JPH06330807A - 水冷式内燃機関のシリンダブロック構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 オープンデッキ型シリンダブロックの生産
性、剛性、あるいは冷却性を高める。 【構成】 デッキ部１１に対するウォータジャケット２
の開口部９に介装されるアッパーデッキ（補強部材）２
０をシリンダブロック１と別体で設け、このアッパーデ
ッキ２０をシリンダ壁部１２とブロック外壁部１３に溶
接により結合し、アッパーデッキ２０に各シリンダ壁部
１２のまわりに配置される複数のリング部２１を互いに
連接して一体形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、水冷式内燃機関のシリ
ンダブロック構造の改良に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の水冷式内燃機関のシリンダブロッ
ク構造として、例えば図９に示すようなものがある(特
開昭６４−７８６９３号公報、参照)。

【０００３】これについて説明すると、オープンデッキ
型のシリンダブロック１はシリンダボア４の周囲に形成
されるウォータジャケット２が、シリンダヘッドに接合
するデッキ部１１に開放して形成される。

【０００４】アルミ合金により形成されるシリンダブロ
ックを製造するに際しては、形状精度を高めて後加工を
少なくし得ることから金型によるダイキャスト製法を用
いる場合が多いが、そのダイキャスト製法では崩壊性砂
中子を用いることが好ましくないため、ウォータジャケ
ットを、デッキ部側の金型内壁からキャビティ内に突出
する金型部分にて形成する必要があり、このためダイキ
ャスト製法により製造されるシリンダブロックは上述し
たオープンデッキ型となる。

【０００５】ところが、オープンデッキ型のシリンダブ
ロック１は、シリンダボア４およびウォータジャケット
２を画成するシリンダ壁部１２のデッキ部１１側の端部
が自由端となっているため、ウォータジャケット２のブ
ロック外壁部１３よりも温度上昇が大きいシリンダ壁部
１２はその熱膨張によりシリンダ方向へと伸長して、シ
リンダヘッドを部分的に持ち上げることにより、ヘッド
ガスケットのシール性が低下する等の不具合を招いた。

【０００６】この対策として、ウォータジャケット２の
デッキ部１１側の開放端部に複数のデッキ補強片３が介
装され、デッキ補強片３の両端部、シリンダ壁部１２お
よびブロック外壁部１３に、電子ビームやレーザビーム
等の高エネルギービームで溶接し、二か所の溶接部６に
よって固定されている。

【０００７】図１０に示すように、シリンダブロック１
は隣り合うシリンダ壁が互いに接合して形成される、い
わゆるサイアミーズ式のものとなっており、各シリンダ
壁を可能な限り近接させて、機関全長を小さくしてい
る。

【０００８】ウォータポンプから送られる冷却水は、ウ
ォータジャケット２の気筒列方向における端部に設けら
れる図示しない入口から流入し、入口に近い順に各シリ
ンダ壁部１２のまわりを流れて各シリンダ壁部１２の熱
を吸収し、ウォータジャケット２のデッキ部１１側の開
口部９から図示しないシリンダヘッドに設けられた連通
孔を通ってシリンダヘッド内のウォータジャケットへと
分流し、シリンダヘッドの熱を吸収するようになってい
る。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来のオープンデッキ型のシリンダブロック１にあ
っては、デッキ補強片３はブロック状をしており、各シ
リンダ壁部１２のまわり２個ないしは３個設けられてい
るため、１つのシリンダブロック１に組付けられる部品
点数が増大することにより、各デッキ補強片３をシリン
ダブロック１に組付ける工程に手間がかかり、生産性が
悪いという問題点があった。

【００１０】また、上記サイアミーズ式シリンダブロッ
ク１の場合、隣り合うシリンダ壁部１２が互いに接合す
るシリンダ間接合部１４の冷却性が悪化し、シリンダ間
接合部１４の温度がシリンダ壁１２の他の部位より高く
なり、シリンダボア４の変形等を来す可能性がある。

