JPH05280414A - エンジンのシリンダブロック構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 耐摩耗性シリンダライナを、アルミニウム合
金で鋳ぐるんだエンジンのシリンダブロック構造におい
て、シリンダライナの耐摩耗性を低下させることなく、
シリンダライナとシリンダブロック本体部との間の溶着
性を高める。 【構成】 第１ピストンリング７(トップリング)のピス
トン上死点時における位置よりも高い位置において、各
シリンダライナ１〜３の上端部近傍に、シリンダライナ
本体部１a〜３aよりも外周部が小径とされた薄肉部１b
〜３bが形成され、これによって、各シリンダライナ１
〜３とシリンダブロック本体部４との間の溶着性が高め
られている。また、各シリンダライナ間において、シリ
ンダブロック本体部４の上端部４a,４bに、両端部が夫
々第１,第２ウォータジャケット１３,１４に連通する第
１,第２スリット１１,１２が形成され、各シリンダライ
ナ１〜３の上端部まわりの冷却性が高められている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、エンジンのシリンダブ
ロック構造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、エンジンを軽量化するために、シ
リンダブロックのアルミニウム合金化が図られている
が、鋳造用の普通のアルミニウム合金の硬度はそれほど
高くないので、シリンダブロック全体を普通のアルミニ
ウム合金で鋳造すると、シリンダボア内周面(ピストン
との摺動面)の耐摩耗性が不足するといった問題があ
る。

【０００３】これを改善すべく、耐摩耗性の高い鋳鉄製
シリンダライナをアルミニウム合金で鋳ぐるんだシリン
ダブロック、あるいは鋳鉄製シリンダライナをアルミニ
ウム合金製シリンダブロック本体部に圧入したシリンダ
ブロックが提案されているが、かかるシリンダブロック
ではシリンダライナの重量がかなり大きくなるので、エ
ンジンを十分には軽量化することができない。なお、シ
リンダボア内周面近傍に補強繊維を鋳込んでシリンダボ
ア内周面の耐摩耗性を高めるようにしたシリンダブロッ
クも提案されているが、かかるシリンダブロックでは、
鋳造装置あるいは鋳造方法が複雑化する。

【０００４】また、シリンダブロック全体をシリコン系
の高強度アルミニウム合金(例えば、Ａ３９０)で鋳造し
たシリンダブロックが提案されているが、かかるシリン
ダブロックでは、シリンダボア内周面の耐摩耗性は確保
されるものの、高強度アルミニウム合金材料が高価なた
め、大幅なコストアップを招く。また、シリンダブロッ
ク本体部の機械加工がむずかしいといった問題がある。
そこで、シリコン系の高強度アルミニウム合金で製作さ
れたシリンダライナを、普通のアルミニウム合金で鋳ぐ
るんだシリンダブロックが提案されている(例えば、特
開昭５７−１２２１４６号公報、特開昭５９−９４５６
５号公報、特開昭５９−９７７５２号公報参照)。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うに高強度アルミニウム合金製シリンダライナを普通の
アルミニウム合金で鋳ぐるむと、アルミニウム合金溶湯
を注湯したときに、高温の溶湯(例えば、５００℃以上)
によってシリンダライナの温度がその軟化温度(例え
ば、２５０〜３００℃)よりも高くなり、これによって
シリンダライナの硬度が低下し、その耐摩耗性が低下す
るといった問題がある。なお、鋳ぐるみ後、シリンダラ
イナに人工時効処理を施すことによってシリンダライナ
の硬度を高めるといった手法が提案されているが(例え
ば、特開昭５９−９７７５２号公報参照)、かかる時効
処理を施すのは非常に繁雑である。

