(57)【要約】【課題】熱膨張に起因するシリンダボアの変形を抑制することを課題とする。【解決手段】シリンダブロックは、それぞれピストンを摺動可能に収容し、所定方向に沿って並べて配置され、ウォータジャケットに囲まれた複数のシリンダと、隣接する前記シリンダ間に形成されたボア間領域と、前記シリンダの上縁部であって前記ボア間領域に属する部分に形成され、前記上縁部の他個所と比較して熱放射率が低い低放射率部と、を備える。これにより、熱膨張に起因してシリンダボアが変形することを抑制する。【選択図】図１
2019100283.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれピストンを摺動可能に収容し、所定方向に沿って並べて配置され、ウォータジャケットに囲まれた複数のシリンダと、
隣接する前記シリンダ間に形成されたボア間領域と、
前記シリンダの上縁部であって前記ボア間領域に属する部分に形成され、前記上縁部の他個所と比較して熱の放射率が低い低放射率部と、
を備えたシリンダブロック。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリンダブロックに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、シリンダブロックの冷却ジャケットの深さの適正化を図ることで、シリンダブロックにおける温度分布を改善し、シリンダボアの変形を抑制する提案が知られている（例えば、引用文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−３３７１４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、冷却ジャケット（ウォータジャケット）は、通常、シリンダを囲うように設けられており、複数のシリンダを備えるシリンダブロックでは、隣接するシリンダ間に形成されたボア間領域の温度が上昇しやすい。これは、ボア間領域とウォータジャケットとの間の距離が長く、ボア間領域が冷却水による冷却効果を得にくいことに起因する。特に、燃焼室近傍となるトップデッキ近傍が高温となり易い。このように、複数のシリンダを備えるシリンダブロックでは、温度分布が一様になりにくく、熱膨張に起因してシリンダボアが変形する可能性がある。
【０００５】
そこで、本明細書開示のシリンダブロックは、熱膨張に起因するシリンダボアの変形を抑制することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本明細書に開示されたシリンダブロックは、それぞれピストンを摺動可能に収容し、所定方向に沿って並べて配置され、ウォータジャケットに囲まれた複数のシリンダと、隣接する前記シリンダ間に形成されたボア間領域と、前記シリンダの上縁部であって前記ボア間領域に属する部分に形成され、前記上縁部の他個所と比較して熱の放射率が低い低放射率部と、を備える。
【発明の効果】
【０００７】
本明細書開示のシリンダブロックによれば、熱膨張に起因するシリンダボアの変形を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は実施形態のシリンダブロックの平面図である。
【図２】図２は実施形態のシリンダブロックが備えるボア間領域を拡大して示す説明図である。
【図３】図３は図１におけるＸ−Ｘ線断面図である。
【図４】図４は変形例１の低放射率部を示す説明図である。
【図５】図５は変形例２の低放射率部を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照しつつ説明する。ただし、図面中、各部の寸法、比率等は、実際のものと完全に一致するようには図示されていない場合がある。また、図面によっては細部が省略されて描かれている場合もある。
【００１０】
（実施形態）
図１乃至図３を参照すると、実施形態のシリンダブロック１は、直列に配置された第１シリンダ♯１乃至第４シリンダ♯４を備える。シリンダブロック１は直列４気筒内燃機関に用いられる。各シリンダ♯１乃至♯４には、それぞれ、ピストンが摺動可能に収容される。シリンダブロック１は、アルミニウム製である。アルミニウムの熱放射率はおおよそ０．２程度である。
【００１１】
第１シリンダ♯１乃至第４シリンダ♯４のそれぞれの上縁部は、シリンダボア２から連続する面取部２ａとなっている。面取部２ａは、鋳造によってシリンダブロック１を形成するときにシリンダボア２の上縁に生じるバリの除去に伴って成形されている。各シリンダボア２には、シリンダライナ３が装着されている。
【００１２】
第１シリンダ♯１乃至第４シリンダ♯４の周りには、ウォータジャケット４が形成されている。本実施形態のシリンダブロック１は、トップデッキ１０にウォータジャケット４が開放されているオープンデッキ構造である。直列に配置された第１シリンダ♯１乃至第４シリンダ♯４は、隣接するシリンダ同士がボア間領域５を介して連続している。ウォータジャケット４は、連続した第１シリンダ♯１乃至第４シリンダ♯４の周囲を囲うように形成されている。このため、通常、ボア間領域５には、冷却水が流れず、冷却されにくい。特に、ウォータジャケット４からの距離が長く、冷却水から離れることとなるボア間領域５の中心付近は、冷却水による冷却効果が得にくく、冷却されにくい。
【００１３】
そこで、本実施形態のシリンダブロック１は、第１シリンダ♯１乃至第４シリンダ♯４の上縁部であってボア間領域５に属する部分に形成され、上縁部の他個所と比較して熱の放射率が低い低放射率部６を備えている。本実施形態において上縁部は、面取部２ａである。このため、本実施形態において各シリンダ♯１〜♯４の上縁部であってボア間領域５に属する部分は、面取部２ａのうち、概ねボア間領域５の幅Ｗ１内に収まる部分となる。低放射率部６の幅Ｗ２は、好ましくは、ボア径Ｒの１／３以下の範囲内に設定される。すなわち、Ｗ２≦Ｒ×１／３の関係を満たすように設定される。図２を参照すると、各シリンダボア２の中心点ＡＸを結んだ中心線Ｃに対して左右対称となる領域が低放射率部６とされている。この範囲よりも広範囲に低放射率部６を設けても、その範囲は、シリンダボア２とウォータジャケット４との距離が近くなり、適切な冷却効果を得ることが期待できる範囲となるため、低放射率部６を設ける効果は高くない。一方、低放射率部６の幅Ｗ２の下限は、ボア径Ｒの１／２０以上の範囲内に設定される。すなわち、Ｗ２≧Ｒ×１／２０の関係を満たすように設定される。低放射率部６の幅Ｗ２をＲ×１／２０よりも小さい値に設定した場合、低放射率部６の効果を得難いと考えられるためである。
