JP3755389B2

JP3755389B2 - Internal combustion engine cylinder block

Info

Publication number: JP3755389B2
Application number: JP2000275193A
Authority: JP
Inventors: 博文道岡; 俊裕高見
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2000-09-11
Filing date: 2000-09-11
Publication date: 2006-03-15
Anticipated expiration: 2020-09-11
Also published as: JP2002089353A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数のボアをそれぞれ形成する複数のシリンダライナが鋳ぐるまれた内燃機関のシリンダブロックに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、別体に形成した円筒状のシリンダライナを金属材料にて鋳ぐるむことにより形成される内燃機関のシリンダブロックとして、例えば、シリンダライナの外周面に螺旋状或いは円周状の溝を形成したものや、その外周面をショットピーニング加工等により荒らして同外周面に凹凸を形成したもの等がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来のシリンダブロックでは、機関運転時に高温にさらされるシリンダライナの上端部とシリンダブロックの界面の接合力が充分でないため、シリンダライナ上端部側でボアが大きく変形してしまうとともに、シリンダライナが燃焼室側へ倒れ込むライナ倒れ込みが発生するおそれがあった。
【０００４】
ボアが大きく変形すると、ピストンリングの摺動面であるシリンダライナ内面（ボア壁）とピストンリングのフリクションが増えて燃費が低下し、エンジンの性能が低下してしまう。
【０００５】
また、ライナ倒れ込みが発生すると、シリンダライナとシリンダブロック間に空気層ができ、シリンダライナとシリンダブロック間での熱伝導率が低下してしまう。これにより、ピストンリングの摺動面であるシリンダライナ内面（ボア壁）の温度を充分低下させることができず、エンジンオイルの消費が増えてしまう。
【０００６】
本発明は、こうした事情に鑑みてなされたもので、機関運転時のライナ倒れ込みの防止及びボア変形の低減を図ってエンジンオイル消費及び燃費を低減し、エンジン性能の向上を図った内燃機関のシリンダブロックの提供を目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
以下、上記目的を達成するための手段およびその作用効果について記載する。
【００１０】
請求項１に係る発明は、複数のボアをそれぞれ形成する複数のシリンダライナが鋳ぐるまれた内燃機関のシリンダブロックにおいて、前記シリンダブロックと接触する前記シリンダライナの上端面を、同シリンダライナの外周面側から内周面側へ下り傾斜となる傾斜面に形成したことを特徴としている。
【００１１】
この発明によれば、シリンダライナの上端面を傾斜面にしたことにより、シリンダライナ上端部とシリンダブロックとの界面での接触面積が増大し、その界面での摩擦力が増大するので、シリンダライナとシリンダブロックの接合力が増大する。
【００１２】
こうした接合力の増大に加えて、前記傾斜面を、シリンダライナの外周面側から内周面側へ下り傾斜となる傾斜面にしたことにより、シリンダライナ上端部に押し下げ力が作用すると、その傾斜面の角度に応じてその上端部をシリンダブロック側へ押す分力が発生する。したがって、その分力と、前記面積の増大によるシリンダライナとシリンダブロックの接合力とにより、機関運転時のライナ倒れ込みをより一層防止することができるとともに、ボアの変形をより一層低減することができる。
【００１３】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の内燃機関のシリンダブロックにおいて、前記傾斜面に、所定の深さの溝或いは所定の粗さの凹凸が形成されていることを特徴としている。
【００１４】
この発明によれば、シリンダライナの傾斜面に所定の深さの溝或いは所定の粗さの凹凸を形成することにより、前記界面での接触面積がより増大するので、その界面での摩擦力がより増大する。これとともに、溝或いは凹凸の各々がシリンダブロックに対するシリンダライナのずれをロックする（阻止する）ので、シリンダライナがシリンダブロックに対してよりずれにくくなって前記接合力がより増大する。したがって、機関運転時のライナ倒れ込みをより一層防止することができるとともに、ボアの変形をより一層低減することができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る内燃機関のシリンダブロックを、多気筒内燃機関、例えば４気筒内燃機関に適用した各実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２３】
［第１実施形態］
図１は、本発明が適用された内燃機関１１の部分断面図である。ここで、内燃機関１１はシリンダブロック１２およびシリンダヘッド１３を備えている。このシリンダブロック１２のアッパ部１２ａ内部にはシリンダライナ１４が鋳ぐるまれていることによりボア１５が形成されている。このボア１５内にはピストン１６が上下動可能に配置されている。シリンダブロック１２のロア部１２ｂはクランクケースを形成している。
【００２４】
シリンダライナ１４は、図１及び図２に示すように、例えば遠心鋳造で製造された鋳鉄製の円筒体であり、シリンダブロック１２全体がＡｌ合金によるダイカスト法にて鋳造される際に同シリンダブロック１２に鋳ぐるまれている。このシリンダライナ（鋳鉄ライナ）１４は、シリンダブロック（アルミブロック）１２内部にドライライナとしてウォータジャケット１７とはシリンダブロック１２の隔壁１８にて隔てられるように鋳ぐるまれている。