【０００６】これに対して、シリンダライナの肉厚を厚
くし、その注湯時の温度上昇を抑制するといった対応が
考えられるが、肉厚を厚くすると、シリンダライナ付近
ではシリンダライナ温度が比較的低いときにアルミニウ
ム合金溶湯が凝固し、溶湯凝固物とシリンダライナとの
間の冶金的結合が弱くなり、両者が十分には溶着しな
い。このため、微視的には、シリンダライナと溶湯凝固
物(シリンダブロック本体部)との間に隙間が生じてしま
い、シリンダライナからシリンダブロック本体部への熱
伝導性が悪くなるといった問題がある。また、シリンダ
ライナとシリンダブロック本体部との間にウォータジャ
ケットが形成される、いわゆるウェットライナ方式のシ
リンダブロック構造では、ウォータジャケット内の冷却
水が上記隙間を通して漏れる場合があるといった問題が
ある。なお、シリンダライナ外周面に凹凸部を形成する
ことによって、シリンダライナとシリンダブロック本体
部との間の溶着性を高めるといった手法が提案されてい
るが(特開昭５７−１２２１４６号公報、特開昭５９−
９４５６５号公報参照)、かかる凹凸部を形成するのは
繁雑である。

【０００７】本発明は、上記従来の問題点を解決するた
めになされたものであって、高強度アルミニウム合金等
の耐摩耗性材料で形成されたシリンダライナを、普通の
アルミニウム合金で鋳ぐるんだエンジンのシリンダブロ
ック構造において、シリンダライナの耐摩耗性を低下さ
せることなく、シリンダライナとシリンダブロック本体
部との間の溶着性を高めることを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の目的を
達するため、耐摩耗性材料からなる複数のシリンダライ
ナがアルミニウム合金で鋳ぐるまれてなるエンジンのシ
リンダブロック構造において、最上位のピストンリング
のピストン上死点時における位置よりも高い位置におい
て、シリンダライナの所定の部分に、シリンダライナ本
体部よりも外周部が小径とされた薄肉部が形成され、か
つシリンダライナ配列方向にみて隣接する２つのシリン
ダライナ間においてシリンダブロック本体部の上端部
に、両端部が夫々ウォータジャケットに連通するスリッ
トが形成されていることを特徴とするエンジンのシリン
ダブロック構造を提供する。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の実施例を具体的に説明する。
図１と図２とに示すように、複数の気筒＃１〜＃３を備
えたエンジンＥのシリンダブロックＣは、実質的に、各
気筒＃１〜＃３に対応する第１〜第３シリンダライナ１
〜３と、シリンダブロック本体部４とで構成されてい
る。ここで、第１〜第３シリンダライナ１〜３は、耐摩
耗性の高いシリコン系の高強度アルミニウム合金(例え
ば、Ａ３９０)で形成され、シリンダブロック本体部４
は普通のアルミニウム合金で形成されている。このシリ
ンダブロックＣは、後で説明するように、第１〜第３シ
リンダライナ１〜３をアルミニウム合金溶湯で鋳ぐるむ
ことによって製造される。なお、第１〜第３シリンダラ
イナ１〜３の材質は上記の高強度アルミニウム合金に限
定されるものではなく、軽量で耐摩耗性が高く、かつ注
湯されるアルミニウム合金との溶着性が高ければ、他の
材料でもよい。

【００１０】各シリンダライナ１〜３内には、夫々、ピ
ストン５が嵌入され(第２シリンダ２についてのみ図
示)、このピストン５にはコンロッド６の上端部が連結
されている。なお、図示していないが、コンロッド６の
下端部は、クランクピンとクランクアームとを介してク
ランク軸に連結されている。ピストン５の外周部には、
上側から順に、第１ピストンリング７(トップリング)
と、第２ピストンリング８(セカンドリング)と、第３ピ
ストンリング９(オイルリング)とが装着され、各ピスト
ンリング７〜９の外周部はシリンダライナ内周面に摺接
している。

【００１１】図３に示すように、第１〜第３シリンダラ
イナ１〜３は、本体部１a〜３aと、該本体部１a〜３aの
上側すなわちシリンダライナ上端部近傍に形成された薄
肉部１b〜３bと、本体部１a〜３aの下側すなわちシリン
ダライナ下端部近傍に形成されたテーパ部１c〜３cとか
らなる。ここで、薄肉部１b〜３bは、外径が本体部１a
〜３aよりは小さく設定され、この分だけ、薄肉部１b〜
３bの肉厚が本体部１a〜３aの肉厚より薄くなっている
(およそ１／２)。また、テーパ部１c〜３cは、外径が下
側ほど小さくなるようなテーパ状に形成されている。

