JPH0694582B2 - 内燃機関 - Google Patents
内燃機関Info
- Publication number
- JPH0694582B2 JPH0694582B2 JP9764386A JP9764386A JPH0694582B2 JP H0694582 B2 JPH0694582 B2 JP H0694582B2 JP 9764386 A JP9764386 A JP 9764386A JP 9764386 A JP9764386 A JP 9764386A JP H0694582 B2 JPH0694582 B2 JP H0694582B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- crankshaft
- thermal expansion
- weight
- aluminum alloy
- cylinder block
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
- F02F7/00—Casings, e.g. crankcases or frames
- F02F7/0085—Materials for constructing engines or their parts
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05C—INDEXING SCHEME RELATING TO MATERIALS, MATERIAL PROPERTIES OR MATERIAL CHARACTERISTICS FOR MACHINES, ENGINES OR PUMPS OTHER THAN NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES
- F05C2201/00—Metals
- F05C2201/90—Alloys not otherwise provided for
- F05C2201/903—Aluminium alloy, e.g. AlCuMgPb F34,37
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Cylinder Crankcases Of Internal Combustion Engines (AREA)
- Shafts, Cranks, Connecting Bars, And Related Bearings (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、内燃機関に関し、特にアルミニウム合金製の
内燃機関に関するものである。
内燃機関に関するものである。
従来の内燃機関は、鋳鉄製シリンダブロック、鋼製のコ
ネクチングロッド、及び、鋳鉄又は鋼製クランクシャフ
トから構成されているものが大半であり、このため重量
が大きく、燃費が悪いという問題があった。
ネクチングロッド、及び、鋳鉄又は鋼製クランクシャフ
トから構成されているものが大半であり、このため重量
が大きく、燃費が悪いという問題があった。
近年、燃費改善の観点から自動車の軽量化に対する要求
が益々強くなっており、内燃機関を軽量なアルミニウム
合金製に転換することが重要な課題となっている。
が益々強くなっており、内燃機関を軽量なアルミニウム
合金製に転換することが重要な課題となっている。
そこで、実開昭53−41508号公報において既に、シリン
ダブロックを軽合金製にすること、またアルミニウム合
金は熱膨張係数が大きいため、温間時、軸受部のクリア
ランスが増大して、振動、騒音、焼き付き等の問題を発
生するため、シリンダブロックに鋳鉄製の軸受けを鋳ぐ
るんで、クランクシャフトとの間の熱膨張率の差によっ
て軸受部のクリアランスが大きく変化するのを防止した
ものが提案されている。しかし、そのような構成ではシ
リンダブロックと軸受の接合強度に信頼性がなく、また
鋳鉄製軸受の使用は軽量化の要請に反するという問題が
あった。
ダブロックを軽合金製にすること、またアルミニウム合
金は熱膨張係数が大きいため、温間時、軸受部のクリア
ランスが増大して、振動、騒音、焼き付き等の問題を発
生するため、シリンダブロックに鋳鉄製の軸受けを鋳ぐ
るんで、クランクシャフトとの間の熱膨張率の差によっ
て軸受部のクリアランスが大きく変化するのを防止した
ものが提案されている。しかし、そのような構成ではシ
