JP2010203308A - Cylinder block for internal combustion engine - Google Patents

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晋 石崎
Takanobu Sugiyama
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To compatibly achieve both of cooling loss reduction at the time of a high compression ratio and knocking prevention at the time of a low compression ratio without causing bore deformation. <P>SOLUTION: In a cylinder block 20 for the internal combustion engine 1 including a variable compression ratio mechanism changing engine compression ratio by changing top dead center position of a piston 22, and a water jacket 29 disposed around a cylinder for making liquid cooling medium flow therein, at least a section surrounding the water jacket 29 is formed out of single material, and a section 142a corresponding to a piston ring position at the time of top dead center in a low compression ratio state in a cylinder axial direction has higher heat radiation properties from an inside of the cylinder to the cooling medium than a section 142b corresponding to a piston ring position at the time of top dead center in a high compression ratio state. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、内燃機関のシリンダブロックに関し、特に、シリンダブロック内の冷却水通路に関する。   The present invention relates to a cylinder block of an internal combustion engine, and more particularly to a cooling water passage in the cylinder block.

ピストンの上死点位置を変更して機関圧縮比を変更可能な機構を備える可変圧縮比内燃機関が知られている。このような可変圧縮比内燃機関は、低負荷運転時などのノッキングが発生しにくい状況では、高圧縮比に制御して出力の向上を図る。また、高負荷運転時などのノッキングが発生しやすい状況では、低圧縮比に制御してノッキングの発生を防止する。したがって、高圧縮比時には、シリンダ内の断熱化を図り、冷却損失を低減してできるだけ熱効率を上げることが求められる。しかし、低圧縮比時にシリンダ内の断熱化を図ると、ノッキングが発生しやすくなるとともに、充填効率も低下するなど、低圧縮比化した効果が得られなくなる。   2. Description of the Related Art A variable compression ratio internal combustion engine having a mechanism capable of changing an engine compression ratio by changing a top dead center position of a piston is known. In such a variable compression ratio internal combustion engine, in a situation where knocking is unlikely to occur during low load operation or the like, the output is improved by controlling to a high compression ratio. Also, in situations where knocking is likely to occur, such as during high-load operation, knocking is prevented by controlling to a low compression ratio. Therefore, at the time of a high compression ratio, it is required to insulate the inside of the cylinder, reduce the cooling loss, and increase the thermal efficiency as much as possible. However, if heat insulation in the cylinder is achieved at a low compression ratio, knocking is likely to occur, and the effect of lowering the compression ratio cannot be obtained, for example, the charging efficiency is reduced.

このように、従来の可変圧縮比内燃機関では、高圧縮比時における冷却損失低減に重点を置くか、低圧縮比時のノッキング防止に重点を置くかは択一的なもので、両効果を両立できないという問題があった。   Thus, in conventional variable compression ratio internal combustion engines, whether to focus on reducing cooling loss at high compression ratios or to focus on preventing knocking at low compression ratios is an alternative. There was a problem of being unable to achieve both.

そこで、高圧縮比時のピストン上死点位置においてピストンリングと相対する部位には低熱伝導率部材を、同様に低圧縮比時に相対する部位には高熱伝導率部材を、それぞれ用いてシリンダライナを構成するシリンダブロックが特許文献1に開示されている。   Therefore, a low thermal conductivity member is used for the part facing the piston ring at the top dead center of the piston when the compression ratio is high, and a high thermal conductivity member is used for the part corresponding to the low compression ratio. The cylinder block which comprises is disclosed by patent document 1. FIG.

特開2007−247446号公報JP 2007-247446 A

しかしながら、シリンダライナを異なる材質で構成するので、各部材の線膨張係数の違いによってボアの変形量が不均一となる、いわゆるボア変形を起こしてしまう。その結果、ピストンが摺動する際のフリクションが増大してしまうという問題がある。   However, since the cylinder liner is made of different materials, the deformation amount of the bore becomes non-uniform due to the difference in the linear expansion coefficient of each member, so-called bore deformation occurs. As a result, there is a problem that friction when the piston slides increases.

そこで、本発明では、高圧縮比時における冷却損失低減と、低圧縮比時のノッキング防止を両立し、かつボア変形を抑制することを目的とする。   Therefore, an object of the present invention is to achieve both a reduction in cooling loss at a high compression ratio and prevention of knocking at a low compression ratio, and suppress bore deformation.

本発明の内燃機関のシリンダブロックは、ピストンの上死点位置を変更することで機関圧縮比を変更する可変圧縮比機構と、シリンダ周辺に設けた液体の冷却媒体を流すためのウォータジャケットと、を備える内燃機関のシリンダブロックである。そして、少なくともウォータジャケットを囲む部位は単一の材質で形成され、シリンダ軸方向で低圧縮比状態における上死点時のピストンリング位置に相当する部位は、高圧縮比状態における上死点時のピストンリング位置に相当する部位よりも、シリンダ内から冷却媒体への放熱性が高い。   The cylinder block of the internal combustion engine of the present invention includes a variable compression ratio mechanism that changes the engine compression ratio by changing the top dead center position of the piston, a water jacket for flowing a liquid cooling medium provided around the cylinder, It is a cylinder block of an internal combustion engine provided with. And at least the part surrounding the water jacket is formed of a single material, and the part corresponding to the piston ring position at the top dead center in the low compression ratio state in the cylinder axis direction is at the top dead center in the high compression ratio state. The heat dissipation from the cylinder to the cooling medium is higher than the portion corresponding to the piston ring position.

本発明によれば、高圧縮比時における冷却損失を低減するとともに、低圧縮比時におけるノッキングを防止することができる。また、シリンダライナと少なくともウォータジャケットを囲む部位は単一の材質で形成されるので、ボア変形を抑制することができる。   According to the present invention, it is possible to reduce the cooling loss at the time of a high compression ratio and to prevent knocking at the time of a low compression ratio. Moreover, since the site | part surrounding a cylinder liner and at least a water jacket is formed with a single material, a bore deformation | transformation can be suppressed.