【００１２】再び、図１と図２とに示すように、薄肉部
１b〜３bは、ピストン５が上死点位置にあるときに(図
１はこの状態を示している)、第１ピストンリング７の
上端部がとる位置(以下、この位置を上死点時トップリ
ング位置という)よりは高い位置に形成されている。そ
して、本実施例では、薄肉部１b〜３bの上端部はシリン
ダライナ上端部と一致するように設定され、薄肉部１b
〜３bの下端部は、シリンダライナ上端部と上死点時ト
ップリング位置のほぼ中間位置に設定されている。な
お、薄肉部１b〜３bの形成位置は、これに限定されるも
のではなく、上死点時トップリング位置より上方におい
て種々設定することができのはもちろんである。

【００１３】シリンダライナ配列方向(図１,図２では左
右方向)にみて第１シリンダライナ１と第２シリンダラ
イナ２との間において、シリンダブロック本体部４(す
なわちアルミニウム合金溶湯が凝固して形成された部
分)の上端部４a(トップデッキ)には、シリンダブロック
幅方向(図１では紙面に直交する方向)に伸長する第１ス
リット１１が形成されている。この第１スリット１１
は、鋳ぐるみ後にシリンダブロックＣに機械加工を施す
ことによって形成される。第１スリット１１の長手方向
の一方の端部は、シリンダブロック幅方向の一方の端部
側に設けられた第１ウォータジャケット１３と連通し、
第１スリット１１のもう一方の端部は、シリンダブロッ
ク幅方向のもう一方の端部側に設けられた第２ウォータ
ジャケット１４と連通している。

【００１４】ここで、第１スリット１１は上方に開放さ
れているが、シリンダブロックＣの上側にガスケット
(図示せず)とシリンダヘッド(図示せず)とが装着された
ときには、第１スリット１１の上記開放部は閉じられ、
第１スリット１１は、第１ウォータジャケット１３と第
２ウォータジャケット１４とを連通させる冷却水通路と
なる。なお、第２シリンダライナ２と第３シリンダライ
ナ３との間においても、シリンダブロック本体部４の上
端部４b(トップデッキ)に、第１スリット１１と同一構
成である第２スリット１２が形成されている。

【００１５】シリンダブロックＣは、所定の鋳型(図示
せず)のキャビティの所定の位置に第１〜第３シリンダ
ライナ１〜３を配置し、キャビティ内に所定のアルミニ
ウム合金溶湯を注湯し、この溶湯が凝固した後、鋳型を
取り外すといったプロセスで製造される。ここにおい
て、アルミニウム合金溶湯はシリンダブロックＣの下側
から供給されるが、前記したとおり、各シリンダライナ
１〜３の下端部近傍にはテーパ部１c〜３cが設けられて
いるので、シリンダライナ間のキャビティへの溶湯の流
入が円滑化される。そして、各シリンダライナ１〜３の
本体部１a〜３aでは、肉厚が比較的厚く設定されている
ので、注湯時に本体部１a〜３aの温度が軟化温度以上に
は上昇せず、本体部１a〜３aの硬度ないし耐摩耗性が低
下しない。

【００１６】他方、各シリンダライナ１〜３の薄肉部１
b〜３bでは、前記したとおり、肉厚が比較的薄く設定さ
れているので、注湯時に薄肉部１b〜３bの温度が高くな
る。このため、溶湯凝固物(シリンダブロック本体部４)
と薄肉部１b〜３bとの間の冶金的結合が強化され、両者
が強固に溶着ないし融着される。このように、各シリン
ダライナ１〜３の上端部近傍では、シリンダライナ１〜
３とシリンダブロック本体部４との間の溶着性が高めら
れるので、両者間での熱伝導性が高くなる。一般に、エ
ンジンにおいては、シリンダライナの上端部が最も高温
となるが、本実施例ではこのようにシリンダライナ上端
部近傍の熱伝導性が高められているので、シリンダライ
ナ１〜３の冷却性が高められる。

【００１７】また、シリンダライナ上端部近傍におい
て、各シリンダライナ１〜３とシリンダブロック本体部
４とが冶金的に強固に溶着しているので、微視的にみて
も、両者間に隙間が生じない。このため、各シリンダラ
イナ１〜３とシリンダブロック本体部４との間に冷却水
が侵入せず、またシリンダブロックＣがウェットライナ
方式の場合でも、ウォータジャケット内の冷却水が外部
に漏出しない。