【００２５】
第１実施形態では、シリンダライナ１４の上端部１９を、同上端部１９とシリンダブロック１２との界面での接触面積を増大させる形状とするために、シリンダライナ１４の上端面を、同ライナ１４の外周面１４ａ側からその内周面１４ｂ側へ下り傾斜となる傾斜面２０に面取り加工により形成してある。
【００２６】
本実施形態の具体例としての実施例１〜３と、比較例１，２とを、図８の表及び図９のグラフにそれぞれ示してある。図８の表では、各実施例及び各比較例における、鋳鉄ライナ１４が燃焼室側へ倒れ込むライナ倒れ込みの有無と、ボア変形量とを示してある。
【００２７】
ライナ倒れ込みの有無については、各実施例或いは各比較例の鋳鉄ライナ１４をボア径がφ８２のアルミブロック１２に鋳ぐるんだ後、同ブロック１２をシリンダヘッド１３に組み付けた状態で、恒温槽にて加熱（２００℃で８時間加熱）し、この後アルミブロック１２を冷却したときの測定結果を示してある。また、ボア変形量については、前記加熱後にアルミブロック１２を冷却した状態で、ボア１５の内径を内径測定装置で測定した結果を示してある。また、ボア変形量については、図９のグラフにおいても棒グラフで示してある。
【００２８】
[ 実施例１〜３]
実施例１は、図３及び図８に示すように、シリンダライナ１４を、その傾斜面２０の角度（内面取り角度）を１０°に形成したものである。
【００２９】
実施例２は、図４（ａ）及び図８に示すように、シリンダライナ１４を、その傾斜面２０の角度を４５°に形成したものである。
実施例３は、図４（ｂ）及び図８に示すように、シリンダライナ１４を、その傾斜面２０の角度を２０°に形成するとともに、その傾斜面に深さが０．２ｍｍの溝３０を形成したものである。
【００３０】
[ 比較例１，２，５]
比較例１のシリンダライナ１４は、遠心鋳造で製造した鋳鉄ライナで、図７及び図８に示すように、その上端面は平坦面であり、その上端面の角部を大きなアールに形成したものである。
【００３１】
比較例２のシリンダライナは、図８に示すように、その上端面を上記実施例１と同様の傾斜面に形成し、その傾斜面の角度を５°にしたものである。
比較例５のシリンダライナは、図８に示すように、その上端面を上記実施例１と同様の傾斜面に形成し、その傾斜面の角度を５°に形成するとともに、その傾斜面に深さが０．０５ｍｍの溝（ピッチが０．５ｍｍ程度のレコード溝の如き溝）を形成したものである。
【００３２】
以上説明した第１実施形態によれば、以下の効果が得られる。
（１）比較例１のように、シリンダライナ１４の上端面に実施例１〜３のような傾斜面２０を形成していないものでは、上記恒温槽での加熱によりライナ倒れ込みが発生し、また、ボア変形量（ボア１５の直径変化量）も８０μと大きい（図８，９参照）。
【００３３】
一方、比較例２のように、シリンダライナ１４の上端面に実施例１〜３のような傾斜面２０を形成してあるが、その角度が５°程度の小さいものでは、ライナ倒れ込みの発生は有るが、ボア変形量は６０μであり、比較例１より低減する（図８，９参照）。
【００３４】
一方、比較例５のように、比較例２のように角度の小さい傾斜面に、溝を形成してあるが、同溝の深さが０．０５ｍｍ程度の小さいものでは、シリンダブロック１２とシリンダライナ１４との間での滑りを抑えることができない。このため、ボア変形量は比較例２と同じ６０μとなり、その溝を設けたことによる効果がない（図８，９参照）。
【００３５】
これに対して、実施例１，２，３のように、シリンダライナ１４の上端面に傾斜面２０を形成し、同傾斜面２０の角度を１０°，４５°，２０°にしたものでは、ライナ倒れ込みの発生は無く、ボア変形量も１５μ〜３０μであり比較例１、２及び３に比べて大幅に少なくなる。
【００３６】
このように、シリンダライナ１４の上端面を、適度の角度の傾斜面２０に形成することにより、シリンダライナの上端部１９とシリンダブロック１２との界面の面積が増大する。このため、上端部１９に作用する応力が緩和されるとともに、その界面の摩擦力が増大するので、シリンダライナとシリンダブロックの接合力が増大する。
【００３７】
これにより、機関運転時に、シリンダライナ１４が燃焼室側（ボア１５側）へ倒れ込むのが抑制されるとともに、シリンダライナ１４の上端部１９でのボア１５の変形が抑制される。したがって、機関運転時のライナ倒れ込みを防止することができるとともに、ボアの変形を低減することができる。これにより、エンジン性能及びオイル消費が向上する。
【００３８】
（２）実施例１〜３のように、シリンダライナ１４の傾斜面２０を、同ライナ１４の外周面１４ａ側からその内周面１４ｂ側へ下り傾斜となる面にしたことにより、シリンダライナ１４の上端部１９に押し下げ力（シリンダヘッド１３の締結力）が作用すると、その傾斜面２０の角度に応じてその上端部１９をシリンダブロック１２側へ押す分力が発生する。この分力と、前記面積の増大によるシリンダライナ１４とシリンダブロック１２の接合力とにより、機関運転時のライナ倒れ込みをより一層防止することができるとともに、ボアの変形をより一層低減することができる。
【００３９】
（３）実施例３のように、シリンダライナ１４の傾斜面２０に深さが０．２ｍｍの溝３０を形成したものでは、ボア変形量が１５μになり、他の実施例２，３に比べて小さくなる傾向が見られる。
【００４０】
このように、シリンダライナ１４の傾斜面２０に所定の深さの溝３０を形成することにより、その傾斜面の表面積がより大きくなるとともに、溝３０の各々がシリンダブロック１２とシリンダライナ１４をロックする（係合する）。このため、前記界面の摩擦力がより増大し、シリンダライナ１４とシリンダブロック１２の接合力がより増大する。これにより、ライナ倒れ込みをより一層抑制することができるとともに、シリンダライナ１４の上端部でのボアの変形をより一層抑制することができる。
【００４１】
