JP6677143B2 - シリンダブロック - Google Patents

Description

本発明はシリンダブロックに関する。より具体的には車両に搭載される内燃機関のシリンダブロックに関するものである。

特許文献１には、シリンダヘッドの上部に設置されるシリンダヘッドカバーが開示されている。特許文献１のシリンダヘッドカバーは、２重の縦壁を有する２重構造に構成され、これにより防音効果が高められている。

特開２００７−１４６８０２号公報

エンジン騒音の低減は大きな課題である。例えば特許文献１ではシリンダヘッドカバーを２重縦壁の構造にすることで防音効果を高め、エンジン騒音低減を図る。しかしながら、内燃機関の中でもシリンダブロック部分における騒音は特に大きく、特許文献１のシリンダヘッドカバーを用いるだけでは、シリンダブロック部分における騒音に対する防音としては十分ではない。従ってシリンダブロック部分で発生する騒音に対する車室の防音対策が望まれる。

本発明は上記課題を解決することを目的として、シリンダブロック部分で発生する騒音を効果的に遮音することができるよう改良したシリンダブロックを提供するものである。

本発明は、上記目的を達成するため、車両に搭載される内燃機関のシリンダブロックであって、シリンダを囲む側壁部又はシリンダヘッドのポートの側壁部のうち、内燃機関が車両に搭載された状態において車両の車室に近い側となる部位に、材料の密度が、車室から遠い側となる部位を構成する材料の密度に比べて高い高密度部位を備える。

シリンダブロックの高い材料密度を有する部位は、低い材料密度の部位に比べて、高い遮音性を有する。従って、高い材料密度の部位を車両の車室に近い側に配置することで、遮音性の高い部分が、高い防音性が要求される車室に近い側に配置されることになる。これにより効果的に車室内の騒音を抑制することができる。また、このシリンダブロックにおいて、車両の進行方向前側の部位は、車室側の部位に比べて低い材料密度で構成されている。従って、シリンダブロックの重量を低く抑えることができる。

実施の形態１のシリンダブロックについて説明するための上面模式図である。 実施の形態１のシリンダブロックについて説明するための断面模式図である。 実施の形態１のシリンダブロックの変形例について説明するための上面模式図である。 実施の形態１のシリンダブロックの変形例について説明するための側面模式図である。 実施の形態１のシリンダブロックの変形例について説明するための断面模式図である。 実施の形態２のシリンダヘッドについて説明するための上面模式図である。 実施の形態２のシリンダヘッドについて説明するための断面模式図である。 実施の形態２のシリンダヘッドの変形例について説明するための上面模式図である。 実施の形態２のシリンダヘッドの変形例について説明するための断面模式図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。なお、各図において、同一または相当する部分には同一符号を付してその説明を簡略化ないし省略する。

実施の形態１．
図１は実施の形態１におけるシリンダブロックについて説明するための上面模式図である。実施の形態１のシリンダブロック１０は、動力源として車両に搭載される内燃機関のシリンダブロックとして用いられる。図１のシリンダブロック１０は、一例として４つのシリンダ１２を備えている。このシリンダブロック１０が用いられる内燃機関は、横置きエンジンであり、図１の矢印Ａで示す方向が車両の進行方向前側（以下「車両前側」とも称する）、矢印Ｂで示す方向が車室（以下「キャビン」とも称する）方向となるように配置されるものとする。なお、以下の各図においても、矢印Ａは車両前側、矢印Ｂはキャビン方向を示すものとし、以降の説明を省略する。

図２に、シリンダブロック１０の、図１におけるＣ−Ｃ断面を示す。シリンダブロック１０には側壁部１４に囲まれた筒状のシリンダ１２が形成されている。側壁部１４の内壁表面にはシリンダライナ１６が配置されている。また側壁部１４にはウォータジャケット１８が形成されている。

