(57)【要約】【課題】シリンダライナが鋳包まれたシリンダブロックにおいて、シリンダヘッドボルトの締付けによるシリンダボアの変形を抑制する。【解決手段】アルミニウム合金製のシリンダヘッド本体３に鋳鉄製のシリンダライナ５を鋳包んでシリンダボア２を形成する。シリンダライナ５の下端部のシリンダヘッドボルト穴９に対応する部位に矩形の切欠１０を設け、切欠１０内にアルミニウム合金を鋳込む。シリンダブロック１のデッキ面７にシリンダヘッドを結合し、シリンダヘッドボルトをシリンダヘッドボルト穴９に螺合、締付けすることにより、シリンダブロック１とシリンダヘッドとを締結する。このとき、シリンダヘッドボルトの張力によってシリンダブロック１のシリンダヘッドボルト穴９の周囲が強く圧縮されるが、切欠１０によってシリンダボア２の変形モードが改善されてシリンダボア２の変形が抑制される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダヘッド本体に鋳包まれたシリンダライナによってシリンダボアが形成され、前記シリンダヘッド本体にシリンダヘッドを締結するためのシリンダヘッドボルトが螺着されるシリンダヘッドボルト穴が前記シリンダヘッド本体の前記シリンダボアの周囲に設けられたシリンダブロックにおいて、前記シリンダライナの下端部の前記シリンダヘッドボルト穴に対向する部位に切欠が設けられていることを特徴とするシリンダブロック。
【請求項２】
前記切欠は、前記シリンダボアに嵌装されるピストンの摺動範囲よりも下方に設けられていることを特徴とするシリンダブロック。
【請求項３】
前記シリンダヘッドボルト穴は、前記シリンダボアの周囲に等間隔で４つ配置されており、前記切欠は、前記シリンダヘッドボルト穴に対向して４つ設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載のシリンダブロック。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリンダヘッド本体に鋳包まれたシリンダライナによってシリンダボアが形成されたエンジンのシリンダブロックに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自動車等のレシプロエンジンのシリンダブロックには、アルミニウム合金製のシリンダブロック本体に鋳鉄製のシリンダライナを鋳包んでシリンダボアを形成する構造のものがある。また、一般的に、シリンダヘッドは、シリンダヘッドボルトによってシリンダブロックのデッキ面に締結される。通常、シリンダヘッドボルトは、シリンダボアの周囲に等間隔で４つ配置されて、シリンダヘッドをシリンダブロックのデッキ面に均一に押圧している。
【０００３】
ところで、上記従来のシリンダライナが鋳包まれたシリンダブロックでは、次の点が問題となっている。シリンダブロックにシリンダヘッドボルトによってシリンダヘッドが締結されると、シリンダヘッドボルトの締付けによってシリンダブロックのシリンダヘッドボルトの近傍が強く圧縮されることにより、図６に示すように、シリンダボアの内壁の４つのシリンダヘッドボルトの近傍が内側へ膨出し、４次変形と呼ばれる変形が生じてシリンダボアが略十字形に変形する。なお、図６は、有限要素法によって解析した変形が最大であるシリンダボアの横断面の形状を示している。
【０００４】
このようにシリンダボアが変形すると、ピストン（ピストンリング）との密着性が低下して、エンジンの圧縮、燃焼圧力の低下、オイル消費量の増大及びピストンリングの磨耗の原因となる。また、ピストンのシール性を確保するために、ピストンリングの張力を大きくする必要があり、これにより、ピストンの摺動摩擦が増大する。そこで、従来から、例えば特許文献１に記載されているように、シリンダヘッドボルトの締付けによるシリンダボアの変形を抑制するための種々の対策が講じられている。
【特許文献１】特開２００５−３２５８１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、シリンダライナが鋳包まれたシリンダブロックにおいて、シリンダヘッドボルトの締付けによるシリンダボアの変形を抑制するようにしたシリンダブロックを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するために、請求項１にかかる発明は、シリンダヘッド本体に鋳包まれたシリンダライナによってシリンダボアが形成され、前記シリンダヘッド本体にシリンダヘッドを締結するためのシリンダヘッドボルトが螺着されるシリンダヘッドボルト穴が前記シリンダヘッド本体の前記シリンダボアの周囲に設けられたシリンダブロックにおいて、前記シリンダライナの下端部の前記シリンダヘッドボルト穴に対向する部位に切欠が設けられていることを特徴とする。
請求項２の発明に係るシリンダブロックは、上記請求項１の構成において、前記切欠は、前記シリンダボアに嵌装されるピストンの摺動範囲よりも下方に設けられていることを特徴とする。
請求項３の発明に係るシリンダブロックは、上記請求項１又は２の構成において、前記シリンダヘッドボルト穴は、前記シリンダボアの周囲に等間隔で４つ配置されており、前記切欠は、前記シリンダヘッドボルト穴に対向して４つ設けられていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明に係るシリンダブロックによれば、シリンダライナの切欠にシリンダブロック本体の材料が鋳込まれることにより、シリンダボアの変形モードが改善されてシリンダヘッドボルトの締付けによるシリンダボアの変形が抑制される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１に示すように、本実施形態に係るシリンダブロック１は、直列に配置された複数のシリンダボア２（３つのみ図示する）を有し、アルミニウム合金鋳物であるシリンダブロック本体３には、複数のシリンダ部４が直列に配置されており、各シリンダ部４の内周部には、鋳鉄製のシリンダライナ５が鋳包まれている。これらのシリンダ部４は、互いに隣接するシリンダ部４が結合されて一体に形成されている。一体化された複数のシリンダ部４の周囲には、ウオータジャケット６が形成されている。シリンダブロック１は、オープンデッキ構造であり、ウオータジャケット６は、シリンダヘッド本体３のシリンダヘッド結合面であるデッキ面７上に開口されている。また、シリンダブロック１は、乾式ライナ構造であり、シリンダライナ５は、シリンダブロック本体３のシリンダ部４によってウオータジャケット６から完全に隔絶されている。シリンダブロック本体３の下部には、クランクケース８の上部が一体に形成されている。
