JP5882176B2 - シリンダライナ及びその製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、ライナ上部の熱損失を低減できる内燃機関用のシリンダライナに関する。
従来、内燃機関において、シリンダライナの熱損失を抑制するための断熱ライナが開発されている。例えば、ライナ上部に断熱材を有したシリンダライナが知られている（特許文献１参照）。このシリンダライナは上部内壁にセラミックス等の断熱材を有している。
しかしながら、特許文献１のシリンダライナは、熱変形により断熱材が内周側に脱落する可能性がある。
本発明は、燃焼室付近のライナ上部の熱損失を低減できるとともに、熱変形に対しても対応可能な内燃機関用のシリンダライナを提供することを目的とする。
本発明は、内燃機関用のシリンダライナにおいて、断熱材料からなる溶射部が、トップリング上死点位置のトップリングよりも燃焼室側に、円周方向全周にわたってシリンダライナの縦断面の内周面から外周面に向かってテーパ状に拡がる形状に形成され、溶射部の上面からシリンダライナ上端面まで及び溶射部の下面からシリンダライナ下端面までシリンダライナ基材からなることを特徴とする。
また、本発明は、断熱材料からなる溶射部が、トップリング上死点位置のトップリングよりも燃焼室側に、円周方向全周にわたってシリンダライナの縦断面の内周面から外周面に向かってライナ肉厚の真ん中までラッパ状に拡がり、溶射部の上面はライナ肉厚の真ん中の位置からシリンダライナ上端面まで軸方向に直線状に延び、溶射部の下面は外周面まで内周面から連続したラッパ状を呈した形状で形成されることができる。
前記溶射部の断熱材料の主成分がＺｒ又はＦｅであることが好ましい。
本発明のシリンダライナは次のようにして製造できる。すなわち、外周面に環状溝を形成し、溶射により前記環状溝内に断熱材料からなる溶射材料を充填した後、内周面を加工して溶射部を内周面に露出させることを特徴とする。
本発明のシリンダライナによれば、断熱材料からなる溶射部によって燃焼室付近の温度が下がりにくくなり、内燃機関の効率を向上することができる。また、前記溶射部はシリンダライナから脱落しにくい。
以下、本発明の一実施形態を説明する。図１は、内燃機関用のシリンダライナ１がシリンダブロック２に鋳包まれ、シリンダライナ１にピストン３が装着されている状態を示している。
シリンダライナ１は、上死点位置のピストン３のトップリング溝に装着されているトップリング４よりも燃焼室側の一部分が、円周方向全周にわたって内周から外周に連続する溶射部５で形成されている。溶射部５は断熱材料からなる。断熱材料の主成分はＺｒ又はＦｅが好ましく、例えば主成分がＺｒ又はＦｅで、Ｎｉ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｃ、Ａｌ、並びにＺｒ，Ｆｅ及びＡｌの酸化物を含有する材料が使用される。溶射部５の外周面の表面粗さＲａは１０〜６０μｍが好ましい。シリンダライナ１の溶射部５以外の部分は鋳鉄やＡｌ合金から形成される。
溶射部５はシリンダライナ１の内周面側に脱落しないように、溶射部５の燃焼室側の上面は外周端が内周端よりも上方位置にあり、トップリング４側の下面は外周端が内周端よりも下方位置にあることが好ましい。溶射部５の断面形状は、溶射する際、投射方向に影のできない形状が好ましい。したがって、本実施形態の溶射部５は、図２に示されているように、溶射部５の上面と下面がいずれも内周から外周に向かって上下に拡がるように直線的に延びるテーパ面に形成されている。
なお、溶射部５の断面形状は図２に限ることはない。他の例を例えば図３や図４に示す。図３は、溶射部５の上面と下面がいずれも内周から外周に向かって上下に拡がるように曲線的に延びるテーパ面に形成されている。図４は、溶射部５の上面側が内周から外周に向かって上方に拡がるようにライナ肉厚の略真ん中まで曲線的に延び、更に燃焼室側の上端まで軸方向に直線的に延びており、下面は内周から外周に向かって下方に拡がるように曲線的に延びるテーパ面に形成されている。
上記シリンダライナ１の溶射部５の製造例を次に説明する。
図５（ａ）に示されているように、シリンダライナ１Ａの外周面６の上部の所定部位に、図２に示す溶射部５の断面形状と同等の断面形状を有する環状溝７を形成する。図５（ａ）において、ａは完成前のシリンダライナの肉厚、ｂは環状溝の深さである。完成前のシリンダライナの肉厚ａは２．２〜６．６ｍｍが好ましい。環状溝の深さｂは、ｂ＜ａ−０．５が好ましい。
次に、図５（ｂ）に示されているように、所定の断熱材料からなる溶射材料５Ａを環状溝７に溶射して充填する。図５（ｂ）において、ｃはシリンダライナ１Ａの内周完成面までの内周面の削り代、ｄはシリンダライナの完成時の肉厚である。シリンダライナの完成時の肉厚ｄは１．０〜３．０ｍｍが好ましい。
次に、図５（ｂ）に示されているシリンダライナ１Ａの内周面を所定の削り代だけ加工して、図５（ｃ）に示されているように、シリンダライナ１の溶射部５の内周面を露出させる。図５（ｃ）において、ｅはシリンダライナ完成時の溶射部５の内周面側の軸方向幅、ｆはシリンダライナ完成時の溶射部５の外周面側の軸方向幅である。上死点位置のトップリング４からシリンダライナ１の上端面までの長さをＬとすると、溶射部５の内周面側の軸方向幅ｅは２／３Ｌ以下であって、１／５Ｌ以上、溶射部５の外周面側の軸方向幅ｆはＬ以下、１／２Ｌ以上が好ましい。
１Ａ、１ シリンダライナ
２ シリンダブロック
３ ピストン
４ トップリング
５ 溶射部
５Ａ 溶射材料
６ 外周面
７ 環状溝
２ シリンダブロック
３ ピストン
４ トップリング
５ 溶射部
５Ａ 溶射材料
６ 外周面
７ 環状溝
Claims (4)
- 内燃機関用のシリンダライナにおいて、
断熱材料からなる溶射部が、トップリング上死点位置のトップリングよりも燃焼室側に、円周方向全周にわたって前記シリンダライナの縦断面の内周面から外周面に向かってテーパ状に拡がる形状に形成され、
前記溶射部の上面からシリンダライナ上端面まで及び前記溶射部の下面からシリンダライナ下端面までシリンダライナ基材からなる
ことを特徴とするシリンダライナ。 - 内燃機関用のシリンダライナにおいて、
断熱材料からなる溶射部が、トップリング上死点位置のトップリングよりも燃焼室側に、円周方向全周にわたって前記シリンダライナの縦断面の内周面から外周面に向かってライナ肉厚の真ん中までラッパ状に拡がり、前記溶射部の上面はライナ肉厚の真ん中の位置からシリンダライナ上端面まで軸方向に直線状に延び、前記溶射部の下面は外周面まで内周面から連続したラッパ状を呈した形状で形成され、
前記溶射部の上面に対向するシリンダライナ内周側及び前記溶射部の下面からシリンダライナ下端面までシリンダライナ基材からなる
ことを特徴とするシリンダライナ。 - 前記溶射部の断熱材料の主成分がＺｒ又はＦｅであることを特徴とする請求項１又は２記載のシリンダライナ。
- 外周面に環状溝を形成し、溶射により前記環状溝内に断熱材料からなる溶射材料を充填した後、内周面を加工して溶射部を内周面に露出させることを特徴とするシリンダライナの製造方法。
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