JP2013148026A - Cylinder liner - Google Patents

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Noriji Yamamoto
憲志 山本
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a cylinder liner superior in corrosion resistance to sulfuric acid, and consequently superior in abrasion resistance, in spite of having a simple and inexpensive constitution.SOLUTION: A cylinder liner 10 is the cylinder liner 10 for holding a piston 1 which is fitted and inserted, making reciprocating linear motion, via a top ring 2, a second ring 4 and an oil ring 5 being piston rings, and is characterized by applying a material 20 of high corrosion resistance to a range including at least an abutting part on the top ring 2 being the piston ring in a piston top dead center position of an inner wall surface of the cylinder liner 10 in the reciprocating linear motion direction of the piston 1.

Description

本発明は、内燃機関のシリンダライナに関する。   The present invention relates to a cylinder liner for an internal combustion engine.

内燃機関のシリンダライナは、高速で往復運動するピストン及びピストンリングを気密性を保ちながら摺動自在に嵌挿保持する必要があることから、シリンダライナ材としては、ピストンやピストンリング等にスカッフ等を生じさせることなく良好に摺動させることができると共に、長期間に亘ってピストン及びピストンリングに対して激しく攻撃等することなく自身も摩耗等しないようにすることが望まれる。   Cylinder liners of internal combustion engines need to be slidably inserted and held while maintaining airtightness of pistons and piston rings that reciprocate at high speed. It is desirable to be able to slide well without causing any wear, and to prevent the piston and the piston ring from being worn or the like without violently attacking the piston and the piston ring over a long period of time.

このようなことから、従来より、種々の改良等が行われ、黒鉛と炭化物とを所定に分散させた組織を有する各種の合金鋳鉄が提案されているが、耐スカッフ性、耐摩耗性に優れる鋳鉄として、例えば、片状黒鉛鋳鉄(ねずみ鋳鉄)が採用されることが多い。
なお、特許文献1、特許文献2や特許文献3などには、シリンダライナ材の改良例が記載されている。
For this reason, various improvements have been made in the past, and various types of alloy cast iron having a structure in which graphite and carbide are dispersed in a predetermined manner have been proposed, but are excellent in scuff resistance and wear resistance. As cast iron, for example, flake graphite cast iron (grey cast iron) is often employed.
In addition, Patent Document 1, Patent Document 2, and Patent Document 3 describe examples of improving the cylinder liner material.

特開平05−214482号公報Japanese Patent Laid-Open No. 05-214482 特開2006−206986号公報JP 2006-206986 A 特開2008−106357号公報JP 2008-106357 A

ここで、内燃機関からの排気を浄化して大気汚染の拡大を抑制することは重要な課題であり、このためのシステム(装置)の一つとして、内燃機関からの排気の一部を燃焼室内に還流させて再燃焼させることで燃焼温度を下げ、排気中の窒素酸化物(以下、NOxという)の濃度(排出量)を低減するための所謂EGR(Exhaust Gas Recirculation:排気再循環)システムが採用されている。   Here, it is an important subject to purify the exhaust from the internal combustion engine to suppress the expansion of air pollution. As one of the systems (apparatus) for this purpose, a part of the exhaust from the internal combustion engine is removed from the combustion chamber. A so-called EGR (Exhaust Gas Recirculation) system for reducing the concentration of nitrogen oxides (hereinafter referred to as NOx) (exhaust amount) in the exhaust gas by lowering the combustion temperature by recirculation and re-combustion. It has been adopted.

このようなEGRシステムにおいては、EGRガスを燃焼室に還流させるため、吸気行程等において燃焼室内で膨張して冷却され、EGRガスから凝縮水が発生するおそれがある。   In such an EGR system, since EGR gas is recirculated to the combustion chamber, the EGR gas may be expanded and cooled in the combustion chamber during an intake stroke or the like, and condensed water may be generated from the EGR gas.

近年においては、なお一層効果的にNOxの排出量を低減するために、燃焼室内に還流させるEGRガスをEGRクーラ等により冷却するなどしてEGRガス量を増加させることも行われているため、より一層EGRガスから凝縮水が発生し易い状態となっており、燃焼室内壁(特に、温度の低いシリンダライナ内壁)にEGRガスの凝縮水が付着するおそれが高くなっている。   In recent years, in order to reduce the NOx emission amount even more effectively, the EGR gas amount is increased by cooling the EGR gas to be recirculated into the combustion chamber by using an EGR cooler or the like. Condensed water is more likely to be generated from EGR gas, and there is a high possibility that EGR gas condensed water will adhere to the combustion chamber wall (particularly, the inner wall of the cylinder liner having a low temperature).