【００１１】本発明は上記の問題点に着目し、オープン
デッキ型シリンダブロックの生産性、剛性、あるいは冷
却性を高めることを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
上部がシリンダヘッドに接合され、シリンダヘッド側に
解放してなるウォータジャケットを画成するシリンダ壁
部とブロック外壁部とが一体形成される水冷式内燃機関
のシリンダブロックにおいて、複数のリング部を互いに
連接して一体形成した補強部材を前記ウォータジャケッ
ト上部の開口部に介装して、補強部材を前記シリンダ壁
部と前記ブロック外壁部とに溶接により結合する。

【００１３】請求項２記載の発明は、前記補強部材に前
記シリンダ壁部と前記ブロック外壁部を結ぶ凸部を少な
くとも前記シリンダボアのスラスト側と反スラスト側に
位置して複数形成し、隣り合う凸部の間に前記シリンダ
ヘッド内に設けられるウォータジャケットに連通するウ
ォータジャケット出口を形成する。

【００１４】請求項３記載の発明は、前記シリンダブロ
ックに隣り合う前記各シリンダ壁部を結ぶシリンダ間接
合部を一体形成する一方、前記補強部材に隣り合う前記
各リング部を結ぶリング間接合部を前記シリンダ間接合
部に結合し、このシリンダ間接合部とリング間接合部の
少なくとも一方に、各シリンダ壁部の両側に位置するウ
ォータジャケットを連通する冷却水通路溝を形成する。

【００１５】

【作用】本発明において、ウォータジャケットの上部が
開口したオープンデッキ型のシリンダブロックは、補強
部材を介してシリンダ壁部およびブロック外壁部のデッ
キ部側の端部が結合されるため、温度上昇が大きいシリ
ンダ壁部がその熱膨張によりシリンダ方向への伸長して
シリンダヘッドを部分的に持ち上げることを抑制し、ヘ
ッドガスケットのシール性を維持することができる。

【００１６】請求項１記載の発明において、補強部材に
各シリンダ壁部のまわりに配置される複数のリング部を
互いに連接して一体形成することにより、シリンダブロ
ックへの組付けを容易に行うことができる。さらに、補
強部材の各リング部を一体化することにより、補強部材
をシリンダブロックに溶接する工程で、複数の溶接器を
同時に用いて自動化することが可能となり、この溶接に
要する時間を短縮することができる。

【００１７】請求項２記載の発明において、シリンダ壁
部の端部は補強部材の各凸部によりシリンダボアのスラ
スト側と反スラスト側でブロック壁部に結合されるた
め、ピストンの加振力に対するシリンダ壁部の剛性を有
効に高められ、シリンダ壁部から発生する振動や騒音が
抑えられる。

【００１８】請求項３記載の発明において、シリンダ間
接合部とリング間接合部の少なくとも一方に、各シリン
ダ壁部の左右に位置するウォータジャケットを連通する
冷却水通路溝を形成することにより、シリンダ間接合部
から冷却通路溝を流れる冷却水への放熱が促され、シリ
ンダ間接合部の温度がシリンダ壁の他の部位より高くな
ることを抑制し、シリンダ壁の温度分布を均一にして、
シリンダ壁の変形を抑制し、ピストン隙間を均一にし
て、フリクションを低減し、オイル消費を小さく抑えら
れる。

【００１９】

【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて
説明する。

【００２０】図５、図６に示すように、シリンダブロッ
ク１は直列に並ぶ４つのシリンダ壁１２を備える。シリ
ンダブロック１は隣り合うシリンダ壁１２どうしが互い
に接合する、いわゆるサイアミーズ式のものとなってお
り、各シリンダ壁１２を可能な限り近接させて、機関全
長を小さくしている。

【００２１】シリンダブロック１は、各シリンダ壁１２
のまわりに冷却水を循環させるウォータジャケット２が
設けられる。シリンダブロック１は、各シリンダ壁１２
との間にウォータジャケット２を画成するブロック外壁
部１３を有する。ブロック外壁部１３の前端に入口５が
形成される。

