JP2006266184A - エンジンブロック構造 - Google Patents

Abstract

【課題】断熱効果の優れたエンジンブロックを容易に製造すること。
【解決手段】エンジン冷却水の通路となるウォータジャケット１１を有したシリンダブロック１０と、シリンダブロック１０の下面に接合されるクランクケース２０と、を備えたエンジンブロック構造において、シリンダブロック１０は、ウォータジャケット１１の下方に連通穴１３を介して形成されクランクケース２０側に開口部を有した断熱空間１２を備え、ウォータジャケット１１の一部と連通穴１３と断熱空間１２とに所定の樹脂４４を充填することにより、ウォータジャケットスペーサ４４ａと断熱部４４ｂを形成し、接合面２０ａにてシリンダブロック１０とクランクケース２０とを接合した。
【選択図】 図１

Description

この発明は、エンジンブロック構造に関し、更に詳しくは、断熱効果の優れたエンジンブロックを容易に製造することができるエンジンブロック構造に関する。

従来、エンジン冷却水の通路となるウォータジャケットを有したシリンダブロックと、このシリンダブロックの下面に接合用のピンおよびボルトによって接合されるクランクケースとを備えたエンジンブロック構造が知られている。

シリンダブロックのシリンダボア壁の上部は、燃焼室に近いことから、シリンダボア壁の下部の温度より高温となる傾向にある。このため、ウォータジャケットに一様にエンジン冷却水を供給することにより、シリンダボア壁の上部の温度が高くなるのを抑制しようとすると、シリンダボア壁の下部が過冷却となり、そのシリンダボア壁とピストンとの摺動部に発生する摩擦損失が大きくなるといった不具合を招くことになる。

そこで、ウォータジャケット内に、別体部品であるウォータジャケットスペーサを設けることにより、シリンダボア壁の温度分布を改善する技術が提案されている（たとえば、特許文献１参照）。

なお、関連する技術として、シリンダスリーブとシリンダライナに設定した溝に所定の合成樹脂を加圧注入し、当該シリンダスリーブとシリンダライナとを一体化した技術が提案されている（たとえば、特許文献２参照）。

また、燃焼室壁とシリンダ壁およびウォータジャケット壁とを一体形成する金属製エンジンブロックを備えるとともに、このウォータジャケット壁に接合する外壁部とスカート部とを一体形成する樹脂製ケーシングを備えたエンジンブロック構造が提案されている（たとえば、特許文献３参照）。

特開２００５−３０２９７号公報 特開平７−３３２１５４号公報 特開平５−２９６１０３号公報

しかしながら、上記特許文献１に係る従来のエンジンブロック構造は、ウォータジャケット内に、別体部品であるウォータジャケットスペーサを設けているので、当該ウォータジャケットスペーサとウォータジャケット間に隙間が生じてしまい、当該隙間にエンジン冷却水が浸入してウォータジャケットスペーサの断熱効果を低減させる虞があるという課題があった。

また、上記特許文献２および特許文献３に係る従来のエンジンブロック構造にあっては、各部材同士を一体化し易いというメリットがあるものの、必ずしもシリンダボア壁の温度分布を改善できるものではなかった。

また、分割構造のシリンダブロックとクランクケースとを一体化する際の組み付けコストを低減することが要請されていた。

この発明は、上記に鑑みてなされたものであって、断熱効果の優れたエンジンブロックを容易に製造することができるエンジンブロック構造を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、この発明の請求項１に係るエンジンブロック構造は、エンジン冷却水の通路となるウォータジャケットを有したシリンダブロックと、前記シリンダブロックの下面に接合されるクランクケースと、を備えたエンジンブロック構造において、前記シリンダブロックは、前記ウォータジャケットの下方に連通穴を介して形成され前記クランクケース側に開口部を有した断熱空間を備え、前記ウォータジャケットの一部と前記連通穴と前記断熱空間とに所定の樹脂を充填し前記シリンダブロックと前記クランクケースとを接合したことを特徴とするものである。

