JP7595302B2 - エンジンブロック、樹脂ブロック及びエンジンブロックの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、エンジンブロック、樹脂ブロック及びエンジンブロックの製造方法に関する。

世界の二酸化炭素排出量を減らすために、自動車分野では、自動車の軽量化と内燃機関の効率向上が依然として不可欠である。熱効率を向上させるには、燃焼過程で動力に変換されないで捨てられているエネルギー損失を大幅に低減できる新しい技術が必要である。軽量化の観点では、エンジンの軽量化において、アルミニウム合金やマグネシウム合金といった軽金属をエンジン部品として適用するのが主流だったが、樹脂化の実現により大幅な軽量化が見込めるようになっている。

非特許文献１には、鉄製のシリンダライナを囲む樹脂を備えるエンジンが開示されている。当該文献において、エンジンの冷却損失は、樹脂がシリンダライナを囲む場合において、アルミニウムがシリンダライナを囲む場合よりも低減することが記載されている。

特許文献１及び２には、金属のシリンダライナを囲む樹脂からなるブロックを備え、シリンダライナにウォータジャケットが形成されたエンジンブロックが開示されている。

米国特許出願公開第２０１５／０１５９５８１号明細書 米国特許出願公開第２０１５／０１５９５８２号明細書

水野 貴大、辻 龍希、藤村 俊夫「１次元シミュレーションを用いたＳＩエンジンの燃費性能改善予測」日本機械学会東海支部第６５期総会・講演会講演論文集（２０１６年３月１７－１８日）Ｎｏ．１６３－１

上述のように、シリンダライナを樹脂で囲むことで冷却損失の低減を図るエンジンが提案されているが、近年では一層のエネルギー利用効率の向上が求められており、そのようなエンジンにおいて新たな技術が必要とされていた。

本発明の目的は、樹脂ブロックを備えたエンジンブロックにおいて、熱効率を向上させる技術を実現することにある。

本発明によれば、
金属外周面を有するシリンダライナと、
熱硬化性樹脂の硬化物により構成される樹脂ブロックと、
前記シリンダライナより外周側の領域に設けられた冷却用水路と、
を備え、
前記樹脂ブロックは、前記シリンダライナの前記金属外周面側に設けられた第１部分と、前記第１部分より外側に位置する第２部分とを有し、
前記第１部分は、少なくとも前記冷却用水路の前記シリンダライナ側の壁面を構成しており、
前記第１部分が前記壁面を構成している領域において、前記シリンダライナから前記冷却用水路への方向を厚み方向としたときの前記厚み方向の熱抵抗が、ピストンのストローク方向の上死点側の領域と下死点側の領域とで異なる熱抵抗変化部を構成している、
エンジンブロックを提供できる。
本発明によれば、上述のエンジンブロックを構成する樹脂ブロックを提供できる。
本発明によれば、上述のエンジンブロックを製造法する方法であって、
シリンダライナの外周面に樹脂ブロックを嵌め込む、エンジンブロックの製造方法を提供できる。

本発明によれば、樹脂ブロックを備えたエンジンブロックにおいて、熱効率を向上させる技術を実現することができる。

実施形態に係るエンジンブロック及びシリンダヘッドの分解図である。 図１に示したエンジンブロックの製造方法の一例を説明するための図である。 図１に示したエンジンブロックの製造方法の一例を説明するための図である。 図１に示したエンジンブロックの製造方法の一例を説明するための図である。 図１に示したエンジンブロックの製造方法の一例を説明するための図である。 シリンダライナ及び金属ブロックの詳細の一例を説明するための横断面図である。 シリンダライナ及び金属ブロックの詳細の一例を説明するための縦断面図である。 第１部分において異なる熱抵抗を有する構造の一例を説明するための縦断面図である。 第１部分において異なる熱抵抗を有する構造の一例を説明するための縦断面図である。 第１部分において異なる熱抵抗を有する構造の一例を説明するための縦断面図である。 第１部分において異なる熱抵抗を有する構造の一例を説明するための縦断面図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。なお、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。

図１は、実施形態に係るエンジンブロック１０の斜視図である。ここでは、エンジンブロック１０の上側に取り付けられるシリンダヘッドは省いて示し、ガスケット２８のみを示している。

＜エンジンブロック１０概要＞
図１を用いて、エンジンブロック１０の概要を説明する。エンジンブロック１０は、シリンダライナ１２０及び樹脂ブロック２００を備えている。図１では便宜的に樹脂ブロック２００を墨塗りで示している。以下では、２気筒エンジンのエンジンブロック１０について例示する。

樹脂ブロック２００は、第１部分２１０及び空隙２３０を含んでいる。第１部分２１０は、シリンダライナ１２０の金属外周面１２２を覆っている。空隙２３０は、第１部分２１０より外側に位置しており、ウォータジャケット２３２を画定している。

