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JP2767509B2 - シリンダブロック用シリンダライナブロック - Google Patents

シリンダブロック用シリンダライナブロック

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JP2767509B2
JP2767509B2 JP4000311A JP31192A JP2767509B2 JP 2767509 B2 JP2767509 B2 JP 2767509B2 JP 4000311 A JP4000311 A JP 4000311A JP 31192 A JP31192 A JP 31192A JP 2767509 B2 JP2767509 B2 JP 2767509B2
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Japan
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cylinder
liner
block
wall
cylinder block
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久 加藤
英世 宮野
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Honda Motor Co Ltd
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Honda Motor Co Ltd
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Priority to EP92122170A priority patent/EP0554575B1/en
Priority to EP96114173A priority patent/EP0751289B1/en
Priority to DE69228954T priority patent/DE69228954T2/de
Priority to US08/000,456 priority patent/US5357921A/en
Priority to CA002087622A priority patent/CA2087622C/en
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    • 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 or frames
    • F02F7/0043—Arrangements of mechanical drive elements
    • F02F7/0053—Crankshaft bearings fitted in the crankcase
    • 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
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    • 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
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
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    • F02F1/10—Cylinders; Cylinder heads  having cooling means for liquid cooling
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    • F02F7/00—Casings, e.g. crankcases or frames
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    • 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
    • F05C2201/00—Metals
    • F05C2201/02—Light metals
    • F05C2201/021—Aluminium
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F05C—INDEXING SCHEME RELATING TO MATERIALS, MATERIAL PROPERTIES OR MATERIAL CHARACTERISTICS FOR MACHINES, ENGINES OR PUMPS OTHER THAN NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES
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    • F05C2201/04—Heavy metals
    • F05C2201/0433—Iron group; Ferrous alloys, e.g. steel
    • F05C2201/0436—Iron

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

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は内燃機関のシリンダブロ
ック用シリンダライナブロックに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来内燃機関のシリンダブロックは、ダ
イカスト鋳造等の高圧鋳造により成形されるが、該シリ
ンダブロックのシリンダを形成するシリンダライナは円
筒状に形成され、シリンダブロックの主体部をなすシリ
ンダブロック本体のシリンダバレル部に鋳ぐるまれる
（実公平１−２８２８９号公報参照）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで従来のシリン
ダライナはシリンダブロックのシリンダバレル部に鋳ぐ
るまれることから、ピストンの摺動するシリンダの耐摩
耗性の向上を主たる目的としており、このシリンダライ
ナがシリンダブロック自体の剛性、特にそのクランクケ
ース部のクランク軸を支承する軸受壁の剛性向上には機
能していない。
【０００４】本発明はかゝる実情にかんがみてなされた
もので、シリンダライナが前記本来の機能のほかシリン
ダブロック自体、特にそのクランクケース部の軸受壁の
剛性向上、延いては内燃機関の性能向上およびその小型
化、コストダウンにも機能するようにした、新規なシリ
ンダブロック用シリンダライナブロックを提供すること
を目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】前記目的達成のため、本
発明は、クランク軸に沿って並ぶ複数のシリンダボアを
一体に有して軽合金製シリンダブロック本体のシリンダ
バレル部に鋳ぐるまれるライナ部と、前記シリンダブロ
ック本体のクランクケース部の軸受壁に鋳ぐるまれる補
強壁部とよりなる鉄製のシリンダライナブロックであっ
て、前記補強壁部が、クランク軸のための半円状軸受孔
を下面に有して前記ライナ部の相隣なるシリンダボア相
互の境界壁の下端部に一体に形成され、更に前記補強壁
部には、その補強壁部を横切って該壁部の左右両外側面
相互を連通させる貫通孔が形成されることを特徴とす
る。
【０００６】
【実施例】以下、図面を参照して本発明の好適な実施例
について説明する。
【０００７】図１は、そのシリンダブロックの平面図、
図２は、図１の２−２線に沿う断面図、図３は、図１の
３−３線に沿う断面図、図４は、図１の４−４線に沿う
断面図であり、これらの図を参照してシリンダブロック
ＢC の構造を説明する。
【０００８】直列四気筒内燃機関用シリンダブロックＢ
C は、四連のウエット式シリンダライナブロックＢL を
有してオープンデッキ型に構成され、その主体部をなす
シリンダブロック本体１は、アルミ合金のダイカスト鋳
造により構成される。
【０００９】前記シリンダブロック本体１は、そのアッ
パ部、すなわちシリンダバレル部１U と、そのロアー
部、すなわちクランクケース部１L とよりなり、前記ア
ッパ部１U にはシリンダブロック本体１のデッキ面２に
開放する四連のバレル孔３が開設され、このバレル孔３
内には、後に詳述する鋳鉄製の四連のウエット式シリン
ダライナブロックＢL のライナ部４が一体に鋳ぐるみ成
形される。前記シリンダライナブロックＢL のライナ部
４は、クランク軸Ｓ C に沿って並ぶ四つの第１〜第４ウ
エットライナ４1 〜４4 を一体に連設してなり、各ウエ
ットライナ４1 〜４4 にはそれぞれ図示しないピストン
が摺動自在に嵌合されるシリンダボア２１が形成され
る。
【００１０】四連のウエット式シリンダライナブロック
ＢL の外壁面と、前記バレル孔３の内壁面間には、デッ
キ面２に開放するウオータジャケット５が形成され、こ
のウオータジャケット５内には通常のように冷却水が循
環される。
【００１１】またシリンダバレル部１U の外壁には、そ
のデッキ面２上に、図示しないシリンダヘッドを取付け
るためのボルト孔６、潤滑油の流れるオイル通路７等が
穿設される。
【００１２】シリンダブロック本体１のロアー部分を構
