JP2010133424A

JP2010133424A - シリンダライナの製造方法

Info

Publication number: JP2010133424A
Application number: JP2010036676A
Authority: JP
Inventors: Toshihiro Takami; 俊裕高見; Kohei Hori; 弘平堀; Takeshi Tsukahara; 猛塚原; Noritaka Miyamoto; 典孝宮本; Masateru Hirano; 雅揮平野; Yukinori Ota; 行紀太田; Satoshi Yamada; 里志山田; Kohei Shibata; 幸兵柴田; Nobuyuki Yamashita; 信行山下; Toshihiro Mihara; 敏宏三原
Original assignee: TEIPI KOGYO KK; Teikoku Piston Ring Co Ltd; Toyota Motor Corp
Current assignee: TEIPI KOGYO KK; Toyota Motor Corp; TPR Co Ltd
Priority date: 2010-02-22
Filing date: 2010-02-22
Publication date: 2010-06-17

Abstract

【課題】シリンダの温度が過度に低くなることを抑制することのできるシリンダライナの製造方法を提供する
【解決手段】アーク溶射を通じて皮膜５を外周面に形成するとともに、該アーク溶射に用いるワイヤの直径を０．８ｍｍ以上に設定した。
【選択図】図２２

Description

本発明は、エンジンのシリンダライナの製造方法に関する。

エンジンのシリンダブロックとしてシリンダライナを備えたものが実用化されている。シリンダライナとしては、例えば特許文献１に記載のものが知られている。

実開昭５３−１６３４０５号公報

近年においては、環境等への配慮から、燃料消費率をより一層向上させることがエンジンに対して要求されている。一方で、エンジンの運転中において、シリンダの温度が適正温度を大幅に下回る箇所が存在する場合、その周辺におけるエンジンオイルの粘度が過度に大きい状態となるため、フリクションの増加にともなって燃料消費率の悪化をまねくことが確認されている。こうした、シリンダの温度に起因する燃料消費率の悪化は、シリンダブロックの熱伝導率が比較的大きいエンジン（例えばアルミニウム合金を素材としたエンジン）においてより顕著に現れるようになる。

本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、その目的はシリンダの温度が過度に低くなることを抑制することのできるシリンダライナの製造方法を提供することにある。

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に記載の発明は、シリンダブロックに適用される鋳ぐるみ用のシリンダライナの製造方法において、アーク溶射を通じて皮膜を外周面に形成するとともに、該アーク溶射に用いるワイヤの直径を０．８ｍｍ以上に設定することを要旨としている。

上記発明によれば、比較的粒径の大きいワイヤの粉末が外周面へ吹き付けられることにより、形成された溶射層内に多くの気孔が含まれるため、皮膜の断熱性能をより向上させることができるようになる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のシリンダライナの製造方法において、次の（１）および（２）の工程を含む（１）溶融した前記ワイヤを当該シリンダライナの外周面に吹き付けて１つの層を形成する工程。（２）前記（１）の工程により形成した前記層の上に、溶融した前記ワイヤを吹き付けて１つの層を形成する工程。ことを要旨としている。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載のシリンダライナの製造方法において、前記（２）の工程で形成した前記層の厚さが所定の厚さよりも小さいときには、前記層の厚さが所定の厚さとなるまで前記（２）の工程を繰り返し行うことを要旨としている。

本発明にかかるシリンダライナを具体化した第１実施形態について、同シリンダライナを備えたエンジンの全体構成を示す構成図。同実施形態のシリンダライナについて、その斜視構造を示す斜視図。同実施形態のシリンダライナについて、その素材となる鋳鉄の組成割合の一例を示す図。同実施形態のシリンダライナについて、括れた形状の突起を示すモデル図。同実施形態のシリンダライナについて、括れた形状の突起を示すモデル図。〔Ａ〕同実施形態のシリンダライナについて、軸方向に沿った断面構造を示す断面図。〔Ｂ〕同実施形態のシリンダライナについて、軸方向の位置とシリンダ壁温との関係の一例を示すグラフ。〔Ａ〕同実施形態のシリンダライナについて、軸方向に沿った断面構造を示す断面図。〔Ｂ〕同実施形態のシリンダライナについて、軸方向の位置と皮膜厚さとの関係の一例を示すグラフ。同実施形態のシリンダライナについて、図６のＺＣ部の拡大構造を示す断面図。同実施形態のシリンダライナについて、図１のＺＡ部の断面構造を示す断面図。同実施形態のシリンダライナについて、図１のＺＢ部の断面構造を示す断面図。金型遠心鋳造によるシリンダライナの製造について、製造工程の一覧を示す工程図。金型遠心鋳造によるシリンダライナの製造について、塗型層における括れた形状の凹穴の形成態様を示す図。同実施形態のシリンダライナについて、３次元レーザ測定方法による各パラメータの測定手順の一例を示す図。同実施形態のシリンダライナについて、３次元レーザ測定方法により得られる等高線図の一例を示す図。同実施形態のシリンダライナについて、測定高さと等高線との関係を示す図。同実施形態のシリンダライナについて、３次元レーザ測定方法により得られる等高線図の一例を示す図。同実施形態のシリンダライナについて、３次元レーザ測定方法により得られる等高線図の一例を示す図。同実施形態のシリンダライナを備えたシリンダブロックについて、引っ張り試験によるライナ接合強度の評価手順の一例を示す図。本発明にかかるシリンダライナを具体化した第２実施形態について、図６のＺＣ部の拡大構造を示す断面図。同実施形態のシリンダライナについて、図１のＺＡ部の断面構造を示す断面図。同実施形態のシリンダライナについて、アーク溶射による皮膜の形成手順の一例を示す図。本発明にかかるシリンダライナを具体化した第３実施形態について、図６のＺＣ部の拡大構造を示す断面図。同実施形態のシリンダライナについて、図１のＺＡ部の断面構造を示す断面図。本発明にかかるシリンダライナを具体化した第４実施形態について、図６のＺＣ部の拡大構造を示す断面図。同実施形態のシリンダライナについて、図１のＺＡ部の断面構造を示す断面図。本発明にかかるシリンダライナを具体化した第５、第６、第７、第８、第９及び第１０実施形態について、図６のＺＣ部の拡大構造を示す断面図。同実施形態のシリンダライナについて、図１のＺＡ部の断面構造を示す断面図。

本発明の実施形態について、図１〜図１８を参照して説明する。
本実施形態では、アルミニウム合金を素材としたエンジンのシリンダライナとして本発明を具体化した場合を想定している。

＜エンジンの構成＞
図１に、本発明にかかるシリンダライナを備えたエンジンの全体構成を示す。
エンジン１は、シリンダブロック１１及びシリンダヘッド１２等を備えて構成されている。

シリンダブロック１１は、複数のシリンダ１３を備えて構成されている。
シリンダ１３は、シリンダライナ２を備えて構成されている。
シリンダブロック１１においては、シリンダライナ２の内周面（ライナ内周面２１）によりシリンダ１３の内周側の壁面（シリンダ内壁１４）が形成されている。また、ライナ内周面２１に囲まれてシリンダボア１５が形成されている。

シリンダライナ２は、鋳造材料による鋳ぐるみを通じてその外周面（ライナ外周面２２）側がシリンダブロック１１と接合されている。
なお、シリンダブロック１１の素材となるアルミニウム合金としては、例えば「ＪＩＳ
ＡＤＣ１０（関連規格：米国ＡＳＴＭＡ３８０．０）」または「ＪＩＳＡＤＣ１２（関連規格：米国ＡＳＴＭＡ３８３．０）」を用いることができる。本実施形態では、シリンダブロックの素材となるアルミニウム合金として上記ＡＤＣ１２を採用している。

＜シリンダライナの構成＞
図２に、本発明が適用されたシリンダライナの斜視構造を示す。
シリンダライナ２は、鋳鉄を素材として形成されている。

鋳鉄の組成は、例えば図３に示すように設定することができる。なお、基本的には「基本組成」が鋳鉄の組成として選択されるが、必要に応じて「補助組成」に示す成分を添加することもできる。

シリンダライナ２において、ライナ外周面２２には括れた形状の突起（突起３）が複数形成されている。
突起３は、シリンダライナ２の上端（ライナ上端２３）からシリンダライナ２の下端（ライナ下端２４）までにわたってライナ外周面２２の全体に形成されている。なお、ライナ上端２３はエンジン１において燃焼室側に位置するシリンダライナ２の端部を示す。また、ライナ下端２４は、エンジン１において燃焼室とは反対側に位置するシリンダライナ２の端部を示す。

シリンダライナ２において、ライナ外周面２２及び突起３の表面には、皮膜５が形成されている。
ライナ外周面２２においては、軸方向の中間部（ライナ中間部２５）からライナ下端２４までの範囲に皮膜５が形成されている。また、周方向の全体にわたって皮膜５が形成されている。

