JPH03217646A - 内燃機関の一体型シリンダブロック - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この介Ｂｌｌはー　シリソグボア本右オスシリング郎と
、燃焼室を画成するヘッド部と力く一体（こ鋳造されて
なる内燃機関の一体型シリンダブロックζこ関する。

従来の技術 自動車用内燃機関等の本体部分は、一般的ｊこ（よ、シ
リンダ上端に沿ってシリンダブロックとシ１ノンダヘッ
ドとに分割して鋳造されており、両者をシリンダへッド
ガスケットを介してボノレト結合した構成となっている
。

これに対し、例えば実開昭６２−６９０４５号公報や実
開昭６２−３８４５９号公報等ζこおＬ）て、シリンダ
部とヘッド部とを一体に鋳造した一体型ソリンダブロッ
クが開示されている。この一体型シリンダブロックにお
いては、シリンダヘッド”ガスケット部分での冷却水や
燃焼ガスの漏洩の虞れが完全に無くなるとともに、燃焼
室周囲の冷却水の通流が良好なものとなって冷却性力く
向上する、等の利点がある。

発明が解決しようとする課題 ところで、内燃機関の運転中におけるシ１ノンダ周囲の
温度分布を見ると、燃焼室上面を覆う壁部の温度が最も
高くなり、ンリンダボアを囲むシリンダウォール上端の
温度も相当に高くなる。従って、このシリンダ上部は軸
方向に大きく熱膨張しようとする。これに反して、シリ
ンダウォール下部は燃焼ガスに晒されないため、その温
度は比較的低く保たれる。

この場合に、萌述したシリンダヘッドとシリンダブロッ
クとを分割した構成であれば、ンリンダヘッド側の熱膨
張に伴う上方への引張力がシリンダヘッドボルトを介し
てシリンダブロック周囲のボス部へ広く分散して伝えら
れる形となるので、シリンダウォールにそれほど強い引
張力が作用することはない。

しかしながら、ヘッド部とシリンダ部とを一体鋳造した
一体型シリンダブロックにおいては、シリンダ上部の局
部的な熱膨張によってンリンダウォールがシリンダ軸方
向に強く引っ張られることになり、シリンダウォール各
部に大きな引張応力が発生する。

また、クランクシャフトと燃焼室上面との間で作用する
燃焼圧力についても、分割型の構成よりも遥かに大きな
引張力がシリンダウオールに作用する。

従って、この引張応力がシリンダウオールに繰り返し作
用する結果、その耐久性が低下し易い、という欠点があ
った。

課題を解決するための手段 そこで、この発明は、ンリンダボアを有するシリンダ部
と、燃焼室を画成するヘッド部とが一体に鋳造されると
ともに、上記シリンダボアを囲むようにシリンダウオー
ルとウオータジャケットウォールとの間にウォータジャ
ケットが形成されてなる内燃機関の一体型シリンダブロ
ックにおいて、上記ウォータジャケットを横切って上記
シリンダウォールと上記ウォータジャケットウオールと
を部分的に連結するブリッジ部を形成するとともに、上
記ヘッド部のトップデッキと上記ブリッジ部とをシリン
ダ軸方向に連結する熱膨張率の低い材質からなるロツド
部材を配設したことを特徴とじている。

作用 上記構成では、機関運転時にロッド部材の熱膨張がシリ
ンダブロック自体の熱膨張よりも小さくなるため、燃焼
室周囲やシリンダウォール上端部の局部的な熱膨張を拘
束でき、シリンダウオールに生じる引張応力が軽減され
る。

実施例 以下、この発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明
する。

第１図は、この発明に係る一体型シリンダブロック１全
体の構成を示す断面図、第２図はその■■線に沿った断
面図である。

このソリンダブロックｌは、例えば４個のシリンダボア
２が列設されたシリンダ部３と、このシリンダ部３の上
方に位置し、かつ燃焼室（図示せず）を画成するヘッド
部４とが、例えばアルミニウム合金にて一体に鋳造され
たものであって、上記シリンダ部３の下部に、スカート
部５およびバルクヘッド６が一体に形成されている。そ
してヘッド郎４側に、図示せぬ吸気ポートおよび排気ポ
ートが形成されているとともに、ヘッド部４の上部壁と
なるトップデッキ７の上面にカムブラケット８が形成さ
れている。上記トップデッキ７は比較的大きな肉厚を有
し、その周縁には、動弁室１０を形成するための側壁９
が立設されている。