リンダブロックと軸受の接合強度に信頼性がなく、また
鋳鉄製軸受の使用は軽量化の要請に反するという問題が
あった。
そのため、本出願人は先に、特願昭60−92673号におい
て、軸受部におけるクリアランスの変化による騒音や焼
き付きの発生を防止するため、アルミニウム合金製の軸
受部を採用するとともに、クランクシャフトを、アルミ
ニウム合金とほぼ同等の熱膨張係数を有するようにオー
ステンパー処理した球状黒鉛鋳鉄にて構成したクランク
シャフトの軸受構造を提案している。
て、軸受部におけるクリアランスの変化による騒音や焼
き付きの発生を防止するため、アルミニウム合金製の軸
受部を採用するとともに、クランクシャフトを、アルミ
ニウム合金とほぼ同等の熱膨張係数を有するようにオー
ステンパー処理した球状黒鉛鋳鉄にて構成したクランク
シャフトの軸受構造を提案している。
ところが、クランクシャフトの全体を上記のようにオー
ステンパー処理した球状黒鉛鋳鉄で構成すると、コネク
チングロッドとの結合ピン部の熱膨張も大きくなるた
め、温間時にクリアランスが過少となり、焼き付きが発
生し、これを回避するにはクリアランスを増大するしか
なく、振動、騒音が発生するという問題が生じてきた。
ステンパー処理した球状黒鉛鋳鉄で構成すると、コネク
チングロッドとの結合ピン部の熱膨張も大きくなるた
め、温間時にクリアランスが過少となり、焼き付きが発
生し、これを回避するにはクリアランスを増大するしか
なく、振動、騒音が発生するという問題が生じてきた。
一方、慣性重量を低減するという別の観点から、コネク
チングロッドを軽量化すべくアルミニウム合金にて形成
したいという要請もあったが、コネクチングロッドだけ
をアルミニウム合金にて形成すると、温間時熱膨張の増
大に起因してピン部のクリアランスが過大となり、振
動、騒音の原因となるとともに、温間時にコネクチング
ロッドが伸びて圧縮比の増加による燃焼効率の悪化を来
すという問題があった。
チングロッドを軽量化すべくアルミニウム合金にて形成
したいという要請もあったが、コネクチングロッドだけ
をアルミニウム合金にて形成すると、温間時熱膨張の増
大に起因してピン部のクリアランスが過大となり、振
動、騒音の原因となるとともに、温間時にコネクチング
ロッドが伸びて圧縮比の増加による燃焼効率の悪化を来
すという問題があった。
本発明は、上記従来の問題点を考慮してなされたもので
あって、内燃機関全体の軽量化を図るとともに、振動、
騒音、軸受メタルの焼き付きを防止でき、かつ圧縮比の
変動を抑制して燃焼効率の低下を防止した内燃機関の提
供を目的とするものである。
あって、内燃機関全体の軽量化を図るとともに、振動、
騒音、軸受メタルの焼き付きを防止でき、かつ圧縮比の
変動を抑制して燃焼効率の低下を防止した内燃機関の提
供を目的とするものである。
本発明の内燃機関は、アルミニウム合金にて形成された
シリンダブロックと、重量％で、2.6〜4.0％のＣ、1.5
〜3.5％のSi、0.2〜1.0％のMn及び0.005〜0.08％のMgを
含有し、かつ残留オーステナイト量が30〜50容量％とな
るようにオーステンパー処理された球状黒鉛鋳鉄にて形
成されたクランクシャフトと、アルミニウム合金にて形
成されたコネクチングロッドとを備えたことを特徴とす
るものである。
シリンダブロックと、重量％で、2.6〜4.0％のＣ、1.5
〜3.5％のSi、0.2〜1.0％のMn及び0.005〜0.08％のMgを
含有し、かつ残留オーステナイト量が30〜50容量％とな
るようにオーステンパー処理された球状黒鉛鋳鉄にて形
成されたクランクシャフトと、アルミニウム合金にて形
成されたコネクチングロッドとを備えたことを特徴とす
るものである。
このような構成によると、クランクシャフトを除いてア
ルミニウム合金にて構成されているので、大幅に軽量化
でき、また上記のような球状黒鉛鋳鉄にて形成されたク
ランクシャフトを用いることによって、その熱膨張係数
がアルミニウム合金とほぼ同等となり、従ってシリンダ
ブロック、クランクシャフト、及びコネクチングロッド
の熱膨張係数がすべて略同等になり、それらの間の軸受
部や結合ピン部におけるクリアランスが温間時にも一定
に維持され、振動、騒音を発生せず、焼き付きも生じ
ず、又シリンダブロックとコネクチングロッドが同様に
膨張するので、圧縮比の変動も抑制されるのである。
ルミニウム合金にて構成されているので、大幅に軽量化
でき、また上記のような球状黒鉛鋳鉄にて形成されたク