可変圧縮比内燃機関を示す図である。It is a figure which shows a variable compression ratio internal combustion engine. 可変圧縮比内燃機関を高圧縮比とした状態を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the state which made the variable compression ratio internal combustion engine the high compression ratio. 同じく低圧縮比とした状態を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the state made into the low compression ratio similarly. 可変圧縮比内燃機関と単リンク式ピストンストローク機構とで得られるピストンストローク特性を示したものである。The piston stroke characteristic obtained by a variable compression ratio internal combustion engine and a single link type piston stroke mechanism is shown. ウォータジャケットの内壁部の熱伝達率αについて示す図である。It is a figure shown about heat transfer coefficient (alpha) of the inner wall part of a water jacket. 図5において熱伝達率αが高い部分の表面を示す図であり、(a)は平面図、(b)は(a)のA−A線に沿った断面図である。6A and 6B are diagrams showing a surface of a portion having a high heat transfer coefficient α, in which FIG. 5A is a plan view, and FIG. シリンダライナを囲むウォータジャケットの深さとクーラントの熱伝達率αとの関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the depth of the water jacket surrounding a cylinder liner, and the heat transfer coefficient (alpha) of a coolant. クーラント内の微細粒子、棒状ミセル及び球状ミセルについて説明するための図である。It is a figure for demonstrating the fine particle in a coolant, a rod-like micelle, and a spherical micelle. 左側より、内壁部の熱伝達率分布、クーラントの熱伝達率分布、熱貫流率分布、シリンダからピストンリングを介して流入する熱量分布、ブロック壁温分布を表わす図である。It is a figure showing the heat transfer rate distribution of an inner wall part, the heat transfer rate distribution of a coolant, the heat transmissivity distribution, the heat quantity distribution which flows in through a piston ring from a cylinder, and block wall temperature distribution from the left side. ウォータポンプがクランクシャフトで駆動される場合の、機関圧縮比、ウォータジャケット近傍のクーラント温度、及びクーラントの飽和温度の一例を示した図である。It is the figure which showed an example of the engine compression ratio, the coolant temperature near a water jacket, and the saturation temperature of a coolant when a water pump is driven with a crankshaft.

以下本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

本発明による内燃機関は、例えば直列4気筒の火花点火式ガソリン機関であり、圧縮比を可変制御する複リンク式ピストンストローク機構を利用した可変圧縮比内燃機関である。   The internal combustion engine according to the present invention is, for example, an in-line four-cylinder spark ignition gasoline engine, which is a variable compression ratio internal combustion engine using a multi-link type piston stroke mechanism that variably controls the compression ratio.

図1は、この可変圧縮比内燃機関1を示す図である。最初に、これについて図1を参照して説明する。   FIG. 1 is a diagram showing the variable compression ratio internal combustion engine 1. First, this will be described with reference to FIG.

可変圧縮比内燃機関1は、圧縮比を可変的に制御可能とするために、ピストン22とクランクシャフト21がアッパリンク11、ロアリンク12の2つのリンクを介して連結され、さらにこのロアリンク12には、その挙動を制約するコントロールリンク13が連結され、コントロールリンク13は偏心軸部15を有するコントロールシャフト14によって、その回転(揺動)中心を変えることで、圧縮比を変化させられるようになっている。   In the variable compression ratio internal combustion engine 1, the piston 22 and the crankshaft 21 are connected via two links, an upper link 11 and a lower link 12, so that the compression ratio can be variably controlled. Is connected to a control link 13 that restricts its behavior, and the control link 13 can be changed in its compression ratio by changing its rotation (swing) center by a control shaft 14 having an eccentric shaft portion 15. It has become.

この圧縮比制御手段について、さらに詳細に構造を説明すると、クランクシャフト21は、複数のジャーナル21aとクランクピン21bとを有する。ジャーナル21aは、シリンダブロック20の主軸受に回転自在に支持される。シリンダブロック20には、冷却水が循環するウォータジャケット29が設けられる。クランクピン21bは、ジャーナル21aから所定量偏心しており、ここにロアリンク12が回転自在に連結される。ロアリンク12は、二部材に分割可能に構成されるとともに、その略中央の連結孔にクランクピン21bが嵌合する。   The structure of the compression ratio control means will be described in more detail. The crankshaft 21 has a plurality of journals 21a and crank pins 21b. The journal 21 a is rotatably supported by the main bearing of the cylinder block 20. The cylinder block 20 is provided with a water jacket 29 through which cooling water circulates. The crank pin 21b is eccentric by a predetermined amount from the journal 21a, and the lower link 12 is rotatably connected thereto. The lower link 12 is configured to be split into two members, and the crank pin 21b is fitted into a substantially central connecting hole.

アッパリンク11は、下端側が連結ピン25によってロアリンク12の一端に回動可能に連結され、上端側がピストンピン24によりピストン22に回動可能に連結される。   The lower end of the upper link 11 is rotatably connected to one end of the lower link 12 by a connecting pin 25, and the upper end is rotatably connected to the piston 22 by a piston pin 24.

ピストン22は、シリンダブロック20に嵌着したシリンダライナ27に摺動自在に嵌合する。ピストン22は、燃焼圧力を受け、シリンダ23内を往復動する。ピストン22には、ピストンリング(トップリング)28が挿嵌される。ピストンリング28は、ピストン22が受けた熱をシリンダライナ27へ伝熱する。なお、シリンダライナ27はめっき等により形成してもよい。   The piston 22 is slidably fitted to a cylinder liner 27 fitted to the cylinder block 20. The piston 22 receives the combustion pressure and reciprocates in the cylinder 23. A piston ring (top ring) 28 is inserted into the piston 22. The piston ring 28 transfers the heat received by the piston 22 to the cylinder liner 27. The cylinder liner 27 may be formed by plating or the like.

コントロールリンク13は、上端側が連結ピン26によってロアリンク12の他端に回動可能に連結され、下端側がコントロールシャフト14の偏心軸部15を中心として回動可能になっている。   The upper end side of the control link 13 is rotatably connected to the other end of the lower link 12 by a connecting pin 26, and the lower end side is rotatable about the eccentric shaft portion 15 of the control shaft 14.

コントロールシャフト14はアクチュエータ31の先端に取り付けられたピニオン32によって回転させられる。コントロールシャフト14が回転すると偏心軸部15が上下動し、それにともないコントロールリンク13が上下動する。   The control shaft 14 is rotated by a pinion 32 attached to the tip of the actuator 31. When the control shaft 14 rotates, the eccentric shaft portion 15 moves up and down, and the control link 13 moves up and down accordingly.

ここで、図2、図3を参照して可変圧縮比内燃機関1のピストン上死点位置の調整方法を説明する。図2はピストン上死点位置が高圧縮比の位置にある場合、図3はピストン上死点位置が低圧縮比の位置にある場合を示す。   Here, the adjustment method of the piston top dead center position of the variable compression ratio internal combustion engine 1 will be described with reference to FIGS. FIG. 2 shows a case where the piston top dead center position is at a high compression ratio, and FIG. 3 shows a case where the piston top dead center position is at a low compression ratio.

圧縮比を高くするときには、図2に示すように、アクチュエータ31を駆動してコントロールシャフト14の偏心軸部15を下げる。するとロアリンク12は時計回りに移動し、連結ピン25が上げられるので、ピストン22の上死点の位置が上昇する。   When increasing the compression ratio, as shown in FIG. 2, the actuator 31 is driven to lower the eccentric shaft portion 15 of the control shaft 14. Then, the lower link 12 moves clockwise and the connecting pin 25 is raised, so that the position of the top dead center of the piston 22 rises.

圧縮比を低くするときには、図3に示すように、アクチュエータ31を駆動してコントロールシャフト14の偏心軸部15を上げる。するとロアリンク12は反時計回りに移動し、連結ピン25が下げられるので、ピストン22の上死点の位置が下降する。   When the compression ratio is lowered, the eccentric shaft portion 15 of the control shaft 14 is raised by driving the actuator 31 as shown in FIG. Then, the lower link 12 moves counterclockwise and the connecting pin 25 is lowered, so that the position of the top dead center of the piston 22 is lowered.