なお、溝３０の深さは、０．２ｍｍ以上にするのが好ましい。その深さが０．２ｍｍより小さいと、ライナ倒れ込み及びボアの変形を抑制する充分な効果が得られない。
【００４２】
（４）傾斜面２０の角度は、１０°〜４５°の範囲内の値に設定するのが好ましい。その角度が１０°より小さいと、シリンダライナ１４とシリンダブロック１２の接合力が小さすぎるからである。一方、その角度が４５°より大きいと、傾斜面２０の加工が困難になるとともに、ピストン１６が上昇した位置でピストンリングと摺接するシリンダライナ１４が存在しなくなるからである。
【００４３】
傾斜面２０の角度を１０°〜４５°の範囲内の値に設定することにより、図８及び図９の実施例１，２，３の場合のように、ライナ倒れこみを無くすことができ、ボア変形量を充分小さくすることができ、また、傾斜面２０の加工が比較的容易である。
【００４４】
（５）傾斜面２０の角度は、２０°〜４５°の範囲内の値に設定するのがより好ましい。その理由は、傾斜面２０の角度をその範囲内の値に設定することにより、図８及び図９の実施例２，３の場合のように、ボア変形量を実施例１の場合よりも小さくすることができるとともに、傾斜面２０の加工がより容易になるからである。
【００４５】
[ 第２実施形態]
次に、本発明の第２実施形態を図５に基づいて説明する。
本実施形態では、シリンダライナ１４の上端部１９を、同上端部１９とシリンダブロック１２との界面での接触面積を増大させる形状とするために、シリンダライナの１４の水平な上端面に、所定の深さの溝３０を形成してある。
【００４６】
[ 実施例４]
本実施形態の具体例としての実施例４と、比較例３とを、図８の表及び図９のグラフにそれぞれ示してある。実施例４のシリンダライナ１４は、図５及び図８に示すように、水平な上端面に、深さが０．２ｍｍの溝（ピッチが０．５ｍｍ程度のレコード溝のような溝）３０を形成したものである。
【００４７】
[ 比較例３]
比較例３のシリンダライナは、実施例４と同様に、水平な上端面に溝を形成したものであり、その溝の深さを０．０５ｍｍにしたものである。
【００４８】
以上説明した第２実施形態によれば、以下の効果が得られる。
（６）比較例３のように、シリンダライナの水平な上端面に、溝を形成してあるが、同溝の深さが０．０５ｍｍ程度の小さいものでは、シリンダブロック１２とシリンダライナ１４との間での滑りを抑えることができない。このため、比較例３のボア変形量は上記比較例５よりも少ない７０μとなり、その溝を設けたことによる効果がない（図８，９参照）。
【００４９】
これに対して、実施例４のように、シリンダライナ１４の水平な上端面に、深さが０．２ｍｍの溝３０を形成したものでは、シリンダライナ１４の上端部１９とシリンダブロック１２との界面での接触面積が増大する。これとともに、溝３０の各々がシリンダブロック１２とシリンダライナ１４をロックする（係合する）ので、その界面の摩擦力がより増大し、シリンダライナ１４とシリンダブロック１２の接合力がより増大する。したがって、機関運転時のライナ倒れ込みをより一層防止することができるとともに、ボア変形をより一層低減することができる。
【００５０】
[ 第３実施形態]
次に、本発明の第３実施形態を図６に基づいて説明する。
本実施形態では、シリンダライナ１４の上端部１９を、同上端部１９とシリンダブロック１２との界面での接触面積を増大させる形状とするために、シリンダライナ１４の上端部１９に、同シリンダライナ１４の外周面１４ａから突出した鍔４０を形成したものである。
【００５１】
[ 実施例５，６]
本実施形態の具体例としての実施例５，６と、比較例４とを、図８の表及び図９のグラフにそれぞれ示してある。
【００５２】
実施例５のシリンダライナ１４は、図６（ａ）に示すように、シリンダライナ１４の上端部１９に、同シリンダライナ１４の外周面１４ａから突出した鍔４０を形成したものである。その鍔４０の大きさ（シリンダライナ１４の外周面１４ａからの突出長さ）Ｌは、ライナ１４の肉厚に対して（肉厚比で）１．０以上の大きさにするのが好ましい。
【００５３】
実施例６のシリンダライナ１４は、図６（ｂ）に示すように、シリンダライナ１４の上端部１９に、同シリンダライナ１４の外周面１４ａから突出した鍔４０を形成するとともに、同鍔４０の上面及びシリンダライナ１４の上端面にわたって深さが０．２ｍｍの溝３０を形成したものである。その鍔４０の大きさ（シリンダライナ１４の外周面１４ａからの突出長さ）Ｌは、実施例５と同じ大きさである。
【００５４】
[ 比較例４]
比較例４のシリンダライナは、シリンダライナ１４の上端部１９に、同シリンダライナ１４の外周面１４ａから突出した鍔を形成したものであり、その鍔の大きさは、実施例５の半分に（シリンダライナ１４の肉厚に対して肉厚比で０．５に）したものである。
【００５５】
以上説明した第２実施形態によれば、以下の効果が得られる。
（７）比較例４では、実施例５の鍔４０と同様の鍔をシリンダライナ１４の上端部１９に形成してあるが、その鍔の大きさが実施例５の半分しかないものでは、シリンダブロック１２とシリンダライナ１４との間での滑りを抑えることができない。このため、ライナ倒れ込みが発生し、また、ボア変形量も７０μと大きい（図８，９参照）。
【００５６】
これに対して、実施例５及び実施例６のように、シリンダライナ１４の上端部１９に、同ライナ１４の外周面１４ａからの突出長さＬがシリンダライナ１４の肉厚に対して肉厚比で１．０以上の鍔４０を形成したものでは、ライナ倒れ込みが無く、ボア変形量も３０μと小さい。
【００５７】
このように、シリンダライナ１４の上端部１９に、同ライナ１４の肉厚に対して（肉厚比で）１．０以上の大きさの鍔４０を形成することにより、その上端部１９とシリンダブロック１２との界面での接触面積が増大する。このため、上端部１９に作用する応力が緩和されるとともに、その界面の摩擦力が増大するので、シリンダライナ１４とシリンダブロック１９の接合力が増大する。
【００５８】
