JP2022189372A - Engine block, resin block, and method of manufacturing engine block - Google Patents

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周 岡坂
Shu OKASAKA
義明 西島
Yoshiaki Nishijima
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Abstract

To provide a technology improving thermal efficiency in an engine block equipped with a resin block.SOLUTION: An engine block 10 is equipped with a cylinder liner 120, a resin block 200 consisting of a hardened object of a thermosetting resin, and a water jacket 232 that is provided in an area on an outer peripheral side than the cylinder liner 120. The resin block 200 has a first part 210 provided on an outer peripheral surface side of the cylinder liner 120, and a second part 220 located on the outer side than the first part 210. The first part 210 configures at least a wall surface on the cylinder liner 120 side of the water jacket 232. In an area configuring the wall surface, a heat resistance changing portion is configured, in which heat resistance in a thickness direction when assuming a direction from the cylinder liner 120 to the water jacket 232 as the thickness direction is different in an area on a top dead center side and a bottom dead center side in a stroke direction of a piston.SELECTED DRAWING: Figure 7

Description

本発明は、エンジンブロック、樹脂ブロック及びエンジンブロックの製造方法に関する。 The present invention relates to an engine block, a resin block, and a method for manufacturing an engine block.

世界の二酸化炭素排出量を減らすために、自動車分野では、自動車の軽量化と内燃機関の効率向上が依然として不可欠である。熱効率を向上させるには、燃焼過程で動力に変換されないで捨てられているエネルギー損失を大幅に低減できる新しい技術が必要である。軽量化の観点では、エンジンの軽量化において、アルミニウム合金やマグネシウム合金といった軽金属をエンジン部品として適用するのが主流だったが、樹脂化の実現により大幅な軽量化が見込めるようになっている。 To reduce the world's carbon dioxide emissions, it is still essential in the automotive sector to reduce the weight of vehicles and improve the efficiency of internal combustion engines. Improving thermal efficiency requires new technology that can significantly reduce energy loss that is wasted without being converted into power during the combustion process. In terms of weight reduction, light metals such as aluminum alloys and magnesium alloys used to be the mainstream for engine parts, but with the realization of resin, significant weight reduction can be expected.

非特許文献1には、鉄製のシリンダライナを囲む樹脂を備えるエンジンが開示されている。当該文献において、エンジンの冷却損失は、樹脂がシリンダライナを囲む場合において、アルミニウムがシリンダライナを囲む場合よりも低減することが記載されている。 Non-Patent Document 1 discloses an engine provided with a resin surrounding an iron cylinder liner. This document describes that the cooling loss of the engine is reduced when the cylinder liner is surrounded by resin than when the cylinder liner is surrounded by aluminum.

特許文献1及び2には、金属のシリンダライナを囲む樹脂からなるブロックを備え、シリンダライナにウォータジャケットが形成されたエンジンブロックが開示されている。 Patent Documents 1 and 2 disclose an engine block provided with a block made of resin surrounding a metal cylinder liner, in which a water jacket is formed on the cylinder liner.

米国特許出願公開第2015/0159581号明細書U.S. Patent Application Publication No. 2015/0159581 米国特許出願公開第2015/0159582号明細書U.S. Patent Application Publication No. 2015/0159582

水野 貴大、辻 龍希、藤村 俊夫「1次元シミュレーションを用いたSIエンジンの燃費性能改善予測」日本機械学会東海支部第65期総会・講演会講演論文集(2016年3月17-18日)No.163-1Takahiro Mizuno, Ryuki Tsuji, Toshio Fujimura, "Prediction of Fuel Efficiency Improvement of SI Engine Using One-Dimensional Simulation," Proceedings of the 65th Annual Meeting and Lecture Meeting of the Japan Society of Mechanical Engineers Tokai Branch (March 17-18, 2016) No . 163-1

上述のように、シリンダライナを樹脂で囲むことで冷却損失の低減を図るエンジンが提案されているが、近年では一層のエネルギー利用効率の向上が求められており、そのようなエンジンにおいて新たな技術が必要とされていた。 As described above, engines have been proposed that attempt to reduce cooling loss by enclosing the cylinder liner with resin. was needed.

本発明の目的は、樹脂ブロックを備えたエンジンブロックにおいて、熱効率を向上させる技術を実現することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to realize a technique for improving thermal efficiency in an engine block having a resin block.

本発明によれば、
金属外周面を有するシリンダライナと、
熱硬化性樹脂の硬化物により構成される樹脂ブロックと、
前記シリンダライナより外周側の領域に設けられた冷却用水路と、
を備え、
前記樹脂ブロックは、前記シリンダライナの前記金属外周面側に設けられた第1部分と、前記第1部分より外側に位置する第2部分とを有し、
前記第1部分は、少なくとも前記冷却用水路の前記シリンダライナ側の壁面を構成しており、
前記第1部分が前記壁面を構成している領域において、前記シリンダライナから前記冷却用水路への方向を厚み方向としたときの前記厚み方向の熱抵抗が、ピストンのストローク方向の上死点側の領域と下死点側の領域とで異なる熱抵抗変化部を構成している、
エンジンブロックを提供できる。
本発明によれば、上述のエンジンブロックを構成する樹脂ブロックを提供できる。
本発明によれば、上述のエンジンブロックを製造法する方法であって、
シリンダライナの外周面に樹脂ブロックを嵌め込む、エンジンブロックの製造方法を提供できる。
According to the invention,
a cylinder liner having a metal outer peripheral surface;
a resin block composed of a cured product of a thermosetting resin;
a cooling water channel provided in a region on the outer peripheral side of the cylinder liner;
with
The resin block has a first portion provided on the metal outer peripheral surface side of the cylinder liner and a second portion positioned outside the first portion,
The first portion constitutes at least a wall surface of the cooling water passage on the cylinder liner side,
In the region where the first portion constitutes the wall surface, the thermal resistance in the thickness direction when the direction from the cylinder liner to the cooling water passage is taken as the thickness direction is the top dead center side in the stroke direction of the piston. The area and the area on the bottom dead center side constitute different thermal resistance change parts,
We can supply the engine block.
According to the present invention, it is possible to provide a resin block that constitutes the engine block described above.
According to the present invention, there is provided a method for manufacturing an engine block as described above, comprising:
It is possible to provide an engine block manufacturing method in which a resin block is fitted to the outer peripheral surface of a cylinder liner.

本発明によれば、樹脂ブロックを備えたエンジンブロックにおいて、熱効率を向上させる技術を実現することができる。 According to the present invention, it is possible to realize a technique for improving thermal efficiency in an engine block having a resin block.

実施形態に係るエンジンブロック及びシリンダヘッドの分解図である。It is an exploded view of an engine block and a cylinder head concerning an embodiment. 図1に示したエンジンブロックの製造方法の一例を説明するための図である。FIG. 2 is a diagram for explaining an example of a method for manufacturing the engine block shown in FIG. 1; FIG. 図1に示したエンジンブロックの製造方法の一例を説明するための図である。FIG. 2 is a diagram for explaining an example of a method for manufacturing the engine block shown in FIG. 1; FIG. 図1に示したエンジンブロックの製造方法の一例を説明するための図である。FIG. 2 is a diagram for explaining an example of a method for manufacturing the engine block shown in FIG. 1; FIG. 図1に示したエンジンブロックの製造方法の一例を説明するための図である。FIG. 2 is a diagram for explaining an example of a method for manufacturing the engine block shown in FIG. 1; FIG. シリンダライナ及び金属ブロックの詳細の一例を説明するための横断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view for explaining an example of details of a cylinder liner and a metal block; シリンダライナ及び金属ブロックの詳細の一例を説明するための縦断面図である。FIG. 3 is a longitudinal sectional view for explaining an example of details of a cylinder liner and a metal block; 第1部分において異なる熱抵抗を有する構造の一例を説明するための縦断面図である。FIG. 4 is a vertical cross-sectional view for explaining an example of a structure having different thermal resistances in the first portion; 第1部分において異なる熱抵抗を有する構造の一例を説明するための縦断面図である。FIG. 4 is a vertical cross-sectional view for explaining an example of a structure having different thermal resistances in the first portion; 第1部分において異なる熱抵抗を有する構造の一例を説明するための縦断面図である。FIG. 4 is a vertical cross-sectional view for explaining an example of a structure having different thermal resistances in the first portion; 第1部分において異なる熱抵抗を有する構造の一例を説明するための縦断面図である。FIG. 4 is a vertical cross-sectional view for explaining an example of a structure having different thermal resistances in the first portion;

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。なお、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, in all the drawings, the same constituent elements are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted as appropriate.

図1は、実施形態に係るエンジンブロック10の斜視図である。ここでは、エンジンブロック10の上側に取り付けられるシリンダヘッドは省いて示し、ガスケット28のみを示している。 FIG. 1 is a perspective view of an engine block 10 according to an embodiment. Here, the cylinder head attached to the upper side of the engine block 10 is omitted, and only the gasket 28 is shown.