ランクシャフトを用いることによって、その熱膨張係数
がアルミニウム合金とほぼ同等となり、従ってシリンダ
ブロック、クランクシャフト、及びコネクチングロッド
の熱膨張係数がすべて略同等になり、それらの間の軸受
部や結合ピン部におけるクリアランスが温間時にも一定
に維持され、振動、騒音を発生せず、焼き付きも生じ
ず、又シリンダブロックとコネクチングロッドが同様に
膨張するので、圧縮比の変動も抑制されるのである。
さらに、詳細に説明すると、鋳鉄製のクランクシャフト
とアルミニウム合金製シリンダブロックとの軸受部にお
いては、両部材のメタルクリアランスを10〜70μの範囲
内に維持する必要がある。これは、10μ未満のクリアラ
ンスではメタルの焼き付きが生じてしまい、また70μを
越えるクリアランスでは、クランクシャフトの偏芯回転
による振動、騒音が無視し得ない程に顕著になるからで
ある。また、クランクシャフトとコネクチングロッドの
結合ピン部においても、騒音への影響は前記軸受部より
は小さいとはいえ、同様の条件を満たす必要がある。こ
のような範囲にクリアランスを維持するために、クラン
クシャフト、シリンダブロック及びコネクチングロッド
をそれぞれ次のような材料で構成したものである。
とアルミニウム合金製シリンダブロックとの軸受部にお
いては、両部材のメタルクリアランスを10〜70μの範囲
内に維持する必要がある。これは、10μ未満のクリアラ
ンスではメタルの焼き付きが生じてしまい、また70μを
越えるクリアランスでは、クランクシャフトの偏芯回転
による振動、騒音が無視し得ない程に顕著になるからで
ある。また、クランクシャフトとコネクチングロッドの
結合ピン部においても、騒音への影響は前記軸受部より
は小さいとはいえ、同様の条件を満たす必要がある。こ
のような範囲にクリアランスを維持するために、クラン
クシャフト、シリンダブロック及びコネクチングロッド
をそれぞれ次のような材料で構成したものである。
（１）クランクシャフト クランクシャフトは、第１表に示す成分から成り、残留
オーステナイト量が30〜50容量％となるようにオーステ
ンパー処理された球状黒鉛鋳鉄から製造する。ここに、
残留オーステナイト量は、鋳鉄の熱膨張係数、疲労強度
および硬度に影響を与えるものである。この残留量が30
％未満では熱膨張が小さく、アルミニウム合金製のシリ
ンダブロック側の軸受と組み合わせた場合に、そのメタ
ルクリアランスを10〜70μの範囲に維持することが困難
である。また、この残留量が50容量％を越えると、疲労
強度および硬度が低下し、クランクシャフトとして用い
るのには不適当になる。なお、残留オーステナイト量が
30〜50容量％のものは約16.5〜18.5×10-6/℃の熱膨張
係数を示す。
オーステナイト量が30〜50容量％となるようにオーステ
ンパー処理された球状黒鉛鋳鉄から製造する。ここに、
残留オーステナイト量は、鋳鉄の熱膨張係数、疲労強度
および硬度に影響を与えるものである。この残留量が30
％未満では熱膨張が小さく、アルミニウム合金製のシリ
ンダブロック側の軸受と組み合わせた場合に、そのメタ
ルクリアランスを10〜70μの範囲に維持することが困難
である。また、この残留量が50容量％を越えると、疲労
強度および硬度が低下し、クランクシャフトとして用い
るのには不適当になる。なお、残留オーステナイト量が
30〜50容量％のものは約16.5〜18.5×10-6/℃の熱膨張
係数を示す。
また、鋳鉄の組成のうち、Mo、Cu、Niは必要に応じて添
加されるものである。第１表に示すように、Ｃは、2.6
〜4.0重量％の範囲が好適であり、2.6重量％未満では鋳
造性が悪化し、健全な製品の製造が困難となり、4.0重
量％を越えると、ドロスが発生し易く、強度、耐摩耗性
が低下するので好ましくない。Mnは、0.20〜1.0重量％
の範囲が好適であり、0.2重量％未満では焼入性を減
じ、パーライトの析出によって熱膨張率が小さくなるの
で不適当であり、1.0重量％を越えると、炭化物が晶出
し易くなり、疲労強度特性を悪化させるので好ましくな
い。Mgは、黒鉛を球状化させるために、0.005〜0.08重
量％の範囲が好適である。また、必要に応じて添加され
るMoは、焼入性を増し、疲労強度を向上させ、クランク
シャフト全体を均一なオーステナイト／ベイナイトの球
状黒鉛鋳鉄の組織となす効果を有し、適正な熱膨張を得
るために好適である。このMoの添加量は、0.03〜0.40重
量％が好適であり、0.03重量％未満では上記効果が得ら
