BRPI0709189A2 - componente de motor de combustão interna e método para produzir o mesmo - Google Patents

Abstract

COMPONENTE DE MOTOR DE COMBUSTãO INTERNA E MéTODO PARA PRODUZIR O MESMO. Um componente de motor de combustão interna é composto de uma liga de alumínio contendo silício, e inclui uma pluralidade de grãos de cristal de silício localizados em uma superfície de deslizamento. A superfície de deslizamento tem uma rugosidade média em dez pontos Rz~ jis~ de cerca de 0,54 <109>m ou mais, e uma relação de comprimento de carga Rmr(30) em um nível de corte de cerca de 30% da superfície de deslizamento é cerca de 20% ou mais.

Description

"COMPONENTE DE MOTOR DE COMBUSTÃO INTERNA E MÉTODO PARAPRODUZIR O MESMO"

CAMPO TÉCNICO

A presente invenção refere-se a um componente de motor de combustão interna,por exemplo, a bloco dos cilindros ou um pistão, e um método para produzir o mesmo. Maisparticularmente, a presente invenção refere-se a um componente de motor de combustãointerna composto de uma liga de alumínio que inclui silício, e um método para produzir omesmo. A presente invenção da mesma forma refere-se a um motor de combustão internae um aparato de transporte incorporando um tal componente de motor de combustão interna.

TÉCNICA ANTECEDENTE

Nos anos recentes, em uma tentativa de reduzir o peso de motores de combustãointerna, houve uma tendência para utilizar uma liga de alumínio para os blocos dos cilindros.

Visto que um bloco dos cilindros é requerido ter uma resistência alta e resistência à abrasãoalta, ligas de alumínio que contém uma quantidade grande de silício, isto é, jigas de alumí-nio-silício tendo uma composição hipereutética, são esperadas ser ligas de alumínio promis-soras para os blocos dos cilindros.

Em um bloco do cilindro composto de uma liga de alumínio-silício, grãos de cristalde silício localizados na superfície de deslizamento contribuirão para melhoria da resistênciae resistência à abrasão. Um exemplo de uma técnica para obter grãos de cristal de silícioexpostos na superfície de uma matriz de liga é um processo de polimento para permitirgrãos de cristal de silício permanecerem ressaltados (chamado "polimento em gravação emrelevo"). Além disso, Patente japonesa No. 2885407 descreve uma técnica de realizar umprocesso de cauterização para permitir grãos de cristal de silício permanecerem ressaltadosna superfície de uma liga de alumínio-silício, e depois disso realizar uma oxidação anódicapara formar uma camada de óxido, e também pulverizar com chama um fluoroplástico sobreesta camada de óxido para formar uma camada de resina fluoroplástica.

Visto que um lubrificante é retido entre os grãos de cristal de silício que permane-cem ressaltados na superfície da deslizamento (isto é, nos intervalos entre os grãos de cris-tal de silício funcionando como poças de óleo), uma Iubricidade melhorada é obtida quandoum pistão desliza dentro do cilindro, pelo qual a resistência à abrasão e resistência ao em-perramento do bloco dos cilindros são melhoradas.

Entretanto, os inventores constataram que outras melhorias na resistência à abra-são e resistência ao emperramento torna-se necessária ao utilizar o bloco dos cilindros deliga de alumínio descrito acima para certos tipos de motor de combustão interna.

Convencionalmente, blocos dos cilindros de liga de alumínio foram utilizados emmotores de combustão interna que são montados em automóveis de quatro rodas. Em umautomóvel de quatro rodas, um mecanismo (por exemplo, uma bomba de óleo) para com-pulsoriamente fornecer um lubrificante para o bloco dos cilindros e pistão é fornecido no mo-tor de combustão interna, e o motor de combustão interna é operado em uma velocidade derevolução relativamente baixa (especificamente, sob uma velocidade de revolução máximade 7500 rpm o menos), caso em que os problemas anteriormente mencionados não ocorre-rão. Entretanto, em um motor de combustão interna que é operado em uma velocidade derevolução relativamente alta (especificamente, sob uma velocidade de revolução máxima de8000 rpm ou menor), ou em um motor de combustão interna em que um lubrificante é forne-cido ao cilindro apenas por meio de borrifação do lubrificante associado com rotação do eixode manivela (isto é, a bomba de óleo é omitida, como no caso de um motor de combustãointerna que é montado em uma motocicleta), o bloco dos cilindros de liga de alumínio podeexperimentar o emperramento e/ou abrasão significante. Além disso, quando uma liga dealumínio é utilizada como o material de pistão para obter uma outra redução de massa, háuma probabilidade aumentada de emperramento.

Para também melhorar a resistência à abrasão e resistência ao emperramento dobloco dos cilindros, é necessário melhorar a Iubricidade na partida do motor de combustãointerna, que requer boa retenção de lubrificante na superfície de deslizamento. Os invento-res constataram através de seu estudo que um bloco dos cilindros que foi submetido ao pro-cesso de polimento em gravação em relevo anteriormente mencionado ou processo decauterização não pode alcançar uma retenção de lubrificante suficiente, de forma que me-nos do que a Iubricidade adequada exista quando uma operação em alta velocidade é al-cançada imediatamente depois da partida do motor de combustão interna.

DESCRIÇÃO DE INVENÇÃO

Para resolver os problemas anteriormente mencionados, modalidades preferidas dapresente invenção fornecem um componente de motor de combustão interna com uma su-perfície de deslizamento que tem uma boa capacidade de retenção de lubrificante, e um mé-todo para produzir o mesmo.

Um componente de motor de combustão interna de acordo com uma modalidadepreferida da presente invenção é um componente de motor de combustão interna compostode uma liga de alumínio contendo silício, incluindo: uma pluralidade de grãos de cristal desilício localizados em uma superfície de deslizamento, em que a superfície de deslizamentotem uma rugosidade média em dez pontos RzJIS de cerca de 0,54 μm ou mais, e uma rela-ção de comprimento de carga Rmr(30) em um nível de corte de cerca de 30% da superfíciede deslizamento é cerca de 20% ou mais.

Em uma modalidade preferida, a pluralidade de grãos de cristal de silício inclui umapluralidade de grãos de silício de cristal primário e uma pluralidade de grãos de silício eutéticos.

Em uma modalidade preferida, a pluralidade de grãos de silício de cristal primáriotem um tamanho de grão de cristal médio de não menor do que 12 μm e não maior do quecerca de 50 μm.

Em uma modalidade preferida, a pluralidade de grãos de silício eutéticos tem umtamanho de grão de cristal médio de cerca de 7,5 μm ou menor.

Em uma modalidade preferida, a pluralidade de grãos de cristal de silício tem umadistribuição de tamanho de grão tendo um primeiro pico existindo em uma faixa de tamanhode grão de cristal de não menor do que cerca de 1 μm e não maior do que cerca de 75 μm eum segundo pico existindo em uma faixa de tamanho de grão de cristal de não menor doque cerca de 12 μm e não maior do que cerca de 50 μm.Em uma modalidade preferida, uma freqüência no primeiro pico é pelo menos cercade cinco vezes maior do que uma freqüência no segundo pico.

Em uma modalidade preferida, a liga de alumínio contém: não menos do que cercade 73,4% em massa e não mais do que cerca de 79,6% em massa de alumínio; não menosdo que cerca de 18% em massa e não mais do que cerca de 22% em massa de silício; enão menos do que cerca de 2,0% em massa e não mais do que cerca de 3,0% em massade cobre.

Em uma modalidade preferida, a liga de alumínio contém não menos do que cercade 50 ppm em massa e não mais do que cerca de 200 ppm em massa de fósforo e não maisdo que cerca de 0,01 % em massa de cálcio.

Em uma modalidade preferida, um componente de motor de combustão interna deacordo com a presente invenção é um bloco dos cilindros.

Um motor de combustão interna de acordo com outra modalidade preferida da pre-sente invenção inclui um componente de motor de combustão interna tendo a construçãoacima mencionada.

Em uma modalidade preferida, a motor de combustão interna de acordo com a pre-sente invenção inclui um pistão composto de uma liga de alumínio; e o componente de mo-tor de combustão interna é um bloco dos cilindros.

Um aparato de transporte de acordo com outra modalidade preferida da presenteinvenção inclui um motor de combustão interna tendo a construção acima mencionada.

