JP2013122174A - 複合材料、内燃機関及び自動車 - Google Patents

Abstract

【課題】温度変化に応じて変形する、従来のバイメタルに代わる新規な材料を提供すること。
【解決手段】第一材層２と第二材層３とが、直接又は補強材を介して接合されており、該第一材層２及び該第二材層３は、いずれもゴム材により形成されており、該第一材層２を形成するゴム材及び該第二材層３を形成するゴム材のうち、少なくとも該第二材層３を形成するゴム材は無機粉末を含有し、該第一材層２を形成するゴム材及び該第二材層３を形成するゴム材中の無機粉末の含有量又は種類が異なることにより、該第一材層２の線膨張率に比べ、該第二材層３の線膨張率が大きくなっていること、を特徴とする複合材料１ａ。
【選択図】図２

Description

本発明は、温度変化に応じて変形する複合材料に関する。また、本発明は、シリンダブロックの溝状冷却水流路を流れる冷却水の流速を制御することにより、シリンダブロックのシリンダボア壁の壁温を均一にすることができる内燃機関及び該内燃機関を有する自動車に関する。

内燃機関では、ボア内のピストンの上死点で燃料の爆発が起こり、その爆発によりピストンが押し下げられるという構造上、シリンダボア壁の上側は温度が高くなり、下側は温度が低くなる。そのため、シリンダボア壁の上側と下側では、熱変形量に違いが生じ、上側は大きく膨張し、一方、下側の膨張が小さくなる。

その結果、ピストンのシリンダボア壁との摩擦抵抗が大きくなり、これが、燃費を下げる要因となっているので、シリンダボア壁の上側と下側とで熱変形量の違いを少なくすることが求められている。

そこで、従来より、シリンダボア壁の壁温を均一にするために、溝状冷却水流路内にスペーサーを設置し、溝状冷却水流路内の冷却水の水流を調節して、冷却水によるシリンダボア壁の上側の冷却効率と及び下側の冷却効率を制御することが試みられてきた。例えば、特許文献１には、内燃機関のシリンダブロックに形成された溝状冷却用熱媒体流路内に配置されることで該溝状冷却用熱媒体流路内を複数の流路に区画する流路区画部材であって、前記溝状冷却用熱媒体流路の深さに満たない高さに形成され、前記溝状冷却用熱媒体流路内をボア側流路と反ボア側流路とに分割する壁部となる流路分割部材と、前記流路分割部材から前記溝状冷却用熱媒体流路の開口部方向に向けて形成され、かつ先端縁部が前記溝状冷却用熱媒体流路の一方の内面を越えた形に可撓性材料で形成されていることにより、前記溝状冷却用熱媒体流路内への挿入完了後は自身の撓み復元力により前記先端縁部が前記内面に対して前記溝状冷却用熱媒体流路の深さ方向の中間位置にて接触することで前記ボア側流路と前記反ボア側流路とを分離する可撓性リップ部材と、を備えたことを特徴とする内燃機関冷却用熱媒体流路区画部材が開示されている。

特開２００８−３１９３９号公報（特許請求の範囲）

ところが、引用文献１の内燃機関冷却用熱媒体流路区画部材によれば、ある程度のシリンダボア壁の壁温の均一化が図れるので、シリンダボア壁の上側と下側との熱変形量の違いを少なくすることができるものの、近年、更に、シリンダボア壁の上側と下側との熱変形量の違いを少なくすることが求められている。

従って、本発明の課題は、シリンダボア壁の壁温の均一性が高い内燃機関及び該内燃機関を有する自動車を提供することにある。

ところで、温度変化に応じて変化する材料としては、線膨張率が異なる２種の金属材を貼り合わせたバイメタル材が知られている。しかし、従来のバイメタル材は、金属材料で構成されているため、従来のバイメタルを、金属腐食が起こるような場所で使用することはできない。

