JP3666131B2

JP3666131B2 - Ｖ型ドライライナエンジンのシリンダブロック

Info

Publication number: JP3666131B2
Application number: JP22282796A
Authority: JP
Inventors: 克啓本庄
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Isuzu Motors Ltd
Priority date: 1996-08-23
Filing date: 1996-08-23
Publication date: 2005-06-29
Anticipated expiration: 2016-08-23
Also published as: JPH1061485A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はＶ型エンジンのシリンダブロックにシリンダライナを挿入して、シリンダライナの外周をウオータージャケットの内周壁を介して間接的に冷却するドライライナ方式を採用したＶ型ドライライナエンジンのシリンダブロックの改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
自動車などの小型水冷エンジンのシリンダブロックのシリンダ冷却方式は、シリンダ部を別体にして、シリンダライナを設けたウエットライナ方式とシリンダ部をブロックと一体に形成し、薄肉ライナーを挿入したドライライナ方式が多く用いられている。
【０００３】
ドライライナ方式のシリンダブロックは、シリンダ冷却用の冷却水を通すためのウオータージャケットを有し、このウオータージャケットはジャケット内周壁、ジャケット外周壁、シリンダヘッド取付面であるトップデッキ、ロアデッキとで囲まれて形成されている。
そして、このようなドライライナ方式を採用しているＶ型エンジンのシリンダブロック構造の従来技術の一つとして、図７及び図８に示すような、シリンダブロック１のトップデッキ２とロアデッキ３の間を連続させてウオータージャケット６を形成し、そのウオータージャケット６の外周壁８ｂの中間部分を連結部材５によって左右のバンクを連結したシンダブロック構造が知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図７及び図８に示すようなウオータージャケット６の中間位置に連結部材５を連結したシリンダブロック構造の場合には、ウオータージャケット６の側壁がエンジン軽量化のため、薄く形成されており、しかも、そのスパンＬが長くて、ジャケット外周壁８ｂの剛性が小さいので、エンジンの稼働時には、連結部材５が接続する連結部５ａに、矢印Ｚ−Ｗ方向に圧縮、引張りの変位が発生して、連結部材５を介して反対バンクのジャケット外周壁８ｂの中央部を加振する。それら左右バンクの交互作用でジャケット外周壁８ｂでＸ−Ｙ方向の振動が発生し易く、エンジン騒音が大となる。
【０００５】
又、ジャケット内周壁８ａはピストン側圧変動による振動でキャビテーションが生じる。このキャビテーションによって、シリンダブロック１のウオータージャケット６内面にエロージョンが発生し、最悪の場合には、このエロージョンが発達して、ジャケット内周壁８ａに穿孔や亀裂が発生し、大きなエンジントラブルの原因となっていた。
【０００６】
これらの振動を抑制するために、ウオータージャケットの内壁及び側壁とトップデッキ、ロアデッキの肉厚の増加、補強リブの増設等で、シリンダブロックの剛性を高めることが行われているが、これらの手段はいずれもエンジンの重量増加を招くという問題があり、効果的でない。
上記問題点に関し、図９及び図１０に示すようにウオータージャケット６の長さＬを短くして、ウオータージャケット６のジャケット内周壁８ａ及びジャケット外周壁８ｂの剛性を高めて、振動及び騒音の低減を図ることが考えられる。
【０００７】
しかしながら、このシリンダブロックの構造においては、製造上の問題から、シリンダ下部のシリンダ側壁８ｃの肉盗部11を大きくしてシリンダブロックを薄肉で形成するためには、中子の形状を精度よく作ることと、正確に保持しておく必要があるが、中子の強度上の問題から正確な位置保持の点で限界があり、図８と図１０のシリンダブロック１の断面の金属部分の面積を比較するとよく分かるように、単に外側からの肉盗みするだけでは、図１０のようにシリンダブロック１の金属部分が多くなり、重量が大幅に増加することになるので、上記問題点は解決しない。
