JP6044616B2 - エンジン構造 - Google Patents

Description

本発明は、エンジン構造に関するものである。

近年、燃焼室を断熱化することにより冷却損失を低下させ、これによりエンジンの熱効率を向上させて燃費性能を改善する技術が検討されている。例えば、特許文献１には、炭素繊維強化樹脂複合材料（ＣＦＲＰ／Ｃａｒｂｏｎ Ｆｉｂｅｒ Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｐｌａｓｔｉｃｓ）により形成されたシリンダライナを備えたエンジン構造が開示されている。このエンジン構造は、エンジン騒音の抑制を目的とするものであって、エンジンの冷却損失の低下を直接の目的とするものではない。しかし、このエンジン構造によれば、シリンダライナが熱伝導率の低い炭素繊維強化樹脂複合材料により形成されていることで、シリンダブロックへの放熱が抑制される。その結果、エンジンの冷却損失の低下、ひいては熱効率の向上に寄与するものとなっている。

特開昭５９−４９３５２号公報

しかし、特許文献１のエンジン構造は、シリンダブロックへの放熱が抑制されることで、シリンダライナの外側を流れる冷却水やオイル（冷却流体）の温度上昇も妨げられてしまう。そのため、例えば寒冷地等では、冷却水の熱エネルギーを利用した暖房機能に支障が生じるといった弊害を伴うおそれがある。

本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、エンジンの熱効率を高めながら、冷却水やオイルなどの冷却流体への熱輸送を良好に行うことが可能なエンジン構造を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明は、燃焼室を形成する燃焼室形成面を有する燃焼室形成部材と、冷却流体が流通する流体通路とを備えたエンジン構造であって、前記燃焼室形成部材は、燃焼室形成面に沿った第１方向の熱伝導率が燃焼室形成面に直交する第２方向の熱伝導率よりも大きい熱伝導異方性を有しており、前記流体通路は、前記第１方向における前記燃焼室形成部材の一方側の端部近傍の位置のみに、当該端部近傍の位置を冷却流体が流通するように設けられているものである。

このエンジン構造によれば、燃焼室形成部材が上記のような熱伝導異方性を有することで、燃焼室で発生した熱は、専ら燃焼室形成部材に沿って流体通路側の端部に向かって移動することとなり、燃焼室形成部材から外側（第２方向外側）への放熱が抑制される。そのため、燃焼室を高い温度に保ってエンジンの熱効率を高める一方で、流体通路内を流れる冷却流体への熱輸送を効率良く行って当該冷却流体を良好に昇温させることが可能となる。さらに、このエンジン構造によれば、前記流体通路が、前記第１方向における前記燃焼室形成部材の一方側の端部近傍の位置のみに設けられているので、冷却流体への過剰な熱伝達（冷却損失の増大）を抑制することが可能になる。また、流体通路内の冷却流体の容積が小さくなるので、少ない熱量で冷却流体を昇温させることが可能となる。このような構造は、発熱量の比較的小さい低熱容量型のエンジンおいて特に有用なものとなる。

このエンジン構造において、前記燃焼室形成部材は、前記熱伝導異方性を有する材料で形成されていてもよいし、複数の部材、すなわち前記燃焼室形成面を有する内側部材と、前記第２方向において前記内側部材の外側に位置しかつ当該内側部材よりも熱伝導率の低い外側部材とで構成されていてもよい。

前者は、材料自体の特性を利用して燃焼室形成部材が構成されるものであり、後者は、熱伝導率の違う複数の部材で燃焼室形成部材が構成されるものである。何れのエンジン構造についても、上述した作用効果を良好に享受することが可能となる。

なお、前者の構造において、前記燃焼室形成部材は、前記熱伝導異方性を有する炭素繊維強化樹脂複合材料で形成された主体部と、金属材料から形成されて前記燃焼室形成面を形成する補強部とを有する構造であるのが好適である。

