JP4196803B2 - 内燃機関のシリンダブロック - Google Patents

Description

本発明は、水冷式内燃機関のシリンダブロックに関し、特に、シリンダ壁の周囲に形成されるウォータジャケットの底壁をロアデッキよりも上方に配置した、いわゆる浅底型のウォータジャケットを有するシリンダブロックに関する。

水冷式内燃機関のシリンダブロックでは、特許文献１や特許文献２にも記載されているように、ピストンが昇降可能に嵌合するシリンダ壁の周囲にジャケット側壁が形成され、これらシリンダ壁とジャケット側壁との間にウォータジャケットが形成される。このウォータジャケットを循環する冷却水によりシリンダ壁の熱を吸収するようになっている。また、ジャケット側壁の下端とシリンダ壁の外周とを接続するジャケット底壁を、ロアデッキよりもブロック上方に配置した、いわゆるウォータジャケットの浅底化が公知である。このような浅底化により、燃焼室に近いシリンダ壁の上部を有効に放熱しつつ、シリンダ壁の下部の周囲にはウォータジャケットを設けていないため、その分、軽量化を図れるとともに、過剰冷却による油粘度の低下を低減・回避して、燃費・排気・ヒータ性能等の向上を図ることができる。
特開平６−２９９９００号公報 特開２０００−２９１４８８号公報

しかしながら、このようにウォータジャケットを浅底化したシリンダブロックでは、ジャケット底壁に応力が集中する傾向にあり、このジャケット底壁やジャケット側壁を経由して燃焼圧力やヘッドボルトの締結軸力等がシリンダ壁に伝わることにより、シリンダ壁が変形し、耐スカッフ性が低下する等の不具合を招くおそれがある。特に、フロントカバーが取り付けられるブロック前壁では、上述したようなシリンダ壁の変形に加え、ヘッドガスケットを挟んでシリンダヘッドが固定されるトップデッキのフランジ部が倒れ込むような、いわゆる倒れ変形を生じ、シール性の低下等を招聘するおそれがある。本発明の一つの目的は、ウォータジャケットを浅底化したシリンダブロックにおいて、ブロック前壁側の剛性を向上し、シリンダ壁やトップデッキの変形を有効に抑制・回避することにある。

ところで、ブロック前壁を覆うように取り付けられるフロントカバーは、一般的には、その周縁フランジ部に沿ってシリンダブロックやシリンダヘッドに複数のカバー固定用のボルトを用いて締結・固定される。従って、フロントカバーの軽量化・低コスト化等を図るために、フロントカバーのリブの削減・廃止や薄肉化を進めると、フロントカバーの中央部の膜振動を招き、不快な騒音を生じるおそれがある。本発明の他の目的は、フロントカバーの膜振動を有効に低減・解消することにある。

本発明は、トップデッキとロアデッキとにわたってブロック上下方向に延在し、且つ直列に複数並んで形成され、ピストンが昇降可能に嵌合する略円筒状のシリンダ壁と、このシリンダ壁を囲むように形成され、このシリンダ壁の外周との間にウォータジャケットを形成するジャケット側壁と、このジャケット側壁の下端とシリンダ壁とを接続するジャケット底壁と、を有し、このジャケット底壁が上記ロアデッキよりもブロック上方に配置される内燃機関のシリンダブロックに関する。

そして、第１の発明は、ブロック前壁よりブロック前方へ張り出して、互いにほぼ直交する縦リブ及び横リブを有し、上記縦リブは、トップデッキとロアデッキとを接続するようにブロック上下方向に延びており、上記横リブは、上記ジャケット底壁に沿うようにブロック左右方向に延びていることを特徴としている。

第２の発明は、ブロック前壁の上記ジャケット底壁位置に形成され、かつ、ブロック前壁を覆うフロントカバーを固定するカバーボルトが嵌合するカバーボルトボスを有することを特徴としている。

第１の発明によれば、互いに直交する縦リブ及び横リブによりブロック前壁の剛性が向上し、特に、縦リブをトップデッキに接続しているため、トップデッキの倒れ変形を抑制でき、かつ、横リブをジャケット底壁に沿って設けているため、ジャケット底壁の剛性を高め、ジャケット底壁を介して伝達するヘッドボルト締結軸力等に起因するシリンダ壁の変形を有効に低減・解消することができる。