Um método de produzir um componente de motor de combustão interna é um mé-todo de produzir um componente de motor de combustão interna tendo uma superfície dedeslizamento, incluindo: uma etapa de fornecer uma moldura que é composta de uma ligade alumínio contendo silício e que inclui grãos de silício de cristal primário e grãos de silícioeutéticos próximos a uma superfície; uma etapa de polir a superfície da moldura utilizandouma pedra tendo um número de grit de #1500 ou mais; e uma etapa de cauterizar a superfí-cie polida da moldura para formar uma superfície de deslizamento a partir da qual os grãosde silício de cristal primário e grãos de silício eutéticos estendem-se.Em um componente de motor de combustão interna de acordo com uma modalida-de preferida da presente invenção, a superfície de deslizamento preferivelmente tem umarugosidade média em dez pontos Rzjis de cerca de 0,54 μm ou maior e uma relação decomprimento de carga Rmr(30) em um nível de corte de cerca de 30% da superfície de des-Iizamento é cerca de 20% ou mais. Como resultado, uma capacidade de retenção de lubrifi-cante melhorada e uma resistência à abrasão excelente e resistência ao emperramentopode ser obtida.

Tipicamente, a pluralidade de grãos de cristal de silício inclui uma pluralidade degrãos de silício de cristal primário e uma pluralidade de grãos de silício eutéticos. Visto quenão apenas grãos de silício de cristal primário, mas também os grãos de silício eutéticospermanecem ressaltados na superfície de deslizamento, a rugosidade média em dez pontosRzjis e a relação de comprimento de carga Rmr(30) podem facilmente ajustar-se dentro dasfaixas numéricas acima mencionadas.

A partir do ponto de vista de melhorar a resistência à abrasão e resistência do com-ponente de motor de combustão interna, é preferível que a pluralidade de grãos de silício decristal primário tenha um tamanho de grão de cristal médio não menor do que cerca de12 μm e não maior do que cerca de 50 μm e que a pluralidade de grãos de silício eutéticostenha um tamanho de grão de cristal médio de cerca de 7,5 μm ou menor. É da mesmaforma preferível que a pluralidade de grãos de cristal de silício tenha uma distribuição detamanho de grão tendo um primeiro pico existindo em uma faixa de tamanho de grão decristal de não menor do que cerca de 1 μm e não maior do que cerca de 7,5 μm e um se-gundo pico existindo em uma faixa de tamanho de grão de cristal não menor do que cercade 12 μm e não maior do que cerca de 50 μm. É também preferível que a freqüência noprimeiro pico seja pelo menos cerca de cinco vezes maior do que a freqüência no segundopico.

Para realçar suficientemente a resistência à abrasão e resistência do componentede motor de combustão interna, é preferível que a liga de alumínio contenha: não menos doque cerca de 73,4% em massa e não mais do que cerca de 79,6% em massa de alumínio;não menos do que cerca de 18% em massa e não mais do que cerca de 22% em massa desilício; e não menos do que cerca de 2,0% em massa e não mais do que cerca de 3,0% emmassa de cobre.

Além disso, é preferível que a liga de alumínio contenha não menos do que cercade 50 ppm em massa e não mais do que cerca de 200 ppm em massa de fósforo e não maisdo que cerca de 0,01% em massa de cálcio. Quando a liga de alumínio contém não menosdo que cerca de 50 ppm em massa e não mais do que cerca de 200 ppm em massa de fós-foro, a tendência dos grãos de cristal de silício tornar-se gigantesca pode ser suprimida, pelaqual os grãos de cristal de silício podem ser uniformemente dispersos dentro da liga. Ga-rantindo-se que o teor de cálcio na liga de alumínio não é maior do que cerca de 0,01% emmassa, o efeito de fornecer grãos de cristal de silício finos devido ao fósforo é garantido, euma estrutura metalúrgica com resistência à abrasão excelente pode ser obtida.

Várias modalidades preferidas da presente invenção são amplamente aplicáveis emuma variedade de componentes de motor de combustão interna tendo superfícies de desli-zamento, e podem ser adequadamente utilizadas para um bloco dos cilindros, um pistão,uma bucha do cilindro, uma peça de carne, e similares.

O componente de motor de combustão interna de acordo com várias modalidadespreferidas da presente invenção pode ser adequadamente utilizado em motores de combus-tão interna para vários tipos de aparatos de transporte.

De acordo com o método para produzir o componente de motor de combustão in-terna de acordo com uma modalidade preferida da presente invenção, a superfície de umamoldura que tem grãos de silício de cristal primário e grãos de silício eutéticos próximos àsuperfície é polida utilizando-se uma pedra que tem um número de grit de #1500 ou mais, edepois disso cauterizada para formar uma superfície de deslizamento. Portanto, uma super-fície de deslizamento é obtida, na qual não só grãos de silício de cristal primário, mas damesma forma grãos de silício eutéticos permanecem ressaltados. Como um resultado, po-dem ser formadas poças de óleo de profundidade suficiente com um fino passo, e dessemodo um componente de motor de combustão interna que tem resistência à abrasão exce-lente e resistência ao emperramento, pode ser produzido.

De acordo com as modalidades preferidas da presente invenção, é fornecido umcomponente de motor de combustão interna que tem uma superfície de deslizamento comuma excelente capacidade de retenção de lubrificante, bem como um método para produziro mesmo.

Outros aspectos, elementos, processos, etapas, características e vantagens dapresente invenção ficarão mais aparentes a partir da seguinte descrição detalhada de moda-lidades preferidas da presente invenção com referência aos desenhos anexados.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

A FIG. 1 é um vista perspectiva esquematicamente mostrando um bloco dos cilin-dros de acordo com uma modalidade preferida da presente invenção.

A FIG. 2 é uma vista plana esquematicamente mostrando uma imagem aumentadade uma superfície de deslizamento do bloco dos cilindros da FIG. 1.

A FIG. 3 é uma vista em corte transversal esquematicamente mostrando uma ima-gem aumentada de uma superfície de deslizamento do bloco dos cilindros da FIG. 1.

A FIG. 4 é um fluxograma que mostra as etapas de produção para o bloco dos ci-lindros da FIG. 1.

A FIG. 5 é um fluxograma que mostra as etapas de produção para o bloco dos ci-lindros da FIG. 1.

As FIGs. 6A a 6D são vistas em corte transversal passo a passo que mostram es-quematicamente, em parte, as etapas de produção para o bloco dos cilindros da FIG. 1.

As FIGs. 7A a 7C são diagramas para explicar uma razão pela qual os grãos de si-lício eutéticos não contribuem para a retenção de lubrificante quando um processo de poli-mento em gravação em relevo é realizado.

As FIGs. 8A a 8C são diagramas para explicar uma razão pela qual os grãos de si-lício eutéticos não contribuem para a retenção de lubrificante, quando um processo de cau-terização é realizado sem primeiro realizar um processo de polimento de acabamentoespelhado.A FIG. 9 é um gráfico no qual os Exemplos 1 a 10 e Exemplos Comparativos 1 a 7,são plotados, em um eixo horizontal que representa uma aspereza média de dez pontos Rz-jis e um eixo vertical que representa uma relação de comprimento de carga Rmr(30) em umnível de corte de 30%.

As FIGs. 10A e 10B, são gráficos de microscópio de força atômica (AFM) que mos-tram superfícies de deslizamento de blocos de cilindro do Exemplo 2 e Exemplo Comparati-vo 2, respectivamente.

As FIGs. 11A e 11B, são gráficos que mostram perfis em corte transversal de su-perfícies de deslizamento do Exemplo 2 e Exemplo Comparativo 2.

As FIGs. 12A e 12B, são gráficos que mostram os perfis de carga de superfícies dedeslizamento do Exemplo 2 e Exemplo Comparativo 2.

As FIGs. 13A e 13B, são fotografias que mostram as superfícies de deslizamentodos blocos de cilindro do Exemplo 2 e Exemplo Comparativo 2 depois de ser submetido aum teste de operação.

As FIGs. 14A e 14B, são fotografias que mostram os resultados de um teste deumectabilidade realizado para superfícies de deslizamento dos blocos de cilindro do Exem-plo 2 e Exemplo Comparativo 2.

A FIG. 15, é uma vista em corte transversal que mostra esquematicamente superfí-cies de deslizamento nas quais não só grãos de silício de cristal primário, mas da mesmaforma grãos de silício eutéticos permanecem ressaltados.

A FIG. 16, é uma vista em corte transversal que mostra esquematicamente umasuperfície de deslizamento na qual substancialmente apenas os grãos de silício de cristalprimário permanecem ressaltados.

A FIG. 17 é um diagrama para explicar uma rugosidade média tomada em dez pon-tos Rzjis.

A FIG. 18 é um diagrama para explicar uma relação de comprimento de carga R-mr(c).

A FIG. 19 é um diagrama para explicar uma razão pela qual uma altura da molduraconstante não pode ser obtida, quando um processo de polimento em gravação em relevo éempregado.

A FIG. 20 é um diagrama para explicar uma razão pela qual uma altura da molduraconstante é obtida quando um processo de cauterização é empregado.

A FIG. 21 é um gráfico que mostra um exemplo de uma distribuição de tamanho degrão preferível de grãos de cristal de silício.

A FIG. 22 é uma vista em corte transversal que mostra esquematicamente um mo-tor de combustão interna, incluindo o bloco dos cilindros da FIG. 1.