この構造によれば、炭素繊維強化樹脂複合材料を用いて燃焼室形成部材に熱伝導異方性を持たせながら、燃焼室形成部材全体の強度を高めることが可能となる。
なお、本発明は、燃焼室を形成する燃焼室形成面を有する燃焼室形成部材と、冷却流体が流通する流体通路とを備えたエンジン構造であって、前記燃焼室形成部材は、燃焼室形成面に沿った第１方向の熱伝導率が燃焼室形成面に直交する第２方向の熱伝導率よりも大きい熱伝導異方性を有しており、前記流体通路は、少なくとも前記第１方向における前記燃焼室形成部材の端部近傍の位置を冷却流体が流通するように設けられており、前記燃焼室形成部材は、前記熱伝導異方性を有する炭素繊維強化樹脂複合材料で形成された主体部と、金属材料から形成されて前記燃焼室形成面を形成する補強部とを有するものであってもよい。

また、上記のエンジン構造において、前記燃焼室形成部材は、前記熱伝導異方性を有する本体部と、前記第１方向における特定位置で本体部に熱伝達可能に繋がり、当該本体部から前記冷却流体へ熱を伝達する熱誘導部とを含むものであるのが好適である。

このエンジン構造によれば、前記燃焼室形成部材によって第１方向に移動する熱をより効率良く流体通路内の冷却流体に伝達することが可能となる。なお、「熱伝達可能に繋がる」とは、本体部と熱誘導部とが同一材料により一体に形成されている場合と、本体部と熱誘導部とが個別に形成され、かつ互いに当接することにより熱伝達可能に繋がっている場合の双方を含む意味である。

この場合、前記熱誘導部は、前記流体通路の壁面を形成しているのが好適である。

このエンジン構造によれば、熱誘導部と冷却流体との接触面積が大きくなるので、より一層効率良く冷却流体に熱を伝達することが可能となる。

なお、上記のエンジン構造において、前記燃焼室形成部材は、シリンダライナ、シリンダヘッド、吸気弁、排気弁およびピストンの少なくとも一つである。

以上のような本発明のエンジン構造によれば、エンジンの熱効率を高めながら、冷却水やオイルなどの冷却流体への熱輸送も良好に行うことが可能となる。

本発明のエンジン構造が適用された多気筒エンジンの断面図（第１実施形態）である。 前記エンジンのシリンダブロックを示す要部断面図である。 熱の移動方向を説明する説明図（図２に対応する図）である。 前記エンジン構造の変形例を示すエンジンの断面図である。 本発明が適用されたエンジンの要部断面図（第２実施形態）である。 本発明が適用されたエンジンの要部断面図（第３実施形態）である。 本発明が適用されたエンジン（ピストン）の要部断面図（第４実施形態）である。

以下、添付図面を参照しながら本発明の第１の実施形態について詳述する。

（エンジンの全体構造）
図１は、本発明が適用された多気筒エンジン１（以下、エンジン１と略す）を断面図で示している。このエンジン１は、自動車等の車両用エンジンであり、図１の紙面に垂直な方向に、４つの気筒が配置された直列４気筒のガソリンエンジンである。

このエンジン１は、エンジン本体２と、これに組付けられた図外の吸排気マニホールドおよび各種ポンプ等の補機とを含む。

エンジン本体２は、上下に連結されるカムキャップ３、シリンダヘッド４、シリンダブロック５、クランクケース（図示省略）及びオイルパン（図示省略）を含む。

シリンダブロック５には、４つのシリンダボア７が形成され、各シリンダボア７内にそれぞれピストン８が摺動可能に収容され、これらピストン８、シリンダボア７、シリンダヘッド４および後記吸排気弁１４、１５によって燃焼室１０が気筒毎に形成されている。なお、各ピストン８は、コネクティングロッド９を介して、クランクケースに回転自在に支持されたクランク軸（図示省略）に連結されている。

シリンダヘッド４には、上記燃焼室１０を形成するための、上記シリンダボア７と同数の凹部４ａが設けられている。シリンダヘッド４には、気筒毎に、各凹部４ａの位置で燃焼室１０に開口する吸気ポート１２及び排気ポート１３が設けられ、吸気ポート１２及び排気ポート１３をそれぞれ開閉する吸気弁１４及び排気弁１５が、各ポート１２，１３にそれぞれ装備されている。

