실린더블록의 주요기능은 각 부분별로 다음 세 가지로 대별된다.

즉, 실린더 라이너 및 워터쟈켓부는 피스톤 왕복운동의 가이드 역할과 연소실과 크랭크 케이스 사이의 연소가스, 윤활유 누설방지 역할을 하며, 베어링부는 크랭크 축을 지지하여 회전운동을 가능케 하고 운전중 폭발력을 지지하는 역할을 하고, 크랭크 케이스부는 실린더 및 베어링부에서 발생한 진동전달 억제, 연소가스 및 냉각수, 윤활유의 외부 누출방지의 역할을 담당한다.

■ 실린더블록 주요칫수 결정

실린더 보어경, 스트로크 길이 및 실린더 보어피치에 의해 기본 칫수가 결정된다. 보어피치는 인접한 실린더 중심간 거리로서 보어경과 보어 살두께의 합이며 작을수록 엔진이 콤팩트해지지만 헤드가스켓의 기밀성을 유지하기 위해서는 최소 6mm 이상의 간격이 필요하다.

실린더 블록은 실린더헤드 만큼 냉각을 강화할 필요는 없지만 최근에는 엔진 고출력화에 따라 상사점 부근에서는 온도가 상당히 올라가고 또한 콤팩트화를 위해 보어사이에 냉각수 통로가 없는 사이어미즈 형식이 많기 때문에 최소한의 냉각을 위한 드릴 가공이나 부분적인 냉각수 통로 형성을 위한 틸러 설치를 위해 최소한의 간격 확보가 필요하다.

실린더 블록은 종래에는 강성을 확보하면서 경량화를 최대한 달성하는 것이 일반적인 설계 목표로 인식되어 왔으나 최근에는 실린더블록이 변속기와 함께 하나의 진동시스템으로서 소음진동에 기여하는 바가 매우 크다는 것이 밝혀졌기 때문에 경량화 측면에서 다소 불리하다고 할지라도 소음진동 저감을 위하여 필요하다면 다소 무게가 증가해도 강성을 보강하는 설계 경향을 보이고 있다.

■ 실린더 라이너의 종류

실린더 블록과 라이너가 일체로 되어있는 형식과 주철제의 라이너를 별도로 설치하는 형식의 2종류가 있다. 주철블록제의 가솔린 엔진에 대부분 채용되는 라이너- 실린더 블록 일체 형식은 주조 및 가공이 쉽기 때문에 원가가 저렴하고 콤팩트한 장점이 있지만 디젤엔진과 같이 사용연한이 길거나 부식, 캐비테이션 등으로 일정 시점에서 라이너를 교환할 필요가 있는 경우에는 사용하기가 어려운 단점이 있다.

최근에는 가솔린엔진의 경우 경량화를 위하여 알루미늄 블록 채용이 증가하고 있는데 이에 따라서 별도의 주철제 라이너를 삽입하는 경우도 많으며, 일부 유럽엔진의 경우에는 피스톤과 접촉하는 라이너 부분에 니카실과 같은 특수한 표면경화 처리를 실시하여 라이너를 사용하지 않는 엔진도 있으나 신뢰성이 일반적으로 입증되지 않고 제조 원가도 올라가기 때문에 광범위하게 사용되지는 않고 있다.

별도의 라이너를 사용하는 경우 냉각수가 직접 라이너가 접촉하지 않는 건식 라이너(Dry liner)와 직접 접촉되는 습식라이너(Wet liner)로 나누어 진다.

건식 라이너는 블록중에서 가장 많이 사용되는 형식으로서 냉각수가 닿지 않으므로 물 누설의 염려는 없으나, 실린더라이너가 실린더블록의 접촉면을 거쳐서 냉각수에 접촉하므로, 냉각성은 습식 라이너에 비해 떨어진다.

라이너를 넣는 방법은 주조하는 방법과 압입하는 방법이 있는데, 주조하는 방법은 라이너의 상면을 실린더블록의 상면에서 수mm 들어가게 주입하므로 실린더블록 상면과 라이너 상면의 단차를 피할 수 있고 실린더 헤드가스켓의 기밀성을 확보하기가 쉬운 장점이 있지만, 주조시 칫수 오차가 커지고 라이너 박육화가 어려우며, 라이너와 블록의 밀착성이 문제가 되기 쉽다.

이 밀착성이 나쁘면 라이너가 불거져 나오고, 보어면의 냉각불량, 물 누설 등이 발생한다. 압입 방법은 라이너의 외면과 실린더블록의 내면을 모두 기계가공 하므로 칫수 정밀도, 라이너의 밀착성에는 문제가 없으나, 운전시에 라이너가 열팽창하여 실린더의 보어면을 압박하면 균열이 발생할 수가 있고 또, 실린더블록 상면과 라이너 상면의 단차에 의해 실린더헤드 가스켓에서 냉각수가 누설될 염려가 있다.

현재는 생산성이 우수한 주조법이 주류가 되고 있다.
습식 라이너는 직접 냉각수에 접촉하기 때문에 높은 냉각성이 장점이며, 실린더 라이너와 실린더 블록 사이에는 냉각수가 누설되지 않도록 O-링으로 기밀해야 한다.

그러나 운전 중에 열이나 진동을 받기 때문에 반영구적으로 누설을 보증하기가 상당히 어렵다.

최근에는 피스톤의 냉각불량이 거의 없고, 또 보어 냉각을 지나치게 하지 않는 것이 연비나 부식방지 측면에서 유리하다는 것이 밝혀지고 있기 때문에 많이 쓰이지는 않고 있다.

■ 워터자켓 (WATER JACKET)부 설계

워터 자켓이란 실린더 블록의 냉각수 통로를 말하며, 실린더 블록 주조시 주물사로 채워지는 부분이 나중에 중공부분이 되어 만들어진다.

실린더 블록 상면이 덮혀져 있어서 워터쟈켓이 안보이게 되어 있는 타입을 CLOSE DECK 이라고 하고, 실린더보어 주위에 워터쟈켓이 노출되어 있는 타입을 OPEN DECK이라고 한다.

CLOSE DECK은 주철제 실린더 블록에서 가장 많이 사용되는 형식으로서 TOP DECK이 실린더블록과 결합되어 있기 때문에 보어변형이 작고, 피스톤의 스커핑이나 오일소비면에서 유리하다. 또, TOP DECK부의 강성이 높기 때문에 실린더헤드 가스켓의 기밀성도 우수하다.

이에 비해 최근 알루미늄 블록에 많이 사용되는 OPEN DECK형식은 고압주조를 위해 사용하게 되며 상부의 강성은 약하지만 실린더 헤드볼트의 조임 토크에 의해 라이너가 변형되는 것을 막을 수 있고 라이너에서 가장 냉각이 필요한 최상부를 효과적으로 냉각할 수 있다는 장점이 있다.

워터쟈켓의 깊이는 행정길이 만큼, 즉 피스톤이 하사점 위치에 있을 때 피스톤 링이 워터쟈켓에 의해 냉각 될 수 있을 정도까지로 하는 것이 일반적이었으나 최근에는 전행정길이의 70∼80% 정도로 축소하는 경향이다.

이렇게 하는 목적은

①냉각수량 감소에 의한 경량화
②워엄업 시간 단축에 의한 촉매 조기활성화
③실린더 온도 향상에 의한 마찰손실 감소 및 연비향상 때문이다.