ここで、EGRガスは燃料中の硫黄分を含むため、凝縮水には硫酸が含まれることになるので、この硫酸を含む凝縮水が内燃機関の燃焼室などの内壁等に付着・滞留などすると、鋳鉄などからなるシリンダライナに腐食や損傷等を引き起こすおそれがある。   Here, since the EGR gas contains sulfur in the fuel, the condensed water contains sulfuric acid. Therefore, if the condensed water containing sulfuric acid adheres to or stays on the inner wall of the combustion chamber of the internal combustion engine, etc. There is a risk of causing corrosion or damage to the cylinder liner made of cast iron or the like.

すなわち、図6に示すように、燃焼室内で発生した硫酸を含む凝縮水は、ピストン1の上死点付近においてシリンダライナ3の内壁に付着するおそれがある。   That is, as shown in FIG. 6, the condensed water containing sulfuric acid generated in the combustion chamber may adhere to the inner wall of the cylinder liner 3 in the vicinity of the top dead center of the piston 1.

そして、その付着した凝縮水中の硫酸は、図7においてトップリング(ピストンリング)2付近(図6のA部)を拡大して示すように、シリンダライナ3の内壁を腐食して孔食(凹凸)を発生させる(図7(A)参照)。   Then, the adhering sulfuric acid in the condensed water corrodes the inner wall of the cylinder liner 3 as shown in FIG. 7 in the vicinity of the top ring (piston ring) 2 (A portion in FIG. 6). ) Is generated (see FIG. 7A).

このあと、更に腐食が進行すると、図7(B)に示すように、シリンダライナ3の内壁面に露呈したセメンタイトが、燃焼圧を背面から受けて高面圧でシリンダライナ3と当接するトップリング2により掻き落とされてシリンダライナの母材から脱落する。   Thereafter, when the corrosion further progresses, as shown in FIG. 7 (B), the cementite exposed to the inner wall surface of the cylinder liner 3 receives the combustion pressure from the back surface and comes into contact with the cylinder liner 3 at a high surface pressure. 2 and scraped off from the base material of the cylinder liner.

この脱落したセメンタイトは非常に硬く脆い特性を有するため、図7(C)に示すように、シリンダライナ3の内壁と、トップリング2或いは他のピストンリング(セカンドリングやオイルリングなど)と、の間で砕かれるなどして研磨粉のように作用して、シリンダライナ3の内壁面やピストリング表面の摺動面の摩耗を促進してしまうことになる。   Since the fallen cementite has very hard and brittle characteristics, as shown in FIG. 7C, the inner wall of the cylinder liner 3 and the top ring 2 or other piston ring (second ring, oil ring, etc.) It acts like abrasive powder by being crushed between them, and promotes the wear of the inner wall surface of the cylinder liner 3 and the sliding surface of the piston ring surface.

その結果、図7(D)に示すように、シリンダライナ3の内壁面、特にトップリング付近の摩耗が大きくなり、これによりオイル消費量の増大やブローバイ等の増大を招くといったおそれが高まり、内燃機関の寿命や信頼性等を損なうおそれが想定される。   As a result, as shown in FIG. 7D, the wear on the inner wall surface of the cylinder liner 3, particularly in the vicinity of the top ring, increases, thereby increasing the risk of increasing oil consumption and blow-by. It is assumed that the engine life and reliability may be impaired.

本発明は、かかる実情に鑑みなされたものであって、簡単かつ低コストな構成でありながら、硫酸に対する耐食性に優れ延いては耐摩耗性に優れるシリンダライナを提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a cylinder liner that has a simple and low-cost configuration and has excellent corrosion resistance against sulfuric acid and thus excellent wear resistance.

このため、本発明に係るシリンダライナは、
往復直線運動するピストンをピストンリングを介して嵌挿保持するシリンダライナであって、
ピストンの往復直線運動方向における、シリンダライナの内壁面のピストン上死点位置におけるピストンリングであるトップリングとの当接部分を少なくとも含む範囲に、耐食性の高い材料を適用したことを特徴とする。
Therefore, the cylinder liner according to the present invention is
A cylinder liner that inserts and holds a piston that reciprocates linearly through a piston ring,
A material having high corrosion resistance is applied to a range including at least a contact portion with a top ring which is a piston ring at a piston top dead center position on an inner wall surface of the cylinder liner in a reciprocating linear motion direction of the piston.

本発明において、耐食性の高い材料が、Crを多く含む鉄系材料であることを特徴とすることができる。   In the present invention, the material having high corrosion resistance is an iron-based material containing a large amount of Cr.

本発明において、耐食性の高い材料のシリンダライナへの適用が、溶射であることを特徴とすることができる。   In the present invention, the application of the material having high corrosion resistance to the cylinder liner can be characterized by thermal spraying.

