JPS6340936B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、シリンダライナをを収容すること
ができるように構成された一体のヘツドおよびシ
リンダ部分組立体を含む内燃機関の技術に関する
ものである。

圧縮点火形式の実用的な軽量内燃機関の開発は
長年エンジン設計者の目的となつてきた。この目
的に向つて長足の進歩があつた。しかしながら、
これまで自動車等高容量の場合に実用的にスパー
ク点火内燃機関にとつてかわるような優れたエン
ジンはあらわれていない。エンジンのコストおよ
び重量を顕著に増加させることなく圧縮点火エン
ジンの強度を増加させるため、米国特許第
3674000号および第3691914号明細書に記載されて
いるようにエンジンヘツドとシリンダブロツクを
一体のユニツトとして形成することが提案されて
いる。これらの特許明細書に記載されている形式
のエンジン構造は高温高圧ヘツドガスケツトシー
ルを設ける必要がないという望ましい利点がある
ことは明らかである。コストが減少するというだ
けでなく、ヘツドガスケツトの除去によつてヘツ
ドボルトおよび対応ヘツドボルトボスが不要にな
り、ヘツド構造が簡単になる。

前述した利点を得ることはできるが、従来の一
体のヘツドおよびシリンダブロツク構造はいくつ
かの大きい欠点があつた。例えば、液体冷却エン
ジンにおいて良好な作動状態を得るには冷却ジヤ
ケツトが実質上シリンダキヤビテイの軸方向の全
長にわたつてのびるようにする必要があると一般
に考えられていた。この要件をみたすように形成
すると、液体冷却エンジンの一体のヘツドおよび
シリンダブロツクは非常に重量が大きくなり、大
型になる。明らかに、エンジン組立体のこのよう
な実質的な部分を単一のユニツトとして形成する
と重大な組立および整備上の問題が生じる。さら
に、シリンダキヤビテイの深さは特に各キヤビテ
イの底部にバルブシートを形成する場合に製造上
の困難を生じさせる。一体のヘツドおよびブロツ
クユニツトは米国特許第3691914号明細書に記載
されているようにシリンダヘツド底部とシリンダ
キヤビテイの内壁との連結部にその位置に生じる
高燃焼圧力および熱応力によつて割れが生じやす
い。さらに、実質上全長にわたつてのびる液体冷
却ジヤケツトは比較的複雑な高容量冷却剤システ
ムを要し、一体のヘツドおよびブロツクの全体の
大きさおよび重量を増加させるため、問題を生じ
る。

一体のヘツドおよびブロツク構造の使用をとど
まらせる他の理由は、シリンダキヤビテイ内の取
り外し可能なライナを使用することに関係した困
難性であつた。長い間、取り外し可能なシリンダ
ライナは内燃機関におけるコストおよび性能上の
大きい利点があると考えられていた。例えば、シ
リンダライナを取り換えることによつてエンジン
を簡単にオーバーホールすることができ、オーバ
ーサイズのピストンまたはリングを使用する必要
はない。取り外し可能なライナは一般に“乾式”
と“湿式”に分類され、“乾式”ライナとは液体
エンジン冷却剤を直接ライナに接触させないで燃
焼熱を取り除くものを言う（例えば米国特許第
1488272号および第3521613号明細書に記載されて
いる。）“湿式”ライナとは、その熱が冷却剤との
直接の接触によつて取り除かれるものを言う。例
えば、米国特許第3942807号明細書を参照された
い。湿式ライナは、シリンダブロツクの構造を簡
単にすることができ、冷却剤とライナの直接の接
触によつて冷却効率を増加させることができるた
め、より望ましいものとされている。しかしなが
ら、湿式ライナは燃焼ガスだけでなく冷却剤の洩
れに対してもシールせねばならないため、乾式ラ
イナに対し付加的なシール上の問題がある。一体
のヘツドおよびシリンダブロツクと組み合わせて
使用する場合、米国特許第1716256号、第2170443
号および第2125106号および英国特許第522741号
明細書に記載されているように湿式ライナは特に
実質上全長にわたつてのびる冷却剤ジヤケツトを
使用した構造において精密な公差が要求されると
いう冷却剤シール上の問題が生じる。

シリンダライナはさらのライナがシリンダキヤ
ビテイ内に保持される方法に従つて分類すること
ができる。ヘツドとシリンダが２つに分離されて
いる普通のエンジン構造では、一般に米国特許第
3463056号明細書に記載されているようにエンジ
ンブロツクの頂部と取り外し可能なヘツドの間に
圧縮保持するに適した頂部フランジを設けてい
た。ヘツドとブロツクを一体に形成する場合に
は、普通の保持フランジは米国特許第1488272号
明細書に記載されているようにシリンダの外面の
異なつた位置に移動させねばならず、この特許明
細書にはブロツクの上側および下側部分の間の連
結部に配置された保持フランジを有する乾式ライ
ナと組み合わせた一体のヘツドおよび部分的シリ
ンダブロツクが記載されている。この形式のライ
ナは、“中間ストツプ”ライナとして知られてい
る。米国特許第3046953号明細書に記載されてい
るように、フランジが完全に除去され、ライナは
その両端間で保持される場合もある。米国特許第
1410752号明細書に記載されているように、ライ
ナの下端を取り付け、上端に軸方向に十分な間隙
を設け、軸方向の熱膨脹を許容して、ライナが圧
縮応力を受けないようにすることもできる。米国
特許第1716256号明細書に記載されているように、
普通の保持フランジに代えてライナとエンジンブ
ロツクの間にねじ連結部を設けてもよい。この場
合には、この特許明細書に記載されているように
一体のヘツドおよび実質上全長シリンダブロツク
の各シリンダキヤビテイの上部内のねじの機械加
工に関係した問題が生じる。

