JP2015094245A

JP2015094245A - 内燃機関のシリンダブロック

Info

Publication number: JP2015094245A
Application number: JP2013232658A
Authority: JP
Inventors: 高生伊藤; Takao Ito; 信行徳王; Nobuyuki Tokuo
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2013-11-11
Filing date: 2013-11-11
Publication date: 2015-05-18

Abstract

【課題】吸気ポートの長さを短くし、吸気ポートでの受熱による吸気温度の上昇を抑制する。【解決手段】シリンダブロック１は、シリンダヘッドボルトを排除するために、複数のシリンダ２を有するシリンダブロック部３と、燃焼室４を形成するシリンダヘッド部５と、が一体に鋳造されている。吸気マニホルド取付面２９は、ウォータジャケット外壁２２よりも少なくとも一部がシリンダ２中心側となるように燃焼室４に近付けて形成され、斜め上方を指向するようにシリンダ２の中心軸線に対し傾斜している。ここに合成樹脂製の吸気マニホルド３０が取り付けられる。吸気ポート６の長さが短くなるので、吸気温度の上昇が抑制される。【選択図】図１

Description

この発明は、シリンダブロック部とシリンダヘッド部とが一体に鋳造された内燃機関のシリンダブロックに関する。

自動車用内燃機関などとして実用されている内燃機関の多くは、シリンダブロックとシリンダヘッドとが個々に鋳造され、かつ複数のシリンダヘッドボルトでもって互いに締結した構成となっている。このような構成では、シリンダヘッド側面に設けられる吸気マニホルド取付面の位置がシリンダヘッドボルトによって制限され、必然的にシリンダヘッドボルトよりも外側に吸気マニホルド取付面が形成される。

一方、特許文献１等には、シリンダヘッド部をシリンダ部分と一体に鋳造する試みが開示されている。このものでは、複数のシリンダが並んだシリンダブロック部と、燃焼室を形成するシリンダヘッド部と、が一体に鋳造され、シリンダヘッド部の一方の側面に、吸気ポートが開口する吸気マニホルド取付面が形成されている。

特開昭６２−１３９９５４号公報

しかしながら、上記特許文献１においては、シリンダヘッド部の吸気ポートや吸気マニホルド取付面の構成として、従前の別個に鋳造されるシリンダヘッドの構成をそのまま踏襲しているに過ぎず、吸気マニホルド取付面がシリンダ中心から機関幅方向に比較的離れた位置にあり、吸気ポートの通路長が不必要に長い。そのため、仮に吸気マニホルドとして断熱性の高い合成樹脂製のものを用いたような場合でも、吸気が吸気ポートを通過する間に受熱し、吸気温度の上昇ひいては充填効率の低下を招来する、という問題がある。

この発明に係る内燃機関のシリンダブロックは、複数のシリンダを有するシリンダブロック部と、燃焼室を形成するシリンダヘッド部と、が一体に鋳造され、かつ、各シリンダの少なくとも上部の周囲にウォータジャケットが形成されているとともに、上記シリンダヘッド部の一方の側面に、吸気ポートが開口する吸気マニホルド取付面が形成されており、上記吸気マニホルド取付面は、その少なくとも一部が、上記ウォータジャケットを囲むウォータジャケット外壁をシリンダ中心軸線と平行に延長した位置よりもシリンダ中心側にある。

すなわち、シリンダブロック部とシリンダヘッド部とを一体に鋳造した構成では、シリンダヘッドボルトが存在せず、吸気マニホルド取付面の位置がシリンダヘッドボルトの制限を受けることがない。本発明では、ウォータジャケット外壁をシリンダ中心軸線と平行に延長した位置よりもシリンダ中心側に、少なくとも吸気マニホルド取付面の一部が存在する。従って、吸気温度上昇の要因となる吸気ポートの長さが短くなる。

この発明によれば、吸気マニホルド取付面の位置をシリンダ中心に近付けることで吸気ポートの長さが短くなり、吸気が吸気ポートを通過する間の吸気温度の上昇ひいては充填効率の低下を抑制することができる。

この発明の一実施例のシリンダブロックの断面図。図１のＡ−Ａ先に沿った断面図。第２の実施例を示すシリンダブロックの断面図。

以下、この発明を直列３気筒内燃機関のシリンダブロック１として構成した一実施例を図１，図２に基づいて説明する。このシリンダブロック１は、アルミニウム合金等の金属材料を用いて各部一体に鋳造したものであって、図１に示すように、３つのシリンダ２が直列に配置されてなるシリンダブロック部３と、各シリンダ２の上端を覆って燃焼室４を形成するシリンダヘッド部５と、が一体となっている。

