JP2019120212A

JP2019120212A - Cylinder block

Info

Publication number: JP2019120212A
Application number: JP2018001349A
Authority: JP
Inventors: 浩史後藤; Hiroshi Goto
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2018-01-09
Filing date: 2018-01-09
Publication date: 2019-07-22

Abstract

To provide a cylinder block which can suppress the lowering of the roundness of cylinder bores at an operation.SOLUTION: In a cylinder block to which a cylinder head is fixed with bolts, the cylinder block has holes into which the bolts are inserted, cylinder bores into which pistons are slidably accommodated are formed in a plurality of pieces, a water jacket is arranged at a periphery of the cylinder bores, a portion between the holes and the cylinder bores out of the water jacket is deeper than a portion other than the portion between the holes and the cylinder bores, and a portion between the adjacent bores, being a portion at a lower end side of the cylinder bores is thicker than a portion other than the portion at the lower end side of the cylinder bores.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明はシリンダブロックに関する。 The present invention relates to a cylinder block.

シリンダブロックのシリンダボアは円筒形に作製される。しかし内燃機関の運転時には燃料の燃焼によりシリンダブロックの温度が上昇し、シリンダボアが熱膨張することがある。また、ボルトを締結することでシリンダヘッドをシリンダブロックに固定すると、締結で生じる応力によりシリンダボアが変形することがある。シリンダボアの真円度が低下するとフリクションが増加し、燃費が悪化する。シリンダブロックのウォータジャケットによりシリンダブロックを冷却し、かつ応力を低減することができる（特許文献１）。 The cylinder bores of the cylinder block are made cylindrical. However, during operation of the internal combustion engine, the temperature of the cylinder block may rise due to the combustion of fuel, and the cylinder bore may thermally expand. Further, when the cylinder head is fixed to the cylinder block by fastening the bolt, the stress generated by the fastening may deform the cylinder bore. If the roundness of the cylinder bore is reduced, the friction increases and the fuel consumption deteriorates. The cylinder block can be cooled and stress can be reduced by the water jacket of the cylinder block (Patent Document 1).

特開２００５−３３７１４０号公報JP 2005-337140 A

しかしウォータジャケットの深さなどにより、シリンダボアの冷却にムラが生じ、真円度が低下する恐れがある。そこで、シリンダボアの真円度の低下を抑制することが可能なシリンダブロックを提供することを目的とする。 However, due to the depth of the water jacket, etc., the cooling of the cylinder bores may be uneven and the roundness may be reduced. Then, it aims at providing the cylinder block which can control the fall of the roundness of a cylinder bore.

上記目的は、ボルトによりシリンダヘッドが固定されるシリンダブロックであって、前記ボルトが挿入される穴を有し、ピストンが摺動可能に収納されるシリンダボアが複数設けられ、前記シリンダボアの周囲にウォータジャケットが設けられ、前記ウォータジャケットのうち、前記穴と前記シリンダボアとの間の部分は、前記間の部分以外の部分よりも深く、前記シリンダボアの壁のうち、隣り合う前記シリンダボアの間の部分であって前記シリンダボアの下端側の部分は、前記シリンダボアの下端側の部分以外の部分よりも厚いシリンダブロックによって達成できる。 The above object is a cylinder block to which a cylinder head is fixed by a bolt, which has a hole into which the bolt is inserted, and a plurality of cylinder bores in which pistons are slidably accommodated, and a water is provided around the cylinder bores. A jacket is provided, and a portion of the water jacket between the hole and the cylinder bore is deeper than a portion other than the portion between the holes, and a portion of the wall of the cylinder bore between the adjacent cylinder bores is provided. The lower end portion of the cylinder bore can be achieved by a cylinder block thicker than the portions other than the lower end portion of the cylinder bore.

シリンダボアの真円度の低下を抑制することが可能なシリンダブロックを提供できる。 It is possible to provide a cylinder block capable of suppressing the decrease in roundness of the cylinder bores.