成するクランクケース部１L は、前記シリンダバレル部
１U の下部から一体に下方に延びる左右スカート壁８，
９及びシリンダバレル部１U の長手方向両端壁１０，１
１および第１〜第４ウエットライナ４1 〜４4 間のくび
れ部１２から下方に延設されて前記左右スカート壁８，
９を一体に連絡結合する複数の第１〜第５軸受壁１３1
〜１３5 とを備え、各軸受壁１３1 〜１３5 に、シリン
ダライナブロックＢL のクランクケース部１Lの後述す
る第１〜第５補強壁２７1 〜２７5 が鋳ぐるまれて、そ
れらにそれぞれクランク軸ＳC の半円状軸受孔１４およ
びその下面に軸受キャップ（図示せず）を取付けるため
の一対のボルト孔１５等が形成される。
【００１３】次に図５〜１１を参照して前記シリンダブ
ロックＢC のダイカスト鋳造時に、アルミ合金製シリン
ダブロック本体１内に一体に鋳ぐるまれる前記鋳鉄製の
四連のウエット式シリンダライナブロックＢL の構造を
詳細に説明する。
【００１４】図５はシリンダライナブロックＢL の正面
図、図６は、図５の６−６線に沿う一部横断平面図、図
７は、図６の７−７線に沿う断面図、図８は、図５の８
−８線に沿う端面図、図９は、図５の９−９線に沿う断
面図、図１０は、図９の１０−１０線に沿う断面図、図
１１は、図５の１１−１１線に沿う一部横断底面図であ
る。
【００１５】四連のウエット式シリンダライナブロック
ＢL のライナ部４は、円筒状の四つの第１〜第４ウエッ
トライナ４1 〜４4 を連設して構成され、相隣れるウエ
ットライナ同士はそれぞれ共通の境界壁２０を介して接
続され、所謂サイアミーズに構成される。そして第１〜
第４ウエットライナ４1 〜４4 内には、それぞれ図示し
ないピストンが摺動自在に嵌合されるシリンダボア２１
が形成される。
【００１６】図５，８および９に明瞭に示すように前記
ライナ部４の下部外周には、シリンダ軸線ｌ−ｌと略直
交する方向に略水平にその全周にわたってシールフラン
ジ２２が一体に突設され、このシールフランジ２２の上
面は平坦なシール面２２1 に形成される。
【００１７】また前記シールフランジ２２よりも上方に
おいて、ライナ部４の外周には、補強兼スペーサ用の
縦，横リブ２３，２４が縦横に一体に突設され、これら
のリブ２３，２４は前記シールフランジ２２よりも低く
形成される。さらにライナ部４の、前記シールフランジ
２２よりも下部には、そのシールフランジ２２と略平行
な複数の補強用小リブ３０が一体に突設されている。
【００１８】シリンダライナブロックＢL のクランクケ
ース部１L の補強壁部は、前記ライナ部４の長手方向の
両端壁２５，２６および第１〜第４ウエットライナ４1
〜４4 間の各境界壁２０の下端部から互いに平行に一体
に並設される第１〜第５補強壁２７1 〜２７5 よりな
り、このうち各境界壁２０の下端に一体に形成される第
２〜第４補強壁部２７ 2 〜２７ 4 が本発明の補強壁部を
構成する。
【００１９】各補強壁２７ 1 〜２７ 5 はアルミ合金製シ
リンダブロック本体１の、鋳造時に前記第１〜第５軸受
壁１３1 〜１３5 に一体に鋳ぐるまれる。そしてこれら
の補強壁２７1 〜２７5 の下面には、それぞれ軸受キャ
ップ（図示せず）を接合するための接合面３１および前
記軸受孔１４、ボルト孔１５等が形成される。また特に
第２〜第４補強壁部２７ 2 〜２７ 4 には、その補強壁部
２７ 2 〜２７ 4 を横切って該壁部２７ 2 〜２７ 4 の左右
両外側面相互を連通させる貫通孔Ｐが形成されており、
この貫通孔Ｐは、シリンダブロック本体１を鋳造する際
にアルミ溶湯の湯道となる。
【００２０】図１０に示すように、ライナ部４の前記境
界壁２０と、前記第１〜第５補強壁２７1 〜２７5 とは
連接壁２８によってそれぞれ一体に連接され、該連接壁
２８は比較的大きな体積を確保すべく幅方向に肉厚に形
成されており、該連接壁２８の外周には比較的長い複数
条の吸熱用フィン２９が突設される。而してボリューム
の大な前記連接壁２８は、アルミ合金製シリンダブロッ
クＢC をダイカスト鋳造する際、アルミ溶湯の冷却時の
熱引きを良好にすべく冷し金の作用をするようにしてあ
る。
【００２１】図１２〜１４にはシリンダブロックＢC を
ダイカスト鋳造するための金型およびその鋳造過程が示
される。
【００２２】これらの図において、前記金型Ｍは固定型
４０、相互に接近、離間できるように横方向に移動可能
な左，右側面可動型４１，４２、および前記固定型４０
に対して昇降可能な上面可動型４３とより構成され、前
記固定型４０には凸状の成形面４０1 が形成され、前記
左，右側面可動型４１，４２には互いに対向して成形面
４１1 ，４２1 が形成され、さらに前記上面可動型４３
には前記固定型４０の成形面４０1 に対向して成形面４
３1 が形成され、該成形面４３1 には前記シリンダボア
