JP2741177B2 - 内燃機関用乾式ライナ - Google Patents

内燃機関用乾式ライナ

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ディーゼルエンジン等
に使用される乾式のシリンダライナに関する。
【0002】
【従来の技術】ディーゼルエンジン等において、ライナ
胴部が冷却水に直接接触しない乾式ライナが使用される
ことがある。最も一般的な乾式ライナは、軸方向におけ
る上部の外周に鍔部を有し、胴部の外周面における鍔部
の下方に研磨逃げ溝を有している。乾式ライナは、シリ
ンダブロックのシリンダボア孔に挿入され、鍔部が、ガ
スケットと共にシリンダヘッドの下面とシリンダブロッ
クの上面との間で、ヘッドボルトで締め付け固定されて
いる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところが、最近、エン
ジンを小型化、軽量化するため、乾式ライナの肉厚を益
々薄くすることが求められているので、エンジン運転中
の燃焼圧力およびピストンスラップによる繰り返し応力
によって鍔部の下方の研磨逃げ溝部のライナ内周面に作
用する引張応力を小さくすることが、重要な課題となっ
ている。
【0004】特に組立時にシリンダブロックのボア孔内
周面と乾式ライナ外周面との間に隙間があるルースフィ
ット形式の乾式ライナは、組立性や整備性あるいは組立
後のライナ内周面の加工を必要としない利点があるた
め、しばしば採用されている。この種のエンジンでは、
エンジン運転中、ライナとシリンダブロックの温度差に
よるライナの熱膨張により、ライナ胴部外周面とシリン
ダブロックのボア孔内周面とは密着するが、ライナ温度
が低い時は隙間があるので、ライナ胴部がより変形しや
すい。
【0005】
【0006】ライナにおける鍔部の下方の研磨逃げ溝部
の内周面に作用する引張応力を小さくする従来技術とし
て、例えば研磨逃げ溝の下方に部分的に圧入部分を設け
ることが提案されている(実開平6−82466号参
照)。しかし、従来のセンタレス研磨では、ライナ胴部
の寸法を部分的に変えて研磨できない不都合がある。
【0007】本発明は、燃焼圧力あるいはピストンスラ
ップ等によって、鍔部の下方の研磨逃げ溝部に対応する
ライナ内周面に作用する引張応力を低減することを目的
としている。さらに本発明の別の目的は、ライナの肉
厚、材質、研磨逃げ溝部の形状、あるいはシリンダブロ
ック側に変更を施すことなく、上記の目的を達成するこ
とである。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成する本
発明の構成は、軸方向における上部の外周に鍔部を有し
おり、ライナ胴部の外径が、ライナ装着時にシリンダ
ブロックのボア孔の内周面との間に隙間を有するように
形成されている内燃機関用乾式ライナにおいて、前記鍔
部の下面または鍔部の上面と下面とに固体潤滑剤を含有
した耐熱性の樹脂からなる塗膜が被覆されていることを
特徴とする。
【0009】
【0010】上記において、塗膜の厚さは2〜10μm
の範囲、より好ましくは、3〜5μmの範囲とすれば、
目的を達成することができる。
【0011】また、耐熱性の樹脂は、例えばポリイミド
系樹脂またはフッ素系樹脂が使用される。
【0012】また、固体潤滑剤は、例えば二硫化モリブ
デンや黒鉛等の1種または2種以上が使用される。
【0013】
【作用】燃焼圧力、熱膨張あるいはピストンスラップに
よって、ライナ胴部と鍔部とは半径方向内外に繰り返し
変形を生じる。ライナ胴部は、鍔部に比べると剛性が小
さく、またシリンダブロックと胴部との間に隙間がある
と、鍔部より大きく変形する。
【0014】この際、本発明の乾式ライナは、鍔部の下
面あるいは鍔部の上面と下面とに固体潤滑剤を含有した
耐熱性の樹脂からなる塗膜を被覆してあるので、鍔部と
シリンダブロックとの間の摩擦力が小さくなり、従来の
乾式ライナに比較すると、鍔部がより変形しやすくな
