JPH1193761A - シリンダライナ - Google Patents

シリンダライナ

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JPH1193761A
JPH1193761A JP25497797A JP25497797A JPH1193761A JP H1193761 A JPH1193761 A JP H1193761A JP 25497797 A JP25497797 A JP 25497797A JP 25497797 A JP25497797 A JP 25497797A JP H1193761 A JPH1193761 A JP H1193761A
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oil groove
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茂 佐分
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    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02FCYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F1/00Cylinders; Cylinder heads 
    • F02F1/18Other cylinders
    • F02F1/20Other cylinders characterised by constructional features providing for lubrication

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 少量の油で油溝内を充満させ、シリンダーラ
イナの潤滑性能を向上させる。 【解決手段】 摺動面に油溝2を有する内燃機関のシリ
ンダライナ1であって、該シリンダライナ1の摺動面の
油溝2のピッチは、ピストンリング5の幅の30%〜6
0%であり、平坦部3の幅は、油溝2のピッチの50%
〜99%であり、油溝の深さは、0.5μm〜6μm
で、かつ、平坦部3は、研削加工によりピストンの運動
方向4に対して、直角方向の加工目3aが付けられてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ディーゼル機関な
どの往復摺動する内燃機関のシリンダライナに関するも
のである。
【0002】
【従来の技術】図7はディーゼルエンジンの部分断面図
である。図において、aはディーゼルエンジンである。
bはシリンダヘッドであり、cはシリンダライナであ
る。dはシリンダジャケット、eはピストン、fは排気
弁である。
【0003】従来の大型の2サイクル舶用ディーゼル機
関のシリンダライナには、スカッフィング(焼き付き)
を防止する目的で、ピストンの運動方向に対し、波状の
油溝と平坦部が交互に現れる断面形状に仕上げられてい
る(これを通常「ウェーブカット」と呼んでいる。)。
このウェーブカットは、流体潤滑領域では流体力による
油膜力の発生に、また、油膜が薄くなり混合潤滑,境界
潤滑領域になった場合は、油溝の保油性による焼き付き
防止に役立つといわれている。
【0004】図8は従来の油溝を有するシリンダライナ
の摺動面の展開図である。図において、gはシリンダラ
イナcの摺動面に設けられた複数の油溝である。この油
溝gの溝幅は、通常、ピストンリングの幅により決めら
れている。hはシリンダライナcの摺動面の平坦部であ
り、iは平坦部hに付けられた加工目である。この加工
目iは、研削加工によりピストンの運動方向jに対し
て、90°よりも小さい角度で、2方向から交差するよ
うに付けられている。加工目iは、従来のホーニング機
械などで研削加工する場合、砥石を回転させ、上下方向
に移動させながら研削加工する関係で必ず生じるもので
ある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上述したシリンダライ
ナにおいては、油溝の幅や深さが大きいため油溝内に油
が充満しない場合があり、シリンダライナの過大摩耗や
焼き付きを誘発する。多量の油を使用すれば、焼き付き
は防止できるが、油の消費量が増大してしまう。シリン
ダライナの平坦部に、研削加工によりピストンの運動方
向に対して、90°よりも小さい角度で、2方向から交
差するような加工目が付いているため、ピストンリング
とシリンダライナとの間の油膜形成能力を低下させてい
るなどの問題があった。
【0006】本発明は、上記のような問題点を解決する
ために創案されたもので、少量の油で油溝内を充満さ
せ、シリンダライナの潤滑性能を向上させることができ
るシリンダライナを提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、摺動面
に油溝を有する内燃機関のシリンダライナであって、該
シリンダライナの摺動面の油溝のピッチは、ピストンリ
ングの幅の30%〜60%であり、平坦部の幅は、油溝
のピッチの50%〜99%であり、油溝の深さは、0.