A FIG. 23 é um vista lateral que mostra esquematicamente uma motocicleta que in-corpora a motor de combustão interna mostrado na FIG. 22.

MELHOR MODO PARA REALIZAR A INVENÇÃO

Em seguida, AS modalidades preferidas da presente invenção serão descritas comreferência aos desenhos acompanhantes. Embora as seguintes descrições sejam princi-palmente direcionadas aos blocos de cilindro como um exemplo, a presente invenção nãoestá limitada a isto. A presente invenção é extensamente aplicável aos componentes demotor de combustão interna que têm uma superfície de deslizamento.

A FIG. 1 mostra um bloco dos cilindros 100 de acordo com a presente modalidadepreferida. O bloco dos cilindros 100 é formado de uma liga de alumínio que contém silício, emais especificamente, uma liga de alumínio-silício de uma composição hipereutético quecontém uma grande quantidade de silício.

Como mostrado na FIG. 1, o bloco dos cilindros 100 inclui preferivelmente: umaporção de parede (chamada uma "parede do diâmetro do cilindro) 103 que define um diâme-tro do cilindro 102; e uma porção de parede (chamada uma "parede externa do bloco do ci-lindro") 104 cercando a parede do diâmetro do cilindro 103 e definindo o contorno externo dobloco do cilindro 100. Entre a parede do diâmetro do cilindro 103 e a parede externa do blo-co do cilindro 104, uma camisa hidráulica 105 para reter um refrigerante é fornecida.

A superfície 101 da parede do diâmetro do cilindro 103 que reveste o diâmetro docilindro 102, define uma superfície de deslizamento que entra em contato com um pistão. Asuperfície de deslizamento 101 é mostrada aumentada na FIG. 2. A FIG. 2 é uma vista pla-na que mostra esquematicamente a superfície de deslizamento 101.

Como mostrado na FIG. 2, o bloco dos cilindros 100 inclui uma pluralidade de grãosde cristal de silício 1 e 2 na superfície de deslizamento 101. Estes grãos de cristal de silício1 e 2 estão presentes, de uma maneira dispersa, em uma matriz (metal de base de liga) 3de solução sólida que contém alumínio.

Os grãos de cristal de silício que são os primeiros a ser formados quando uma fu-são de uma liga de alumínio-silício que tem uma composição hipereutética, são chamados"grãos de silício de cristal primário". Os grãos de cristal de silício que são em seguida for-mados são chamados "grãos de silício eutéticos". Entre os grãos de cristal de silício 1 e 2mostrados na FIG. 2, os grãos de cristal de silício relativamente grandes 1, são os grãos desilício de cristal primário. Os grãos de cristal de silício relativamente pequenos 2 presentesentre os grãos de silício de cristal primário, são os grãos de silício eutéticos.

A FIG. 3 mostra uma estrutura em corte transversal da superfície de deslizamento101. Como mostrado na FIG. 3, a pluralidade de grãos de cristal de silício 1 e 2, incluindo osgrãos de silício de cristal primário 1 e grãos de silício eutéticos 2, projeta-se (isto é, perma-necem ressaltados) a partir de uma matriz 3. Os rebaixos 4 formados entre os grãos de cris-tal de silício 1 e 2 funcionam como poças de óleo nas quais um lubrificante será retido.

Como parâmetros que representam a rugosidade de superfície da superfície dedeslizamento 101, os inventores prestaram atenção a uma rugosidade média em dez pontosRzJIS e uma relação de comprimento de carga Rmr, e descobriram que o ajuste destes pa-râmetros a estar dentro das faixas específicas, pode melhorar grandemente a capacidadeda superfície de deslizamento 101 de reter um lubrificante.

Especificamente, prescrevendo-se a rugosidade média em dez pontos Rzj|S da su-perfície de deslizamento 101 ser cerca de 0,54 μm ou mais, e prescrevendo-se a relação decomprimento de carga Rmr(30) da superfície de deslizamento 101 em um nível de corte decerca de 30% ser cerca de 20% ou mais, a capacidade de retenção de lubrificante da super-fície de deslizamento 101, pode ser suficientemente realçada. As definições destes dois pa-râmetros, a rugosidade média em dez pontos RzJIS e a relação de comprimento de cargaRmr1 serão mencionadas mais tarde com referência às FIG. 17 e FIG. 18.

Os inventores estudaram as razões pelas quais o processo de polimento em grava-ção em relevo convencional ou processo de cauterização, pode não perceber uma capaci-dade de reter lubrificante suficiente. Desse modo, foi constatado que a maioria dos grãos desilício eutéticos é realmente removida da superfície de deslizamento de acordo com estastécnicas convencionais, tal que dificilmente qualquer contribuição de grãos de silício eutéti-cos para retenção de lubrificante é obtida, desse modo resultando em uma baixa capacida-de de reter lubrificante. O fato que grãos de silício eutéticos são removidos da superfície dedeslizamento, também torna difícil manter a rugosidade de superfície da superfície de desli-zamento dentro da faixa numérica acima mencionada.

Por outro lado, no bloco dos cilindros 100 de acordo com a presente modalidadepreferida, os grãos de silício eutéticos 2 na superfície de deslizamento 101, são permitidoscontribuir suficientemente para a retenção de lubrificante, desse modo assegurando que arugosidade média em dez pontos RzJIS da superfície de deslizamento 101 seja cerca de0,54 fjaw ou mais, e que a relação de comprimento de carga Rmr(30) em um nível de cortede cerca de 30%, é cerca de 20% ou mais. Como resultado, a capacidade de retenção delubrificante da superfície de deslizamento 101 é grandemente melhorada.

Um método para produzir o bloco dos cilindros 100 da presente modalidade preferi-da será descrito com referência à FIG. 4, à FIG. 5, e às FIGs. 6A a 6D. A FIG. 4 e a FIG. 5são fluxogramas que mostram as etapas de produção para o bloco dos cilindros 100. AsFIGs. 6A a 6D são vistas em corte transversal passo a passo que mostram esquematica-mente, em parte, as etapas de produção.

Primeiro, uma moldura que é formada de uma liga de alumínio que contém silício eque inclui grãos de silício de cristal primário e grãos de silício eutéticos próximos a superfí-cie, é fornecida (etapa S1). A etapa S1 de fornecer a moldura pode incluir, por exemplo, asetapas S1a a S1e mostradas na FIG. 5.

Primeiro, uma liga de alumínio contendo silício é preparada (etapa S1a). Para as-segurar uma força e resistência à abrasão suficientes do bloco dos cilindros 100, é preferívelutilizar uma liga de alumínio que contém: não menor do que cerca de 73,4% em massa enão maior do que cerca de 79,6% em massa de alumínio; não menor do que cerca de 18%em massa e não maior do que cerca de 22% em massa de silício; e não menor do que cercade 2,0% em massa e não maior do que cerca de 3,0% em massa de cobre.

Logo, a liga de alumínio preparada é aquecida e fundida em um forno de fundição,pelo qual uma fusão é formada (etapa S1b). É preferível que cerca de 100 ppm em massade fósforo sejam adicionados à liga de alumínio antes da fusão ou à fusão. Se a liga de a-lumínio contém não menor do que cerca de 50 ppm em massa e não maior do que cerca de200 ppm em massa de fósforo, fica possível reduzir a tendência dos grãos de cristal de silí-cio ficarem gigantescos, desse modo permitindo a dispersão uniforme dos grãos de cristalde silício dentro da liga. Por outro lado, se o teor de cálcio na liga de alumínio for cerca de0,01% em massa ou menor, o efeito de fornecer grãos de cristal de silício finos devido a fós-foro é garantido, e uma estrutura metalúrgica com resistência à abrasão excelente pode serobtida. Em outras palavras, a liga de alumínio contém preferivelmente não menor do quecerca de 50 ppm em massa e não maior do que cerca de 200 ppm em massa de fósforo, enão maior do que cerca de 0,01 % em massa de cálcio.

Logo, a fundição é realizada utilizando-se a fusão de liga de alumínio (etapa S1c).Em outras palavras, a fusão é resfriada dentro de um molde para formar uma moldura. Nes-te momento, a redondeza da superfície de deslizamento é resfriada em uma grande taxa deresfriamento (por exemplo, não menor do que cerca de 4°C/segundo e não maior do quecerca de 50°C/segundo), desse modo formando integralmente um bloco dos cilindros noqual os grãos de cristal de silício que contribuem para a resistência à abrasão, existem pró-ximo à superfície. Esta etapa de fundição S1c pode ser realizada utilizando-se, por exem-plo, um aparato de fundição que é descrito na Publicação Internacional No. 2004/002658.