湿式ライナは普通は全長冷却剤ジヤケツトが使
用される場合に採用されるため、湿式フランジの
保持フランジがライナの両端の中間に配置される
ことは通常はない。しかしながら、このような構
成が米国特許第3568573号明細書に記載されてお
り、ライナはその大略中間部に配置された肩部に
よつて支持され、冷却剤ジヤケツトはこの肩部の
下方に（クランクケースに向かつて）のび、これ
によつて肩部の下方に“乾式”ライナが、肩部の
上方に“湿式”ライナが形成される。フランス国
特許第1116882号明細書にも同様の構成が記載さ
れている。冷却剤システムと組み合わせた中間ス
トツプ“湿式”ライナを使用し冷却剤の熱伝達が
全て中間ストツプの上方で生じるようにしたこれ
らの周知のエンジン構造では、米国特許第
1607265号および第3315573号に記載されているよ
うに中間ストツプはピストンの上端の行程の下限
に近接して配置される。従つて、中間ストツプの
位置はライナの軸方向の全長の大略50％よりもラ
イナの近端に近づけることはできない。

最近のターボチヤージドエンジンでは、ターボ
チヤージヤの操作に使用するため、できる限り大
量の使用可能なエネルギを排気ガスに保持するこ
とがきわめて望ましいとされている。それにもか
かわらず、従来の湿式ライナターボチヤージドエ
ンジンの冷却剤ジヤケツトの軸方向の長さは過度
のエンジン温度が生じるという考えからライナの
軸方向の全長の50％以下に減少されることはなか
つた。英国特許第1479139号明細書に記載されて
いるように従来は冷却について制限された概念が
あつたが、このような概念は湿式ライナターボチ
ヤージドエンジンに対して考慮されたものではな
かつた。

一体のヘツドおよびブロツク構造の使用および
湿式ライナの使用に関係した支障に加えて、特に
圧縮点火形式の内燃機関は高価な騒音緩和構成が
とられているにもかかわらず、しばしば大きい騒
音を発生させる。従来、湿式ライナを使用した一
体のヘツドおよびブロツク構造で低作動騒音発生
特性をもつたものは開示されていない。

したがつて、この発明は、この種の内燃機関に
おいて、シリンダヘツドとシリンダブロツク間の
強度を大きくすること、製造コストを低くするこ
と、全体を軽量化すること、整備コストを低くす
ること、ターボチヤージドエンジンに使用すると
き排気ガスの熱を有効に利用し、その効率を向上
させること、騒音を軽減することおよびライナの
浸食を緩和することを目的としてなされたもので
ある。

この発明は、シリンダブロツク内に形成したシ
リンダキヤビテイ内に往復運動ピストンを収容
し、前記シリンダキヤビテイ内に配置したライナ
によつて前記ピストンを往復運動可能に案内し、
前記ピストンをクランクケースに収容したクラン
クシヤフトに連結した内燃機関において、 前記ライナの両端の中間の位置で前記シリンダ
ブロツクを上側シリンダ部分と下側シリンダ部分
に分割し、前記上側シリンダ部分をシリンダヘツ
ドと一体に形成し、前記下側シリンダ部分を前記
クランクケースと一体に形成し、 前記ライナの両端の中間の位置で前記ライナの
外周面にフランジを形成し、このフランジを前記
上側シリンダ部分と下側シリンダ部分間に挾みつ
け、これによつて前記ライナを前記シリンダキヤ
ビテイ内の軸方向位置に保持し、 前記上側シリンダ部分の内周面に前記ライナを
冷却する冷却剤の流路を形成し、冷却剤を前記ラ
イナの前記フランジよりも上方の部分にだけ接触
させるようにしたことを特徴とするものである。

以下、この発明の実施例を図面について詳細に
説明する。

この発明に従つて構成されたエンジン構造組立
体２が第１図に示されている。組立体２は１つ又
はそれ以上の往復運動ピストン６（１つだけが第
１図に示されている）に連結ロツド８によつて連
結されたクランクシヤフト４を収容するように構
成されている。説明の便宜上、用語「上側」はク
ランクシヤフト４から離れる方向を意味し、用語
「下側」はクランクシヤフト４に向う反対方向を
意味する。

ピストン６は下側組立体１０として説明する一
体のクランクケース及び下側シリンダ部分組立体
１０と、上側組立体１２として説明する一体のヘ
ツド及び上側シリンダ部分組立体１２内に設けら
れたシリンダキヤビテイ内に配置されている。ピ
ストン６の往復運動をガイドするためのシリンダ
ライナ１４が下側組立体１０及び上側組立体１２
内に形成されたシリンダキヤビテイ内に配置され
ている。ライナ１４は取外し可能なタイプのもの
であつてもよく、上側又は下側組立体に永久的に
取付けてもよい。ライナ１４はライナの両端の中
間に位置する放射方向フランジ１６が設けられて
いる。放射方向フランジ１６の位置はこの発明の
一実施例の重要な特徴であり、その詳細について
は後述する。放射方向フランジ１６の目的はライ
ナ１４をシリンダキヤビテイ内の所望の軸方向位
置に保持するためのストツプ手段を形成すること
にある。