また、この発明の請求項２に係るエンジンブロック構造は、請求項１に記載の発明において、前記シリンダブロックまたは前記クランクケースの少なくとも一方の接合面に前記樹脂の充填範囲を拡大する溝部を設けたことを特徴とするものである。

この発明に係るエンジンブロック構造（請求項１）によれば、所定の金型を用いて樹脂を充填することにより、ウォータジャケットの一部と断熱空間に樹脂を同時に充填して所定の断熱部を形成することができるとともに、シリンダブロックとクランクケースとを接合することができるので、断熱効果の優れたエンジンブロックを容易に製造することができる。

また、所定の金型を用いた樹脂の充填により、ウォータジャケットの内部形状を任意に調整できるので、ウォータジャケットの断熱効果を調整し、向上させることができる。更に、工場におけるエンジンブロックの組み立てラインにおいて、ウォータジャケットの内部形状を調整するために従来は別体部品として挿入していたウォータジャケットスペーサが不要となり、部品点数を削減できるとともに、その組み付け作業も不要となり、組み立てコストを低減することができる。

また、シリンダブロックの下方に断熱空間を形成し、当該部分での断熱効果を向上させたことにより、シリンダブロック下方の過冷却を抑制することができ、シリンダブロックの上下方向における温度差を小さくすることができる。これにより、シリンダボア壁の真円度を向上させることもできる。したがって、シリンダブロックの上下方向における温度差が大きくなりがちな車両低速域での燃費を向上させることができる。

更に、シリンダブロックとクランクケースとを従来のように上下接合できるため、従来の組み立て設備をそのまま流用することができ、組み立てコストを低減することができる。

また、シリンダブロックとクランクケースの接合面での接合を樹脂により行っているため、エンジン冷却水に対するシール性とエンジンオイルに対するシール性とを当該樹脂により確保することができ、当該接合面に従来設けていた液状ガスケットや組み付け用のピン等を設ける必要がなくなるので、部品点数を削減することができる。

また、この発明に係るエンジンブロック構造（請求項２）によれば、溝部を設け、樹脂の充填範囲を拡大することにより、接合面の面積を拡大して樹脂との接着効果を更に高め、シリンダブロックとクランクケースとの接合を更に強固にすることができる。

以下に、この発明に係るエンジンブロック構造の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。

図１は、この発明の実施例に係るエンジンブロック構造を示す垂直断面図、図２は、金型設置前のエンジンブロック構造を示す垂直断面図であり、後述する図３のＡ−Ａ断面図でもある。また、図３は、シリンダブロックを示す水平断面図、図４は、金型設置後であって樹脂充填前のエンジンブロック構造を示す垂直断面図、図５は、樹脂充填時のエンジンブロック構造を示す垂直断面図である。

図１に示すように、本実施例に係るエンジンブロック構造は、エンジン冷却水の通路となるウォータジャケット１１を有したシリンダブロック１０と、このシリンダブロック１０の下面に接合されるクランクケース２０とを備えている。ウォータジャケット１１の上面は、開口されている。なお、本実施例では、図３に示すように、４気筒エンジンを例にしてある。

また、図示例を省略するが、本実施例に係るエンジンブロック構造は、シリンダブロック１０の上面にシリンダヘッドが接続されるとともに、クランクケース２０の下部にオイルパンとなるロアケースが接続されるように構成されている。なお、これら各部材はアルミニウム合金製である。また、図中に想像線で示したピストン３０は、シリンダボア壁１０ａに沿って上下に往復動作するようになっている。

図１および図２に示すように、シリンダブロック１０は、ウォータジャケット１１の下方に連通穴１３を介して形成され、クランクケース２０側に開口部を有した断熱空間１２を備えている。また、このシリンダブロック１０の適宜箇所（たとえば、断熱空間１２付近の側壁）には、後述する熱可塑性の樹脂４４を断熱空間１２等に注入するための樹脂注入孔４２が設けられている。また、クランクケース２０の上面において、上記断熱空間１２の開口部と対向する面が接合面２０ａとなる。連通穴１３は、図３に示すように、ウォータジャケット１１の底部に適宜数設けられている。

