JP4187045B2 - シリンダブロック - Google Patents

Description

本発明は、自動車用エンジン等の内燃機関に使用されるシリンダブロックの構造に関する。

自動車用エンジン等に使用されるシリンダブロックは、一般的には鋳造加工により製造されるが、最近では、高い加工精度や加工時間の短縮化を図る観点から、ダイキャスト成形により製造される場合も多くなってきている。これに加え、その軽量化等を図る観点から、アルミニウム合金製のものが普及しつつある。

また、シリンダブロックの形状として、その内部に成形される冷却水通路としてのウォータジャケットがブロック上面（シリンダヘッドとの合わせ面：デッキ面）に開放するオープンデッキタイプと、ウォータジャケットがブロック上面に開放しないクローズドデッキタイプとがあるが、このうち、オープンデッキタイプによれば鋳造加工に中子を必要としないので、特に、上述のダイキャスト製のシリンダブロックに適している。

ダイキャスト製のオープンデッキタイプのシリンダブロックの従来例として、例えば、特許文献１に示されるような技術が提案されている。シリンダヘッドを組み付けるためのヘッドボルトを締め付けるヘッドボルト穴の近傍のウォータジャケットを浅底化構造としている。この浅底化によりウォータジャケットの幅を狭くして、シリンダボアとヘッドボルト穴とを近づけることで、ヘッドボルトの締め付け力をシリンダボア周囲に伝えやすくして、シリンダボア周囲のシール性を向上させたり、ウォータジャケットの外壁と内壁（シリンダ）との剛性を向上させるようにしている。
実開昭６３−１４１８６２号公報

ところで、最近では、エンジンの高出力化を図るために膨張行程時の筒内圧力を高めることが要求されている。特に、ディーゼルエンジンにあってはガソリンエンジンに比べて筒内圧力が高いので（現在、一般的には１６ＭＰａ程度）、さらに筒内圧力を高めて高出力化を図ろうとすると、シリンダブロックには、より高い強度が必要になってくる。

シリンダブロックに要求される強度は、エンジンの膨張行程時の筒内圧力に耐え得るものであることが要求される。より詳しくは、筒内圧力が最大となる膨張行程初期時（例えば、ピストンの上死点位置からクランク角度で十数度だけクランク回転角が進んだ時点）の筒内圧力（燃焼圧）が作用する部分、つまり、シリンダブロックにおけるシリンダヘッド側の部分（シリンダ軸が鉛直方向に延びるエンジンにあっては上側部分）には、特に高い応力が作用するため、この部分には高い強度が必要である。

特に、上述したようなオープンデッキタイプのシリンダブロックにおいては、上記応力がウォータジャケットの内側に設けられるシリンダ（シリンダボア外壁部分）の部分に大きく作用することになるため、このシリンダのシリンダヘッド側の部分での変形を抑制するべく十分な強度を確保しておかねばならない。しかし、一方では、シリンダの冷却性も十分に確保しておく必要もある。シリンダの冷却性について言えば、シリンダのシリンダヘッド側の部分では、その反対側のクランクケース側の部分（シリンダ軸が鉛直方向に延びるエンジンにあっては下側部分）に比べて、より十分な冷却性が必要とされる。

上記特許文献１には、ヘッドボルト穴の近傍のウォータジャケットを浅底化構造として、シリンダボア周囲のシール性を向上させたり、ウォータジャケットの外壁と内壁（シリンダ）との剛性を向上させる点については言及されているものの、シリンダの冷却性については対策がなされていない。

本発明は、そのような問題点を鑑みてなされたものであり、ウォータジャケットの内側に設けられるシリンダ（シリンダボア外壁部分）のシリンダヘッド側の部分での変形を抑制することが可能であり、しかも、そのシリンダの十分な冷却性を確保することが可能なオープンデッキタイプのシリンダブロックを提供することを目的とする。

本発明は、上述の課題を解決するための手段を以下のように構成している。すなわち、本発明は、シリンダの周囲の両側にシリンダ列方向に延びるウォータジャケットが形成され、このウォータジャケットがデッキ面に開放されたオープンデッキタイプのシリンダブロックであって、前記ウォータジャケットのシリンダ列方向に延びる両側の部分にはそれぞれ浅底部分と深底部分とが設けられ、前記浅底部分は、シリンダヘッドを組み付けるためのヘッドボルトを締め付けるヘッドボルト穴から比較的遠い部分に設けられる一方、前記深底部分は、前記ヘッドボルト穴から比較的近い部分に設けられ、前記浅底部分のシリンダ軸方向のクランクケース側の部分には、ブロック外壁がシリンダ中心側に向けて延びる肉抜き部が設けられていることを特徴としている。

上記構成によれば、ウォータジャケットの浅底部分では、浅底化構造を採用しないウォータジャケットに比べて、頂面（開放面）から底面までの距離が小さくなり、シリンダの変形可能なシリンダ軸方向の長さが小さくなるので、シリンダの剛性が大きくなる。これにより、筒内圧力によるシリンダのシリンダヘッド側の部分における変形を抑制することができる。

また、ウォータジャケットの浅底部分では、冷却水の流路断面積が小さく、冷却水の流速が大きくなるので、シリンダのシリンダヘッド側の部分における冷却性を向上させることができる。これにより、シリンダのシリンダヘッド側の部分における十分な冷却性を確保することができる。そして、筒内圧力が最大となる膨張行程初期時に、シリンダのシリンダヘッド側の部分の温度上昇を抑制でき、これにともなって、シリンダのシリンダヘッド側の部分とクランクケース側の部分と温度差を低減できるようになる。つまり、シリンダ軸方向に沿う方向におけるシリンダの温度差を抑制することができ、その結果として、燃費の向上等に貢献できる。