Logo, o bloco dos cilindros 100 que foi tirado do molde é submetido a um dos tra-tamentos térmicos geralmente conhecidos como "T5", "T6", e "T7" (etapa S1d). Um trata-mento T5 é um tratamento no qual a moldura é resfriada rapidamente (com água ou similar)imediatamente depois de ser tirada do molde, e depois disso submetida ao envelhecimentoartificial a uma temperatura predeterminada durante um período predeterminado de tempo,para obter estabilidade dimensional e propriedades mecânicas melhoradas, seguido por res-friamento a ar. Um tratamento T6 é um tratamento no qual a moldura é submetida a um tra-tamento de solução a uma temperatura predeterminada durante um período predeterminadodepois de ser tirada do molde, em seguida resfriada com água, e depois disso submetida aoenvelhecimento artificial a uma temperatura predeterminada durante um período predeter-minado de tempo, seguido por resfriamento a ar. Um tratamento T7 é um tratamento paracausar um grau mais forte de envelhecimento do que no tratamento T6; embora o tratamen-to T7 possa assegurar melhor estabilidade dimensional do que o tratamento T6, a durezaresultante será mais inferior que aquela obtida a partir do tratamento T6.

Logo, a usinagem predeterminada é realizada para o bloco dos cilindros 100 (etapaS1e). Especificamente, uma superfície que está em contato com um cabeçote dos cilindrose uma superfície que está em contato com um cárter, são submetidas a esmerilhamento ousimilar.

Depois que a moldura é preparada como descrito acima, como mostrado na FIG.6A, a superfície da moldura, especificamente, a superfície interna da parede do diâmetro docilindro 103 (isto é, a superfície a se tornar a superfície de deslizamento 101) é submetida aum processo de mandrilagem fina(etapa S2).

Logo, como mostrado na FIG. 6B, a superfície que sofreu um processo de mandri-lagem fina é submetida a um processo de polimento grosseiro (etapa S3). Em outras pala-vras, a superfície a se tornar a superfície de deslizamento 101, é polida utilizando-se umapedra que tem um número de grit relativamente pequeno (especificamente, com um númerode grit de #800 ou mais). Este processo de polimento grosseiro pode ser realizado utilizan-do-se um aparato de polimento descrito na Publicação de Patente Depositada em AbertoJaponesa No. 2004-268179, por exemplo.

Logo, como mostrado na FIG. 6C, um processo de polimento de acabamento espe-lhado é realizado (etapa S4). Em outras palavras, a superfície da moldura (a superfície a setornar a superfície de deslizamento 101) é polida utilizando-se uma pedra que tem um nú-mero de grit relativamente grande (especificamente, com um número de grit de #1500 oumais). Este processo de polimento de acabamento espelhado pode ser realizado da mesmaforma utilizando-se um aparato de polimento tal como aquele descrito na Publicação de Pa-tente Depositada em Aberto Japonesa No. 2004-268179.

Depois disso, como mostrado na FIG. 6D, a superfície polida da moldura é subme-tida a uma cauterização (por exemplo, uma cauterização alcalina), desse modo formando asuperfície de deslizamento 101 a partir da qual os grãos grão de cristal de silício de silício decristal primário, desse modo formando a superfície de deslizamento 101 a partir da qual osgrãos de silício de cristal primário 1 e os grãos de silício eutéticos 2 estendem-se (etapa S5).

Através deste processo de cauterização, a matriz 3 próxima à superfície, é removida emuma espessura predeterminada, desse modo permitindo as poças de óleo 4 ser formadasentre os grãos de silício de cristal primário 1 e os grãos de silício eutéticos 2. A profundida-de das poças de óleo 4 pode ser ajustada como apropriado com base na concentração e natemperatura do líquido de gravar, tempo de cauterização (tempo de imersão), e similar.

Note que as etapas de classificação a ser realizadas antes do processo de polimen-to de acabamento espelhado (etapa S4), não estão limitadas às duas etapas exemplificadasacima, isto é, um processo de mandrilagem fina (etapa S2) e um processo de polimentogrosseiro (etapa S3). A classificação pode ser realizada através de uma única etapa, ou aclassificação pode ser realizada através de três ou mais etapas.

Como descrito acima, na presente modalidade preferida, a superfície de desliza-mento 101 é formada realizando-se uma cauterização depois de um polimento utilizando-seuma pedra que tem um número de grit de #1500 ou mais. Em outras palavras, um processosuavizador de superfície (através de um processo de polimento de acabamento espelhado)é realizado primeiro, e em seguida um esmerilhamento químico (através de cauterização) érealizado, por meio do qual as poças de óleo 4 são formadas. Formando-se a superfície dedeslizamento 101 desta maneira, os grãos de silício eutéticos 2 permanecer são permitidospermanecer na superfície de deslizamento 101 sem cair, de forma que os grãos de silícioeutéticos 2 podem contribuir suficientemente para a retenção de lubrificante. Em seguida,as razões atrás disto serão descritas em mais detalhes, comparado com o processo de po-Iimento em gravação em relevo convencional ou processo de cauterização.

No caso onde um processo de polimento em gravação em relevo é empregado paraformar a superfície de deslizamento 101, uma moldura que tem grãos de silício de cristalprimário e grãos de silício eutéticos próximos a sua superfície, é primeiro preparada (mesmaetapa como a etapa S1 mostrada na FIG. 4), e em seguida a superfície da moldura é sub-metida a um processo de mandrilagem fina, como mostrado na FIG. 7A. Em seguida, de-pois de realizar um processo de polimento grosseiro como mostrado na FIG. 7B, umprocesso de polimento em gravação em relevo é realizado como mostrado na FIG. 7C. Oprocesso de polimento em gravação em relevo é realizado utilizando-se uma escova de re-sina na qual grãos abrasivos são aderidos, e é realizada de uma tal maneira que principal-mente a matriz 3 será cortada. Entretanto, o processo de polimento em gravação em relevo,que é um processo de moagem mecânica, inevitavelmente removerá uma porção de grãosde silício eutéticos 2 junto com a matriz 3, como esquematicamente mostrado na FIG. 7C.

Portanto, os grãos de silício eutéticos 2 não contribuem muito para retenção de lubrificante.

Por outro lado, no caso onde a superfície de deslizamento 101 é formada atravésde um processo de cauterização que não é precedido por um processo de polimento de a -cabamento espelhado, uma moldura que tem grãos de silício de cristal primário e grãos desilício eutéticos perto de sua superfície é primeiro preparada (mesma etapa como a etapaS1 mostrada na FIG. 4), e em seguida a superfície da moldura é submetida em um processode mandrilagem fina como mostrado na FIG. 8A. Em seguida, um processo de polimentogrosseiro é realizado como mostrado na FIG. 8B, e depois disso um processo de cauteriza-ção é realizado como mostrado na FIG. 8C. Neste caso, estes grãos de silício eutéticos 2cujas superfícies foram danificadas (isto é, rachado ou quebrado) através do processo depolimento grosseiro permanecerão ressaltados. Tais grãos de silício eutéticos 2 cairão even-tualmente na superfície de deslizamento 101 como esquematicamente mostrado na FIG.8C. Portanto, os grãos de silício eutéticos 2 não contribuem muito para a retenção de Iubrifi-cante.

Na presente modalidade preferiu, um processo de polimento de acabamento espe-lhado é realizado antes de um processo de cauterização, caso em que o processo de caute-rização (que é um processo de moagem química) não remove os grãos de silício eutéticos 2junto com a matriz 3, ao contrário do processo de polimento em gravação em relevo (que éuma moagem mecânica). Além disso, visto que a superfície é alisada através de um proces-so de polimento de acabamento espelhado (que também abrange a superfície dos grãos desilício eutéticos 2) antes do processo de cauterização, a queda dos grãos de silício eutéticos2 ocorre menos freqüentemente que no caso onde o processo de cauterização é realizadoimediatamente depois de um processo de polimento grosseiro. Portanto, os grãos de silícioeutéticos 2 suficientemente contribuem para retenção de lubrificante.

Em seguida, resultados da prototipação de fato do bloco do cilindro 100 de acordocom a modalidade preferida presente e de submetê-lo a um teste de avaliação de resistên-cia à abrasão serão descritos.

Utilizar uma liga de alumínio da composição mostrada na Tabela 1 abaixo, um blo-co do cilindro 100 foi produzido por uma técnica de fundição de matriz em alta pressão comoaquela descrita no folheto da Publicação Internacional No. 2004/002658.

Tabela

<table>table see original document page 17</column></row><table>

Os processos de polimento (processo de polimento grosseiro e processo de poli-mento de acabamento espelhado) foram realizados utilizando um aparato de polimento des-crito na Publicação de Patente Depositada em Aberto Japonesa No. 2004-268179, enquantofornecendo óleo de resfriamento sobre a superfície a ser polida (isto é, polimento úmido).Uma pedra com um número de grit de #600 foi utilizada para o processo de polimento gros-seiro, considerando que uma pedra com um número de grit de #1500 ou #2000 foi utilizadopara o processo de polimento de acabamento espelhado. Nota-se que um número de gritmais alto indica que a pedra tem grãos abrasivos mais finos e, portanto, a superfície polidaatingirá uma suavidade mais alta. Entretanto, quando os grãos abrasivos ficam mais finos, avelocidade do corte diminuirá, desse modo resultando em um tempo de processo mais longoe produtibilidade mais baixa. Em outras palavras, o método de produção de acordo com amodalidade preferida presente arrisca de realizar o processo de polimento de acabamentoespelhado que é desvantajoso em termos de produtibilidade.

