JP2020051390A - Structure of cylinder of internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、往復動内燃機関のシリンダの構造に関する。 The present invention relates to a structure of a cylinder of a reciprocating internal combustion engine.
内燃機関のシリンダには、当該シリンダ内に収容されるピストンの摺動を円滑ならしめるとともに耐摩耗性及び耐衝撃性を高める目的で、シリンダライナを配置することが多い。典型的には、下記特許文献に開示されているように、アルミニウム合金等によりシリンダブロックを鋳造する際に、鋳鉄製の円筒形状をなすシリンダライナ部材を鋳込む。 BACKGROUND ART A cylinder liner is often arranged in a cylinder of an internal combustion engine for the purpose of smoothing the sliding of a piston housed in the cylinder and improving wear resistance and impact resistance. Typically, when a cylinder block is cast from an aluminum alloy or the like, a cylinder liner member made of cast iron and having a cylindrical shape is cast as disclosed in the following patent document.
このシリンダライナは、シリンダの軸方向の略全長に亘っている。しかし、シリンダの最上部にはシリンダライナが存在せず、当該部位にはシリンダブロックの母材であるアルミニウム合金等が燃焼室に面して表出する。その結果、当該部位の熱伝導率が高くなり、つまり当該部位から放熱しやすくなって、冷却損失が発生する。加えて、膨張行程中に放出された熱が吸気行程中に帰還して吸気を昇温させ、充填効率の低下を招く問題もある。また、シリンダライナの内周面には焼き付き防止のためのクロスハッチを施すが、これがシリンダライナとピストンリングとの間の摩擦を増大させる要因となる。 The cylinder liner extends over substantially the entire axial length of the cylinder. However, the cylinder liner does not exist at the top of the cylinder, and the base material of the cylinder block, such as an aluminum alloy, is exposed to the combustion chamber at that portion. As a result, the thermal conductivity of the site increases, that is, heat is easily radiated from the site, and cooling loss occurs. In addition, there is also a problem that the heat released during the expansion stroke returns during the intake stroke to raise the temperature of the intake air, thereby lowering the charging efficiency. Further, a cross hatch is provided on the inner peripheral surface of the cylinder liner to prevent seizure, and this causes a friction between the cylinder liner and the piston ring to increase.
近時、摩擦損失の一層の低減を目論み、シリンダライナを配置する代わりに、シリンダ孔の内周面に金属材料を溶射して溶射層を設けることも試みられている。溶射層には、微小のピット(凹穴)が多数ポーラス状に形成され、そのピットに潤滑油が捉えられる。だが、溶射層の厚みが薄いために冷却損失が大きくなるきらいがある。 Recently, in order to further reduce the friction loss, instead of disposing a cylinder liner, it has been attempted to spray a metal material on an inner peripheral surface of a cylinder hole to provide a sprayed layer. A large number of minute pits (concave holes) are formed in the sprayed layer in a porous shape, and lubricating oil is captured in the pits. However, since the thickness of the sprayed layer is small, cooling loss tends to increase.
本発明は、摩擦損失の低減と保温性の向上による冷却損失の低減との両立を図った内燃機関のシリンダを実現することを所期の目的としている。 An object of the present invention is to realize a cylinder of an internal combustion engine that achieves both a reduction in friction loss and a reduction in cooling loss by improving heat retention.
本発明に係る内燃機関のシリンダの構造は、シリンダブロックに穿たれたシリンダ孔と、前記シリンダ孔における、ピストンのトップリングが到達しない最上部を除く領域に配置されたシリンダライナと、前記シリンダライナの内周面に材料を溶射して設けられた第一の溶射層と、前記シリンダ孔の最上部の内周面に前記第一の溶射層とは異なる材料を溶射して設けられた第二の溶射層とを具備することを特徴とする。第一の溶射層には低摩擦性の材料を用いることができ、第二の溶射層には高断熱性の材料を用いることができる。 The structure of a cylinder of an internal combustion engine according to the present invention includes: a cylinder hole formed in a cylinder block; a cylinder liner disposed in a region of the cylinder hole except for an uppermost portion to which a piston top ring does not reach; A first sprayed layer provided by spraying a material on the inner peripheral surface of the first sprayed layer, and a second sprayed layer provided by spraying a material different from the first sprayed layer on the innermost surface of the uppermost portion of the cylinder hole. And a thermal spray layer. A low friction material can be used for the first sprayed layer, and a high heat insulating material can be used for the second sprayed layer.
本発明によれば、摩擦損失の低減と保温性の向上による冷却損失の低減との両立を図った内燃機関のシリンダを実現できる。 According to the present invention, it is possible to realize a cylinder of an internal combustion engine that achieves both a reduction in friction loss and a reduction in cooling loss by improving heat retention.