本発明において、ピストンの往復直線運動方向におけるシリンダライナの内壁面への耐食性の高い材料の適用範囲の下端は、ピストン上死点位置における前記トップリングの直近のピストンリングのリング溝上端よりピストン上死点側に位置するように設定されたことを特徴とすることができる。   In the present invention, the lower end of the application range of the highly corrosion-resistant material to the inner wall surface of the cylinder liner in the reciprocating linear motion direction of the piston is higher than the upper end of the ring groove of the piston ring closest to the top ring at the piston top dead center position. It can be characterized by being set to be located on the dead center side.

ここで、下端や下側はピストン下死点側端やピストン下死点側に相当し、上端や上側はピストン上死点側端やピストン上死点側に相当するものである(本明細書全体において同様である)。   Here, the lower end and the lower side correspond to the piston bottom dead center side end and the piston bottom dead center side, and the upper end and the upper side correspond to the piston top dead center side and the piston top dead center side (this specification) It is the same in the whole).

また、本発明において、ピストンの往復直線運動方向におけるシリンダライナの内壁面への耐食性の高い材料の適用範囲の下端は、ピストン上死点位置におけるピストンリングであるオイルリングのシリンダライナとの当接部の上端と、該オイルリングの直近のピストンリングのリング溝の下端と、の間に設定されたことを特徴とすることができる。

Further, in the present invention, the lower end of the application range of the highly corrosion-resistant material to the inner wall surface of the cylinder liner in the reciprocating linear motion direction of the piston is in contact with the cylinder liner of the oil ring that is the piston ring at the piston top dead center position. It is characterized in that it is set between the upper end of the part and the lower end of the ring groove of the piston ring nearest to the oil ring.

本発明によれば、簡単かつ低コストな構成でありながら、硫酸に対する耐食性に優れ延いては耐摩耗性に優れるシリンダライナを提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a cylinder liner that has a simple and low-cost configuration but has excellent corrosion resistance against sulfuric acid and thus excellent wear resistance.

本発明に係る一実施の形態のシリンダライナの構造例を示す断面図(ピストン摺動方向と平行な平面で断面を取った断面図)である。It is sectional drawing (sectional drawing which took the cross section in the plane parallel to a piston sliding direction) which shows the structural example of the cylinder liner of one Embodiment which concerns on this invention. 同上実施の形態に係るシリンダライナの内壁面に適用される硬質皮膜のピストン往復直線運動方向における適用範囲の一例を示す断面図(ピストン摺動方向と平行な平面で断面を取った断面図)である。It is sectional drawing (sectional drawing which took the cross section in the plane parallel to a piston sliding direction) which shows an example of the application range in the piston reciprocating linear motion direction of the hard film applied to the inner wall surface of the cylinder liner which concerns on embodiment same as the above. is there. 同上実施の形態に係るシリンダライナの内壁面に適用される硬質皮膜のピストン往復直線運動方向における適用範囲の他の一例を示す断面図(ピストン摺動方向と平行な平面で断面を取った断面図)である。Sectional drawing which shows another example of the application range in the piston reciprocating linear motion direction of the hard film applied to the inner wall surface of the cylinder liner according to the same embodiment as above (sectional view taken in a plane parallel to the piston sliding direction) ). 同上実施の形態に係るシリンダライナの内壁面に適用される硬質皮膜の成分の一例を示す表である。It is a table | surface which shows an example of the component of the hard film | membrane applied to the inner wall surface of the cylinder liner which concerns on embodiment same as the above. シリンダライナに嵌挿保持されて往復直線運動するピストンのピストン位置における摩擦力変化を示すタイムチャートである。It is a time chart which shows the frictional force change in the piston position of the piston which is inserted and hold | maintained at the cylinder liner, and reciprocates linearly. 硫酸を含む凝縮水のシリンダライナへのアタックの様子を説明する断面図である。It is sectional drawing explaining the mode of the attack to the cylinder liner of the condensed water containing a sulfuric acid. 図6のA部を抜き出して拡大した図で、摩耗のメカニズムを説明する拡大断面図である。It is the figure which extracted and expanded the A section of FIG. 6, and is an expanded sectional view explaining the mechanism of abrasion.

以下、本発明に係る一実施の形態を、添付の図面を参照しつつ説明する。なお、以下で説明する実施の形態により、本発明が限定されるものではない。   DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, an embodiment of the invention will be described with reference to the accompanying drawings. The present invention is not limited to the embodiments described below.

本発明者等は、種々の検討及び実験を重ねた結果、耐摩耗性に優れると共に耐食性に優れたシリンダライナを見い出すに至った。   As a result of repeating various studies and experiments, the present inventors have found a cylinder liner having excellent wear resistance and corrosion resistance.