吸気弁１４及び排気弁１５は、それぞれリターンスプリング１６、１７により各ポート１２、１３を閉止する方向（図１の上方向）に付勢されており、カムシャフト１８、１９の外周に設けられたカム部１８ａ、１９ａによって押下されることで、各ポート１２、１３を開くように構成されている。詳しくは、カムシャフト１８、１９の回転に伴い、スイングアーム２０、２１の中央部に設けられたカムフォロア２０ａ、２１ａを上記カム部１８ａ、１９ａが押下することで、スイングアーム２０、２１がそれらの一端側に設けられた油圧ラッシュアジャスタ２４、２５のピボット機構の頂部を支点として揺動し、この揺動に伴い、スイングアーム２０、２１の他端部が上記リターンスプリング１６、１７の付勢力に抗して吸気弁１４及び排気弁１５を押下する。これにより各ポート１２、１３が開く。

シリンダヘッド４およびシリンダブロック５には、ウォータジャケットが設けられている。詳しくは、シリンダブロック５には、４つのシリンダボア７を一体に囲むようにウォータジャケット２６が設けられている。また、シリンダヘッド４には、燃焼室１０の吸気側（図１では右側）であって吸気ポート１２の下側の位置にウォータジャケット２７が設けられるとともに、燃焼室１０の排気側（図１では左側）であって排気ポート１３の下側の位置にウォータジャケット２８が設けられ、さらに、燃焼室１０の直ぐ上方であって両ポート１２，１３の間の位置にウォータジャケット２９が設けられている。

詳細図を省略するが、シリンダブロック５のウォータジャケット２６と、シリンダヘッド４のウォータジャケット２７、２８とは、シリンダヘッド４とシリンダブロック５との間に介設された図外のガスケットの連通孔を介して互いに連通している。

各ウォータジャケット２６〜２９は、図外のウォータポンプに繋がっており、これにより、冷却水（冷却流体）がエンジン本体２と図外のラジエータとの間を循環しながら、各ウォータジャケット２６〜２９を所定の順序で流通するようになっている。

なお、図１中の符号３０〜３２は、シリンダブロック５及びシリンダヘッド４に形成されたオイルギャラリである。これらオイルギャラリは、図外のオイルポンプに繋がっており、これにより、上記油圧ラッシュアジャスタ２４、２５などの油圧作動装置に作動用の油圧が供給されるとともに、潤滑用および冷却用のオイル（冷却流体）がエンジン本体２の各部に供給されるようになっている。

（シリンダブロック５の詳細構造）
シリンダブロック５は、図１及び図２に示すように、アルミ合金の鋳造品であるブロック本体５０と、このブロック本体５０に鋳込まれ、又は圧入された円筒状のシリンダライナ５１（本発明の燃焼室形成部材に相当する）とを備えており、このシリンダライナ５１により上記シリンダボア７が形成されている。当例では、シリンダライナ５１の内周面が本発明の燃焼室形成面に相当する。

ブロック本体５０は、４つのシリンダ部５５と、シリンダ部５５の下方に繋がってクランク室を形成するスカート部５６と、このスカート部５６の内側に形成された、クランク軸の軸受部５７とを備えている。そして、各シリンダ部５５に上記シリンダライナ５１が配設されている。

シリンダライナ５１は、上記シリンダボア７のうち、上端部分以外の部分を形成する第１ライナ部５２（本発明の本体部に相当する）と、上記シリンダボア７のうち、その上端部分を形成する第２ライナ部５３（本発明の熱誘導部に相当する）とを含む。当例では、第２ライナ部５３は、シリンダボア７のうち、上死点に到達したピストン８のピストンリングの位置を含む一定の領域を形成している。

