JPH0441961A - エンジン用シリンダブロック - 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］ 本発明はエンジン用シリンダブロックに関する。

［従来の技術］ 従来、第４図又は第５図に要部断面図を示すように、ピ
ストン７０を往復動させるボア８０１９０が形成された
エンジン用シリンダブロック８．９が知られている。第
４図に示すシリンダブロック８は、軽量化等の要請から
アルミニウム系合金で成形されたシリンダブロック本体
８１と、このシリンダブロック本体８１に圧入されボア
８０を形成する鋳鉄製ライナ８２とを有するものである
。

第５図に示すシリンダブロック９は、アルミニウム系合
金からなるシリンダブロック本体９１と、このシリンダ
ブロック本体９１に鋳ぐるまれボア９０を形成する鋳鉄
製ライナ９２とを有するものである。これらシリンダブ
ロック８．９は、シリンダブロック本体８１．９１と当
接する部位が金属からなるメタル部２１を有するガスケ
ット２を介してシリンダヘッド３により閉塞され、これ
によりエンジンを構成する。

［発明が解決しようとする課題］ しかし、第４図に示すシリンダブロック８では、ライナ
８２を圧入により装備していたため、シリンダブロック
本体８１とライナ８２との間に空気からなる断熱層が形
成されやすい。一般に、エンジンの熱効率は混合気を高
圧縮化するほど優れるが、混合気が高圧縮化されるほど
発熱量も多くなり、ボアにおける端ガス温度が上昇する
ことによりノッキングを誘発しやすいことが知られてい
る。

このため、このシリンダブロック８を採用したエンジン
では、熱効率を向上させるべく高圧縮化した混合気を燃
焼させると、シリンダブロック本体８１とライナ８２と
の間の断熱層によってボア８０における端ガス温度が低
下しにくく、点火時期の遅延調節（リタード）や高空燃
比化等の対策を講じなければノッキングを生じてしまい
、本来の高出力が得られ難いと同時に燃費も悪化するな
ど、出力性能の低下を生じていた。

また、第５図に示すシリンダブロック９では、ライナ９
２をシリンダブロック本体９１とともに鋳くるんで装備
していたため、シリンダブロック本体９１とライナ９２
とがアンカー効果により結合しているにとどまり、ライ
ナ９２の熱をシリンダブロック本体９１に効果的に伝達
しにくくなっている。このため、このシリンダブロック
９を採用したエンジンでは、上記シリンダブロック８を
採用したエンジンよりはましなものの、やはり本来の出
力性能が得られない。また、このシリンダブロック９で
は、ライナ９２がシリンダブロック本体９１の上端から
離れて鋳こまれやすく、シリンダヘッド３との組付けの
際にシリンダブロック本体９１の材質であるアルミニウ
ム系合金とガスケット２のメタル部２１とが当接され、
アルミニウム系合金よりメタル部２１の方が一般に硬質
であるため、シリンダブロック本体９１の当接面９３に
メタル部２１によって押しつぶされた凹部９３１が生じ
やすい。このため、このシリンダブロック９を採用した
エンジンでは、高出力状態で長期間使用されれば、振動
によりその凹部９３１が拡大化し、ガスケット２との間
に間隙を生じてガス漏れ等を誘発し、圧縮比の低下から
出力低下を招きやすいなど、耐久性能の低下を生じる場
合もあった。

本発明は、上記従来の不具合に鑑みてなされたものであ
って、出力性能及び耐久性能に優れたエンジン用シリン
ダブロックを提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明のエンジン用シリンダブロックは、アルミニウム
系合金からなるシリンダブロック本体と、該シリンダブ
ロック本体に装備されボアを形成する鋳鉄製ライナとを
有し、少なくとも前記シリンダブロック本体と当接する
部位に金属からなるメタル部を有するガスケットを介し
てシリンダヘッドにより閉塞されるエンジン用シリンダ
ブロックであって、 前記シリンダブロックには、前記シリンダブロック本体
及び前記ライナをそれぞれ金属学的に結合するとともに
前記ガスケットのメタル部と当接する銅系合金からなる
リング状の肉盛部が設けられていることを特徴とするも
のである。

シリンダブロック本体はアルミニウム系合金からなる。

アルミニウム系合金としては、一般に、Ａ　Ｉ　−３ｉ
系合金、Ａ　Ｉ−ＭＣＩ系合金、Ａ　Ｉ　−Ｍｃｒ−３
ｉ系合金、Ａ　Ｉ　−ＣＬＩ−ｖｒｇ−ｓ　ｉ系合金等
が採用される。