上記シリンダヘッド部５は、燃焼室４の天井面となる燃焼室壁４ａに連続して、吸気ポート６を形成する吸気ポート壁６ａおよび排気ポート７を形成する排気ポート壁７ａがそれぞれ設けられている。これらの燃焼室壁４ａ、吸気ポート壁６ａおよび排気ポート壁７ａの周囲には、冷却水が通流するウォータジャケット８が中子により形成されている。このウォータジャケット８は、気筒列方向（換言すれば機関前後方向）に連続している。

図示例では、吸気ポート６を開閉する吸気弁９および排気ポート７を開閉する排気弁１０がそれぞれ各気筒に２弁ずつ設けられており、これら計４つの吸気弁９および排気弁１０に囲まれた燃焼室４中心の点火プラグ装着孔１１（図２参照）に図示せぬ点火プラグが配置される。吸気弁９および排気弁１０は、適宜な挟み角をなすようにシリンダ２の中心軸線に対し各々傾斜している。吸気弁９および排気弁１０の各々は、バルブスプリング１２およびタペット１３を有し、吸気側カムシャフト１４Ａおよび排気側カムシャフト１４Ｂによって開閉駆動される。

シリンダブロック部３における各シリンダ２は、図１に示すように、内周面がボア２ａとなった円筒状のシリンダ壁２１によってそれぞれ形成されており、各シリンダ壁２１の上端が上記燃焼室壁４ａ周縁部に連続している。また、シリンダ壁２１の上半部の外側には、３個の直列に連続したシリンダ壁２１の全体を囲むようにウォータジャケット外壁２２が形成されており、両者間に、ほぼ一定幅のウォータジャケット８ａが形成されている。このウォータジャケット８ａは、シリンダ２の軸方向の長さ範囲の中で、熱負荷の高いシリンダ２上部にのみ設けられているものであり、上端がシリンダヘッド部５側のウォータジャケット８に開放されており、実質的にウォータジャケット８の一部をなしている。上記ウォータジャケット外壁２２は、シリンダ壁２１と実質的に平行に延びている。

上記シリンダブロック部３の下部には、図示せぬオイルパンとともにクランクケース２４を構成するスカート部２５、および、主軸受部ともなるバルクヘッド部２６が一体に形成されている。

上記シリンダヘッド部５の排気ポート７は、シリンダヘッド部５の一方の側面における排気マニホルド取付面２８に開口している。この排気マニホルド取付面２８は、シリンダ２の中心軸線と平行な平面をなしている。この排気マニホルド取付面２８には、図示せぬ排気マニホルドが取り付けられる。

一方、上記シリンダヘッド部５の吸気ポート６は、シリンダヘッド部５の他方の側面における吸気マニホルド取付面２９に開口している。この吸気マニホルド取付面２９は、シリンダ２を直立姿勢としたときに斜め上方を指向するように、シリンダ２の中心軸線に対し傾斜した平面をなしている。そして、吸気マニホルド取付面２９は、シリンダ２の中心にできるだけ近付くように、ウォータジャケット外壁２２の鉛直線上付近に位置している。具体的には、シリンダ２中心を通る断面においてウォータジャケット外壁２２をシリンダ２の中心軸線と平行に上方へ延長したときに、これよりも内側（シリンダ２中心側）に吸気マニホルド取付面２９の一部が存在する。また、内燃機関の高さ方向（シリンダ２の軸方向）については、吸気弁９のバルブスプリング１２下端の座面よりも下方に吸気マニホルド取付面２９が位置しており、上記座面とシリンダ２上端との間に、傾斜した吸気マニホルド取付面２９が設けられている。つまり、シリンダブロック部３とシリンダヘッド部５とを一体鋳造したシリンダブロック１では、シリンダヘッドボルトが存在しないので、このシリンダヘッドボルトの制限を受けることなく、吸気マニホルド取付面２９を燃焼室４に可及的に近付けることが可能である。なお、上記のように傾斜した吸気マニホルド取付面２９に対し、吸気ポート６は流れの方向がほぼ直交するように開口している。