また、肉抜き部が設けられるヘッドボルト穴から比較的遠い部分では、その肉抜き部からの放熱によって、シリンダのクランクケース側の部分の冷却が行われる。一方、ヘッドボルト穴から比較的近い部分では、ウォータジャケットの深底部分の下側部分を流れる冷却水による冷却によって、シリンダのクランクケース側の部分の冷却が行われる。これにより、シリンダのクランクケース側の部分における冷却性を確保することができる。この場合、ヘッドボルト穴から比較的遠い部分では、上記のような浅底化構造を採用していることにともなって、肉抜き部のシリンダ軸方向の幅を大きくすることが可能になるので、シリンダのクランクケース側の部分の冷却性を向上させることができる。

ここで、ヘッドボルト穴から比較的遠い部分において、浅底化構造を採用しただけで肉抜き部を設けない場合、シリンダのクランクケース側の部分が厚肉化してその熱容量が大きくなる。その結果、シリンダのクランクケース側の部分の冷却性を損なうことになる。このため、ヘッドボルト穴から比較的遠い部分において、浅底化構造を採用するだけではなく、浅底部分に対応する部分に肉抜き部も併せて設け、シリンダのクランクケース側の部分における冷却性を確保するようにしている。しかも、肉抜き部を設けることで、シリンダブロックの軽量化に貢献できる。

これに対し、ヘッドボルト穴から比較的近い部分においては、ヘッドボルトの締め付け力を確保して組み付け時のシリンダボアの変形を抑制するために、ヘッドボルト穴のボス部の肉厚をある程度は確保しなければならないので、肉抜き部のような部分を設けることは困難である。このため、この部分においてもウォータジャケットの浅底化構造を採用したのでは、シリンダのクランクケース側の部分の冷却性を損なうことになる。したがって、ヘッドボルト穴から比較的近い部分では、浅底化構造を採用せずに、ウォータジャケットの深底部分によって、シリンダのクランクケース側の部分の冷却性を確保するようにしている。

以上では、ウォータジャケットの浅底部分のシリンダ軸方向のクランクケース側の部分に、肉抜き部が設けられる構成としたが、そのような肉抜き部の代わりに、冷却水通路を設ける構成としてもよい。また、そのような肉抜き部と併せて冷却水通路を設ける構成としてもよい。ここで、冷却水通路は、例えば、ドリル加工によって形成することが可能である。

また、ウォータジャケットの浅底部分と深底部分との間には、底面が傾斜している傾斜部分を設けることが好ましい。

このように、浅底部分と深底部分との間に傾斜部分を設けることで、そのような傾斜部分を設けない場合に比べて、冷却水の流れがスムーズになるので、シリンダの冷却性をより向上できる。また、傾斜部分を設けることで、冷却水通路の加工が容易になる。例えば、ドリル加工で冷却水通路を形成する場合、傾斜部分の底面をドリル加工の加工面とするができる。

本発明によれば、オープンデッキタイプのシリンダブロックにおいて、ウォータジャケットの内側に設けられるシリンダ（シリンダボア外壁部分）のシリンダヘッド側の部分での変形を抑制することが可能であり、しかも、そのシリンダの十分な冷却性を確保することが可能になる。

本発明を実施するための最良の形態について添付図面を参照しながら説明する。

以下では、自動車用直列４気筒ディーゼルエンジンに使用されるサイアミーズ構造のダイキャスト製シリンダブロックに本発明を適用した第１，第２実施形態についてそれぞれ説明する。

［第１実施形態］
（シリンダブロックの概略構成）
まず、第１実施形態に係るシリンダブロックの概略構成について、図１、図２を用いて説明する。

図１は、この第１実施形態に係る直列４気筒ディーゼルエンジンの各シリンダボア１１ａ、および、その周辺部を示すシリンダブロック１０の平面図（シリンダブロック１０上部の端面図）であって、シリンダヘッドとの合わせ面であるデッキ面１０ａ（シリンダブロック頂面）、シリンダ列、ウォータジャケット（冷却水通路）２０の配置状態を示している。図２は、図１におけるＸ１−Ｘ１線に沿った断面図であり、ウォータジャケット２０の浅底部分２１と、その下方に位置する肉抜き部１８とを示している。

なお、シリンダ軸は鉛直方向に沿って延びていることとし、シリンダブロック１０のデッキ面１０ａ側を上方とし、スカート部１４側を下方として説明する。また、図１において、左端に位置する気筒を第１番気筒♯１、その右側に位置する気筒を第２番気筒♯２、そのさらに右側に位置する気筒を第３番気筒♯３、そして、右端に位置する気筒を第４番気筒♯４として説明する。また、図１における上側を吸気側とし、下側を排気側として説明する。ただし、シリンダ軸の方向や、気筒番号、吸・排気系の形態は一例であって、これに限るものではない。

この実施形態に係るシリンダブロック１０は、アルミニウム合金製であって、ダイキャスト成形によって製造される。シリンダブロック１０は、４つのシリンダ１１，１１，・・・が直列状態で配置されたシリンダ部１２と、このシリンダ部１２の外周側に配置されるブロック外壁部１３と、シリンダ部１２およびブロック外壁部１３の下側に配置されるクランクケース部（スカート部）１４とを備えている。

シリンダ部１２は、各気筒のシリンダ１１となる４つの円筒体を連続して直列に繋げた形状に形成されている。このように、シリンダブロック１０は、その小型軽量化やシリンダ列方向の長さの短縮化を図るために、いわゆるサイアミーズ構造を呈している。各シリンダ１１は、ピストンが摺動するシリンダボア１１ａの外壁部分となっている。つまり、各シリンダ１１がシリンダボア１１ａの内面を構成している。

