JP2011163215A

JP2011163215A - 内燃機関のシリンダブロック

Info

Publication number: JP2011163215A
Application number: JP2010026854A
Authority: JP
Inventors: Akira Iijima; 章飯島
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Isuzu Motors Ltd
Priority date: 2010-02-09
Filing date: 2010-02-09
Publication date: 2011-08-25

Abstract

【課題】冷却水通路を確保しながらボア変形を減らし、ＬＯＣを減らすことが可能な内燃機関のシリンダブロックを提供する。
【解決手段】シリンダブロック１に、シリンダヘッドを取り付けるためのヘッドボルト５の先端部が螺合するめねじ部３１をシリンダブロック１上部から十分離れた下方に形成すると共に、めねじ部３１より上方に、シリンダブロック上部とめねじ部３１との間にヘッドボルト５が貫通する断面積の大きい冷却水通路２を形成した。
【選択図】図２

Description

本発明は、内燃機関のシリンダブロックに関するものである。

一般的な内燃機関では、図５、図６に示すようなシリンダブロックが用いられている。図５、図６に示すようにシリンダブロック１ａのシリンダボア１０周りには、複数（図では１シリンダ当り６本）のヘッドボルト穴３が形成されており、ヘッドボルト７によりシリンダヘッド（図示せず）がシリンダブロック１ａに取り付けられている（例えば、特許文献１、２参照）。

特開２００２−１８８５０６号公報特開２００９−２８１２９７号公報

ところで、ＬＯＣ（ＬｕｂｒｉｃａｔｉｏｎＯｉｌＣｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ、オイル消費）に大きく影響するものとして、ボア変形がある。このボア変形は、図６（Ａ）、（Ｂ）に示すように、シリンダヘッドとシリンダブロック１ａとがヘッドボルト７で強固に締め付けられることにより、締め付けられた箇所（めねじ部３１の周囲）のシリンダボア１０の肉が盛り上がり、締め付けられていない箇所が凹むことで生じる。シリンダボア１０とピストン６との間に介在されるピストンリング６ａは、ボア変形に沿って変形されるとは限らず、ボア変形によってピストンリング６ａの片当りが生じ、摺動摩擦抵抗が増大する結果、エンジンの機械損失が増加して燃料消費率を悪化させる。また部分的にシリンダボア１０とピストンリング６ａとのクリアランスが大きくなることから、エンジンのクランクケース（図示せず）に吹き抜ける燃焼ガス（ブローバイガス）が増加したり、ＬＯＣが増加する。

ボア変形が少ないほどＬＯＣは少なくなる。このボア変形は、上記のごとく主にヘッドボルト７によるシリンダヘッドの締め付けにより生じるが、シリンダブロック１ａ側のめねじ部３１の位置が低いほどボア変形が少なくなることが知られている。

しかしながら、従来構造のままめねじ部３１の位置を低く下げると図７（Ａ）、（Ｂ）に示すようにシリンダブロック１ａ内の冷却水通路（ウォータージャケット）８が狭くなり（特に図７（Ａ）に示すようにシリンダボア１０右側上部には、冷却水通路８が無くなっている）、温度が高くて最も冷やしたいシリンダボア１０上部に冷却水が流れないことになってしまう。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、冷却水通路を確保しながらボア変形を減らし、ＬＯＣを減らすことが可能な内燃機関のシリンダブロックを提供することにある。

前記課題を解決するために本発明は、シリンダブロックに、シリンダヘッドを取り付けるためのヘッドボルトの先端部が螺合するめねじ部を該シリンダブロック上部から十分離れた下方に形成すると共に、前記めねじ部より上方に、前記シリンダブロック上部と該めねじ部との間に前記ヘッドボルトが貫通する断面積の大きい冷却水通路を形成したことを特徴とする。