<エンジンブロック10概要>
図1を用いて、エンジンブロック10の概要を説明する。エンジンブロック10は、シリンダライナ120及び樹脂ブロック200を備えている。図1では便宜的に樹脂ブロック200を墨塗りで示している。以下では、2気筒エンジンのエンジンブロック10について例示する。
<Overview of engine block 10>
An overview of the engine block 10 will be described with reference to FIG. The engine block 10 has a cylinder liner 120 and a resin block 200 . In FIG. 1 , the resin block 200 is indicated by being blacked out for the sake of convenience. The engine block 10 of a two-cylinder engine will be exemplified below.

樹脂ブロック200は、第1部分210及び空隙230を含んでいる。第1部分210は、シリンダライナ120の金属外周面122を覆っている。空隙230は、第1部分210より外側に位置しており、ウォータジャケット232を画定している。 Resin block 200 includes first portion 210 and void 230 . The first portion 210 covers the metal outer peripheral surface 122 of the cylinder liner 120 . The air gap 230 is located outside the first portion 210 and defines a water jacket 232 .

上述した構成によれば、シリンダライナ120から発生する熱による樹脂ブロック200の損傷を低減することができる。 According to the configuration described above, damage to resin block 200 due to heat generated from cylinder liner 120 can be reduced.

具体的には、上述した構成においては、樹脂ブロック200の第1部分210は、ウォータジャケット232によって囲まれている。ウォータジャケット232に流れる冷媒(例えば、水)によって樹脂ブロック200の第1部分210の熱損傷を低減することができる。 Specifically, in the configuration described above, first portion 210 of resin block 200 is surrounded by water jacket 232 . A coolant (eg, water) flowing through the water jacket 232 can reduce thermal damage to the first portion 210 of the resin block 200 .

<エンジンブロック10>
図1を用いて、エンジンブロック10の詳細を説明する。
エンジンブロック10は、ブロック部材110、シリンダライナ120、金属ブロック140、突起130及び樹脂ブロック200を備えている。
<Engine block 10>
Details of the engine block 10 will be described with reference to FIG.
The engine block 10 has a block member 110 , a cylinder liner 120 , a metal block 140 , projections 130 and a resin block 200 .

ブロック部材110は、金属(例えば、鋳鉄、アルミニウム合金またはマグネシウム合金)からなっている。図1に示す例において、ブロック部材110は、樹脂ブロック200を支持するためのベースとして機能している。 Block member 110 is made of metal (eg, cast iron, aluminum alloy, or magnesium alloy). In the example shown in FIG. 1, block member 110 functions as a base for supporting resin block 200 .

シリンダライナ120は、ブロック部材110に取り付けられている。シリンダライナ120は、ブロック部材110と一体となっていてもよいし、またはブロック部材110に取り付け可能かつ取り外し可能であってもよい。 Cylinder liner 120 is attached to block member 110 . Cylinder liner 120 may be integral with block member 110 or may be attachable and removable from block member 110 .

シリンダライナ120は、金属(例えば、鉄またはアルミニウム)からなっている。シリンダライナ120は、金属からなる外周面(すなわち、金属外周面122)を有している。 Cylinder liner 120 is made of metal (for example, iron or aluminum). Cylinder liner 120 has an outer peripheral surface made of metal (that is, metal outer peripheral surface 122).

金属ブロック140は、ブロック部材110の一部であり、シリンダライナ120の金属外周面122を覆うように筒状に設けられている。筒状は単一であってもよいし複数連結した構造であってもよい。金属ブロック140のブロック外周面142を覆うように樹脂ブロック200が設けられている。なお、金属ブロック140が省かれて直接シリンダライナ120に樹脂ブロック200が設けられてもよい。 Metal block 140 is a part of block member 110 and is provided in a tubular shape so as to cover metal outer peripheral surface 122 of cylinder liner 120 . The cylindrical shape may be a single structure or a structure in which a plurality of structures are connected. A resin block 200 is provided so as to cover the block outer peripheral surface 142 of the metal block 140 . Alternatively, metal block 140 may be omitted and resin block 200 may be provided directly on cylinder liner 120 .

突起130は、ブロック部材110からシリンダヘッド(またはガスケット28)に向けて突出している。突起130は、開口132を有している。開口132には、固定具22を挿入可能である。固定具22は、ガスケット28を挟んでシリンダヘッドをエンジンブロック10に固定する。固定具22は、例えば、ボルトにすることができる。 The projection 130 protrudes from the block member 110 toward the cylinder head (or gasket 28). The protrusion 130 has an opening 132 . The fixture 22 can be inserted into the opening 132 . The fixture 22 fixes the cylinder head to the engine block 10 with a gasket 28 interposed therebetween. Fixtures 22 can be, for example, bolts.

<樹脂ブロック200>
樹脂ブロック200は、第1部分210、第2部分220及び空隙230を含んでいる。第2部分220は、空隙230の外側に位置している。空隙230は、第1部分210及び第2部分220の間にある。第1部分210及び第2部分220は、樹脂ブロック200の下方部分で互いに一体となっている。
<Resin block 200>
Resin block 200 includes first portion 210 , second portion 220 and void 230 . The second portion 220 is positioned outside the gap 230 . A gap 230 is between the first portion 210 and the second portion 220 . The first portion 210 and the second portion 220 are integrated with each other at the lower portion of the resin block 200 .

樹脂ブロック200の第1部分210は、例えば接着剤300(図4参照)を介して金属ブロック140のブロック外周面142に取り付けられる。接着剤は、樹脂ブロック200の第1部分210及び金属ブロック140のブロック外周面142の間に位置し、樹脂ブロック200の第1部分210及び金属ブロック140のブロック外周面142を互いに接着する。接着剤は、応力緩和層として機能してもよい。 The first portion 210 of the resin block 200 is attached to the block outer peripheral surface 142 of the metal block 140 via, for example, an adhesive 300 (see FIG. 4). The adhesive is positioned between the first portion 210 of the resin block 200 and the block outer peripheral surface 142 of the metal block 140 to bond the first portion 210 of the resin block 200 and the block outer peripheral surface 142 of the metal block 140 to each other. The adhesive may function as a stress relief layer.

樹脂ブロック200の第1部分210は、接着剤を介さないで金属ブロック140のブロック外周面142と一体的に接合されていてもよい。この場合、樹脂ブロック200の第1部分210及び金属ブロック140のブロック外周面142の間の界面では、樹脂(樹脂ブロック200)及び金属(金属ブロック140)の直接接合が形成される。 The first portion 210 of the resin block 200 may be integrally joined to the block outer peripheral surface 142 of the metal block 140 without an adhesive. In this case, at the interface between the first portion 210 of the resin block 200 and the block outer peripheral surface 142 of the metal block 140, a direct bond of resin (resin block 200) and metal (metal block 140) is formed.

樹脂ブロック200は上面202を有している。上面202は空隙230を形成する溝を有しており、空隙230がブロック部材110から露出している。このような構造においては、シリンダライナ120の上端及びその近傍における樹脂ブロック200の熱損傷を特に低減することができる。したがって、上述した構造は、金属ブロック140やシリンダライナ120の温度がそれらの上端及びその近傍において特に上昇する場合において特に有意義である。更に、上述した構造においては、空隙230は、樹脂ブロック200を金属ブロック140に取り付ける前だけでなく、樹脂ブロック200を金属ブロック140に取り付けた後であっても、形成可能である。したがって、空隙230を形成するためのプロセスの自由度を高くすることができる。 Resin block 200 has an upper surface 202 . Top surface 202 has grooves that form air gaps 230 that are exposed from block member 110 . Such a structure can particularly reduce thermal damage to the resin block 200 at the upper end of the cylinder liner 120 and its vicinity. Therefore, the structure described above is particularly significant in the case where the temperature of the metal block 140 and the cylinder liner 120 rises particularly at and near their upper ends. Furthermore, in the structure described above, the void 230 can be formed not only before the resin block 200 is attached to the metal block 140 but also after the resin block 200 is attached to the metal block 140 . Therefore, the degree of freedom of the process for forming the void 230 can be increased.

空隙230は、樹脂ブロック200の上面202から露出されていなくてもよく、樹脂ブロック200の内部に存在していてもよい。この場合においても、ウォータジャケット232に流れる冷媒によって樹脂ブロック200の第1部分210の熱損傷を低減することができる。 The void 230 may not be exposed from the upper surface 202 of the resin block 200 and may exist inside the resin block 200 . Even in this case, the coolant flowing through the water jacket 232 can reduce thermal damage to the first portion 210 of the resin block 200 .

第2部分220は、開口222を有している。樹脂ブロック200は、突起130が第2部分220の開口222を貫通するように、位置している。突起130は、樹脂ブロック200をブロック部材110に取り付けるためのガイドとして機能することができる。 The second portion 220 has an opening 222 . Resin block 200 is positioned such that protrusion 130 penetrates opening 222 of second portion 220 . The protrusion 130 can function as a guide for attaching the resin block 200 to the block member 110 .

