JPS60182338A - 軽金属製内燃機関用シリンダブロツク - Google Patents

軽金属製内燃機関用シリンダブロツク

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Publication number
JPS60182338A
JPS60182338A JP3804084A JP3804084A JPS60182338A JP S60182338 A JPS60182338 A JP S60182338A JP 3804084 A JP3804084 A JP 3804084A JP 3804084 A JP3804084 A JP 3804084A JP S60182338 A JPS60182338 A JP S60182338A
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JP
Japan
Prior art keywords
cylinder
cylinder block
light metal
combustion engine
internal combustion
Prior art date
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Pending
Application number
JP3804084A
Other languages
English (en)
Inventor
Yoshiaki Tatematsu
立松 義明
Yoshinari Kawase
川瀬 良也
Hideo Ishikawa
石川 秀雄
Seiji Funatani
鮒谷 清司
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
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Publication of JPS60182338A publication Critical patent/JPS60182338A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02FCYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F7/00Casings, e.g. crankcases
    • F02F7/0085Materials for constructing engines or their parts
    • F02F7/0087Ceramic materials
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02FCYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F1/00Cylinders; Cylinder heads 
    • F02F1/18Other cylinders
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05CINDEXING SCHEME RELATING TO MATERIALS, MATERIAL PROPERTIES OR MATERIAL CHARACTERISTICS FOR MACHINES, ENGINES OR PUMPS OTHER THAN NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES
    • F05C2253/00Other material characteristics; Treatment of material
    • F05C2253/16Fibres

