KR100984990B1 - 실린더 라이너 및 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

실린더 라이너는 막이 형성되는 외주면을 갖는다. 막은 실린더 블록과 실린더 라이너 사이에 틈을 형성하는 역할을 한다. 교대로, 막은 실린더 블록에 대한 실린더 라이너의 부착력을 감소시키는 역할을 한다. 실린더 라이너는 실린더 온도의 과도한 감소를 억제한다.

Description

실린더 라이너 및 그 제조 방법{CYLINDER LINER AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은 엔진의 실린더 라이너에 관한 것이다.
실린더 라이너를 갖는 엔진을 위한 실린더 블록이 실용화되고 있다. 이러한 실린더 라이너로서, 일본 공개 공보 실용신안 문헌 No.53-163405 에 기재된 것이 알려져 있다.
최근의 환경의 관심은 개선된 엔진 연료 소비율의 요구를 창출하였다. 한편, 엔진의 작동시 몇몇 위치에서 실린더의 온도가 적절한 온도 이하로 현저히 떨어진다면, 이러한 위치 주위의 엔진 오일의 점도가 과도하게 높아지게 된다는 것을 발견하였다. 이는 마찰을 증가시키고 따라서 연료 소비율을 악화시킨다. 실린더 온도에 의한 연료 소비율의 이러한 저하는 실린더 블록의 열 전도성이 비교적 큰 엔진 (예컨대, 알루미늄 합금제 엔진) 에서 특히 현저하게 나타난다.
따라서, 본 발명의 목적은 실린더 온도의 과도한 감소를 억제하는 실린더 라이너 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위해서 그리고 본 발명의 제 1 양태에 따르면, 실린더 블록에 사용되는 인서트 주조용 실린더 라이너가 제공된다. 이 실린더 라이너는 막이 형성되는 외주면을 포함한다. 이 막은 실린더 블록과 실린더 라이너 사이에 틈을 형성하는 역할을 한다.
본 발명의 제 2 양태에 따르면, 실린더 블록에 사용되는 인서트 주조용 실린더 라이너가 제공된다. 이 실린더 라이너는 막이 형성되는 외주면을 포함한다. 이 막은 실린더 블록에 대한 실린더 라이너의 부착력을 감소시키는 역할을 한다.
본 발명의 제 3 양태에 따르면, 실린더 블록에 사용되는 인서트 주조용 실린더 라이너가 제공된다. 이 실린더 라이너는 막이 형성되는 외주면을 포함한다. 이 막은 다이 캐스팅용 이형제 (mold release agent) 에 의해 만들어진다.
본 발명의 제 4 양태에 따르면, 실린더 블록에 사용되는 인서트 주조용 실린더 라이너가 제공된다. 이 실린더 라이너는 막이 형성되는 외주면을 포함한다. 이 막은 원심 주조용 주형 와시 (mold wash) 에 의해 만들어진다.
본 발명의 제 5 양태에 따르면, 실린더 블록에 사용되는 인서트 주조용 실린더 라이너가 제공된다. 이 실린더 라이너는 막이 형성되는 외주면을 포함한다. 이 막은 흑연을 주성분으로 함유하는 저 부착제로 만들어진다.
본 발명의 제 6 양태에 따르면, 실린더 블록에 사용되는 인서트 주조용 실린더 라이너가 제공된다. 이 실린더 라이너는 막이 형성되는 외주면을 포함한다. 이 막은 질화 붕소를 주성분으로 함유하는 저 부착제로 만들어진다.
본 발명의 제 7 양태에 따르면, 실린더 블록에 사용되는 인서트 주조용 실린더 라이너가 제공된다. 이 실린더 라이너는 막이 형성되는 외주면을 포함한다. 이 막은 금속 페인트로 만들어진다.
본 발명의 제 8 양태에 따르면, 실린더 블록에 사용되는 인서트 주조용 실린더 라이너가 제공된다. 이 실린더 라이너는 막이 형성되는 외주면을 포함하고, 이 막은 고온 수지로 만들어진다.
본 발명의 제 9 양태에 따르면, 실린더 블록에 사용되는 인서트 주조용 실린더 라이너가 제공된다. 이 실린더 라이너는 막이 형성되는 외주면을 포함한다. 이 막은 화학 변환 처리 층으로 만들어진다.
본 발명의 제 10 양태에 따르면, 실린더 블록에 사용되는 인서트 주조용 실린더 라이너가 제공된다. 이 실린더 라이너는 막이 형성되는 외주면을 포함한다. 이 막은 산화층으로 형성된다.
본 발명의 제 11 양태에 따르면, 실린더 블록에 사용되는 인서트 주조용 실린더 라이너가 제공된다. 이 실린더 라이너는 막이 형성되는 외주면을 포함한다. 이 막은 철-계 재료로 만들어진 용사층으로 형성된다. 용사층은 다수의 층을 포함한다.
본 발명의 제 12 양태에 따르면, 실린더 블록에 사용되는 인서트 주조용 실린더 라이너가 제공된다. 이 실린더 라이너는 다수의 돌기를 갖는 외주면을 포함한다. 각 돌기는 수축된 형상을 갖는다. 막이 외주면에 형성된다. 이 막은 실린더 블록 및 실린더 라이너 중 적어도 하나의 열 전도성보다 더 낮은 열 전도성을 갖는다.
본 발명의 제 13 양태에 따르면, 실린더 블록에 사용되는 인서트 주조용 실린더 라이너가 제공된다. 이 실린더 라이너는 실린더 라이너의 축선방향에 대하여 실린더 라이너의 중간부로부터 하부 단부까지 뻗어있는 외주면을 포함한다. 막은 이 외주면에 형성된다. 이 막은 실린더 블록 및 실린더 라이너 중 적어도 하나의 열 전도성보다 더 낮은 열 전도성을 갖는다.
본 발명의 제 14 양태에 따르면, 실린더 블록에 사용되는 인서트 주조용 실린더 라이너의 제조 방법이 제공된다. 이 방법은 실린더 라이너를 가열하는 것과, 이에 의해 실린더 라이너의 외주면에 막을 형성하는 것을 포함하고, 이 막은 산화층으로 형성되어 있다.
본 발명의 제 15 양태에 따르면, 실린더 블록에 사용되는 인서트 주조용 실린더 라이너의 제조 방법이 제공된다. 이 방법은 직경이 0.8 ㎜ 이상인 용사 와이어가 사용되는 아크 용사에 의해 실린더 라이너의 외주면에 막을 형성하는 것을 포함한다.
본 발명의 다른 양태와 이점은 본 발명의 개념의 실시예를 도시하는 첨부된 도면과 관련한 이하의 설명으로부터 명백해 질 것이다.
본 발명의 목적과 이점과 함께 본 발명은 이하의 첨부된 도면과 함께 현재의 바람직한 실시형태의 설명을 참조하여 가장 잘 설명될 수 있다.
도 1 은 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 실린더 라이너를 갖는 엔진을 도시하는 개략도이다.
도 2 는 제 1 실시형태의 실린더 라이너를 도시하는 사시도이다.
도 3 은 제 1 실시형태의 실린더 라이너의 재료인 주철의 조성비의 하나의 실시예를 나타내는 표이다.
도 4 및 5 는 제 1 실시형태의 실린더 라이너에 형성되는 수축된 형상을 갖는 돌기를 나타내는 모델도이다.
도 6 의 (A) 는 축선방향을 따라 취해진 제 1 실시형태에 따른 실린더 라이너의 단면도이다.
도 6 의 (B) 는 제 1 실시형태에 따른 실린더 라이너의 축선 위치와 실린더 벽의 온도 사이의 관계의 한 예를 나타내는 그래프이다.
도 7 의 (A) 는 축선방향을 따라 취해진 제 1 실시형태에 따른 실린더 라이너의 단면도이다.
도 7 의 (B) 는 제 1 실시형태에 따른 실린더 라이너의 막의 축선 위치와 막의 두께 사이의 관계의 한 예를 나타내는 그래프이다.
도 8 은 제 1 실시형태에 따른 실린더 라이너의 확대 단면도이고, 도 6 의 (A) 의 원으로 둘러싸인 부분 (ZC) 을 나타낸다.
도 9 는 제 1 실시형태에 따른 실린더 라이너의 확대 단면도이고, 도 1 의 원으로 둘러싸인 부분 (ZA) 을 나타낸다.
도 10 은 제 1 실시형태에 따른 실린더 라이너의 확대 단면도이고, 도 1 의 원으로 둘러싸인 부분 (ZB) 을 나타낸다.
도 11A, 11B, 11C, 11D, 11E 및 11F 는 원심 주조를 통해 실린더 라이너를 제조하는 단계를 나타내는 공정도이다.
도 12A, 12B 및 12C 는 원심 주조를 통해 실린더 라이너의 제조에서 주형 와시 층에서 수축된 형상을 갖는 오목부를 형성하는 단계를 나타내는 공정도이다.
도 13A 및 13B 는 3 차원 레이저를 사용하여 제 1 실시형태에 따른 실린더 라이너의 파라미터를 측정하기 위한 과정의 한 예를 나타내는 도이다.
도 14 는 3 차원 레이저를 사용한 측정을 통해 얻어진 제 1 실시형태에 따른 실린더 라이너의 등고선의 한 예를 나타내는 도이다.
도 15 는 제 1 실시형태의 실린더 라이너의 측정 높이와 등고선 사이의 관계를 나타내는 도이다.
도 16 및 17 은 3 차원 레이저를 사용한 측정을 통해 얻어진 제 1 실시형태에 따른 실린더 라이너의 등고선의 다른 예를 각각 부분적으로 나타내는 도이다.
도 18A, 18B 및 18C 는 실린더 블록 내의 제 1 실시형태에 따른 실린더 라이너의 결합 강도를 평가하기 위한 인장 시험의 과정의 한 예를 나타내는 도이다.
도 19 는 본 발명의 제 2 실시형태에 따른 실린더 라이너의 확대 단면도이고, 도 6 의 (A) 의 원으로 둘러싸인 부분 (ZC) 을 나타낸다.
도 20 은 제 2 실시형태에 따른 실린더 라이너의 확대 단면도이고, 도 1 의 원으로 둘러싸인 부분 (ZA) 을 나타낸다.
