JPH10169503A - エンジンのシリンダブロック - Google Patents

エンジンのシリンダブロック

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JPH10169503A
JPH10169503A JP32556396A JP32556396A JPH10169503A JP H10169503 A JPH10169503 A JP H10169503A JP 32556396 A JP32556396 A JP 32556396A JP 32556396 A JP32556396 A JP 32556396A JP H10169503 A JPH10169503 A JP H10169503A
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JP
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liner
engine
cylinder block
cylinder
case
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JP32556396A
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Inventor
Masahiro Nakayama
正大 中山
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Subaru Corp
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Fuji Heavy Industries Ltd
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F1/00—Cylinders; Cylinder heads 
    • F02F1/02—Cylinders; Cylinder heads  having cooling means
    • F02F1/10—Cylinders; Cylinder heads  having cooling means for liquid cooling
    • F02F1/108—Siamese-type cylinders, i.e. cylinders cast together
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F7/00—Casings, e.g. crankcases
    • F02F7/0002—Cylinder arrangements
    • F02F7/0007—Crankcases of engines with cylinders in line
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B75/00—Other engines
    • F02B75/16—Engines characterised by number of cylinders, e.g. single-cylinder engines
    • F02B75/18—Multi-cylinder engines
    • F02B2075/1804—Number of cylinders
    • F02B2075/1816—Number of cylinders four
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05C—INDEXING SCHEME RELATING TO MATERIALS, MATERIAL PROPERTIES OR MATERIAL CHARACTERISTICS FOR MACHINES, ENGINES OR PUMPS OTHER THAN NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES
    • F05C2251/00—Material properties
    • F05C2251/04—Thermal properties
    • F05C2251/042—Expansivity

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Cylinder Crankcases Of Internal Combustion Engines (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】シリンダブロックの仕様変更を安価且つ短期間
で効率良く行い、また、軽量且つ安価でピストン部のク
リアランスの精度も良いエンジンのシリンダブロックを
提供する。 【解決手段】ウォータジャケット７ａをライナ６の外周
に備えたライナケース３をクランクケース４のシリンダ
部分に装着する。ライナケース３の材質は安価且つ熱膨