なお、図2、図3は、高圧縮比状態と低圧縮比状態とを代表的に示しているが、これらの間で圧縮比を連続的に変化させることができる。   2 and 3 representatively show the high compression ratio state and the low compression ratio state, but the compression ratio can be continuously changed between them.

図4は、上記の可変圧縮比内燃機関1で得られるピストンストローク特性と、ピストンとクランクシャフトのクランクピンとを一本のリンク(コネクティングロッド)により連結した従来の単リンク式ピストンストローク機構で得られるピストンストローク特性を示したものである。   FIG. 4 is obtained by a conventional single link type piston stroke mechanism in which the piston stroke characteristic obtained by the variable compression ratio internal combustion engine 1 and the piston and the crank pin of the crankshaft are connected by a single link (connecting rod). The piston stroke characteristics are shown.

従来の単リンク式ピストンストローク機構では、ピストンは上死点付近で早い動き(加速度大)になり、下死点付近では鈍い動き(加速度小)になっていた。これに対し、複リンク式ピストンストローク機構1の場合は、リンク構成を適切に設定することにより、単振動に近いピストンストローク特性を得ることができる。したがって、ピストン加速度が平準化され、上死点付近でのピストン速度が従来に比して遅くなる。上死点付近では、吸気弁から供給される高圧の新気によって掃気、充填、混合気形成が行われ、さらに点火も行われる。このように行程の集中する上死点付近のピストン速度を複リンク機構によって低下させることで、出力可能な回転速度を上げることができる。しかしながら、上死点付近でのピストン速度が遅くなれば、その分冷却損失は増大する。   In the conventional single link type piston stroke mechanism, the piston moves fast (high acceleration) near the top dead center, and dull (low acceleration) near the bottom dead center. On the other hand, in the case of the multi-link type piston stroke mechanism 1, a piston stroke characteristic close to simple vibration can be obtained by appropriately setting the link configuration. Therefore, the piston acceleration is leveled, and the piston speed near the top dead center becomes slower than the conventional one. In the vicinity of the top dead center, scavenging, filling, and air-fuel mixture formation are performed by high-pressure fresh air supplied from the intake valve, and ignition is also performed. Thus, by reducing the piston speed near the top dead center where the stroke is concentrated by the multi-link mechanism, it is possible to increase the rotation speed that can be output. However, if the piston speed near the top dead center decreases, the cooling loss increases accordingly.

ところで、内燃機関では、圧縮比を増加させると熱効率もそれにつれて増加する。圧縮比を上げることによって、膨張比も大きくなるからである。ここで熱効率が高いということは、同じ熱エネルギーが加えられた場合に、より多くの仕事をする、つまり出力が大きいことを意味する。また、熱効率が高くなれば、燃料消費率も減少するので燃費も向上する。   By the way, in an internal combustion engine, when the compression ratio is increased, the thermal efficiency is increased accordingly. This is because increasing the compression ratio also increases the expansion ratio. Here, the high thermal efficiency means that when the same thermal energy is applied, more work is performed, that is, the output is large. Further, if the thermal efficiency is increased, the fuel consumption rate is also reduced, so that the fuel consumption is improved.

したがって、低負荷運転時などのノッキングが発生しにくい状況では、出力及び燃費の向上のため限界まで圧縮比を高くするのが望ましい。   Therefore, in a situation where knocking is unlikely to occur during low load operation, it is desirable to increase the compression ratio to the limit in order to improve output and fuel consumption.

しかし、圧縮比を高くしていくと、燃焼室の表面積(S)と容積(V)の比(以下「S/V比」という)が大きくなって冷却損失が増大する。燃焼室の表面積が大きいと発生した熱エネルギーが燃焼室壁面に吸収され、燃焼ガスの膨張に使える熱エネルギーが減少するからである。そのため、圧縮比が15を超えたあたりからは十分な熱効率向上効果が得られなくなり、逆に熱効率は低下する。   However, as the compression ratio is increased, the ratio of the surface area (S) to the volume (V) of the combustion chamber (hereinafter referred to as “S / V ratio”) increases and the cooling loss increases. This is because when the surface area of the combustion chamber is large, the generated thermal energy is absorbed by the wall surface of the combustion chamber and the thermal energy that can be used for expansion of the combustion gas is reduced. Therefore, when the compression ratio exceeds 15, sufficient thermal efficiency improvement effect cannot be obtained, and conversely, the thermal efficiency decreases.

このような、高圧縮化に伴うS/V比の増大による冷却損失の増大及び上述した上死点付近でのピストン速度低下による冷却損失の増大を低減する効果的な方法として、シリンダライナ27を、例えばジルコニアなどの断熱材で構成し、断熱性を高めることが考えられる。ピストン22が受ける熱量の多くは、ピストンリング28を介してシリンダライナ27へ伝熱する。そして、最終的にウォータジャケット29を流れる冷却水へ放熱される。シリンダライナを断熱材で構成すれば、この熱量の冷却水への放熱を抑えることができ、燃焼ガスの膨張に使える熱エネルギーの減少を抑えられるためである。   As an effective method for reducing such an increase in cooling loss due to an increase in S / V ratio due to high compression and an increase in cooling loss due to a decrease in piston speed near the top dead center, a cylinder liner 27 is used. For example, it is conceivable to increase the heat insulating property by using a heat insulating material such as zirconia. Most of the heat received by the piston 22 is transferred to the cylinder liner 27 via the piston ring 28. Then, the heat is finally radiated to the cooling water flowing through the water jacket 29. This is because if the cylinder liner is made of a heat insulating material, the heat radiation to the cooling water can be suppressed, and a decrease in thermal energy that can be used for expansion of the combustion gas can be suppressed.

このように、シリンダライナ27を断熱材で構成することで、ピストンリング28からシリンダライナ27への伝熱量を低減できる。結果として、燃焼ガスからピストンへの伝熱量を低減でき、燃焼ガスの膨張に使える熱エネルギーの減少を抑えることができる。そのため、冷却損失が低減して熱効率が向上するとともに、燃費も向上する。   Thus, the heat transfer amount from the piston ring 28 to the cylinder liner 27 can be reduced by configuring the cylinder liner 27 with a heat insulating material. As a result, the amount of heat transfer from the combustion gas to the piston can be reduced, and the decrease in thermal energy that can be used for the expansion of the combustion gas can be suppressed. Therefore, the cooling loss is reduced, the thermal efficiency is improved, and the fuel consumption is also improved.

つまり、低負荷運転時など、可変圧縮比内燃機関1を高圧縮比にした状態では、冷却損失低減のため、できるだけシリンダライナ27への伝熱量を小さくすることが求められる。   In other words, when the variable compression ratio internal combustion engine 1 is set to a high compression ratio, such as during low load operation, it is required to reduce the amount of heat transferred to the cylinder liner 27 as much as possible in order to reduce cooling loss.

