JP2007016736A - シリンダライナ、シリンダブロック及びシリンダライナ製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 内燃機関のシリンダブロックに用いて上下方向にて熱伝導状態に差を設けられ、シリンダライナ外周面がシリンダブロックに対して十分な接合力を有するシリンダライナの提供。
【解決手段】 ライナ外周面６は上部側領域６ａのみ粗面化していることで下部側領域６ｂよりも溶射層１０に対して密着性が高いので、上下方向にて熱伝導状態に差が生じ、シリンダボア２ｂの壁温を適切な温度範囲にできる。ライナ外周面６における密着性が下部側領域６ｂ側で低くなっても、括れた形状の突起８がライナ外周面６に所定の分布状態で形成されているため、シリンダライナ本体２ａと溶射層１０との接合力、及び溶射層１０を介してのシリンダライナ本体２ａとシリンダブロックとの接合力は十分に大きい。このことによりシリンダボア２ｂの真円度を十分に高く維持でき、排気損失や機械損失による燃費悪化を防止できる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、内燃機関のシリンダブロックの鋳造時に鋳造用金属に鋳ぐるまれることによりシリンダブロックに接合されてシリンダボアを形成するためのシリンダライナ、このシリンダライナにより形成されたシリンダブロック及びシリンダライナ製造方法に関する。

シリンダブロック中にシリンダライナを配置するタイプの内燃機関において、機関運転時におけるシリンダボア壁の上部側と下部側との温度差を小さくして、排気損失や機械損失による燃費悪化やシリンダボアの真円度の低下などを防止する技術が提案されている（例えば特許文献１参照）。この特許文献１では、シリンダライナの外壁下部側に断熱材をコーティングすることにより、シリンダライナの外壁に接触している冷却水による冷却速度を調節してシリンダボア壁の上部側と下部側との温度差が小さくなるようにしている。
特開２００１−２００７５１号公報（第３頁、図２）

しかし特許文献１のシリンダライナでは外周面のほとんどが冷却水に接触している面であり、シリンダブロックと接触している部分が少ない。したがってシリンダはブロック側の支持が十分でなくシリンダボアの真円度が良好な状態に維持し難い。

シリンダブロックの支持を十分なものとしてシリンダボアの真円度を良好に維持するために、シリンダライナ外周面をシリンダブロックにて鋳ぐるむことでシリンダブロックとシリンダライナとを接合することが考えられる。

特許文献１に示されたシリンダライナをシリンダブロックにて鋳ぐるむことを考えた場合、特に、断熱材がコーティングされている下部側では、断熱材の表面がセラミック材からなるためシリンダブロックを構成する金属との接合が不十分になりやすい。このため特許文献１のシリンダライナでは、特に下部側にては十分にシリンダブロックによる支持が困難となり、シリンダボアの真円度に悪影響を与えるおそれがある。

このように特許文献１に示されたごとく、上下方向にて熱伝導状態に差を設けられるようにコントロールできるシリンダライナでは、シリンダボアの真円度の維持は十分ではなかった。

本発明は、シリンダブロックに用いて、上下方向にて熱伝導状態に差を設けられると共に、シリンダライナ外周面がシリンダブロックに対して十分な接合力を有してシリンダボアの真円度を十分に高く維持できるシリンダライナの提供を目的とするものである。又、このようなシリンダライナを用いたシリンダブロックの提供、このようなシリンダライナの製造方法の提供を目的とするものである。

以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
請求項１に記載のシリンダライナは、括れた形状の複数の突起が外周面から突出して形成されていると共に、該外周面が直接又は中間層を介して内燃機関のシリンダブロックの鋳造時に鋳造用金属に鋳ぐるまれることによりシリンダブロックに接合されるシリンダライナであって、前記外周面は、シリンダブロック又は前記中間層との間における密着性に、シリンダライナの上下方向にて差を設けたことを特徴とする。

このようにシリンダライナの外周面は、シリンダブロック又は中間層との間で、シリンダライナの上下方向にて密着性に差が設けられている。このことによりシリンダライナに対して直接あるいは中間層を介して、鋳ぐるむことにより形成されたシリンダブロックにおいて、上下方向にてシリンダボアの熱伝導状態に差を設けられる。

すなわち、上下方向において、シリンダライナ外周面とシリンダブロック又は中間層との密着性が高い位置ではシリンダライナ外周面とシリンダブロック又は中間層との境界部分において高熱伝導状態となり、逆に密着性が低い位置では前記境界部分において低熱伝導状態となる。

このようにシリンダライナ外周面における密着性を変更するのみで熱伝導状態に差を設けることができるので、例えば、シリンダライナの下部側の密着性を上部側よりも相対的に低くすることにより、シリンダボアの下部側の壁温を上げることができる。

そしてこのようにシリンダライナ外周面における密着性が部分的に低下したとしても、括れた形状の複数の突起が形成された外周面であるため、シリンダライナ外周面とシリンダブロック又は中間層との接合力は十分に大きい。したがって、本シリンダライナはシリンダブロックに対して十分な接合力を有することで真円度を十分に高く維持できる。

請求項２に記載のシリンダライナでは、請求項１において、（ａ）前記突起の高さが０．５ｍｍ〜１．５ｍｍ、（ｂ）前記突起の数が前記外周面上の１ｃｍ2 当たりに５個〜６０個、上記（ａ）及び（ｂ）の条件の少なくとも一方を満たした前記突起が形成されていることを特徴とする。

括れた形状の複数の突起は、（ａ）及び（ｂ）の条件の少なくとも一方を満たしているため、シリンダライナ外周面とシリンダブロック又は中間層との接合力の大きさを更に確実なものとできる。

請求項３に記載のシリンダライナでは、請求項２において、前記（ａ）及び（ｂ）の条件の少なくとも一方の条件に加えて、（ｃ）前記突起の高さ方向から前記外周面を測定して得られる前記突起の等高線図において、高さ０．４ｍｍの等高線により囲まれる領域の面積率をＳ１としたとき、面積率Ｓ１が１０％以上 （ｄ）前記突起の高さ方向から前記外周面を測定して得られる前記突起の等高線図において、高さ０．２ｍｍの等高線により囲まれる領域の面積率をＳ２としたとき、面積率Ｓ２が５５％以下、上記（ｃ）及び（ｄ）の全ての条件を満たした前記突起が形成されていることを特徴とする。

更に（ｃ）及び（ｄ）の条件を加えた突起として形成されていることにより、種々の密着性に対応してシリンダブロックに対して十分な接合力を生じさせて真円度を十分に高く維持できる。

請求項４に記載のシリンダライナでは、請求項２において、前記（ａ）及び（ｂ）の条件の少なくとも一方の条件に加えて、（ｃ）前記突起の高さ方向から前記外周面を測定して得られる前記突起の等高線図において、高さ０．４ｍｍの等高線により囲まれる領域の面積率をＳ１としたとき、面積率Ｓ１が１０％〜５０％ （ｄ）前記突起の高さ方向から前記外周面を測定して得られる前記突起の等高線図において、高さ０．２ｍｍの等高線により囲まれる領域の面積率をＳ２としたとき、面積率Ｓ２が２０％〜５５％、上記（ｃ）及び（ｄ）の全ての条件を満たした前記突起が形成されていることを特徴とする。

更にこのような（ｃ）及び（ｄ）の条件を加えた突起として形成されていても良く、このことにより、種々の密着性に対応してシリンダブロックに対して十分な接合力を生じさせて真円度を十分に高く維持できる。

請求項５に記載のシリンダライナでは、請求項１〜４のいずれかにおいて、前記外周面の上部側及び下部側に溶射により前記中間層を形成したことを特徴とする。
溶射により中間層を形成したシリンダライナとして構成することができる。この中間層は、シリンダライナ外周面との密着性において上下方向にて差を設けてあるので、この中間層に対して接合したシリンダブロックは、中間層を介してシリンダライナとの間で上下方向において熱伝導状態に差が生じることになる。しかも中間層とシリンダライナとの間で密着性が低下した部分が生じても、前記突起により、シリンダライナと中間層との間の接合力、及びシリンダライナとシリンダブロックとの間の接合力は十分に大きい。したがって前記請求項１に説明したごとくの作用効果を生じる。

請求項６に記載のシリンダライナでは、請求項３〜５のいずれかに記載の前記条件に加えて、（ｅ）前記等高線図において、高さ０．４ｍｍの等高線により囲まれる領域がそれぞれ独立している （ｆ）前記等高線図において、高さ０．４ｍｍの等高線により囲まれる領域の面積が０．２ｍｍ2 〜３．０ｍｍ2 、上記（ｅ）及び（ｆ）の全ての条件を満たした前記突起が形成されていることを特徴とする。

更に（ｅ）、（ｆ）の条件を加えた突起として形成されていることにより、シリンダブロックに対して、一層大きい接合力を生じて真円度を十分に高く維持できる。
請求項７に記載のシリンダライナでは、請求項１〜６のいずれかにおいて、シリンダライナの上部側では、下部側に比較して、前記密着性を高くしたことを特徴とする。