また前記各ヘッドボルトが前記冷却水通路の冷却水に接触することがないようにするためのパイプを、前記シリンダブロック上部から前記めねじ部との間に設けるのが好ましい。

また前記各ヘッドボルトは、少なくとも前記冷却水通路における露出面に防錆処理を施したものであってもよい。

本発明によれば、冷却水通路（ウォータージャケット）を確保しながらボア変形を減らし、ＬＯＣを減らすことができる。

図１は、本発明の一実施形態に係るシリンダブロックの概略構成を示す部分平面図である。図２は、図１のシリンダブロックを示す図で、（Ａ）は図１のＡ−Ａ断面図で、（Ｂ）は（Ａ）の一部を拡大し、シリンダブロックのめねじ部にヘッドボルトをねじ込んだ状態を示す断面図である。図３（Ａ）は図１のＢ−Ｂ断面図で、図３（Ｂ）は（Ａ）の一部を拡大し、シリンダブロックのめねじ部にヘッドボルトをねじ込んだ状態を示す断面図である。図４（Ａ）は、本発明の他の実施形態に係るシリンダブロックを示す断面図で、図４（Ｂ）は（Ａ）の一部を拡大し、シリンダブロックのめねじ部にヘッドボルトをねじ込んだ状態を示す断面図である。図５は、従来のシリンダブロックの概略構成を示す部分平面図である。図６は、従来のシリンダブロックを示す図で、（Ａ）は図５のＣ−Ｃ断面図で、（Ｂ）は図５のＤ−Ｄ断面図である。図７（Ａ）は、従来のシリンダブロックのめねじ部をそのまま下げた状態を示す断面図で、図７（Ｂ）はシリンダボア間の断面図である。

本発明の好適な実施形態を添付図面に基づいて説明する。なお従来例と同様の部分については同一の符号を付して説明する。

図１に示すようにシリンダブロック１には、シリンダボア１０が、シリンダブロック１の長手方向（前後方向）に沿って所定間隔で複数形成されている（図１では全体のうち半分のみを示している）。シリンダブロック１は、アルミニウム合金製もしくは鋳鉄製であって、このシリンダブロック１の上部１５には、シリンダヘッドガスケット（図示せず）を介して、図示しないシリンダヘッドがヘッドボルト５（図２（Ｂ）、図３（Ｂ）参照）により締結される。なお、図２（Ａ）に示すようにシリンダボア１０には、ピストン６が往復摺動自在に収容されている。

図２（Ａ）、（Ｂ）に示すように、各シリンダボア１０の周囲には、冷却水通路（ウォータージャケット）２がシリンダブロック１の外壁部１６とシリンダボア壁１１との間に所定の深さで形成されている。図３に示すように冷却水通路２には、シリンダブロック１の外壁部１６に形成された冷却水導入口２０から、ウォータポンプ（図示せず）により圧送された冷却水が導入される。導入された冷却水は、冷却水通路２内を流れてシリンダボア１０の周囲を冷却し、冷却水流出口２１から流出され、図示していないエンジンのラジエータへ排出されるようになっている。

この冷却水通路２は、後述するようにヘッドボルト５が冷却水通路２内を貫通するようにシリンダボア１０の径方向外側に大きく形成されている。

冷却水通路２に沿った所定の位置には、シリンダヘッド側の冷却水通路（図示せず）に冷却水を移動させるための連通路２２（図３参照）が、シリンダブロック１の上部１５に複数形成されている。

シリンダブロック１には、シリンダボア１０の周方向に所定間隔を隔ててヘッドボルト穴３が複数形成されている。本実施形態では、図１に示すようにヘッドボルト穴３は、シリンダボア１０の周方向に略６０度間隔で配置されて１つのシリンダボア１０当たり６箇所形成されている。

ヘッドボルト穴３は、シリンダヘッドをシリンダブロック１に固定する際にヘッドボルト５をねじ込むためのものであり、めねじのない穴部３０と、ヘッドボルト５のおねじ部５ａを螺合させるための所定長さのめねじ部３１とからなる。穴部３０は、シリンダブロック１の上部１５から冷却水通路２に至るまで形成され、さらにシリンダブロック１の上部１５から十分離れた下方、すなわち冷却水通路２の下側のシリンダブロック１にめねじ部３１が設けられている。

このため、本実施形態ではめねじ部３１より上方に、シリンダブロック１の上部１５とめねじ部３１との間にヘッドボルト５が貫通する断面積の大きい冷却水通路２が形成されることになる。