図１（ａ）は内燃機関を例示する模式図である。図１（ｂ）はシリンダブロックを例示する平面図である。図１（ｃ）はウォータジャケットを例示する側面図である。FIG. 1A is a schematic view illustrating an internal combustion engine. FIG. 1B is a plan view illustrating a cylinder block. FIG. 1 (c) is a side view illustrating the water jacket. 図２（ａ）および図２（ｂ）はシリンダボアを抜き出した平面図である。2 (a) and 2 (b) are plan views of the cylinder bores.

（実施形態）
以下、図面を参照して本実施形態のシリンダブロックについて説明する。図１（ａ）は内燃機関１０を例示する模式図であり、１つのシリンダボア１３を拡大している。図１（ｂ）はシリンダブロック１２を例示する平面図である。図１（ｃ）はウォータジャケット１７を例示する側面図である。内燃機関１０は例えば自動車などに搭載されるガソリンエンジンまたはディーゼルエンジンなどである。 (Embodiment)
Hereinafter, the cylinder block of the present embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 1A is a schematic view illustrating an internal combustion engine 10, in which one cylinder bore 13 is enlarged. FIG. 1 (b) is a plan view illustrating the cylinder block 12. FIG. 1C is a side view illustrating the water jacket 17. The internal combustion engine 10 is, for example, a gasoline engine or a diesel engine mounted on an automobile or the like.

図１（ａ）に示すように、内燃機関１０はシリンダヘッド１１とシリンダブロック１２とにより構成されている。シリンダヘッド１１およびシリンダブロック１２は例えばアルミニウム合金などで形成されている。シリンダヘッド１１とシリンダブロック１２とはボルトにより固定される。ボルトはシリンダヘッド１１を貫通し、シリンダブロック１２の穴１２ａに挿入される。 As shown in FIG. 1A, the internal combustion engine 10 is composed of a cylinder head 11 and a cylinder block 12. The cylinder head 11 and the cylinder block 12 are made of, for example, an aluminum alloy or the like. The cylinder head 11 and the cylinder block 12 are fixed by bolts. The bolt passes through the cylinder head 11 and is inserted into the hole 12 a of the cylinder block 12.

シリンダブロック１２の内部には、ピストン１４、コンロッド１５、およびクランクシャフト１６が収納されている。シリンダブロック１２のシリンダボア１３は上下（Ｚ方向）に延伸する円筒部分である。ピストン１４はコンロッド１５によりクランクシャフト１６に連結され、シリンダボア１３内を摺動可能である。シリンダヘッド１１、シリンダブロック１２およびピストン１４により燃焼室１９が形成される。燃焼室１９内において燃料と空気との混合気が燃焼する。これによりピストン１４は燃焼室１９内を上下に往復運動し、クランクシャフトが回転する。燃焼後の排気は排気経路から排出される。 Inside the cylinder block 12, a piston 14, a connecting rod 15 and a crankshaft 16 are accommodated. The cylinder bore 13 of the cylinder block 12 is a cylindrical portion extending in the vertical direction (Z direction). The piston 14 is connected to the crankshaft 16 by a connecting rod 15 and can slide in the cylinder bore 13. A combustion chamber 19 is formed by the cylinder head 11, the cylinder block 12 and the piston 14. In the combustion chamber 19, a mixture of fuel and air is burned. As a result, the piston 14 reciprocates up and down in the combustion chamber 19 to rotate the crankshaft. Exhaust gas after combustion is discharged from the exhaust path.

シリンダブロック１２にはウォータジャケット１７が設けられている。図１（ｂ）に示すように、ウォータジャケット１７は、複数のシリンダボア１３の周囲に位置する。ウォータジャケット１７内には冷却水が循環し、冷却水により内燃機関１０が冷却される。 The cylinder block 12 is provided with a water jacket 17. As shown in FIG. 1 (b), the water jacket 17 is located around the plurality of cylinder bores 13. Cooling water circulates in the water jacket 17, and the internal combustion engine 10 is cooled by the cooling water.

