JP2009115037A - Manufacturing method of engine block - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、シリンダ内周面に被覆膜が形成された後に研削が行われるエンジンブロックの製造方法に関する。 The present invention relates to an engine block manufacturing method in which grinding is performed after a coating film is formed on a cylinder inner peripheral surface.
エンジンのシリンダ内周面に沿って往復動するピストンには、燃焼室の気密性を保つためのコンプレッションリングと、エンジンオイルが燃焼室に浸入することを防ぐためのオイルリングとを含む複数のピストンリングが設けられている。 The piston that reciprocates along the cylinder inner peripheral surface of the engine includes a plurality of pistons including a compression ring for maintaining the airtightness of the combustion chamber and an oil ring for preventing engine oil from entering the combustion chamber A ring is provided.
これらピストンリングはシリンダ内周面に接触しているため、ピストンの往復運動に伴ってピストンリングとシリンダ内周面との間に摩擦が生じる。その結果、シリンダ内周面が磨耗することとなる。これを防止するために、シリンダにシリンダライナが鋳込まれているか、若しくは圧入されているものがある(例えば特許文献1)。 Since these piston rings are in contact with the inner peripheral surface of the cylinder, friction occurs between the piston ring and the inner peripheral surface of the cylinder as the piston reciprocates. As a result, the cylinder inner peripheral surface is worn. In order to prevent this, a cylinder liner is cast into the cylinder or is press-fitted (for example, Patent Document 1).
シリンダライナは、鋳鉄やアルミニウム合金を原材料とする筒状部材の内面を、耐摩擦性を向上させるための材料である硬化クロム等をプラズマ溶射によって被覆した後、被覆膜の表面をホーニング加工することによって製造される。
ところで、プラズマ溶射においては、シリンダライナ内周面を被覆する材料の粉末を溶融し、それを微粒子化してライナ内周面に吹き付けるため、溶射によって形成された被覆膜の表面および内部には微細な穴である溶射ピットや微粒子同士の隙間である空孔が形成される。 By the way, in plasma spraying, the powder of the material that covers the inner peripheral surface of the cylinder liner is melted, atomized, and sprayed onto the inner peripheral surface of the liner. Thermal spray pits that are small holes and voids that are gaps between fine particles are formed.
この溶射ピットや空孔が存在している被覆膜にホーニング加工が施されると、被覆膜の塑性流動や、ホーニング加工に用いた砥石の研削する能力の低下に起因して、溶射ピットや空孔の周縁に突起部が生じることがある。そして、ピストンのシリンダライナ内周面に沿った往復動に伴って、ピストンリングと被覆膜との間に生じる摩擦により突起部がその周辺部から剥離し、被覆膜が損傷するおそれがある。こうした被覆膜の損傷は潤滑油の消費量の増大やピストンとライナとの焼き付きの原因となる。 When honing is applied to the coating film in which these thermal spray pits and pores exist, the thermal spray pit is caused by the plastic flow of the coating film and the decrease in the grinding ability of the grindstone used in the honing process. In addition, protrusions may be formed on the periphery of the holes. As the piston reciprocates along the inner circumferential surface of the cylinder liner, the friction between the piston ring and the coating film may cause the protrusions to peel off from the peripheral portion, damaging the coating film. . Such damage to the coating film causes an increase in the amount of lubricant consumption and seizure between the piston and the liner.
なお、こうした課題は、シリンダライナを備えるエンジンブロックに限らず、シリンダ内周面に被覆膜が形成された後に研削が行われるエンジンブロックであれば概ね共通して発生し得る。 Such a problem is not limited to an engine block provided with a cylinder liner, and can occur in common in any engine block in which grinding is performed after a coating film is formed on the inner peripheral surface of the cylinder.
この発明は、こうした従来の実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、シリンダ内周面に形成された被覆膜の損傷を抑制することのできるエンジンブロックの製造方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of such conventional circumstances, and an object of the present invention is to provide an engine block manufacturing method capable of suppressing damage to a coating film formed on an inner peripheral surface of a cylinder. is there.