上述した構成によれば、シリンダライナ１２０から発生する熱による樹脂ブロック２００の損傷を低減することができる。

具体的には、上述した構成においては、樹脂ブロック２００の第１部分２１０は、ウォータジャケット２３２によって囲まれている。ウォータジャケット２３２に流れる冷媒（例えば、水）によって樹脂ブロック２００の第１部分２１０の熱損傷を低減することができる。

＜エンジンブロック１０＞
図１を用いて、エンジンブロック１０の詳細を説明する。
エンジンブロック１０は、ブロック部材１１０、シリンダライナ１２０、金属ブロック１４０、突起１３０及び樹脂ブロック２００を備えている。

ブロック部材１１０は、金属（例えば、鋳鉄、アルミニウム合金またはマグネシウム合金）からなっている。図１に示す例において、ブロック部材１１０は、樹脂ブロック２００を支持するためのベースとして機能している。

シリンダライナ１２０は、ブロック部材１１０に取り付けられている。シリンダライナ１２０は、ブロック部材１１０と一体となっていてもよいし、またはブロック部材１１０に取り付け可能かつ取り外し可能であってもよい。

シリンダライナ１２０は、金属（例えば、鉄またはアルミニウム）からなっている。シリンダライナ１２０は、金属からなる外周面（すなわち、金属外周面１２２）を有している。

金属ブロック１４０は、ブロック部材１１０の一部であり、シリンダライナ１２０の金属外周面１２２を覆うように筒状に設けられている。筒状は単一であってもよいし複数連結した構造であってもよい。金属ブロック１４０のブロック外周面１４２を覆うように樹脂ブロック２００が設けられている。なお、金属ブロック１４０が省かれて直接シリンダライナ１２０に樹脂ブロック２００が設けられてもよい。

突起１３０は、ブロック部材１１０からシリンダヘッド（またはガスケット２８）に向けて突出している。突起１３０は、開口１３２を有している。開口１３２には、固定具２２を挿入可能である。固定具２２は、ガスケット２８を挟んでシリンダヘッドをエンジンブロック１０に固定する。固定具２２は、例えば、ボルトにすることができる。

＜樹脂ブロック２００＞
樹脂ブロック２００は、第１部分２１０、第２部分２２０及び空隙２３０を含んでいる。第２部分２２０は、空隙２３０の外側に位置している。空隙２３０は、第１部分２１０及び第２部分２２０の間にある。第１部分２１０及び第２部分２２０は、樹脂ブロック２００の下方部分で互いに一体となっている。

樹脂ブロック２００の第１部分２１０は、例えば接着剤３００（図４参照）を介して金属ブロック１４０のブロック外周面１４２に取り付けられる。接着剤は、樹脂ブロック２００の第１部分２１０及び金属ブロック１４０のブロック外周面１４２の間に位置し、樹脂ブロック２００の第１部分２１０及び金属ブロック１４０のブロック外周面１４２を互いに接着する。接着剤は、応力緩和層として機能してもよい。

樹脂ブロック２００の第１部分２１０は、接着剤を介さないで金属ブロック１４０のブロック外周面１４２と一体的に接合されていてもよい。この場合、樹脂ブロック２００の第１部分２１０及び金属ブロック１４０のブロック外周面１４２の間の界面では、樹脂（樹脂ブロック２００）及び金属（金属ブロック１４０）の直接接合が形成される。

樹脂ブロック２００は上面２０２を有している。上面２０２は空隙２３０を形成する溝を有しており、空隙２３０がブロック部材１１０から露出している。このような構造においては、シリンダライナ１２０の上端及びその近傍における樹脂ブロック２００の熱損傷を特に低減することができる。したがって、上述した構造は、金属ブロック１４０やシリンダライナ１２０の温度がそれらの上端及びその近傍において特に上昇する場合において特に有意義である。更に、上述した構造においては、空隙２３０は、樹脂ブロック２００を金属ブロック１４０に取り付ける前だけでなく、樹脂ブロック２００を金属ブロック１４０に取り付けた後であっても、形成可能である。したがって、空隙２３０を形成するためのプロセスの自由度を高くすることができる。

空隙２３０は、樹脂ブロック２００の上面２０２から露出されていなくてもよく、樹脂ブロック２００の内部に存在していてもよい。この場合においても、ウォータジャケット２３２に流れる冷媒によって樹脂ブロック２００の第１部分２１０の熱損傷を低減することができる。

第２部分２２０は、開口２２２を有している。樹脂ブロック２００は、突起１３０が第２部分２２０の開口２２２を貫通するように、位置している。突起１３０は、樹脂ブロック２００をブロック部材１１０に取り付けるためのガイドとして機能することができる。

＜樹脂ブロック２００の材料および物性＞
樹脂ブロック２００の第１部分２１０及び第２部分２２０は、熱硬化樹脂の硬化物を含んでいる。言い換えると、樹脂ブロック２００は、熱硬化性樹脂からなっている。樹脂ブロック２００は、無機フィラー（例えば、ガラス繊維）を更に含んでいてもよい。樹脂ブロック２００は、樹脂ブロック２００の全重量に対して、例えば５０重量％以上の無機フィラーを含んでいてもよい。樹脂ブロック２００を形成する熱硬化性樹脂は、例えば、フェノール樹脂にすることができる。