すなわち、シリンダライナの摩耗は、図6及び図7で説明したように、ピストン上死点付近でのトップリング2の当接位置から始まりピストン下死点方向の摺動部に拡大していく特性がある。   That is, as described with reference to FIGS. 6 and 7, the wear of the cylinder liner starts from the contact position of the top ring 2 near the piston top dead center and spreads to the sliding portion in the piston bottom dead center direction. There is.

このため、このピストン上死点位置でのトップリング2の当接位置から下死点方向に向かう摩耗が比較的大きい部分に 耐食性の高い層を形成することで、摩耗を抑制することが可能と考えられる。   For this reason, it is possible to suppress wear by forming a layer having high corrosion resistance in a portion where wear from the contact position of the top ring 2 at the piston top dead center position toward the bottom dead center direction is relatively large. Conceivable.

つまり、本発明者は、図7(A)にて示したように、膨張行程においてEGRガスから凝縮水が発生し、この硫酸を含む凝縮水がピストン上死点付近におけるトップリング2の位置付近のシリンダライナ3の内壁面に付着して腐食が起こり、この腐食が進行すると、図7(B)に示したようにセメンタイトがシリンダライナの内壁面に露呈して脱落し、これが研磨粉となって、図7(B)に示したようにシリンダライナの内壁面の摩耗を促進するといったメカニズムを解明したことから、本発明者は、初期の硫酸による腐食(図7(A)参照)を抑制することができれば、セメンタイト等の脱落(図7(B)参照)を抑制することができ、延いては図7(C)、図7(D)に示したような摩耗の促進を抑制することができるため、シリンダライナの内壁面のピストン上死点付近でのトップリング2の当接位置付近に、耐食性の高い層を形成することとした。   That is, as shown in FIG. 7A, the inventor generates condensed water from the EGR gas in the expansion stroke, and the condensed water containing sulfuric acid is near the position of the top ring 2 near the top dead center of the piston. Corrosion occurs by adhering to the inner wall surface of the cylinder liner 3, and when this corrosion progresses, the cementite is exposed to the inner wall surface of the cylinder liner as shown in FIG. 7B, and this becomes abrasive powder. As shown in FIG. 7B, the present inventors have elucidated the mechanism of promoting the wear of the inner wall surface of the cylinder liner, and the present inventor has suppressed the initial corrosion due to sulfuric acid (see FIG. 7A). If it can be done, the fallout of cementite or the like (see FIG. 7B) can be suppressed, and further, the promotion of wear as shown in FIGS. 7C and 7D can be suppressed. Cylinder cylinder Near the contact position of the top ring 2 in the vicinity of the piston top dead center of the inner wall surface of the burner, it was decided to form a highly corrosion-resistant layer.

すなわち、本実施の形態では、例えば、図1に示すように、ピストン1の上死点付近におけるトップリング2の当接位置付近のシリンダライナ10の内壁面に、硫酸に対する耐食性の高い材料20を適用するようにした。   That is, in the present embodiment, for example, as shown in FIG. 1, a material 20 having high corrosion resistance against sulfuric acid is applied to the inner wall surface of the cylinder liner 10 near the top ring 2 contact position near the top dead center of the piston 1. Applied.

硫酸に対する耐食性の高い材料20としては、Crを多く含む鉄系の硬質コーティングなどを採用することができ、例えば、PVD、CVD、イオンプレーティング、スパッタリング、溶射などの手法により硬質コーティングを形成することができる。   As the material 20 having high corrosion resistance against sulfuric acid, an iron-based hard coating containing a large amount of Cr can be employed. For example, a hard coating is formed by a technique such as PVD, CVD, ion plating, sputtering, or thermal spraying. Can do.

なお、本実施の形態において、この耐食性の高い材料(硬質コーティング)20は、シリンダライナ10の内壁面の周方向においては全周に亘って適用することができる。   In the present embodiment, this highly corrosion-resistant material (hard coating) 20 can be applied over the entire circumference in the circumferential direction of the inner wall surface of the cylinder liner 10.

また、硫酸に対する耐食性の高い材料(硬質コーティング)20を適用するピストンの往復直線運動方向における範囲としては、図1に示すように、ピストン1の上死点付近におけるトップリング2との当接部分を少なくとも含む範囲とすることができる。   Further, as a range in the reciprocating linear motion direction of the piston to which the material (hard coating) 20 having high corrosion resistance against sulfuric acid is applied, as shown in FIG. 1, the contact portion with the top ring 2 in the vicinity of the top dead center of the piston 1 Can be included.

