JPWO2019142270A1 - Manufacturing method of internal combustion engine, internal combustion engine and connecting cylinder - Google Patents
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Abstract
内燃機関のメンテナンス性およびリサイクル性に優れると共に、内燃機関の設計自由度も高いこと。(1)2つ以上のシリンダライナと、前記2つ以上のシリンダライナを互いに連結する連結部とを含む第一の連結シリンダ、および、(2)2つ以上のシリンダボアが設けられた連結シリンダ本体部と、連結シリンダ本体部のシリンダボアが設けられた内周面を被覆する被膜とを含む第二の連結シリンダ、からなる群より選択されるいずれかの連結シリンダ10を、一端側にクランク室62が形成され、他端側にシリンダヘッドが組み付けられると共に、一端側から他端側へと貫通する中空部64が設けられたシリンダブロック本体60の中空部64に嵌め合わせる嵌合工程を、少なくとも経て内燃機関100を製造する内燃機関の製造方法、これにより製造された内燃機関およびこれに用いる連結シリンダ。The internal combustion engine has excellent maintainability and recyclability, and the degree of freedom in designing the internal combustion engine is high. (1) A first connecting cylinder including two or more cylinder liners and a connecting portion for connecting the two or more cylinder liners to each other, and (2) a connecting cylinder main body provided with two or more cylinder bores. One of the connecting cylinders 10 selected from the group consisting of the portion and the second connecting cylinder including the coating film covering the inner peripheral surface provided with the cylinder bore of the connecting cylinder main body portion is installed on one end side of the crank chamber 62. Is formed, the cylinder head is assembled on the other end side, and the cylinder head is fitted into the hollow portion 64 of the cylinder block main body 60 provided with the hollow portion 64 penetrating from one end side to the other end side. A method for manufacturing an internal combustion engine for manufacturing an internal combustion engine 100, an internal combustion engine manufactured by the method, and a connecting cylinder used for the internal combustion engine.
Description
本発明は、内燃機関の製造方法、内燃機関および連結シリンダに関するものである。 The present invention relates to a method for manufacturing an internal combustion engine, an internal combustion engine and a connecting cylinder.
従来、往復動式多気筒内燃機関の小型軽量化などを目的としたシリンダブロックとして、隣接するシリンダボアを形成するシリンダライナ同士が一体結合されて形成された構造を有するいわゆるサイアミーズ型のシリンダブロックが知られている。このようなシリンダブロックの製造方法としては、たとえば、(1)シリンダライナの集合体を、シリンダブロック鋳造時に金型にセットした後、シリンダブロック本体に鋳ぐるむことで、シリンダブロック本体に固定する方法や、(2)シリンダライナの集合体を、シリンダ本体に対して嵌合により固定する方法などが知られている(特許文献1、2)。これら特許文献1、2に記載のシリンダブロックの製造方法では、複数のシリンダライナが一体成形され、かつ、一部材から構成されるシリンダライナの集合体を用いている。 Conventionally, as a cylinder block for the purpose of reducing the size and weight of a reciprocating multi-cylinder internal combustion engine, a so-called siamese type cylinder block having a structure formed by integrally connecting cylinder liners forming adjacent cylinder bores is known. Has been done. As a method for manufacturing such a cylinder block, for example, (1) an aggregate of cylinder liners is set in a mold at the time of casting the cylinder block, and then cast into the cylinder block main body to be fixed to the cylinder block main body. There are known methods and (2) a method of fixing an aggregate of cylinder liners to a cylinder body by fitting (Patent Documents 1 and 2). In the method of manufacturing a cylinder block described in Patent Documents 1 and 2, a plurality of cylinder liners are integrally molded and an aggregate of cylinder liners composed of one member is used.
一方、内燃機関には、内燃機関が用いられる車両あるいは車両以外の機器の要求仕様に応じて各種性能を満足させる必要がある。このためには、内燃機関を設計する場合、その自由度が高い方が有利である。また、内燃機関にはメンテナンス性に優れることも求められる。さらに、近年では、環境負荷の観点から、内燃機関にはリサイクル性も求められている。しかしながら、本発明者らが検討したところ、特許文献1、2に記載のシリンダブロックの製造方法やこれを用いて製造された内燃機関では、メンテナンス性、リサイクル性および設計自由度の3つを全て満足させることが困難であることが判った。 On the other hand, the internal combustion engine needs to satisfy various performances according to the required specifications of the vehicle in which the internal combustion engine is used or a device other than the vehicle. For this purpose, when designing an internal combustion engine, it is advantageous that the degree of freedom is high. In addition, the internal combustion engine is also required to have excellent maintainability. Furthermore, in recent years, from the viewpoint of environmental load, internal combustion engines are also required to be recyclable. However, as a result of examination by the present inventors, in the method for manufacturing a cylinder block described in Patent Documents 1 and 2 and the internal combustion engine manufactured by using the method, all three of maintainability, recyclability and design freedom are all three. It turned out to be difficult to satisfy.
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、内燃機関のメンテナンス性およびリサイクル性に優れると共に、内燃機関の設計自由度も高い内燃機関の製造方法、これを用いて製造された内燃機関およびこれに用いる連結シリンダを提供することを課題とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and is a method for manufacturing an internal combustion engine, which is excellent in maintainability and recyclability of the internal combustion engine and has a high degree of freedom in designing the internal combustion engine, and an internal combustion engine manufactured by using the method. An object of the present invention is to provide a connecting cylinder used for the same.
上記課題は以下の本発明により達成される。すなわち、
本発明の内燃機関の製造方法は、(1)2つ以上のシリンダライナと、2つ以上のシリンダライナを互いに連結する連結部とを含む第一の連結シリンダ、および、(2)2つ以上のシリンダボアが設けられた連結シリンダ本体部と、連結シリンダ本体部のシリンダボアが設けられた内周面を被覆する被膜とを含む第二の連結シリンダ、からなる群より選択されるいずれかの連結シリンダを、一端側にクランク室が形成され、他端側にシリンダヘッドが組み付けられると共に、一端側から他端側へと貫通する中空部が設けられたシリンダブロック本体の中空部に嵌め合わせる嵌合工程を、少なくとも経て内燃機関を製造することを特徴とする。The above object is achieved by the following invention. That is,
The method for manufacturing an internal combustion engine of the present invention includes (1) a first connecting cylinder including two or more cylinder liners and a connecting portion for connecting two or more cylinder liners to each other, and (2) two or more. Any connecting cylinder selected from the group consisting of a connecting cylinder main body provided with the cylinder bore of the above and a second connecting cylinder including a coating film covering the inner peripheral surface provided with the cylinder bore of the connecting cylinder main body. Is fitted into the hollow portion of the cylinder block body provided with a crank chamber formed on one end side, a cylinder head assembled on the other end side, and a hollow portion penetrating from one end side to the other end side. It is characterized in that an internal combustion engine is manufactured after at least the above.
本発明の内燃機関の製造方法の一実施形態は、2つ以上のシリンダライナと連結部とは一体不可分に形成されていることが好ましい。 In one embodiment of the method for manufacturing an internal combustion engine of the present invention, it is preferable that two or more cylinder liners and a connecting portion are integrally and inseparably formed.
本発明の内燃機関の製造方法の他の実施形態は、連結部が、2つ以上のシリンダライナの外周面全面を覆っていることが好ましい。 In another embodiment of the method for manufacturing an internal combustion engine of the present invention, it is preferable that the connecting portion covers the entire outer peripheral surface of two or more cylinder liners.
本発明の内燃機関の製造方法の他の実施形態は、連結部を構成する材料が、シリンダブロック本体を構成する材料とは異なる材料であることが好ましい。 In another embodiment of the method for manufacturing an internal combustion engine of the present invention, it is preferable that the material constituting the connecting portion is a material different from the material constituting the cylinder block main body.
本発明の内燃機関の製造方法の他の実施形態は、連結シリンダ本体部を構成する材料が、シリンダブロック本体を構成する材料とは異なる材料であることが好ましい。 In another embodiment of the method for manufacturing an internal combustion engine of the present invention, it is preferable that the material constituting the connecting cylinder main body is different from the material constituting the cylinder block main body.
本発明の内燃機関の製造方法の他の実施形態は、嵌合工程が、すきまばめ、中間ばめおよびしまりばめから選択されるいずれかの嵌合方式で実施されることが好ましい。 In another embodiment of the method for manufacturing an internal combustion engine of the present invention, it is preferable that the fitting step is carried out by any fitting method selected from a clearance fit, an intermediate fit and a tight fit.
本発明の内燃機関の製造方法の他の実施形態は、連結シリンダが、第一の連結シリンダであり、シリンダライナの内周面を仕上げ加工することにより摺動面を形成する摺動面形成工程を、嵌合工程の前のみにおいて実施することが好ましい。 In another embodiment of the method for manufacturing an internal combustion engine of the present invention, the connecting cylinder is the first connecting cylinder, and a sliding surface forming step of forming a sliding surface by finishing the inner peripheral surface of the cylinder liner. Is preferably carried out only before the fitting step.
本発明の内燃機関の製造方法の他の実施形態は、連結シリンダが、第一の連結シリンダであり、シリンダライナの内周面に被膜を形成する被膜形成工程を実施した後に、被膜の表面を仕上げ加工することにより摺動面を形成する摺動面形成工程を実施し、かつ、摺動面形成工程を嵌合工程の前のみにおいて実施することが好ましい。 In another embodiment of the method for manufacturing an internal combustion engine of the present invention, the connecting cylinder is the first connecting cylinder, and the surface of the coating is formed after performing a coating forming step of forming a coating on the inner peripheral surface of the cylinder liner. It is preferable to carry out the sliding surface forming step of forming the sliding surface by finishing, and to carry out the sliding surface forming step only before the fitting step.
本発明の内燃機関の製造方法の他の実施形態は、連結シリンダが、第二の連結シリンダであり、連結シリンダ本体部のシリンダボアが設けられた内周面を被覆する被膜の表面を仕上げ加工することにより摺動面を形成する摺動面形成工程を、嵌合工程の前のみにおいて実施することが好ましい。 In another embodiment of the method for manufacturing an internal combustion engine of the present invention, the connecting cylinder is a second connecting cylinder, and the surface of the coating film covering the inner peripheral surface provided with the cylinder bore of the connecting cylinder body is finished. Therefore, it is preferable to carry out the sliding surface forming step for forming the sliding surface only before the fitting step.
本発明の内燃機関の製造方法の他の実施形態は、嵌合工程が、すきまばめおよび中間ばめから選択されるいずれかの嵌合方式で実施されることが好ましい。 In another embodiment of the method for manufacturing an internal combustion engine of the present invention, it is preferable that the fitting step is carried out by any fitting method selected from a clearance fit and an intermediate fit.
本発明の内燃機関の製造方法の他の実施形態は、嵌合工程が、すきまばめにより実施されることが好ましい。 In another embodiment of the method for manufacturing an internal combustion engine of the present invention, it is preferable that the fitting step is carried out by crevice fitting.
本発明の内燃機関の製造方法の他の実施形態は、連結シリンダが、第一の連結シリンダであり、シリンダライナの内周面を仕上げ加工することにより摺動面を形成する摺動面形成工程を、嵌合工程の後のみにおいて実施することが好ましい。 In another embodiment of the method for manufacturing an internal combustion engine of the present invention, the connecting cylinder is the first connecting cylinder, and a sliding surface forming step of forming a sliding surface by finishing the inner peripheral surface of the cylinder liner. Is preferably carried out only after the fitting step.
本発明の内燃機関の製造方法の他の実施形態は、連結シリンダが、第一の連結シリンダであり、シリンダライナの内周面に被膜を形成する被膜形成工程を実施した後に、被膜の表面を仕上げ加工することにより摺動面を形成する摺動面形成工程を実施し、かつ、摺動面形成工程を嵌合工程の後のみにおいて実施することが好ましい。 In another embodiment of the method for manufacturing an internal combustion engine of the present invention, the connecting cylinder is the first connecting cylinder, and the surface of the coating is formed after performing a coating forming step of forming a coating on the inner peripheral surface of the cylinder liner. It is preferable to carry out the sliding surface forming step of forming the sliding surface by finishing, and to carry out the sliding surface forming step only after the fitting step.
本発明の内燃機関の製造方法の他の実施形態は、連結シリンダが、第二の連結シリンダであり、連結シリンダ本体部のシリンダボアが設けられた内周面を被覆する被膜の表面を仕上げ加工することにより摺動面を形成する摺動面形成工程を、嵌合工程の後のみにおいて実施することが好ましい。 In another embodiment of the method for manufacturing an internal combustion engine of the present invention, the connecting cylinder is a second connecting cylinder, and the surface of the coating film covering the inner peripheral surface provided with the cylinder bore of the connecting cylinder body is finished. Therefore, it is preferable that the sliding surface forming step for forming the sliding surface is carried out only after the fitting step.
本発明の内燃機関の製造方法の他の実施形態は、摺動面形成工程が、連結シリンダをシリンダブロック本体およびシリンダヘッドを模擬した治具に組み付けると共に、少なくとも連結シリンダを加温した状態で実施されることが好ましい。 In another embodiment of the method for manufacturing an internal combustion engine of the present invention, the sliding surface forming step is carried out in a state where the connecting cylinder is assembled to a jig simulating a cylinder block main body and a cylinder head, and at least the connecting cylinder is heated. It is preferable to be done.
本発明の内燃機関の製造方法の他の実施形態は、連結シリンダの互いに隣り合う2つのシリンダボアの間に冷却液用通路を形成する冷却液用通路形成工程を、少なくとも嵌合工程の前に実施することが好ましい。 In another embodiment of the method for manufacturing an internal combustion engine of the present invention, a coolant passage forming step of forming a coolant passage between two cylinder bores adjacent to each other of a connecting cylinder is performed at least before the fitting step. It is preferable to do so.
本発明の内燃機関の製造方法の他の実施形態は、冷却液用通路が、連結シリンダのシリンダヘッドが配置される側の端面よりも内側に設けられると共に、連結シリンダに設けられた各々のシリンダボアの中心線と平行を成す平面における冷却液用通路の断面形状がスリット状であることが好ましい。 In another embodiment of the method for manufacturing an internal combustion engine of the present invention, the coolant passage is provided inside the end surface of the connecting cylinder on the side where the cylinder head is arranged, and each cylinder bore provided in the connecting cylinder. It is preferable that the cross-sectional shape of the coolant passage in a plane parallel to the center line of the cylinder is slit-shaped.
本発明の内燃機関の製造方法の他の実施形態は、シリンダブロック本体が、鋳造および樹脂成形から選択されるいずれかの方法により作製されることが好ましい。 In another embodiment of the method for manufacturing an internal combustion engine of the present invention, it is preferable that the cylinder block body is manufactured by any method selected from casting and resin molding.
本発明の内燃機関は、(1)2つ以上のシリンダライナと、2つ以上のシリンダライナを互いに連結する連結部とを含む第一の連結シリンダ、および、(2)2つ以上のシリンダボアが設けられた連結シリンダ本体部と、連結シリンダ本体部のシリンダボアが設けられた内周面を被覆する被膜とを含む第二の連結シリンダ、からなる群より選択されるいずれかの連結シリンダと、一端側にクランク室が形成され、他端側にシリンダヘッドが組み付けられると共に、一端側から他端側へと貫通する中空部が設けられたシリンダブロック本体と、を少なくとも備え、連結シリンダが、シリンダブロック本体の中空部に脱着可能に嵌め合されていることを特徴とする。 The internal combustion engine of the present invention has (1) a first connecting cylinder including two or more cylinder liners and a connecting portion for connecting two or more cylinder liners to each other, and (2) two or more cylinder bores. One end of a connecting cylinder selected from the group consisting of a connecting cylinder main body provided and a second connecting cylinder including a coating film covering an inner peripheral surface provided with a cylinder bore of the connecting cylinder main body. A cylinder block body is provided with at least a crank chamber formed on the side, a cylinder head assembled on the other end side, and a hollow portion penetrating from one end side to the other end side, and the connecting cylinder is a cylinder block. It is characterized in that it is detachably fitted to the hollow portion of the main body.
本発明の内燃機関の他の実施形態は、連結シリンダが、シリンダブロック本体の中空部に、すきまばめおよび中間ばめから選択されるいずれかの嵌合方式で嵌め合わされていることが好ましい。 In another embodiment of the internal combustion engine of the present invention, it is preferable that the connecting cylinder is fitted to the hollow portion of the cylinder block body by any fitting method selected from a clearance fit and an intermediate fit.
本発明の内燃機関の他の実施形態は、冷却液用通路が、連結シリンダの互いに隣り合う2つのシリンダボアの間において、連結シリンダのシリンダヘッドが配置される側の端面よりも内側に設けられると共に、連結シリンダに設けられた各々のシリンダボアの中心線と平行を成す平面における冷却液用通路の断面形状がスリット状であることが好ましい。 In another embodiment of the internal combustion engine of the present invention, a coolant passage is provided between two cylinder bores of the connecting cylinders adjacent to each other, inside the end surface on the side where the cylinder head of the connecting cylinder is arranged. It is preferable that the cross-sectional shape of the coolant passage in a plane parallel to the center line of each cylinder bore provided in the connecting cylinder is slit-shaped.
本発明の内燃機関の他の実施形態は、連結シリンダの外周面に、連結シリンダに設けられた各々のシリンダボアの中心線と平行な方向に沿って固定用鍔部が設けられ、シリンダブロック本体の中空部の内周面に、固定用鍔部と嵌合するガイド溝が設けられていることが好ましい。 In another embodiment of the internal combustion engine of the present invention, a fixing collar portion is provided on the outer peripheral surface of the connecting cylinder along a direction parallel to the center line of each cylinder bore provided in the connecting cylinder, and the cylinder block main body is provided. It is preferable that the inner peripheral surface of the hollow portion is provided with a guide groove for fitting with the fixing collar portion.
本発明の内燃機関の他の実施形態は、固定用鍔部が、各々のシリンダボアの配列方向の両端側における連結シリンダの外周面に設けられ、ガイド溝が、中空部の開口部の長手方向の両端側におけるシリンダブロック本体の中空部の内周面に設けられていることが好ましい。 In another embodiment of the internal combustion engine of the present invention, fixing collars are provided on the outer peripheral surfaces of the connecting cylinders on both ends in the arrangement direction of the respective cylinder bores, and guide grooves are provided in the longitudinal direction of the opening of the hollow portion. It is preferable that the cylinder block body is provided on the inner peripheral surface of the hollow portion on both ends.
本発明の内燃機関の他の実施形態は、シリンダブロック本体の中空部の内周面に、中空部の貫通方向と平行な方向に沿って固定用鍔部が設けられ、連結シリンダの外周面に、固定用鍔部と嵌合するガイド溝が設けられていることが好ましい。 In another embodiment of the internal combustion engine of the present invention, a fixing flange portion is provided on the inner peripheral surface of the hollow portion of the cylinder block body along a direction parallel to the penetrating direction of the hollow portion, and is provided on the outer peripheral surface of the connecting cylinder. , It is preferable that a guide groove for fitting with the fixing flange portion is provided.
本発明の内燃機関の他の実施形態は、固定用鍔部が、中空部の開口部の長手方向の両端側におけるシリンダブロック本体の中空部の内周面に設けられ、ガイド溝が、連結シリンダに設けられた各々のシリンダボアの配列方向の両端側における連結シリンダの外周面に設けられていることが好ましい。 In another embodiment of the internal combustion engine of the present invention, fixing collars are provided on the inner peripheral surfaces of the hollow portion of the cylinder block body at both ends in the longitudinal direction of the opening of the hollow portion, and a guide groove is provided as a connecting cylinder. It is preferable that the cylinder bores are provided on the outer peripheral surfaces of the connecting cylinders on both ends in the arrangement direction of the cylinder bores.
本発明の内燃機関の他の実施形態は、内燃機関が水平対向型エンジンであることが好ましい。 In another embodiment of the internal combustion engine of the present invention, it is preferable that the internal combustion engine is a horizontally opposed engine.
本発明の内燃機関の他の実施形態は、連結シリンダの外周面と、シリンダブロック本体の中空部の内周面との間に冷却液ジャケットが設けられていることが好ましい。 In another embodiment of the internal combustion engine of the present invention, it is preferable that a coolant jacket is provided between the outer peripheral surface of the connecting cylinder and the inner peripheral surface of the hollow portion of the cylinder block body.
本発明の内燃機関の他の実施形態は、冷却液ジャケットを2つ以上の部分に分割する分割用鍔部が、連結シリンダの外周面およびシリンダブロック本体の中空部の内周面、から選択される少なくともいずれかの面に設けられていることが好ましい。 In another embodiment of the internal combustion engine of the present invention, the split collar that divides the coolant jacket into two or more portions is selected from the outer peripheral surface of the connecting cylinder and the inner peripheral surface of the hollow portion of the cylinder block body. It is preferable that the cylinder is provided on at least one of the surfaces.