これにより、機関運転時に、シリンダライナ１４が燃焼室側へ倒れ込むのが抑制されるとともに、シリンダライナ１４の上端部１９でのボア１５の変形が抑制される。したがって、機関運転時のライナ倒れ込みを防止することができるとともに、ボア変形を低減することができる。これにより、エンジン性能及びオイル消費が向上する。
【００５９】
（８）実施例６のように、シリンダライナ１４の上端部１９に、前記肉厚比で１．０以上の大きさの鍔４０を形成するとともに、同鍔４０の上面及びシリンダライナ１４の上端面にわたって深さが０．２ｍｍの溝３０を形成したものでは、ボア変形量は２５μとなり、実施例５よりもボア変形量を小さくすることができる。
【００６０】
このように、実施例５と同じ鍔４０の上端面に深さが０．２ｍｍの溝３０を形成することにより、鍔４０の上端面の表面積がより大きくなるとともに、溝３０の各々がシリンダブロック１２とシリンダライナ１４をロックする（係合する）。このため、前記界面の摩擦力がより増大し、シリンダライナ１４とシリンダブロック１２の接合力がより増大する。これにより、ライナ倒れ込みをより一層抑制することができるとともに、シリンダライナ１４の上端部でのボアの変形をより一層抑制することができる。
【００６１】
なお、溝３０の深さは、０．２ｍｍ以上にするのが好ましい。その深さが０．２ｍｍより小さいと、ライナ倒れ込み及びボアの変形を抑制する充分な効果が得られない。
【００６２】
以上、本発明の各実施形態について説明したが、各実施形態は以下に示すようにその構成を変更して実施することもできる。
・上記第１実施形態の実施例３において、シリンダライナ１４の傾斜面２０に深さが０．２ｍｍの溝３０を形成してあるが、傾斜面２０に粗さが０．２ｍｍの凹凸を形成してもよい。
【００６３】
・上記第２実施形態の実施例４において、シリンダライナ１４の水平な上端面に深さが０．２ｍｍの溝３０を形成してあるが、その上端面に粗さが０．２ｍｍの凹凸を形成してもよい。
【００６４】
・上記第３実施形態の実施例６において、シリンダライナ１４の水平な上端面及び鍔４０の上面にわたって深さが０．２ｍｍの溝３０を形成してあるが、その上端面及び上面にわたって粗さが０．２ｍｍの凹凸を形成してもよい。
【００６５】
・上記各実施形態において、シリンダライナ１４を鋳鉄製ライナとしているが、シリンダライナ１４をアルミ粉末合金製のライナにしてもよい。
・上記各実施形態において、本発明に係る内燃機関のシリンダブロックを、４気筒内燃機関に適用したが、そのシリンダブロックを４気筒以外の多気筒内燃機関、例えば６気筒内燃機関にも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態における内燃機関の部分断面図。
【図２】第１実施形態のシリンダライナとシリンダブロックを示す断面図。
【図３】図２のＡ部の拡大図で、実施例１のシリンダライナを示す部分断面図。
【図４】（ａ）は実施例２のシリンダライナを示す部分断面図、（ｂ）は実施例３のシリンダライナを示す部分断面図。
【図５】実施例４のシリンダライナを示す部分断面図。
【図６】（ａ）は実施例５のシリンダライナを示す部分断面図、（ｂ）は実施例６のシリンダライナを示す部分断面図。
【図７】比較例１のシリンダライナを示す部分断面図。
【図８】各実施例及び比較例のライナ倒れ込みの有無及びボア変形量を表で示した図。
【図９】各実施例及び比較例のボア変形量を示すグラフ。
【符号の説明】
１１…内燃機関、１２…シリンダブロック、１３…シリンダヘッド、１４…シリンダライナ、１４ａ…外周面、１４ｂ…内周面、１５…ボア、１６…ピストン、１７…ウォータジャケット、１８…隔壁、１９…上端部、２０…傾斜面、３０…溝、４０…鍔。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a cylinder block of an internal combustion engine in which a plurality of cylinder liners each forming a plurality of bores are cast.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as a cylinder block of an internal combustion engine formed by casting a cylindrical cylinder liner formed separately from a metal material, for example, a spiral or circumferential groove is formed on the outer peripheral surface of the cylinder liner And those whose outer peripheral surface is roughened by shot peening or the like to form irregularities on the outer peripheral surface.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above conventional cylinder block, since the bonding force at the interface between the upper end of the cylinder liner and the cylinder block that is exposed to high temperature during engine operation is not sufficient, the bore is greatly deformed at the upper end of the cylinder liner, and the cylinder There was a risk that the liner would fall into the combustion chamber side.