5μm〜6μmで、かつ、平坦部は、研削加工によりピ
ストンの運動方向に対して、直角方向の加工目が付けら
れているシリンダライナが提供される。
【0008】次に本発明の作用について説明する。本願
発明の発明者らの実験によれば、油溝の形状を上記の形
状とし、加工目をピストンの運動方向に対して、直角方
向に付けることにより少量の油で油溝内を充満させるこ
とができ、シリンダライナの油膜形成能力の向上を図る
ことができることがわかった。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施形態
について、図面に基づいて説明する。図1は本発明のシ
リンダライナの摺動面の展開図であり、図2は図1のA
−A矢視図である。図において、1はシリンダライナで
ある。2はシリンダライナ1の摺動面に研削加工して設
けた複数の油溝であり、Wは溝幅である。図2に示すよ
うに、油溝2のピッチ(PT)は、ピストンリング5の
幅(B)の30%〜60%であり、平坦部3の幅(L
1)は、油溝2のピッチ(PT)の50%〜99%であ
る。このように、平坦部3の幅(L1)は、油溝2の幅
(L2)よりも大きく形成されている。また、平坦部3
は、研削加工によりピストンの運動方向4に対して、直
角方向の加工目3aが付けられている(図1)。油溝2
の深さ(h)は、0.5μm〜6μmである。
【0010】次に実施形態に基づく作用について説明す
る。油溝2の形状を上記の形状とし、加工目3aをピス
トンの運動方向4に対して、直角方向に付けることによ
り少量の油で油溝2内を充満させることができ、シリン
ダライナ1の油膜形成能力の向上を図ることができる。
【0011】
【実施例】本発明の効果を実証するため、本願発明の発
明者らはウェーブカットの形状と耐スカッフィング性能
との関係について、ピストンリングを模擬したバレル形
状の可動片とシリンダライナを模擬した平坦な固定片を
組み合わせて試験を行った。なお、この可動片と平坦な
固定片は、いずれも実機に使用されている鋳鉄製ピスト
ンリングとシリンダライナから切り出したものを使用し
た。なお、試験では、なじみ運転を実施後、所定の温
度,速度に設定した後、面圧をステップ状に上昇させ、
摩擦力または可動片温度が急上昇した時点をスカッフィ
ングと判定し、その時点の面圧をスカッフィング面圧と
定義した。以下、図面に基づいてその試験結果について
説明する。
【0012】図3は試験に使用したピストンリングとシ
リンダライナの試験片の組立図である。図において6は
ピストンリングを模擬した摺動試験片であり、ホルダ9
に保持され、アーム9aを介して可動テーブル10に固
着されている。11はアーム9aに取り付けた荷重測定
用ゲージである。7はシリンダライナを模擬した固定試
験片であり、ライナ受台12に固着されている。13は
熱電対であり、14はヒータである。なお、固定試験片
7には、図示しない給油孔から給油される。
【0013】図4は試験に使用した上記固定試験片の形
状を示す図で、図4(A)は正面図である。図4(B)
は側面図である。なお、固定試験片の寸法は、縦390
mm,横120mm,高さ15mmのものを使用した。
図4(C)は図4(B)のイ部拡大図で、wは溝幅(m
m),hは溝深さ(mm)、Rは溝の加工半径(mm)
である。図4(D)は3種類の固定試験片の溝幅w(m
m),溝深さh(mm),溝の加工半径R(mm)の3
条件を示す図である。
【0014】図5は試験に使用した他の固定試験片の形
状を示す図で、図4(B)のイ部拡大図に相当する図
で、wは溝幅(mm),hは溝深さ(μm)、Rは溝の
加工半径(mm)である。なお、固定試験片の寸法は、
図4の試験片と同じものを使用した。図5(B)は固定
試験片の溝幅w(mm),溝深さh(μm),溝の加工
半径R(mm)の3条件を示す図である。
【0015】図4に示す試験は、ウェーブピッチ(P
T)を6mm,溝深さ(h)を従来の溝深さと同じ15
μmに特定し、溝幅(W)を変え、平均速度:4m/
s,試験温度(ライナ温度):225°C,給油量:約
5ml/minで、上記摺動試験片6を固定試験片7に
当接し、図示しない往復摺動試験機により摺動試験片6
を上下に往復摺動させ、負荷条件:初期ならし運転を面
圧10kgf/cm2 で60分運転後、10kgf/c