このように密着性に差を設けることで、シリンダライナの上部側におけるシリンダブロック側への熱伝導性を下部側よりも高くすることが容易に実現できる。このことによりシリンダボア内部の温度を上部側と下部側とで近づけて、共に適切な温度範囲に設定することができ、かつシリンダライナ外周面とシリンダブロック又は中間層との接合力は上部側も下部側も十分に大きいので真円度を十分に高く維持できる。

請求項８に記載のシリンダライナでは、請求項７において、シリンダライナの上部側では、下部側に比較して、前記外周面に強い粗面化処理が実施されていることを特徴とする。

シリンダライナは、成形された状態では表面に酸化物等の表層が存在し、シリンダブロックの鋳造時や中間層の形成時に、鋳造用金属や中間層に対する密着性が低いものとなる。この表層は粗面化処理により取り除くことができるが、シリンダライナの外周面上部側については下部側に比較して強い粗面化処理を実行しておくことにより、シリンダライナ外周面は上部側を下部側に比較して密着性を高くした構成に容易に設定することができる。

請求項９に記載のシリンダライナでは、請求項７において、シリンダライナの上部側のみに、前記外周面に粗面化処理が実施され、下部側では粗面化処理が実施されていないことを特徴とする。

このようにシリンダライナの上部側のみに粗面化処理を実施し、下部側には実施しないようにして、シリンダライナの上部側の密着性を下部側よりも高めることができる。
請求項１０に記載のシリンダライナでは、請求項８又は９において、前記粗面化処理は、ショットブラスト加工又はウォータージェット加工であることを特徴とする。

より具体的には粗面化処理は、ショットブラスト加工又はウォータージェット加工により容易に実現できる。
請求項１１に記載のシリンダライナでは、請求項１〜６のいずれかにおいて、シリンダライナの下部側では、上部側に比較して、前記密着性を低くしたことを特徴とする。

このように密着性に差を設けることで、シリンダライナの下部側におけるシリンダブロック側への熱伝導性を上部側よりも低くすることが容易に実現できる。このことによりシリンダボア内部の温度を上部側と下部側とで近づけて、共に適切な温度範囲に設定することができ、かつシリンダライナ外周面とシリンダブロック又は中間層との接合力は上部側も下部側も十分に大きいので真円度を十分に高く維持できる。

請求項１２に記載のシリンダライナでは、請求項１１において、シリンダライナの下部側では、上部側に比較して、前記外周面に密着を阻害する物質が多く堆積していることを特徴とする。

このようにシリンダライナの外周面の上部側よりも下部側に密着を阻害する物質が多く堆積した構成とすることによって、シリンダライナ外周面は下部側を上部側に比較して密着性を低くした構成に容易に設定することができる。したがってシリンダボア内部の温度を上部側と下部側とで適切な温度範囲に設定できると共に、前記突起の存在によりシリンダライナ外周面とシリンダブロック又は中間層との接合力は上部側も下部側も十分に大きいので真円度を十分に高く維持できる。

請求項１３に記載のシリンダライナでは、請求項１１において、シリンダライナの下部側のみに、前記外周面に密着を阻害する物質が堆積し、上部側では密着を阻害する物質が堆積していないことを特徴とする。

このようにして下部側のみ、密着を阻害する物質を堆積させていることにより容易に上部側と下部側との密着性に差を設けることができる。したがってシリンダボア内部の温度を上部側と下部側とで適切な温度範囲に設定できると共に、前記突起の存在によりシリンダライナ外周面とシリンダブロック又は中間層との接合力は上部側も下部側も十分に大きいので真円度を十分に高く維持できる。

請求項１４に記載のシリンダライナでは、請求項１２又は１３において、前記密着を阻害する物質は、溶射時に生じるヒュームであることを特徴とする。
このようにヒュームを密着を阻害する物質として利用できる。このことにより溶射処理時に上部側と下部側とで差を設けてシリンダライナ外周面に堆積させることで、容易に密着性に差を生じさせることができる。

請求項１５に記載のシリンダライナでは、請求項１４において、前記外周面上に堆積したヒューム上には溶射層が前記中間層として形成されていることを特徴とする。
このようにヒューム堆積層の上から溶射層を中間層として形成しても良い。このことにより、中間層によりヒューム堆積層が保護されて、シリンダライナの運搬移動時にヒューム堆積層が剥がれることがない。

そして中間層においてシリンダライナ外周面の上部側と下部側とで密着性の差が生じているので、この中間層に対して接合したシリンダブロックは、中間層を介してシリンダライナとの間で上下方向において熱伝導状態に差が生じることになる。しかも下部側において中間層とシリンダライナとの間で密着性が低下していても、前記突起により、シリンダライナと中間層との間の接合力、及びシリンダライナとシリンダブロックとの間の接合力は十分に大きい。

請求項１６に記載のシリンダブロックは、請求項１〜１５のいずれかに記載のシリンダライナを、前記外周面又は前記中間層の部分で、軽合金材料にて鋳ぐるむことにより鋳造されたことを特徴とする。

このように前述した請求項１〜１５のいずれかのシリンダライナを、軽合金材料にて鋳ぐるむことにより形成されたシリンダブロックは、上下方向にてシリンダボアの熱伝導状態に差を設けられる。しかも前記突起の存在によりシリンダブロックとシリンダライナとの間の接合力は十分であるのでシリンダボアの真円度を十分に高く維持できるシリンダブロックを実現することができる。

請求項１７に記載のシリンダライナ製造方法は、内燃機関のシリンダブロックの鋳造時に鋳造用金属に鋳ぐるまれることによりシリンダブロックに接合されるシリンダライナの製造方法であって、括れた形状の複数の突起が外周面から突出して形成されているシリンダライナの外周面の内でシリンダライナの上部側に対してのみ粗面化処理を行う粗面化処理工程と、該粗面化処理工程後に、前記外周面の上部側及び下部側に金属溶射材を溶射することにより前記外周面に溶射層を形成する上下溶射工程とを実行することを特徴とする。

このように粗面化処理工程と上下溶射工程とを実行することにより、溶射層として形成された中間層は、シリンダライナの外周面に対して上部側では密着性が高く下部側では密着性が低くなるように設定できる。したがって上部側の熱伝導状態は下部側よりも高くなり、シリンダボア内部の温度を、上部側と下部側とで近づけて、共に適切な温度範囲に設定できるようになる。そしてシリンダライナ外周面の下部側で密着性が低下しても、括れた形状の複数の突起が外周面から突出して形成されているため、シリンダライナと溶射層との接合力及びシリンダライナとシリンダブロックとの接合力は十分に大きいので、真円度を十分に高く維持できる。

請求項１８に記載のシリンダライナ製造方法は、内燃機関のシリンダブロックの鋳造時に鋳造用金属に鋳ぐるまれることによりシリンダブロックに接合されるシリンダライナの製造方法であって、括れた形状の複数の突起が外周面から突出して形成されているシリンダライナの外周面の上部側及び下部側に粗面化処理を行うと共に、上部側は下部側よりも強く粗面化処理を行う粗面化処理工程と、該粗面化処理工程後に、前記外周面の上部側及び下部側に金属溶射材を溶射することにより前記外周面に溶射層を形成する上下溶射工程とを実行することを特徴とする。

このように粗面化処理工程についてはシリンダライナの上部側と下部側とで実行するが、下部側よりも上部側で強くなされるように差を設けても良い。このことによっても密着性の差が生じてシリンダボア内部の温度を上部側も下部側も適切な温度範囲に設定でき、更に、シリンダライナ外周面は括れた形状の複数の突起の存在により、溶射層及びシリンダブロックへの接合力も十分に大きいので、真円度を十分に高く維持できる。

請求項１９に記載のシリンダライナ製造方法は、内燃機関のシリンダブロックの鋳造時に鋳造用金属に鋳ぐるまれることによりシリンダブロックに接合されるシリンダライナの製造方法であって、括れた形状の複数の突起が外周面から突出して形成されているシリンダライナの外周面の上部側に対して金属溶射材の溶融溶射粒子を衝突させ、同時に下部側には前記金属溶射材の溶融溶射粒子周辺部に生じるヒュームを衝突させることで、上部側には溶射層を形成し下部側にはヒューム堆積層を形成する分別溶射工程と、前記分別溶射工程後に、前記外周面の上部側及び下部側に金属溶射材の溶融溶射粒子を衝突させることにより前記外周面に溶射層を形成する上下溶射工程とを実行することを特徴とする。

このように分別溶射工程と上下溶射工程とを実行することにより、ヒューム堆積層の上から溶射層を中間層として形成できる。このことにより上下方向においてシリンダライナと溶射層との密着性の差が生じてシリンダボア内部の温度を上部側も下部側も適切な温度範囲に設定でき、シリンダライナ外周面は括れた形状の複数の突起の存在により、溶射層及びシリンダブロックへの接合力も十分に大きいので、真円度を十分に高く維持できる。

しかも、溶射層によりヒューム堆積層が保護されているので、溶射層形成後のシリンダライナを運搬するために移動してもヒューム堆積層が剥がれることがない。
請求項２０に記載のシリンダライナ製造方法では、請求項１９において、前記分別溶射工程は、シリンダライナの上部側から下部側に、気流が生じるように吸引装置を起動させた状態で実行することを特徴とする。

