CN107795402B - 内燃机的汽缸体以及汽缸体的制造方法 - Google Patents

Abstract

一种内燃机的汽缸体以及汽缸体的制造方法。内燃机的汽缸体具备保持活塞以使其能够往复移动的汽缸孔壁部。在汽缸轴向上的汽缸孔壁部的至少一部分中，在汽缸轴向上距汽缸盖远的层的密度低于距汽缸盖近的层的密度。

Description

内燃机的汽缸体以及汽缸体的制造方法

技术领域

本发明涉及内燃机的汽缸体以及汽缸体的制造方法。

背景技术

日本实开平6-22547公开了一种具备用于使得燃烧室的热不向汽缸体下方扩散的隔热构造的内燃机。具体而言，在日本实开平6-22547的内燃机中，在汽缸盖侧的缸盖套与汽缸体侧的汽缸套之间配置有低热传导材料。

发明内容

在上述日本实开平6-22547所记载的构成中，关于汽缸体的汽缸孔壁部，有时无法抑制从在汽缸轴向上距汽缸盖近的一侧向远的一侧的热传导。

本发明提供一种能够抑制从在汽缸轴向上距汽缸盖近的一侧向远的一侧的汽缸孔壁部内的热传导的内燃机的汽缸体以及汽缸体的制造方法。

本发明的第1方案是一种内燃机的汽缸体。所述汽缸体包括汽缸孔壁部。所述汽缸孔壁部保持活塞以使其能够往复移动。所述汽缸孔壁部的汽缸轴向上的至少一部分包括彼此密度不同的多个层。所述多个层包括第1层和第2层。所述第1层在所述汽缸轴向上位于汽缸盖的附近。所述第2层的密度比所述第1层的密度低，位于距所述汽缸盖远的位置。

在所述汽缸体中，所述汽缸孔壁部也可以包括汽缸套。所述汽缸孔壁部的所述至少一部分也可以是所述汽缸轴向上的所述汽缸套的至少一部分。

所述汽缸体也可以具备使发动机冷却水流通的水套。所述汽缸孔壁部也可以包括汽缸套和主壁部。也可以是，所述主壁部位于所述汽缸套的外周侧，且位于比所述水套靠汽缸径向内侧的位置。所述汽缸孔壁部的所述至少一部分也可以是所述汽缸轴向上的所述主壁部的至少一部分。

也可以是，在所述汽缸体中的所述汽缸轴向上的所述汽缸孔壁部的所述至少一部分中，密度随着远离所述汽缸盖而阶段性地变低。

也可以是，在所述汽缸体中的所述汽缸轴向的所述至少一部分中，在距所述汽缸盖最近的一侧设置最高密度层。也可以是，所述汽缸孔壁部在比所述汽缸轴向的所述至少一部分靠近所述汽缸盖的一侧包括低密度层。所述低密度层的密度也可以比所述最高密度层的密度低。所述低密度层与所述最高密度层也可以为相同的材质。

本发明的第2方案是一种汽缸体的制造方法。所述汽缸体包括汽缸孔壁部，所述汽缸孔壁部保持活塞以使其能够往复移动。所述汽缸孔壁部的汽缸轴向上的至少一部分包括彼此密度不同的多个层。所述多个层包括第1层和第2层。所述第1层在所述汽缸轴向上位于靠近汽缸盖的位置。所述第2层的密度比所述第1层的密度低，位于距所述汽缸盖远的位置。所述汽缸体的所述制造方法包括：一层形成工序，通过使三维造型机的造型头反复进行一边在Y轴的方向上移动、一边在X轴的方向上往复移动的动作来形成所述汽缸孔壁部的一层；和层叠工序，反复执行所述一层形成工序，以使得所述汽缸孔壁部的各层在Z轴的方向上层叠，并且在所述各层的密度变化对象部位，所述第2层的密度低于所述第1层的密度。所述一层形成工序和所述层叠工序为造型工序。所述造型工序是在由所述X轴、所述Y轴以及所述Z轴定义的三维空间上对所述汽缸孔壁部进行造型的工序。所述Z轴的方向与所述汽缸轴向平行。

所述汽缸体的所述制造方法所涉及的所述汽缸体也可以具备使发动机冷却水流通的水套。所述汽缸孔壁部也可以包括汽缸套。成为执行所述造型工序的对象的所述汽缸孔壁部也可以是所述汽缸套。所述汽缸体的所述制造方法包括套组装工序，将所述汽缸套组装于所述汽缸孔壁部，以使得当从所述汽缸轴向观察所述汽缸套时，在经过汽缸孔中心并且平行于所述X轴的直线与所述汽缸套的外周相交的两点的位置，所述汽缸套面向所述水套。