[0004]
When the bore is greatly deformed, friction between the cylinder liner inner surface (bore wall), which is a sliding surface of the piston ring, and the piston ring increases, fuel consumption is reduced, and engine performance is reduced.
[0005]
Further, when the liner collapses, an air layer is formed between the cylinder liner and the cylinder block, and the thermal conductivity between the cylinder liner and the cylinder block is lowered. As a result, the temperature of the cylinder liner inner surface (bore wall), which is the sliding surface of the piston ring, cannot be sufficiently lowered, and the consumption of engine oil increases.
[0006]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and is a cylinder for an internal combustion engine that has improved engine performance by reducing engine oil consumption and fuel consumption by preventing liner collapse during engine operation and reducing bore deformation. The purpose is to provide blocks.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In the following, means for achieving the above object and its effects are described .
[0010]
The invention according to claim 1 is a cylinder block of an internal combustion engine in which a plurality of cylinder liners each forming a plurality of bores are cast, and an upper end surface of the cylinder liner that contacts the cylinder block is defined as an outer periphery of the cylinder liner. It is characterized by being formed on an inclined surface that is inclined downward from the surface side to the inner peripheral surface side.
[0011]
According to the present invention, since the upper end surface of the cylinder liner is inclined, the contact area at the interface between the upper end portion of the cylinder liner and the cylinder block increases, and the frictional force at the interface increases. And the cylinder block joining force increases.
[0012]
In addition to the increase in the joining force, if the inclined surface is inclined so as to be inclined downward from the outer peripheral surface side of the cylinder liner to the inner peripheral surface side, if a pressing force acts on the upper end portion of the cylinder liner, the inclined surface A component force is generated that pushes the upper end of the surface toward the cylinder block according to the angle of the surface. Therefore, the component force and the joining force between the cylinder liner and the cylinder block due to the increase in the area can further prevent the liner from collapsing during engine operation, and can further reduce the deformation of the bore. .
[0013]
According to a second aspect of the present invention, in the cylinder block of the internal combustion engine according to the first aspect, grooves having a predetermined depth or irregularities having a predetermined roughness are formed on the inclined surface.
[0014]
According to the present invention, the contact area at the interface is further increased by forming a groove having a predetermined depth or irregularities with a predetermined roughness on the inclined surface of the cylinder liner, so that the frictional force at the interface is reduced. Increase more. At the same time, since each of the grooves or the unevenness locks (prevents) the displacement of the cylinder liner with respect to the cylinder block, the cylinder liner is less likely to be displaced with respect to the cylinder block, and the joining force is further increased. Therefore, it is possible to further prevent the liner from collapsing during engine operation, and to further reduce the deformation of the bore.
[0022]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments in which a cylinder block of an internal combustion engine according to the present invention is applied to a multi-cylinder internal combustion engine, for example, a 4-cylinder internal combustion engine, will be described below with reference to the drawings.
[0023]
[First Embodiment]
FIG. 1 is a partial sectional view of an internal combustion engine 11 to which the present invention is applied. Here, the internal combustion engine 11 includes a cylinder block 12 and a cylinder head 13. A bore 15 is formed in the upper portion 12 a of the cylinder block 12 by casting a cylinder liner 14. A piston 16 is disposed in the bore 15 so as to be movable up and down. The lower part 12b of the cylinder block 12 forms a crankcase.
[0024]
As shown in FIGS. 1 and 2, the cylinder liner 14 is a cylindrical body made of cast iron, for example, manufactured by centrifugal casting. When the entire cylinder block 12 is cast by an aluminum alloy die casting method, 12 is cast. The cylinder liner (cast iron liner) 14 is cast inside the cylinder block (aluminum block) 12 so as to be separated from the water jacket 17 by a partition wall 18 of the cylinder block 12 as a dry liner.
[0025]
In the first embodiment, the upper end portion 19 of the cylinder liner 14 is shaped so as to increase the contact area at the interface between the upper end portion 19 and the cylinder block 12. An inclined surface 20 that is inclined downward from the outer peripheral surface 14a side to the inner peripheral surface 14b side is formed by chamfering.
[0026]
Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 and 2 as specific examples of the present embodiment are shown in the table of FIG. 8 and the graph of FIG. 9, respectively. In the table of FIG. 8, the presence or absence of the liner collapse and the bore deformation amount in which the cast iron liner 14 collapses to the combustion chamber side in each example and each comparative example are shown.
[0027]
As for the presence or absence of the liner collapse, after casting the cast iron liner 14 of each example or each comparative example into the aluminum block 12 having a bore diameter of φ82, the block 12 is assembled to the cylinder head 13 in the thermostatic chamber. The measurement results are shown when the aluminum block 12 is cooled after heating (heating at 200 ° C. for 8 hours). As for the bore deformation amount, the result of measuring the inner diameter of the bore 15 with an inner diameter measuring device in a state where the aluminum block 12 is cooled after the heating is shown. The bore deformation amount is also shown as a bar graph in the graph of FIG.