도 21A 및 21B 는 제 2 실시형태의 실린더 라이너 상에 아크 용사에 의해 막을 형성하기 위한 과정의 한 예를 나타내는 도이다.
도 22 는 본 발명의 제 3 실시형태에 따른 실린더 라이너의 확대 단면도이 고, 도 6 의 (A) 의 원으로 둘러싸인 부분 (ZC) 을 나타낸다.
도 23 은 제 3 실시형태에 따른 실린더 라이너의 확대 단면도이고, 도 1 의 원으로 둘러싸인 부분 (ZA) 을 나타낸다.
도 24 는 본 발명의 제 4 실시형태에 따른 실린더 라이너의 확대 단면도이고, 도 6 의 (A) 의 원으로 둘러싸인 부분 (ZC) 을 나타낸다.
도 25 는 제 4 실시형태에 따른 실린더 라이너의 확대 단면도이고, 도 1 의 원으로 둘러싸인 부분 (ZA) 을 나타낸다.
도 26 은 본 발명의 제 5 ~ 제 10 실시형태에 따른 실린더 라이너의 확대 단면도이고, 도 6 의 (A) 의 원으로 둘러싸인 부분 (ZC) 을 나타낸다.
도 27 은 제 5 ~ 제 10 실시형태에 따른 실린더 라이너의 확대 단면도이고, 도 1 의 원으로 둘러싸인 부분 (ZA) 을 나타낸다.
(제 1 실시형태)
본 발명의 제 1 실시형태가 도 1 ~ 18C 을 참조하여 이제 설명될 것이다.
<엔진의 구성>
도 1 은 본 발명에 따른 실린더 라이너 (2) 를 갖는 알루미늄 합금제 전체 엔진 (1) 의 구성을 나타낸다.
엔진 (1) 은 실린더 블록 (11) 및 실린더 헤드 (12) 를 포함한다. 실린더 블록 (11) 은 다수의 실린더 (13) 를 포함한다. 각 실린더 (13) 는 하나의 실린더 라이너 (2) 를 포함한다.
실린더 블록 (11) 에서 각 실린더 라이너 (2) 의 내주면인 라이너 내주면 (21) 은 대응하는 실린더 (13) 의 내벽 (실린더 내벽 (14)) 을 형성한다. 각 라이너 내주면 (21) 은 실린더 보어 (15) 를 규정한다.
주조 재료의 인서트 주조를 통하여, 각 실린더 라이너 (2) 의 외주면인 라이너 외주면 (22) 은 실린더 블록 (11) 과 접촉하게 된다.
실린더 블록 (11) 의 재료로서 알루미늄 합금으로서는, 예컨대 일본 공업 규격 (JIS) ADC10 (미국 규격, ASTM A380.0 과 관련) 에 명기된 합금 또는 JIS ADC12 (미국 규격, ASTM A383.0 과 관련) 에 명기된 합금이 사용될 수 있다. 본 실시형태에서, ADC 12 의 알루미늄 합금이 실린더 블록 (11) 을 위한 재료로서 사용되었다.
<실린더 라이너의 구성>
도 2 는 본 발명에 따른 실린더 라이너 (2) 를 나타내는 사시도이다.
실린더 라이너 (2) 는 주철로 만들어진다. 주철의 조성은, 예컨대 도 3 에 나타낸 것과 같이 설정된다. 기본적으로, 표의 "기본 성분" 에 나타낸 성분은 주철의 조성으로서 선택될 수 있다. 필요에 따라, 표의 "보조 성분" 에 나타낸 성분이 추가될 수 있다.
실린더 라이너 (2) 의 라이너 외주면 (22) 은 각각 수축된 형상을 갖는 돌기 (3) 를 갖는다.
돌기 (3) 는 실린더 라이너의 상부 단부인 라이너 상부 단부 (23) 로부터 실린더 라이너 (2) 의 하부 단부인 라이너 하부 단부 (24) 까지 전체 라이너 외주면 (22) 에 형성되어 있다. 라이너 상부 단부 (23) 는 엔진 (1) 의 연소실에 위치되는 실린더 라이너 (2) 의 단부이다. 라이너 하부 단부 (24) 는 엔진 (1) 의 연소실의 반대편에 위치되는 실린더 라이너 (2) 의 단부이다.
실린더 라이너 2 에서, 막 (5) 이 라이너 외주면 (22) 에 형성된다. 더 구체적으로는, 막 (5) 은 라이너 상부 단부 (23) 로부터 실린더 (13) 의 축선방향으로 실린더 라이너 (2) 의 중간부인 라이너 중간부 (25) 까지의 구역의 라이너 외주면 (22) 에 형성된다. 막 (5) 은 실린더 라이너 (2) 의 전체 둘레 방향을 따라 형성된다.
막 (5) 은 세라믹 재료의 용사층 (세라믹 용사층 (51)) 으로 형성된다. 본 실시형태에서, 알루미나가 세라믹 용사층 (51) 을 형성하는 세라믹 재료로서 사용된다. 용사층 (51) 은 용사 (플라즈마 용사 또는 HVOF 용사) 에 의해 형성된다.
<돌기의 구성>
도 4 는 돌기 (3) 를 나타내는 모델도이다. 이후에, 실린더 라이너 (2) 의 반경방향인 화살표 (A) 의 방향은 돌기 (3) 의 축선방향으로 나타낸다. 또한, 실린더 라이너 (2) 의 축선방향인 화살표 (B) 의 방향은 돌기 (3) 의 반경방향으로 나타낸다. 도 4 는 돌기 (3) 의 반경방향에서 본 돌기 (3) 의 형상을 나타낸다.
돌기 (3) 는 실린더 라이너 (2) 와 일체로 형성된다. 돌기 (3) 는 기단부 (31) 에서 라이너 외주면 (22) 과 결합된다. 돌기 (3) 의 말단부 (32) 에 서, 돌기 (3) 의 말단부 표면에 대응하는 매끄럽고 편평한 정상 표면 (32A) 이 형성된다.
돌기 (3) 의 축선방향에서, 수축된 부분 (33) 이 기단부 (31) 와 말단부 (32) 사이에 형성된다.
수축된 부분 (33) 은 돌기 (3) 의 축선방향을 따른 그 단면적 (축선방향 단면적 (SR)) 이 기단부 (31) 및 말단부 (32) 에서의 축선방향 단면적 (SR) 보다 더 작게 형성된다.
돌기 (3) 는 축선방향 단면적 (SR) 이 수축된 부분 (33) 으로부터 기단부 (31) 및 말단부 (32) 까지 점진적으로 증가하도록 형성된다.
도 5 는 실린더 라이너 (2) 의 수축된 공간 (34) 에 표시된 돌기 (3) 를 나타내는 모델도이다. 각 실린더 라이너 (2) 에서, 각 돌기 (3) 의 수축된 부분 (33) 은 수축된 공간 (34) (도 5 의 사선 구역) 을 형성한다.
수축된 공간 (34) 은 최대 말단부 (32B) 의 경계를 정하는 가상의 원통 표면 (도 5 에서, 원통 표면에 대응하는 선 D-D) 과 수축된 부분 (33) 의 표면인 수축된 표면 (33A) 에 의해 둘러싸인 공간이다. 최대 말단부 (32B) 는 돌기 (3) 의 반경방향 길이가 말단부 (32) 에서 가장 긴 부분을 나타낸다.
실린더 라이너 (2) 를 갖는 엔진 (1) 에서는, 실린더 블록 (11) 과 실린더 라이너 (2) 는 수축된 공간 (34) 에 위치된 실린더 블록 (11) 의 일부에 의해 서로 결합되어 있으며, 다시 말하면 돌기 (3) 와 맞물려 있는 실린더 블록 (11) 에 의해 서로 결합되어 있다. 따라서, 실린더 블록 (11) 과 실린더 라이너 (2) 의 결합 강도인 충분한 라이너 결합 강도가 보장된다. 또한, 증가된 라이너 결합 강도가 실린더 보어 (15) 의 변형을 억제하기 때문에, 마찰은 감소된다. 따라서, 연료 소비율이 개선된다.
<막의 구성>
도 6 의 (A), 6 의 (B), 7 의 (A), 7 의 (B) 및 8 을 참조하여, 실린더 라이너 (2) 상의 막 (5) 의 구성이 설명될 것이다. 이후에, 막 (5) 의 두께는 막 두께 (TP) 로 나타낸다.
[1] 막의 위치
도 6 의 (A) 및 6 의 (B) 를 참조하여, 막 (5) 의 위치가 설명될 것이다. 도 6 의 (A) 는 축선방향을 따른 실린더 (2) 의 단면도이다. 도 6 의 (B) 는 실린더 (13) 의 온도의 변화, 특히 엔진 (1) 의 정상 운전 상태에서의 실린더 (13) 의 축선방향을 따른 실린더 벽 온도 (TW) 에서의 변화의 한 예를 나타낸다. 이후에, 막 (5) 이 제거된 실린더 라이너 (2) 는 기준 실린더 라이너로서 나타낸다. 기준 실린더 라이너를 갖는 엔진이 기준 엔진으로 나타내어질 것이다.
본 실시형태에서, 막 (5) 의 위치는 기준 엔진의 실린더 벽 온도 (TW) 에 기초하여 결정된다.
기준 엔진의 실린더 벽 온도 (TW) 의 변화가 설명될 것이다. 도 6 의 (B) 에서, 실선은 기준 엔진의 실린더 벽 온도 (TW) 를 나타내고, 파선은 본 실시형태의 엔진 (1) 의 실린더 벽 온도 (TW) 를 나타낸다. 이후에, 실린더 벽 온도 (TW) 의 최고 온도는 최대 실린더 벽 온도 (TWH) 로 나타내고, 실린더 벽 온도 (TW) 의 최저 온도는 최소 실린더 벽 온도 (TWL) 로 나타낸다.
기준 엔진에서, 실린더 벽 온도 (TW) 는 이하의 방법으로 변한다.