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Cylinder Crankcases Of Internal Combustion Engines (AREA)
  • Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、内燃機関に係り、更に詳細には軽金属製内燃
機関用シリンダブロックに係る。
従来技術 自動車等の車輌に搭載される内燃機関のシリンダブロッ
クは、従来より一般に、シリンダブロック本体と該シリ
ンダブロック本体に鋳くるまれた複数個のシリンダライ
ナとよりなっており、シリンダライナによりシリンダボ
ア、即ちピストンとの摺動面が郭定されている。この場
合内燃機関の軽量化を図るべく、シリンダブロック本体
はアルミニウム合金にて形成されており、シリンダブロ
ックは遊離黒鉛を含み自己潤滑性に優れた鋳鉄にて形成
されている。
かかる従来の内燃機関用シリンダブロックに於ては、鋳
鉄の比重が比較的高いため、シリンダブロックの軽量化
を図るには限度があり、またシリンダライナのシリンダ
ボアを郭定する内壁面は切削加工等により仕−Lげられ
ているため比較的高価である。かかる具合に対処すべく
シリンダライナを高圧鋳造法やダイカスト鋳造法の如く
生産(−1及び寸法精度の高い鋳造法によりアルミニウ
ム合金にて形成することが検討されている。しかし一般
のアルミニウム合金はもちろんのこと、耐摩耗性に優れ
た高りイ索含有アルミニウム合金によってちシリンダラ
イナのシリンダボア壁面の摺動特性を内燃機関の過酷な
運転にも耐え得る特11どづることはできない。そこで
シリンダライナのシリンダボアを郭定する壁面部をアル
ミナ繊維の如きセラミックIIi帷にて複合強化するこ
とにより、シリンダボア壁面の耐#耗竹を向上させるこ
とが検討されている。しかしかかる方法に於ては、アル
ミナ繊維の如きセラミック繊維が比較的高価であるため
シリンダブロックのコストが増大するという不具合があ
る。
発明の目的 本発明は、#h鉄製のシリンダライブが鋳くるまれた従
来のシリンダブロックよりも軽量であり、アルミニウム
合金製のシリンダライナが鋳ぐるまれたシリンダブロッ
クよりも追かに耐久性に優れ、史にはシリンダライナ又
はシリンダブロックのシリンダボアを郭定づる壁面部全
体が高性能のセラミック繊維にて複合強化されたシリン
ダブロックよりも低廉な軽金属製内燃機関用シリンダブ
ロックを提供することを目的としている。
発明の構成 上述の如き目的は、本発明によれば、軽金属製内燃vs
関出用シリンダブロックして、シリンダボアを郭定する
壁面部の一部の領域であって少くとも上死点にあるピス
トンのトップランドの上端に対向する部分より前記ピス
トンの(?カントランドに対向する部分までの領域が第
一の強化繊維にて複合強化されており、前記壁面部の他
の領域が第二の強化繊維にて複合強化されており、前記
第一の強化繊維は前記第二の強化繊維よりも耐摩耗(’
1及び耐熱性に優れていることを特徴とする軽金属製内
燃機関用シリンダブロックによって達成される。
発明の作用及び効果 かかる構成によれば、シリンダブロックのシリンダボア
を郭定する壁面部は第−及び第二の強化llnによって
複合強化されるので、アルミニウム合金のみよりなるシ
リンダライナが鋳ぐるまれたシリンダブロックの場合に
比してシリンダボア壁面の耐摩耗性や耐焼付性が遥かに
優れており、また最も過酷な摩耗及び熱角荷に曝される
部分のみが耐摩耗性及び耐熱↑4に優れた高性能な強化
1.I紺にて複合強化され、他の部分がそれよりも低廉
な強化l1illlにて複合強化されるので、シリンダ
ブ1]ツクのシリンダボアを郭定する壁面郡全体が高性
能のセラミック繊維にて複合強化される場合に比して低
廉であり、更には強化ml維は一般にアルミニウム合金
の如き軽金属と実質的に同一の比重であるので、鋳鉄製
のシリンダライナが鋳ぐるまれた従来のアルミニウム合
金製のシリンダブロックよりも軽量−であるシリンダブ
ロックを得ることができる。
尚本発明による軽金属製内燃機関用シリンダブロックに
於ける第一の強化w4帷はアルミナ繊維。
炭化ケイ索車イスh1窒化ケイ素ボイス力などであって
よく、第二の強化繊維はアルミナ−シリカgi紺、シリ
カ−カルシアlli維、炭素繊維なとであってよく、軽
金属はアルミニウム、マグネシウム、及びそれらを主成
分とする合金であってよい。また第一の強化Ia雑にて
複合強化される第一の領域5− は、シリンダブロックの上端より上死点にあるピストン
のセカンドランドの下端に対向16部分まで、更には上
死点にあるピストンのセカンドリングに対向する部分ま
でであることが好ましい。
実施例 以下に添付の図を参照しつつ、本発明を実施例について
詳細に説明する。
第1図は本発明による軽金属製内燃機関用シリンダブロ
ックの一つ実施例の要部を示す部分縦断面図、第2図は
シリンダライナを一部破断して示す正面図である。これ
らの図に於て、1はシリンダブロックであり、アルミニ
ウム合金(JIs規格ADC10>にて形成されている
。このシリンダブロック1はシリンダブロック本体2と
、図に於ては一つのみしか示されていないが本体2内に
鋳ぐるまれた複数個のシリンダライナ3とよりなってい
る。シリンダライナ3は軸線4に沿って上下方向に延在
しピストン5を往復動可能に受け入れるシリンダボア6
を郭定している。シリンダライナ3とシリンダブロック
本体2との間には冷却−〇− 水通路7が郭定されており、該冷却水通路内に導入され
る冷却水によりシリンダブロック1が内燃機関の運転時
に所定部面以上に上昇することが防11ニされるように
なっている。
図示の実施例に於ては、シリンダライナ3のシリンダボ
ア6を郭定する壁面部8の一部の領域であって、その上
端9(図には示されていないシリンダーヘッド側の端部
)より上死点にあるピストン5のセカンドランド10の
下端に対向する部分までの領域11は、無作為に配向さ
れた繊維径及び繊維長の小さい第一の強化繊維としての