【００２２】ウォータポンプから送られる冷却水は、入
口５からウォータジャケット２に流入し、ウォータジャ
ケット２内において気筒列方向に流れつつ、ウォータジ
ャケット２のデッキ部１１側の開口部９から図示しない
シリンダヘッドに設けられた連通孔を通ってシリンダヘ
ッド内のウォータジャケットへと分流し、シリンダヘッ
ドの熱を吸収するようになっている。

【００２３】図３において、３３は図示しないクランク
シャフトに対する軸受部である。図６において、１７は
クランケース部、１８はオイルギャラリである。

【００２４】シリンダブロック１はウォータジャケット
２におけるデッキ部１１側の端部を開口部９として開放
した、いわゆるオープンデッキ型となっている。シリン
ダブロック１はアルミ合金を材質とし、金型によるダイ
キャスト製法により鋳造される。

【００２５】シリンダブロック１はその上端にシリンダ
ヘッドが接合するデッキ部１１を有し、デッキ部１１に
は複数のネジ穴１５が開口する。シリンダブロック１と
シリンダヘッドは、各ネジ穴１５に螺合する図示しない
ヘッドボルトを介して互いに締結される。

【００２６】図１、図２に示すように、ウォータジャケ
ット２を画成するシリンダ壁部１２とブロック外壁部１
３のデッキ部１１側の各端部の間には、シリンダブロッ
ク１と別体で設けられる補強部材としてのアッパーデッ
キ２０が介装される。

【００２７】アッパーデッキ２０は、図７にも示すよう
に、各シリンダ壁部１２のまわりに配置される４つのリ
ング部２１が互いに連接して一体形成され、隣り合うリ
ング部２１どうしを結ぶ３つのリング間接合部２２を有
している。

【００２８】アッパーデッキ２０は、各リング部２１の
内周面２６をシリンダ壁部１２の外周面１９に嵌合さ
せ、各リング部１１から径方向に突出する各凸部２３，
２４，２５をブロック外壁部１３の内壁面１６に嵌合さ
せる。

【００２９】４つの各凸部２３は各リング部２１の図示
しないピストンピンに直交するスラスト側に位置して形
成され、４つの各凸部２４は各リング部２１の反スラス
ト側に位置して形成され、２つの各凸部２５は前後各リ
ング部２１の前端と後端に位置して形成される。

【００３０】アッパーデッキ２０の各凸部２３，２４，
２５とブロック外壁部１３の間には１０個のウォータジ
ャケット出口８が画成される。各ウォータジャケット出
口８から図示しないシリンダヘッドに設けられた連通孔
を通ってシリンダヘッド内のウォータジャケットへと分
流する。

【００３１】シリンダ壁部１２とブロック外壁部１３に
はアッパーデッキ２０のリング部２１および各凸部２
３，２４の下端部に接合させる段部２７，２８がそれぞ
れ形成される。

【００３２】シリンダブロック１とアッパーデッキ２０
の各接合部は電子ビーム溶接やレーザー溶接等の高密度
エネルギー溶接によって、断続的あるいは連続的に結合
される。

【００３３】シリンダブロック１はアッパーデッキ２０
を溶接により結合した後に、そのデッキ部１１とアッパ
ーデッキ２０が面一に加工される。デッキ部１１および
アッパーデッキ２０とシリンダヘッドの間にはヘッドガ
スケットが介装され、このヘッドガスケットを介して各
シリンダボア４およびウォータジャケット２のシール性
が確保される。

【００３４】サイアミーズ式シリンダブロック１は、図
３にも示すように、隣り合うシリンダ壁部１２が互いに
接合するシリンダ間接合部１４を有し、各シリンダ間接
合部１４のデッキ部１１側には冷却水通路溝３０が形成
される。

【００３５】図４にも示すように、アッパーデッキ２０
の隣り合うリング部２１を結ぶリング間接合部２２の下
面には冷却水通路溝２９が形成される。

【００３６】冷却水通路溝３０と冷却水通路溝２９によ
り所定の断面積を持つ冷却水通路が画成され、この冷却
水通路により各シリンダ壁部１２の左右に位置するウォ
ータジャケット２が連通される。

