JPH0527255U

JPH0527255U - 内燃機関のシリンダブロツク構造

Info

Publication number: JPH0527255U
Application number: JP8184791U
Authority: JP
Inventors: 忠男生原
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 1991-09-12
Filing date: 1991-09-12
Publication date: 1993-04-09

Abstract

(57)【要約】【目的】エンジン運転時にシリンダブロック上部の
長手方向への熱膨張を防止し、ピストン運動の安定化、
未燃焼ガスの発生の防止、及びエンジン出力ダウンを防
止する。【構成】シリンダライナをシリンダブロックより熱
膨張率の低い部材によって形成し、シリンダライナの燃
焼室に近い高温部と低温部との熱膨張量をの差を考え、
シリンダライナ高温部の肉厚をシリンダライナ低温部の
肉厚より厚く設定し、シリンダブロック上部の長手方向
への熱膨張を防止すると共にシリンダ部の形状を常に円
筒形状に保つ構成とした。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、エンジンのシリンダブロック内におけるシリンダライナの構造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

従来より、シリンダライナ組み込み型エンジンは、シリンダブロックを鋳物である鋳鉄で形成し、シリンダライナを耐熱性・耐摩耗性部材によって均一な肉厚の円筒形に形成して、シリンダライナをシリンダブロックに圧入、あるいは鋳込む構造であった。

【０００３】最近では、燃費などの諸問題により、車両重量の軽量化の必要性が求められ始め、この車両重量軽量化の一方法として、シリンダブロックの軽量化が進められ、現在までにシリンダブロックの軽量化の様々な研究開発と、それに伴う実車投入が成されて来ている。

【０００４】このシリンダブロック軽量化の方法として、従来からある重量の重い鋳鉄製シリンダブロックではなく、軽量かつ耐食性の優れたアルミニウム合金製によって形成するエンジンが、近年実車で増加している。

【０００５】しかしながらアルミニウム合金製シリンダブロックは、鋳鉄製シリンダブロックに比べ耐摩耗性が劣るため、シリンダライナには、例えば高硬化元素を加入した綱材をはじめとする耐摩耗性の高い材料によって形成されている。

【０００６】さらにエンジンの出力効率の向上を目的に、燃焼室の冷却効率をアップさせるため、シリンダブロックの剛性が許す範囲内で、ウォタージャケット並びに冷却水通路を設けたサイアミーズ構造にするサイアミーズ型シリンダブロックが増加している。

【０００７】例えば、特開昭５７−１２４０５７のような、隣接するシリンダライナ部同志を連結させることで、剛性向上に併せてシリンダブロック全長を短縮化する発明も出願されている。このようなサイアミーズ型シリンダブロックは、現在のシリンダブロック構造の主流となりつつある。

【０００８】

【考案が解決しようとする課題】

ところで、特にサイアミーズ構造のアルミニウム合金製シリンダブロックは、鋳鉄製シリンダブロックに比べ熱膨張率が大きく、エンジンの運転中に燃焼室に近いシリンダブロック上面側と、シリンダヘッド部から遠いシリンダブロック下面側とでは、熱による膨張量が前者の方が著しく大きくなる特徴がある。

【０００９】以下に上記シリンダブロック上面側とシリンダブロック下面側とで、熱膨張量の著しい違いによる不具合を図６〜図７を用いて示す。

【００１０】上記従来例で示したサイアミーズ型シリンダブロック構造の例を図６、図７に示す。図６、図７は図５のＩ─Ｉで囲まれた部分の拡大図であり、図６はエンジン低温時で、図７はエンジン高温時である。符号５１は、アルミニウム合金製サイアミーズ型シリンダブロックであり、耐熱性・耐摩耗性の部材で形成されているシリンダライナ５３は、シリンダブロック５１の内側に鋳込まれている。シリンダライナ上面部５５の肉厚ｄ₁₁とシリンダライナ下面部５７の肉厚ｄ₂₂は同じ肉厚で、（ｄ₁₁＝ｄ₂₂）である。さらに、シリンダブロック上面部５９の肉厚ｄ ₃₃ とシリンダブロック下面部６１の肉厚ｄ₄₄は同じ肉厚で、（ｄ₃₃＝ｄ₄₄）である。