る。このため、ライナ胴部と鍔部との相対的変形が小さ
くなり、鍔部の下方の研磨逃げ溝部に対応するライナ内
周面に作用する引張応力が緩和される。
【0015】ライナ鍔部の下面は、剛性の大きなシリン
ダブロックの上面と直接接触し、鍔部の上面は、剛性の
小さなガスケットの下面と接触する。このため、鍔部の
下面に働く拘束力は、鍔部の上面に働く拘束力よりも大
きい。本発明の目的を達成するには、鍔部の少なくとも
下面に塗装すればよいが、鍔部の上下面の双方に塗装す
れば、より大きな効果が得られる。
【0016】
【実施例】図1は本発明の一実施例である乾式ライナを
シリンダブロックに組み付けたエンジン要部を示す縦断
面図である。乾式ライナ1は胴部2の上部の外周に鍔部
3を有しており、胴部2の外周面における鍔部3の下に
は研磨逃げ溝4が形成されている。そして、本実施例に
おける乾式ライナ1の鍔部3の上面と下面とには、固体
潤滑剤を含有した耐熱性の樹脂からなる塗膜5が5μm
の厚さで被覆されている。
【0017】上記乾式ライナ1は、シリンダブロック1
0のボア孔11に挿入され、鍔部3がボア孔11の上端
部に形成されている段部12に載置された状態で、鍔部
3が、ガスケット13と共に、シリンダヘッド14の下
面とシリンダブロック10の上面との間で、ヘッドボル
トによって締め付け固定されている。
【0018】そして乾式ライナ1の胴部2の外径は、シ
リンダブロック10のボア孔11の内径よりも小さく形
成されているので、乾式ライナ1がシリンダブロック1
0に装着された状態で、乾式ライナ1の胴部2の外周面
とシリンダブロック10のボア孔11の内周面との間に
隙間を有している。
【0019】図2は本発明の別の実施例である乾式ライ
ナをシリンダブロックに組み付けたエンジン要部を示す
縦断面図である。この実施例の乾式ライナ1は上記実施
例とは、塗膜5が形成されている箇所が相違している。
すなわち、この実施例では、乾式ライナ1の鍔部3の下
面に塗膜5が5μmの厚さで被覆されており、鍔部3の
上面には塗膜が被覆されていない。固体潤滑剤を含有し
た耐熱性の樹脂からなる塗膜は前述したように、鍔部3
の上下面に被覆するのが好ましいが、この実施例のよう
に鍔部3の下面だけに被覆しても本発明の目的は達成す
ることができる。
【0020】本発明の乾式ライナを作製するには、通常
の工法でライナを作製した後、所要部分以外をマスキン
グし、固体潤滑剤を含有した耐熱性の樹脂からなる塗料
で所要部分を塗装し、乾燥すればよい。固体潤滑剤を含
有した耐熱性の樹脂からなる塗料としては、例えば川邑
研究所のデフリックコート(HMB2)等の塗料が利用
できる。
【0021】以下、実機運転中に乾式ライナの鍔部およ
び胴部の変形を測定した結果と、その結果を基に有限要
素法により、鍔部の下方の研磨逃げ溝部に対応するライ
ナ内周面の応力解析をした結果から、本発明の効果を説
明する。
【0022】乾式ライナの変形測定を行ったエンジン
は、以下のものである。 直列6気筒ディーゼルエンジン:排気量 9.2l
【0023】使用した乾式ライナは、次の通りである。 材質 :FC250相当のシリンダライ ナ用鋳鉄 内径 :120mm シリンダブロックのボア孔内周面 とライナ胴部外周面との隙間 :径で100μm
【0024】そして、実施例の乾式ライナは鍔部の上下
面に、固体潤滑剤を含有した耐熱性の樹脂からなる塗膜
を5μmの厚さで被覆したものであり、比較例の乾式ラ
イナは鍔部の上下面に、固体潤滑剤を含有した耐熱性の
樹脂からなる塗膜を被覆していないものである。
【0025】ライナ変形の計測は以下のように行った。
上記各乾式ライナに、圧力センサと変位センサを、図3
(図3は実施例のライナを示してある。)に示す位置に
埋め込んだ。圧力センサ20は燃焼室のヘッド側に埋め
込まれ、渦電流方式の変位センサ21,22はシリンダ
ブロック側内周面と面一となるように埋め込まれた。鍔
部の変形を測定する変位センサ21の埋め込み位置はヘ
ッド面から下方に4mmの位置であり、胴部の変形を測