【００１４】
低放射率部６の放射率は、低放射率部６以外の面取部２ａの放射率よりも低ければよい。本実施形態では、シリンダブロック１は、アルミニウム製であり、アルミニウムの放射率は０．２程度であるから、低放射率部６の放射率は、これよりも低い放射率となっていればよい。放射率を低くすることで、反射率が向上し、燃焼室における爆発に伴う輻射に起因する温度上昇を抑制することができる。
【００１５】
本実施形態では、低放射率部６を形成するために、表面処理を行う。例えば、放射率が０．１以下の金属素材の粉末をレーザで溶融し、これを面取部２ａの該当箇所に付着させ、コーティングする。この場合、金属素材は、その融点がアルミニウムの融点よりも低いものを選定する。これは、シリンダブロック１を損傷しないようにするためである。ただし、選定される金属素材は、燃焼熱に対する耐熱性を備えることを要する。
【００１６】
表面処理の実施に供される素材は、低放射率部６の放射率の条件を満たすものであれば、非金属、例えば、樹脂や塗料であってもよい。この場合、樹脂や塗料を面取部２ａの該当箇所に塗布すればよい。例えば、耐熱性を有する白色系塗料を採用することができる。
【００１７】
このような低放射率部６を備えることで、低放射率部６の受熱を抑え、ボア間領域５の温度上昇を抑制し、各シリンダの上縁部（面取部２ａ）の温度分布を一様に近づけることができる。面取部２ａの温度分布が一様に近づくと、熱膨張に起因するシリンダボア２の変形が抑制される。すなわち、熱膨張に伴うシリンダボア２の変形が、面取部２ａの全周に亘って均一となり、真円が維持される。シリンダボア２の真円が維持されると、ピストンの摺動抵抗が軽減され、燃費の向上等の効果を得ることができる。
【００１８】
本実施形態では、シリンダブロック１を放射率が０．２であるアルミニウム製とし、低放射率部６の放射率をこれより低い値に設定している。シリンダブロック１は、アルミニウム以外の素材を用いて形成される場合があるが、このような場合であっても、シリンダブロックの素材の放射率よりも低放射率部の放射率を低く設定することでシリンダの上縁部の温度分布を一様にすることができる。
【００１９】
また、本実施形態のシリンダブロック１は、直列４気筒エンジン用であるが、他の気筒配列であっても、同様の低放射率部を形成することでシリンダの上縁部の温度分布を一様にすることができる。
【００２０】
低放射率部を設ける対策は、クローズドデッキにも採用することができる。クローズドデッキの場合、オープンデッキの場合と比較してシリンダボアが変形しにくいため、低放射率部を設けることによる効果は発揮されにくいが、一定の効果は得ることができる。
【００２１】
つぎに、図４を参照して、変形例１について説明する。変形例１では、低放射率部７が複数の領域に分割され、各領域の放射率が異なるように設定されている。低放射率部７は、各シリンダボア２の中心点ＡＸを結んだ中心線Ｃが通過する第１の領域７ａ、その両側に設定された第２の領域７ｂ、さらに、その両側に設定された第３の領域７ｃを含む。変形例１において、第１の領域の放射率は、０．０５に設定されている。第２の領域の放射率は、０．０７に設定されている。第３の放射率は、０．１に設定されている。このように第１の領域の放射率＜第２の領域の放射率＜第３の領域の放射率とすることで、効果的にシリンダの上縁部の温度分布を一様にすることができる。変形例１の低放射率部７は、第１の領域７ａ〜第３の領域７ｃの３つの領域に分割されているが、分割数は、これに限定されない。
【００２２】
つぎに、図５を参照して、変形例２について説明する。変形例１では、複数の領域に区画して、領域毎に放射率を異ならせていた。これに対し、変形例２では、矢示９で示すようにシリンダボア２の周方向に沿って、各シリンダボア２の中心点ＡＸを結んだ中心線Ｃから離れるに従って、徐々に放射率を変化させた低放射率部８が設けられている。図５では、放射率の変化をハッチングの濃淡で表している。中心線Ｃが通過する位置の放射率が最も低く、周方向に沿って中心線Ｃから離れるに従って放射率が高くなるように設定されている。ただし、低放射率部８において最も高い放射率であっても、シリンダブロックの素材の放射率よりは低い。このように、放射率を徐々に変化させることで、効果的にシリンダの上縁部の温度分布を一様にすることができる。
【００２３】
上記実施形態は本発明を実施するための例にすぎず、本発明はこれらに限定されるものではなく、これらの実施例を種々変形することは本発明の範囲内であり、更に本発明の範囲内において、他の様々な実施例が可能であることは上記記載から自明である。
【符号の説明】
【００２４】
１  シリンダブロック
２  シリンダボア
２ａ  面取部
３  シリンダライナ
４  ウォータジャケット
５  ボア間領域
６、７、８  低放射率部
７ａ  第１の領域
７ｂ  第２の領域
７ｃ  第３の領域
１０  トップデッキ
♯１〜♯４  シリンダ
【図１】
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【図２】
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【図３】
2019100283.tif 000005
【図４】
2019100283.tif 000006
【図５】
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