【００１１】上記構成によると、エンジン運転時などのエンジンが高温状態である場合、図７に示すように、燃焼室に近いシリンダライナ上面部５５及びシリンダブロック上面部５９は、シリンダライナ下面部５７及びシリンダブロック下面部６１に比べ熱膨張量が大きく、膨張後のシリンダライナ上面部５５の肉厚Ｄ₁₁及びシリンダブロク上面部５９の肉厚Ｄ₃₃の方が、膨張後のシリンダライナ下面部５７の肉厚Ｄ₂₂及びシリンダブロク下面部６１の肉厚Ｄ₄₄より厚くなり、（Ｄ₁₁＋Ｄ₃₃＞Ｄ₂₂＋Ｄ₄₄）となる。

【００１２】さらに、シリンダライナ下面部５７及びシリンダブロック下面部６１に比べ、同上面部５５、５９の方が熱膨張が大きいため、シリンダ部６３の上部はシリンダ部６３の下部に比べ、ボアの径が大きくなり、（上部ボアＥ₁＞下部ボアＥ₂ ）となる。特にシリンダ列方向は、隣接するシリンダ部の熱影響も受けやすいために、シリンダ部６３はシリンダ列方向に長い略楕円錐筒となる。

【００１３】以上のことによって、シリンダ部６３及びシリンダライナ５３、シリンダブロック５１は、上面部が広がった略楕円錐筒となり、シリンダ部とピストンの間隔が大きくなるので、ピストン運動の不安定化、未燃焼ガスの発生、エンジン出力のダウンといった諸問題を生じる恐れがあった。

【００１４】

【課題を解決するための手段】

本願考案は上記不具合を改善し、エンジン運転時であっても、シリンダ部及びシリンダライナ、シリダブロックの上面が広がった略楕円錐筒となることを防ぎ、内燃機関のシリンダブロックと、同シリンダブロックより熱膨張率の低い部材で形成されたシリンダライナとにより構成されたシリンダブロック構造において、同シリンダライナの内周を円筒に形成すると共に、同シリンダライナ上面側すなわちシリンダヘッド側の肉厚が、シリンダライナ下面側すなわちオイルパン側の肉厚より厚く形成された同シリンダライナ縦構造と、同シリンダライナのシリンダ列方向の肉厚が、シリンダ列横方向の肉厚より厚く形成された同シリンダライナ横構造との、少なくともひとつの構造から形成され、且つ内周が常時円筒形に維持されるシリンダライナを備えた事を特徴とする。

【００１５】

【作用】

本願考案によると、シリンダライナ上面部の肉厚の割合を、従来のシリンダライナ上面部の肉厚より厚くした略円錐筒の構造とすることで、エンジン運転中の高温時において、シリンダライナ上面部及びシリンダブロック上面部では、シリンダライナが特に高温である燃焼室に面しているので、シリンダブロック上面部に比べ、シリンダライナ上面部の方が温度上昇が大きい。しかし、シリンダライナがシリンダブロックより熱膨張が小さく、さらにシリンダライナ上面部の肉厚が、従来のシリンダライナ上面部の肉厚より厚くなっているため、シリンダライナ及びシリンダブロックの上面部の熱膨張量を従来のシリンダライナ及びシリンダブロックの上面部に比べ少なくできる。

【００１６】一方、シリンダライナ下面部及びシリンダブロック下面部では、シリンダライナ下面部の肉厚をシリンダライナ上面部の肉厚より薄くしたため、シリンダライナ上面部に比べシリンダブロックへの熱伝達が行われやすくなるが、シリンダライナ下面部は燃焼室に遠いため、シリンダライナ上面部のような高温とはならず、シリンダブロック下面部の熱膨張量も低く抑えられる。これによりエンジン運転時のエンジンが高温状態である時でも、シリンダ部が略円錐筒になることを防止でき、シリンダ部の円筒形状を保つことができる。

【００１７】

【実施例】

以下、本願考案の実施例について図１〜図５を用いて説明する。図１、図２、図４はシリンダブロック斜視図図５のＩ─Ｉに囲まれた部分の概略説明図であり、図１はエンジン低温時で、図２はエンジン高温時である。

【００１８】サイアミーズ構造のアルミニウム合金製シリンダブロック１のシリンダ部３に、アルミニウム合金製シリンダブロック１より、熱膨張率の小さいスチール鋼材製シリンダライナ５を圧入する。スチール鋼材製シリンダライナ５は、燃焼室側あるシリンダライナ上面部７の肉厚ｄ₁が、シリンダライナ下面部９の肉厚ｄ₂ より厚く、またシリンダブロック上面部１１の肉厚ｄ₃は、シリンダブロック下面部１３の肉厚ｄ₄より薄く、即ち同シリンダライナ５及びシリンダブロック１はどの横断面をとっても、（シリンダライナの肉厚＋シリンダブロックの肉厚＝一定）が成り立つ中空の円錐筒となっている。円錐形斜面の斜度は、エンジン高温時の（シリンダライナ上面部７の膨張量＋シリンダブロック上面部１１の膨張量）と（シリンダライナ下面部９の膨張量＋シリンダブロック下面部１３の膨張量）が、等しく略同一のシリンダライナ内径となるように設定された、エンジン冷間時におけるシリンダライナ及びシリンダブロック上下面部７、９、１１、１３の肉厚Ｄ₁、Ｄ₂、Ｄ₃、Ｄ₄により、設定されている。また、冷間時のシリンダ部３は、シリンダライナ上面部７の内径と、シリンダライナ下面部９の内径が等しい円筒形状である。