上記吸気マニホルド取付面２９には、好ましくは合成樹脂製の吸気マニホルド３０が取り付けられる。吸気マニホルド３０は、各ブランチ部の先端に取付フランジ３０ａを有しており、また、吸気ポート６に連続する各ブランチ通路３１内にタンブルないしスワールの強度を可変制御するガス流動制御弁３２を備えているとともに、燃料噴射弁３３が吸気ポート６を指向するように天井壁部に設けられている。

上記の構成によれば、吸気マニホルド取付面２９が燃焼室４に近付くため、シリンダヘッド部５内に形成される吸気ポート６の長さが短くなり、吸気ポート６通過中の吸気への受熱が少なくなる。従って、吸気温度の上昇が抑制され、充填効率が向上する。

また、吸気マニホルド３０のブランチ通路３１側に設けられる燃料噴射弁３３が燃焼室４に近付くため、吸気ポート６内での燃料壁流が少なくなり、過渡時の燃料供給の応答性が向上する。

同様に、ブランチ通路３１側に設けられるガス流動制御弁３２が燃焼室４に近付くため、タンブルやスワールの生成をより確実に行うことが可能となる。

次に、図３は、この発明に係るシリンダブロック１の第２の実施例を示している。この実施例は、各気筒がシリンダ２の中心軸線に平行に配置された単一の吸気弁９を有している。つまり、吸気弁９および排気弁（図示せず）がいずれも直立した姿勢となっており、単一の吸気弁９と単一の排気弁とがシリンダ２の中央で気筒列方向に並んで配置され、かつ上方に配置された１本のカムシャフト１４でもって吸気弁９と排気弁の双方が開閉駆動される構成となっている。

吸気マニホルド取付面２９は、やはり斜め上方を指向するようにシリンダ２の中心軸線に対し傾斜した平面をなしており、内燃機関の高さ方向について、バルブスプリング１２下端の座面とシリンダ２上端との間に位置している。そして、この実施例では、吸気マニホルド取付面２９は、吸気弁９が直立していることから、さらにシリンダ２の中心寄りに配置されており、シリンダ２中心を通る断面においてウォータジャケット８ａよりも内側（シリンダ２中心側）となるように吸気マニホルド取付面２９が形成されている。

上記吸気マニホルド取付面２９には、前述した実施例と同様に、好ましくは合成樹脂製の吸気マニホルド３０が取り付けられており、この吸気マニホルド３０側に燃料噴射弁３３およびガス流動制御弁３２が設けられている。

従って、この実施例では、吸気ポート６の長さがさらに短くなり、吸気温度の上昇を抑制することができる。

１…シリンダブロック
２…シリンダ
３…シリンダブロック部
４…燃焼室
５…シリンダヘッド部
６…吸気ポート
９…吸気弁
２２…ウォータジャケット外壁
２９…吸気マニホルド取付面
３０…吸気マニホルド

Claims

複数のシリンダを有するシリンダブロック部と、燃焼室を形成するシリンダヘッド部と、が一体に鋳造され、かつ、各シリンダの少なくとも上部の周囲にウォータジャケットが形成されているとともに、上記シリンダヘッド部の一方の側面に、吸気ポートが開口する吸気マニホルド取付面が形成されており、
上記吸気マニホルド取付面は、その少なくとも一部が、上記ウォータジャケットを囲むウォータジャケット外壁をシリンダ中心軸線と平行に延長した位置よりもシリンダ中心側にある、ことを特徴とする内燃機関のシリンダブロック。
上記吸気マニホルド取付面は、シリンダを直立状態としたときに斜め上方を指向するように、シリンダ中心軸線に対し傾斜している、請求項１に記載の内燃機関のシリンダブロック。
上記吸気マニホルド取付面は、シリンダ軸方向の位置として、吸気弁のバルブスプリングの座面位置よりも下方に位置している、請求項２に記載の内燃機関のシリンダブロック。
各気筒が、シリンダ中心軸線に対し傾斜した一対の吸気弁を備える、請求項１〜３のいずれかに記載の内燃機関のシリンダブロック。
各気筒が、シリンダ中心軸線に対し平行な単一の吸気弁を備える、請求項１〜３のいずれかに記載の内燃機関のシリンダブロック。
上記吸気マニホルド取付面に、合成樹脂製の吸気マニホルドが取り付けられる請求項１〜５のいずれかに記載の内燃機関のシリンダブロック。