<樹脂ブロック200の材料および物性>
樹脂ブロック200の第1部分210及び第2部分220は、熱硬化樹脂の硬化物を含んでいる。言い換えると、樹脂ブロック200は、熱硬化性樹脂からなっている。樹脂ブロック200は、無機フィラー(例えば、ガラス繊維)を更に含んでいてもよい。樹脂ブロック200は、樹脂ブロック200の全重量に対して、例えば50重量%以上の無機フィラーを含んでいてもよい。樹脂ブロック200を形成する熱硬化性樹脂は、例えば、フェノール樹脂にすることができる。
<Materials and Physical Properties of Resin Block 200>
The first portion 210 and the second portion 220 of the resin block 200 contain cured thermosetting resin. In other words, the resin block 200 is made of thermosetting resin. The resin block 200 may further contain an inorganic filler (for example, glass fiber). The resin block 200 may contain, for example, 50% by weight or more of inorganic filler with respect to the total weight of the resin block 200 . The thermosetting resin forming the resin block 200 can be, for example, a phenolic resin.

樹脂ブロック200を形成する熱硬化性樹脂の熱伝導率は、低くすることができ、例えば、1.00W/m・K以下にすることができる。当該熱伝導率が低いことで、エンジンブロック10の冷却損失を低減することができる。 The thermal conductivity of the thermosetting resin forming the resin block 200 can be low, for example, 1.00 W/m·K or less. A cooling loss of the engine block 10 can be reduced because the thermal conductivity is low.

樹脂ブロック200を形成する熱硬化性樹脂の密度は、小さくすることができ、例えば、2.2g/cm以下にすることができる。当該密度が小さいことで、エンジンブロック10を軽量化することができる。 The density of the thermosetting resin forming the resin block 200 can be small, for example, 2.2 g/cm 3 or less. Since the density is low, the weight of the engine block 10 can be reduced.

樹脂ブロック200を形成する熱硬化性樹脂のガラス転移点は、高くすることができ、例えば、160℃以上、好ましくは200℃以上にすることができる。当該ガラス転移点が高いことで、エンジンブロック10を高温下で使用することができる。 The glass transition point of the thermosetting resin forming the resin block 200 can be increased, for example, 160° C. or higher, preferably 200° C. or higher. Since the glass transition point is high, the engine block 10 can be used at high temperatures.

樹脂ブロック200を形成する熱硬化性樹脂の線膨張係数は、金属ブロック140のブロック外周面142を形成する金属の線膨張係数と等しくし、または近似させることができる。例えば、樹脂ブロック200を形成する熱硬化性樹脂の機械方向(MD)線膨張係数は、金属ブロック140を形成する金属のMD線膨張係数の75%以上125%以下にしてもよく、樹脂ブロック200を形成する熱硬化性樹脂の横断方向(TD)線膨張係数は、金属ブロック140を形成する金属のTD線膨張係数の75%以上125%以下にしてもよい。樹脂ブロック200を形成する熱硬化性樹脂の線膨張係数及び金属ブロック140を形成する金属の線膨張係数が等しくし、または近似させることで、金属ブロック140及び樹脂ブロック200の双方が加熱された際における金属ブロック140から樹脂ブロック200への応力を緩和することができる。 The linear expansion coefficient of the thermosetting resin forming the resin block 200 can be equal to or approximate to the linear expansion coefficient of the metal forming the block outer peripheral surface 142 of the metal block 140 . For example, the machine direction (MD) linear expansion coefficient of the thermosetting resin forming the resin block 200 may be 75% or more and 125% or less of the MD linear expansion coefficient of the metal forming the metal block 140. may be between 75% and 125% of the TD linear expansion coefficient of the metal forming the metal block 140 . By making the linear expansion coefficient of the thermosetting resin forming the resin block 200 and the linear expansion coefficient of the metal forming the metal block 140 equal or similar, when both the metal block 140 and the resin block 200 are heated, stress from the metal block 140 to the resin block 200 can be relieved.

樹脂ブロック200を形成する熱硬化性樹脂のMD線膨張係数及び金属ブロック140を形成する金属のMD線膨張係数のそれぞれは、例えば、10ppm以上40ppm以下にすることができる。 Each of the MD linear expansion coefficient of the thermosetting resin forming the resin block 200 and the MD linear expansion coefficient of the metal forming the metal block 140 can be, for example, 10 ppm or more and 40 ppm or less.

樹脂ブロック200を形成する熱硬化性樹脂のTD線膨張係数及び金属ブロック140を形成する金属のTD線膨張係数のそれぞれは、例えば、10ppm以上40ppm以下にすることができる。 Each of the TD linear expansion coefficient of the thermosetting resin forming the resin block 200 and the TD linear expansion coefficient of the metal forming the metal block 140 can be, for example, 10 ppm or more and 40 ppm or less.

なお、金属ブロック140が省かれシリンダライナ120に樹脂ブロック200が設けられる場合は、上記の熱硬化性樹脂の線膨張係数はシリンダライナ120との関係で上記値とすることができる。 When the metal block 140 is omitted and the cylinder liner 120 is provided with the resin block 200 , the coefficient of linear expansion of the thermosetting resin can be the above value in relation to the cylinder liner 120 .

<エンジンブロック10の製造方法>
図2から図5は、図1に示したエンジンブロック10の製造方法の一例を説明するための図である。
<Manufacturing Method of Engine Block 10>
2 to 5 are diagrams for explaining an example of a method for manufacturing the engine block 10 shown in FIG. 1. FIG.

図2、図3及び図5を用いて、エンジンブロック10の製造方法の一例の概要を説明する。まず、図2に示すように、ベースブロック100を形成する。ベースブロック100は、シリンダライナ120及び金属ブロック140を有している。シリンダライナ120は、金属外周面122を有している。金属ブロック140は、シリンダライナ120を囲んでいる。次いで、図3に示すように、ベースブロック100から金属ブロック140の肉厚が薄くなるように一部を除去するように加工する。加工前の金属ブロック140が所望の肉厚であれば除去する加工は不要である。つづいて図5に示すように、金属ブロック140を樹脂ブロック200で囲む。 An outline of an example of a method for manufacturing the engine block 10 will be described with reference to FIGS. 2, 3 and 5. FIG. First, as shown in FIG. 2, a base block 100 is formed. Base block 100 has cylinder liner 120 and metal block 140 . Cylinder liner 120 has a metallic outer peripheral surface 122 . Metal block 140 surrounds cylinder liner 120 . Next, as shown in FIG. 3, the base block 100 is processed so as to partially remove the metal block 140 so that the thickness of the metal block 140 is reduced. If the metal block 140 before processing has a desired thickness, the processing for removing it is unnecessary. Subsequently, as shown in FIG. 5, the metal block 140 is surrounded by the resin block 200 .

上述したプロセスによれば、金属ブロック140及びシリンダライナ120を樹脂ブロック200で囲むための製造プロセスを低コストで実現することができる。具体的には、上述したプロセスにおいては、金属ブロック140を含むベースブロック100は、既存のエンジンブロックを形成するための既存の設備(例えば、既存のエンジンブロックを形成するための鋳造に用いられる金型)を用いて形成することができる。つまり、金属ブロック140を一部除去加工する場合でも、金属ブロック140が取り除かれたベースブロック100を形成するための新規の設備を設ける必要がない。したがって、金属ブロック140及びシリンダライナ120を樹脂ブロック200で囲むための製造プロセスを低コストで実現することができる。 According to the process described above, the manufacturing process for enclosing the metal block 140 and the cylinder liner 120 with the resin block 200 can be realized at low cost. Specifically, in the process described above, the base block 100, including the metal block 140, is removed from existing equipment for forming existing engine blocks (e.g., metal used in casting to form existing engine blocks). mold). That is, even when the metal block 140 is partially removed, there is no need to provide new equipment for forming the base block 100 from which the metal block 140 has been removed. Therefore, the manufacturing process for enclosing the metal block 140 and the cylinder liner 120 with the resin block 200 can be realized at low cost.

図2から図5を用いて、エンジンブロック10の製造方法の一例の詳細を説明する。
まず、図2に示すように、ベースブロック100を形成する。ベースブロック100は、ブロック部材110、シリンダライナ120及び金属ブロック140を有している。ブロック部材110、シリンダライナ120及び金属ブロック140のそれぞれは、金属からなっている。特に、金属ブロック140は、例えば、鋳鉄、アルミニウム合金またはマグネシウム合金からなっている。
Details of an example of a method for manufacturing the engine block 10 will be described with reference to FIGS. 2 to 5. FIG.
First, as shown in FIG. 2, a base block 100 is formed. Base block 100 has block member 110 , cylinder liner 120 and metal block 140 . Each of block member 110, cylinder liner 120 and metal block 140 is made of metal. In particular, metal block 140 is made of, for example, cast iron, an aluminum alloy or a magnesium alloy.

