(57)【要約】【課題】シリンダボアに流入した新気（混合気）が異常かつ不均一に加熱されることを抑制して、ノッキング防止、燃費向上、排気ガス改善を図る。【解決手段】シリンダボア３の内面はシリンダライナー１０で構成されており、シリンダボア３の外側にウォータジャケット４が形成されている。従って、シリンダボア３を挟んで吸気側内壁６と排気側内壁７とが位置している。排気側内壁７の厚さＴ１を吸気側内壁６の厚さＴ２よりも薄くすることで、排気側内壁７の冷却性能を高め、結果として、新気が異常かつ不均一に加熱されることを抑制する。内壁６，７の肉厚を変えることは、シリンダライナー１０の位置を短手方向２２にずらすことで簡単に実現できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダヘッドの吸気ポートから吸気されてシリンダヘッドの排気ポートに排気されるシリンダボアの外側に、当該シリンダボアを囲うようにウォータジャケットが形成されており、このため前記シリンダボアを挟んで吸気ポートの側と排気ポートの側とに内壁が形成されている構成であって、
前記排気ポートの側の内壁の厚さを前記吸気ポートの側の内壁の厚さよりも薄くしている、
内燃機関のシリンダブロック。
【請求項２】
前記シリンダボアはブロック本体に鋳込まれたシリンダライナーで構成されており、このため前記内壁は前記シリンダライナーとブロック本体との複層構造になっている構成であって、
前記シリンダライナーを前記排気ポートの側にずらすことにより、前記排気ポートの側の内壁の厚さを前記吸気ポートの側の内壁の厚さよりも薄くしている、
請求項１に記載した内燃機関のシリンダブロック。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、内燃機関を構成するシリンダブロックに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関のシリンダブロックには、冷却のためシリンダボアを囲うようにウォータジャケットを設けており、ウォータジャケットに冷却水を流している。他方、特許文献１に開示されているように、シリンダブロックを、アルミから成るブロック本体に鋼製のシリンダライナーを鋳込んだ構造にすることも広く行われている。
【０００３】
シリンダブロックにはシリンダボアを塞ぐようにシリンダヘッドが重ね固定されており、シリンダボアには、シリンダヘッドに設けた吸気ポートから新気が供給されて、シリンダヘッドに設けた排気ポートに燃焼ガスが排出される。そして、多気筒内燃機関の場合、シリンダボアの列を囲うようにウォータジャケットが形成されており、ウォータジャケットとシリンダボアとの間の部分は内壁なっているが、従来は、シリンダライナーの有無に関係なく、吸気ポートの側の内壁の厚さと排気ポートの側の内壁の厚さとは等しい厚さになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】実開平５−２７２５５号のＣＤ−ＲＯＭ
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
さて、火花点火式の内燃機関では、点火プラグを中心にして火炎が周囲に等速で広がる燃焼形態が理想的であるが、機関運転時におけるシリンダボアの内周面の温度を見ると、全周にわたって一様ではなく、排気ポートの側が吸気ポートの側よりも高温になっている。このため、新気（混合気）が吸気行程でシリンダボアのうち排気ポートに近い側で加温されることにより、新気が排気ポートに近い側で燃焼しやすくなっており、その結果、早期着火を誘発してノッキングの原因になったり、燃焼速度のムラによって高い燃焼圧を確保できなくなったりする虞があった。
【０００６】
また、吸気ポートから供給された新気は、吸気行程において、まずシリンダボアのうち排気ポートの側に衝突してから吸気ポートの側に戻るような旋回流（タンブル流）を生成するが、新気がシリンダボアのうち最も高温の部分に強くかつ長く衝突するため、新気の温度上昇によって充填効率が低下したり、温度が低い吸気ポートの側に未燃焼ガスが残る現象を発生させたりして、燃費向上を阻害したり排気ガスの成分悪化を招いたりするおそれもあった。
