JP2018135794A

JP2018135794A - シリンダブロック

Info

Publication number: JP2018135794A
Application number: JP2017030510A
Authority: JP
Inventors: 猛谷; Takeshi Tani
Original assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Current assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Priority date: 2017-02-21
Filing date: 2017-02-21
Publication date: 2018-08-30

Abstract

【課題】シリンダボア壁部の変形を防止でき、かつシリンダボア壁部を冷却可能なシリンダブロックを提供する。
【解決手段】複数のシリンダボア１１を各々構成する複数のシリンダボア壁部２０と、複数のシリンダボア壁部２０を包括して取り囲む外壁部３０と、隣り合うシリンダボア壁部２０間、及びシリンダボア壁部２０と外壁部３０との間に連続して設けられるウォータジャケット１２と、ウォータジャケット１２に、シリンダボア１１の軸方向に沿って配置されるパイプ部材４０とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、シリンダブロックに関する。

特許文献１には、複数のシリンダボア列の周囲を取り囲むように各ボア壁と外側壁との間、及びシリンダボア間で隣り合うボア壁の間に、冷却水通路を有するシリンダブロックが開示されている。

特開平１０−３７７９８号公報

特許文献１に記載のシリンダブロックでは、隣り合うボア壁（シリンダボア壁部）同士が離隔して設けられ、かつシリンダボア列の周囲を取り囲む外側壁（外壁部）とシリンダボア壁部とが離隔して設けられており、シリンダボア壁部が互いに独立して存在する単一構造であるため（特許文献１の図１を参照）、シリンダボア壁部の剛性が低くなる。シリンダボア壁部の剛性が低いと、エンジンの運転時にピストンからの荷重を受けて変形したり、シリンダブロックにシリンダヘッドを取り付ける際のヘッドボルトの締め付け時に締付力により変形したりする虞がある。シリンダボア壁部が変形すると、シール性が悪化し、オイル消費量が増加したり、ブローバイガス量（シリンダとピストンリングとの隙間から吹き抜ける燃焼ガス量）が増加したりする。

シリンダボア壁部の剛性を向上するにあたり、シリンダボア壁部として、隣り合うシリンダボア壁部同士が連結したサイアミーズ構造を採用することが考えられる。しかし、サイアミーズ構造のシリンダボア壁部では、シリンダボア間（シリンダボア壁部）の冷却性能が悪化するという問題がある。シリンダボア間の冷却性能が悪いと、エンジンの運転時にシリンダとピストンリングとの摩耗量が増加してシール性が悪化したり、ノッキングが発生し易くなり燃費が悪化したりする。シリンダボア壁部同士の連結部分を一端から他端に貫通させて、シリンダボア壁部と外壁部との間の冷却水通路に連通するバイパス通路を形成し、各シリンダボア壁部の全周に亘って冷却水を流通することも考えられる。しかし、その場合は、製造工程が煩雑となる上に、単一構造のシリンダボア壁部と比較して冷却性能は低い。

そこで、本発明の目的の一つは、シリンダボア壁部の変形を防止でき、かつシリンダボア壁部を冷却可能なシリンダブロックを提供することにある。

本発明の一態様に係るシリンダブロックは、
複数のシリンダボアを各々構成する複数のシリンダボア壁部と、
複数の前記シリンダボア壁部を包括して取り囲む外壁部と、
隣り合う前記シリンダボア壁部間、及び前記シリンダボア壁部と前記外壁部との間に連続して設けられるウォータジャケットと、
前記ウォータジャケットに、前記シリンダボアの軸方向に沿って配置されるパイプ部材とを備える。

上記シリンダブロックは、隣り合うシリンダボア壁部間、及びシリンダボア壁部と外壁部との間に連続したウォータジャケットを備える、つまり単一構造のシリンダボア壁部を備えることで、シリンダボア壁部の冷却性能に優れる。それは、単一構造のシリンダボア壁部を全周に亘ってウォータジャケットにより冷却できるからである。そして、上記シリンダブロックは、ウォータジャケットにパイプ部材を備えることで、シリンダボア壁部に荷重がかかったとしても、その荷重によるシリンダボア壁部の変形を防止できる。シリンダボア壁部の変形を防止できることで、シリンダボアの真円度を確保でき、シリンダとピストンリングとの間のシール性の悪化を抑制できる。パイプ部材は、内側が中空であるため、ウォータジャケット内の冷却水の流れを阻害し難く、冷却性能の悪化を抑制できる。