ライナは鋳鉄製である。このライナは、シリンダブロッ
ク本体とともに鋳ぐるみにより装備されてもよく、シリ
ンダブロック本体の成形後に圧入して装備してもよい。

肉盛部は銅系合金からなる。銅系合金としては、シリン
ダブロック本体の材質より硬質のＣｕ−Ｚｎ系合金、Ｃ
ｕ−３ｎ系合金、ＣＬＩ−ＡＩ系合金、ＣＬＪ−Ｎｉ系
合金等を採用することができる。この肉盛部は、シリン
ダブロック本体の成形とともに予め形成した肉盛用凹部
又は成形後のシリンダブロック本体の切削加工により形
成した肉盛用凹部に、銅系合金を用いて酸素−アセチレ
ン肉盛溶接等のガス式溶射、プラズマアーク肉盛溶接、
Ｔ１ｇアーク肉盛溶接、レーザ肉盛溶接等の電気式溶射
等により設けることができる。銅系合金はこれらの溶射
熱により溶融された後同化し、シリンダブロック本体及
びライナとそれぞれ金属学的に結合する肉盛部とされる
。かかる肉盛部はガスケットのメタル部と当接する当接
面をもつ。

［作用］ 本発明のエンジン用シリンダブロックでは、アルミニウ
ム系合金からなるシリンダブロック本体及び鋳鉄製ライ
ナが熱伝導率の優れた銅系合金からなる肉盛部とそれぞ
れ金属学的に結合されているため、高圧縮化することに
より生じる多大な熱はライナから肉盛部を経由してシリ
ンダブロック本体に伝達しやすく、またこの熱は肉盛部
からガスケットのメタル部を介してシリンダヘッドへも
伝達しやすい。このため、ボアにおける端ガス温度は効
果的に低下し、点火時期の遅延調節や高空燃比化等の対
策を講じるまでもなく、ノッキングの誘発が防止される
。

また、このエンジン用シリンダブロックでは、ガスケッ
トのメタル部がアルミニウム系合金より硬質の銅系合金
からなる肉盛部の当接面と当接するため、シリンダヘッ
ドとの組付けの際にメタル部によって押しつぶされにく
く、凹部を生じにくい。

［実施例］ 以下、本発明を具体化した実施例を図面を参照しつつ説
明する。

（実施例１） 第１図に実施例１のエンジン用シリンダブロック１の要
部断面図を示す。このシリンダブロック１は、アルミニ
ウム系合金（ダイカスト製ＡＤＴ−４、Ｈｖ１３０）か
らなるシリンダブロック本体１１と、このシリンダブロ
ック本体１１の上端から離れて鋳こまれボア１０を形成
する鋳鉄製ライナ１２と、上端内側に形成された断面四
角形のリング状の肉盛部１３とを有する。

肉盛部１３は、第２図に示すように、下端面の内側がラ
イナ１２の上端部１２ａとＣｕ−Ｆｅ等の金属間結合に
より結合されており、下端面の他の部分及び外周面がシ
リンダブロック１１の上端部１１ａとＣｕ−Ａｌ等の金
属間結合により結合されており、これら下端面及び外周
面には空気からなる断熱層が存在しない。また、肉盛部
１３の上端面はシリンダブロック本体１１の上端面と面
一の当接面１３ａとされているとともに、その内周面は
ライナ１２の内周面と面一にされている。

この肉盛部１３は、銅系合金（組成Ｃｕ−ＺＯＮ−８Ｆ
ｅ−３８＋−１，５８，Ｈｖ１５０〜２００）からなり
、出力５ｋｗｘ加工速度５００〜６００ｍ／ｍｉｎ、ビ
ームオツシレート幅７Ｍのレーザ加工条件により幅Ｗ１
＝７Ｍ、深さＤ１＝３〜５＃に形成されたものである。

こうしてライナ１２及び肉盛部］３により形成されたボ
ア１０は、第１図に示すように、ガスケット２を介して
シリンダヘッド３により閉塞され、このボア１０内を図
示しないコネクティングロッドによりピストン５０が往
復動可能とされる。このとき、肉盛部１３の当接面１３
ａにはガスケット２のメタル部２１（圧延製、幅Ｗ＝５
ｓ、ＨＶ１８０）が当接している。

このシリンダブロック１では、シリンダブロック本体１
１及びライナ１２が深さＤ１＝３〜５ｍの範囲で熱伝導
率に優れた銅系合金からなる肉盛部１３とそれぞれ金属
学的に結合されているため、高圧縮化することにより生
じる多大な熱はライナ１２から肉盛部１３を経由してシ
リンダブロック本体１１に伝達しやすく、またこの熱は
肉盛部１３からメタル部２１を介してシリンダヘッド３
へも伝達しやすい。このため、つを−タジャケットによ
ってクランク角でＡＴＤＣ（上死点後）１５°近傍が有
効に冷却され、点火時期の遅延調節や高空燃比化等の対
策を講じるまでもなく、端ガス温度が高いことに起因す
る自発熱によるノッキングの発生を有効に防止すること
ができる。

また、このシリンダブロック１では、アルミニウム系合
金（ＨＶ１３０）より硬質の銅系合金（ＨＶ１５０〜２
００）からなる肉盛部１３の当接面１３ａがガスケット
２のメタル部２１　（Ｈｖ１８０）と当接するため、シ
リンダヘッド３との組付けの際に四部を生じにくい。