第１ライナ部５２は、高熱電導性の炭素繊維強化樹脂複合材料（ＣＦＲＰ）により形成されるとともに、熱伝導異方性を有している。詳しく説明すると、第１ライナ部５２は、例えばピッチ系炭素繊維をエポキシ樹脂等に含浸、積層した炭素繊維強化樹脂複合材料が用いられて、炭素繊維がシリンダライナ５１（第１ライナ部５２）の中心線（軸）と平行に並ぶように円筒状に形成されたものである。これにより、第１ライナ部５２は、金属材料と同等以上の熱伝導率を有するとともに、上下方向（中心線と平行な方向（シリンダライナ５１の内周面に沿った方向）／本発明の第１方向に相当する）の熱伝導率が厚み方向（中心線と直交する方向／本発明の第２方向に相当する）の熱伝導率よりも大きい熱伝導特性、すなわち熱伝導異方性を有した構造となっている。当例では、例えば上下方向の熱伝導率が約３００Ｗ／ｍＫであるのに対して、厚み方向の熱伝導率は約２．０Ｗ／ｍＫであり、第１ライナ部５２は、上下方向の熱伝導率が厚み方向の熱伝導率の１５０倍である。

一方、第２ライナ部５３は、第１ライナ部５２の上面に熱伝達可能な状態で当接している。この第２ライナ部５３は、金属材料で形成されており、当例では、シリンダライナの一般的材料である鋳鉄により形成されている。鋳鉄の熱伝導率は、約４８Ｗ／ｍＫである。

第２ライナ部５３の径方向外側（外周）には、上記ウォータジャケット２６が設けられている。ウォータジャケット２６は、第２ライナ部５３の外周面と、ブロック本体５０に形成された段状部５０ａの壁面と、上記ガスケットとにより形成されている。すなわち、シリンダライナ５１のうち、第２ライナ部５３の外周面は冷却水に直接接触している。

（上記エンジン構造の作用効果）
上記のエンジン構造によれば、シリンダライナ５１の第１ライナ部５２が上記のような熱伝導異方性を有していることにより、シリンダライナ５１が受けた熱は、専ら図３中に矢印で示すように、第１ライナ部５２に沿って温度の低いウォータジャケット２６側の端部に向かって移動することとなり、第１ライナ部５２からその径方向（厚み方向）外側への放熱が抑制される。すなわち、熱伝導異方性のない一般的なシリンダライナを有するシリンダブロックの場合、シリンダライナからその厚み方向外側へ多くの熱が無駄に放熱されることとなるが、上記エンジン構造によれば、そのような無駄な放熱が抑制される。しかも、シリンダライナ５１に沿って移動した熱の大分は第２ライナ部５３を介して冷却水に伝達されるため、これによりウォータジャケット２６内の冷却水の昇温も効果的に促進される。従って、上記のエンジン構造によれば、燃焼室１０を高い温度に保ってエンジンの熱効率を高めることができる一方で、ウォータジャケット２６内を流れる冷却水も良好に昇温させることができ、例えば寒冷地等において、暖房機能に支障が生じるといった不都合が生じることを未然に回避することが可能になる。

また、このエンジン構造では、第１ライナ部５２の上部に、鋳鉄から形成された第２ライナ部５３が設けられ、この第２ライナ部５３を介して第１ライナ部５２からウォータジャケット２６内の冷却水に熱を伝達するので、上記のような熱伝導異方性を有する第１ライナ部５２をシリンダライナ５１に設けながらも、シリンダライナ５１の径方向外側に位置するウォータジャケット２６内の冷却水に対して円滑に熱を伝達することができる。

しかも、第２ライナ部５３によりウォータジャケット２６の壁面が形成されることにより、冷却水が第２ライナ部５３に直接接触する構造なので、第２ライナ部５３から冷却水への熱伝達が効率良く行われる。従って、上記のエンジン構造によれば、燃焼熱を、シリンダライナ５１（第１ライナ部５２及び第２ライナ部５３）を介して効率良く冷却水に伝達して、冷却水を昇温させることができるという利点もある。