也可以是，在所述汽缸体的所述制造方法所涉及的汽缸体中，所述汽缸孔壁部还包括主壁部。也可以是，所述主壁部位于所述汽缸套的外周侧，且位于比所述水套靠汽缸径向内侧的位置。成为执行所述造型工序的对象的所述汽缸孔壁部也可以是所述主壁部。也可以设定所述X轴的方向，以使得当从所述汽缸轴向观察所述主壁部时，在经过汽缸孔中心并且平行于所述X轴的直线与所述主壁部的外周相交的两点的位置，所述主壁部面向所述水套。

当汽缸孔壁部的密度低时，汽缸孔壁部的热传导率低。在本发明中，汽缸轴向上的汽缸孔壁部的至少一部分构成为，在汽缸轴向上距汽缸盖远的层的密度低于距汽缸盖近的层的密度。这样，根据本发明，对汽缸孔壁部在汽缸轴向上给予密度变化，从而能够抑制从在汽缸轴向上距汽缸盖近的一侧向远的一侧的汽缸孔壁部内的热传导。

附图说明

下面将参照附图说明本发明的示例性实施方式的特征、优点以及技术和工业意义，在附图中相同的附图标记表示相同的要素，并且其中：

图1是在汽缸轴向上从汽缸盖侧俯视本发明的实施方式1所涉及的内燃机的汽缸体而得到的图。

图2是概略地表示以图1中所示出的Ⅱ-Ⅱ线剖切后的汽缸体的剖面形状的图。

图3是表示图2所示的汽缸套的立体图。

图4是用于说明汽缸套的造型工序的流程的图。

图5是表示以图2中所示出的Ⅴ-Ⅴ线剖切后的汽缸体的剖面形状的图。

图6是用于说明本发明的实施方式1所涉及的汽缸体的效果的图。

图7是表示在能够相伴于内燃机的间歇运转控制而行驶的混合动力车辆中，从冷状态起内燃机的各温度上升的动作的一个例子的时间图。

图8是表示本发明的实施方式2所涉及的汽缸体所具备的汽缸套的立体图。

图9是表示本发明的实施方式2的变形例所涉及的汽缸套的立体图。

图10是表示本发明的实施方式3所涉及的内燃机的汽缸体的剖面形状的图。

图11是在汽缸轴向上从汽缸盖侧俯视汽缸体而得到的图。

图12是从图11中的箭头C方向观察汽缸体而得到的图。

图13是表示本发明的实施方式4所涉及的汽缸体所具备的汽缸套的立体图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。本发明不限定于以下所示出的实施方式，在不脱离本发明的要旨的范围内能够进行各种变形并实施。另外，各实施方式所记载的例子以及其他的各变形例也可以在所明示的组合以外还在可能的范围内适当地进行组合。此外，在各附图中，对相同或者类似的构成要素标注相同的标号。

实施方式1

实施方式1的汽缸体的结构

图1是在汽缸轴向上从汽缸盖18(参照图2)侧俯视本发明的实施方式1所涉及的内燃机的汽缸体10而得到的图。图1所示的汽缸体10作为一例为直列四缸用汽缸体，具备排列成一列的四个汽缸孔12。

汽缸体10具备作为构成汽缸孔12的部位的汽缸孔壁部14。汽缸孔壁部14保持插入汽缸孔12内的活塞2(参照图2)以使其能够往复移动。另外，汽缸体10具备形成为包围汽缸孔壁部14、并且使发动机冷却水循环的水套16。在本实施方式中，将当从汽缸轴向观察汽缸体10时位于比水套16靠汽缸径向的内侧的位置的部位称为汽缸孔壁部14。

更具体而言，在图1所示的一个例子中，汽缸孔壁部14具有分别构成四个汽缸孔12的壁部一体地连结这一构造(所谓的连体构造(Siamese structure))。并且，水套16形成为，当从汽缸轴向观察汽缸体10时，水套16沿汽缸孔壁部14的形状包围这样一体地连结的汽缸孔壁部14的整个周。因此，在图1所示的一个例子中，水套16形成为包围各汽缸孔壁部14的汽缸周向的一部分，而并非包围各汽缸孔壁部14的整个周。

图2是概略地表示以图1中所示出的Ⅱ-Ⅱ线剖切后的汽缸体10的剖面形状的图。此外，从汽缸轴向观察，Ⅱ-Ⅱ线经过汽缸孔12的中心。

如图2所示，本实施方式的汽缸孔壁部14为了构成汽缸孔12而具备圆筒状的汽缸套20。因此，汽缸套20的内周面作为汽缸孔12的周面发挥功能。汽缸套20形成为在汽缸轴向上与活塞2的滑动范围对应，并且几乎涉及汽缸孔12的整体。此外，在图2所示的一个例子中，水套16形成为包围汽缸轴向上的汽缸孔壁部14的一部分(更具体而言，距汽缸盖18近的一侧的部位)。