【００３７】以上のように構成され、次に作用について
説明する。

【００３８】オープンデッキ型のシリンダブロック１
は、アッパーデッキ２０を介してシリンダ壁部１２およ
びブロック外壁部１３のデッキ部１１側の端部が結合さ
れるため、冷間始動時から高負荷運転が行われる運転条
件で、温度上昇が大きいシリンダ壁部１２がその熱膨張
によりシリンダ方向への伸長してシリンダヘッドを部分
的に持ち上げることを抑制し、ヘッドガスケットのシー
ル性を維持することができる。

【００３９】シリンダ壁部１２とブロック外壁部１３に
はアッパーデッキ２０のリング部２１の下端部に接合す
る段部２７，２８がそれぞれ形成されることにより、シ
リンダブロック１に対するアッパーデッキ２０の位置決
めが行われるとともに、機関運転中にシリンダ壁部１２
がブロック外壁部１３に対して熱膨張によりシリンダ方
向に伸長することが抑えられる。

【００４０】また、アッパーデッキ２０を介してシリン
ダブロック１の剛性が高められることにより、シリンダ
壁部１２あるいはブロック外壁部１３から発生する振動
や騒音が抑えられる。

【００４１】ピストンは燃焼圧力を受けて上死点から下
死点へと移動する過程でシリンダボア４のスラスト側に
押し付けられる一方、下死点から上死点へと移動する過
程でシリンダボア４の反スラスト側に押し付けられる。
このように交互に繰り返されるピストンの押圧力により
シリンダ壁部１２が加振される。

【００４２】シリンダ壁部１２の端部はアッパーデッキ
２０の各凸部２３，２４によりスラスト側と反スラスト
側でブロック壁部１２に結合されるため、上記ピストン
の加振力に対する剛性を有効に高められ、シリンダ壁部
１２の振動を十分に低減することができる。

【００４３】アッパーデッキ２０は、各シリンダ壁部１
２のまわりに配置される４つのリング部２１が互いに連
接して一体形成されることにより、アッパーデッキ２０
自体の剛性を高められるとともに、図９，１０に示した
複数のデッキ補強片３を組付ける従来装置に比べて、シ
リンダブロック１への組付け作業を容易に行うことがで
きる。

【００４４】さらに、アッパーデッキ２０は各リング部
２１および凸部２３，２４，２５を一体化することによ
り、アッパーデッキ２０をシリンダブロック１に溶接す
る工程において、複数の溶接器を同時に用いて自動化す
ることが可能となり、この溶接に要する時間を大幅に短
縮することができる。

【００４５】また、入口５からウォータジャケット２に
流入した冷却水は、ウォータジャケット２内において気
筒列方向に流れ、各シリンダ壁部１２の熱を吸収しつ
つ、アッパーデッキ２０の各凸部２３，２４，２５とブ
ロック外壁部１３の間に開口する１０個のウォータジャ
ケット出口８を通ってシリンダヘッド内のウォータジャ
ケットへと分流する。

【００４６】サイアミーズ式シリンダブロック１の場
合、隣り合うシリンダ壁部１２が互いに接合するシリン
ダ間接合部１４の冷却性が悪化し、シリンダ間接合部１
４の温度がシリンダ壁１２の他の部位より高くなり、シ
リンダボア４の変形を来す可能性がある。

【００４７】この対策として、各シリンダ間接合部１４
と各リング間接合部２２に冷却水通路溝３０と２９がそ
れぞれ形成されることにより、シリンダ壁部１２から冷
却通路溝２９，３０を流れる冷却水への放熱が促され、
シリンダ間接合部１４の温度がシリンダ壁１２の他の部
位より高くなることを抑制する。このようにシリンダ壁
１２の温度分布を均一にすることにより、シリンダ壁１
２の変形を抑制し、ピストン隙間を均一にして、フリク
ションを低減するとともに、オイル消費を小さく抑えら
れる。