なお、図１及び図２に示したエンジン構造では、第１ライナ部５２は炭素繊維強化樹脂複合材料（ＣＦＲＰ）から形成された単層構造であるが、第１ライナ部５２は、例えば図４に示すような二層構造であってもよい。図４に示す第１ライナ部５２は、高熱電導性の炭素繊維強化樹脂複合材料で形成された外周部５２ａ（本発明の主体部に相当する）と、その内周面に一体的に設けられた鋳鉄等の金属材料からなる内周部５２ｂ（本発明の補強部に相当する）とを含む二層構造であり、内周部５２ｂにより上記シリンダボア７が形成されている。つまり、図４に示す第１ライナ部５２は、炭素繊維強化樹脂複合材料で形成された外周部５２ａが、金属材料からなる内周部５２ｂにより補強された構造を有している。このエンジン構造によれば、図１及び図２に示したものに比べて、第１ライナ部５２の剛性および耐摩耗性などが向上する。従って、上述した作用効果を享受しつつ、第１ライナ部５２の耐久性、ひいてはエンジン１の耐久性を向上させることが可能になるという利点がある。

（第２実施形態）
図５は、上記シリンダブロック５の断面図であって、第１実施形態の図２に相当するものである。同図に示すように、第２実施形態では、シリンダライナ５１が、筒状に形成された内外２つのライナ部６２、６３（内側ライナ部６２、外側ライナ部６３と称す）を備えている。

各ライナ部６２、６３は、互いに熱伝導率が異なる金属材料から形成されている。具体的には、内側ライナ部６２（本発明の内側部材に相当する）は、アルミ合金により形成されており、外側ライナ部６３（本発明の外側部材に相当する）は、内側ライナ部６２よりも熱伝導率の低いチタン又は鋳鉄により形成されている。アルミ合金の熱伝導率は約２３０Ｗ／ｍＫであり、チタンの熱伝導率は約１７Ｗ／ｍＫである。なお、鋳鉄の熱伝導率は、上記の通り約４８Ｗ／ｍＫである。

内側ライナ部６２の上端部分、すなわちシリンダボア７の上端部分を形成する箇所には、一定の厚みで径方向外側に突出する鍔部６２ａが全周に亘って形成されている。外側ライナ部６３は、その上端が鍔部６２ａの下面に当接した状態で内側ライナ部６２の外周面上に外嵌されている。これにより外側ライナ部６３が内側ライナ部６２に一体化されている。

なお、内側ライナ部６２の上端部分の径方向外側には、ウォータジャケット２６が設けられている。ウォータジャケット２６は、鍔部６２ａの外周面と、ブロック本体５０に形成された段状部５０ａの壁面と、上記ガスケットとにより形成されている。

このような第２実施形態のエンジン構造によれば、シリンダライナ５１が、上記のように内側ライナ部６２とそれよりも熱伝導率の低い外側ライナ部６３とにより構成されているので、シリンダライナ５１の上端部分（鍔部６２ａに対応する箇所）以外の領域では、外側ライナ部６３によって径方向外側への放熱が抑制され、シリンダライナ５１が受けた熱は、専ら内側ライナ部６２に沿って温度の低いウォータジャケット２６側の端部に向かって移動し、鍔部６２ａから冷却水に伝達される。すなわち、第２実施形態のシリンダライナ５１も、その上端部分以外の領域では、第１実施形態の第１ライナ部５２と同様に、上下方向の熱伝導率が厚み方向の熱伝導率よりも大きい熱伝導異方性を有した構造となっている。

従って、この第２実施形態のエンジン構造も、第１実施形態と同様に、燃焼室１０を高い温度に保ってエンジンの熱効率を高めることができる一方で、ウォータジャケット２６内を流れる冷却水を良好に昇温させることができる。

なお、この第２実施形態のエンジン構造では、シリンダライナ５１の上端部分以外の領域では、上記の通り、外側ライナ部６３によってブロック本体５０への熱伝達が抑制される結果、シリンダライナ５１は、実質的に上下方向の熱伝導率が厚み方向の熱伝導率よりも大きい熱伝達異方性を有した構造となっている。つまり、この第２実施形態のエンジン構造では、シリンダライナ５１のうち、上端部分以外の領域が本発明の本体部に相当し、シリンダライナ５１の上端部分（鍔部６２ａに対応する箇所）が本発明の熱誘導部に相当する。