本発明の内燃機関の他の実施形態は、固定用鍔部が、分割用鍔部の機能も有することが好ましい。 In another embodiment of the internal combustion engine of the present invention, it is preferable that the fixing collar portion also has the function of the split collar portion.
本発明の内燃機関の他の実施形態は、分割用鍔部が、分割用鍔部の幅方向に貫通する貫通穴を有さないことが好ましい。 In another embodiment of the internal combustion engine of the present invention, it is preferable that the split collar portion does not have a through hole penetrating in the width direction of the split collar portion.
本発明の内燃機関の他の実施形態は、分割用鍔部が、分割用鍔部の幅方向に貫通する貫通穴と、貫通穴を閉塞可能な閉塞部材とを有することが好ましい。 In another embodiment of the internal combustion engine of the present invention, it is preferable that the split collar portion has a through hole penetrating in the width direction of the split collar portion and a closing member capable of closing the through hole.
本発明の内燃機関の他の実施形態は、内燃機関の稼働時において、貫通穴が、閉塞部材により閉塞されていることが好ましい。 In another embodiment of the internal combustion engine of the present invention, it is preferable that the through hole is closed by a closing member during operation of the internal combustion engine.
本発明の内燃機関の他の実施形態は、冷却液ジャケット内に、冷却液ジャケットスペーサが配置されていないことが好ましい。 In another embodiment of the internal combustion engine of the present invention, it is preferable that the coolant jacket spacer is not arranged in the coolant jacket.
本発明の内燃機関の他の実施形態は、冷却液ジャケットの深さDが、連結シリンダに設けられた各々のシリンダボアの中心線と平行な方向における冷却液ジャケットの全長Lの1/2倍以下であることが好ましい。 In another embodiment of the internal combustion engine of the present invention, the depth D of the coolant jacket is 1/2 times or less the total length L of the coolant jacket in the direction parallel to the center line of each cylinder bore provided in the connecting cylinder. Is preferable.
本発明の内燃機関の他の実施形態は、冷却液ジャケットの深さDが、連結シリンダに設けられた各々のシリンダボアの中心線と平行な方向における冷却液ジャケットの全長Lの1/2倍以下であり、かつ、冷却液ジャケット内に、冷却液ジャケットスペーサが配置されていないことが好ましい。 In another embodiment of the internal combustion engine of the present invention, the depth D of the coolant jacket is 1/2 times or less the total length L of the coolant jacket in the direction parallel to the center line of each cylinder bore provided in the connecting cylinder. It is preferable that the coolant jacket spacer is not arranged in the coolant jacket.
本発明の内燃機関の他の実施形態は、連結シリンダの外周面のうち、他端側(シリンダヘッド側)の外周面の少なくとも一部に突出部が設けられ、突出部の先端部が、シリンダブロック本体の中空部の他端側(シリンダヘッド側)の内周面と密着していることが好ましい。 In another embodiment of the internal combustion engine of the present invention, a protrusion is provided on at least a part of the outer peripheral surface of the other end side (cylinder head side) of the outer peripheral surface of the connecting cylinder, and the tip portion of the protruding portion is a cylinder. It is preferable that the block body is in close contact with the inner peripheral surface of the other end side (cylinder head side) of the hollow portion.
本発明の内燃機関の他の実施形態は、連結シリンダの他端側(シリンダヘッド側)の外周面と、シリンダブロック本体の他端側(シリンダヘッド側)の内周面との間に、連結シリンダとシリンダブロック本体とを互いに固定する固定部材が設けられていることが好ましい。 Another embodiment of the internal combustion engine of the present invention is connected between the outer peripheral surface of the other end side (cylinder head side) of the connecting cylinder and the inner peripheral surface of the other end side (cylinder head side) of the cylinder block body. It is preferable that a fixing member for fixing the cylinder and the cylinder block main body to each other is provided.
本発明の内燃機関の他の実施形態は、第一の連結シリンダが、各々のシリンダライナのボア径を拡径した連環状の外周形状を有し、各々のシリンダライナの中心線方向において、シリンダヘッド側近傍から中央部近傍までの外周面からなる第一領域における各々のシリンダライナの中心線を基準とする外径D1が、クランク室側近傍の外周面からなる第二領域における各々のシリンダライナの中心線を基準とする外径D2よりも大きく、かつ、第一領域と、第二領域との間には、外周方向と平行かつ連続する段差が形成されており、さらに、第一領域と、シリンダブロック本体の中空部の内周面との間に冷却液ジャケットが形成されていることが好ましい。 In another embodiment of the internal combustion engine of the present invention, the first connecting cylinder has an annular outer shape in which the bore diameter of each cylinder liner is increased, and the cylinder is formed in the direction of the center line of each cylinder liner. The outer diameter D1 based on the center line of each cylinder liner in the first region consisting of the outer peripheral surface from the vicinity of the head side to the vicinity of the central portion is the respective cylinder liner in the second region consisting of the outer peripheral surface near the crank chamber side. A step larger than the outer diameter D2 with respect to the center line of the above, and parallel and continuous with the outer peripheral direction is formed between the first region and the second region, and further, with the first region. It is preferable that a coolant jacket is formed between the cylinder block body and the inner peripheral surface of the hollow portion.
本発明の内燃機関の他の実施形態は、第二の連結シリンダが、各々のシリンダボアのボア径を拡径した連環状の外周形状を有し、各々のシリンダボアの中心線方向において、シリンダヘッド側近傍から中央部近傍までの外周面からなる第一領域における各々のシリンダボアの中心線を基準とする外径D1が、クランク室側近傍の外周面からなる第二領域における各々のシリンダボアの中心線を基準とする外径D2よりも大きく、かつ、第一領域と、第二領域との間には、外周方向と平行かつ連続する段差が形成されており、さらに、第一領域と、シリンダブロック本体の中空部の内周面との間に冷却液ジャケットが形成されていることが好ましい。 In another embodiment of the internal combustion engine of the present invention, the second connecting cylinder has an annular outer peripheral shape in which the bore diameter of each cylinder bore is increased, and the cylinder head side is in the direction of the center line of each cylinder bore. The outer diameter D1 based on the center line of each cylinder bore in the first region consisting of the outer peripheral surface from the vicinity to the vicinity of the central portion sets the center line of each cylinder bore in the second region consisting of the outer peripheral surface near the crank chamber side. It is larger than the reference outer diameter D2, and a step parallel to and continuous with the outer peripheral direction is formed between the first region and the second region, and further, the first region and the cylinder block main body are formed. It is preferable that a coolant jacket is formed between the hollow portion and the inner peripheral surface of the hollow portion.
本発明の内燃機関の他の実施形態は、第一領域には、第一領域をシリンダヘッド側の領域とクランク室側の領域とに分断する鍔部が設けられており、鍔部により、冷却液ジャケットが、シリンダライナあるいはシリンダボアの中心線方向に対して分割されていることが好ましい。 In another embodiment of the internal combustion engine of the present invention, the first region is provided with a collar portion that divides the first region into a region on the cylinder head side and a region on the crank chamber side, and is cooled by the collar portion. It is preferable that the liquid jacket is divided with respect to the center line direction of the cylinder liner or the cylinder bore.
第一の本発明の連結シリンダは、2つ以上のシリンダライナと、2つ以上のシリンダライナを互いに連結する連結部とを含むことを特徴とする。 The first connecting cylinder of the present invention is characterized by including two or more cylinder liners and a connecting portion for connecting the two or more cylinder liners to each other.
第一の本発明の連結シリンダの一実施形態は、各々のシリンダライナのボア径を拡径した連環状の外周形状を有し、各々のシリンダライナの中心線方向において、シリンダヘッド側近傍から中央部近傍までの外周面からなる第一領域における各々のシリンダライナの中心線を基準とする外径D1が、クランク室側近傍の外周面からなる第二領域における各々のシリンダライナの中心線を基準とする外径D2よりも大きく、かつ、第一領域と、第二領域との間には、外周方向と平行かつ連続する段差が形成されていることが好ましい。 One embodiment of the first connecting cylinder of the present invention has an annular outer peripheral shape in which the bore diameter of each cylinder liner is expanded, and is centered from the vicinity of the cylinder head side in the center line direction of each cylinder liner. The outer diameter D1 based on the center line of each cylinder liner in the first region consisting of the outer peripheral surface up to the vicinity of the portion is based on the center line of each cylinder liner in the second region consisting of the outer peripheral surface near the crank chamber side. It is preferable that the outer diameter is larger than D2 and a step parallel to and continuous with the outer peripheral direction is formed between the first region and the second region.
第二の本発明の連結シリンダは、2つ以上のシリンダボアが設けられた連結シリンダ本体部と、連結シリンダ本体部のシリンダボアが設けられた内周面を被覆する被膜とを含むことを特徴とする。 The second connecting cylinder of the present invention is characterized by including a connecting cylinder main body provided with two or more cylinder bores and a coating film covering an inner peripheral surface provided with cylinder bores of the connecting cylinder main body. ..
第二の本発明の連結シリンダの一実施形態は、各々のシリンダボアのボア径を拡径した連環状の外周形状を有し、各々のシリンダボアの中心線方向において、シリンダヘッド側近傍から中央部近傍までの外周面からなる第一領域における各々のシリンダボアの中心線を基準とする外径D1が、クランク室側近傍の外周面からなる第二領域における各々のシリンダボアの中心線を基準とする外径D2よりも大きく、かつ、第一領域と、第二領域との間には、外周方向と平行かつ連続する段差が形成されていることが好ましい。 A second embodiment of the connecting cylinder of the present invention has an annular outer peripheral shape in which the bore diameter of each cylinder bore is expanded, and in the direction of the center line of each cylinder bore, from the vicinity of the cylinder head side to the vicinity of the center portion. The outer diameter D1 based on the center line of each cylinder bore in the first region consisting of the outer peripheral surfaces up to is the outer diameter based on the center line of each cylinder bore in the second region consisting of the outer peripheral surface near the crank chamber side. It is preferable that the step is larger than D2 and a step parallel to and continuous with the outer peripheral direction is formed between the first region and the second region.
第一および第二の本発明の連結シリンダの一実施形態は、外周面に、鍔部が設けられていることが好ましい。 In one embodiment of the first and second connecting cylinders of the present invention, it is preferable that a collar portion is provided on the outer peripheral surface.
第一および第二の本発明の連結シリンダの他の実施形態は、第一領域には、第一領域をシリンダヘッド側の領域とクランク室側の領域とに分断する鍔部が設けられていることが好ましい。 In another embodiment of the connecting cylinder of the first and second inventions, the first region is provided with a flange portion that divides the first region into a region on the cylinder head side and a region on the crank chamber side. Is preferable.
第一および第二の本発明の連結シリンダの他の実施形態は、鍔部が、鍔部の幅方向に貫通する貫通穴を有さないことが好ましい。 In other embodiments of the first and second connecting cylinders of the present invention, it is preferable that the collar portion does not have a through hole penetrating in the width direction of the collar portion.
第一および第二の本発明の連結シリンダの他の実施形態は、鍔部が、鍔部の幅方向に貫通する貫通穴と、貫通穴を閉塞可能な閉塞部材とを有することが好ましい。 In another embodiment of the connecting cylinder of the first and second inventions, it is preferable that the collar portion has a through hole penetrating in the width direction of the collar portion and a closing member capable of closing the through hole.
第一および第二の本発明の連結シリンダの他の実施形態は、冷却液用通路が、連結シリンダの互いに隣り合う2つのシリンダボアの間において、連結シリンダのシリンダヘッドが配置される側の端面よりも内側に設けられると共に、連結シリンダに設けられた各々のシリンダボアの中心線と平行を成す平面における冷却液用通路の断面形状がスリット状であることが好ましい。 In another embodiment of the connecting cylinders of the first and second inventions, the coolant passage is located between the two cylinder bores of the connecting cylinders adjacent to each other, from the end surface on the side where the cylinder head of the connecting cylinder is arranged. It is preferable that the cross-sectional shape of the coolant passage in a plane parallel to the center line of each cylinder bore provided in the connecting cylinder is slit-shaped.
第一および第二の本発明の連結シリンダの他の実施形態は、第一領域に突出部を有さないことが好ましい。 Other embodiments of the first and second connecting cylinders of the present invention preferably have no protrusions in the first region.
第一および第二の本発明の連結シリンダの他の実施形態は、第二領域に突出部を有さないことが好ましい。 Other embodiments of the first and second connecting cylinders of the present invention preferably have no protrusions in the second region.
本発明によれば、内燃機関のメンテナンス性およびリサイクル性に優れると共に、内燃機関の設計自由度も高い内燃機関の製造方法、これを用いて製造された内燃機関およびこれに用いる連結シリンダを提供することができる。 According to the present invention, there is provided a method for manufacturing an internal combustion engine, which is excellent in maintainability and recyclability of the internal combustion engine and has a high degree of freedom in designing the internal combustion engine, an internal combustion engine manufactured by using the method, and a connecting cylinder used therefor. be able to.
以下に本実施形態の内燃機関の製造方法、内燃機関および連結シリンダについて、図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明において、図中に示すX方向、Y方向およびZ方向は互いに直交する方向である。ここで、X方向はシリンダボアの並び方向であり、Y方向はシリンダボアの並び方向と直交しかつシリンダボアの中心線C(第一の連結シリンダにおいては、シリンダボアおよびシリンダライナの中心線C)とも直交する方向であり、Z方向はシリンダボアの中心線Cと平行な方向である。また、X方向において、X1側はX2側に対して逆方向であり、Y方向において、Y1側はY2側に対して逆方向であり、Z方向において、Z1側(シリンダヘッド側)はZ2側(クランク室側)に対して逆方向である。 The manufacturing method of the internal combustion engine, the internal combustion engine and the connecting cylinder of the present embodiment will be described below with reference to the drawings. In the following description, the X, Y, and Z directions shown in the figure are orthogonal to each other. Here, the X direction is the alignment direction of the cylinder bores, and the Y direction is orthogonal to the alignment direction of the cylinder bores and also orthogonal to the center line C of the cylinder bores (in the first connecting cylinder, the center lines C of the cylinder bores and the cylinder liner). It is a direction, and the Z direction is a direction parallel to the center line C of the cylinder bore. Further, in the X direction, the X1 side is opposite to the X2 side, in the Y direction, the Y1 side is opposite to the Y2 side, and in the Z direction, the Z1 side (cylinder head side) is the Z2 side. The direction is opposite to (cylinder chamber side).
<内燃機関の製造方法>
本実施形態の内燃機関の製造方法では、(1)2つ以上のシリンダライナと、2つ以上のシリンダライナを互いに連結する連結部とを含む第一の連結シリンダ、および、(2)2つ以上のシリンダボアが設けられた連結シリンダ本体部と、連結シリンダ本体部のシリンダボアが設けられた内周面を被覆する被膜とを含む第二の連結シリンダ、からなる群より選択されるいずれかの連結シリンダを用いる。<Manufacturing method of internal combustion engine>
In the method for manufacturing an internal combustion engine of the present embodiment, (1) a first connecting cylinder including two or more cylinder liners and a connecting portion for connecting the two or more cylinder liners to each other, and (2) two. Any connection selected from the group consisting of a connecting cylinder main body provided with the above cylinder bore and a second connecting cylinder including a coating film covering the inner peripheral surface provided with the cylinder bore of the connecting cylinder main body. Use a cylinder.
図1〜図3は、本実施形態の内燃機関の製造方法に用いられる連結シリンダの一例を示す模式図であり、具体的には、第一の連結シリンダの一例について説明する図である。ここで、図1は、第一の連結シリンダの外観斜視図を示し、図2は、第一の連結シリンダのシリンダヘッド側近傍の拡大斜視図を示す。また、図3は、第一の連結シリンダのシリンダヘッド側近傍の断面構造の一例を示す拡大断面図であり、第一の連結シリンダを図2中の符号III−III間で切断した断面構造(XY断面構造)を示している。 1 to 3 are schematic views showing an example of a connecting cylinder used in the method for manufacturing an internal combustion engine of the present embodiment, and specifically, a diagram illustrating an example of a first connecting cylinder. Here, FIG. 1 shows an external perspective view of the first connecting cylinder, and FIG. 2 shows an enlarged perspective view of the vicinity of the cylinder head side of the first connecting cylinder. Further, FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view showing an example of a cross-sectional structure in the vicinity of the cylinder head side of the first connecting cylinder, and is a cross-sectional structure in which the first connecting cylinder is cut between reference numerals III to III in FIG. XY cross-sectional structure) is shown.
図1〜図3に例示する第一の連結シリンダ10A1(10A、10)には、4つのシリンダボア20が設けられており、各々のシリンダボア20は、各々の中心線Cが同一平面(XZ平面)上に位置するように、X方向に沿って設けられている。また、第一の連結シリンダ10A1は、4つのシリンダライナ40と、これら4つのシリンダライナ40を互いに連結する連結部42とを有する。なお、図1〜図3に示す例では、連結部42は、4本の円筒状のシリンダライナ40の各々の外周面40Aの全面を少なくとも覆うように設けられると共に、各々のシリンダライナ40のボア径Dbを拡径した連環状の外周形状を有している。また、X方向において互いに隣り合う一のシリンダライナ40と他のシリンダライナ40とは、外周面40A同士が接触しないように、一定の距離を置いて離間して配置されている。すなわち、互いに隣り合う2つのシリンダライナ40の間は、連結部42を構成する材料によって隙間なく充填されている。また、シリンダライナ40のシリンダヘッド側およびクランク室側の端面も連結部42によって覆われている。但し、シリンダライナ40の端面は、シリンダヘッド側およびクランク室側の端面のいずれか一方あるいは両方が、連結部42によって覆われていなくてもよい。
The first connecting cylinders 10A1 (10A, 10) illustrated in FIGS. 1 to 3 are provided with four cylinder bores 20, and each cylinder bore 20 has its own center line C in the same plane (XZ plane). It is provided along the X direction so as to be located above. Further, the first connecting cylinder 10A1 has four
図4〜図5は、本実施形態の内燃機関の製造方法に用いられる連結シリンダの他の例を示す模式図であり、具体的には、第二の連結シリンダの一例について説明する図である。ここで、図4は、第二の連結シリンダのシリンダヘッド側近傍の拡大斜視図を示す。また、図5は、第二の連結シリンダのシリンダヘッド側近傍の断面構造の一例を示す拡大断面図であり、連結シリンダを図4中の符号V−V間で切断した断面構造(XY断面構造)を示している。 4 to 5 are schematic views showing another example of the connecting cylinder used in the method for manufacturing the internal combustion engine of the present embodiment, and specifically, is a diagram for explaining an example of the second connecting cylinder. .. Here, FIG. 4 shows an enlarged perspective view of the vicinity of the cylinder head side of the second connecting cylinder. Further, FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view showing an example of a cross-sectional structure in the vicinity of the cylinder head side of the second connecting cylinder, and is a cross-sectional structure (XY cross-sectional structure) in which the connecting cylinder is cut between reference numerals V and V in FIG. ) Is shown.