图3是表示图2所示的汽缸套20的立体图。如图3所示，汽缸套20具有由密度高的高密度层20a、和密度比高密度层20a低(换言之，空隙率比高密度层20a高)的低密度层20b实现的双层构造。高密度层20a设置于在汽缸轴向上距汽缸盖18近的一侧，低密度层20b设置于比高密度层20a远离汽缸盖18的一侧。根据这样的构造，在汽缸套20中，在汽缸轴向的整体，与距汽缸盖18近的层(即，高密度层20a)的密度相比，距汽缸盖18远的层(即，低密度层20b)的密度降低。另外，高密度层20a与低密度层20b一体地形成。高密度层20a是第1层的一个例子。低密度层20b是第2层的一个例子。

包括汽缸孔壁部14的汽缸套20以外的部位的汽缸体10由金属材料(作为一例为铝合金)构成。同样，汽缸套20也由金属材料(作为一例为铝合金)构成。并且，高密度层20a与低密度层20b为相同的材质，并且构成为在汽缸轴向上密度不同的两层。另外，作为一例，高密度层20a的密度与位于汽缸套20的外周侧的汽缸孔壁部14的密度同等大小。

在图3所示的一个例子中，以相同厚度(汽缸轴向的厚度)设置高密度层20a和低密度层20b。然而，高密度层20a与低密度层20b的厚度的比不限于1：1，高密度层20a根据需要也可以形成得比低密度层20b厚。另外，相反地，高密度层20a也可以形成得比低密度层20b薄。

另外，在图3所示的一个例子中，高密度层20a的汽缸径向的厚度与低密度层20b的汽缸径向的厚度相同。关于这一点，也可以为了弥补由密度的降低引起的低密度层20b相对于高密度层20a的强度降低而使低密度层20b的汽缸径向的厚度比高密度层20a的汽缸径向的厚度大。更具体而言，例如，也可以是，密度差越大则使低密度层20b的汽缸径向的厚度越大。此外，也可以为了提高耐磨性而对汽缸套20的内周面实施硬质处理。

实施方式1的汽缸体的制造方法

在本实施方式的汽缸体10的制造方法中，为了制造在汽缸轴向上具有密度变化的汽缸套20而利用三维造型机。三维造型机构成为，将三维的造型对象物(在本实施方式中为汽缸套20)的三维数据在预定方向(在本实施方式中为后述的Z轴的方向)上分割成多个层，基于各层的形状数据从最下层起依次层叠造型材料(在本实施方式中为铝合金)，从而形成与所述三维数据相符的造型对象物。另一方面，汽缸体10的汽缸套20以外的部位通过铸造来制造。即，在本实施方式中，关于汽缸套20以外的汽缸孔壁部14的部位，不制造成在汽缸轴向上密度不同。

本实施方式的制造方法包括使用三维造型机对汽缸套20进行造型的造型工序、和将汽缸套20组装于汽缸孔壁部14的套组装工序。以下，对各工序进行详细叙述。

汽缸套的造型工序

图4是用于说明汽缸套20的造型工序的流程的图。在图4中有表示对汽缸套20进行造型的过程的立体图(左侧)、和从Y轴方向观察造型工序的各过程中的汽缸套20而得到的图(右侧)。造型工序是在由图4中所示出的X、Y以及Z轴定义的三维空间上对汽缸套20进行造型的工序。Z轴方向与汽缸轴向平行。

造型工序包括一层形成工序和层叠工序。首先，对一层形成工序进行说明。不特别限定在造型工序中利用的三维造型机的方式，作为一例，在本实施方式中使用以下那样的方式。即，使用具备造型头22(参照图4)的三维造型机，该造型头22具有喷射作为汽缸套20的材料的金属粉末的喷嘴、和照射用于使所喷射的金属粉末烧固的激光的激光源。

在一层形成工序中，造型头22构成为反复进行如下动作：在包含汽缸套20的预定范围内，在XY平面上像图4中“移动方向”所示出的那样一边在Y轴方向上移动、一边在X轴方向上往复移动。并且，造型头22构成为，当在该动作的执行期间内位于需要进行汽缸套20的造型的位置时，执行通过喷嘴实现的金属粉末的喷射、和对所喷射的金属粉末的激光的照射。汽缸套20的造型所需的位置信息基于三维数据来取得。根据以上那样的一层形成工序，能够形成汽缸套20的一层。此外，除上述的方式以外例如也可以使用如下方式的三维造型机，该造型机具备按每一层铺上与一层相应的量的金属粉末的装置和仅具有激光源的造型头，仅对需要进行汽缸套20的造型的位置进行激光的照射。

接下来，层叠工序是按照以下那样的方式反复执行一层形成工序的工序。即，在层叠工序中，每当一层的形成结束时，使造型头22在沿Z轴方向移动预定的进给间距之后，为了下一层的形成而执行一层形成工序。进给间距相当于一层的厚度。在图4所示的一个例子中，在Z轴方向(汽缸轴向)上从距汽缸盖18远的一侧朝向距汽缸盖18近的一侧进行层叠。在此，执行通过层叠工序实现的层叠，并且使得通过执行一层形成工序形成的汽缸套20的各层，按照距汽缸盖18远的一层(即，低密度层20b)的密度低于距汽缸盖18近的一层(即，高密度层20a)的密度的方式，在Z轴方向上层叠。因此，如图4所示，根据层叠工序，先形成低密度层20b，接下来形成高密度层20a。此外，在本实施方式的汽缸套20中，通过执行一层形成工序而形成的汽缸套20的各层的整体为本发明中的“密度变化对象部位”的一个例子。

