JPH1112790A - シリンダーブロック - Google Patents

シリンダーブロック

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JPH1112790A
JPH1112790A JP16404797A JP16404797A JPH1112790A JP H1112790 A JPH1112790 A JP H1112790A JP 16404797 A JP16404797 A JP 16404797A JP 16404797 A JP16404797 A JP 16404797A JP H1112790 A JPH1112790 A JP H1112790A
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JP
Japan
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plating
cylinder
cylinder block
roundness
piston
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Pending
Application number
JP16404797A
Other languages
English (en)
Inventor
Hitoshi Muramatsu
仁 村松
Hidesumi Kato
英純 加藤
Tetsuya Kuroda
徹也 黒田
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Suzuki Motor Corp
Original Assignee
Suzuki Motor Corp
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Publication of JPH1112790A publication Critical patent/JPH1112790A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 鋳鉄スリーブを含まず、かつ、SiC等の硬
質粒子を含まないめっきが被覆され、優れた耐摩耗性を
有するシリンダーブロックを提供する。 【解決手段】 10μm以下の真円度と10μm以下の
円筒度を持つ、内面にめっきを施したシリンダーボアを
有するシリンダーブロック。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、二輪車または四輪
車用の4サイクル多気筒エンジン等に用いられるアルミ
ニウム合金製シリンダーブロックに関する。
【0002】
【従来の技術】通常、二輪車や四輪車のエンジンに用い
られるアルミニウム合金製シリンダーブロックの摺動面
には、耐摩耗性を向上させるために、鋳鉄スリーブが挿
入される。また、軽量化や冷却の効率の向上のためにス
リーブを廃止したアルミニウム製シリンダーも開発され
ている。該シリンダーの摺動面には、耐摩耗性を向上さ
せるために、SiC、Al2 3 、SiO2 等のビッカ
ース硬さHv1000kg/mm2 程度以上の硬質粒子
を共析させたNi−P−SiC等のめっきが施される。
【0003】しかし、硬質粒子を共析させためっきを被
覆したシリンダーブロックは、次のような欠点を有す
る。第一に、硬質粒子を共析させためっきを被覆したシ
リンダーは、研削が困難なため、ホーニング加工に大き
なコストを要する。特に、多気筒エンジンでは、コスト
が著しく増大する。第二に、めっき方法として、めっき
液をポンプで圧送してシリンダー内面にのみめっき液を
流通させる方法を採用した場合、めっき液中にSiC等
の硬質粒子が混入していると、ポンプのプロペラ、シー
ル材、配管等の設備が摩耗するおそれがある。摩耗を防
止するために、耐摩耗性の材質を用いて、めっき設備を
製作すると、コストが増大する。
【0004】第三に、エンジン内の異常燃焼を起こしや
すくなる。一般に、エンジンの熱効率を向上させるに
は、圧縮比を上げることが効果的である。しかし、圧縮
比を大きくすると、ノッキングやデトネイションと呼ば