(a) 라이너 하부 단부 (24) 로부터 라이너 중간부 (25) 까지의 구역에서, 실린더 벽 온도 (TW) 는 연소 가스의 영향이 적기 때문에 라이너 하부 단부 (24) 로부터 라이너 중간부 (25) 까지 점진적으로 증가한다. 라이너 하부 단부 (24) 의 부근에서, 실린더 벽 온도 (TW) 는 최소 실린더 벽 온도 (TWL) 이다. 본 실시형태에서, 실린더 벽 온도 (TW) 가 이러한 방법으로 변하는 실린더 라이너 (2) 의 부분은 저온 라이너부 (27) 로 나타낸다.
(b) 라이너 중간부 (25) 로부터 라이너 상부 단부 (23) 까지의 구역에서, 실린더 벽 온도 (TW) 는 연소 가스의 영향이 크기 때문에 급격히 상승한다. 라이너 상부 단부 (23) 의 부근에서, 실린더 벽 온도 (TW) 는 최대 실린더 벽 온도 (TWH) 이다. 본 실시형태에서, 실린더 벽 온도 (TW) 가 이러한 방법으로 변하는 실린더 라이너 (2) 의 부분은 고온 라이너부 (26) 로 나타낸다.
상기 설명된 기준 엔진을 포함하는 내연 기관에서, 저온 라이너부 (27) 에 대응하는 위치에서의 실린더 벽 온도 (TW) 는 적절한 온도 이하로 현저하게 떨어진다. 이는 그 위치 주변의 엔진 오일의 점도는 현저하게 증가한다. 즉, 연료 소비율은 피스톤의 마찰의 증가에 의해 피할 수 없이 악화된다. 낮아진 실린더 벽 온도 (TW) 에 의한 연료 소비율의 이러한 저하는 실린더 블록의 열 전도성이 비교적 큰 엔진 (예컨대, 알루미늄 합금제 엔진) 에 있어서 특히 현저하다.
따라서, 본 실시형태에 따른 실린더 라이너 (2) 에서, 막 (5) 은 저온 라이 너부 (27) 에 형성되고, 이에 의해 실린더 블록 (11) 과 저온 라이너부 (27) 사이의 열 전도성은 감소된다. 이는 저온 라이너부 (27) 에서의 실린더 벽 온도 (TW) 를 증가시킨다.
본 실시형태에 따른 엔진 (1) 에서, 실린더 블록 (11) 과 저온 라이너부 (27) 는 단열 특성을 갖는 그 사이에 막 (5) 을 두고 서로에게 결합되어 있기 때문에, 이는 실린더 블록 (11) 과 저온 라이너부 (27) 사이에 열 전도성을 감소시킨다. 따라서, 저온 라이너부 (27) 에서의 실린더 벽 온도 (TW) 는 증가된다. 이는 최소 실린더 벽 온도 (TWL) 가 최소 실린더 벽 온도 (TWL1) 보다 더 높은 최소 실린더 벽 온도 (TWL2) 가 되는 것을 초래한다. 실린더 벽 온도 (TW) 가 증가될수록, 엔진 오일의 점도는 낮아지고, 이는 피스톤의 마찰을 감소시킨다. 따라서, 연료 소비율은 개선된다.
고온 라이너부 (26) 와 저온 라이너부 (27) 사이의 경계인 벽 온도 경계 (28) 가 기준 엔진의 실린더 벽 온도 (TW) 에 기초하여 얻어질 수 있다. 한편, 대부분의 경우 저온 라이너부 (27) 의 길이 (라이너 하부 단부 (24) 로부터 벽 온도 경계 (28) 까지의 길이) 는 실린더 라이너 (2) 의 전체 길이 (라이너 상부 단부 (23) 로부터 라이너 하부 단부 (24) 까지의 길이) 의 2/3 ~ 3/4 인 것이 알려져왔다. 따라서, 막 (5) 의 위치를 정할 때, 벽 온도 경계 (28) 를 정확하게 정하지 않고도 전체 라이너 길이에서 라이너 하부 단부 (24) 로부터 2/3 ~ 3/4 의 범위가 저온 라이너부 (27) 로서 다루어질 수 있다.
[2] 막의 두께
도 7 의 (A) 및 7 의 (B) 를 참조하여, 막 두께 (TP) 의 설정이 설명될 것이다. 도 7 의 (A) 는 축선방향을 따라 취해진 실린더 라이너 (2) 의 단면도이다. 도 7 의 (B) 는 실린더 라이너 (2) 에서의 축선 위치와 막 두께 (TP) 사이의 관계를 나타낸다.
실린더 라이너 (2) 에서, 막 두께 (TP) 는 이하의 방법으로 결정된다.
(A) 막 두께 (TP) 는 벽 온도 경계 (28) 로부터 라이너 하부 단부 (24) 까지 점진적으로 증가하도록 설정된다. 즉, 막 두께 (TP) 는 라이너 하부 단부 (24) 에서 최대값 (최대 두께 TPmax) 으로 설정되는 반면, 벽 온도 경계 (28) 에서는 0 으로 설정된다.
(B) 막 두께 (TP) 는 0.5 ㎜ 이하로 설정된다. 본 실시형태에서, 막 (5) 은 저온 라이너부 (27) 의 다수의 위치에서의 막 두께 (TP) 의 평균값이 0.5 ㎜ 이하가 되도록 형성된다. 하지만, 막 (5) 은 전체 저온 라이너부 (27) 에서 막 두께 (TP) 가 0.5 ㎜ 이하가 되도록 형성될 수 있다.
[3] 돌기 주변의 막의 형성
도 8 은 도 6 의 (A) 의 원으로 둘러싸인 부분 (ZC) 을 나타내는 확대도이다.
실린더 라이너 (2) 에서, 막 (5) 은 라이너 외주면 (22) 과 돌기 (3) 의 표면에 수축된 공간 (34) 이 채워지지 않도록 형성된다. 즉, 막 (5) 은 실린더 라이너 (2) 의 인서트 주조를 실행할 때, 주조 재료가 수축된 공간 (34) 을 채우도록 형성된다. 수축된 공간 (34) 이 막 (5) 에 의해 채워진다면, 주조 재료는 수축된 공간 (34) 을 채우지 않을 것이다. 따라서, 저온 라이너부 (27) 에서 돌기 (3) 의 앵커 효과는 얻어지지 않을 것이다.
<실린더 블록 및 실린더 라이너의 결합 상태>
도 9 및 10 을 참조하여, 실린더 블록 (11) 과 실린더 라이너 (2) 의 결합 상태가 설명될 것이다. 도 9 및 10 은 실린더 (13) 의 축선을 따라 취해진 실린더 블록 (11) 을 나타내는 단면도이다.
[1] 저온 라이너부의 결합 상태
도 9 는 도 1 의 원으로 둘러싸인 부분 (ZA) 의 단면도이고 실린더 블록 (11) 과 저온 라이너부 (27) 사이의 결합 상태를 나타낸다.
엔진 (1) 에서, 실린더 블록 (11) 은 실린더 블록 (11) 이 돌기 (3) 와 맞물린 상태로 저온 라이너부 (27) 에 결합되어 있다. 실린더 블록 (11) 과 저온 라이너부 (27) 는 그 사이에 막 (5) 을 두고 서로에게 결합되어 있다.
막 (5) 이 실린더 블록 (11) 의 열 전도성보다 더 낮은 열 전도성을 갖는 알루미나로 형성되기 때문에, 실린더 블록 (11) 과 막 (5) 은 낮은 열 전도성 상태로 서로에게 기계적으로 결합되어 있다.
엔진 (1) 에서, 실린더 블록 (11) 과 저온 라이너부 (27) 가 이러한 상태로 서로에게 결합되어 있기 때문에, 이하의 이점이 얻어진다.
(A) 막 (5) 이 실린더 블록 (11) 과 저온 라이너부 (27) 사이의 열 전도성을 감소시키기 때문에, 저온 라이너부 (27) 의 실린더 벽 온도 (TW) 는 증가된다.
(B) 돌기 (3) 가 실린더 블록 (11) 과 저온 라이너부 (27) 사이의 결합 강도 를 보장하기 때문에, 실린더 블록 (11) 과 저온 라이너부 (27) 의 박리작용이 억제된다.
[2] 고온 라이너부의 결합 상태
도 10 은 도 1 의 원으로 둘러싸인 부분 (ZB) 의 단면도이고 실린더 블록 (11) 과 고온 라이너부 (26) 사이의 결합 상태를 나타낸다.
엔진 (1) 에서, 실린더 블록 (11) 은 실린더 블록 (11) 이 돌기 (3) 와 맞물린 상태로 고온 라이너부 (26) 에 결합되어 있다. 따라서, 돌기 (3) 의 앵커 효과에 의해 실린더 블록 (11) 과 고온 라이너부 (26) 사이의 충분한 결합 강도가 보장된다. 또한, 실린더 블록 (11) 과 고온 라이너부 (26) 사이의 충분한 열 전도성이 보장된다.
<돌기의 형성>
표 1 을 참조하여, 실린더 라이너 (2) 상의 돌기 (3) 의 형성이 설명될 것이다.
돌기 (3) 와 관련된 파라미터로서, 제 1 면적비 (SA), 제 2 면적비 (SB), 표준 단면적 (SD), 표준 돌기 밀도 (NP), 및 표준 돌기 높이 (HP) 가 규정된다.
상기 돌기 (3) 와 관련된 파라미터를 위한 기본값인 측정 높이 (H), 제 1 기준 평면 (PA), 및 제 2 기준 평면 (PB) 이 이제 설명될 것이다.
(a) 측정 높이 (H) 는 돌기 (3) 의 축선방향을 따른 돌기 (3) 의 말단부로부터의 거리를 나타낸다. 돌기 (3) 의 말단부에서, 측정 높이 (H) 는 0 ㎜ 이다. 돌기 (3) 의 정상 표면 (32A) 에서, 측정 높이 (H) 는 최대값을 갖는다.
(b) 제 1 기준 평면 (PA) 은 0.4 ㎜ 의 측정 높이의 위치에서 돌기 (3) 의 반경방향을 따라 놓인 평면을 나타낸다.
(c) 제 2 기준 평면 (PB) 은 0.2 ㎜ 의 측정 높이의 위치에서 돌기 (3) 의 반경방향을 따라 놓인 평면을 나타낸다.
돌기 (3) 와 관련된 파라미터가 이제 설명될 것이다.