これに対し、高負荷運転時は、燃焼室壁面が高温となりノッキングが発生しやすい条件なので、低負荷運転時に比べて圧縮比を下げる必要がある。このときは、シリンダライナ27への伝熱量を大きくしたほうが、ノッキングの発生を防止しやすい。ピストン22が受ける熱量を、ピストンリング28を介してシリンダライナ27へ伝熱して、ウォータジャケット29を流れる冷却水へ放熱できるためである。これにより、効率的にシリンダ内の温度を下げることができる。また、シリンダ内の温度を下げることで、吸入空気の膨張を抑えることができ、充填効率も向上する。   On the other hand, during high load operation, the combustion chamber wall surface becomes hot and knocking is likely to occur, so it is necessary to lower the compression ratio than during low load operation. At this time, it is easier to prevent knocking by increasing the amount of heat transfer to the cylinder liner 27. This is because the amount of heat received by the piston 22 can be transferred to the cylinder liner 27 via the piston ring 28 and radiated to the cooling water flowing through the water jacket 29. Thereby, the temperature in a cylinder can be lowered efficiently. Further, by reducing the temperature in the cylinder, the expansion of the intake air can be suppressed, and the charging efficiency is also improved.

つまり、高負荷運転時など、可変圧縮比内燃機関1を低圧縮比にした状態では、ノッキング防止及び充填効率向上のため、できるだけシリンダライナ27への伝熱量を大きくすることが求められる。   That is, in a state where the variable compression ratio internal combustion engine 1 is set to a low compression ratio, such as during high load operation, it is required to increase the amount of heat transfer to the cylinder liner 27 as much as possible in order to prevent knocking and improve charging efficiency.

このように、シリンダライナ27には、可変圧縮比内燃機関1を高圧縮比にした状態と低圧縮比にした状態とで相反する放熱性が求められる。これらの要求を満たすために、熱伝導率の異なる部材を用いてシリンダライナを構成することも考えられる。つまり、高圧縮比時のピストン最上昇位置に対応する部位には低熱伝導率部材を、低圧縮比時のピストン最上昇位置に対応する部位には高熱伝導率部材を用いてシリンダライナ27を構成する。   As described above, the cylinder liner 27 is required to have a heat dissipation property that is contradictory between a state where the variable compression ratio internal combustion engine 1 is set to a high compression ratio and a state where the variable compression ratio internal combustion engine 1 is set to a low compression ratio. In order to satisfy these requirements, it is also conceivable to form a cylinder liner using members having different thermal conductivities. That is, the cylinder liner 27 is configured by using a low thermal conductivity member at a portion corresponding to the highest piston position at the time of high compression ratio and using a high thermal conductivity member at a portion corresponding to the highest piston position at the time of low compression ratio. To do.

しかしながら、このような構成では、部材の線膨張係数の違いからシリンダライナ27のボア径の変形量が不均一になる、いわゆるボア変形を起こし、ピストンが摺動する際のフリクションが増大してしまう。   However, in such a configuration, the deformation amount of the bore diameter of the cylinder liner 27 becomes non-uniform due to the difference in the coefficient of linear expansion of the member, so-called bore deformation occurs, and the friction when the piston slides increases. .

そこで、本実施形態では、以下に説明する構成にすることで、高圧縮比時における冷却損失低減と、低圧縮比時におけるノッキング防止を両立しつつ、ボア変形を抑制する。   Therefore, in the present embodiment, the configuration described below suppresses bore deformation while achieving both a cooling loss reduction at a high compression ratio and a knocking prevention at a low compression ratio.

図5は、ウォータジャケット29の内壁部142の熱伝達率αについて示す図である。図5中に示すように、熱伝達率αは、低圧縮比時の上死点位置におけるピストンリング28位置に相当する部分142aが局所的に高くなっており、高圧縮比時の上死点位置におけるピストンリング28位置に相当する部分142bを含むその他の部分は一定値である。   FIG. 5 is a view showing the heat transfer coefficient α of the inner wall 142 of the water jacket 29. As shown in FIG. 5, the heat transfer coefficient α is locally high at the portion 142a corresponding to the position of the piston ring 28 at the top dead center at the time of the low compression ratio, and the top dead center at the time of the high compression ratio. Other portions including the portion 142b corresponding to the position of the piston ring 28 in the position are constant values.

なお、ピストンリング28位置に相当する部分とは、複数のリングを用いる場合には、トップリングからボトムリングまでの範囲のうち、少なくともトップリング位置を含む部分をいう。   The part corresponding to the position of the piston ring 28 means a part including at least the top ring position in the range from the top ring to the bottom ring when a plurality of rings are used.

図6は、上記の熱伝達率αが高い部分の表面を示す図であり、(a)は平面図、(b)は(a)のA−A線に沿った断面図である。   6A and 6B are diagrams showing the surface of the portion having the high heat transfer coefficient α, where FIG. 6A is a plan view and FIG. 6B is a cross-sectional view taken along line AA in FIG.

当該部分の内壁部142の表面には、可変熱伝達層144が形成されている。可変熱伝達層144は、冷却水との熱交換の界面に面しており、冷却水と内壁部142との温度差によって決定される内壁部142から冷却水への単位面積当たりの伝熱量が、特定の、壁面温度と冷却水の飽和温度の差を境界にして、増大する特性を有する。このため、内壁部142の伝熱量は、エネルギー消費を伴う特別な装置を設けることなく、使用条件によって変化する。   A variable heat transfer layer 144 is formed on the surface of the inner wall 142 of the portion. The variable heat transfer layer 144 faces the interface of heat exchange with the cooling water, and the amount of heat transfer per unit area from the inner wall 142 to the cooling water determined by the temperature difference between the cooling water and the inner wall 142 is low. , It has a specific characteristic that increases on the boundary of the difference between the wall surface temperature and the saturation temperature of the cooling water. For this reason, the heat transfer amount of the inner wall part 142 changes with use conditions, without providing a special apparatus with energy consumption.

可変熱伝達層144は、複数の微細な円柱状ホール146を有し、円柱状ホール146は、所定の平均直径及び所定の平均深さを有する。この所定の平均直径及び平均深さによって、前述した特定の壁面温度と冷却水の飽和温度の差を決定することが可能である。このような円柱状ホール146を設けることで、クーラントを取り込む表面積が大きくなるので、表面付近のクーラント温度が上昇しやすくなり、クーラント中で気泡が成長しやすくなる。そして、この気泡の離脱を促進する作用によって熱伝達率が向上する。   The variable heat transfer layer 144 has a plurality of fine cylindrical holes 146, and the cylindrical holes 146 have a predetermined average diameter and a predetermined average depth. Based on the predetermined average diameter and average depth, it is possible to determine the difference between the specific wall surface temperature and the saturation temperature of the cooling water. By providing such a cylindrical hole 146, the surface area for taking in the coolant is increased, so that the coolant temperature in the vicinity of the surface is likely to rise, and bubbles are likely to grow in the coolant. The heat transfer rate is improved by the action of promoting the separation of the bubbles.