上側組立体１２の上側部分は上側組立体１２と
一体の燃焼室形成壁１８を含む。

第１図から明らかなように、下側組立体１０
は、ライナ１６がエンジン構造組立体２内に配置
されるときに放射方向フランジ１６からクランク
シヤフト４に向かつて下方に伸びるライナ１４の
下側部分を収容するシリンダキヤビテイの部分を
含む。一体の上側組立体１２は放射方向フランジ
１６からエンジンクランクシヤフト４に対し離れ
る方向に上方に伸びるライナ１４の上側部分を収
容するシリンダキヤビテイの部分を形成する形状
の凹部を含む。

上側組立体１２は燃焼室形成壁１８からエンジ
ンクランクシヤフト４に向かつて下方に伸びる一
対の側壁２０及び２１を含む。各シリンダキヤビ
テイの内側に形成された第１環状周面２２が壁１
８から垂下し、これはライナ１４の上端に近接し
た放射方向の外面に形成された係合外周面２４に
はめ合わされるに適している。周面２２の径はラ
イナ１４に形成された対応面２４の径よりもわず
かに小さい。このため側壁２０及び２１によつて
部分的に形成されたライナ収容シリンダキヤビテ
イ内にライナ１４を挿入すると、面２２と２４の
間に締りばめが生じる。この締りばめはシリンダ
キヤビテイ内の燃料点火によつて生ずる燃焼ガス
を遮断するに十分である。放射方向フランジ１６
の下側放射方向面３７またはそれに相当するスト
ツプ形成肩部と、ライナ１４の上端との間の軸方
向の長さは上側組立体１２内に形成されたライナ
収容シリンダキヤビテイの軸方向の長さよりもわ
ずかに小さい。これによつて小さい間隙がライナ
１４の外端と燃焼室形成壁１８の間に形成され、
軸方向の熱膨張を許容する。面２２と２４の間の
締りばめが燃焼ガスの洩れに対して不十分である
場合には、小さい燃焼ガスケツトをライナ１４の
上端と燃焼室形成壁１８の間に挿入してもよい。
これに代えて放射方向フランジ１６の下側放射方
向面３７とライナ１４の上端との間の軸方向の長
さを大きくし、上側及び下側組立体１０及び１２
が組立てられるときに上端を燃焼壁１８に接触さ
せるようにしてもよい。この後者の構成を使用す
ると、上側組立体１２内に収容されたライナ１４
の上側部分が圧縮され、ライナ１４の上端と燃焼
壁１８の間のガスが洩れないシールを保証する。
ライナ１４を上側組立体１２に連結するためのも
のとして締りばめに代えてねじ連結を使用しても
よい。各シリンダキヤビテイは更にライナ１４に
放射方向フランジ１６の真上に形成された対応周
面２８と締りばめを形成するように構成された第
２環状周面２６を含む。第２環状周面２６の径は
周面２８の径よりもわずかに小さく、ライナ１４
が上側組立体１２ライナ収容キヤビテイ内に押し
込まれたときに締りばめが生じる。

側壁２０及び２１は更に第１周面２２と第２周
面２６の間に内側凹部３０を含む。凹部３０の面
はライナの周面の少なくとも一部においてライナ
１４の対応外面３２から放射方向に離れて配置さ
れ、これによつて冷却剤流れキヤビテイ３４が形
成される。上側組立体１２内に形成されたその他
の冷却剤流路３５が点線によつて示されているよ
うに、流路３５によつてキヤビテイ３４と連通す
る。第１図に示されているように、この流れキヤ
ビテイはエンジン冷却剤が上側組立体１２内に配
置されたライナの部分だけに対し、ライナ１４の
外面に直接接触することを可能にする。好しい実
施例では凹部３０の軸方向の長さはライナ１４の
軸方向の全長のほぼ30％である。第１図に示され
ているようにピストン６の上面の行程の下限はラ
イナ１４の上端から距離ｂだけ離れて配置された
ポイント３６にある。放射方向フランジ１６の最
下端放射方向面３７は距離ａをもつてライナ１４
の最上端から離れて配置されている。この発明の
重要な特徴は、距離ａは距離ｂのほぼ75％を超え
ないことにある。湿式ライナのストツプのこの形
状は内燃機関のシリンダライナの適当な冷却作用
を得るため一般に必要と考えられている形状と全
く反する。

ピストン６のための十分なサポートを提供する
ため、ライナ１４はポイント３６からピストン６
の軸方向の長さにほぼ等しい量をもつて下方に伸
びている必要があることは明らかである。したが
つて、この実施例ではフランジ１６はライナ１４
の最上端からライナ１４の軸方向の全長のほぼ40
％またはそれよりも小さい距離下方に配置されて
いる。