Z轴方向上的各层的密度的变化，能够通过改变向造型头22所具有的喷嘴的金属粉末的填充率来实现。更具体而言，例如，当喷嘴的填充率降低时，在通过利用激光的照射使金属粉末烧固而获得的层中，空隙所占的比例(空隙率)变高，即，层的密度降低。因此，当进行层叠而造型对象从低密度层20b切换成高密度层20a时，通过提高喷嘴的填充率，从而能够形成密度不同的两层。

套组装工序

套组装工序是将通过上述的造型工序制造出的汽缸套20组装于汽缸孔壁部14的工序。在本实施方式中，作为一例，在通过铸造来制造汽缸套20以外的汽缸体10的部位时，通过将汽缸套20铸入汽缸体10的铸模内来将其组装于汽缸孔壁部14。但是，将汽缸套组装于汽缸孔壁部的方法不限于上述的方法，例如，汽缸套也可以通过压入而组装于汽缸孔壁部。

图5是表示以图2中所示出的Ⅴ-Ⅴ线剖切后的汽缸体10的剖面形状的图。本实施方式的套组装工序按照以下那样的方式来执行。即，根据套组装工序，按照像图5所示出的那样在直线(假想线)L1与汽缸套20的外周相交的两点P1、P2的位置，汽缸套20面向水套16这一方式，将汽缸套20组装于汽缸孔壁部14，所述直线L1是当从汽缸轴向观察汽缸套20时经过汽缸孔中心P0并且与X轴平行的直线。

进一步补充来说，图5所示的例子是按照上述方式将汽缸套20组装于汽缸孔壁部14的情况的一个例子。并且，在这一例子中，将汽缸套20组装于汽缸孔壁部14，使得连接内燃机的进气侧和排气侧的方向(从汽缸轴向观察与汽缸孔12的列方向正交的方向)与汽缸套20的造型时的X轴方向平行。

实施方式1的效果

图6是用于说明本发明的实施方式1所涉及的汽缸体10的效果的图，表示与图2相同的剖面。本实施方式的汽缸套20具有通过设置于在汽缸轴向上距汽缸盖18近的一侧的高密度层20a、和设置于距汽缸盖18远的一侧的低密度层20b实现的双层构造。若汽缸套20的密度低(即，空隙率高)，则汽缸套20的热传导率低。来自燃烧气体的热主要在距汽缸盖18近的一侧向汽缸孔壁部14传递。根据包括具有上述的双层构造的汽缸套20的汽缸孔壁部14，能够抑制从在汽缸轴向上距汽缸盖18近的一侧向远的一侧的热传导(参照图6中的箭头)。

另外，根据本实施方式的汽缸体10，能够抑制汽缸轴向上的上述的热传导，与此相伴地，能够易于在内燃机的暖机时使距汽缸盖18近的一侧的端部处的汽缸孔壁温度Tk1提早上升。由此，汽缸孔12的周面(汽缸套20的内周面)与活塞2之间的油膜温度上升，所以，能够降低两者之间的摩擦。进而，汽缸轴向上的上述的热传导的抑制也有助于促进在距汽缸盖18近的一侧的部位向汽缸径向外侧的热传递(即，从汽缸孔壁部14向水套16的热传递)。如上所述，根据本实施方式的构成，能够获得以较少的热能来提高内燃机的提早暖机性的汽缸体构造。

另外，从汽缸孔壁部14向水套16(即，发动机冷却水)的热传递的提高效果在内燃机的暖机之后在以下的方面也是有利的。即，通过提高向冷却水的热传递，在内燃机的高负荷运转时易于使上述汽缸孔壁温度Tk1下降，所以，提高了抗爆震性。像这样，根据本实施方式的汽缸体构造，适当地兼顾了提早暖机性的提高和暖机后的冷却性能。

接下来，参照图7，对能够获得本实施方式的汽缸体构造的效果的状况的一个例子进行说明。图7是表示在能够相伴于内燃机的间歇运转控制而行驶的混合动力车辆(以内燃机和电动马达为动力源的车辆)中，从冷状态起内燃机的各温度上升的动作的一个例子的时间图。如图6所示，Tk2为距汽缸盖18远的一侧的端部处的汽缸孔壁温度，Tw为水套16内的冷却水的温度。图7中的实线对应于采用了本汽缸体构造的车辆，同一图中的虚线对应于不采用本汽缸体构造的车辆。