【０００７】
特に、シリンダブロックをアルミ製のブロック本体に鋼製のシリンダライナーを鋳込んだ構造にしていると、鋼はアルミに比べて熱伝導率が低くてウォータジャケットの冷却水による冷却機能が発揮されにくいため、シリンダボアの内部での温度差が顕著に現れて、上記した不具合が発生しやすくなる。
【０００８】
このようなシリンダボアの温度差に起因した問題は、内壁を薄くして冷却水による冷却機能をアップさせることで解決できるとも考えられるが、強度を確保するためには内壁を薄くすることに限度があり、また、内壁を薄くすると冷却水の通水量を増やさねばならないため、ウォータポンプやラジェータの容量をアップさせねばならないと云う別の問題が発生することになる。
【０００９】
本願発明はこのような現状に鑑み成されたものであり、新気の温度低下とシリンダボアの内周の温度の均一化・冷却機能のアップとを簡単な構造で実現しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記した不具合は、主としてシリンダボアの内周方向の温度差によって発生するものであり、温度差を少なくすることで不具合を解消できると云える。本願発明者はかかる着想に基づき、本願発明を完成させるに至った。
【００１１】
すなわち、請求項１の発明は、シリンダヘッドの吸気ポートから吸気されてシリンダヘッドの排気ポートに排気されるシリンダボアの外側に、当該シリンダボアを囲うようにウォータジャケットが形成されており、このため前記シリンダボアを挟んで吸気ポートの側と排気ポートの側とに内壁が形成されている構成のシリンダブロックにおいて、前記排気ポートの側の内壁の厚さを前記吸気ポートの側の内壁の厚さよりも薄くしている。
【００１２】
本願発明は、シリンダライナーを利用することで好適に具体化できる。これを請求項２で特定している。すなわち請求項２の発明は、請求項１において、前記シリンダボアはブロック本体に鋳込まれたシリンダライナーで構成されており、このため前記内壁は前記シリンダライナーとブロック本体との複層構造になっている構成であって、前記シリンダライナーを前記排気ポートの側にずらすことにより、前記排気ポートの側の内壁の厚さを前記吸気ポートの側の内壁の厚さよりも薄くしている。
【発明の効果】
【００１３】
本願発明では、シリンダブロックのうち排気ポートの側の内壁の厚さが薄いため、ウォータジャケットを流れる冷却水の量は従来と同じでも、排気ポートの側の内壁を効果的に冷却して従来よりも温度を下げることができる。これにより、燃焼室の燃料の一部が異常高温化することを防止して早期着火に起因したノッキングを防止又は著しく抑制できる。また、火炎の伝播速度を均一化して完全燃焼を促進できるため、燃費の向上や排気ガスの成分悪化防止にも貢献できる。
【００１４】
また、シリンダボアのうち新気（混合気）が最も強く当たる部分の温度を下げることができるため、新気全体の温度低下も促進できるのであり、これにより、充填効率を向上させて燃費アップに貢献できる。同様に、新気の温度上昇を抑制できるため、吸気・圧縮行程で新気がタンブル流になってシリンダボア内を流れるにおいて、タンブル流をピストンの頂面全体に舐めるような状態に生成でき、これにより、未燃焼ガスが部分的に残る現象も防止できるのであり、これによっても、燃費向上と排気ガス改善とに貢献できる。
【００１５】
本願発明はシリンダライナーを備えていない鋳鉄製のシリンダブロックにも適用できるが、請求項２を採用してアルミ等のブロック本体と鋼製等のシリンダライナーとを有するシリンダブロックに適用にすると、鋳造に際してシリンダライナーの位置をずらすだけの簡単な対応で、内壁の肉厚が異なるシリンダブロックを簡単に製造できる。肉厚差が異なる複数種類のシリンダブロックを品揃えする場合も、簡単に対応できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】第１実施形態を示す図で、（Ａ）はシリンダブロックの平面図、（Ｂ）はシリンダヘッドを表示した状態での（Ａ）のＢ−Ｂ視断面図である。