分別溶射工程において、上述のごとく吸引装置を起動させることにより、シリンダライナの外周面の下部側に、より均一にかつ確実にヒュームを衝突させることができる。したがって下部側に、より確実にヒューム層を堆積させることができ、熱伝導状態の差も、より高精度に調節できる。

請求項２１に記載のシリンダライナ製造方法では、請求項１７〜２０のいずれかにおいて、（ａ）前記突起の高さが０．５ｍｍ〜１．５ｍｍ （ｂ）前記突起の数が前記外周面上の１ｃｍ2 当たりに５個〜６０個、 前記突起は、上記（ａ）及び（ｂ）の条件の少なくとも一方を満たすことを特徴とする。

このような突起が外周面に形成されたシリンダライナを用いることにより、シリンダライナと溶射層との間に密着性の低い場所が存在していても、より確実にシリンダライナと溶射層との接合力、及びシリンダライナとシリンダブロックとの接合力を大きくでき、シリンダボアの真円度を十分に高く維持できる。

請求項２２に記載のシリンダライナ製造方法では、請求項２１において、前記（ａ）及び（ｂ）の条件の少なくとも一方の条件に加えて、前記突起は、（ｃ）前記突起の高さ方向から前記外周面を測定して得られる前記突起の等高線図において、高さ０．４ｍｍの等高線により囲まれる領域の面積率をＳ１としたとき、面積率Ｓ１が１０％以上 （ｄ）前記突起の高さ方向から前記外周面を測定して得られる前記突起の等高線図において、高さ０．２ｍｍの等高線により囲まれる領域の面積率をＳ２としたとき、面積率Ｓ２が５５％以下、上記（ｃ）及び（ｄ）の全ての条件を満たすことを特徴とする。

更に（ｃ）、（ｄ）の条件を加えた突起が外周面に形成されたシリンダライナを用いることにより、シリンダライナの各種の密着性においても、溶射層及びシリンダブロックに対して十分な接合力を有して真円度を十分に高く維持できる。

請求項２３に記載のシリンダライナ製造方法では、請求項２１において、前記（ａ）及び（ｂ）の条件の少なくとも一方の条件に加えて、前記突起は、（ｃ）前記突起の高さ方向から前記外周面を測定して得られる前記突起の等高線図において、高さ０．４ｍｍの等高線により囲まれる領域の面積率をＳ１としたとき、面積率Ｓ１が１０％〜５０％ （ｄ）前記突起の高さ方向から前記外周面を測定して得られる前記突起の等高線図において、高さ０．２ｍｍの等高線により囲まれる領域の面積率をＳ２としたとき、面積率Ｓ２が２０％〜５５％、上記（ｃ）及び（ｄ）の全ての条件を満たすことを特徴とする。

このような（ｃ）、（ｄ）の条件を加えた突起が外周面に形成されたシリンダライナを用いても良い。このことにより、シリンダライナの各種の密着性においても、溶射層及びシリンダブロックに対して十分な接合力を有して真円度を十分に高く維持できる。

請求項２４に記載のシリンダライナ製造方法では、請求項２２又は２３に記載の前記条件に加えて、前記突起は、（ｅ）前記等高線図において、高さ０．４ｍｍの等高線により囲まれる領域がそれぞれ独立している （ｆ）前記等高線図において、高さ０．４ｍｍの等高線により囲まれる領域の面積が０．２ｍｍ2 〜３．０ｍｍ2 、上記（ｅ）、（ｆ）の条件の全てを満たすことを特徴とする。

更に（ｅ）、（ｆ）の条件を加えた突起が外周面に形成されたシリンダライナを用いることにより、シリンダライナの種々の密着性においても、溶射層及びシリンダブロックに対して一層十分な接合力を有して真円度を十分に高く維持できる。

［実施の形態１］
本実施の形態を図１、２に示す。図１は本発明のシリンダライナ２の斜視図(Ａ)及び部分拡大横断面図(Ｂ)，(Ｃ)を示し、図２はこのシリンダライナ２を用いたシリンダブロック４の部分斜視図(Ａ)及び部分縦断面図(Ｂ)を示している。

＜シリンダライナ２の構成＞
まず、ここで図１に示したシリンダライナ２の本体２ａは鋳鉄製であり、このシリンダライナ本体２ａの外周面（以下「ライナ外周面」と称する）６には、括れた形状の突起８が複数形成されている。この突起８は、次の態様にて形成されている。

(１)基端部８ａと先端部８ｂとの中間に最も細い部位（括れ部８ｃ）を有する。
(２)括れ部８ｃから基端部８ａ及び先端部８ｂへかけて拡径している。
(３)先端部８ｂに略平坦状の頂面８ｄ（シリンダライナ２の径方向において最も外周側の面）を有する。

(４)突起８の間には略平滑な面（基底面８ｅ）が形成されている。
尚、図１の(Ａ)では基底面８ｅより外周側の突起８及び溶射層１０をまとめて層状に示している。

ライナ外周面６は、上下方向（軸Ｌ方向）において上部側領域６ａと下部側領域６ｂとでは表面状態が異なる。すなわち上部側領域６ａでは下部側領域６ｂに比較してライナ外周面６上に形成される溶射層１０との密着性が高い表面状態とされている。この密着性の差は、上部側領域６ａ側にのみ粗面化処理がなされることにより、図１の(Ｂ)に示すごとく鋳鉄上に形成されている鉄酸化物を主成分とする黒皮１１がほとんど又は完全に除去されている。下部側領域６ｂについては黒皮１１は全く除去されていない。

そしてこのライナ外周面６上にはシリンダブロック４側と鋳造時に機械的あるいは冶金的に接合させるための溶射層１０が形成されている。したがって図１の(Ｂ)及び(Ｃ)に示したごとく、上部側領域６ａは粗面化されているので溶射層１０はライナ外周面６に対する密着性が高いが、下部側領域６ｂは全く粗面化されていないので溶射層１０はライナ外周面６に対する密着性が低くなっている。

＜シリンダライナ２の製造工程＞
図３にシリンダライナ２の製造工程の概要を示す。
シリンダライナ２の製造では、図３に示した［工程Ａ］〜［工程Ｈ］が実行される。

ここで図４に示す製造工程内容概略図を参照して、各工程の詳細について説明する。
［工程Ａ］
耐火基材Ｃ１、粘結剤Ｃ２、及び水Ｃ３を所定の割合で配合して懸濁液Ｃ４を作成する。

本実施の形態においては、耐火基材Ｃ１、粘結剤Ｃ２、及び水Ｃ３の配合量として選択可能な範囲、並びに耐火基材Ｃ１の平均粒径として選択可能な範囲をそれぞれ以下のように設定している。

耐火基材Ｃ１の配合量 ： ８質量％ 〜 ３０質量％
粘結剤Ｃ２ の配合量 ： ２質量％ 〜 １０質量％
水Ｃ３ の配合量 ： ６０質量％ 〜 ９０質量％
耐火基材Ｃ１の平均粒径：０．０２ｍｍ 〜 ０．１ｍｍ
［工程Ｂ］
懸濁液Ｃ４に所定量の界面活性剤Ｃ５を添加して塗型材Ｃ６を作成する。

本実施の形態においては、界面活性剤Ｃ５の添加量として選択可能な範囲を以下のように設定している。
界面活性剤Ｃ５の添加量：０．００５質量％＜Ｘ≦０．１質量％（Ｘは添加量）
［工程Ｃ］
規定の温度に加熱されて回転状態にある金型３１（鋳型）の内周面３１Ｆに塗型材Ｃ６を噴霧塗布する。このとき、塗型材Ｃ６の層（塗型層Ｃ７）が内周面３１Ｆ全周にわたって略均一の厚さに形成されるように塗型材Ｃ６の塗布が行われる。

本実施形態においては、塗型層Ｃ７の厚さとして選択可能な範囲を以下のように設定している。
塗型層Ｃ７の厚さ ：０．５ｍｍ 〜 １．５ｍｍ
図５に塗型層Ｃ７における括れた形状の凹穴の形成態様を示す。

図５に示すように、塗型層Ｃ７内の気泡Ｄ１に対して界面活性剤Ｃ５が作用することにより塗型層Ｃ７の内周側に凹穴Ｄ２が形成される。そして、凹穴Ｄ２が金型３１の内周面３１Ｆに突き当たることにより、塗型層Ｃ７に括れた形状の凹穴Ｄ３が形成される。

［工程Ｄ］
塗型層Ｃ７が乾燥した後、回転状態にある金型３１内へ鋳鉄の溶湯ＣＩを鋳込むことによりシリンダライナ本体２ａを鋳造する。このとき、塗型層Ｃ７の凹穴Ｄ３の形状に対応した形状の突起がシリンダライナ本体２ａへ転写されることにより、シリンダライナ本体２ａの外周面に括れた形状の突起８（図１）が形成される。

［工程Ｅ］
溶湯ＣＩが硬化してシリンダライナ本体２ａが形成された後、塗型層Ｃ７とともにシリンダライナ本体２ａを金型３１から取り出す。

［工程Ｆ］
ブラスト処理装置３２により塗型層Ｃ７をシリンダライナ本体２ａの外周から除去する。

［工程Ｇ］（粗面化処理工程に相当）
粗面化装置（上記ブラスト処理装置３２あるいは他のブラスト処理装置、又はウォータージェット装置）を用いて、ライナ外周面６の内で上部側領域６ａ（例えば上部約５０ｍｍの範囲）のみ粗面化処理する。