O processo de cauterização foi realizado utilizando-se uma solução de hidróxido desódio de aproximadamente 5 % em massa, sob condições tal que a temperatura da soluçãofoi de cerca de 70°C. A quantidade de cauterização (profundidade de cauterização) foi ajus-tada variando-se o tempo de imersão.

Um motor de combustão interna foi montado utilizando-se o bloco do cilindro 100bem como um pistão de liga de alumínio que foi produzido separadamente através de forja-mento. Imediatamente depois de um estado onde a motor de combustão interna ainda esta-va frio e o lubrificante não tinha penetrado no cilindro, este motor de combustão interna foioperado durante 5 minutos em uma velocidade de revolução de 8000 rpm, e os arranhõesque ocorrem na superfície de deslizamento 101 (isto é, desgastando) foram observado atra-vés de inspeção visual para determinar se o bloco dos cilindros qualificaria para uso. Os re-sultados são mostrados na Tabela 2 abaixo. Tabela 2 da mesma forma mostra umarugosidade média em dez pontos RzJIS e uma relação de comprimento de carga Rmr(30)em um nível de corte de cerca de 30% da superfície de deslizamento 101, como medido uti-lizando-se SURFCOM 1400D fabricado por TOKYO SEIMITSU CO., LTD. Como será descri-to depois em mais detalhes, a rugosidade média em dez pontos RzJIS é um parâmetro quepode ser utilizado para avaliar a profundidade das poças de óleo 4, considerando que a re-lação de comprimento de carga Rmr(30) é um parâmetro que pode ser utilizado para avaliaro número de grãos de silício eutéticos 2 que permanece ressaltados (isto é, permanecendosem queda) na superfície de deslizamento 101.Tabela 2

<table>table see original document page 19</column></row><table><table>table see original document page 20</column></row><table><table>table see original document page 21</column></row><table>

Como pode ser visto a partir da Tabela 2, nos Exemplos 1 a 10, onde o processo decauterização foi realizado depois de um processo de polimento de acabamento espelhado, arugosidade média em dez pontos Rzj|S foi cerca de 0,54 μΐη ou mais e a relação de compri-mento de carga Rmr(30) foi cerca de 20% ou mais, e desse modo o desgaste não ocorreu.

Nota-se que a razão pela qual os valores da rugosidade média em dez pontos Rzj|S e a rela-ção de comprimento de carga Rmr(30) varia entre os Exemplos 1 a 5, embora as pedrascom o mesmo número de grit (#2000) tenham sido utilizadas no processo de polimento deacabamento do espelho, é que o tempo de cauterização é diferente. Pela mesma razão, osvalores da rugosidade média em dez pontos Rzjis e relação de comprimento de carga R-mr(30) variam entre os Exemplos 6 a 10 embora as pedras com o mesmo número de grit(#1500) tenham sido utilizadas no processo de polimento de acabamento do espelho. Ostempos de cauterização (segundos) nos Exemplos 1 a 10 foram como mostrado na Table 3abaixo.

Tabela 3

<table>table see original document page 22</column></row><table>

Por outro lado, no Exemplo Comparativo 1 (onde nem um processo de cauterizaçãonem um processo de polimento em gravação em relevo foi realizado depois de um processopolimento grosseiro e um processo de polimento de acabamento espelhado) e ExemploComparativo 2 (onde um processo de polimento em gravação em relevo foi realizado depoisde um processo de polimento grosseiro), a rugosidade média em dez pontos Rzjis foi menorque 0,54 μm, e a relação de comprimento de carga Rmr(30) foi menor que 20%, indicativosde desgaste.

Além disso, nos Exemplos Comparativos 3 a 6 onde um processo de polimento emgravação em relevo foi realizada depois de um processo de polimento grosseiro e um pro-cesso de polimento de acabamento espelhado, a relação de comprimento de carga Rmr(30)foi menor que 20%, e a rugosidade média em dez pontos Rzj|S foi menor que 0,54 μίτι (comexceção do Exemplo Comparativo 6), indicativos de desgaste.

No Exemplo Comparativo 7, a rugosidade média em dez pontos Rzj|S foi menor que0,54 μΐη embora um processo de cauterização tenha sido realizado depois de um processode polimento de acabamento espelhado. Isto é porque o tempo de cauterização foi muitocurto para fornecer uma quantidade de cauterização suficiente. No Exemplo Comparativo 8,a relação de comprimento de carga Rmr(30) foi menor que 20% embora um processo decauterização tenha sido realizado depois de um processo de polimento de acabamento es-pelhado. Isto é porque o tempo de cauterização foi muito longo, desse modo resultando emuma quantidade de cauterização excessiva e causando a queda dos grãos de silício eutéti-cos. Os tempos de cauterização nos Exemplos 1 a 10 foram 10 a 40 segundos como mos-trado na Tabela 3, considerando que o tempo de cauterização no Exemplo Comparativo 7foi de 8 segundos, e o tempo de cauterização no Exemplo Comparativo 8 foi de 70 segun-dos.

Da mesma forma no Exemplo Comparativo 9, onde um processo de cauterizaçãofoi realizado diretamente depois de um processo de polimento grosseiro (isto é, sem realizarum processo de polimento de acabamento espelhado), a relação de comprimento de cargaRmr(30) foi menor que 20%, indicativo de desgaste.

FIG. 9 é um gráfico em que os Exemplos 1 a 10 e os Exemplos Comparativos 1 a 7e 9 são plotados em um eixo horizontal que representa a rugosidade média em dez pontosRzjis e um eixo vertical que representa a relação de comprimento de carga Rmr(30).

Como pode ser visto a partir da FIG. 9, nos Exemplos 1 a 10, onde nenhum des-gaste ocorreu (mostrado como ex1 a ex10 no gráfico), a rugosidade média em dez pontosRzjis foi cerca de 0,54 μηη ou mais e a relação de comprimento de carga Rmr(30) foi cercade 20% ou mais. Por outro lado, nos Exemplos Comparativos 1 a 7 e 9 que sofreram des-gaste (mostrado como ce1 a ce7 e ce9 no gráfico), pelo menos um dentre a rugosidade mé-dia em dez pontos Rzj|S e relação de comprimento de carga Rmr(30) cai fora da(s) faixa(s)numérica(s) acima mencionada. Portanto, pode ser visto que a capacidade de retenção delubrificante é melhorada e o desgaste é prevenido sob as condições que a rugosidade médiaem dez pontos Rzj|S é cerca de 0,54 μητι ou mais e a relação de comprimento de carga R-mr(30) em um nível de corte de cerca de 30% é cerca de 20% ou mais. Nota-se que, quan-do a rugosidade média em dez pontos Rzj|S excede cerca de 4,0 μηι como mostrado noExemplo Comparativo 8, a queda significante dos grãos de silício eutéticos finos pode ocor-rer de forma que as lacunas finas para reter o lubrificante (poças de óleo 4 com um passofino) possam diminuir. Portanto, preferivelmente, a rugosidade média em dez pontos Rzj|S éaproximadamente 4,0 μΐη ou menor.

FIGS. 10A e 10B mostra fotografias de microscópio de força atômica (AFM) de su-perfícies de deslizamento dos blocos de cilindro do Exemplo 2 e Exemplo Comparativo 2.Como mostrado na FIG. 10A, protrusões e depressões existem geralmente uniformementecom um passo fino sobre a superfície de deslizamento do Exemplo 2, tal que não apenas osgrãos de silício de cristal primário 1 mas também um número grande de grãos de silício eu-téticos 2 permanecem ressaltados. Por outro lado, como mostrado na FIG. 10B, apenas al-gumas protrusões existem na superfície de deslizamento do Exemplo Comparativo 2,indicando que principalmente os grãos de silício de cristal primário 1 permaneçam ressaltados.

FIGS. 11A e 11B mostra perfis em corte transversal das superfícies de deslizamen-to do Exemplo 2 e Exemplo Comparativo 2. Como mostrado na FIG. 11 A, um número gran-de de depressões de profundidade suficiente existe na superfície de deslizamento doExemplo 2 com um passo fino, indicativo de poças de óleo 4 que são criadas pelos grãos desilício eutéticos 2. Por outro lado, como mostrado na FIG. 11B, nenhuma depressão de pro-fundidade suficiente existe na superfície de deslizamento do Exemplo Comparativo 2, indi-cando que os grãos de silício eutéticos 2 não estão substancialmente criando poças de óleo 4.