【０００８】
本発明は、上述の問題を解決するためになされたもので、その目的は、エンジンの重量増加を最小限にしながら、シリンダブロックのジャケット内壁の剛性向上とジャケット側壁振動を抑制して、キャビテーションエロージョンによる破損の防止と騒音の低減ができ、かつ、鋳造し易く軽量なＶ型ドライライナエンジンのシリンダブロックを提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
以上のような目的を達成するために、Ｖ型エンジンのドライライナ構造を有し、該ドライライナ外周にウォータージャケットを設けたシリンダブロックにおいて、該シリンダブロックの前記ドライライナ外周のトップデッキとロアデッキとの間に、前記トップデッキと前記ロアデッキとを隔てる方向に、中間デッキを設け、更に、該Ｖ型エンジンの左右バンクの前記中間デッキ部分を連結部材で連結したＶ型ドライライナエンジンのシリンダブロックを提供する。
【００１０】
また、前記中間デッキと前記ロアデッキとの間に、空洞部を設ける。
この空洞部は、完全に閉鎖された空間でもよいが、シリンダブロックの外側面に開口部を有して、外気につながってもよいし、オイルパン側に開口部を有して、クランクケース内部とつながってもよい。いずれにしても、中間デッキと前記ロアデッキ間を薄肉の内周壁と外周壁でつなぐように形成される。
好ましくは、前記空洞部がシリンダ側内周壁に開口部を有し、該開口部をシリンダライナによって閉塞するように形成する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図１及び図２により、本発明の第一の実施形態について説明する。
この第一の実施形態においては、Ｖ型エンジンのドライライナ構造を有するシリンダは、通常の水冷式のエンジンと同じく、左右のシリンダブロック１とクランクケース10とが一体的に形成されている。
【００１２】
そして、シリンダブロック１には、シリンダヘッド取付面であるトップデッキ２とシリンダの下部を構成するロアデッキ３とが設けられ、クランクケース10の下部にはオイルパンを取り付けるための下面オイルパン取付部18が設けられている。
このシリンダブロック１のシリンダ９の内面側に、シリンダ内周面を形成するドライライナ７を嵌合し、その周囲にシリンダ９を冷却するための冷却水を通すウオータージャケット６を設ける。このウオータージャケット６はジャケット内周壁８ａ、ジャケット外周壁８ｂ、トップデッキ２、ロアデッキ３とで囲まれて形成されている。
【００１３】
このシリンダブロック１において、ウオータージャケット６をピストンの摺動方向に二分するように、トップデッキ２とロアデッキ３との間に、シリンダライナ７の外周を取り囲むように中間デッキ４を設ける。そして、Ｖ型エンジンの左右バンクの中間デッキ４の部分を連結部材５で連結する。
なお、シリンダブロック１の下部にあるクランクケース10には、メインベアリングキャップ13を下から締め付けてクランクシャフトを保持するクランクジャーナル12、カムシャフトを保持するカムジャーナル14、これらを一体として支持している隔壁部16、その隔壁部16を補強する補強部材リブ15、クランクケース側壁17、下面オイルパン取付部18、タペット部19などが設けられている。
【００１４】
以上のような構成により、シリンダブロック１のトップデッキ２とロアデッキ３との間に、ウオータージャケット６を上下方向に分割するように設けた中間デッキ４によってジャケット内周壁８ａと外周壁８ｂの部分の構造を補強している上に、この堅固な中間デッキ４部分で、連結部材５によって左右バンクを連結しているので、振動に対する剛性を高くできて、振動を低減できる。
【００１５】
そして、ウオータージャケット６ａ、６ｂ内の内周部の振動低減に伴って、キャビテーションエロージョンを抑制できて、ウオータージャケット６の内周面に生じる損傷を防止できる。
また、ジャケット外周壁８ｂの剛性をアップし、この部分の振動を抑制しているので、それに連結する連結部材５の振動も減少し、これらの部分から発生する騒音を低減できる。
【００１６】