［工程Ｈ］（上下溶射工程に相当）
溶射装置３３により、金属溶射材として、アルミニウム又はアルミニウム合金製のアルミ溶射材を用いてライナ外周面６全域に溶射（ワイヤー溶射、あるいはプラズマ、ＨＶＯＦ等の粉末溶射）を実行して溶射層１０を形成する。

＜突起面積率＞
本実施の形態においては、工程Ｆ終了後において、シリンダライナ本体２ａの第１突起面積率Ｓ１及び第２突起面積率Ｓ２として選択可能な範囲を以下のように設定している。

第１突起面積率Ｓ１：１０％以上
第２突起面積率Ｓ２：５５％以下
また、以下のように設定することもできる。

第１突起面積率Ｓ１：１０％ 〜 ５０％
第２突起面積率Ｓ２：２０％ 〜 ５５％
第１突起面積率Ｓ１は、基底面８ｅから高さ０．４ｍｍ（基底面８ｅを基準とした突起８の高さ方向の距離）の平面において、単位面積当たりに占める突起８の断面積に相当する。

第２突起面積率Ｓ２は、基底面８ｅから高さ０．２ｍｍ（基底面８ｅを基準とした突起８の高さ方向の距離）の平面において、単位面積当たりに占める突起８の断面積に相当する。

これら突起面積率Ｓ１，Ｓ２は３次元レーザ測定器により得られた突起８の等高線図（後述する図１７，１８）に基づいて得られている。尚、測定は３次元レーザ測定器に限らず他の測定器でも良い。他の実施の形態においても同じである。

尚、突起８の高さと分布密度とは、工程Ｃにて形成された塗型層Ｃ７の凹穴Ｄ３の深さと分布密度とにより決定される。ここでは突起８の高さが０．５ｍｍ〜１．５ｍｍであり、突起８の分布密度として、突起８の数がライナ外周面６上の１ｃｍ2 （「平方センチメートル」に相当、請求項についても同じ）当たりに５個〜６０個となるように塗型層Ｃ７が形成されている。

＜鋳鉄の組成＞
本実施の形態において工程Ｄで溶湯ＣＩとして用いられる鋳鉄の組成は、耐摩耗生、耐焼き付き性、及び加工性を考慮して、例えば以下のように設定することが好ましい。

Ｔ．Ｃ：２．９ 質量％ 〜 ３．７ 質量％
Ｓｉ ：１．６ 質量％ 〜 ２．８ 質量％
Ｍｎ ：０．５ 質量％ 〜 １．０ 質量％
Ｐ ：０．０５質量％ 〜 ０．４ 質量％
また、必要に応じて以下の組成物を添加することもできる。

Ｃｒ ：０．０５質量％ 〜 ０．４ 質量％
Ｂ ：０．０３質量％ 〜 ０．０８質量％
Ｃｕ ：０．３ 質量％ 〜 ０．５ 質量％
＜シリンダブロック４の構成・製造＞
シリンダブロック４は、シリンダライナ２に対してライナ外周面６に形成されている溶射層１０を鋳ぐるむ状態で、鋳造により形成されている。シリンダブロック４を形成するための鋳造用金属としては軽合金材料が用いられる。特に、鋳造用金属としては、軽量化と共にコストを考慮して、アルミ材（アルミニウムまたはアルミニウム合金）を用いる。アルミニウム合金としては、例えば「ＪＩＳ ＡＤＣ１０（関連規格米国ＡＳＴＭ Ａ３８０．０）」あるいは「ＪＩＳ ＡＤＣ１２（関連規格米国ＡＳＴＭ Ａ３８３．０）」等を用いることができる。

図１に示したシリンダライナ２を鋳型内に配置してアルミ材の溶湯を鋳込む。このことにより図２に示したごとく溶射層１０の外周全域がアルミ材にて鋳ぐるまれたシリンダブロック４が形成される。

＜密着性の測定＞
前述した工程Ｇにてライナ外周面６の内で上部側領域６ａのみ粗面化処理したことにより、その後の工程Ｈで形成された溶射層１０との密着性に上部側領域６ａと下部側領域６ｂとで差が生じていることを次のごとく測定した。

まずＦＣ２３０相当の鋳鉄にて凹穴Ｄ３（図５）を形成していない金型を用いて複数の密着強度測定用シリンダライナ本体を遠心鋳造により製造した。
これらの密着強度測定用シリンダライナ本体に対して、次のごとく３種類（Ａ〜Ｃ）の処理により溶射層を形成した。

Ａ．密着強度測定用シリンダライナ本体の外周面に、粗面化処理を実施した後、溶射（Ａｌ−１２Ｓｉワイヤーアーク溶射）により溶射層を形成。：［粗面化処理は、ここではショットブラスト加工による処理であるがウォータージェット加工でも良い］
Ｂ．粗面化処理無しで、密着強度測定用シリンダライナ本体を加熱した状態で、溶射（Ａｌ−１２Ｓｉワイヤーアーク溶射）により溶射層を形成。：［鋳造により突起８（図１）先端が高温となっている状態での溶射をシミュレートするため］
Ｃ．加熱も粗面化処理も無い状態で、溶射（Ａｌ−１２Ｓｉワイヤーアーク溶射）により溶射層を形成。

そして、３種類Ａ〜Ｃの処理により形成された密着強度測定用シリンダライナにおいて、密着強度測定用シリンダライナ本体と溶射層との間の密着強度（ＭＰａ）を引っ張り試験により測定した。この結果を、図６のグラフに示す。

このグラフから判るように、粗面化処理がなされないと密着性が大きく低下することが判る。このため、図１に示した本実施の形態のシリンダライナ２においては、上部側領域６ａではシリンダライナ本体２ａと溶射層１０との間で密着性は高いが、これに比較して下部側領域６ｂでは密着性が十分に低くなることになる。

このため、シリンダブロック４の製造のために、シリンダライナ２を鋳型内に配置してアルミ材の溶湯を鋳込むと、鋳込み時の高温化とその後の冷却による熱収縮により、下部側領域６ｂではシリンダライナ本体２ａと溶射層１０との間で剥離して隙間が生じる。上部側領域６ａではこの隙間が小さいかあるいは全く隙間が生じない。

上述したごとくの低い密着性により隙間が生じても、突起８の存在により、溶射層１０とシリンダライナ本体２ａとは強固に接合されており、溶射層１０を介したシリンダライナ２とシリンダブロック４との間の接合力は十分に大きい。したがってシリンダブロック４内でのシリンダライナ２の固定やシリンダブロック４の支持によるシリンダボア２ｂの真円度も十分に高く維持される。

そして、上記密着性の差により、シリンダライナ２の上部側領域６ａでは鋳ぐるんでいるシリンダブロック４側へシリンダボア２ｂ側の熱が伝達し易く、これに比較して下部側領域６ｂではシリンダブロック４側へシリンダボア２ｂ側の熱が伝達し難くなっている。このことから高温化しやすい上部側領域６ａは冷却効率が高く、高温化しにくい下部側領域６ｂは冷却効率は十分に低く設定できる。

ここでシリンダライナ本体２ａ、シリンダブロック４及び溶射層１０を形成している各材料の熱伝導率（Ｗ／ｍＫ）は表１のごとくである。

このように本実施の形態においては、境界部分で密着性に差が生じているシリンダライナ本体２ａと溶射層１０とにおいては、シリンダブロック４に比較して、共に熱伝導率が十分に小さい材料である。このため特に密着性の低下がシリンダライナ本体２ａと溶射層１０との間の熱伝導速度の低下に顕著に表れる。尚、シリンダライナ本体２ａと溶射層１０との間の熱移動形態は、実際には熱伝導ばかりでなく、熱輻射等の他の熱移動形態も存在するが、本明細書ではこれらの全ての熱移動形態を「熱伝導」で代表して表現している。

＜ボア壁温の測定＞
下に示すライナ外周面の状態のみ異なるシリンダライナ（ａ〜ｄ）を、図２に示したごとく鋳ぐるむことにより１６００ｃｃ−４気筒内燃機関用のシリンダブロックを形成する。そして内燃機関運転時でのボア壁温を実測した。

ａ．比較例１：工程Ａ〜Ｆにて形成された状態のシリンダライナ（粗面化処理及び溶射層形成は無し）
ｂ．比較例２：工程Ａ〜Ｈにて形成されているが、工程Ｇにては上部側領域６ａのみでなく下部側領域６ｂも含めたライナ外周面の全面に均一な粗面化処理して工程Ｈにて溶射層を形成したシリンダライナ
ｃ．実施例１：工程Ａ〜Ｈにて形成されていると共に、工程Ｇにては上部側領域６ａのみをショットブラスト加工にて粗面化処理したシリンダライナ
ｄ．実施例２：工程Ａ〜Ｈにて形成されていると共に、工程Ｇにては上部側領域６ａのみをウォータージェット加工にて粗面化処理したシリンダライナ
そして、この４種類ａ〜ｄのシリンダライナを鋳ぐるんでいるシリンダブロックにおいて、シリンダブロック上面（ヘッド面）から１０ｍｍ位置（上部側領域）と９０ｍｍ位置（下部側領域）とで各シリンダライナのボア壁温を測定した。この結果を、図７のグラフに示す。