[A] 제 1 면적비 (SA) 는 제 1 기준 평면 (PA) 의 단위 면적 내의 돌기 (3) 의 반경방향 단면적 (SR) 의 비를 나타낸다. 더 구체적으로는, 제 1 면적비 (SA) 는 라이너 외주면 (22) 의 전체 등고선도의 면적에 대한 0.4 ㎜ 의 높이의 등고선으로 둘러싸인 각 영역의 면적을 더해서 얻어지는 면적의 비를 나타낸다.
[B] 제 2 면적비 (SB) 는 제 2 기준 평면 (PB) 의 단위 면적 내의 돌기 (3) 의 반경방향 단면적 (SR) 의 비를 나타낸다. 더 구체적으로는, 제 2 면적비 (SB) 는 라이너 외주면 (22) 의 전체 등고선도의 면적에 대한 0.2 ㎜ 의 높이의 등고선으로 둘러싸인 각 영역의 면적을 더해서 얻어지는 면적의 비를 나타낸다.
[C] 표준 단면적 (SD) 은 제 1 기준 평면 (PA) 내의 하나의 돌기 (3) 의 면적인 반경방향 단면적 (SR) 을 나타낸다. 즉, 표준 단면적 (SD) 은 라이너 외주면 (22) 의 등고선도의 0.4 ㎜ 높이의 등고선으로 둘러싸인 각 영역의 면적을 나타낸다.
[D] 표준 돌기 밀도 (NP) 는 라이너 외주면 (22) 의 단위 면적당 돌기 (3) 의 개수를 나타낸다.
[E] 표준 돌기 높이 (HP) 는 각 돌기 (3) 의 높이 (H) 를 나타낸다.
파라미터의 종류 선택된 범위
[A] 제1 면적비 (SA) 10 ~ 50 %
[B] 제2 면적비 (SB) 20 ~ 55 %
[C] 표준 단면적 (SD) 0.2 ~ 3.0 ㎟
[D] 표준 돌기 밀도 (NP) 5 ~ 60 개수/㎠
[E] 표준 돌기 길이 (HP) 0.5 ~1.0 ㎜
본 실시형태에서, 파라미터 [A] ~ [E] 가 표 1 의 선택된 범위 내에 설정되고, 이에 의해 돌기 (3) 에 의한 라이너 결합 강도의 증가 효과 및 돌기 (3) 사이의 주조 재료의 충전율이 증가된다. 게다가, 본 실시형태에서 돌기 (3) 는 제 1 기준 평면 (PA) 상에 서로로부터 독립적으로 실린더 라이너 (2) 에 형성된다. 다시 말하면, 그 말단부로부터 0.4 ㎜ 의 높이를 나타내는 등고선을 함유하는 평면에 의한 각 돌기 (3) 의 단면은 동일한 평면에 의한 다른 돌기 (3) 의 단면으로부터 독립적이다. 이는 충전율을 더 증가시킨다.
<실린더 라이너의 제조 방법>
도 11 및 12 그리고 표 2 를 참조하여, 실린더 라이너 (2) 의 제조 방법이 설명될 것이다.
본 실시형태에서, 실린더 라이너 (2) 는 원심 주조에 의해 제조된다. 상기 나타낸 돌기 (3) 와 관련된 파라미터를 표 1 의 선택된 범위에 넣기 위해, 우너심 주조와 관련된 이하의 파라미터 [A] ~ [F] 가 표 2 의 선택된 범위 내에 설정된다.
[A] 현탁액 (61) 내의 내화 재료 (61A) 의 조성비.
[B] 현탁액 (61) 내의 결합제 (binder) (61B) 의 조성비.
[C] 현탁액 (61) 내의 물 (61C) 의 조성비.
[D] 내화 재료 (61A) 의 평균 입자 크기.
[E] 현탁액 (61) 에 대한 첨가되는 계면활성제 (62) 의 조성비.
[F] 주형 와시 (63) (주형 와시 층 (64)) 의 두께.
파라미터의 종류 선택된 범위
[A] 내화 재료의 조성비 8 ~ 30 질량%
[B] 결합제의 조성비 2 ~ 10 질량%
[C] 물의 조성비 60 ~ 90 질량%
[D] 내화 재료의 평균 입자 크기 0.02 ~ 0.1 ㎜
[E] 계면활성제의 조성비 0.005 < x ≤ 0.1 질량%
[F] 주형 와시 층의 두께 0.5 ~ 1.0 ㎜
실린더 라이너 (2) 의 제조는 도 11A ~ 11F 에 나타낸 과정에 따라 실행된다.
[단계 A] 도 11A 에 나타낸 것과 같이 내화 재료 (61A), 결합제 (61B), 및 물 (61C) 을 혼합하여 현탁액 (61) 을 준비한다. 이 단계에서, 내화 재료 (61A), 결합제 (61B), 및 물 (61C) 의 조성비, 그리고 내화 재료 (61A) 의 평균 입자 크기는 표 2 의 선택된 범위 내에 설정된다.
[단계 B] 도 11B 에 나타낸 것과 같이 미리 정해진 양의 계면활성제 (62) 가 주형 와시 (63) 를 얻기 위해 현탁액 (61) 에 첨가된다. 이 단계에서, 현탁액 (61) 에 첨가되는 계면활성제 (62) 의 비는 표 2 에 나타낸 선택된 범위 내에 설정된다.
[단계 C] 도 11C 에 나타낸 것과 같이, 회전하는 주형 (65) 을 미리 정해진 온도로 가열한 이후, 주형 와시 (63) 가 주형 (65) 의 내주면 (주형 내주면 (65A)) 에 용사되어 도포된다. 이 때, 주형 와시 (63) 는 실질적으로 균일한 두께의 주형 와시 (63) 의 층 (주형 와시 층 (64)) 이 전체 주형 내주면 (65A) 에 형성되도록 도포된다. 이 단계에서, 주형 와시 층 (64) 의 두께는 표 2 에 나타낸 선택된 범위 내에 설정된다.
주형 (65) 의 주형 와시 층 (64) 에서, 수축된 형상을 갖는 구멍이 [단계 C] 이후에 형성된다. 도 12A ~ 12C 를 참조하여, 수축된 형상을 갖는 구멍의 형성이 설명될 것이다.
[1] 도 12A 에 나타낸 것과 같이, 다수의 기포 (64A) 를 갖는 주형 와시 층 (64) 이 주형 (65) 의 주형 내주면 (65A) 에 형성된다.
[2] 도 12B 에 나타낸 것과 같이, 계면활성제 (62) 는 기포 (64A) 에 작용하여 주형 와시 층 (64) 의 내주면에 오목부 (64B) 를 형성한다.
[3] 도 12C 에 나타낸 것과 같이, 오목부 (64B) 의 바닥은 주형 내주면 (65A) 에 닿고, 이에 의해 수축된 형상을 갖는 구멍 (64C) 이 주형 와시 층 (64) 에 형성된다.
[단계 D] 도 11D 에 나타낸 것과 같이, 주형 와시 층 (64) 이 건조된 이후, 용융 주철 (66) 을 회전되고 있는 주형 (65) 안에 붓는다. 용융 주철 (66) 은 주형 와시 층 (64) 내의 수축된 형상을 갖는 구멍 (64C) 으로 흘러들어 간다. 따라서, 수축된 형상을 갖는 돌기 (3) 는 주조 실린더 라이너 (2) 에 형성된다.
[단계 E] 도 11E 에 나타낸 것과 같이, 용융 주철 (66) 이 경화되고 실린더 라이너 (2) 가 형성된 이후, 실린더 라이너 (2) 는 주형 와시 층 (64) 과 함께 주형 (65) 으로부터 빠지게 된다.
[단계 F] 도 11F 에 나타낸 것과 같이, 블라스팅 장치 (67) 를 사용하여, 주형 와시 층 (64) (주형 와시 (63)) 이 실린더 라이너 (2) 의 외주면에서 제거되었다.
<돌기와 관련된 파라미터의 측정 방법>
도 13A 및 13B 를 참조하여, 3 차원 레이저를 사용한 돌기와 관련된 파라미터의 측정 방법이 이제 설명될 것이다. 표준 돌기 높이 (HP) 는 다른 방법으로 측정된다.
돌기와 관련된 각 파라미터는 이하의 방법으로 측정될 수 있다.
[1] 돌기의 파라미터 측정을 위한 시편 (71) 이 실린더 라이너 (2) 로부터 제조된다.
[2] 비접촉 3 차원 레이저 측정 장치 (81) 에서, 시편 (71) 은 돌기 (3) 의 축선방향이 실질적으로 레이저 광 (82) 의 조사 방향에 평행하도록 시험대 (83) 위에 놓인다 (도 13A).
[3] 레이저 광 (82) 은 3 차원 레이저 측정 장치 (81) 로부터 시편 (71) 으로 조사된다 (도 13B).
[4] 3 차원 레이저 측정 장치 (81) 의 측정 결과는 화상 처리 장치 (84) 로 전달된다.
[5] 화상 처리 장치 (84) 에 의해 실행되는 화상 처리를 통해, 라이너 외주면 (22) 의 등고선도 (85) (도 14) 가 표시된다. 돌기 (3) 와 관련된 파라미터는 등고선도 (85) 를 기초하여 산출된다.
<라이너 외주면의 등고선>
도 14 및 15 를 참조하여, 등고선도 (85) 가 설명될 것이다. 도 14 는 등고선도 (85) 의 하나의 예의 일부이다. 도 15 는 측정 높이 (H) 와 등고선 (HL) 사이의 관계를 나타낸다. 도 14 의 등고선도 (85) 는 도 15 의 돌기 (3) 와 상이한 돌기 (3) 를 갖는 라이너 외주면 (22) 을 기초하여 나타낸다.
등고선도 (85) 에서, 등고선 (HL) 은 모든 측정 높이 (H) 의 미리 정해진 값을 나타낸다.
예컨대, 등고선도 (85) 에서 등고선 (HL) 이 0 ㎜ 의 측정 높이로부터 1.0 ㎜ 의 측정 높이까지 0.2 ㎜ 의 간격으로 나타나 있는 경우에, 0 ㎜ 의 측정 높이의 등고선 (HL0), 0.2 ㎜ 의 측정 높이의 등고선 (HL2), 0.4 ㎜ 의 측정 높이의 등고선 (HL4), 0.6 ㎜ 의 측정 높이의 등고선 (HL6), 0.8 ㎜ 의 측정 높이의 등고선 (HL8), 그리고 1.0 ㎜ 의 측정 높이의 등고선 (HL10) 이 나타나 있다.