FIGS. 12A e 12B mostram perfis de carga das superfícies de deslizamento do E-xemplo 2 e Exemplo Comparativo 2. Como mostrado na FIG. 12A, a superfície de desliza-mento do Exemplo 2 tem uma relação de comprimento de carga alta Rmr mesmo em umnível de corte relativamente baixo (por exemplo, em torno de 30%), desse modo indicandoque não apenas os grãos de silício de cristal primário 1 mas também um grande número degrãos de silício eutéticos 2 permanece ressaltado. Por outro lado, como mostrado na FIG.12B, a superfície de deslizamento do Exemplo Comparativo 2 tem uma relação de compri-mento de carga inferior Rmr em um nível de corte relativamente baixo (por exemplo, cercade 30%), indicando que não muitos grãos de silício eutéticos 2 permanecem ressaltados.

FIGS. 13A e 13B mostram fotografias das superfícies de deslizamento dos blocosdo cilindro do Exemplo 2 e Exemplo Comparativo 2 depois de ser submetidas a um teste deoperação. Como mostrado na FIG. 13A, a superfície de deslizamento do Exemplo 2 dificil-mente tem qualquer arranhão, indicativo de nenhum desgaste. Por outro lado, como mos-trado na FIG. 13B, a superfície de deslizamento do Exemplo Comparativo 2 tem um númerogrande de arranhões, indicativo de desgaste.

A razão pela qual o Exemplo 2 está livre de desgaste porém o Exemplo Comparati-vo 2 sofre desgaste, como da mesma forma comprovado pelas FIGS. 13A e 13B, é que háuma diferença na capacidade de retenção de lubrificante entre o Exemplo 2 e ExemploComparativo 2. FIGS. 14A e 14B mostra os resultados da realização de teste de umectabili-dade nas superfícies de deslizamento de blocos de cilindro do Exemplo 2 e Exemplo Com-parativo 2. Considerando que a superfície de deslizamento do Exemplo 2 absorve olubrificante em um nível alto como mostrado na FIG. 14A (onde a absorção até 2,70 mm es-tá ocorrendo), a superfície de deslizamento do Exemplo Comparativo 2 não absorve o lubri-ficante em um nível alto como mostrado na FIG. 14(b) (onde s absorção está ocorrendoapenas até cerca de 0,94 mm). Desse modo, pode ser visto que a superfície de deslizamen-to do Exemplo 2 tem uma capacidade de retenção de lubrificante mais alta que a superfíciede deslizamento do Exemplo Comparativo 2.

Como foi descrito acima, uma capacidade de retenção de lubrificante é obtidaquando não apenas grãos de silício de cristal primárior 1 mas também um número grandede grãos de silício eutéticos 2 permanecem ressaltados na superfície de deslizamento 101.Como esquematicamente mostrado na FIG. 15, poças de óleo 4 de profundidade suficientesão formadas com um passo fino quando um número grande de grãos de silício eutéticos 2permanecem ressaltados, pelos quais a capacidade de retenção de lubrificante é realçada ea resistência de emperramento é melhorada. Visto que um número grande de grãos de silí-cio eutéticos 2 permanecem ressaltados, a área das porções que de fato entram em contatocom um anel do pistão 122a é aumentada quando comparada ao caso onde apenas osgrãos de silício de cristal primário 1 permanecem ressaltados. Como um resultado, a área deunidade por carga que é aplicada durante um deslizamento é reduzida, pela qual uma resis-tência à abrasão melhorada é obtida.

Por outro lado, como esquematicamente mostrado na FIG. 16, quando substanci-almente apenas os grãos de silício de cristal primário 1 permanecem ressaltados, as poçasde óleo 4 são formadas com um passo largo, resultando em uma resistência ao emperra-mento e capacidade de retenção de lubrificante mais baixa. Visto que dificilmente quaisquergrãos de silício eutéticos 2 permanecem ressaltados, a área das porções que de fato entramem contato com o anel do pistão 122a é pequena, desse modo resultando em uma resistên-cia à abrasão baixa.

Como parâmetros que representam a rugosidade de superfície da superfície dedeslizamento 101, a modalidade preferida presente presta atenção à rugosidade média emdez pontos Rzj|S e a relação de comprimento de carga Rmr(30) em um nível de corte decerca de 30%.

A rugosidade média em dez pontos Rzj|S é, com respeito a uma porção retirada deum perfil em corte transversal, a porção que prolonga-se se a um comprimento de referênciaL (como mostrado na FIG. 17), uma diferença entre um valor médio de alturas R1, R3, R5,R7, e R9 do cinco ápices mais altos e um valor médio das alturas R2, R4, R6, R8, e R10 dascinco calhas inferiores, como expresso pela eq. 1 abaixo.

eq.1

<formula>formula see original document page 26</formula>

Portanto, uma rugosidade média em dez pontos Rzj!S grande significa que as poçasde óleo 4 têm uma profundidade suficiente. Como já foi descrito com respeito aos resultadosexperimentais acima, uma rugosidade média em dez pontos Rzj|S de cerca de 0,54 μηι épreferível em termos de capacidade de retenção de lubrificante.

Uma relação de comprimento de carga Rmr(c) em um determinado nível de corte cé, com respeito a uma porção retirada de um perfil de rugosidade, a porção que prolonga-sea um comprimento de avaliação 1n (como mostrado na FIG. 18), uma relação da soma decomprimentos de corte quando o perfil de rugosidade é cortado em um nivel de corte c queé paralelo a uma linha que conecta os ápices (isto é, comprimento da carga) Ml (c) ao com-primento de avaliação In, como expresso pela eq. 2 abaixo.

eq. 2

<formula>formula see original document page 27</formula>

Portanto, a relação de comprimento de carga Rmr(c) é um índice que indica quan-tos grãos de silício 1 e 2 permanecem ressaltados na superfície de deslizamento 101. Umarelação de comprimento de carga grande Rmr(c) significa que um número grande de grãosde silício eutéticos 2 permanece ressaltados. Em um estágio precoce de operação de ummotor de combustão interna, a superfície externa da superfície de deslizamento 101 é des-gastada aproximadamente em uma profundidade que corresponde a um nível de corte decerca de 30%. Portanto, pode ser dito que uma relação de comprimento de carga Rmr(30)em um nível de corte de cerca de 30% serve como um parâmetro que indica quantos oupoucos grãos de silício eutéticos 2 permanecem ressaltados durante uma operação atual.

Como já foi descrito com respeito aos resultados experimentais acima, é preferível que arelação de comprimento de carga Rmr(30) em um nível de corte de cerca de 30% é cerca de20% ou mais em termos de capacidade de retenção de lubrificante.

Como já foi descrito acima, com o processo de polimento em gravação em relevoconvencional, é difícil assegurar que a rugosidade média em dez pontos Rzj|S e relação decomprimento de carga Rmr(30) estão dentro das faixas numéricas acima mencionadas. Arazão disto será descrita com referência à FIG. 19.Em um processo de polimento em gravação em relevo que é um processo de moa-gem mecânica, a quantidade da moagem difere-se entre as regiões onde os grãos de cristalde silício 1 e 2 estão escassos e as regiões onde eles são densos. Especificamente, comomostrado no lado à direita na FIG. 19, a moagem profunda ocorre em uma região onde osgrãos de cristal de silício 1 e 2 estão escassos, desse modo resultando em uma altura dagravação em relevo grande h. Entretanto, como mostrado no lado à esquerda na FIG. 19,apenas a moagem superficial ocorre em uma região onde os grãos de cristal de silício 1 e 2são densos, desse modo resultando em uma altura da gravação em relevo pequena h. Por-tanto, é difícil obter uma rugosidade média em dez pontos grande RzJIS sobre a superfíciede deslizamento inteira 101. Além disso, visto que alguns dos grãos de silício eutéticos 2serão moídos junto com a matriz 3, é da mesma forma difícil obter uma relação de compri-mento de carga alta Rmr(30).

Por outro lado, em um processo de cauterização (que é um processo de moagemquímica), como mostrado na FIG. 20, a moagem ocorre em uma profundidade constante in-dependente de se os grãos de cristal de silício 1 e 2 estão escassos ou densos, de formaque uma altura da gravação em relevo constante h seja obtida. Portanto, ajustando-se aconcentração e temperatura do líquido de gravar e o tempo de cauterização, a rugosidademédia em dez pontos Rzj|S pode ser aumentada facilmente. Além disso, visto que os grãosde silício eutéticos 2 não serão moídos junto com a matriz 3, a relação de comprimento decarga Rmr(30) pode ser aumentada facilmente.

Em seguida, tamanhos de grão de cristal médios preferíveis e distribuições de ta-manho de grão preferíveis dos grãos de cristal de silício 1 e 2 na superfície de deslizamento101 serão descritos. Os inventores têm conduzido um estudo detalhado na relação entre odesenvolvimento específico dos grãos de cristal de silício 1 e 2 sobre a superfície de desli-zamento 101 e a força e resistência à abrasão do bloco dos cilindros 100. Como um resulta-do, foi constatado que a força e resistência à abrasão podem ser melhoradas grandementeajustando-se os tamanhos de grão de cristal médios dos grãos de cristal de silício 1 e 2 den-tro de faixas específicas, e/ou prescrevendo-se as distribuições de tamanho de grão especí-ficas para os grãos de cristal de silício 1 e 2.