【００１９】上記構成によると、エンジン運転中などのエンジン温度が上昇する際、シリンダブロック１およびシリンダライナ５は熱膨張を起こす。しかし、特に温度が上昇が激しく熱膨張が大きいシリンダライナ上面部７、およびシリンダブロック上面部１１では、シリンダブロック１を形成するアルミニウム合金より、熱膨張率の低いスチール製鋼材によって形成し、且つ従来のシリンダライナの肉厚ｄ₁₁より本願考案のシリンダライナ上面部７の肉厚ｄ₁を厚く、従来のシリンダブロック上面部５９の肉厚ｄ₃₃より本願考案のシリンダブロック上面部１１の肉厚ｄ₃ を薄くしたため、従来のシリンダライナ上面部５５に比べて、エンジン高温時の熱膨張が少なくなる。すなわち、本実施例のシリンダライナ及びシリンダブロックの上面側の肉厚（ｄ₁＋ｄ₃）は、従来例のシリンダライナ及びシリンダブロック上面側の肉厚（ｄ₁₁＋ｄ₃₃）と同一幅の肉厚でありながら、エンジン高温時におけるシリンダライナ及びシリンダブロックの上面側の肉厚は、（Ｄ₁＋Ｄ₃ ＜Ｄ₁₁＋Ｄ₃₃）となる。

【００２０】一方、シリンダライナ下面部９及びシリンダブロック下面部１３では、スチール鋼材製のシリンダライナ下面部９の肉厚ｄ₂は、シリンダライナ上面部７の肉厚ｄ₁より薄く、アルミニウム合金製のシリンダブロック下面部１３の肉厚ｄ₄ は、シリンダブロック上面部１１の肉厚ｄ₃より厚くなっているので、同温における熱膨張量は、シリンダライナ及びシリンダブロックの上面部に比べ多くなるが、シリンダライナ及びシリンダブロックの下面部９、１３は、同上面部７、１１に比べ温度が低いために、熱膨張後のシリンダライナ及びシリンダブロックの上面部の肉厚Ｄ₁、Ｄ₃とシリンダ部下面部の肉厚Ｄ₂、Ｄ₄は等しくなる。

【００２１】したがって、エンジン低温時には（ｄ₁＞ｄ₂）、（ｄ₃＜ｄ₄）でありながら、エンジン高温時は（ｄ₁＋ｄ₃＝ｄ₂＋ｄ₄）となり、シリンダ部３の円筒形状も保つことができ、シリンダ部３が略楕円錐筒となるために生じる不具合であるピストン運動の不安定化、未燃焼ガスの発生、エンジン出力のダウンを防ぐことができる。

【００２２】上記実施例では、内周を円筒形に形成すると共に、シリンダブロック部下面側から上面側に向かって厚くなっている中空の円錐筒状のシリンダライナ５を配設して（ｄ₁＋ｄ₃）＝（ｄ₂＋ｄ₄）が成立するような構成としたが、図３に示すようにシリンダ部３が、シリンダ列方向１５からシリンダ列横方向の１７に向かって、上記のようにスチール鋼材製シリンダライナ５の肉厚をｄ₅₁（厚い）からｄ₅₂（薄い）になるようにし、またアルミ合金製シリンダブロック１の肉厚をｄ₅₃（薄い）からｄ₅₄（厚い）なるように構成すれば高負荷時の熱膨張によるシリンダ部３の楕円筒となるのを防止できる。本構成のみをシリンダ部上面から下面まで、実施しても又上記実施例と組み合わせてシリンダ部の上下、左右（横方向）方向に複合して形成しても、上記実施例と同様の作用効果を得る。

【００２３】上記いずれの実施例（図１、及び図３）の場合であっても、上記シリンダライナ上面部の肉厚が、シリンダライナ下面部の肉厚より厚く形成されている。また、シリンダ列方向のシリンダライナ上面部７の肉厚ｄ₅₁よりシリンダ列横方向のシリンダライナ上面部７の肉厚ｄ₅₂を厚くするだけの構成でも、シリンダ列方向の膨張だけは解消できる。