등고선 (HL4) 은 제 1 기준 평면 (PA) 에 포함된다. 등고선 (HL2) 은 제 2 기준 평면 (PB) 에 포함된다. 도 14 는 등고선 (HL) 이 0.2 ㎜ 간격으로 나타나 있는 도를 나타내고 있지만, 등고선 (HL) 사이의 거리는 필요하다면 변할 수 있다.
도 16 및 17 을 참조하여, 등고선도 (85) 내의 제 1 영역 (RA) 및 제 2 영역 (RB) 이 설명될 것이다. 도 16 은 등고선도 (85) 에서 0.4 ㎜ 의 측정 높이의 등고선 (HL4) 을 실선으로 나타내고 등고선도 (85) 의 다른 등고선 (HL) 은 점선으로 나타낸 제 1 등고선도 (85A) 의 일부이다. 도 17 은 등고선도 (85) 에서 0.2 ㎜ 의 측정 높이의 등고선 (HL2) 을 실선으로 나타내고 등고선도 (85) 의 다른 등고선 (HL) 은 점선으로 나타낸 제 2 등고선도 (85B)) 의 일부이다.
본 실시형태에서, 등고선도 (85) 에서 등고선 (HL4) 으로 각각 둘러싸인 영역은 제 1 영역 (RA) 으로 규정된다. 즉, 제 1 등고선도 (85A) 의 사선 구역은 제 1 영역 (RA) 에 대응한다. 등고선도 (85) 에서 등고선 (HL2) 으로 각각 둘러싸인 영역은 제 2 영역 (RB) 으로 규정된다. 즉, 제 2 등고선도 (85B) 의 사선 구역은 제 2 영역 (RB) 에 대응한다.
<돌기와 관련된 파라미터의 산출 방법>
본 발명에 따는 실린더 라이너 (2) 에 관하여, 돌기 (3) 와 관련된 파라미터는 등고선도 (85) 를 기초로 한 이하의 방법으로 산출된다.
[A] 제 1 면적비 (SA)
제 1 면적비 (SA) 는 전체 등고선도 (85) 의 면적에 대한 제 1 영역 (RA) 의 전체 면적의 비로써 산출된다. 즉, 제 1 면적비 (SA) 는 이하의 식을 사용하여 산출된다.
SA = SRA/ST × 100 [%]
상기 식에서, ST 는 전체 등고선도 (85) 의 면적을 나타낸다. SRA 는 등고선도 (85) 내의 제 1 영역 (RA) 의 전체 면적을 나타낸다. 예컨대, 제 1 등고선도 (85A) 의 일부를 나타내는 도 16 이 모델로 사용될 때, 프레임으로 둘러싸인 사각형 영역의 구역은 면적 (ST) 에 대응하고, 사선 영역의 구역은 면적 (SRA) 에 대응한다. 제 1 면적비 (SA) 를 산출할 때, 등고선도 (85) 는 단지 라이너 외주면 (22) 을 포함하는 것으로 가정한다.
[B] 제 2 면적비 (SB)
제 2 면적비 (SB) 는 전체 등고선도 (85) 의 면적에 대한 제 2 영역 (RB) 의 전체 면적의 비로서 산출된다. 즉, 제 2 면적비 (SB) 는 이하의 식을 사용하여 산출된다.
SB = SRB/ST × 100 [%]
상기 식에서, ST 는 전체 등고선도 (85) 의 면적을 나타낸다. SRB 는 전체 등고선도 (85) 내의 제 2 영역 (RB) 의 전체 면적을 나타낸다. 예컨대, 제 2 등고선도 (85B) 의 일부를 나타내는 도 17 이 모델로 사용될 때, 프레임으로 둘러싸인 사각형 영역의 구역은 면적 (ST) 에 대응하고, 사선 영역의 구역은 면적 (SRB) 에 대응한다. 제 2 면적비 (SB) 를 산출할 때, 등고선도 (85) 는 단지 라이너 외주면 (22) 을 포함하는 것으로 가정한다.
[C] 표준 단면적 (SD)
표준 단면적 (SD) 은 등고선도 (85) 내의 각 제 1 영역 (RA) 의 면적으로서 산출될 수 있다. 예컨대, 제 1 등고선도 (85A) 의 일부를 나타내는 도 16 이 모델로 사용될 때, 사선 영역의 면적은 표준 단면적 (SD) 에 대응한다.
[D] 표준 돌기 밀도 (NP)
표준 돌기 밀도 (NP) 는 등고선도 (85) 의 단위 면적 (이 실시형태에서, 1 ㎠) 당 돌기 (3) 의 개수로서 산출될 수 있다.
[E] 표준 돌기 높이 (HP)
표준 돌기 높이 (HP) 는 각 돌기 (3) 의 높이를 나타낸다. 각 돌기 (3) 의 높이는 다수의 위치에서의 돌기 (3) 의 높이의 평균값일 수 있다. 각 돌기 (3) 의 높이는 다이얼 깊이 게이지 (dial depth gauge) 와 같은 측정 장치에 의해 측정될 수 있다.
돌기 (3) 가 제 1 기준 평면 (PA) 에 독립적으로 제공되었는지 아닌지는 등고선도 (85) 의 제 1 영역 (RA) 에 기초하여 확인될 수 있다. 즉, 각 제 1 영역 (RA) 이 다른 제 1 영역 (RA) 을 간섭하지 않을 때, 돌기 (3) 가 제 1 기준 평면 (PA) 에 독립적으로 제공된 것이 확인된다. 다시 말하면, 그 말단부로부터 0.4 ㎜ 의 높이를 나타내는 등고선을 포함하는 평면에 의한 각 돌기 (3) 의 단면이 동일한 평면에 의한 다른 돌기 (3) 의 단면으로부터 독립적이라는 것이 확인된다.
<결합 강도의 평가 방법>
도 18A ~ 18C 를 참조하여, 실린더 블록 (11) 과 실린더 라이너 (2) 사이의 결합 강도의 평가의 한 예가 설명될 것이다.
저온 라이너부 (27) 의 결합 강도의 평가는 이하의 단계 [1] ~ [5] 의 과정에 따라 실행될 수 있다.
[1] 각각 실린더 라이너 (2) 를 갖는 단일 실린더형 실린더 블록 (72) 은 다이 캐스팅을 통해 제조되었다 (도 18A).
[2] 강도 평가용 시편 (74) 은 단일 실린더형 실린더 블록 (72) 으로 만들어졌다. 강도 평가 시편 (74) 은 각각 실린더 라이너 (2) 의 저온 라이너부 (27) 와 (라이너 조각 (74A) 및 막 (5)) 실린더 (73) 의 알루미늄 부분 (알루미늄 조각 (74B)) 으로 형성되었다.
[3] 인장 시험 장치의 암 (arms) (86) 은 라이너 조각 (74A) 과 알루미늄 조각 (74B) 을 포함하는 강도 평가 시편 (74) 에 결합되어 있다.
[4] 암 (86) 중 하나가 클램프 (87) 에 의해 유지된 이후, 라이너 조각 (74A) 과 알루미늄 조각 (74B) 이 실린더의 반경 방향인 화살표 (C) 방향으로 박리되도록 인장 하중이 다른 암 (86) 에 의해 강도 평가 시편 (74) 에 가해진다 (도 18C).
[5] 인장 시험을 통해, 라이너 조각 (74A) 및 알루미늄 조각 (74B) 이 박리되는 위치에서 단위 면적당 하중의 크기가 라이너 결합 강도로서 얻어진다. 실린더 라이너 (2) 의 고온 라이너부 (26) 의 결합 강도의 평가는 상기 단계 [1] ~ [5] 의 관정을 따라 또한 실행될 수 있다.
본 실시형태에 따른 엔진 (1) 의 실린더 블록 (11) 과 실린더 라이너 (2) 사이의 결합 강도는 상기 평가 방법에 따라 측정된다. 엔진 (1) 의 결합 강도가 기준 엔진의 결합 강도보다 충분히 더 높은 것이 확인된다.
<제 1 실시형태의 이점>
본 실시형태에 따른 실린더 라이너 (2) 는 이하의 이점을 제공한다.
(1) 본 실시형태의 실린더 라이너 (2) 에서, 막 (5) 은 저온 라이너부 (27) 의 라이너 외주면 (22) 에 형성된다. 이는 엔진 (1) 의 저온 라이너부 (27) 에서의 실린더 벽 온도 (TW) 를 증가시키고, 따라서 엔진 오일의 점도를 낮춘다. 따라서, 연료 소비율이 개선된다.
(2) 본 실시형태의 실린더 라이너 (2) 에서, 돌기 (3) 는 라이너 외주면 (22) 에 형성된다. 이는 실린더 블록 (11) 과 돌기 (3) 가 서로에게 맞물리는 것에 의해 실린더 블록 (11) 과 실린더 라이너 (2) 가 서로에 대해 결합되는 것을 허락한다. 실린더 블록 (11) 과 실린더 라이너 (2) 사이의 충분한 결합 강도가 보장된다. 결합 강도의 증가는 실린더 보어 (15) 가 변형되는 것을 방지한다.
(3) 본 실시형태의 실린더 라이너 (2) 에서, 막 (5) 은 그 두께 (TP) 가 0.5 ㎜ 이하가 되도록 형성된다. 이는 실린더 블록 (11) 과 저온 라이너부 (27) 사이의 결합 강도가 낮아지는 것을 방지한다. 막 두께 (TP) 가 0.5 ㎜ 보다 더 커지면, 돌기 (3) 의 앵커 효과는 감소될 것이고, 이는 실린더 블록 (11) 과 저온 라이너부 (27) 사이의 결합 강도를 현저하게 감소시킬 것이다.
(4) 본 실시형태의 실린더 라이너 (2) 에서, 돌기 (3) 는 표준 돌기 밀도 (NP) 가 5/㎠ ~ 60/㎠ 가 되도록 형성된다. 이는 라이너 결합 강도를 더 증가시킨다. 또한, 돌기 (3) 사이의 공간으로의 주조 재료의 충전율이 증가된다.