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に記載の発明は、シリンダの内周面を被覆する被覆材料を前記内周面に吹き付けることによって被覆膜を形成する被覆膜形成工程と、前記被覆膜の表面を研削する研削工程とを備えるエンジンブロックの製造方法において、前記研削工程が終了した後に前記被覆膜を加熱してその表面に存在する突起部を溶融させる加熱工程を備えることをその要旨とする。
In the following, means for achieving the above object and its effects are described.
According to the first aspect of the present invention, a coating film forming step of forming a coating film by spraying a coating material covering the inner circumferential surface of the cylinder onto the inner circumferential surface, and grinding the surface of the coating film The manufacturing method of an engine block comprising a grinding step includes a heating step of heating the coating film after the grinding step is finished to melt the protrusions present on the surface thereof.
上記工程によれば、シリンダの内周面に形成された被覆膜の表面を研削した後、被覆膜を加熱してその表面に存在する突起部を溶融させるため、突起部の形状を滑らかにすることができる。その結果、ピストンがシリンダの内周面に沿って往復運動をすることに伴う突起部の剥離を抑制することができ、シリンダ内周面に形成された被覆膜の損傷を抑制することができる。 According to the above process, the surface of the coating film formed on the inner peripheral surface of the cylinder is ground, and then the coating film is heated to melt the projections existing on the surface. Can be. As a result, it is possible to suppress the separation of the protrusions due to the piston reciprocating along the inner peripheral surface of the cylinder, and it is possible to suppress damage to the coating film formed on the inner peripheral surface of the cylinder. .
また、加熱工程においては、請求項2に記載の発明のように、シリンダの内周面に形成された被覆膜を高周波によって加熱するといった構成を採用することができる。
請求項3に記載の発明は、請求項1または2に記載のエンジンブロックの製造方法において、前記シリンダ内を往復動するピストンはピストンリングが設けられるものであり、前記加熱工程は、前記被覆膜のうち前記ピストンリングが摺動する部位のみを加熱する工程であることをその要旨とする。
Further, in the heating step, as in the invention described in claim 2, it is possible to adopt a configuration in which the coating film formed on the inner peripheral surface of the cylinder is heated by high frequency.
According to a third aspect of the present invention, in the method for manufacturing an engine block according to the first or second aspect, the piston that reciprocates in the cylinder is provided with a piston ring, and the heating step includes the covering. The gist of the present invention is to heat only the portion of the membrane where the piston ring slides.
一般に、ピストンにはその上端側から順に、燃焼室の気密性を保つための2本のコンプレッションリングと、エンジンオイルが燃焼室に浸入することを防ぐためのオイルリングとの3本のピストンリングが設けられている。ピストンがシリンダの内周面に沿って往復動する際には、これらピストンリングとシリンダの内周面に形成された被覆膜との間に摩擦が生じるとともに、この摩擦に起因して被覆膜が損傷することとなる。しかしながら、ピストンリングが摺動する範囲は、シリンダの全長のうちの所定の範囲であるから、被覆膜において損傷する可能性のある部位もこの所定の範囲に限られることとなる。 In general, the piston has three piston rings in order from the upper end side, two compression rings for keeping the airtightness of the combustion chamber and an oil ring for preventing engine oil from entering the combustion chamber. Is provided. When the piston reciprocates along the inner peripheral surface of the cylinder, friction is generated between the piston ring and the coating film formed on the inner peripheral surface of the cylinder. The membrane will be damaged. However, since the range in which the piston ring slides is a predetermined range of the entire length of the cylinder, a portion that may be damaged in the coating film is also limited to this predetermined range.
この点請求項3に記載の発明によれば、加熱工程において、被覆膜のうちピストンリングが摺動する部位のみを加熱するようにしている。これにより、ピストンがシリンダの内周面に沿って往復運動をすることに伴う被覆膜の損傷を抑制しつつ、加熱する被覆膜の面積を抑えることによって加熱工程に要する時間を短縮することが可能となるため、エンジンブロックの生産性を向上させることができる。 According to the third aspect of the present invention, in the heating step, only the portion of the coating film where the piston ring slides is heated. This shortens the time required for the heating process by suppressing the area of the coating film to be heated while suppressing damage to the coating film due to the reciprocating motion of the piston along the inner peripheral surface of the cylinder. Therefore, the productivity of the engine block can be improved.