特定の温度差を境界にして伝熱量を確実に増大させるためには、円柱状ホール146の平均直径及び平均深さは、冷却媒体の組成に応じて適宜変更することが望ましい。例えば、冷却媒体が液体の場合の場合には、平均直径は25nm以上1μm以下、平均深さは100nm以上25mm以下であることが好ましい。さらに、冷却媒体に添加剤を含む水である場合には、平均直径は40nm以上450nm以下、平均深さは280nm以上4.5mm以下であることが望ましい。   In order to reliably increase the amount of heat transfer with a specific temperature difference as a boundary, it is desirable to appropriately change the average diameter and the average depth of the cylindrical hole 146 according to the composition of the cooling medium. For example, when the cooling medium is a liquid, the average diameter is preferably 25 nm to 1 μm, and the average depth is preferably 100 nm to 25 mm. Furthermore, in the case of water containing an additive in the cooling medium, it is desirable that the average diameter is 40 nm to 450 nm and the average depth is 280 nm to 4.5 mm.

断熱層148は、シリンダブロック20を構成する素材の酸化物被膜からなり、内壁部142と一体化している。なお、円柱状ホール146の断面形状は円形状に限定されず、例えば四角形や六角形にすることも可能である。   The heat insulating layer 148 is made of an oxide film made of a material constituting the cylinder block 20 and is integrated with the inner wall portion 142. Note that the cross-sectional shape of the cylindrical hole 146 is not limited to a circular shape, and may be a square or a hexagon, for example.

ここで、可変熱伝達層144の形成方法について説明する。なお、ここではシリンダブロック20はアルミニウム合金で形成されているものとする。   Here, a method for forming the variable heat transfer layer 144 will be described. Here, it is assumed that the cylinder block 20 is formed of an aluminum alloy.

可変熱伝達層144を形成する工程は、研磨工程、陽極酸化行程、及びエッチング工程からなる。   The process of forming the variable heat transfer layer 144 includes a polishing process, an anodizing process, and an etching process.

研磨工程においては、ウォータジャケット29の内壁部142に、バフ研磨及び電解研磨を施し、表面形状を調整する。バフ研磨または電解研磨のいずれかを適宜省略することも可能である。   In the polishing process, the inner wall 142 of the water jacket 29 is subjected to buffing and electrolytic polishing to adjust the surface shape. Either buffing or electropolishing can be omitted as appropriate.

陽極酸化行程においては、表面性状が調整された内壁部142を電解液に浸漬し、電圧を印加することで陽極酸化膜を形成する。電解液は、例えば酸系である。印加電圧は、例えば70〜80[V]である。陽極酸化膜は、アルミナからなる酸化物被膜であり、微細孔を有する。これら微細孔及び酸化物被膜が、上述した円柱状ホール146及び断熱層148として機能する。   In the anodic oxidation process, the inner wall 142 whose surface properties are adjusted is immersed in an electrolytic solution, and a voltage is applied to form an anodic oxide film. The electrolytic solution is, for example, an acid system. The applied voltage is, for example, 70 to 80 [V]. The anodic oxide film is an oxide film made of alumina and has fine pores. These fine holes and the oxide film function as the cylindrical hole 146 and the heat insulating layer 148 described above.

エッチング工程においては、酸化物被膜が形成された内壁部142を、清浄表面を露出させるためにエッチング液に浸漬する。エッチング液は、例えば酸系である。浸漬時間は、例えば15分程度である。   In the etching process, the inner wall 142 on which the oxide film is formed is immersed in an etching solution in order to expose the clean surface. The etching solution is, for example, acid-based. The immersion time is about 15 minutes, for example.

なお、微細孔の平均直径及び平均深さは、アルミニウム基材の成分組成の選択、電解液の成分組成の選択、陽極酸化条件等を制御することによって、調整可能である。   Note that the average diameter and the average depth of the micropores can be adjusted by controlling the selection of the component composition of the aluminum substrate, the selection of the component composition of the electrolytic solution, the anodic oxidation conditions, and the like.

本実施形態では、陽極酸化膜によって熱伝達層144を形成したが、熱伝達層144の形成の仕方はこれに限られるものではなく、例えばプレス加工等の機械加工によって形成しても良い。従って、熱伝達層144(148)は、必ずしも断熱層からなる必要もない。   In this embodiment, the heat transfer layer 144 is formed of an anodic oxide film. However, the method of forming the heat transfer layer 144 is not limited to this, and may be formed by mechanical processing such as press working. Therefore, the heat transfer layer 144 (148) does not necessarily need to be a heat insulating layer.

次に、ウォータジャケット29内に流す冷却媒体について説明する。ここでは、冷却媒体として、棒状ミセルを形成する界面活性剤を添加したクーラントを用いる。   Next, the cooling medium flowing in the water jacket 29 will be described. Here, a coolant added with a surfactant that forms rod-like micelles is used as the cooling medium.

図7は、シリンダライナ27を囲むウォータジャケット29の深さとクーラントの熱伝達率αとの関係を示す図である。図8は、クーラント内の微細粒子、棒状ミセル及び球状ミセルについて説明するための図である。   FIG. 7 is a diagram showing the relationship between the depth of the water jacket 29 surrounding the cylinder liner 27 and the heat transfer coefficient α of the coolant. FIG. 8 is a view for explaining fine particles, rod-like micelles and spherical micelles in the coolant.

通常、ウォータジャケット29内のクーラントの熱伝達率は流速と相関が強く、図7に示すように、流速が相対的に高くなる中央部分で、熱伝達率が最も大きくなる。   Normally, the heat transfer coefficient of the coolant in the water jacket 29 has a strong correlation with the flow velocity, and as shown in FIG. 7, the heat transfer coefficient is the largest at the central portion where the flow velocity is relatively high.

これに対し、界面活性剤を添加した場合には、界面活性剤の棒状ミセル構造が支配的となる。棒状ミセルを形成することで、クーラントの流れは層流になる。層流になることで、通流抵抗が減少する反面、熱伝達率が低下してしまうことが知られている。ところで、クーラントには、径が数10〜数100μm程度、つまり円柱状ホール146の平均直径よりも大きい微細粒子(マイクロカプセル等)が含まれており、この微細粒子がウォータジャケット29の壁面の凹凸により攪拌されると、壁面近傍の棒状ミセルの結合が切れて球状ミセルへ変化する。特に、クーラント温度が高いほど、棒状ミセルから球状ミセルへ変化し易くなる。そして、棒状ミセルから球状ミセルに変化することで層流の度合いが低下するので、熱伝達率は高まる。一方、壁面から離れると、微細粒子と棒状ミセルはいずれもクーラントの主流に乗っているため、微細粒子が棒状ミセルの結合を切断することはない。   On the other hand, when a surfactant is added, the rod-like micelle structure of the surfactant becomes dominant. By forming rod-like micelles, the coolant flow becomes laminar. It is known that the laminar flow reduces the flow resistance but reduces the heat transfer coefficient. By the way, the coolant contains fine particles (such as microcapsules) having a diameter of several tens to several hundreds μm, that is, larger than the average diameter of the cylindrical holes 146, and the fine particles are uneven on the wall surface of the water jacket 29. When agitated by the above, the connection of the rod-like micelles near the wall surface is broken to change to spherical micelles. In particular, the higher the coolant temperature, the easier it is to change from rod-like micelles to spherical micelles. And since the degree of laminar flow falls by changing from a rod-like micelle to a spherical micelle, a heat transfer rate increases. On the other hand, since the fine particles and the rod-like micelles are both on the coolant mainstream when they are separated from the wall surface, the fine particles do not break the bond of the rod-like micelles.