定する変位センサ22の埋め込み位置はヘッド面から下
方に40mmの位置である。
【0026】測定は、 冷却水温:20℃、90℃ 回転速度:1000rpm、2000rpm 負荷 :無負荷、中負荷、高負荷 でエンジンを運転し、圧力センサ20と変位センサ2
1,22の信号を同期させて行われた。
【0027】各変位センサ21,22の信号から得られ
るデータは、シリンダブロック10のボア孔11の内周
面とライナ1の鍔部3および胴部2の外周面との隙間を
それぞれ示す。得られた隙間データによれば、各部の隙
間は、圧力が上昇すると減少し、低下すると増加する。
そして胴部2の隙間変化は、鍔部3の隙間の変化よりも
大きい。シリンダブロック10が変形しない(変位セン
サ21,22の絶対位置が変化しない)とすれば、ライ
ナの変形を代表するデータとみなせる。
【0028】表1に実施例および比較例における各部の
隙間、鍔部に対する胴部の相対変形量およびこの相対変
形量を境界条件として、鍔部と胴部の変形量を使用し、
有限要素法によって応力解析した研磨逃げ溝部に対応す
るライナ内周面の応力を推定した応力値を一括して示
す。
【0029】上記の測定結果と解析は、本発明により研
磨逃げ溝部に対応するライナ内周面の引張応力が大幅に
低減することを示している。そして、シリンダライナ用
鋳鉄の疲労限は、20kgf/mm2 程度であるから、
本発明の乾式ライナは、強度的に充分対応できることが
わかる。
【0030】
【0031】
【発明の効果】以上説明したように本発明の乾式ライナ
によれば、燃焼圧力あるいはピストンスラップ等によっ
て、鍔部の下方の研磨逃げ溝部に対応するライナ内周面
に作用する引張応力を低減することができ、さらには、
ライナの肉厚、材質、鍔下研磨逃げ溝部の形状、あるい
はシリンダブロック側に変更を施すことなく、上記効果
を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例である乾式ライナをシリンダ
ブロックに組み付けたエンジン要部を示す縦断面図であ
る。
【図2】本発明の別の実施例である乾式ライナをシリン
ダブロックに組み付けたエンジン要部を示す縦断面図で
ある。
【図3】ライナ変形測定のためのセンサ位置を示すエン
ジン要部の縦断面図である。
【符号の説明】
1 乾式ライナ 2 胴部 3 鍔部 4 研磨逃げ溝 5 塗膜 10 シリンダブロック 11 ボア孔 12 段部 13 ガスケット 14 シリンダヘッド 20 圧力センサ 21、22 変位センサ

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 軸方向における上部の外周に鍔部を有し
    おり、ライナ胴部の外径が、ライナ装着時にシリンダ
    ブロックのボア孔の内周面との間に隙間を有するように
    形成されている内燃機関用乾式ライナにおいて、 前記鍔部の下面に固体潤滑剤を含有した耐熱性の樹脂か
    らなる塗膜が被覆されていることを特徴とする内燃機関
    用乾式ライナ。
  2. 【請求項2】 軸方向における上部の外周に鍔部を有し
    おり、ライナ胴部の外径が、ライナ装着時にシリンダ
    ブロックのボア孔の内周面との間に隙間を有するように
    形成されている内燃機関用乾式ライナにおいて、 前記鍔部の上面と下面とに固体潤滑剤を含有した耐熱性
    の樹脂からなる塗膜が被覆されていることを特徴とする
    内燃機関用乾式ライナ。
  3. 【請求項3】 塗膜の厚さが2〜10μmであることを
    特徴とする請求項1または2記載の内燃機関用乾式ライ
    ナ。
  4. 【請求項4】 耐熱性の樹脂がポリイミド系樹脂または
    フッ素系樹脂であり、固体潤滑剤が二硫化モリブデン、
    黒鉛の1種または2種であることを特徴とする請求項
    ,2,または3記載の内燃機関用乾式ライナ。
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