ベースブロック100は、シリンダライナ120及び金属ブロック140の間の空隙150を有している。空隙150は、ウォータジャケット152を画定している。ベースブロック100は、既存のエンジンブロック(すなわち、ウォータジャケット152を有するエンジンブロック)を形成するための既存の設備を用いて形成することができる。一例において、ベースブロック100は、鋳造、より具体的には、ダイカストによって形成することができる。この例において、ダイカストに用いられる金型は、既存のエンジンブロックを形成するための金型を用いることができる。 Base block 100 has a gap 150 between cylinder liner 120 and metal block 140 . Air gap 150 defines water jacket 152 . Base block 100 may be formed using existing equipment for forming existing engine blocks (ie, engine blocks with water jackets 152). In one example, the base block 100 can be formed by casting, more specifically die casting. In this example, the mold used for die casting can be an existing mold for forming an engine block.

ベースブロック100は、開口132を更に有している。図1を用いて説明したように、開口132には、固定具22(図1)を挿入可能である。ベースブロック100は、図3に示す突起130を形成する部分を含んでいる。この部分は、図3に示す工程(金属ブロック140を除去する工程)において、突起130を形成する。 The base block 100 also has an opening 132 . As described with reference to FIG. 1, fixture 22 (FIG. 1) can be inserted into opening 132 . Base block 100 includes a portion forming projection 130 shown in FIG. This portion forms the projection 130 in the step shown in FIG. 3 (the step of removing the metal block 140).

次いで、図3に示すように、ベースブロック100から金属ブロック140の一部を除去し肉厚を薄くする。図3に示す例では、金属ブロック140は、シリンダライナ120の周囲に肉厚が薄くなるように加工されるとともに、突起130が形成され、かつ開口132が残るように、除去されている。 Next, as shown in FIG. 3, part of the metal block 140 is removed from the base block 100 to reduce the thickness. In the example shown in FIG. 3, the metal block 140 is processed to be thinner around the cylinder liner 120 and removed so that the protrusion 130 is formed and the opening 132 remains.

次いで、図4に示すように、金属ブロック140のブロック外周面142上に接着剤300を形成する。図4に示すように、接着剤300は、突起130の外周面上にも形成してもよい。 Next, as shown in FIG. 4, an adhesive 300 is formed on the block outer peripheral surface 142 of the metal block 140 . As shown in FIG. 4, adhesive 300 may also be formed on the outer peripheral surface of protrusion 130 .

次いで、図5に示すように、樹脂ブロック200を金属ブロック140に囲むように嵌め込む。樹脂ブロック200は、突起130が樹脂ブロック200の開口222を貫通するように取り付けられる。樹脂ブロック200の第1部分210及び金属ブロック140のブロック外周面142は、接着剤300(図4)を介して互いに接着され、樹脂ブロック200の開口222の内面及び突起130の外周面は、接着剤300(図4)を介して互いに接着される。 Next, as shown in FIG. 5, the resin block 200 is fitted so as to surround the metal block 140 . Resin block 200 is attached so that protrusion 130 penetrates opening 222 of resin block 200 . The first portion 210 of the resin block 200 and the block outer peripheral surface 142 of the metal block 140 are adhered to each other via an adhesive 300 (FIG. 4), and the inner surface of the opening 222 of the resin block 200 and the outer peripheral surface of the projection 130 are adhered. They are adhered together via an agent 300 (FIG. 4).

接着剤300(図4)は形成しなくてもよい。接着剤300を形成しない場合、樹脂ブロック200の第1部分210は、接着剤(例えば、接着剤300(図4))を介さないで金属ブロック140のブロック外周面142と一体的に接合されていてもよい。 Adhesive 300 (FIG. 4) may not be formed. When the adhesive 300 is not formed, the first portion 210 of the resin block 200 is integrally joined to the block outer peripheral surface 142 of the metal block 140 without an adhesive (for example, the adhesive 300 (FIG. 4)). may

図5に示す例において、樹脂ブロック200は、第1部分210、第2部分220及び空隙230を含んでいる。空隙230は、ウォータジャケット232を画定している。空隙230は、金属ブロック140を樹脂ブロック200で囲む前に形成されてもよいし、または金属ブロック140を樹脂ブロック200で囲んだ後に形成されてもよい。 In the example shown in FIG. 5, the resin block 200 includes a first portion 210, a second portion 220 and voids 230. As shown in FIG. Air gap 230 defines water jacket 232 . The void 230 may be formed before enclosing the metal block 140 with the resin block 200 or after enclosing the metal block 140 with the resin block 200 .

エンジンブロック10の製造方法は、図2から図5に示した例に限定されない。エンジンブロック10は、以下の例のようにして製造されてもよい。 The method of manufacturing the engine block 10 is not limited to the examples shown in FIGS. The engine block 10 may be manufactured as in the following example.

第1に、図2に示したベースブロック100を形成することなく、図3に示したブロック(ブロック部材110、シリンダライナ120及び突起130)を形成してもよい。図3に示したブロックは、鋳造、より具体的には、ダイカストによって形成することができる。この例において、ダイカストに用いられる金型は、図3に示すブロックに沿った形状を有している。 First, the block (block member 110, cylinder liner 120 and projection 130) shown in FIG. 3 may be formed without forming the base block 100 shown in FIG. The block shown in FIG. 3 can be formed by casting, more specifically by die casting. In this example, the die used for die casting has a shape along the block shown in FIG.

第2に、エンジンブロック10をインサート成形によって製造してもよい。この例においては、図3に示したブロック(ブロック部材110(金属ブロック140)、シリンダライナ120及び突起130)を金型内に配置して、樹脂ブロック200を形成する樹脂を金型内に供給する。この例によれば、図4に示した接着剤300を設けることなく、樹脂ブロック200を金属ブロック140に直接的に接合させることができる。接着剤300として、例えば、高放熱1成分縮合型RTVシリコン接着シール剤(熱伝達率:0.83W/mk)を用いることができる。 Second, engine block 10 may be manufactured by insert molding. In this example, the blocks (block member 110 (metal block 140), cylinder liner 120 and projection 130) shown in FIG. do. According to this example, the resin block 200 can be directly bonded to the metal block 140 without providing the adhesive 300 shown in FIG. As the adhesive 300, for example, a high heat dissipation one-component condensed RTV silicone adhesive sealant (heat transfer coefficient: 0.83 W/mk) can be used.

<シリンダライナ120及び金属ブロック140>
図6及び図7は、シリンダライナ120及び金属ブロック140の詳細の一例を説明するための断面図である。図6はシリンダライナ120及び金属ブロック140の横断面を示している。図7はシリンダライナ120及び金属ブロック140の横断面を示している。
<Cylinder Liner 120 and Metal Block 140>
6 and 7 are cross-sectional views for explaining an example of details of the cylinder liner 120 and the metal block 140. FIG. FIG. 6 shows a cross section of cylinder liner 120 and metal block 140 . FIG. 7 shows a cross section of cylinder liner 120 and metal block 140 .

シリンダライナ120は、鉄層120a及びアルミニウム層120bを含んでいる。鉄層120aは、シリンダライナ120の内周面を形成している。鉄層120aは、鉄及び合金鉄のうちの少なくとも一方を含んでいる。アルミニウム層120bは、鉄層120aの外側に位置しており、金属外周面122を形成している。アルミニウム層120bは、アルミニウム及びアルミニウム合金のうちの少なくとも一方を含んでいる。 Cylinder liner 120 includes an iron layer 120a and an aluminum layer 120b. The iron layer 120 a forms the inner peripheral surface of the cylinder liner 120 . The iron layer 120a contains at least one of iron and ferroalloy. The aluminum layer 120 b is located outside the iron layer 120 a and forms the metal outer peripheral surface 122 . Aluminum layer 120b includes at least one of aluminum and an aluminum alloy.

金属ブロック140は、シリンダライナ120のアルミニウム層120bの周囲を囲むように設けられている。 Metal block 140 is provided to surround aluminum layer 120 b of cylinder liner 120 .

金属ブロック140のブロック外周面142の表面粗さRa(算術平均粗さ)は、例えば、0.2μm以上3.0μm以下にすることができる。 The surface roughness Ra (arithmetic mean roughness) of the block outer peripheral surface 142 of the metal block 140 can be, for example, 0.2 μm or more and 3.0 μm or less.

金属ブロック140のブロック外周面142は、90°未満の先端角を有する突出部を有しないようにしてもよい。このような突出部は、金属ブロック140及び樹脂ブロック200の熱応力の集中部になり得、樹脂ブロック200のクラックを引き起こし得る。このような突出部がない場合、樹脂ブロック200のクラックを低減することができる。 The block outer peripheral surface 142 of the metal block 140 may not have protrusions with tip angles of less than 90°. Such a protrusion may become a concentration of thermal stress on the metal block 140 and the resin block 200 and may cause cracks in the resin block 200 . Without such protrusions, cracks in the resin block 200 can be reduced.