第２の発明によれば、カバーボルトボスに嵌合するボルトによって、フロントカバーを固定することにより、フロントカバーの膜振動を抑制して、騒音の発生を低減・回避することができる。

また、従来からの課題として、シリンダヘッド組み付け時のヘッドボルトの締結力により、ジャケット側壁が上方へ引っ張られ、ジャケット側壁につづくジャケット底壁を介してシリンダ壁が上方へ引っ張られ、ボア変形を招くおそれがある。これに対し、第２の発明によれば、ジャケット底壁位置にカバーボルトボスを設定したので、上記したようなヘッドボルトの締結力によるシリンダ壁の変形を防止することができる。

以下、本発明の好ましい実施例を図面を参照して詳細に説明する。図１はシリンダブロックの前面を示す正面図、図２は図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図、図３は図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面図、図４はフロントカバーを内側から見た正面図である。

この内燃機関は、直列４気筒の水冷式内燃機関であり、吸気側を車両前側、排気側を車両後側とする横置き姿勢で車両に搭載される。シリンダブロック１０は、アルミダイキャスト製法により鋳造され、鋳抜き孔であるウォータジャケット１８の上端がトップデッキ２０に大きく開放した、いわゆるオープンデッキ型となっている。このシリンダブロック１０には、ピストンが昇降可能に嵌合するシリンダボア１１が形成された円筒状をなす４つのシリンダ壁１２の他、このシリンダ壁１２の上部の周囲を囲うようにジャケット側壁１４が形成され、これらシリンダ壁１２とジャケット側壁１４との間にウォータジャケット１８が形成されている。周知のように、ウォータジャケット１８を循環する冷却水により、シリンダ壁１２の放熱・冷却が行われる。

シリンダブロック１０は、気筒間距離の短縮化を図るために、気筒列方向に直列に配設されたシリンダ壁１２の一部が互いにつながった、いわゆるサイアミーズ型の構成となっている。各シリンダ壁１２は、トップデッキ２０とロアデッキ２２とにわたってブロック上下方向に円筒状に延在している。ロアデッキ２２の下方のクランクケース２４には、ベアリングキャップ（図示省略）とともにクランクシャフトを回転可能に支持する複数のベアリングキャップ取付部２６が形成されている。トップデッキ２０には、ヘッドガスケットを挟んでシリンダヘッドが複数本のヘッドボルトにより締結・固定される。

ウォータジャケット１８の底面を形成するジャケット底壁１６は、ジャケット側壁１４の下端とシリンダ壁１２の途中とを接続している。このようにジャケット底壁１６をロアデッキ２２よりもブロック上方に配置する構造により、ウォータジャケット１８をシリンダ壁１２の上部の周囲にのみ限定して形成する、いわゆるウォータジャケット１８の浅底化がなされている。このような浅底化により、燃焼室に近いシリンダ壁１２の上部を効果的に冷却しつつ、シリンダ壁１２の下部の周囲にジャケット側壁１４を設けていないため、その分、軽量化を図ることができ、かつ、過剰な冷却を防止して、燃費・排気・ヒータ性能等の向上を図ることができる。

図１及び図２に示すように、フロントカバー３８（図４参照）が取り付けられるシリンダブロック１０のブロック前壁２８には、上記のシリンダ壁１２，ジャケット側壁１４及びジャケット底壁１６等が表出している。つまり、これらの壁１２，１４，１６によりブロック前壁２８が形成されている。このブロック前壁２８には、図２に示すように、トップデッキ２０に沿うトップデッキフランジ３０、ロアデッキ２２に沿うロアデッキフランジ３２、ブロック左右周縁に沿うカバー取付フランジ３４、及び上記ヘッドボルトが嵌合する２つのヘッドボルトボス３６等がブロック前方へ向けて隆起・張り出している。カバー取付フランジ３４には、フロントカバー３８の周縁部を固定するボルトが螺合・嵌合する複数のボルト孔３５が形成されている。ロアデッキフランジ３２には、この実施例では冷却水通路３３が形成されており、この通路３３を内部に有する円筒状ボスを構成している。フロントカバー３８は、例えばアルミダイカスト製であり、図４に示すように、周縁フランジ部３８ａにボルト孔が形成されている。