（第３実施形態）
第３実施形態は、本発明が上記吸気弁１４に適用されたものである。

図６に示すように、吸気弁１４は、バルブガイド７３を介してシリンダヘッド４に進退可能に支持されるシャフト部７０と、このシャフト部７０の先端に設けられる傘型の弁本体７２とを備えている。吸気弁１４は、リターンスプリング１６の弾発力により、弁本体７２の周縁部が吸気ポート１２の開口周縁部に当接して吸気ポート１２を閉止する閉止位置と、弁本体７２の周縁部が吸気ポート１２の開口周縁部から離れて吸気ポート１２を開く開放位置とに変位する。

弁本体７２は、燃焼室１０を形成する弁面（燃焼室形成面）および閉弁時にシリンダヘッド４に当接する部分を含む弁面部７２ａ（本発明の内側部材に相当する）と、吸気弁１４に繋がる背面部７２ｂ（本発明の外側部材に相当する）と備えている。

弁面部７２ａは金属材料で形成されており、背面部７２ｂと上記シャフト部７０とは、弁面部７２ａとは熱伝導率の異なる金属材料により一体に形成されている。具体的には、弁面部７２ａは、アルミ合金（熱伝導率：２３０Ｗ／ｍＫ）により形成され、背面部７２ｂとシャフト部７０とは、弁面部７２ａよりも熱伝導率の低いチタン（熱伝導率：１７Ｗ／ｍＫ）又は鋳鉄（熱伝導率：４８Ｗ／ｍＫ）により一体に形成されている。

このような第３実施形態のエンジン構造によれば、弁本体７２のうち、背面部７２ｂの熱伝導率が弁面部７２ａの熱伝導率に比べて低いため、背面部７２ｂによりシャフト部７０への熱伝達が抑制され、弁本体７２の弁面が受けた熱の大部分は、図６中に矢印で示すように、弁面に沿ってその周囲に移動してシリンダヘッド４に伝達され、吸気ポート１２の近傍に設けられた上記ウォータジャケット２７，２９内の冷却水に伝えられる。すなわち、弁本体７２は、その弁面部７２ａに沿った方向（本発明の第１方向に相当する）の熱伝導率が弁面と直交する厚み方向（本発明の第２方向に相当する）の熱伝導率よりも大きい熱伝導異方性を有した構造となっている。そのため、シャフト部７０及びバルブガイド７３からシリンダヘッド４への放熱や、シャフト部７０から吸気ポート１２内の吸気への放熱が抑制される一方で、冷却水への熱輸送が促進されることとなる。

従って、この第３実施形態についても、第１、２実施形態と同様に、燃焼室１０を高い温度に保ってエンジンの熱効率を高めることができる一方で、ウォータジャケット２７、２９内を流れる冷却水を良好に昇温させることが可能となる。

この第３実施形態の変形例として、例えば、シャフト部７０を内軸部と外軸部とを有する二重構造とし、弁本体７２の弁面部７２ａとシャフト部７０の内軸部とをアルミ合金により一体に形成する一方、弁本体７２の背面部７２ｂとシャフト部７０の外側部とをチタンや鋳鉄により一体に形成する構造を採用することも可能である。この構造によれば、弁面部７２ａが受けた熱の一部をシャフト部７０の内部（内軸部）を通じてその末端に導き、カムシャフト１８やスイングアーム２０に供給されるオイルや、シリンダヘッド４に形成される図外のウォータジャケット内の冷却水に与えることが可能となる。そのため、オイルや冷却水の昇温を促進する上で有利となる。

なお、第３実施形態では、本発明が吸気弁１４に適用された例について説明したが、本発明は排気弁１５についても、同様に適用可能である。

（第４実施形態）
第４実施形態は、本発明が上記ピストン８に適用されたものである。

図７に示すように、ピストン８は、外周に第１〜第３の３つのピストンリング８４〜８６を有するピストン本体部８１と、ピストンピン孔８３ａを有する一対のピンボス部８３と、スカート部８２とを一体に備えている。

