内燃機関のシリンダ成形体及び内燃機関のシリンダブロック
【課題】機関運転中に径方向の熱変形が不均一になることを抑制できる内燃機関のシリンダ成形体、及び内燃機関のシリンダブロックを提供すること。
【解決手段】シリンダブロック１１には複数のシリンダ１２が並設されている。各シリンダ１２には、その内周側に、シリンダブロック１１のシリンダボア１７を構成するボア壁部１８が設けられている。ボア壁部１８はシリンダ成形体Ｐにアルミニウム系合金を含浸させた金属基複合材料からなる。シリンダ成形体Ｐの上端側部１９には、隣接するシリンダボア１７間に配置される第１上端側部１９Ａと、第１上端側部１９Ａとともにシリンダボア１７を構成する第２上端側部１９Ｂとが設けられている。第１上端側部１９Ａにおいてはその強化材の体積率が第２上端側部１９Ｂにおける強化材の体積率よりも低く、第１の上側ボア壁部１８Ａの熱伝導率は第２の上側ボア壁部１８Ｂの熱伝導率よりも高く設定されている。
【解決手段】シリンダブロック１１には複数のシリンダ１２が並設されている。各シリンダ１２には、その内周側に、シリンダブロック１１のシリンダボア１７を構成するボア壁部１８が設けられている。ボア壁部１８はシリンダ成形体Ｐにアルミニウム系合金を含浸させた金属基複合材料からなる。シリンダ成形体Ｐの上端側部１９には、隣接するシリンダボア１７間に配置される第１上端側部１９Ａと、第１上端側部１９Ａとともにシリンダボア１７を構成する第２上端側部１９Ｂとが設けられている。第１上端側部１９Ａにおいてはその強化材の体積率が第２上端側部１９Ｂにおける強化材の体積率よりも低く、第１の上側ボア壁部１８Ａの熱伝導率は第２の上側ボア壁部１８Ｂの熱伝導率よりも高く設定されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリンダボアを金属基複合材料にて構成するために用いられる強化材を含んでなる内燃機関のシリンダ成形体、及びそのシリンダ成形体が金属基材に鋳込まれた金属基複合材料によりシリンダボアが構成された内燃機関のシリンダブロックに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、シリンダヘッドやシリンダブロック等のエンジン部品はアルミニウム合金化されて軽量化が図られているが、シリンダライナについては、他のエンジン部品よりもより一層の高温寸法安定性、耐摩耗性、強度及び剛性が求められているため、アルミニウム合金化することは困難であった。そこで、従来、シリンダライナをアルミニウム合金化する代わりに、金属を基材としセラミックス等の強化材により強化された金属基複合材料（ＭＭＣ：Ｍｅｔａｌ Ｍａｔｒｉｘ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ）が素材として用いられたシリンダライナが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平７−２５９６３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、シリンダライナには、機関運転中、シリンダボア内で発生した燃焼熱が伝達される。そのため、例えば、シリンダブロックには冷却水が流通するウォータージャケットが設けられており、シリンダライナは冷却水によって冷却される。ところが、シリンダブロックのシリンダボア間部分はシリンダボアによって挟まれているため、冷却水によって充分に冷却することができずその他の部分よりも温度が高くなる傾向にある。このため、シリンダライナにおいては、機関運転中、機関燃焼室の外壁に対応する上端部のうちのボア間に位置する部分とそれ以外の部分とで大きな温度差が生じていた。
【０００５】
そこで、冷却水による冷却能力を高めて、ボア間に相当するシリンダライナの上端部の部位を十分に冷却するという方策も考えられるが、この場合、ボア間以外の部分が過度に冷却されることになり、結局、ボア間に相当する部分の温度は低下するものの、同部分とそれ以外の部分とでは依然として大きな温度差が生じる。このように、従来のシリンダライナにおいては、ボア間に相当する部分とそれ以外の部分とで大きな温度差が生じることを回避できず、ひいては、径方向における熱変形が不均一になる事態を招くこととなっていた。特に、金属基複合材料はアルミニウム合金等の金属材料と比較して熱伝導率が低いため、こうした傾向が一層顕著なものとなる。
【０００６】
本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、機関運転中においてシリンダボアの径方向の熱変形が不均一になることを抑制できる内燃機関のシリンダ成形体、及び内燃機関のシリンダブロックを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、複数のシリンダを有するシリンダブロックのシリンダボアを金属基複合材料にて構成するために用いられる強化材を含んでなる内燃機関のシリンダ成形体において、機関燃焼室に対応する上端側部分のうち、隣接するシリンダボア間に位置する部分を第１の上端側部分とし、周方向における他の部分を第２の上端側部分としたとき、前記第１の上端側部分は前記第２の上端側部分よりもその熱伝導率が高くなるように強化材の組成が設定されてなることを要旨とする。
【０００８】
この発明では、シリンダ成形体を含む金属基複合材料によって、シリンダブロックのシリンダボアが構成された場合、シリンダブロックの機関燃焼室から第１の上端側部分に伝達された熱は速やかにその周方向に伝達されるため、第１の上端側部分の周方向における温度分布が均一化するようになる。更に、この第１の上端側部分から第２の上端側部分に熱が伝達されることにより、第１の上端側部分の平均温度と第２の上端側部分の平均温度の差も減少するようになる。その結果、シリンダ成形体及びこれが鋳込まれるシリンダブロックのシリンダボアの上端側部分について、機関運転中におけるその周方向の温度分布の均一化を図ることができ、シリンダボアの径方向の熱変形が不均一になることを抑制することができるようになる。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記第１の上端側部分の熱伝導率が前記第２の上端側部分の熱伝導率よりも高くなるように、前記第１の上端側部分と前記第２の上端側部分とに含まれる強化材の熱伝導率及び体積率の少なくとも一方が異なるように設定されることを要旨とする。
【００１０】
なお、第１の上端側部分の熱伝導率を第２の上端側部分の熱伝導率よりも高くする場合、例えば、第１の上端側部分における強化材の体積率を第２の上端側部分における強化材の体積率よりも低くした構成、第２の上端側部分における強化材よりも第１の上端側部分における強化材の熱伝導率を高くした構成、若しくはそれらを組み合わせた構成を採用することができる。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、前記シリンダ成形体はアルミニウム系金属が含浸されることにより前記シリンダボアを構成するものであり、前記強化材はセラミックス材を主成分とすることで前記含浸されるアルミニウム系金属よりもその熱伝導率が低く設定された強化材を含むとともに、前記第１の上端側部分は前記第２の上端側部分よりもその強化材の体積率が小さく設定されることを要旨とする。
【００１２】
請求項３に記載の発明によるように、第１の上端側部分における強化材の体積率を小さくすれば、第１の上端側部分に含浸されるアルミニウム系金属の割合は第２の上端側部分に含浸されるアルミニウム系金属の割合よりも高くなる。そのため、アルミニウム系合金が含浸されたシリンダ成形体によってシリンダブロックのシリンダボアを構成した場合には、第１の上端側部分により構成される部分の熱伝導率を第２の上端側部分により構成される部分の熱伝導率よりも高くすることができる。
【００１３】
請求項４に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、前記シリンダ成形体はアルミニウム系金属が含浸されることにより前記シリンダボアを構成するものであり、前記強化材はセラミックス材を主成分とすることで前記含浸されるアルミニウム系金属よりもその熱伝導率が低く設定された強化材を含むとともに、前記第１の上端側部分に含まれる強化材の熱伝導率、体積率をそれぞれλ１、Ｖｆ１とし、前記第２の上端側部分に含まれる強化材の熱伝導率、体積率をそれぞれλ２、Ｖｆ２としたとき、λ１＞λ２且つＶｆ１≦Ｖｆ２なる関係を満たすことを要旨とする。
【００１４】
請求項４に記載の発明によるように、第１の上端側部分の熱伝導率、体積率と第２の上端側部分の熱伝導率、体積率との関係を、λ１＞λ２且つＶｆ１≦Ｖｆ２とすることで、第１の上端側部分の熱伝導率を第２の上端側部分の熱伝導率よりも高くすることができる。
【００１５】
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の発明において、前記第１の上端側部分における強化材はこれに含まれるセラミックス材よりも熱伝導率の高い黒鉛粒子を含むことを要旨とする。
【００１６】
この発明では、第１の上端側部分の熱伝導率を第２の上端側部分の熱伝導率よりも高くすることができる。
請求項６に記載の発明は、複数のシリンダを有するとともに、請求項１〜５のいずれか一項に記載のシリンダ成形体が金属基材に鋳込まれた金属基複合材料により各シリンダボアが構成されてなる内燃機関のシリンダブロックを要旨とする。
【００１７】
この発明では、機関運転中にシリンダボア周囲で温度差が生じることを抑制し、シリンダボアにおいて径方向の熱変形が不均一になることを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】（ａ）は本実施形態におけるシリンダブロックの平面図、（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ線断面図。