ブロック外壁部１３は、シリンダ部１２と所定の間隔をあけて対向するように形成されている。そして、シリンダ部１２の外壁面と、ブロック外壁部１３の内壁面とによって、ウォータジャケット２０が形成されている。ウォータジャケット２０は、４つのシリンダ１１，１１，・・・のほぼ全周囲を囲むように設けられており、これらのシリンダ１１，１１，・・・の外壁面である円筒面形状に沿って延びている。また、ウォータジャケット２０は、シリンダヘッドの組み付け面（ヘッド載置面）であるデッキ面１０ａに開放されている。つまり、シリンダブロック１０はオープンデッキタイプに構成されている。

ブロック外壁部１３には、ウォータポンプ（図示省略）からの冷却水（冷却液）をウォータジャケット２０に導入するための冷却水入口通路１６がシリンダ列方向の一端側（図１における左端側）、つまり、第１番気筒♯１の近傍に形成されている。ウォータジャケット２０における冷却水の主な流れとしては、冷却水入口通路１６から導入された冷却水がシリンダ列方向に沿ってほぼ水平方向に流れていき、これによってシリンダブロック１０の冷却を行う。具体的には、冷却水入口通路１６から流入した冷却水が、シリンダ部１２の一方側（図１における上側である吸気側）および他方側（図１における下側である排気側）に分流されて、それぞれが第１番気筒♯１から第４番気筒♯４に向かってほぼ水平方向に流れ（図１における矢印参照）、これによってシリンダブロック１０が冷却されるようになっている。また、このシリンダブロック１０を冷却した冷却水は、その後、シリンダヘッドのウォータジャケットに流入されてシリンダヘッドの冷却を行うことになる。なお、シリンダブロック１０における冷却水入口通路１６の位置や、ウォータジャケット２０における冷却水の流通経路は一例であって、これに限るものではない。例えば、冷却水入口通路を、ブロック外壁部１３の排気側の部分で第２番気筒♯２と第３番気筒♯３との間の部分に設ける構成としてもよい。

また、ブロック外壁部１３の複数箇所には、シリンダヘッドガスケットおよびシリンダヘッドを一体的に組み付けるためのヘッドボルトが締め付けられるヘッドボルト穴１７，１７，・・・が形成されている。この実施形態では、ヘッドボルト穴１７は、各シリンダ１１（シリンダボア１１ａ）ごとに４つずつ設けられている。詳細には、４つのヘッドボルト穴１７，１７，・・・は、各シリンダボア１１ａの周囲にほぼ等間隔で、言い換えれば、シリンダボア１１ａの中心（気筒中心）から見て９０度おきに設けられている。また、隣り合う一対のシリンダボア１１ａ，１１ａ間に設けられる吸気側および排気側のヘッドボルト穴１７，１７は、その一対のシリンダボア１１ａ，１１ａに共通になっている。そして、４つのシリンダボア１１ａ，１１ａ，・・・に対して、合計１０のヘッドボルト穴１７，１７，・・・が設けられている。つまり、隣り合うシリンダボア１１ａ，１１ａ間に設けられる計６つのヘッドボルト穴１７（例えば、図３のヘッドボルト穴１７Ａ）と、左右両端部に設けられる計４つのヘッドボルト穴１７（例えば、図３のヘッドボルト穴１７Ｂ）とが設けられている。

（第１実施形態の特徴部分）
次に、この実施形態のシリンダブロック１０の特徴部分について、図１〜図３を用いて説明する。

図３は、ウォータジャケットに設けられる浅底部分と深底部分と傾斜部分とを示す図であって、図３（ａ）は、その一部分を示す平面図、図３（ｂ）は、その一部分のウォータジャケットの深さの変化を示す図である。

この実施形態では、シリンダブロック１０のウォータジャケット２０の深さ、つまり、頂面（開放面）から底面までの距離は、一定ではなく、場所に応じて異なっており、ウォータジャケット２０の一部に浅底化構造を採用している。具体的には、図３に示すように、ウォータジャケット２０には、浅底部分２１と深底部分２２とが設けられている。また、浅底部分２１と深底部分２２との間の部分が傾斜部分２３となっている。なお、図１では、浅底部分２１と深底部分２２と傾斜部分２３の図示を省略している。

浅底部分２１は、ウォータジャケット２０の深さが浅い部分、つまり、開放面２１ｂから底面２１ａまでの距離が小さい部分である。浅底部分２１の底面２１ａは開放面２１ｂに平行な平面になっている。ウォータジャケット２０には、複数の浅底部分２１，２１，・・・が設けられており、これらの浅底部分２１，２１，・・・の深さは同一になっている。

深底部分２２は、ウォータジャケット２０の深さが深い部分、つまり、開放面２２ｂから底面２２ａまでの距離が大きい部分である。深底部分２２の底面２２ａは開放面２２ｂに平行な平面になっている。ウォータジャケット２０には、複数の深底部分２２，２２，・・・が設けられており、これらの深底部分２２，２２，・・・の深さは同一になっている。

傾斜部分２３は、浅底部分２１と深底部分２２との間に設けられる部分である。傾斜部分２３の底面２３ａは開放面２３ｂに対し所定の角度で傾斜している平面になっている。ウォータジャケット２０には、複数の傾斜部分２３，２３，・・・が設けられている。