尚、上記バルクヘッド６の下部中央には別部材からなる
主軸受部材１ｌが嵌合しており、これに対向して配設さ
れたベアリングキャップ１２とともに一対のキャップボ
ルトｌ３によって所謂共締め形式で締結されるようにな
っている。

また上記シリンダ部３においては、円筒状をなすシリン
ダウォール１４の外側を囲むように、ウォータジャケッ
トウォールｌ５が形成されており、両者間にシリンダ部
分を冷却するためのウオータジャケットｌ６が形成され
ている。上記シリンダウォール】４は、詳しくは第２図
に示すように各気筒間で部分的に連結された所謂サイア
ミーズ形式となっており、かつ各シリンダウォールｌ４
内に、例えば鋳鉄からなるシリンダライナｌ７が鋳込ま
れている。

上記シリンダウオールｌ４とウオータジャケットウォー
ルｌ５とは、各気筒間位置および気筒列の両端にそれぞ
れ設けられたブリッジ部ｌ８によって互いに部分的に連
結されている。このブリッジ部ｌ８は、シリンダブロッ
クｌの一部として一体に鋳造されたもので、第１図に示
すように、ウォータジャケットＩ６を横切るように形成
されており、特に、ピストン上面を基準とした上死点高
さ（ＴＤＣ）と下死点高さ（ＢＤＣ）の略中間の高さ位
置に設けられている。そして各ブリッジ部１８は、第１
図に示すように、シリンダ軸方向に沿って配設されたロ
ッド部材としてのボルト１９によって上方のトップデッ
キ７にそれぞれ連結されている。詳しくはトップデッキ
７側の貫通孔に上方からボルト１９が挿通され、その先
端が各ブリッジ部Ｉ８に螺合しているとともに、適宜な
トルクで締め付けられている。上記ボルトｌ９は、シリ
ンダブロックＩの母材よりも熱膨張率の低い鋼等から形
成されている。

尚、第１図に示すように、燃焼室等を囲むようにヘッド
部４側に設けられたウォータジャケット２０がシリンダ
部３側のウォータジャケットｌ６と一体に連通しており
、これらのウォータジャケット２０．１６内部を通して
ボルトｌ９が配設されている。

上記の構成においては、ボルトｌ９の熱膨張率がシリン
ダブロックｌ自体よりも低いので、機関の運転に伴って
シリンダウォール１４上端やヘッド部４がシリンダ軸方
向に熱膨張しようとした際に、その熱膨張をある程度拘
束できる。しかも、ボルト１９の締付けによって予めシ
リンダウォール１４に軸方向に沿った圧縮応力が与えら
れる。

従って、運転時の熱膨張に伴うシリンダウオール１４の
引張応力が大幅に抑制される。

第３図は、機関の運転一停止を繰り返した場合のシリン
ダ上部の温度変化とそれに伴うシリンダウォールＩ４の
応力変化を示したもので、（ａ）に示すような温度変化
に対し従来の一体型シリンダブロックでは（ｂ）の実線
（イ）に示すように非常に大きな引張応力が発生する。

これに対して、上記実施例の構成では、初期時にσ。点
まで圧縮応力が作用しており、かつ熱膨張が拘束される
ことから、破線（口）に示すような応力変化となり、応
力振幅が小さくなるのは勿論のこと、平均応力（σ，）
が従来の平均応力（σ１）よりも大幅に低減する。従っ
て、シリンダウォール１４の疲労を軽減でき、その耐久
性が向上する。

尚、各ブリッジ部ｌ８は前述したように上死点高さと下
死点高さの略中間にあるので、シリンダウォールｌ４に
効果的に力が作用し、かつ該シリンダウォール１４とウ
ォータジャケットウォールｌ５の双方に圧縮力を作用さ
せることができる。