側壁部１４は、互いに材料密度が異なる低密度部位１４Ｌと高密度部位１４Ｈとを有している。具体的に、シリンダ１２の配列方向に連続するキャビン側の側壁部１４の、ウォータジャケット１８よりも外側（キャビン側）の部分は、高密度部位１４Ｈとなっている。その他の部分、即ち、シリンダ１２の配列方向に連続する車両前側の側壁部１４と、キャビン側の側壁部１４のウォータジャケット１８の下部及びウォータジャケット１８より内側の部分とは、低密度部位１４Ｌとなっている。

図１では内燃機関が横置きエンジンである場合を前提としているので、少なくとも吸排気方向にシリンダブロック１０の側壁部１４の材料密度が異なる部位が存在するように、高密度部位１４Ｈと低密度部位１４Ｌが配置される。ここで高密度部位１４Ｈと低密度部位１４Ｌの境界は、エンジン起因の騒音発生位置とキャビンの位置とを考慮して、適宜決定される。即ち、エンジン起因の放射音のキャビン内への到達を効果的に遮断できる位置に高密度部位１４Ｈが配置されるようにすればよい。但し、シリンダ１２の配列方向に連続するキャビン側の側壁部１４の、ウォータジャケット１８よりも外側の部分は、高密度部位１４Ｈであることが望ましい。また、シリンダ１２の配列方向に連続する車両前側の側壁部１４は、低密度部位１４Ｌであることが望ましい。

シリンダブロック１０の側壁部１４は、例えばＡＣ４Ｄの、Ａｌ−Ｓｉ−Ｍｇ−Ｃｕ系アルミニウム合金を材料とする。高密度部位１４Ｈは、例えば、充填率1.0、材料密度2.8[g/cm³]であり、低密度部位１４Ｌは、高密度部位１４Ｈより低い充填率、材料密度であり、具体的に例えば、充填率0.8、材料密度2.3[g/cm³]である。但し、材料、充填率、材料密度はこれに限定されるものではない。また低密度部位１４Ｌは、必要な強度が確保できることを前提として、中空構造に形成してもよい。

図２に示されるように、シリンダブロック１０のキャビン側の側壁部１４の外周側部分には、高密度部位１４Ｈが配置されている。高密度な部材ほど音圧を抑制し、透過損失が高くなるという透過質量則により、エンジン起因の放射音のうちキャビン側に向かう騒音は、高密度部位１４Ｈによって効果的に遮音される。一方、高い遮音性を要求されない部分は、材料充填率を0.8と低めることで、シリンダブロック１０全体の軽量化が量られる。

シリンダブロック１０においては、側壁部１４が、高密度部位１４Ｈと低密度部位１４Ｌを有し、高密度部位１４Ｈ、低密度部位１４Ｌそれぞれにおいては、材料密度は一定である場合について説明した。

しかし、高密度部位１４Ｈは、例えば、内側（ウォータジャケット１８に接する側）から外壁側（キャビン方向側）に近づくに連れて、段階的に、充填率及び材料密度が増加するように変化させたものであってもよい。即ち、シリンダ１２の配列方向に連続するキャビン側の側壁部１４において、内側の低密度部位１４Ｌと、外側の高密度部位１４Ｈとの間に、低密度部位１４Ｌと高密度部位１４Ｈの間の材料密度を有する１又は２以上の中密度部位を形成してもよい。この場合、外側（キャビン側）に向けて、段階的に材料密度が増加するように中密度部位を配置すればよい。

また、内側から外側、即ち、シリンダ１２の側からキャビン側に向けて、無断階に材料密度が高くなるように高密度部位１４Ｈを構成して配置してもよい。

図３〜図５に、実施の形態１のシリンダブロックの変形例を示す。図３は変形例のシリンダブロック１０１の上面を、図４は側面を、図５は、図４におけるＤ−Ｄ断面を表している。図３〜図５に示す変形例のシリンダブロック１０１は、縦置きエンジンに用いられる。即ち、図３の４気筒エンジンの例では、４つのシリンダ１２は車両前側からキャビン側に一列に配列されている。