표준 돌기 밀도 (NP) 가 선택된 범위를 벗어나면, 이하의 문제가 야기될 것이다. 표준 돌기 밀도 (NP) 가 5/㎠ 보다 더 작으면, 돌기 (3) 의 개수가 불충분할 것이다. 이는 라이너 결합 강도를 감소시킬 것이다. 표준 돌기 밀도 (NP) 가 60/㎠ 보다 더 크면, 돌기 (3) 사이의 좁은 공간이 돌기 (3) 사이의 공간으로의 주조 재료의 충전율을 감소시킬 것이다.
(5) 본 실시형태의 실린더 라이너 (2) 에서, 돌기 (3) 는 표준 돌기 높이 (HP) 가 0.5 ㎜ ~ 1.0 ㎜ 의 범위가 되도록 형성된다. 이는 라이너 결합 강도와 실린더 라이너 (2) 의 외경의 정밀도를 증가시킨다.
표준 돌기 높이 (HP) 가 선택된 범위를 벗어나면, 이하의 문제가 야기될 것이다. 표준 돌기 높이 (HP) 가 0.5 ㎜ 보다 더 작으면, 돌기 (3) 의 높이는 불충분할 것이다. 이는 라이너 결합 강도를 감소시킬 것이다. 표준 돌기 높이 (HP) 가 1.0 ㎜ 보다 더 크면, 돌기 (3) 는 쉽게 파손될 것이다. 이는 또한 라이너 결합 강도를 감소시킬 것이다. 또한, 돌기 (3) 의 높이가 불균일하기 때문에, 외경의 정밀도는 감소된다.
(6) 본 실시형태의 실린더 라이너 (2) 에서, 돌기 (3) 는 제 1 면적비 (SA) 가 10 % ~ 50 % 가 되도록 형성된다. 이는 충분한 라이너 결합 강도를 보장한다. 또한, 돌기 (3) 사이의 공간으로의 주조 재료의 충전율이 증가된다.
제 1 면적비 (SA) 가 선택된 범위를 벗어나면, 이하의 문제가 야기될 것이다. 제 1 면적비 (SA) 가 10 % 보다 더 작으면, 라이너 결합 강도는 제 1 면적비 (SA) 가 10 % 이상인 경우와 비교하여 현저하게 감소될 것이다. 제 1 면적비 (SA) 가 50 % 보다 더 크면, 제 2 면적비 (SB) 는 상한값 (55 %) 을 초과할 것이다. 따라서, 돌기 (3) 사이의 공간에서의 주조 재료의 충전율은 현저하게 감소될 것이다.
(7) 본 실시형태의 실린더 라이너 (2) 에서, 돌기 (3) 는 제 2 면적비 (SB) 가 20 % ~ 50 % 의 범위가 되도록 형성된다. 이는 돌기 (3) 사이의 공간으로의 주조 재료의 충전율을 증가시킨다. 또한, 충분한 라이너 결합 강도가 보장된다.
제 2 면적비 (SB) 가 선택된 범위를 벗어나면, 이하의 문제가 야기될 것이다. 제 2 면적비 (SB) 가 20 % 보다 더 작으면, 제 1 면적비 (SA) 가 하한값 (10 %) 이하로 떨어질 것이다. 따라서, 라이너 결합 강도는 현저하게 감소될 것이다. 제 2 면적비 (SB) 가 55 % 보다 더 크면, 돌기 (3) 사이의 공간의 주조 재료의 충전율은 제 2 면적비 (SB) 가 55 % 이하인 경우와 비교하여 현저하게 감소될 것이다.
(8) 본 실시형태의 실린더 라이너 (2) 에서, 돌기 (3) 는 표준 단면적 (SD) 이 0.2 ㎟ ~ 3.0 ㎟ 의 범위가 되도록 형성된다. 따라서, 실린더 라이너 (2) 의 제조 공정시에, 돌기 (3) 가 손상되는 것이 방지된다. 또한, 돌기 (3) 사이의 공간으로의 주조 재료의 충전율은 증가된다.
표준 단면적 (SD) 이 선택된 범위를 벗어나면, 이하의 문제가 야기될 것이다. 표준 단면적 (SD) 이 0.2 ㎟ 보다 더 작으면, 돌기 (3) 의 강도는 불충분하게 될 것이고, 돌기 (3) 는 실린더 라이너 (2) 의 제조시에 쉽게 손상될 것이다. 표준 단면적 (SD) 이 3.0 ㎟ 보다 더 크면, 돌기 (3) 사이의 좁은 공간이 돌기 (3) 사이의 공간으로의 주조 재료의 충전율을 감소시킬 것이다.
(9) 본 실시형태의 실린더 라이너 (2) 에서, 돌기 (3) (제 1 구역 (RA)) 은 제 1 기준 평면 (PA) 상에 서로로부터 독립적으로 형성된다. 다시 말하면, 그 기단부로부터 0.4 ㎜ 의 높이를 나타내는 등고선을 포함하는 평면에 의한 각 돌기 (3) 의 단면은 동일한 평면에 의한 다른 돌기 (3) 의 단면과 독립적이다. 이는 돌기 (3) 사이의 공간으로의 주조 재료의 충전율을 증가시킨다. 돌기 (3) (제 1 구역 (RA)) 가 제 1 기준 평면 (PA) 에서 서로로부터 독립적이지 않다면, 돌기 (3) 사이의 좁은 공간이 돌기 (3) 사이의 공간으로의 주조 재료의 충전율을 감소시킬 것이다.
(10) 엔진에서, 실린더 벽 온도 (TW) 의 증가는 실린더 보어가 열 팽창되는 것을 초래한다. 실린더 벽 온도 (TW) 가 실린더의 축선방향을 따른 위치 중에서 변하기 때문에, 열 팽창에 의한 실린더 보어의 변형량은 축선방향을 따라 변한다. 실린더 보어의 변형량의 이러한 변화는 피스톤의 마찰을 증가시키고, 이는 연료 소비율을 악화시킨다.
본 실시형태의 실린더 라이너 (2) 에서, 막 (5) 은 저온 라이너부 (27) 의 라이너 외주면 (22) 에 형성되지만, 막 (5) 은 고온 라이너부 (26) 의 라이너 외주면 (22) 에는 형성되지 않는다.
따라서, 엔진 (1) 의 저온 라이너부 (27) 의 실린더 벽 온도 (TW) (도 6 의 (B) 의 파선) 는 기준 엔진의 저온 라이너부 (27) 의 실린더 벽 온도 (TW) (도 6 의 (B) 의 실선) 를 초과한다. 한편, 엔진 (1) 의 고온 라이너부 (26) 의 실린더 벽 온도 (TW) (도 6 의 (B) 의 파선) 는 기준 엔진의 고온 라이너부 (26) 의 실린더 벽 온도 (TW) (도 6 의 (B) 의 실선) 와 실질적으로는 동일하다.
따라서, 엔진 (1) 의 최소 실린더 벽 온도 (TWL) 와 최대 실린더 벽 온도 (TWH) 사이의 차이인 실린더 벽 온도 차이 (ΔTW) 는 감소된다. 따라서, 실린더 (13) 의 축선 방향을 따른 각 실린더 보어 (15) 의 변형의 변화는 감소된다. 따라서, 각 실린더 보어 (15) 의 변형량은 동일하게 된다. 이는 피스톤의 마찰은 감소시키고 따라서 연료 소비율을 개선한다.
(11) 본 실시형태의 실린더 라이너 (2) 에서, 막 두께 (TP) 는 벽 온도 경계 (28) 로부터 라이너 하부 단부 (24) 까지 점진적으로 증가하도록 설정된다. 따라서, 실린더 블록 (11) 과 실린더 라이너 (2) 사이의 열 전도성은 라이너 하부 단부 (24) 에 근접함에 따라 감소된다. 이는 저온 라이너부 (27) 의 축선 방향을 따른 실린더 벽 온도 (TW) 의 변화를 감소시킨다.
<제 1 실시형태의 변경>
상기 도시된 제 1 실시형태는 이하에 나타낸 것과 같이 변경될 수 있다.
제 1 실시형태에서, 막 (5) 은 막 두께 (TP) 가 벽 온도 경계 (28) 로부터 라이너 하부 단부 (24) 까지 점진적으로 증가되도록 형성된다. 하지만, 막 두께 (TP) 는 저온 라이너부 (27) 에서 일정할 수 있다. 간단히 말하면, 실린더 벽 온도 (TW) 가 전체 저온 라이너부 (27) 에서의 적절한 온도와 크게 다르지 않는 범위 내에서 막 두께 (TP) 의 설정은 필요하다면 변경될 수 있다.
(제 2 실시형태)
본 발명의 제 2 실시형태가 도 19 ~ 21 을 참조하여 이제 설명될 것이다.
제 2 실시형태는 제 1 실시형태에 따른 실린더 라이너 (2) 의 막 (5) 의 형성을 변화시키는 것에 의해 이하의 방법으로 구성된다. 제 2 실시형태에 따른 실린더 라이너 (2) 는 이하에 설명된 구성을 제외하면 제 1 실시형태의 실린더 라이너 (2) 와 동일하다.
<막의 형성>
도 19 는 도 6 의 (A) 의 원으로 둘러싸인 부분 (ZC) 을 나타내는 확대도이다. 실린더 라이너 (2) 에서, 막 (5) 은 저온 라이너부 (27) 의 라이너 외주면 (22) 에 형성된다. 막 (5) 은 철-계 재료의 용사층 (철 용사층 (52)) 으로 형성된다. 철 용사층 (52) 은 다수의 얇은 용사층 (52A) 의 적층에 의해 형성된다. 철 용사층 (52) (얇은 용사층 (52A)) 은 다수의 산화물 층 및 기공을 함유한다.
<실린더 블록과 저온 라이너부의 결합 상태>
도 20 은 도 1 의 원으로 둘러싸인 부분 (ZA) 의 단면도이고 실린더 블록 (11) 과 저온 라이너부 (27) 사이의 결합 상태를 나타낸다.