【図２】（Ａ）は第２実施形態の部分平面図、（Ｂ）は第３実施形態の部分平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
(1).第１実施形態
次に、本願発明の実施形態を図面に基づいて説明する。まず、図１に示す第１実施形態を説明する。本実施形態は３気筒の火花点火式内燃機関に適用しており、シリンダブロック１には、ピストン２が摺動自在に嵌まる３つのシリンダボア３が空いていると共に、シリンダボア３の群を囲う上向き開口のウォータジャケット４が閉ループ状に形成されている。
【００１８】
ウォータジャケット４は各シリンダボア３を完全には囲っておらず、隣り合ったシリンダボア３の間はシリンダブロック１が入り込んだボア間部５になっている。従って、シリンダボア３の周囲は、両端に位置したシリンダボア３の外側の部分を除いて、一対の内壁６，７とボア間部５とで構成されており、ウォータジャケット４の外側は外壁８になっている。
【００１９】
シリンダブロック１の大部分はアルミ鋳造品のブロック本体９から成っており、シリンダボア３の部分は、ブロック本体９に鋳込まれた鋼製のライナー１０で構成されている。従って、内壁６とボア間部５とはブロック本体９とシリンダライナー１０との複数構造になっている。
【００２０】
シリンダブロック１の上面には、ガスケット１１を介してシリンダヘッド１２が重ね固定されている。シリンダヘッド１２には、燃焼室を構成する屋根型の凹所１３が各シリンダボア３に対向するように形成されており、凹所１３の中心部に点火プラグ１４を螺着していると共に、凹所１３に開口した吸気ポート１５と排気ポート１６とを設けている。吸気ポート１５には吸気弁１７を設け、排気ポート１６には排気弁１８を設けている。
【００２１】
吸気ポート１５と排気ポート１６とは、シリンダボア３の並び方向に延びる長手中心線（シリンダボア３の中心を連ねる線）１９を挟んで対称状に配置されている。なお、吸気ポート１５と排気ポート１６とは１つのシリンダボア３に対応して２つずつあり、長手中心線１９の長手方向に並べて配置されている。従って、図１（Ａ）のＢ−Ｂ視線の切断面には正確には吸排気弁１７，１８は現れないが、図１（Ｂ）では便宜的に吸排気弁１７，１８を表示している。敢えて説明するまでもないが、各吸気ポート１５には吸気マニホールドが外側から接続されて、各吸気ポート１６には排気マニホールドが外側から接続される。
【００２２】
吸気ポート１５と排気ポート１６とはシリンダブロック１の中心線１９を挟んだ両側に配置されているので、シリンダブロック１の内壁６，７は吸気ポート１５の側に位置したものと排気ポート１６の側に位置したものとに分けられる。そこで、以下では、便宜的に、吸気ポート１５に位置した内壁６を吸気側内壁６と呼び、吸気ポート１６の側に位置した内壁７を排気側内壁７と呼ぶこととする。
【００２３】
本実施形態では、シリンダライナー１０を排気ポート１６の側に若干の寸法Ｅ１だけずらす（オフセットする）ことにより、排気側内壁７の厚さＴ１を吸気側内壁６の厚さＴ２よりも薄くしている。シリンダライナー１０は全周にわたって等厚なので、排気側内壁７と吸気側内壁６との厚さＴ１，Ｔ２の差は、ブロック本体９の厚さの違いで実現している。
【００２４】
また、本実施形態では、ウォータジャケット４のうち内壁６，７の外面を構成する部分は、シリンダライナー１０の軸心２０からＥ１だけずれた位置を曲率の中心２１とする円弧状に形成されており、このため、両内壁６，７の厚さは、長手中心線１９と直交して各シリンダボア３の中心を通る短手中心線２２の箇所が最も薄くて、短手中心線２２から離れるに従って厚くなっている。
【００２５】
すなわち、内壁６，７の厚さ自体も一定ではないのであり、従って、本実施形態では、吸気側内壁６の厚さと排気側内壁７との厚さの比較は、長手中心線２２を挟んだ対称の位置で行わねばならない。
【００２６】
以上のように、排気側内壁７の厚さＴ１が吸気側内壁６の厚さＴ２より薄いことにより、冷却水による排気側内壁７の吸熱作用を促進できるため、シリンダボア３のうち排気側内壁７の箇所が高温になることを抑制できる。その結果、新気（混合気・燃料）が排気側内壁７で加熱されて異常高温化して点火プラグ１４による点火前に着火するプレイグニッション現象を防止し、ノッキングを防止できる。