ピストン本体部８１は、第１リング８４と第２リング８５との間の位置を境界線として、ピストン８の頂面（ピストントップ／燃焼室形成面）を含む上側の上部本体８１ａ（本発明の内側部材に相当する）と、それよりも下側の下部本体８１ｂ（本発明の外側部材に相当する）とを備えている。上部本体８１ａと下部本体８１ｂとは、熱伝導率の異なる金属材料により形成されている。具体的には、上部本体８１ａは、アルミ合金（熱伝導率：２３０Ｗ／ｍＫ）により形成され、下部本体８１ｂは、上部本体８１ａよりも熱伝導率の低いチタン（熱伝導率：１７Ｗ／ｍＫ）や鋳鉄（熱伝導率：４８Ｗ／ｍＫ）により形成されている。

なお、ピストンリング８４〜８６は、鋳鉄又はスチール（ステンレス鋼、シリコンクロム鋼、炭素鋼）により形成されている。

このような第４実施形態のエンジン構造によれば、ピストン本体部８１のうち、下部本体８１ｂの熱伝導率が上部本体８１ａの熱伝導率に比べて低いため、ピストン８の頂面が受けた熱の大部分は、図７中に矢印で示すように、上部本体８１ａに沿ってその周囲に移動し、第１リング８４を介してシリンダブロック５（シリンダライナ５１）に伝達され、当該シリンダブロック５に形成されたウォータジャケット２６内の冷却水に伝えられる。すなわち、ピストン８は、その頂面に沿った方向（本発明の第１方向に相当する）の熱伝導率が上下方向（頂面に直交する方向／発明の第２方向に相当する）の熱伝導率よりも大きい熱伝導異方性を有した構造となっている。そのため、ピンボス部８３及びコネクティングロッド９を介してクランク軸に放熱されることやスカート部８２からの放熱が抑制される一方で、冷却水への熱輸送が促進されることとなる。

従って、この第４実施形態についても、第１〜３実施形態と同様に、燃焼室１０を高い温度に保ってエンジンの熱効率を高めることができる一方で、ウォータジャケット２７、２９内を流れる冷却水を良好に昇温させることが可能となる。

なお、以上説明した本発明の第１〜第４の各実施形態は、本発明にかかるエンジン構造の好ましい実施形態の例示であって、その具体的な構成は、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

例えば、第１実施形態（図２）に示したシリンダライナ５１の第１ライナ部５２は、上記の例では、高熱電導性の炭素繊維強化樹脂複合材料（ＣＦＲＰ）により形成されているが、例えば、黒鉛と金属（アルミニウム等）との複合材料、すなわち直交する方向の熱伝達率に差が生じるように黒鉛を金属中に配向させた複合材料や、多層カーボンナノチューブを用いた熱伝導異方性を有する材料により構成されていてもよい。要は、第１ライナ部５２として、厚み方向の熱伝達率に比べて上下方向の熱伝達率が大きい熱伝達特性（熱伝導異方性）を有するものを設けることができれば、種々の材料を適用可能である。

また、第２実施形態では、内側ライナ部６２がアルミ合金により形成される一方、外側ライナ部６３がアルミ合金よりも熱伝導率の低いチタンや鋳鉄により形成されることで、シリンダライナ５１（上端部分以外の領域）が熱伝導異方性を有した構造となっているが、各ライナ部６２、６３を形成する材料はこれらに限定されるものではなく、所望の熱伝導異方性を得ることができるように適宜選定すればよい。この点は、第３、第４実施形態のエンジン構造（吸気弁１４、ピストン８）についても同様である。

また、第３実施形態では、弁面部７２ａがアルミ合金により形成される一方、背面部７２ｂがアルミ合金よりも熱伝導率の低いチタンや鋳鉄により形成されることで、弁本体７２が熱伝導異方性を有した構造となっているが、熱伝導異方性を有する高熱電導性の炭素繊維強化樹脂複合材料（ＣＦＲＰ）により弁面部７２ａを形成することで、弁本体７２が熱伝導異方性を有する構造としてもよい。この点は、第４実施形態のエンジン構造（ピストン８）についても同様である。