皮膜５は、セラミック材料の溶射層（セラミック溶射層５１）により構成されている。本実施形態では、セラミック溶射層５１の素材となるセラミック材料として、アルミナを採用している。なお、溶射層は、溶射（プラズマ溶射またはＨＶＯＦ溶射など）により形成された皮膜を示す。

＜突起の構成＞
図４に、突起３のモデル図を示す。以降では、シリンダライナ２の径方向（矢印Ａ方向）を突起３の軸方向とする。また、シリンダライナ２の軸方向（矢印Ｂ方向）を突起３の径方向とする。図４では、突起３の径方向からみた突起３の形状を示している。

突起３は、シリンダライナ２と一体に形成されている。また、基端部３１においてライナ外周面２２とつながっている。
突起３の先端部３２には、突起３の先端面に相当する頂面３２Ａが平滑に形成されている。

突起３の軸方向において、基端部３１と先端部３２との間には括れ部３３が形成されている。
括れ部３３は、径方向に沿う断面の面積（径方向断面積ＳＲ）が基端部３１及び先端部３２の径方向断面積ＳＲよりも小さくなるように形成されている。

突起３は、括れ部３３から基端部３１及び先端部３２へかけて径方向断面積ＳＲが徐々に大きくなるように形成されている。
図５に、シリンダライナ２の括れ空間３４に印を付けた突起３のモデル図を示す。

シリンダライナ２においては、突起３の括れ部３３を通じて括れ空間３４（斜線の領域）が形成されている。
括れ空間３４は、突起３の軸方向に沿って最大先端部３２Ｂを通過する曲面（図５においては直線Ｄ−Ｄが同曲面に相当する）と括れ部３３の表面（括れ面３３Ａ）とにより囲まれる領域に相当する。なお、最大先端部３２Ｂは、先端部３２において突起３の径方向の長さが最も大きい箇所を示す。

シリンダライナ２を備えたエンジン１においては、括れ空間３４へシリンダブロック１１の素材が入り込んだ状態（シリンダブロック１１と突起３とが噛み合った状態）でシリンダブロック１１とシリンダライナ２とが接合されるため、シリンダブロック１１とシリンダライナ２との接合強度（ライナ接合強度）が十分に確保されるようになる。また、ライナ接合強度の向上によりシリンダボア１５の変形が抑制されるため、フリクションの低下を通じて燃料消費率の向上が図られるようになる。

＜皮膜の形成態様＞
図６、図７及び図８を参照して、シリンダライナ２における皮膜５の形成態様について説明する。なお、以降では、皮膜５の厚さを皮膜厚さＴＰとして示す。

〔１〕「皮膜の形成位置」
図６を参照して、皮膜５の形成位置の設定態様について説明する。図６〔Ａ〕は、軸方向に沿ったシリンダライナ２の断面構造を示す。図６〔Ｂ〕は、エンジンの定常運転状態におけるシリンダの温度（シリンダ壁温ＴＷ）について、軸方向の変化傾向の一例を示す。なお、以降では、シリンダライナ２から皮膜５を除いた状態のシリンダライナを基準シリンダライナとする。また、基準シリンダライナを備えたエンジンを基準エンジンとする。

本実施形態では、基準エンジンのシリンダ壁温ＴＷに基づいて、シリンダライナ２における皮膜５の形成位置を設定するようにしている。
ここで、基準エンジンにおけるシリンダ壁温ＴＷの変化傾向について説明する。なお、図６〔Ｂ〕において、実線は基準エンジンのシリンダ壁温ＴＷを、破線は本実施形態のエンジン１のシリンダ壁温ＴＷを示す。また、以降では、シリンダ壁温ＴＷにおける最大の温度を最大シリンダ壁温ＴＷＨとし、シリンダ壁温ＴＷにおける最小の温度を最小シリンダ壁温ＴＷＬとする。

基準エンジンにおいては、シリンダ壁温ＴＷが次のように変化する。
（ａ）ライナ下端２４からライナ中間部２５までの範囲においては、燃焼ガスの影響が小さいため、ライナ下端２４からライナ中間部２５へかけてシリンダ壁温ＴＷが緩やかに上昇する。また、ライナ下端２４近傍においてシリンダ壁温ＴＷが最小シリンダ壁温ＴＷＬ１となる。本実施形態では、シリンダライナ２においてシリンダ壁温ＴＷがこうした変化傾向を示す箇所をライナ低温部２７としている。
（ｂ）ライナ中間部２５からライナ上端２３までの範囲においては、燃焼ガスの影響が大きいため、シリンダ壁温ＴＷが急激に上昇する。また、ライナ上端２３近傍においてシリンダ壁温ＴＷが最大シリンダ壁温ＴＷＨとなる。本実施形態では、シリンダライナ２においてシリンダ壁温ＴＷがこうした変化傾向を示す箇所をライナ高温部２６としている。

上記基準エンジンをはじめとした通常のエンジンにおいては、ライナ低温部２７に相当する箇所にてシリンダ壁温ＴＷが適正温度を大幅に下回るため、その周辺におけるエンジンオイルの粘度が過度に大きくなる。従って、ピストンのフリクションの増大にともなう燃料消費率の悪化が避けられないものとなっている。なお、シリンダ壁温ＴＷが低いことに起因する燃料消費率の悪化は、シリンダブロックの熱伝導率が比較的大きいエンジン（例えばアルミニウム合金を素材としたエンジン）においてより顕著に現れるようになる。

そこで、本実施形態のシリンダライナ２では、ライナ低温部２７への皮膜５の形成を通じてシリンダブロック１１とライナ低温部２７との間の熱伝導性を低下させることで、ライナ低温部２７のシリンダ壁温ＴＷの低減を図るようにしている。

本実施形態のエンジン１においては、シリンダブロック１１とライナ低温部２７とが断熱作用を有する皮膜５を介して接合されているため、シリンダブロック１１とライナ低温部２７との間の熱伝導性が低下するようになる。これにより、ライナ低温部２７のシリンダ壁温ＴＷが上昇するため、最小シリンダ壁温ＴＷＬは最小シリンダ壁温ＴＷＬ１よりも大きい最小シリンダ壁温ＴＷＬ２となる。そして、シリンダ壁温ＴＷの上昇を通じてエンジンオイルの粘度が低下することにより、ピストンのフリクションが小さくされるため、燃料消費率の向上を図ることができるようになる。

なお、ライナ高温部２６とライナ低温部２７との境界（壁温境界２８）は、基準エンジンのシリンダ壁温ＴＷに基づいて把握することができる。一方で、ライナ低温部２７の長さ（シリンダ下端２４から壁温境界２８までの長さ）は、多くの場合、シリンダライナ２の長さ（ライナ上端２３からライナ下端２４までの長さ（ライナ全長））の「２／３〜３／４」程度となることが確認されている。そこで、皮膜５の形成位置の設定に際しては、壁温境界２８を厳密に把握することなくライナ下端２４からライナ全長の２／３〜３／４までの範囲をライナ低温部２７として取り扱うこともできる。

〔２〕「皮膜の厚さ」
図７を参照して、皮膜厚さＴＰの設定態様について説明する。図７〔Ａ〕は、軸方向に沿ったシリンダライナ２の断面構造を示す。図７〔Ｂ〕は、シリンダライナ２における軸方向の位置と皮膜厚さＴＰとの関係を示す。

シリンダライナ２においては、次のように皮膜厚さＴＰが設定されている。
（Ａ）皮膜厚さＴＰは、壁温境界２８からライナ下端２４へかけて徐々に大きく設定されている。即ち、壁温境界２８において「０」に設定されている一方で、ライナ下端２４において最も大きい厚さ（最大厚さＴＰｍａｘ）に設定されている。
（Ｂ）皮膜厚さＴＰは、０．５ｍｍ以下に設定されている。なお、本実施形態では、ライナ低温部２７の複数箇所における皮膜厚さＴＰの平均値が０．５ｍｍ以下となるように皮膜５を形成しているが、ライナ低温部２７の全体において皮膜厚さＴＰが０．５ｍｍ以下となるように皮膜５を形成することもできる。

〔３〕「突起周辺における皮膜の形成態様」
図８に、図６〔Ａ〕のＺＣ部の拡大構造を示す。
シリンダライナ２においては、ライナ外周面２２及び突起３の表面に沿って皮膜５が形成されている。また、括れ空間３４が埋められることのないように皮膜５が形成されている。即ち、シリンダライナ２を鋳ぐるんだ際に括れ空間３４へ鋳造材料が流れ込むように皮膜５が形成されている。なお、括れ空間３４が皮膜５により埋められている場合、括れ空間３４へ鋳造材料が充填されないため、ライナ低温部２７において突起３によるアンカー効果が得られないようになる。

＜シリンダブロックとシリンダライナとの接合状態＞
図９及び図１０を参照して、シリンダブロック１１とシリンダライナ２との接合状態について説明する。なお、図９及び図１０は、それぞれシリンダ１３の軸方向に沿ったシリンダブロック１１の断面構造を示す。