如图7所示，根据间歇运转控制，内燃机的运转在车辆的加速期间执行，在车辆的减速期间停止。另外，在车速为零的车辆停止期间中，内燃机的运转也停止(怠速停止)。根据与本实施方式的汽缸体构造的采用相伴的汽缸轴向的热传导的抑制效果，基于图7所示的时间图可知以下的内容。即，根据图7中的汽缸孔壁温度Tk1的实线的波形可知，与虚线的波形相比，在发动机运转期间温度Tk1易于上升，在发动机停止期间温度Tk1难以降低。根据距汽缸盖18远的一侧的温度Tk2的实线与虚线的波形的比较也可知这些情况。即，根据温度Tk2的实线的波形，与虚线的波形相比，在发动机运转期间以及发动机停止期间抑制了温度Tk2的上升。另外，根据冷却水温度Tw的实线的波形可知，与虚线的波形相比，与温度Tk1同样，在发动机运转期间冷却水温度Tw易于上升。另外，相伴于该冷却水温度Tw的提早上升效果，能够促进内燃机所具备的暖机必要部件(例如，EGR冷却器)的升温、提高车辆室内的供暖性能。进而，根据本实施方式的汽缸体构造，在与图7所示的例子不同的进行发热量少的怠速运转的情况下也能抑制温度Tk1的降低。另外，虽然在发动机暖机期间存在停止向汽缸体的通水的控制，但本汽缸体构造与这样的通水停止控制的相容性也优异。即，通过通水停止，在发动机暖机期间促进了温度Tk1的提早上升效果。

另外，在本实施方式中，像上述那样，具有在汽缸轴向上密度不同的双层构造的汽缸套20通过利用了三维造型机的造型工序来进行造型。上述构造的汽缸套20，除三维造型机以外例如也可以通过烧结来制造。具体而言，通过改变利用烧结使金属粉末烧固时的金属粉末的填充的程度，也能够针对汽缸套在汽缸轴向上给予密度变化。然而，通过利用三维造型机，与烧结相比能够易于制造汽缸套。

另外，根据上述的造型工序，在汽缸套20的各层中，造型头22在X轴方向上往复移动。起因于这样的造型头22的动作，在以汽缸轴向的剖面来观察汽缸套20的情况下，像在图5中概念地表示的那样，各层形成为由平行于X轴的直线构成的条纹状。在具有这样的剖面的汽缸套20中，关于从内周侧向外周侧的热传导，平行于X轴的方向的热传导比与X轴正交的方向(即，热以跨过上述的条纹状的各直线的方式传递的情形)的热传导更优异。关于这一点，根据本实施方式的套组装工序，如图5所示，按照在经过汽缸孔中心P0并且平行于X轴的直线L1与汽缸套20的外周相交的两点P1、P2的位置，汽缸套20面向水套16这一方式，将汽缸套20组装于汽缸孔壁部14。由此，在想要促进向汽缸径向外侧的传热的部位(即，在汽缸套20中设置于距汽缸盖18近的一侧的高密度层20a)，能够有效地促进该传热。

在上述实施方式1中，层叠工序中的层叠的顺序是低密度层20b、接下来高密度层20a的顺序。然而，层叠的顺序也可以通过将Z轴方向设定为与这个例子相反的方向而变成高密度层20a、接下来低密度层20b这一顺序。另外，关于汽缸套20的各层的密度，除喷嘴的填充率以外，例如也可以通过改变上述的进给间距而使其发生变化。即，例如，通过使一层的进给间距比另一层的进给间距短，能够使一层的密度比另一层的密度高。因此，也可以为了给予密度变化而在进行喷嘴的填充率的调整的同时进行进给间距的调整、或者是进行进给间距的调整来替代喷嘴的填充率的调整。

另外，在上述实施方式1中，举出了汽缸套20的高密度层20a与低密度层20b通过三维造型机而一体地形成的例子。然而，也可以是，例如像高密度层20a以及低密度层20b那样，在本发明的汽缸孔壁部，密度不同的多个层按每一层或者每任意多个层而在汽缸轴向上分割地形成。并且，这些多个层在最终组装于汽缸体时进行组合即可。

实施方式2.

接下来，参照图8对本发明的实施方式2进行说明。图8是表示本发明的实施方式2所涉及的汽缸体所具备的汽缸套30的立体图。本实施方式的汽缸体，除汽缸套20置换成汽缸套30这一点以外，与上述实施方式1的汽缸体10具有同样的构成。

如图8所示，汽缸套30具有在汽缸轴向上密度不同的三层构造。汽缸套30在这一点上与双层构造的汽缸套20不同。具体而言，汽缸套30从在汽缸轴向上距汽缸盖18近的一侧起依次具有高密度层30a、中密度层30b以及低密度层30c。高密度层30a的密度最高，中密度层30b的密度第2高，低密度层30c的密度最低。根据这样的构造，在本实施方式的汽缸套30中，在汽缸轴向的整体，距汽缸盖18远的层的密度也低于距汽缸盖18近的层的密度。更详细而言，在汽缸套30中，密度随着远离汽缸盖18而阶段性(作为一例为三个阶段)地降低。高密度层30a为第1层的另一例。中密度层30b以及低密度层30c为第2层的另一例。