【図２】（ａ）はシリンダ成形体の平面図、（ｂ）はシリンダ成形体の側面図。
【図３】（ａ）は濾過体及び濾過体に取り付けられる吸引具の模式図、（ｂ）は濾過体のＢ−Ｂ線断面図。
【図４】濾過体に強化材を付着させる方法を示す工程図。
【図５】（ａ）は成形される前の強化材成形体を示す断面図、（ｂ）は強化材成形体の表面を整える工程の説明図。
【図６】表面が整えられた後の強化材成形体の模式図。
【図７】シリンダ成形体をシリンダブロック本体に鋳包む態様を示すための模式図。
【図８】機関運転時におけるボア壁部の上側部分の周方向温度分布を示すためのグラフ。
【図９】機関運転時におけるボア壁部の上側部分の径方向温度分布を示すためのグラフ。
【図１０】第２実施形態において、（ａ）は濾過体及び濾過体に取り付けられる吸引具の模式図、（ｂ）は図１０（ａ）のＣ−Ｃ線断面図。
【図１１】第２実施形態において、（ａ）〜（ｃ）は濾過体に強化材を付着させる方法を示す工程図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
（第１実施形態）
以下、本発明を具体化した一実施形態を、図１〜図９を参照して説明する。
図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、シリンダブロック１１には複数のシリンダ１２が並設されるとともに、複数のシリンダ１２を取り囲むようにウォータージャケット１３が形成されている。ウォータージャケット１３は、シリンダ外周面１２ａと、シリンダ外周面１２ａと所定の間隔を隔てて対向する外壁１４と、シリンダ１２及び外壁１４を接続してウォータージャケット１３の底面を形成する底壁１５と、により区画形成されている。シリンダ１２の頂面及び外壁１４の頂面は、図示しないシリンダヘッドが載置されるシリンダブロック１１のデッキ面１１ａを形成している。図１（ａ）に示すように、隣り合うシリンダ１２同士はその一部が接続部１６を介して接続されている。各シリンダ１２のシリンダボア１７は、シリンダ１２の内側に位置するボア壁部１８によって構成されている。尚本明細書において、ボア壁部１８は、デッキ面１１ａ側をその上側としている。
【００２０】
ボア壁部１８は、セラミックス材としてのアルミナ短繊維及びセラミックス粒子からなるシリンダ成形体Ｐ（強化材成形体）に、金属基材としてのアルミニウム系合金を含浸させてこれを鋳込むことにより形成される金属基複合材料（ＭＭＣ）によって構成されている。ボア壁部１８は、シリンダボア１７間の接続部１６を挟むように配置された第１の上側ボア壁部１８Ａと、第１の上側ボア壁部１８Ａとともにシリンダボア１７を構成する第２の上側ボア壁部１８Ｂとを有している。第１の上側ボア壁部１８Ａは、シリンダ１２の配列方向において最も端に位置する第１の上側ボア壁部１８Ａを除いて接続部１６に対応している。そして、第１の上側ボア壁部１８Ａにはシリンダ成形体Ｐの第１上端側部１９Ａが含まれる一方、第２の上側ボア壁部１８Ｂにはシリンダ成形体Ｐの第２上端側部１９Ｂが含まれている。
【００２１】
図２（ａ）及び（ｂ）に示すように、シリンダ成形体Ｐは略円管状に形成されるとともに、内径Ｈ１及び外径Ｈ２が一定に形成されている。シリンダ成形体Ｐの上端側部１９は、第１上端側部１９Ａと、周方向における他の部分としての第２上端側部１９Ｂとからなる。第１上端側部１９Ａは、上下方向の長さが、ピストンが上死点に達したときのピストンの頂面とデッキ面１１ａ（図１（ａ）参照）との距離よりも長くなるように形成されている。第１上端側部１９Ａと第２上端側部１９Ｂとはシリンダ成形体Ｐの周方向（図２（ａ）で示す矢印Ｘ方向）に沿って交互に存在するとともに、第１上端側部１９Ａの周方向長さＦ１は第２上端側部１９Ｂの周方向長さＦ２よりも短い。
【００２２】
また、第１上端側部１９Ａにおける強化材の体積率Ｖｆ１は第２上端側部１９Ｂにおける強化材の体積率Ｖｆ２よりも低く、Ｖｆ１＜Ｖｆ２の関係を満たしている。第１上端側部１９Ａを構成する強化材と第２上端側部１９Ｂを構成する強化材とは同じものであり、第１上端側部１９Ａを構成する強化材の熱伝導率λ１と第２上端側部１９Ｂを構成する強化材の熱伝導率λ２とは、λ１＝λ２の関係を満たしている。なお、「強化材の体積率」とは、単位体積当たりに強化材が占める体積割合のことを意味し、本実施形態では、単位体積当たりにアルミナ短繊維及びセラミックス粒子が占める体積割合のことを意味する。第１上端側部１９Ａは、第２上端側部１９Ｂに比べてアルミニウム系合金の含浸される割合が高くなるように設定されている。そして、アルミニウム系合金は、アルミナ短繊維、セラミックス粒子のいずれよりも熱伝導率が高いため、第１上端側部１９Ａを含む第１の上側ボア壁部１８Ａの熱伝導率は第２上端側部１９Ｂを含む第２の上側ボア壁部１８Ｂの熱伝導率よりも高くなっている。
【００２３】
一方、図２（ｂ）に示すように、シリンダ成形体Ｐの下端部２０は上端側部１９に連続するとともに、その全体が第２上端側部１９Ｂと同じ組成の強化材によって形成されている。すなわち、シリンダ成形体Ｐの下端部２０はその強化材の体積率及び強化材の熱伝導率が第２上端側部１９Ｂと同じであり、その熱伝導率は第２上端側部１９Ｂの熱伝導率と等しくなっている。
【００２４】
次に、シリンダ成形体Ｐを製造する際に用いられる装置について説明する。
図３（ａ）に示すように、濾過体２１はステンレス製であるとともに円筒状に形成されている。濾過体２１にはその周壁２３全体に複数の開孔２４が形成されている。濾過体２１の第１端部２５には、孔径の小さい複数の開孔２４Ａが形成された第１濾過部２６と、この第１濾過部２６の開孔２４Ａよりも孔径の大きい複数の開孔２４Ｂが形成された第２濾過部２７とが設けられている。
【００２５】
図３（ｂ）に示すように、第１濾過部２６と第２濾過部２７とは周方向に沿って交互に存在している。第１濾過部２６は、その周方向の長さｆ１が、第２濾過部２７の周方向の長さｆ２よりも小さい。図３（ａ）に示すように、第１濾過部２６の周面における単位面積当たりの開孔２４Ａの数と、第２濾過部２７の周面における単位面積当たりの開孔２４Ｂの数とは等しいため、第１濾過部２６の開孔率Ｐ１（単位面積における総開孔面積／単位面積）は第２濾過部２７の開孔率Ｐ２よりも低い。更に、第２端部２８には、第２濾過部２７と同様の開孔率となるように、開孔２４Ｂと孔径の等しい開孔が、第２濾過部２７と同じ数だけ形成されている。
【００２６】
一方、吸引冶具２２は図示しない吸引装置に接続される一対の吸引管２９を有している。吸引管２９の一端にはフランジ部３０が設けられている。フランジ部３０には、吸引管２９側とは反対側の面３０ａに、濾過体２１の内側に嵌入可能な円板状突部３１が設けられている。
【００２７】
次に、シリンダ成形体Ｐの製造方法、及びシリンダ成形体Ｐをシリンダブロック本体Ｂに鋳込む方法について説明する。
まず、上述した濾過体２１を上下両側から挟むように吸引冶具２２を配し、各吸引冶具２２の円板状突部３１を濾過体２１の内側に嵌め込んで、フランジ部３０を濾過体２１の上下両端部それぞれに当接させる。このようにして濾過体２１の内側を密封した後、図４の矢印Ａで示すように、濾過体２１を、アルミナ短繊維及びセラミックス粒子を含む強化材原料液に浸漬する。このとき、強化材原料液が貯留された容器３２には攪拌プロペラ３３が設けられているため、攪拌プロペラ３３によって強化材原料液中の強化材が分散され均一化される。
【００２８】
そして、濾過体２１を浸漬させた状態で、吸引冶具２２を介して濾過体２１の内側を吸引すると、濾過体２１の開孔２４を通じて強化材原料液が吸引される。開孔２４Ａ及び開孔２４Ｂはその孔径がアルミナ短繊維の平均長さよりも小さいため、強化材原料液が吸引されると、濾過体２１の周壁２３全体には強化材が付着し、その結果、図４の矢印Ｂで示すように、濾過体２１の周壁２３を覆うような円筒状の強化材成形体３４が成形される。なお、この場合、第１濾過部２６における開孔率Ｐ１は第２濾過部２７における開孔率Ｐ２よりも小さいため、図５（ａ）に示すように、強化材は第１濾過部２６よりも第２濾過部２７に対応する部分に多く付着する。ここで、強化材が付着した直後の強化材成形体３４は、その厚みが一定でないため、強化材成形体３４、濾過体２１及び吸引冶具２２を容器３２から取り出した後、図５（ｂ）に示すように、ローラ３５によって強化材成形体３４の表面を加圧する。その結果、強化材成形体３４の表面が成形され、強化材成形体３４のうち第２濾過部２７に対応する部分については強化材が圧縮されて強化材の密度が高くなる。その後、図６に示すように、強化材成形体３４から一対の吸引冶具２２を分離する。次に、強化材成形体３４から濾過体２１を分離し、強化材成形体３４を乾燥・焼成すると、所定の剛性を有するシリンダ成形体Ｐが製造される。
【００２９】
なお、強化材原料液は次のような工程を通じて精製される。まず、シリンダ成形体Ｐの強化材が所定の体積率となるようにアルミナ短繊維及びセラミックス粒子の添加割合を求め、その添加割合となるように所定量のアルミナ短繊維及びセラミックス粒子を水に添加する。そして、アルミナ短繊維及びセラミックス粒子を添加した溶液に、無機バインダーとしてのシリカゾル及びアルミナゾルを添加し、その後、高分子凝集剤を添加して、強化材と無機バインダーとを凝集させることで強化材原料液を精製する。
【００３０】