엔진 (1) 에서, 실린더 블록 (11) 은 실린더 블록 (11) 이 돌기 (3) 와 맞물린 상태로 저온 라이너부 (27) 에 결합되어 있다. 실린더 블록 (11) 과 저온 라이너부 (27) 는 그 사이에 막 (5) 을 두고 서로에게 결합되어 있다.
막 (5) 이 다수의 산화물 층과 기공을 함유하는 용사층으로 형성되기 때문에, 실린더 블록 (11) 과 막 (5) 은 낮은 열 전도성 상태로 서로에게 기계적으로 결합되어 있다.
엔진 (1) 에서, 실린더 블록 (11) 과 저온 라이너부 (27) 가 이러한 상태로 서로에게 결합되어 있기 때문에, 제 1 실시형태의 "[1] 저온 라이너부의 결합 상태" 의 이점 (A) 및 (B) 가 얻어진다.
<막의 제조 방법>
막 (5) 을 형성하는 방법이 도 21A 및 21B 를 참조하여 설명될 것이다. 본 실시형태에서, 막 (5) 은 아크 용사에 의해 형성된다. 막 (5) 은 이하의 과정을 통해 형성될 수 있다.
[1] 용융 와이어 (92) 가 아크 용사 장치 (91) 에 의하여 라이너 외주면 (22) 상에 용사되어 얇은 용사층 (52A) 을 형성한다 (도 21A).
[2] 하나의 얇은 용사층 (52A) 을 형성한 이후, 다른 얇은 용사층 (52A) 이 제 1 얇은 용사층 (52A) 에 형성된다 (도 21B).
[3] 원하는 두께의 막 (5) 이 형성될 때까지 과정 [2] 가 반복된다.
상기 제조 방법에 따르면, 와이어 (92) 는 용융되고 입자로 변하고, 그 표면은 산화된다. 따라서, 철 용사층 (52) (얇은 용사층 (52A)) 은 다수의 산화층을 함유한다. 이는 막 (5) 의 단열성을 더 증가시킨다.
본 실시형태에서, 아크 용사에 사용되는 와이어 (92) 의 직경은 0.8 ㎜ 이상으로 설정된다. 따라서, 비교적 큰 입자 크기를 갖는 와이어 (92) 의 분말이 저온 라이너부 (27) 상에 용사되고, 형성된 철 용사층 (52) 은 다수의 기공을 포함한다. 즉, 높은 단열성을 갖는 막 (5) 이 형성된다.
와이어 (92) 의 직경이 0.8 ㎜ 보다 더 작으면, 작은 입자 크기를 갖는 와이어 (92) 의 분말은 저온 라이너부 (27) 상에 용사된다. 따라서, 와이어 (92) 의 직경이 0.8 ㎜ 이상인 경우와 비교하면, 철 용사층 (52) 의 기공의 개수는 현저하게 감소된다.
<제 2 실시형태의 이점>
제 1 실시형태의 이점 (1) ~ (11) 에 더하여, 제 2 실시형태의 실린더 라이너 (2) 는 이하의 이점을 제공한다.
(12) 본 실시형태의 실린더 라이너 (2) 에서, 철 용사층 (52) 은 다수의 얇은 용사층 (52A) 으로 형성된다. 따라서, 다수의 산화물 층이 철 용사층 (52) 에 형성된다. 따라서, 실린더 블록 (11) 과 저온 라이너부 (27) 사이의 열 전도성이 더 감소된다.
<제 2 실시형태의 변경>
상기 도시된 제 2 실시형태는 이하에 나타낸 것과 같이 변경될 수 있다.
제 2 실시형태에서, 와이어 (92) 의 직경은 막 (5) 을 형성할 때 0.8 ㎜ 로 설정된다. 하지만, 와이어 (92) 의 직경의 선택된 범위는 이하의 방법으로 설정될 수 있다. 즉, 와이어 (92) 의 직경의 선택된 범위는 0.8 ㎜ ~ 2.4 ㎜ 의 범위로 설정될 수 있다. 와이어 (92) 의 직경이 2.4 ㎜ 보다 더 크게 설정되면, 와이어 (92) 의 입자는 크게 될 것이다. 따라서 철 용사층 (52) 의 강도는 현저하게 감소될 것이라는 것이 예상된다.
(제 3 실시형태)
본 발명의 제 3 실시형태가 도 22 및 23 을 참조하여 이제 설명될 것이다.
제 3 실시형태는 제 1 실시형태에 따른 실린더 라이너 (2) 의 막 (5) 의 형성을 변화시키는 것에 의해 이하의 방법으로 구성된다. 제 3 실시형태에 따른 실린더 라이너 (2) 는 이하에 설명된 구성을 제외하면 제 1 실시형태의 실린더 라이너 (2) 와 동일하다.
<막의 형성>
도 22 는 도 6 의 (A) 의 원으로 둘러싸인 부분 (ZC) 을 나타낸 확대도이다. 실린더 라이너 (2) 에서, 막 (5) 이 실린더 라이너 (2) 의 저온 라이너부 (27) 의 라이너 외주면 (22) 에 형성된다. 막 (5) 은 실린더 라이너 (2) 의 표면에 형성되는 제 1 용사층 (53A) 과 제 1 용사층 (53A) 의 표면에 형성되는 제 2 용사층 (53B) 으로 형성된다.
제 1 용사층 (53A) 은 세라믹 재료 (알루미나 또는 지르코니아) 로 형성된다. 제 1 용사층 (53A) 의 재료로서, 실린더 블록 (11) 과 저온 라이너부 (27) 사이의 열 전도성을 감소시키는 재료가 사용될 수 있다.
제 2 용사층 (53B) 은 알루미늄 합금 (Al - Si 합금 또는 Al - Cu 합금) 으로 형성된다. 제 2 용사층 (53B) 의 재료로서, 실린더 블록 (11) 과 높은 결합성을 갖는 재료가 사용될 수 있다.
<실린더 블록과 저온 라이너부의 결합 상태>
도 23 은 도 1 의 원으로 둘러싸인 부분 (ZA) 의 단면도이고 실린더 블록 (11) 과 저온 라이너부 (27) 사이의 결합 상태를 나타낸다.
엔진 (1) 에서, 실린더 블록 (11) 은 실린더 블록 (11) 이 돌기 (3) 와 맞물린 상태로 저온 라이너부 (27) 에 결합되어 있다. 실린더 블록 (11) 과 저온 라이너부 (27) 는 그 사이에 막 (5) 을 두고 서로에게 결합되어 있다.
막 (5) 이 실린더 블록 (11) 의 열 전도성보다 더 낮은 열 전도성을 갖는 세라믹 재료로 형성되기 때문에, 실린더 블록 (11) 과 막 (5) 은 낮은 열 전도성 상태로 서로에게 기계적으로 결합되어 있다.
엔진 (1) 에서, 실린더 블록 (11) 과 저온 라이너부 (27) 가 이러한 상태로 서로에게 결합되어 있기 때문에, 제 1 실시형태의 "[1] 저온 라이너부의 결합 상태" 의 이점 (A) 및 (B) 가 얻어진다.
막 (5) 이 실린더 블록 (11) 과 높은 결합성을 갖는 제 2 용사층 (53B) 을 포함하기 때문에, 막 (5) 이 단지 제 1 용사층 (53A) 으로 형성되는 경우와 비교하면 막 (5) 과 실린더 블록 (11) 사이의 결합 강도는 증가된다.
<막의 형성 방법>
본 실시형태에서, 막 (5) 은 플라즈마 용사에 의해 형성된다. 막 (5) 은 이하의 과정을 통해 형성될 수 있다.
[1] 플라즈마 용사 장치를 사용하여 저온 라이너부 (27) 에 제 1 용사층 (53A) 을 형성한다.
[2] 제 1 용사층 (53A) 이 형성된 이후 플라즈마 용사 장치를 상요하여 제 2 용사층 (53B) 을 형성한다.
<제 3 실시형태의 이점>
제 1 실시형태의 이점 (1) ~ (11) 에 더하여, 제 3 실시형태의 실린더 라이너 (2) 는 이하의 이점을 제공한다.
(13) 본 실시형태의 실린더 라이너 (2) 에서, 막 (5) 은 제 1 용사층 (53A) 과 제 2 용사층 (53B) 으로 형성된다. 따라서, 제 1 용사층 (53A) 에 의해 막 (5) 의 단열성이 보장되면서, 제 2 용사층 (53B) 은 실린더 블록 (11) 과 막 (5) 사이의 결합성을 개선한다.
(제 4 실시형태)
본 발명의 제 4 실시형태가 도 24 및 25 를 참조하여 이제 설명될 것이다.
제 4 실시형태는 제 1 실시형태에 따른 실린더 라이너 (2) 의 막 (5) 의 형성을 변화시키는 것에 의해 이하의 방법으로 구성된다. 제 4 실시형태에 따른 실린더 라이너 (2) 는 이하에 설명된 구성을 제외하면 제 1 실시형태의 실린더 라이너 (2) 와 동일하다.
<막의 형성>
도 24 는 도 6 의 (A) 의 원으로 둘러싸인 부분 (ZC) 을 나타내는 확대도이다. 실린더 라이너 (2) 에서, 막 (5) 이 실린더 라이너 (2) 의 저온 라이너부 (27) 의 라이너 외주면 (22) 에 형성된다. 막 (5) 은 산화층 (54) 으로 형성된다.
<실린더 블록과 저온 라이너부의 결합 상태>
도 25 는 도 1 의 원으로 둘러싸인 부분 (ZA) 의 단면도이고 실린더 블록 (11) 과 저온 라이너부 (27) 사이의 결합 상태를 나타낸다.
엔진 (1) 에서, 실린더 블록 (11) 은 실린더 블록 (11) 이 돌기 (3) 와 맞물린 상태로 저온 라이너부 (27) 에 결합되어 있다. 실린더 블록 (11) 과 저온 라이너부 (27) 는 그 사이에 막 (5) 을 두고 서로에게 결합되어 있다.
막 (5) 이 산화물로 형성되기 때문에, 실린더 블록 (11) 과 막 (5) 은 낮은 열 전도성 상태로 서로에게 기계적으로 결합되어 있다.
엔진 (1) 에서, 실린더 블록 (11) 과 저온 라이너부 (27) 가 이러한 상태로 서로에게 결합되어 있기 때문에, 제 1 실시형태의 "[1] 저온 라이너부의 결합 상태" 의 이점 (A) 및 (B) 이 얻어진다.