そして、ブロック前壁２８には、互いに直交・交差してブロック前方へ隆起・張り出した縦リブ４２及び横リブ４４が一体的に形成されている。縦リブ４２は、シリンダブロック１０のほぼ中央をシリンダ中心線Ｌ１に沿ってブロック上下方向に延びており、上下両端がトップデッキフランジ３０及びロアデッキフランジ３２に一体的に接続している。つまり、縦リブ４２はトップデッキフランジ３０からロアデッキフランジ３２にわたって架け渡されている。横リブ４４は、ジャケット底壁１６に沿ってブロック左右方向に延びており、左右両端がブロック前壁２８より隆起する２つのヘッドボルトボス３６の下端に接続している。言い換えると、横リブ４４は、ジャケット底壁１６をブロック前方へ延長することにより形成されている。

なお、図２に示すように、ブロック前壁２８では、ジャケット側壁１４がシリンダ壁１２よりもブロック前方へ張り出している。一方、縦リブ４２は、ブロック前方側の先端縁がブロック上下方向全長にわたってほぼ同じ高さ位置となるように設定されている。従って、縦リブ４２は、ジャケット側壁１４に沿う上側部分４２Ａでは相対的に張り出し量（突出高さ）が短く、シリンダ壁１２の下部に沿う下側部分４２Ｂでは相対的に張り出し量が大きくなっている。

これら縦リブ４２と横リブ４４とが交差する位置、つまりシリンダ中心線Ｌ１とジャケット底壁１６とが交差する位置に、ブロック前壁２８よりブロック前方へ隆起・張り出したカバーボルトボス４６が形成されている。このカバーボルトボス４６には、フロントカバー３８の中央部に形成されたボルトボス３９（図３，４参照）を挿通するボルトが螺合し、これによりフロントカバー３８の略中央部がカバーボルトボス４６に共締め固定される。このようにカバーボルトボス４６を形成することにより、縦リブ４２と横リブ４４との交差部分は円筒状に厚肉化・大型化されている。

上述したように、ウォータジャケット１８をシリンダ壁１２の上部周囲にのみ形成した浅底型のシリンダブロック１０では、軽量化や過剰冷却の防止等の利点を有する反面、ジャケット底壁１６に応力が集中し易く、特に、ジャケット底壁１６がブロック前方へ張り出したブロック前壁２８の剛性・強度の確保が難しい。剛性が不十分であると、トップデッキ２０とシリンダヘッドとをヘッドガスケットを挟んで締結するヘッドボルトの締付軸力や燃焼圧力等が、ヘッドボルトボス３６，ジャケット側壁１４及びジャケット底壁１６を経由してシリンダ壁１２へ伝わり、このシリンダ壁１２の望ましくない変形、つまりシリンダボア変形を招くおそれがある。

本実施例では、ブロック前壁２８に互いに交差する縦リブ４２と横リブ４４とを設けることにより、ブロック前壁２８の剛性を向上させており、特に、上記の横リブ４４をジャケット底壁１６に沿って設けているため、応力が集中し易いジャケット底壁１６の剛性を有効に高めることができ、上述したようなシリンダ壁１２の望ましくない変形を有効に低減・解消することができる。

また、ブロック前壁２８では、トップデッキ２０に沿ってトップデッキフランジ３０がブロック前方へ張り出しているため、仮にトップデッキフランジ３０の剛性が不十分であると、ヘッドガスケットの強いばね力によって、トップデッキフランジ３０が下方へ倒れ込むような、いわゆる倒れ変形を招き、シール性の低下を招くおそれがある。本実施例では、縦リブ４２の上端をトップデッキフランジ３０に滑らかに接続しているため、トップデッキフランジ３０の剛性を有効に高めることができる。従って、上述したようなヘッドガスケットのばね力に起因するトップデッキフランジ３０の倒れ変形を十分に低減・解消することができる。

図４を参照して、フロントカバー３８を周縁フランジ部３８ａでのみシリンダヘッドやシリンダブロック１０に固定すると、フロントカバー３８の中央部での振動が大きくなり、騒音を生じるおそれがある。特に、フロントカバー３８のコンパクト化及び軽量化を図るために、カバー３８のリブ廃止・低減化や薄肉化が行われていると、上記の振動が生じ易い。本実施例では、ブロック前壁２８よりブロック前方へ突出するカバーボルトボス４６を設け、このカバーボルトボス４６へフロントカバー３８のほぼ中央部を固定している。従って、フロントカバー３８の膜振動を有効に抑制することができ、騒音を低減することができる。