グラフから判るように、比較例１，２のシリンダライナ「ａ」、「ｂ」を鋳ぐるんでいるシリンダブロックは、いずれも１０ｍｍ位置と９０ｍｍ位置とでの温度差が大きい。実施例１，２の各シリンダライナ「ｃ」、「ｄ」を鋳ぐるんでいるシリンダブロックは、１０ｍｍ位置と９０ｍｍ位置とでの温度差が比較例１，２に比較して、ほぼ半分である。

このため、図８で実線で示すごとく、上記ｃ，ｄのシリンダライナ２では、上部側領域６ａと下部側領域６ｂとの壁温が近づき、シリンダボア２ｂ全域の壁温を適切な温度範囲に設定することができるようになる。尚、図８の破線は、上部側領域６ａと下部側領域６ｂとの両方に粗面化処理を均一に実行したシリンダライナ（上記ｂ）の温度分布の一例を示している。

尚、粗面化処理後のシリンダライナ本体２ａは請求項１，２，３に記載のシリンダライナに相当する。
以上説明した本実施の形態１によれば、以下の効果が得られる。

（イ）．シリンダライナ本体２ａの外周面であるライナ外周面６は、上下方向にて、中間層に相当する溶射層１０との間で密着性に差が設けられている。上部側領域６ａでは密着性が高く、下部側領域６ｂでは密着性が低い。本実施の形態では、前述した工程Ｇにて上部側領域６ａのみに粗面化処理することにより、このような密着性の差を容易に実現している。

内燃機関運転時においてシリンダボア２ｂ内に発生した燃焼熱はシリンダライナ本体２ａから溶射層１０を介して鋳ぐるみ状態のアルミ材製シリンダブロック４側へと伝達される。この熱伝導において上部側領域６ａと下部側領域６ｂとで上記密着性の差によりシリンダライナ本体２ａから溶射層１０への熱伝導状態が上部側領域６ａが高く下部側領域６ｂが低くなる。このことによりシリンダボア２ｂ内部からの受熱量が大きい上部側領域６ａの熱がシリンダブロック４側へ排出され易くなり、これに比較してシリンダボア２ｂ内部からの受熱量が小さい下部側領域６ｂの熱はシリンダブロック４側へ排出され難くなる。

したがってシリンダボア２ｂの上部側と下部側とでシリンダボア２ｂの壁温が近づき、シリンダボア２ｂ内全域の壁温を適切な温度範囲に設定できるようになる。
そしてライナ外周面６における密着性が低下しても、前述した括れた形状の突起８がライナ外周面６全域に前述した分布状態で形成されているため、シリンダライナ本体２ａと溶射層１０との接合力、及び溶射層１０を介してのシリンダライナ本体２ａとシリンダブロック４との接合力は十分に大きい。このことによりシリンダボア２ｂの真円度を十分に高く維持できる。

このシリンダライナ２をアルミ材にて鋳ぐるんで形成されたシリンダブロック４は、上部側領域６ａでは、図９の(Ａ)に示すごとく、シリンダボア２ｂの壁温低下によるエンジンオイル消費が向上することから、シリンダボア２ｂ内に配置するピストンのリング張力を低下することができる。又、(Ｂ)に示すごとく下部側領域６ｂではシリンダボア２ｂの壁温上昇によるシリンダボア２ｂにおける油膜粘性低下を生じる。

これらのことから内燃機関の機械損失が低下し、更に上述したごとくシリンダボア２ｂの真円度が維持されることから排気損失や機械損失による燃費悪化を防止して、良好な燃費状態を実現できる。

［実施の形態２］
本実施の形態では、前記実施の形態１の工程Ａ〜Ｈの内の工程Ｇ，Ｈの代わりに、図１０〜１３にて示す工程Ｉ，Ｊを実行する。

［工程Ｉ］
前記実施の形態１と同じ工程Ａ〜Ｆにて形成されたシリンダライナ本体１０２ａを、図１０に示すごとく、粗面化装置（前記ブラスト処理装置３２あるいは他のブラスト処理装置、又はウォータージェット装置）１３２を用いて、ライナ外周面１０６の全領域を均一に粗面化処理する。

［工程Ｊ］
上記工程Ｉにて粗面化処理されたシリンダライナ本体１０２ａに対して、図１１，１２に示すごとく、部分工程Ｊ−１，Ｊ−２にて、ライナ外周面１０６全域に、溶射装置から溶射（ワイヤー溶射、あるいはプラズマ、ＨＶＯＦ等の粉末溶射）を実行して溶射層１１６（図１３）を形成する。尚、溶射材としては、アルミニウム又はアルミニウム合金製のアルミ溶射材を用いている。

溶射層１１６の形成手順である部分工程Ｊ−１，Ｊ−２について説明する。
［部分工程Ｊ−１］（分別溶射工程に相当）
図１１に実線矢印にて示すごとく、溶射ガン１３３ａを、溶射スタート位置Ｓｔから、上部側領域１０６ａ全域に溶融溶射粒子１３３ｂが衝突する位置Ｍまで、回転しているシリンダライナ本体１０２ａの軸Ｌに沿って、１パスで目標溶射層厚が形成される速度で移動させる。そして一時的に位置Ｍにて溶射ガン１３３ａから溶射を継続したまま移動を停止する。

この時、同時に、ヒューム（微小酸化物、微細凝固粒子などからなり、密着を阻害する物質に相当）１３３ｃが溶融溶射粒子１３３ｂの周囲（溶融溶射粒子周辺部に相当）に噴射される。しかし、下部側領域１０６ｂにはヒューム１３３ｃの衝突を防止するマスキングはなされておらず、直接、ヒューム１３３ｃが下部側領域１０６ｂに衝突して堆積する。

この停止状態での溶射期間は、下部側領域１０６ｂに堆積するヒューム１３３ｃにより目的とする密着性低下が生じれば良く、予め実験にて決定されている。このことにより図１３の(ａ１)に示すごとく上部側領域１０６ａには部分溶射層１１２が、図１３の(ｂ１)に示すごとく下部側領域１０６ｂにはヒューム堆積層１１４が形成される。

［部分工程Ｊ−２］（上下溶射工程に相当）
部分工程Ｊ−１において位置Ｍで停止した状態での溶射期間が終了した後に、図１２に示すごとく、溶射ガン１３３ａを軸Ｌに沿って複数パスで移動させて、上部側領域１０６ａ及び下部側領域１０６ｂ（主として下部側領域１０６ｂ）に対して溶射し、その後、溶射を終了する。図１２では実線矢印で示すごとく５パスで溶射を終了している。

この複数パスの溶射により、上部側領域１０６ａの一部も含めてライナ外周面１０６の全域にほぼ均一に目標溶射層厚の溶射層１１６が形成される。このことにより図１３の(ａ２)、（ｂ２）に示すごとくライナ外周面１０６全域に最上位層として溶射層１１６が形成される。これと共に下部側領域１０６ｂについては溶射層１１６の下に、部分工程Ｊ−１にて形成されたヒューム堆積層１１４が存在する状態となる。こうして本実施の形態のシリンダライナが完成する。

尚、部分工程Ｊ−２においてもヒューム１３３ｃがライナ外周面１０６に衝突するが、シリンダライナ本体１０２ａ上に直接衝突しておらず、塗り重ねられる溶融溶射粒子１３３ｂにより溶射層１１６内に分散されるので、密着性には影響しない。

＜密着性の測定＞
ヒューム堆積層１１４の有無による溶射層１１６の密着性を調べるために、突起８（図１）の存在しないシリンダライナを２つ準備した。そして１つのシリンダライナＪａには、部分工程Ｊ−１，Ｊ−２にて上部側領域１０６ａに対して実行した溶射処理により、図１３の(ａ２)のごとくの溶射層１１６を形成した。他のシリンダライナＪｂには下部側領域１０６ｂに対して実行した溶射処理により、図１３の(ｂ２)のごとくのヒューム堆積層１１４と溶射層１１６とを形成した。

これらのシリンダライナＪａ，Ｊｂにおいて形成された溶射層１１６の引っ張り強度（ＭＰａ）を測定した結果を図１４に示す。図示するごとく、ヒューム堆積層１１４が溶射層１１６の下、すなわちライナ外周面１０６と溶射層１１６との間に存在することにより、ライナ外周面１０６と溶射層１１６との密着性が大きく低下していることが判る。尚、本実施の形態のシリンダライナを鋳込んだシリンダブロックにおいては、ヒューム堆積層１１４と溶射層１１６とを介して接続される下部側領域１０６ｂにおいても、シリンダライナとシリンダブロックとは、突起８の存在により十分に接合されていた。