れず、0.40重量％を越えると、粒界に炭化物として偏析
し、疲労強度が低下するので好ましくない。同じく必要
に応じて添加するCuは、焼入性を向上させ、さらに残留
オーステナイトの生成を促進させる効果がある。添加量
は0.60〜1.50重量％が好適であり、0.60重量％未満では
上記効果がなく、1.50重量％を越えると、球状化を阻害
し、機械的性質を損なうので好ましくない。同じく必要
に応じて添加するNiは、上記のCuと同様の効果を有し、
製造されるクランクシャフトの肉厚に応じて添加するの
が好適であるが、1.50重量％を越えると上記の効果の増
進は期待できず、コスト高になるので、1.50重量％以下
が好ましく、さらに0.30〜1.50重量％が好ましい。
加されるものである。第１表に示すように、Ｃは、2.6
〜4.0重量％の範囲が好適であり、2.6重量％未満では鋳
造性が悪化し、健全な製品の製造が困難となり、4.0重
量％を越えると、ドロスが発生し易く、強度、耐摩耗性
が低下するので好ましくない。Mnは、0.20〜1.0重量％
の範囲が好適であり、0.2重量％未満では焼入性を減
じ、パーライトの析出によって熱膨張率が小さくなるの
で不適当であり、1.0重量％を越えると、炭化物が晶出
し易くなり、疲労強度特性を悪化させるので好ましくな
い。Mgは、黒鉛を球状化させるために、0.005〜0.08重
量％の範囲が好適である。また、必要に応じて添加され
るMoは、焼入性を増し、疲労強度を向上させ、クランク
シャフト全体を均一なオーステナイト／ベイナイトの球
状黒鉛鋳鉄の組織となす効果を有し、適正な熱膨張を得
るために好適である。このMoの添加量は、0.03〜0.40重
量％が好適であり、0.03重量％未満では上記効果が得ら
れず、0.40重量％を越えると、粒界に炭化物として偏析
し、疲労強度が低下するので好ましくない。同じく必要
に応じて添加するCuは、焼入性を向上させ、さらに残留
オーステナイトの生成を促進させる効果がある。添加量
は0.60〜1.50重量％が好適であり、0.60重量％未満では
上記効果がなく、1.50重量％を越えると、球状化を阻害
し、機械的性質を損なうので好ましくない。同じく必要
に応じて添加するNiは、上記のCuと同様の効果を有し、
製造されるクランクシャフトの肉厚に応じて添加するの
が好適であるが、1.50重量％を越えると上記の効果の増
進は期待できず、コスト高になるので、1.50重量％以下
が好ましく、さらに0.30〜1.50重量％が好ましい。
上記組成の鋳鉄をオーステンパー処理して残留オーステ
ナイト量を30〜50容量％とするための処理条件として
は、次のようなものが好ましい。即ち、オーステナイト
化温度及びその時間は、それぞれ800〜950℃及び４時間
以内が好ましく、それに続く恒温保持温度及び時間はそ
れぞれ350〜420℃及び15分以上３時間以下が好ましい。
詳述すると、上記オーステナイト化温度は高い程熱膨張
率が大となるが、950℃を越えると、結晶粒が粗大化
し、疲労強度を低下させるので好ましくなく、また800
℃未満では均一なオーステナイト化が達成できないので
不適当である。また、オーステナイト化時間は、４時間
を越えると結晶粒が粗大化するので好ましくない。上記
恒温保持温度は、350℃未満では残留オーステナイト量
が減り、熱膨張率が減少してしまい、420℃を越えると
トルースタイトの析出により熱膨張率がやはり減少する
ので好ましくない。また、恒温保持時間は、15分未満で
は常温で残留オーステナイトがマルテンサイトに変態
し、熱膨張率を減少するとともに疲労強度が低下してし
まい、３時間を越えると残留オーステナイトの分解が始
まり熱膨張率がやはり減少するので好ましくない。
ナイト量を30〜50容量％とするための処理条件として
は、次のようなものが好ましい。即ち、オーステナイト
化温度及びその時間は、それぞれ800〜950℃及び４時間
以内が好ましく、それに続く恒温保持温度及び時間はそ
れぞれ350〜420℃及び15分以上３時間以下が好ましい。
詳述すると、上記オーステナイト化温度は高い程熱膨張
率が大となるが、950℃を越えると、結晶粒が粗大化
し、疲労強度を低下させるので好ましくなく、また800
℃未満では均一なオーステナイト化が達成できないので
不適当である。また、オーステナイト化時間は、４時間
を越えると結晶粒が粗大化するので好ましくない。上記
恒温保持温度は、350℃未満では残留オーステナイト量