樹脂ブロック２００を形成する熱硬化性樹脂の熱伝導率は、低くすることができ、例えば、１．００Ｗ／ｍ・Ｋ以下にすることができる。当該熱伝導率が低いことで、エンジンブロック１０の冷却損失を低減することができる。

樹脂ブロック２００を形成する熱硬化性樹脂の密度は、小さくすることができ、例えば、２．２ｇ／ｃｍ^３以下にすることができる。当該密度が小さいことで、エンジンブロック１０を軽量化することができる。

樹脂ブロック２００を形成する熱硬化性樹脂のガラス転移点は、高くすることができ、例えば、１６０℃以上、好ましくは２００℃以上にすることができる。当該ガラス転移点が高いことで、エンジンブロック１０を高温下で使用することができる。

樹脂ブロック２００を形成する熱硬化性樹脂の線膨張係数は、金属ブロック１４０のブロック外周面１４２を形成する金属の線膨張係数と等しくし、または近似させることができる。例えば、樹脂ブロック２００を形成する熱硬化性樹脂の機械方向（ＭＤ）線膨張係数は、金属ブロック１４０を形成する金属のＭＤ線膨張係数の７５％以上１２５％以下にしてもよく、樹脂ブロック２００を形成する熱硬化性樹脂の横断方向（ＴＤ）線膨張係数は、金属ブロック１４０を形成する金属のＴＤ線膨張係数の７５％以上１２５％以下にしてもよい。樹脂ブロック２００を形成する熱硬化性樹脂の線膨張係数及び金属ブロック１４０を形成する金属の線膨張係数が等しくし、または近似させることで、金属ブロック１４０及び樹脂ブロック２００の双方が加熱された際における金属ブロック１４０から樹脂ブロック２００への応力を緩和することができる。

樹脂ブロック２００を形成する熱硬化性樹脂のＭＤ線膨張係数及び金属ブロック１４０を形成する金属のＭＤ線膨張係数のそれぞれは、例えば、１０ｐｐｍ以上４０ｐｐｍ以下にすることができる。

樹脂ブロック２００を形成する熱硬化性樹脂のＴＤ線膨張係数及び金属ブロック１４０を形成する金属のＴＤ線膨張係数のそれぞれは、例えば、１０ｐｐｍ以上４０ｐｐｍ以下にすることができる。

なお、金属ブロック１４０が省かれシリンダライナ１２０に樹脂ブロック２００が設けられる場合は、上記の熱硬化性樹脂の線膨張係数はシリンダライナ１２０との関係で上記値とすることができる。

＜エンジンブロック１０の製造方法＞
図２から図５は、図１に示したエンジンブロック１０の製造方法の一例を説明するための図である。

図２、図３及び図５を用いて、エンジンブロック１０の製造方法の一例の概要を説明する。まず、図２に示すように、ベースブロック１００を形成する。ベースブロック１００は、シリンダライナ１２０及び金属ブロック１４０を有している。シリンダライナ１２０は、金属外周面１２２を有している。金属ブロック１４０は、シリンダライナ１２０を囲んでいる。次いで、図３に示すように、ベースブロック１００から金属ブロック１４０の肉厚が薄くなるように一部を除去するように加工する。加工前の金属ブロック１４０が所望の肉厚であれば除去する加工は不要である。つづいて図５に示すように、金属ブロック１４０を樹脂ブロック２００で囲む。

上述したプロセスによれば、金属ブロック１４０及びシリンダライナ１２０を樹脂ブロック２００で囲むための製造プロセスを低コストで実現することができる。具体的には、上述したプロセスにおいては、金属ブロック１４０を含むベースブロック１００は、既存のエンジンブロックを形成するための既存の設備（例えば、既存のエンジンブロックを形成するための鋳造に用いられる金型）を用いて形成することができる。つまり、金属ブロック１４０を一部除去加工する場合でも、金属ブロック１４０が取り除かれたベースブロック１００を形成するための新規の設備を設ける必要がない。したがって、金属ブロック１４０及びシリンダライナ１２０を樹脂ブロック２００で囲むための製造プロセスを低コストで実現することができる。

図２から図５を用いて、エンジンブロック１０の製造方法の一例の詳細を説明する。
まず、図２に示すように、ベースブロック１００を形成する。ベースブロック１００は、ブロック部材１１０、シリンダライナ１２０及び金属ブロック１４０を有している。ブロック部材１１０、シリンダライナ１２０及び金属ブロック１４０のそれぞれは、金属からなっている。特に、金属ブロック１４０は、例えば、鋳鉄、アルミニウム合金またはマグネシウム合金からなっている。