进一步补充来说，高密度层30a、中密度层30b以及低密度层30c由相同的材质构成。另外，作为一例，高密度层30a的密度与位于汽缸套30的外周侧的汽缸孔壁部的密度同等大小。另外，在图8所示的一个例子中，关于各层的厚度，高密度层30a形成得最厚，中密度层30b形成得第2厚，低密度层30c形成得最薄。然而，这三层的厚度的比不限于上述的例子，也可以根据所应用的内燃机的样式(例如，缸内温度分布)的不同而任意地进行设定。另外，关于具有上述三层构造的汽缸套30，也可以以与实施方式1的汽缸套20同样的方法来进行制造。即，针对实施方式1的层叠工序，改变层叠工序以使得在汽缸轴向上密度发生两次变化即可。

根据以上所说明的本实施方式的汽缸套30，与双层构造的汽缸套20相比，密度不同的层多级化。由此，在汽缸孔壁部的汽缸轴向的各部位，能够更细致地(以更高的自由度)控制从汽缸孔12侧向汽缸孔壁部的热的传递方式。另外，即使是相同的材质，当密度不同时热膨胀也会有差异。关于这一点，在位于汽缸轴向上的汽缸套的两端的层的密度的设定相同这一前提下，通过密度不同的层的多级化，能够缩小相邻的层之间的密度差。由此，能够抑制相邻的层的边界处的热膨胀差。

并且，在上述实施方式2中，举出了在汽缸轴向上密度不同的三层构造的汽缸套30的例子。然而，关于密度不同的层的多级化，密度随着远离汽缸盖而阶段性地变低即可，本发明所涉及的汽缸套的层的数量不限于3个，也可以是4个以上。并且，多级化的汽缸套例如也可以是如以下的图9所示的构成。

图9是表示本发明的实施方式2的变形例所涉及的汽缸套40的立体图。图9所示的汽缸套40，从在汽缸轴向上距汽缸盖18近的一侧起依次具有高密度层40a、中密度层40b以及低密度层40c。在此基础上，汽缸套40在中密度层40b的构成与中密度层30b的构成不同这一点上与实施方式2的汽缸套30不同。即，中密度层40b并非是像中密度层30b那样密度恒定的层，而是密度随着在汽缸轴向上远离汽缸盖18而逐渐变小的层。根据在实施方式1中说明的利用三维造型机的造型工序，也可以以一层为最小单位地使各层的密度发生变化，所以，针对汽缸套也能够给予在汽缸轴向上实质地连续的密度变化。因此，中密度层40b例如能够利用上述造型工序来制造。此外，汽缸套也可以构成为，不仅是中密度层，在汽缸套的整体均伴随着实质地连续的密度变化。高密度层40a是第1层的另一例。中密度层40b以及低密度层40c是第2层的另一例。

实施方式3.

接下来，参照图10～图12对本发明的实施方式3进行说明。

实施方式3的汽缸体的构成

图10是表示本发明的实施方式3所涉及的内燃机的汽缸体50的剖面形状(与图2同等的位置处的剖面形状)的图。本实施方式的汽缸体50，在汽缸孔壁部52的构成上与实施方式1的汽缸体10不同。

本实施方式的汽缸孔壁部52包括汽缸套54和主壁部56，该主壁部56位于汽缸套54的外周侧，且位于比水套16靠汽缸径向内侧的位置。在此基础上，在本实施方式中，汽缸套54作为一例没有形成密度不同的多个层，作为替代，主壁部56构成为在汽缸轴向上距汽缸盖18远的层的密度低于距汽缸盖18近的层的密度。

更具体而言，作为一例，主壁部56伴随着与图9所示的汽缸套40同样的方式下的密度的设定，并且从在汽缸轴向上距汽缸盖18近的一侧起依次具有高密度层56a、中密度层56b以及低密度层56c。高密度层56a是第1层的另一例。中密度层56b以及低密度层56c是第2层的另一例。

实施方式3的汽缸体的制造方法

图11是在汽缸轴向上从汽缸盖18侧俯视汽缸体50而得到的图，图12是从图11中的箭头C方向(即，汽缸孔12的列方向的一方)观察汽缸体50而得到的图。在本实施方式中，Z轴方向也与汽缸轴向平行，并且作为一例为从距汽缸盖18远的一侧朝向距汽缸盖18近的一侧的方向。