なお、例えば、図2に示すように、耐食性の高い材料(硬質コーティング)20を適用する範囲(ピストン往復直線運動方向)の上死点側上端は、ピストン1の上死点位置におけるトップリング2の当接部分より上側とし、下死点側下端はピストン1のセカンドランドまで延びてピストン1の上死点位置におけるセカンドリング4のリング溝の上端より上側となるように設定することができる。   For example, as shown in FIG. 2, the top dead center side upper end of the range (piston reciprocating linear motion direction) to which the highly corrosion-resistant material (hard coating) 20 is applied is the top ring 2 at the top dead center position of the piston 1. The bottom dead center side lower end extends to the second land of the piston 1 and can be set to be above the upper end of the ring groove of the second ring 4 at the top dead center position of the piston 1.

これにより、ピストン1の上死点位置において、トップリング2が、硬質コーティング20とシリンダライナ10の母材との上端付近の境目を攻撃して硬質コーティング20の剥離が発生するなどのおそれを抑制することができる。   As a result, the top ring 2 at the top dead center position of the piston 1 suppresses the possibility that the hard coating 20 is peeled off by attacking the boundary between the upper end of the hard coating 20 and the base material of the cylinder liner 10. can do.

また、ピストン1の上死点位置において、セカンドリング4が、硬質コーティング20とシリンダライナ10の母材との下端側付近の境目を攻撃して硬質コーティング20の剥離が発生するなどのおそれを抑制することができる。   Further, at the top dead center position of the piston 1, the second ring 4 suppresses the possibility that the hard coating 20 is peeled off by attacking the boundary near the lower end side between the hard coating 20 and the base material of the cylinder liner 10. can do.

更に、耐食性の高い材料を適用する範囲(ピストン往復直線運動方向)の下死点側下端は、図3に示すように、ピストン1の上死点位置におけるオイルリング5のシリンダライナ10との当接部の最上端と、オイルリング5の直近のピストンリング(トップリング2、セカンドリング4或いはサードリング)のリング溝の下端と、の間に設定することができる。なお、セカンドリング4やサードリングは省略される場合もある。また、場合によっては、オイルリング5の直近のピストンリングは、4thリングなどである場合もある。   Further, the bottom dead center side lower end of the range in which the material having high corrosion resistance (piston reciprocating linear motion direction) is applied is contacted with the cylinder liner 10 of the oil ring 5 at the top dead center position of the piston 1 as shown in FIG. It can be set between the uppermost end of the contact portion and the lower end of the ring groove of the piston ring (top ring 2, second ring 4 or third ring) closest to the oil ring 5. Note that the second ring 4 and the third ring may be omitted. In some cases, the piston ring closest to the oil ring 5 may be a 4th ring or the like.

これによって、ピストン1の上死点位置において、オイルリング5その他のオイルリング5の直近のピストンリング(トップリング2、セカンドリング4或いはサードリング)が、硬質コーティング20とシリンダライナ10の母材との下端側付近の境目を攻撃して硬質コーティング20の剥離が発生するなどのおそれを抑制することができる。   As a result, at the top dead center position of the piston 1, the piston ring (top ring 2, second ring 4 or third ring) immediately adjacent to the oil ring 5 and other oil rings 5 is bonded to the hard coating 20 and the base material of the cylinder liner 10. It is possible to suppress the possibility that the hard coating 20 is peeled off by attacking the boundary near the lower end side.

なお、マスキング等の製造工程の煩雑さなどを考慮すると、耐食性の高い材料(硬質コーティング)20を適用する範囲(ピストン往復直線運動方向)の上端は、シリンダライナ10の上端まで或いはその付近まで延在させた構成とすることも可能である。   In consideration of the complexity of the manufacturing process such as masking, the upper end of the range in which the highly corrosion-resistant material (hard coating) 20 is applied (in the direction of the reciprocating linear motion of the piston) extends to or near the upper end of the cylinder liner 10. It is also possible to have a configuration that exists.

また、耐食性の高い材料(硬質コーティング)20を適用する範囲(ピストン往復直線運動方向)の下死点側下端は、オイルリング5のリング溝の下端より下側まで伸ばすことも可能である。   In addition, the bottom dead center side lower end of the range (the piston reciprocating linear motion direction) in which the high corrosion resistance material (hard coating) 20 is applied can be extended below the lower end of the ring groove of the oil ring 5.

ここで、耐食性の高い材料(硬質コーティング、例えば溶射皮膜)20の材質(成分)の一例を、図4に示す。
図4に示すように、硬質コーティング(例えば溶射皮膜)の成分値としては、Mn=〜0.5(wt%)、Ni=〜0.3(wt%)、Cr=25〜30(wt%)、Mo=3.5〜4.5(wt%)、Fe=残部とすることができる。
Here, an example of the material (component) of the material (hard coating, eg, thermal spray coating) 20 having high corrosion resistance is shown in FIG.
As shown in FIG. 4, the component values of the hard coating (for example, thermal spray coating) are Mn = ˜0.5 (wt%), Ni = ˜0.3 (wt%), Cr = 25-30 (wt%) ), Mo = 3.5 to 4.5 (wt%), Fe = remainder.