ベースブロック１００は、シリンダライナ１２０及び金属ブロック１４０の間の空隙１５０を有している。空隙１５０は、ウォータジャケット１５２を画定している。ベースブロック１００は、既存のエンジンブロック（すなわち、ウォータジャケット１５２を有するエンジンブロック）を形成するための既存の設備を用いて形成することができる。一例において、ベースブロック１００は、鋳造、より具体的には、ダイカストによって形成することができる。この例において、ダイカストに用いられる金型は、既存のエンジンブロックを形成するための金型を用いることができる。

ベースブロック１００は、開口１３２を更に有している。図１を用いて説明したように、開口１３２には、固定具２２（図１）を挿入可能である。ベースブロック１００は、図３に示す突起１３０を形成する部分を含んでいる。この部分は、図３に示す工程（金属ブロック１４０を除去する工程）において、突起１３０を形成する。

次いで、図３に示すように、ベースブロック１００から金属ブロック１４０の一部を除去し肉厚を薄くする。図３に示す例では、金属ブロック１４０は、シリンダライナ１２０の周囲に肉厚が薄くなるように加工されるとともに、突起１３０が形成され、かつ開口１３２が残るように、除去されている。

次いで、図４に示すように、金属ブロック１４０のブロック外周面１４２上に接着剤３００を形成する。図４に示すように、接着剤３００は、突起１３０の外周面上にも形成してもよい。

次いで、図５に示すように、樹脂ブロック２００を金属ブロック１４０に囲むように嵌め込む。樹脂ブロック２００は、突起１３０が樹脂ブロック２００の開口２２２を貫通するように取り付けられる。樹脂ブロック２００の第１部分２１０及び金属ブロック１４０のブロック外周面１４２は、接着剤３００（図４）を介して互いに接着され、樹脂ブロック２００の開口２２２の内面及び突起１３０の外周面は、接着剤３００（図４）を介して互いに接着される。

接着剤３００（図４）は形成しなくてもよい。接着剤３００を形成しない場合、樹脂ブロック２００の第１部分２１０は、接着剤（例えば、接着剤３００（図４））を介さないで金属ブロック１４０のブロック外周面１４２と一体的に接合されていてもよい。

図５に示す例において、樹脂ブロック２００は、第１部分２１０、第２部分２２０及び空隙２３０を含んでいる。空隙２３０は、ウォータジャケット２３２を画定している。空隙２３０は、金属ブロック１４０を樹脂ブロック２００で囲む前に形成されてもよいし、または金属ブロック１４０を樹脂ブロック２００で囲んだ後に形成されてもよい。

エンジンブロック１０の製造方法は、図２から図５に示した例に限定されない。エンジンブロック１０は、以下の例のようにして製造されてもよい。

第１に、図２に示したベースブロック１００を形成することなく、図３に示したブロック（ブロック部材１１０、シリンダライナ１２０及び突起１３０）を形成してもよい。図３に示したブロックは、鋳造、より具体的には、ダイカストによって形成することができる。この例において、ダイカストに用いられる金型は、図３に示すブロックに沿った形状を有している。

第２に、エンジンブロック１０をインサート成形によって製造してもよい。この例においては、図３に示したブロック（ブロック部材１１０（金属ブロック１４０）、シリンダライナ１２０及び突起１３０）を金型内に配置して、樹脂ブロック２００を形成する樹脂を金型内に供給する。この例によれば、図４に示した接着剤３００を設けることなく、樹脂ブロック２００を金属ブロック１４０に直接的に接合させることができる。接着剤３００として、例えば、高放熱１成分縮合型RTVシリコン接着シール剤（熱伝達率：０．８３W/ｍｋ）を用いることができる。

＜シリンダライナ１２０及び金属ブロック１４０＞
図６及び図７は、シリンダライナ１２０及び金属ブロック１４０の詳細の一例を説明するための断面図である。図６はシリンダライナ１２０及び金属ブロック１４０の横断面を示している。図７はシリンダライナ１２０及び金属ブロック１４０の横断面を示している。

シリンダライナ１２０は、鉄層１２０ａ及びアルミニウム層１２０ｂを含んでいる。鉄層１２０ａは、シリンダライナ１２０の内周面を形成している。鉄層１２０ａは、鉄及び合金鉄のうちの少なくとも一方を含んでいる。アルミニウム層１２０ｂは、鉄層１２０ａの外側に位置しており、金属外周面１２２を形成している。アルミニウム層１２０ｂは、アルミニウム及びアルミニウム合金のうちの少なくとも一方を含んでいる。

金属ブロック１４０は、シリンダライナ１２０のアルミニウム層１２０ｂの周囲を囲むように設けられている。

金属ブロック１４０のブロック外周面１４２の表面粗さＲａ（算術平均粗さ）は、例えば、０．２μｍ以上３．０μｍ以下にすることができる。

金属ブロック１４０のブロック外周面１４２は、９０°未満の先端角を有する突出部を有しないようにしてもよい。このような突出部は、金属ブロック１４０及び樹脂ブロック２００の熱応力の集中部になり得、樹脂ブロック２００のクラックを引き起こし得る。このような突出部がない場合、樹脂ブロック２００のクラックを低減することができる。