従って、本発明の課題は、温度変化に応じて変形する、従来のバイメタルに代わる新規な材料を提供することにある。

本発明者らは、上記従来技術における課題を解決すべく、鋭意研究を重ねた結果、（１）無機粉末の含有量又は種類が異なることにより線膨張率が異なるゴム材からなる２つの材料層を接合させて得られる複合材料は、温度変化に応じて変形すること、（２）このような複合材料をフィン部材として、シリンダブロックの溝状冷却水流路内に設置することにより、溝状冷却水流路内を流れる冷却水の流速を、冷却水の温度に応じて制御することができること、及び（３）このような作用により、シリンダボア壁の壁面の温度を一定の温度範囲に保つことができること等を見出し、本発明を完成させるに至った。

すなわち、本発明（１）は、第一材層と第二材層とが、直接又は補強材を介して接合されており、
該第一材層及び該第二材層は、いずれもゴム材により形成されており、
該第一材層を形成するゴム材及び該第二材層を形成するゴム材のうち、少なくとも該第二材層を形成するゴム材は無機粉末を含有し、
該第一材層を形成するゴム材及び該第二材層を形成するゴム材中の無機粉末の含有量又は種類が異なることにより、該第一材層の線膨張率に比べ、該第二材層の線膨張率が大きくなっていること、
を特徴とする複合材料を提供するものである。

また、本発明（２）は、内燃機関のシリンダブロックの溝状冷却水流路内に、溝状冷却水流路内を流れる冷却水の流速を制御するためのフィン部材が設置されており、
該フィン部材が、本発明（１）の複合材料であること、
を特徴とする内燃機関を提供するものである。

本発明（２）の内燃機関を有することを特徴とする自動車を提供するものである。

本発明によれば、内燃機関のシリンダボア壁の壁温の均一性を高くすることができる。そのため、本発明によれば、シリンダボア壁の上側と下側との熱変形量の違いを少なくすることができる。また、本発明によれば、温度変化に応じて変形する、従来のバイメタルに代わる新規な材料を提供することができる。

本発明の複合材料の形態例を示す模式的な斜視図である。 図１に示す複合材料１ａが変形する様子を示す図である。 図１に示す複合材料１ａの端面図である。 第一材層と第二材層とが、補強材を介して接合されている形態例の模式図である。 第一材層と第二材層とが、補強材を介して接合されている形態例の模式的な端面図である。 図１に示す複合材料１ａの固定端９１が、被固定物８に固定された状態を上側から見た図である。 符号１２の方向で複合材料１ａが反ったときの様子を示す模式図である。 本発明の内燃機関に係るシリンダブロックを示す模式的な平面図である。 図８に示すシリンダブロックの斜視図である。 溝状冷却水流路にフィン部材が設置されているシリンダブロックを示す模式的な平面図である。 図１０のｘ−ｘ線端面図である。 フィン部材が温度変化に応じて変形する様子を示す模式的な図である。 実施例における、数値流体力学的解析結果を示す図である。

本発明の複合材料は、第一材層と第二材層とが、直接又は補強材を介して接合されており、
該第一材層及び該第二材層は、いずれもゴム材により形成されており、
該第一材層を形成するゴム材及び該第二材層を形成するゴム材のうち、少なくとも該第二材層を形成するゴム材は無機粉末を含有し、
該第一材層を形成するゴム材及び該第二材層を形成するゴム材中の無機粉末の含有量又は種類が異なることにより、該第一材層の線膨張率に比べ、該第二材層の線膨張率が大きくなっていること、
を特徴とする複合材料である。

本発明の複合材料について、図１及び図２を参照して説明する。図１は、本発明の複合材料の形態例を示す模式的な斜視図であり、変形前の複合材料１ａを示す図である。図１中、複合材料１ａは、線膨張率が異なる２種の層状材料、すなわち、第一材層２と第二材層３とが接合されている複合材料である。第一材層２及び第二材層３は、いずれも、平面方向に広がる層状の形状であり、第一材層２の一方の面と第二材層３の一方の面とが、直接接合して、複合材料１ａを形成している。そのため、複合材料１ａの一方の面（図１に示す複合材料１ａでは、上側の面）側には、第一材層２が配置され、複合材料１ａの他方の面（図１に示す複合材料１ａでは、下側の面）側に、第二材層３が配置されている。