<第1部分210の熱抵抗(1)>
図8~図11を参照して、第1部分210の熱抵抗Rtについて、特に、第1部分210の厚みに着目して説明する。図8~図11は、それぞれ図7の領域Aを拡大して示した図であり、合計4種類の構造例を説明する。第1部分210がウォータジャケット232の壁面232Aを構成している領域において、シリンダライナ120からウォータジャケット232への方向を厚み方向としたときの厚み方向の熱抵抗Rtが、ピストン190のストローク方向の上死点TDC側の領域と下死点BDC側の領域とで異なる熱抵抗変化部170を構成している。第1部分210の組成や密度が一定とした場合、熱抵抗Rtは第1部分210の厚みtに比例する。
<Thermal resistance of first portion 210 (1)>
The thermal resistance Rt of the first portion 210 will be described with particular attention to the thickness of the first portion 210 with reference to FIGS. 8 to 11. FIG. 8 to 11 are enlarged views of area A in FIG. 7, respectively, and explain a total of four types of structural examples. In the region where the first portion 210 forms the wall surface 232A of the water jacket 232, the heat resistance Rt in the thickness direction when the direction from the cylinder liner 120 to the water jacket 232 is defined as the thickness direction is A different thermal resistance change portion 170 is formed between the area on the top dead center TDC side and the area on the bottom dead center BDC side. If the composition and density of first portion 210 are constant, thermal resistance Rt is proportional to thickness t of first portion 210 .

図8に示す構造例は、断面視においてウォータジャケット232と第1部分210との境界、すなわちウォータジャケット232の壁面232Aが連続的に変化している連続変化領域211となっており、特に直線状に変化している直線部212を有する。 In the structural example shown in FIG. 8, the boundary between the water jacket 232 and the first portion 210, that is, the wall surface 232A of the water jacket 232 is a continuously changing region 211 in a cross-sectional view. It has a straight portion 212 changing to .

図8(a)の構造は、壁面232Aが断面視で斜め直線状(傾斜)の直線部212であって、第2部分220の厚みtが下死点BDC側より上死点TDC側が厚くなっている。換言すると、熱抵抗変化部170は、図示で上側(上死点TDC側)が熱抵抗Rtの大きい第1の領域171であって、下側(下死点BDC側)が第1の領域171より熱抵抗Rtの小さい第2の領域172と言える。このように第1部分210の厚みtを上死点TDC側を厚くすることで熱抵抗Rtを大きくした構成とすることで、燃料が燃焼室内で燃焼するタイミング(すなわちピストン190が上死点TDC付近にあるとき)において、燃焼時の熱がウォータジャケット232に逃げてしまうことを抑制することで高い熱効率を実現できる。また、厚みtが連続的に直線状に変化するため、熱歪みや熱応力が局所的に集中することを避けることができる。特に、燃焼タイミング(すなわち発熱タイミング)を考慮した場合、ストローク長に対して上死点TDCから30%までの範囲、特に20%までの範囲について、第1の領域171の熱抵抗Rtの設計が重要である。また、上死点TDC側を肉厚にすることで、樹脂ブロック200を金属ブロック140に組み付ける際に組み付け作業が容易になる。 In the structure of FIG. 8(a), the wall surface 232A is a straight portion 212 that is obliquely straight (slanted) in cross section, and the thickness t of the second portion 220 is thicker on the side of the top dead center TDC than on the side of the bottom dead center BDC. ing. In other words, the thermal resistance change portion 170 has a first region 171 with a large thermal resistance Rt on the upper side (top dead center TDC side) and a first region 171 on the lower side (bottom dead center BDC side). It can be said that this is the second region 172 with a smaller thermal resistance Rt. By increasing the thermal resistance Rt by increasing the thickness t of the first portion 210 on the top dead center TDC side in this way, the timing at which the fuel burns in the combustion chamber (that is, when the piston 190 reaches the top dead center TDC) high thermal efficiency can be achieved by suppressing the escape of heat during combustion to the water jacket 232. Moreover, since the thickness t changes continuously and linearly, local concentration of thermal strain and thermal stress can be avoided. In particular, when combustion timing (that is, heat generation timing) is taken into consideration, the design of the thermal resistance Rt of the first region 171 is as follows for the range from the top dead center TDC to 30%, especially the range up to 20% with respect to the stroke length. is important. Further, by increasing the thickness on the TDC side of the top dead center, the assembling work is facilitated when assembling the resin block 200 to the metal block 140 .

図8(b)の構造は、壁面232Aが断面視で斜め直線状であって、第2部分220の厚みtが上死点TDC側より下死点BDC側が厚くなっている。換言すると、熱抵抗変化部170は、図示で下側(下死点BDC側)が熱抵抗Rtの大きい第1の領域171であって、上側(上死点TDC側)が第1の領域171より熱抵抗Rtの小さい第2の領域172と言える。このように第1部分210の厚みtを上死点TDC側を薄くすることで熱抵抗Rtを小さくする構成であるため、燃料が燃焼室内で燃焼するタイミング(すなわちピストン190が上死点TDC付近にあるとき)において、熱をウォータジャケット232に逃がし冷却を促すことができる。燃焼時に燃焼室内の温度が高くなりノッキングが生じやすいエンジンにおいて効果的である。特に、燃焼タイミング(すなわち発熱タイミング)を考慮した場合、ストローク長に対して上死点TDCから30%までの範囲、特に20%までの範囲について、第2の領域172の熱抵抗Rtの設計が重要である。また、厚みtが連続的に直線状に変化するため、熱歪みや熱応力が局所的に集中することを避けることができる。 In the structure of FIG. 8(b), the wall surface 232A is obliquely linear in a cross-sectional view, and the thickness t of the second portion 220 is thicker on the bottom dead center BDC side than on the top dead center TDC side. In other words, the thermal resistance change portion 170 has a first region 171 with a large thermal resistance Rt on the lower side (bottom dead center BDC side) and a first region 171 on the upper side (top dead center TDC side). It can be said that this is the second region 172 with a smaller thermal resistance Rt. Since the heat resistance Rt is reduced by reducing the thickness t of the first portion 210 on the top dead center TDC side in this way, the timing at which the fuel burns in the combustion chamber (that is, when the piston 190 is near the top dead center TDC) ), heat can be transferred to the water jacket 232 to facilitate cooling. This is effective in engines where the temperature inside the combustion chamber rises during combustion and knocking is likely to occur. In particular, when combustion timing (that is, heat generation timing) is taken into consideration, the design of the thermal resistance Rt of the second region 172 is as follows for the range from the top dead center TDC to 30%, especially the range up to 20% with respect to the stroke length. is important. Moreover, since the thickness t changes continuously and linearly, local concentration of thermal strain and thermal stress can be avoided.

図9に示す構造例は、断面視においてウォータジャケット232と第1部分210との境界、すなわちウォータジャケット232の壁面232Aが連続的に変化している連続変化領域211となっており、特に曲線状に変化している曲線部213を有する。なお、曲線部213として、漸次増加または減少する曲線にかぎらず様々な曲線を採用しうる。 In the structural example shown in FIG. 9, the boundary between the water jacket 232 and the first portion 210, that is, the wall surface 232A of the water jacket 232 is a continuously changing region 211 in a cross-sectional view. It has a curved portion 213 changing to . As the curved portion 213, various curves can be employed, not limited to the curve that gradually increases or decreases.

図9(a)の構造は、壁面232Aが断面視で上死点TDC側より下死点BDC側が金属ブロック140(すなわちシリンダライナ120)側に曲線状に近づいた構成である。言い換えると、第1部分210の厚みtが下死点BDC側より上死点TDC側が厚くなっており、厚みtの変化が曲線状である。換言すると、熱抵抗変化部170は、図示で上側(上死点TDC側)が熱抵抗Rtの大きい第1の領域171であって、下側(下死点BDC側)が第1の領域171より熱抵抗Rtの小さい第2の領域172と言える。このように第1部分210の厚みtを上死点TDC側を厚くして熱抵抗Rtを大きくした構成とすることで、燃料が燃焼室内で燃焼するタイミング(すなわちピストン190が上死点TDC付近にあるとき)において、燃焼時の熱がウォータジャケット232に逃げてしまうことを抑制することで高い熱効率を実現できる。また、厚みtが連続的に変化するため、熱歪みや熱応力が局所的に集中することを避けることができる。また、厚みtが曲線状に変化することで、燃焼時やその後のシリンダ内温度に応じた最適な断熱/冷却構造を実現できる。 In the structure of FIG. 9(a), the wall surface 232A in a sectional view is configured such that the side of the bottom dead center BDC is curved closer to the metal block 140 (that is, the cylinder liner 120) side than the side of the top dead center TDC. In other words, the thickness t of the first portion 210 is thicker on the side of the top dead center TDC than on the side of the bottom dead center BDC, and the change in thickness t is curved. In other words, the thermal resistance change portion 170 has a first region 171 with a large thermal resistance Rt on the upper side (top dead center TDC side) and a first region 171 on the lower side (bottom dead center BDC side). It can be said that this is the second region 172 with a smaller thermal resistance Rt. In this way, by increasing the thickness t of the first portion 210 on the top dead center TDC side and increasing the thermal resistance Rt, the timing at which the fuel burns in the combustion chamber (that is, when the piston 190 is near the top dead center TDC) ), high thermal efficiency can be achieved by suppressing the escape of heat during combustion to the water jacket 232 . Moreover, since the thickness t changes continuously, it is possible to avoid local concentration of thermal strain and thermal stress. In addition, by changing the thickness t in a curved line, it is possible to realize an optimal heat insulation/cooling structure according to the temperature inside the cylinder during and after combustion.