請求項4に記載の発明は、請求項1〜3のいずれか一項に記載のエンジンブロックの製造方法において、前記加熱工程によって加熱された前記被覆膜の温度に基づいて同被覆膜の膜厚を検出する検出工程をさらに備えることをその要旨とする。 Invention of Claim 4 is a manufacturing method of the engine block as described in any one of Claims 1-3. Based on the temperature of the said coating film heated by the said heating process, The gist is to further include a detection step for detecting the film thickness.
シリンダの内周面に形成された被覆膜は、研削工程においてその厚さが略均一に加工される。ところが、研削加工の偏りによって被覆膜の厚さが均一とならないことがある。このように膜厚が不均一である場合、研削工程後の加熱工程において被覆膜を加熱すると、加熱する条件が同一であっても、その膜厚の差に応じて被覆膜の温度が異なることとなる。 The coating film formed on the inner peripheral surface of the cylinder is processed to have a substantially uniform thickness in the grinding process. However, the thickness of the coating film may not be uniform due to uneven grinding. Thus, when the film thickness is non-uniform, when the coating film is heated in the heating process after the grinding process, even if the heating conditions are the same, the temperature of the coating film depends on the difference in film thickness. It will be different.
従って請求項4に記載の発明のように、加熱された被覆膜の温度に基づいて同被覆膜の膜厚を検出することができる。 Therefore, the thickness of the coating film can be detected based on the temperature of the heated coating film as in the invention described in claim 4.
以下、この発明の一実施形態について図1〜3を参照して説明する。
図1は、本実施形態におけるエンジンブロックの製造方法によって製造されたシリンダライナを備えるエンジンブロック及びピストンの一部断面構造を示している。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 1 shows a partial cross-sectional structure of an engine block and a piston including a cylinder liner manufactured by the engine block manufacturing method according to the present embodiment.
同図1に示されるように、エンジンブロック10に形成されたシリンダ11には、その内周面の磨耗を防ぐためにシリンダライナ12が設けられている。また、このシリンダライナ12の内周面に沿って往復動するピストン13には、その上端側から順に、燃焼室の気密性を保つための2本のコンプレッションリング14a,14bと、エンジンオイルが燃焼室に浸入することを防ぐためのオイルリング14cとの3本のピストンリング14が設けられている。
As shown in FIG. 1, a
ピストン13がシリンダライナ12の内周面に沿って往復動することに伴って、3本のピストンリング14は同シリンダライナ12の内周面に沿って摺動するため、ライナ12の内周面とピストン13との間には摩擦が生じる。なお、ピストンリング14が摺動する範囲は、凡そ同図1に示した範囲Bに限られる。
As the
次に、本実施形態におけるシリンダライナの製造工程について、図2及び3を参照して説明する。
図2に示されるように、シリンダライナ12の製造工程においてはまず、成形工程においてシリンダライナ12が成形される。具体的には、押し出し成形されたアルミニウム合金の筒状材料からライナ12の長さ分だけ切断されることによってシリンダライナ12は成形される。
Next, the manufacturing process of the cylinder liner in the present embodiment will be described with reference to FIGS.