図4〜図5に例示する第二の連結シリンダ10B(10)の外周形状は、図1に例示した第一の連結シリンダ10A1と同様である。そして、第二の連結シリンダ10Bにも、4つのシリンダボア20が設けられており、各々のシリンダボア20は、その中心線Cが同一平面(XZ平面)上に位置するように、X方向に沿って配置されている。また、第二の連結シリンダ10Bは、4つのシリンダボア20が設けられた連結シリンダ本体部50と、連結シリンダ本体部50のシリンダボア20が設けられた内周面50Bを被覆する被膜52とを含む。なお、図4〜図5に示す例では、連結シリンダ本体部50は、4つの円穴状のシリンダボア20のボア径Dbを拡径した連環状の外周形状を有している。
The outer peripheral shape of the second connecting
なお、図1〜図3に例示する第一の連結シリンダ10A1では、4つのシリンダライナ40を有する場合について示しているが、シリンダライナ40の数は2以上であれば特に制限されず、一般的には2〜8程度の範囲内で選択できる。また、図4〜図5に例示する第二の連結シリンダ10Bでは、4つのシリンダボア20が設けられた場合について示しているが、シリンダボア20の数は2以上であれば特に制限されず、一般的には2〜8程度の範囲内で選択できる。
The first connecting cylinder 10A1 illustrated in FIGS. 1 to 3 shows a case where four
本実施形態の内燃機関の製造方法では、図1〜図5に例示したような連結シリンダ10を、シリンダブロック本体に嵌め合せる嵌合工程を少なくとも経ることで内燃機関を製造する。
In the method for manufacturing an internal combustion engine of the present embodiment, the internal combustion engine is manufactured by at least undergoing a fitting step of fitting the connecting
ここで、図6に例示したように、シリンダブロック本体60A(60)には、一端側(Z2側)にクランク室62が形成され、他端側(Z1側)にシリンダヘッドが組み付けられると共に、一端側から他端側へと貫通する中空部64が設けられた構造を有する。そして、嵌合工程では、連結シリンダ10が中空部64に嵌め合せられる。また、嵌合工程を実施した後、さらに各種のその他の工程を実施することで内燃機関を完成させる。その他の工程としては、たとえば、中空部64内に嵌合・固定された連結シリンダ10が配置されたシリンダブロック本体60のシリンダヘッド側(Z1側)にシリンダヘッドを組み付ける工程などが挙げられる。
Here, as illustrated in FIG. 6, the cylinder block
嵌合工程では、すきまばめ、中間ばめおよびしまりばめから選択されるいずれかの嵌合方式で、連結シリンダ10をシリンダブロック本体60の中空部64に嵌め合せることができる。ここで、本願明細書において、「すきまばめ」とは、嵌合対象となる各々の部材の公差を考慮しても部材間に隙間が生じる嵌め合いであり、「しまりばめ」とは、嵌合対象となる各々の部材の公差を考慮しても部材間に締め代が生じる嵌め合いであり、「中間ばめ」とは嵌合対象となる各々の部材の公差を考慮した際に、部材間に隙間が生じる場合および締め代が生じる場合の両方が存在し得る嵌め合い(すきまばめとしまりばめとの中間的な嵌め合い)である。
In the fitting step, the connecting
なお、しまりばめによる嵌合方法は特に限定されないが、たとえば、冷却した状態の連結シリンダ10をシリンダブロック本体60の中空部64に嵌め合せる冷しばめ、連結シリンダ10を加熱した状態のシリンダブロック本体60の中空部64に嵌め合せる焼きばめ、強圧入などが挙げられる。また、中間ばめによる嵌合方法は特に限定されないが、たとえば、潤滑剤等を利用して嵌合部分の滑りを良くした状態での嵌合や、高精度の位置決めを行った後に、連結シリンダ10よりも軟らかい材料からなる治具を用いた嵌合((たとえば、樹脂製あるいは木製のハンマーなどを用いた打ち込み)などが挙げられる。また、すきまばめにより連結シリンダ10をシリンダブロック本体60の中空部64に嵌め合せる場合、必要に応じて両部材の間に、樹脂材料、ゴム材料、ガラス繊維などの繊維状材料、ペースト状材料などを含む変形あるいは流動容易な材料を配置した状態で嵌め合せを実施してもよい。
The fitting method by tight fitting is not particularly limited. For example, a cylinder in a state in which the connecting
いずれの嵌合方式を選択するかは、内燃機関100の要求設計仕様等に応じて選択することができる。シリンダブロック本体60に対して連結シリンダ10を強固に固定したい場合は、しまりばめによる嵌め合せが好ましい。しまりばめによる嵌め合せが好適な場合としては、たとえば、内燃機関100が、V型エンジンあるいは水平対向型エンジンなどのように、内燃機関100が自動車等の機器に取付けられた状態および組立時において、通常、鉛直方向に対してシリンダボアの中心線Cが大きく傾いたりあるいは直交している構成を有する場合などが例示できる。
Which fitting method should be selected can be selected according to the required design specifications of the
一方、内燃機関100が自動車等の機器に取付けられた状態および組立時において、内燃機関100が、直列型エンジンなどのように、鉛直方向とシリンダボアの中心線Cとが平行または略平行を成す構成を有する場合、シリンダボアの中心線Cと直交する方向への連結シリンダ10の位置ずれを生じることなく、連結シリンダ10をシリンダブロック本体60内に安定的に固定することが容易である。このようなケースでは、すきまばめによる嵌め合せも好適である。また、内燃機関100が自動車等の機器に取付けられた状態において、通常、鉛直方向に対してシリンダボアの中心線Cが大きく傾いたりあるいは直交している構成を有する内燃機関100であっても、この内燃機関100の組立時(特に好ましくは、連結シリンダ10をシリンダブロック本体60に取付ける直前からシリンダヘッドの組み付けが完了するまでの期間)において、鉛直方向とシリンダボアの中心線Cとが平行または略平行を成すように配置されるケースでは、すきまばめによる嵌め合せも好適である。また、しまりばめおよび中間ばめに比べて、すきまばめは、内燃機関100を分解する際に、連結シリンダ10とシリンダブロック本体60との篏合部分の破損が生じ難いため、部品の再利用という点でも有利である。
On the other hand, when the
また、(i)嵌合後の連結シリンダ10、シリンダボア20、シリンダブロック本体60若しくは中空部64の変形を抑制したい場合、あるいは、(ii)内燃機関100の修理・メンテナンス時若しくは廃棄処分時などにおいて、シリンダブロック本体60から連結シリンダ10の取り外しをより容易にしたい場合は、すきまばめにより嵌め合せることが好ましい。また、しまりばめによる嵌め合せとすきまばめにより嵌め合せとの中間的な効果を得たい場合は、中間ばめによる嵌め合せが好ましい。
Further, (i) when it is desired to suppress deformation of the connecting
さらに、連結シリンダ10を中空部64に嵌め合せる際に、中空部64に対する連結シリンダ10の位置決めや挿入性を向上させるべく、連結シリンダ10の一端側(Z2側)の外周面10Sをテーパー面とすることも好適である。
Further, when the connecting
図7は、本実施形態の内燃機関の製造方法により製造された内燃機関の一例を示す外観斜視図を示し、図8は、図7に示す内燃機関を符号IV−IV間で切断した場合の断面構造(YZ断面構造)の一例を示す模式断面図である。なお、図7および図8に示す内燃機関において、連結シリンダおよびシリンダブロック本体以外の内燃機関を構成するその他の主要な部材については記載を省略してある。 FIG. 7 shows an external perspective view showing an example of an internal combustion engine manufactured by the method for manufacturing an internal combustion engine of the present embodiment, and FIG. 8 shows a case where the internal combustion engine shown in FIG. 7 is cut between reference numerals IV and IV. It is a schematic cross-sectional view which shows an example of the cross-sectional structure (YZ cross-sectional structure). In the internal combustion engine shown in FIGS. 7 and 8, the description of other main members constituting the internal combustion engine other than the connecting cylinder and the cylinder block main body is omitted.
図7および図8に示す内燃機関100A(100)は、連結シリンダ10と、シリンダブロック本体60とを、有しており、連結シリンダ10は、シリンダブロック本体60の中空部64の一端側の部分(嵌合部64J)において脱着可能に嵌め合せされている。なお、図7および図8に示す例では、連結シリンダ10として、図1〜図3に例示した第一の連結シリンダ10A1を用いているが、第一の連結シリンダ10A1の代わりに、第二の連結シリンダ10Bを用いることもできるし、後述する図11、15〜17に例示したような鍔部16を有する連結シリンダ10を用いることもできる。また、図7および図8に示す例では、シリンダブロック本体60としては、図6に示すシリンダブロック本体60Aが用いられているが、鍔部16を有する連結シリンダ10を用いる場合は、後述する図13に例示したようなシリンダブロック本体60B(60)を用いることもできる。
The
一方、複数本のシリンダライナがシリンダブロックに鋳包まれた構造を持つ一般的な内燃機関では、内燃機関の一部分の修理・交換作業が必要となったとしても、シリンダライナおよびシリンダブロックを含む内燃機関の主要部全体をハンドリングする必要がある。これに加えて、一般的な内燃機関では、複数種類の材質の異なる2種類以上の材料(たとえば、シリンダライナを構成する材料およびシリンダライナを鋳ぐるむシリンダブロックを構成する材料)が一体不可分に構成されている。このため、材料種類毎にリサイクル処理しようとした場合、材料の溶解温度の違いを利用することによって、材料種類毎に分別する必要がある。この点は、シリンダライナの集合体をシリンダブロック本体に鋳ぐるんだ構造を有する特許文献1に開示された内燃機関においても同様である。 On the other hand, in a general internal combustion engine having a structure in which a plurality of cylinder liners are cast in a cylinder block, even if a part of the internal combustion engine needs to be repaired or replaced, the internal combustion engine including the cylinder liner and the cylinder block is included. It is necessary to handle the entire main part of the engine. In addition to this, in a general internal combustion engine, two or more kinds of materials having different materials (for example, a material constituting a cylinder liner and a material constituting a cylinder block for casting a cylinder liner) are inseparably integrated. It is configured. For this reason, when recycling is attempted for each material type, it is necessary to separate each material type by utilizing the difference in the melting temperature of the material. This point is the same in the internal combustion engine disclosed in Patent Document 1, which has a structure in which an aggregate of cylinder liners is cast in a cylinder block main body.
これに対して、本実施形態の内燃機関の製造方法では、図7および図8に例示したように、連結シリンダ10のシリンダブロック本体60への固定は、連結シリンダ10を中空部64に嵌め合せることで行われる。このため、シリンダブロック本体60に一旦固定された連結シリンダ10は、シリンダブロック本体60から容易に取り外すこともできる。したがって、内燃機関100をメンテナンスする場合、シリンダブロック本体60から連結シリンダ10を取り外して、連結シリンダ10およびシリンダブロック本体60のいずれか一方あるいは双方を、それぞれ別個に修理あるいは交換することができる。このため、本実施形態の内燃機関の製造方法によって製造された内燃機関100は、メンテナンス性に優れる。
On the other hand, in the method for manufacturing an internal combustion engine of the present embodiment, as illustrated in FIGS. 7 and 8, the connecting
これに加えて、内燃機関100を廃棄処分する場合、内燃機関100を構成する主要部材である連結シリンダ10とシリンダブロック本体60とを、容易に分別して別々に廃棄処分できる。ここで、本実施形態の内燃機関の製造方法に用いられるシリンダブロック本体60は、通常、鋳造または樹脂成形などを利用して作製された部材(全体が一体不可分な1種類の材料からなる部材)から構成される。
In addition to this, when the
それゆえ、内燃機関100から取り外したシリンダブロック本体60は、これ以上の分離処理等を行わずにそのままリサイクル処理できる。たとえば、シリンダブロック本体60がアルミニウム合金や鋳鉄などを用いて製造された鋳造物であれば、シリンダブロック本体60を溶解処理して再利用することができる。したがって、本実施の内燃機関の製造方法によって製造された内燃機関100は、リサイクル性にも優れる。なお、シリンダブロック本体60は、通常、全体が一体不可分な1種類の材料からなる部材から構成されることが特に好ましいが、このような部材と実質的に同程度のリサイクル性を有するのであれば、シリンダブロック本体60の構造は、全体が一体不可分な1種類の材料からなる部材から構成される場合のみに限定されるものでは無い。
Therefore, the cylinder block
なお、廃棄処分する内燃機関100を構成する連結シリンダ10およびシリンダブロック本体60のいずれか一方の部材が再利用に耐え得る場合は、一方の部材は再利用し、他方の部材のみを廃棄処分することも可能である。
If any one of the connecting
内燃機関100のリサイクルあるいは廃棄処分時における連結シリンダ10とシリンダブロック本体60との分離・分解が容易である観点からは、連結シリンダ10は、シリンダブロック本体60の中空部64に、すきまばめおよび中間ばめから選択されるいずれかの嵌合方式で嵌め合わされていることが好ましく、すきまばめにより嵌め合わされていることがさらに好ましい。
From the viewpoint that the connecting
一方、連結シリンダ10がシリンダブロック本体60の中空部64に対してしまりばめにより嵌合された内燃機関100をリサイクルあるいは廃棄処分する場合、冷しばめおよび/または焼きばめと逆のプロセスを実施することが好ましい。すなわち、連結シリンダ10側を冷却した状態、および/または、シリンダブロック本体60側を加熱した状態であれば、連結シリンダ10とシリンダブロック本体60とを容易に分離・分解することができる。このような内燃機関100の分解方法は、必要に応じて、連結シリンダ10がシリンダブロック本体60の中空部64に対して中間ばめあるいはすきまばめにより嵌合された内燃機関100にも適用してもよい。
On the other hand, when the
また、シリンダライナを鋳ぐるむことでシリンダライナとシリンダブロックとを一体化して内燃機関を製造する従来の一般的な内燃機関の製造方法では、鋳造後に、シリンダライナ部分あるいはその近傍部分のみに欠陥が発見されたり、シリンダブロック側のみに欠陥が発見されても、シリンダライナとシリンダブロックとが一体化された部材全体を廃棄処分する必要がある。これに対して、本実施形態の内燃機関の製造方法では、内燃機関100は、2つの部品(連結シリンダ10およびシリンダブロック本体60)をそれぞれ準備した上で、これらを組み合わせて製造される。それゆえ、仮に嵌合工程を終えた後に、各部品のいずれかに、不良欠陥が見つかったとしても、廃棄対象となるのは、不良欠陥が見つかった部品のみで済む。すなわち、それゆえ、不良欠陥が発生しても製造過程における廃棄ロスをより少なくできる。
Further, in the conventional general method for manufacturing an internal combustion engine in which a cylinder liner and a cylinder block are integrated by casting a cylinder liner to manufacture an internal combustion engine, only the cylinder liner portion or a portion in the vicinity thereof is defective after casting. Even if a defect is found only on the cylinder block side, it is necessary to dispose of the entire member in which the cylinder liner and the cylinder block are integrated. On the other hand, in the method for manufacturing an internal combustion engine of the present embodiment, the
また、内燃機関には、内燃機関が用いられる車両あるいは車両以外の機器の要求仕様に応じて、出力、燃費、小型軽量性などの各種性能を満足させることが求められる。これに加えて出力や燃費などの内燃機関にとって特に重要な特性は、シリンダボア近傍の材質や構造により大きく左右される傾向にある。それゆえ、内燃機関には、各種性能を柔軟に満たすことができるように、設計自由度が高いこと、特に、内燃機関の中央部近傍(シリンダボア近傍)の設計自由度が高いことが重要である。 Further, the internal combustion engine is required to satisfy various performances such as output, fuel consumption, small size and light weight according to the required specifications of the vehicle in which the internal combustion engine is used or a device other than the vehicle. In addition to this, particularly important characteristics for the internal combustion engine such as output and fuel consumption tend to be greatly influenced by the material and structure in the vicinity of the cylinder bore. Therefore, it is important for the internal combustion engine to have a high degree of freedom in design so that various performances can be flexibly satisfied, and in particular, a high degree of freedom in designing the vicinity of the central portion (near the cylinder bore) of the internal combustion engine. ..
一方、本実施形態の内燃機関の製造方法に用いられる連結シリンダ10は、その主要部が2種類の部材の組み合わせから構成される。すなわち、第一の連結シリンダ10Aは、その主要部がシリンダライナ40と連結部42との組み合わせから構成されており、第二の連結シリンダ10Bは、その主要部が連結シリンダ本体部50と被膜52との組み合わせから構成されている。したがって、これら2種類の部材の材質および形状の組み合わせを適宜変更することで、内燃機関が用いられる車両あるいは車両以外の機器の要求仕様に応じた各種性能を満足させることが容易である。これに加えて、内燃機関100全体についても、その主要部が、互いに分離独立した部材である連結シリンダ10とシリンダブロック本体60とから構成されるため、これら2種類の部材の材質および形状の組み合わせを適宜変更することで、内燃機関が用いられる車両あるいは車両以外の機器の要求仕様に応じた各種性能を満足させることが容易である。
On the other hand, the main part of the connecting
それゆえ、シリンダライナがシリンダブロックに鋳ぐるまれることで、両部材が一体不可分に形成された構造を持つ一般的な内燃機関や、複数のシリンダライナが一体成形され、かつ、一部材から構成されるシリンダライナの集合体を用いている特許文献1,2に開示された内燃機関と比べて、本実施形態の内燃機関の製造方法により製造される内燃機関100は、設計自由度が高い。したがって、内燃機関100は、様々な要求仕様に幅広く対応することが容易である。
Therefore, by casting the cylinder liner into the cylinder block, a general internal combustion engine having a structure in which both members are integrally formed, or a plurality of cylinder liners are integrally molded and composed of one member. The
なお、内燃機関100は、特定の設計仕様に限定されるものでは無く、様々な要求仕様あるいは技術コンセプトに基づいて柔軟に設計することができる。内燃機関100の設計例としては、たとえば、基本的技術コンセプトとして以下に示す設計例が挙げられる。
The
(設計例1)
a)内燃機関100に使用する連結シリンダ10:第一の連結シリンダ10A。
b)シリンダライナ40を構成する材料:連結部42に対して相対的に摺動特性(耐摩耗性、耐焼き付き性、低摩擦性)に優れた材料を使用する。
c)連結部42を構成する材料:シリンダライナ40を構成する材料に対して相対的に低密度(軽量)で、熱伝導性(放熱性)の高い材料を使用する。
この設計例1では、摺動特性、軽量性および放熱性に優れた内燃機関100を提供できる。(Design example 1)
a) Connecting
b) Material constituting the cylinder liner 40: A material having excellent sliding characteristics (wear resistance, seizure resistance, low friction resistance) relative to the connecting
c) Material constituting the connecting portion 42: A material having a relatively low density (light weight) and high thermal conductivity (heat dissipation) with respect to the material constituting the
In this design example 1, it is possible to provide an
(設計例2)
a)内燃機関100に使用する連結シリンダ10:第一の連結シリンダ10A。
b)連結部42を構成する材料:強度の高い材料を用いる。
この設計例2では、連結部42の強度が高くなる。このため、シリンダライナ40の薄肉化および隣り合う2つのシリンダボア20間の肉厚の薄肉化が容易になり、結果的に、内燃機関100の軽量化が図れる。あるいは、隣り合う2つのシリンダボア20間の肉厚を薄肉化しない場合は、隣り合う2つのシリンダボア20間に冷却媒体用流路を設けた際に、第一の連結シリンダ10Aに必要な強度を確保しつつ、この冷却媒体用流路の容積の増大を図れる。また、エンジン燃焼による筒内圧増大に対するボア変形の抑制が可能になる。(Design example 2)
a) Connecting
b) Material constituting the connecting portion 42: A material having high strength is used.