図9(b)の構造は、壁面232Aが断面視で下死点BDC側より上死点TDC側が金属ブロック140側に曲線状に近づいた構成である。言い換えると、第1部分210の厚みtが下死点BDC側より上死点TDC側が薄くなっており、厚みtの変化が曲線状である。換言すると、熱抵抗変化部170は、図示で下側(下死点BDC側)が熱抵抗Rtの大きい第1の領域171であって、上側(上死点TDC側)が第1の領域171より熱抵抗Rtの小さい第2の領域172と言える。このように第1部分210の厚みtを上死点TDC側を薄くすることで熱抵抗Rtを小さくする構成であるため、燃料が燃焼室内で燃焼するタイミング(すなわちピストン190が上死点TDC付近にあるとき)において、熱をウォータジャケット232に逃がし冷却を促すことができ、またノッキングの発生を抑制できる。
また、厚みtが連続的に変化するため、熱歪みや熱応力が局所的に集中することを避けることができる。また、厚みtが曲線状に変化することで、燃焼時やその後のシリンダ内温度に応じた最適な断熱/冷却構造を実現できる。
The structure of FIG. 9B is such that the wall surface 232A curves closer to the metal block 140 on the side of the top dead center TDC than on the side of the bottom dead center BDC when viewed in cross section. In other words, the thickness t of the first portion 210 is thinner on the side of the top dead center TDC than on the side of the bottom dead center BDC, and the change in the thickness t is curved. In other words, the thermal resistance change portion 170 has a first region 171 with a large thermal resistance Rt on the lower side (bottom dead center BDC side) and a first region 171 on the upper side (top dead center TDC side). It can be said that this is the second region 172 with a smaller thermal resistance Rt. Since the heat resistance Rt is reduced by reducing the thickness t of the first portion 210 on the top dead center TDC side in this way, the timing at which the fuel burns in the combustion chamber (that is, when the piston 190 is near the top dead center TDC) ), heat can be released to the water jacket 232 to promote cooling, and the occurrence of knocking can be suppressed.
Moreover, since the thickness t changes continuously, it is possible to avoid local concentration of thermal strain and thermal stress. In addition, by changing the thickness t in a curved line, it is possible to realize an optimal heat insulation/cooling structure according to the temperature inside the cylinder during and after combustion.

図10に示す構造例は、断面視においてウォータジャケット232と第1部分210との境界、すなわちウォータジャケット232の壁面232Aが連続的に変化している連続変化領域211となっており、上死点TDC側の壁面232A1と下死点BDC側の壁面232A2の各断面は、一方が垂直であり、他方が傾斜している。 In the structural example shown in FIG. 10, the boundary between the water jacket 232 and the first portion 210 in cross section, that is, the wall surface 232A of the water jacket 232 is a continuous change region 211 in which the wall surface 232A is continuously changing. One of the cross sections of the wall surface 232A1 on the TDC side and the wall surface 232A2 on the bottom dead center BDC side is vertical and the other is inclined.

図10(a)の構成は、変化点175より上死点TDC側の壁面232A1が垂直に設けられている。変化点175より下死点BDC側の壁面232A2が下側ほど金属ブロック140側に近づくように傾斜した直線部212(連続変化領域211)を構成し、第2部分220の厚みtが下死点BDC側より上死点TDC側が厚くなっている。変化点175より上死点TDC側を熱抵抗Rtが相対的に大きい第1の領域171、下死点BDC側を熱抵抗Rtが相対的に小さい第2の領域172と言うことができる。このように第1部分210の厚みtを上死点TDC側を厚くすることで熱抵抗Rtを大きくした構成とすることで、燃料が燃焼室内で燃焼するタイミング(すなわちピストン190が上死点TDC付近にあるとき)において、燃焼時の熱がウォータジャケット232に逃げてしまうことを抑制することで高い熱効率を実現できる。 In the configuration of FIG. 10A, the wall surface 232A1 on the top dead center TDC side of the change point 175 is provided vertically. A wall surface 232A2 on the bottom dead center BDC side of the change point 175 forms a linear portion 212 (continuous change region 211) inclined so as to approach the metal block 140 side downward, and the thickness t of the second portion 220 reaches the bottom dead center. The top dead center TDC side is thicker than the BDC side. The area on the TDC side of the change point 175 can be called a first area 171 where the thermal resistance Rt is relatively large, and the area on the BDC side of the bottom dead center can be called a second area 172 where the thermal resistance Rt is relatively small. By increasing the thermal resistance Rt by increasing the thickness t of the first portion 210 on the top dead center TDC side in this way, the timing at which the fuel burns in the combustion chamber (that is, when the piston 190 reaches the top dead center TDC) high thermal efficiency can be achieved by suppressing the escape of heat during combustion to the water jacket 232.

図10(b)の構成は、変化点175より上死点TDC側の壁面232A1が上側ほど金属ブロック140側に近づくように傾斜した直線部212(連続変化領域211)を構成し、第2部分220の厚みtが下死点BDC側より上死点TDC側が厚くなっている。変化点175より下死点BDC側の壁面232A2が垂直に設けられている。変化点175より下死点BDC側を熱抵抗Rtが相対的に大きい第1の領域171、上死点TDC側を熱抵抗Rtが相対的に小さい第2の領域172と言うことができる。このように第1部分210の厚みtを上死点TDC側を薄くすることで熱抵抗Rtを小さくする構成であるため、燃料が燃焼室内で燃焼するタイミング(すなわちピストン190が上死点TDC付近にあるとき)において、熱をウォータジャケット232に逃がし冷却を促すことができ、またノッキングの発生を抑制できる。 In the configuration of FIG. 10(b), the wall surface 232A1 on the side of the top dead center TDC from the point of change 175 forms a linear portion 212 (continuous change region 211) inclined so as to approach the metal block 140 side upward, and the second portion The thickness t of 220 is thicker on the top dead center TDC side than on the bottom dead center BDC side. A wall surface 232A2 on the bottom dead center BDC side of the change point 175 is provided vertically. The area on the BDC side of the change point 175 can be called a first area 171 where the thermal resistance Rt is relatively large, and the area on the top dead center TDC side can be called a second area 172 where the thermal resistance Rt is relatively small. Since the heat resistance Rt is reduced by reducing the thickness t of the first portion 210 on the top dead center TDC side in this way, the timing at which the fuel burns in the combustion chamber (that is, when the piston 190 is near the top dead center TDC) ), heat can be released to the water jacket 232 to promote cooling, and the occurrence of knocking can be suppressed.

図11に示す構造例は、断面視においてウォータジャケット232と第1部分210との境界、すなわちウォータジャケット232の壁面232Aが非連続(すなわち段差状)に変化している。上死点TDC側の壁面232A1と下死点BDC側の壁面232A2の各断面は、一方が垂直であり、他方が傾斜しており、それらの境界が段差となった非連続部214となっている。言い換えると、図10の構成において、変化点175を段差の非連続部214とした構成といえる。 In the structural example shown in FIG. 11, the boundary between the water jacket 232 and the first portion 210, that is, the wall surface 232A of the water jacket 232 is discontinuous (that is, stepped) in a cross-sectional view. One of the cross sections of the wall surface 232A1 on the side of the top dead center TDC and the wall surface 232A2 on the side of the bottom dead center BDC is vertical and the other is inclined, and the boundary between them forms a discontinuous portion 214 that is a step. there is In other words, in the configuration of FIG. 10, it can be said that the change point 175 is the discontinuous portion 214 of the step.