さらに、中間デッキ４を設けることにより、ジャケット内周壁８ａの剛性アップで、シリンダヘッドを締め付けた時の、シリンダボアの変形を小さく出来るので、シリンダライナ７とピストンとのクリアランスを小さく設定できるため、ピストンスラップ音を下げることも可能となる。
次に、本発明の第二の実施形態について、図３及び図４を用いて説明する。
【００１７】
この第二の実施形態においては、第一の実施形態の中間デッキ４とロアデッキ３との間を空洞部８とする。そして、この空洞部８は、完全に閉鎖された空間でもよいが、シリンダブロックの外側面に開口部を有して、外気につながってもよいし、オイルパン側に開口部を有して、クランクケース内部とつながってもよいが、中間デッキと前記ロアデッキ間を薄肉の内周壁と外周壁でつなぐように形成される。好ましくは、この空洞部８がシリンダ側内周壁８ａに開口部８ｅを有し、該開口部８ｅをシリンダライナ７によって閉塞するように形成する。
【００１８】
このような構成によって、第二の実施の形態においても、第一の実施の形態と同様に以下に説明するような効果を奏することができる。
開口部を有しているが、堅固な中間デッキ４部分で、連結部材５によって左右バンクを連結しているので、振動に対する剛性を高くできて、振動を低減でき、また、冷却水の振動も減少できるので、ウオータージャケット６ａの内周面に生じるキャビテーションエロージョンを抑制できて、シリンダブロックの損傷を防止できる。
【００１９】
また、中間デッキ４を設けて効率良く補強しているので、エンジンの重量の増加は実質的にはないまま、シリンダブロックの剛性をアップできて、この部分の振動を抑制することができるので、それに連結する連結部材５の振動も減少し、これらの部分から発生する騒音を低減できる。
この第二の実施の形態において、図３及び図４に示すように、空洞部８の開口部８ｅをシリンダ内部側に設けて、この開口部８ｅがシリンダライナ７によって閉塞されるように形成すると、強度上やシリンダブロックの製作上、次のような効果を奏することができる。
【００２０】
シリンダブロックの剛性に関して、空洞部８の開口部８ｅをシリンダブロックの外壁に開口する場合より、シリンダブロックの剛性の低下が少なく、強度上で有利となる。
通常、シリンダブロックは、鋳造によって製作され、孤立した空洞がある場合には、その空洞用中子の保持が難しいので、隣接する他の中子等と連結して、鋳造後にその連結部分で生じる孔から砂出しをし、その後、その孔を閉塞プラグで塞ぐ必要があり、作業が煩雑になる。
【００２１】
第一の実施の形態では通常上下二個の中子が必要で閉塞プラグ等でのコストアップ及び中子の強度低下による鋳物の精度維持が難しくなる。
また、第二の実施の形態においても、シリンダブロックの外側から、空洞部８用の中子を支持する場合には、シリンダブロックの剛性を保持するために、小さい開口部しか設けられず、この空洞部８の中子の保持が難しくなる上に、空洞部８の中子自体が薄く剛性が低いため、精度良く鋳造することが難しくなる
また、クランクケース側に空洞部８の開口部を設けた場合も、クランクケース側の狭い部分の小さい開口部から空洞部８用の中子を支持するのは難しく、精度の良い鋳造は望めない。その上、クランクケース側に開口したままにしておく場合には、エンジン稼働時にこの空洞部８にオイルが入り込んで、空洞部８に残った砂が潤滑油に混じることがあるので、鋳造時の砂出しを厳密にする必要があり、その分鋳造作業が煩雑になる。
【００２２】
これらを解決するため、空洞部８の開口部８ｅをシリンダ内部側に設けた第二の実施の形態では、中間デッキ４とロアデッキ３の間の空洞部８は、図９に示すような、下部空洞用中子28を開口部中子28ｅでシリンダ中子27と一体化して、シリンダボアにつながる空間の一部として、形成できるので、鋳造後はシリンダボアの砂出しに連続して、開口部８ｅから空洞部８の砂出しを行える。
【００２３】
その上、この開口部８ｅはシリンダライナ７によって閉塞できるので、閉塞部材を必要とせず、このシリンダブロック１の製造を簡便に行えると共に、この空洞部８にオイルが入り込むのを防止でき、鋳造時の砂出し時に残った砂が潤滑油に混じることを防ぐことができる。
なお、図１１のウオータージャケット用中子26は、中間デッキ４の上側のウオータージャケット６を形成するためのものであり、これらの中子26と，27，28，28ｅとはレール20に接続されて、通常鋳造作業が行われる。