在本实施方式的汽缸体50中，包括主壁部56且除汽缸套54以外的部位利用三维造型机来制造。关于除汽缸套54以外的汽缸体50的部位的制造，基本上可以将造型对象从汽缸套置换成该部位，并且通过执行以上在实施方式1中叙述的造型工序同样的造型工序来进行。但是，在本实施方式中，像图12中作为范围D而示出的那样，在汽缸体50中想要在汽缸轴向上给予密度变化的“密度变化对象部位”并非除汽缸套54以外的汽缸体50的整体，而是主壁部56。另外，根据具备造型头22的三维造型机，通过在形成造型对象物的一层的过程中也改变向喷嘴的金属粉末的填充率，也能够按一层中的每个部位使密度发生变化。因此，在本实施方式中，关于存在一层中的与主壁部56相当的部位、和与主壁部56的外周相当的部位的层，仅将与主壁部56相当的部位设为密度变化的对象并且执行造型工序。此外，在本实施方式中不是密度变化对象部位的汽缸套54通过公知的任意的制造方法来制造即可。并且，汽缸套54相对于使用三维造型机制造出的主壁部56，例如通过压入来插入即可。

另外，设定在本实施方式的造型工序中使用的X轴方向，以使得如图11所示，当从汽缸轴向观察主壁部56时，在经过汽缸孔中心P0且平行于X轴的直线L2与主壁部56的外周相交的两点P3、P4的位置，主壁部56面向水套16(与水套16向面对)。另外，在图11所示的例子中，与实施方式1同样，X轴方向与连接内燃机的进气侧和排气侧的方向(从汽缸轴向观察为与汽缸孔12的列方向正交的方向)平行。

实施方式3的效果

像本实施方式的汽缸体50那样，根据针对汽缸孔壁部52的主壁部56给予上述的密度变化的构成，也能够抑制从在汽缸轴向上距汽缸盖18近的一侧向远的一侧的热传导。

另外，像上述那样，设定在本实施方式的造型工序中使用的X轴方向以使得如图11所示，在经过汽缸孔中心P0且平行于X轴的直线L2与主壁部56的外周相交的两点P3、P4的位置，主壁部56面向水套16。根据这样的X轴方向的设定，与已作为实施方式1的套组装工序的效果而说明的内容同样，在想要促进向汽缸径向外侧的传热的部位(即，在主壁部56主要为高密度层56a)能够有效地促进该传热。

在上述实施方式3中举出了针对汽缸孔壁部52的主壁部56给予上述的密度变化的例子。然而，也可以针对汽缸套和主壁部双方给予上述的密度变化来替代这样的例子。

另外，在针对主壁部给予密度变化的情况下，除主壁部56的例子以外，例如也可以是，与实施方式1以及实施方式2中的汽缸套20或者汽缸套30同样地构成主壁部以使得其具有在汽缸轴向上密度不同的两层或者三层。

另外，在上述实施方式3中，通过三维造型机来制造除汽缸套54以外的汽缸体50的所有部位。然而，也可以采用如下制造方法来替代这样的例子：使用例如三维造型机仅制造除汽缸套以外的汽缸体的部位中的主壁部，并且将所制造出的主壁部组装于通过铸造所制造出的汽缸体的主体。

另外，成为本发明的对象的汽缸体也可以构成为，具有不具有汽缸套的汽缸孔壁部，给予该汽缸孔壁部的主壁部上述的密度变化。

实施方式4.

接下来，参照图13对本发明的实施方式4进行说明。图13是表示本发明的实施方式4所涉及的汽缸体所具备的汽缸套60的立体图。本实施方式的汽缸体，除汽缸套20置换成汽缸套60这一点以外，与实施方式1的汽缸体10具有同样的构成。

如图13所示，汽缸套60具有在汽缸轴向上密度不同的三层构造。汽缸套60在这一点上与双层构造的汽缸套20不同。具体而言，汽缸套60从在汽缸轴向上距汽缸盖18近的一侧起依次具有高密度层60a以及低密度层60b这两层，作为构成为在汽缸轴向上距汽缸盖18远的层的密度低于在汽缸轴向上距汽缸盖18近的层的密度的多个层。高密度层60a是这两层中密度最高的最高密度层，低密度层60b是密度低于高密度层60a的层。

进一步，汽缸套60具备密度低于高密度层60a的密度的低密度层60c，作为在汽缸轴向上比高密度层60a靠近汽缸盖18的一侧与高密度层60a相邻的层。这样，在本实施方式的汽缸套60中，并非在汽缸轴向上的整体而是在一部分(即，高密度层60a以及低密度层60b)构成为，距汽缸盖18远的层的密度低于距汽缸盖18近的层的密度。另外，低密度层60c被设置成与高密度层60a以及低密度层60b相同的材质。

根据以上所说明的本实施方式的汽缸套60，关于高密度层60a以及低密度层60b，与实施方式1同样，能够抑制从在汽缸轴向上距汽缸盖18近的一侧向远的一侧的热传导。在此基础上，根据汽缸套60，在汽缸轴向上比高密度层60a靠近汽缸盖18的一侧具备低密度层60c。根据这样的构成，在除要求抑制上述的热传导以外还要求抑制从汽缸盖18侧向汽缸体侧的传热的内燃机中能同时满足这两个要求。