そして、シリンダブロック１０における浅底部分２１と深底部分２２と傾斜部分２３の配置構成は、吸気側と排気側との間で対称的になっている。また、第１番気筒♯１と第４番気筒♯４との間で対称的になっている。また、第２番気筒♯２と第３番気筒♯３との間で対称的になっている。さらに、第２番気筒♯２では、気筒中心を通るＸ１−Ｘ１線に対称的になっている。また、第３番気筒♯３では、気筒中心を通り、上記Ｘ１−Ｘ１線に平行な線に対称的になっている。

ウォータジャケット２０の浅底部分２１および深底部分２２が設けられる場所は、ヘッドボルト穴１７との位置関係に応じて設定されている。具体的には、ヘッドボルト穴１７から比較的近い部分（ヘッドボルト穴１７の近傍の部分）に深底部分２２が設けられ、ヘッドボルト穴１７から比較的遠い部分（ヘッドボルト穴１７の近傍以外の部分）に浅底部分２１が設けられるようになっている。以下、隣り合うシリンダボア１１ａ，１１ａ間に設けられるヘッドボルト穴１７（例えば、図３のヘッドボルト穴１７Ａ）の周辺の場合と、左右両端に設けられるヘッドボルト穴１７（例えば、図３のヘッドボルト穴１７Ｂ）の周辺の場合とに分けて説明する。

まず、シリンダブロック１０の隣り合うシリンダボア１１ａ，１１ａ間に設けられる６つのヘッドボルト穴１７，１７，・・・の周辺のウォータジャケット２０について説明する。ここでは、図３に示すヘッドボルト穴１７Ａの周辺の場合について代表して説明する。

この場合、ヘッドボルト穴１７Ａから最も近い部分に深底部分２２および一対の傾斜部分２３，２３が設けられている。具体的に、平面視で、ヘッドボルト穴１７Ａとシリンダボア１１ａ，１１ａ間のサイアミーズ部（接続部分）との対向部分に深底部分２２が設けられており、その対向部分の両側に、傾斜部分２３，２３が設けられている。

より詳細には、一方の傾斜部分２３が、平面視で、一方のシリンダボア１１ａの中心ＯＡから延びるヘッドボルト穴１７Ａへの２本の接線Ｌ１１，Ｌ１２に挟まれた範囲Ｇ１１に設けられている。また、他方の傾斜部分２３が、平面視で、他方のシリンダボア１１ａの中心ＯＢから延びるヘッドボルト穴１７Ａへの２本の接線Ｌ１３，Ｌ１４に挟まれた範囲Ｇ１３に設けられている。そして、これら一対の傾斜部分２３，２３の間に、深底部分２２が設けられている。つまり、深底部分２２は、平面視で、上記２本の接線Ｌ１２，Ｌ１３に挟まれた範囲Ｇ１２に設けられている。

また、上記接線Ｌ１１の外側（図３（ａ）では右側）および接線Ｌ１４（図３（ａ）では左側）の外側に、つまり、上記２本の接線Ｌ１１，Ｌ１４で挟まれた範囲Ｇ１１，Ｇ１２，Ｇ１３の外側に、それぞれ浅底部分２１，２１が設けられている。そして、各浅底部分２１，２１は、それぞれ他のヘッドボルト穴１７，１７の周辺に設けられる傾斜部分２３，２３との境界まで設けられている。

各傾斜部分２３，２３の底面２３ａ，２３ａは、所定の角度（この場合、４５度）で傾斜している。つまり、深底部分２２の底面２２ａと傾斜部分２３の底面２３ａとのなす角が１３５度になっている。また、浅底部分２１の底面２１ａと傾斜部分２３の底面２３ａとのなす角が２２５度（１３５度）になっている。この場合、各傾斜部分２３，２３の範囲が上述した範囲Ｇ１１，Ｇ１３に設定されているので、各傾斜部分２３，２３の底面２３ａ，２３ａの傾斜角度がそれぞれ４５度になるように、浅底部分２１の底面２１ａと深底部分２２の底面２２ａとの高低差ｈ１１を設定することが可能である。

このように、ヘッドボルト穴１７Ａの周辺では、深底部分２２および一対の傾斜部分２３，２３がヘッドボルト穴１７Ａから比較的近い部分に設けられているのに対し、浅底部分２１，２１がヘッドボルト穴１７Ａから比較的遠い部分に設けられている。

次に、シリンダブロック１０の左右両端に設けられる４つのヘッドボルト穴１７，１７，・・・の周辺のウォータジャケット２０について説明する。ここでは、図３に示すヘッドボルト穴１７Ｂの周辺の場合について代表して説明する。

この場合、ヘッドボルト穴１７から最も近い部分に深底部分２２が設けられている。具体的に、平面視で、ヘッドボルト穴１７Ｂとシリンダボア１１ａの中心ＯＢとが対向する方向において、ヘッドボルト穴１７Ｂの対向部分に深底部分２２が設けられている。

より詳細には、深底部分２２が、平面視で、シリンダボア１１ａの中心ＯＢから延びるヘッドボルト穴１７Ｂへの２本の接線Ｌ２１，Ｌ２２に挟まれた範囲Ｇ２１に設けられている。そして、深底部分２２の両側に、一対の傾斜部分２３，２３が設けられ、一対の傾斜部分２３，２３のさらに両側に、浅底部分２１，２１が設けられている。そして、各浅底部分２１，２１は、他のヘッドボルト穴１７，１７の周辺に設けられる傾斜部分２３，２３との境界まで設けられている。