尚、部分工程Ｊ−１後のシリンダライナ本体１０２ａは請求項１，２，３に記載のシリンダライナに相当する。
以上説明した本実施の形態２によれば、以下の効果が得られる。

（イ）．ライナ外周面１０６は、上部側領域１０６ａでは密着性が高く、下部側領域１０６ｂでは密着性が低くされている。本実施の形態では、工程Ｉにてライナ外周面１０６の全領域を均一に粗面化処理しているが、工程Ｊにて下部側領域１０６ｂのみに、溶射層１１６とライナ外周面１０６との間にヒューム堆積層１１４を形成している。このことにより上部側領域１０６ａと下部側領域１０６ｂとで密着性の差を容易に実現している。

前記実施の形態１にても述べたごとく上部側領域１０６ａと下部側領域１０６ｂとで上記密着性の差により、シリンダライナ本体１０２ａから溶射層１１６への熱伝導性が上部側領域１０６ａでは高いが、下部側領域１０６ｂで低くなる。このことにより、シリンダボア１０２ｂの上部側領域と下部側領域とでシリンダボア１０２ｂの壁温を近づけて、シリンダボア１０２ｂ内全域の壁温を適切な温度範囲に設定できるようになる。

そして下部側領域１０６ｂにおいてヒューム堆積層１１４により溶射層１１６の密着性が低下しても、前述したごとくの形状の突起８がライナ外周面１０６全域に前述したごとくの分布状態で形成されている。このためシリンダライナ本体１０２ａと溶射層１１６との接合力、及び溶射層１１６を介してのシリンダライナ本体１０２ａとシリンダブロックとの接合力は十分に大きい。このことによりシリンダボア１０２ｂの真円度を十分に高く維持できる。

こうして前記実施の形態１と同様に排気損失や機械損失による燃費悪化を防止して、良好な燃費状態を実現できる。
（ロ）．特に溶射処理時に溶射層１１６の一部（部分溶射層１１２）の形成と同時にヒューム堆積層１１４が形成できるので、効率的に上部側領域１０６ａと下部側領域１０６ｂとで密着性に差を設ける処理ができる。

又、ヒューム堆積層１１４上には溶射層１１６が形成されてシリンダライナとして完成することから、剥がれやすいヒューム堆積層１１４が溶射層１１６により保護されている。したがってシリンダライナの運搬移動時においてもヒューム堆積層１１４が剥がれることが無く、シリンダライナの製造後からシリンダブロックに鋳込むまでの期間において密着性の差に変化が生じることを防止できる。

［実施の形態３］
本実施の形態では、前記実施の形態２の部分工程Ｊ−１にて、図１５に示すごとく、排気ダクト１１８（吸引装置に相当）によりシリンダライナ本体１０２ａ周辺の空気を、上部側領域１０６ａ側から下部側領域１０６ｂ側へと吸引している状態で、部分溶射層１１２とヒューム堆積層１１４とを形成する。このことにより下部側領域１０６ｂに、より均一にかつ確実にヒューム１３３ｃを衝突させることができる。

他の工程は前記実施の形態２と同じである。
＜密着性の測定＞
本実施の形態の手法により形成されたヒューム堆積層１１４の有無による溶射層１１６の密着性を調べるために、突起８の存在しないシリンダライナＪｃを準備した。このシリンダライナＪｃに対して、図１５に示した部分工程Ｊ−１と、前記実施の形態２の図１２に示した部分工程Ｊ−２により、下部側領域１０６ｂに実行する溶射処理と同じ処理を行い、ヒューム堆積層１１４と溶射層１１６とを形成した。

このシリンダライナＪｃに形成された溶射層１１６の引っ張り強度（ＭＰａ）を測定した結果を前記実施の形態２のシリンダライナＪａ，Ｊｂのデータと共に図１６に示す。図示するごとく、シリンダライナＪｃの場合は、前記実施の形態２のシリンダライナＪｂに比較してもヒューム堆積層１１４が、より十分に下部側領域１０６ｂ全域に渡って形成されているので、シリンダライナＪｂよりも更に密着性が大きく低下していることが判る。

そして本実施の形態のシリンダライナを鋳込んだシリンダブロックにおいては、下部側領域１０６ｂにおいて大きく密着性が低下していても、シリンダライナとシリンダブロックとは、突起８の存在により十分に接合されていた。

尚、部分工程Ｊ−１後のシリンダライナ本体１０２ａは請求項１，２，３に記載のシリンダライナに相当する。
以上説明した本実施の形態３によれば、以下の効果が得られる。

（イ）．前記実施の形態２の効果を生じると共に、下部側領域１０６ｂにおけるヒューム堆積層１１４の形成を確実なものとできる。又、排気ダクト１１８の吸引力の調節によりヒューム堆積層１１４の厚さをコントロールできるので、密着性及びこれによる熱伝導状態の差も、更に高精度に調節することが可能となる。

［突起の等高線図の説明］
ここで、３次元レーザ測定器にて得られた突起８の等高線図について説明する。
＜突起８の等高線図＞
図１７を参照して、突起８の等高線の測定態様について説明する。本等高線図の作成に当たっては、まず等高線測定用のテストピースを、基底面８ｅ（ライナ外周面６，１０６）が非接触式の３次元レーザ測定器と対向するように試験台へセットする。そしてライナ外周面６，１０６に対して略直行するようにレーザ光を照射して測定する。この測定結果を画像処理装置に取り込み、図１７の(ａ)に示すごとく突起８の等高線図とした。

図１７の(ｂ)はライナ外周面６，１０６と等高線ｈとの関係を示す。図示するごとく等高線ｈはライナ外周面６，１０６から突起８の高さ方向（矢印Ｙ方向）における所定距離毎に等高線図上へ表示される。以降では、ライナ外周面６，１０６を基準とした矢印Ｙ方向への距離を「測定高さ」とする。

尚、図１７においては、等高線ｈを０．２ｍｍ間隔毎に表示した等高線図を示しているが、等高線ｈの間隔は適宜の値に設定することができる。
〔ａ〕第１突起面積率Ｓ１
図１８の(ａ)に測定高さ０．４ｍｍ未満の等高線ｈを非表示にしたときの等高線図（第１等高線図）を示す。ここでは、図示した等高線図の面積（Ｗ１×Ｗ２）を、第１突起面積率Ｓ１の測定に際しての単位面積としている。

第１等高線図において、等高線ｈ４に囲まれた領域Ｒ４の面積（図中の斜線ハッチング部分の面積ＳＲ４）は、測定高さ０．４ｍｍの平面に属する１つの突起の断面積（第１突起断面積）に相当する。また、第１等高線図における領域Ｒ４の数（領域数Ｎ４）は、第１等高線図内に存在している突起８の数（突起数Ｎ１）に相当する。

第１突起面積率Ｓ１は、等高線図の面積（Ｗ１×Ｗ２）に占める領域Ｒ４の合計面積（ＳＲ４×Ｎ４）の割合として算出される。即ち、第１突起面積率Ｓ１は、測定高さ０．４ｍｍの平面において、単位面積当たりに占める第１突起断面積の合計面積に相当する。

第１突起面積率Ｓ１は、下記計算式
Ｓ１＝（ＳＲ４×Ｎ４）／（Ｗ１×Ｗ２）×１００ ［％］
により示すことができる。

〔ｂ〕第２突起面積率Ｓ２
図１８の(ｂ)に測定高さ０．２ｍｍ未満の等高線ｈを非表示にしたときの等高線図（第２等高線図）を示す。ここでは、等高線図の面積（Ｗ１×Ｗ２）を第２突起面積率Ｓ２の測定に際しての単位面積としている。

第２等高線図において、等高線ｈ２に囲まれた領域Ｒ２の面積（図中の斜線ハッチング部分の面積ＳＲ２）は、測定高さ０．２ｍｍの平面に属する１つの突起の断面積（第２突起断面積）に相当する。また、第２等高線図における領域Ｒ２の数（領域数Ｎ２）は、第２等高線図内に存在している突起８の数に相当する。ここでは第２等高線図の面積は第１等高線図の面積と同じであるので、突起８の数＝突起数Ｎ１である。

第２突起面積率Ｓ２は、等高線図の面積（Ｗ１×Ｗ２）に占める領域Ｒ２の合計面積（ＳＲ２×Ｎ２）の割合として算出される。即ち、第２突起面積率Ｓ２は、測定高さ０．２ｍｍの平面において、単位面積当たりに占める第２突起断面積の合計面積に相当する。

第２突起面積率Ｓ２は、下記計算式
Ｓ２＝（ＳＲ２×Ｎ２）／（Ｗ１×Ｗ２）×１００ ［％］
により示すことができる。

〔ｃ〕第１，２突起断面積
第１突起断面積は測定高さ０．４ｍｍの平面に属する１つの突起の断面積として、第２突起断面積は測定高さ０．２ｍｍの平面に属する１つの突起の断面積として、それぞれ等高線図から算出される。例えば、等高線図の画像処理を通じて、第１等高線図（図１８の(ａ)）の領域Ｒ４の面積を算出することで第１突起断面積を把握することができ、第２等高線図（図１８の(ｂ)）の領域Ｒ２の面積を算出することで第２突起断面積を把握することができる。

〔ｄ〕突起数
突起数Ｎ１は、シリンダライナのライナ外周面６，１０６の単位面積（１ｃｍ2）当たりに形成されている突起８の数として、等高線図から算出される。例えば、等高線図の画像処理を通じて、第１等高線図（図１８(ａ)）の領域Ｒ４の数（領域数Ｎ４）算出することで突起数Ｎ１を把握することができる。