〔１〕「ライナ低温部の接合状態」
図９に、シリンダブロック１１とライナ低温部２７との接合状態（図１のＺＡ部の断面構造）を示す。

エンジン１においては、シリンダブロック１１と突起３とが噛み合った状態でシリンダブロック１１とライナ低温部２７とが接合されている。また、シリンダブロック１１とライナ低温部２７とが皮膜５を介して接合されている。

シリンダブロック１１と皮膜５との接合状態について、シリンダブロック１１よりも熱伝導率の小さいアルミナを通じて皮膜５が形成されていることにより、シリンダブロック１１と皮膜５とは熱伝導性が低い状態で機械的に接合されている。

エンジン１においては、こうした状態でシリンダブロック１１とライナ低温部２７とが接合されていることにより、次のような効果が得られるようになる。
（Ａ）皮膜５を通じてシリンダブロック１１とライナ低温部２７との間の熱伝導性が低くされているため、ライナ低温部２７のシリンダ壁温ＴＷの上昇が図られるようになる。

（Ｂ）突起３を通じてシリンダブロック１１とライナ低温部２７との接合強度が確保されているため、シリンダブロック１１とライナ低温部２７との剥離が抑制されるようになる。

〔２〕「ライナ高温部の接合状態」
図１０に、シリンダブロック１１とライナ高温部２６との接合状態（図１のＺＢ部の断面構造）を示す。

エンジン１においては、シリンダブロック１１と突起３とが噛み合った状態でシリンダブロック１１とライナ高温部２６とが接合されている。これにより、突起３のアンカー効果を通じてシリンダブロック１１とライナ高温部２６との接合強度が十分に確保されるようになる。また、シリンダブロック１１とライナ高温部２６との間の熱伝導性も十分に確保されるようになる。

＜突起の形成状態＞
表１を参照して、シリンダライナ２における突起３の形成状態について説明する。
本実施形態では、突起３の形成状態を示すパラメータ（形成状態パラメータ）として、「第１面積率ＳＡ」、「第２面積率ＳＢ」、「標準断面積ＳＤ」、「標準突起数ＮＰ」及び「標準突起長ＨＰ」を規定している。

ここで、形成状態パラメータの基礎となる「測定高さＨ」、「第１基準平面ＰＡ」及び「第２基準平面ＰＢ」について説明する。
（ａ）「測定高さＨ」は、ライナ外周面２２を基準とした突起３の軸方向の距離（突起３の高さ）を示す。ライナ外周面２２において測定高さＨは０ｍｍとなる。また、突起３の頂面３２Ａにおいて測定高さＨは最も大きくなる。
（ｂ）「第１基準平面ＰＡ」は、測定高さ０．４ｍｍの位置において突起３の径方向に沿う平面を示す。
（ｃ）「第２基準平面ＰＢ」は、測定高さ０．２ｍｍの位置において突起３の径方向に沿う平面を示す。

形成状態パラメータの内容について説明する。
〔Ａ〕「第１面積率ＳＡ」：第１面積率ＳＡは、ライナ外周面２２上の第１基準平面ＰＡの単位面積に占める突起３の面積（径方向断面積ＳＲ）の割合を示す。
〔Ｂ〕「第２面積率ＳＢ」：第２面積率ＳＢは、ライナ外周面２２上の第２基準平面ＰＢの単位面積に占める突起３の面積（径方向断面積ＳＲ）の割合を示す。
〔Ｃ〕「標準断面積ＳＤ」：標準断面積ＳＤは、ライナ外周面２２上の第１基準平面ＰＡにおける１つの突起３の面積（径方向断面積ＳＲ）を示す。
〔Ｄ〕「標準突起数ＮＰ」：標準突起数ＮＰは、ライナ外周面２２上の単位面積（１ｃｍ^２）当たりに形成されている突起３の数を示す。
〔Ｅ〕「標準突起長ＨＰ」：標準突起長ＨＰは、突起３における複数箇所の測定高さＨの平均値を示す。

本実施形態では、上記〔Ａ〕〜〔Ｅ〕の形成状態パラメータを表１の選択範囲内の値に設定することで、突起３によるライナ接合強度の向上の効果をさらに高めるとともに、突起３間における鋳造材料の充填性の向上を図るようにしている。また、上記パラメータの設定の他に、第１基準平面ＰＡ上において各突起３が独立して存在するようにシリンダライナ２を形成することで、より高い充填性が得られるようにもしている。

＜シリンダライナの製造方法＞
図１１、図１２及び表２を参照してシリンダライナ２の製造方法について説明する。
本実施形態では、金型遠心鋳造によりシリンダライナ２を製造するようにしている。また、上記形成状態パラメータの値を表１の選択範囲内におさめるため、金型遠心鋳造に関連するパラメータ（以下の〔Ａ〕〜〔Ｆ〕）の値を表２の選択範囲内に設定するようにしている。
〔Ａ〕懸濁液６１における耐火基材６１Ａの配合割合。
〔Ｂ〕懸濁液６１における粘結剤６１Ｂの配合割合。
〔Ｃ〕懸濁液６１における水６１Ｃの配合割合。
〔Ｄ〕耐火基材６１Ａの平均粒径。
〔Ｅ〕懸濁液６１に対する界面活性剤６２の添加割合。
〔Ｆ〕塗型剤６３の層（塗型層６４）の厚さ。

シリンダライナ２の製造は、図１１に示す手順をもって行われる。

［工程Ａ］耐火基材６１Ａ、粘結剤６１Ｂ、及び水６１Ｃを所定の割合で配合して懸濁液６１を作成する。この工程において、耐火基材６１Ａ、粘結剤６１Ｂ及び水６１Ｃの配合割合、並びに耐火基材６１Ａの平均粒径は、表２の選択範囲内の値に設定される。

［工程Ｂ］懸濁液６１に所定量の界面活性剤６２を添加して塗型剤６３を作成する。この工程において、懸濁液６１に対する界面活性剤６２の添加割合は、表２の選択範囲内の値に設定される。

［工程Ｃ］回転状態の金型６５を規定の温度まで加熱した後、その内周面（金型内周面６５Ａ）に塗型剤６３を噴霧塗布する。このとき、塗型剤６３の層（塗型層６４）が金型内周面６５Ａの全周にわたって略均一の厚さに形成されるように塗型剤６３の塗布を行う。この工程において、塗型層６４の厚さは、表２の選択範囲内の値に設定される。

金型６５の塗型層６４においては、上記［工程Ｃ］が行われた後に括れた形状の凹穴が形成される。
図１２を参照して、括れた形状の凹穴の形成態様について説明する。
［１］金型６５の金型内周面６５Ａには、複数の気泡６４Ａを含んだ状態で塗型層６４が形成される。
［２］気泡６４Ａに対して界面活性剤６２が作用することにより、塗型層６４の内周側に凹穴６４Ｂが形成される。
［３］凹穴６４Ｂの先端が金型内周面６５Ａに突き当たるまで拡大することにより、塗型層６４内に括れた形状の凹穴６４Ｃが形成される。

［工程Ｄ］塗型層６４が乾燥した後、回転状態の金型６５内へ鋳鉄の溶湯６６を鋳込む。このとき、塗型層６４の括れた形状の凹穴６４Ｃへ溶湯６６が流れ込むため、鋳造後のシリンダライナ２に括れた形状の突起（突起３）が形成されるようになる。

［工程Ｅ］溶湯６６が凝固してシリンダライナ２が形成された後、塗型層６４とともにシリンダライナ２を金型６５から取り出す。
［工程Ｆ］ブラスト処理装置６７により塗型層６４（塗型剤６３）をシリンダライナ２の外周から除去する。

＜形成状態パラメータの測定方法＞
図１３を参照して、３次元レーザ測定方法による形成状態パラメータの測定方法について説明する。なお、標準突起長ＨＰについては、別途の方法により測定される。

各形成状態パラメータの測定は、次の手順をもって行うことができる。
［１］シリンダライナ２から突起測定用試験片７１を作成する。
［２］非接触式の３次元レーザ測定器８１において、レーザ光８２の照射方向と突起３の軸方向とが略平行となるように突起測定用試験片７１を試験台８３へセットする（図１３〔Ａ〕）。
［３］３次元レーザ測定器８１から突起測定用試験片７１へ向けてレーザ光８２を照射する。（図１３〔Ｂ〕）。
［４］３次元レーザ測定器８１の測定結果を画像処理装置８４に取り込む。
［５］画像処理装置８４による画像処理を通じて突起３の等高線図８５（図１４）を表示し、等高線図８５に基づいて各形成状態パラメータを算出する。

＜突起の等高線図＞
図１４及び図１５を参照して、突起３の等高線図８５について説明する。図１４は、等高線図８５の一例を示す。図１５は、測定高さＨと等高線ＨＬとの関係を示す。なお、図１４においては、図１５の突起３と異なる突起３についての等高線図８５を示している。