各傾斜部分２３，２３の底面２３ａ，２３ａは、所定の角度（この場合、４５度）で傾斜している。つまり、深底部分２２の底面２２ａと傾斜部分２３の底面２３ａとのなす角が１３５度になっている。また、浅底部分２１の底面２１ａと傾斜部分２３の底面２３ａとのなす角が２２５度（１３５度）になっている。この場合、上述したように、浅底部分２１の底面２１ａと深底部分２２の底面２２ａとの高低差がｈ１１に設定されているので、各傾斜部分２３，２３の底面２３ａ，２３ａの傾斜角度がそれぞれ４５度になるように、傾斜部分２３，２３の範囲を設定することが可能である。

このように、ヘッドボルト穴１７Ｂの周辺では、深底部分２２および一対の傾斜部分２３，２３がヘッドボルト穴１７Ｂから比較的近い部分に設けられているのに対し、浅底部分２１，２１がヘッドボルト穴１７Ｂから比較的遠い部分に設けられている。

また、この実施形態では、図２に示すように、ウォータジャケット２０の浅底部分２１の下方には、ブロック外壁が内方（気筒中心側）に向けて延びる肉抜き部（鋳抜き部）１８が設けられている。以下、詳しく説明する。

肉抜き部１８は、ブロック外壁部１３のウォータジャケット２０の底壁を形成する底壁部分１３ａとスカート部１４との間の部分であって、内方に向けて窪ませて形成された部分となっている。肉抜き部１８が設けられるシリンダ１１の下側部分の外側には、凹状の肉抜き空間が形成されている。なお、肉抜き空間は、ブロック外壁部１３の底壁部分１３ａとスカート部１４との間の部分を、内方に向けて窪ませて形成された凹状の空間になっている。

肉抜き部１８は、シリンダブロック１０のヘッドボルト穴１７から比較的遠い部分に設けられている。上述したように、ヘッドボルト穴１７から比較的遠い部分には、ウォータジャケット２０の浅底部分２１が設けられている。このため、ヘッドボルト穴１７から比較的遠い部分には、浅底部分２１と肉抜き部１８とが設けられている。

なお、肉抜き部１８を浅底部分２１の下方の領域だけに設ける構成としてもよいが、浅底部分２１の下方の領域だけではなく、この浅底部分２１の両側の傾斜部分２３，２３の下方の領域にまで肉抜き部１８を拡げて設ける構成としてもよい。ただし、深底部分２２の下方の領域には、後述するような理由で、肉抜き部１８を設けることは困難である。

このように、シリンダブロック１０において、肉抜き部１８は、ウォータジャケット２０の浅底部分２１に対応して設けられる。したがって、シリンダブロック１０における肉抜き部１８の配置構成は、吸気側と排気側との間で対称的になっている。また、第１番気筒♯１と第４番気筒♯４との間で対称的になっている。また、第２番気筒♯２と第３番気筒♯３との間で対称的になっている。さらに、第２番気筒♯２では、気筒中心を通るＸ１−Ｘ１線（図２参照）に対称的になっている。また、第３番気筒♯３では、気筒中心を通り、上記Ｘ１−Ｘ１線に平行な線に対称的になっている。

（第１実施形態の作用効果）
以上述べたような第１実施形態のシリンダブロック１０によれば、次のような作用効果が得られる。

シリンダブロック１０のウォータジャケット２０の浅底部分２１では、浅底化構造を採用しないウォータジャケットに比べて、開放面２１ｂから底面２１ａまでの距離が小さくなり、シリンダ１１の変形可能なシリンダ軸方向の長さが小さくなるので、シリンダ１１の剛性が大きくなる。これにより、筒内圧力によるシリンダ１１のシリンダヘッド側の部分（この場合、シリンダ１１の上側部分）における変形を抑制することができる。

また、ウォータジャケット２０の浅底部分２１では、冷却水の流路断面積が小さく、冷却水の流速が大きくなるので、シリンダ１１の上側部分における冷却性を向上させることができる。これにより、シリンダ１１の上側部分における十分な冷却性を確保することができる。そして、筒内圧力が最大となる膨張行程初期時に、シリンダ１１の上側部分の温度上昇を抑制でき、これにともなって、シリンダ１１の上側部分と下側部分との温度差を低減できるようになる。つまり、シリンダ軸方向に沿う方向におけるシリンダ１１の温度差を抑制することができ、その結果として、燃費の向上等に貢献できる。

また、肉抜き部１８が設けられているヘッドボルト穴１７から比較的遠い部分では、その肉抜き部１８から肉抜き空間への放熱によって、シリンダ１１のクランクケース側の部分（この場合、シリンダ１１の下側部分）の冷却が行われる。一方、肉抜き部１８が設けられていないヘッドボルト穴１７から比較的近い部分では、ウォータジャケット２０の深底部分２２の下側部分を流れる冷却水による冷却によって、シリンダ１１の下側部分の冷却が行われる。これにより、シリンダ１１の下側部分における冷却性を確保することができる。

ここで、ヘッドボルト穴１７から比較的遠い部分において、浅底化構造を採用しただけで肉抜き部１８を設けない場合、シリンダ１１の下側部分が厚肉化してその熱容量が大きくなる。その結果、シリンダ１１の下側部分の冷却性を損なうことになる。このため、この実施形態では、ヘッドボルト穴１７から比較的遠い部分において、浅底化構造を採用するだけではなく、浅底部分２１に対応する部分に肉抜き部１８も併せて設け、シリンダ１１の下側部分における冷却性を確保するようにしている。しかも、肉抜き部１８を設けることで、シリンダブロック１０の軽量化に貢献できる。