本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。図1に示すように、本実施形態の内燃機関のシリンダは、シリンダブロック1に穿ったシリンダ孔11と、シリンダ孔11におけるピストン6のトップリング61が到達しない最上部12を除く領域に配置したシリンダライナ2と、シリンダライナ2の内周面に材料を溶射して設けた第一の溶射層3と、シリンダ孔11の最上部12の内周面に第一の溶射層3とは異なる材料を溶射して設けた第二の溶射層4とを具備する。シリンダ孔11の周壁の外側には、冷却水が流通するウォータジャケット5が存在する。
An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. As shown in FIG. 1, the cylinder of the internal combustion engine of the present embodiment is arranged in a region excluding a cylinder hole 11 formed in the
シリンダブロック1は、例えばアルミニウム合金等を材料として鋳造する。シリンダライナ2は、例えば鋳鉄等を材料とする円筒状をなす部材であり、シリンダブロック1を鋳造する際にシリンダ孔11に鋳込むことができる。シリンダライナ2の上端部には、内側方に向かって僅かに突出した凸縁21を形成している。凸縁21は、シリンダライナ2の中心軸回りの円状に一周連続しており、第一の溶射層3と第二の溶射層4とを隔てている。この凸縁21の突出寸法は、溶射層3、4の厚みに近いかこれに略等しい。
The
図2に示すように、シリンダライナ2の上端部の凸縁21は、シリンダブロック1の鋳造時にシリンダライナ2をシリンダブロック1に対して位置決めするために利用できる。即ち、シリンダ孔11の最上部12の内周面及びシリンダライナ2の内周面から突出しているこの凸縁21を、上型7及び下型8により挟持した上で、シリンダブロック1の鋳造を行う。
As shown in FIG. 2, the
シリンダライナ2及びその内周の第一の溶射層3は、シリンダの軸方向の略全長に亘っている。第一の溶射層3は、シリンダ内を往復動するピストン6のリング61、62、63が摺動する部位であるため、低摩擦性であることが望ましい。第一の溶射層3は、例えば鉄系合金やチタン系合金等の粒子を、溶融またはそれに近い状態まで加熱した上でシリンダライナ2の内周面に吹き付けることにより成形する。第一の溶射層3には、微小のピット(凹穴)が多数ポーラス状に形成され、そのピットに潤滑油が捉えられる。
The cylinder liner 2 and the first sprayed
第二の溶射層4は、燃焼室に面する一方で、ピストン6のリング61、62、63が接触しない部位であるため、低摩擦性であることは要求されず、その代わりに高断熱性であることが望ましい。第二の溶射層4は、例えばセラミックやアルミニウム合金等の粒子を、溶融またはそれに近い状態まで加熱した上でシリンダ孔11の最上部12の内周面に吹き付けることにより成形する。第二の溶射層4の材料としてアルミニウム合金を用いる場合には、アルマイト処理(陽極酸化皮膜処理)を施して断熱性即ち保温性を高める。
The second sprayed layer 4 faces the combustion chamber, but does not contact the
本実施形態のシリンダの構造では、第一の溶射層3を設けることによりシリンダライナ2の内周を被覆して摩擦損失を低減させている。第一の溶射層3の断熱性は必ずしも高くないものの、その外側にシリンダライナ2が存在しており、このシリンダライナ2が保温性を向上させる。燃焼室に臨むシリンダ孔11の最上部12には、高断熱性の第二の溶射層4を設けて当該最上部12を被覆している。これらシリンダライナ2及び第二の溶射層4により、冷却損失を低減させている。膨張行程中の放熱だけでなく、膨張行程中に逃げた熱が吸気行程中に吸気を昇温させ充填効率を低下させる問題も併せて抑制することができる。
In the structure of the cylinder of the present embodiment, the first sprayed
なお、本発明は以上に詳述した実施形態に限られるものではない。各部の具体的な構成は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。 Note that the present invention is not limited to the embodiment described in detail above. The specific configuration of each part can be variously modified without departing from the spirit of the present invention.
本発明は、往復動内燃機関のシリンダに適用することができる。 The present invention can be applied to a cylinder of a reciprocating internal combustion engine.
1…シリンダブロック
11…シリンダ孔
12…最上部
2…シリンダライナ
3…第一の溶射層
4…第二の溶射層
6…ピストン
61…トップリング
DESCRIPTION OF
Claims (1)
前記シリンダ孔における、ピストンのトップリングが到達しない最上部を除く領域に配置されたシリンダライナと、
前記シリンダライナの内周面に材料を溶射して設けられた第一の溶射層と、
前記シリンダ孔の最上部の内周面に前記第一の溶射層とは異なる材料を溶射して設けられた第二の溶射層と
を具備する内燃機関のシリンダの構造。 A cylinder hole drilled in the cylinder block,
In the cylinder hole, a cylinder liner arranged in a region except for an uppermost portion that the top ring of the piston does not reach,
A first sprayed layer provided by spraying a material on the inner peripheral surface of the cylinder liner,
A structure of a cylinder for an internal combustion engine, comprising: a second sprayed layer provided by spraying a material different from the first sprayed layer on an inner circumferential surface at an uppermost portion of the cylinder hole.
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JPS6228054U (en) * | 1985-08-02 | 1987-02-20 | ||
JPH08246944A (en) * | 1995-03-08 | 1996-09-24 | Suzuki Motor Corp | Cylinder for internal combustion engine and manufacture thereof |
JP2008064025A (en) * | 2006-09-07 | 2008-03-21 | Toyota Motor Corp | Open deck type cylinder block |
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