張係数が小さい材質を用いて形成し、クランクケース４
の材質は軽量な材質を用いて形成する。シリンダブロッ
ク２の仕様変更の際は、ライナケース３とクランクケー
ス４とのうち変更箇所の属するどちらか一方の変更を行
う。エンジン組立てはシリンダヘッド５、ライナケース
３、クランクケース４を共締によって一度に組み立て
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する分野】本発明は、分割形成したエンジン
のシリンダブロックの改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】エンジンのシリンダブロックの構成につ
いては、一般に鉄系合金またはアルミニウム合金を用い
た一体鋳造品が採用されてきた。鉄系合金製の一体鋳造
によるエンジンのシリンダブロックは軽量化が困難であ
り、一方アルミニュウム合金製の一体鋳造によるエンジ
ンのシリンダブロックは軽量化は図れるものの、鉄系合
金と比較すると高価であるうえ、熱膨張係数が大きく、
特に、ピストン部クリアランスの精度を得ることが鉄系
合金製のものに比べ困難である。なお、上記アルミニュ
ウム合金製のシリンダブロックにおいて、特殊な、熱膨
張係数の小さいアルミニュウム合金を用いて一体鋳造を
行うこともあるが、この熱膨張係数の小さいアルミニュ
ウム合金は一般のアルミニュウム合金と比較すると高価
で、コスト面でより不利である。
【０００３】このように、鉄系合金製またはアルミニュ
ウム合金製の一体鋳造によるエンジンのシリンダブロッ
クは、それぞれが一長一短の特徴を有し、そのため軽量
且つ安価でピストン部のクリアランスの精度が良いエン
ジンのシリンダブロックを製造することは困難であっ
た。
【０００４】また、上記一体鋳造品において、シリンダ
部分のボア径やストローク長、シリンダ部分のウォータ
ジャケット等の仕様変更を行う際は、シリンダブロック
全体を作り直さなければならず、ひいては鋳型全体を作
り直すこととなり、仕様変更を行う際の鋳型の製造コス
ト、製造期間等にかなりのものを必要とし、効率が悪
い。
【０００５】ところで、上記アルミニュウム合金製のシ
リンダブロックでは、これまで、ピストン部のクリアラ
ンスの精度の問題を解決するために、熱膨張係数が小さ
い別材料（例えば鉄系合金）のライナを鋳込む等の対策
がとられてきた。アルミニュウム合金製のシリンダブロ
ックにライナを鋳込むことにより、軽量でピストン部の
クリアランスの精度の良いシリンダブロックを製作する
ことができる。しかし、このライナを鋳込んだシリンダ
ブロックにおいても、依然シリンダ部分のボア径やスト
ローク長、シリンダ部分のウォータジャケット等の仕様
変更を行う際のコスト、製作期間等の効率の悪さの問題
の解決は困難である。しかも、ライナを鋳込んだ分、複
数気筒のエンジンでは各シリンダの軸間距離が大きくな
るという問題が生じてしまう。
【０００６】近年、複数気筒のエンジンにおいて、各気
筒の各ライナ（例えば４気筒エンジンであれば４本のラ
イナ）を予め連結して一体に形成したスリーブ・ライナ
を用いたシリンダブロックが実用化されている。この技
術によれば、ライナを用いることにより生じる、シリン
ダの軸間距離が大きくなるという問題点は解決できる
が、この技術においても、依然シリンダ部分のボア径や
ストローク長、シリンダ部分周囲のウォータジャケット
等の仕様変更を行う際のコスト、製作期間等の効率の悪
さの問題の解決は困難である。
【０００７】また、特開昭５５−２９０２２号公報で
は、シリンダ部とクランク軸受部とを一体的に鋳造成形
した内側部材と、アルミ合金等で形成した外側部材とを
ボルト結着等で一体化し、これら内側部材と外側部材と
にそれぞれ形成された凹部によってウォータジャケット
を形成するシリンダブロックの技術が開示されている。
この技術では、内側部材と外側部材とで異なる材料を用
いてピストン部のクリアランスを保ちつつ軽量化を図る
ことができる。また、シリンダ部分のボア径やストロー
ク長等の仕様変更を行うときは内側部材を変更するだけ
で良い。しかしながら上記内側部材はシリンダ部分から
クランク軸受部までの広範囲が一体化されており、（上
述の各一体鋳造品のシリンダブロックと比較すれば多少
は改善されるものの）効率が良いとはいえない。また、
ウォータジャケットは内側部材と外側部材とを嵌合する
ことにより形成されるので、ウォータジャケットの仕様
変更時は外側部材と内側部材の全ての部品を変更しなけ
ればならず効率良く仕様変更を行うことは困難である。
さらに、このウォータジャケットは、内側部材と外側部
材とを一体化する際に水密性を保つことが難しい。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】このように、軽量且つ
安価で、ピストン部のクリアランスの精度が良く、しか
も仕様変更時のコスト、期間において効率がよいエンジ
ンのシリンダブロックを実現するために、様々な改良が
行われてきた。
【０００９】しかし、上述のどの従来技術においても、
ピストン部のボア径やストローク長、ウォータジャケッ
