JP2009257104A - エンジンブロック - Google Patents

Abstract

【課題】エンジンの実働時に生じるシリンダの熱４次歪を、効果的に低減する。
【解決手段】本発明のエンジンブロック２０は、隣接するシリンダ１２のボア間が連結されたサイアミズ構造を有し、ウォータジャケットのボア間以外の部位に、冷却水をシリンダ壁から隔離するための隔離部材２２が設けられている。そして、ウォータジャケット１８のボア間に位置するシリンダ壁と冷却水との熱交換のみ積極的に行う一方、隔離部材２２によって、ウォータジャケット１８のボア間以外の部位におけるシリンダ壁と冷却水との熱交換効率を意図的に低下させる。よって、エンジン実同時におけるエンジンブロックのボア間とそれ以外の部位との温度差の拡大を防ぐことが可能となり、エンジンの実働時に生じるシリンダ１２の熱４次歪を、効果的に低減することが可能となる。
【選択図】図１

Description

本発明は、エンジンブロックに関するものである。

近年、エンジンの小型化の要請から、図３に示されるような、隣接するシリンダ１２のボア間が連結されたサイアミズ構造を有するエンジンブロック１０が広く用いられている。さて、このサイアミズ構造を有するエンジンブロックの一般的な製造手順は、図４に示されるように、（ａ）ダイカスト金型に鉄ライナ１４をセットし、（ｂ）鉄ライナ１４をアルミで鋳包み、（ｃ）鉄ライナ１４にボーリング加工を施すものである。なお、図３、図４に符号１５で示される部分は、シリンダヘッドボルトの取り付け穴である。

上記手順で製造された、サイアミズ構造のエンジンブロック１０を備えるエンジンは、実働時において、鉄ライナ１４に熱４次歪が生じることが指摘されている。この熱４次ひずみの発生メカニズムは、次の通りである。まず、断面真円状に形成された鉄ライナ１４（図４（ａ））は、鋳包み時（図４（ｂ））のアルミブロック１６のアルミ収縮の影響を受け、鉄ライナ１４に残留歪が生じる。その後、鉄ライナにはボーリング加工等の仕上げ加工が施され必要な寸法精度が確保されるが（図４（ｃ））、エンジン完成品となって実働に供する際には、温度上昇に伴い鉄ライナ１４の残留歪が開放されることにより（図４（ｄ））、かかる熱歪が生じるものである。特に、サイアミズ構造を有するエンジンブロック１０は、鉄ライナ鋳包み後のアルミ冷却時に、直列に並ぶ複数の気筒のうち、端気筒のボアが中気筒のボアよりも強く収縮して、ボア間（隣接する気筒の双方のシリンダ壁を構成する部位）が凹むことにより、熱４次歪が生じることとなる。又、エンジンブロック１０の実働時のボア温度は、図５にグレーの濃淡で示されるように、ボア間が最も高く、ボア間から離れるに従って温度が低下していく。この温度差が、熱４次歪を悪化させる原因とも考えられる。

なお、シリンダボアの変形を抑制するための対応策として、例えば、外周面に、強度を向上させるための縦リブを形成した鉄ライナ１４を使用する手法（例えば、特許文献１）や、アルミと近似した線膨張係数を有する金属からなるシリンダライナを用いる手法（例えば、特許文献２参照）が、従来から考えられている。

特開２００６−２６０２号公報 実開平５−３６０５３号公報

しかしながら、上記のごとき従来のシリンダボアの変形を抑制する手法では、エンジンの実働時に生じるシリンダの熱４次歪を、効果的に低減するには至っていない。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、サイアミズ構造を有するエンジンブロックを備えるエンジンの、実働時に生じるシリンダの熱４次歪を、効果的に低減することにある。

（発明の態様）
以下の発明の態様は、本発明の構成を例示するものであり、本発明の多様な構成の理解を容易にするために、項別けして説明するものである。各項は、本発明の技術的範囲を限定するものではなく、発明を実施するための最良の形態を参酌しつつ、各項の構成要素の一部を置換し、削除し、又は、更に他の構成要素を付加したものについても、本願発明の技術的範囲に含まれ得るものである。