図１（ａ）から図１（ｃ）に示すように、ウォータジャケット１７は、深さの異なる部分を含む。ウォータジャケット１７のうち、部分１７ａの深さＤ１は部分１７ｂの深さＤ２よりも小さい。深さＤ２は例えば深さＤ１の二倍以上である。部分１７ａの下端はボルト１８の下端よりも上側（＋Ｚ側）に位置する。部分１７ｂの下端はボルト１８の下端と同程度の高さに位置する。 As shown in FIG. 1 (a) to FIG. 1 (c), the water jacket 17 includes portions with different depths. In the water jacket 17, the depth D1 of the portion 17a is smaller than the depth D2 of the portion 17b. The depth D2 is, for example, twice or more the depth D1. The lower end of the portion 17 a is located above the lower end of the bolt 18 (+ Z side). The lower end of the portion 17 b is positioned at the same height as the lower end of the bolt 18.

図１（ｂ）に斜線で示すように、部分１７ｂは２つのシリンダボア１３の間（ボア間）に位置し、かつシリンダブロック１２の穴１２ａとシリンダボア１３との間に位置する。部分１７ｂはボア間のそれぞれに形成され、図１（ｂ）に示すように四気筒エンジンでは部分１７ｂが６つ設けられ、複数の部分１７ａは部分１７ｂを挟むように配置される。 As indicated by hatching in FIG. 1 (b), the portion 17 b is located between the two cylinder bores 13 (between the bores) and between the hole 12 a of the cylinder block 12 and the cylinder bore 13. The portions 17b are formed between the bores, and as shown in FIG. 1 (b), six portions 17b are provided in the four-cylinder engine, and the plurality of portions 17a are disposed so as to sandwich the portions 17b.

図２（ａ）および図２（ｂ）はシリンダボア１３を抜き出した平面図であり、図２（ａ）は深さＤ１における平面図、図２（ｂ）は深さＤ２における平面図である。図１（ａ）、図２（ａ）および図２（ｂ）に示すように、シリンダボア１３の壁２０はＺ方向に沿って変化する。すなわち、図１（ａ）、図１（ｂ）および図２（ｂ）に示すように、シリンダボア１３の壁２０は薄い部分２０ａと厚い部分２０ｂとを含む。 2 (a) and 2 (b) are plan views of the cylinder bores 13, FIG. 2 (a) is a plan view at a depth D1, and FIG. 2 (b) is a plan view at a depth D2. As shown in FIGS. 1 (a), 2 (a) and 2 (b), the wall 20 of the cylinder bore 13 changes along the Z direction. That is, as shown in FIGS. 1 (a), 1 (b) and 2 (b), the wall 20 of the cylinder bore 13 includes a thin portion 20a and a thick portion 20b.

図２（ａ）に示すように深さＤ１付近、つまり＋Ｚ側（シリンダボア１３の上端側）において、シリンダボア１３は部分２０ａに囲まれる。言い換えれば、＋Ｚ側においてシリンダボア１３は真円形状である。これに対し、図２（ｂ）に示すように深さＤ２付近、つまり−Ｚ側（シリンダボア１３の下端側）において、壁２０は薄い部分２０ａおよび厚い部分２０ｂを有する。部分２０ｂは、部分２０ａよりも厚く、かつシリンダボア１３の内側に突出する。言い換えれば、−Ｚ側においてシリンダボア１３は非真円形状である。 As shown in FIG. 2A, in the vicinity of the depth D1, that is, on the + Z side (upper end side of the cylinder bore 13), the cylinder bore 13 is surrounded by the portion 20a. In other words, the cylinder bore 13 is a perfect circle on the + Z side. On the other hand, as shown in FIG. 2 (b), the wall 20 has a thin portion 20 a and a thick portion 20 b near the depth D 2, that is, on the −Z side (lower end side of the cylinder bore 13). The portion 20 b is thicker than the portion 20 a and protrudes inside the cylinder bore 13. In other words, the cylinder bore 13 has a non-round shape on the −Z side.