つまり、界面活性剤を含むクーラントを用いることで、シリンダライナ側壁面のように流入する熱量が大きく冷却要求が強い部分では、棒状ミセルが球状ミセルに変化して熱伝達率が高くなり、それ以外の部分では層流が維持されて、通流抵抗が小さくなる。   In other words, by using a coolant containing a surfactant, the rod-like micelles change to spherical micelles and the heat transfer coefficient increases at parts where the amount of heat flowing in is large and the cooling demand is strong, such as the cylinder liner side wall surface. In this part, laminar flow is maintained, and the flow resistance becomes small.

ここでは、シリンダ下方に行くほどクーラント温度が低くなるので、図7に示すように、ジャケットが深くなるのに連れて徐々に熱伝達率は低下する。ただし、ピストン下死点付近ではピストン速度が遅くなるため、ピストンから流入する熱量が多くなり、クーラント温度が高くなるので、熱伝達率も高くなる。   Here, since the coolant temperature decreases as it goes down the cylinder, the heat transfer coefficient gradually decreases as the jacket becomes deeper, as shown in FIG. However, since the piston speed decreases near the bottom dead center of the piston, the amount of heat flowing in from the piston increases and the coolant temperature increases, so the heat transfer coefficient also increases.

図9は、上述した可変熱伝達層144を備えたウォータジャケット29に、界面活性剤を含むクーラントを流す場合の、内壁部142の温度(ブロック壁温)について説明するための図である。図9は、左側より、内壁部142の熱伝達率分布(図5と同様)、クーラントの熱伝達率分布(図7と同様)、熱貫流率分布、シリンダからピストンリング28を介して流入する熱量分布、ブロック壁温分布を表わしている。なお、比較のために、一般的なウォータジャケットと界面活性剤を含まないクーラントの組み合わせについても破線で示している。   FIG. 9 is a diagram for explaining the temperature (block wall temperature) of the inner wall 142 when a coolant containing a surfactant is passed through the water jacket 29 including the variable heat transfer layer 144 described above. 9, from the left side, the heat transfer coefficient distribution of the inner wall 142 (similar to FIG. 5), the heat transfer coefficient distribution of the coolant (similar to FIG. 7), the heat transmissivity distribution, and flows from the cylinder through the piston ring 28. It represents the heat distribution and block wall temperature distribution. For comparison, a combination of a general water jacket and a coolant that does not include a surfactant is also indicated by a broken line.

熱貫流率分布は、上述した内壁部142の熱伝達率とクーラントの熱伝達率とを合成することで求まる。   The heat transmissibility distribution is obtained by combining the heat transfer coefficient of the inner wall 142 and the heat transfer coefficient of the coolant described above.

シリンダからピストンリングを介して流入する熱量の分布は、ピストンリング28が接する部位が最も大きく、その他では、ピストンスピードが遅くなる部位ほど大きくなる。すなわち、ウォータジャケット29の最上部からピストンリング位置にかけて大きくなり、そこからジャケットの深部に行くにつれて徐々に低下し、ピストン下死点位置付近で再び大きくなる。   The distribution of the amount of heat flowing from the cylinder through the piston ring is the largest at the part where the piston ring 28 contacts, and otherwise, the part becomes larger at the part where the piston speed becomes slower. That is, it increases from the uppermost part of the water jacket 29 to the piston ring position, gradually decreases from there to the deep part of the jacket, and increases again in the vicinity of the piston bottom dead center position.

このように、熱貫流率分布と流入する熱量の分布がほぼ同様になるので、ブロック壁温はウォータジャケット29の深さ方向位置によらず一定に近づく。また、上述した内壁部142の熱伝達率は、単一素材のシリンダブロック20で実現しているので、このブロック壁温の均一化は、ボア変形の抑制につながる。   Thus, since the heat transmissivity distribution and the distribution of the amount of heat flowing in are substantially the same, the block wall temperature approaches a constant regardless of the depth direction position of the water jacket 29. Further, since the heat transfer coefficient of the inner wall portion 142 described above is realized by the single material cylinder block 20, the equalization of the block wall temperature leads to suppression of bore deformation.

これに対して、一般的なウォータジャケットと界面活性剤を含まないクーラントの組み合わせでは、流入する熱量が大きい部位の熱貫流率は小さく、流入する熱量が小さい部位の熱貫流率は大きくなる。このため、ブロック壁温の分布は、流入する熱量分布と同様にウォータジャケット29の最上部からピストンリング位置にかけて大きくなり、そこからジャケットの深部に行くにつれて徐々に低下し、ピストン下死点位置付近で再び大きくなる。つまり、ボア径の膨張の度合いがウォータジャケット29の深さ方向で不均一となり、フリクションの増大を招くこととなる。   On the other hand, in a combination of a general water jacket and a coolant that does not contain a surfactant, the heat transmissivity of the portion where the inflowing heat is large is small, and the heat transmissivity of the portion where the inflowing heat is small is large. For this reason, the distribution of the block wall temperature increases from the uppermost part of the water jacket 29 to the piston ring position in the same manner as the inflowing heat quantity distribution, and gradually decreases from there to the deep part of the jacket, and near the piston bottom dead center position. It grows again. That is, the degree of expansion of the bore diameter becomes non-uniform in the depth direction of the water jacket 29, leading to an increase in friction.

図10は、ウォータポンプがクランクシャフトで駆動される場合の、機関圧縮比、ウォータジャケット近傍のクーラント温度、及びクーラントの飽和温度の一例を示した図である。横軸はクーラントの放熱量とほぼ同視し得る熱負荷である。   FIG. 10 is a diagram illustrating an example of the engine compression ratio, the coolant temperature near the water jacket, and the coolant saturation temperature when the water pump is driven by the crankshaft. The horizontal axis is the heat load that can be almost equated with the amount of heat released from the coolant.

この場合、エンジン回転数によってウォータジャケット内の圧力が決まるので、飽和温度はエンジン回転数に対して一つの値となる。   In this case, since the pressure in the water jacket is determined by the engine speed, the saturation temperature is one value for the engine speed.