（１）隣接するシリンダのボア間が連結されたサイアミズ構造を有し、ウォータジャケットのボア間以外の部位に、冷却水をシリンダ壁から隔離するための隔離部材が設けられているエンジンブロック（請求項１）。
本項に記載のエンジンブロックは、ウォータジャケットのボア間に位置するシリンダ壁と冷却水との熱交換のみ積極的に行う一方、ウォータジャケットのボア間以外の部位に設けられた、冷却水をシリンダ壁から隔離するための隔離部材によって、ウォータジャケットのボア間以外の部位におけるシリンダ壁と冷却水との熱交換効率を意図的に低下させる。このように、シリンダ壁と冷却水との部位毎の熱交換効率を制御することによって、サイアミズ構造上不可避となる、エンジン実同時におけるエンジンブロックのボア間とそれ以外の部位との温度差の拡大を防ぐものである。

（２）前記隔離部材は、断熱材であるエンジンブロック（請求項２）。
本項に記載のエンジンブロックは、ウォータジャケットのボア間に位置するシリンダ壁と冷却水との熱交換のみ積極的に行う一方、ウォータジャケットのボア間以外の部位に設けられた、冷却水をシリンダ壁から隔離するための隔離部材が断熱材であることにより、シリンダ壁の隔離部材によって覆われた部位からの放熱を抑制し、ウォータジャケットのボア間以外の部位におけるシリンダ壁と冷却水との熱交換効率を意図的に低下させる。このように、シリンダ壁と冷却水との部位毎の熱交換効率を制御することによって、サイアミズ構造上不可避となる、エンジン実同時におけるエンジンブロックのボア間とそれ以外の部位との温度差の拡大を防ぐものである。

（３）前記隔離部材は、樹脂系材料あるいはセラミック系材料で構成されているエンジンブロック（請求項３）。
本項に記載のエンジンブロックは、ウォータジャケットのボア間以外の部位に設けられた、冷却水をシリンダ壁から隔離するための隔離部材が、樹脂系材料あるいはセラミック系材料で構成されていることにより、高温のシリンダ壁と比較的低温の冷却水との双方に接触するような使用環境化でも、隔離部材が短期間で劣化することなく上記機能を発揮するものとなる。

（４）前記隔離部材は、シリンダ壁の外周形状に倣って一体に成形され、かつ、ウォータジャケットのボア間に位置する部位には、シリンダヘッド側からウォータジャケット底側へと延びる切り欠きが形成されているエンジンブロック（請求項４）。
本項に記載のエンジンブロックは、隔離部材が上記形状に形成されていることで、ウォータジャケットのボア間に位置するシリンダ壁と冷却水との熱交換のみ積極的に行い、ウォータジャケットのボア間以外の部位におけるシリンダ壁と冷却水との熱交換効率を意図的に低下させるものである。このように、シリンダ壁と冷却水との部位毎の熱交換効率を制御することによって、サイアミズ構造上不可避となる、エンジン実同時におけるエンジンブロックのボア間とそれ以外の部位との温度差の拡大を防ぐものである。

（５）前記隔離部材は、エンジンブロックと別体に形成され、シリンダ壁に嵌め込まれているエンジンブロック（請求項５）。
本項に記載のエンジンブロックは、隔離部材がエンジンブロックと別体に形成されることで、隔離部材自体を高精度に製造することが容易となる。又、別体に成形された隔離部材をシリンダ壁に嵌め込むことで、シリンダの所定の位置に確実に設置することができ、シリンダ壁と冷却水との部位毎の熱交換効率を制御することによって、サイアミズ構造上不可避となる、エンジン実同時におけるエンジンブロックのボア間とそれ以外の部位との温度差の拡大を防ぐものである。

本発明はこのように構成したので、サイアミズ構造を有するエンジンブロックを備えるエンジンの、実働時に生じるシリンダの熱４次歪を、効果的に低減することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を添付図面に基づいて説明する。なお、従来技術と同一部分若しくは相当する部分については、詳しい説明を省略する。
図１には、本発明の実施の形態に係るエンジンブロック２０が、一部拡大切断された状態で示されている。このエンジンブロック２０は、隣接するシリンダ１２のボア間が連結されたサイアミズ構造を有し、ウォータジャケットのボア間以外の部位に、冷却水をシリンダ壁から隔離するための隔離部材２２が設けられているものである。
本発明の実施の形態では、隔離部材２２は断熱材であり、具体的には、樹脂系材料あるいはセラミック系材料で構成されている。又、隔離部材２２は、図２にも示されるように、エンジンブロックのシリンダ壁の外周形状に倣って一体に成形されている。しかも、隔離部材２２の、ウォータジャケットのボア間に位置する部位には、シリンダヘッド側からウォータジャケット底側へと延びる切り欠き２２ａが形成されている。なお、隔離部材２２はエンジンブロック２０と別体に形成され、シリンダ壁に嵌め込まれている。