等高線図８５においては、一定の測定高さＨ毎に等高線ＨＬが表示される。
例えば、測定高さ０ｍｍから測定高さ１．０ｍｍまで範囲において等高線ＨＬを０．２ｍｍ毎に表示するようにした場合、等高線図８５においては、測定高さ０ｍｍの等高線ＨＬ０、測定高さ０．２ｍｍの等高線ＨＬ２、測定高さ０．４ｍｍの等高線ＨＬ４、測定高さ０．６ｍｍの等高線ＨＬ６、測定高さ０．８ｍｍの等高線ＨＬ８及び測定高さ１．０ｍｍの等高線ＨＬ１０が表示される。

図１５において、等高線ＨＬ４は第１基準平面ＰＡに相当する。また、等高線ＨＬ２は第２基準平面ＰＢに相当する。なお、ここでは等高線ＨＬを０．２ｍｍ間隔毎に表示する場合を例示しているが、実際の等高線図８５では適宜の間隔で等高線ＨＬを表示することができる。

図１６及び図１７を参照して、等高線図８５の第１領域ＲＡ及び第２領域ＲＢについて説明する。図１６は、測定高さ０．４ｍｍの等高線ＨＬ４以外の等高線ＨＬを非表示にした等高線図８５（第１等高線図８５Ａ）を示す。図１７は、測定高さ０．２ｍｍの等高線ＨＬ２以外の等高線ＨＬを非表示にした等高線図８５（第２等高線図８５Ｂ）を示す。なお、図１６及び図１７において、実線は表示状態の等高線ＨＬを、破線は非表示状態の等高線ＨＬをそれぞれ示す。

本実施形態では、等高線図８５において等高線ＨＬ４に囲まれた領域を第１領域ＲＡとしている。即ち、第１等高線図８５Ａにおける斜線の領域が第１領域ＲＡに相当する。また、等高線図８５において等高線ＨＬ２に囲まれた領域を第２領域ＲＢとしている。即ち、第２等高線図８５Ｂにおける斜線の領域が第２領域ＲＢに相当する。

＜形成状態パラメータの算出方法＞
本実施形態のシリンダライナ２について、形成状態パラメータは等高線図８５に基づいてそれぞれ次のように算出することができる。

〔Ａ〕「第１面積率ＳＡについて」
第１面積率ＳＡは、等高線図８５の面積に占める第１領域ＲＡの面積の割合として算出することができる。即ち、下記計算式により第１面積率ＳＡの算出を行うことができる。

ＳＡ＝ＳＲＡ／ＳＴ×１００［％］

上記計算式において、「ＳＴ」は等高線図８５の全面積を示す。また、「ＳＲＡ」は等高線図８５における第１領域ＲＡの面積を合計した面積を示す。例えば、図１６の第１等高線図８５Ａをモデルとした場合、四角の領域の面積が「ＳＴ」となる。また、斜線の領域の面積が「ＳＲＡ」となる。なお、第１面積率ＳＡの算出に際して、等高線図８５にはライナ外周面２２以外の部分が含まれていないものとする。

〔Ｂ〕「第２面積率ＳＢについて」
第２面積率ＳＢは、等高線図８５の面積に占める第２領域ＲＢの面積の割合として算出することができる。即ち、下記計算式により第２面積率ＳＢの算出を行うことができる。

ＳＢ＝ＳＲＢ／ＳＴ×１００［％］

上記計算式において、「ＳＴ」は等高線図８５の全面積を示す。また、「ＳＲＢ」は等高線図８５における第２領域ＲＢの面積を合計した面積を示す。例えば、図１７の第２等高線図８５Ｂをモデルとした場合、四角の領域の面積が「ＳＴ」となる。また、斜線の領域の面積が「ＳＲＢ」となる。なお、第２面積率ＳＢの算出に際して、等高線図８５にはライナ外周面２２以外の部分が含まれていないものとする。

〔Ｃ〕「標準断面積ＳＤについて」
標準断面積ＳＤは、等高線図８５における個々の第１領域ＲＡの面積として算出することができる。例えば、図１６の第１等高線図８５Ａをモデルとした場合、斜線の領域の面積が標準断面積ＳＤとなる。

〔Ｄ〕「標準突起数ＮＰについて」
標準突起数ＮＰは、等高線図８５の単位面積（ここでは１ｃｍ^２）あたりにおける突起３の数として算出することができる。例えば、図１６の第１等高線図８５Ａまたは図１７の第２等高線図８５Ｂをモデルとした場合、図中の突起の数（１個）が標準突起数ＮＰとなる。なお、本実施形態のシリンダライナ２においては、単位面積（１ｃｍ^２）あたりに５個〜６０個の突起３が形成されているため、実際の標準突起数ＮＰと第１等高線図８５Ａ及び第２等高線図８５Ｂの標準突起数ＮＰとは異なった値となる。

〔Ｅ〕「標準突起長ＨＰについて」
標準突起長ＨＰは、各突起３について測定した１箇所または複数箇所の高さの平均値として算出することができる。なお、突起３の高さは、ダイヤルディプスゲージ等の測定機器により測定することができる。

なお、第１基準平面ＰＡ上において各突起３が独立して存在するか否かについては、等高線図８５における第１領域ＲＡに基づいて確認することができる。即ち、第１領域ＲＡ同士が干渉していないことをもって、第１基準平面ＰＡ上において各突起３が独立していることを確認することができる。

＜接合強度の評価方法＞
シリンダブロック１１とシリンダライナ２との接合強度について、その評価態様の一例について説明する。

図１８に、接合強度の評価方法の一例を示す。
接合強度の評価は、次の［１］〜［５］の手順をもって行うことができる。
［１］シリンダライナ２を備えたアルミニウム合金製の単気筒シリンダブロック７２をダイカストにより製造する（図１８〔Ａ〕）。
［２］単気筒シリンダブロック７２のシリンダ７３から強度評価用試験片７４を作成する。なお、強度評価用試験片７４は、シリンダライナ２のライナ低温部２７の一部（ライナ片７４Ａ及び皮膜５）とシリンダ７３のアルミ部（アルミ片７４Ｂ）とから構成される。［３］引っ張り試験機のアーム８６を強度評価用試験片７４（ライナ片７４Ａ及びアルミ片７４Ｂ）に接着する（図１８〔Ｂ〕）。
［４］引っ張り試験機のアーム８６の一方をクランプ８７により保持した後、ライナ片７４Ａとアルミ片７４Ｂとがシリンダの径方向（矢印Ｃの方向）へ剥離するように、他方のアーム８６を通じて強度評価用試験片７４に引っ張り荷重をかける（図１８〔Ｃ〕）。
［５］引っ張り試験を通じてライナ片７４Ａとアルミ片７４Ｂとが剥離したときの強度（単位面積あたりの荷重）をライナ接合強度として算出する。なお、シリンダライナ２のライナ高温部２６についても、上記［１］〜［５］の手順をもって接合強度の評価を行うことができる。

本実施形態のエンジン１について、上記評価方法によりシリンダブロック１１とシリンダライナ２との接合強度を測定したところ、基準エンジンよりも十分に高い接合強度を有することが確認されている。

＜実施形態の効果＞
以上詳述したように、本実施形態のシリンダライナによれば以下に示すような効果が得られるようになる。

（１）本実施形態のシリンダライナ２では、ライナ低温部２７のライナ外周面２２に皮膜５を形成するようにしている。これにより、エンジン１においてライナ低温部２７のシリンダ壁温ＴＷが上昇するため、エンジンオイルの粘度の低下を通じて燃料消費率を向上させることができるようになる。

（２）本実施形態のシリンダライナ２では、ライナ外周面２２に複数の突起３を形成するようにしている。これにより、シリンダブロック１１と突起３とが噛み合った状態でシリンダブロック１１とシリンダライナ２とが接合されるため、シリンダブロック１１とシリンダライナ２との接合強度を十分に確保することができるようになる。また、接合強度の向上を通じてシリンダボア１５の変形を抑制することができるようになる。

（３）本実施形態のシリンダライナ２では、皮膜厚さＴＰが０．５ｍｍ以下となるように皮膜５を形成している。これにより、シリンダブロック１１とライナ低温部２７との接合強度の低下を抑制することができるようになる。なお、皮膜厚さＴＰが０．５ｍｍよりも大きい場合には、突起３によるアンカー効果が小さくなるため、シリンダブロック１１とライナ低温部２７との接合強度が大幅に低下するようになる。

（４）本実施形態のシリンダライナ２では、標準突起数ＮＰが「５個〜６０個」の範囲に含まれるように突起３を形成している。これにより、ライナ接合強度を向上させることができるようになる。また、突起３間への鋳造材料の充填性を向上させることができるようになる。

なお、標準突起数ＮＰが上記選択範囲から外れている場合には、次のような不具合が生じるようになる。標準突起数ＮＰが５個よりも少ない場合、突起３の数の不足していることにより、ライナ接合強度の低下をまねくようになる。標準突起数ＮＰが６０個よりも多い場合、突起３同士の間隔が狭いことにより、突起３間への鋳造材料の充填性が低下するようになる。