第１図に示されている構成の大きい利点は下側
組立体１０をアルミニウム合金などの軽い金属合
金で形成することができ、エンジン構造組立体の
重量を同一の排気量をもつ従来のエンジンの重量
よりも相当減少させることができるということに
ある。特に下側組立体１０はクランクケースとし
てエンジン組立体の一部を形成することができ
る。シリンダライナ１４と下側組立体１０のアル
ミニウム合金の膨張係数の差は長期エンジン性能
及び信頼性に影響を与えない。これは下側組立体
１０内に収容されたライナ１４の部分は軸方向に
拘束されず、下側組立体１０内に含まれたシリン
ダキヤビテイの部分内で容易に膨張及び収縮する
ことができるためである。この発明の範囲内には
ライナストツプ（例えばフランジ又はその相当
物）をライナ１４の軸方向、長さ方向に沿つて下
側ポイントに形成し、それに対応して配置された
フランジ係合たなを下側組立体１０内に形成され
たシリンダキヤビテイの部分の内面に形成するこ
とが含まれる。実際はライナ１４はライナ１４の
最下端３９を係合することができるように配置さ
れたライナ係合たなによつて適所に保持すること
ができ、これによつて「ボトムストツプ」ライナ
を形成することができる。ライナストツプの軸方
向位置に関係なく、この発明の重要な特徴は冷却
剤シールを上側及び下側組立体１０及び１２が連
結される領域に近接し形成し、エンジン冷却剤が
上側組立体１２内に収容されたライナ１４の外面
の部分にだけ接触することを保証することにあ
る。上側及び下側組立体は実際に接触しなくても
よく、この場合は連結領域はエンジン構造全体に
おいて上側及び下側組立体が互いに最も近接する
部分になる。

冷却剤流れキヤビテイ３４の軸方向の距離を従
来適当な冷却作用のため必要と考えられていた距
離よりも相当小さくすることによつて組立体１０
及び１２の連結部の領域に近接した冷却剤シール
をライナ１４の軸方向、長さ方向に沿つて上方に
移動させることができ、これによつて下側組立体
１０の部分が距離ｃをもつて上方に最大限伸びる
ようにすることができ、これによつてアルミニウ
ム合金の重量軽減効果を最大限に発揮させること
ができる。エンジンのこの形状は適当は冷却作用
が第１図に示されている軸方向の長さの短かい冷
却剤キヤビテイ３４によつて得られるため、エン
ジンの高い強度及び優れた温度循環特性を損わな
い。

第１図のエンジン組立体は内燃機関の各ピスト
ンシリンダの入口バルブ（図示せず）及び排出バ
ルブ４２を操作するためのオーバーヘツドカム構
造４０を使用したものとして示されている。カム
シヤフト４３のためのベアリングサポート（図示
せず）は上側組立体１２と一体に鋳造してもよ
く、分離して形成し、連結ボルトによつて上側組
立体１２に結合してもよい。上側組立体１２に各
シリンダのための補助燃焼室４４を設けてもよ
く、室４４は２つに分割されている。下側分割部
４６は予燃焼物をメイン燃焼室１２１に噴射させ
るための角度をもつて配置された出口４７を有す
る。第２分割部４８は上側組立体１２に形成され
た凹部５０内にねじで取付けてもよく、クランプ
（図示せず）によつて適所に保持してもよい。分
割部４６の下端は補助燃焼室の組立時に下側分割
部４６の適正な方向を保証するための偏心突起５
２を含む。

燃料は点線で示されている燃料ポンプ組立体５
４によつて補助燃焼室に供給される。点線で示さ
れている排気駆動ターボチヤージヤ５６が配置さ
れ、空気をエンジン構造組立体に形成された各シ
リンダキヤビテイの空気入口流路５８（点線で示
されている）に供給する。各燃焼室からの排気ガ
スはターボチヤージヤ５６に排気流路５７を通つ
て供給される。各シリンダキヤビテイの入口流路
及び排出流路は従来のヘツドを使用したエンジン
構造よりも相当小さくすることができる。短い排
気ガス流路は流れ損失を減少させ、エンジンター
ビンに使用される排気ガスの大きいエネルギを保
持するため、特にターボチヤージドエンジンにお
いて効率を大きくすることができる。

燃焼ガス圧力が最も高いポイントにおいてヘツ
ドとシリンダブロツクの間の従来の連結部を除去
することができるため、シリンダガスケツトを各
シリンダキヤビテイの上側外周の周りに注意深く
圧縮する必要は除去される。従来のエンジン構造
では普通は６本のボルトを各対応シリンダキヤビ
テイの周りに外周方向に間隔をおいて配置する必
要があつた。シリンダヘツドと従来のブロツクの
一部を一体的に形成することによつて従来のヘツ
ドボルト構造を完全に除去することができ、各ベ
アリングキヤツプ６１、ベアリングサドル６２及
び下側組立体１０を貫通して上方に伸び、上側組
立体１２にねじ合わされる連結ボルト６０などの
連結手段を使用することができる。第１図に示さ
れているように、２つのこのような連結ボルト６
０を各ベアリングキヤツプ６１に対して使用する
ことができ、したがつて上側組立体１２内に各シ
リンダキヤビテイを包囲するように全体で４つの
連結ボルトボスを形成するだけでよい。普通、各
ベアリングサドルは平面においてシリンダキヤビ
テイに挾まれるため、各シリンダキヤビテイは一
対のこのようなボルト収容ボスを近接シリンダキ
ヤビテイと共有する。

一対の連結ボルトの使用に代えて下側組立体１
０内にねじスリーブ６３をベアリングキヤツプ６
１の各側面のボルト収容孔と整合させて鋳造して
もよい。対応整合ボルト収容孔（図示せず）は、
上側組立体１２全体を貫通して形成することがで
き、上側連結ボルト（図示せず）を上側組立体１
２を貫通して下方に挿入し、ねじスリーブ６３に
係合させることができ、第２軸方向整合連結ボル
トをベアリングキヤツプの１つの孔を上方に貫通
して収容し、同一のねじスリーブの他の部分にね
じ合わせることができる。