＜第１部分２１０の熱抵抗（１）＞
図８～図１１を参照して、第１部分２１０の熱抵抗Ｒｔについて、特に、第１部分２１０の厚みに着目して説明する。図８～図１１は、それぞれ図７の領域Ａを拡大して示した図であり、合計４種類の構造例を説明する。第１部分２１０がウォータジャケット２３２の壁面２３２Ａを構成している領域において、シリンダライナ１２０からウォータジャケット２３２への方向を厚み方向としたときの厚み方向の熱抵抗Ｒｔが、ピストン１９０のストローク方向の上死点ＴＤＣ側の領域と下死点ＢＤＣ側の領域とで異なる熱抵抗変化部１７０を構成している。第１部分２１０の組成や密度が一定とした場合、熱抵抗Ｒｔは第１部分２１０の厚みｔに比例する。

図８に示す構造例は、断面視においてウォータジャケット２３２と第１部分２１０との境界、すなわちウォータジャケット２３２の壁面２３２Ａが連続的に変化している連続変化領域２１１となっており、特に直線状に変化している直線部２１２を有する。

図８（ａ）の構造は、壁面２３２Ａが断面視で斜め直線状（傾斜）の直線部２１２であって、第２部分２２０の厚みｔが下死点ＢＤＣ側より上死点ＴＤＣ側が厚くなっている。換言すると、熱抵抗変化部１７０は、図示で上側（上死点ＴＤＣ側）が熱抵抗Ｒｔの大きい第１の領域１７１であって、下側（下死点ＢＤＣ側）が第１の領域１７１より熱抵抗Ｒｔの小さい第２の領域１７２と言える。このように第１部分２１０の厚みｔを上死点ＴＤＣ側を厚くすることで熱抵抗Ｒｔを大きくした構成とすることで、燃料が燃焼室内で燃焼するタイミング（すなわちピストン１９０が上死点ＴＤＣ付近にあるとき）において、燃焼時の熱がウォータジャケット２３２に逃げてしまうことを抑制することで高い熱効率を実現できる。また、厚みｔが連続的に直線状に変化するため、熱歪みや熱応力が局所的に集中することを避けることができる。特に、燃焼タイミング（すなわち発熱タイミング）を考慮した場合、ストローク長に対して上死点ＴＤＣから３０％までの範囲、特に２０％までの範囲について、第１の領域１７１の熱抵抗Ｒｔの設計が重要である。また、上死点ＴＤＣ側を肉厚にすることで、樹脂ブロック２００を金属ブロック１４０に組み付ける際に組み付け作業が容易になる。

図８（ｂ）の構造は、壁面２３２Ａが断面視で斜め直線状であって、第２部分２２０の厚みｔが上死点ＴＤＣ側より下死点ＢＤＣ側が厚くなっている。換言すると、熱抵抗変化部１７０は、図示で下側（下死点ＢＤＣ側）が熱抵抗Ｒｔの大きい第１の領域１７１であって、上側（上死点ＴＤＣ側）が第１の領域１７１より熱抵抗Ｒｔの小さい第２の領域１７２と言える。このように第１部分２１０の厚みｔを上死点ＴＤＣ側を薄くすることで熱抵抗Ｒｔを小さくする構成であるため、燃料が燃焼室内で燃焼するタイミング（すなわちピストン１９０が上死点ＴＤＣ付近にあるとき）において、熱をウォータジャケット２３２に逃がし冷却を促すことができる。燃焼時に燃焼室内の温度が高くなりノッキングが生じやすいエンジンにおいて効果的である。特に、燃焼タイミング（すなわち発熱タイミング）を考慮した場合、ストローク長に対して上死点ＴＤＣから３０％までの範囲、特に２０％までの範囲について、第２の領域１７２の熱抵抗Ｒｔの設計が重要である。また、厚みｔが連続的に直線状に変化するため、熱歪みや熱応力が局所的に集中することを避けることができる。

図９に示す構造例は、断面視においてウォータジャケット２３２と第１部分２１０との境界、すなわちウォータジャケット２３２の壁面２３２Ａが連続的に変化している連続変化領域２１１となっており、特に曲線状に変化している曲線部２１３を有する。なお、曲線部２１３として、漸次増加または減少する曲線にかぎらず様々な曲線を採用しうる。

図９（ａ）の構造は、壁面２３２Ａが断面視で上死点ＴＤＣ側より下死点ＢＤＣ側が金属ブロック１４０（すなわちシリンダライナ１２０）側に曲線状に近づいた構成である。言い換えると、第１部分２１０の厚みｔが下死点ＢＤＣ側より上死点ＴＤＣ側が厚くなっており、厚みｔの変化が曲線状である。換言すると、熱抵抗変化部１７０は、図示で上側（上死点ＴＤＣ側）が熱抵抗Ｒｔの大きい第１の領域１７１であって、下側（下死点ＢＤＣ側）が第１の領域１７１より熱抵抗Ｒｔの小さい第２の領域１７２と言える。このように第１部分２１０の厚みｔを上死点ＴＤＣ側を厚くして熱抵抗Ｒｔを大きくした構成とすることで、燃料が燃焼室内で燃焼するタイミング（すなわちピストン１９０が上死点ＴＤＣ付近にあるとき）において、燃焼時の熱がウォータジャケット２３２に逃げてしまうことを抑制することで高い熱効率を実現できる。また、厚みｔが連続的に変化するため、熱歪みや熱応力が局所的に集中することを避けることができる。また、厚みｔが曲線状に変化することで、燃焼時やその後のシリンダ内温度に応じた最適な断熱／冷却構造を実現できる。