ト等の仕様変更を安価且つ短期間で効率良く行うことは
困難である。また、上述のように、アルミニュウム合金
製のシリンダブロックにライナを鋳込む技術では、複数
気筒のエンジンにおいてはシリンダの軸間距離が大きく
なるという新たな問題が生じ、また、特開昭５５−２９
０２２号公報の技術においても、ウォータジャケットの
水密性を保ち一体化することが困難になるといった新た
な問題が生じる。更に、上述のどの技術においても、ピ
ストン部のボア径やストローク長、ウォータジャケット
等の仕様変更を安価且つ短期間で効率良く行うことは困
難である。
【００１０】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、複数気筒のエンジンでのピストン間距離の問題や、
水密性の問題等が生じることなく、軽量且つ安価で、ピ
ストン部のクリアランスの精度が良く、しかも仕様変更
を安価且つ短期間で効率良く行えるエンジンのシリンダ
ブロックを提供することを目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１記載の本発明によるエンジンのシリンダブ
ロックは、ウォータジャケットをライナの外周に備えた
ライナケースを、クランクケースのシリンダ部分に装着
するものである。上記ライナケースと上記クランクケー
スは、それぞれ適正な材料を用いることで、軽量且つ安
価でピストン部のクリアランスの精度が良いエンジンの
シリンダブロックを実現でき、更に、シリンダブロック
の仕様変更は、上記ライナケースと上記クランクケース
のうち、変更箇所が属する一方だけを変更することで安
価且つ短期間で効率良く行える。また、ウォータジャケ
ットは上記ライナケースだけに作られているので水密性
を損なうことはない。
【００１２】請求項２記載の本発明によるエンジンのシ
リンダブロックは、複数のライナを連設し、且つウォー
タジャケットを備えたライナケースを、クランクケース
のシリンダ部分に装着するものである。上記ライナケー
スと上記クランクケースは、それぞれ適正な材料を用い
ることで、軽量且つ安価でピストン部のクリアランスの
精度が良いエンジンのシリンダブロックを実現でき、更
に、シリンダブロックの仕様変更は、上記ライナケース
と上記クランクケースのうち、変更箇所が属する一方だ
けを変更することで安価且つ短期間で効率良く行える。
しかも、複数のライナは予め連結した構造であるため、
シリンダの軸間距離が大きくなることはない。また、ウ
ォータジャケットは上記ライナケースだけに作られてい
るので水密性を損なうことはない。
【００１３】請求項３記載の本発明によるエンジンのシ
リンダブロックは、請求項１、請求項２記載のエンジン
のシリンダブロックにおいて、上記ライナケースはシリ
ンダヘッドと共に上記クランクケースに装着するもので
ある。請求項１、請求項２記載のエンジンのシリンダブ
ロックにおいて、組立時には、上記クランクケース、上
記ライナケース、シリンダヘッドを共締することによ
り、作業工程の増加を最小限に抑えることができる。
【００１４】請求項４記載の本発明によるエンジンのシ
リンダブロックは、請求項１、請求項２、請求項３のい
ずれか一に記載のエンジンのシリンダブロックにおい
て、上記ライナケースの材質は、上記クランクケースの
材質よりも熱膨張係数が小さい材質とするものである。
請求項１、請求項２、請求項３のいずれか一に記載のエ
ンジンのシリンダブロックにおいて、上記ライナケース
の材質は、上記クランクケースよりも熱膨張係数の小さ
いものを用いることにより確実にピストン部のクリアラ
ンスの精度を保つことができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下図面を参照してこの発明を具
体的に説明する。図１〜図５は本発明の実施の形態に係
り、図１はエンジンの要部断面図、図２はエンジンのシ
リンダブロックのライナケースとクランクケースとを分
割して示す斜視図、図３はエンジンのシリンダブロック
の全体斜視図、図４はライナケースを斜下方向から見た
一部断面図、図５はクランクケースとライナケースとの
接合部の拡大断面図である。
【００１６】これらの図において、符号１は４気筒のエ
ンジンを示し、符号２はこのエンジン１のシリンダブロ
ック、符号５は上記エンジン１のシリンダヘッドを示
す。
【００１７】上記エンジン１のシリンダブロック２は、
熱膨張係数の小さい鉄系合金を用いて一体鋳造されたラ
イナケース３と、軽量なアルミニュウム合金を用いて一
体鋳造されたクランクケース４とで主要に構成されてい
る。尚、本発明の実施の形態においては、ライナケース
３の材質の方が上記クランクケース４の材質よりも熱膨
張係数の小さいものを用いている。
【００１８】上記ライナケース３には、４本のライナ６
が連結されて一体構造に形成されており、このライナ６
の外側部にはこのライナ６を冷却するためのウォータジ
ャケット７ａが設けられている。
【００１９】尚、上記ウォータジャケット７ａは、上記
ライナケース３の上面のシリンダヘッド５側で開口して
おり、上記ウォータジャケット７ａは砂中子を用いずに