図５に示されるように、内燃機関が縦置きエンジンである場合には、気筒配列方向でシリンダブロック１０１の側壁部１４の材料密度が異なるように、高密度部位１４Ｈと低密度部位１４Ｌが配置される。図５の例では、キャビン側に近い２つのシリンダ１２の側壁部１４の、ウォータジャケット１８より外側の部分に高密度部位１４Ｈが配置され、ウォータジャケット１８の下部及び内側の部分と、車両前側に近い２つのシリンダ１２の側壁部１４とには低密度部位１４Ｌが配置される。図５の例では、高密度部位１４Ｈと低密度部位１４Ｌとの気筒配列方向の境界Ｅの位置は、気筒配列方向の概ね中央付近となるように配置されている。但し、境界Ｅの位置は中央に限定されるものではなく、キャビン側への騒音が遮音できるように、高密度部位１４Ｈが配置されていればよい。また、キャビン側に近いシリンダ１２の側壁部１４は、ウォータジャケット１８下部及び内側の部分を含めて全体を高密度部位１４Ｈとしてもよい。

なお、図５のシリンダブロック１０１では、側壁部１４が、高密度部位１４Ｈと低密度部位１４Ｌとの、２つの異なる材料密度の部位を有する場合について説明した。しかしシリンダブロック１０１の側壁部１４は、材料密度の異なる３以上の部位を有するものとしてもよい。即ち、図５のシリンダブロック１０１の側壁部１４の高密度部位１４Ｈと低密度部位１４Ｌの２つの部位の間の部分に、高密度部位１４Ｈと低密度部位１４Ｌの間の材料密度を有する１又は２以上の部位を配置し、キャビン側から車両前側に近づくに連れて、側壁部１４の材料密度が、段階的に低くなるように構成したものであってもよい。また、最もキャビンに近い側に最も材料密度の高い高密度部位１４Ｈを配置し、車両前側に最も材料密度の低い低密度部位１４Ｌを配置して、高密度部位１４Ｈと低密度部位１４Ｌとの間の材料密度が、高密度部位１４Ｈの材料密度から低密度部位１４Ｌの材料密度に向けて無断階に変化するようにした構成としたものであってもよい。これらの場合においても、ウォータジャケット１８の下部及びウォータジャケット１８より内側の側壁部１４は、全て低密度部位１４Ｌとしてもよい。

実施の形態２．
図６は、実施の形態２のシリンダヘッド２０について説明するための上面模式図である。実施の形態２のシリンダヘッド２０は、一例として４つの気筒を備えた、横置きエンジンのシリンダヘッドとして用いられる。

図７に、図６のＦ−Ｆ断面を示す。図７に示されるようにシリンダヘッド２０には、吸気ポート２２と排気ポート２４とが形成されている。シリンダヘッド２０の、キャビン側に設置された、主に吸気ポート２２側の側壁部は、高密度部位２０Ｈとなっている。一方、車両前側に設置された、主に排気ポート２４側の側壁部は、低密度部位２０Ｌとなっている。

シリンダヘッド２０は、例えばＡＣ４Ｄの、Ｍｇ、Ｓｉが添加されたＡｌ−Ｓｉ−Ｍｇ−Ｃｕ系のアルミニウム合金を材料とする。高密度部位２０Ｈは、例えば、充填率1.0、材料密度2.8[g/cm³]であり、低密度部位２０Ｌは、高密度部位２０Ｈより低い充填率、材料密度であり、具体的に例えば、充填率0.8、材料密度2.3[g/cm³]である。但し、材料、充填率、材料密度はこれに限定されるものではない。また低密度部位２０Ｌは、必要な強度が確保できることを前提として、中空構造に形成してもよい。