図９（ｂ）の構造は、壁面２３２Ａが断面視で下死点ＢＤＣ側より上死点ＴＤＣ側が金属ブロック１４０側に曲線状に近づいた構成である。言い換えると、第１部分２１０の厚みｔが下死点ＢＤＣ側より上死点ＴＤＣ側が薄くなっており、厚みｔの変化が曲線状である。換言すると、熱抵抗変化部１７０は、図示で下側（下死点ＢＤＣ側）が熱抵抗Ｒｔの大きい第１の領域１７１であって、上側（上死点ＴＤＣ側）が第１の領域１７１より熱抵抗Ｒｔの小さい第２の領域１７２と言える。このように第１部分２１０の厚みｔを上死点ＴＤＣ側を薄くすることで熱抵抗Ｒｔを小さくする構成であるため、燃料が燃焼室内で燃焼するタイミング（すなわちピストン１９０が上死点ＴＤＣ付近にあるとき）において、熱をウォータジャケット２３２に逃がし冷却を促すことができ、またノッキングの発生を抑制できる。
また、厚みｔが連続的に変化するため、熱歪みや熱応力が局所的に集中することを避けることができる。また、厚みｔが曲線状に変化することで、燃焼時やその後のシリンダ内温度に応じた最適な断熱／冷却構造を実現できる。

図１０に示す構造例は、断面視においてウォータジャケット２３２と第１部分２１０との境界、すなわちウォータジャケット２３２の壁面２３２Ａが連続的に変化している連続変化領域２１１となっており、上死点ＴＤＣ側の壁面２３２Ａ１と下死点ＢＤＣ側の壁面２３２Ａ２の各断面は、一方が垂直であり、他方が傾斜している。

図１０（ａ）の構成は、変化点１７５より上死点ＴＤＣ側の壁面２３２Ａ１が垂直に設けられている。変化点１７５より下死点ＢＤＣ側の壁面２３２Ａ２が下側ほど金属ブロック１４０側に近づくように傾斜した直線部２１２（連続変化領域２１１）を構成し、第２部分２２０の厚みｔが下死点ＢＤＣ側より上死点ＴＤＣ側が厚くなっている。変化点１７５より上死点ＴＤＣ側を熱抵抗Ｒｔが相対的に大きい第１の領域１７１、下死点ＢＤＣ側を熱抵抗Ｒｔが相対的に小さい第２の領域１７２と言うことができる。このように第１部分２１０の厚みｔを上死点ＴＤＣ側を厚くすることで熱抵抗Ｒｔを大きくした構成とすることで、燃料が燃焼室内で燃焼するタイミング（すなわちピストン１９０が上死点ＴＤＣ付近にあるとき）において、燃焼時の熱がウォータジャケット２３２に逃げてしまうことを抑制することで高い熱効率を実現できる。

図１０（ｂ）の構成は、変化点１７５より上死点ＴＤＣ側の壁面２３２Ａ１が上側ほど金属ブロック１４０側に近づくように傾斜した直線部２１２（連続変化領域２１１）を構成し、第２部分２２０の厚みｔが下死点ＢＤＣ側より上死点ＴＤＣ側が厚くなっている。変化点１７５より下死点ＢＤＣ側の壁面２３２Ａ２が垂直に設けられている。変化点１７５より下死点ＢＤＣ側を熱抵抗Ｒｔが相対的に大きい第１の領域１７１、上死点ＴＤＣ側を熱抵抗Ｒｔが相対的に小さい第２の領域１７２と言うことができる。このように第１部分２１０の厚みｔを上死点ＴＤＣ側を薄くすることで熱抵抗Ｒｔを小さくする構成であるため、燃料が燃焼室内で燃焼するタイミング（すなわちピストン１９０が上死点ＴＤＣ付近にあるとき）において、熱をウォータジャケット２３２に逃がし冷却を促すことができ、またノッキングの発生を抑制できる。

図１１に示す構造例は、断面視においてウォータジャケット２３２と第１部分２１０との境界、すなわちウォータジャケット２３２の壁面２３２Ａが非連続（すなわち段差状）に変化している。上死点ＴＤＣ側の壁面２３２Ａ１と下死点ＢＤＣ側の壁面２３２Ａ２の各断面は、一方が垂直であり、他方が傾斜しており、それらの境界が段差となった非連続部２１４となっている。言い換えると、図１０の構成において、変化点１７５を段差の非連続部２１４とした構成といえる。