[0028]
[Examples 1-3]
In the first embodiment, as shown in FIGS. 3 and 8, the cylinder liner 14 is formed such that the angle of the inclined surface 20 (inner surface chamfering angle) is 10 °.
[0029]
In the second embodiment, as shown in FIGS. 4A and 8, the cylinder liner 14 is formed such that the angle of the inclined surface 20 is 45 °.
In Example 3, as shown in FIGS. 4B and 8, the cylinder liner 14 is formed so that the angle of the inclined surface 20 is 20 °, and the groove 30 having a depth of 0.2 mm is formed on the inclined surface. Is formed.
[0030]
[Comparative Examples 1, 2, 5]
The cylinder liner 14 of Comparative Example 1 is a cast iron liner manufactured by centrifugal casting. As shown in FIGS. 7 and 8, the upper end surface is a flat surface, and the corner portion of the upper end surface is formed in a large round shape. It is.
[0031]
As shown in FIG. 8, the cylinder liner of Comparative Example 2 has an upper end surface formed on an inclined surface similar to that of Example 1, and the angle of the inclined surface is 5 °.
As shown in FIG. 8, the cylinder liner of Comparative Example 5 has an upper end surface formed on an inclined surface similar to that in Example 1, and the inclined surface has an angle of 5 °, and the inclined surface has a depth. A groove having a length of 0.05 mm (a groove such as a record groove having a pitch of about 0.5 mm) is formed.
[0032]
According to the first embodiment described above, the following effects can be obtained.
(1) In the case where the inclined surface 20 as in Examples 1 to 3 is not formed on the upper end surface of the cylinder liner 14 as in Comparative Example 1, the liner collapse occurs due to the heating in the thermostat, and The bore deformation amount (diameter change amount of the bore 15) is as large as 80 μ (see FIGS. 8 and 9).
[0033]
On the other hand, as in Comparative Example 2, the inclined surface 20 as in Examples 1 to 3 is formed on the upper end surface of the cylinder liner 14, but when the angle is as small as 5 °, the liner collapse occurs. However, the bore deformation amount is 60 μ, which is smaller than that of Comparative Example 1 (see FIGS. 8 and 9).
[0034]
On the other hand, a groove is formed on an inclined surface with a small angle as in Comparative Example 5 as in Comparative Example 5, but if the depth of the groove is as small as about 0.05 mm, the cylinder block 12 and the cylinder Slip with the liner 14 cannot be suppressed. For this reason, the bore deformation amount is the same 60 μ as in Comparative Example 2, and there is no effect due to the provision of the groove (see FIGS. 8 and 9).
[0035]
On the other hand, as in Examples 1, 2, and 3, the inclined surface 20 is formed on the upper end surface of the cylinder liner 14, and the angle of the inclined surface 20 is 10 °, 45 °, and 20 °. There is no occurrence of liner collapse, and the amount of bore deformation is 15 μ to 30 μ, which is significantly smaller than those of Comparative Examples 1, 2, and 3.
[0036]
Thus, by forming the upper end surface of the cylinder liner 14 on the inclined surface 20 having an appropriate angle, the area of the interface between the upper end portion 19 of the cylinder liner and the cylinder block 12 increases. For this reason, the stress acting on the upper end portion 19 is alleviated and the frictional force at the interface increases, so that the joining force between the cylinder liner and the cylinder block increases.
[0037]
Accordingly, the cylinder liner 14 is prevented from falling to the combustion chamber side (bore 15 side) during engine operation, and deformation of the bore 15 at the upper end portion 19 of the cylinder liner 14 is suppressed. Therefore, the liner can be prevented from falling during engine operation, and the deformation of the bore can be reduced. This improves engine performance and oil consumption.
[0038]
(2) As in the first to third embodiments, the inclined surface 20 of the cylinder liner 14 is a surface inclined downward from the outer peripheral surface 14a side of the liner 14 to the inner peripheral surface 14b side. When a push-down force (clamping force of the cylinder head 13) is applied to the upper end portion 19, a component force is generated that pushes the upper end portion 19 toward the cylinder block 12 according to the angle of the inclined surface 20. The component force and the joining force between the cylinder liner 14 and the cylinder block 12 due to the increase in the area can further prevent the liner from falling down during engine operation and can further reduce the deformation of the bore. .
[0039]
(3) When the groove 30 having a depth of 0.2 mm is formed on the inclined surface 20 of the cylinder liner 14 as in the third embodiment, the bore deformation amount is 15 μ, which is compared with the second and third embodiments. Tend to be smaller.
[0040]
Thus, by forming the groove 30 having a predetermined depth on the inclined surface 20 of the cylinder liner 14, the surface area of the inclined surface becomes larger, and each of the grooves 30 locks the cylinder block 12 and the cylinder liner 14. Do (engage). For this reason, the frictional force at the interface is further increased, and the joining force between the cylinder liner 14 and the cylinder block 12 is further increased. As a result, the liner collapse can be further suppressed, and the deformation of the bore at the upper end portion of the cylinder liner 14 can be further suppressed.
[0041]
The depth of the groove 30 is preferably 0.2 mm or more. If the depth is smaller than 0.2 mm, a sufficient effect of suppressing the liner collapse and the deformation of the bore cannot be obtained.
[0042]
(4) The angle of the inclined surface 20 is preferably set to a value within the range of 10 ° to 45 °. This is because if the angle is smaller than 10 °, the joining force between the cylinder liner 14 and the cylinder block 12 is too small. On the other hand, if the angle is larger than 45 °, it is difficult to process the inclined surface 20 and there is no cylinder liner 14 in sliding contact with the piston ring at the position where the piston 16 is raised.