図１に示すように、後述する樹脂４４によって形成されるウォータジャケットスペーサ４４ａは、ウォータジャケット１１内に設けられることにより、そのウォータジャケット１１内を流れるエンジン冷却水の流れを調整し、シリンダブロック１０の温度分布を調整するためのものである。

図４および図５に示す射出成形用の金型４０は、ウォータジャケット１１に設置され、樹脂４４の充填により上記ウォータジャケットスペーサ４４ａを形成するためのものである。したがって、この金型４０は、ウォータジャケット１１に設置した際に所定のウォータジャケットスペーサ用空間１４を形成できるような形状となっている。

つぎに、エンジンブロック構造の組み立て方法について説明する。先ず、図２に示すように、シリンダブロック１０とクランクケース２０とを組み付ける。そして、図４に示すように、ウォータジャケット１１に金型４０を設置することにより、ウォータジャケット１１内にウォータジャケットスペーサ用空間１４を形成する。

つぎに、図５に示すように、樹脂注入孔４２から樹脂４４を注入することにより、断熱空間１２と連通穴１３とウォータジャケットスペーサ用空間１４（ウォータジャケットの一部）とに樹脂４４を隙間なく充填する。そして、所定時間経過後、金型４０を取り外す。

これにより、ウォータジャケットスペーサ用空間１４には所定形状のウォータジャケットスペーサ４４ａが形成されるとともに、断熱空間１２には断熱部４４ｂが形成される。また、この断熱部４４ｂの下面は、当該樹脂４４の固化によってシリンダブロック１０とクランクケース２０とを接合することとなり、図１に示すようなエンジンブロックが完成する。なお、必要に応じて、シリンダブロック１０とクランクケース２０との接合に補助ボルトを用いてもよい。

この樹脂４４による接合は、いわゆるＮＭＴ技術（ナノ・モールディング・テクノロジー）を利用したものである。この樹脂４４の組成物の主成分は、たとえば、ポリブチレンテレフタレート樹脂 （ＰＢＴ樹脂）、またはポリフェニレンスルフィド樹脂 （ＰＰＳ樹脂）が好ましく、線膨張率をアルミニウム合金に合わせる必要がある。

なお、接合面２０ａでは、予め表面加工（たとえば、所定薬品による浸漬処理）を行うことが好ましい。すなわち、樹脂４４と接着（固着）する接合面２０ａがこれらの表面加工によって表面粗さを大きくし、この表面と樹脂４４との接着効果を高めることが好ましい。

以上のように、この実施例に係るエンジンブロック構造によれば、所定の金型４０を用いて上記樹脂４４を充填することにより、シリンダブロック１０内の所定位置にウォータジャケットスペーサ４４ａと断熱部４４ｂとを同時に形成することができるとともに、シリンダブロック１０とクランクケース２０とを容易に接合することができるので、断熱効果の優れたエンジンブロックを容易に製造することができる。

また、樹脂４４の充填により、ウォータジャケットスペーサ４４ａがウォータジャケット１１内に隙間なく形成されるので、当該隙間にエンジン冷却水が浸入することがなく、ウォータジャケット１１での断熱効果を向上させることができる。

また、シリンダブロック１０の下方に断熱部４４ｂを形成し、当該部分での断熱効果を向上させたことにより、シリンダブロック１０下方の過冷却を抑制することができ、シリンダブロック１０の上下方向における温度差を小さくすることができる。

これにより、シリンダボア壁１０ａの真円度を向上させることもできる。したがって、シリンダブロック１０の上下方向における温度差が大きくなりがちな車両低速域での燃費を向上させることができる。