図１１（ａ）の構成は、非連続部２１４より下死点ＢＤＣ側の壁面２３２Ａ１が垂直に設けられている。非連続部２１４より上死点ＴＤＣ側の壁面２３２Ａ２が上側ほど金属ブロック１４０側から遠くなるように、すなわち肉厚になるように傾斜した直線状に設けられている。非連続部２１４より上死点ＴＤＣ側を熱抵抗Ｒｔが相対的に大きい第１の領域１７１、下死点ＢＤＣ側を熱抵抗Ｒｔが相対的に小さい第２の領域１７２と言うことができる。図１０と同様の効果を実現でき、また、非連続部２１４で厚みｔを大きく変更できるため、上死点ＴＤＣ側と下死点ＢＤＣ側とで要求される熱抵抗Ｒｔが大きく違う場合でも対応が可能である。

図１１（ｂ）の構成は、非連続部２１４より上死点ＴＤＣ側の壁面２３２Ａ１が垂直に設けられている。非連続部２１４より下死点ＢＤＣ側の壁面２３２Ａ２が下側ほど金属ブロック１４０側に近づくように傾斜した直線状に設けられている。非連続部２１４より下死点ＢＤＣ側を熱抵抗Ｒｔが相対的に大きい第１の領域１７１、上死点ＴＤＣ側を熱抵抗Ｒｔが相対的に小さい第２の領域１７２と言うことができる。図１０と同様の効果を実現でき、また、非連続部２１４で厚みｔを大きく変更できるため、上死点ＴＤＣ側と下死点ＢＤＣ側とで要求される熱抵抗Ｒｔが大きく違う場合でも対応が可能である。

＜第１部分２１０の熱抵抗（２）＞
図８～図１１では、第１部分２１０の厚みの違いにより第１部分２１０の熱抵抗Ｒｔに領域によって違いを与えたが、そのほかに、第１部分２１０の材料により違いを与えることができる。具体的には、第１の領域１７１と第２の領域１７２とで、熱伝導率が異なる材料を用いることで実現できる。例えば、第１の領域１７１では、熱硬化性樹脂の硬化物中の体積当たりの中空比率を高くし熱伝導率を小さくする。すなわち熱抵抗Ｒｔを大きくする。第２の領域１７２では逆に第１の領域１７１より中空比率を小さくし熱伝導率を大きくする。すなわち熱抵抗Ｒｔを小さくする。例えば、熱硬化性樹脂の硬化物中に気泡（マイクロバルーン）や中空フィラーを含有させた構成とし、その含有量を調整することで所望の中空比率を実現できる。

＜第１部分２１０の熱抵抗（３）＞
第１部分２１０の熱抵抗Ｒｔに領域毎に違いを与えるために、樹脂ブロック２００を金属ブロック１４０（またはシリンダライナ１２０）に取り付ける際に用いる接着剤３００（図４参照）に違いを有してもよい。例えば第２の領域１７２に対応する壁面より第１の領域１７１に対応する壁面に、接着剤を多く用いることで、第１の領域１７１における熱抵抗Ｒｔを第２の領域１７２の熱抵抗Ｒｔより大きくできる。

＜第１部分２１０の熱抵抗（４）＞
第１部分２１０の熱抵抗Ｒｔに領域毎に違いを与えるために、第１部分２１０の金属ブロック１４０（またはシリンダライナ１２０）側の内壁面に凹凸を形成し、第２の領域１７２に対応する壁面より第１の領域１７１に対応する壁面に多く設ける。凹凸は、例えば、第１部分２１０の内壁面に、溝を周回させるように形成する。溝の幅、深さ、数を領域毎に調整することで、所望の熱抵抗Ｒｔを実現できる。これによって、第１の領域１７１の熱抵抗Ｒｔを第２の領域１７２より大きくすることができる。

以上、図面を参照して本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。例えば、上記の実施形態では、樹脂ブロック２００を２気筒のエンジン（エンジンブロック１０）へ適用した例を説明したが、気筒数に拘わらず単気筒のエンジンや３気筒以上のエンジンに適用することができる。

１０ エンジンブロック
２０ シリンダヘッド
１００ ベースブロック
１１０ ブロック部材
１２０ シリンダライナ
１２０ａ 鉄層
１２０ｂ アルミニウム層
１２２ 金属外周面
１４０ 金属ブロック
１４２ ブロック外周面
１５０ 空隙
１５２ ウォータジャケット（冷却用水路）
１７０ 熱抵抗変化部
１７１ 第１の領域
１７２ 第２の領域
２００ 樹脂ブロック
２１０ 第１部分
２１１ 連続変化領域
２１２ 直線部
２１３ 曲線部
２２０ 第２部分
２３０ 空隙
２３２ ウォータジャケット（冷却用水路）
２３２Ａ 壁面
３００ 接着剤

Claims (19)