[0043]
By setting the angle of the inclined surface 20 to a value within the range of 10 ° to 45 °, the liner collapse can be eliminated as in the case of Examples 1, 2, and 3 in FIGS. The amount of bore deformation can be made sufficiently small, and the processing of the inclined surface 20 is relatively easy.
[0044]
(5) The angle of the inclined surface 20 is more preferably set to a value within the range of 20 ° to 45 °. The reason is that by setting the angle of the inclined surface 20 to a value within the range, the bore deformation amount is smaller than that in the first embodiment as in the second and third embodiments in FIGS. This is because the inclined surface 20 can be processed more easily.
[0045]
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
In the present embodiment, the upper end portion 19 of the cylinder liner 14 has a shape that increases the contact area at the interface between the upper end portion 19 and the cylinder block 12. A groove 30 having a depth of 5 mm is formed.
[0046]
[Example 4]
Example 4 as a specific example of this embodiment and Comparative Example 3 are shown in the table of FIG. 8 and the graph of FIG. As shown in FIGS. 5 and 8, the cylinder liner 14 according to the fourth embodiment includes a groove 30 (groove like a record groove having a pitch of about 0.5 mm) 30 on a horizontal upper end surface. Formed.
[0047]
[Comparative Example 3]
The cylinder liner of Comparative Example 3 is formed by forming a groove on the horizontal upper end surface in the same manner as in Example 4, and the depth of the groove is 0.05 mm.
[0048]
According to the second embodiment described above, the following effects can be obtained.
(6) A groove is formed on the horizontal upper end surface of the cylinder liner as in Comparative Example 3, but if the depth of the groove is as small as about 0.05 mm, the cylinder block 12 and the cylinder liner 14 The slip between the two cannot be suppressed. For this reason, the bore deformation amount of Comparative Example 3 is 70 μ which is smaller than that of Comparative Example 5, and there is no effect due to the provision of the groove (see FIGS. 8 and 9).
[0049]
On the other hand, when the groove 30 having a depth of 0.2 mm is formed on the horizontal upper end surface of the cylinder liner 14 as in the fourth embodiment, the upper end portion 19 of the cylinder liner 14 and the cylinder block 12 are The contact area at the interface increases. At the same time, since each of the grooves 30 locks (engages) the cylinder block 12 and the cylinder liner 14, the frictional force at the interface further increases, and the joining force between the cylinder liner 14 and the cylinder block 12 increases. Accordingly, it is possible to further prevent the liner from collapsing during engine operation and to further reduce the bore deformation.
[0050]
[Third embodiment]
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
In the present embodiment, the upper end portion 19 of the cylinder liner 14 has a shape that increases the contact area at the interface between the upper end portion 19 and the cylinder block 12. 14 is formed with a ridge 40 protruding from the outer peripheral surface 14a.
[0051]
[Examples 5 and 6]
Examples 5 and 6 as specific examples of the present embodiment and Comparative Example 4 are shown in the table of FIG. 8 and the graph of FIG. 9, respectively.
[0052]
As shown in FIG. 6A, the cylinder liner 14 of the fifth embodiment is formed by forming a flange 40 protruding from the outer peripheral surface 14 a of the cylinder liner 14 at the upper end portion 19 of the cylinder liner 14. The size of the flange 40 (projection length from the outer peripheral surface 14a of the cylinder liner 14) L is preferably set to a size of 1.0 or more with respect to the thickness of the liner 14 (in terms of thickness ratio).
[0053]
As shown in FIG. 6B, the cylinder liner 14 according to the sixth embodiment forms a flange 40 protruding from the outer peripheral surface 14 a of the cylinder liner 14 at the upper end portion 19 of the cylinder liner 14. A groove 30 having a depth of 0.2 mm is formed on the upper surface and the upper end surface of the cylinder liner 14. The size of the flange 40 (projection length from the outer peripheral surface 14a of the cylinder liner 14) L is the same as that of the fifth embodiment.
[0054]
[Comparative Example 4]
The cylinder liner of Comparative Example 4 is formed by forming a flange protruding from the outer peripheral surface 14a of the cylinder liner 14 at the upper end portion 19 of the cylinder liner 14, and the size of the flange is half that of the fifth embodiment ( The thickness of the cylinder liner 14 is 0.5).
[0055]
According to the second embodiment described above, the following effects can be obtained.
(7) In the comparative example 4, a ridge similar to the ridge 40 of the fifth embodiment is formed on the upper end portion 19 of the cylinder liner 14, but if the size of the ridge is only half that of the fifth embodiment, the cylinder The slip between the block 12 and the cylinder liner 14 cannot be suppressed. For this reason, the liner collapses and the bore deformation amount is as large as 70 μ (see FIGS. 8 and 9).
[0056]
On the other hand, as in the fifth and sixth embodiments, the protruding length L from the outer peripheral surface 14a of the liner 14 is thicker than the thickness of the cylinder liner 14 at the upper end 19 of the cylinder liner 14. In the case where the flange 40 having a ratio of 1.0 or more is formed, the liner does not collapse and the bore deformation amount is as small as 30 μm.
