JP2018017237A - 内燃機関の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
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。
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。
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。
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間の肉厚を薄肉化にしない場合は、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。
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は、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の顕著な軽量化が図れる。
(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。
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。
(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の運転状況に応じて、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。
10A、10A1、10A2 :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 :鍔部
20 :シリンダボア
20B :内周面
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 :シリンダブロック本体
62 :クランク室
64 :中空部
64J :嵌合部
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
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 :固定部材
100、100A、100B :内燃機関
本発明の内燃機関の製造方法は、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と、を少なくとも経て内燃機関を製造し、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を特徴とする。
第一の本発明の内燃機関の製造方法は、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(但し、しまりばめにより嵌め合せる嵌合工程を除く)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と、を少なくとも経て内燃機関を製造し、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を特徴とする。
第二の本発明の内燃機関の製造方法は、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と、を少なくとも経て内燃機関を製造し、摺動面形成工程を、嵌合工程の前のみにおいて実施すると共に、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た状態で実施ことを特徴とする。
Claims (25)
- (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、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。 - 前記2つ以上のシリンダライナと前記連結部とは一体不可分に形成されていることを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の製造方法。
- 前記連結部が、前記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。
- 前記連結部を構成する材料が、前記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。
- 前記連結シリンダ本体部を構成する材料が、前記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を特徴とする請求項1に記載の内燃機関の製造方法。
- 前記連結シリンダが、前記第一の連結シリンダであり、
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1〜4のいずれか1つに記載の内燃機関の製造方法。 - 前記連結シリンダが、前記第一の連結シリンダであり、
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1〜4のいずれか1つに記載の内燃機関の製造方法。 - 前記連結シリンダが、前記第二の連結シリンダであり、
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5に記載の内燃機関の製造方法。 - 前記連結シリンダが、前記第一の連結シリンダであり、
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、前記嵌合工程の後のみにおいて実施することを特徴とする請求項1〜4のいずれか1つに記載の内燃機関の製造方法。 - 前記連結シリンダが、前記第一の連結シリンダであり、
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後のみにおいて実施することを特徴とする請求項1〜4のいずれか1つに記載の内燃機関の製造方法。 - 前記連結シリンダが、前記第二の連結シリンダであり、
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、前記嵌合工程の後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5に記載の内燃機関の製造方法。 - 前記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、少なくとも前記嵌合工程の前に実施することを特徴とする請求項1〜4のいずれか1つに記載の内燃機関の製造方法。
- 前記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を特徴とする請求項1〜12のいずれか1つに記載の内燃機関の製造方法。
- (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、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。 - 前記連結シリンダの外周面と、前記シリンダブロック本体の前記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を特徴とする請求項14に記載の内燃機関。
- 前記連結シリンダの外周面のうち、前記他端側の外周面の少なくとも一部に突出部が設けられ、
前記突出部の先端部が、前記シリンダブロック本体の前記中空部の前記他端側の内周面と密着していることを特徴とする請求項15に記載の内燃機関。 - 前記連結シリンダの前記他端側の外周面と、前記シリンダブロック本体の前記他端側の内周面との間に、前記連結シリンダと前記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を特徴とする請求項15に記載の内燃機関。
- 前記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、前記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、前記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おり、
さらに、前記第一領域と、前記シリンダブロック本体の前記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を特徴とする請求項14〜17のいずれか1つに記載の内燃機関。 - 前記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、前記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、前記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おり、
さらに、前記第一領域と、前記シリンダブロック本体の前記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を特徴とする請求項14〜17のいずれか1つに記載の内燃機関。 - 前記第一領域には、前記第一領域を前記シリンダヘッド側の領域と前記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、
前記鍔部により、前記冷却液ジャケットが、前記シリンダライナあるいは前記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を特徴とする請求項18または19に記載の内燃機関。 - 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み、
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、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連結シリンダ。 - 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み、
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連結シリンダ。 - 前記第一領域には、前記第一領域を前記シリンダヘッド側の領域と前記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を特徴とする請求項21または22に記載の連結シリンダ。
- 前記第一領域に突出部を有さないことを特徴とする請求項21または22に記載の連結シリンダ。
- 前記第二領域に突出部を有さないことを特徴とする請求項21〜24のいずれか1つに記載の連結シリンダ。
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