ヘッドボルト５が穴部３０から挿通され、冷却水通路２内を貫通して、その先端部のおねじ部５ａがめねじ部３１に螺合してシリンダブロック１にシリンダヘッドを締め付ける。

ヘッドボルト５は、シリンダヘッドとシリンダブロック１とを燃焼ガスの圧力に耐え得るように強固に締め付けており、しかも冷却水通路２内を貫通して冷却水に浸された状態であるため、ヘッドボルト５の遅れ破壊が心配される。このため本実施形態では、図２及び図３に示すようにシリンダブロック１の上部１５からめねじ部３１との間に、スティール製のパイプ４がシリンダブロック１に圧入されるなどして取り付けられている。パイプ４は、ヘッドボルト５が冷却水通路２内の冷却水に触れないようにするためのものであり、これによってヘッドボルト５の遅れ破壊を防ぐことができる。

本実施形態は、シリンダブロック１に、シリンダヘッドを取り付けるためのヘッドボルト５の先端部（おねじ部５ａ）が螺合するめねじ部３１をシリンダブロック上部１５から十分離れた下方に形成すると共に、めねじ部３１より上方に、シリンダブロック上部１５とめねじ部３１との間にヘッドボルト５が貫通する断面積の大きい冷却水通路２を形成して、めねじ部３１を宙吊り構造としたものである。めねじ部３１を宙吊り構造とすることによって、めねじ部３１の位置を下げてもシリンダボア１０上部の冷却水通路２の大きさを十分に確保することができ、温度が高くて最も冷やしたいシリンダボア１０上部に冷却水が確実に流れることになる。

本発明の他の実施形態を図４に示す。

本実施形態は、ヘッドボルト５の表面に窒化処理等の防錆処理を行ってパイプ４を省略したものである。本実施形態も、シリンダブロック１に、シリンダヘッドを取り付けるためのヘッドボルト５の先端部（おねじ部５ａ）が螺合するめねじ部３１をシリンダブロック上部１５から十分離れた下方に形成すると共に、めねじ部３１より上方に、シリンダブロック上部１５とめねじ部３１との間にヘッドボルト５が貫通する断面積の大きい冷却水通路２を形成して、めねじ部３１を宙吊り構造とすることができ、温度が高くて最も冷やしたいシリンダボア１０上部に冷却水が確実に流れることになる。

なお、シリンダヘッドとシリンダブロック１との間には、通常、複数枚のシールプレートからなるヘッドガスケットが介在されているので、パイプ４を省略しても冷却水通路２内の冷却水が穴部３０からシリンダブロック１の外部に漏れることはないが、ヘッドガスケットのボルト穴の箇所に耐熱性のゴムあるいは合成樹脂からなる円環状のラバーリング等を設けることでより確実にシールすることができる。

以上、本発明によれば、冷却水通路２を確保しながら、めねじ部３１の位置を下げることができ、これによりシリンダボア１０の変形を減らし、ＬＯＣを減らすことが可能となる。

また副次的に、冷却水をシリンダボア１０上部のみに流し、もともと温度が低く冷やす必要のないシリンダボア１０下部に冷却水を流さなくすることも可能になる。これによりシリンダボア１０下部の過冷却によるオイル粘度上昇に基づくピストン６のフリクションの増加を避けることができ、燃費を向上させることが可能である。

１シリンダブロック
２冷却水通路
３ヘッドボルト穴
４パイプ
５ヘッドボルト
５ａおねじ部
６ピストン
１０シリンダボア
１１シリンダボア壁
１５上部
１６外壁部
２０冷却水導入口
２１冷却水流出口
２２連通路
３０穴部
３１めねじ部

Claims

シリンダブロックに、シリンダヘッドを取り付けるためのヘッドボルトの先端部が螺合するめねじ部を該シリンダブロック上部から十分離れた下方に形成すると共に、前記めねじ部より上方に、前記シリンダブロック上部と該めねじ部との間に前記ヘッドボルトが貫通する断面積の大きい冷却水通路を形成したことを特徴とする内燃機関のシリンダブロック。
前記各ヘッドボルトが前記冷却水通路の冷却水に接触することがないようにするためのパイプを、前記シリンダブロック上部から前記めねじ部との間に設けた請求項１記載の内燃機関のシリンダブロック。
前記各ヘッドボルトは、少なくとも前記冷却水通路における露出面に防錆処理を施したものである請求項１記載の内燃機関のシリンダブロック。