【００１８】ところで、薄肉部１b〜３bでは肉厚が薄く
設定されているので、アルミニウム合金溶湯を注湯した
ときに薄肉部１b〜３bが高温となり、その硬度ないし耐
摩耗性が若干低下することになる。しかしながら、前記
したとおり、薄肉部１b〜３bは上死点時トップリング位
置より上側に形成されているので、エンジン運転時に、
薄肉部１b〜３bの内周面はどのピストンリング７〜９と
も摺接しない。したがって、薄肉部１b〜３bでの耐摩耗
性の低下は、何ら不具合を生じさせない。

【００１９】また、各シリンダライナ１〜３の薄肉部１
b〜３bが、外周部を小径とすることによって薄肉とされ
ているので、シリンダライナ本体部１a〜３aの間隔が比
較的狭い場合でも、シリンダブロックＣの上端部(トッ
プデッキ)では、隣接するシリンダライナ間(薄肉部間)
の間隔が広くなる。このため、シリンダブロック上端部
４a,４bでの第１,第２スリット１１,１２の加工が容易
となる。あるいは、第１,第２スリット１１,１２の幅を
大きく設定することができ、シリンダライナ上端部まわ
りの冷却性を一層高めることができる。

【００２０】

【発明の作用・効果】本発明によれば、シリンダライナ
の上端部近傍に薄肉部が形成されているので、鋳ぐるみ
に際して、シリンダライナ上端部近傍では注湯時にシリ
ンダライナ温度が高くなり、シリンダライナとシリンダ
ブロック本体部(溶湯凝固物)との冶金的結合が強化さ
れ、両者が強固に溶着される。このため、シリンダライ
ナ上端部まわりの熱伝導性が高められ、最も熱負荷の高
いシリンダライナ上部の冷却性が高められる。かつ、シ
リンダブロックがウェットライナ方式である場合にはウ
ォータジャケットからの冷却水漏れが防止される。さら
に、シリンダライナの薄肉部が、外周部を小径とするこ
とによって薄肉とされているので、各シリンダライナ本
体部間の間隙が狭い場合でも、シリンダブロック上端部
では隣接するシリンダライナ間の間隔が広くなり、シリ
ンダブロック上端部でのスリットの加工が容易となる。
あるいは、スリットの幅を大きく設定することができ、
シリンダライナ上端部まわりの冷却性を一層高めること
ができるまた、薄肉部では注湯時にシリンダライナ温度
が上昇するので、その耐摩耗性が若干低下することにな
るが、薄肉部が、最上位のピストンリングのピストン上
死点時における位置よりも高い位置、すなわちピストン
リングとは摺接しない位置に形成されているので、上記
耐摩耗性の低下は何ら不具合を生じさせない。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施例を示すエンジンのシリンダブ
ロック構造の一部断面側面説明図である。

【図２】 図１に示すシリンダブロック構造の平面説明
図である。

【図３】 シリンダライナの斜視図である。

【符号の説明】

Ｅ…エンジン Ｃ…シリンダブロック １〜３…第１〜第３シリンダライナ １a〜３a…本体部 １b〜３b…薄肉部 ４…シリンダブロック本体部 ４a,４b…上端部 ５…ピストン ７…第１ピストンリング １１,１２…第１,第２スリット １３,１４…第１,第２ウォータジャケット

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 耐摩耗性材料からなる複数のシリンダラ
   イナがアルミニウム合金で鋳ぐるまれてなるエンジンの
   シリンダブロック構造において、 最上位のピストンリングのピストン上死点時における位
   置よりも高い位置において、シリンダライナの所定の部
   分に、シリンダライナ本体部よりも外周部が小径とされ
   た薄肉部が形成され、かつシリンダライナ配列方向にみ
   て隣接する２つのシリンダライナ間においてシリンダブ
   ロック本体部の上端部に、両端部が夫々ウォータジャケ
   ットに連通するスリットが形成されていることを特徴と
   するエンジンのシリンダブロック構造。