が減り、熱膨張率が減少してしまい、420℃を越えると
トルースタイトの析出により熱膨張率がやはり減少する
ので好ましくない。また、恒温保持時間は、15分未満で
は常温で残留オーステナイトがマルテンサイトに変態
し、熱膨張率を減少するとともに疲労強度が低下してし
まい、３時間を越えると残留オーステナイトの分解が始
まり熱膨張率がやはり減少するので好ましくない。
（２）シリンダブロック シリンダブロックを製造するために用いるアルミニウム
合金は、実用温度範囲において、その熱膨張率を16〜24
×10-6/℃の範囲にするのが好ましい。この範囲で上記
クランクシャフトとの間に好適なクリアランスを維持す
ることができる。なお、アルミニウム合金の熱膨張率及
び耐摩耗性はSiの含有量を変化させることにより変える
ことが可能である。しかるに、Siの含有量が増加すると
鋳造性が悪化する傾向があるので、実用上としては、例
えばSiを18〜20重量％含むアルミニウム合金を用いるこ
とができる。
合金は、実用温度範囲において、その熱膨張率を16〜24
×10-6/℃の範囲にするのが好ましい。この範囲で上記
クランクシャフトとの間に好適なクリアランスを維持す
ることができる。なお、アルミニウム合金の熱膨張率及
び耐摩耗性はSiの含有量を変化させることにより変える
ことが可能である。しかるに、Siの含有量が増加すると
鋳造性が悪化する傾向があるので、実用上としては、例
えばSiを18〜20重量％含むアルミニウム合金を用いるこ
とができる。
なお、前記クランクシャフトとシリンダブロックとの間
には、軸受メタルが介在するが、この軸受メタルは、通
常厚さが例えば2mmというように薄く、高い爆発荷重で
シリンダブロック側に押しつけられるので、この軸受メ
タルの熱膨張は殆ど問題にならない。しかし、シリンダ
ブロックと同一か、クランクシャフトとシリンダブロッ
クの中間の熱膨張率を有する材料で製造するのが好まし
い。また、裏金として高強度アルミニウム合金、オース
テナイト系ステンレス鋼などを用いることが可能であ
る。さらに、メタル材料を溶射などの手段を用いてシリ
ンダブロックに直接接着することも可能である。
には、軸受メタルが介在するが、この軸受メタルは、通
常厚さが例えば2mmというように薄く、高い爆発荷重で
シリンダブロック側に押しつけられるので、この軸受メ
タルの熱膨張は殆ど問題にならない。しかし、シリンダ
ブロックと同一か、クランクシャフトとシリンダブロッ
クの中間の熱膨張率を有する材料で製造するのが好まし
い。また、裏金として高強度アルミニウム合金、オース
テナイト系ステンレス鋼などを用いることが可能であ
る。さらに、メタル材料を溶射などの手段を用いてシリ
ンダブロックに直接接着することも可能である。
（３）コネクチングロッド コネクチングロッドに用いるアルミニウム合金は、実用
温度範囲（−30〜130℃）において、上記のように製造
されたクランクシャフトとの間に好適なメタルクリアラ
ンスを維持できるように、熱膨張係数を16〜24×10-6/
℃の範囲にするのが好ましい。好適なメタルクリアラン
スは10〜70μ程度であるが、ピン径が大きくなるに従っ
て熱膨張量も増大するため、クランクシャフトとコネク
チングロッドの熱膨張係数を近づける必要がある。具体
的には、ピン径が50mm程度までは、約23×10-6/℃の熱
膨張係数を有するAA2618材をコネクチングロッド材とす
ることが可能で、さらにピン径の大きいクランクシャフ
トとの組み合わせではAl−Si系あるいはAl−Fe系のより
熱膨張係数の小さいアルミニウム鍛造材を用いることが
できる。
温度範囲（−30〜130℃）において、上記のように製造
されたクランクシャフトとの間に好適なメタルクリアラ
ンスを維持できるように、熱膨張係数を16〜24×10-6/
℃の範囲にするのが好ましい。好適なメタルクリアラン
スは10〜70μ程度であるが、ピン径が大きくなるに従っ
て熱膨張量も増大するため、クランクシャフトとコネク
チングロッドの熱膨張係数を近づける必要がある。具体
的には、ピン径が50mm程度までは、約23×10-6/℃の熱
膨張係数を有するAA2618材をコネクチングロッド材とす
ることが可能で、さらにピン径の大きいクランクシャフ
トとの組み合わせではAl−Si系あるいはAl−Fe系のより
熱膨張係数の小さいアルミニウム鍛造材を用いることが
できる。
アルミニウム合金製コネクチングロッドの製造法として
は、鍛造法と高圧鍛造法がある。鍛造法では、例えば素