この場合、ヘッドボルト穴１７から比較的遠い部分では、浅底化構造を採用したことにともなって、肉抜き部１８のシリンダ軸方向の幅（高さ）Ｈ１を、浅底化構造を採用しない場合に比べて大きくすることが可能になる。詳しくは、ブロック外壁部１３の底壁部分１３ａの厚さを、浅底化構造を採用しない場合と同一にすれば、浅底部分２１に対応する底壁部分１３ａが、浅底化構造を採用しない場合に比べて、上方（例えば、上記浅底部分２１の底面２１ａと深底部分２２の底面２２ａとの高低差ｈ１１分だけ上方）に設けられることになる。したがって、その分だけ、肉抜き部１８の高さＨ１が大きくなる。これにより、シリンダ１１の下側部分の冷却性を向上させることができる。

これに対し、ヘッドボルト穴１７から比較的近い部分においては、ヘッドボルトの締め付け力を確保して組み付け時のシリンダボア１１ａの変形を抑制するために、ブロック外壁部１３のヘッドボルト穴１７のボス部の肉厚をある程度は確保しなければならないので、肉抜き部１８のような部分を設けることは困難である。このため、この部分においてもウォータジャケットの浅底化構造を採用したのでは、シリンダ１１の下側部分の冷却性を損なうことになる。したがって、ヘッドボルト穴１７から比較的近い部分では、浅底化構造を採用せずに、ウォータジャケット２０の深底部分２２によって、シリンダ１１の下側部分の冷却性を確保するようにしている。

また、浅底部分２１と深底部分２２との間に傾斜部分２３を設けることで、そのような傾斜部分２３を設けない場合に比べて、冷却水の流れがスムーズになるので、シリンダ１１の冷却性をより向上できる。

［第２実施形態］
次に、第２実施形態について説明する。この実施形態は、ウォータジャケットの浅底部分の下方に別の冷却水通路が設けられている点で上記第１実施形態とは異なる。一方、この実施形態は、シリンダブロックの概略構成や、ウォータジャケットに浅底部分と深底部分と傾斜部分とが設けられている点では、上記第１実施形態と同様である。つまり、この実施形態においても、ウォータジャケットの一部に浅底化構造を採用している。以下、第１実施形態と異なる点について主に説明する。

図４は、この第２実施形態に係るシリンダブロック１０’を示す図２相当図であり、ウォータジャケット２０’の浅底部分２１と、その下方に位置する冷却水通路２４と、さらにその下方に位置する肉抜き部１８’とを示している。図５は、ウォータジャケット２０’に設けられる浅底部分２１と深底部分２２と傾斜部分２３と冷却水通路２４とを示す図であって、図５（ａ）は、その一部分を抜き出して示す平面図、図５（ｂ）は、その一部分のウォータジャケット２０’の深さ（開放面から底面までの距離）の変化を示す図である。

この実施形態では、図４、図５に示すように、シリンダブロック１０’のウォータジャケット２０’の浅底部分２１の下方には、別の冷却水通路２４が設けられている。シリンダブロック１０’には、複数の冷却水通路２４，２４，・・・が４つのシリンダ１１，１１，・・・（シリンダ部１２）の周囲に設けられている。各冷却水通路２４は、シリンダブロック１０’のブロック外壁部１３のウォータジャケット２０’の底壁を形成する底壁部分１３ａ’に形成された断面円形の孔部分であり、ウォータジャケット２０’の幅に比べ小径に形成されている。

具体的には、冷却水通路２４は、浅底部分２１の両側の傾斜部分２３，２３からこの浅底部分２１側に向けてそれぞれ直線的に延びる孔部２４ａ，２４ｂによって構成される。孔部２４ａ，２４ｂは、例えば、ドリル等による孔加工によって形成される。

ここで、断面視では、冷却水通路２４の孔部２４ａ，２４ｂは、傾斜部分２３，２３の底面２３ａ，２３ａに対し所定の方向（この場合、直交する方向）に延びている。つまり、孔部２４ａ，２４ｂのデッキ面１０ａに対する傾斜角度が４５度になっている。そして、孔部２４ａ，２４ｂの端部同士が浅底部分２１の下方で互いに接続されている（つながっている）。つまり、孔部２４ａ，２４ｂ同士は、所定の角度（この場合、９０度）で折れ曲がった状態で接続されている。

また、平面視では、冷却水通路２４の孔部２４ａ，２４ｂは、ウォータジャケット２０’の領域に重なり合って設けられている。孔部２４ａ，２４ｂは、ウォータジャケット２０’のブロック外壁部１３寄りの部分ではなく、シリンダ１１寄りの部分に設けられている。そして、孔部２４ａ，２４ｂ同士は、所定の角度で折れ曲がった状態で接続されている。

また、この実施形態では、図４に示すように、ウォータジャケット２０’の浅底部分２１の下方には、ブロック外壁が内方（気筒中心側）に向けて延びる肉抜き部（鋳抜き部）１８’が設けられている。肉抜き部１８’は、上記第１実施形態の肉抜き部１８（図２参照）とほぼ同様の構成であって、ブロック外壁部１３のウォータジャケット２０’の底壁を形成する底壁部分１３ａ’とスカート部１４との間の部分であって、内方に向けて窪ませて形成された部分となっている。肉抜き部１８’が設けられるシリンダ１１の下側部分の外側には、凹状の肉抜き空間が形成されている。ただし、上述のような冷却水通路２４を設けたことにともなって、ブロック外壁部１３の底壁部分１３ａ’が厚くなるため、肉抜き部１８’のシリンダ軸方向の幅（高さ）Ｈ２が、上記第１実施形態の肉抜き部１８の高さＨ１に比べて小さくなっている。