【００２４】上記実施例では、アルミニウム合金製シリンダブロックとスチール鋼製シリンダライナを使用したが、本願考案はこれに限ることなく、例えばシリンダライナを鋳鉄など、（シリンダブロックの熱膨張率）＞（シリンダライナの熱膨張率）である場合なら、何れの場合でもよく、シリンダライナ５のシリンダブロック１への填め込み方法も圧入でも鋳込みでもよい。さらに、シリンダブロックの形状をサイアミーズ構造ではなく通常の構造、すなわち湿式・感式ライナ構造のものでも、シリンダライナを使用しない低出力エンジンシリンダブロック等に、上記で説明した中空円錐筒のシリンダライナを組み込んでも、上記実施例と同様の作用効果がえられる。

【００２５】また上記実施例では、シリンダライナ及びシリンダブロックの下面から上面まで本願考案を実施したが、必要な部位例えばシリンダが高温になる上方部分のみに実施してもよく、又各肉厚（ｄ₁〜ｄ₄）も連続的に変化するものでなく、適宜必要に応じて段階的に変わるものでよい。また本願考案のシリンダライナ５は円錐形状であったが、図４のような円錐形の斜面に凸部２１を設ければ、シリンダライナ５とシリンダブロック１の噛合性なびに上記両者の接触面積の増加によって冷却効果を向上させることも出来る。

【００２６】

【効果】

以上から明らかなように、本願考案によるとシリンダライナをシリンダブロックより熱膨張率の低い部材によって形成し、且つシリンダライナ上面の肉厚をシリンダライナ下面の肉厚より厚くしたり、エンジンブロック長手方向に対してシリンダライナの肉厚をシリンダブロック横手方向の部位の肉厚より厚くした構造、言い換えると、シリンダライナの高温部の肉厚をシリンダライナの上記高温部より低い低温部の肉厚より厚くした構造である略円錐形としたことで、エンジン運転中などのエンジン高温時に起こる熱膨張による歪みを、シリンダライナ及びシリンダブロックの上面部が同下面部と比較し、できる限り最小限に抑え、それによる不具合がでないように、またシリンダブロック長手方向への膨張による不具合をも防止することができる。それによって、エンジンのシリンダ部は中空円筒形状を保て、ピストン運動の不安定化、未燃焼ガスの発生、エンジン出力のダウンを防止できる。

【００２７】さらに本願考案は、シリンダ部内径が冷間時と同様の形状を保ち、高温時において同冷間の形状から不均一な熱膨張にならないので、エンジンのあらゆる性能が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願考案の実施例を最も良く表した図であ
り、図５のＩ─Ｉで囲まれた部分のエンジン低温時にお
ける概略説明図である。

【図２】本願考案の実施例を最も良く表した図であ
り、図５のＩ─Ｉで囲まれた部分のエンジン高温時にお
ける概略説明図である。

【図３】本願考案の実施例の応用例であり、図５のＩ
─Ｉで囲まれた部分を矢印１９方向から見た概略説明図
である。

【図４】本願考案の実施例の応用例を最も良く表した
図であり、図５のＩ─Ｉで囲まれた部分のエンジン低温
時における概略説明図である。

【図５】シリンダブロックの斜視図である。

【図６】本願考案の従来例であり、図５のＩ─Ｉで囲
まれた部分のエンジン低温時における概略説明図であ
る。

【図７】本願考案の従来例であり、図５のＩ─Ｉで囲
まれた部分のエンジン高温時における拡大斜視図であ
る。

【符号の説明】

１：シリンダブロック５：シリンダライナ７：シリンダライナ上面９：シリンダライナ下面

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項】内燃機関のシリンダブロックと、同シリンダ
ブロックより熱膨張率の低い部材で形成されたシリンダ
ライナとにより構成されたシリンダブロック構造におい
て、同シリンダライナの内周を円筒に形成すると共に同
シリンダライナ上面側すなわちシリンダヘッド側の肉厚
がシリンダライナ下面側すなわちオイルパン側の肉厚よ
り厚く形成された同シリンダライナ縦構造と、同シリン
ダライナのシリンダ列方向の肉厚がシリンダ列横方向の
肉厚より厚く形成された同シリンダライナ横構造との、
少なくともひとつの構造から形成され且つ内周が常時円
筒形に維持されるシリンダライナを備えた事を特徴とす
る内燃機関のシリンダブロック構造。