このように製造されたシリンダ成形体Ｐは、図７に示すように、シリンダブロックの鋳造に際して鋳込まれる。すると、シリンダ成形体Ｐには金属基材としてのアルミニウム系合金が含浸され、それによって金属基複合材料からなるボア壁部１８が構成されてこれがシリンダブロック本体Ｂと一体化される。シリンダ成形体Ｐにおいては、第１上端側部１９Ａに位置する部位における強化材の体積率が第２上端側部１９Ｂに位置する部位における強化材の体積率に比べて低いため、第１上端側部１９Ａに位置する部位が周方向における他の部分としての第２上端側部１９Ｂに位置する部位よりも熱伝導率が高い構成となる。なお、シリンダ成形体Ｐを鋳込む際には、シリンダ成形体Ｐの第１上端側部１９Ａがシリンダボア間に相当する部分に位置するように、キャビティ内におけるシリンダ成形体Ｐの設置状態が設定される。
【００３１】
次に、機関運転中におけるシリンダブロック１１の熱変形について説明する。
機関運転中、シリンダブロック１１の機関燃焼室（シリンダボア１７）内では燃焼熱が発生し、シリンダブロック１１のシリンダボア１７間はシリンダボア１７によって挟まれているため温度が高くなる傾向にある。そのため、図８の破線で示すように、熱伝導率が均一に設定された従来のシリンダ成形体を採用したシリンダブロックの場合、ボア壁部１８の上側部分における周方向の温度は、隣接するシリンダボア１７に最も近い部位Ｌに近くなるほど高くなる。これに対して、本実施形態のシリンダ成形体Ｐを採用したシリンダブロック１１では、ボア壁部１８の上側部分に伝達された熱が第１上端側部１９Ａを含む第１の上側ボア壁部１８Ａをはじめ、速やかに他の部分、例えば、第２上端側部１９Ｂを含む第２の上側ボア壁部１８Ｂにも伝達される。そのため、第１の上側ボア壁部１８Ａの平均温度と第２の上側ボア壁部１８Ｂの平均温度との差が減少するようになる。ボア壁部１８の上側部分の周方向における温度分布は、図８の実線で示すようになり、ボア壁部１８の上側部分のうち隣接するシリンダボア１７に最も近い部位Ｌの温度は従来のシリンダライナに比べて低くなる一方、ボア壁部１８の上側部分のうち隣接するシリンダボア１７に最も離れた部位の温度は従来のシリンダライナに比べて高くなる。すなわち、本実施形態については、そのボア壁部１８の上側部分の周方向における温度分布が、従来のシリンダライナに比べて均一化される。
【００３２】
また、機関運転時における燃料の燃焼はピストンが上死点付近に達したときに生じるため、シリンダボア１７内で発生した熱はまずボア壁部１８の上側部分に伝達される。そして、上述したようにボア壁部１８の上側部分は温度分布が均一化されるため、上側部分から下側部分に伝達される熱量が増大する。その結果、本実施形態のボア壁部１８の上側部分の平均温度とボア壁部１８の下側部分の平均温度の差が減少し、ボア壁部１８の径方向の熱変形が上側部分と下側部分とで大きく変わることを抑制できる。
【００３３】
また、図９のグラフに示すように、機関運転時におけるボア壁部１８の径方向の温度分布についてみると、第１の上側ボア壁部１８Ａにおける径方向の温度分布は、同図９の実線Ｔ１で示すようになり従来のシリンダライナ（図９の破線）に比べて、内周側と外周側との温度差が小さくなっている。これに対して、第２の上側ボア壁部１８Ｂについては、図９の実線Ｔ２で示すように、その内周側と外周側との温度差が依然大きく、第２の上側ボア壁部１８Ｂの内周側の温度はほぼ変化しない。そのため、ボア壁部１８の上側部分の内周側温度は過度に低下していない。
【００３４】
この実施形態によれば以下の効果を得ることができる。
（１）シリンダ成形体Ｐの上端側部１９には、シリンダブロック１１に鋳込まれた場合にシリンダボア間に配置される部分となる第１上端側部１９Ａが形成されている。この第１上端側部１９Ａは周方向において第１上端側部１９Ａとは異なる第２上端側部１９Ｂよりも熱伝導率が高くなるように、強化材の組成が設定されている。そのため、シリンダブロック１１のボア壁部１８の上側部分について、機関運転中における周方向の温度分布の均一化を図ることができ、ボア壁部１８の上側部分の径方向の熱変形が不均一になることを抑制できる。
【００３５】
（２）ボア壁部１８の上側部分においては、機関運転時に径方向の熱変形が不均一になることが抑制され、ひいてはシリンダボア１７の真円度が向上する。したがって、シリンダ成形体Ｐを鋳込んだシリンダブロック１１を備える内燃機関では、機関運転中のピストンの動きに対するピストンリングの追従性の向上を図ることができる。
【００３６】
（３）シリンダボアの真円度を向上させることができるため、ピストンリングの張力を低減することができ、燃費の向上を図ることができるようになる。
（４）ウォータージャケット１３を流通する冷却水の冷却能力をとくに高めなくとも、ボア壁部１８の第１の上側ボア壁部１８Ａについてはその周方向における温度分布の均一化を図ることができる。したがって、シリンダボア間以外の部分を不必要に冷却することはないため、冷却損失が増大することを抑制できる。
【００３７】
（５）従来のシリンダライナに比べて、本実施形態のボア壁部１８の上側部分においてはその内周側温度が低下する。したがって、機関運転中、機関燃焼室の内壁付近における混合気の自己着火が起き難くなり、内燃機関のノック限界が向上する。
【００３８】
（６）機関運転時におけるシリンダボアの径を、極力、軸方向全体において均一にすることができ、シリンダボアの真直度の向上を図ることができる。
（７）第２上端側部１９Ｂは、周方向において第２上端側部１９Ｂ以外の部分である第１上端側部１９Ａよりも熱伝導率が低くなるように強化材の組成が設定されている。すなわち、第２の上側ボア壁部１８Ｂは、周方向において、第２の上側ボア壁部１８Ｂ以外の部分である第１の上側ボア壁部１８Ａよりも熱伝導率が低く設定されている。そのため、ボア壁部１８の上側部分全体の熱伝導率を高くした場合に比べて、ボア壁部１８の上側部分、すなわちシリンダボア１７の内周側の温度が下がることはないため、ボア壁部１８の上側部分の内周に張った油膜の温度を所望の温度に維持することができる。したがって、油膜は少なくとも設計時に設定された要求を満たす程度の粘度になり、摩擦を低減する機能を十分に発揮することができる。
【００３９】
（８）第１の上側ボア壁部１８Ａに対応する第１上端側部１９Ａの強化材の体積率が第２の上側ボア壁部１８Ｂに対応する第２上端側部１９Ｂの強化材の体積率に比べて低いため、第１の上側ボア壁部１８Ａの熱伝導率は第２の上側ボア壁部１８Ｂの熱伝導率よりも高くなっている。したがって、第１の上側ボア壁部１８Ａと第２の上側ボア壁部１８Ｂとで熱伝導率が異なるように構成しても、第１上端側部１９Ａ及び第２上端側部１９Ｂに含浸させる金属基材については、従来どおりのアルミニウム合金を用いることができるため、シリンダ成形体Ｐをシリンダブロックに鋳込む場合に従来の方法からの変更点を極力少なくすることができる。
【００４０】
（第２実施形態）
次に、本発明にかかるシリンダ成形体を具体化した第２実施形態について、図１０及び図１１を参照しつつ説明する。なお、本実施形態では、シリンダ成形体Ｐの組成及びシリンダ成形体Ｐの製造方法が第１実施形態と異なっており、以下、そうした相違点を中心に説明する。
【００４１】
本実施形態のシリンダ成形体Ｐにおいては、第１上端側部１９Ａと第２上端側部１９Ｂとで強化材の体積率Ｖｆ１，Ｖｆ２が等しく（Ｖｆ１＝Ｖｆ２）設定されるとともに、第１上端側部１９Ａと第２上端側部１９Ｂとで成分が異なる強化材が用いられている。具体的には、第１上端側部１９Ａは、アルミナ短繊維、セラミックス粒子、人造黒鉛粒子を主成分とした強化材によって組成されている。強化材の主成分である人造黒鉛粒子、セラミックス粒子、アルミナ短繊維はこれらの順に熱伝導率が高く、それらは熱伝導率の高い順に体積率も高く設定されている。なお、第１上端側部１９Ａにおける強化材の熱伝導率λ１は、人造黒鉛粒子、セラミックス粒子、アルミナ短繊維それぞれの熱伝導率及び体積率に基づいて設定される。人造黒鉛粒子は、その熱膨張係数が、アルミナ短繊維及びセラミックス粒子よりも低いものである。
【００４２】
一方、第２上端側部１９Ｂは、アルミナ短繊維、セラミックス粒子を主成分とした強化材によって組成されている。アルミナ短繊維、セラミックス粒子は、これらの順に、体積率が高くなっている。第２上端側部１９Ｂにおける強化材の熱伝導率λ２は、アルミナ短繊維、セラミックス粒子それぞれの熱伝導率及び体積率に基づいて設定される。そして、第１上端側部１９Ａ及び第２上端側部１９Ｂにおける各強化材の熱伝導率λ１，λ２はいずれもアルミニウム系合金の熱伝導率よりも低い。第１上端側部１９Ａにおける強化材の体積率Ｖｆ１と第２上端側部１９Ｂにおける強化材の体積率Ｖｆ２は等しいが、アルミナ短繊維、セラミック粒子、黒鉛粒子からなる強化材の熱伝導率λ１は、アルミナ短繊維、セラミック粒子からなる強化材の熱伝導率λ２よりも高いため、第１上端側部１９Ａは第２上端側部１９Ｂよりも熱伝導率が高くなっている。
【００４３】
次に、本実施形態におけるシリンダ成形体Ｐの製造方法について説明する。
まず、図１０（ａ）に示すように、本実施形態の濾過体４０は、第１実施形態と異なり、その周壁２３全体に、孔径の等しい複数の開孔４１が形成されている。濾過体４０の周壁２３全体には、開孔率が一定となるように開孔４１が形成されている。そして、図１０（ａ）及び（ｂ）に示すように、この濾過体４０の周壁２３に対して、第１実施形態で説明した第２濾過部２７及び第２端部２８に対応する部分を覆うように磁石シート３６を付け、第１実施形態で説明した第１濾過部２６に相当する箇所を露出させる。この状態で、吸引冶具２２を濾過体４０に取り付け、図１１（ａ）に示すように、その濾過体４０をアルミナ短繊維、セラミックス粒子、人造黒鉛粒子を含む第１強化材原料液に浸漬した後に、吸引冶具２２を介して吸引する。すると、濾過体４０のうち第１濾過部２６と同じ部分には、アルミナ短繊維、セラミックス粒子、人造黒鉛粒子を主成分とした強化材が付着する。その後、図１１（ｂ）に示すように、吸引冶具２２及び濾過体４０を第１強化材原料液から取り出し、磁石シート３６を濾過体４０から取り外す。