れる異常燃焼が起こりやすくなる。近年の高出力エンジ
ンは、圧縮比が高く、燃焼温度が高いので、異常燃焼を
起こしやすい。電気めっきの特性上、電荷の集中する端
部、つまり、シリンダーブロックとシリンダーヘッドと
の合わせ面には、花咲と呼ばれる突起状のめっきが形成
される。この突起状のめっきが存在すると、異常燃焼の
核となりやすく、圧縮比を高く設定できないため、熱効
率の点で不都合である。硬質粒子を共析した分散めっき
では、特にめっき面の粗さが大きく、花咲きも大きくな
る傾向にある。シリンダーヘッド付近は、圧縮行程で高
温になるが、この部分のめっき皮膜中にSiC等の断熱
性の劣る粒子が存在すると、それらの粒子が高温化し、
熱源となるため、異常燃焼を促進する。
【0005】第四に、めっき液をポンプで循環させるフ
ローめっきや、高電流密度の高速めっきにおいては、S
iC等の硬質粒子を皮膜中に均一に分散させることが難
しい。第五に、V型シリンダーブロックをめっきする場
合、図5及び図6に示すように、下側となる面に硬質粒
子が共析しやすいため、皮膜中の分散状態が不均一とな
ってしまう。図5及び図6において、V型シリンダーブ
ロック61のボアの表面のめっき皮膜62のうち、めっ
き皮膜下側62b(Bの矢印側)は、SiC粒子63の
含有量が多く、めっき皮膜上側62a(Aの矢印側)
は、SiC粒子63の含有量が少ない。このように硬質
粒子が偏析した状態のめっき皮膜をホーニング加工する
と、硬質粒子が多量に共析しているめっき皮膜下側62
bは、研削されにくく、めっき皮膜上側62aは研削さ
れやすいため、研削量に差が生じ、真円度が大きくな
る。真円度の増大は、焼き付き等の原因となる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】したがって、本発明の
目的は、従来用いられているような鋳鉄スリーブを含ま
ず、稼動時にピストンリング等の焼付きや異常摩耗を起
こさないシリンダーブロックを提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明のシリンダーブロ
ックは、10μm以下の真円度と10μm以下の円筒度
を持つ、内面にめっきを施したシリンダーボアを有する
ことを特徴とする。該めっきとして、硬質粒子を含まな
いめっきを用いることができる。例えば、硬質粒子を含
まないNi−P合金等を用いることができる。また、本
発明のシリンダーブロックは、例えば、4サイクル多気
筒エンジン用に好適に用いられる。
【0008】
【発明の実施の形態】本発明のシリンダーブロックは、
例えば、水冷4サイクル多気筒エンジン用シリンダーブ
ロックとして好適に用いられる。シリンダーブロックの
具体例として、図1に、シリンダー1を含む4気筒エン
ジン用アルミニウム合金製シリンダーブロック2の平面
図を示す。2サイクルよりも4サイクルのエンジン用シ
リンダーブロックに好適に適用される理由は、次の通り
である。
【0009】エンジンの運転時において、ガソリンは、
気体となって初めて燃焼する。キャブレーターやインジ
ェクションから噴射されたガソリンは、霧状であり、そ
の70%は液体のまま燃焼室に入る。このガソリンの滴
は、高温のピストンやシリンダー内壁に当たると、気化
する。この時の気化熱による冷却効果によって、エンジ
ンが冷却される。このため、燃焼に必要な量よりも多量
のガソリンを燃焼室に送り込んでいるのが現状である。
しかし、リーンバーンエンジンや直接噴射エンジンで
は、燃費の向上のために、空燃比を理論空燃比の14.
5以上にしており、ガソリンの量が少ないので、冷却効
果が小さい。
【0010】表1に示すように、SiCの熱伝導度は、
Niの2倍程度である。したがって、SiCを数%共析
した分散めっきは、熱伝導性が悪いため、燃焼室が高温
になり易い傾向にある。この点、2サイクルのエンジン
は、エンジンオイルによってピストンやシリンダーが冷
却されるので、めっき皮膜の熱伝導性が悪いことは、ほ
とんど問題とならない。
【0011】
【表1】
【0012】しかし、4サイクルのエンジンでは、めっ
き皮膜の熱伝導性が悪いことは、大きな問題となる。特
に多気筒エンジンでは、シリンダーボア間の冷却性が劣
るため、図2に示すように、シリンダーの熱変形が起こ