In this design example 2, the strength of the connecting
(設計例3)
内燃機関100に使用する連結シリンダ10として、第二の連結シリンダ10Bを用いる。
この設計例3では、摺動特性は、シリンダライナ40と比べて実質的に質量が無視できる程に小さい被膜52により確保できる。このため、内燃機関において、シリンダボアが配列された部分近傍の構造部分:すなわち、従来の一般的な内燃機関においてシリンダライナとシリンダライナを覆う鋳造部材とからなる部分や、図1〜3に例示したようなシリンダライナ40とシリンダライナ40の外周面40Aの全面を覆うように設けられた連結部42と有する第一の連結シリンダ10Aからなる部分と比べて、第二の連結シリンダ10Bからなる部分の質量および体積を、大幅に小さくすることが容易である。それゆえ、内燃機関100の顕著な軽量化および小型化が図れる。(Design example 3)
A second connecting
In this design example 3, the sliding characteristics can be ensured by the
(設計例4)
a)内燃機関100に使用する連結シリンダ10:第一の連結シリンダ10A。
b)連結部42およびシリンダライナ40を構成する材料:強度の高い金属材料を用いる。
c)シリンダブロック本体60を構成する材料:樹脂材料あるいは有機無機複合材料などの金属材料よりも軽量な材料
この設計例4では、第一の連結シリンダ10Aの強度が高くなるため、高い筒内圧でもボア変形の抑制が可能である。また、内燃機関100の主要部を構成するシリンダブロック本体60が軽量の材料からなるため、内燃機関100全体の軽量化が図れる。(Design example 4)
a) Connecting
b) Material constituting the connecting
c) Material constituting the cylinder block main body 60: A material lighter than a metal material such as a resin material or an organic-inorganic composite material In this design example 4, the strength of the first connecting
(設計例5)
a)内燃機関100に使用する連結シリンダ10:第一の連結シリンダ10A。
b)連結部42およびシリンダライナ40を構成する材料:強度の高い金属材料を用いる。
c)シリンダブロック本体60の構造の簡素化(たとえば、図6に示すシリンダブロック本体60Aにおいて溝66を省略するなど)。
この設計例5では、第一の連結シリンダ10Aの強度が高くなるため、高い筒内圧でもボア変形の抑制が可能である。また、内燃機関100の主要部を構成するシリンダブロック本体60の構造が簡素化されるため、内燃機関100の生産性が向上する。(Design example 5)
a) Connecting
b) Material constituting the connecting
c) Simplification of the structure of the cylinder block main body 60 (for example, the
In this design example 5, since the strength of the first connecting
次に、本実施形態の内燃機関の製造方法に用いられる連結シリンダ10およびシリンダブロック本体60について説明する。
Next, the connecting
まず、第一の連結シリンダ10Aにおいて、2つ以上のシリンダライナ40と、連結部42とは一体不可分(言い換えれば、脱着不可能)に形成されていてもよく、脱着可能に構成されていてもよい。(a)第一の連結シリンダ10Aが、2つ以上のシリンダライナ40と、連結部42とが一体不可分を成すように形成された部材である場合、各々のシリンダライナ40と連結部42との間には、両部材を接合する界面(接合界面)が形成される。(b)また、第一の連結シリンダ10Aが、2つ以上のシリンダライナ40と、連結部42とが脱着可能に形成された部材である場合、各々のシリンダライナ40と連結部42との間には、両部材が単に接触した状態の界面(接触界面)が形成される。なお、(a)および(b)のいずれのケースにおいても、各々のシリンダライナ40と、連結部42とは、非連続な部材である。また、連結部42は、図1〜図3に例示したようにシリンダライナ40の外周面40Aの全体を被覆するように設けられていてもよく、シリンダライナ40の外周面40Aの一部分のみを被覆するように設けられていてもよい。これらの態様の選択および組み合わせは、製造する内燃機関100の要求仕様に応じて適宜選択することができる。
First, in the first connecting
たとえば、a)金型内に、2つ以上のシリンダライナ40を配置した後、金型内に溶湯を流し込んで、2つ以上のシリンダライナ40を、鋳鉄やアルミニウム合金などの鋳造材料で鋳ぐるむ方法や、b)金型内に、2つ以上のシリンダライナ40を配置した後、金型内に溶融状態の樹脂材料を射出または注入する樹脂成形などにより、2つ以上のシリンダライナ40、連結部42とが一体不可分に形成された第一の連結シリンダ10Aを得ることができる。この場合、金型の形状を適宜選択することで、連結部42が、シリンダライナ40の外周面40Aの全体を被覆することもでき、シリンダライナ40の外周面40Aの一部分のみを被覆することもできる。
For example, a) After arranging two or
また、2つ以上の円形の貫通穴が設けられると共に、各々の貫通穴の中心線が平行を成す連環状の形状を持つ連結部42の貫通穴にシリンダライナ40を嵌め込んで固定することで、2つ以上のシリンダライナ40と、連結部42とが脱着可能に構成された第一の連結シリンダ10Aを得ることもできる。この場合、たとえば、連結部42の中心線方向の長さを適宜選択することで、連結部42が、シリンダライナ40の外周面40Aの全体を被覆することもでき、シリンダライナ40の外周面40Aの一部分のみを被覆することもできる。
Further, two or more circular through holes are provided, and the
但し、連結部42は、予め連環状に形成された形状を持つ部材を用いるよりも鋳造(たとえば、ダイカスト、重力鋳造など)で形成されることが好ましい。この場合、第一の連結シリンダ10Aを製造する際に部品点数を削減できる。これに加えて、連結部42として予め連環状に形成された形状を持つ部材を用いる場合と比べて、連結部42が鋳造によりシリンダライナ40と一体不可分に形成した場合では、連結部42とシリンダライナ40との界面における伝熱抵抗を小さくできるため、内燃機関100の冷却性能を向上させることも容易である。鋳造により連結部42を形成する場合、連結部42とシリンダライナ40との接合強度を向上させるために、シリンダライナ40の外周面40Aには、高さが0.1mm〜1.5mm程度の突起を設けたり、深さが0.1mm〜1.5mm程度の溝あるいは凹み部を設けたりしてもよい。
However, it is preferable that the connecting
なお、シリンダライナ40の肉厚は適宜選択できるが、一般的には1.0mm〜4.0mm程度である。また、連結シリンダ10のさらに好ましい形状・構造については後述する。
The wall thickness of the
一方、第二の連結シリンダ10Bについては、たとえば、連結シリンダ本体部50を鋳造により作製した後、連結シリンダ本体部50のシリンダボア20が設けられた内周面50Bを覆うように被膜52を成膜する。この被膜52の成膜には、溶射法など、公知の成膜方法が適宜利用できる。被膜52の厚さは適宜選択できるが、一般的には0.02mm〜0.2mm程度内である。この場合、たとえば、被膜52の成膜方法として溶射法を採用するときは、被膜52の厚さは0.1mm〜0.2mm程度が好ましく、被膜52の成膜方法としてPVD(Physical Vapor Deposition)法あるいはCVD(Chemical Vapor Deposition)法を採用するときは、被膜52の厚さは0.02mm〜0.03mm程度が好ましい。また、被膜52の成膜方法として、メッキ法を用いることもできる。この場合、被膜52の厚さは0.02mm〜0.2mm程度が好ましい。また、メッキ膜からなる被膜52としては、たとえば、Cr系メッキ被膜や、NiとSiCとを含むメッキ被膜(いわゆるニカジルメッキ被膜)などを挙げることができる。
On the other hand, with respect to the second connecting
第一の連結シリンダ10Aにおいて、連結部42を構成する材料は、シリンダブロック本体60を構成する材料と同一の材料であってもよいが、シリンダブロック本体60を構成する材料と異なる材料であることが特に好ましい。同様に、第二の連結シリンダ10Bにおいて、連結シリンダ本体部50を構成する材料は、シリンダブロック本体60を構成する材料と同一の材料であってもよいが、シリンダブロック本体60を構成する材料と異なる材料であることが特に好ましい。
In the first connecting
なお、本願明細書において、「2種類の材料が互いに異なる」とは、a)アルミニウム合金とスチールとのように、各々の材料を構成する組成が根本的に異なる場合、b)同一組成系の材料においては、たとえば、2種類のアルミニウム合金であっても、一方がAl含有量が多いアルミニウム合金であり、他方のAl含有量が少ないアルミニウム合金といったように、定量的組成が異なる場合、c)同一組成系でかつ定量的組成も同一の材料においては、一方の材料と他方の材料とで、結晶性−アモルファス性の度合いや、結晶相の種類の違い、もしくはその他の組織構造の違いが存在する場合、あるいは、d)プラスチックと繊維強化プラスチックとのように、一方の材料と他方の材料とが同一の素材Xを含むものの、一方の材料が素材Xのみから構成される単一材料からなり、他方の材料が素材Xに加えてその他の素材Yも含む複合材料からなる場合、などが挙げられる。 In the specification of the present application, "two kinds of materials are different from each other" means that a) the composition of each material is fundamentally different, such as aluminum alloy and steel, and b) the same composition system. In terms of materials, for example, even if two types of aluminum alloys are used, if one has a high Al content and the other has a low Al content, and the quantitative compositions are different, c). In materials with the same composition system and the same quantitative composition, there are differences in the degree of crystalline-aluminous property, different types of crystal phases, or other structural structures between one material and the other material. Or, d) a single material, such as plastic and fiber reinforced plastic, in which one material and the other material contain the same material X, but one material consists only of the material X. , When the other material is a composite material containing the other material Y in addition to the material X, and the like.
連結シリンダ10の主要部(第一の連結シリンダ10Aにおける連結部42、第二の連結シリンダ10Bにおける連結シリンダ本体部50)を構成する材料を、シリンダブロック本体60を構成する材料とは異なる材料とすることで、内燃機関100全体の設計自由度をより向上させることができる。このため、たとえば、下記(1)〜(3)に例示するような様々な仕様の内燃機関100を製造することが極めて容易となる。
(1)連結シリンダ10の主要部を構成する材料として、シリンダブロック本体60に対して相対的に剛性の高い材料を用いることで、シリンダブロック本体60を低コスト化・軽量化した仕様の内燃機関100。
(2)シリンダブロック本体60を構成する材料として、連結シリンダ10の主要部に対して相対的に熱伝導性の高い材料を用いることで、高負荷での冷却系の負担を減らした仕様の内燃機関100。
(3)シリンダブロック本体60を構成する材料として、連結シリンダ10の主要部に対して相対的に熱伝導性の低い材料を用いることで、低負荷および暖気中の冷却液温上昇を早めて燃費を改善した仕様の内燃機関100。The material constituting the main portion of the connecting cylinder 10 (the connecting
(1) An internal combustion engine having specifications that reduce the cost and weight of the
(2) Internal combustion engine with specifications that reduce the burden on the cooling system under high load by using a material with relatively high thermal conductivity with respect to the main part of the connecting
(3) By using a material having a relatively low thermal conductivity with respect to the main part of the connecting
連結部42あるいは連結シリンダ本体部50を構成する材料としては、たとえば、アルミニウム合金(好ましくは高剛性タイプのアルミニウム合金)、マグネシウム合金、スチールなどの金属材料が挙げられ、シリンダブロック本体60を構成する材料としては、アルミニウム合金、マグネシウム合金などの金属材料、樹脂材料、樹脂と無機材料とを含む有機無機複合材料(たとえば、フェノール樹脂等の耐熱性樹脂マトリックスにガラス繊維あるいは炭素繊維などの無機フィラーを分散させた材料など)などが挙げられる。
Examples of the material constituting the connecting
また、内燃機関100の稼働時におけるシリンダボア20の変形を抑制する観点からは、シリンダブロック本体60を構成する材料の熱膨張係数が、第一の連結シリンダ10Aの連結部42を構成する材料の熱膨張係数と同等あるいはそれ以上であり、シリンダブロック本体60を構成する材料の熱膨張係数が、第二の連結シリンダ10Bの連結シリンダ本体部50を構成する材料の熱膨張係数と同等あるいはそれ以上であることが好ましい。
Further, from the viewpoint of suppressing deformation of the cylinder bore 20 during operation of the
また、シリンダライナ40を構成する材料としては、片状黒鉛鋳鉄などの鋳鉄材が挙げられ、被膜52を構成する材料としては、公知の各種硬質材料が制限無く利用できるが、たとえば、被膜52を溶射法により成膜する場合では、Fe系、WC系などが挙げられ、被膜52をPVD法あるいはCVD法で成膜する場合では、C系、Cr系などが挙げられる。また、被膜52の層構造も特に限定されず、たとえば、単層構造であってもよく、あるいは、異種材料もしくは異種結晶相を組み合わせた積層構造であってもよい。
Further, examples of the material constituting the
一方、本実施形態の内燃機関の製造方法に用いられるシリンダブロック本体60は、図6〜図8に例示したように、一端側にクランク室62が形成され、他端側にシリンダヘッドが組み付けられると共に、一端側から他端側へと貫通する中空部64が設けられ、中空部64に連結シリンダ10を嵌め合せて嵌合可能な構造を有するものであれば、その構造は特に限定されない。また、シリンダブロック本体60は、公知の方法を適宜利用して製造できるが、鋳造あるいは樹脂成形により製造することが好ましい。なお、鋳造、樹脂成形以外のその他の製造法の具体例としては、たとえば、原料粉末を用いたホットプレス処理あるいはHIP(Hot Isostatic Pressing)処理や、原料粉末からなる層の積層とレーザー焼結とを交互に繰り返すレーザー焼結処理などが挙げられる。ここで、鋳造あるいは樹脂成形によりシリンダブロック本体60を製造する場合、以下に説明するメリットがある。
On the other hand, in the cylinder block
まず、鋳造により部材を製造する場合、金型内に注入された溶湯が冷却される過程で体積収縮が生じる。このため、部材の体積が大きくなるほど鋳巣などの欠陥が発生しやすくなる。一方、シリンダライナをアルミニウム合金などで鋳ぐるむことによりシリンダブロックを形成する従来の内燃機関の製造方法と比べて、本実施形態の内燃機関の製造方法では、別箇独立して製造された連結シリンダ10と、シリンダブロック本体60とを機械的な嵌め合せを行うことで内燃機関100を製造する。このため、従来の内燃機関のシリンダブロックの体積と比べると、シリンダブロック本体60の体積を、大幅に小さくできる。それゆえ、シリンダブロック本体60を鋳造で製造する場合、体積収縮に起因する鋳巣などの欠陥の発生を抑制することが容易になる。これに加えて、従来の内燃機関のシリンダブロックを鋳造する場合と比べて、これら欠陥を抑制するための各種対策(たとえば、鋳造により製造される部材の肉厚を出来る限り一定にするなど)を積極的に採用しなくてもよくなる。したがって、シリンダブロック本体60の形状・構造・鋳造プロセスに関して設計自由度をより高くすることが可能となる。たとえば、従来の内燃機関のシリンダブロックに設けられる冷却液ジャケットと比べて、シリンダブロック本体60に冷却液ジャケットを設ける場合、あるいは、シリンダブロック本体60の中空部64の内周面64Sと連結シリンダ10の外周面10Sとの間に冷却液ジャケットを設ける場合、他端側からの深さがより浅い冷却液ジャケットを形成することが極めて容易である。なお、これらの点は、金型内に射出または注入された溶融状態の樹脂材料が冷却される過程で体積収縮が生じる樹脂成形によりシリンダブロック本体60を製造する場合においても実質同様である。
First, when a member is manufactured by casting, volume shrinkage occurs in the process of cooling the molten metal injected into the mold. Therefore, as the volume of the member increases, defects such as cavities are likely to occur. On the other hand, compared to the conventional method for manufacturing an internal combustion engine in which a cylinder block is formed by casting a cylinder liner with an aluminum alloy or the like, the method for manufacturing an internal combustion engine of the present embodiment is a connection manufactured separately. The
なお、本実施形態の内燃機関の製造方法では、嵌合工程以外にも、シリンダブロック本体60に連結シリンダ10が取り付けられた後にさらにシリンダヘッドなどの各種部品を組み付ける工程や、シリンダボア20の内周面を、ホーニング加工、ラッピング加工、ディンプル加工などの仕上げ加工によって、摺動面を形成する摺動面形成工程、あるいは、連結シリンダ10の互いに隣り合う2つのシリンダボア20の間に冷却液用通路を形成する工程など、各種工程を必要に応じて適宜実施することができる。
In the method for manufacturing an internal combustion engine of the present embodiment, in addition to the fitting step, a step of assembling various parts such as a cylinder head after the connecting
ここで、本願明細書において、「摺動面」とは、完成した状態の内燃機関100を稼働させた際に、ピストンあるいはピストンの外周面に設けられた溝に装着されたピストンリングと接触摺動する面を意味する。そして、本実施形態の内燃機関100の製造プロセスにおいて、一旦「摺動面」の形成が完了した後は、この「摺動面」に対しては、さらなる仕上げ加工は実施されない。「摺動面」は、完成した状態の内燃機関100を稼働させた際に、ピストンあるいはピストンの外周面に設けられた溝に装着されたピストンリングと接触摺動する面であれば、如何様な目的で形成された面であってもよい。たとえば、(a)シリンダボア20の変形を修正することを主目的とした仕上げ加工、あるいは、(b)シリンダライナ40の肉厚もしくは被膜52の膜厚の調整を主目的とした仕上げ加工の実施に伴い、付帯的かつ必然的に摺動面が形成されてもよい。しかし、摺動面は、耐焼き付き性の向上・改善およびオイル消費量の抑制などを主目的として仕上げ加工された面であることが好ましい。
Here, in the specification of the present application, the "sliding surface" refers to a piston or a piston ring mounted on a groove provided on an outer peripheral surface of the piston when the completed
「摺動面」は、シリンダボア20の内周面に対して加工を1回のみ実施することで形成されてもよく、複数回の加工を実施することで形成されてもよい。なお、「摺動面」が複数回の加工を実施することで形成される場合、「摺動面」とは最終回の仕上げ加工を実施した後に形成された面のみを意味し、最終回の仕上げ加工を実施する工程を「摺動面形成工程」という。また、最終回の仕上げ加工以外の加工(1回目の加工〜最終回−1回目の加工)を実施する工程は「粗加工面形成工程」という。 The "sliding surface" may be formed by performing processing on the inner peripheral surface of the cylinder bore 20 only once, or may be formed by performing processing a plurality of times. When the "sliding surface" is formed by performing the processing a plurality of times, the "sliding surface" means only the surface formed after the final finishing process is performed, and the final process. The process of performing the finishing process is called the "sliding surface forming process". In addition, the process of performing processing other than the final finishing processing (first processing to final processing-1st processing) is called a "roughing surface forming process".
「摺動面」の表面形態については仕上げ加工方法により様々であり、特に限定されるものではないが、たとえば、表面形状に関しては、クロスハッチ(網状の細かい筋もしくは溝、あるいは、斜交平行線状の細かい筋もしくは溝が形成された面)などが例示でき、表面粗さに関しては、算術平均粗さRaで0.1μm〜0.8μm程度が例示できる。 The surface morphology of the "sliding surface" varies depending on the finishing method and is not particularly limited. For example, regarding the surface shape, a cross hatch (fine mesh streaks or grooves or diagonal parallel lines) (A surface on which fine streaks or grooves are formed) can be exemplified, and the surface roughness can be exemplified by an arithmetic average roughness Ra of about 0.1 μm to 0.8 μm.
シリンダボア20の内周面20Bを仕上げ加工することにより摺動面を形成する摺動面形成工程は、内燃機関100の製造プロセスにおいて、任意のタイミングで実施できるが、大別すると、(I)嵌合工程の前に摺動面形成工程を実施するか、あるいは、(II)嵌合工程の後に摺動面形成工程を実施する。なお、上記のプロセス(I)、(II)において、必要に応じて、嵌合工程と、摺動面形成工程との間に他の工程を実施してもよい。
The sliding surface forming step of forming the sliding surface by finishing the inner
(I)嵌合工程の前に摺動面形成工程を実施する場合としては、たとえば、以下の3つの態様が挙げられる。まず、連結シリンダ10が第一の連結シリンダ10Aである場合、(Ia)シリンダライナ40の内周面40Bを仕上げ加工することにより摺動面を形成する摺動面形成工程を、嵌合工程の前のみにおいて実施したり、あるいは、(Ib)シリンダライナ40の内周面40Bに被膜を形成する被膜形成工程を実施した後に、この被膜の表面を仕上げ加工することにより摺動面を形成する摺動面形成工程を実施し、かつ、摺動面形成工程を嵌合工程の前のみにおいて実施することができる。また、連結シリンダ10が、第二の連結シリンダ10Bである場合、(Ic)連結シリンダ本体部50のシリンダボア20が設けられた内周面50Bを被覆する被膜52の表面52Bを仕上げ加工することにより摺動面を形成する摺動面形成工程を、嵌合工程の前のみにおいて実施することができる。
(I) When the sliding surface forming step is carried out before the fitting step, for example, the following three modes can be mentioned. First, when the connecting
ここで、(I)嵌合工程の前に摺動面形成工程を実施する場合、嵌合工程は、しまりばめ以外の嵌合方式で実施することが好ましく、具体的には、すきまばめあるいは中間ばめにより実施することがより好ましい。嵌合工程をしまりばめにより実施した場合、連結シリンダ10のシリンダボア20が変形し易くなるため、結果的に、ピストンとシリンダボア20の摺動面との間の気密不良が生じ易くなる上に、嵌合工程の後に、再度、シリンダボア20の変形の修正を兼ねて摺動面形成工程を実施が必要となる可能性も増えるためである。なお、このような問題をより確実に防ぐためには、嵌合工程はすきまばめにより実施することが特に好ましい。
Here, when the sliding surface forming step is carried out before the (I) fitting step, the fitting step is preferably carried out by a fitting method other than the tight fit, and specifically, the clearance fit. Alternatively, it is more preferable to carry out by an intermediate fit. When the fitting process is carried out by squeezing, the cylinder bore 20 of the connecting
また、(II)嵌合工程の後に摺動面形成工程を実施する場合としては、たとえば、以下の3つの態様が挙げられる。まず、連結シリンダ10が第一の連結シリンダ10Aである場合、(IIa)シリンダライナ40の内周面40Bを仕上げ加工することにより摺動面を形成する摺動面形成工程を、嵌合工程の後のみにおいて実施したり、あるいは、(IIb)シリンダライナ40の内周面40Bに被膜を形成する被膜形成工程を実施した後に、この被膜の表面を仕上げ加工することにより摺動面を形成する摺動面形成工程を実施し、かつ、摺動面形成工程を嵌合工程の後のみにおいて実施することができる。また、連結シリンダ10が、第二の連結シリンダ10Bである場合、(IIc)連結シリンダ本体部50のシリンダボア20が設けられた内周面50Bを被覆する被膜52の表面52Bを仕上げ加工することにより摺動面を形成する摺動面形成工程を、嵌合工程の後のみにおいて実施することができる。
Further, as a case where the sliding surface forming step is carried out after the fitting step (II), for example, the following three modes can be mentioned. First, when the connecting
ここで、摺動面が、シリンダボア20の内周面に対して複数回の加工を実施することで形成される場合、粗加工面形成工程は、嵌合工程の前に実施してもよく、嵌合工程の後に実施してもよく、嵌合工程の前に一部を実施して嵌合工程の後に残りを実施してもよい。 Here, when the sliding surface is formed by performing machining on the inner peripheral surface of the cylinder bore 20 a plurality of times, the roughing machined surface forming step may be carried out before the fitting step. It may be carried out after the fitting step, or a part may be carried out before the fitting step and the rest may be carried out after the fitting step.