また、第１実施形態では、シリンダブロック５のウォータジャケット２６は、シリンダボア７の主に上端部に対応する位置に設けられているが、シリンダボア７の上端部から中間部に亘る広い範囲に亘って設けられていれもよい。また、シリンダボア７の下端部に対応する位置に設けられていれもよい。

また、第１〜第４実施形態では、本発明がシリンダライナ５１、吸気弁１４（排気弁）およびピストン８に適用された例について各々説明したが、これ以外にシリンダヘッド４についても適用可能である。

１ 多気筒エンジン
２ エンジン本体
３ カムキャップ
４ シリンダヘッド
５ シリンダブロック
１０ 燃焼室
２６〜２９ ウォータジャケット
５０ ブロック本体
５１ シリンダライナ（燃焼室形成部材）
５２ 第１ライナ部（本体部）
５３ 第２ライナ部（熱誘導部）

Claims (8)

1. 燃焼室を形成する燃焼室形成面を有する燃焼室形成部材と、冷却流体が流通する流体通路とを備えたエンジン構造であって、
   前記燃焼室形成部材は、燃焼室形成面に沿った第１方向の熱伝導率が燃焼室形成面に直交する第２方向の熱伝導率よりも大きい熱伝導異方性を有しており、
   前記流体通路は、前記第１方向における前記燃焼室形成部材の一方側の端部近傍の位置のみに、当該端部近傍の位置を冷却流体が流通するように設けられている、ことを特徴とするエンジン構造。
2. 請求項１に記載のエンジン構造において、
   前記燃焼室形成部材は、前記熱伝導異方性を有する単一種類の材料で形成されている、ことを特徴とするエンジン構造。
3. 請求項１に記載のエンジン構造において、
   前記燃焼室形成部材は、前記熱伝導異方性を有する炭素繊維強化樹脂複合材料で形成された主体部と、金属材料から形成されて前記燃焼室形成面を形成する補強部とを有する、ことを特徴とするエンジン構造。
4. 請求項１に記載のエンジン構造において、
   前記燃焼室形成部材は、前記燃焼室形成面を有する内側部材と、前記第２方向において前記内側部材の外側に位置しかつ当該内側部材よりも熱伝導率の低い外側部材とで構成されている、ことを特徴とするエンジン構造。
5. 燃焼室を形成する燃焼室形成面を有する燃焼室形成部材と、冷却流体が流通する流体通路とを備えたエンジン構造であって、
   前記燃焼室形成部材は、燃焼室形成面に沿った第１方向の熱伝導率が燃焼室形成面に直交する第２方向の熱伝導率よりも大きい熱伝導異方性を有しており、
   前記流体通路は、少なくとも前記第１方向における前記燃焼室形成部材の端部近傍の位置を冷却流体が流通するように設けられており、
   前記燃焼室形成部材は、前記熱伝導異方性を有する炭素繊維強化樹脂複合材料で形成された主体部と、金属材料から形成されて前記燃焼室形成面を形成する補強部とを有する、ことを特徴とするエンジン構造。
6. 請求項１乃至５の何れか一項に記載のエンジン構造において、
   前記燃焼室形成部材は、前記熱伝導異方性を有する本体部と、前記第１方向における特定位置で本体部に熱伝達可能に繋がり、当該本体部から前記冷却流体へ熱を伝達する熱誘導部とを含む、ことを特徴とするエンジン構造。
7. 請求項６に記載のエンジン構造において、
   前記熱誘導部は、前記流体通路の壁面を形成している、ことを特徴とするエンジン構造。
8. 請求項１乃至７の何れか一項に記載のエンジン構造において、
   前記燃焼室形成部材は、シリンダライナ、シリンダヘッド、吸気弁、排気弁およびピストンの少なくとも一つである、ことを特徴とするエンジン構造。

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