例えば2000rpmのような低回転域では、たとえ全負荷状態でもクーラント温度は飽和温度を下回るので、クーラントは沸騰しない。しかし、例えば4000rpmのような中回転域や6000rpmのような高回転域では、機関圧縮比が低くなる領域、つまり高負荷域で、クーラント温度が飽和温度を超えるため、沸騰が起きる。   For example, in a low rotation range such as 2000 rpm, the coolant does not boil because the coolant temperature is lower than the saturation temperature even under full load conditions. However, in a medium rotation range such as 4000 rpm and a high rotation range such as 6000 rpm, boiling occurs because the coolant temperature exceeds the saturation temperature in a region where the engine compression ratio is low, that is, in a high load region.

本実施形態では、高圧縮比時の上死点における、ピストンリング位置の内壁面142の熱伝達率は相対的に低く、図9に示すように熱貫流率も相対的に低い。このため、低負荷域での過冷却を防止することができ、結果的に燃費性能を向上させることができる。   In the present embodiment, the heat transfer coefficient of the inner wall surface 142 at the piston ring position at the top dead center at the time of the high compression ratio is relatively low, and the heat transfer coefficient is also relatively low as shown in FIG. For this reason, overcooling in a low load region can be prevented, and as a result, fuel efficiency can be improved.

一方、低圧縮比時の上死点における、ピストンリング位置の内壁面142の熱伝達率は相対的に高くなっており、図9に示すように熱貫流率も相対的に高くなっている。このため、低圧縮比となる高負荷時には、確実にエンジンからクーラントに伝熱され、ノッキングの発生を防止することができる。   On the other hand, the heat transfer coefficient of the inner wall surface 142 at the piston ring position at the top dead center at the time of the low compression ratio is relatively high, and the heat transfer coefficient is also relatively high as shown in FIG. For this reason, at the time of a high load with a low compression ratio, heat is reliably transferred from the engine to the coolant, and the occurrence of knocking can be prevented.

また、高圧縮比に設定されるような、一般的な運転で多用する運転領域では、クーラントの温度上昇が抑制されことによって、沸騰回数が減少する。これにより、クーラントの長寿命化を図ることができる。   Further, in an operation region that is frequently used in general operation, such as a high compression ratio, the number of times of boiling is reduced by suppressing the temperature rise of the coolant. Thereby, the lifetime improvement of a coolant can be achieved.

なお、低圧縮比時にはエンジンからクーラントへ確実に放熱し、かつ高圧縮比時には冷却損失を低減する手段としては、上述した手段に加えて、さらに、圧縮比に応じてラジエタキャップ圧力を可変制御してもよい。これによって、低圧縮比時にはウォータジャケット表面でのクーラントの核沸騰が起きやすくなるように、クーラント圧力を低下させる。また、このようなクーラント圧力の制御は、エンジン回転から独立して回転可能な電動ウォータポンプを用いて、圧縮比に応じてウォータポンプ回転数を制御することでも可能である。   In addition to the above-mentioned means, the radiator cap pressure is variably controlled according to the compression ratio as a means for reliably radiating heat from the engine to the coolant at the low compression ratio and reducing the cooling loss at the high compression ratio. May be. This lowers the coolant pressure so that nucleate boiling of the coolant on the surface of the water jacket is likely to occur at a low compression ratio. Such control of the coolant pressure can also be performed by controlling the water pump rotation speed in accordance with the compression ratio using an electric water pump that can rotate independently of the engine rotation.

以上により本実施形態では、次のような効果が得られる。   As described above, in the present embodiment, the following effects can be obtained.

(1)ピストンの上死点位置を変更することで機関圧縮比を変更する可変圧縮比内燃機関1のシリンダブロックにおいて、少なくとも前記ウォータジャケットを囲む部位は単一の材質で形成され、シリンダ軸方向で低圧縮比状態における上死点時のピストンリング位置に相当する部位142aは、高圧縮比状態における上死点時のピストンリング位置に相当する部位142bよりも、シリンダ内からクーラントへの放熱性が高いので、高圧縮比時における冷却損失を低減するとともに、低圧縮比時におけるノッキングを防止することができる。   (1) In the cylinder block of the variable compression ratio internal combustion engine 1 in which the engine compression ratio is changed by changing the top dead center position of the piston, at least a portion surrounding the water jacket is formed of a single material, and the cylinder axial direction The portion 142a corresponding to the piston ring position at the top dead center in the low compression ratio state is more heat radiating from the inside of the cylinder to the coolant than the portion 142b corresponding to the piston ring position at the top dead center in the high compression ratio state. Therefore, it is possible to reduce the cooling loss at the time of the high compression ratio and prevent knocking at the time of the low compression ratio.

(2)ウォータジャケット29のシリンダ側の内壁面142は、シリンダ軸方向で低圧縮比状態における上死点時のピストンリング位置に相当する部位が、高圧縮比状態における上死点時のピストンリング位置に相当する部位よりも熱伝達率が高い。このような構成によって上記放熱性の違いを実現するので、シリンダ部分に異種材料を組み合わせる必要がなく、ボア変形の発生を抑制する。   (2) The inner wall surface 142 on the cylinder side of the water jacket 29 has a portion corresponding to the piston ring position at the top dead center in the low compression ratio state in the cylinder axial direction. The heat transfer coefficient is higher than the part corresponding to the position. Since such a difference in heat dissipation is realized by such a configuration, it is not necessary to combine different materials with the cylinder portion, and the occurrence of bore deformation is suppressed.

(3)内壁面142の、シリンダ軸方向で低圧縮比状態における上死点時のピストンリング位置に相当する部位に、クーラント内の気泡離脱を促進するよう表面加工を施すので、クーラント中の残存気泡及び核沸騰による気泡の成長・離脱が促進されて熱伝達率が向上する。   (3) The surface of the inner wall surface 142 corresponding to the piston ring position at the top dead center in the low compression ratio state in the cylinder axial direction is subjected to surface processing so as to promote bubble separation in the coolant. Growth and separation of bubbles due to bubbles and nucleate boiling are promoted to improve the heat transfer rate.

(4)低圧縮比状態のときに、ウォータジャケット表面でクーラントの核沸騰が生じやすくなるようにクーラントの圧力制御を行うことで、上記核沸騰による気泡の成長・離脱がさらに促進される。   (4) By controlling the coolant pressure so that the nucleate boiling of the coolant is likely to occur on the surface of the water jacket in the low compression ratio state, the bubble growth and detachment due to the nucleate boiling is further promoted.

(5)クーラントには、棒状ミセルを形成する界面活性剤が含まれているので、ウォータジャケット深さ方向のクーラントの温度分布が図7に示すようになり、内壁面142のウォータジャケット方向の温度分布が均一に近づく。   (5) Since the coolant contains a surfactant that forms rod-like micelles, the coolant temperature distribution in the depth direction of the water jacket is as shown in FIG. 7, and the temperature of the inner wall surface 142 in the direction of the water jacket The distribution approaches uniform.