り易い。図2は、シリンダーブロック22中のシリンダ
ー21のボアの断面が、室温時の状態(実線)に対し、
高温時(破線)に熱変形した状態を表す。したがって、
シリンダーブロックのボアの内面に被覆されるめっきの
材料としては、熱伝導性の良好なものを用いるのが望ま
しい。
【0013】本発明のシリンダーブロックは、10μm
以下の真円度と10μm以下の円筒度を持つ、内面にめ
っきを施したシリンダーボアを有する。真円度とは、円
形部分を同心の二つの幾何学的円ではさんだとき、それ
ら両円の間隔が最小となる場合の両円の半径の差をい
う。本発明において、真円度は、シリンダーボアの2次
元的(平面的)精度を表し、具体的には、ピストンリン
グとのマッチング等の良否の判断尺度である。円筒度と
は、二つの同軸の幾何学的円筒面で円筒部分をはさんだ
ときの二円筒面の作る領域が最小となる場合の両円筒面
の半径の差をいう。本発明において、円筒度は、3次元
的(立体的)精度を表し、具体的には、ピストンが摺動
するときのピストンストローク方向の精度の判断尺度で
ある。
【0014】真円度が10μmを越えた場合、または円
筒度が10μmを越えた場合には、ピストンが摺動する
ときに、特定部位の面圧が高くなり、焼き付きや異常摩
耗を起こすおそれがある。特に、硬質粒子を共析させた
めっきを被覆した場合には、ピストンリングとピストン
の摩耗が著しい。
【0015】真円度を小さくすべき他の理由を図3に基
づいて説明すると、次の通りである。図3において、オ
ープンデッキ構造のシリンダーブロックのシリンダー3
1は、シリンダーヘッドの組み付け時に、締め付けによ
るひずみ(図中に破線で示す。)が発生する。シリンダ
ーヘッドをシリンダーブロック32に載せて、4本のボ
ルト33で締め付けると、図3に示すように、ボルト3
3の近くでは強く押されるので、シリンダー31のボア
が広がり、うねりを生じる。ピストンリングは、うねり
に追随できず、ブローバイやオイル消費を増やす。さら
にうねりが大きくなり、真円度が大きくなると、焼き付
き等の不具合の原因となる。
【0016】シリンダーブロック内面に被覆されるめっ
きとしては、例えば、Ni−Pめっき、クロムめっき等
が挙げられ、中でも、高電流密度による高速めっきが可
能である点で、Ni−Pめっきが好ましい。めっきの硬
度(ビッカース硬さ)は、Hv500kg/mm2 以上
であり、好ましくはHv600kg/mm2 以上であ
る。
【0017】V型シリンダーブロックにフロー方式によ
ってめっきを施す場合のめっき装置の例を、図4に示
す。図4において、シリンダーブロック41は、めっき
ステージ49の上に載置され、エアーシリンダーにより
昇降可能としたチャック装置46によって固定される。
シリンダーヘッドには、めっき液の流通用の上部治具4
4が、パッキング47を介して固定される。また、陽極
棒45aおよび45bは、シリンダーボアの中心に配置
されるように、上部治具44に取り付けられる。
【0018】めっき槽42に貯蔵されるめっき液は、ポ
ンプ43によって圧送され、上部治具44に取り付けら
れためっき液の流入口52から流入し、シリンダー内面
を通過して、上部治具44に取り付けられためっき液の
流出口51a及び51bから排出され、めっき槽42へ
戻るようになっている。陽極棒45a及び陽極棒45b
は、めっき電源48のプラス極へ接続され、シリンダー
ブロック41は、補助電極板50を介してマイナス極に
接続される。めっき時には、正に帯電したNi2+イオン
がマイナス極であるシリンダーブロックへ引き寄せら
れ、めっき皮膜が形成される。このようにめっき液をシ
リンダー内面にのみ流すフロー方式は、シリンダーブロ
ックをめっき液に浸漬させる方式に比べ、マスキング等
が不要であり、余分な部分を処理することもなく、経済
的である。
【0019】
【実施例】真円度と円筒度の異なる直列4気筒1.8L
エンジンのシリンダーブロックに、Ni−P−SiCめ
っき(組成:2重量%のP、5重量%のSiC、残部の
Ni)、またはNi−Pめっき(組成:2重量%のP、
残部のNi)を施し、エンジンテストを行って、摩耗状
態を観察した。めっきは、表2に示す条件下で、スルフ