m2 ピッチで昇圧し、各10分保持しながら行った。
【0016】この試験の結果、溝幅が小さい方がスカッ
フィング面圧が高い傾向にあるが、いずれの場合も溝幅
のないストレートライナに比べてスカッフィング面圧が
低く、焼き付きやすいことがわかった。これは、摺動試
験片が油溝を通過する際、油溝内に油が十分満たされて
いないと、油溝から油は補給されないで、逆に油溝に油
を置き去ってしまうことになる。このため、摺動試験片
と固定試験片の平坦部で形成されていた油膜は油溝で破
断し、次に通過する平坦部との摺動は摺動試験片の表面
に付着している油のみの潤滑になるため、スカッフィン
グを発生し易くなったと考えられる。したがって、油溝
が油保持能力を発揮していないことがわかる。
【0017】図5に示す試験は、ウェーブピッチ(P
T)を8mm,溝幅(W)を1mmに特定し、溝深さ
(h)を浅くして行った。この試験の結果、次のことが
わかった。
【0018】図6はシリンダライナの表面形状(ウェー
ブカット)の図5に示す試験の評価試験結果を示す図で
ある。図において、縦軸にスカッフィング発生面圧(k
gf/cm2 )を、横軸に表面形状を示している。
【0019】この試験の結果、図6に示すように、油溝
を設けないストレートライナではスカッフィング発生面
圧が130kgf/cm2 であるのに対し、溝深さ
(h)が0.8μmではスカッフィング発生面圧が15
0kgf/cm2 ,1μmでは170kgf/cm2 ,
3μmでは160kgf/cm2 と高いことがわかる。
したがって、溝深さを浅くすると油溝を設けないストレ
ートライナよりも向上することが確認できた。これは、
油溝を浅くすると油溝容積が小さくなるため、溝内に油
が充満し、摺動試験片と固定試験片との間に油が補給さ
れ、潤滑性能が向上するからと考えられる。
【0020】なお、本発明は上述した実施の形態に限定
されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更でき
ることは勿論である。
【0021】
【発明の効果】上述した本発明のシリンダライナによれ
ば、油溝のピッチをピストンリングの幅の30%〜60
%,平坦部の幅を油溝のピッチの50%〜99%,油溝
の深さを0.5μm〜6μmとし、かつ、平坦部は、研
削加工によりピストンの運動方向に対して、直角方向の
加工目を付けたので、少量の油で油溝内を充満させるこ
とができる。したがって、油の消費量を低減することが
でき、シリンダライナの油膜形成能力の向上を図ること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のシリンダライナの摺動面の展開図であ
る。
【図2】図1のA−A矢視図である。
【図3】実証試験に使用したピストンリングとシリンダ
ライナの試験片の組立図である。
【図4】実証試験に使用した固定試験片の形状を示す図
で、(A)は試験片の正面図、(B)は側面図、(C)
は(B)のイ部拡大図、(D)は固定試験片の溝幅,溝
深さ,溝角の3条件を示す図である。
【図5】実証試験に使用した他の固定試験片の形状を示
す図で、(A)は図4(B)のイ部に相当する拡大図
で、(B)は固定試験片の溝幅,溝深さ,溝角の3条件
を示す図である。
【図6】シリンダライナの表面形状の評価試験結果を示
す図である。
【図7】2サイクルディーゼルエンジンの部分断面図で
ある。
【図8】従来のシリンダライナの摺動面の展開図であ
る。
【符号の説明】
1 シリンダライナ 2 油溝 3 平坦部 3a 加工目 4 ピストンの運動方向 5 ピストンリング

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 摺動面に油溝を有する内燃機関のシリン
    ダライナであって、該シリンダライナの摺動面の油溝の
    ピッチは、ピストンリングの幅の30%〜60%であ
    り、平坦部の幅は、油溝のピッチの50%〜99%であ
    り、油溝の深さは、0.5μm〜6μmで、かつ、平坦
    部は、研削加工によりピストンの運動方向に対して、直
    角方向の加工目が付けられていることを特徴とするシリ
    ンダライナ。
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