【００２７】
また、排気側内壁７の温度上昇を抑制できることで新気の温度上昇を全体的に抑制できるため、充填効率を向上できると共に圧縮行程でのピストン２に対する抵抗も抑制でき、これによって燃費向上に貢献できる。
【００２８】
さて、吸気行程で吸気ポート１５からシリンダボア３に流入した新気は、図１（Ｂ）に矢印で示すように、排気ポート１６に当たって方向変換してから吸気ポート１５によって更に上向きに方向変換してタンブル流２３を生成するが、排気側内壁７の温度が異常に高いと、新気が排気側内壁７に衝突した後、熱を受けて膨張することで吸気ポート１５に衝突する前に上昇する傾向が強くなり、その結果、（Ｂ）にドットの集まりのエリア２４として表示するように、タンブルに乗らなかった新気が吸気ポート１５の側に残って燃焼せずに残ることがある。このため、燃費の悪化や排気ガスの成分悪化を引き起こすことがあった。
【００２９】
これに対して本実施形態では、排気側内壁７の温度上昇を抑制できるため、排気側内壁７に当たった新気をピストン２の頂面を舐めるようにして吸気側内壁６に移行させることができるのであり、これにより、新気の全体を燃焼させて燃費向上と排気ガス改善とに貢献できる。
【００３０】
(2).他の実施形態・その他
次に、図２に示す他の実施形態を説明する。図２のうち（Ａ）に示す実施形態では、内壁６，７はそれぞれ周方向に沿った広い範囲で等厚に設定しており、かつ、ウォータジャケット４のうち排気側内壁７の外側の部分４′の溝幅を、吸気側内壁６の外側の部分４″の溝幅よりも大きくしている。すなわち、本実施形態は、ウォータジャケット４を排気ポート１６の側にずらすと共に、排気ポート１６の側と吸気側内壁６の側とでウォータジャケット４の溝幅を変えた形態になっている。
【００３１】
この実施形態では、ウォータジャケット４の溝幅が排気側内壁７の箇所４″において大きくなっているため、排気側内壁７の冷却効果はより一層向上している。なお、ウォータジャケット４のうち吸気側内壁６の部分と排気側内壁７の部分との溝幅の総和は、従来と同じに設定しておくのが好ましい。また、ウォータジャケット４は、吸気側内壁６の外側部分と排気側内壁７の外側部分とで等しい寸法になるように設定してもよい。
【００３２】
図２（Ｂ）に示す実施形態では、シリンダライナー１０の厚さｔを変えることで、吸気側内壁６と排気側内壁７との厚さＴ１，Ｔ２の違いを実現している。すなわち、シリンダライナー１０を、内周の軸心と外周の軸心とを僅かの寸法Ｅ２だけ偏芯させることで、排気側内壁７の側が薄くなるように偏肉させている。この偏肉式シリンダライナー１０は、鋳鋼品とすることで容易に製造できる。シリンダライナー１０を鋳鋼品とする場合、隣り合ったものをブリッジ部にて互いに連結することも可能である。
【００３３】
（Ｂ）の実施形態では、吸気側内壁６と排気側内壁７との箇所でブロック本体９の厚さＴ３，Ｔ４は等しい寸法に設定しているが、Ｔ３＞Ｔ４の関係にしてもよい。また、シリンダライナー１０の外周面に、多数のリブや溝等の放熱手段を設けてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
本願発明は、ガソリン機関等の内燃機関に実際に適用できる。従って、産業上利用できる。
【符号の説明】
【００３５】
１  シリンダブロック
２  ピストン
３  シリンダボア
４  ウォータジャケット
５  ボア間部
６  吸気側内壁（吸気ポートの側の内壁）
７  排気側内壁（排気ポートの側の内壁）
９  ブロック本体
１０  シリンダライナー
１２  シリンダヘッド
１３  凹所
１４  点火プラグ
１５  吸気ポート
１６  排気ポート
１９  長手中心線
【図１】
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【図２】
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