【００２４】
さらに、本発明の第三の実施形態を図５及び図６に示す。
この第三の実施形態においては、第二の実施形態の中間デッキ４とロアデッキ３との間の空洞部８を、一体でなく、分散配置したものであり、いわば、シリンダ９の内側から、肉盗みを行って、その開口部８ｅをシンダライナ７で塞いだものである。
【００２５】
このような構成によって、第三の実施の形態においても、第二の実施の形態と同様な効果を奏することができ、さらに、これらの空洞部８用の中子28をシリンダ中子27と一体として容易に形成できるので、鋳造作業を著しく簡便化できる。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１の本発明によれば、中間デッキにより、エンジンの重量の増加を少なくしたまま、ウオータージャケットの側壁部及び左右バンクの連結部の剛性をアップでき、これらの部材の振動を低減できるので、ウオータージャケット内面のキャビテーションエロージョンを抑制して損傷を防止でき、更に、これらの側壁部や連結部材から発生する騒音を低減できる。
【００２７】
また、請求項２の本発明によれば、請求項１の本発明による効果を奏することができ、更に、中間デッキとロアデッキの間に設けた空間を空洞部にしたので、効率良くシリンダを冷却しながら、ウオータージャケット内の冷却水量を約半分に減少できるので、エンジンの整備時の重量を軽減して作業効率を上げることができ、また、エンジン稼働時のエンジン暖機を早くできる。
【００２８】
更に、請求項３の本発明によれば、請求項１及び請求項２の本発明による効果を奏することができ、その上、中間デッキとロアデッキの間に設けた空洞部にシリンダ内部側の開口部を設けたので、鋳造時の鋳型が簡単な形状になり、砂出しも容易になる上、更に、この空洞部を塞ぐための閉塞部材を不必要にしているので、シリンダブロック製作工程を簡略化でき、作業効率を向上できる。
【００２９】
従って、エンジンの重量増加を最小限にしながら、シリンダブロックのジャケット内壁の剛性向上とジャケット側壁振動を抑制して、キャビテーションエロージョンによる破損の防止と騒音の低減ができ、かつ、鋳造し易く軽量なＶ型ドライライナエンジンのシリンダブロックを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一の実施の形態を示すシリンダブロックの断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】本発明の第二の実施の形態を示すシリンダブロックの断面図である。
【図４】図３のＡ−Ａ断面図である。
【図５】本発明の第三の実施の形態を示すシリンダブロックの断面図である。
【図６】図５のＡ−Ａ断面図である。
【図７】従来技術のシリンダブロック構造を示すのシリンダブロックの断面図である。
【図８】図５のＡ−Ａ断面図である。
【図９】検討案のシリンダブロック構造を示すのシリンダブロックの断面図である。
【図１０】図９のＡ−Ａ断面図である。
【図１１】本発明の第二の実施の形態のシリンダブロックの鋳造時に用いる中子の説明図である。
【符号の説明】
１ … シリンダブロック２ … トップデッキ
３ … ロアデッキ４ … 中間デッキ
５ … 連結部材５ａ… 連結部
６ … ウオータージャケット
６ａ… 上部ウオータージャケット
６ｂ… 下部ウオータージャケット
７ … シリンダライナ
８ａ… ジャケット内周壁８ｂ… ジャケット外周壁
８ｃ… シリンダ側壁８ｅ… 開口部
９ … シリンダ 10 … クランクケース

Claims

Ｖ型エンジンのドライライナ構造を有し、該ドライライナ外周にウォータージャケットを設けたシリンダブロックにおいて、該シリンダブロックの前記ドライライナ外周のトップデッキとロアデッキとの間に、前記トップデッキと前記ロアデッキとを隔てる方向に、中間デッキを設け、更に、該Ｖ型エンジンの左右バンクの前記中間デッキ部分を連結部材で連結したＶ型ドライライナエンジンのシリンダブロック。
前記中間デッキと前記ロアデッキとの間に、空洞部を設けた前記請求項１記載のＶ型ドライライナエンジンのシリンダブロック。
前記空洞部はシリンダ側内周壁に開口部を有し、該開口部をシリンダライナによって閉塞するように形成した前記請求項２記載のＶ型ドライライナエンジンのシリンダブロック。