また、カバーボルトボス４６を縦リブ４２と横リブ４４とが交差する位置に設けており、縦リブ４２と横リブ４４を利用する形でカバーボルトボス４６を形成することができるので、単にカバーボルトボス４６をブロック前壁２８から単独で隆起させる場合に比して、材料量の削減による軽量化・低コスト化を図ることができる。加えて、縦リブ４２と横リブ４４の交差部分が厚肉化・大型化し、その剛性を更に向上することができる。

ブロック前壁２８では、縦リブ４２がブロック前方へ隆起するトップデッキフランジ３０とロアデッキフランジ３２とに架け渡されており、横リブ４４がブロック前方へ隆起する２つのヘッドボルトボス３６に架け渡されており、全体として剛性の高い格子状のリブ形状を構成している。このように、既存のデッキフランジ３０，３２やヘッドボルトボス３６を有効に利用して、ブロック前壁２８の剛性を有効に向上することができる。

仮にカバーボルトボスがないとすると、シリンダヘッド組み付け時のヘッドボルトの締結力により、ジャケット側壁１４が上方へ引っ張られ、ジャケット側壁１４につづくジャケット底壁１６を介してシリンダ壁１２が上方へ引っ張られ、望ましくないボア変形を招くおそれがある。これに対して本実施例では、ジャケット底壁１４の位置にカバーボルトボス４６を設定したので、上記したようなヘッドボルトの締結力によるシリンダ壁１２の変形を防止することができる。

以上のように本発明を具体的な実施例に基づいて説明してきたが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で、種々の変形・変更を含むものである。例えば、上述した直列４気筒の内燃機関に限らず、直列６気筒等の他の形式の内燃機関に本発明を適用することもできる。

本発明の一実施例に係る内燃機関のシリンダブロックのブロック前面を示す正面図。 図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図。 図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面図。 フロントカバーを内側から見た正面図。

符号の説明

１０…シリンダブロック
１２…シリンダ壁
１４…ジャケット側壁
１６…ジャケット底壁
１８…ウォータジャケット
２０…トップデッキ
２２…ロアデッキ
２８…ブロック前壁
３６…ヘッドボルトボス
４２…縦リブ
４４…横リブ
４６…カバーボルトボス

Claims (5)

1. トップデッキとロアデッキとにわたってブロック上下方向に延在し、且つ直列に複数並んで形成され、ピストンが昇降可能に嵌合する略円筒状のシリンダ壁と、このシリンダ壁を囲むように形成され、このシリンダ壁の外周との間にウォータジャケットを形成するジャケット側壁と、このジャケット側壁の下端とシリンダ壁とを接続するジャケット底壁と、を有し、このジャケット底壁が上記ロアデッキよりもブロック上方に配置される内燃機関のシリンダブロックにおいて、
   ブロック前壁よりブロック前方へ張り出して、互いにほぼ直交する縦リブ及び横リブを有し、
   上記縦リブは、上記トップデッキと上記ロアデッキとを接続するようにブロック上下方向に延びており、
   上記横リブは、上記ジャケット底壁に沿うようにブロック左右方向に延びていることを特徴とする内燃機関のシリンダブロック。
2. 上記ブロック前壁に、ブロック上下方向へ延びる２つのヘッドボルトボスがブロック前方へ張り出すように形成され、
   これら２つのヘッドボルトボスの下端に上記横リブが接続していることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関のシリンダブロック。
3. 上記縦リブと横リブとが交差する位置に形成され、ブロック前壁を覆うフロントカバーのほぼ中央部を固定するカバーボルトが嵌合するカバーボルトボスを有することを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関のシリンダブロック。
4. 上記ブロック前壁の上記ジャケット底壁位置に形成され、かつ、ブロック前壁を覆うフロントカバーを固定するカバーボルトが嵌合するカバーボルトボスを有することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関のシリンダブロック。
5. 上記カバーボルトボスは、シリンダ中心線に沿う位置で、フロントカバーのほぼ中央部に固定されることを特徴とする請求項４に記載の内燃機関のシリンダブロック。

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