【００４４】
次に、図１１（ｃ）に示すように、吸引冶具２２及び濾過体４０をアルミナ短繊維、セラミックス粒子を含む第２強化材原料液に浸漬して吸引する。すると、濾過体４０のうち第２濾過部２７及び第２端部２８と同じ部分にはアルミナ短繊維、セラミックス粒子からなる強化材が付着して、円筒状の強化材成形体３４が形成される。その後、第１実施形態と同様に、ローラ３５によって強化材成形体３４表面に圧力を付与して、強化材成形体３４の表面を整形し、乾燥・焼成することで強化材成形体３４を完成させる。その後、第１実施形態で説明した方法と同様の方法で強化材成形体３４をシリンダブロック１１に鋳込む。なお、第１強化材原料液は、水にアルミナ短繊維、セラミックス粒子、人造黒鉛粒子を添加し、第１実施形態と同様の方法で精製する。第２強化材原料液は、水にアルミナ短繊維、セラミックス粒子を添加し、第１実施形態と同様の方法で精製する。
【００４５】
こうした本実施形態のシリンダ成形体Ｐ及びその製造方法によれば、上記（１）〜（８）に記載の効果に加え、更に次の効果を得ることができる。
（９）第１の上側ボア壁部１８Ａに対応する第１上端側部１９Ａは熱伝導率の高い強化材によって組成されている。そのため、第１の上側ボア壁部１８Ａの熱伝導率を第２の上側ボア壁部１８Ｂの熱伝導率よりも高くすることができ、ボア壁部１８の上側部分についてその径方向の熱変形を均一にすることができる。
【００４６】
（１０）第１の上側ボア壁部１８Ａに対応する第１上端側部１９Ａの熱膨張係数は第２の上側ボア壁部１８Ｂに対応する第２上端側部１９Ｂの熱膨張係数よりも低く設定されている。そのため、第１の上側ボア壁部１８Ａにおける平均温度が第２の上側ボア壁部１８Ｂにおける平均温度より高くとも、第１の上側ボア壁部１８Ａの熱変形量と第２の上側ボア壁部１８Ｂの熱変形量の差を減少させることができ、ボア壁部１８の上側部分においては、その径方向における熱変形をより均一化することができる。
【００４７】
（１１）第１上端側部１９Ａにおける強化材は、アルミナ短繊維及びセラミックス粒子の他に、アルミナ短繊維及びセラミックス粒子よりも熱伝導率の高い黒鉛粒子を含んでいる。したがって、例えば、アルミナ短繊維及びセラミックス粒子よりも熱伝導率の高い金属粒子を用いて、第１上端側部１９Ａの熱伝導率を高くする場合に比べて、シリンダ成形体Ｐの重量増加を抑制できる。
【００４８】
上述した実施の形態は、以下のようにこれを適宜変更した形態にて実施することもできる。
・第１実施形態において、第２濾過部２７における開孔率Ｐ２についてはとくに限定されない。第２濾過部２７に付着する強化材の量が第１濾過部２６に付着する強化材の量に比べて多くなるのであれば、第２濾過部２７における開孔率Ｐ２が第１濾過部２６における開孔率Ｐ１と等しくてもよい。この場合であっても、第２濾過部２７に形成される開孔２４Ｂの孔径が第１濾過部２６に形成される開孔２４Ａの孔径よりも大きければ、第２濾過部２７には第１濾過部２６よりも多くの強化材が付着するようになる。また、第２濾過部２７の開孔率Ｐ２が第１濾過部２６の開孔率Ｐ１より小さくとも、開孔２４Ｂの孔径が開孔２４Ａの孔径に比して大幅に大きければ、第２濾過部２７には第１濾過部２６よりも多くの強化材が付着する。なお、濾過体２１，４０に形成される開孔２４，４１の孔径についてはとくに限定されないが、その孔径がセラミックス繊維の平均長さと同程度か、若しくは小さい方が好ましい。
【００４９】
・第１実施形態において、第１上端側部１９Ａと第２上端側部１９Ｂとを異なる強化材によって組成してもよい。例えば、第１上端側部１９Ａについては熱伝導率λ１の高い強化材によって組成し、第２上端側部１９Ｂについては熱伝導率λ２の低い強化材によって組成してもよい。このような構成にすれば、第１上端側部１９Ａの熱伝導率を第２上端側部１９Ｂの熱伝導率に比べてより高くすることができる。
【００５０】
・第２実施形態において、第１上端側部１９Ａにおける強化材の体積率Ｖｆ１と、第２上端側部１９Ｂにおける強化材の体積率Ｖｆ２とを異ならせてもよい。例えば、第１上端側部１９Ａにおける強化材の体積率Ｖｆ１を第２上端側部１９Ｂにおける強化材の体積率Ｖｆ２より低く設定してもよい。このような構成であれば、第１上端側部１９Ａの熱伝導率をより高めることができる。
【００５１】
・第２実施形態において、濾過体４０に強化材を付着させる工程の順序を変更してもよい。例えば、磁石シート３６により濾過体４０の第１濾過部２６に相当する部分を覆った状態で、第２強化材原料液に浸漬して、アルミナ短繊維及びセラミックス粒子を主成分とした強化材を付着させ、次に、磁石シート３６を取り外し、第１強化材原料液に浸漬して、アルミナ短繊維、セラミックス粒子、黒鉛粒子を主成分とした強化材を付着させてもよい。
【００５２】
・第２実施形態において、黒鉛粒子の代わりに、例えば銅粒子等からなる金属粉末を添加して、第１上端側部１９Ａの熱伝導率を高めてもよい。
・セラミックス粒子として用いる材質の種類についてはとくに限定しない。例えば、ゼオライト粒子や、炭酸カリウム粒子を用いてもよい。
【００５３】
・強化材の成分であるセラミックス繊維は、短繊維に限らず、長繊維でもよい。
・強化材の組成を変更してもよい、セラミックス繊維のみで強化材を組成してもよい。
・セラミックス材以外の材質の強化材によって金属基材を強化してもよい。例えば、炭素繊維や、金属粒子、金属繊維等によって強化してもよい。
【００５４】
・金属基材として用いる金属の種類を変更してもよい。例えば、アルミニウム合金の代わりに、マグネシウム合金を金属基材として用いてもよい。
・金属基材よりも熱伝導率が高く設定された強化材を含むシリンダ成形体の場合、第１上端側部、第２上端側部における各強化材の熱伝導率λ１，λ２とし、第１上端側部、第２上端側部における各強化材の体積率Ｖｆ１，Ｖｆ２としたときには、条件１：λ１＞λ２且つＶｆ１≧Ｖｆ２、条件２：λ１≧λ２且つＶｆ１＞Ｖｆ２の各条件１，２のいずれか一方が満たされるように設定する。
【００５５】
・シリンダ成形体Ｐの下端部２０のうち、シリンダボア間に配置される部分については、その熱伝導率が第１上端側部１９Ａの熱伝導率と同じになるように、強化材の組成を設定してもよい。
【００５６】
・シリンダブロック１１に鋳込まれたシリンダ成形体Ｐのうち、最も端に位置するシリンダ成形体Ｐについては、第１上端側部１９Ａを１つのみ形成し、シリンダボア１７間にのみ第１上端側部１９Ａを配置してもよい。なお、上記実施形態のように、最も端に位置するシリンダ成形体Ｐについても２つの第１上端側部１９Ａを形成するようにすれば、同シリンダ成形体Ｐが一種類のみとなるため、それらの生産効率を高めることができその管理も容易なものとなる。
【００５７】
・シリンダ成形体Ｐの上端側部１９については、その周方向において、隣接するシリンダボア１７に最も近い部分で熱伝導率が最も高くなるように設定し、隣接するシリンダボア１７から離れる部分ほど、徐々に熱伝導率が低下するように強化材の組成を設定してもよい。
【００５８】
・シリンダ成形体Ｐの上端側部１９について、その上下方向における熱伝導率の大きさの分布を変更してもよい。例えば、上端側部１９については、上端側部１９の最も上端部分で熱伝導率が最も大きくなり、下方になるにつれて熱伝導率が低くなるように設定してもよい。
【符号の説明】
【００５９】
１１…シリンダブロック、１２…シリンダ、１７…シリンダボア、１８…ボア壁部、１８Ａ…第１の上側ボア壁部、１８Ｂ…第２の上側ボア壁部、１９…上端側部、１９Ａ…第１の上端側部分としての第１上端側部、１９Ｂ…第２の上端側部分としての第２上端側部。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリンダボアを金属基複合材料にて構成するために用いられる強化材を含んでなる内燃機関のシリンダ成形体、及びそのシリンダ成形体が金属基材に鋳込まれた金属基複合材料によりシリンダボアが構成された内燃機関のシリンダブロックに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、シリンダヘッドやシリンダブロック等のエンジン部品はアルミニウム合金化されて軽量化が図られているが、シリンダライナについては、他のエンジン部品よりもより一層の高温寸法安定性、耐摩耗性、強度及び剛性が求められているため、アルミニウム合金化することは困難であった。そこで、従来、シリンダライナをアルミニウム合金化する代わりに、金属を基材としセラミックス等の強化材により強化された金属基複合材料（ＭＭＣ：Ｍｅｔａｌ Ｍａｔｒｉｘ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ）が素材として用いられたシリンダライナが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平７−２５９６３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、シリンダライナには、機関運転中、シリンダボア内で発生した燃焼熱が伝達される。そのため、例えば、シリンダブロックには冷却水が流通するウォータージャケットが設けられており、シリンダライナは冷却水によって冷却される。ところが、シリンダブロックのシリンダボア間部分はシリンダボアによって挟まれているため、冷却水によって充分に冷却することができずその他の部分よりも温度が高くなる傾向にある。このため、シリンダライナにおいては、機関運転中、機関燃焼室の外壁に対応する上端部のうちのボア間に位置する部分とそれ以外の部分とで大きな温度差が生じていた。
【０００５】