なお、摺動面形成工程は、シリンダライナを鋳ぐるむことでシリンダブロックを形成する従来の一般的な内燃機関においては、シリンダライナを鋳ぐるむことでシリンダブロックを形成した後に行われている。このため、摺動面形成工程を実施した後に、摺動面の検査を行い、検査結果が不良判定となった場合には、シリンダライナが鋳ぐるまれたシリンダブロック全体を廃棄処分する必要がある。 The sliding surface forming step is performed after the cylinder block is formed by casting the cylinder liner in a conventional general internal combustion engine in which the cylinder block is formed by casting the cylinder liner. .. Therefore, it is necessary to inspect the sliding surface after performing the sliding surface forming step, and if the inspection result is judged to be defective, dispose of the entire cylinder block in which the cylinder liner is cast. ..
これに対して、(I)嵌合工程の前に摺動面形成工程を実施する場合、連結シリンダ10単体の状態で摺動面形成工程を実施することになる。このため、摺動面形成工程を実施した後に、摺動面の検査を行い、検査結果が不良判定となった場合、連結シリンダ10のみを廃棄処分すればよい。それゆえ、不良欠陥が発生しても製造過程における廃棄ロスをより少なくできる。
On the other hand, when the sliding surface forming step is carried out before the fitting step (I), the sliding surface forming step is carried out in the state of the connecting
なお、(I)嵌合工程の前に摺動面形成工程を実施する場合、連結シリンダ10単体に対して、そのまま摺動面形成工程を実施してもよいが、連結シリンダ10を、シリンダブロック本体60およびシリンダヘッドを模擬した治具に組み付けた状態で摺動面形成工程を実施してもよい。シリンダブロック本体60に連結シリンダ10が嵌合された状態の内燃機関100にさらにシリンダヘッドを組み付ける場合、シリンダヘッドの組付時に、シリンダボア20が変形し易くなる。このため、このような変形も考慮して、治具を用いて摺動面形成工程を行う場合、摺動面の加工精度をより高めることが容易になる。
When the sliding surface forming step is carried out before the fitting step (I), the sliding surface forming step may be carried out as it is for the connecting
また、治具を用いて摺動面形成工程を行う場合、少なくとも連結シリンダ10を加温した状態で実施することが好ましく、連結シリンダ10および治具を加温した状態で実施することがより好ましい。これにより運転時の部材の温度に近い状態にした上で、最適な摺動面形状を作り込むことが出来る。なお、この場合の加温対象となる部材の温度は、内燃機関100の運転時の平均的な温度に出来る限り近い温度であることが特に好ましい。加温方法としては特に限定されないが、たとえば、冷却液ジャケットに温水(たとえば、30度〜95度の温水)を流した状態で摺動面形成工程を実施する方法などが挙げられる。なお、ここで言う冷却液ジャケットとしては、(i)連結シリンダ10内に形成された冷却液ジャケット、(ii)連結シリンダ10の外周面とシリンダブロック本体60を模した治具の内周面との間に形成された(疑似)冷却液ジャケット、あるいは、(iii)シリンダブロック本体60を模した治具内に形成された(疑似)冷却液ジャケットなどが挙げられる。
Further, when the sliding surface forming step is performed using a jig, it is preferable to carry out the step in a state where at least the connecting
摺動面形成工程を、嵌合工程の前に実施するか後に実施するかは、内燃機関100の製造プロセス全体や、内燃機関100の仕様などに応じて適宜選択することができる。たとえば、内燃機関100の製造に、寸法精度が高く、高強度で変形し難い連結シリンダ10やシリンダブロック本体60を用いたり、シリンダヘッドの組み付け時にシリンダボア20の変形を招くような押圧力が加わりにくい場合などでは、(I)嵌合工程の前に摺動面形成工程を実施し、逆の場合は、(II)嵌合工程の後に摺動面形成工程を実施してもよい。
Whether the sliding surface forming step is performed before or after the fitting step can be appropriately selected according to the entire manufacturing process of the
また、製造する内燃機関100のシリンダボア20周辺部の冷却能力を向上させたい場合、連結シリンダ10の互いに隣り合う2つのシリンダボア20の間に冷却液用通路を形成する冷却液用通路形成工程を実施することが好ましい。この場合、冷却液用通路形成工程は、嵌合工程の後に実施してもよいが、嵌合工程の前に実施することがより好ましい。なお、いずれのケースにおいても、必要に応じて、冷却液用通路形成工程と嵌合工程との間に他の工程を実施してもよい。なお、冷却液用通路形成工程では、一般的によく利用されているドリル以外にも、ウォータージェット、レーザ、エンドミル、カッターなどの様々な加工手段を用いて冷却液用通路を形成することができる。
Further, when it is desired to improve the cooling capacity of the peripheral portion of the cylinder bore 20 of the
それゆえ、(i)嵌合工程の後に冷却液用通路形成工程を実施する場合、あるいは、(ii)シリンダライナを鋳ぐるむことでシリンダブロックを形成する従来の内燃機関の製造方法において冷却液用通路形成工程を実施する場合と比べて、嵌合工程の前に冷却液用通路形成工程する場合、冷却液用通路の加工形成の自由度をより大きくできる。これは、上記(i)および(ii)に示す場合では、冷却液用通路を形成する場合、冷却液用通路を形成するためにシリンダヘッド側のみからしか掘り進むことができないのに対して、嵌合工程の前に冷却液用通路形成工程する場合では、シリンダヘッド側(連結シリンダ10のシリンダヘッド側の端面側)およびシリンダヘッド側以外(連結シリンダ10の外周面10S)のいずれの側からでも掘り進むことができるためである。また、削掘方向の選択の自由度が大きいため、一般的に用いられているドリル以外の加工手段を用いることも容易である。
Therefore, when (i) a cooling liquid passage forming step is performed after the fitting step, or (ii) a cooling liquid is formed in a conventional method for manufacturing an internal combustion engine in which a cylinder block is formed by casting a cylinder liner. When the coolant passage forming step is performed before the fitting step, the degree of freedom in processing and forming the coolant passage can be increased as compared with the case where the cooling passage forming step is carried out. This is because in the cases shown in (i) and (ii) above, when the coolant passage is formed, it can be dug only from the cylinder head side in order to form the coolant passage. When the coolant passage forming step is performed before the joining step, it can be seen from either the cylinder head side (the end face side of the connecting
それゆえ、シリンダボア20周囲の冷却設計を行う場合に、より理想的な設計を実現することが容易になる。たとえば、上記(i)および(ii)に示すケースでは通常は不可能な冷却液用通路の形成、すなわち、連結シリンダ10のシリンダヘッド側の端面と平行に伸びる冷却液用通路を形成することも可能となる。また、連結シリンダ10に設けられた各々のシリンダボア20の中心線Cと平行を成す平面(ZX平面)における冷却液用通路の断面形状は、図14(A)に示すような単純な円形状の冷却液用通路30A(30)以外にも、様々な形状を選択することが可能である。たとえば、シリンダボア20の並び方向(X方向)の最大幅Lxに対する中心線Cと平行な方向(Z方向)における最大幅Lzの比率(Lz/Lx)が1よりも大きいスリット状の断面形状を持つ冷却液用通路を形成することができる。比率(Lz/Lx)は、たとえば、2〜10とすることが好ましく、2.5〜8とすることがより好ましい。また、Lz、Lxの値は特に制限されないが、たとえば、Lzは5mm〜30mmの範囲が好ましく、Lxは2mm〜4mmの範囲内が好ましい。
Therefore, when the cooling design around the cylinder bore 20 is performed, it becomes easy to realize a more ideal design. For example, it is also possible to form a coolant passage that is normally impossible in the cases shown in (i) and (ii) above, that is, to form a coolant passage that extends parallel to the end face of the connecting
このようなスリット状の断面形状を持つ冷却液用通路30としては、(a)連結シリンダ10の他端側(Z1側)の端面36にもY方向に連続する開口部34を有する冷却液用通路30B(30)(図14(B))、あるいは、(b)連結シリンダ10の他端側(Z1側、シリンダヘッドが配置される側)の端面よりも内側(一端側(Z2側))に設けられた冷却液用通路30C(30)(図14(C))を挙げることもできる。しかし、図14(C)に例示したようなスリット状の断面形状を持つ冷却液用通路30Cを(a)連結シリンダ10の他端側(Z1側)の端面36よりも内側(一端側(Z2側))に設けることで、シリンダボア20周囲の冷却設計の自由度をより大きくすることが可能となる。なお、図14(C)に例示したようなスリット状の断面形状を持つ冷却液用通路30Cを形成する場合、少なくとも嵌合工程の前に冷却液用通路形成工程を実施することが好ましい。このような工程順序であれば、冷却液用通路30Cを形成するために必要な加工手段・加工方法の選択の自由度が極めて高いためである。
The
また、冷却液用通路30の加工ミスが生じるケースでは、冷却液用通路形成工程を嵌合工程の前後のいずれのタイミングで実施する場合においても、上記(ii)に示す場合と比較すると、廃棄処分の対象は連結シリンダ10のみでよい。このため、加工ミスによる廃棄ロスを小さくすることもできる。
Further, in the case where a processing error occurs in the
なお、冷却液用通路30は、互いに隣り合う2つのシリンダボア20の間に形成されればよいが、第一の連結シリンダ10Aにおいては、通常隣り合う2つのシリンダライナ40の外周面40Aの間の領域(図3および図14中に示す領域M1)に形成され、第二の連結シリンダ10Bにおいては、通常、隣り合う2つのシリンダボア20の内周面20Bを構成する被膜52の外周側面52Aの間の領域(図5中に示す領域M2)に形成される。
The
<内燃機関、連結シリンダおよびシリンダブロック本体>
次に、本実施形態の内燃機関の製造方法により製造される内燃機関100、ならびに、これに用いる連結シリンダ10およびシリンダブロック本体60のより好適な形状・構造について以下に説明する。本実施形態の内燃機関の製造方法により製造される内燃機関100は、図7および図8に例示したように、連結シリンダ10と、シリンダブロック本体60とを少なくとも備え、連結シリンダ10が、シリンダブロック本体60の中空部64に脱着可能に嵌め合された構造を有する。<Internal combustion engine, connecting cylinder and cylinder block body>
Next, a more preferable shape and structure of the
ここで、本実施形態の内燃機関100において、シリンダボア20の外周側を囲むように設けられる冷却液ジャケットは、(i)連結シリンダ10内(連結シリンダ10の外周面10Sよりも内側)、(ii)連結シリンダ10の外周面10Sと、シリンダブロック本体60の中空部の内周面64Sとの間、あるいは、(iii)シリンダブロック本体60内(中空部64の内周面64Sよりも外周側)、のいずれかに設けることができる。しかしながら、上記(i)に示すケースでは連結シリンダ10に冷却液ジャケットを設けることになるため、連結シリンダ10の構造が複雑化し、上記(iii)に示すケースではシリンダブロック本体60に冷却液ジャケットを設けることになるため、シリンダブロック本体60の構造が複雑化する。このため、冷却液ジャケットは、連結シリンダ10と、シリンダブロック本体60との間に設けることが好ましい。また、構造の複雑化による製造性の低下を招きやすいことから、連結シリンダ10内には冷却液ジャケットを設けないことが好ましい。
Here, in the
これに対して、上記(ii)に示すケースでは、シリンダライナを鋳ぐるむことで、シリンダブロック内に冷却液ジャケットを備えたシリンダブロックを形成した従来の内燃機関と比べて、内燃機関100の製造に際して複雑な形状の金型を使用しなくてもよくなる。このため、内燃機関100の製造性が向上する。
On the other hand, in the case shown in (ii) above, the
また、本実施形態の内燃機関100では、シリンダボア20の摺動面の温度分布が所望の状態となるように、冷却液ジャケット内の冷却液の流れを理想的な状態に近づけるために、必要に応じて冷却液ジャケット内に冷却液ジャケットスペーサをさらに配置してもよい。なお、上記(ii)に示すケースでも、冷却液ジャケット内に冷却液ジャケットスペーサが配置された第一の態様と、冷却液ジャケット内に冷却液ジャケットスペーサが配置されない第二の態様のいずれも選択できるが、第二の態様がより好適である。この理由は以下の通りである。すなわち、冷却液ジャケットの形状および深さは、連結シリンダ10の外周面10Sの形状と、シリンダブロック本体60の中空部の内周面64Sとによって決定される。そして、連結シリンダ10とシリンダブロック本体60とは別個独立した部材であるため、両部材の形状設計の自由度は極めて高い。したがって、冷却液ジャケットの形状および深さの設計自由度も極めて高くなる。それゆえ、第二の態様でも、シリンダボア20の摺動面の温度分布が所望の状態となるように、冷却液ジャケット内の冷却液の流れを理想的な状態に近づけることが極めて容易である。また、これにより内燃機関100を構成する部品点数の削減および内燃機関100の構造簡略化も実現できる。
Further, in the
冷却液ジャケットを、連結シリンダ10の外周面10Sと、シリンダブロック本体60の中空部64の内周面64Sとの間に設ける場合、図8に例示したように、連結シリンダ10の外周面10Sの他端側(シリンダヘッド側)と、シリンダブロック本体60の中空部64の内周面64Sの他端側(シリンダヘッド側)との間に冷却液ジャケット70を設ける。また、連結シリンダ10の外周面10Sの一端側と、シリンダブロック本体60の中空部64の内周面64Sの一端側とは、互いに接触することで、連結シリンダ10が、シリンダブロック本体60の中空部64の一端側の部分(嵌合部64J)において脱着可能に嵌め合せられる部分となる。
When the coolant jacket is provided between the outer
上記(i)〜(iii)のいずれのケースにおいても、冷却液ジャケット70の深さD(Z方向の長さ)は特に制限されず内燃機関100の設計仕様に応じて適宜選択できるが、連結シリンダ10に設けられた各々のシリンダボア20の中心線C方向における連結シリンダ10の全長Lを基準とした場合、たとえば、深さDを全長Lの1/6倍〜5/6倍程度の範囲内で適宜選択できる。たとえば、シリンダボア20のシリンダヘッド側近傍の部分を選択的・集中的に冷却する仕様の内燃機関100であれば、深さDを全長Lの1/6倍〜1/2倍の範囲としたり、1/6倍〜1/3倍の範囲としたり、あるいは、1/6倍〜1/4倍の範囲とすることができる。なお、深さDが全長Lの1/2倍以下の浅い冷却液ジャケット70の形成が容易である観点からは、上記(i)〜(iii)のうち、(ii)が最も好適である。また、冷却液ジャケット70内に冷却液ジャケットスペーサを配置せずに、冷却液ジャケット70内の冷却液の流れをより理想的な状態に近づけたい場合、深さDが全長Lの1/2倍以下の浅い冷却液ジャケット70の形成することが好ましい。
In any of the cases (i) to (iii) above, the depth D (length in the Z direction) of the
なお、冷却液ジャケット70内の冷却液(水等)が、クランク室62側へと漏れることが無いように、嵌合部64Jの内周面64Sと、嵌合部64Jの内周面64Sに対向する連結シリンダ10の外周面10Sとの間には、たとえば、Oリングなどのシール部材が配置される。また、嵌合部64Jの内周面64S、および、嵌合部64Jの内周面64Sに対向する連結シリンダ10の外周面10Sから選択される少なくとも一方の面には、必要に応じて、周方向に連続する溝を設け、この溝にシール部材を装着してもよい。
The inner
また、シリンダボア20のシリンダヘッド側の強度向上および変形抑制、ならびに、高過給時の内燃機関100の信頼性を向上させるために、(a1)連結シリンダ10の外周面10Sのうち、他端側の外周面10Sの少なくとも一部に突出部を設け、この突出部の先端部を、シリンダブロック本体60の中空部64の他端側の内周面64Sと略密着させてもよい。また、同様の観点からは、(a2)シリンダブロック本体60の中空部64の他端側の内周面64Sの少なくとも一部に突出部を設けることもできる。あるいは、図7および図8に例示したように、(b)連結シリンダ10の他端側の外周面10Sと、シリンダブロック本体60の中空部64の他端側の内周面64Sとの間に、連結シリンダ10とシリンダブロック本体60とを互いに固定する固定部材80を設けてもよい。なお、連結シリンダ10の製造がより容易となる観点からは、連結シリンダ10の外周面10Sあるいはシリンダブロック本体60の内周面64Sに突出部を設けるよりも、固定部材80を用いる方がより望ましい。
Further, in order to improve the strength and deformation of the cylinder head side of the cylinder bore 20 and improve the reliability of the
上記(a1)および(a2)に例示したように、連結シリンダ10の他端側の部分と、シリンダブロック本体の他端側の部分とで嵌合部を形成する場合、嵌合部の嵌合方式は、すきまばめ、中間ばめおよびしまりばめから選択されるいずれの嵌合方式でもよい。また、(b)に例示したように連結シリンダ10の他端側の部分と固定部材80とで第一の嵌合部を形成し、シリンダブロック本体60の他端側の部分と固定部材80とで第二の嵌合部を形成する場合も、第一の嵌合部および第二の嵌合部の嵌合方式は、すきまばめ、中間ばめおよびしまりばめから選択されるいずれの嵌合方式でもよい。しかしながら、内燃機関100の組立時におけるシリンダボア20の変形を抑制する観点からは、すきまばめまたは中間ばめが好ましく、すきまばめが特に好ましい。このような嵌合方式は、内燃機関100の組立てに際して、(I)嵌合工程の前に摺動面形成工程を実施するプロセスを採用する場合に特に好適である。
As illustrated in (a1) and (a2) above, when the fitting portion is formed by the other end side portion of the connecting
固定部材80を用いる場合、固定部材80が所定の位置からずれないように、連結シリンダ10の他端側の外周面10Sには、図1、図2、図4および図8に例示したように溝12を設け、シリンダブロック本体60の中空部64の他端側の内周面64Sにも、図6および図8に例示したように連結シリンダ10の外周面10Sに設けられた溝12に対応する位置に溝66を設けてもよい。この場合、固定部材80の一端を溝12に嵌め込み、他端を溝66に嵌め込むことで、連結シリンダ10の外周面10Sと、シリンダブロック本体60の中空部64の内周面64Sとの間に固定部材80を配置することができる。なお、溝12は予め連結シリンダ10に形成されており、溝66も予めシリンダブロック本体60に形成されていてもよい。しかしながら、溝12が形成されていない連結シリンダ10と、溝66が形成されていないシリンダブロック本体60とを嵌合した後に、溝12、66を形成することが好ましい。
When the fixing
なお、図8に示す例では、固定部材80の断面形状は方形を成しており、固定部材80と連結シリンダ10との界面(第一界面)、および、固定部材80とシリンダブロック本体60との界面(第二界面)はいずれもシリンダボア20の中心線Cと平行を成している。したがって、内燃機関100の組立に際して、すきまばめにより固定部材80を、連結シリンダ10とシリンダブロック本体60との間に配置しても、内燃機関100の稼働時に、ピストンの上死点付近である連結シリンダ10の他端側(Z1側)近傍が熱膨張した際に、第一界面および第二界面の隙間が無くなってしまうことがある。この場合、連結シリンダ10の他端側(Z1側)が、固定部材80により押圧されて、結果的にシリンダボア20が変形し易くなる。しかし、このような変形を防ぐために、第一界面および第二界面における最小すきまが大きくなるように寸法設計すると、連結シリンダ10の他端側(Z1側)を強固に固定することが難しくなる。
In the example shown in FIG. 8, the cross-sectional shape of the fixing