第２図を参照すると、この発明に従つて構成さ
れたエンジン構造組立体が部分的に第１図の２―
２線に沿つた横断面図として示されている。１つ
のエンジンシリンダだけが第２図に示されてい
る。しかしながらこの発明の利点は、２，４，
５，６又はそれ以外の数のシリンダを含むエンジ
ン構造に適用することもできる。第１図に示され
ているエレメントに対応するエレメントには同一
の参照符号が付されている。排気バルブ４２に加
えて入口バルブ６４がオーバーヘツドカム構造４
０によつて操作されるものとして示されている。
第２図に明らかに示されているように、オーバー
ヘツドカム構造４０は直立支柱６８内に回転可能
に取付けられたカムシヤフト６６を含む。カムシ
ヤフト６６は駆動系７０によつてクランクシヤフ
ト４と同期して駆動される。

第３ａ及び３ｂ図を参照すると、下側組立体１
０及び上側組立体１２の間に形成された連結領域
の拡大一部断面図が示されている。下側組立体１
０は放射方向フランジ１６の下側放射方向面７４
を係合させることができるように形成された上側
組立体係合面７２を含み、これによつて放射方向
フランジ１６を係合させるためのストツプ係合手
段が形成され、上向きの力がライナに与えられ、
ライナの上端部と上側組立体１２の間にガス洩れ
ないシールが形成される。面７２は放射方向に外
方にフランジ１６の放射方向の領域を超えて伸
び、上側組立体１２の面７６のための接触面を提
供する。面７６は凹部７８を含み、その形状は放
射方向フランジ１６を収容するに適しているが、
その軸方向の深さは第３ａ図に示されているよう
に、フランジ１６の軸方向の大きさよりも小さ
い。この構成によつて面７２及び７６を連結ボル
トの操作によつて接触させることができ、これに
よつてフランジ１６を上側及び下側組立体の間に
保持することができ、ライナ１４をシリンダキヤ
ビテイ内に軸方向にロツクすることができる。前
述したように、フランジ１６の下側放射方向面７
４とライナ１４の最上エツジの間の軸方向の全長
はライナの最上エツジが壁１８に圧縮的に接触
し、金属と金属の燃焼ガスシールが形成されるよ
うに設定することができる。このタイプの軸方向
のシールが形成されている場合には、エンジンの
組立時にライナストツプと最上端の間のライナ１
４の軸方向の部分の変形によつて軸方向シール圧
力が提供される。したがつてこの変形の量はライ
ナストツプの軸方向位置を下側組立体１０内に含
まれているシリンダキヤビテイの部分内の所望の
ポイントに調節することによつて制限された程度
に制御することができる。フランジ１６の上側放
射方向面８０と凹部７８の対応放射方向面８２の
間の全体の接触領域はフランジ１６の内側放射方
向７４と下側組立体１０の上面７６の間の接触領
域よりも小さい。これらの接触領域の大きさの違
いは、鋳造アルミニウム下側組立体１０と上側組
立体１２及びライナ１４を形成する鋳鉄の特性の
違いを考慮したものである。鋳鉄の剛性は大きい
ため、接触領域を小さくすることができ、下側組
立体１０が形成される軽量物質は放射方向フラン
ジ１６との大きい接触面を要する。

第４図を参照すると、第１図の４―４線に沿つ
た上側組立体１２の一部横断面図が示されてい
る。第４図は上側及び下側組立体の取付けのため
の連結手段の１つの特別の構造を示すもので、一
対の孔９０が下側組立体１０にねじ合せるための
下方にのびる連結ボルト（図示せず）を収容する
近接シリンダキヤビテイの間のボス９２に形成さ
れている。前述したように、孔９０はベアリング
キヤツプの対応孔と整合させることができる（第
１図）。

第５図は下側組立体１０、上側組立体１２、オ
イルパン８６及びカム構造４０と燃料ポンプ５４
を駆動させるための駆動系７０を含むエンジン構
造の第１実施例の斜視図である。第５図に明らか
に示されているように、複数の連結ボルトボス９
２を上側組立体１２と一体に形成し、下側組立体
１０にねじ係合させるための連結ボルト９４を収
容してもよい。ボス９２は第４図に示されている
ように、連結ボルト９４を収容するための孔９０
を含む。補助燃焼室９６は第１図の室４４の作用
と同一の作用をするが、各室９６は垂直面に対し
傾斜角をもつて配置されている。ポンプ５４から
の燃料は各室９６に燃料ライン９８によつて与え
られる。

この発明の一体ヘツド及び上側シリンダ部分組
立体構造によつて得られる最も重要な作用効果
は、エンジンの動作時の騒音の発生を軽減できる
ことである。特にエンジンの騒音は大部分エンジ
ンシリンダ内の圧縮燃料空気混合物の点火時に発
生することがよく知られている。発生した振動エ
ネルギはエンジンの側壁に沿つて下方にクランク
ケース及びオイルパン８６（第１図）に波及し、
これが共振子としての作用をし、可聴音域内の振
動エネルギを外部に伝達する。上側及び下側組立
体の間の連結部の位置は、各シリンダキヤビテイ
の上側部分から下方に下側組立体１０及びオイル
パン８６に向かう振動エネルギの波及を軽減させ
る効果がある。更にフランジ１６と一体のライナ
中間ストツプを上側及び下側組立体の連結部の領
域に近接して配置することによつて大きい振幅の
振動エネルギが下方に波及するブロツクの部分を
補強することができる。第３ａ及び３ｂ図によく
示されているように、凹部７８の真上に配置され
た上側ブロツク１２の部分は放射方向において側
壁２０の残りの部分よりも相当厚い。この厚い領
域はライナの中間部分の周りの帯状のサポート８
５を形成する。この厚い領域はエンジンブロツク
組立体の側壁に沿つてエンジンオイルパンに波及
する振動の振輻を部分的に小さくする作用をす
る。