As shown in FIG. 2, in the manufacturing process of the
次に、成形されたシリンダライナ12の内周面に被覆膜12bが形成される被覆膜形成工程が実行される。この工程においては、先の工程において成形された基材12a、すなわちシリンダライナ12の内周面に、プラズマ溶射によって被覆材料が吹き付けられることによって被覆膜12bが形成される。被覆材料としては、硬化クロムや鉄系の材料を用いることができる。プラズマ溶射にあっては、被覆材料の粉末を溶融し、それを微粒子化して基材12aに吹き付けるため、図3(a)に示されるように被覆膜12bの表面は平滑でなく、さらには被覆膜12bの表面および内部には微細な穴である溶射ピット12cや微粒子同士の隙間である空孔12eが多数形成される。なお、図3は、図1におけるシリンダライナ12の領域Aを拡大したものであり、溶射ピット12c及び空孔12eを誇張して示している。
Next, a coating film forming process is performed in which the
そして、形成された被覆膜12bの表面を平滑にするとともに、その厚さを略均一にするために研削工程が実行される。具体的には、被覆膜12bの表面が砥石によって研削されるホーニング加工が施される。このホーニング加工によって研削される膜厚が膜表面から空孔12eまでの距離よりも大きい場合、図3(b)に示すように空孔12eが膜表面に露出する。そして、被覆膜12bの塑性流動や、ホーニング加工に用いた砥石の研削する能力の低下に起因して露出した空孔12eや溶射ピット12cの周縁部に突起部12d,12fが形成されることがある。こうした突起部12d,12fが形成されると、ピストン13がシリンダライナ12の内周面に沿って往復運動することに伴って、ピストンリング14と被覆膜12bとの間に生じる摩擦により同突起部12d,12fが周辺部から剥離し、被覆膜12bが損傷する原因となるおそれがある。ただし、上述のようにピストンリング14が被覆膜12bの表面に沿って摺動する範囲は図1に示される範囲Bに限られるため、被覆膜12bのうち損傷する可能性のある部位も同様の範囲に限定される。
Then, a grinding process is performed to smooth the surface of the formed
その後、研削された被覆膜12bの表面を加熱する加熱工程が実行される。この工程においては、先の工程で被覆膜12bの表面に形成された突起部12d,12fが溶融する温度まで高周波加熱装置によって、被覆膜12bのうち範囲Bの部分が順次加熱される。例えば、被覆膜12bを構成する材料の融点近傍の温度まで加熱することにより、突起部12d,12fを溶融させることができる。ここで、突起部12d,12fは熱容量が小さいため、他の部分と比較して温度上昇が大きくなる。このため、被覆膜12bのうち突起部12d,12fのみを溶融させることも可能である。これにより、図3(c)に示すように、突起部12d,12fの形状が先の研削工程終了直後と比較して滑らかになる。
Thereafter, a heating step for heating the surface of the
また、加熱工程と平行して加熱された被覆膜12bの温度を測定し、その値に基づいて被覆膜12bの膜厚を検出する膜厚検出工程が実行される。具体的には、高周波加熱装置によって被覆膜12bの所定領域を加熱すると同時に、同所定領域において被覆膜から放射される赤外線を分析することによって膜厚を検出することができる。すなわち、被覆膜12bと基材12a(シリンダライナ12)とでは比熱および熱伝導率が異なるため、被覆膜12bの膜厚の差に応じて加熱された被覆膜12bの温度が異なることとなる。また、上述したように、突起部12d,12fは熱容量が小さいため、他の部分と比較して温度上昇が大きくなる。
In addition, a film thickness detection process is performed in which the temperature of the
以上説明した本実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。
(1)本実施形態によれば、シリンダライナ12の内周面に形成された被覆膜12bの表面を研削した後、被覆膜12bを加熱してその表面に存在する突起部12d,12fを溶融させるため、突起部12d,12fの形状を滑らかにすることができる。その結果、ピストン13がシリンダライナ12の内周面に沿って往復運動をすることに伴う突起部12d,12fの剥離を抑制することができ、シリンダライナ12の内周面に形成された被覆膜12bの損傷を抑制することができる。
According to the embodiment described above, the following effects can be obtained.
(1) According to this embodiment, after the surface of the
(2)本実施形態によれば、加熱工程において、被覆膜12bのうちピストンリング14が摺動する部位(範囲B)のみを加熱するようにしている。これにより、ピストン13がシリンダライナ12の内周面に沿って往復運動をすることに伴う被覆膜12bの損傷を抑制しつつ、加熱する被覆膜12bの面積を抑えることによって加熱工程に要する時間を短縮することが可能となるため、エンジンブロック10の生産性を向上させることができる。
(2) According to the present embodiment, in the heating step, only the portion (range B) in which the
(3)被覆膜12bの膜厚が不均一である場合、研削工程後の加熱工程において被覆12b膜を加熱すると、加熱する条件が同一であっても、その膜厚の差に応じて膜表面の温度が異なることとなる。本実施形態においては加熱工程において加熱された被覆膜12bの表面温度を測定し、この測定結果に基づいて同被覆膜12bの膜厚を検出することができる。また、突起部12d,12fは熱容量が小さいため、他の部分と比較して温度上昇が大きくなる。このため、温度上昇の大きい部分を検出することにより、突起部12d,12fを検出することができる。
(3) When the film thickness of the
なお、上記実施形態は、これを適宜変更した以下の形態にて実施することもできる。
・シリンダライナ12はアルミニウム合金製に限らず、例えば鋳鉄製であってもよい。
・シリンダライナ12の成形方法は押し出し成形に限らず、金型遠心鋳造等であってもよい。
In addition, the said embodiment can also be implemented with the following forms which changed this suitably.