Primeiro, ajustar o tamanho de grão de cristal médio de grãos de silício de cristalprimário 1 para estar dentro da faixa de não menos que cerca de 12 μm e não mais que cer-ca de 50 μm, a resistência à abrasão do bloco dos cilindros 100 pode ser melhorada.

Se o tamanho de grão de cristal médio do grãos de silício de cristal primário 1 ex-cede cerca de 50 μm, o número de grãos de silício de cristal primário 1 por área unitária dasuperfície de deslizamento 101 torna-se pequeno. Portanto, uma carga grande será aplicadaa cada grão de silício de cristal primário 1 durante a operação do motor de combustão inter-na, de forma que os grãos de silício de cristal primário 1 possam ser destruídos. Os resíduosdos grãos de silício de cristal primário destruído 1 agirá como partículas abrasivas, causan-do possivelmente uma abrasão considerável da superfície de deslizamento 101.

Se o tamanho de grão de cristal médio dos grãos de silício de cristal primário 1 formenor que cerca de 12 μητι, a porção de cada grão de silício de cristal primário 1 que é es-condido dentro da matriz 3 será pequena. Portanto, a queda dos grãos de silício de cristalprimário 1 é provável ocorrer durante a operação do motor de combustão interna. Os grãosde silício de cristal primário 1 tendo caído agirão como partículas abrasivas, possivelmentecausando uma abrasão considerável da superfície de deslizamento 101.

Por outro lado, quando o tamanho de grão de cristal médio dos grãos de silício decristal primário 1 não é menor que cerca de 12μm e não maior que cerca de 50 μηι, umnúmero suficiente de grãos de silício de cristal primário 1 exista por área unitária da superfí-cie de deslizamento 101. Portanto, a carga aplicada a cada grão de silício de cristal primário1 durante a operação do motor de combustão interna será relativamente pequena, pela quala destruição dos grãos de silício de cristal primário 1 é suprimida. Como a porção de cadagrão de silício de cristal primário 1 que é escondido dentro da matriz 3 é suficientementegrande, a queda dos grãos de silício de cristal primário 1 é reduzida, pela qual à abrasão dasuperfície de deslizamento 101 devido aos grãos de silício de cristal primário 1 ter caído éda mesma forma suprimido.

Além disso, os grãos de silício eutéticos 2 servem a função de reforçar a matriz 3.Portanto, fornecendo-se grãos de silício eutéticos finos 2, a força e resistência à abrasão dobloco dos cilindros 100 podem ser melhoradas. Especificamente, assegurando-se que osgrãos de silício eutéticos 2 têm um tamanho de grão de cristal médio de cerca de 7,5 μm oumenor, um efeito de melhorar a força e resistência à abrasão é obtido.

Além disso, prescrevendo-se as distribuições de tamanho de grão para os grãos decristal de silício 1 e 2 tal que os grãos de cristal de silício têm um pico em uma faixa de ta-manho de grão de cristal não menor que cerca de 1 μm e não maior que cerca de 7,5 μm eque os grãos de cristal de silício têm um pico em uma faixa de tamanho de grão de cristalnão menor que 12 μm e não maior que cerca de 50 μm, a força e resistência à abrasão dobloco do cilindro 100 podem ser grandemente melhoradas. FIG. 21 mostra um exemplo dedistribuições de tamanho de grão preferíveis. Os grãos de cristal de silício cujos tamanhosde grão de cristal incluem-se na faixa não menor que cerca de 1 μm e não maior que cercade 7,5 μm são grãos de silício eutéticos 2, considerando que os grãos de cristal de silíciocujos tamanhos de grão de cristal incluem-se na faixa não menor que cerca de 12 μm e nãomaior que cerca de 50 μm são grãos de silício de cristal primário 1. Além disso, a partir doponto de vista de permitir mais grãos de silício eutéticos 2 contribuírem para criação de po-ças de óleo 4, como é da mesma forma mostrado na FIG. 21, é preferível que a freqüênciaem um primeiro pico existindo na faixa de tamanho de grão de cristal não menor que cercade 1 μm e não maior que cerca de 7,5 μm (isto é, o pico associado com os grãos de silícioeutéticos 2) é pelo menos cerca de cinco vezes maior que a freqüência em um segundo picoexistindo na faixa de tamanho de grão de cristal não menor que cerca de 12 μm e não maiorque cerca de 50 μm (isto é, o pico associado com os grãos de silício de cristal primário 1).

Para controlar os tamanhos de grão de cristal médio dos grãos de silício de cristalprimário 1 e dos grãos de silício eutéticos 2, a taxa de resfriamento da porção para trans-formar a superfície de deslizamento 101 pode ser ajustada na etapa de fundir a moldura (aetapa S1c mostrada na FIG. 5). Especificamente, realizando-se a fundição acima menciona-da de forma que a porção para transformar a superfície de deslizamento 101 seja resfriadaem uma taxa de resfriamento não menor que cerca de 4°C/segundo e não maior que cercade 50°C/ segundo, os grãos de cristal de silício 1 e 2 serão depositados de uma tal maneiraque o grãos de silício de cristal primário 1 têm um tamanho de grão de cristal médio nãomenor que cerca de 12 μητι e não maior que cerca de 50 μητι e que os grãos de silício eutéti-cos que 2 têm um tamanho de grão de cristal médio de cerca de 7,5 μΐη ou menor.

Como descrito acima, o bloco do cilindro 100 da modalidade preferida presente in-clui a superfície de deslizamento 101 que tem uma excelente capacidade de retenção delubrificante, e portanto pode ser utilizado adequadamente nas máquinas de combustão in-terna de vários tipos de aparatos de transporte. Em particular, o bloco do cilindro 100 é a-propriadamente utilizada em qualquer motor de combustão interna que é operado em umavelocidade de revolução alta (especificamente, sob uma velocidade de revolução máxima de8000 rpm ou mais), por exemplo, um motor de combustão interna de uma motocicleta, peloqual a durabilidade do motor de combustão interna pode ser grandemente melhorado.

FIG. 22 mostra um motor de combustão interna exemplar 150 incorporando o blocodos cilindros 100 de acordo com uma modalidade preferida da presente invenção. O motorde combustão interna 150 inclui um cárter 110, um bloco do cilindro 100, e um cabeçote dosblocos dos cilindros 130.

Um eixo de manivela 111 é acomodado dentro do cárter 110. O eixo de manivela111 inclui um pino de manivela 112 e um braço de manivela 113.

O bloco do cilindro 100 é fornecido acima do cárter 110. Um pistão 122 é inseridoem um diâmetro de cilindro do bloco dos cilindros 100. O pistão 122 é formado de uma ligade alumínio (tipicamente, uma liga de alumínio contendo silício). O pistão 122 pode ser for-mado por forjamento, como é descrito, por exemplo, na especificação de USP No.6.205.836. A descrição da especificação de USP No. 6.205.836 está aqui incorporada emsua totalidade por referência.

Nenhuma bucha de cilindro é inserida no diâmetro do cilindro, e nenhum revesti-mento é fornecido na superfície interna da parede do diâmetro do cilindro 103 do bloco docilindro 100. Em outras palavras, os grãos de silício de cristal primário 1 e os grãos de silícioeutéticos 2 são expostos na superfície da parede de diâmetro do cilindro 103.Um cabeçote dos blocos dos cilindros 130 é fornecido acima do bloco dos cilindros100. Juntamente com o pistão 122 no bloco dos cilindros 100, o cabeçote dos blocos doscilindros 130 define uma câmara de combustão 131. O cabeçote dos blocos dos cilindros130 inclui um orifício de admissão 132 e um orifício de exaustão 133. Uma válvula de en-trada 134 para fornecer mistura de ar-combustível na câmara de combustão 131 é fornecidano orifício de admissão 132, e uma válvula de exaustão 135 para realizar a evacuação dacâmara de combustão 131 é fornecida no orifício de exaustão 133.

O pistão 122 e o eixo de manivela 111 são ligados por meio de uma haste de cone-xão 140. Especificamente, um pino do pistão 123 do pistão 122 é inserido em um furo parapassagem em uma extremidade menor 142 da haste de conexão 140, e o pino da manivela112 do eixo de manivela 111 é inserido em um furo para passagem em uma extremidadegrande 144, pela qual o pistão 122 e o eixo de manivela 111 são ligados um ao outro. Roli-mãs 114 são fornecidas entre a superfície periférica interna do furo para passagem da ex-tremidade grande 144 e o pino da manivela 112.