上述したジレンマを抑制するために、固定部材80の断面形状を、たとえば、逆台形状としてもよい。この場合、固定部材80と連結シリンダ10との界面は、シリンダブロック本体60の一端側(Z2側)から他端側(Z1側)に向かうに従って、シリンダボア20の中心線Cに近づくように傾斜し、固定部材80とシリンダブロック本体60との界面は、シリンダブロック本体60の一端側(Z2側)から他端側(Z1側)に向かうに従って、シリンダボア20の中心線Cから離れるように傾斜する。このため、内燃機関100の稼働時においてピストンの上死点付近である連結シリンダ10の他端側(Z1側)近傍が熱膨張した際に、連結シリンダ10側から固定部材80側へと加わる押圧力を、固定部材80が他端側(Z1側)へとスライドすることで緩和し易くなる。
In order to suppress the above-mentioned dilemma, the cross-sectional shape of the fixing
また、固定部材80を構成する材料としては、特に制限されず、たとえば、アルミニウム合金、マグネシウム合金、スチール等の鉄合金などの各種金属材料、樹脂材料、有機無機複合材料、アルミナなどのセラミックスが利用できる。
The material constituting the fixing
本実施形態の内燃機関の製造方法に用いられる連結シリンダ10は、第一の連結シリンダ10Aについては、2つ以上のシリンダライナ40と、2つ以上のシリンダライナ40を互いに連結する連結部42とを含むものであればその形状・構造は特に限定されず、第二の連結シリンダ10Bについては、2つ以上のシリンダボア20が設けられた連結シリンダ本体部50と、連結シリンダ本体部50のシリンダボア20が設けられた内周面50Bを被覆する被膜52とを含むものであればその形状・構造は特に限定されない。同様に、シリンダブロック本体60も、一端側(Z2側)にクランク室62が形成され、他端側(Z1側)にシリンダヘッドが組み付けられると共に、一端側から他端側へと貫通する中空部64が設けられたものであればその形状・構造は特に限定されない。
The connecting
一方、連結シリンダ10およびシリンダブロック本体60は、これらを用いて製造された内燃機関100の優れたメンテナンス性、優れたリサイクル性および設計自由度の高さを両立させると共に、さらに製造しやすい形状・構造をさらに有していることが好ましい。しかしながら、連結シリンダ10およびシリンダブロック本体60は、両部材を組み合わせて内燃機関100を製造するために用いられる。このため、連結シリンダ10の製造性のみを考慮して連結シリンダ10の形状・構造を決定しても、連結シリンダ10と組み合わせて用いるシリンダブロック本体60の形状・構造が複雑化してシリンダブロック本体60の製造性が低下したり、さらには、内燃機関100の製造性が低下してしまうこともある。また、この点は、シリンダブロック本体60の製造性のみを考慮してシリンダブロック本体60の形状・構造を決定する場合も同様である。したがって、本発明者らは、これらの点を考慮して、連結シリンダ10およびこれと組み合わせて用いるシリンダブロック本体60の形状・構造として、以下に説明する形状・構造が好適であることを見出した。
On the other hand, the connecting
まず、第一の連結シリンダ10Aについては、図1および図3中に示す符号IX−IX間の断面構造(YZ断面構造)を図示した図9に例示したように2つ以上のシリンダライナ40と、2つ以上のシリンダライナ40を互いに連結する連結部42とを含み、各々のシリンダライナ40のボア径Dbを拡径した連環状の外周形状を有する。そして、各々のシリンダライナ40の中心線C方向において、シリンダヘッド側近傍から中央部近傍までの外周面(第一領域10S1)における各々のシリンダライナ40の中心線Cを基準とする外径D1が、クランク室側近傍の外周面(第二領域10S2)における各々のシリンダライナ40の中心線Cを基準とする外径D2よりも大きく、かつ、第一領域10S1と、第二領域10S2との間には、外周方向と平行かつ連続する段差14が形成されていることが好ましい。
First, the first connecting
また、第二の連結シリンダ10Bについては、図5中に示す符号X−X間の断面構造(YZ断面構造)を図示した図10に例示したように2つ以上のシリンダボア20が設けられた連結シリンダ本体部50と、連結シリンダ本体部50のシリンダボア20が設けられた内周面50Bを被覆する被膜52とを含み、各々のシリンダボア20のボア径Dbを拡径した連環状の外周形状を有する。そして、各々のシリンダボア20の中心線C方向において、シリンダヘッド側近傍から中央部近傍までの外周面(第一領域10S1)における各々のシリンダボア20の中心線Cを基準とする外径D1が、クランク室側近傍の外周面(第二領域10S2)における各々のシリンダボア20の中心線Cを基準とする外径D2よりも大きく、かつ、第一領域10S1と、第二領域10S2との間には、外周方向と平行かつ連続する段差14が形成されていることが好ましい。なお、図10に示す第二の連結シリンダ10Bの外周形状は、図1に示す第一の連結シリンダ10Aの外周形状と同様である。
Further, regarding the second connecting
さらに、シリンダブロック本体60については、中空部64の開口形状が、図1、図9および図10に例示した連結シリンダ10の外周形状に対応する連環状であることが好ましい。具体的には、図6および図8に例示したように、中空部64の内周面64Sには、周方向に連続する第一の段差68Aと、周方向に連続しかつ第一の段差68Aよりも一端側(クランク室側)に設けられた第二の段差68Bと、を有し、第一の段差68Aの他端側(シリンダヘッド側)の内周面64S1における中空部64の開口幅W1と、第一の段差68Aの一端側(クランク室側)かつ第二の段差68Bの他端側(シリンダヘッド側)の内周面64S2における中空部64の開口幅W2と、第二の段差68Bの一端側(クランク室側)の内周面64S3における中空部64の開口幅W3とが、W1>W2>W3なる関係を満たすことが好ましい。開口幅W1、W2、W3は、中空部64の開口形状の短手方向(Y方向)の開口幅および長手方向(X方向)の開口幅を問わず、任意の方向における開口幅を意味する。すなわち、短手方向(Y方向)および長手方向(X方向)を問わずW1>W2>W3なる関係を満たすことが好ましい。なお、図8中に図示される開口幅W1sm、W2sm、W3smは、中空部64の開口形状の短手方向(Y方向)おける最大開口幅を意味し、それぞれ、開口幅W1、W2、W3に対応している。また、開口幅W2sm、W3smは、それぞれ、連結シリンダ10の外径D1、D2に等しい
Further, with respect to the cylinder block
ここで、内周面64Sに第一の段差68Aおよび第二の段差68Bが設けられたシリンダブロック本体60の中空部64に、外周面10Sに段差14が設けられた連結シリンダ10を嵌め合せた場合、中心線C方向において、シリンダブロック本体60の内周面64Sに設けられた第二の段差68Bと連結シリンダ10の外周面10Sに設けられた段差14とが一致するように嵌め合せされる。同時に、第一の段差68Aよりもクランク室側では、シリンダブロック本体60の内周面64S2と連結シリンダ10の外周面10S(の第一領域10S1)とが直接密着あるいはシール部材を介して密着すると共に、シリンダブロック本体60の内周面64S3と連結シリンダ10の外周面10S(の第二領域10S2)とが直接密着あるいはシール部材を介して密着する。すなわち、連結シリンダ10の外周面10Sのうち、第一領域10S1の第二領域10S2側の部分、および、第二領域10S2が、シリンダブロック本体60の嵌合部64Jに対応する嵌合部分を形成する。このため、第一の段差68Aよりもシリンダヘッド側において、シリンダブロック本体60の内周面64S1と連結シリンダ10の外周面10S(の第一領域10S1)との間に形成される冷却液ジャケット70内の冷却液が、クランク室62側に漏れるのを防ぐことができる。
Here, the connecting
また、シリンダボア20内およびシリンダボア20近傍の冷却特性を支配する冷却液ジャケット70の容量および中心線C方向における冷却液ジャケット70の形成位置については、たとえば、シリンダブロック本体60側に着目した場合、(1)最大開口幅W1smの大きさおよび(2)中心線C方向における第一の段差68Aの形成位置を選択することにより容易に調整できる。そして、上記(1)および(2)に示すシリンダブロック本体60の寸法形状の変更は、シリンダブロック本体60が鋳造あるいは樹脂成形により製造される場合においても極めて容易である。シリンダブロック本体60を、体積収縮による不良欠陥が生じやすい鋳造あるいは樹脂成形により製造する場合であっても、シリンダブロック本体60は、シリンダライナを鋳ぐるんで形成される従来のシリンダブロックよりも体積容量が非常に小さいため、これらの不良欠陥が生じにくいためである。
Regarding the capacity of the
シリンダブロック本体60側に設けられる第二の段差68Bに対応する位置に設けられる段差14は、中心線C方向に対して外周面10Sの適当な位置に設けることができる。しかしながら、段差14は、連結シリンダ10の中心線C方向のクランク室62側の端面を基準位置(位置0)とし、シリンダヘッド側の端面を位置Lとした場合、0を超え1/2L以下の範囲に設けることが好ましく、1/6L以上3/7L以下の範囲に設けることがより好ましく、1/6L以上1/3L以下の範囲に設けることがさらに好ましい。段差14を1/2Lを超える位置に設けた場合、シリンダブロック本体60側に設けられる第一の段差68Aを、よりシリンダヘッド側に近い位置に設けなければならなくなる。このため、中心線C方向において、第一の段差68Aが設けられる範囲がより狭くなり、結果的に、内燃機関100の要求仕様に合わせて、冷却液ジャケット70の深さDを設計変更により深くしたりより浅くしたりできるマージンが小さくなる。
The
なお、連結シリンダ10の外周形状は、基本的に、外周面10Sを第一領域10S1と第二領域10S2とに分割する段差14を設けたシンプルな形状であることが好ましく、必要に応じて、固定部材80を嵌め込むための溝12や、シール部材を装着するための溝を設けてもよい。
The outer peripheral shape of the connecting
一方、連結シリンダ10の外周面10Sには、必要であれば、外周面10Sから突出する突出部を設けることもできるし、連結シリンダ10の外周面10Sには、第一領域10S1および第二領域10S2のいずれであっても、突出部を設けなくてもよい。
On the other hand, if necessary, the outer
外周面10Sに突出部を設けない場合は、以下に説明するメリットがある。すなわち、外周面10Sにフランジなどの突出部を設けた場合、連結シリンダ10の取り扱い時あるいは保管時に、不注意などにより、連結シリンダ10を他の部材にぶつけた際に、突出部が破壊され易くなる。しかしながら、外周面10Sに突出部を設けなければ、このような破損を抑制できる。
When the outer
これに加えて、外周面10Sに突出部が設けられていると、第一の連結シリンダ10Aの連結部42あるいは第二の連結シリンダ10Bの連結シリンダ本体部50を鋳造により製造する場合、外周面10Sに突出部が設けられていると、金型の形状が若干複雑になる上に製造性も多少低下する。また、第一領域10S1に突出部を設けた場合は、シリンダブロック本体60の(1)最大開口幅W1smの大きさおよび(2)中心線C方向における第一の段差68Aを適宜見直すことで、冷却液ジャケット70の容量および中心線C方向における冷却液ジャケット70の形成位置を設計し直すことがより困難になる。しかしながら、外周面10Sに突出部を設けなければ、このような問題を抑制できる。
In addition to this, if the outer
一方、上述したメリットは失われるものの、外周面10Sの第一領域10S1に突出部を設けることで、内燃機関100の冷却制御をより精密に行うこともできる。この場合、図11に例示する第一の連結シリンダ10A2(10A、10)のように、第一領域10S1には、第一領域10S1をシリンダヘッド側(Z1方向側)の領域とクランク室側(Z2方向側)の領域とに分断する鍔部16A(16)を設けることが好ましい。ここで、図11に示す例では、鍔部16Aは、外周方向に沿って連続的に形成されると共に、シリンダライナ40の中心線C方向に対する配置位置が外周方向のいずれの位置においても同一である連環形状を成している。なお、図11に示す第一の連結シリンダ10A2は、第一領域10S1に鍔部16Aが設けられている点を除けば、図9に示す第一の連結シリンダ10A1と同様の構造を有する部材である。また、図11に示したものと同様の鍔部16Aは、図10に示す第二の連結シリンダ10B(10)の第一領域10S1にも設けることができる。
On the other hand, although the above-mentioned merits are lost, the cooling control of the
第一領域10S1をシリンダヘッド側(Z1方向側)の領域とクランク室側(Z2方向側)の領域とに分断する鍔部16Aが設けられた連結シリンダ10を用いた内燃機関100では、鍔部16Aにより冷却液ジャケット70が、シリンダライナ40あるいはシリンダボア20の中心線C方向に対して分割された構造を有する。図12および図13は、第一領域10S1に鍔部16Aが設けられた連結シリンダ10を備えた内燃機関100の一例を示す模式断面図である。ここで、図12に示す内燃機関100B(100)は、図8中に示される第一の連結シリンダ10A1を、図11に示す鍔部16Aを有する第一の連結シリンダ10A2に置換した以外は、図8に示す内燃機関100Aと同様の構造を有するものである。また、図13に示す内燃機関100C(100)は、(i)図8中に示される第一の連結シリンダ10A1を、図11に示す鍔部16Aを有する第一の連結シリンダ10A2に置換し、かつ、(ii)図8中に示されるシリンダブロック本体60Aを、シリンダブロック本体60Aの内周面64S1に周方向に連続する第三の段差68Cを設けた構造を有するシリンダブロック本体60Bに置換した以外は、図8に示す内燃機関100Aと同様の構造を有するものである。
In the
なお、第三の段差68Cは、鍔部16Aのクランク室側(Z2方向側)の側面に対応する位置に設けられている。また、内周面64S1は、第三の段差68Cを境界線として、第三の段差68Cよりもシリンダヘッド側(Z1方向側)のシリンダヘッド側領域64S1Aと、第三の段差68Cよりもクランク室側(Z2方向側)のクランク室側領域64S1Bと、の2つの領域に分断されている。そして、シリンダヘッド側領域64S1Aに対してクランク室側領域64S1Bが、相対的により内周側に位置している。なお、Y方向において、図13に示すシリンダヘッド側領域64S1Aは、図12に示すシリンダブロック本体60Aの内周面64S1と面一を成す位置に設けられている。但し、図13に示すシリンダヘッド側領域64S1Aは、クランク室側領域64S1Bに対して相対的に外周側に位置する限り、図12に示すシリンダブロック本体60Aの内周面64S1と面一を成す位置に設けられていなくてもよい。
The
図12および図13に示す内燃機関100B、100Cでは、第一の連結シリンダ10Aの外周面10S(第一領域10S1)と、シリンダブロック本体60A、60Bの中空部64の内周面64S1との間に形成される冷却液ジャケット70が、鍔部16Aによりシリンダヘッド側の部分(シリンダヘッド側冷却液ジャケット70A)と、クランク室側の部分(クランク室側冷却液ジャケット70B)とに分割されている。このため、図12および図13に示す内燃機関100B、100Cは、図8に示す内燃機関100Aと比べて、冷却液ジャケット70内を流れる冷却液の流速、流量および水温を、シリンダヘッド側冷却液ジャケット70Aと、クランク室側冷却液ジャケット70Bとで、個別に制御できる。したがって、内燃機関100B、100Cでは、シリンダボア20の冷却液ジャケット70で囲まれた部分のうち、シリンダヘッド側寄りの部分と、クランク室側寄りの部分との温度制御を個別に行うことが極めて容易である。そして、このような特性を利用すれば、たとえば、以下の(a)〜(c)に例示するような様々なメリットを容易に実現できる。
In the
(a)シリンダボア20の冷却液ジャケット70で囲まれた部分のうち、シリンダヘッド側寄りの部分と、クランク室側寄りの部分との温度を制御することにより、内燃機関100B、100Cの稼働中におけるシリンダボア20の円筒度を向上させる。たとえば、鍔部16Aにより冷却液ジャケット70を分割する前と比べて、シリンダヘッド側寄りの部分のシリンダボア20の温度をより低くし、かつ、クランク室側寄りの部分のシリンダボア20の温度をより高くする制御することができる。この場合、シリンダヘッド側寄りの部分のシリンダボア20の温度をより低くすることで、出力の増大、および、進角をより進めることが容易になる。また、クランク室側寄りの部分のシリンダボア20の温度をより高くすることでフリクションの低下および暖気性の向上が容易になる。これに加えて、シリンダボア20の円筒度も向上するため、これに伴い、ブローバイガス量および潤滑油消費量の低減も容易になる。
(b)シリンダボア20の冷却液ジャケット70で囲まれた部分のうち、クランク室側寄りの部分に対して、シリンダヘッド側寄りの部分の冷却効率を相対的に向上させることで、シリンダヘッド側寄りのシリンダボア20の内壁面(摺動面)の温度を下げて、耐ノック性を向上させて燃費を改善する。
(c)内燃機関100B、100Cの稼働状況に応じて、最適な出力、燃費等が得られるように、シリンダヘッド側冷却液ジャケット70Aの冷却液の流速、流量および水温と、クランク室側冷却液ジャケット70Bの冷却液の流速、流量および水温とを、個別に設定する。(A) Of the portion of the cylinder bore 20 surrounded by the
(B) Of the portion of the cylinder bore 20 surrounded by the
(C) The flow velocity, flow rate, and water temperature of the coolant of the cylinder head
なお、図12に示す内燃機関100Bでは、鍔部16Aの頂面は、シリンダブロック本体60Aの内周面64S1と接触している。また、図13に示す内燃機関100Cでは鍔部16Aの頂面が、シリンダブロック本体60Aの内周面64S1のシリンダヘッド側領域64S1Aと接触すると共に、鍔部16Aのクランク室側(Z2方向側)の側面の頂面側の部分が、第三の段差68Cの段差面部分と接触している。この場合、鍔部16Aの頂面と内周面64S1との界面にOリングなどのシール部材を設けて、鍔部16Aと内周面64S1との界面を完全にシールすることが好ましい。Oリングは、たとえば、鍔部16Aの頂面の周方向に沿って溝を設け、この溝に装着して用いたり、図13に示す内燃機関100Cであれば、第三の段差68Cの段差面部分の周方向に沿って溝を設け、この溝に装着して用いることができる。
In the
また、冷却液の流速、流量および水温を、シリンダヘッド側冷却液ジャケット70Aと、クランク室側冷却液ジャケット70Bとで、個別に制御する際の制御性が大きく損なわれない範囲であれば、シール部材を省略してもよく、あるいは、鍔部16Aの頂面と内周面64S1との間には多少の隙間が形成されていてもよい。また、鍔部16Aの周方向の一部には、必要に応じて、中心線C方向に貫通し、シリンダヘッド側冷却液ジャケット70Aとクランク室側冷却液ジャケット70Bを接続する流路を設けてもよい。
Further, as long as the controllability when individually controlling the flow velocity, flow rate, and water temperature of the coolant between the cylinder head
なお、鍔部16Aは、冷却液ジャケット70を、シリンダヘッド側冷却液ジャケット70Aと、クランク室側冷却液ジャケット70Bとに分割できるのであれば、中心線C方向に対して第一領域10S1の任意の位置に設けることができる。しかしながら、中心線C方向の第一領域10S1のシリンダヘッド側の端を基準位置0とし、中心線C方向の第一領域10S1の全長をL1とした場合、鍔部16Aは、0.2×L1〜0.5×L1程度の範囲内に設けることが好ましい。同様に、中心線C方向の連結シリンダ10のシリンダヘッド側の端を基準位置0とし、中心線C方向の連結シリンダ10の全長をLとした場合、鍔部16Aは、0.14×L〜0.37×L程度の範囲内に設けることが好ましい。
If the
また、外周面10Sに設けられる鍔部16は、シリンダライナ40あるいはシリンダボア20の中心線C方向に沿って連続的に形成されていてもよい。図15は、図1に示す第一の連結シリンダの他の変形例を示す模式断面図である。図15に示す第一の連結シリンダ10A3(10A、10)では、シリンダボア20の並び方向の両端側の外周面10Sに、中心線C方向に沿って連続的に形成された鍔部16B(16)が設けられている。図15に示す第一の連結シリンダ10A3を用いた内燃機関100では、冷却液ジャケット70が、各々のシリンダライナ40あるいはシリンダボア20の中心線Cを含む面(ZX平面)の一方側(Y1側)の部分と、他方側(Y2側)の部分とに分割される。なお、図15に示す例では、鍔部16Bは、シリンダボア20の並び方向の両端側の外周面10Sに設けられているが、これ以外の位置に設けられていてもよい。
Further, the
図15に示す例では、鍔部16Bは、外周面10Sの第一領域10S1および第二領域10S2の双方に設けられている。このため、図15に示す第一の連結シリンダ10A3と組み合わせて用いるシリンダブロック本体60の中空部64の内周面64Sのうち、少なくとも内周面64S2、64S3に、鍔部16Bに対応するガイド溝が設けられる。また、鍔部16Bの高さに応じて、内周面64S2、64S3に加えて内周面64S1にも鍔部16Bに対応するガイド溝が設けられてもよい。すなわち、シリンダブロック本体60には、中空部64の開口部の長手方向(X方向)の両端側の内周面64Sの少なくとも一部分あるいは全部に、鍔部16Bに対応するガイド溝が、中空部64の一端側(Z2側)から他端側(Z1側)へと連続的に形成される。よって、第一の連結シリンダ10A3は、鍔部16Bがガイド溝と嵌合することで、第一の連結シリンダ10A3は、内周面64Sにガイド溝を備えたシリンダブロック本体60により安定して固定される。
In the example shown in FIG. 15, the
なお、図15に示す例では、外周面10Sにおいて、鍔部16Bが、第一の連結シリンダ10A3の一端側(Z2側)から他端側(Z1側)まで連続的に設けられている。しかし、第一の連結シリンダ10A3をシリンダブロック本体60に対してより安定して固定することを主目的として鍔部16Bを設ける場合、中空部64の内周面64Sのうち、内周面64S2、64S3に設けられたガイド溝に対応するように、外周面10Sにおいて、鍔部16Bが段差14よりも他端側(Z1側)寄りの位置から一端側(Z2側)までにおいてのみ設けられていればよい。図16に、上述したように鍔部16Bが外周面10Sに設けられた第一の連結シリンダ10A4(10A,10)を示す。
In the example shown in FIG. 15, on the outer
また、冷却液ジャケット70の分割を主目的として鍔部16Bを設ける場合は、中空部64の内周面64S1に対応するように、外周面10Sにおいて、鍔部16Bが他端側(Z1側)から段差14よりも他端側(Z1側)寄りの位置までにおいてのみ設けられていればよい。図17に、上述したように鍔部16Bが外周面10Sに設けられた第一の連結シリンダ10A5(10A,10)を示す。
Further, when the