（５）本実施形態のシリンダライナ２では、標準突起長ＨＰが「０．５ｍｍ〜１．０ｍｍ」の範囲に含まれるように突起３を形成している。これにより、ライナ接合強度及びシリンダライナ２の外径精度を向上させることができるようになる。

なお、標準突起長ＨＰが上記選択範囲から外れている場合には、次のような不具合が生じるようになる。標準突起長ＨＰが０．５ｍｍよりも小さい場合、突起３の高さが不足していることにより、ライナ接合強度の低下をまねくようになる。標準突起長ＨＰが１．０ｍｍよりも大きい場合、突起３が折れやすくなることにより、ライナ接合強度の低下をまねくようになる。また、突起３の高さが不均一となるため、外径精度が低下するようになる。

（６）本実施形態のシリンダライナ２では、第１面積率ＳＡが「１０％〜５０％」の範囲に含まれるように突起３を形成している。これにより、十分な大きさのライナ接合強度を確保することができるようになる。また、突起３間への鋳造材料の充填性を向上させることができるようになる。

なお、第１面積率ＳＡが上記選択範囲から外れている場合には、次のような不具合が生じるようになる。第１面積率ＳＡが１０％よりも小さい場合、第１面積率ＳＡが１０％以上の場合に比べてライナ接合強度の大幅な低下をまねくようになる。第１面積率ＳＡが５０％よりも大きい場合、第２面積率ＳＢが上限値（５５％）を上回るため、突起３間への鋳造材料の充填性が大幅に低下するようになる。

（７）本実施形態のシリンダライナ２では、第２面積率ＳＢが「２０％〜５５％」の範囲に含まれるように突起３を形成している。これにより、突起３間への鋳造材料の充填性を向上させることができるようになる。また、十分な大きさのライナ接合強度を確保することができるようになる。

なお、第２面積率ＳＢが上記選択範囲から外れている場合には、次のような不具合が生じるようになる。第２面積率ＳＢが２０％よりも小さい場合、第１面積率ＳＡが下限値（１０％）を下回るため、ライナ接合強度の大幅な低下をまねくようになる。第２面積率ＳＢが５５％よりも大きい場合、第２面積率ＳＢが５５％以下の場合に比べて突起３間への鋳造材料の充填性が大幅に低下するようになる。

（８）本実施形態のシリンダライナ２では、標準断面積ＳＤが「０．２ｍｍ^２〜３．０ｍｍ^２」の範囲に含まれるように突起３を形成している。これにより、シリンダライナ２の製造工程における突起３の破損を抑制することができるようになる。また、突起３間への鋳造材料の充填性を向上させることができるようになる。

なお、標準断面積ＳＤが上記選択範囲から外れている場合には、次のような不具合が生じるようになる。標準断面積ＳＤが０．２ｍｍ^２よりも小さい場合、突起３の強度が不足することにより、シリンダライナ２の製造工程において突起３の破損をまねくようになる。標準断面積ＳＤが３．０ｍｍ^２よりも大きい場合、突起３同士の間隔が狭いことにより、突起３間への鋳造材料の充填性が低下するようになる。

（９）本実施形態のシリンダライナ２では、第１基準平面ＰＡ上において各突起３（第１領域ＲＡ）が独立して存在するように突起３を形成している。これにより、突起３間への鋳造材料の充填性を向上させることができるようになる。なお、第１基準平面ＰＡ上において各突起３（第１領域ＲＡ）が独立していない場合、突起３同士の間隔が狭いことにより、突起３間への鋳造材料の充填性が低下するようになる。

（１０）エンジンにおいては、シリンダ壁温ＴＷの上昇によりシリンダボアが熱膨張するようになる。一方、シリンダ壁温ＴＷは軸方向において異なるため、これにともなってシリンダボアの変形量も軸方向において異なった大きさとなる。こうしたシリンダボアの変形量の違いは、ピストンのフリクションの増大をまねくため、燃料消費率を悪化させる要因の一つとなっている。

そこで、本実施形態のシリンダライナ２では、ライナ低温部２７のライナ外周面２２に皮膜５を形成する一方で、ライナ高温部２６のライナ外周面２２には皮膜５を形成しないようにしている。

これにより、エンジン１のライナ低温部２７のシリンダ壁温ＴＷ（図６〔Ｂ〕の破線）が基準エンジンのライナ低温部２７のシリンダ壁温ＴＷ（図６〔Ｂ〕の実線）よりも上昇する一方で、エンジン１のライナ高温部２６のシリンダ壁温ＴＷ（図６〔Ｂ〕の破線）は基準エンジンのライナ高温部２６のシリンダ壁温ＴＷ（図６〔Ｂ〕の実線）と略同じ大きさとなる。

従って、エンジン１においては、最小シリンダ壁温ＴＷＬと最大シリンダ壁温ＴＷＨとの差（シリンダ壁温差△ＴＷ）が基準エンジンのシリンダ壁温差△ＴＷよりも小さくなるため、軸方向におけるシリンダボア１５の変形量の差が小さくされる（変形量の均一化が図られる）ようになる。そして、こうした変形量の均一化を通じてピストンのフリクションが低減されるため、燃料消費率の向上を図ることができるようになる。

（１１）本実施形態のシリンダライナ２では、壁温境界２８からライナ下端２４へかけて皮膜厚さＴＰを徐々に大きく設定するようにしている。これにより、ライナ下端２４へ向かうにつれてシリンダブロック１１とシリンダライナ２との間の熱伝導性が低下するため、ライナ低温部２７の軸方向におけるシリンダ壁温ＴＷの差を縮小することができるようになる。

＜実施形態のその他の構成＞
なお、上記第１実施形態は、これを適宜変更した、例えば次のような形態として実施することもできる。

・上記第１実施形態では、壁温境界２８からライナ下端２４へかけて皮膜厚さＴＰが徐々に大きくなるように皮膜５を形成したが、ライナ低温部２７において皮膜厚さＴＰを略均一に設定することもできる。要するに、皮膜厚さＴＰの設定態様は、ライナ低温部２７の全体においてシリンダ壁温ＴＷが適正温度から大きく乖離しない範囲内で適宜変更することができる。

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態について、図１９〜図２１を参照して説明する。
本実施形態では、前記第１実施形態のシリンダライナにおける皮膜の形成態様を以下で説明するように変更している。なお、本実施形態のシリンダライナにおいて、以下で説明する構成以外については前記第１実施形態と同様となっている。

＜皮膜の形成態様＞
図１９に、図６〔Ａ〕のＺＣ部の拡大構造を示す。
シリンダライナ２において、ライナ低温部２７のライナ外周面２２には皮膜５が形成されている。

皮膜５は、鉄系材料の溶射層（鉄溶射層５２）により構成されている。
鉄溶射層５２は、複数の小溶射層５２Ａの積み重ねにより構成されている。また、鉄溶射層５２（小溶射層５２Ａ）の内部には、酸化物の層及び気孔が多数含まれている。

＜シリンダブロックとライナ低温部との接合状態＞
図２０に、シリンダブロック１１とライナ低温部２７との接合状態（図１のＺＡ部の断面構造）を示す。

シリンダブロック１１と皮膜５との接合状態について、酸化物の層及び気孔を多数含む溶射層を通じて皮膜５が形成されていることにより、シリンダブロック１１と皮膜５とは熱伝導性が低い状態で機械的に接合されている。

エンジン１においては、こうした状態でシリンダブロック１１とライナ低温部２７とが接合されていることにより、前記第１実施形態の『〔１〕「ライナ低温部の接合状態」』にて記載した（Ａ）及び（Ｂ）の効果が得られるようになる。

＜皮膜の製造方法＞
図２１を参照して、皮膜５の製造方法について説明する。
本実施形態では、アーク溶射を通じて皮膜５を形成するようにしている。

皮膜５の形成は、次の手順をもって行うことができる。
［１］アーク溶射装置９１により溶融したワイヤ９２をライナ低温部２７のライナ外周面２２へ吹き付けて小溶射層５２Ａを形成する（図２１〔Ａ〕）。
［２］１つの小溶射層５２Ａを形成した後、この小溶射層５２Ａの上に別の小溶射層５２Ａを形成する（図２１〔Ｂ〕）。
［３］所定の厚さの皮膜５が形成されるまで上記［２］の作業を繰り返す。

上記製造方法によれば、溶融して粒子となったワイヤ９２の表面が酸化するため、鉄溶射層５２（小溶射層５２Ａ）の内部に酸化物の層が形成されるようになる。これにより、皮膜５の断熱性能がより高められるようになる。

本実施形態では、アーク溶射に用いるワイヤ９２について、その直径を０．８ｍｍ以上に設定するようにしている。これにより、比較的粒径の大きいワイヤ９２の粉末がライナ低温部２７へ吹き付けられるため、形成された鉄溶射層５２内に多くの気孔が含まれるようになる。即ち、より高い断熱性を有する皮膜５を形成することができるようになる。