図11(a)の構成は、非連続部214より下死点BDC側の壁面232A1が垂直に設けられている。非連続部214より上死点TDC側の壁面232A2が上側ほど金属ブロック140側から遠くなるように、すなわち肉厚になるように傾斜した直線状に設けられている。非連続部214より上死点TDC側を熱抵抗Rtが相対的に大きい第1の領域171、下死点BDC側を熱抵抗Rtが相対的に小さい第2の領域172と言うことができる。図10と同様の効果を実現でき、また、非連続部214で厚みtを大きく変更できるため、上死点TDC側と下死点BDC側とで要求される熱抵抗Rtが大きく違う場合でも対応が可能である。 In the configuration of FIG. 11A, a wall surface 232A1 on the bottom dead center BDC side of the discontinuous portion 214 is provided vertically. The wall surface 232A2 on the top dead center TDC side of the discontinuous portion 214 is provided in an inclined linear shape so as to become farther from the metal block 140 side, that is, to become thicker toward the upper side. The area on the TDC side of the discontinuous portion 214 can be called a first area 171 where the thermal resistance Rt is relatively large, and the area on the BDC side of the bottom dead center can be called a second area 172 where the thermal resistance Rt is relatively small. 10 can be realized, and the thickness t can be greatly changed at the discontinuous portion 214, so even if the required thermal resistance Rt is greatly different between the top dead center TDC side and the bottom dead center BDC side, it can be handled. is possible.

図11(b)の構成は、非連続部214より上死点TDC側の壁面232A1が垂直に設けられている。非連続部214より下死点BDC側の壁面232A2が下側ほど金属ブロック140側に近づくように傾斜した直線状に設けられている。非連続部214より下死点BDC側を熱抵抗Rtが相対的に大きい第1の領域171、上死点TDC側を熱抵抗Rtが相対的に小さい第2の領域172と言うことができる。図10と同様の効果を実現でき、また、非連続部214で厚みtを大きく変更できるため、上死点TDC側と下死点BDC側とで要求される熱抵抗Rtが大きく違う場合でも対応が可能である。 In the configuration of FIG. 11(b), a wall surface 232A1 on the top dead center TDC side of the discontinuous portion 214 is provided vertically. A wall surface 232A2 closer to the bottom dead center BDC than the discontinuous portion 214 is provided in a linear shape that is inclined so as to approach the metal block 140 side toward the lower side. It can be said that the side of the discontinuous portion 214 on the BDC side of the bottom dead center BDC is a first region 171 where the thermal resistance Rt is relatively large, and the side of the top dead center TDC is the second region 172 where the thermal resistance Rt is relatively small. 10 can be realized, and the thickness t can be greatly changed at the discontinuous portion 214, so even if the required thermal resistance Rt is greatly different between the top dead center TDC side and the bottom dead center BDC side, it can be handled. is possible.

<第1部分210の熱抵抗(2)>
図8~図11では、第1部分210の厚みの違いにより第1部分210の熱抵抗Rtに領域によって違いを与えたが、そのほかに、第1部分210の材料により違いを与えることができる。具体的には、第1の領域171と第2の領域172とで、熱伝導率が異なる材料を用いることで実現できる。例えば、第1の領域171では、熱硬化性樹脂の硬化物中の体積当たりの中空比率を高くし熱伝導率を小さくする。すなわち熱抵抗Rtを大きくする。第2の領域172では逆に第1の領域171より中空比率を小さくし熱伝導率を大きくする。すなわち熱抵抗Rtを小さくする。例えば、熱硬化性樹脂の硬化物中に気泡(マイクロバルーン)や中空フィラーを含有させた構成とし、その含有量を調整することで所望の中空比率を実現できる。
<Thermal resistance of first portion 210 (2)>
In FIGS. 8 to 11, the thermal resistance Rt of the first portion 210 differs depending on the region due to the difference in the thickness of the first portion 210. In addition, the material of the first portion 210 can also give a difference. Specifically, it can be realized by using materials having different thermal conductivities for the first region 171 and the second region 172 . For example, in the first region 171, the hollow ratio per volume in the cured thermosetting resin is increased to reduce the thermal conductivity. That is, the thermal resistance Rt is increased. Conversely, the second region 172 has a smaller hollow ratio than the first region 171 and a higher thermal conductivity. That is, the thermal resistance Rt is reduced. For example, a desired hollow ratio can be achieved by adjusting the content of air bubbles (microballoons) or hollow fillers contained in the cured thermosetting resin.

<第1部分210の熱抵抗(3)>
第1部分210の熱抵抗Rtに領域毎に違いを与えるために、樹脂ブロック200を金属ブロック140(またはシリンダライナ120)に取り付ける際に用いる接着剤300(図4参照)に違いを有してもよい。例えば第2の領域172に対応する壁面より第1の領域171に対応する壁面に、接着剤を多く用いることで、第1の領域171における熱抵抗Rtを第2の領域172の熱抵抗Rtより大きくできる。
<Thermal resistance (3) of first portion 210>
Different adhesives 300 (see FIG. 4) are used to attach the resin block 200 to the metal block 140 (or the cylinder liner 120) in order to give the thermal resistance Rt of the first portion 210 different for each region. good too. For example, by using more adhesive on the wall surface corresponding to the first region 171 than to the wall surface corresponding to the second region 172, the thermal resistance Rt in the first region 171 is lower than the thermal resistance Rt in the second region 172. We can make it big.

<第1部分210の熱抵抗(4)>
第1部分210の熱抵抗Rtに領域毎に違いを与えるために、第1部分210の金属ブロック140(またはシリンダライナ120)側の内壁面に凹凸を形成し、第2の領域172に対応する壁面より第1の領域171に対応する壁面に多く設ける。凹凸は、例えば、第1部分210の内壁面に、溝を周回させるように形成する。溝の幅、深さ、数を領域毎に調整することで、所望の熱抵抗Rtを実現できる。これによって、第1の領域171の熱抵抗Rtを第2の領域172より大きくすることができる。
<Thermal resistance (4) of first portion 210>
In order to give the thermal resistance Rt of the first portion 210 different for each region, unevenness is formed on the inner wall surface of the first portion 210 on the metal block 140 (or cylinder liner 120 ) side to correspond to the second region 172 . The wall surface corresponding to the first region 171 is provided more than the wall surface. The unevenness is formed, for example, in the inner wall surface of the first portion 210 so as to form a circumferential groove. A desired thermal resistance Rt can be achieved by adjusting the width, depth, and number of the grooves for each region. Thereby, the thermal resistance Rt of the first region 171 can be made larger than that of the second region 172 .

以上、図面を参照して本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。例えば、上記の実施形態では、樹脂ブロック200を2気筒のエンジン(エンジンブロック10)へ適用した例を説明したが、気筒数に拘わらず単気筒のエンジンや3気筒以上のエンジンに適用することができる。 Although the embodiments of the present invention have been described above with reference to the drawings, these are examples of the present invention, and various configurations other than those described above can also be adopted. For example, in the above embodiment, an example in which the resin block 200 is applied to a two-cylinder engine (engine block 10) has been described, but it can be applied to a single-cylinder engine or an engine with three or more cylinders regardless of the number of cylinders. can.

10 エンジンブロック
20 シリンダヘッド
100 ベースブロック
110 ブロック部材
120 シリンダライナ
120a 鉄層
120b アルミニウム層
122 金属外周面
140 金属ブロック
142 ブロック外周面
150 空隙
152 ウォータジャケット(冷却用水路)
170 熱抵抗変化部
171 第1の領域
172 第2の領域
200 樹脂ブロック
210 第1部分
211 連続変化領域
212 直線部
213 曲線部
220 第2部分
230 空隙
232 ウォータジャケット(冷却用水路)
232A 壁面
300 接着剤
10 Engine block 20 Cylinder head 100 Base block 110 Block member 120 Cylinder liner 120a Iron layer 120b Aluminum layer 122 Metal outer peripheral surface 140 Metal block 142 Block outer peripheral surface 150 Gap 152 Water jacket (cooling channel)
170 Thermal resistance changing portion 171 First region 172 Second region 200 Resin block 210 First portion 211 Continuously changing region 212 Straight portion 213 Curved portion 220 Second portion 230 Gap 232 Water jacket (cooling channel)
232A wall surface 300 adhesive

Claims (22)