次に第４図に示す実施例は、両端にフランジ状の係止部
２１ａを備えた直線状のロツド部材２ｌを用い、これを
シリンダブロックｌ鋳造時に鋳込んだものであり、各係
止部２１ａがブリッジ部１８およびトップデッキ７に堅
固に埋め込まれている。尚、上記ロッド部材２ｌは、や
はりンリンダブロックＩの母材よりも熱膨張率が低く、
かつ融点が高い材質のものが用いられる。

この実施例の構成によれば、第３図の一点鎖線（ハ）に
示すような応力特性か得られ、応力振幅および平均応力
σ３の双方を低減させることができる。

尚、この実施例では、ヘッド部４のトップデッキ７上面
にボルト頭部が露出したりすることがないため、前述し
た実施例に比べてトップデツキ７や動弁室１０の設計の
自由度が大きくなる。

次に第５図に示す実施例は、Ｕ字形に連続したロツド部
材２２をシリンダブロックｌに鋳込んでブリッジ部ｌ８
とトップデッキ７とを連結したものであり、中間部に設
けたフランジ状の係止部２２ａがブリッジ部１８に埋め
込まれているとともに、Ｕ字形に湾曲した上端部がカム
ブラケット８の外周に沿って配設されている。またロッ
ド部材２２の下方側の各端部２２ｂがバルクヘッド６内
部にまで延長されているとともに、それぞれに雌ねじ部
が設けられていて、キャップボルトｌ３先端が螺合して
いる。

従って、この実施例によれば、ンリンダウオール１４の
引張応力を軽減することができるのは勿論のこと、カム
ブラケット８とベアリングキャップ１２とが熱膨張率の
低いロッド部材２２によって互いに連結されるため、カ
ムンヤフト軸中心とクランクシャフト軸中心との熱膨張
によるずれを抑制できる。

発明の効果 以上の説明で明らかなように、この発明に係る内燃機関
の一体型シリンダブロソクにおいては、シリンダウォー
ルとウォータジャケットウオールとをブリッノ部によっ
て部分的に連結し、このブリッジ部とヘッド部のトップ
デッキとを熱膨張率の低いロツド郎材によってシリンダ
軸方向に連結したので、ンリンダ上部の局部的な熱膨張
を抑制でき、この熱膨張に伴うシリンダウオールの引張
応力を軽減できる。従って、一体型シリンダブロックの
耐久性を向上できるとともに、各部の薄肉化により一雁
の軽量化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係る一体型シリンダブロックの一実
施例を示す断面図、第２図はその■−■線に沿った断面
図、第３図は温度変化と応力変化との関係を示す特性図
、第４図はこの発明の異なる実施例を示す断面図、第５
図はこの発明の更に異なる実施例を示す断面図である。 ｌ・・・シリンダブロック、３・・・シリンダ部、４・
・・ヘッド部、７・・・トップデッキ、ｌ４・・シリン
ダウォール、ｌ５・・・ウォータジャケットウォール、
ｌ６・・・ウォータジャケット、ｌ８・・・ブリッジ部
、１９・・・ボルト（ロッド部材）。 第 ２ 図 １９ 第 ３ 図 第 ４ 図 １３ 第 ５ 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）シリンダボアを有するシリンダ部と、燃焼室を画
   成するヘッド部とが一体に鋳造されるとともに、上記シ
   リンダボアを囲むようにシリンダウォールとウォータジ
   ャケットウォールとの間にウォータジャケットが形成さ
   れてなる内燃機関の一体型シリンダブロックにおいて、
   上記ウォータジャケットを横切って上記シリンダウォー
   ルと上記ウォータジャケットウォールとを部分的に連結
   するブリッジ部を形成するとともに、上記ヘッド部のト
   ップデッキと上記ブリッジ部とをシリンダ軸方向に連結
   する熱膨張率の低い材質からなるロッド部材を配設した
   ことを特徴とする内燃機関の一体型シリンダブロック。