第３ａ及び３ｂ図に示されている連結領域の形
状の重要な利点は、この構造が湿式ライナキヤビ
テイシヨン侵蝕に対して作用することにある。従
来湿式ライナの外面は長期にわたつて侵蝕される
傾向があることは知られている。この発明はこの
現象を次のようにして軽減させる。ライナが振動
を受けると炭素原子がライナ材料から抽出される
ことによつてよく知られているキヤビテイシヨン
侵蝕の現象が生じる。長期間この炭素原子の抽出
が生じると、ライナを形成する材料の組織が破壊
される。このエンジン及びライナ構造はライナの
支持を上側中間領域に集中させることによつてキ
ヤビテイシヨン侵蝕を著しく軽減させる。ライナ
がこの領域に支持されていないときは、ライナ壁
の大きい振動が生じる。

この発明の他の非常に重要な利点は、冷却剤キ
ヤビテイ３４の短い軸方向の長さから得られる。
この構成によつて上側組立体１２の重量及び大き
さは最小限度に維持され、これによつてエンジン
の組立及び整備が容易になる。短い冷却剤のキヤ
ビテイは必要な冷却システムの大きさを減少さ
せ、これによつて大型の冷却システムを設け操作
する場合に比べて重量、コスト及びエネルギ損失
を減少させることができる。冷却剤の接触をライ
ナの上側30％だけに制限することによつてライナ
の下側部分は高い平均作用温度を得ることがで
き、これによつて大量の利用できるエネルギをエ
ンジンの排気ガスに保存することができる。この
発明の特徴は、排気ガスがエンジンターボチヤー
ジヤの駆動に使用されるターボチヤージドエンジ
ンの作用において特に重要である。明らかに排気
ガスに保持される利用できるエネルギが大きいほ
どエンジン効率は高い。

従来冷却剤の接触をライナの上側30〜40％だけ
に制限することが可能であるとは信じられていな
かつた。過度の温度が生じると考えられていた。
しかしながら、この短い冷却剤キヤビテイ構成の
試験は冷却剤キヤビテイの軸方向の長さが非常に
短いにもかかわらず安全な作用温度が維持される
ことを立証した。

したがつて、前述したエンジン構造組立体は高
い強度及び効率をもち、重量は低く、作用上の騒
音は減少させることができる。この構成は特にタ
ーボチヤージド圧縮点火エンジンに適している。
この望しい特徴の組合せは上側組立体がエンジン
の動作時に十分な冷却作用を得るため従来必要と
考えられていたよりも短い湿式ライナシリンダキ
ヤビテイの部分にわたつて伸びる冷却ジヤケツト
を含む一体ユニツトとして形成されていることに
よつて得られる。軽量、低騒音発生特性によつて
前述したエンジンは道路を走る乗用車に適してい
る。このエンジン構造の軽量、コンパクトな大き
さ及び低騒音発生特性はポータブルな圧縮ユニツ
ト、海上推進システム及び携帯性及び低騒音作用
特性が望まれるその他の産業にも適用することが
できる。