材をブランク加工し、熱間鍛造したのち調質し、最後に
機械加工する。この方法では比較的強度の高い合金を用
いることができ、コンパクトな設計で重量軽減も大であ
る。また、高圧鍛造法では、アルミニウム合金地金を溶
解して鍛造した後、機械加工する。この方法では、熱膨
張係数を下げる効果の大きいSiを多量に合金化したり、
セラミック繊維等の複合化が容易であるという特長を有
している。
は、鍛造法と高圧鍛造法がある。鍛造法では、例えば素
材をブランク加工し、熱間鍛造したのち調質し、最後に
機械加工する。この方法では比較的強度の高い合金を用
いることができ、コンパクトな設計で重量軽減も大であ
る。また、高圧鍛造法では、アルミニウム合金地金を溶
解して鍛造した後、機械加工する。この方法では、熱膨
張係数を下げる効果の大きいSiを多量に合金化したり、
セラミック繊維等の複合化が容易であるという特長を有
している。
第２表に示す条件に従って、本発明によるクランクシャ
フトＡ及び比較例として従来構成のクランクシャフトＢ
を製造した。又、シリンダブロックは本発明に従ってア
ルミニウム合金により２種類製造した。一方のシリンダ
ブロックａは、Siを10％含むJIS−ADC10（熱膨張率21×
10-6/℃）から製造した。他方のシリンダブロックｂはJ
IS−AC9B（熱膨張率17×10-6/℃）から製造した。
フトＡ及び比較例として従来構成のクランクシャフトＢ
を製造した。又、シリンダブロックは本発明に従ってア
ルミニウム合金により２種類製造した。一方のシリンダ
ブロックａは、Siを10％含むJIS−ADC10（熱膨張率21×
10-6/℃）から製造した。他方のシリンダブロックｂはJ
IS−AC9B（熱膨張率17×10-6/℃）から製造した。
第１図は各クランクシャフトとシリンダブロックの熱膨
張量を示すグラフである。図から明らかなように比較例
のクランクシャフトＢとシリンダブロックａ、ｂを組み
合わせた場合、メタルクリアランスが、高温側では使用
限界である70μを越え、低温側ではメタル焼き付き限界
の10μよりも小さくなるのに対して、本発明に係るクラ
ンクシャフトＡとシリンダブロックａ、ｂを組み合わせ
た場合は、実用温度範囲においてメタルクリアランスは
10〜70μの範囲内に維持される。
張量を示すグラフである。図から明らかなように比較例
のクランクシャフトＢとシリンダブロックａ、ｂを組み
合わせた場合、メタルクリアランスが、高温側では使用
限界である70μを越え、低温側ではメタル焼き付き限界
の10μよりも小さくなるのに対して、本発明に係るクラ
ンクシャフトＡとシリンダブロックａ、ｂを組み合わせ
た場合は、実用温度範囲においてメタルクリアランスは
10〜70μの範囲内に維持される。
次に、クランクシャフトＡ、Ｂは上記第２表のものと
し、コネクチングロッドは本発明に従ってアルミニウム
合金より２種類製造した。一方のコネクチングロッドｃ
は、AA2618（Al−Cu−Mg−Ni−Fe、熱膨張率23×10-6/
℃）から製造し、他方のコネクチングロッドｄは試作材
（Al−12％Si−Cu−Mg−Mn、熱膨張率19×10-6/℃）か
ら製造した。
し、コネクチングロッドは本発明に従ってアルミニウム
合金より２種類製造した。一方のコネクチングロッドｃ
は、AA2618（Al−Cu−Mg−Ni−Fe、熱膨張率23×10-6/
℃）から製造し、他方のコネクチングロッドｄは試作材
（Al−12％Si−Cu−Mg−Mn、熱膨張率19×10-6/℃）か
ら製造した。
第２図は、各クランクシャフトとコネクチングロッドの
熱膨張量を示すグラフである。この場合も第１図の場合
と同様の結果を示している。
熱膨張量を示すグラフである。この場合も第１図の場合
と同様の結果を示している。
次に、第３表に示す条件の下に、内燃機関に実装して運
転状態の騒音を調べた。この結果、本発明の構成による
（ロ）の場合には、騒音レベルが許容範囲内であった。
これに対し、比較例（イ）は不適であった。
転状態の騒音を調べた。この結果、本発明の構成による
（ロ）の場合には、騒音レベルが許容範囲内であった。
これに対し、比較例（イ）は不適であった。
〔発明の効果〕 本発明の内燃機関によれば、以上のようにシリンダブロ
ックだけでなく、コネクチングロッドもアルミニウム合
金にて構成しているので、慣性重量の面でも大幅に軽量
化できて燃費の低減に効果がある。また、クランクシャ
フトとして、要求される疲労強度、耐摩耗性、剛性、耐