なお、ワイヤ９２の直径を０．８ｍｍよりも小さくした場合、粒径の小さいワイヤ９２の粉末がライナ低温部２７へ吹き付けられるため、ワイヤ９２の直径を０．８ｍｍ以上に設定した場合に比べて鉄溶射層５２の内部に含まれる気孔の数が大幅に減少するようになる。

＜実施形態の効果＞
以上詳述したように、この第２実施形態にかかるシリンダライナによれば、先の第１実施形態による前記（１）〜（１１）の効果に加えて、以下に示すような効果が得られるようになる。

（１２）本実施形態のシリンダライナ２では、複数の小溶射層５２Ａから鉄溶射層５２を構成するようにしている。これにより、鉄溶射層５２の内部に酸化物の層が多数形成されるため、シリンダブロック１１とライナ低温部２７との間の熱伝導性をより低下させることができるようになる。

＜実施形態のその他の構成＞
なお、上記第２実施形態は、これを適宜変更した、例えば次のような形態として実施することもできる。

・上記第２実施形態では、皮膜５の製造に際してワイヤ９２の直径を０．８ｍｍ以上に設定するようにしたが、ワイヤ９２の直径の選択範囲を次のように設定することもできる。即ち、ワイヤ９２の直径の選択範囲を「０．８ｍｍ〜２．４ｍｍ」の範囲に設定することもできる。なお、ワイヤ９２の直径を２．４ｍｍよりも大きくした場合には、ワイヤ９２の粒子が過度に大きくなることに起因して鉄溶射層５２の強度が大幅に低下すると考えられる。

（第３実施形態）
本発明の第３実施形態について、図２２及び図２３を参照して説明する。
本実施形態では、前記第１実施形態のシリンダライナにおいて、皮膜の形成態様を以下で説明するように変更している。なお、本実施形態のシリンダライナにおいて、以下で説明する構成以外については、前記第１実施形態と同様となっている。

＜皮膜の形成態様＞
図２２に、図６〔Ａ〕のＺＣ部の拡大構造を示す。
シリンダライナ２において、ライナ低温部２７のライナ外周面２２には皮膜５が形成されている。皮膜５は、シリンダライナ２の表面に形成された第１溶射層５３Ａと、第１溶射層５３Ａの表面に形成された第２溶射層５３Ｂとから構成されている。

第１溶射層５３Ａは、セラミック材料（アルミナやジルコニアなど）の溶射層により構成されている。なお、第１溶射層５３Ａの素材としては、シリンダブロック１１とライナ低温部２７との間の熱伝導性を低下させる素材を採用することができる。

第２溶射層５３Ｂは、アルミニウム合金（Ａｌ−Ｓｉ合金やＡｌ−Ｃｕ合金など）の溶射層により構成されている。なお、第２溶射層５３Ｂの素材としては、シリンダブロック１１との接合性が高い素材を採用することができる。

＜シリンダブロックとライナ低温部との接合状態＞
図２３に、シリンダブロック１１とライナ低温部２７との接合状態（図１のＺＡ部の断面構造）を示す。

シリンダブロック１１と皮膜５との接合状態について、シリンダブロック１１よりも熱伝導率の小さいアルミナを含めて皮膜５が形成されていることにより、シリンダブロック１１と皮膜５とは熱伝導性が低い状態で機械的に接合されている。

また、シリンダブロック１１との接合性が高い第２溶射層５３Ｂを含めて皮膜５が形成されていることにより、第１溶射層５３Ａのみを通じて皮膜５を構成した場合に比べてシリンダブロック１１と皮膜５との接合強度が向上するようになる。

＜皮膜の製造方法＞
本実施形態では、プラズマ溶射を通じて皮膜５を形成するようにしている。
皮膜５の形成は、次の手順をもって行うことができる。
［１］プラズマ溶射装置によりライナ低温部２７に第１溶射層５３Ａを形成する。
［２］第１溶射層５３Ａを形成した後、プラズマ溶射装置により第２溶射層５３Ｂを形成する。

＜実施形態の効果＞
以上詳述したように、この第３実施形態にかかるシリンダライナによれば、先の第１実施形態による前記（１）〜（１１）の効果に加えて、以下に示すような効果が得られるようになる。

（１３）本実施形態のシリンダライナ２では、第１溶射層５３Ａと第２溶射層５３Ｂとから皮膜５を構成するようにしている。これにより、第１溶射層５３Ａを通じて皮膜５の断熱作用を確保しつつ、第２溶射層５３Ｂを通じてシリンダブロック１１と皮膜５との接合性の向上を図ることができるようになる。

（第４実施形態）
本発明の第４実施形態について、図２４及び図２５を参照して説明する。
本実施形態では、前記第１実施形態のシリンダライナにおける皮膜の形成態様を以下で説明するように変更している。なお、本実施形態のシリンダライナにおいて、以下で説明する構成以外については、前記第１実施形態と同様となっている。

＜皮膜の形成態様＞
図２４に、図６〔Ａ〕のＺＣ部の拡大構造を示す。
シリンダライナ２において、ライナ低温部２７のライナ外周面２２には皮膜５が形成されている。皮膜５は、酸化物の層（酸化物層５４）により構成されている。

＜シリンダブロックとライナ低温部との接合状態＞
図２５に、シリンダブロック１１とライナ低温部２７との接合状態（図１のＺＡ部の断面構造）を示す。

シリンダブロック１１と皮膜５との接合状態について、酸化物を通じて皮膜５が形成されていることにより、シリンダブロック１１と皮膜５とは熱伝導性が低い状態で機械的に接合されている。

＜皮膜の製造方法＞
本実施形態では、高周波加熱を通じて皮膜５を形成するようにしている。
皮膜５の形成は、次の手順をもって行うことができる。
［１］高周波加熱装置によりライナ低温部２７を加熱する。
［２］ライナ外周面２２に所定の厚さの酸化物層５４が形成されるまで加熱を継続する。

上記製造方法によれば、ライナ低温部２７の加熱により突起３の先端部３２が溶融するため、先端部３２に他の部分よりも厚い酸化物層５４が形成されるようになる。従って、突起３の先端部３２周辺の断熱性能を向上させることができるようになる。また、突起３の括れ部３３においても十分な厚さの皮膜５が形成されるため、括れ部３３周辺での断熱性能をさらに向上させることができるようになる。

＜実施形態の効果＞
以上詳述したように、この第４実施形態にかかるシリンダライナによれば、先の第１実施形態による前記（１）〜（１１）の効果に加えて、以下に示すような効果が得られるようになる。

（１４）本実施形態のシリンダライナ２では、シリンダライナ２の加熱を通じて皮膜５を形成するようにしている。これにより、括れ部３３周辺の断熱性能を向上させることができるようになる。また、皮膜５を形成するための材料を別途用意する必要がないため、材料の管理にかかる手間やコストの低減を図ることができるようになる。

（第５実施形態）
本発明の第５実施形態について、図２６及び図２７を参照して説明する。
本実施形態では、前記第１実施形態のシリンダライナにおける皮膜の形成態様を以下で説明するように変更している。なお、本実施形態のシリンダライナにおいて、以下で説明する構成以外については、前記第１実施形態と同様となっている。

＜皮膜の形成態様＞
図２６に、図６〔Ａ〕のＺＣ部の拡大構造を示す。
シリンダライナ２において、ライナ低温部２７のライナ外周面２２には皮膜５が形成されている。皮膜５は、ダイカスト用の離型剤の層（離型剤層５５）により構成されている。

離型剤層５５の形成に際しては、例えば次のような離型剤を用いることができる。
・バーミキュライト、ヒタゾール及び水ガラスを所定の割合で調合した離型剤。
・シリコンを主成分とした液状材料及び水ガラスを所定の割合で調合した離型剤。

＜シリンダブロックとライナ低温部との接合状態＞
図２７に、シリンダブロック１１とライナ低温部２７との接合状態（図１のＺＡ部の断面構造）を示す。

シリンダブロック１１と皮膜５との接合状態について、シリンダブロック１１との密着性が低い離型剤を通じて皮膜５が形成されていることにより、シリンダブロック１１と皮膜５とは空隙５Ｈを介して接合されている。なお、シリンダブロック１１の製造に際しては、鋳造材料と離型剤層５５とが十分に密着していない箇所が存在する状態で鋳造材料が凝固するため、シリンダブロック１１と離型剤層５５との間に空隙５Ｈが形成されるようになる。

＜実施形態の効果＞
以上詳述したように、この第５実施形態にかかるシリンダライナによれば、先の第１実施形態による前記（１）〜（１１）の効果に加えて、以下に示すような効果が得られるようになる。

（１５）本実施形態のシリンダライナ２では、ダイカスト用の離型剤を用いて皮膜５を形成するようにしている。これにより、皮膜５の形成に際して、シリンダブロック１１の製造時に用いられるダイカスト用の離型剤またはその素材を流用することが可能となるため、工数やコストの低減を図ることができるようになる。