また、工場におけるエンジンブロックの組み立てラインにおいて、ウォータジャケットスペーサ用空間１４に樹脂４４を充填することにより、ウォータジャケットスペーサ４４ａを形成することができるので、従来は別体部品であったウォータジャケットスペーサが不要となり、部品点数を削減できるとともに、その組み付け作業も不要となり、組み立てコストを低減することができる。

更に、シリンダブロック１０とクランクケース２０とを従来のように上下接合できるため、従来の組み立て設備をそのまま流用することができ、組み立てコストを低減することができる。

また、接合面２０ａでの接合を樹脂４４により行っているため、エンジン冷却水に対するシール性とエンジンオイルに対するシール性とを当該樹脂４４により確保することができ、当該接合面２０ａに従来設けていた液状ガスケットや組み付け用のピン等を設ける必要がなくなるので、部品点数を削減することができる。

なお、上記実施例においては、断熱空間１２の開口部（断熱部４４ｂの底部）を接合面２０ａとするものとして説明したが、これに限定されず、たとえば図６に示すように、樹脂４４の充填範囲を拡大する溝部１５をシリンダブロック１０の接合面２０ａに備えてもよい。ここで、図６は、樹脂の充填範囲を拡大する溝部をシリンダブロックの接合面に備えたエンジンブロック構造を示す垂直断面図である。

また、図７に示すように、樹脂４４の充填範囲を拡大する溝部１５，１６をシリンダブロック１０およびクランクケース２０の接合面２０ａに備えてもよい。ここで、図７は、樹脂の充填範囲を拡大する溝部をシリンダブロックおよびクランクケースの接合面に備えたエンジンブロック構造を示す垂直断面図である。

したがって、このような溝部１５，１６を設け、樹脂４４の充填範囲を拡大することにより、接合面２０ａの面積を拡大して樹脂４４との接着効果を更に高め、シリンダブロック１０とクランクケース２０との接合を更に強固にすることができる。

以上のように、この発明に係るエンジンブロック構造は、自動車等に用いられる内燃機関に有用であり、特に、断熱効果の優れたエンジンブロックを容易に製造することができるエンジンブロック構造に適している。

この発明の実施例に係るエンジンブロック構造を示す垂直断面図である。 金型設置前のエンジンブロック構造を示す垂直断面図である。 シリンダブロックを示す水平断面図である。 金型設置後であって樹脂充填前のエンジンブロック構造を示す垂直断面図である。 樹脂充填時のエンジンブロック構造を示す垂直断面図である。 樹脂の充填範囲を拡大する溝部をシリンダブロックの接合面に備えたエンジンブロック構造を示す垂直断面図である。 樹脂の充填範囲を拡大する溝部をシリンダブロックおよびクランクケースの接合面に備えたエンジンブロック構造を示す垂直断面図である。

符号の説明

１０ シリンダブロック
１１ ウォータジャケット
１２ 断熱空間
１３ 連通穴
１４ ウォータジャケットスペーサ用空間
１５、１６ 溝部
２０ クランクケース
２０ａ 接合面
４４ 樹脂
４４ａ ウォータジャケットスペーサ
４４ｂ 断熱部

Claims (2)

1. エンジン冷却水の通路となるウォータジャケットを有したシリンダブロックと、
   前記シリンダブロックの下面に接合されるクランクケースと、
   を備えたエンジンブロック構造において、
   前記シリンダブロックは、前記ウォータジャケットの下方に連通穴を介して形成され前記クランクケース側に開口部を有した断熱空間を備え、
   前記ウォータジャケットの一部と前記連通穴と前記断熱空間とに所定の樹脂を充填し前記シリンダブロックと前記クランクケースとを接合したことを特徴とするエンジンブロック構造。
2. 前記シリンダブロックまたは前記クランクケースの少なくとも一方の接合面に前記樹脂の充填範囲を拡大する溝部を設けたことを特徴とする請求項１に記載のエンジンブロック構造。
   

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