２１を形成するための円筒状のボアピン４４が縦列して
一体垂設されるとともに、このボアピン４４を環状間隙
４６を存して囲繞するように中空円筒状のジャケットピ
ン４５が一体に吊設され、このジャケットピン４５はボ
アピン４４の途中まで延びている。
【００２３】図１２，１３に示すように各ボアピン４４
には、その下方より前記シリンダライナブロックＢL の
シリンダボア２１が嵌合され、またその縦，横リブ２
３，２４を突設した外周面はジャケットピン４５の内周
面に嵌合され、該ジャケットピン４５の自由端は、前記
シールフランジ２２のシール面２２1 上に衝合され、そ
の衝合面は、ダイカスト鋳造時の溶湯が流通しないよう
に溶湯密のシール面に形成される。
【００２４】ボアピン４４とウエットライナ４の内面間
には、僅かな間隙（0.2 〜0.3 mm）が形成され、またウ
エットライナ４の縦，横リブ２３，２４の外面はジャケ
ットピン４５の内周面に僅かな間隙（0.2 〜0.3 mm）を
存して対面あるいは衝合される。そしてそれらの間には
縦，横リブ２３，２４によってアルミ溶湯の流入しない
空隙４８が形成される。
【００２５】前述のようにボアピン４４にライナ部４の
第１〜第４ウエットライナ４1 〜４4 をそれぞれ嵌合し
た後、上下面可動型４１，４２を閉方向に移動し、次い
で側面可動型４３を閉方向に移動すれば、図１３に示す
ように金型Ｍは閉型され、該金型Ｍの成形面と前記シリ
ンダライナブロックＢL とよりキャビティ４９が形成さ
れ、このキャビティ４９内に湯口５０を通してアルミ溶
湯を所定圧力の下で注湯し、これを冷却すれば、アルミ
合金マトリックス内にシリンダライナブロックＢL が一
体に鋳包まれて前記シリンダブロックＢC が成形され
る。
【００２６】ところで前記鋳造工程においてキャビティ
４９内にアルミ溶湯が充填される際にシールフランジ２
２のシール面２２1 上にジャケットピン４５の自由端が
衝合されていることにより、それら間には溶湯が浸入す
ることがなく、ジャケットピン４５と第１〜第４ウエッ
トライナ４1 〜４4 間には溶湯の流入しない空隙４８が
保持され、この空隙４８は金型Ｍの離型後にウオータジ
ャケット５の一部を構成する。溶湯のキャビティ４９内
への加圧注湯により図１４矢印ａに示すようにジャケッ
トピン４５の外周面に側圧が作用するが、この側圧はラ
イナ部４を介して剛性の大なボアピン４４に伝達される
ことにより、ジャケットピン４５、およびウエットライ
ナ４の変形が防止される。
【００２７】またシリンダライナブロックＢL のロアー
部分である補強壁部２７の第１〜第５補強壁２７1 〜２
７5 は、シリンダブロック本体１のクランクケース部１
L の第１〜第５軸受壁１３1 〜１３5 に鋳ぐるまれる。
【００２８】溶湯の冷却後、図１４に示すように金型Ｍ
を離型し、成形完了のシリンダブロックＢC は金型Ｍか
ら取出される。そして前記ジャケットピン４５および空
隙とでデッキ面２に開口するウオータジャケット５が形
成される。
【００２９】以上のようにアルミ合金製シリンダブロッ
ク本体１に鋳ぐるまれる、鉄製ウエット式シリンダライ
ナブロックＢL は、ウエットライナ本来の機能、すなわ
ちピストンの摺動するシリンダボアの耐摩耗性を高める
ほかに、シリンダブロックＢC 自体、特にそのクランク
ケース部１L の軸受壁１３の剛性を大幅に高めることが
でき、シリンダブロックの振動、騒音を低減することが
でき、また該軸受壁１３の薄肉化を可能にしてシリンダ
ブロックＢC の小型化、軽量化、コストダウンにも寄与
し得る。
【００３０】また機関の始動時の如き、シリンダブロッ
クＢC の低温時に熱膨脹率の高いアルミ合金製シリンダ
ブロックの熱収縮によるクランク軸ＳC の抱き込み現象
を減少させ、該クランク軸ＳC の回転抵抗が低減し、前
記軸受壁の剛性アップと相俟って機関の性能が大幅に向
上される。
【００３１】また前記実施例では本発明シリンダライナ
ブロックを四気筒シリンダブロックに実施しているが、
これを他の多気筒シリンダブロックにも実施でき、さら
に前記実施例では、本発明シリンダライナブロックを四
連のウエット式としているが、これを他の多連のドライ
式にも実施できることは勿論である。
【００３２】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、軽合金製
シリンダブロック本体内に鋳ぐるまれる鉄製のシリンダ
ライナブロックが、クランク軸に沿って並ぶ複数のシリ
ンダボアを一体に有してシリンダブロック本体のシリン
ダバレル部に鋳ぐるまれるライナ部と、そのシリンダブ
ロック本体のクランクケース部の軸受壁に鋳ぐるまれる
補強壁部とより構成され、その補強壁部が、クランク軸
のための半円状軸受孔を下面に有してライナ部の相隣な
るシリンダボア相互の境界壁の下端部に一体に形成され