したがって、このシリンダブロック１をエンジンに採用
すれば、ノッキングの発生を有効に防止することができ
るため高圧縮比化が可能であり、高出力及び好燃費等の
出力性能の向上を図ることができる。また、シリンダヘ
ッド３との組付は時に凹部を生じにくいためシール性が
向上し、圧縮比の低下による出力低下を防止でき、耐久
性能の向上をも図ることができる。

（実施例２） 実施例２のエンジン用シリンダブロックの要部拡大断面
図を第３図に示す。このシリンダブロック４は、アルミ
ニウム系合金（吸引鋳造製Ａ−３９０、Ｈｖｌｏｏ）か
らなるシリンダブロック本体４１と、このシリンダブロ
ック本体４１に圧入されボア４０を形成する鋳鉄製ライ
ナ４２と、上端においてシリンダブロック本体４１とラ
イナ４２との間に形成された断面四角形のリング状の肉
盛部４３とを有する。

肉盛部４３は、内周面がライナ４２の上端部４２ａとＣ
ＬＪ−Ｆｅ等の金属間結合により結合されており、下端
面及び外周面がシリンダブロック４１の上端部４１ａと
ＣＬＪ−ＡＩ等の金属間結合により結合されており、こ
れら内周面、下端面及び外周面には空気からなる断熱層
が存在しない。また、肉盛部４３の上端面はシリンダブ
ロック本体４１の上端面と面一の当接面４３ａとされて
いる。

この肉盛部４３は、実施例１と同一の銅系合金及びレー
ザ加工条件により、幅Ｗ２＝４．５Ｍ、深さＤ２＝３〜
５ＩｒＩＩｎに形成されたものである。こうしてライナ
４２により形成されたボア４０は、実施例１と同様にガ
スケット２を介してシリンダヘッド３により閉塞され、
このボア４０内を図示しないコネクティングロッドによ
りピストン５０が往復動可能とされる。このとき、肉盛
部４３の当接面４３ａにはガスケット２のメタル部２１
が当接している。このシリンダブロック３においても上
記実施例１と同様の作用及び効果を得ることができる。

［発明の効果コ 以上詳述したように、本発明のエンジン用シリンダブロ
ックは、シリンダブロック本体及びライナとそれぞれ金
属学的に結合するとともにメタル部と当接する当接面を
もつ銅系合金からなるリング状の肉盛部を備えているた
め、ノッキングの発生を防止しつつ圧縮比を向上させる
ことができるとともに、ガス漏れに起因する圧縮比の低
下をも防止でき、出力性能及び耐久性能に優れたエンジ
ンを構成することができる。

また、長期間使用後のエンジンを修理・点検等により分
解・再組付けする場合、従来のシリンダブロックではガ
スケットのメタル部と当接する当接面に凹部が形成され
やすかったため、再組付は時に凹部が拡大化して同一形
状のガスケットを使用することができず、シール性を確
保すべく異なった形状のガスケットを使用して再組付け
する必要があった。しかし、本発明のシリンダブロック
では肉盛部の当接面に凹部が形成されにくいため、同一
形状のガスケットを使用して再組付けしてもシール性を
損なうことはない。したがって、本発明のシリンダブロ
ックを採用すれば、エンジン構成部品点数を削減できる
ことから、コストの低減を図ることができ、ひいてはシ
リンダブロックの一部をメンテナンスフリーにすること
も可能である。

【図面の簡単な説明】

第１〜３図は本発明の実施例に係るエンジン用シリンダ
ブロックを示し、第１図は実施例１の要部断面図、第２
図は実施例１の要部拡大断面図、第３図は実施例２の要
部拡大断面図である。第４図及び第５図は従来のエンジ
ン用シリンダブロックを示す要部断面図である。 １．４・・・シリンダブロック １０．４０・・・ボア １１．４１・・・シリンダブロック本体１２．４２・・
・鋳鉄製ライナ １３．４３・・・肉盛部 １３ａ、４３ａ・・・当接面 ２・・・ガスケラ１−　２１・・・メタル部３・・・シ
リンダヘッド 特許出願人　　　　トヨタ自動車株式会社代理人　　　
　　弁理士　　大川　宏 第１図 １・・シリンダブロック　　　１０・・・ボア１１・・
・シリンダブロック本体 １２・・・鋳鉄製ライナ １３・・・肉盛部　　　　　　　１３ａ・・・当接面２
・・ガスケット　　　　　　２１・・メタル部３・・・
シリンダヘッド 第４図 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）アルミニウム系合金からなるシリンダブロック本
   体と、該シリンダブロック本体に装備されボアを形成す
   る鋳鉄製ライナとを有し、少なくとも前記シリンダブロ
   ック本体と当接する部位に金属からなるメタル部を有す
   るガスケットを介してシリンダヘッドにより閉塞される
   エンジン用シリンダブロックであつて、 前記シリンダブロックには、前記シリンダブロック本体
   及び前記ライナをそれぞれ金属学的に結合するとともに
   前記ガスケットのメタル部と当接する銅系合金からなる
   リング状の肉盛部が設けられていることを特徴とするエ
   ンジン用シリンダブロック。