(6)クーラントには、円柱状ホール146の平均直径よりも大径な微細粒子が含まれているので、この微細粒子が気泡によって攪拌されると、棒状ミセルから球状ミセルへの変化が促進する。低圧縮比時には気泡の離脱が促進されるので、微細粒子の攪拌による棒状ミセルから球状ミセルへの変化も促進され、結果として熱伝達率が向上する。   (6) Since the coolant contains fine particles having a diameter larger than the average diameter of the cylindrical hole 146, when the fine particles are stirred by bubbles, the change from rod-like micelles to spherical micelles is promoted. . Since the detachment of the bubbles is promoted at the low compression ratio, the change from the rod-like micelle to the spherical micelle by the stirring of the fine particles is also promoted, and as a result, the heat transfer coefficient is improved.

なお、本発明は上記の実施の形態に限定されるわけではなく、特許請求の範囲に記載の技術的思想の範囲内で様々な変更を成し得ることは言うまでもない。   The present invention is not limited to the above-described embodiments, and it goes without saying that various modifications can be made within the scope of the technical idea described in the claims.

1 可変圧縮比内燃機関
11 アッパリンク
12 ロアリンク
13 コントロールリンク
14 コントロールシャフト
29 ウォータジャケット
31 アクチュエータ
32 ピニオン
144 可変熱伝達層
146 円柱状ホール
148 断熱層
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Variable compression ratio internal combustion engine 11 Upper link 12 Lower link 13 Control link 14 Control shaft 29 Water jacket 31 Actuator 32 Pinion 144 Variable heat transfer layer 146 Cylindrical hole 148 Heat insulation layer

Claims (7)

ピストンの上死点位置を変更することで機関圧縮比を変更する可変圧縮比機構を備える内燃機関のシリンダブロックにおいて、
シリンダ周辺に液体の冷却媒体を流すためのウォータジャケットを備え、
少なくとも前記ウォータジャケットを囲む部位は単一の材質で形成され、
シリンダ軸方向で低圧縮比状態における上死点時のピストンリング位置に相当する部位は、高圧縮比状態における上死点時のピストンリング位置に相当する部位よりも、シリンダ内から前記冷却媒体への放熱性が高いことを特徴とする内燃機関のシリンダブロック。
In a cylinder block of an internal combustion engine having a variable compression ratio mechanism that changes the engine compression ratio by changing the top dead center position of the piston,
A water jacket for flowing a liquid coolant around the cylinder
At least a portion surrounding the water jacket is formed of a single material,
The portion corresponding to the piston ring position at the top dead center in the low compression ratio state in the cylinder axial direction is more from the inside of the cylinder to the cooling medium than the portion corresponding to the piston ring position at the top dead center in the high compression ratio state. A cylinder block of an internal combustion engine characterized by having a high heat dissipation property.
前記ウォータジャケットのシリンダ側内壁面は、シリンダ軸方向で低圧縮比状態における上死点時のピストンリング位置に相当する部位が、高圧縮比状態における上死点時のピストンリング位置に相当する部位よりも熱伝達率が高いことを特徴とする請求項1に記載の内燃機関のシリンダブロック。   The cylinder inner wall surface of the water jacket has a portion corresponding to the piston ring position at the top dead center in the low compression ratio state in the cylinder axial direction, a portion corresponding to the piston ring position at the top dead center in the high compression ratio state. 2. The cylinder block of the internal combustion engine according to claim 1, wherein the heat transfer coefficient is higher than that of the internal combustion engine. 前記シリンダ側内壁面の、シリンダ軸方向で低圧縮比状態における上死点時のピストンリング位置に相当する部位に、前記冷却媒体内の気泡離脱を促進する表面加工を施すことで熱伝達率を高めることを特徴とする請求項2に記載の内燃機関のシリンダブロック。   The surface of the cylinder side inner wall surface corresponding to the piston ring position at the top dead center in the low compression ratio state in the cylinder axial direction is subjected to surface processing that promotes bubble separation in the cooling medium, thereby increasing the heat transfer coefficient. The cylinder block of the internal combustion engine according to claim 2, wherein the cylinder block is raised. 前記表面加工は、複数の微細な柱状凹部を形成する加工であることを特徴とする請求項3に記載の内燃機関のシリンダブロック。   The cylinder block of the internal combustion engine according to claim 3, wherein the surface processing is processing to form a plurality of minute columnar recesses. 低圧縮比状態のときに、前記ウォータジャケット表面で前記冷却媒体の核沸騰が生じやすくなるように冷却媒体の圧力制御を行う冷却媒体圧力制御手段を備えることを特徴とする請求項1から4のいずれか一つに記載の内燃機関のシリンダブロック。   The cooling medium pressure control means for controlling the pressure of the cooling medium so as to easily cause nucleate boiling of the cooling medium on the surface of the water jacket when in a low compression ratio state. The cylinder block of the internal combustion engine as described in any one. 前記冷却媒体には、棒状ミセルを形成する界面活性剤が含まれていることを特徴とする請求項1から5のいずれか一つに記載の内燃機関のシリンダブロック。   The cylinder block of the internal combustion engine according to any one of claims 1 to 5, wherein the cooling medium includes a surfactant that forms rod-like micelles. 前記冷却媒体には、前記柱状凹部の平均直径よりも大径な微細粒子が含まれていることを特徴とする請求項4から6のいずれか一つに記載の内燃機関のシリンダブロック。   The cylinder block of the internal combustion engine according to any one of claims 4 to 6, wherein the cooling medium contains fine particles having a diameter larger than an average diameter of the columnar recesses.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012072749A (en) * 2010-09-30 2012-04-12 Mazda Motor Corp Lean burn engine
EP3379132A1 (en) * 2017-03-24 2018-09-26 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Cooling device for internal combustion engine
WO2019188703A1 (en) * 2018-03-28 2019-10-03 株式会社Ihi Compression ratio control device and engine

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012072749A (en) * 2010-09-30 2012-04-12 Mazda Motor Corp Lean burn engine
EP3379132A1 (en) * 2017-03-24 2018-09-26 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Cooling device for internal combustion engine
CN108625969A (en) * 2017-03-24 2018-10-09 丰田自动车株式会社 The cooling device of internal combustion engine
CN108625969B (en) * 2017-03-24 2020-07-10 丰田自动车株式会社 Cooling device for internal combustion engine
WO2019188703A1 (en) * 2018-03-28 2019-10-03 株式会社Ihi Compression ratio control device and engine
JP2019173667A (en) * 2018-03-28 2019-10-10 株式会社Ihi Compression ratio controller and engine
KR20200118214A (en) * 2018-03-28 2020-10-14 가부시키가이샤 아이에이치아이 Compression ratio control device and engine
US11053865B2 (en) 2018-03-28 2021-07-06 Ihi Corporation Compression ratio control device and engine
KR102372738B1 (en) 2018-03-28 2022-03-08 가부시키가이샤 아이에이치아이 Compression ratio control device and engine
JP7196408B2 (en) 2018-03-28 2022-12-27 株式会社Ihi Compression ratio controller and engine

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