冷却水通路２４および肉抜き部１８’は、シリンダブロック１０’のヘッドボルト穴１７から比較的遠い部分に設けられている。このヘッドボルト穴１７から比較的遠い部分には、ウォータジャケット２０’の浅底部分２１が設けられている。このため、ヘッドボルト穴１７から比較的遠い部分には、浅底部分２１と冷却水通路２４および肉抜き部１８’とが設けられている。

このように、シリンダブロック１０’において、冷却水通路２４および肉抜き部１８’は、ウォータジャケット２０’の浅底部分２１に対応して設けられる。したがって、シリンダブロック１０’における冷却水通路２４および肉抜き部１８’の配置構成は、吸気側と排気側との間で対称的になっている。また、第１番気筒♯１と第４番気筒♯４との間で対称的になっている。また、第２番気筒♯２と第３番気筒♯３との間で対称的になっている。さらに、第２番気筒♯２では、気筒中心を通るＸ１−Ｘ１線（図２参照）に対称的になっている。また、第３番気筒♯３では、気筒中心を通り、上記Ｘ１−Ｘ１線に平行な線に対称的になっている。

以上述べたような第２実施形態のシリンダブロック１０’によれば、上記第１実施形態のシリンダブロック１０とほぼ同様の作用効果が得られる。

詳細には、シリンダブロック１０’のウォータジャケット２０’の浅底部分２１では、浅底化構造を採用しないウォータジャケットに比べて、開放面２１ｂから底面２１ａまでの距離が小さくなり、シリンダ１１の変形可能なシリンダ軸方向の長さが小さくなるので、シリンダ１１の剛性が大きくなる。これにより、筒内圧力によるシリンダ１１のシリンダヘッド側の部分（この場合、シリンダ１１の上側部分）における変形を抑制することができる。

また、ウォータジャケット２０’の浅底部分２１では、冷却水の流速が大きくなるので、シリンダ１１の上側部分における冷却性を向上させることができる。これにより、シリンダ１１の上側部分における十分な冷却性を確保することができる。そして、筒内圧力が最大となる膨張行程初期時に、シリンダ１１の上側部分の温度上昇を抑制でき、これにともなって、シリンダ１１の上側部分と下側部分との温度差を低減できるようになる。つまり、シリンダ軸方向に沿う方向におけるシリンダ１１の温度差を抑制することができ、その結果として、燃費の向上等に貢献できる。

また、冷却水通路２４および肉抜き部１８’が設けられているヘッドボルト穴１７から比較的遠い部分では、冷却水通路２４を流れる冷却水による冷却および肉抜き部１８’から肉抜き空間への放熱によって、シリンダ１１のクランクケース側の部分（この場合、シリンダ１１の下側部分）の冷却が行われる。一方、冷却水通路２４および肉抜き部１８’が設けられていないヘッドボルト穴１７から比較的近い部分では、ウォータジャケット２０’の深底部分２２の下側部分を流れる冷却水による冷却によって、シリンダ１１の下側部分の冷却が行われる。これにより、シリンダ１１の下側部分における冷却性を確保することができる。

ここで、ヘッドボルト穴１７から比較的遠い部分において、浅底化構造を採用しただけで冷却水通路２４および肉抜き部１８’を設けない場合、シリンダ１１の下側部分が厚肉化してその熱容量が大きくなる。その結果、シリンダ１１の下側部分の冷却性を損なうことになる。このため、この実施形態では、ヘッドボルト穴１７から比較的遠い部分において、浅底化構造を採用するだけではなく、浅底部分２１に対応する部分に冷却水通路２４および肉抜き部１８’も併せて設け、シリンダ１１の下側部分における冷却性を確保するようにしている。しかも、肉抜き部１８’を設けることで、シリンダブロック１０の軽量化に貢献できる。この場合、ヘッドボルト穴１７から比較的遠い部分では、肉抜き部１８’の高さＨ２が、上記第１実施形態の肉抜き部１８の高さＨ１に比べて小さくなっている分、肉抜き空間への放熱性では上記第１実施形態に比べて低くなる。そこで、冷却水通路２４を別途設けてシリンダ１１の下側部分を積極的に冷却することで、シリンダ１１の下側部分の冷却性を向上させるようにしている。

これに対し、ヘッドボルト穴１７から比較的近い部分においては、ヘッドボルトの締め付け力を確保して組み付け時のシリンダボア１１ａの変形を抑制するために、ブロック外壁部１３のヘッドボルト穴１７のボス部の肉厚をある程度は確保しなければならないので、冷却水通路や肉抜き部のような部分を設けることは困難である。このため、この部分においてもウォータジャケットの浅底化構造を採用したのでは、シリンダ１１の下側部分の冷却性を損なうことになる。したがって、ヘッドボルト穴１７から比較的近い部分では、浅底化構造を採用せずに、ウォータジャケット２０’の深底部分２２によって、シリンダ１１の下側部分の冷却性を確保するようにしている。

また、浅底部分２１と深底部分２２との間に傾斜部分２３を設けることで、そのような傾斜部分２３を設けない場合に比べて、冷却水の流れがスムーズになるので、シリンダ１１の冷却性をより向上できる。また、傾斜部分２３を設けることで、底壁部分１３ａ’への冷却水通路２４の加工が容易になる。例えば、ドリル加工で、冷却水通路２４を形成する場合、冷却水通路２４の孔部２４ａ，２４ｂ同士を浅底部分２１の下方でつなぐ必要があるが、この場合、浅底部分２１の底面２１ａに比べて、傾斜部分２３の底面２３ａに対しては、冷却水通路２４の孔部２４ａ，２４ｂのドリル加工を容易に行うことができる。つまり、傾斜部分２３の底面２３ａをドリル加工の加工面とすることで、孔部２４ａ，２４ｂ同士をつなぐようなドリル加工を容易に行うことができる。