複合材料１ａでは、複合材料１ａを構成する第一材層２と第二材層３の線膨張率とは異なっており、第一材層２の線膨張率に比べ、第二材層３の線膨張率の方が大きい。つまり、「第一材層２の線膨張率＜第二材層３の線膨張率」である。図２は、図１に示す複合材料１ａが変形する様子を示す模式的な図であり、図１に示す複合材料１ａの固定端９１が、被固定物８に固定された状態を正面から見た図である。図２（Ａ）は、変形前の複合材料１ａであり、温度がＸ℃のときの状態であり、図２（Ｂ）は、Ｘ℃より高温のＹ℃のときの状態である。つまり、「Ｘ＜Ｙ」である。

図２中、複合材料１ａの固定端９１は、被固定物８に固定されており、一方、自由端９２は、どこにも固定されていない。図２（Ａ）の温度では、第一材層２と第二材層３は同じ長さなので、複合材料１ａは真っ直ぐになっている。そして、第一材層２に比べ第二材層３の方が線膨張率が大きいため、図２（Ａ）の状態の温度より高温になると、第一材層２より第二材層３の方が熱膨張量が大きくなるので、図２（Ｂ）のように、複合材料１ａは、上向けに反るように変形する。そのため、図２（Ｂ）中の自由端９２の位置が、図２（Ａ）中の自由端９２の位置に比べ、変形量４の分だけ上に移動する。

また、温度が高くなって、図２（Ｂ）の状態に変形した後、図２（Ｂ）のときの温度より温度が低くなると、第一材層２より第二材層３の方が収縮量が大きくなるので、図２（Ａ）の状態に戻るように変形し、自由端９２の位置が、図２（Ｂ）の状態から下に移動する。そして、図２（Ａ）の状態の温度まで温度が下がると、図２（Ａ）の状態に戻る。

本発明の複合材料に係る第一材層及び第二材層は、いずれも、ゴム材により形成されている。第一材層及び第二材層を形成するゴム材としては、特に制限されないが、例えば、エチレンプロピレンジエンゴム（ＥＰＤＭ）、ニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）、天然ゴム、スチレンブタジエンゴム、クロロプレンゴム、シリコンゴム、フッ素ゴム、等が挙げられる。なお、第一材層及び第二材層を形成するゴム材の種類は、複合材料が設置される場所や用途により、適宜選択される。

第一材層及び第二材層を形成するゴム材は、加硫剤、酸化防止剤等の添加剤などの他の成分を、適宜、本発明の効果を損なわない範囲で、含有していてもよい。

第一材層及び第二材層を形成するゴム材のうち、少なくとも第二材層を形成するゴム材は無機粉末を含有する。つまり、表１に示す組み合わせである。

第一材層を形成するゴム材又は第二材層を形成するゴム材に含有されている無機粉末は、第一材層を形成するゴム材及び第二材層を形成するゴム材中の無機粉末の含有量又は種類を異ならせることにより、第一材層の線膨張率に比べ、第二材層の線膨張率を高くすることができるものであれば、特に制限されない。無機粉末としては、カーボン粉末や、シリカ粉末等の金属酸化物粉末などが挙げられる。これらのうち、無機粉末としては、カーボン粉末、シリカ粉末が、第二材層と第一材層との熱膨張率の差を制御し易い点で、好ましい。無機粉末は、１種単独であっても、２種以上の組み合わせであってもよい。また、第一材層を形成するゴム材に含有されている無機粉末と第二層を形成するゴム材に含有されている無機粉末の種類又は組み合わせが異なっていてもよい。

そして、本発明の複合材料では、第一材層を形成するゴム材及び第二材層を形成するゴム材中の無機粉末の含有量又は種類が異なることにより、第一材層の線膨張率より、第二材層の線膨張率が大きくなっている。つまり、第一材層を形成するゴム材及び第二材層を形成するゴム材中の無機粉末の含有量又は含有させる無機粉末の種類、あるいは、無機粉末の種類及び含有量の両方を、適宜選択することにより、第二材層の線膨張率を、第一材層の線膨張率より大きくする。