第１突起面積率Ｓ１が１０％以上のシリンダライナを適用したシリンダブロックと、第１突起面積率Ｓ１が１０％未満のシリンダライナを適用したシリンダブロックとにおけるボアの変形量を比較したところ、後者の変形量は前者の変形量の３倍以上となる場合があることが確認された。

第２突起面積率Ｓ２が５５％よりも大きいシリンダライナでは、空隙率が急激に上昇する。ここで空隙率とは、シリンダライナとシリンダブロックとの境界に形成されている空隙の面積が境界断面に占める割合である。

これらの結果から、第１突起面積率Ｓ１が１０％以上、且つ第２突起面積率Ｓ２が５５％以下のシリンダライナをシリンダブロックへ適用することにより、ブロック材とシリンダライナとの接合強度及び密着性の向上を好適に実現することができるようになる。

なお、第１突起面積率Ｓ１の上限を５０％とすることにより、第２突起面積率Ｓ２を５５％以下にすることができる。第２突起面積率Ｓ２の下限を２０％とすることにより、第１突起面積率Ｓ１を１０％以上にすることができる。

［その他の実施の形態］
（１）．図１７，１８に示した等高線図において等高線ｈ４に囲まれた領域Ｒ４がそれぞれ独立するように突起８を形成（測定高さ０．４ｍｍの位置において突起８同士がそれぞれ独立するようにシリンダライナを形成）しても良い。このようにすると、シリンダブロックとシリンダライナとの接合力を更に向上させることができる。

更に、測定高さ０．４ｍｍの位置において、突起８の１つ当たりの面積を０．２ｍｍ2〜３．０ｍｍ2（「平方ミリメートル」に相当、請求項についても同じ）に設定すると、製造工程での突起８の破損と接合力低下とを抑制することができる。

（２）．前記実施の形態１において、粗面化処理工程において、上部側領域６ａのみ粗面化処理がなされていたが、上部側領域６ａを強い粗面化処理とし、これよりも弱い粗面化処理を下部側領域６ｂに実行しても良い。このことによって上部側領域６ａと下部側領域６ｂとにおいて密着性及び熱伝導性の差を調節しても良い。

（３）．前記実施の形態２，３において下部側領域１０６ｂのみにヒューム堆積層１１４を形成していたが、上部側領域１０６ａに下部側領域１０６ｂよりも薄いヒューム堆積層を設けても良い。このことによって上部側領域１０６ａと下部側領域１０６ｂとにおいて密着性及び熱伝導性の差を調節しても良い。

（４）．前記各実施の形態では、シリンダライナ本体２ａ，１０２ａのライナ外周面６，１０６には溶射層１０，１１６が存在することにより、シリンダライナとして形成されていたが、溶射層１０，１１６を設けないでシリンダライナとして用いても良い。

すなわち、前記実施の形態１の場合は、シリンダライナ本体２ａに対して工程Ｇにて上部側領域６ａのみを粗面化処理したものをシリンダライナとしてシリンダブロックに鋳込んでも良い。前記実施の形態２，３の場合には、部分工程Ｊ−１にて下部側領域１０６ｂにヒューム堆積層１１４を形成したものをシリンダライナとしてシリンダブロックに鋳込んでも良い。

このことによっても、シリンダライナの上部側領域１０６ａと下部側領域１０６ｂとで、シリンダブロックに対する密着性の差から、熱伝導状態の差が生じると共に、突起８によりシリンダブロックとの接合力は十分に大きいので、各実施の形態と同様な効果を生じさせることができる。

（５）．前記実施の形態１の粗面化の程度は上下方向で２段に分けられていたが、３段以上の複数段に分けても良い。例えば、上部側、中間部側、下部側と３段の領域に分けて、上中下と次第に粗面化の程度を低下しても良く、この場合、下部側領域では全く粗面化しなくても良い。

又、前記実施の形態２，３のヒューム堆積の程度についても、上下方向で２段に分けられていたが、３段以上の複数段に分けても良い。例えば、上部側、中間部側、下部側と３段の領域に分けて、上中下と次第にヒューム堆積層の厚さを厚く、すなわちヒュームを多く堆積させても良く、この場合、上部側領域では全くヒュームを堆積させなくても良い。

（６）．各実施の形態における突起は、
（ａ）突起の高さが０．５ｍｍ〜１．５ｍｍ
（ｂ）突起の数がライナ外周面上の１ｃｍ2 当たりに５個〜６０個
（ｃ）３次元レーザ測定器により突起の高さ方向からライナ外周面を測定して得られる突起の等高線図において、高さ０．４ｍｍの等高線により囲まれる領域の面積率をＳ１としたとき、面積率Ｓ１が１０％以上
（ｄ）３次元レーザ測定器により突起の高さ方向からライナ外周面を測定して得られる突起の等高線図において、高さ０．２ｍｍの等高線により囲まれる領域の面積率をＳ２としたとき、面積率Ｓ２が５５％以下
上記（ａ）〜（ｄ）の全ての条件を満たしていた。

あるいは、
（ａ）突起の高さが０．５ｍｍ〜１．５ｍｍ
（ｂ）突起の数がライナ外周面上の１ｃｍ2 当たりに５個〜６０個
（ｃ）３次元レーザ測定器により突起の高さ方向からライナ外周面を測定して得られる突起の等高線図において、高さ０．４ｍｍの等高線により囲まれる領域の面積率をＳ１としたとき、面積率Ｓ１が１０％〜５０％
（ｄ）３次元レーザ測定器により突起の高さ方向からライナ外周面を測定して得られる突起の等高線図において、高さ０．２ｍｍの等高線により囲まれる領域の面積率をＳ２としたとき、面積率Ｓ２が２０％〜５５％
上記（ａ）〜（ｄ）の全ての条件を満たしていた。

これ以外に、
（ａ）突起の高さが０．５ｍｍ〜１．５ｍｍ
（ｂ）突起の数がライナ外周面上の１ｃｍ2 当たりに５個〜６０個
これら（ａ）及び（ｂ）の条件の少なくとも一方を満たした突起でも良く、シリンダライナの上下方向のいずれの位置にてもシリンダブロックとの接合力を十分に生じさせることができる。

又、（ａ）及び（ｂ）の条件の少なくとも一方と、前記（ｃ）及び（ｄ）の条件を組み合わせた突起でも良く、シリンダライナとシリンダブロックとの接合力を十分に生じさせることができる。

又、上記各条件を満たしていなくても括れた形状の複数の突起が外周面から突出していれば、シリンダブロックとの接合力を従来よりも十分に生じさせることができる。

実施の形態１のシリンダライナの構成説明図。 実施の形態１のシリンダブロックの構成説明図。 実施の形態１のシリンダライナ製造工程説明図。 実施の形態１のシリンダライナ製造工程内容概略図。 実施の形態１の鋳型における括れた凹穴形成過程説明図。 実施の形態１のシリンダライナ本体と溶射層との間の密着強度を示すグラフ。 実施の形態１のシリンダライナの上部側領域と下部側領域とにおけるボア壁温の差を示すグラフ。 実施の形態１のシリンダライナのボア壁温分布の説明図。 実施の形態１の効果を示すグラフ。 実施の形態２のシリンダライナ本体に対する粗面化処理の説明図。 実施の形態２のシリンダライナ本体に対する分別溶射工程の説明図。 実施の形態２のシリンダライナ本体に対する上下溶射工程の説明図。 実施の形態２のライナ外周面に形成される層の説明図。 実施の形態２のシリンダライナ本体と溶射層との間の密着強度を示すグラフ。 実施の形態３のシリンダライナ本体に対する分別溶射工程の説明図。 実施の形態３のシリンダライナ本体と溶射層との間の密着強度を示すグラフ。 各実施の形態におけるライナ外周面に形成されている突起の形状説明図。 各実施の形態におけるライナ外周面に形成されている突起の等高線による形状説明図。

符号の説明

２…シリンダライナ、２ａ…シリンダライナ本体、２ｂ…シリンダボア、４…シリンダブロック、６…ライナ外周面、６ａ…上部側領域、６ｂ…下部側領域、８…突起、８ａ…基端部、８ｂ…先端部、８ｃ…括れ部、８ｄ…頂面、８ｅ…基底面、１０…溶射層、１１…黒皮、３１…金型、３１Ｆ…内周面、３２…ブラスト処理装置、３３…溶射装置、１０２ａ…シリンダライナ本体、１０２ｂ…シリンダボア、１０６…ライナ外周面、１０６ａ…上部側領域、１０６ｂ…下部側領域、１１２…部分溶射層、１１４…ヒューム堆積層、１１６…溶射層、１１８…排気ダクト、１３２…粗面化装置、１３３ａ…溶射ガン、１３３ｂ…溶融溶射粒子、１３３ｃ…ヒューム、Ｃ１…耐火基材、Ｃ２…粘結剤、Ｃ３…水、Ｃ４…懸濁液、Ｃ５…界面活性剤、Ｃ６…塗型材、Ｃ７…塗型層、ＣＩ…溶湯、Ｄ１…気泡、Ｄ２，Ｄ３…凹穴、Ｊａ，Ｊｂ，Ｊｃ…シリンダライナ、Ｌ…軸。