［変形例］
以上、本発明の実施形態について説明したが、ここに示した実施形態は一例であり、さまざまに変形することが可能である。その一例を以下に挙げる。

（１）本発明の適用対象として挙げた自動車用直列４気筒ディーゼルエンジンに使用されるサイアミーズ構造のシリンダブロックは一例であって、本発明は、これに限らず、ガソリンエンジンのシリンダブロックにも適用可能である。また、本発明は、サイアミーズ構造ではないシリンダブロックに対しても適用可能である。さらに、本発明は、自動車用に限らず、その他の用途に使用されるエンジンのシリンダブロックにも適用可能である。また、気筒数や、エンジン形式（直列型やＶ型や水平対向型等の別）についても特に限定されるものではない。

（２）ダイキャスト製のシリンダブロックとして、鋳鉄製のライナを一体的に鋳込んで製造するシリンダブロックを採用する構成であってもよい。このように、鋳鉄製のライナを用いることで、ピストンが摺接するシリンダボア内面の機械的強度、耐摩耗性、耐熱性等を確保することが容易になる。

（３）上記第１，２実施形態では、傾斜部分を浅底部分と深底部分との間に設ける構成としたが、このような傾斜部分を設けない構成としてもよい。また、傾斜部分の底面の傾斜角度は、４５度以外であってもよい。さらに、傾斜部分の底面の形状は、平面以外であってもよい。ただし、上述したように、冷却水の流れをスムーズにする点からすれば、浅底部分と深底部分との間に傾斜部分を設けることが好ましく、また、冷却水通路のドリル加工を容易とする点からすれば、傾斜部分の底面を平面にすることが好ましい。

（４）上記第２実施形態では、冷却水通路および肉抜き部を設けた構成としたが、冷却水通路だけによってシリンダの下側部分の冷却性を確保可能であれば、肉抜き部を設けない構成としてもよい。また、冷却水通路の形状、冷却水通路の孔部の断面形状や大きさ（孔径）、冷却水通路の孔部のデッキ面に対する傾斜角度、冷却水通路の孔部同士が接続される角度等は上述した場合だけに限定されない。

第１実施形態に係るシリンダブロックを示す平面図である。 図１におけるＸ１−Ｘ１線に沿った断面図である。 図１のシリンダヘッドのウォータジャケットに設けられる浅底部分と深底部分を示す図である。 第２実施形態に係るシリンダブロックを示す図２相当図である。 図４のシリンダヘッドのウォータジャケットに設けられる浅底部分と深底部分と冷却水通路とを示す図３相当図である。

符号の説明

１０ シリンダブロック
１０ａ デッキ面
１１ シリンダライナ
１１ａ シリンダボア
１２ シリンダライナ部
１３ ブロック外壁部
１３ａ 底壁部分
１７ ヘッドボルト穴
１８ 肉抜き部
２０ ウォータジャケット
２１ 浅底部分
２１ａ 底面
２２ 深底部分
２２ａ 底面
２３ 傾斜部分
２３ａ 底面

Claims (5)

1. シリンダの周囲の両側にシリンダ列方向に延びるウォータジャケットが形成され、このウォータジャケットがデッキ面に開放されたオープンデッキタイプのシリンダブロックにおいて、
   前記ウォータジャケットのシリンダ列方向に延びる両側の部分にはそれぞれ浅底部分と深底部分とが設けられ、
   前記浅底部分は、シリンダヘッドを組み付けるためのヘッドボルトを締め付けるヘッドボルト穴から比較的遠い部分に設けられる一方、前記深底部分は、前記ヘッドボルト穴から比較的近い部分に設けられ、
   前記浅底部分のシリンダ軸方向のクランクケース側の部分には、ブロック外壁がシリンダ中心側に向けて延びる肉抜き部が設けられていることを特徴とするシリンダブロック。
2. シリンダの周囲の両側にシリンダ列方向に延びるウォータジャケットが形成され、このウォータジャケットがデッキ面に開放されたオープンデッキタイプのシリンダブロックにおいて、
   前記ウォータジャケットのシリンダ列方向に延びる両側の部分にはそれぞれ浅底部分と深底部分とが設けられ、
   前記浅底部分は、シリンダヘッドを組み付けるためのヘッドボルトを締め付けるヘッドボルト穴から比較的遠い部分に設けられる一方、前記深底部分は、前記ヘッドボルト穴から比較的近い部分に設けられ、
   前記浅底部分のシリンダ軸方向のクランクケース側の部分には、冷却水通路が設けられていることを特徴とするシリンダブロック。
3. シリンダの周囲の両側にシリンダ列方向に延びるウォータジャケットが形成され、このウォータジャケットがデッキ面に開放されたオープンデッキタイプのシリンダブロックにおいて、
   前記ウォータジャケットのシリンダ列方向に延びる両側の部分にはそれぞれ浅底部分と深底部分とが設けられ、
   前記浅底部分は、シリンダヘッドを組み付けるためのヘッドボルトを締め付けるヘッドボルト穴から比較的遠い部分に設けられる一方、前記深底部分は、前記ヘッドボルト穴から比較的近い部分に設けられ、
   前記浅底部分のシリンダ軸方向のクランクケース側の部分には、冷却水通路と、ブロック外壁がシリンダ中心側に向けて延びる肉抜き部とが設けられていることを特徴とするシリンダブロック。
4. 前記冷却水通路がドリル加工によって形成されることを特徴とする請求項２または請求項３に記載のシリンダブロック。
5. 前記浅底部分と深底部分との間には、底面が傾斜している傾斜部分が設けられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のシリンダブロック。

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