なお、硬質コーティング(皮膜)の硬度としては、例えば、800Hv〜1000Hv程度とすることができる。   In addition, as hardness of a hard coating (film | membrane), it can be set as about 800Hv-1000Hv, for example.

なお、硬質コーティングを溶射やスパッタリングなどにより適用した後に、シリンダライナ10の内壁表面を整えるために、切削加工やホーニング加工などを施すこともできる。   In addition, in order to prepare the inner wall surface of the cylinder liner 10 after applying a hard coating by thermal spraying or sputtering, a cutting process or a honing process may be performed.

ところで、溶射やスパッタリングその他の方法によって硬質皮膜を形成する場合、シリンダライナ10の内壁表面には微小凹凸が多数形成され、この微小凹凸がオイル溜りとして機能することになるので、摺動面としての潤滑特性は改善される。   By the way, when a hard film is formed by thermal spraying, sputtering or other methods, a large number of minute irregularities are formed on the inner wall surface of the cylinder liner 10, and these minute irregularities function as an oil reservoir. Lubrication properties are improved.

よって、硬質皮膜を形成して硫酸に対する耐食性を改善することができると同時に、初期馴染み特性を改善することができると共に、長期的な摩耗を抑制することが可能である。   Therefore, it is possible to improve the corrosion resistance against sulfuric acid by forming a hard film, and at the same time, it is possible to improve the initial familiarity characteristics and to suppress long-term wear.

このように、本実施の形態では、シリンダライナ10の内壁面のピストン上死点位置でのトップリング2の当接部分を含む範囲(領域)に、硫酸に対する耐食性の高い材料を適用(コーティング等)するようにしたので、膨張行程において発生する硫酸を含む凝縮水が付着して硫酸による攻撃(図7(A)参照)を受けても耐えることができるため、図7(B)に示したようにセメンタイト等がシリンダライナの内壁面に露呈して脱落し、これが研磨粉となって図7(C)延いては図7(D)に示したようにシリンダライナ10の内壁面の摩耗を促進するといった現象の発生を抑制することができ、以って長期に亘ってシリンダライナ10の内壁面の摩耗を低減することができる。   As described above, in the present embodiment, a material having high corrosion resistance against sulfuric acid is applied to the range (region) including the contact portion of the top ring 2 at the piston top dead center position on the inner wall surface of the cylinder liner 10 (coating or the like). As shown in FIG. 7 (B), the condensed water containing sulfuric acid generated in the expansion process can withstand the attack by sulfuric acid (see FIG. 7 (A)). As shown in FIG. 7 (C) and FIG. 7 (D), the cementite and the like are exposed to the inner wall surface of the cylinder liner and fall off. Occurrence of a phenomenon such as acceleration can be suppressed, and wear of the inner wall surface of the cylinder liner 10 can be reduced over a long period of time.

なお、本実施の形態では、図1〜図3に示したように、ピストン往復直線運動方向において、シリンダライナ10の内壁面のピストン上死点位置でのトップリング2の当接部位分を含む範囲に、硫酸に対する耐食性の高い材料を適用するようにしたので、適用範囲を狭くして製品コストや製造時間などの削減を図りながら、摩耗発生の初期におけるセメンタイト等の脱落を効果的に防止することができ、延いては長期に亘って摩耗を低減することができる。   In the present embodiment, as shown in FIGS. 1 to 3, the contact portion of the top ring 2 at the piston top dead center position on the inner wall surface of the cylinder liner 10 is included in the reciprocating linear motion direction of the piston. The range is made of a material that has high corrosion resistance to sulfuric acid, so that the application range is narrowed to reduce product costs, manufacturing time, etc., while effectively preventing the fall off of cementite and the like in the early stages of wear. Thus, wear can be reduced over a long period of time.