【０００９】
シリンダブロック本体３のシリンダボア２の周囲には、ウオータジャケット６の外側に複数のシリンダヘッドボルト穴９（ねじ穴）が設けられており、デッキ面７にガスケットを介して結合されたシリンダヘッドの上部からシリンダヘッドボルトを挿通し、シリンダヘッドボルト穴９に螺合して締付けることにより、シリンダヘッドをシリンダブロックのデッキ面７に締結する。シリンダヘッドボルト穴９は、図３に示すように、各シリンダボア２の周囲に等間隔（９０°間隔）で４つずつ配置されている。
【００１０】
図２に示すように、シリンダライナ５は、鋳鉄製の円筒状部材であり、シリンダブロック本体３のシリンダ部４の内周部に鋳包まれて、シリンダブロック１の上部のデッキ面７からクランクケース８の上端部へ軸方向に延ばされている。シリンダライナ５の下端部には、シリンダボア２の周囲に配置されたシリンダヘッドボルト８に対向する部位に４つの矩形の切欠１０が設けられている。本実施形態では、シリンダライナ５は、軸方向長さＬ＝１６０ｍｍ、厚さＴ＝２ｍｍ、切欠１０の軸方向高さＨ＝９０ｍｍとなっている。切欠き１０は、好ましくは、シリンダボア２に嵌装されるピストン（ピストンリング）の摺動範囲の下方に設けられ、軸方向高さが７５〜１００ｍｍ程度とする。また、切欠１０は、図３に示すように、好ましくは、中心角α＝１５〜４０°で円周方向に延ばされ、本実施形態では中心角α＝３０°としてある。そして、シリンダブロック本体３にシリンダライナ５が鋳包まれたとき、シリンダブロック本体３の材料であるアルミニウム合金の溶湯が切欠１０に鋳込まれて、シリンダライナ５の内周面と切欠１０に鋳込まれたシリンダ部４の内周面とが面一となっている。
【００１１】
以上のように構成した本実施形態の作用について次に説明する。
シリンダブロック１のデッキ面７にガスケットを介してシリンダヘッドを結合し、シリンダヘッドの上部からシリンダヘッドボルトを挿通してシリンダヘッドボルト穴９に螺合、締付けすることにより、シリンダブロック１とシリンダヘッドとを締結する。このとき、シリンダヘッドボルトの張力によってシリンダブロック１のシリンダヘッドボルト穴９の周囲が強く圧縮されるが、シリンダライナ５の切欠１０にシリンダブロック本体３の材料であるアルミニウム合金が鋳込まれることにより、シリンダボア２の変形モードが改善されてシリンダヘッドボルトの締付けによるシリンダボア２の変形が抑制される。有限要素法を用いて解析したシリンダボア２の変形を図４及び図５に示す。図４は、デッキ面７からの軸方向距離とシリンダボア２の真円度との関係を示している。なお、図４中、実線は本実施形態の場合を示し、破線はシリンダライナ５に切欠１０を設けない従来例を示している。図５は、変形が最大であるシリンダボア２の横断面の形状を示している。
【００１２】
このとき、シリンダボア２に嵌装されたピストンは、切欠１０の上方で摺動するので、切欠１０がピストンのシール性に悪影響を及ぼすことがない。なお、切欠１０に鋳込まれたアルミニウム合金をシリンダライナ５の内周面と面一にして耐摩耗性の表面処理を施すことにより、ピストンが切欠１０上を摺動するようにすることも可能である。
【００１３】
このようにして、シリンダボア２の変形を抑制することにより、シリンダボア２とピストンとの密着性を高めて、エンジンの圧縮、燃焼圧力の低下、オイル消費量の増大及びピストンリングの磨耗を防止することができる。また、ピストンのシール性が高まるので、ピストンリングの張力を小さくすることができ、これにより、ピストンの摺動摩擦を低減することができる。
【００１４】
なお、本発明は、シリンダライナを鋳包んでシリンダボアを形成するシリンダブロックであれば、直列、Ｖ型等の多気筒エンジン又は単気筒エンジンのシリンダブロックに適用することができる。上記実施形態では、シリンダ部４は隣接するものどうしが互いに結合されて一体化されているが、各シリンダ部４の間に隙間（ウオータジャケット）が形成されてもよい。また、上記実施形態では、オープンデッキ型のシリンダブロック１について説明しているが、本発明は、これに限らず、クローズドデッキ型のシリンダブロックにも同様に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態に係るシリンダブロックを一部破断して示す斜視図である。
【図２】図１に示すシリンダブロックに鋳包まれるシリンダライナの斜視図である
【図３】図１に示すシリンダブロックのシリンダヘッドボルト穴及びシリンダライナの切欠の配置を示す平面図である。
【図４】図１に示すシリンダブロックについて有限要素法によって解析したシリンダヘッドボルトの締付けによる変形後のデッキ面からの軸方向距離とシリンダボアの真円度との関係を示すグラフ図である。
【図５】図１に示すシリンダブロックについて有限要素法によって解析した変形が最大であるシリンダボアの横断面の形状を示すグラフ図である。
【図６】従来のシリンダブロックについて有限要素法によって解析した変形が最大であるシリンダボアの横断面の形状を示すグラフ図である。
【符号の説明】
【００１６】
１  シリンダブロック、２  シリンダボア、３  シリンダブロック本体、５  シリンダライナ、９  シリンダヘッドボルト穴、１０  切欠
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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