートは、また、０リ
ングやガスケット等のシール特徴を追加して使用して追
加されるライナとブロックとの界面をシールすることが
必要となる。
キまたはスペーサプレートをシリンダヘッド６０とブロ
ック２２との間に使用することなくエンジンの様々な部
品の冷却を向上させることが可能となる。また、ライナ
２０及びブロック２２との間に追加の冷却スリーブを必
要とすることもない。斯かる冷却スリーブの通路は狭
く、異物により閉塞されることがある。冷却スリーブ、
スペーサデッキまたはスペーサプレートは、また、０リ
ングやガスケット等のシール特徴を追加して使用して追
加されるライナとブロックとの界面をシールすることが
必要となる。
【００２８】移行部分７２をトップピストンリング２８
及びファイヤデッキ５６へ向けて上昇させることの別の
利点は、移行部分７２から中間ストップ３６までの冷却
通路４４の軸線方向の長さもまた短縮できることであ
る。冷却液通路４４を短縮すると、冷却装置全体の重量
を軽くすると共にコンパクトにすることができ、更に、
ブロックの設計も単純化されると共に、ライナ２０の軽
量化がなされる。
及びファイヤデッキ５６へ向けて上昇させることの別の
利点は、移行部分７２から中間ストップ３６までの冷却
通路４４の軸線方向の長さもまた短縮できることであ
る。冷却液通路４４を短縮すると、冷却装置全体の重量
を軽くすると共にコンパクトにすることができ、更に、
ブロックの設計も単純化されると共に、ライナ２０の軽
量化がなされる。
【００２９】好適な実施例では、寸法Ａは約１０ミリメ
ートルより大きくされることが好適であり、寸法Ｂは約
１．６ミリメートルより大きくされるのが好適である。
ライナ２０のピストン摺動径２６は約１３７ミリメート
ルである。ライナ２０の第１の外径６４は１６１ミリメ
ートルである。寸法Ｅは約２３ミリメートルより大きく
されるのが好適である。寸法Ａを寸法Ｅで除した縦横比
は約０．４乃至０．６１の範囲にあるものとする。寸法
Ｇは、ピストン２４が上死点位置にある時の冷却通路４
４の頂部からリング溝３０の中心までの距離であり、約
８乃至９ミリメートルであるのが好適である。
ートルより大きくされることが好適であり、寸法Ｂは約
１．６ミリメートルより大きくされるのが好適である。
ライナ２０のピストン摺動径２６は約１３７ミリメート
ルである。ライナ２０の第１の外径６４は１６１ミリメ
ートルである。寸法Ｅは約２３ミリメートルより大きく
されるのが好適である。寸法Ａを寸法Ｅで除した縦横比
は約０．４乃至０．６１の範囲にあるものとする。寸法
Ｇは、ピストン２４が上死点位置にある時の冷却通路４
４の頂部からリング溝３０の中心までの距離であり、約
８乃至９ミリメートルであるのが好適である。
【００３０】表１の寸法はピストン摺動径２６が１２５
ミリメートル乃至１５０ミリメートルの範囲にあるとき
に有効である。斯かる範囲を超えた場合には、表１の寸
法は、当業者に公知の従来の方法で摺動径２６の率に応
じて決めることができる。このように、本発明を、特
に、シリンダライナを約１６０万キロメートル（約１０
０万マイル）の走行距離に亘り使用する先進の、高効
率、高性能ディーゼルエンジンに応用すれば、燃焼圧力
負荷に対する十分な強度、固定荷重に対する波打ち防止
特性及びリム部分５４の長期安定性を維持することが可
能となる。
ミリメートル乃至１５０ミリメートルの範囲にあるとき
に有効である。斯かる範囲を超えた場合には、表１の寸
法は、当業者に公知の従来の方法で摺動径２６の率に応
じて決めることができる。このように、本発明を、特
に、シリンダライナを約１６０万キロメートル（約１０
０万マイル）の走行距離に亘り使用する先進の、高効
率、高性能ディーゼルエンジンに応用すれば、燃焼圧力
負荷に対する十分な強度、固定荷重に対する波打ち防止
特性及びリム部分５４の長期安定性を維持することが可
能となる。
【００３１】本発明を添付図面及び上記の説明中で詳細
に例示及び説明してきたが、斯かる例示及び説明はあく
までも例示を目的としたものであって、それらに限定さ
れるものではなく、単に好適な実施例を図示及び説明し
たものであり、本発明の趣旨の範疇に入る全ての変更及
び修正が可能であることが当業者には自明のことであ
る。
に例示及び説明してきたが、斯かる例示及び説明はあく
までも例示を目的としたものであって、それらに限定さ
れるものではなく、単に好適な実施例を図示及び説明し
たものであり、本発明の趣旨の範疇に入る全ての変更及
び修正が可能であることが当業者には自明のことであ
る。
【図１】 エンジンブロック内に収容された交換可能な
シリンダライナを図示した、本発明の好適な実施例の正
面断面図である。
シリンダライナを図示した、本発明の好適な実施例の正
面断面図である。
【図２】 ピストンを除き、ヘッドガスケット、ファイ
ヤリング及びシリンダヘッドを含んだ図１のライナの一
部の部分拡大正面図である。
ヤリング及びシリンダヘッドを含んだ図１のライナの一
部の部分拡大正面図である。
【図３】 図１のライナのリム部分近傍の一部の部分正
面図である。
面図である。
２０ シリンダライナ ２２ エンジンブロ
ック ２４ ピストン ２６ シリンダ摺動
径 ２８ トップピストンリング ３０ トップリング
溝 ３４ 連接棒 ３５ 頂面 ３６ 中間ストップ ３８ ブロックレッ