そこで、冷却水による冷却能力を高めて、ボア間に相当するシリンダライナの上端部の部位を十分に冷却するという方策も考えられるが、この場合、ボア間以外の部分が過度に冷却されることになり、結局、ボア間に相当する部分の温度は低下するものの、同部分とそれ以外の部分とでは依然として大きな温度差が生じる。このように、従来のシリンダライナにおいては、ボア間に相当する部分とそれ以外の部分とで大きな温度差が生じることを回避できず、ひいては、径方向における熱変形が不均一になる事態を招くこととなっていた。特に、金属基複合材料はアルミニウム合金等の金属材料と比較して熱伝導率が低いため、こうした傾向が一層顕著なものとなる。
【０００６】
本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、機関運転中においてシリンダボアの径方向の熱変形が不均一になることを抑制できる内燃機関のシリンダ成形体、及び内燃機関のシリンダブロックを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、複数のシリンダを有するシリンダブロックのシリンダボアを金属基複合材料にて構成するために用いられる強化材を含んでなる内燃機関のシリンダ成形体において、機関燃焼室に対応する上端側部分のうち、隣接するシリンダボア間に位置する部分を第１の上端側部分とし、周方向における他の部分を第２の上端側部分としたとき、前記第１の上端側部分は前記第２の上端側部分よりもその熱伝導率が高くなるように強化材の組成が設定されてなることを要旨とする。
【０００８】
この発明では、シリンダ成形体を含む金属基複合材料によって、シリンダブロックのシリンダボアが構成された場合、シリンダブロックの機関燃焼室から第１の上端側部分に伝達された熱は速やかにその周方向に伝達されるため、第１の上端側部分の周方向における温度分布が均一化するようになる。更に、この第１の上端側部分から第２の上端側部分に熱が伝達されることにより、第１の上端側部分の平均温度と第２の上端側部分の平均温度の差も減少するようになる。その結果、シリンダ成形体及びこれが鋳込まれるシリンダブロックのシリンダボアの上端側部分について、機関運転中におけるその周方向の温度分布の均一化を図ることができ、シリンダボアの径方向の熱変形が不均一になることを抑制することができるようになる。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記第１の上端側部分の熱伝導率が前記第２の上端側部分の熱伝導率よりも高くなるように、前記第１の上端側部分と前記第２の上端側部分とに含まれる強化材の熱伝導率及び体積率の少なくとも一方が異なるように設定されることを要旨とする。
【００１０】
なお、第１の上端側部分の熱伝導率を第２の上端側部分の熱伝導率よりも高くする場合、例えば、第１の上端側部分における強化材の体積率を第２の上端側部分における強化材の体積率よりも低くした構成、第２の上端側部分における強化材よりも第１の上端側部分における強化材の熱伝導率を高くした構成、若しくはそれらを組み合わせた構成を採用することができる。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、前記シリンダ成形体はアルミニウム系金属が含浸されることにより前記シリンダボアを構成するものであり、前記強化材はセラミックス材を主成分とすることで前記含浸されるアルミニウム系金属よりもその熱伝導率が低く設定された強化材を含むとともに、前記第１の上端側部分は前記第２の上端側部分よりもその強化材の体積率が小さく設定されることを要旨とする。
【００１２】
請求項３に記載の発明によるように、第１の上端側部分における強化材の体積率を小さくすれば、第１の上端側部分に含浸されるアルミニウム系金属の割合は第２の上端側部分に含浸されるアルミニウム系金属の割合よりも高くなる。そのため、アルミニウム系合金が含浸されたシリンダ成形体によってシリンダブロックのシリンダボアを構成した場合には、第１の上端側部分により構成される部分の熱伝導率を第２の上端側部分により構成される部分の熱伝導率よりも高くすることができる。
【００１３】
請求項４に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、前記シリンダ成形体はアルミニウム系金属が含浸されることにより前記シリンダボアを構成するものであり、前記強化材はセラミックス材を主成分とすることで前記含浸されるアルミニウム系金属よりもその熱伝導率が低く設定された強化材を含むとともに、前記第１の上端側部分に含まれる強化材の熱伝導率、体積率をそれぞれλ１、Ｖｆ１とし、前記第２の上端側部分に含まれる強化材の熱伝導率、体積率をそれぞれλ２、Ｖｆ２としたとき、λ１＞λ２且つＶｆ１≦Ｖｆ２なる関係を満たすことを要旨とする。
【００１４】
請求項４に記載の発明によるように、第１の上端側部分の熱伝導率、体積率と第２の上端側部分の熱伝導率、体積率との関係を、λ１＞λ２且つＶｆ１≦Ｖｆ２とすることで、第１の上端側部分の熱伝導率を第２の上端側部分の熱伝導率よりも高くすることができる。
【００１５】
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の発明において、前記第１の上端側部分における強化材はこれに含まれるセラミックス材よりも熱伝導率の高い黒鉛粒子を含むことを要旨とする。
【００１６】
この発明では、第１の上端側部分の熱伝導率を第２の上端側部分の熱伝導率よりも高くすることができる。
請求項６に記載の発明は、複数のシリンダを有するとともに、請求項１〜５のいずれか一項に記載のシリンダ成形体が金属基材に鋳込まれた金属基複合材料により各シリンダボアが構成されてなる内燃機関のシリンダブロックを要旨とする。
【００１７】
この発明では、機関運転中にシリンダボア周囲で温度差が生じることを抑制し、シリンダボアにおいて径方向の熱変形が不均一になることを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】（ａ）は本実施形態におけるシリンダブロックの平面図、（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ線断面図。
【図２】（ａ）はシリンダ成形体の平面図、（ｂ）はシリンダ成形体の側面図。
【図３】（ａ）は濾過体及び濾過体に取り付けられる吸引具の模式図、（ｂ）は濾過体のＢ−Ｂ線断面図。
【図４】濾過体に強化材を付着させる方法を示す工程図。
【図５】（ａ）は成形される前の強化材成形体を示す断面図、（ｂ）は強化材成形体の表面を整える工程の説明図。
【図６】表面が整えられた後の強化材成形体の模式図。
【図７】シリンダ成形体をシリンダブロック本体に鋳包む態様を示すための模式図。
【図８】機関運転時におけるボア壁部の上側部分の周方向温度分布を示すためのグラフ。
【図９】機関運転時におけるボア壁部の上側部分の径方向温度分布を示すためのグラフ。
【図１０】第２実施形態において、（ａ）は濾過体及び濾過体に取り付けられる吸引具の模式図、（ｂ）は図１０（ａ）のＣ−Ｃ線断面図。
【図１１】第２実施形態において、（ａ）〜（ｃ）は濾過体に強化材を付着させる方法を示す工程図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
（第１実施形態）
以下、本発明を具体化した一実施形態を、図１〜図９を参照して説明する。
図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、シリンダブロック１１には複数のシリンダ１２が並設されるとともに、複数のシリンダ１２を取り囲むようにウォータージャケット１３が形成されている。ウォータージャケット１３は、シリンダ外周面１２ａと、シリンダ外周面１２ａと所定の間隔を隔てて対向する外壁１４と、シリンダ１２及び外壁１４を接続してウォータージャケット１３の底面を形成する底壁１５と、により区画形成されている。シリンダ１２の頂面及び外壁１４の頂面は、図示しないシリンダヘッドが載置されるシリンダブロック１１のデッキ面１１ａを形成している。図１（ａ）に示すように、隣り合うシリンダ１２同士はその一部が接続部１６を介して接続されている。各シリンダ１２のシリンダボア１７は、シリンダ１２の内側に位置するボア壁部１８によって構成されている。尚本明細書において、ボア壁部１８は、デッキ面１１ａ側をその上側としている。
【００２０】
ボア壁部１８は、セラミックス材としてのアルミナ短繊維及びセラミックス粒子からなるシリンダ成形体Ｐ（強化材成形体）に、金属基材としてのアルミニウム系合金を含浸させてこれを鋳込むことにより形成される金属基複合材料（ＭＭＣ）によって構成されている。ボア壁部１８は、シリンダボア１７間の接続部１６を挟むように配置された第１の上側ボア壁部１８Ａと、第１の上側ボア壁部１８Ａとともにシリンダボア１７を構成する第２の上側ボア壁部１８Ｂとを有している。第１の上側ボア壁部１８Ａは、シリンダ１２の配列方向において最も端に位置する第１の上側ボア壁部１８Ａを除いて接続部１６に対応している。そして、第１の上側ボア壁部１８Ａにはシリンダ成形体Ｐの第１上端側部１９Ａが含まれる一方、第２の上側ボア壁部１８Ｂにはシリンダ成形体Ｐの第２上端側部１９Ｂが含まれている。
【００２１】
図２（ａ）及び（ｂ）に示すように、シリンダ成形体Ｐは略円管状に形成されるとともに、内径Ｈ１及び外径Ｈ２が一定に形成されている。シリンダ成形体Ｐの上端側部１９は、第１上端側部１９Ａと、周方向における他の部分としての第２上端側部１９Ｂとからなる。第１上端側部１９Ａは、上下方向の長さが、ピストンが上死点に達したときのピストンの頂面とデッキ面１１ａ（図１（ａ）参照）との距離よりも長くなるように形成されている。第１上端側部１９Ａと第２上端側部１９Ｂとはシリンダ成形体Ｐの周方向（図２（ａ）で示す矢印Ｘ方向）に沿って交互に存在するとともに、第１上端側部１９Ａの周方向長さＦ１は第２上端側部１９Ｂの周方向長さＦ２よりも短い。