[0057]
Thus, by forming the flange 40 having a size of 1.0 or more with respect to the thickness of the liner 14 on the upper end portion 19 of the cylinder liner 14, the upper end portion 19 and the cylinder are formed. The contact area at the interface with the block 12 increases. For this reason, the stress acting on the upper end portion 19 is alleviated and the frictional force at the interface increases, so that the joining force between the cylinder liner 14 and the cylinder block 19 increases.
[0058]
Accordingly, the cylinder liner 14 is prevented from falling to the combustion chamber side during engine operation, and deformation of the bore 15 at the upper end portion 19 of the cylinder liner 14 is suppressed. Therefore, the liner can be prevented from falling during engine operation, and the bore deformation can be reduced. This improves engine performance and oil consumption.
[0059]
(8) Like Example 6, the flange 40 having a thickness ratio of 1.0 or more is formed on the upper end portion 19 of the cylinder liner 14, and the upper surface of the cylinder liner 14 and the top of the cylinder liner 14 are In the case where the groove 30 having a depth of 0.2 mm is formed over the end face, the bore deformation amount is 25 μ, and the bore deformation amount can be made smaller than that in the fifth embodiment.
[0060]
Thus, by forming the groove 30 having a depth of 0.2 mm on the upper end surface of the flange 40 as in the fifth embodiment, the surface area of the upper end surface of the flange 40 is increased and each of the grooves 30 is a cylinder block. 12 and the cylinder liner 14 are locked (engaged). For this reason, the frictional force at the interface is further increased, and the joining force between the cylinder liner 14 and the cylinder block 12 is further increased. As a result, the liner collapse can be further suppressed, and the deformation of the bore at the upper end portion of the cylinder liner 14 can be further suppressed.
[0061]
The depth of the groove 30 is preferably 0.2 mm or more. If the depth is smaller than 0.2 mm, a sufficient effect of suppressing the liner collapse and the deformation of the bore cannot be obtained.
[0062]
As mentioned above, although each embodiment of this invention was described, each embodiment can also be changed and implemented as shown below.
In Example 3 of the first embodiment, the groove 30 having a depth of 0.2 mm is formed on the inclined surface 20 of the cylinder liner 14, but the unevenness having a roughness of 0.2 mm is formed on the inclined surface 20. May be.
[0063]
In Example 4 of the second embodiment, the groove 30 having a depth of 0.2 mm is formed on the horizontal upper end surface of the cylinder liner 14. It may be formed.
[0064]
In Example 6 of the third embodiment, the groove 30 having a depth of 0.2 mm is formed over the horizontal upper end surface of the cylinder liner 14 and the upper surface of the flange 40, but the roughness is formed over the upper end surface and the upper surface. May form an unevenness of 0.2 mm.
[0065]
In each of the above embodiments, the cylinder liner 14 is a cast iron liner, but the cylinder liner 14 may be an aluminum powder alloy liner.
In each of the above embodiments, the cylinder block of the internal combustion engine according to the present invention is applied to a 4-cylinder internal combustion engine, but the cylinder block can also be applied to a multi-cylinder internal combustion engine other than 4 cylinders, for example, a 6-cylinder internal combustion engine. is there.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a partial cross-sectional view of an internal combustion engine according to a first embodiment.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a cylinder liner and a cylinder block according to the first embodiment.
3 is an enlarged view of a portion A in FIG. 2 and a partial cross-sectional view showing a cylinder liner of Embodiment 1. FIG.
4A is a partial cross-sectional view showing a cylinder liner of Example 2, and FIG. 4B is a partial cross-sectional view showing a cylinder liner of Example 3. FIG.
FIG. 5 is a partial cross-sectional view illustrating a cylinder liner according to a fourth embodiment.
6A is a partial cross-sectional view showing a cylinder liner of Example 5, and FIG. 6B is a partial cross-sectional view showing a cylinder liner of Example 6. FIG.
7 is a partial cross-sectional view showing a cylinder liner of Comparative Example 1. FIG.
FIG. 8 is a table showing the presence or absence of liner collapse and the amount of bore deformation in each example and comparative example.
FIG. 9 is a graph showing the amount of bore deformation in each example and comparative example.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Internal combustion engine, 12 ... Cylinder block, 13 ... Cylinder head, 14 ... Cylinder liner, 14a ... Outer peripheral surface, 14b ... Inner peripheral surface, 15 ... Bore, 16 ... Piston, 17 ... Water jacket, 18 ... Bulkhead, 19 ... Upper end part, 20 ... inclined surface, 30 ... groove, 40 ... ridge.

Claims

複数のボアをそれぞれ形成する複数のシリンダライナが鋳ぐるまれた内燃機関のシリンダブロックにおいて、
前記シリンダブロックと接触する前記シリンダライナの上端面を、同シリンダライナの外周面側から内周面側へ下り傾斜となる傾斜面に形成したことを特徴とする内燃機関のシリンダブロック。In a cylinder block of an internal combustion engine in which a plurality of cylinder liners each forming a plurality of bores are cast,
A cylinder block for an internal combustion engine, wherein an upper end surface of the cylinder liner that comes into contact with the cylinder block is formed as an inclined surface that is inclined downward from the outer peripheral surface side to the inner peripheral surface side of the cylinder liner.

前記傾斜面に、所定の深さの溝或いは所定の粗さの凹凸が形成されていることを特徴とする請求項１記載の内燃機関のシリンダブロック。The cylinder block of the internal combustion engine according to claim 1 , wherein a groove having a predetermined depth or an uneven surface having a predetermined roughness is formed on the inclined surface .