ジ（押縁） ４０ 外径 ４２ 内径 ４４ 冷却液通路 ４７ 溝 ４８ 間隙環 ５０ 底部棚 ５４ リム部分 ５６ 頂面 ６０ シリンダヘッド ６４ 第１の外径 ６６ 第１の内径 ６８ シール溝 ７０ ０リング ７２ 移行部分 ７３ 一定の壁厚部分
ック ２４ ピストン ２６ シリンダ摺動
径 ２８ トップピストンリング ３０ トップリング
溝 ３４ 連接棒 ３５ 頂面 ３６ 中間ストップ ３８ ブロックレッ
ジ（押縁） ４０ 外径 ４２ 内径 ４４ 冷却液通路 ４７ 溝 ４８ 間隙環 ５０ 底部棚 ５４ リム部分 ５６ 頂面 ６０ シリンダヘッド ６４ 第１の外径 ６６ 第１の内径 ６８ シール溝 ７０ ０リング ７２ 移行部分 ７３ 一定の壁厚部分
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｆ１６Ｊ 10/04 Ｆ１６Ｊ 10/04 (72)発明者 キャロル・エル・コービールズ アメリカ合衆国インディアナ州47201，コ ロンバス，ウエスト 450 サウス 8450 (72)発明者 アンドリュー・ピー・パー アメリカ合衆国インディアナ州47201，コ ロンバス，ウエスト・カー・ヒル・ロード 2760 (72)発明者 アビー・ジェイ・ドーキンズ アメリカ合衆国カリフォルニア州95123, サンノゼ，キャレロ・アベニュー 680 (72)発明者 クリストファー・アール・ベアー アメリカ合衆国インディアナ州47201，コ ロンバス，ウエスト・ノース・ウッド・レ イク・ドライブ 3883
Claims (20)
- 【請求項１】 シリンダヘッドと、エンジンブロック
と、を備えた内燃機関用の交換可能なシリンダライナに
おいて、 前記シリンダヘッドに隣接した前記シリンダライナのリ
ム部分と、 該リム部分内に画成された円周方向のシール溝と、 該溝内に配置されたシールリングと、 前記シール溝の下方の前記シリンダライナの中間ストッ
プと、 を備えたことを特徴とする内燃機関用の交換可能なシリ
ンダライナ。 - 【請求項２】 前記リム部分には唯一前記円周方向のシ
ール溝のみが設けられていることを特徴とする請求項１
に記載の発明。 - 【請求項３】 前記シールリングがエンジンブロックに
接触していることを特徴とする請求項１に記載の発明。 - 【請求項４】 前記シールリングがエラストマー化合物
から形成されていることを特徴とする請求項１に記載の
発明。 - 【請求項５】 前記シリンダライナのファイヤデッキ
と、前記シリンダライナの軸線を更に備え、前記リム部
分が前記ファイヤデッキから１４ミリメートル未満の軸
線方向の長さに亘って伸長していることを特徴とする請
求項１に記載の発明。 - 【請求項６】 前記軸線方向の長さが１２ミリメートル
未満であることを特徴とする請求項４に記載の発明。 - 【請求項７】 前記シリンダライナがエンジンブロック
内で前記中間ストップに隣接して差し渡しの締まり嵌め
をすることを特徴とする請求項１に記載の発明。 - 【請求項８】 前記内燃機関が正味平均有効圧が３００
ｐｓｉを超えるディーゼルエンジンであることを特徴と
する請求項１に記載の発明。 - 【請求項９】 シリンダヘッドと、エンジンブロック
と、を備えた内燃機関用の交換可能なシリンダライナに
おいて、 前記シリンダヘッドに隣接した前記シリンダライナのフ
ァイヤデッキと、 前記シリンダライナの一部を囲繞する冷却通路と、 該冷却通路下方の中間ストップと、 を備え、前記冷却通路が前記ファイヤデッキから１４ミ
リメートル未満の距離にあることを特徴とする内燃機関
用の交換可能なシリンダライナ。 - 【請求項１０】 前記エンジンブロックが前記シリンダ
ヘッドに隣接したファイヤデッキを含んでいることを特
徴とする請求項９に記載の発明。 - 【請求項１１】 前記ファイヤデッキと前記シール溝と
の間に更に１つのシール溝を備えていることを特徴とす
る請求項９に記載の発明。 - 【請求項１２】 前記シール溝内にエラストマーから成
る０リングを備えていることを特徴とする請求項１１に
記載の発明。 - 【請求項１３】 前記冷却通路が前記ファイヤデッキか
ら１２ミリメートル未満の距離にあることを特徴とする
請求項１１に記載の発明。 - 【請求項１４】 前記内燃機関が正味平均有効圧が３０
０ｐｓｉを超えるディーゼルエンジンであることを特徴
とする請求項１３に記載の発明。 - 【請求項１５】 更に、前記ブロック内に締まり内径
と、前記シリンダライナ上に締まり外形と、を備え、該
締まり内径及び該締まり外形が協働して差し渡しの締ま
り嵌めを行い、該締まり嵌めが前記中間ストップに隣接
してなされることを特徴とする請求項９に記載の発明。 - 【請求項１６】 内燃機関のエンジンブロック内に交換
可能なシリンダライナを配置し、且つ、シールする方法
において、 エンジンブロック内に交換可能なシリンダライナを収容
する段階と、 中間ストップにより前記エンジンブロック内において前
記シリンダライナの軸線方向の位置を確定する段階と、 前記ライナ及び前記ブロックとの間の冷却通路内に冷却
液流し込む段階と、 前記シリンダライナと前記エンジンブロックとの間で差
し渡しの締まり嵌めを行うことで前記冷却通路の底部を
シールする段階とを備えたことを特徴とする内燃機関の
エンジンブロック内に交換可能なシリンダライナを配置
し、且つ、シールする方法。 - 【請求項１７】 更に、エラストマーから成る０リング