以上説明したように、この発明は、ライナの両
端の中間の位置でシリンダブロツクを上側シリン
ダ部分と下側シリンダ部分に分割し、上側シリン
ダ部分をシリンダヘツドと一体に形成したから、
シリンダヘツドとシリンダブロツク間の強度を増
加させることができる。シリンダブロツク内でピ
ストンを往復運動させるこの種の内燃機関におい
て、シリンダヘツドとシリンダブロツク間の強度
を特に大きくする必要があるのは周知のとおりで
ある。また、上側シリンダ部分をシリンダヘツド
と一体に形成したから、シリンダヘツドをシリン
ダブロツクに連結するヘツドボルトおよびボスを
設ける必要はない。燃焼ガスに対するシールも容
易である。また、シリンダブロツクを上側シリン
ダ部分と下側シリンダ部分に分割したから、上側
シリンダ部分の下端とシリンダヘツド間の距離が
小さく、上側シリンダ部分のシリンダキヤビテイ
からシリンダヘツドにバルブシートを形成するこ
とも容易である。この結果、製造コストを低くす
ることができる。また、下側シリンダ部分をクラ
ンクケースと一体に形成したから、特別に両者を
連結する手段を設ける必要もない。さらに、シリ
ンダヘツドと上側シリンダ部分については、その
間の強度を大きくする必要があるため、これを鋳
鉄で形成する必要がある。しかしながら、下側シ
リンダ部分とクランクケースについては、その必
要はなく、これを軽量金属合金で形成することが
できる。そして、この発明は、上側シリンダ部分
およびシリンダヘツドを鋳鉄で形成したから、シ
リンダヘツドと上側シリンダ部分間の強度を大き
くすることができる。しかも、下側シリンダ部分
およびクランクケースを軽量金属合金で形成した
から、全体を軽量化することができる。また、こ
の発明は、ライナの両端の中間位置でライナの外
周面にフランジを形成し、このフランジを上側シ
リンダ部分と下側シリンダ部分間に挾みつけたか
ら、ライナをシリンダキヤビテイ内の望ましい軸
方向位置に保持することができる。また、上側シ
リンダ部分と下側シリンダ部分を分離させ、ライ
ナを取り替えることは容易である。したがつて、
整備コストを低くすることができる。さらに、こ
の発明は、上側シリンダ部分の内周面にライナを
冷却する冷却剤の流路を形成し、冷却剤をライナ
の軸方向全長の40％を越えない距離をもつてライ
ナのフランジよりも上方の部分にだけ接触させる
ようにしたから、冷却システム全体の容量を小さ
くすることができる。これによつて製造コストを
さらに低くすることができる。燃焼ガスが燃焼す
るとき、主にライナの両端の中間よりも上方の部
分がその燃焼熱を受け、加熱される。したがつ
て、特にそのライナの加熱部分を冷却する必要が
ある。この発明は、ライナの両端の中間位置にフ
ランジを形成し、冷却剤をライナのフランジより
も上方の部分にだけ接触させるようにしたから、
ライナの加熱部分を効果的に冷却することができ
る。ライナのフランジよりも下方の部分について
は、その熱膨張が許容されるよう構成するのは容
易であり、特にこの部分を冷却する必要はない。
また、この発明は、冷却剤がライナのフランジよ
りも上方の部分にだけ接触するため、排気ガスか
ら逃げる熱量を最少限にとどめることができる。
したがつて、たとえばこの構成をターボチヤージ
ドエンジンに使用するとき、排気ガスの熱を効果
的に利用することができ、その効率を向上させる
ことができる。また、この発明は、内燃機関の騒
音およびライナの浸食に対する効果もある。上側
シリンダ部分と下側シリンダ部分を異なつた金属
材料で形成すると、上側シリンダ部分から下側シ
リンダ部分に伝達される振動が緩和され、クラン
クケースの振動が緩和される。したがつて、クラ
ンクケースの振動によつて発生する騒音が軽減さ
れる。また、ライナの両端の中間位置でフランジ
を上側シリンダ部分と下側シリンダ部分間に挾み
つけたから、ライナを堅固に保持することがで
き、ライナ自体の振動を軽減することもできる。
したがつて、冷却剤のキヤビテーシヨンを緩和さ
せ、ライナの浸食を軽減することができるもので
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に従つて構成された内燃機関
構造組立体の横断面図、第２図は第１図の２―２
線に沿つた一部断面図、第３ａ図は上側及び下側
シリンダ部分組立体が互いに連結される前の状態
を示す第１図の一部の拡大断面図、第３ｂ図は第
３ａ図の上側及び下側組立体が組立時に直接接触
した状態を示す断面図、第４図は第１図の４―４
線に沿つた一部破断断面図、第５図はこの発明に
従つて構成された全体のエンジン構造組立体の斜
視図である。 ２……エンジン構造組立体、４……クランクシ
ヤフト、６……ピストン、１０……一体のクラン
クシヤフト及び下側シリンダ部分組立体、１２…
…一体のヘツド及び上側シリンダ部分組立体、１
４……シリンダライナ、１６……放射方向フラン
ジ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ シリンダブロツクのシリンダキヤビテイ内に
   往復運動ピストンを収容し、前記シリンダキヤビ
   テイ内に配置したライナによつて前記ピストンを
   往復運動可能に案内し、前記ピストンをクランク
   ケース内に収容したクランクシヤフトに連結した
   内燃機関において、 前記ライナの両端の中間の位置で前記シリンダ
   ブロツクを上側シリンダ部分と下側シリンダ部分
   に分割し、前記上側シリンダ部分をシリンダヘツ
   ドと一体に形成し、前記上側シリンダ部分および
   前記シリンダヘツドを鋳鉄で形成するとともに、
   前記下側シリンダ部分を前記クランクケースと一
   体に形成し、前記下側シリンダ部分および前記ク
   ランクケースを軽量金属合金で形成し、 前記ライナの両端の中間の位置で前記ライナの
   外周面にフランジを形成し、このフランジを前記
   上側シリンダ部分と下側シリンダ部分間に挾みつ
   け、これによつて前記ライナを前記シリンダキヤ
   ビテイ内の望ましい軸方向位置に保持し、 前記上側シリンダ部分の内周面に前記ライナを
   冷却する冷却剤の流路を形成し、冷却剤を前記ラ
   イナの軸方向の全長の40％を越えない距離をもつ
   て前記ライナの前記フランジよりも上方の部分に
   だけ接触させるようにしたことを特徴とする内燃