図１（ｂ）に示すように、部分２０ｂは隣り合う２つのシリンダボア１３の間（ボア間）に位置し、シリンダボア１３とウォータジャケット１７の深い部分１７ｂとの間に位置する。ボア間において、シリンダボア１３から外側にかけて、壁２０の厚い部分２０ｂ、ウォータジャケット１７の深い部分１７ｂ、穴１２ａが位置する。ボア間以外において、シリンダボア１３から外側にかけて、壁２０の薄い部分２０ａ、ウォータジャケット１７の浅い部分１７ａが位置する。 As shown in FIG. 1 (b), the portion 20 b is located between two adjacent cylinder bores 13 (between bores) and between the cylinder bore 13 and the deep portion 17 b of the water jacket 17. Between the bores, the thick portion 20b of the wall 20, the deep portion 17b of the water jacket 17, and the hole 12a are located from the cylinder bore 13 to the outside. Outside the bores, the thin portion 20a of the wall 20 and the shallow portion 17a of the water jacket 17 are located from the cylinder bore 13 to the outside.

本実施形態によれば、ウォータジャケット１７のうち、穴１２ａとシリンダボア１３との間に位置する部分１７ｂは、部分１７ａよりも深い。燃焼室１９において混合気が燃焼するため、シリンダブロック１２は＋Ｚ側において高温になりやすい。燃焼室１９はウォータジャケット１７で囲まれるため、シリンダブロック１２を効果的に冷却することができる。上下にわたってシリンダブロック１２の温度が均一に近づくため、シリンダボア１３の真円度が向上する。 According to the present embodiment, the portion 17 b of the water jacket 17 located between the hole 12 a and the cylinder bore 13 is deeper than the portion 17 a. Since the air-fuel mixture burns in the combustion chamber 19, the cylinder block 12 tends to have a high temperature on the + Z side. Since the combustion chamber 19 is surrounded by the water jacket 17, the cylinder block 12 can be cooled effectively. Since the temperature of the cylinder block 12 approaches even over the top and bottom, the roundness of the cylinder bore 13 is improved.

ボルト１８を穴１２ａに挿入し締め付けると応力が発生する。穴１２ａとシリンダボア１３との間に、穴１２ａと同程度の深さのウォータジャケット１７が位置するため、シリンダボア１３の壁２０に応力が作用しにくく、シリンダボア１３の変形が抑制される。 Stress is generated when the bolt 18 is inserted into the hole 12a and tightened. Since the water jacket 17 having the same depth as the hole 12 a is located between the hole 12 a and the cylinder bore 13, stress is less likely to act on the wall 20 of the cylinder bore 13, and deformation of the cylinder bore 13 is suppressed.

ウォータジャケット１７はボア間で深いため（部分１７ｂ）、壁２０のうちボア間かつ−Ｚ側の部分２０ｂと冷却水との接触面積が大きくなる。このため壁２０の−Ｚ側において、部分２０ｂは部分２０ａよりも冷却され、大きく収縮する。本実施形態によれば、図２（ｂ）に示すように部分２０ｂは部分２０ａよりも厚く、部分２０ｂが収縮することで部分２０ａと同程度の厚さになる。すなわち、シリンダボア１３の内側に突出する部分２０ｂが、冷却により外側に引っ張られ、シリンダボア１３が真円に近づく。この結果、シリンダボア１３の真円度の低下が抑制され、フリクションを低減することができ、燃費が改善する。 Since the water jacket 17 is deep between the bores (portion 17b), the contact area between the cooling water and the portion 20b on the −Z side of the wall 20 between the bores is large. For this reason, on the -Z side of the wall 20, the portion 20b is cooled more than the portion 20a, and contracts significantly. According to the present embodiment, as shown in FIG. 2B, the portion 20b is thicker than the portion 20a, and the contraction of the portion 20b results in the same thickness as the portion 20a. That is, the portion 20b which protrudes to the inside of the cylinder bore 13 is pulled outward by cooling, and the cylinder bore 13 approaches a true circle. As a result, the decrease in roundness of the cylinder bore 13 is suppressed, the friction can be reduced, and the fuel consumption is improved.