を用いて前記冷却通路の頂部をシールする段階を備えて
いることを特徴とする請求項１６に記載の方法。 - 【請求項１８】 更に、エラストマーから成る０リング
を用いて前記差し渡しの締まり嵌めの下方をシールする
段階を備えていることを特徴とする請求項１７に記載の
方法。 - 【請求項１９】 前記内燃機関が正味平均有効圧が３０
０ｐｓｉを超えるディーゼルエンジンであることを特徴
とする請求項１８に記載の方法。 - 【請求項２０】 前記冷却液の流入が前記冷却通路内
で、前記エンジンブロックの前記ファイヤデッキから１
４ミリメートル未満の範囲内で生じることを特徴とする
請求項１８に記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US897912 | 1997-07-21 | ||
| US08/897,912 US6116198A (en) | 1997-07-21 | 1997-07-21 | Replaceable cylinder liner with improved cooling |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001134923A Division JP2002004939A (ja) | 1997-07-21 | 2001-05-02 | 交換可能なシリンダライナ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1193765A true JPH1193765A (ja) | 1999-04-06 |
Family
ID=25408646
Family Applications (4)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10204593A Pending JPH1193765A (ja) | 1997-07-21 | 1998-07-21 | 冷却を向上させた交換可能なシリンダライナ |
| JP2001134923A Pending JP2002004939A (ja) | 1997-07-21 | 2001-05-02 | 交換可能なシリンダライナ |
| JP2004243500A Pending JP2005023940A (ja) | 1997-07-21 | 2004-08-24 | 交換可能なシリンダライナ |
| JP2006185589A Expired - Fee Related JP4398955B2 (ja) | 1997-07-21 | 2006-07-05 | 交換可能なシリンダライナ |
Family Applications After (3)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001134923A Pending JP2002004939A (ja) | 1997-07-21 | 2001-05-02 | 交換可能なシリンダライナ |
| JP2004243500A Pending JP2005023940A (ja) | 1997-07-21 | 2004-08-24 | 交換可能なシリンダライナ |
| JP2006185589A Expired - Fee Related JP4398955B2 (ja) | 1997-07-21 | 2006-07-05 | 交換可能なシリンダライナ |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US6116198A (ja) |
| JP (4) | JPH1193765A (ja) |
| GB (1) | GB2327462B (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2019178987A (ja) * | 2018-03-30 | 2019-10-17 | 国立研究開発法人 海上・港湾・航空技術研究所 | 熱損失評価装置及び熱損失評価方法、材料評価方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US6708983B2 (en) * | 2001-11-01 | 2004-03-23 | Federal-Mogul World Wide, Inc. | Spiral wound cylinder head gasket |
| WO2006011240A1 (ja) * | 2004-07-29 | 2006-02-02 | Hirata Corporation | 磁力を利用した保持ユニット |
| JP4367288B2 (ja) * | 2004-08-17 | 2009-11-18 | トヨタ自動車株式会社 | エンジンのシリンダブロック |
| US20060086327A1 (en) * | 2004-10-25 | 2006-04-27 | General Electric Company | Engine power assembly |
| US7334546B2 (en) * | 2005-03-31 | 2008-02-26 | Ipd Corporation | Cylinder liner |
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