シリンダライナ40あるいはシリンダボア20の中心線C方向に沿って連続的に形成された鍔部16Bが外周面10Sに設けられた第一の連結シリンダ10A3、10A4、10A5と、シリンダブロック本体60とを用いて組み立てられた内燃機関100は、直列型エンジン、V型エンジン、水平対向型エンジン等、あらゆるタイプのエンジンに適用できる。
A first connecting cylinder 10A3, 10A4, 10A5 in which a
しかしながら、図15に例示した第一の連結シリンダ10A3あるいは図16に例示した第一の連結シリンダ10A4を用いた内燃機関100は、水平対向型エンジンであることが特に好ましい。この場合、水平対向型エンジン内において、第一の連結シリンダ10A4に対してシリンダボア20の中心線Cと略直交する方向から重力が作用しても、第一の連結シリンダ10A4が水平面に対して傾斜するのを確実に抑制できる。それゆえ、ガイド溝が内周面64Sに設けられたシリンダブロック本体60を横置きにした状態(Z方向が水平方向と略一致した状態)で内燃機関100を組み立てる際にも、シリンダブロック本体60に対する第一の連結シリンダ10A4の位置決めが容易である。
However, it is particularly preferable that the
図18に、図15に示す第一の連結シリンダ10A3と組み合わせて用いるシリンダブロック本体の一例を示す。図18に示すシリンダブロック本体60C(60)は、図6に示すシリンダブロック本体60Aの変形例であり、シリンダブロック本体60Aに対してガイド溝69がさらに設けられている以外はシリンダブロック本体60Aと同様の寸法形状を有する部材である。図18に示すようにガイド溝69は、中空部64の開口部64Xの長手方向(X方向)の両端側における内周面64Sに設けられている。ここで、ガイド溝69は、図15に示す鍔部16Bに対応するように内周面64S1、内周面64S2、内周面64S3のいずれにも設けられている。しかし、鍔部16Bの高さに応じて、内周面64S1においてはガイド溝69を省略してもよい。また、図16に示す第一の連結シリンダ10A4を用いる場合も、内周面64S1にはガイド溝69を設ける必要は無い。
FIG. 18 shows an example of a cylinder block main body used in combination with the first connecting cylinder 10A3 shown in FIG. The cylinder block
また、鍔部16の形状および形成位置は、図11〜図13、図15〜図17に示す例のみに限定されるものでは無い。たとえば、鍔部16は、図11〜図13に例示したような外周方向に連続して形成された鍔部16Aと、図15〜図17に例示したような中心線Cと平行を成す方向に連続して形成された鍔部16Bとを組み合わせたものであってもよい。
Further, the shape and formation position of the
たとえば、連結シリンダ10の第一領域10S1を、各々のシリンダライナ40あるいは各々のシリンダボア20の中心線Cを含む平面(XZ平面)を分割境界面として2分割したと仮定する。この場合、2分割された一方の側(Y1方向側)の第一領域10S1には、外周方向と平行を成すように連続する半連環形状の鍔部16Aを相対的によりクランク室側に近い位置に形成し、2分割された他方の側(Y2方向側)の第一領域10S1には、外周方向と平行を成すように連続する半連環形状の鍔部16Aを相対的によりシリンダヘッド側に近い位置に形成できる。そして、一方の半連環形状の鍔部16Aの両端部分と、他方の半連環形状の鍔部16Aの両端部分とは、各々の端部同士が中心線Cと平行な方向に連続する鍔部16Bにより接続される。このような構成を採用すれば、シリンダヘッド側冷却液ジャケット70Aの深さと、クランク室側冷却液ジャケット70Bの深さとの比率を、分割境界面の一方側と他方側とで異なるものとすることができる。このような構造は、たとえば、分割境界面の一方側と他方側とで非対称な冷却制御を行いたい場合などにおいて有効である。
For example, it is assumed that the first region 10S1 of the connecting
また、鍔部16は、第一領域10S1をシリンダヘッド側(Z1方向側)の領域とクランク室側(Z2方向側)の領域とに分断する第一部分(鍔部16A)と、第一領域10S1のうち冷却液ジャケット70の側壁面を構成する部分を外周方向に対して分断する第二部分(鍔部16B)とを有していてもよい。このような鍔部16を有する連結シリンダ10を備えた内燃機関100では、第一部分によって、冷却液ジャケット70を、シリンダライナ40あるいはシリンダボア20の中心線C方向に対して分割できる。これに加えて、第二部分によって、冷却液ジャケット70を、外周方向に対しても分断または分割できる。それゆえ、中心線C方向のみならず、外周方向に対してもより精密な冷却制御を行うことが容易になる。
Further, the
具体例としては、外周方向に沿って連続的に形成されると共に、中心線C方向に対する配置位置が外周方向のいずれの位置においても同一である連環形状を成す第一部分(鍔部16A)と、分割境界面と第一領域10S1とが交差する部分に沿って設けられた直線状の2つの第二部分(鍔部16B)とを有する鍔部16を第一領域10S1に設けた連結シリンダ10およびこれを用いた内燃機関100を例示することができる。この場合、冷却液ジャケット70は、第一部分によって、シリンダヘッド側冷却液ジャケット70Aと、クランク室側冷却液ジャケット70Bとに分割される。さらに、第二部分によって、シリンダヘッド側冷却液ジャケット70Aが分割境界面の一方側(Y1方向側)の部分と、他方の側(Y2方向側)の部分とに分割されると共に、クランク室側冷却液ジャケット70Bも分割境界面の一方側(Y1方向側)の部分と、他方の側(Y2方向側)の部分とに分割される。すなわち、冷却液ジャケット70は4分割される。
As a specific example, a first portion (
図15、16、18に具体例を挙げて説明したような、鍔部とガイド溝とを嵌合させて、連結シリンダ10がシリンダブロック本体60に対して固定された構造を有する内燃機関100は、少なくとも以下の(1)または(2)に示す構造を有する連結シリンダ10とシリンダブロック本体60とを組み合わせたものであればよい。
(1)外周面10Sに、連結シリンダ10に設けられた各々のシリンダボア20の中心線Cと平行な方向に沿って鍔部16B(固定用鍔部)が設けられた連結シリンダ10と、中空部64の内周面64Sに、鍔部16B(固定用鍔部)と嵌合するガイド溝69が設けられたシリンダブロック本体60とを有する内燃機関100。
(2)中空部64の内周面64Sに、中空部64の貫通方向(Z方向)と平行な方向に沿って鍔部(固定用鍔部)が設けられたシリンダブロック本体60と、連結シリンダ10の外周面10Sに、(シリンダブロック本体60に設けられた)鍔部(固定用鍔部)と嵌合するガイド溝が設けられた連結シリンダ10とを有する内燃機関100。The
(1) A connecting
(2) A cylinder block
ここで、上記(1)および(2)に示す内燃機関100は、以下に示すような構造を有することが好ましい。
Here, the
すなわち、上記(1)に示す内燃機関100においては、鍔部16B(固定用鍔部)が、連結シリンダ10に設けられた各々のシリンダボア20の配列方向(X方向)の両端側における連結シリンダ10の外周面10Sに設けられ、ガイド溝69が、中空部64の開口部64Xの長手方向(X方向)の両端側におけるシリンダブロック本体60の中空部64の内周面64Sに設けられていることが好ましい。また、上記(2)に示す内燃機関100においては、鍔部(固定用鍔部)が、中空部64の開口部64Xの長手方向(X方向)の両端側におけるシリンダブロック本体60の中空部64の内周面64Sに設けられ、ガイド溝が、連結シリンダ10に設けられた各々のシリンダボア20の配列方向(X方向)の両端側における連結シリンダ10の外周面10Sに設けられていることが好ましい。
That is, in the
上述したようなX方向の両端側で、固定用鍔部とガイド溝とが嵌合する構造は、内燃機関100が水平対向型エンジンである場合に、特に好適である。この場合、内燃機関100内における連結シリンダ10の傾斜を抑制したり、組立時のシリンダブロック本体60に対する連結シリンダ10の位置決めを容易にできる。
The structure in which the fixing flange portion and the guide groove are fitted on both ends in the X direction as described above is particularly suitable when the
なお、上記(1)および(2)に示す内燃機関100では、冷却液ジャケットは、下記(i)〜(iii)に示すいずれの位置に設けることもできるが、(ii)に示す位置に設けることが特に好ましい。連結シリンダ10の外周面10Sと、シリンダブロック本体60の中空部64の内周面64Sとの間に大きな空間を構成する冷却液ジャケット70が設けられた場合、内燃機関100内における連結シリンダ10の支持・固定は、(i)または(iii)に示す位置に冷却液ジャケットが設けられた場合と比べて不安定になりやすい。しかし、固定用鍔部とガイド溝とが嵌合する構造を有する上記(1)および(2)に示す内燃機関100では、上述した問題を抑制できる。
(i)連結シリンダ10内(連結シリンダ10の外周面10Sよりも内側)
(ii)連結シリンダ10の外周面10Sと、シリンダブロック本体60の中空部64の内周面64Sとの間
(iii)シリンダブロック本体60内(中空部64の内周面64Sよりも外周側)In the
(I) Inside the connecting cylinder 10 (inside the outer
(Ii) Between the outer
また、(ii)に示す位置に冷却液ジャケット70を有する内燃機関100では、冷却液ジャケット70を2つ以上の部分に分割する鍔部(分割用鍔部)を、(a)連結シリンダ10の外周面10S、および、(b)シリンダブロック本体60の中空部64の内周面64S、から選択される少なくともいずれかの面に設けられていればよい。
Further, in the
ここで、(a)連結シリンダ10の外周面10Sに分割用鍔部を設けた具体例としては、図12に示す内燃機関100B、図13に示す内燃機関100C、図15に示す第一の連結シリンダ10A3と図18に示すシリンダブロック本体60Cとを組み合わせた内燃機関100が挙げられる。図12に示す内燃機関100Bおよび図13に示す内燃機関100Cでは、鍔部16A(分割用鍔部)により冷却液ジャケット70が、2つの部分(シリンダヘッド側冷却液ジャケット70Aおよびクランク室側冷却液ジャケット70B)に分割されている。
Here, as a specific example of (a) providing the split collar portion on the outer
また、図15に示す第一の連結シリンダ10A3と図18に示すシリンダブロック本体60Cとを組み合わせた内燃機関100では、鍔部16B(分割用鍔部)により冷却液ジャケット70が、2つの部分(複数の中心線Cを含む平面に対して一方側(Y1側)の部分および他方側(Y2側)の部分)に分割されている。なお、図15に示す第一の連結シリンダ10A3と図18に示すシリンダブロック本体60Cとを組み合わせた内燃機関100における鍔部16Bは、固定用鍔部として用いられるものであるが、分割用鍔部の機能も有している。このように固定用鍔部が分割用鍔部の機能も有していてもよい。
Further, in the
一方、(b)シリンダブロック本体60の中空部64の内周面64Sに分割用鍔部を設けた具体例としては、図12および図13に示す内燃機関100B、100Cや、図15に示す第一の連結シリンダ10A3と図18に示すシリンダブロック本体60Cとを組み合わせた内燃機関100において、鍔部(分割用鍔部)を、連結シリンダ10側ではなく、シリンダブロック本体60側に設けた内燃機関100が挙げられる。
On the other hand, (b) specific examples in which the split collar portion is provided on the inner
また、図11〜図13、図15〜図17に例示した第一の連結シリンダ10A2、10A3、10A4、10A5では、鍔部16は、鋳造により第一の連結シリンダ10A2の本体部分と一体的に形成されているが、図9および図10に例示したような鍔部16を有さない連結シリンダ10に、(1)連環状の鍔部16Aに対応する形状を有する部材、(2)中心線Cと平行な方向に沿って伸びる直線状の鍔部16Bに対応する形状を有する部材、あるいは、(3)上述した半連環状若しくは連環状の第一部分(鍔部16A)と直線状の第二部分(鍔部16B)とを有する鍔部16に対応する形状を有する部材を装着・固定することで、鍔部16を設けてもよい。
Further, in the first connecting cylinders 10A2, 10A3, 10A4, and 10A5 illustrated in FIGS. 11 to 13 and 15 to 17, the
鍔部16とシリンダブロック本体60とが嵌合する嵌合部の嵌合方式は特に限定されず、すきまばめ、中間ばめおよびしまりばめから選択されるいずれの嵌合方式であってもよいが、シリンダボア20の変形を抑制したい場合は、すきまばめあるいは中間ばめが好ましく、すきまばめがより好ましい。
The fitting method of the fitting portion in which the
また、冷却液ジャケット70を2つ以上の部分に分割する目的で連結シリンダ10側あるいはシリンダブロック本体60側に設けられる鍔部(分割用鍔部)は、鍔部の幅方向に貫通する貫通穴を有さないことが好ましい。たとえば、連結シリンダ10の外周方向に沿って連続的に形成される鍔部16A、あるいは、鍔部16Aの代わりにシリンダブロック本体60の中空部64の内周方向に沿って連続的に形成される鍔部が、貫通穴を有さなければ、シリンダヘッド側冷却液ジャケット70Aと、クランク室側冷却液ジャケット70Bとが貫通穴を介して連通しない。このため、シリンダヘッド側冷却液ジャケット70Aと、クランク室側冷却液ジャケット70Bとで各々別個独立した冷却液の液温・流量等の制御がより確実に行える。なお、「鍔部の幅方向」とは、鍔部が設けられた面と平行を成し、かつ、鍔部の長手方向と直交する方向を意味し、図11に示す鍔部16Aでは、Z方向の長さを意味し、図15に示す鍔部16Bでは、外周方向(あるいはY方向)の長さを意味する。
Further, the flange portion (dividing collar portion) provided on the connecting
また、鍔部(分割用鍔部)が、鍔部の幅方向に貫通する貫通穴を有する場合、鍔部は、貫通穴に加えて、この貫通穴を閉塞可能な栓や蓋などの閉塞部材を有することが好ましい。この場合、内燃機関100の稼働時においては貫通穴が栓や蓋などの閉塞部材により閉塞されていることが好ましい。たとえば、図12に例示した内燃機関100Bの稼働時において鍔部16Aが、内燃機関100の稼働時において閉塞されない状態の貫通穴を有する場合、この貫通穴を介して冷却液がシリンダヘッド側冷却液ジャケット70Aと、クランク室側冷却液ジャケット70Bとの間を行き来できるため、より精密な冷却制御を行うことが困難となる。これらの点は、鍔部16がシリンダブロック本体60の内周面64S1に設けられる場合も同様である。なお、貫通穴は、内燃機関100の非稼働時には、たとえば、内燃機関100のメンテナンス・修理などを目的として開放してもよい。
Further, when the collar portion (dividing collar portion) has a through hole penetrating in the width direction of the collar portion, the collar portion is, in addition to the through hole, a closing member such as a stopper or a lid capable of closing the through hole. It is preferable to have. In this case, it is preferable that the through hole is closed by a closing member such as a plug or a lid when the
なお、複数本のシリンダライナがシリンダブロックに鋳包まれた構造を持つ従来の内燃機関では、シリンダライナを除いた部分が鋳造により一体的に形成される。このため、従来の内燃機関では、図12および図13に示す内燃機関100B、100Cのように、冷却液ジャケット70が、シリンダヘッド側冷却液ジャケット70Aと、クランク室側冷却液ジャケット70Bとに分割された構造(冷却液ジャケット分割構造)を鋳造プロセスのみで実現することは不可能であった。また、鋳造後に冷却液ジャケット分割構造を実現するためには、シリンダヘッド側の開口部の幅が狭く深さのある冷却液ジャケット内で、冷却液ジャケット分割構造を構築する作業が必要になるため、製造性が極めて悪く、量産は不可能である。しかしながら、鍔部16を有する連結シリンダ10を用いた本実施形態の内燃機関100であれば、冷却液ジャケット分割構造を、鋳造で製造された鍔部16を有する連結シリンダ10と、鋳造で製造されたシリンダブロック本体60とを組み合わせることで極めて容易に実現でき、量産性も極めて優れる。
In a conventional internal combustion engine having a structure in which a plurality of cylinder liners are cast and wrapped in a cylinder block, a portion excluding the cylinder liner is integrally formed by casting. Therefore, in the conventional internal combustion engine, the
本実施形態の内燃機関100では、連結シリンダ10とシリンダブロック本体60とが嵌合する嵌合部を最低1つ有していればよい。この場合の嵌合部は、シリンダブロック本体60の中空部64の一端側の部分(嵌合部64J)である。しかし、本実施形態の内燃機関100は、図8、図12および図13に例示したように、最も一端側(Z2側)寄りに位置する第一嵌合部(嵌合部64J)以外にも、最も他端側(Z1側)寄りに位置する第二嵌合部(図8、図12および図13に例示した固定部材80を介した篏合部など)や、Z方向において一端側(Z2側)と他端側(Z1側)との間に位置する第三嵌合部(図12および図13に例示した鍔部16とシリンダブロック本体60との間の嵌合部など)などのように、Z方向に対して2つ以上の嵌合部を有する場合もある。
The
このように本実施形態の内燃機関100がZ方向に対して2つ以上の嵌合部を有する場合、各々の嵌合部における嵌合方式は同一であってもよく異なっていてもよい。また、各嵌合部における好適な嵌合方式の組み合わせとしては以下に例示する態様が挙げられる。
As described above, when the
(内燃機関100が、第一、第二および第三嵌合部を有する場合)
・組み合わせ例A1
第一嵌合部〜第三嵌合部:すきまばめ
この組み合わせでは、Z方向全域においてシリンダボア20の変形抑制が極めて容易である。
・組み合わせ例A2
第一嵌合部:中間ばめ、第二嵌合部および第三嵌合部:すきまばめ
この組み合わせでは、ピストンが往復運動する領域近傍でのシリンダボア20の変形抑制が極めて容易である一方、組み合わせ例A1と比べて連結シリンダ10をより安定的にシリンダブロック本体60に固定できる。(When the
・ Combination example A1
First fitting portion to third fitting portion: Clearance fit In this combination, it is extremely easy to suppress the deformation of the cylinder bore 20 in the entire Z direction.
・ Combination example A2
First fitting part: intermediate fitting part, second fitting part and third fitting part: clearance fit This combination makes it extremely easy to suppress deformation of the cylinder bore 20 in the vicinity of the region where the piston reciprocates. The connecting
(内燃機関100が、第一および第三嵌合部を有する場合)
・組み合わせ例B1
第一嵌合部および第三嵌合部:すきまばめ
この組み合わせでは、Z方向全域においてシリンダボア20の変形抑制が極めて容易である。
・組み合わせ例B2
第一嵌合部:中間ばめ、第三嵌合部:すきまばめ
この組み合わせでは、ピストンが往復運動する領域近傍でのシリンダボア20の変形抑制が極めて容易である一方、組み合わせ例B1と比べて連結シリンダ10をより安定的にシリンダブロック本体60に固定できる。(When the
・ Combination example B1
First fitting portion and third fitting portion: Clearance fit In this combination, it is extremely easy to suppress the deformation of the cylinder bore 20 in the entire Z direction.
・ Combination example B2
First fitting part: intermediate fitting, third fitting part: clearance fitting In this combination, it is extremely easy to suppress the deformation of the cylinder bore 20 in the vicinity of the region where the piston reciprocates, while compared with the combination example B1. The connecting
(内燃機関100が、第一および第二嵌合部を有する場合)
・組み合わせ例C1
第一嵌合部および第二嵌合部:すきまばめ
この組み合わせでは、Z方向全域においてシリンダボア20の変形抑制が極めて容易である。
・組み合わせ例C2
第一嵌合部:中間ばめ、第二嵌合部:すきまばめ
この組み合わせでは、ピストンが往復運動する領域近傍でのシリンダボア20の変形抑制が極めて容易である一方、組み合わせ例C1と比べて連結シリンダ10をより安定的にシリンダブロック本体60に固定できる。(When the
・ Combination example C1
First fitting portion and second fitting portion: Clearance fit In this combination, it is extremely easy to suppress the deformation of the cylinder bore 20 in the entire Z direction.