更に、本実施の形態では、硫酸に対する耐食性の高い材料が適用されるピストン往復直線運動方向におけるシリンダライナ10の内壁面のピストン上死点位置でのトップリング2の当接部分を含む範囲の下端が、各ピストンリングのシリンダライナ10の内壁面との当接位置(上死点位置)と重ならないようにしたので、摺動速度が0となり潤滑特性の悪いピストン上死点位置で、硫酸に対する耐食性の高い材料と、シリンダライナの母材と、の境目を、ピストンリングが攻撃し、硫酸に対する耐食性の高い材料の剥離が発生するなどのおそれを効果的に抑制することができる。   Furthermore, in the present embodiment, the lower end of the range including the abutting portion of the top ring 2 at the piston top dead center position on the inner wall surface of the cylinder liner 10 in the direction of the reciprocating linear motion of the piston to which a material having high corrosion resistance against sulfuric acid is applied. However, since the piston ring does not overlap with the contact position (top dead center position) with the inner wall surface of the cylinder liner 10 of each piston ring, the sliding speed becomes zero and the piston top dead center position with poor lubrication characteristics The possibility that the piston ring attacks the boundary between the material having high corrosion resistance and the base material of the cylinder liner and peeling of the material having high corrosion resistance to sulfuric acid can be effectively suppressed.

なお、ピストン上死点付近は、ピストン速度が0となるため、流体潤滑における油膜形成が良好に行えないため、境界潤滑或いは固体接触となる部分が局所的に発生するなど潤滑特性が非常に厳しくなるため、図5に示すように、摩擦力が最大となり、シリンダライナの摩耗に対して厳しいものとなる。特に、トップリングの背面には高い燃焼圧が作用するため、接触面圧がピストンリング中最も高くなるため、潤滑特性及び摩耗特性に厳しいものとなる(図7(D)等参照)。   Since the piston speed is 0 near the top dead center of the piston, oil film formation cannot be satisfactorily performed in fluid lubrication, so that the lubrication characteristics are extremely strict, such as the occurrence of boundary lubrication or solid contact locally. Therefore, as shown in FIG. 5, the frictional force becomes the maximum, and it becomes severe against the wear of the cylinder liner. In particular, since a high combustion pressure acts on the back surface of the top ring, the contact surface pressure is the highest in the piston ring, so that the lubrication characteristics and wear characteristics are severe (see FIG. 7D, etc.).

ところで、本実施の形態に係るシリンダライナ10の母材の材料は、従来の鋳鉄材とすることができ、例えば、片状黒鉛鋳鉄(ねずみ鋳鉄)などとすることができる。   By the way, the material of the base material of the cylinder liner 10 according to the present embodiment can be a conventional cast iron material, for example, flake graphite cast iron (grey cast iron).

また、本実施の形態に係るシリンダライナ10は、内燃機関のシリンダライナとして採用されることができるが、これに限定されるものではなく、他への利用が制限されるものでもなく、種々の目的や要求等に応じて、様々な利用に供することができるものである。   Further, the cylinder liner 10 according to the present embodiment can be employed as a cylinder liner of an internal combustion engine, but is not limited to this, and is not limited to other uses, and various It can be used for various purposes according to the purpose and request.

また、本実施の形態に係る鋳鉄材からなるシリンダライナが用いられる内燃機関は、ディーゼル燃焼機関に限定されるものではなく、ガソリンその他の燃料を使用する内燃機関とすることができ、燃焼方式に拘わらず、あらゆる移動式・定置式の内燃機関とすることができる。   In addition, the internal combustion engine in which the cylinder liner made of cast iron according to the present embodiment is used is not limited to a diesel combustion engine, and can be an internal combustion engine that uses gasoline or other fuels. Regardless, it can be any mobile / stationary internal combustion engine.

更には、本実施の形態に係るシリンダライナ10は、外燃機関のシリンダライナとして利用することができる。   Furthermore, the cylinder liner 10 according to the present embodiment can be used as a cylinder liner of an external combustion engine.

また、本実施の形態に係るシリンダライナ10は、燃焼を伴わないエアコンプレッサなどのシリンダライナとして利用することもできる。   The cylinder liner 10 according to the present embodiment can also be used as a cylinder liner such as an air compressor that does not involve combustion.

また、本実施の形態に係るシリンダライナ10は、シリンダライナに限定されるものでもなく、シリンダライナを採用せずシリンダブロックに直接ピストンを嵌挿させる場合に、そのシリンダボアの内壁面に同様の処理を施すことも可能である。   Further, the cylinder liner 10 according to the present embodiment is not limited to the cylinder liner, and when the piston is directly fitted into the cylinder block without using the cylinder liner, the same processing is applied to the inner wall surface of the cylinder bore. It is also possible to apply.

以上で説明した本発明に係る一実施の形態は、本発明を説明するための例示に過ぎず、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々変更を加え得ることは可能である。   The embodiment according to the present invention described above is merely an example for explaining the present invention, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention.