形成されるようになっている。
【００２０】上記ライナケース３の上記シリンダヘッド
５側上縁には、上記クランクケース４と上記シリンダヘ
ッド５とで挟持されるフランジ部８が形成されており、
このフランジ部８にはボルト貫通孔９ａが適宜穿設され
ている。
【００２１】また、上記フランジ部８の上記シリンダヘ
ッド５側の面には、上記ライナケース３と上記シリンダ
ヘッド５との位置決めのための係合突起１０が上記フラ
ンジ部の四隅の内の一つの隅とその対角線上のもう一つ
の隅とに対設されている。
【００２２】更に、上記フランジ部８の上記クランクケ
ース４側の面上であって、上記ボルト貫通孔９ａよりも
内側で、上記ウォータジャケット７ａを形成する外壁か
ら所定間隔隔てた周囲には、Ｖ字溝１２ａが刻設されて
いる。
【００２３】上記クランクケース４は、そのシリンダ部
分にライナケース支持部１６が形成され、このライナケ
ース支持部１６の上記ライナケース３側には、ライナケ
ース受け口１７が開口されており、上記ライナケース３
と上記ライナケース受け口１７とはインロー結合によっ
て嵌合自在な形状に形成されている。
【００２４】また、このライナケース受け口１７を形成
するライナケース支持部１６のライナケース３側の肉厚
部分で上記Ｖ字溝１２ａに対応する部位には、Ｖ字溝１
２ｂが刻設されており、このＶ字溝１２ｂの形状は上記
Ｖ字溝１２ａを略上下反転させた形状となっている。
【００２５】更に、上記ライナケース受け口１７の肉厚
部分で上記ボルト貫通孔９ａに対応する場所には、ボル
ト穴９ｂが螺設されている。
【００２６】上記シリンダヘッド５には、上記ライナケ
ース３の上記ボルト貫通孔９ａに対応するボルト貫通孔
９ｃが穿設されている。
【００２７】また、上記シリンダヘッド５の内部にはウ
ォータジャケット７ｂが形成されている。このウォータ
ジャケット７ｂは、上記シリンダヘッド５のライナケー
ス側で開口されており、上記ライナケース３の上記ウォ
ータジャケット７ａに連通されている。
【００２８】上記シリンダヘッド５の下面には、上記ラ
イナケース３の上記係合突起１０に対応する、図示しな
い係合穴が穿設されている。
【００２９】尚、図１において、符号１９は上記シリン
ダヘッド５、上記ライナケース３、上記クランクケース
４を共締するボルト、符号２０は上記シリンダヘッド５
と上記ライナケース３との間に用いるガスケットであ
り、図５において、符号２１は上記ライナケース３と上
記クランクケース４との気密を保つためのＯリングであ
る。
【００３０】次に、上記ライナケース３、上記クランク
ケース４、上記シリンダヘッド５の組立方法についての
一例を以下に説明する。
【００３１】先ず、上記クランクケース４のライナケー
ス受け口１７と上記ライナケース３とをインロー結合す
る。このとき、上記ライナケース３のＶ字溝１２ａと上
記クランクケース４の上記Ｖ字溝１２ｂとの間に上記Ｏ
リング２１を挟み込み上記ライナケース３と上記クラン
クケース４との接合部分の気密を保つ。尚、上記Ｏリン
グ２１のかわりに液状ガスケットを用いてもよい。
【００３２】次に、上記シリンダヘッド５を上記ガスケ
ット２０を介して上記ライナケース３に接続する。ここ
で、上記シリンダヘッド５と上記ライナケース３との位
置決めは、上記シリンダヘッド５の係合穴に上記ライナ
ケース３の係合突起１０を嵌入することにより行う。
【００３３】この後、上記ボルト貫通孔９ｃ、上記ボル
ト貫通孔９ａ、上記ボルト穴９ｂに、ボルト１９を通
し、上記シリンダヘッド５、上記ガスケット２０、上記
ライナケース３、上記クランクケース４を共締めする。
【００３４】尚、上記ライナケース３、上記クランクケ
ース４、上記シリンダヘッド５の組立方法は、上記組立
方法に限らず、工場のライン等によっては他の順序で組
み立ててもよい。
【００３５】従来の一体鋳造によって製造されるエンジ
ンのシリンダブロックは、ライナ部のボア径の変更やス
トローク長の変更、ウォータジャケットの変更、クラン
ク室の変更等、仕様変更を行う必要が生じた場合、その
変更箇所がたとえ微小なものであっても、シリンダブロ
ックの鋳型全体を作り直さなければならなかった。しか
し、鋳型は非常に高価であり、その高価な鋳型全体を作
り直すことはコスト面において非常に効率が悪い。それ
ばかりではなく、長期の製作期間をも必要とし、製作期
間の面においても効率が悪い。
【００３６】これに対し、本発明の実施の形態による上
記エンジンのシリンダブロック２は、上記ライナ６の仕
様変更、上記ウォータジャケット７ａの変更、上記クラ
ンク室１５の変更等を行う際、上記ライナケース３或は
上記クランクケース４のうち、その変更箇所が属するど
ちらか一方だけを作り直せばよいため、高価な鋳型全体
を作り直す必要はなく、製作コスト、製作期間の両方に
おいて効率が良い。
【００３７】そのため、上記ライナ６の仕様変更を行っ
たり、上記ウォータジャケット７ａの形状を各シリンダ
に応じて変更して上記エンジン１の稼動時のフリクショ
ン低減を図ったり等の変更が、安価で、かつ、短期間に
効率良く行える。