第二材層の線膨張率を第一材層の線膨張率より大きくする方法としては、例えば、（１）第一材層を形成するゴム材には無機粉末を含有させず、且つ、第二材層を形成するゴム材に無機粉末を含有させること、（２）第一材層を形成するゴム材及び第二材層を形成するゴム材に同種の無機粉末を含有させ、且つ、第一材層を形成するゴム材中の無機粉末の体積比に比べ、第二材層を形成するゴム材中の無機粉末の体積比を多くすること、（３）第一材層を形成するゴム材と第二材層を形成するゴム材とには異種の無機粉末を同程度の体積比で含有させ、且つ、第二材層を形成するゴム材に含有させる無機粉末の線膨張率を、第一材層を形成するゴム材に含有させる無機粉末の線膨張率より、大きくすること、（４）第一材層を形成するゴム材及び第二材層を形成するゴム材に２種以上の無機粉末を含有させ、且つ、線膨張率が小さい無機粉末に対する線膨張率が大きい無機粉末の体積比を、第一材層を形成するゴム材より、第二材層を形成するゴム材の方が高くなるようにすること等が挙げられる。なお、これらは例示であって、ゴム材、無機粉末の種類、その含有量、組み合わせ等を適宜選択することにより、第二材層の線膨張率を第一材層の線膨張率より大きくするものは、本発明に含まれる。

本発明の複合材料では、第一材層と第二材層とが、直接接合されていてもよく、あるいは、第一材層と第二材層とが、バイメタル材を介して接合されていてもよい。図３は、図１に示す複合材料１ａの端面図であり、図１に示す複合材料１ａの正面の面と平行な面で切ったときの端面図である。図３に示す複合材料１ａは、第一材層２と第二材層３とが、直接接合されている形態例である。図４及び図５は、第一材層と第二材層とが、バイメタル材を介して接合されている形態例の模式的な端面図である。図４（Ａ）は、複合材料１ｂの端面図であり、図４（Ｂ）は、複合材料１ｂの平面図である。なお、図４（Ｂ）では、第一材層２と第二材層３との間に配置されているバイメタル材１０ａの輪郭を、点線で示した。図５は、複合材料１ｃの端面図である。図４に示す複合材料１ｂ及び図５に示す複合材料１ｃのいずれも、バイメタル材１０ａが、第一材層２と第二材層３との間に配置されている。複合材料１ｂでは、第一材層２及び第二材層３の接合面の一部は、直接接合されており、他部は、バイメタル材１０ａを介して接合されている。また、複合材料１ｃでは、第一材層２及び第二材層３の接合面の全部が、バイメタル材１０ａを介して接合されている。

バイメタル材は、線膨張率が異なる２種の金属材が直接又は中間金属層を介して接合されている材料である。そして、本発明の複合材料のうち、第一材層と第二材層とが、バイメタル材を介して接合されている形態の場合、バイメタル材に接合されている２種の金属材のうち、線膨張率が低い方の金属材が第一材層側になり、線膨張率が高い方の金属材が第二材層側になるように、第一材層と第二材層との間にバイメタル材を配置させることにより、バイメタル材が本発明の複合材料の温度変化による変形をサポートして、複合材料の温度変化による変形をし易くすることができる。

第一材層の厚み（図１中の符号５）、第二材層の厚み（図１中の符号６）及び本発明の複合材料の厚み（図１中の符号７）は、本発明の複合材料が適用される用途や場所により、適宜選択される。

第一材層の弾性率及び第二材層の弾性率は、適宜選択されるが、第一材層の弾性率と第二材層の弾性率との差が小さいほど、複合材料の変形量が大きくなる点で、好ましい。

本発明の複合材料において、いずれの面側に、第一材層と第二材層を配置するかは、いずれの面側に反るように変形させるかということと、複合材料の温度を高くすることにより変形させるのか、複合材料の温度を低くすることにより変形させるのかということにより、適宜選択される。