1. 金属外周面を有するシリンダライナと、
   熱硬化性樹脂の硬化物により構成される樹脂ブロックと、
   前記シリンダライナより外周側の領域に設けられた冷却用水路と、
   を備え、
   前記樹脂ブロックは、前記シリンダライナの前記金属外周面側に設けられた第１部分と、前記第１部分より外側に位置する第２部分とを有し、
   前記第１部分は、少なくとも前記冷却用水路の前記シリンダライナ側の壁面を構成しており、
   前記第１部分が前記壁面を構成している領域において、前記シリンダライナから前記冷却用水路への方向を厚み方向としたときの前記厚み方向の熱抵抗が、ピストンのストローク方向の上死点側の領域と下死点側の領域とで異なる熱抵抗変化部を構成しており、
   前記熱抵抗変化部は、上死点側の熱抵抗が下死点側の熱抵抗以上であって、
   熱抵抗が相対的に大きい第１の領域と、
   前記第１の領域より熱抵抗が相対的に小さい第２の領域と、を有し、
   前記第１の領域は、前記第２の領域よりも、ピストンのストローク方向で上死点側の領域に設けられている、エンジンブロック。
2. 前記第１の領域は、少なくとも上死点側からストローク長の２０％の範囲の領域を含む、請求項１に記載のエンジンブロック。
3. 前記第１の領域は、前記第２の領域よりも厚みが厚い、請求項１または２に記載のエンジンブロック。
4. 前記第１の領域は、前記第２の領域よりも前記硬化物に含まれる中空領域の体積比率が大きい、請求項１から３までのいずれか１項に記載のエンジンブロック。
5. 前記第１の領域と前記第２の領域とは、異なる熱硬化性樹脂の硬化物で構成されており、
   前記第１の領域の硬化物の熱伝導率が、前記第２の領域の硬化物の熱伝導率よりも小さい、請求項１から４までのいずれか１項に記載のエンジンブロック。
6. 前記第１部分の厚みが連続的に変化している領域を有している、請求項１から５までのいずれか１項に記載のエンジンブロック。
7. 前記第１部分の厚みが連続的に変化している領域は断面の前記冷却用水路の境界が直線状に変化している領域有する、請求項６に記載のエンジンブロック。
8. 前記第１部分の厚みが連続的に変化している領域は断面の前記冷却用水路の境界が曲線状に変化している領域を有する、請求項６または７に記載のエンジンブロック。
9. 前記第１部分の厚みが非連続的に変化している領域を有する、請求項１から８までのいずれか１項に記載のエンジンブロック。
10. 前記樹脂ブロックの前記第１部分には、前記シリンダライナ側の壁面に接着剤層が設けられており、
    前記接着剤層は、前記第２の領域に対応する壁面より前記第１の領域に対応する壁面に多く設けられている、請求項１から９までのいずれか１項に記載のエンジンブロック。
11. 前記樹脂ブロックの前記第１部分は、前記シリンダライナ側の壁面に凹凸が形成されており、
    前記凹凸は、前記第２の領域に対応する壁面より前記第１の領域に対応する壁面に多く設けられている、請求項１から１０までのいずれか１項に記載のエンジンブロック。
12. 前記樹脂ブロックの前記第１部分と前記シリンダライナとの間に筒状の金属ブロックを有する、請求項１から１１までのいずれか１項に記載のエンジンブロック。
13. 前記樹脂ブロックの前記第１部分を形成する前記熱硬化性樹脂はフェノール樹脂で構成されている、請求項１から１２までのいずれか１項に記載のエンジンブロック。
14. 前記樹脂ブロックの前記第１部分を形成する前記熱硬化性樹脂の硬化物の熱伝導率は、１．００Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下である、請求項１から１３までのいずれか１項に記載のエンジンブロック。
15. 前記樹脂ブロックの前記第１部分を形成する前記熱硬化性樹脂の硬化物のＭＤ線膨張係数は、前記金属外周面を形成する金属のＭＤ線膨張係数の７５％以上１２５％以下であり、
    前記樹脂ブロックの前記第１部分を形成する前記熱硬化性樹脂の硬化物のＴＤ線膨張係数は、前記金属外周面を形成する金属のＴＤ線膨張係数の７５％以上１２５％以下である、請求項１から１４までのいずれか１項に記載のエンジンブロック。
16. 前記樹脂ブロックの前記第１部分を形成する前記熱硬化性樹脂の硬化物の密度は、２．２ｇ／ｃｍ^３以下である、請求項１から１５までのいずれか１項に記載のエンジンブロック。
17. 前記樹脂ブロックの前記第１部分を形成する前記熱硬化性樹脂の硬化物のガラス転移点は１６０℃以上である、請求項１から１６までのいずれか１項に記載のエンジンブロック。
18. 請求項１から１７までのいずれか１項に記載のエンジンブロックを構成する樹脂ブロック。
19. 請求項１から１７までのいずれか１項に記載のエンジンブロックを製造法する方法であって、
    シリンダライナの外周面に樹脂ブロックを嵌め込む、エンジンブロックの製造方法。

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