高密度部位２０Ｈと低密度部位２０Ｌとの境界は、特に中央に限定されず、キャビンの位置と、騒音発生位置とを考慮して決定すればよい。また、キャビン側に高密度部位２０Ｈを配置し、車両前側に低密度部位２０Ｌを配置し、高密度部位２０Ｈと低密度部位２０Ｌとの間に、更に、１又は複数の中密度部位を配置して、シリンダヘッド２０の材料密度が、高密度部位２０Ｈに近づくにつれて、３段階以上に増加するように構成としてもよい。また高密度部位２０Ｈと低密度部位２０Ｌとの間の材料密度が、高密度部位２０Ｈに近づくにつれて、無断階に増加するように構成してもよい。

シリンダヘッド２０は、高い遮音性が要求されるキャビン側に高密度部位２０Ｈが配置され、その他の部分が低密度となっている。従って、実施の形態２のシリンダヘッド２０によれば、キャビン側において高い遮音性を確保しつつ、内燃機関の重量化を抑制することができる。

図８、図９に、実施の形態２のシリンダヘッドの変形例を示す。図８は変形例のシリンダヘッド２０１の上面を、図９は、図８におけるＧ−Ｇ断面を表している。図８、図９に示す変形例のシリンダヘッド２０１は、縦置きエンジンに用いられる。即ち、４気筒エンジンの例では、４つのシリンダは車両前側からキャビン側に向けて配列されている。

図９に示されるように、縦置きエンジンの場合にも、シリンダヘッド２０１のキャビン側の壁部は高密度部位２０Ｈであり、車両前側の壁部は低密度部位２０Ｌである。即ち、シリンダヘッド２０１の材料密度は、気筒の配列方向において変化するように構成されている。この場合にも高密度部位２０Ｈと低密度部位２０Ｌとの境界は、特に中央に限定されず、キャビンの位置と、騒音発生位置とを考慮して決定すればよい。また、キャビン側に高密度部位２０Ｈを配置し、車両前側に低密度部位２０Ｌを配置し、高密度部位２０Ｈと低密度部位２０Ｌとの間に１または２以上の中密度部位を配置して、気筒配列方向において、シリンダヘッド２０１の材料密度が、３段階以上に変化する構成としてもよい。また、高密度部位２０Ｈと低密度部位２０Ｌとの間の材料密度が、高密度部位２０Ｈの材料密度から、低密度部位２０Ｌの材料密度に向けて無断階に変化する構成としてもよい。

なお、実施の形態２のシリンダヘッド２０又は２０１は、実施の形態１において説明したシリンダブロック１０又は１０１と組み合わせて用いられることで、更に高い防音性能を発揮することができる。

また、実施の形態１及び２において説明したような密度の異なる部位を有するシリンダブロック１０、１０１、及びシリンダヘッドカバー２０、２０１は、３Ｄ造型機等を用いることで製造することができる。

なお、以上の実施の形態において各要素の個数、数量、量、範囲等の数に言及した場合、特に明示した場合や原理的に明らかにその数に特定される場合を除いて、その言及した数に、この発明が限定されるものではない。また、この実施の形態において説明する構造等は、特に明示した場合や明らかに原理的にそれに特定される場合を除いて、この発明に必ずしも必須のものではない。

１０、１０１ シリンダブロック
１２ シリンダ
１４ 側壁部
１４Ｈ 高密度部位
１４Ｌ 低密度部位
１６ シリンダライナ
１８ ウォータジャケット
２０ シリンダヘッド
２０Ｈ 高密度部位
２０Ｌ 低密度部位
２２ 吸気ポート
２４ 排気ポート

Claims (1)

1. 車両に搭載される内燃機関のシリンダブロックであって、
   シリンダを囲む側壁部又はシリンダヘッドのポートの側壁部のうち、
   前記内燃機関が前記車両に搭載された状態において前記車両の車室に近い側となる部位に、
   材料の密度が、前記車室から遠い側となる部位を構成する材料の密度に比べて高い高密度部位を備えるシリンダブロック。

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