アルミナ繊維帷(95wt%Al 20s 、5wt%
3i02)にて複合強化されており、壁面部8の残りの
v4域、即ち−に死点にあるピストン5のセカンドラン
ド10の下端に対向する部分より下端12までの領域1
3は実質的に無作為に配向された繊維径及び繊維長の小
さい第二の強化sa維としてのアルミナ−シリカm帷(
55wt%Al y Oa 、45wt%5i02)に
て複合強化されている。尚第1図に於て、14はトップ
ランドを、15及び16はそれぞれトップリング及びセ
カンドリングを、17はオイルリングを各々示しでいる
かかる構成を有するシリンダブロックは例えば以下の如
く製造される。
まず第3図に示されている如く、実質的に無作為に配向
されたアルミナ繊維よりなる第一の部分18と、実質的
に無作為に配向されたアルミナ−シリカ4aH1fより
なる第二の部分19とよりなる円筒状の繊維成形体20
を真空成型法等にJ:って形成する。この場合第一の部
分18及び第二の部分19の軸線方向長さはそれぞれ領
域11及び13の軸線方向長さに対応しており、内径は
シリンダボア6の直径よりも僅かに小さく、その肉θは
領域11及び13の半径方向厚さと実質的に等L <設
定される。
次いで図には示されていないが、繊維成形体20をシリ
ンダライチ鋳造用の高圧鋳造装置の如き加圧鋳造装置の
鋳型内に配置し、該鋳型内にアルミニウム合金の溶湯を
注湯し、該溶湯を加圧することにより個々の111M1
間にアルミニウム合金の溶湯を浸透させ、その加圧状態
を溶湯が完全に凝固するまで保持し、これにより第2図
に示されている如きシリンダライナ3を形成する。次い
でかくして形成されたシリンダライナ3をシリンダブロ
ックを鋳造する鋳型内の所定の位置に配置し、該鋳型内
にアルミニウム合金の溶湯を注湯することにより、シリ
ンダライナをシリンダブロックの本体内に鋳ぐるみ、更
にシリンダライナのシリンダボア壁面に対し研削等の機
械加工を施すことにJ:す、第1図に示されいてる如き
シリンダブ[1ツクとする。
第4図は本発明による軽金属製内燃機関用シリンダブロ
ックの他の一つの実施例の要部を示す部分縦断面図であ
る。尚この第4図に於て第1図に示された部分と実質的
に同一の部分には同一の符号が付されている。
この実施例に於ては、シリンダライナは鋳ぐるまれてお
らず、シリンダボア6はシリンダブロック1自体によっ
て郭定されている。この実施例に於ても、シリンダボア
6を郭定する壁面部6の一部9一 部であって、シリンダブロックの上端9より上死点にあ
るピストン5のセカンドランド10の下端に対向する部
分までの領域11は、実質的に無作為に配向されたアル
ミナII(95wt%Al2O5,5wt%Si Ot
 )にて複合強化されており、壁面部8の残りの領域、
即ち上死点にあるピストン5のセカンドランド10の下
端に対向する部分よりシリンダボアの下端12までの領
域13は、実質的に無作為に配向されたアルミナ−シリ
カ繊R(55wt%Al 20a 、45wt%3i0
2>にて複合強化されている。尚この実施例によるシリ
ンダブロックは例えば第3図に示されている如き繊維成
形体を形成し、該繊維成形体をシリンダブロックを鋳造
するための高圧鋳造装置やダイカスト鋳造装置の鋳型内
の所定の位置に配置し、該鋳型内にアルミニウム合金の
溶湯を加圧注入し、個々の繊維間にアルミニウム合金の
溶湯を浸透させ、溶湯に対する加圧状態を保持したまま
溶湯を凝固させ、しかる後シリンダボアを研削等によっ
て仕上げることにより形成されてよい。
10− 以−Lの説明より、本発明によれば、シリンダボアを郭
定フる壁面部のうち過酷な摩耗及び熱負荷に曝される部
分のみが耐摩耗性及び耐熱性に優れた第一の強化繊維に
て複合強化され、仙の領域が比較的低廉な第二の強化繊
維にて複合強化されるので、軒mであり目耐久竹に優れ
た低廉なシリンダブロックが得られることが理解されよ
う。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による軽金属製内燃機関用シリンダブロ
ックの一つの実施例の要部を示す部分縦断面図、第2図
は第1図に示された実施例に於けるシリンダライナを一
部破断して示す正面図、第3図は第2図に示されたシリ
ンダライナの製造に際し形成されるl!i維成形成形体
す斜視図、第4図は本発明による軽金属製内燃機関用シ
リンダブロックの伯の一つの実施例の要部を示す第1図
と同様の縦断面図である。 1・・・シリンダブロック、2・・・シリンダブロック
本体、3・・・シリンダライナ、4・・・軸線、5・・
・ピストン、6・・・シリンダボア、7・・・冷却水通
路、8・・・壁面部、9・・・上端、10・・・セカン
ドランド、12・・・下端、14・・・トップランド、
15・・・1ヘツプリング、16・・・セカンドリング
、17・・・Aイルリング。 18・・・第一の部分、19・・・第二の部分、20・
・・繊維成形体 特許出願人 トヨタ自動車株式会社 代 即 人 弁理士 明石 昌毅

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 軽金属製内燃機関用シリンダブ[1ツクにして、シリン
    ダボアを郭定する壁面部の一部の領域であって少くとも
    上死点にあるピストンのトップランドの上端に対向する
    部分より前記ピストンのセカンドランドに対向する部分
    までの領域が第一の強化繊維にて複合強化されており、
    前記壁面部の他の領域が第二の強化繊維にて複合強化さ
    れており、前記第一の強化Il維は前記第二の強化繊維
    よりも耐摩耗性及び耐熱性に優れていることを特徴とす
    る軽金属製内燃機関用シリンダブロック。
JP3804084A 1984-02-29 1984-02-29 軽金属製内燃機関用シリンダブロツク Pending JPS60182338A (ja)

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