【００４８】次に、図８に示す他の実施例について説明
する。なお、図１との対応部分には同一符号を付して示
すことにする。

【００４９】アッパーデッキ４０は、各シリンダ壁部１
２のまわりに配置される４つのリング部４１が互いに連
接して一体形成され、隣り合うリング部４１どうしを結
ぶリング間接合部４２を有している。

【００５０】アッパーデッキ４０は、各リング部４１の
外周面４６を全周に渡ってブロック外壁部１３の内壁面
１６に嵌合させ、各リング部４１から内径方向に突出す
る各凸部４３，４４，４５をシリンダ壁部１２の外周面
１９に嵌合させており、シリンダブロック１とアッパー
デッキ１０の接合部は電子ビーム溶接やレーザー溶接等
によって、断続的あるいは連続的に結合される。

【００５１】４つの各凸部４３は各リング部４１のスラ
スト側に位置して形成され、４つの各凸部４４は各リン
グ部２１の反スラスト側に位置して形成され、２つの各
凸部４５は前後各リング部４１の前端と後端に位置して
形成される。

【００５２】アッパーデッキ４０の各凸部４３，４４，
４５とシリンダ壁部１２の間には１０個のウォータジャ
ケット出口４８が画成される。

【００５３】図４に示すように、サイアミーズ式シリン
ダブロック１の各シリンダ間接合部１４のデッキ部１１
側には冷却水通路溝３０が形成される一方、アッパーデ
ッキ４０のリング間接合部４２の下面には冷却水通路溝
４９が形成される。この冷却水通路溝３０と冷却水通路
溝４９により所定の断面積を持つ冷却水通路が画成さ
れ、この冷却水通路により各シリンダ壁部１２の左右に
位置するウォータジャケット２が互いに連通される。

【００５４】以上のように構成され、次に作用について
説明する。

【００５５】入口５からウォータジャケット２に流入し
た冷却水は、ウォータジャケット２内において気筒列方
向に流れ、各シリンダ壁部１２の熱を吸収しつつ、アッ
パーデッキ４０の各凸部４３，４４，４５とブロック外
壁部１３の間に開口する１０個のウォータジャケット出
口４８を通ってシリンダヘッド内のウォータジャケット
へと分流する。

【００５６】この場合、各ウォータジャケット出口４８
は、アッパーデッキ４０の各リング部４１とシリンダ壁
部１２の間に画成されたいるため、ウォータジャケット
２において各ウォータジャケット出口４８へと向かう冷
却水のシリンダ壁部１２に沿って流れる。このため、シ
リンダ壁部１２に形成された冷却通路溝３０を冷却水が
流れる効果と相俟って、リンダ壁部１２から冷却水への
放熱が促され、シリンダ壁１２の温度分布を均一にし
て、シリンダ壁１２の変形を抑制し、ピストン隙間を均
一にして、フリクションを低減し、オイル消費を小さく
抑えることができる。

【００５７】

【発明の効果】以上説明したように請求項１記載の発明
は、上部がシリンダヘッドに接合され、シリンダヘッド
側に解放してなるウォータジャケットを画成するシリン
ダ壁部とブロック外壁部とが一体形成される水冷式内燃
機関のシリンダブロックにおいて、複数のリング部を互
いに連接して一体形成した補強部材を前記ウォータジャ
ケット上部の開口部に介装して、補強部材を前記シリン
ダ壁部と前記ブロック外壁部とに溶接により結合したた
め、補強部材を介してオープンデッキ型のシリンダブロ
ックの剛性を高めるとともに、熱変形を抑制してヘッド
ガスケットのシール性を維持する一方で、製造時に補強
部材のシリンダブロックへの組付けを容易に行うことが
できるとともに、溶接に要する時間を短縮して生産性を
高めることができる。