・ Combination example C2
First fitting part: intermediate fit, second fitting part: clearance fit In this combination, it is extremely easy to suppress the deformation of the cylinder bore 20 in the vicinity of the region where the piston reciprocates, while compared with the combination example C1. The connecting
本実施形態の内燃機関100は、液冷式のガソリンエンジン、液冷式のディーゼルエンジン、ガソリンあるいは軽油以外の燃料(アルコール、天然ガス、水素ガス等)を用いた液冷式のエンジン等として利用できる。本実施形態の内燃機関100の用途は特に制限されず、自動車、バイク、鉄道車両などの車両用、船舶用、航空機用、発電用等の様々な用途に利用できるが、特に車両用が好適である。本実施形態の内燃機関100の排気量は特に制限されず、用途に応じて適宜選択できるが、一般的には、20cc〜60Lの範囲で用途に応じて選択される。大型のトラック・バス等の大型自動車も含めた自動車用途であれば、たとえば、50cc〜30Lの範囲で選択することが好ましく、大型のトラック・バス等の大型自動車を除いた自動車用途であれば、たとえば、50cc〜7Lの範囲で選択することが好ましく、300cc〜4Lの範囲で選択することがより好ましい。また、バイク用であれば、20cc〜1.5Lの範囲で選択することが好ましく、50cc〜1.2Lの範囲で選択することがより好ましい。
The
本実施形態の内燃機関100は、大型のエンジン(たとえば、船舶用などの大型ディーゼルエンジン、および/または、排気量が30Lもしくは60Lを超えるような大型エンジン)などにも適用可能であるが、排気量あるいはエンジンサイズの大きさに対応する連結シリンダ10およびシリンダブロック本体60(特に、シリンダブロック本体60)の製造が困難になる。よって、本実施形態の内燃機関100の排気量は、60L以下が好ましく、30L以下が好ましく、10L以下が特に好ましい。また、同様の理由から、本実施形態の内燃機関100は、上述したような大型のエンジンを除いた内燃機関であることが好適である。
The
また、本実施形態の連結シリンダ10は、シリンダブロック本体60以外の部材と組み合わせて内燃機関を構成してもよい。このような内燃機関の構造は特に制限されず、また、液冷式、空冷式のいずれでもよい。たとえば、船舶用などの大型ディーゼルエンジン、および/または、排気量が30Lもしくは60Lを超えるような大型エンジンであれば、連結シリンダ10と、連結シリンダ10のシリンダヘッド側寄りの外周面10Sを囲うカバー部材とを有する内燃機関とすることができる。このカバー部材は、複数のボルトにより連結シリンダ10に固定される。この場合、連結シリンダ10の外周面10Sと、カバー部材との間に形成された冷却室に冷却液が供給される。このような大排気量の内燃機関では、排気量に応じた寸法・体積の大きいシリンダブロック本体60を鋳造により作製しようとしても鋳巣等の問題により製造困難であるが、カバー部材であればシリンダブロック本体60よりも遥かに寸法・体積が小さいため製造容易である。
Further, the connecting
10 :連結シリンダ
10A、10A1、10A2、10A3、10A4、10A5 :第一の連結シリンダ
10B :第二の連結シリンダ
10S :外周面
10S1 :第一領域(外周面10Sの一部分)
10S2 :第二領域(外周面10Sの一部分)
10ES :端面
12 :溝
14 :段差
16、16A、16B :鍔部
20 :シリンダボア
20B :内周面
30、30A、30B、30C :冷却液用通路
34 :開口部
36 :端面
40 :シリンダライナ
40A :外周面
40B :内周面
42 :連結部
50 :連結シリンダ本体部
50B :内周面
52 :被膜
52A :外周側面
52B :表面
60、60A、60B、60C :シリンダブロック本体
62 :クランク室
64 :中空部
64J :嵌合部
64X :開口部
64S、64S1、64S2、64S3 :内周面
64S1A :シリンダヘッド側領域(内周面64S1の一部分)
64S1B :クランク室側領域(内周面64S1の一部分)
66 :溝
68A :第一の段差
68B :第二の段差
68C :第三の段差
69 :ガイド溝
70 :冷却液ジャケット
70A :シリンダヘッド側冷却液ジャケット
70B :クランク室側冷却液ジャケット
80 :(ヘッド側)固定部材
100、100A、100B、100C :内燃機関10: Connecting
10S2: Second region (a part of the outer
10ES: End face 12: Groove 14:
64S1B: Crank chamber side region (part of inner peripheral surface 64S1)
66:
このようなスリット状の断面形状を持つ冷却液用通路30としては、(a)連結シリンダ10の他端側(Z1側)の端面36にもY方向に連続する開口部34を有する冷却液用通路30B(30)(図14(B))、あるいは、(b)連結シリンダ10の他端側(Z1側、シリンダヘッドが配置される側)の端面よりも内側(一端側(Z2側))に設けられた冷却液用通路30C(30)(図14(C))を挙げることもできる。しかし、図14(C)に例示したようなスリット状の断面形状を持つ冷却液用通路30Cを(b)連結シリンダ10の他端側(Z1側)の端面36よりも内側(一端側(Z2側))に設けることで、シリンダボア20周囲の冷却設計の自由度をより大きくすることが可能となる。なお、図14(C)に例示したようなスリット状の断面形状を持つ冷却液用通路30Cを形成する場合、少なくとも嵌合工程の前に冷却液用通路形成工程を実施することが好ましい。このような工程順序であれば、冷却液用通路30Cを形成するために必要な加工手段・加工方法の選択の自由度が極めて高いためである。
The
(a)シリンダボア20の冷却液ジャケット70で囲まれた部分のうち、シリンダヘッド側寄りの部分と、クランク室側寄りの部分との温度を制御することにより、内燃機関100B、100Cの稼働中におけるシリンダボア20の円筒度を向上させる。たとえば、鍔部16Aにより冷却液ジャケット70を分割する前と比べて、シリンダヘッド側寄りの部分のシリンダボア20の温度をより低くし、かつ、クランク室側寄りの部分のシリンダボア20の温度をより高くする制御することができる。この場合、シリンダヘッド側寄りの部分のシリンダボア20の温度をより低くすることで、出力の増大、および、進角をより進めることが容易になる。また、クランク室側寄りの部分のシリンダボア20の温度をより高くすることでフリクションの低下および暖機性の向上が容易になる。これに加えて、シリンダボア20の円筒度も向上するため、これに伴い、ブローバイガス量および潤滑油消費量の低減も容易になる。
(b)シリンダボア20の冷却液ジャケット70で囲まれた部分のうち、クランク室側寄りの部分に対して、シリンダヘッド側寄りの部分の冷却効率を相対的に向上させることで、シリンダヘッド側寄りのシリンダボア20の内壁面(摺動面)の温度を下げて、耐ノック性を向上させて燃費を改善する。
(c)内燃機関100B、100Cの稼働状況に応じて、最適な出力、燃費等が得られるように、シリンダヘッド側冷却液ジャケット70Aの冷却液の流速、流量および水温と、クランク室側冷却液ジャケット70Bの冷却液の流速、流量および水温とを、個別に設定する。
(A) Of the portion of the cylinder bore 20 surrounded by the
(B) Of the portion of the cylinder bore 20 surrounded by the
(C) The flow velocity, flow rate, and water temperature of the coolant of the cylinder head
しかしながら、図15に例示した第一の連結シリンダ10A3あるいは図16に例示した第一の連結シリンダ10A4を用いた内燃機関100は、水平対向型エンジンであることが特に好ましい。この場合、水平対向型エンジン内において、第一の連結シリンダ10A3、10A4に対してシリンダボア20の中心線Cと略直交する方向から重力が作用しても、第一の連結シリンダ10A3、10A4が水平面に対して傾斜するのを確実に抑制できる。それゆえ、ガイド溝が内周面64Sに設けられたシリンダブロック本体60を横置きにした状態(Z方向が水平方向と略一致した状態)で内燃機関100を組み立てる際にも、シリンダブロック本体60に対する第一の連結シリンダ10A3、10A4の位置決めが容易である。
However, it is particularly preferable that the
また、図11〜図13、図15〜図17に例示した第一の連結シリンダ10A2、10A3、10A4、10A5では、鍔部16は、鋳造により第一の連結シリンダ10A2、10A3、10A4、10A5の本体部分と一体的に形成されているが、図9および図10に例示したような鍔部16を有さない連結シリンダ10に、(1)連環状の鍔部16Aに対応する形状を有する部材、(2)中心線Cと平行な方向に沿って伸びる直線状の鍔部16Bに対応する形状を有する部材、あるいは、(3)上述した半連環状若しくは連環状の第一部分(鍔部16A)と直線状の第二部分(鍔部16B)とを有する鍔部16に対応する形状を有する部材を装着・固定することで、鍔部16を設けてもよい。
Further, in the first connecting cylinders 10A2 , 10A3, 10A4 , and 10A5 illustrated in FIGS. 11 to 13 and 15 to 17, the
10 :連結シリンダ
10A、10A1、10A2、10A3、10A4、10A5 :第一の連結シリンダ
10B :第二の連結シリンダ
10S :外周面
10S1 :第一領域(外周面10Sの一部分)
10S2 :第二領域(外周面10Sの一部分)
12 :溝
14 :段差
16、16A、16B :鍔部
20 :シリンダボア
20B :内周面
30、30A、30B、30C :冷却液用通路
34 :開口部
36 :端面
40 :シリンダライナ
40A :外周面
40B :内周面
42 :連結部
50 :連結シリンダ本体部
50B :内周面
52 :被膜
52A :外周側面
52B :表面
60、60A、60B、60C :シリンダブロック本体
62 :クランク室
64 :中空部
64J :嵌合部
64X :開口部
64S、64S1、64S2、64S3 :内周面
64S1A :シリンダヘッド側領域(内周面64S1の一部分)
64S1B :クランク室側領域(内周面64S1の一部分)
66 :溝
68A :第一の段差
68B :第二の段差
68C :第三の段差
69 :ガイド溝
70 :冷却液ジャケット
70A :シリンダヘッド側冷却液ジャケット
70B :クランク室側冷却液ジャケット
80 :(シリンダヘッド側)固定部材
100、100A、100B、100C :内燃機関
10: Connecting
10S2: Second region (a part of the outer
12 : Groove 14:
64S1B: Crank chamber side region (part of inner peripheral surface 64S1)
66:
Claims (35)
(2)2つ以上のシリンダボアが設けられた連結シリンダ本体部と、前記連結シリンダ本体部の前記シリンダボアが設けられた内周面を被覆する被膜とを含む第二の連結シリンダ、
からなる群より選択されるいずれかの連結シリンダを、一端側にクランク室が形成され、他端側にシリンダヘッドが組み付けられると共に、前記一端側から前記他端側へと貫通する中空部が設けられたシリンダブロック本体の前記中空部に嵌め合わせる嵌合工程を、少なくとも経て内燃機関を製造することを特徴とする内燃機関の製造方法。(1) A first connecting cylinder including two or more cylinder liners and a connecting portion for connecting the two or more cylinder liners to each other, and
(2) A second connecting cylinder including a connecting cylinder main body provided with two or more cylinder bores and a coating covering the inner peripheral surface of the connecting cylinder main body provided with the cylinder bores.
A crank chamber is formed on one end side, a cylinder head is assembled on the other end side, and a hollow portion penetrating from the one end side to the other end side is provided for any of the connecting cylinders selected from the group consisting of. A method for manufacturing an internal combustion engine, which comprises manufacturing an internal combustion engine at least through a fitting step of fitting the cylinder block body into the hollow portion.
前記シリンダライナの内周面を仕上げ加工することにより摺動面を形成する摺動面形成工程を、前記嵌合工程の前のみにおいて実施することを特徴とする請求項1または2に記載の内燃機関の製造方法。The connecting cylinder is the first connecting cylinder,
The internal combustion engine according to claim 1 or 2, wherein the sliding surface forming step of forming the sliding surface by finishing the inner peripheral surface of the cylinder liner is performed only before the fitting step. Manufacturing method of the engine.
前記シリンダライナの内周面に被膜を形成する被膜形成工程を実施した後に、前記被膜の表面を仕上げ加工することにより摺動面を形成する摺動面形成工程を実施し、
かつ、前記摺動面形成工程を前記嵌合工程の前のみにおいて実施することを特徴とする請求項1〜3のいずれか1つに記載の内燃機関の製造方法。The connecting cylinder is the first connecting cylinder,
After performing a film forming step of forming a film on the inner peripheral surface of the cylinder liner, a sliding surface forming step of forming a sliding surface by finishing the surface of the film is performed.
The method for manufacturing an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 3, wherein the sliding surface forming step is performed only before the fitting step.
前記連結シリンダ本体部の前記シリンダボアが設けられた内周面を被覆する被膜の表面を仕上げ加工することにより摺動面を形成する摺動面形成工程を、前記嵌合工程の前のみにおいて実施することを特徴とする請求項1または2に記載の内燃機関の製造方法。The connecting cylinder is the second connecting cylinder,
The sliding surface forming step of forming the sliding surface by finishing the surface of the coating film covering the inner peripheral surface of the connecting cylinder body portion provided with the cylinder bore is performed only before the fitting step. The method for manufacturing an internal combustion engine according to claim 1 or 2.
前記連結シリンダに設けられた各々のシリンダボアの中心線と平行を成す平面における前記冷却液用通路の断面形状がスリット状であることを特徴とする請求項9に記載の内燃機関の製造方法。The coolant passage is provided inside the end surface of the connecting cylinder on the side where the cylinder head is arranged, and is also provided.
The method for manufacturing an internal combustion engine according to claim 9, wherein the cross-sectional shape of the coolant passage in a plane parallel to the center line of each cylinder bore provided in the connecting cylinder is a slit shape.
(2)2つ以上のシリンダボアが設けられた連結シリンダ本体部と、前記連結シリンダ本体部の前記シリンダボアが設けられた内周面を被覆する被膜とを含む第二の連結シリンダ、
からなる群より選択されるいずれかの連結シリンダと、
一端側にクランク室が形成され、他端側にシリンダヘッドが組み付けられると共に、前記一端側から前記他端側へと貫通する中空部が設けられたシリンダブロック本体と、を少なくとも備え、
前記連結シリンダが、前記シリンダブロック本体の前記中空部に脱着可能に嵌め合されていることを特徴とする内燃機関。(1) A first connecting cylinder including two or more cylinder liners and a connecting portion for connecting the two or more cylinder liners to each other, and
(2) A second connecting cylinder including a connecting cylinder main body provided with two or more cylinder bores and a coating covering the inner peripheral surface of the connecting cylinder main body provided with the cylinder bores.
With any connecting cylinder selected from the group consisting of
A cylinder block main body having a crank chamber formed on one end side, a cylinder head assembled on the other end side, and a hollow portion provided with a hollow portion penetrating from the one end side to the other end side is provided at least.
An internal combustion engine characterized in that the connecting cylinder is detachably fitted into the hollow portion of the cylinder block main body.
前記連結シリンダに設けられた各々のシリンダボアの中心線と平行を成す平面における前記冷却液用通路の断面形状がスリット状であることを特徴とする請求項11または12に記載の内燃機関。A coolant passage is provided between two cylinder bores of the connecting cylinders adjacent to each other, inside the end face of the connecting cylinder on the side where the cylinder head is arranged, and at the same time.
The internal combustion engine according to claim 11 or 12, wherein the cross-sectional shape of the coolant passage in a plane parallel to the center line of each cylinder bore provided in the connecting cylinder is a slit shape.
前記シリンダブロック本体の前記中空部の内周面に、前記固定用鍔部と嵌合するガイド溝が設けられていることを特徴とする請求項11〜13のいずれか1つに記載の内燃機関。A fixing collar is provided on the outer peripheral surface of the connecting cylinder along a direction parallel to the center line of each cylinder bore provided in the connecting cylinder.
The internal combustion engine according to any one of claims 11 to 13, wherein a guide groove for fitting with the fixing collar portion is provided on the inner peripheral surface of the hollow portion of the cylinder block main body. ..
前記ガイド溝が、前記中空部の開口部の長手方向の両端側における前記シリンダブロック本体の前記中空部の内周面に設けられていることを特徴とする請求項14に記載の内燃機関。The fixing collars are provided on the outer peripheral surfaces of the connecting cylinders on both ends of each cylinder bore in the arrangement direction.
The internal combustion engine according to claim 14, wherein the guide grooves are provided on the inner peripheral surfaces of the hollow portion of the cylinder block main body on both ends in the longitudinal direction of the opening of the hollow portion.
前記連結シリンダの外周面に、前記固定用鍔部と嵌合するガイド溝が設けられていることを特徴とする請求項11〜13のいずれか1つに記載の内燃機関。A fixing collar portion is provided on the inner peripheral surface of the hollow portion of the cylinder block main body along a direction parallel to the penetrating direction of the hollow portion.
The internal combustion engine according to any one of claims 11 to 13, wherein a guide groove for fitting with the fixing collar portion is provided on the outer peripheral surface of the connecting cylinder.
前記ガイド溝が、前記連結シリンダに設けられた各々のシリンダボアの配列方向の両端側における前記連結シリンダの外周面に設けられていることを特徴とする請求項16に記載の内燃機関。The fixing collars are provided on the inner peripheral surfaces of the hollow portion of the cylinder block body on both ends in the longitudinal direction of the opening of the hollow portion.
The internal combustion engine according to claim 16, wherein the guide grooves are provided on the outer peripheral surfaces of the connecting cylinders on both ends in the arrangement direction of the cylinder bores provided in the connecting cylinders.
各々のシリンダライナの中心線方向において、シリンダヘッド側近傍から中央部近傍までの外周面からなる第一領域における各々のシリンダライナの中心線を基準とする外径D1が、クランク室側近傍の外周面からなる第二領域における各々のシリンダライナの中心線を基準とする外径D2よりも大きく、
かつ、前記第一領域と、前記第二領域との間には、外周方向と平行かつ連続する段差が形成されていることを特徴とする請求項27に記載の連結シリンダ。It has an annular outer peripheral shape with an enlarged bore diameter of each cylinder liner.
In the direction of the center line of each cylinder liner, the outer diameter D1 with respect to the center line of each cylinder liner in the first region consisting of the outer peripheral surface from the vicinity of the cylinder head side to the vicinity of the central portion is the outer circumference near the crank chamber side. Larger than the outer diameter D2 relative to the centerline of each cylinder liner in the second region of surfaces,
The connecting cylinder according to claim 27, wherein a step parallel to and continuous with the outer peripheral direction is formed between the first region and the second region.
各々のシリンダボアのボア径を拡径した連環状の外周形状を有し、
各々のシリンダボアの中心線方向において、シリンダヘッド側近傍から中央部近傍までの外周面からなる第一領域における各々のシリンダボアの中心線を基準とする外径D1が、クランク室側近傍の外周面からなる第二領域における各々のシリンダボアの中心線を基準とする外径D2よりも大きく、
かつ、前記第一領域と、前記第二領域との間には、外周方向と平行かつ連続する段差が形成されていることを特徴とする請求項29に記載の連結シリンダ。Includes a connecting cylinder body provided with two or more cylinder bores and a coating covering the inner peripheral surface of the connecting cylinder body provided with the cylinder bores.
It has an annular outer peripheral shape with an enlarged bore diameter of each cylinder bore.
In the direction of the center line of each cylinder bore, the outer diameter D1 with respect to the center line of each cylinder bore in the first region consisting of the outer peripheral surface from the vicinity of the cylinder head side to the vicinity of the central portion is from the outer peripheral surface near the crank chamber side. Larger than the outer diameter D2 relative to the centerline of each cylinder bore in the second region
The connecting cylinder according to claim 29, wherein a step parallel to and continuous with the outer peripheral direction is formed between the first region and the second region.
前記連結シリンダに設けられた各々のシリンダボアの中心線と平行を成す平面における前記冷却液用通路の断面形状がスリット状であることを特徴とする請求項27〜34のいずれか1つに記載の連結シリンダ。A coolant passage is provided between the two cylinder bores of the connecting cylinders adjacent to each other, inside the end face on the side where the cylinder head of the connecting cylinder is arranged, and at the same time.
The invention according to any one of claims 27 to 34, wherein the cross-sectional shape of the coolant passage in a plane parallel to the center line of each cylinder bore provided in the connecting cylinder is a slit shape. Connecting cylinder.
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