上記シリンダブロックは、従来から用いられている単一構造のシリンダボア壁部を利用でき、パイプ部材を配置するという簡易な構成で、シリンダボア壁部の変形防止と良好な冷却性能とを兼備できるため、生産性に優れる。

実施形態に係るシリンダブロックを示す概略上面図である。図１の（ＩＩ）−（ＩＩ）線組合せ断面図である。

本発明のシリンダブロックの実施形態を以下に図面を参照しつつ説明する。図１では、シリンダボア壁部２０及び外壁部３０にハッチングを付している。また、図２では、シリンダボア１１にピストン２を収容した状態を示す。図中、同一符号は同一名称物を示す。

〔全体構成〕
実施形態に係るシリンダブロック１は、図１に示すように、複数（本例では３つ）のシリンダボア１１を各々構成する複数のシリンダボア壁部２０と、複数のシリンダボア壁部２０を包括して取り囲む外壁部３０と、各シリンダボア壁部２０の周囲に設けられるウォータジャケット１２とを備える。ウォータジャケット１２は、隣り合うシリンダボア壁部２０，２０間、及びシリンダボア壁部２０と外壁部３０との間に連続して設けられる。本実施形態のシリンダブロック１は、ウォータジャケット１２に、シリンダボア１１の軸方向に沿って配置されるパイプ部材４０を備える点を特徴の一つとする。

シリンダブロック１は、シリンダガスケット（図示せず）を介してシリンダヘッド（図示せず）が配置される頂面にウォータジャケット１２が開口するオープンデッキ構造に構成されていると共に、各シリンダボア壁部２０が独立して存在する単一構造に構成されている。シリンダブロック１は、一般的にアルミニウム合金製であり、シリンダボア壁部２０の内面に鋳鉄製のシリンダライナ（図示せず）が鋳込まれている。他に、鋳鉄製のシリンダブロックもあり、その場合シリンダライナは設けられない。

〔シリンダボア壁部〕
シリンダボア壁部２０は、その内周側にシリンダボア１１を構成し、往復動するピストン２（図２）を収容する円筒状部材である。ピストン２の外周には、ピストンリング３が配置されている。シリンダボア壁部２０は、図１に示すように、隣り合うシリンダボア壁部２０と離隔して設けられ、かつ外壁部３０と離隔して設けられており、互いに独立して存在する。シリンダボア壁部２０は、シリンダボア１１の軸方向に沿った頂面と反対側では、隣り合うシリンダボア壁部２０と連結される（図２を参照）と共に、外壁部３０と連結される。つまり、シリンダボア壁部２０は、隣り合うシリンダボア壁部２０及び外壁部３０に対して、頂面側で離隔することで独立して存在しているが、その反対側で連結して存在している。

〔外壁部〕
外壁部３０は、複数のシリンダボア壁部２０を包括して取り囲み、シリンダブロック１の外形の一部を構成する部材である。外壁部３０の内周面は、複数のシリンダボア壁部２０の包括輪郭にほぼ沿った形状に構成されている。外壁部３０は、シリンダボア１１の軸方向に沿って頂面と反対側に延設され、シリンダブロック１の下方に位置するスカート部（図示せず）に連結される。外壁部３０には、頂面にシリンダヘッドを取り付けるヘッドボルト用のボルト穴１３が開口している。ボルト穴１３は、シリンダボア１１ごとに、シリンダボア１１の周囲にほぼ等間隔に４つ設けられている。ただ、隣り合うシリンダボア１１，１１間に設けられるボルト穴１３は、両シリンダボア１１，１１で共通となっている。例えば、本例のように３つのシリンダボア１１を備える場合、隣り合うシリンダボア１１，１１間に２つずつ合計４つのボルト穴１３と、両端部のシリンダボア１１に対して設けられる２つずつ合計４つのボルト穴１３とを備える。つまり、３つのシリンダボア１１を備える場合、合計で８つのボルト穴１３を備える。

〔ウォータジャケット〕
ウォータジャケット１２は、隣り合うシリンダボア壁部２０，２０間、及びシリンダボア壁部２０と外壁部３０との間に連続して設けられ、冷却水が供給される冷却水通路である。ウォータジャケット１２は、シリンダブロック１の頂面からその反対側に向かって窪んだ溝部で構成されている（図２を参照）。