図６は、図２（Ａ）の平面図であり、図１に示す複合材料１ａの固定端９１が、被固定物８に固定された状態を上側から見た図である。温度を変化させたときの第一材層２及び第二材層３が、複合材料１ａを平面視したときの固定端９１側の複合材料１ａの辺に対して垂直な方向（図６中の符号１１で示す方向）に選択的に膨張した場合、図２（Ｂ）に示すように、符号１１の方向で複合材料１ａが反るように変形する。

一方、温度を変化させたときの第一材層２及び第二材層３が、複合材料１ａを平面視したときの固定端９１側の複合材料１ａの辺に平行な方向（図６中の符号１２で示す方向）に選択的に膨張した場合、図７に示すように、符号１２の方向で複合材料１ａが反るように変形する。なお、図７は、符号１２の方向で複合材料１ａが反ったときの様子を示す模式図であり、自由端９２側から複合材料１ａを見た図である。

なお、本発明の複合材料に、変形方向を制御する手段が施されていない場合には、本発明の複合材料は、温度を変化させたときに、複合材料を平面視したときの固定端側の複合材料の辺に対して垂直な方向にも平行な方向にも反る。

本発明の複合材料の用途が、複合材料を平面視したときの固定端側の複合材料の辺に対して垂直な方向にも平行な方向にも、複合材料が反ってもよいような用途の場合には、特に、複合材料の変形方向を制御しなくてもよい。

それに対して、本発明の複合材料の用途によっては、複合材料が、一定方向に選択的に変形するように制御する必要がある場合もある。

複合材料を平面視したときの固定端側の辺に対して垂直な方向（図６中、符号１１の方向）に、選択的に反らせる場合を例に、複合材料の変形方向を制御する方法について説明する。

本発明の複合材料を、複合材料を平面視したときの固定端側の辺に対して垂直な方向に選択的に反らせる方法としては、例えば、第一材層を形成するゴム材及び第二材層を形成するゴム材を、複合材料を平面視したときの固定端側の辺に対して垂直な方向に配向させる方法が挙げられる。つまり、複合材料を反らせたい方向に、第一材層を形成するゴム材及び第二材層を形成するゴム材を配向させることにより、複合材料が反る方向を制御する方法である。

図１〜図７では、説明の都合上、変形前の複合材料の形状が、平らな板状である場合について説明したが、変形前後の複合材料の形状は、複合材料が設置される場所や用途等に応じて、適宜選択される。

本発明の複合材料は、図２に示すように、温度変化に応じて変形するので、例えば、サーモスタットのように温度変化に応じて電源をＯＮ／ＯＦＦするためのスイッチのように温度変化に応じて電気回路を切り替えるための温度検知部材や、ＡＴ用の弁、電動チョーク、キャブ用エアクリーナーのように自動車用の各種流量制御バルブ等温度変化に応じて位置が変化するという本発明の複合材料の作用を用いることができる用途に、広く適用される。

特に、本発明の複合材料は、複合材料の第一材層及び第二材層が、ゴム材により形成されているので、金属腐食の問題が起こらない。そのため、従来のバイメタルが適用できなかった用途にも、本発明の複合材料の適用が可能となる。例えば、自動車等の内燃機関の冷却水は、非常に腐食性が強いが、本発明の複合材料では、金属腐食の問題が起こらないので、内燃機関の冷却水と接触するような場所で、本発明の複合材料を用いることができる。

例えば、本発明の複合材料は、内燃機関のシリンダブロックの溝状冷却水流路内に設置され、該溝状冷却水流路内を流れる冷却水の流速を制御するためのフィン部材として、好適に用いられる。

本発明の内燃機関は、内燃機関のシリンダブロックの溝状冷却水流路内に、該溝状冷却水流路内を流れる冷却水の流速を制御するためのフィン部材が設置されており、
該フィン部材が、本発明の複合材料の成形体であること、
を特徴とする内燃機関である。