内燃機関１０の停止状態（常温の状態）において、シリンダボア１３は＋Ｚ側において真円形状であり、−Ｚ側においてボア間の部分が内側に窪んだ非真円形状であることが好ましい。運転時に冷却水により壁２０が冷却されることで部分２０ｂが外側に収縮し、−Ｚ側におけるシリンダボア１３の真円度が向上する。 When the internal combustion engine 10 is stopped (in the normal temperature state), it is preferable that the cylinder bores 13 have a perfect circular shape on the + Z side and a non-perfect circular shape in which a portion between the bores is recessed inward on the −Z side. By cooling the wall 20 with the cooling water at the time of operation, the portion 20 b is contracted outward, and the roundness of the cylinder bore 13 on the −Z side is improved.

部分２０ａおよび２０ｂそれぞれの上下方向における長さは任意に定めることができる。例えばボア間における壁２０のうち上側半分が部分２０ａ、下側半分が部分２０ｂとしてもよい。部分２０ａおよび２０ｂそれぞれの厚さは、例えば冷却水の温度、シリンダブロック１２の材質の熱膨張係数などに応じて定めることができる。 The length in the vertical direction of each of the portions 20a and 20b can be arbitrarily determined. For example, the upper half of the wall 20 between the bores may be the portion 20a and the lower half may be the portion 20b. The thickness of each of the portions 20a and 20b can be determined according to, for example, the temperature of the cooling water, the thermal expansion coefficient of the material of the cylinder block 12, and the like.

本実施形態では四気筒エンジンを例としたが、気筒の数に応じてシリンダブロック１２を設計することができる。複数のボア間の部分でウォータジャケット１７を深くし、かつ壁２０の下端側を厚くすればよい。 Although a four-cylinder engine is taken as an example in the present embodiment, the cylinder block 12 can be designed according to the number of cylinders. The water jacket 17 may be deepened at a portion between the plurality of bores and the lower end side of the wall 20 may be thickened.

以上本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。 Although the preferred embodiments of the present invention have been described above in detail, the present invention is not limited to the specific embodiments, and various modifications may be made within the scope of the subject matter of the present invention described in the claims. Changes are possible.

１０内燃機関
１１シリンダヘッド
１２シリンダブロック
１２ａ穴
１３シリンダボア
１４ピストン
１５コンロッド
１６クランクシャフト
１７ウォータジャケット
１８ボルト
１９燃焼室
２０壁
１７ａ、１７ｂ、２０ａ、２０ｂ部分 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 internal combustion engine 11 cylinder head 12 cylinder block 12a hole 13 cylinder bore 14 piston 15 connecting rod 16 crankshaft 17 water jacket 18 volt 19 combustion chamber 20 wall 17a, 17b, 20a, 20b part

Claims

ボルトによりシリンダヘッドが固定されるシリンダブロックであって、
前記ボルトが挿入される穴を有し、
ピストンが摺動可能に収納されるシリンダボアが複数設けられ、前記シリンダボアの周囲にウォータジャケットが設けられ、
前記ウォータジャケットのうち、前記穴と前記シリンダボアとの間の部分は、前記間の部分以外の部分よりも深く、
前記シリンダボアの壁のうち、隣り合う前記シリンダボアの間の部分であって前記シリンダボアの下端側の部分は、前記シリンダボアの下端側の部分以外の部分よりも厚いシリンダブロック。 A cylinder block to which a cylinder head is fixed by bolts,
Has a hole into which the bolt is inserted,
A plurality of cylinder bores in which the pistons are slidably received, and a water jacket is provided around the cylinder bores.
In the water jacket, a portion between the hole and the cylinder bore is deeper than a portion other than the portion between the holes,
A cylinder block which is a portion between the adjacent cylinder bores in the wall of the cylinder bore, and a portion on the lower end side of the cylinder bore is thicker than a portion other than the portion on the lower end side of the cylinder bore.