〔パイプ部材〕
パイプ部材４０は、ウォータジャケット１２に配置され、隣り合うシリンダボア壁部２０，２０間、及びシリンダボア壁部２０と外壁部３０との間の少なくとも一方に介在される介在部材である。パイプ部材４０は、隣り合うシリンダボア壁部２０，２０間に介在される場合、双方のシリンダボア壁部２０，２０に接触する。シリンダボア壁部２０と外壁部３０との間に介在される場合、シリンダボア壁部２０と外壁部３０の双方に接触する。隣り合うシリンダボア壁部２０，２０と外壁部３０とで形成される三股領域に介在される場合、双方のシリンダボア壁部２０，２０と外壁部３０との三者に接触する。パイプ部材４０は、シリンダボア壁部２０や外壁部３０に接触して配置されることで、シリンダボア壁部２０にかかる荷重によってシリンダボア壁部２０が変形することを防止する。

パイプ部材４０は、内側が中空であり、ウォータジャケット１２に配置した際に、シリンダボア壁部２０や外壁部３０に接触可能な大きさである。例えば、パイプ部材４０は、ウォータジャケット１２に圧入することで配置される。パイプ部材４０は、ウォータジャケット１２におけるシリンダボア１１の軸方向に沿った長さ（図２の上下方向の長さ）よりも短いことが好ましい。パイプ部材４０をウォータジャケット１２の上記長さよりも短くすることで、ウォータジャケット１２内の冷却水の流れを阻害し難いからである。パイプ部材４０は、例えば、外径１５ｍｍ程度×内径１０ｍｍ程度×高さ２０ｍｍ程度の円筒部材が挙げられる。

パイプ部材４０は、シリンダボア壁部２０のうち、荷重がかかり易く、その荷重による変形を防止したい箇所に設けられる。本例では、パイプ部材４０は、図１に示すように、隣り合うシリンダボア壁部２０，２０と外壁部３０とで形成される三股領域に設けられる。この三股領域は、隣り合うシリンダボア壁部２０，２０間に位置すると共に、ボルト穴１３に近い。シリンダボア壁部２０は、エンジンの運転時にピストン２（図２）からの荷重を受けて変形したり、シリンダブロック１にシリンダヘッドを取り付ける際のヘッドボルトの締め付け時に締付力により変形したりするため、上記三股領域にパイプ部材４０を設けることで、シリンダボア壁部２０の変形を効果的に防止できる。

パイプ部材４０は、シリンダブロック１の頂面からの距離Ｌ_１（図２）が５０〜１００ｍｍの範囲内に配置されることが好ましい。この距離Ｌ_１は、シリンダボア１１内がより高温になる領域であり、シリンダボア壁部２０の冷却をより確保する必要がある領域である。また、パイプ部材４０は、シリンダブロック１の頂面からの距離Ｌ_２（図２）が２５ｍｍ程度の位置に頂面側の端面が位置するように配置されることが好ましい。この距離Ｌ_２は、燃焼圧が負荷された際にピストン２からの側圧がかかり易い領域である。よって、上記距離Ｌ_１及びＬ_２を考慮した位置にパイプ部材４０を配置することで、シリンダボア壁部２０の変形を防止でき、かつシリンダボア壁部２０を効果的に冷却できる。

パイプ部材４０は、シリンダボア壁部２０にかかる荷重によってシリンダボア壁部２０が変形することを防止可能な材質で構成される。本例では、パイプ部材４０は、鋼材で構成される。

〔介在部材〕
本例では、両端部のシリンダボア１１を構成するシリンダボア壁部２０と、シリンダボア１１の並列方向外方に位置する外壁部３０との間のウォータジャケット１２に介在部材としてボール部材５０を備える。本例では、３つのシリンダボア壁部２０のうち、中央のシリンダボア壁部２０よりも左右のシリンダボア壁部２０は温度上昇し難いからである。本例では、ボール部材５０は、シリンダボア１１の並列方向の両端部に位置するボルト穴１３に近い領域に設けられている。ボール部材５０は、シリンダボア壁部２０にかかる荷重によってシリンダボア壁部２０が変形することを防止可能な大きさ、及び材質を適宜選択できる。本例では、鋼材で構成される球状部材で構成される。

ボール部材５０は、シリンダボア壁部２０にかかる荷重によってシリンダボア壁部２０が変形することを防止可能であれば、適宜な数を選択できる。例えば、シリンダボア壁部２０と、シリンダボア１１の並列方向の最外方に一つずつ設けてもよい。