本発明の内燃機関について、図８〜図１２を参照して説明する。図８は、本発明の内燃機関に係るシリンダブロックを示す模式的な平面図であり、フィン部材が設置されていない状態の図である。図９は、図８に示す中のシリンダブロックの斜視図である。図１０は、溝状冷却水流路にフィン部材が設置されているシリンダブロックを示す模式図である。図１１は、図１０のｘ−ｘ断面図である。図１２は、フィン部材が温度変化に応じて変形する様子を示す模式的な図であり、溝状冷却水流路を上側から見た図である。図１２（Ａ）は、冷却水の温度が低いときの状態を示す図であり、また、図１２（Ｂ）は、冷却水の温度が高いときの状態を示す図である。

図８及び図９に示すように、車両搭載用内燃機関のオープンデッキ型のシリンダブロック２１には、ピストンが上下するためのボア２２、及び冷却水を流すための溝状冷却水流路２４が形成されている。そして、ボア２２を形成している壁が、シリンダボア壁２３である。また、シリンダブロック２１には、溝状冷却水流路２４へ冷却水を供給するための冷却水供給口２５及び冷却水を溝状冷却水流路２４から排出するための冷却水排出口２６が形成されている。なお、シリンダボア壁２３のうち、ボア２２と隣のボア２２との間のボア壁を、ボア間壁３２と呼び、また、溝状冷却水流路２４のうち、ボア間壁３２の近傍の溝状冷却水流路を、溝状冷却水流路のボア間壁近傍３１と呼ぶ。

図１０及び図１１に示すように、溝状冷却水流路２４内に、つまり、シリンダボア壁の壁面２７と壁面２７とは反対側の溝状冷却水流路の壁面２８の間に、フィン部材２９が設置される。図１２及び図１３に示す形態例では、フィン部材２９の固定端２９１が、壁面２８に固定されることにより、フィン部材２９が、溝状冷却水流路２４内に設置されている。また、フィン部材２９の自由端２９２は、どこにも固定されておらず、フィン部材２９の自由端２９２が、溝状冷却水流路のボア間壁近傍３１に位置するように、フィン部材２９が設置されている。

このフィン部材２９は、本発明の複合材料の成形体である。フィン部材２９では、第一材層がシリンダボア壁の壁面２７側に配置され、第二材層が壁面２８側に配置されている。そのため、温度が高くなると、自由端２９２がシリンダボア壁の壁面２７に近づくように、フィン部材２９が反る。

内燃機関では、円形のボア２２が複数形成されているので、シリンダボア壁２３の溝状冷却水流路２４側の輪郭は、図８に示すように、複数の円が重なり合った形状となる。そして、溝状冷却水流路２４は、シリンダボア壁２３の溝状冷却水流路２４側の輪郭に沿った形状に形成される。そのため、溝状冷却水流路のボア間壁近傍３１で、冷却水が、鋭角に流れを変えることになるので、冷却水は、溝状冷却水流路のボア間壁近傍３１で、滞留し易くなる。更に、ボア間壁３２は、隣合う２つのボアの両方からの燃焼熱の影響を受けるので、ボア間壁及びその近傍のシリンダボア壁は、他の部分のシリンダボア壁に比べ、温度が高くなる。これらが、シリンダボア壁の壁温の不均一化を招く原因となる。

図１２は、本発明の複合部材により形成されているフィン部材２９が、溝状冷却水流路２４内で変形する様子を示す模式図であり、溝状冷却水流路を上側から見た図である。図１２（Ａ）は、冷却水の温度が低いときの状態であり、また、図１２（Ｂ）は、冷却水の温度が高いときの状態である。

図１２（Ａ）のように、冷却水の温度が低いときは、フィン部材２９の自由端２９２は、壁面２８側によっているため、自由端２９２とシリンダボア壁の壁面２７との距離３４は、大きくなっている。そして、距離３４が大きいと、シリンダボア壁の壁面２７の近傍を流れる冷却水の流速は遅くなるので、冷却効率が低い。また、距離３４が大きいと、図１２（Ａ）に示すように、溝状冷却水流路のボア間壁近傍３１から離れた位置を、冷却水３３の多くが流れるため、冷却水３３が、溝状冷却水流路のボア間壁近傍３１に流れ込み難くなる。この状態が続くと、シリンダボア壁の壁面２７の温度が高くなり、そのため、冷却水全体の温度が高くなる。