Claims (24)

1. 括れた形状の複数の突起が外周面から突出して形成されていると共に、該外周面が直接又は中間層を介して内燃機関のシリンダブロックの鋳造時に鋳造用金属に鋳ぐるまれることによりシリンダブロックに接合されるシリンダライナであって、
   前記外周面は、シリンダブロック又は前記中間層との間における密着性に、シリンダライナの上下方向にて差を設けたことを特徴とするシリンダライナ。
2. 請求項１において、
   （ａ）前記突起の高さが０．５ｍｍ〜１．５ｍｍ
   （ｂ）前記突起の数が前記外周面上の１ｃｍ2 当たりに５個〜６０個
   上記（ａ）及び（ｂ）の条件の少なくとも一方を満たした前記突起が形成されていることを特徴とするシリンダライナ。
3. 請求項２において、前記（ａ）及び（ｂ）の条件の少なくとも一方の条件に加えて、
   （ｃ）前記突起の高さ方向から前記外周面を測定して得られる前記突起の等高線図において、高さ０．４ｍｍの等高線により囲まれる領域の面積率をＳ１としたとき、面積率Ｓ１が１０％以上
   （ｄ）前記突起の高さ方向から前記外周面を測定して得られる前記突起の等高線図において、高さ０．２ｍｍの等高線により囲まれる領域の面積率をＳ２としたとき、面積率Ｓ２が５５％以下
   上記（ｃ）及び（ｄ）の全ての条件を満たした前記突起が形成されていることを特徴とするシリンダライナ。
4. 請求項２において、前記（ａ）及び（ｂ）の条件の少なくとも一方の条件に加えて、
   （ｃ）前記突起の高さ方向から前記外周面を測定して得られる前記突起の等高線図において、高さ０．４ｍｍの等高線により囲まれる領域の面積率をＳ１としたとき、面積率Ｓ１が１０％〜５０％
   （ｄ）前記突起の高さ方向から前記外周面を測定して得られる前記突起の等高線図において、高さ０．２ｍｍの等高線により囲まれる領域の面積率をＳ２としたとき、面積率Ｓ２が２０％〜５５％
   上記（ｃ）及び（ｄ）の全ての条件を満たした前記突起が形成されていることを特徴とするシリンダライナ。
5. 請求項１〜４のいずれかにおいて、前記外周面の上部側及び下部側に溶射により前記中間層を形成したことを特徴とするシリンダライナ。
6. 請求項３〜５のいずれかに記載の前記条件に加えて、
   （ｅ）前記等高線図において、高さ０．４ｍｍの等高線により囲まれる領域がそれぞれ独立している
   （ｆ）前記等高線図において、高さ０．４ｍｍの等高線により囲まれる領域の面積が０．２ｍｍ2 〜３．０ｍｍ2
   上記（ｅ）及び（ｆ）の全ての条件を満たした前記突起が形成されていることを特徴とするシリンダライナ。
7. 請求項１〜６のいずれかにおいて、シリンダライナの上部側では、下部側に比較して、前記密着性を高くしたことを特徴とするシリンダライナ。
8. 請求項７において、シリンダライナの上部側では、下部側に比較して、前記外周面に強い粗面化処理が実施されていることを特徴とするシリンダライナ。
9. 請求項７において、シリンダライナの上部側のみに、前記外周面に粗面化処理が実施され、下部側では粗面化処理が実施されていないことを特徴とするシリンダライナ。
10. 請求項８又は９において、前記粗面化処理は、ショットブラスト加工又はウォータージェット加工であることを特徴とするシリンダライナ。
11. 請求項１〜６のいずれかにおいて、シリンダライナの下部側では、上部側に比較して、前記密着性を低くしたことを特徴とするシリンダライナ。
12. 請求項１１において、シリンダライナの下部側では、上部側に比較して、前記外周面に密着を阻害する物質が多く堆積していることを特徴とするシリンダライナ。
13. 請求項１１において、シリンダライナの下部側のみに、前記外周面に密着を阻害する物質が堆積し、上部側では密着を阻害する物質が堆積していないことを特徴とするシリンダライナ。
14. 請求項１２又は１３において、前記密着を阻害する物質は、溶射時に生じるヒュームであることを特徴とするシリンダライナ。
15. 請求項１４において、前記外周面上に堆積したヒューム上には溶射層が前記中間層として形成されていることを特徴とするシリンダライナ。
16. 請求項１〜１５のいずれかに記載のシリンダライナを、前記外周面又は前記中間層の部分で、軽合金材料にて鋳ぐるむことにより鋳造されたことを特徴とするシリンダブロック。
17. 内燃機関のシリンダブロックの鋳造時に鋳造用金属に鋳ぐるまれることによりシリンダブロックに接合されるシリンダライナの製造方法であって、
    括れた形状の複数の突起が外周面から突出して形成されているシリンダライナの外周面の内でシリンダライナの上部側に対してのみ粗面化処理を行う粗面化処理工程と、
    該粗面化処理工程後に、前記外周面の上部側及び下部側に金属溶射材を溶射することにより前記外周面に溶射層を形成する上下溶射工程と、
    を実行することを特徴とするシリンダライナ製造方法。
18. 内燃機関のシリンダブロックの鋳造時に鋳造用金属に鋳ぐるまれることによりシリンダブロックに接合されるシリンダライナの製造方法であって、
    括れた形状の複数の突起が外周面から突出して形成されているシリンダライナの外周面の上部側及び下部側に粗面化処理を行うと共に、上部側は下部側よりも強く粗面化処理を行う粗面化処理工程と、
    該粗面化処理工程後に、前記外周面の上部側及び下部側に金属溶射材を溶射することにより前記外周面に溶射層を形成する上下溶射工程と、
    を実行することを特徴とするシリンダライナ製造方法。
19. 内燃機関のシリンダブロックの鋳造時に鋳造用金属に鋳ぐるまれることによりシリンダブロックに接合されるシリンダライナの製造方法であって、
    括れた形状の複数の突起が外周面から突出して形成されているシリンダライナの外周面の上部側に対して金属溶射材の溶融溶射粒子を衝突させ、同時に下部側には前記金属溶射材の溶融溶射粒子周辺部に生じるヒュームを衝突させることで、上部側には溶射層を形成し下部側にはヒューム堆積層を形成する分別溶射工程と、
    前記分別溶射工程後に、前記外周面の上部側及び下部側に金属溶射材の溶融溶射粒子を衝突させることにより前記外周面に溶射層を形成する上下溶射工程と、
    を実行することを特徴とするシリンダライナ製造方法。
20. 請求項１９において、前記分別溶射工程は、シリンダライナの上部側から下部側に、気流が生じるように吸引装置を起動させた状態で実行することを特徴とするシリンダライナ製造方法。
21. 請求項１７〜２０のいずれかにおいて、
    （ａ）前記突起の高さが０．５ｍｍ〜１．５ｍｍ
    （ｂ）前記突起の数が前記外周面上の１ｃｍ2 当たりに５個〜６０個
    前記突起は、上記（ａ）及び（ｂ）の条件の少なくとも一方を満たすことを特徴とするシリンダライナ製造方法。
22. 請求項２１において、前記（ａ）及び（ｂ）の条件の少なくとも一方の条件に加えて、
    前記突起は、
    （ｃ）前記突起の高さ方向から前記外周面を測定して得られる前記突起の等高線図において、高さ０．４ｍｍの等高線により囲まれる領域の面積率をＳ１としたとき、面積率Ｓ１が１０％以上
    （ｄ）前記突起の高さ方向から前記外周面を測定して得られる前記突起の等高線図において、高さ０．２ｍｍの等高線により囲まれる領域の面積率をＳ２としたとき、面積率Ｓ２が５５％以下
    上記（ｃ）及び（ｄ）の全ての条件を満たすことを特徴とするシリンダライナ製造方法。
23. 請求項２１において、前記（ａ）及び（ｂ）の条件の少なくとも一方の条件に加えて、
    前記突起は、
    （ｃ）前記突起の高さ方向から前記外周面を測定して得られる前記突起の等高線図において、高さ０．４ｍｍの等高線により囲まれる領域の面積率をＳ１としたとき、面積率Ｓ１が１０％〜５０％
    （ｄ）前記突起の高さ方向から前記外周面を測定して得られる前記突起の等高線図において、高さ０．２ｍｍの等高線により囲まれる領域の面積率をＳ２としたとき、面積率Ｓ２が２０％〜５５％
    上記（ｃ）及び（ｄ）の全ての条件を満たすことを特徴とするシリンダライナ製造方法。
24. 請求項２２又は２３に記載の前記条件に加えて、
    前記突起は、
    （ｅ）前記等高線図において、高さ０．４ｍｍの等高線により囲まれる領域がそれぞれ独立している
    （ｆ）前記等高線図において、高さ０．４ｍｍの等高線により囲まれる領域の面積が０．２ｍｍ2 〜３．０ｍｍ2
    上記（ｅ）、（ｆ）の条件の全てを満たすことを特徴とするシリンダライナ製造方法。

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