上述したパイプ部材４０及びボール部材５０は、例えば、シリンダブロック１のうちシリンダボア１１・ウォータジャケット１２等を形成した本体部をダイキャスト鋳造し、その後パイプ部材４０及びボール部材５０を配置する領域をドリル加工等で予備加工し、その加工領域にパイプ部材４０及びボール部材５０を圧入することで配置できる。パイプ部材４０の圧入箇所を予め予備加工しておくことで、シリンダボア壁部２０や外壁部３０との接触面を円滑な円筒面に形成でき、パイプ部材４０を圧入し易くできる。パイプ部材４０及びボール部材５０を配置した後に、シリンダボア１１の内径を加工する。そうすることで、シリンダボア１１の内径加工時に生じ得るシリンダボア壁部２０の変形を、パイプ部材４０及びボール部材５０により防止することができる。

〔効果〕
上述した実施形態に係るシリンダブロック１は、隣り合うシリンダボア壁部２０，２０間、及びシリンダボア壁部２０と外壁部３０との間に連続したウォータジャケット１２を備えることで、シリンダボア壁部２０を全周に亘ってウォータジャケット１２により冷却でき、冷却性能に優れる。シリンダボア壁部２０を良好に冷却できることで、シリンダボア壁部２０に対するピストンリング３の摩耗量を低減でき、ピストンリング３によるシール性の悪化を抑制できる。また、シリンダブロック１の頂面に取り付けられるシリンダヘッドとの間に介在されるシリンダガスケットの熱へたりも抑制でき、シリンダガスケットによるシール性の悪化も抑制できる。上記各シール性の悪化の抑制により、オイル消費量の増加や、ブローバイガス量の増加を抑制できる。

また、上記シリンダブロック１は、ウォータジャケット１２にパイプ部材４０、更にボール部材５０を備えることで、シリンダボア壁部２０に荷重がかかったとしても、その荷重によるシリンダボア壁部２０の変形を防止できる。シリンダボア壁部２０の変形を防止できることで、シリンダボア１１の真円度を確保でき、シリンダボア壁部２０とピストンリング３とのシール性の悪化を抑制できる。また、シリンダガスケットのずれや、そのずれによる面圧低下やへたりも抑制でき、シリンダガスケットによるシール性の悪化も抑制できる。

パイプ部材４０は、内側が中空であるため、ウォータジャケット１２内の冷却水の流れを阻害し難く、冷却性能の悪化を抑制できる。また、パイプ部材４０は、シリンダボア壁部２０が高温となり易く、かつピストン２からの荷重を受け易い領域に配置されることで、シリンダボア壁部２０の変形を防止でき、かつシリンダボア壁部２０を効果的に冷却できる。

更に、上記シリンダブロック１は、パイプ部材４０がシリンダボア壁部２０と外壁部３０との双方に接触して配置されることで、パイプ部材４０がピストンノック振動を伝達する役割を果たすため、ノッキングの検出性を向上することもできる。

本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。例えば、上述した実施形態において、以下の変更が可能である。

（１）両端部のシリンダボア１１を構成するシリンダボア壁部２０と、シリンダボア１１の並列方向外方に位置する外壁部３０との間のウォータジャケット１２に配置されるボール部材５０を、円柱部材としてもよいし、上述したパイプ部材４０としてもよい。

（２）パイプ部材４０の個数を増やしてもよい。また、ボール部材５０の個数を増やしてもよい。例えば、シリンダボア壁部２０と外壁部３０との間にパイプ部材４０やボール部材５０を更に配置してもよい。

（３）パイプ部材４０は、シリンダボア壁部２０や外壁部３０と接触可能で、シリンダボア壁部２０にかかる荷重によってシリンダボア壁部２０が変形することを防止可能であれば、横断面の外形は、真円でなくても多角形でもよい。

（４）パイプ部材４０は、内側にウォータジャケット１２内の冷却水を流通可能な中空で、シリンダボア壁部２０にかかる荷重によってシリンダボア壁部２０が変形することを防止可能であれば、軸方向の長さを短くしてもよい。例えば、外径よりも軸方向の長さが小さいパイプ部材でもよい。

（５）ウォータジャケット１２の深さ方向に複数のパイプ部材４０やボール部材５０が圧入されていてもよい。

１シリンダブロック
１１シリンダボア
１２ウォータジャケット
１３ボルト穴
２０シリンダボア壁部
３０外壁部
４０パイプ部材
５０ボール部材
２ピストン
３ピストンリング

Claims

複数のシリンダボアを各々構成する複数のシリンダボア壁部と、
複数の前記シリンダボア壁部を包括して取り囲む外壁部と、
隣り合う前記シリンダボア壁部間、及び前記シリンダボア壁部と前記外壁部との間に連続して設けられるウォータジャケットと、
前記ウォータジャケットに、前記シリンダボアの軸方向に沿って配置されるパイプ部材とを備えるシリンダブロック。