【００２２】
また、第１上端側部１９Ａにおける強化材の体積率Ｖｆ１は第２上端側部１９Ｂにおける強化材の体積率Ｖｆ２よりも低く、Ｖｆ１＜Ｖｆ２の関係を満たしている。第１上端側部１９Ａを構成する強化材と第２上端側部１９Ｂを構成する強化材とは同じものであり、第１上端側部１９Ａを構成する強化材の熱伝導率λ１と第２上端側部１９Ｂを構成する強化材の熱伝導率λ２とは、λ１＝λ２の関係を満たしている。なお、「強化材の体積率」とは、単位体積当たりに強化材が占める体積割合のことを意味し、本実施形態では、単位体積当たりにアルミナ短繊維及びセラミックス粒子が占める体積割合のことを意味する。第１上端側部１９Ａは、第２上端側部１９Ｂに比べてアルミニウム系合金の含浸される割合が高くなるように設定されている。そして、アルミニウム系合金は、アルミナ短繊維、セラミックス粒子のいずれよりも熱伝導率が高いため、第１上端側部１９Ａを含む第１の上側ボア壁部１８Ａの熱伝導率は第２上端側部１９Ｂを含む第２の上側ボア壁部１８Ｂの熱伝導率よりも高くなっている。
【００２３】
一方、図２（ｂ）に示すように、シリンダ成形体Ｐの下端部２０は上端側部１９に連続するとともに、その全体が第２上端側部１９Ｂと同じ組成の強化材によって形成されている。すなわち、シリンダ成形体Ｐの下端部２０はその強化材の体積率及び強化材の熱伝導率が第２上端側部１９Ｂと同じであり、その熱伝導率は第２上端側部１９Ｂの熱伝導率と等しくなっている。
【００２４】
次に、シリンダ成形体Ｐを製造する際に用いられる装置について説明する。
図３（ａ）に示すように、濾過体２１はステンレス製であるとともに円筒状に形成されている。濾過体２１にはその周壁２３全体に複数の開孔２４が形成されている。濾過体２１の第１端部２５には、孔径の小さい複数の開孔２４Ａが形成された第１濾過部２６と、この第１濾過部２６の開孔２４Ａよりも孔径の大きい複数の開孔２４Ｂが形成された第２濾過部２７とが設けられている。
【００２５】
図３（ｂ）に示すように、第１濾過部２６と第２濾過部２７とは周方向に沿って交互に存在している。第１濾過部２６は、その周方向の長さｆ１が、第２濾過部２７の周方向の長さｆ２よりも小さい。図３（ａ）に示すように、第１濾過部２６の周面における単位面積当たりの開孔２４Ａの数と、第２濾過部２７の周面における単位面積当たりの開孔２４Ｂの数とは等しいため、第１濾過部２６の開孔率Ｐ１（単位面積における総開孔面積／単位面積）は第２濾過部２７の開孔率Ｐ２よりも低い。更に、第２端部２８には、第２濾過部２７と同様の開孔率となるように、開孔２４Ｂと孔径の等しい開孔が、第２濾過部２７と同じ数だけ形成されている。
【００２６】
一方、吸引冶具２２は図示しない吸引装置に接続される一対の吸引管２９を有している。吸引管２９の一端にはフランジ部３０が設けられている。フランジ部３０には、吸引管２９側とは反対側の面３０ａに、濾過体２１の内側に嵌入可能な円板状突部３１が設けられている。
【００２７】
次に、シリンダ成形体Ｐの製造方法、及びシリンダ成形体Ｐをシリンダブロック本体Ｂに鋳込む方法について説明する。
まず、上述した濾過体２１を上下両側から挟むように吸引冶具２２を配し、各吸引冶具２２の円板状突部３１を濾過体２１の内側に嵌め込んで、フランジ部３０を濾過体２１の上下両端部それぞれに当接させる。このようにして濾過体２１の内側を密封した後、図４の矢印Ａで示すように、濾過体２１を、アルミナ短繊維及びセラミックス粒子を含む強化材原料液に浸漬する。このとき、強化材原料液が貯留された容器３２には攪拌プロペラ３３が設けられているため、攪拌プロペラ３３によって強化材原料液中の強化材が分散され均一化される。
【００２８】
そして、濾過体２１を浸漬させた状態で、吸引冶具２２を介して濾過体２１の内側を吸引すると、濾過体２１の開孔２４を通じて強化材原料液が吸引される。開孔２４Ａ及び開孔２４Ｂはその孔径がアルミナ短繊維の平均長さよりも小さいため、強化材原料液が吸引されると、濾過体２１の周壁２３全体には強化材が付着し、その結果、図４の矢印Ｂで示すように、濾過体２１の周壁２３を覆うような円筒状の強化材成形体３４が成形される。なお、この場合、第１濾過部２６における開孔率Ｐ１は第２濾過部２７における開孔率Ｐ２よりも小さいため、図５（ａ）に示すように、強化材は第１濾過部２６よりも第２濾過部２７に対応する部分に多く付着する。ここで、強化材が付着した直後の強化材成形体３４は、その厚みが一定でないため、強化材成形体３４、濾過体２１及び吸引冶具２２を容器３２から取り出した後、図５（ｂ）に示すように、ローラ３５によって強化材成形体３４の表面を加圧する。その結果、強化材成形体３４の表面が成形され、強化材成形体３４のうち第２濾過部２７に対応する部分については強化材が圧縮されて強化材の密度が高くなる。その後、図６に示すように、強化材成形体３４から一対の吸引冶具２２を分離する。次に、強化材成形体３４から濾過体２１を分離し、強化材成形体３４を乾燥・焼成すると、所定の剛性を有するシリンダ成形体Ｐが製造される。
【００２９】
なお、強化材原料液は次のような工程を通じて精製される。まず、シリンダ成形体Ｐの強化材が所定の体積率となるようにアルミナ短繊維及びセラミックス粒子の添加割合を求め、その添加割合となるように所定量のアルミナ短繊維及びセラミックス粒子を水に添加する。そして、アルミナ短繊維及びセラミックス粒子を添加した溶液に、無機バインダーとしてのシリカゾル及びアルミナゾルを添加し、その後、高分子凝集剤を添加して、強化材と無機バインダーとを凝集させることで強化材原料液を精製する。
【００３０】
このように製造されたシリンダ成形体Ｐは、図７に示すように、シリンダブロックの鋳造に際して鋳込まれる。すると、シリンダ成形体Ｐには金属基材としてのアルミニウム系合金が含浸され、それによって金属基複合材料からなるボア壁部１８が構成されてこれがシリンダブロック本体Ｂと一体化される。シリンダ成形体Ｐにおいては、第１上端側部１９Ａに位置する部位における強化材の体積率が第２上端側部１９Ｂに位置する部位における強化材の体積率に比べて低いため、第１上端側部１９Ａに位置する部位が周方向における他の部分としての第２上端側部１９Ｂに位置する部位よりも熱伝導率が高い構成となる。なお、シリンダ成形体Ｐを鋳込む際には、シリンダ成形体Ｐの第１上端側部１９Ａがシリンダボア間に相当する部分に位置するように、キャビティ内におけるシリンダ成形体Ｐの設置状態が設定される。
【００３１】
次に、機関運転中におけるシリンダブロック１１の熱変形について説明する。
機関運転中、シリンダブロック１１の機関燃焼室（シリンダボア１７）内では燃焼熱が発生し、シリンダブロック１１のシリンダボア１７間はシリンダボア１７によって挟まれているため温度が高くなる傾向にある。そのため、図８の破線で示すように、熱伝導率が均一に設定された従来のシリンダ成形体を採用したシリンダブロックの場合、ボア壁部１８の上側部分における周方向の温度は、隣接するシリンダボア１７に最も近い部位Ｌに近くなるほど高くなる。これに対して、本実施形態のシリンダ成形体Ｐを採用したシリンダブロック１１では、ボア壁部１８の上側部分に伝達された熱が第１上端側部１９Ａを含む第１の上側ボア壁部１８Ａをはじめ、速やかに他の部分、例えば、第２上端側部１９Ｂを含む第２の上側ボア壁部１８Ｂにも伝達される。そのため、第１の上側ボア壁部１８Ａの平均温度と第２の上側ボア壁部１８Ｂの平均温度との差が減少するようになる。ボア壁部１８の上側部分の周方向における温度分布は、図８の実線で示すようになり、ボア壁部１８の上側部分のうち隣接するシリンダボア１７に最も近い部位Ｌの温度は従来のシリンダライナに比べて低くなる一方、ボア壁部１８の上側部分のうち隣接するシリンダボア１７に最も離れた部位の温度は従来のシリンダライナに比べて高くなる。すなわち、本実施形態については、そのボア壁部１８の上側部分の周方向における温度分布が、従来のシリンダライナに比べて均一化される。
【００３２】
また、機関運転時における燃料の燃焼はピストンが上死点付近に達したときに生じるため、シリンダボア１７内で発生した熱はまずボア壁部１８の上側部分に伝達される。そして、上述したようにボア壁部１８の上側部分は温度分布が均一化されるため、上側部分から下側部分に伝達される熱量が増大する。その結果、本実施形態のボア壁部１８の上側部分の平均温度とボア壁部１８の下側部分の平均温度の差が減少し、ボア壁部１８の径方向の熱変形が上側部分と下側部分とで大きく変わることを抑制できる。
【００３３】
また、図９のグラフに示すように、機関運転時におけるボア壁部１８の径方向の温度分布についてみると、第１の上側ボア壁部１８Ａにおける径方向の温度分布は、同図９の実線Ｔ１で示すようになり従来のシリンダライナ（図９の破線）に比べて、内周側と外周側との温度差が小さくなっている。これに対して、第２の上側ボア壁部１８Ｂについては、図９の実線Ｔ２で示すように、その内周側と外周側との温度差が依然大きく、第２の上側ボア壁部１８Ｂの内周側の温度はほぼ変化しない。そのため、ボア壁部１８の上側部分の内周側温度は過度に低下していない。
【００３４】
この実施形態によれば以下の効果を得ることができる。
（１）シリンダ成形体Ｐの上端側部１９には、シリンダブロック１１に鋳込まれた場合にシリンダボア間に配置される部分となる第１上端側部１９Ａが形成されている。この第１上端側部１９Ａは周方向において第１上端側部１９Ａとは異なる第２上端側部１９Ｂよりも熱伝導率が高くなるように、強化材の組成が設定されている。そのため、シリンダブロック１１のボア壁部１８の上側部分について、機関運転中における周方向の温度分布の均一化を図ることができ、ボア壁部１８の上側部分の径方向の熱変形が不均一になることを抑制できる。