メタル焼付性を備え、かつ熱膨張係数がアルミニウム合
金とほぼ同等の球状黒鉛鋳鉄を用いているので、強度上
の信頼性も高く、かつシリンダブロック、クランクシャ
フト及びコネクチングロッドの熱膨張係数がすべて同等
となり、それらの間の軸受部や結合ピン部におけるクリ
アランスが温間時にもほぼ一定に維持され、振動、騒音
を発生せず、焼き付きも生じない。又、シリンダブロッ
クとコネクチングロッドが同様に膨張するので、圧縮比
の変動も抑制できて燃焼効率の低下を来すこともない等
の効果を奏する。
ックだけでなく、コネクチングロッドもアルミニウム合
金にて構成しているので、慣性重量の面でも大幅に軽量
化できて燃費の低減に効果がある。また、クランクシャ
フトとして、要求される疲労強度、耐摩耗性、剛性、耐
メタル焼付性を備え、かつ熱膨張係数がアルミニウム合
金とほぼ同等の球状黒鉛鋳鉄を用いているので、強度上
の信頼性も高く、かつシリンダブロック、クランクシャ
フト及びコネクチングロッドの熱膨張係数がすべて同等
となり、それらの間の軸受部や結合ピン部におけるクリ
アランスが温間時にもほぼ一定に維持され、振動、騒音
を発生せず、焼き付きも生じない。又、シリンダブロッ
クとコネクチングロッドが同様に膨張するので、圧縮比
の変動も抑制できて燃焼効率の低下を来すこともない等
の効果を奏する。
第１図は各クランクシャフトとシリンダブロックの熱膨
張量を示す特性線図、第２図は各クランクシャフトとコ
ネクチングロッドの熱膨張量を示す特性線図である。
張量を示す特性線図、第２図は各クランクシャフトとコ
ネクチングロッドの熱膨張量を示す特性線図である。
Claims (2)
- 【請求項１】アルミニウム合金にて形成されたシリンダ
ブロックと、重量％で、2.6〜4.0％のＣ、1.5〜3.5％の
Si、0.2〜1.0％のMn及び0.005〜0.08％のMgを含有し、
残留オーステナイト量が30〜50容量％となるようにオー
ステンパー処理された球状黒鉛鋳鉄にて形成されたクラ
ンクシャフトと、アルミニウム合金にて形成されたコネ
クチングロッドとを備えてなる内燃機関。 - 【請求項２】アルミニウム合金の熱膨張係数が、16〜24
×10-6/℃である特許請求の範囲第１項記載の内燃機
関。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9764386A JPH0694582B2 (ja) | 1986-04-25 | 1986-04-25 | 内燃機関 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9764386A JPH0694582B2 (ja) | 1986-04-25 | 1986-04-25 | 内燃機関 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62253749A JPS62253749A (ja) | 1987-11-05 |
| JPH0694582B2 true JPH0694582B2 (ja) | 1994-11-24 |
Family
ID=14197802
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9764386A Expired - Lifetime JPH0694582B2 (ja) | 1986-04-25 | 1986-04-25 | 内燃機関 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0694582B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1293689A1 (de) | 2001-09-18 | 2003-03-19 | Ford Global Technologies, Inc., A subsidiary of Ford Motor Company | Kurbelwellenlager für ein Kraftfahrzeug |
-
1986
- 1986-04-25 JP JP9764386A patent/JPH0694582B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62253749A (ja) | 1987-11-05 |
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