在上述实施方式4中，举出了仅汽缸轴向上的汽缸套60的一部分(即，高密度层60a以及低密度层60b)构成为，距汽缸盖18远的层的密度低于距汽缸盖18近的层的密度的例子。然而，也可以替代这样的例子而使得仅是位于汽缸套的外周侧且位于比水套靠汽缸径向内侧的位置的主壁部(例如，主壁部56)的汽缸轴向的一部分构成为距汽缸盖远的层的密度低于距汽缸盖近的层的密度。并且，该主壁部也可以在比汽缸轴向上的上述一部分靠近汽缸盖的一侧包括密度低于在上述一部分内最靠近汽缸盖的最高密度层的密度的低密度层。并且，该低密度层也可以被设置成与最高密度层相同的材质。

Claims (6)

1.一种内燃机的汽缸体，其特征在于，

具备保持活塞以使其能够往复移动的汽缸孔壁部，

其中，所述汽缸孔壁部的汽缸轴向上的至少一部分包括彼此密度不同的多个层，

所述多个层包括第1层和第2层，

所述第1层在所述汽缸轴向上位于汽缸盖的附近，

所述第2层的密度比所述第1层的密度低，位于距所述汽缸盖远的位置，

所述汽缸体具备使发动机冷却水流通的水套，

所述汽缸孔壁部包括汽缸套和主壁部，

所述主壁部位于所述汽缸套的外周侧，且位于比所述水套靠汽缸径向内侧的位置，

所述汽缸孔壁部的所述至少一部分包括所述汽缸轴向上的所述主壁部的至少一部分。

2.根据权利要求1所述的内燃机的汽缸体，其特征在于，

所述汽缸孔壁部的所述至少一部分还包括所述汽缸轴向上的所述汽缸套的至少一部分。

3.根据权利要求1或2所述的内燃机的汽缸体，其特征在于，

在所述汽缸轴向上的所述汽缸孔壁部的所述至少一部分中，密度随着远离所述汽缸盖而阶段性地变低。

4.根据权利要求1或2所述的内燃机的汽缸体，其特征在于，

在所述汽缸轴向的所述至少一部分中，在距所述汽缸盖最近的一侧设置最高密度层，

所述汽缸孔壁部在比所述汽缸轴向的所述至少一部分靠近所述汽缸盖的一侧包括低密度层，

所述低密度层的密度比所述最高密度层的密度低，

所述低密度层与所述最高密度层为相同的材质。

5.一种汽缸体的制造方法，

所述汽缸体包括汽缸孔壁部，所述汽缸孔壁部保持活塞以使其能够往复移动，

所述汽缸孔壁部的汽缸轴向上的至少一部分包括彼此密度不同的多个层，

所述多个层包括第1层和第2层，

所述第1层在所述汽缸轴向上位于靠近汽缸盖的位置，

所述第2层的密度比所述第1层的密度低，位于距所述汽缸盖远的位置，

所述汽缸体的所述制造方法的特征在于，包括：

一层形成工序，通过使三维造型机的造型头反复进行一边在Y轴的方向上移动、一边在X轴的方向上往复移动的动作来形成所述汽缸孔壁部的一层；和

层叠工序，反复执行所述一层形成工序，以使得所述汽缸孔壁部的各层在Z轴的方向上层叠，并且在所述各层的密度变化对象部位，所述第2层的密度低于所述第1层的密度，

其中，所述一层形成工序和所述层叠工序为造型工序，

所述造型工序是在由所述X轴、所述Y轴以及所述Z轴定义的三维空间上对所述汽缸孔壁部进行造型的工序，

所述Z轴的方向与所述汽缸轴向平行，

所述汽缸体具备使发动机冷却水流通的水套，

所述汽缸孔壁部包括汽缸套和主壁部，

所述主壁部位于所述汽缸套的外周侧，且位于比所述水套靠汽缸径向内侧的位置，

所述汽缸孔壁部的所述至少一部分包括所述汽缸轴向上的所述主壁部的至少一部分，

成为执行所述造型工序的对象的所述汽缸孔壁部包括所述主壁部，

设定所述X轴的方向，以使得当从所述汽缸轴向观察所述主壁部时，在经过汽缸孔中心并且平行于所述X轴的直线与所述主壁部的外周相交的两点的位置，所述主壁部面向所述水套。

6.根据权利要求5所述的汽缸体的制造方法，其特征在于，

成为执行所述造型工序的对象的所述汽缸孔壁部还包括所述汽缸套，

所述制造方法还包括：

套组装工序，将所述汽缸套组装于所述汽缸孔壁部，以使得当从所述汽缸轴向观察所述汽缸套时，在经过汽缸孔中心并且平行于所述X轴的直线与所述汽缸套的外周相交的两点的位置，所述汽缸套面向所述水套。

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