金属外周面を有するシリンダライナと、
熱硬化性樹脂の硬化物により構成される樹脂ブロックと、
前記シリンダライナより外周側の領域に設けられた冷却用水路と、
を備え、
前記樹脂ブロックは、前記シリンダライナの前記金属外周面側に設けられた第1部分と、前記第1部分より外側に位置する第2部分とを有し、
前記第1部分は、少なくとも前記冷却用水路の前記シリンダライナ側の壁面を構成しており、
前記第1部分が前記壁面を構成している領域において、前記シリンダライナから前記冷却用水路への方向を厚み方向としたときの前記厚み方向の熱抵抗が、ピストンのストローク方向の上死点側の領域と下死点側の領域とで異なる熱抵抗変化部を構成している、
エンジンブロック。
a cylinder liner having a metal outer peripheral surface;
a resin block composed of a cured product of a thermosetting resin;
a cooling water channel provided in a region on the outer peripheral side of the cylinder liner;
with
The resin block has a first portion provided on the metal outer peripheral surface side of the cylinder liner and a second portion located outside the first portion,
The first portion constitutes at least a wall surface of the cooling water passage on the cylinder liner side,
In the region where the first portion forms the wall surface, the heat resistance in the thickness direction when the direction from the cylinder liner to the cooling water channel is the thickness direction is the top dead center side in the stroke direction of the piston. The area and the area on the bottom dead center side constitute different thermal resistance change parts,
engine block.
前記熱抵抗変化部は、上死点側の熱抵抗が下死点側の熱抵抗以上であって、
熱抵抗が相対的に大きい第1の領域と、
前記第1の領域より熱抵抗が相対的に小さい第2の領域と、を有し、
前記第1の領域は、前記第2の領域よりも、ピストンのストローク方向で上死点側の領域に設けられている、
請求項1に記載のエンジンブロック。
In the thermal resistance changing portion, the thermal resistance on the top dead center side is greater than or equal to the thermal resistance on the bottom dead center side,
a first region having relatively high thermal resistance;
a second region having a relatively lower thermal resistance than the first region;
The first region is provided in a region closer to the top dead center in the stroke direction of the piston than the second region,
2. An engine block according to claim 1.
前記第1の領域は、少なくとも上死点側からストローク長の20%の範囲の領域を含む、請求項2に記載のエンジンブロック。 3. The engine block according to claim 2, wherein said first region includes at least a region within 20% of the stroke length from the top dead center side. 前記熱抵抗変化部は、下死点側の熱抵抗が上死点側の熱抵抗以上であって、
熱抵抗が相対的に大きい第1の領域と、
前記第1の領域より相対的に熱抵抗が小さい第2の領域と、を有し、
前記第2の領域は、前記第1の領域よりも、ピストンのストローク方向で上死点側の領域である、
請求項1に記載のエンジンブロック。
The thermal resistance changing portion has a thermal resistance on the bottom dead center side that is greater than or equal to the thermal resistance on the top dead center side,
a first region having relatively high thermal resistance;
a second region having a relatively smaller thermal resistance than the first region;
The second area is an area closer to the top dead center in the stroke direction of the piston than the first area.
2. An engine block according to claim 1.
前記第2の領域は、少なくとも上死点側からストローク長の20%の範囲の領域を含む、請求項4に記載のエンジンブロック。 5. The engine block according to claim 4, wherein said second region includes at least a region within 20% of the stroke length from the top dead center side. 前記第1の領域は、前記第2の領域よりも厚みが厚い、請求項2から5までのいずれか1項に記載のエンジンブロック。 6. An engine block according to any one of claims 2 to 5, wherein said first region is thicker than said second region. 前記第1の領域は、前記第2の領域よりも前記硬化物に含まれる中空領域の体積比率が大きい、請求項2から6までのいずれか1項に記載のエンジンブロック。 The engine block according to any one of claims 2 to 6, wherein said first region has a larger volume ratio of hollow regions contained in said cured product than said second region. 前記第1の領域と前記第2の領域とは、異なる熱硬化性樹脂の硬化物で構成されており、
前記第1の領域の硬化物の熱伝導率が、前記第2の領域の硬化物の熱伝導率よりも小さい、請求項2から7までのいずれか1項に記載のエンジンブロック。
The first region and the second region are composed of cured products of different thermosetting resins,
8. An engine block according to any one of claims 2 to 7, wherein the thermal conductivity of the hardened material of said first region is less than the thermal conductivity of the hardened material of said second region.
前記第1部分の厚みが連続的に変化している領域を有している、請求項2から8までのいずれか1項に記載のエンジンブロック。 9. An engine block as claimed in any one of claims 2 to 8, wherein the thickness of the first portion has a region of continuous variation. 前記第1部分の厚みが連続的に変化している領域は断面の前記冷却用水路の境界が直線状に変化している領域有する、請求項9に記載のエンジンブロック。 10. The engine block according to claim 9, wherein the region where the thickness of said first portion changes continuously has a region where a boundary of said cooling channel in cross section changes linearly. 前記第1部分の厚みが連続的に変化している領域は断面の前記冷却用水路の境界が曲線状に変化している領域を有する、請求項9または10に記載のエンジンブロック。 11. The engine block according to claim 9 or 10, wherein the region where the thickness of said first portion changes continuously has a region where a cross-sectional boundary of said cooling channel changes in a curved line. 前記第1部分の厚みが非連続的に変化している領域を有する、請求項2から11までのいずれか1項に記載のエンジンブロック。 12. An engine block as claimed in any one of claims 2 to 11, wherein the first portion has regions where the thickness varies discontinuously. 前記樹脂ブロックの前記第1部分には、前記シリンダライナ側の壁面に接着剤層が設けられており、
前記接着剤層は、前記第2の領域に対応する壁面より前記第1の領域に対応する壁面に多く設けられている、請求項2から12までのいずれか1項に記載のエンジンブロック。
An adhesive layer is provided on a wall surface of the first portion of the resin block on the cylinder liner side,
The engine block according to any one of claims 2 to 12, wherein more adhesive layers are provided on the wall surface corresponding to the first region than on the wall surface corresponding to the second region.
前記樹脂ブロックの前記第1部分は、前記シリンダライナ側の壁面に凹凸が形成されており、
前記凹凸は、前記第2の領域に対応する壁面より前記第1の領域に対応する壁面に多く設けられている、請求項2から13までのいずれか1項に記載のエンジンブロック。
The first portion of the resin block has unevenness on a wall surface on the cylinder liner side,
The engine block according to any one of claims 2 to 13, wherein the wall surface corresponding to the first region has more unevenness than the wall surface corresponding to the second region.
前記樹脂ブロックの前記第1部分と前記シリンダライナとの間に筒状の金属ブロックを有する、請求項1から14までのいずれか1項に記載のエンジンブロック。 15. An engine block as claimed in any preceding claim, comprising a tubular metal block between the first portion of the resin block and the cylinder liner. 前記樹脂ブロックの前記第1部分を形成する前記熱硬化性樹脂はフェノール樹脂で構成されている、請求項1から15までのいずれか1項に記載のエンジンブロック。 16. An engine block as claimed in any preceding claim, wherein the thermosetting resin forming the first portion of the resin block comprises a phenolic resin. 前記樹脂ブロックの前記第1部分を形成する前記熱硬化性樹脂の硬化物の熱伝導率は、1.00W/(m・K)以下である、請求項1から16までのいずれか1項に記載のエンジンブロック。 17. The method according to any one of claims 1 to 16, wherein a cured product of said thermosetting resin forming said first portion of said resin block has a thermal conductivity of 1.00 W/(mK) or less. Engine block as described. 前記樹脂ブロックの前記第1部分を形成する前記熱硬化性樹脂の硬化物のMD線膨張係数は、前記金属外周面を形成する金属のMD線膨張係数の75%以上125%以下であり、
前記樹脂ブロックの前記第1部分を形成する前記熱硬化性樹脂の硬化物のTD線膨張係数は、前記金属外周面を形成する金属のTD線膨張係数の75%以上125%以下である、請求項1から17までのいずれか1項に記載のエンジンブロック。
The cured product of the thermosetting resin forming the first portion of the resin block has an MD linear expansion coefficient of 75% or more and 125% or less of the MD linear expansion coefficient of the metal forming the metal outer peripheral surface,
The TD linear expansion coefficient of the cured product of the thermosetting resin forming the first portion of the resin block is 75% or more and 125% or less of the TD linear expansion coefficient of the metal forming the metal outer peripheral surface. Item 18. The engine block according to any one of Items 1 to 17.
前記樹脂ブロックの前記第1部分を形成する前記熱硬化性樹脂の硬化物の密度は、2.2g/cm以下である、請求項1から18までのいずれか1項に記載のエンジンブロック。 19. An engine block according to any one of claims 1 to 18, wherein the cured thermosetting resin forming the first portion of the resin block has a density of 2.2 g/cm< 3 > or less. 前記樹脂ブロックの前記第1部分を形成する前記熱硬化性樹脂の硬化物のガラス転移点は160℃以上である、請求項1から19までのいずれか1項に記載のエンジンブロック。 20. The engine block according to any one of claims 1 to 19, wherein a cured product of said thermosetting resin forming said first portion of said resin block has a glass transition point of 160[deg.]C or higher. 請求項1から20までのいずれか1項に記載のエンジンブロックを構成する樹脂ブロック。 A resin block constituting an engine block according to any one of claims 1 to 20. 請求項1から20までのいずれか1項に記載のエンジンブロックを製造法する方法であって、
シリンダライナの外周面に樹脂ブロックを嵌め込む、エンジンブロックの製造方法。
A method for manufacturing an engine block according to any one of claims 1 to 20, comprising:
A method of manufacturing an engine block by fitting a resin block to the outer peripheral surface of a cylinder liner.
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