（第６実施形態）
本発明の第６実施形態について、図２６及び図２７を参照して説明する。
本実施形態では、前記第１実施形態のシリンダライナにおける皮膜の形成態様を以下で説明するように変更している。なお、本実施形態のシリンダライナにおいて、以下で説明する構成以外については、前記第１実施形態と同様となっている。

＜皮膜の形成態様＞
図２６に、図６〔Ａ〕のＺＣ部の拡大構造を示す。
シリンダライナ２において、ライナ低温部２７のライナ外周面２２には皮膜５が形成されている。皮膜５は、金型遠心鋳造用の塗型剤の層（塗型剤層５６）により構成されている。

塗型剤層５６の形成に際しては、例えば次のような塗型剤を用いることができる。
・珪藻土を主成分として調合した塗型剤。
・黒鉛を主成分として調合した塗型剤。

シリンダブロック１１と皮膜５との接合状態について、シリンダブロック１１との密着性が低い塗型剤を通じて皮膜５が形成されていることにより、シリンダブロック１１と皮膜５とは空隙５Ｈを介して接合されている。なお、シリンダブロック１１の製造に際しては、鋳造材料と塗型剤層５６とが十分に密着していない箇所が存在する状態で鋳造材料が凝固するため、シリンダブロック１１と塗型剤層５６との間に空隙５Ｈが形成されるようになる。

＜実施形態の効果＞
以上詳述したように、この第６実施形態にかかるシリンダライナによれば、先の第１実施形態による前記（１）〜（１１）の効果に加えて、以下に示すような効果が得られるようになる。

（１６）本実施形態のシリンダライナ２では、金型遠心鋳造用の塗型剤を用いて皮膜５を形成するようにしている。これにより、皮膜５の形成に際して、シリンダブロック１１の製造時に用いられる金型遠心鋳造用の塗型剤またはその素材を流用することが可能となるため、工数やコストの低減を図ることができるようになる。

（第７実施形態）
本発明の第７実施形態について、図２６及び図２７を参照して説明する。
本実施形態では、前記第１実施形態のシリンダライナにおける皮膜の形成態様を以下で説明するように変更している。なお、本実施形態のシリンダライナにおいて、以下で説明する構成以外については、前記第１実施形態と同様となっている。

＜皮膜の形成態様＞
図２６に、図６〔Ａ〕のＺＣ部の拡大構造を示す。
シリンダライナ２において、ライナ低温部２７のライナ外周面２２には皮膜５が形成されている。皮膜５は、低密着剤の層（低密着剤層５７）により構成されている。なお、低密着剤は、シリンダブロック１１との密着性が低い材料を含めて調合した液状材料を示す。

低密着剤層５７の形成に際しては、例えば次のような低密着剤を用いることができる。
・黒鉛と水ガラスと水とを調合した低密着剤。
・窒化ボロンと水ガラスとを調合した低密着剤。

シリンダブロック１１と皮膜５との接合状態について、シリンダブロック１１との密着性が低い低密着剤を通じて皮膜５が形成されていることにより、シリンダブロック１１と皮膜５とは空隙５Ｈを介して接合されている。なお、シリンダブロック１１の製造に際しては、鋳造材料と低密着剤層５７とが十分に密着していない箇所が存在する状態で鋳造材料が凝固するため、シリンダブロック１１と低密着剤層５７との間に空隙５Ｈが形成されるようになる。

＜皮膜の製造方法＞
本実施形態では、低密着剤の塗装及び乾燥を通じて皮膜５を形成するようにしている。
皮膜５の形成は、次の手順をもって行うことができる。
［１］所定の温度に加熱された炉内においてシリンダライナ２を一定時間にわたった保持することにより、シリンダライナ２の予熱を行う。
［２］液体の低密着剤が貯留された容器内にシリンダライナ２を浸すことにより、ライナ外周面２２に低密着剤を塗装する。
［３］上記［２］の工程を行った後、上記［１］の炉内においてシリンダライナ２を一定時間にわたった保持することにより、低密着剤を乾燥させる。
［４］乾燥して形成された低密着剤層５７が所定の厚さになるまで上記［１］〜［３］の工程を繰り返して行う。

＜実施形態の効果＞
以上詳述したように、この第７実施形態にかかるシリンダライナによれば、先の第１実施形態による前記（１）〜（１１）の効果に準じた効果が得られるようになる。

＜実施形態のその他の構成＞
なお、上記第７実施形態は、これを適宜変更した、例えば次のような形態として実施することもできる。

・低密着剤として、例えば次のようなものを採用することもできる。
（ａ）黒鉛と有機溶剤とを調合した低密着剤。
（ｂ）黒鉛と水とを調合した低密着剤。
（ｃ）窒化ボロン及び無機バインダまたは有機バインダを主成分とする低密着剤。

（第８実施形態）
本発明の第８実施形態について、図２６及び図２７を参照して説明する。
本実施形態では、前記第１実施形態のシリンダライナにおける皮膜の形成態様を以下で説明するように変更している。なお、本実施形態のシリンダライナにおいて、以下で説明する構成以外については、前記第１実施形態と同様となっている。

＜皮膜の形成態様＞
図２６に、図６〔Ａ〕のＺＣ部の拡大構造を示す。
シリンダライナ２において、ライナ低温部２７のライナ外周面２２には皮膜５が形成されている。皮膜５は、メタリック塗料の層（塗料層５８）により構成されている。

シリンダブロック１１と皮膜５との接合状態について、シリンダブロック１１との密着性が低いメタリック塗料を通じて皮膜５が形成されていることにより、シリンダブロック１１と皮膜５とは空隙５Ｈを介して接合されている。なお、シリンダブロック１１の製造に際しては、鋳造材料と塗料層５８とが十分に密着していない箇所が存在する状態で鋳造材料が凝固するため、シリンダブロック１１と塗料層５８との間に空隙５Ｈが形成されるようになる。

＜実施形態の効果＞
以上詳述したように、この第８実施形態にかかるシリンダライナによれば、先の第１実施形態による前記（１）〜（１１）の効果に準じた効果が得られるようになる。

（第９実施形態）
本発明の第９実施形態について、図２６及び図２７を参照して説明する。
本実施形態では、前記第１実施形態のシリンダライナにおける皮膜の形成態様を以下で説明するように変更している。なお、本実施形態のシリンダライナにおいて、以下で説明する構成以外については、前記第１実施形態と同様となっている。

＜皮膜の形成態様＞
図２６に、図６〔Ａ〕のＺＣ部の拡大構造を示す。
シリンダライナ２において、ライナ低温部２７のライナ外周面２２には皮膜５が形成されている。皮膜５は、耐熱樹脂の層（耐熱樹脂層５９）により構成されている。

シリンダブロック１１と皮膜５との接合状態について、シリンダブロック１１との密着性が低い耐熱樹脂を通じて皮膜５が形成されていることにより、シリンダブロック１１と皮膜５とは空隙５Ｈを介して接合されている。なお、シリンダブロック１１の製造に際しては、鋳造材料と耐熱樹脂層５９とが十分に密着していない箇所が存在する状態で鋳造材料が凝固するため、シリンダブロック１１と耐熱樹脂層５９との間に空隙５Ｈが形成されるようになる。

＜実施形態の効果＞
以上詳述したように、この第９実施形態にかかるシリンダライナによれば、先の第１実施形態による前記（１）〜（１１）の効果に準じた効果が得られるようになる。

（第１０実施形態）
本発明の第１０実施形態について、図２６及び図２７を参照して説明する。
本実施形態では、前記第１実施形態のシリンダライナにおける皮膜の形成態様を以下で説明するように変更している。なお、本実施形態のシリンダライナにおいて、以下で説明する構成以外については、前記第１実施形態と同様となっている。

＜皮膜の形成態様＞
図２６に、図６〔Ａ〕のＺＣ部の拡大構造を示す。
シリンダライナ２において、ライナ低温部２７のライナ外周面２２には皮膜５が形成されている。皮膜５は、化成処理を通じて形成された層（化成処理層５０）により構成されている。

化成処理層５０としては、例えば次のような層を形成することができる。
・りん酸塩の化成処理層。
・四三酸化鉄の化成処理層。

シリンダブロック１１と皮膜５との接合状態について、シリンダブロック１１との密着性が低い化成処理層を通じて皮膜５が形成されていることにより、シリンダブロック１１と皮膜５とは空隙５Ｈを介して接合されている。なお、シリンダブロック１１の製造に際しては、鋳造材料と化成処理層５０とが十分に密着していない箇所が存在する状態で鋳造材料が凝固するため、シリンダブロック１１と化成処理層５０との間に空隙５Ｈが形成されるようになる。