【００５８】請求項２記載の発明は、前記補強部材に前
記シリンダ壁部と前記ブロック外壁部を結ぶ凸部を少な
くとも前記シリンダボアのスラスト側と反スラスト側に
位置して複数形成し、隣り合う凸部の間に前記シリンダ
ヘッド内に設けられるウォータジャケットに連通するウ
ォータジャケット出口を形成したため、シリンダ壁部の
端部は補強部材の各凸部によりピストンの加振力に対す
る剛性を有効に高められ、シリンダ壁部から発生する振
動や騒音が十分に抑えることができる。

【００５９】請求項３記載の発明は、前記シリンダブロ
ックに隣り合う前記各シリンダ壁部を結ぶシリンダ間接
合部を一体形成する一方、前記補強部材に隣り合う前記
各リング部を結ぶリング間接合部を前記シリンダ間接合
部に結合し、このシリンダ間接合部とリング間接合部の
少なくとも一方に、各シリンダ壁部の両側に位置するウ
ォータジャケットを連通する冷却水通路溝を形成したた
め、シリンダ間接合部から冷却通路溝を流れる冷却水へ
の放熱が促され、シリンダ間接合部の温度がシリンダ壁
の他の部位より高くなることを抑制することにより、シ
リンダ壁の温度分布を均一にして、シリンダ壁の変形を
抑制し、ピストン隙間を均一にし、フリクションを低減
するとともに、オイル消費を小さく抑えられる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示すシリンダブロックおよび
アッパーデッキの平面図。

【図２】同じくシリンダブロックおよびアッパーデッキ
の横断面図。

【図３】同じくシリンダブロックおよびアッパーデッキ
の縦断面図。

【図４】同じくシリンダブロックおよびアッパーデッキ
の一部を拡大した縦断面図。

【図５】同じくシリンダブロックの平面図。

【図６】同じくシリンダブロックの横断面図。

【図７】同じくアッパーデッキの平面図。

【図８】他の実施例を示すアッパーデッキの平面図。

【図９】従来例を示すシリンダブロックの横断面図。

【図１０】同じくシリンダブロックの平面図。

【符号の説明】

１ シリンダブロック ２ ウォータジャケット ４ シリンダボア ５ ウォータジャケット入口 ８ ウォータジャケット出口 ９ ウォータジャケット開口部 １１ デッキ部 １２ シリンダ壁部 １３ ブロック外壁部 １４ シリンダ間接合部 ２０ アッパーデッキ（補強部材） ２１ リング部 ２２ リング間接合部 ２３ スラスト側凸部 ２４ 反スラスト側凸部 ２５ 前後凸部 ２９ 冷却通路溝 ３０ 冷却通路溝

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 上部がシリンダヘッドに接合され、シリ
   ンダヘッド側に解放してなるウォータジャケットを画成
   するシリンダ壁部とブロック外壁部とが一体形成される
   水冷式内燃機関のシリンダブロックにおいて、複数のリ
   ング部を互いに連接して一体形成した補強部材を前記ウ
   ォータジャケット上部の開口部に介装して、補強部材を
   前記シリンダ壁部と前記ブロック外壁部とに溶接により
   結合したことを特徴とする水冷式内燃機関のシリンダブ
   ロック構造。
2. 【請求項２】 前記補強部材に前記シリンダ壁部と前記
   ブロック外壁部を結ぶ凸部を少なくとも前記シリンダボ
   アのスラスト側と反スラスト側に位置して複数形成し、
   隣り合う凸部の間に前記シリンダヘッド内に設けられる
   ウォータジャケットに連通するウォータジャケット出口
   を形成したことを特徴とする請求項１記載の水冷式内燃
   機関のシリンダブロック構造。
3. 【請求項３】 前記シリンダブロックに隣り合う前記各
   シリンダ壁部を結ぶシリンダ間接合部を一体形成する一
   方、前記補強部材に隣り合う前記各リング部を結ぶリン
   グ間接合部を前記シリンダ間接合部に結合し、このシリ
   ンダ間接合部とリング間接合部の少なくとも一方に、各
   シリンダ壁部の両側に位置するウォータジャケットを連
   通する冷却水通路溝を形成したことを特徴とする請求項
   １または２記載の水冷式内燃機関のシリンダブロック構
   造。