1 ピストン
2 トップリング(ピストンリング)
4 セカンドリング(ピストンリング)
5 オイルリング(ピストンリング)
10 シリンダライナ
20 耐食性の高い材料(硬質コーティング、硬質皮膜)
1 piston 2 top ring (piston ring)
4 Second ring (piston ring)
5 Oil ring (piston ring)
10 Cylinder liner 20 Material with high corrosion resistance (hard coating, hard coating)

Claims (5)

往復直線運動するピストンをピストンリングを介して嵌挿保持するシリンダライナであって、
ピストンの往復直線運動方向における、シリンダライナの内壁面のピストン上死点位置におけるピストンリングであるトップリングとの当接部分を少なくとも含む範囲に、耐食性の高い材料を適用したことを特徴とするシリンダライナ。
A cylinder liner that inserts and holds a piston that reciprocates linearly through a piston ring,
A cylinder in which a material having high corrosion resistance is applied to a range including at least a contact portion with a top ring which is a piston ring at a piston top dead center position on an inner wall surface of the cylinder liner in a reciprocating linear motion direction of the piston. Liner.
耐食性の高い材料が、Crを多く含む鉄系材料であることを特徴とする請求項1に記載のシリンダライナ。   The cylinder liner according to claim 1, wherein the material having high corrosion resistance is an iron-based material containing a large amount of Cr. 耐食性の高い材料のシリンダライナへの適用が、溶射であることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のシリンダライナ。
に適湯は、
The cylinder liner according to claim 1 or 2, wherein the application of the material having high corrosion resistance to the cylinder liner is thermal spraying.
Suitable hot water is
ピストンの往復直線運動方向におけるシリンダライナの内壁面への耐食性の高い材料の適用範囲の下端は、ピストン上死点位置における前記トップリングの直近のピストンリングのリング溝上端よりピストン上死点側に位置するように設定されたことを特徴とする請求項1〜請求項3の何れか1つに記載のシリンダライナ。   The lower end of the application range of the highly corrosion-resistant material on the inner wall surface of the cylinder liner in the reciprocating linear motion direction of the piston is closer to the piston top dead center side than the upper end of the ring groove of the piston ring closest to the top ring at the piston top dead center position. The cylinder liner according to any one of claims 1 to 3, wherein the cylinder liner is set to be positioned. ピストンの往復直線運動方向におけるシリンダライナの内壁面への耐食性の高い材料の適用範囲の下端は、ピストン上死点位置におけるピストンリングであるオイルリングのシリンダライナとの当接部の上端と、該オイルリングの直近のピストンリングのリング溝の下端と、の間に設定されたことを特徴とする請求項1〜請求項3の何れか1つに記載のシリンダライナ。

The lower end of the range of application of the highly corrosion-resistant material to the inner wall surface of the cylinder liner in the direction of reciprocating linear motion of the piston is the upper end of the abutting portion of the oil ring that is the piston ring at the piston top dead center position, The cylinder liner according to any one of claims 1 to 3, wherein the cylinder liner is set between a lower end of a ring groove of a piston ring nearest to the oil ring.

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9657682B2 (en) 2015-06-02 2017-05-23 Caterpillar Inc. Cylinder liner assembly having a thermal barrier coating
JP2018003673A (en) * 2016-06-30 2018-01-11 トヨタ自動車株式会社 Cylinder block
WO2019043932A1 (en) * 2017-09-04 2019-03-07 日産自動車株式会社 Internal combustion engine
CN113431695A (en) * 2021-07-30 2021-09-24 中原内配集团股份有限公司 Cylinder sleeve, engine and cylinder sleeve processing method

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63195367A (en) * 1987-02-09 1988-08-12 Toyota Motor Corp Cylinder bore for internal combustion engine
JPH0518316A (en) * 1991-07-11 1993-01-26 Toyota Motor Corp Cylinder for internal combustion engine
JPH07217490A (en) * 1994-01-28 1995-08-15 Nippon Piston Ring Co Ltd Cylinder, cylinder liner and manufacture thereof

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63195367A (en) * 1987-02-09 1988-08-12 Toyota Motor Corp Cylinder bore for internal combustion engine
JPH0518316A (en) * 1991-07-11 1993-01-26 Toyota Motor Corp Cylinder for internal combustion engine
JPH07217490A (en) * 1994-01-28 1995-08-15 Nippon Piston Ring Co Ltd Cylinder, cylinder liner and manufacture thereof

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9657682B2 (en) 2015-06-02 2017-05-23 Caterpillar Inc. Cylinder liner assembly having a thermal barrier coating
JP2018003673A (en) * 2016-06-30 2018-01-11 トヨタ自動車株式会社 Cylinder block
WO2019043932A1 (en) * 2017-09-04 2019-03-07 日産自動車株式会社 Internal combustion engine
CN113431695A (en) * 2021-07-30 2021-09-24 中原内配集团股份有限公司 Cylinder sleeve, engine and cylinder sleeve processing method

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