ァミン酸ニッケル浴を用い、電気めっき法でめっきを行
なった。
【0020】
【表2】
【0021】めっきを施したシリンダーブロックについ
て、直列4気筒1.8Lのエンジンを用い、6500r
pm、100時間の運転条件下で、エンジンテストを行
なった。テスト結果を表3に示す。
【0022】
【表3】
【0023】表3に示すように、Ni−P−SiCめっ
きが被覆され、ボアの真円度と円筒度が共に15μmで
あるシリンダーは、焼付きが観察された。Ni−Pめっ
きが被覆され、ボアの真円度と円筒度が共に10μmで
あるシリンダーは、正常な摩耗状態であった。真円度を
向上させれば、SiC等の硬質粒子を含有させなくて
も、シリンダー内面の耐摩耗性は、保持される。
【0024】
【発明の効果】本発明のシリンダーブロックは、鋳鉄ス
リーブの挿入を必要とせず、簡易な構造である。本発明
のシリンダーブロックは、ボアの真円度と円筒度を一定
値以下としたため、ピストンリングやピストンの焼付き
と異常摩耗を防止することができる。また、シリンダー
の冷却性能も向上し、異常燃焼を防止することができ
る。高出力化も可能となり、特にリーンバーンエンジン
等に好適に用いることができる。さらに、本発明のシリ
ンダーブロックのボア内面に被覆されるめっきとして、
SiC等の硬質粒子を含まないめっきを用いることがで
きる。この場合、ホーニング加工等の機械加工コストが
低減され、また、ポンプ等のめっき設備を耐摩耗仕様と
する必要がないため、設備コストも低減される。
【図面の簡単な説明】
【図1】4気筒アルミニウム合金製シリンダーブロック
の平面図である。
【図2】シリンダーの熱変形の前後の状態を示す平面図
である。
【図3】ボルトの締め付けによるシリンダーの変形の前
後の状態を示す平面図である。
【図4】V型シリンダーブロック用フローめっき装置を
示す図である。
【図5】V型シリンダーブロックの縦断面図である。
【図6】図5において、A方向からシリンダーボア部分
を観察したときのめっき皮膜中のSiC粒子の分布状態
を示す図である。
【符号の説明】
1 シリンダー 2 シリンダーブロック 21 シリンダー 22 シリンダーブロック 31 シリンダー 32 シリンダーブロック 33 ボルト 41 シリンダーブロック 42 めっき槽 43 ポンプ 44 上部治具 45a,45b 陽極棒 46 チャック装置 47 パッキング 48 めっき電源 49 めっきステージ 50 補助電極板 51a,51b めっき液流出口 52 めっき液流入口 61 シリンダーブロック 62 めっき皮膜 62a めっき皮膜上側 62b めっき皮膜下側 63 SiC粒子

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 10μm以下の真円度と10μm以下の
    円筒度を持つ、内面にめっきを施したシリンダーボアを
    有するシリンダーブロック。
  2. 【請求項2】 上記めっきが、硬質粒子を含まないめっ
    きである請求項1記載のシリンダーブロック。
  3. 【請求項3】 上記めっきがNi−P合金である請求項
    2記載のシリンダーブロック。
  4. 【請求項4】 請求項1〜3のいずれかに記載の4サイ
    クル多気筒エンジン用シリンダーブロック
JP16404797A 1997-06-20 1997-06-20 シリンダーブロック Pending JPH1112790A (ja)

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JP16404797A JPH1112790A (ja) 1997-06-20 1997-06-20 シリンダーブロック

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010100902A (ja) * 2008-10-24 2010-05-06 Suzuki Motor Corp 多気筒シリンダブロックのめっき前処理装置及び方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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