上記構成をなす本発明の実施の形態によれば、次のような作用効果を得ることが可能である。すなわち、本発明の実施の形態に係るエンジンブロック２０は、ウォータジャケット１８のボア間に位置するシリンダ壁と冷却水との熱交換のみ積極的に行う一方、ウォータジャケット１８のボア間以外の部位に設けられた、冷却水をシリンダ壁から隔離するための隔離部材２２によって、ウォータジャケット１８のボア間以外の部位におけるシリンダ壁と冷却水との熱交換効率を意図的に低下させるものである。
このように、シリンダ壁と冷却水との部位毎の熱交換効率を制御することによって、サイアミズ構造上不可避となる、エンジン実同時におけるエンジンブロックのボア間とそれ以外の部位との温度差の拡大を防ぐことが可能となり、サイアミズ構造を有するエンジンブロックを備えるエンジンの、実働時に生じるシリンダ１２の熱４次歪を、効果的に低減することが可能となる。

又、隔離部材２２が断熱材であることにより、シリンダ壁の隔離部材２２によって覆われた部位からの放熱を抑制し、上記作用効果をより確実に得ることが可能となる。又、隔離部材２２が、樹脂系材料あるいはセラミック系材料で構成されていることにより、高温のシリンダ壁と比較的低温の冷却水との双方と接触する使用環境化でも、短期間で劣化することなく上記機能を発揮するものとなる。
又、隔離部材２２は、形状的観点からも、図２に示されるように、シリンダ壁の外周形状に倣って一体に成形され、かつ、ウォータジャケットのボア間に位置する部位には、シリンダヘッド側からウォータジャケット底側へと延びる切り欠き２２ａが形成されていることで、上記作用効果を発揮するものとなる。なお、切り欠き２２ａの深さ、あるいは切り欠き２２ａの開口面積については、図５に示されるような温度分布を確認することによって、適宜、設定することが望ましい。

加えて、隔離部材２２が、エンジンブロック２０と別体に形成されることで、隔離部材２２自体を高精度に製造することが容易となる。又、別体に成形された隔離部材２２をシリンダ壁に嵌め込むことで、シリンダの所定の位置に、確実に設置することができ、シリンダ壁と冷却水との部位毎の熱交換効率を制御することによって、サイアミズ構造上不可避となる、エンジン実同時におけるエンジンブロックのボア間とそれ以外の部位との温度差の拡大を防ぐことができる。
なお、図２には直列４気筒用の隔離部材２２を例示しているが、サイアミズ構造を有し気筒数の異なるエンジンブロックにも、同様に適用可能であることは理解されるであろう。

本発明の実施の形態に係るエンジンブロックの要部を、拡大して一部切断した状態を示す立体図である。 図１に示されるエンジンブロックの隔離部材の単体図である。 従来の、ボア間が連結されたサイアミズ構造を有するエンジンブロックを部分的に示した平面図である。 エンジンの実働時に、鉄ライナに熱４次歪が生じるメカニズムを、サイアミズ構造を有するエンジンブロックの一般的な製造手順と併せて示した説明図である。 サイアミズ構造を有するエンジンブロックを備えるエンジンの、実働時のボア温度の温度分布を等高線で示した立体図である。

符号の説明

１０：エンジンブロック、１２：シリンダ、１４：鉄ライナ、１６：アルミブロック、１８：ウォータジャケット、２０：エンジンブロック、２２：隔離部材、２２ａ：切り欠き

Claims (5)

1. 隣接するシリンダのボア間が連結されたサイアミズ構造を有し、ウォータジャケットのボア間以外の部位に、冷却水をシリンダ壁から隔離するための隔離部材が設けられていることを特徴とするエンジンブロック。
2. 前記隔離部材は、断熱材であることを特徴とする請求項１記載のエンジンブロック。
3. 前記隔離部材は、樹脂系材料あるいはセラミック系材料で構成されていることを特徴とする請求項１又は２記載のエンジンブロック。
4. 前記隔離部材は、シリンダ壁の外周形状に倣って一体に成形され、かつ、ウォータジャケットのボア間に位置する部位には、シリンダヘッド側からウォータジャケット底側へと延びる切り欠きが形成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載のエンジンブロック。
5. 前記隔離部材は、エンジンブロックと別体に形成され、シリンダ壁に嵌め込まれていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項記載のエンジンブロック。