O motor de combustão interna 150 mostrado na FIG. 22 tem durabilidade excelenteporque o bloco dos cilindros 100 da presente modalidade preferida está incorporado, embo-ra faltando uma bomba de óleo para compulsoriamente fornecer um lubrificante. Visto queos blocos dos cilindros 100 da presente modalidade preferida são caracterizados por umaresistência à abrasão alta da superfície de deslizamento 101, não há necessidade de umabucha do cilindro. Portanto, as etapas de produção do motor de combustão interna 150 po-dem ser simplificadas, o peso do motor de combustão interna 150 pode ser reduzido, e odesempenho do resfriamento pode ser melhorado. Além disso, visto que é desnecessáriorealizar o revestimento para a superfície interna da parede de diâmetro do cilindro 103, é damesma forma possível reduzir o custo de produção.

FIG. 23 mostra uma motocicleta que incorpora o motor de combustão interna 150mostrado na FIG. 22. Em uma motocicleta, o motor de combustão interna 150 será operadoem uma velocidade de revolução alta.

Na motocicleta mostrada na FIG. 23, um tubo do cabeçote 302 é fornecido na ex-tremidade dianteira de uma estrutura da carroceria 301. Ao tubo do cabeçote 302, um garfodianteiro 303 é ligado para ser capaz de oscilação na direção de direita-esquerda do veícu-lo. Na extremidade inferior do garfo dianteiro 303, uma roda dianteira 304 é apoiada paraser capaz de girar.

Um rebordo do assento 306 é ligado a uma porção superior da extremidade traseirada estrutura da carroceria 301 para prolongar-se na direção traseira. Um tanque de com-bustível 307 é fornecido na estrutura da carroceria 301, e um assento principal 308a e umassento de dois lugares 308b são fornecidos no rebordo do assento 306.

Braços traseiros 309 que prolongam-se na direção traseira são ligados à extremi-dade traseira da estrutura da carroceria 301. Na extremidade traseira dos braços traseiros309, uma roda traseira 310 é apoiada para ser capaz de girar.

Na porção central da estrutura da carroceria 301, o motor de combustão interna 150mostrado na FIG. 22 é sustentado. O bloco dos cilindros 100 da presente modalidade prefe-rida é utilizado para o motor de combustão interna 150. Um radiador 311 é fornecido nafrente do motor de combustão interna 150. Um cano de exaustão 312 é conectado a umorifício de exaustão do motor de combustão interna 150, e um silenciador 313 é ligado à ex-tremidade traseira do cano de exaustão 312.

Uma transmissão 315 é ligada ao motor de combustão interna 150. Dentes da ro-das propulsores 317 são ligados em um eixo de saída 316 da transmissão 315. Por meio deuma corrente 318, os dentes de roda propulsores 317 são ligados aos dentes de roda daroda traseira 319 da roda traseira 310. A transmissão 315 e a corrente 318 funcionam comoum mecanismo de transmissão para transmitir a força motriz gerada no motor de combustãointerna 150 para a roda propulsora.

Visto que a motocicleta mostrada na FIG. 23 incorpora o motor de combustão inter-na 150, em que o bloco dos cilindros 100 da modalidade preferida presente é utilizado, amotocicleta tem desempenho excelente.

Embora a presente modalidade preferida tenha sido ilustrada com relação a umbloco dos cilindros como um exemplo, a presente invenção não está limitada a esta. A pre-sente invenção é amplamente aplicável a qualquer componente de motor de combustão in-terna tendo uma superfície de deslizamento (isto é, um lubrificante necessita ser retido nasuperfície). Por exemplo, a presente invenção pode ser utilizada para um pistão, uma buchado cilindro, ou uma peça de carne.

APLICABILIDADE INDUSTRIAL

De acordo com as modalidades preferidas da presente invenção, é fornecido umcomponente de motor de combustão interna tendo uma superfície de deslizamento com umacapacidade de retenção de lubrificante excelente, bem como um método para produzir omesmo.

O componente de motor de combustão interna de acordo com modalidades preferi-das da presente invenção pode ser adequadamente utilizado nos motores de combustãointerna para vários tipos de aparatos de transporte, e pode ser particularmente adequada-mente utilizado para motores de combustão interna que são operados em revoluções altas epara motores de combustão interna em que o lubrificante não é compulsoriamente fornecidoem um cilindro por meio de uma bomba.

Enquanto a presente invenção foi descrita com relação às modalidades preferidasdesta, ficará aparente para aqueles versados na técnica que a invenção descrita pode sermodificada de numerosas maneiras e pode assumir muitas modalidades diferente daquelasespecificamente descritas acima. Desta maneira, é pretendido pelas reivindicações anexasabranger todas as modificações da invenção que incluem-se no verdadeiro espírito e escopoda invenção.

Claims (13)

1. Componente de motor de combustão interna composto de uma liga de alumíniocontendo silício, CARACTERIZADO pelo fato de compreender:uma pluralidade de grãos de cristal de silício localizados em uma superfície de des-lizamento; em quea superfície de deslizamento tem uma rugosidade média em dez pontos Rzji$ decerca de 0,54 μm ou mais, e uma relação de comprimento de carga Rmr(30) em um nível decorte de cerca de 30% da superfície de deslizamento é cerca de 20% ou mais.

2. Componente de motor de combustão interna, de acordo com a reivindicação 1,CARACTERIZADO pelo fato de que a pluralidade de grãos de cristal de silício inclui umapluralidade de grãos de silício de cristal primário e uma pluralidade de grãos de silício eutéti-cos.

3. Componente de motor de combustão interna, de acordo com a reivindicação 2,CARACTERIZADO pelo fato de que a pluralidade de grãos de silício de cristal primário temum tamanho de grão de cristal médio não menor do que cerca de 12 μm e não maior do quecerca de 50 μm.

4. Componente de motor de combustão interna, de acordo com a reivindicação 2 ou-3, CARACTERIZADO pelo fato de que a pluralidade de grãos de silício eutéticos tem umtamanho de grão de cristal médio de cerca de 7,5 μm ou menor.

5. Componente de motor de combustão interna, de qualquer de acordo com as rei-vindicações 1 a 4, CARACTERIZADO pelo fato de que a pluralidade de grãos de cristal desilício tem uma distribuição de tamanho de grão tendo um primeiro pico existindo em umafaixa de tamanho de grão de cristal não menor do que cerca de 1 μm e não maior do quecerca de 7,5 μm e um segundo pico existindo em uma faixa de tamanho de grão de cristalnão menor do que cerca de 12 μm e não maior do que 50 μm.

6. Componente de motor de combustão interna, de acordo com a reivindicação 5,CARACTERIZADO pelo fato de que uma freqüência no primeiro pico é pelo menos cerca decinco vezes maior do que uma freqüência no segundo pico.

7. Componente de motor de combustão interna, de acordo com quaisquer dentre asreivindicações 1 a 6, CARACTERIZADO pelo fato de que a liga de alumínio contém: nãomenos do que cerca de 73,4% em massa e não mais do que cerca de 79,6% em massa dealumínio; não menos do que cerca de 18% em massa e não mais do que cerca de 22% emmassa de silício; e não menos do que cerca de 2,0% em massa e não mais do que cerca de- 3,0% em massa de cobre.

8. Componente de motor de combustão interna, de acordo com quaisquer dentre asreivindicações 1 a 7, CARACTERIZADO pelo fato de que a liga de alumínio contém: nãomenos do que cerca de 50 ppm em massa e não mais do que cerca de 200 ppm em massade fósforo e não mais do que cerca de 0,01% em massa de cálcio.

9. Componente de motor de combustão interna, de acordo com quaisquer dentre asreivindicações 1 a 8, CARACTERIZADO pelo fato de que a motor de combustão interna éum bloco dos cilindros.

10. Motor de combustão interna, CARACTERIZADO pelo fato de compreender ocomponente de motor de combustão interna de acordo com quaisquer dentre as reivindica-ções 1 a 9.

11. Motor de combustão interna, de acordo com a reivindicação 10,CARACTERIZADO pelo fato de o motor de combustão interna compreende um pistãocomposto de uma liga de alumínio, e o componente de motor de combustão interna é umbloco dos cilindros.

12. Aparato de transporte, CARACTERIZADO pelo fato de compreender o motor decombustão interna de acordo com a reivindicação 10 ou 11.

13. Método para produzir um componente de motor de combustão interna tendouma superfície de deslizamento, CARACTERIZADO pelo fato de compreender:uma etapa de fornecer uma moldura que é composta de uma liga de alumínio con-tendo silício e que inclui grãos de silício de cristal primário e grãos de silício eutéticos próxi-mos a uma superfície;uma etapa de polir a superfície da moldura utilizando-se uma pedra tendo um nú-mero de grit de #1500 ou mais; euma etapa de cauterizar a superfície polida da moldura para formar uma superfíciede deslizamento da qual os grãos de silício de cristal primário e grãos de silício eutéticosestendem-se.