【００３５】
（２）ボア壁部１８の上側部分においては、機関運転時に径方向の熱変形が不均一になることが抑制され、ひいてはシリンダボア１７の真円度が向上する。したがって、シリンダ成形体Ｐを鋳込んだシリンダブロック１１を備える内燃機関では、機関運転中のピストンの動きに対するピストンリングの追従性の向上を図ることができる。
【００３６】
（３）シリンダボアの真円度を向上させることができるため、ピストンリングの張力を低減することができ、燃費の向上を図ることができるようになる。
（４）ウォータージャケット１３を流通する冷却水の冷却能力をとくに高めなくとも、ボア壁部１８の第１の上側ボア壁部１８Ａについてはその周方向における温度分布の均一化を図ることができる。したがって、シリンダボア間以外の部分を不必要に冷却することはないため、冷却損失が増大することを抑制できる。
【００３７】
（５）従来のシリンダライナに比べて、本実施形態のボア壁部１８の上側部分においてはその内周側温度が低下する。したがって、機関運転中、機関燃焼室の内壁付近における混合気の自己着火が起き難くなり、内燃機関のノック限界が向上する。
【００３８】
（６）機関運転時におけるシリンダボアの径を、極力、軸方向全体において均一にすることができ、シリンダボアの真直度の向上を図ることができる。
（７）第２上端側部１９Ｂは、周方向において第２上端側部１９Ｂ以外の部分である第１上端側部１９Ａよりも熱伝導率が低くなるように強化材の組成が設定されている。すなわち、第２の上側ボア壁部１８Ｂは、周方向において、第２の上側ボア壁部１８Ｂ以外の部分である第１の上側ボア壁部１８Ａよりも熱伝導率が低く設定されている。そのため、ボア壁部１８の上側部分全体の熱伝導率を高くした場合に比べて、ボア壁部１８の上側部分、すなわちシリンダボア１７の内周側の温度が下がることはないため、ボア壁部１８の上側部分の内周に張った油膜の温度を所望の温度に維持することができる。したがって、油膜は少なくとも設計時に設定された要求を満たす程度の粘度になり、摩擦を低減する機能を十分に発揮することができる。
【００３９】
（８）第１の上側ボア壁部１８Ａに対応する第１上端側部１９Ａの強化材の体積率が第２の上側ボア壁部１８Ｂに対応する第２上端側部１９Ｂの強化材の体積率に比べて低いため、第１の上側ボア壁部１８Ａの熱伝導率は第２の上側ボア壁部１８Ｂの熱伝導率よりも高くなっている。したがって、第１の上側ボア壁部１８Ａと第２の上側ボア壁部１８Ｂとで熱伝導率が異なるように構成しても、第１上端側部１９Ａ及び第２上端側部１９Ｂに含浸させる金属基材については、従来どおりのアルミニウム合金を用いることができるため、シリンダ成形体Ｐをシリンダブロックに鋳込む場合に従来の方法からの変更点を極力少なくすることができる。
【００４０】
（第２実施形態）
次に、本発明にかかるシリンダ成形体を具体化した第２実施形態について、図１０及び図１１を参照しつつ説明する。なお、本実施形態では、シリンダ成形体Ｐの組成及びシリンダ成形体Ｐの製造方法が第１実施形態と異なっており、以下、そうした相違点を中心に説明する。
【００４１】
本実施形態のシリンダ成形体Ｐにおいては、第１上端側部１９Ａと第２上端側部１９Ｂとで強化材の体積率Ｖｆ１，Ｖｆ２が等しく（Ｖｆ１＝Ｖｆ２）設定されるとともに、第１上端側部１９Ａと第２上端側部１９Ｂとで成分が異なる強化材が用いられている。具体的には、第１上端側部１９Ａは、アルミナ短繊維、セラミックス粒子、人造黒鉛粒子を主成分とした強化材によって組成されている。強化材の主成分である人造黒鉛粒子、セラミックス粒子、アルミナ短繊維はこれらの順に熱伝導率が高く、それらは熱伝導率の高い順に体積率も高く設定されている。なお、第１上端側部１９Ａにおける強化材の熱伝導率λ１は、人造黒鉛粒子、セラミックス粒子、アルミナ短繊維それぞれの熱伝導率及び体積率に基づいて設定される。人造黒鉛粒子は、その熱膨張係数が、アルミナ短繊維及びセラミックス粒子よりも低いものである。
【００４２】
一方、第２上端側部１９Ｂは、アルミナ短繊維、セラミックス粒子を主成分とした強化材によって組成されている。アルミナ短繊維、セラミックス粒子は、これらの順に、体積率が高くなっている。第２上端側部１９Ｂにおける強化材の熱伝導率λ２は、アルミナ短繊維、セラミックス粒子それぞれの熱伝導率及び体積率に基づいて設定される。そして、第１上端側部１９Ａ及び第２上端側部１９Ｂにおける各強化材の熱伝導率λ１，λ２はいずれもアルミニウム系合金の熱伝導率よりも低い。第１上端側部１９Ａにおける強化材の体積率Ｖｆ１と第２上端側部１９Ｂにおける強化材の体積率Ｖｆ２は等しいが、アルミナ短繊維、セラミック粒子、黒鉛粒子からなる強化材の熱伝導率λ１は、アルミナ短繊維、セラミック粒子からなる強化材の熱伝導率λ２よりも高いため、第１上端側部１９Ａは第２上端側部１９Ｂよりも熱伝導率が高くなっている。
【００４３】
次に、本実施形態におけるシリンダ成形体Ｐの製造方法について説明する。
まず、図１０（ａ）に示すように、本実施形態の濾過体４０は、第１実施形態と異なり、その周壁２３全体に、孔径の等しい複数の開孔４１が形成されている。濾過体４０の周壁２３全体には、開孔率が一定となるように開孔４１が形成されている。そして、図１０（ａ）及び（ｂ）に示すように、この濾過体４０の周壁２３に対して、第１実施形態で説明した第２濾過部２７及び第２端部２８に対応する部分を覆うように磁石シート３６を付け、第１実施形態で説明した第１濾過部２６に相当する箇所を露出させる。この状態で、吸引冶具２２を濾過体４０に取り付け、図１１（ａ）に示すように、その濾過体４０をアルミナ短繊維、セラミックス粒子、人造黒鉛粒子を含む第１強化材原料液に浸漬した後に、吸引冶具２２を介して吸引する。すると、濾過体４０のうち第１濾過部２６と同じ部分には、アルミナ短繊維、セラミックス粒子、人造黒鉛粒子を主成分とした強化材が付着する。その後、図１１（ｂ）に示すように、吸引冶具２２及び濾過体４０を第１強化材原料液から取り出し、磁石シート３６を濾過体４０から取り外す。
【００４４】
次に、図１１（ｃ）に示すように、吸引冶具２２及び濾過体４０をアルミナ短繊維、セラミックス粒子を含む第２強化材原料液に浸漬して吸引する。すると、濾過体４０のうち第２濾過部２７及び第２端部２８と同じ部分にはアルミナ短繊維、セラミックス粒子からなる強化材が付着して、円筒状の強化材成形体３４が形成される。その後、第１実施形態と同様に、ローラ３５によって強化材成形体３４表面に圧力を付与して、強化材成形体３４の表面を整形し、乾燥・焼成することで強化材成形体３４を完成させる。その後、第１実施形態で説明した方法と同様の方法で強化材成形体３４をシリンダブロック１１に鋳込む。なお、第１強化材原料液は、水にアルミナ短繊維、セラミックス粒子、人造黒鉛粒子を添加し、第１実施形態と同様の方法で精製する。第２強化材原料液は、水にアルミナ短繊維、セラミックス粒子を添加し、第１実施形態と同様の方法で精製する。
【００４５】
こうした本実施形態のシリンダ成形体Ｐ及びその製造方法によれば、上記（１）〜（８）に記載の効果に加え、更に次の効果を得ることができる。
（９）第１の上側ボア壁部１８Ａに対応する第１上端側部１９Ａは熱伝導率の高い強化材によって組成されている。そのため、第１の上側ボア壁部１８Ａの熱伝導率を第２の上側ボア壁部１８Ｂの熱伝導率よりも高くすることができ、ボア壁部１８の上側部分についてその径方向の熱変形を均一にすることができる。
【００４６】
（１０）第１の上側ボア壁部１８Ａに対応する第１上端側部１９Ａの熱膨張係数は第２の上側ボア壁部１８Ｂに対応する第２上端側部１９Ｂの熱膨張係数よりも低く設定されている。そのため、第１の上側ボア壁部１８Ａにおける平均温度が第２の上側ボア壁部１８Ｂにおける平均温度より高くとも、第１の上側ボア壁部１８Ａの熱変形量と第２の上側ボア壁部１８Ｂの熱変形量の差を減少させることができ、ボア壁部１８の上側部分においては、その径方向における熱変形をより均一化することができる。
【００４７】
（１１）第１上端側部１９Ａにおける強化材は、アルミナ短繊維及びセラミックス粒子の他に、アルミナ短繊維及びセラミックス粒子よりも熱伝導率の高い黒鉛粒子を含んでいる。したがって、例えば、アルミナ短繊維及びセラミックス粒子よりも熱伝導率の高い金属粒子を用いて、第１上端側部１９Ａの熱伝導率を高くする場合に比べて、シリンダ成形体Ｐの重量増加を抑制できる。
【００４８】
上述した実施の形態は、以下のようにこれを適宜変更した形態にて実施することもできる。
・第１実施形態において、第２濾過部２７における開孔率Ｐ２についてはとくに限定されない。第２濾過部２７に付着する強化材の量が第１濾過部２６に付着する強化材の量に比べて多くなるのであれば、第２濾過部２７における開孔率Ｐ２が第１濾過部２６における開孔率Ｐ１と等しくてもよい。この場合であっても、第２濾過部２７に形成される開孔２４Ｂの孔径が第１濾過部２６に形成される開孔２４Ａの孔径よりも大きければ、第２濾過部２７には第１濾過部２６よりも多くの強化材が付着するようになる。また、第２濾過部２７の開孔率Ｐ２が第１濾過部２６の開孔率Ｐ１より小さくとも、開孔２４Ｂの孔径が開孔２４Ａの孔径に比して大幅に大きければ、第２濾過部２７には第１濾過部２６よりも多くの強化材が付着する。なお、濾過体２１，４０に形成される開孔２４，４１の孔径についてはとくに限定されないが、その孔径がセラミックス繊維の平均長さと同程度か、若しくは小さい方が好ましい。
【００４９】
・第１実施形態において、第１上端側部１９Ａと第２上端側部１９Ｂとを異なる強化材によって組成してもよい。例えば、第１上端側部１９Ａについては熱伝導率λ１の高い強化材によって組成し、第２上端側部１９Ｂについては熱伝導率λ２の低い強化材によって組成してもよい。このような構成にすれば、第１上端側部１９Ａの熱伝導率を第２上端側部１９Ｂの熱伝導率に比べてより高くすることができる。