また、化成処理を通じて皮膜５を形成するようにしているため、突起３の括れ部３３においても皮膜５の厚さが十分に確保されるようになる。これにより、シリンダブロック１１の括れ部３３周辺に空隙５Ｈが形成されやすくなるため、括れ部３３周辺での断熱性能を向上させることができるようになる。

＜実施形態の効果＞
以上詳述したように、この第１０実施形態にかかるシリンダライナによれば、先の第１実施形態による前記（１）〜（１１）の効果に加えて、以下に示すような効果が得られるようになる。

（１７）本実施形態のシリンダライナ２では、化成処理を通じて皮膜５を形成するようにしている。これにより、括れ部３３周辺での断熱性能をより向上させることができるようになる。

（その他の実施形態）
その他、上記各実施形態に共通して変更することができる要素を以下に列挙する。
・上記各実施形態では、第１面積率ＳＡ及び第２面積率ＳＢの選択範囲を表１の選択範囲に設定するようにしたが、次のように変更することもできる。

第１面積率ＳＡ：１０％〜３０％
第２面積率ＳＢ：２０％〜４５％

こうした設定を採用することで、ライナ接合強度及び突起３間への鋳造材料の充填性をより向上させることができるようになる。

・上記各実施形態では、標準突起長ＨＰの選択範囲を「０．５ｍｍ〜１．０ｍｍ」に設定するようにしたが、次のように変更することもできる。即ち、標準突起長ＨＰの選択範囲を「０．５ｍｍ〜１．５ｍｍ」に設定することもできる。

・上記各実施形態では、ライナ低温部２７のライナ外周面２２に皮膜５を形成する一方で、ライナ高温部２６のライナ外周面２２には皮膜５を形成しないようにしたが、例えば次のように変更することもできる。即ち、ライナ低温部２７及びライナ高温部２６のライナ外周面２２に皮膜５を形成することもできる。こうした構成を採用した場合には、シリンダ壁温ＴＷが過度に低くなる箇所が生じることをより確実に抑制することができるようになる。

・上記各実施形態では、シリンダライナ２の周方向の全体にわたって皮膜５を形成するようにしたが、皮膜５の形成位置を次のように変更することもできる。即ち、シリンダ１３の配列方向において、シリンダボア１５間のライナ外周面２２には皮膜５を形成しないようにすることもできる。換言すると、シリンダ１３の配列方向において、隣り合うシリンダライナ２のライナ外周面２２と対向するライナ外周面２２を除いた範囲内で皮膜５を形成することもできる。こうした構成を採用した場合には、次の（イ）及び（ロ）の効果が奏せられるようになる。

（イ）シリンダボア１５間においては、隣り合うシリンダ１３からの熱がこもりやすいため、シリンダ１３の周方向におけるシリンダボア１５間以外の箇所よりもシリンダ壁温ＴＷが高くなる傾向を示す。従って、上記皮膜５の形成態様を採用することにより、シリンダ１３の周方向においてシリンダボア１５間に位置する箇所のシリンダ壁温ＴＷが過度に高くなることを抑制することができるようになる。

（ロ）シリンダ１３においては、上述のようにシリンダ壁温ＴＷが周方向の位置に応じて異なるため、これにともなってシリンダボア１５の変形量も周方向において異なった大きさとなる。こうしたシリンダボア１５の変形量の違いは、ピストンのフリクションの増大をまねくため、燃料消費率を悪化させる要因の一つとなる。

上記皮膜５の形成態様を採用した場合、シリンダ１３の周方向においてシリンダボア１５間以外の箇所の熱伝導性が低下する一方で、シリンダボア１５間の熱伝導性は通常のエンジンと同じになるため、シリンダボア１５間以外の箇所のシリンダ壁温ＴＷとシリンダボア１５間のシリンダ壁温ＴＷとの差が縮小されるようになる。これにより、周方向におけるシリンダボア１５の変形量の差が小さくされる（変形量の均一化が図られる）ため、ピストンのフリクションの低減を通じて燃料消費率の向上を図ることができるようになる。

・皮膜５の製造方法は、上記各実施形態にて例示した製造方法（溶射、塗装、樹脂コーティング及び化成処理）に限られず適宜の製造方法を採用することができる。
・上記各実施形態において、皮膜５の形成態様を次のように変更することもできる。即ち、以下の（Ａ）及び（Ｂ）の少なくとも一方の条件が満たされる範囲内で適宜の素材を用いて皮膜５を形成することもできる。
（Ａ）皮膜５の熱伝導率がシリンダライナ２の熱伝導率よりも小さい。
（Ｂ）皮膜５の熱伝導率がシリンダブロック１１の熱伝導率よりも小さい。

・上記各実施形態では、突起３の形成状態パラメータが表１の選択範囲内に設定されたシリンダライナ２に対して皮膜５を形成するようにしたが、突起３が設けられたいずれのシリンダライナに対しても皮膜５を形成することができる。

・上記各実施形態では、突起３が設けられたシリンダライナ２に対して皮膜５を形成するようにしたが、括れた形状以外の形状の突起が設けられたシリンダライナに対して皮膜５を形成することもできる。

・上記各実施形態では、突起３が設けられたシリンダライナ２に対して皮膜５を形成するようにしたが、突起が設けられていないシリンダライナに対して皮膜５を形成することもできる。

・上記各実施形態では、アルミニウム合金製エンジンに対して本発明のシリンダライナを適用したが、その他に、例えばマグネシウム合金製エンジンに対して本発明のシリンダライナを適用することも可能である。要するに、シリンダライナを備えるエンジンであればいずれのエンジンに対しても本発明のシリンダライナを適用することができる。また、そうした場合にあっても、上記各実施形態に準じた態様をもって本発明を具体化することにより、上記各実施形態の作用効果に準じた作用効果が奏せられるようになる。

１…エンジン、１１…シリンダブロック、１２…シリンダヘッド、１３…シリンダ、１４…シリンダ内壁、１５…シリンダボア。
２…シリンダライナ、２１…ライナ内周面、２２…ライナ外周面、２３…ライナ上端、２４…ライナ下端、２５…ライナ中間部、２６…ライナ高温部、２７…ライナ低温部、２８…壁温境界。

３…突起、３１…基端部、３２…先端部、３２Ａ…頂面、３２Ｂ…最大先端部、３３…括れ部、３３Ａ…括れ面、３４…括れ空間。
５…皮膜、５１…セラミック溶射層、５２…鉄溶射層、５２Ａ…小溶射層、５３Ａ…第１溶射層、５３Ｂ…第２溶射層、５４…酸化物層、５５…離型剤層、５６…塗型剤層、５７…低密着剤層、５８…塗料層、５９…耐熱樹脂層、５０…化成処理層、５Ｈ…空隙。

６１…懸濁液、６１Ａ…耐火基材、６１Ｂ…粘結剤、６１Ｃ…水、６２…界面活性剤、６３…塗型材、６４…塗型層、６４Ａ…気泡、６４Ｂ…凹穴、６４Ｃ…括れた形状の凹穴、６５…金型、６５Ａ…金型内周面、６６…溶湯、６７…ブラスト処理装置。

７１…突起測定用試験片、７２…単気筒シリンダブロック、７３…シリンダ、７４…強度評価用試験片、７４Ａ…ライナ片、７４Ｂ…アルミ片。
８１…３次元レーザ測定器、８２…レーザ光、８３…試験台、８４…画像処理装置、８５…等高線図、８５Ａ…第１等高線図、８５Ｂ…第２等高線図、８６…アーム、８７…クランプ。

９１…アーク溶射装置、９２…ワイヤ。
ＳＲ…径方向断面積、ＴＷ…シリンダ壁温、ＴＰ…皮膜厚さ、ＴＰｍａｘ…最大厚さ、Ｈ…測定高さ、ＰＡ…第１基準平面、ＰＢ…第２基準平面、ＳＡ…第１面積率、ＳＢ…第２面積率、ＳＤ…標準断面積、ＮＰ…標準突起数、ＨＰ…標準突起長、ＨＬ…等高線、ＲＡ…第１領域、ＲＢ…第２領域。

Claims

シリンダブロックに適用される鋳ぐるみ用のシリンダライナの製造方法において、
アーク溶射を通じて皮膜を外周面に形成するとともに、該アーク溶射に用いるワイヤの直径を０．８ｍｍ以上に設定する
ことを特徴とするシリンダライナの製造方法。
請求項１に記載のシリンダライナの製造方法において、
次の（１）および（２）の工程を含む
（１）溶融した前記ワイヤを当該シリンダライナの外周面に吹き付けて１つの層を形成する工程
（２）前記（１）の工程により形成した前記層の上に、溶融した前記ワイヤを吹き付けて１つの層を形成する工程
ことを特徴とするシリンダライナの製造方法。
請求項２に記載のシリンダライナの製造方法において、
前記（２）の工程で形成した前記層の厚さが所定の厚さよりも小さいときには、前記層の厚さが所定の厚さとなるまで前記（２）の工程を繰り返し行う
ことを特徴とするシリンダライナの製造方法。