るので、シリンダライナブロックは、シリンダブロック
のシリンダの耐摩耗性を高めるという本来的機能に加え
て、その軸受壁の剛性や軸受孔の強度、耐摩耗性等を大
幅に高める軸受壁補強機能をも達成することができ、し
かも並列するシリンダボア相互の境界壁下端に補強壁部
を一体形成したことで、ライナ部と補強壁部との結合強
度を十分に確保して相互の補強効果を高め、ライナ内で
発生する大きな点火爆発力に十分に耐えることができ、
以上の結果、シリンダブロックの振動、騒音の低減によ
る機関性能の向上に寄与することができ、またライナ部
やクランクケース部の軸受壁の薄肉化を可能にして、シ
リンダブロックの小型化、軽量化、コストダウンにも寄
与し得る。
【００３３】更に補強壁部には、それを横切って該壁部
の左右両外側面相互を連通させる貫通孔が形成されてい
て、この貫通孔がシリンダブロック本体の鋳造過程で溶
湯金属の湯道となるようにしたので、シリンダボア相互
の境界壁下端に垂下する補強壁部が鋳造金型のクランク
ケース軸受壁に対応した成形キャビティ内に大きく突入
するにも拘わらず、そのキャビティを横切る方向の溶湯
金属の湯の流れが補強壁部に邪魔されずに頗る良好とな
り、従ってその補強壁部の特設によっても、該 補強壁部
周辺、延いてはキャビティ全域への湯回り性が良好とな
り、鋳造欠陥の発生を効果的に抑えることができてシリ
ンダブロックの鋳造品質向上に大いに寄与することがで
き、またシリンダライナブロックと軸受壁との連結剛性
を十分に確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】シリンダブロックの平面図
【図２】図１の２−２線に沿う断面図
【図３】図１の３−３線に沿う断面図
【図４】図１の４−４線に沿う断面図
【図５】シリンダライナブロックの正面図
【図６】図５の６−６線に沿う一部横断平面図
【図７】図６の７−７線に沿う断面図
【図８】図５の８−８線に沿う端面図
【図９】図５の９−９線に沿う断面図
【図１０】図９の１０−１０線に沿う断面図
【図１１】図５の１１−１１線に沿う一部横断底面図
【図１２】金型によるシリンダブロックの鋳造過程を示
す図
【図１３】金型によるシリンダブロックの鋳造過程を示
す図
【図１４】金型によるシリンダブロックの鋳造過程を示
す図
【符号の説明】
１ シリンダブロック本体 ４ ライナ部 １３ 軸受壁１４ 軸受孔 ２０ 境界壁 ２７ 2 〜２７ 4 補強壁部としての第２〜第４補強壁
部 １U アッパ部（シリンダバレル部） １L ロアー部（クランクケース部）Ｐ 貫通孔 Ｓ C クランク軸
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−131952（ＪＰ，Ａ) 実開 昭61−171853（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭63−14854（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭57−178151（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭57−92041（ＪＰ，Ｕ) 実公 平１−28289（ＪＰ，Ｙ２) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) F02F 1/00 F02F 1/16 F02F 7/00 301 B22D 19/08

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 クランク軸（Ｓ C ）に沿って並ぶ複数の
    シリンダボア（２１）を一体に有して軽合金製シリンダ
    ブロック本体（１）のシリンダバレル部（１U ）に鋳ぐ
    るまれるライナ部（４）と、前記シリンダブロック本体
    （１）のクランクケース部（１L ）の軸受壁（１３）に
    鋳ぐるまれる補強壁部（２７ 2 〜２７ 4 ）とよりなる鉄
    製のシリンダライナブロックであって、 前記補強壁部（２７ 2 〜２７ 4 ）は、クランク軸
    （Ｓ C ）のための半円状軸受孔（１４）を下面に有して
    前記ライナ部（４）の相隣なるシリンダボア（２１）相
    互の境界壁（２０）の下端部に一体に形成され、 更に前記補強壁部（２７ 2 〜２７ 4 ）には、その補強壁
    部（２７ 2 〜２７ 4 ）を横切って該壁部（２７ 2 〜２７
    4 ）の左右両外側面相互を連通させる貫通孔（Ｐ）が形
    成される ことを特徴とする、シリンダブロック用シリン
    ダライナブロック。
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