冷却水の温度が高くなると、フィン部材２９の温度が高くなるため、フィン部材２９は、変形をはじめ、図１２（Ｂ）のように、自由端２９２がシリンダボア壁の壁面２７に近づくように、変形する。そのため、自由端２９２とシリンダボア壁の壁面２７との距離３４が、小さくなる。そして、距離３４が小さいと、シリンダボア壁の壁面２７の近傍を流れる冷却水の流速が速くなるので、冷却効率が高くなる。また、距離３４が小さいと、図１２（Ｂ）に示すように、溝状冷却水流路のボア間壁近傍３１に、冷却水３３の多くが流れ込むことになる。この状態が続くと、シリンダボア壁の壁面２７の温度が低くなり、そのため、冷却水全体の温度が低くなる。

冷却水の温度が低くなると、フィン部材２９の温度が低くなるため、フィン部材２９は、自由端２９２がシリンダボア壁の壁面２７から遠ざかるように、変形する。そして、図１２（Ａ）の状態に戻る。図１２（Ａ）の状態が続き、冷却水全体の温度が高くなると、再び、図１２（Ｂ）の状態になり、以後、図１２（Ａ）の状態と図１２（Ｂ）の状態とが、繰り返される。

そして、冷却水全体の温度が、高くなり過ぎると、図１２（Ｂ）の状態になって、シリンダボア壁の壁面が冷却され温度が下がり、冷却水の温度も低くなる。また、冷却水全体の温度が、低くなり過ぎると、図１２（Ａ）の状態になって、シリンダボア壁の壁面の温度が上がり、冷却水の温度も高くなる。このようなことから、本発明の内燃機関では、図１２（Ａ）の状態と図１２（Ｂ）の状態とが、繰り返されることにより、冷却水全体の温度は、高くなり過ぎず且つ低くなり過ぎない、一定の温度範囲内で推移する。そのため、シリンダボア壁の壁面２７の温度が、一定の温度範囲内に保たれる。

フィン部材２９の第一材層及び第二材層を形成するゴム材としては、エチレンプロピレンジエンゴム（ＥＰＤＭ）、ニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）が挙げられ、エチレンプロピレンジエンゴム（ＥＰＤＭ）が耐ロングライフクーラント性（以下、耐ＬＬＣ性とも記載する。）及び耐熱性が高い点で好ましい。フィン部材２９の第一材層及び第二材層を形成するゴム材が、上記のゴムであれば、冷却水流路内において、−１０℃〜１５０℃、特に−４０℃〜２００℃の温度で、且つ１０年以上の長期間の環境において、十分な安定性を維持しつつ本発明の作用効果を奏し、また、ＬＬＣによる腐食の問題も生じない。

図１０及び図１１に示す形態例では、フィン部材２９の縦方向の設置位置は、溝状冷却水流路２４の略上側半分であるが、これは、シリンダボア壁の壁面２７の上側の温度が、下側の温度に比べ高いため、フィン部材２９を、溝状冷却水流路２４の上側に設置するのが効率的であるためである。しかし、本発明は、これに限定されるものではなく、フィン部材２９の設置位置は、適宜選択され、例えば、フィン部材２９が、溝状冷却水流路２４の縦方向の全体に亘って設置されている形態であってもよい。

フィン部材２９の設置方法は、特に制限されず、例えば、溝状冷却水流路２４内の冷却水流れを制御するために、溝状冷却水流路２４内に設置されるスペーサーに、フィン部材２９を固定する方法、フィン部材２９の固定端を支持部材に固定し、その支持部材を溝状冷却水流路２４内に設置する方法等が挙げられる。

図１０及び図１１に示す形態例では、シリンダブロックに、４つのフィン部材が設置されているが、フィン部材の数は、ボアの数、冷却効率等を考慮して、適宜選択される。

本発明の内燃機関は、本発明の複合材料の成形体であるフィン部材が、シリンダブロックの溝状冷却水流路に設置されていることを特徴とする内燃機関であるが、シリンダブロック及びフィン部材の他に、ピストン、シリンダヘッド、ヘッドガスケット等を有する。