The
The molding method of the
・本実施形態においては、被覆膜12bを加熱する加熱工程において高周波加熱装置を用いた。これに限らず、突起部12d,12fが溶解する温度まで被覆膜12bを加熱することのできる方法であればよい。
-In this embodiment, the high frequency heating apparatus was used in the heating process which heats the
・本実施形態においてはシリンダライナ12の被覆膜12bのうち、範囲Bの部分のみを加熱するようにした。これに限らず、被覆膜12bの全体を加熱するようにしてもよい。この場合であっても、上記(1)及び(3)に準ずる効果を得ることができる。
In the present embodiment, only the portion in the range B of the
・加熱工程と平行して行われる被覆膜12bの膜厚検出工程を省略してもよい。この場合であっても、上記(1)及び(2)に準ずる効果をえることができる。
・本実施形態においては、シリンダライナ12の内周面に被覆膜12bを形成する方法としてプラズマ溶射を用いた。これに限らず、基材12aに微粒子状の被覆材料を吹き付ける方法であれば本実施形態を適用することができる。
-You may abbreviate | omit the film thickness detection process of the
In the present embodiment, plasma spraying is used as a method for forming the
・研削工程において用いる方法はホーニング加工に限らず、例えばボーリング加工のように被覆膜12bの表面を精密に仕上げる方法であればよい。
・本発明はシリンダライナ12を備えていないエンジンブロック10の製造工程において、そのシリンダ11の内周面を加工する方法として適用することも可能である。
The method used in the grinding step is not limited to the honing process, and may be any method that precisely finishes the surface of the
The present invention can also be applied as a method of processing the inner peripheral surface of the
10…エンジンブロック、11…シリンダ、12…シリンダライナ、12a…基材、12b…被覆膜、12c…溶射ピット、12d,12f…突起部、12e…空孔、13…ピストン、14…ピストンリング、14a,14b…コンプレッションリング、14c…オイルリング。
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記研削工程が終了した後に前記被覆膜を加熱してその表面に存在する突起部を溶融させる加熱工程を備える
ことを特徴とするエンジンブロックの製造方法。 Manufacture of an engine block comprising a coating film forming step of forming a coating film by spraying a coating material covering the inner peripheral surface of the cylinder onto the inner peripheral surface, and a grinding step of grinding the surface of the coating film In the method
A method of manufacturing an engine block, comprising: a heating step of heating the coating film after the grinding step is finished to melt the protrusions present on the surface thereof.
前記加熱工程は、前記被覆膜を高周波によって加熱する工程である
ことを特徴とするエンジンブロックの製造方法。 In the manufacturing method of the engine block according to claim 1,
The heating step is a step of heating the coating film with a high frequency.
前記シリンダ内を往復動するピストンはピストンリングが設けられるものであり、
前記加熱工程は、前記被覆膜のうち前記ピストンリングが摺動する部位のみを加熱する工程である
ことを特徴とするエンジンブロックの製造方法。 In the manufacturing method of the engine block according to claim 1 or 2,
The piston that reciprocates in the cylinder is provided with a piston ring,
The heating step is a step of heating only a portion of the coating film on which the piston ring slides.
前記加熱工程によって加熱された前記被覆膜の温度に基づいて同被覆膜の膜厚を検出する検出工程をさらに備える
ことを特徴とするエンジンブロックの製造方法。 In the manufacturing method of the engine block as described in any one of Claims 1-3,
An engine block manufacturing method, further comprising a detection step of detecting a film thickness of the coating film based on a temperature of the coating film heated by the heating step.
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