   機関。 ２ 前記フランジは前記ライナと一体に形成され
   ている特許請求の範囲第１項に記載の内燃機関。 ３ 前記フランジは前記ライナの上端から一定の
   距離を置いて形成され、この距離は前記ライナの
   上端から前記ピストンの上面の行程の下限までの
   軸方向の全長の75％よりも小さい特許請求の範囲
   第２項に記載の内燃機関。 ４ 前記下側シリンダ部分は前記フランジと係合
   し、前記ライナにシール力を与え、前記ライナの
   上端と前記シリンダヘツド間にガスが洩れないシ
   ールを形成するためのライナ係合手段を含む特許
   請求の範囲第３項に記載の内燃機関。 ５ 前記上側シリンダ部分は前記ライナの上端に
   近接した位置でライナの外周面と前記上側シリン
   ダ部分間に締りばめを形成するための第１締りば
   め手段と、前記フランジに近接した位置で前記ラ
   イナの外周面と前記上側シリンダ部分間に締りば
   めを形成するための第２締りばめ手段とを含む特
   許請求の範囲第４項に記載の内燃機関。 ６ 前記ライナ係合手段は前記フランジの下側放
   射方向面と係合することができるよう形成された
   係合面を含み、この係合面は前記フランジの放射
   方向の領域を越えて放射方向に外方にのび、前記
   上側シリンダ部分は前記下側シリンダ部分の係合
   面の前記放射方向に外方にのびる部分と接触する
   係合面を含む特許請求の範囲第５項に記載の内燃
   機関。 ７ 前記上側シリンダ部分は前記フランジの軸方
   向の長さよりも小さい軸方向の深さを有する放射
   方向フランジ収容凹部を含む特許請求の範囲第６
   項に記載の内燃機関。 ８ さらに、前記上側および下側シリンダ部分を
   十分な力をもつて締め付け、その係合面を直接接
   触させるための連結手段を含む特許請求の範囲第
   ７項に記載の内燃機関。 ９ 前記上側シリンダ部分は一対の側壁を有し、
   前記第１締りばめ手段は前記ライナの外周面より
   もわずかに小さい径を有する第１環状周面からな
   り、前記第２締りばめ手段は前記ライナの外周面
   よりもわずかに小さい径を有する第２環状周面か
   らなる特許請求の範囲第８項に記載の内燃機関。 １０ 前記冷却剤流路は前記第１および第２環状
   周面間で前記上側シリンダ部分の内周面に形成さ
   れている特許請求の範囲第９項に記載の内燃機
   関。 １１ 前記上側シリンダ部分のシリンダキヤビテ
   イ内のライナの軸方向の長さはそのシリンダキヤ
   ビテイの軸方向の長さよりもわずかに小さく、こ
   れによつて前記ライナの上端面と前記シリンダヘ
   ツド間に小さい間隙が形成されている特許請求の
   範囲第８項に記載の内燃機関。 １２ さらに、前記ライナの上端面の小さい軸方
   向間隙内に配置された燃焼ガスシールを含み、前
   記燃焼ガスシールが圧縮されていないとき、その
   軸方向長さは前記小さい間隙の軸方向長さよりも
   大きく、前記上側および下側シリンダ部分の係合
   面が前記連結手段によつて係合されるとき、前記
   燃焼ガスシールが圧縮されるようにした特許請求
   の範囲第１１項に記載の内燃機関。 １３ 前記フランジの上側放射方向面と前記フラ
   ンジ収容凹部の放射方向面間の接触面積は前記フ
   ランジの下側放射方向面と前記下側シリンダ部分
   の係合面間の接触面積よりも小さい特許請求の範
   囲第１２項に記載の内燃機関。 １４ 前記クランクシヤフトに連結された複数の
   往復運動ピストン、および前記往復運動ピストン
   のための整合された複数のシリンダキヤビテイを
   有し、さらに前記シリンダキヤビテイ内に配置さ
   れた複数のライナを有する内燃機関であつて、一
   体の前記下側シリンダ部分およびクランクケース
   は前記シリンダキヤビテイの数よりも１つ多い数
   のクランクシヤフトベアリングサドルを有し、前
   記サドルは前記シリンダキヤビテイに挾まれ、前
   記各サドルは一対のボルト収容孔を有し、前記ボ
   ルト収容孔は前記シリンダキヤビテイの中心軸と
   平行に整合され、前記上側シリンダ部分に向かつ
   て上方向にのび、さらに前記ボルト収容孔と同芯
   に整合するよう前記上側シリンダ部分に形成され
   た複数のボルト収容孔と、前記クランクシヤフト
   ベアリングサドルの数に対応する数のクランクシ
   ヤフトベアリングキヤツプとを備え、前記各ベア
   リングキヤツプは前記ボルト収容孔と同芯に整合
   された一対のボルト収容孔を有し、前記連結手段
   は前記各ボルト収容孔内に配置された複数の連結
   ボルトからなる特許請求の範囲第８項に記載の内
   燃機関。 １５ 前記上側シリンダ部分のボルト収容孔は前
   記連結ボルトをねじ合わせるためのねじ部分を有
   する特許請求の範囲第１４項に記載の内燃機関。 １６ 一体の前記下側シリンダ部分およびクラン
   クケースはそのボルト収容孔と整合するねじスリ
   ーブを有し、前記連結ボルトが前記上側シリンダ
   部分を下方向に貫通し、前記ねじスリーブとねじ
   合わされ、他の前記連結ボルトが前記クランクケ
   ースベアリングキヤツプを上方向に貫通し、前記
   ねじスリーブとねじ合わされている特許請求の範
   囲第１４項に記載の内燃機関。 １７ 前記第１および第２環状周面間の軸方向の
   距離は前記ライナの軸方向の全長の30％よりも小
   さい特許請求の範囲第８項に記載の内燃機関。 １８ 前記上側シリンダ部分は前記上側シリンダ
   部分から前記下側シリンダ部分への騒音の波及を
   減衰させるための騒音軽減手段を含み、前記騒音
   軽減手段は前記第２締りばめ手段のまわりに放射
   方向に配置された環状の補強帯を有する特許請求
   の範囲第５項に記載の内燃機関。 １９ 前記ライナは前記上側シリンダ部分のシリ
   ンダキヤビテイ内に締りばめされている特許請求
   の範囲第１項に記載の内燃機関。 ２０ 前記上側シリンダ部分が前記下側シリンダ
   部分に取り付けられたとき、前記上側シリンダ分
   部分全体が前記フランジよりも上側に配置され、
   さらにエンジン冷却剤を前記上側シリンダ部分に
   流すための冷却剤システムが設けられている特許
   請求の範囲第３項に記載の内燃機関。