本発明の内燃機関において、フィン部材を、シリンダブロックの溝状冷却水流路に設置する方法としては、特に制限されず、例えば、溝状冷却水流路の中下部の冷却水の流れを制御するために溝状冷却水流路の中下部に設置されるスペーサーに、フィン部材の固定端側を固定する方法、シリンダヘッドにフィン部材の固定端の上部を固定する方法等が挙げられる。

本発明の自動車は、本発明の内燃機関を有することを特徴とする自動車である。

（数値流体力学的解析）
（ｉ）自由端２９２とシリンダボア壁の壁面２７との距離が１．５ｍｍとなるようにフィン部材が変形したときと、（ｉｉ）自由端２９２とシリンダボア壁の壁面２７との距離が６．７ｍｍとなるようにフィン部材が変形したときの、公知の数値流体力学的（Ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌ Ｆｌｕｉｄ Ｄｙｎａｍｉｃｓ）解析を行った。その結果を図１３に示す。

本発明によれば、内燃機関のシリンダボア壁の上側と下側との変形量の違いを少なくすることができるので、ピストンの摩擦を低くすることができるため、省燃費の内燃機関を提供できる。

１ａ、１ｂ、１ｃ 複合材料
２ 第一材層
３ 第二材層
４ 変形量
５ 第一材層の厚み
６ 第二材層の厚み
７ 複合材料の厚み
８ 被固定物
１０ａ バイメタル材
１１ 複合材料を平面視したときの固定端側の辺に対して垂直な方向
１２ 複合材料を平面視したときの固定端側の辺に平行な方向
２１ シリンダブロック
２２ ボア
２３ シリンダボア壁
２４ 溝状冷却水流路
２５ 冷却水供給口
２６ 冷却水排出口
２７ シリンダボア壁２３の壁面
２８ シリンダボア壁２３とは反対側の溝状冷却水流路２４の壁面
２９ フィン部材
３１ 溝状冷却水流路のボア間壁近傍
３２ ボア間壁
３４ 自由端２９２とシリンダボア壁の壁面２７との距離
９１、２９１ 固定端
９２、２９２ 自由端

Claims (7)

1. 第一材層と第二材層とが、直接又は補強材を介して接合されており、
   該第一材層及び該第二材層は、いずれもゴム材により形成されており、
   該第一材層を形成するゴム材及び該第二材層を形成するゴム材のうち、少なくとも該第二材層を形成するゴム材は無機粉末を含有し、
   該第一材層を形成するゴム材及び該第二材層を形成するゴム材中の無機粉末の含有量又は種類が異なることにより、該第一材層の線膨張率に比べ、該第二材層の線膨張率が大きくなっていること、
   を特徴とする複合材料。
2. 前記第一材層及び前記第二材層を形成するゴム材が、エチレンプロピレンジエンゴムであることを特徴とする請求項１記載の複合材料。
3. 前記第一材層を形成するゴム材及び前記第二材層を形成するゴム材のうちのいずれか一方又は両方に含有されている前記無機粉末が、カーボン粉末及びシリカ粉末のうちのいずれか１種又は２種であることを特徴とする請求項１又は２いずれか１項記載の複合材料。
4. 前記補強材として、線膨張率が異なる２種の金属材が直接又は中間金属層を介して接合されているバイメタル材が、前記第一材層と前記第二材層との間に、配置されていることを特徴とする請求項１〜３いずれか１項記載の複合材料。
5. 内燃機関のシリンダブロックの溝状冷却水流路内に設置され、溝状冷却水流路内を流れる冷却水の流速を制御するためのフィン部材用であることを特徴とする請求項１〜４いずれか１項記載の複合材料。
6. 内燃機関のシリンダブロックの溝状冷却水流路内に、溝状冷却水流路内を流れる冷却水の流速を制御するためのフィン部材が設置されており、
   該フィン部材が、請求項１〜４いずれか１項記載の複合材料であること、
   を特徴とする内燃機関。
7. 請求項６記載の内燃機関を有することを特徴とする自動車。