【００３８】上記エンジンのシリンダブロック２は、上
記ライナケース３には熱膨張係数が小さい鉄系合金を用
いることでピストン部のクリアランスの精度を良くで
き、クランクケース４には軽量なアルミニュウム合金を
用いることで軽量化を図ることができる。
【００３９】上記エンジンのシリンダブロック２の、更
なる軽量化を図る場合は、ライナケース３に熱膨張係数
の小さいアルミニュウム合金を用いることによってピス
トン部のクリアランスの精度を損なうことなくエンジン
のシリンダブロックの軽量化を図ることが可能である。
尚、熱膨張係数の小さいアルミニュウム合金は非常に高
価なものであるが、ライナケース３のみの使用とするこ
とでコスト低減も図れる。
【００４０】上記エンジンのシリンダブロック２は、分
割形成したことによって多少の部品点数の増加はあるも
のの、エンジン組立時には上記クランクケース４、上記
ライナケース３、上記シリンダヘッド５を同一のボルト
１９で共締することによって、作業工程の複雑化を最小
限に抑えることができる。
【００４１】また、上記ライナケース３と上記クランク
ケース４との接合面の気密を保つために用いる部材は、
これらの接合面が上記ウォータジャケット７ａよりも外
側にあり、接合面は上記ウォータジャケット７ａによっ
て冷却されるため、上記ライナケース３と上記シリンダ
ヘッド５との間に用いる、上記ガスケット２０のような
耐熱性の高い高価な材料を用いる必要はなく、上記Ｏリ
ング２１或は液状ガスケット程度のもので十分である。
そのため、上記エンジンのシリンダブロック２を分割形
成したために新たに必要となる上記気密部材によるコス
トの大幅アップはない。
【００４２】上記ライナケース３の４本の各ライナ６は
連結されて一体構造となっているため、各シリンダの軸
間距離が大きくなることはない。
【００４３】ライナ外側の壁面は、一体鋳造によるエン
ジンのシリンダブロックにおいては一般的にシリンダブ
ロック内部のウォータジャケットによって仕切られた二
重壁構造であったが、本発明の実施の形態による上記エ
ンジンのシリンダブロック２においては、上記ライナケ
ース３がウォータジャケット７ａによって仕切られた二
重壁と、上記クランクケース４のライナケース支持部１
６とで形成される都合三重壁構造となっているため、エ
ンジン稼動時におけるシリンダからの直接の振動の伝達
を小さくすることができる。
【００４４】更に、本発明の実施の形態による上記エン
ジンのシリンダブロック２のライナ６の下端は、振動の
放射源である上記クランクケース４とは接していないの
で上記クランクケース４からの振動の放射も小さくする
ことができる。
【００４５】尚、本発明の実施の形態では、４気筒エン
ジンを例に説明したが、単気筒、２気筒、３気筒、５気
筒以上のエンジンにも適用可能である。
【００４６】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、複
数気筒のエンジンでのシリンダの軸間距離の問題や、水
密性の問題等が生じることなく、軽量且つ安価で、ピス
トン部のクリアランスの精度も良く、さらに、仕様変更
を安価且つ短期間で効率良く行えるという優れた効果を
奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】エンジンの要部断面図
【図２】エンジンのシリンダブロックのライナケースと
クランクケースとを分割して示す斜視図
【図３】エンジンのシリンダブロックの全体斜視図
【図４】ライナケースを斜下方向から見た一部断面斜視
図
【図５】クランクケースとライナケースとの接合部の拡
大断面図
【符号の説明】
１ エンジン ２ シリンダブロック ３ ライナケース ４ クランクケース ５ シリンダヘッド ６ ライナ ７ａ ウォータジャケット １６ ライナケース支持部

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】ウォータジャケットをライナの外周に備え
    たライナケースを、クランクケースのシリンダ部分に装
    着したことを特徴とするエンジンのシリンダブロック。
  2. 【請求項２】複数のライナを連設し、且つウォータジャ
    ケットを備えたライナケースを、クランクケースのシリ
    ンダ部分に装着したことを特徴とするエンジンのシリン
    ダブロック。
  3. 【請求項３】上記ライナケースはシリンダヘッドと共に
    上記クランクケースに装着することを特徴とする請求項
    １または請求項２記載のエンジンのシリンダブロック。
  4. 【請求項４】上記ライナケースの材質は、上記クランク
    ケースの材質よりも熱膨張係数が小さい材質であること
    を特徴とする請求項１、請求項２または請求項３のいず
    れか一に記載のエンジンのシリンダブロック。
JP32556396A 1996-12-05 1996-12-05 エンジンのシリンダブロック Pending JPH10169503A (ja)

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