【００５０】
・第２実施形態において、第１上端側部１９Ａにおける強化材の体積率Ｖｆ１と、第２上端側部１９Ｂにおける強化材の体積率Ｖｆ２とを異ならせてもよい。例えば、第１上端側部１９Ａにおける強化材の体積率Ｖｆ１を第２上端側部１９Ｂにおける強化材の体積率Ｖｆ２より低く設定してもよい。このような構成であれば、第１上端側部１９Ａの熱伝導率をより高めることができる。
【００５１】
・第２実施形態において、濾過体４０に強化材を付着させる工程の順序を変更してもよい。例えば、磁石シート３６により濾過体４０の第１濾過部２６に相当する部分を覆った状態で、第２強化材原料液に浸漬して、アルミナ短繊維及びセラミックス粒子を主成分とした強化材を付着させ、次に、磁石シート３６を取り外し、第１強化材原料液に浸漬して、アルミナ短繊維、セラミックス粒子、黒鉛粒子を主成分とした強化材を付着させてもよい。
【００５２】
・第２実施形態において、黒鉛粒子の代わりに、例えば銅粒子等からなる金属粉末を添加して、第１上端側部１９Ａの熱伝導率を高めてもよい。
・セラミックス粒子として用いる材質の種類についてはとくに限定しない。例えば、ゼオライト粒子や、炭酸カリウム粒子を用いてもよい。
【００５３】
・強化材の成分であるセラミックス繊維は、短繊維に限らず、長繊維でもよい。
・強化材の組成を変更してもよい、セラミックス繊維のみで強化材を組成してもよい。
・セラミックス材以外の材質の強化材によって金属基材を強化してもよい。例えば、炭素繊維や、金属粒子、金属繊維等によって強化してもよい。
【００５４】
・金属基材として用いる金属の種類を変更してもよい。例えば、アルミニウム合金の代わりに、マグネシウム合金を金属基材として用いてもよい。
・金属基材よりも熱伝導率が高く設定された強化材を含むシリンダ成形体の場合、第１上端側部、第２上端側部における各強化材の熱伝導率λ１，λ２とし、第１上端側部、第２上端側部における各強化材の体積率Ｖｆ１，Ｖｆ２としたときには、条件１：λ１＞λ２且つＶｆ１≧Ｖｆ２、条件２：λ１≧λ２且つＶｆ１＞Ｖｆ２の各条件１，２のいずれか一方が満たされるように設定する。
【００５５】
・シリンダ成形体Ｐの下端部２０のうち、シリンダボア間に配置される部分については、その熱伝導率が第１上端側部１９Ａの熱伝導率と同じになるように、強化材の組成を設定してもよい。
【００５６】
・シリンダブロック１１に鋳込まれたシリンダ成形体Ｐのうち、最も端に位置するシリンダ成形体Ｐについては、第１上端側部１９Ａを１つのみ形成し、シリンダボア１７間にのみ第１上端側部１９Ａを配置してもよい。なお、上記実施形態のように、最も端に位置するシリンダ成形体Ｐについても２つの第１上端側部１９Ａを形成するようにすれば、同シリンダ成形体Ｐが一種類のみとなるため、それらの生産効率を高めることができその管理も容易なものとなる。
【００５７】
・シリンダ成形体Ｐの上端側部１９については、その周方向において、隣接するシリンダボア１７に最も近い部分で熱伝導率が最も高くなるように設定し、隣接するシリンダボア１７から離れる部分ほど、徐々に熱伝導率が低下するように強化材の組成を設定してもよい。
【００５８】
・シリンダ成形体Ｐの上端側部１９について、その上下方向における熱伝導率の大きさの分布を変更してもよい。例えば、上端側部１９については、上端側部１９の最も上端部分で熱伝導率が最も大きくなり、下方になるにつれて熱伝導率が低くなるように設定してもよい。
【符号の説明】
【００５９】
１１…シリンダブロック、１２…シリンダ、１７…シリンダボア、１８…ボア壁部、１８Ａ…第１の上側ボア壁部、１８Ｂ…第２の上側ボア壁部、１９…上端側部、１９Ａ…第１の上端側部分としての第１上端側部、１９Ｂ…第２の上端側部分としての第２上端側部。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のシリンダを有するシリンダブロックのシリンダボアを金属基複合材料にて構成するために用いられる強化材を含んでなる内燃機関のシリンダ成形体において、
機関燃焼室に対応する上端側部分のうち、隣接するシリンダボア間に位置する部分を第１の上端側部分とし、周方向における他の部分を第２の上端側部分としたとき、前記第１の上端側部分は前記第２の上端側部分よりもその熱伝導率が高くなるように強化材の組成が設定されてなる
ことを特徴とする内燃機関のシリンダ成形体。
【請求項２】
前記第１の上端側部分の熱伝導率が前記第２の上端側部分の熱伝導率よりも高くなるように、前記第１の上端側部分と前記第２の上端側部分とに含まれる強化材の熱伝導率及び体積率の少なくとも一方が異なるように設定される
請求項１に記載の内燃機関のシリンダ成形体。
【請求項３】
前記シリンダ成形体はアルミニウム系金属が含浸されることにより前記シリンダボアを構成するものであり、
前記強化材はセラミックス材を主成分とすることで前記含浸されるアルミニウム系金属よりもその熱伝導率が低く設定された強化材を含むとともに、前記第１の上端側部分は前記第２の上端側部分よりもその強化材の体積率が小さく設定される
請求項２に記載の内燃機関のシリンダ成形体。
【請求項４】
前記シリンダ成形体はアルミニウム系金属が含浸されることにより前記シリンダボアを構成するものであり、
前記強化材はセラミックス材を主成分とすることで前記含浸されるアルミニウム系金属よりもその熱伝導率が低く設定された強化材を含むとともに、前記第１の上端側部分に含まれる強化材の熱伝導率、体積率をそれぞれλ１、Ｖｆ１とし、前記第２の上端側部分に含まれる強化材の熱伝導率、体積率をそれぞれλ２、Ｖｆ２としたとき、
λ１＞λ２且つＶｆ１≦Ｖｆ２
なる関係を満たす請求項２に記載の内燃機関のシリンダ成形体。
【請求項５】
前記第１の上端側部分における強化材はこれに含まれるセラミックス材よりも熱伝導率の高い黒鉛粒子を含む
請求項４に記載の内燃機関のシリンダ成形体。
【請求項６】
複数のシリンダを有するとともに、請求項１〜５のいずれか一項に記載のシリンダ成形体が金属基材に鋳込まれた金属基複合材料により各シリンダボアが構成されてなる内燃機関のシリンダブロック。
【請求項１】
複数のシリンダを有するシリンダブロックのシリンダボアを金属基複合材料にて構成するために用いられる強化材を含んでなる内燃機関のシリンダ成形体において、
機関燃焼室に対応する上端側部分のうち、隣接するシリンダボア間に位置する部分を第１の上端側部分とし、周方向における他の部分を第２の上端側部分としたとき、前記第１の上端側部分は前記第２の上端側部分よりもその熱伝導率が高くなるように強化材の組成が設定されてなる
ことを特徴とする内燃機関のシリンダ成形体。
【請求項２】
前記第１の上端側部分の熱伝導率が前記第２の上端側部分の熱伝導率よりも高くなるように、前記第１の上端側部分と前記第２の上端側部分とに含まれる強化材の熱伝導率及び体積率の少なくとも一方が異なるように設定される
請求項１に記載の内燃機関のシリンダ成形体。
【請求項３】
前記シリンダ成形体はアルミニウム系金属が含浸されることにより前記シリンダボアを構成するものであり、
前記強化材はセラミックス材を主成分とすることで前記含浸されるアルミニウム系金属よりもその熱伝導率が低く設定された強化材を含むとともに、前記第１の上端側部分は前記第２の上端側部分よりもその強化材の体積率が小さく設定される
請求項２に記載の内燃機関のシリンダ成形体。
【請求項４】
前記シリンダ成形体はアルミニウム系金属が含浸されることにより前記シリンダボアを構成するものであり、
前記強化材はセラミックス材を主成分とすることで前記含浸されるアルミニウム系金属よりもその熱伝導率が低く設定された強化材を含むとともに、前記第１の上端側部分に含まれる強化材の熱伝導率、体積率をそれぞれλ１、Ｖｆ１とし、前記第２の上端側部分に含まれる強化材の熱伝導率、体積率をそれぞれλ２、Ｖｆ２としたとき、
λ１＞λ２且つＶｆ１≦Ｖｆ２
なる関係を満たす請求項２に記載の内燃機関のシリンダ成形体。
【請求項５】
前記第１の上端側部分における強化材はこれに含まれるセラミックス材よりも熱伝導率の高い黒鉛粒子を含む
請求項４に記載の内燃機関のシリンダ成形体。
【請求項６】
複数のシリンダを有するとともに、請求項１〜５のいずれか一項に記載のシリンダ成形体が金属基材に鋳込まれた金属基複合材料により各シリンダボアが構成されてなる内燃機関のシリンダブロック。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１１−１６９１７３（Ｐ２０１１−１６９１７３Ａ）
【公開日】平成２３年９月１日（２０１１．９．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−３１７２８（Ｐ２０１０−３１７２８）
【出願日】平成２２年２月１６日（２０１０．２．１６）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【出願人】（３９１００６４３０）中央精機株式会社 (128)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年９月１日（２０１１．９．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年２月１６日（２０１０．２．１６）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【出願人】（３９１００６４３０）中央精機株式会社 (128)
【Ｆターム（参考）】
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