<막의 제조 방법>
본 실시형태에서, 막 (5) 은 고주파 가열에 의해 형성된다. 막 (5) 은 이하의 과정을 통해 형성될 수 있다.
[1] 저온 라이너부 (27) 는 고주파 가열 장치에 의해 가열된다.
[2] 미리 정해진 두께의 산화층 (54) 이 라이너 외주면 (22) 에 형성될 때까지 가열은 계속된다.
이 방법에 따라, 저온 라이너부 (27) 의 가열은 각 돌기 (3) 의 말단부 (32) 는 용융된다. 그 결과, 산화층 (54) 은 다른 위치보다 말단부 (32) 에서 더 두껍게 된다. 따라서, 돌기 (3) 의 말단부 (32) 주위의 단열성이 개선된다. 또한, 막 (5) 은 각 돌기 (3) 의 수축된 부분 (33) 에서 충분한 두께를 갖도록 형성된다. 따라서, 수축된 부분 (33) 주위의 단열성이 더 개선된다.
<제 4 실시형태의 이점>
제 1 실시형태의 이점 (1) ~ (11) 에 더하여, 제 4 실시형태의 실린더 라이너 (2) 는 이하의 이점을 제공한다.
(14) 본 실시형태의 실린더 라이너 (2) 에서, 막 (5) 은 실린더 라이너 (2) 를 가열하는 것에 의해 형성된다. 이는 수축된 부분 (33) 주위의 단열성을 개선한다. 또한 막 (5) 을 형성하는데 요구되는 추가적인 재료가 필요하지 않기 때문에, 재료의 제어를 위한 수고 및 비용이 감소된다.
(제 5 실시형태)
본 발명의 제 5 실시형태가 도 26 및 27 을 참조하여 이제 설명될 것이다.
제 5 실시형태는 제 1 실시형태에 따른 실린더 라이너 (2) 의 막 (5) 의 형성을 변화시키는 것에 의해 이하의 방법으로 구성된다. 제 5 실시형태에 따른 실린더 라이너 (2) 는 이하에 설명된 구성을 제외하면 제 1 실시형태의 실린더 라이너 (2) 와 동일하다.
<막의 형성>
도 26 은 도 6 의 (A) 의 원으로 둘러싸인 부분 (ZC) 을 나타내는 확대도이다. 실린더 라이너 (2) 에서, 막은 실린더 라이너 (2) 의 저온 라이너부 (27) 의 라이너 외주면 (22) 에 형성된다. 막 (5) 은 다이 캐스팅용 이형제의 층인 이형제 층 (55) 으로 형성된다.
이형제 층 (55) 을 형성할 때, 예컨대 이하의 이형제가 사용될 수 있다.
[1] 질석 (vermiculite), 히타졸 (Hitasol) 및 물 유리 (water glass) 를 혼합하여 얻어지는 이형제.
[2] 주성분이 실리콘인 액상 재료 및 물 유리를 혼합하여 얻어지는 이형제.
<실린더 블록과 저온 라이너부의 결합 상태>
도 27 은 도 1 의 원으로 둘러싸인 부분 (ZA) 의 단면도이고 실린더 블록 (11) 과 저온 라이너부 (27) 사이의 결합 상태를 나타낸다.
엔진 (1) 에서, 실린더 블록 (11) 은 실린더 블록 (11) 이 돌기 (3) 와 맞물린 상태로 저온 라이너부 (27) 에 결합되어 있다. 실린더 블록 (11) 과 저온 라이너부 (27) 는 그 사이에 막 (5) 을 두고 서로에게 결합되어 있다.
막 (5) 이 실린더 블록 (11) 과 낮은 부착력을 갖는 이형제로 형성되기 때문에, 실린더 블록 (11) 과 막 (5) 은 틈 (5H) 을 가지며 서로에게 결합되어 있다. 실린더 블록 (11) 을 제조할 때, 주조 재료는 주조 재료와 이형제 층 (55) 사이에 몇몇 위치에서 충분한 부착력이 형성되지 않는 상태로 응고된다. 따라서, 틈 (5H) 이 실린더 블록 (11) 과 이형제 층 (55) 사이에 형성된다.
엔진 (1) 에서, 실린더 블록 (11) 과 저온 라이너부 (27) 가 이러한 상태로 서로에게 결합되어 있기 때문에, 제 1 실시형태의 "[1] 저온 라이너부의 결합 상태" 의 이점 (A) 및 (B) 가 얻어진다.
<제 5 실시형태의 이점>
제 1 실시형태의 이점 (1) ~ (11) 에 더하여, 제 5 실시형태의 실린더 라이너 (2) 는 이하의 이점을 제공한다.
(15) 본 실시형태의 실린더 라이너 (2) 에서, 막 (5) 은 다이 캐스팅용 이형제를 사용하여 형성된다. 따라서, 막 (5) 을 형성할 때, 실린더 블록 (11) 의 제조에 사용되는 다이 캐스팅용 이형제 또는 소제 (agent) 용 재료가 사용될 수 있다. 따라서, 수 개의 제조 단계와 비용이 감소된다.
(제 6 실시형태)
본 발명의 제 6 실시형태가 도 26 및 27 을 참조하여 이제 설명될 것이다.
제 6 실시형태는 제 1 실시형태에 따른 실린더 라이너 (2) 의 막 (5) 의 형성을 변화시키는 것에 의해 이하의 방법으로 구성된다. 제 6 실시형태에 따른 실린더 라이너 (2) 는 이하에 설명된 구성을 제외하면 제 1 실시형태의 실린더 라이너 (2) 와 동일하다.
<막의 형성>
도 26 은 도 6 의 (A) 의 원으로 둘러싸인 부분을 나타내는 확대도이다. 실린더 라이너 (2) 에서, 막 (5) 이 저온 라이너부 (27) 의 라이너 외주면 (22) 에 형성된다. 막 (5) 은 원심 주조 주형용 주형 와시 층인 주형 와시 층 (56) 으로 형성된다.
주형 와시 층 (56) 을 형성할 때, 예컨대 이하의 주형 와시가 사용될 수 있다.
[1] 주성분으로 규조토 (diatomaceous earth) 를 함유하는 주형 와시.
[2] 주성분으로 흑연을 함유하는 주형 와시.
<실린더 블록과 저온 라이너부의 결합 상태>
도 27 은 도 1 의 원으로 둘러싸인 부분 (ZA) 의 단면도이고 실린더 블록 (11) 과 저온 라이너부 (27) 사이의 결합 상태를 나타낸다.
엔진 (1) 에서, 실린더 블록 (11) 은 실린더 블록 (11) 이 돌기 (3) 와 맞물린 상태로 저온 라이너부 (27) 에 결합되어 있다. 실린더 블록 (11) 과 저온 라이너부 (27) 는 그 사이에 막 (5) 을 두고 서로에게 결합되어 있다.
막 (5) 이 실린더 블록 (11) 과 낮은 부착력을 갖는 주형 와시로 형성되기 때문에, 실린더 블록 (11) 과 막 (5) 은 틈 (5H) 을 가지며 서로에게 결합되어 있다. 실린더 블록 (11) 을 제조할 때, 주조 재료는 주조 재료와 주형 와시 층 (56) 사이에 몇몇 위치에서 충분한 부착력이 형성되지 않은 상태로 응고된다. 따라서, 틈 (5H) 이 실린더 블록 (11) 과 주형 와시 층 (56) 사이에 형성된다.
엔진 (1) 에서, 실린더 블록 (11) 과 저온 라이너부 (27) 가 이러한 상태로 서로에게 결합되어 있기 때문에, 제 1 실시형태의 "[1] 저온 라이너부의 결합 상태" 의 이점 (A) 및 (B) 가 얻어진다.
<제 6 실시형태의 이점>
제 1 실시형태의 이점 (1) ~ (11) 에 더하여, 제 6 실시형태의 실린더 라이너 (2) 는 이하의 이점을 제공한다.
(16) 본 실시형태의 실린더 라이너 (2) 에서, 막 (5) 은 원심 주조용 주형 와시를 사용하여 형성된다. 따라서, 막 (5) 이 형성될 때, 실린더 블록 (11) 을 제조하는 데 사용되는 원심 주조용 주형 와시 또는 주형용 재료가 사용될 수 있다. 따라서, 제조 과정의 수와 비용이 감소된다.
(제 7 실시형태)
본 발명의 제 7 실시형태가 도 26 및 27 을 참조하여 이제 설명될 것이다.
제 7 실시형태는 제 1 실시형태에 따른 실린더 라이너 (2) 의 막 (5) 의 형성을 변화시키는 것에 의해 이하의 방법으로 구성된다. 제 7 실시형태에 따른 실린더 라이너 (2) 는 이하에 설명된 구성을 제외하면 제 1 실시형태의 실린더 라이너 (2) 와 동일하다.
<막의 형성>
도 26 은 도 6 의 (A) 의 원으로 둘러싸인 부분 (ZC) 을 나타내는 확대도이다. 실린더 라이너 (2) 에서, 막 (5) 이 실린더 라이너 (2) 의 저온 라이너부 (27) 의 라이너 외주면 (22) 에 형성된다. 막 (5) 은 저 부착제 층 (57) 으로 형성된다. 저 부착제는 실린더 블록 (11) 과 낮은 부착력을 갖는 재료를 사용하여 준비되는 액상 재료를 나타낸다.
저 부착제 층 (57) 을 형성할 때, 예컨대 이하의 저 부착제가 사용될 수 있다.
[1] 흑연, 물 유리 및 물을 혼합하여 얻어지는 저 부착게.
[2] 질화 붕소와 물 유리를 혼합하여 얻어지는 저 부착제.
<실린더 블록과 저온 라이너부의 결합 상태>
도 27 은 도 1 의 원으로 둘러싸인 부분 (ZA) 의 단면도이고 실린더 블록 (11) 과 저온 라이너부 (27) 사이의 결합 상태를 나타낸다.
엔진 (1) 에서, 실린더 블록 (11) 은 실린더 블록 (11) 이 돌기 (3) 와 맞물린 상태로 저온 라이너부 (27) 에 결합되어 있다. 실린더 블록 (11) 과 저온 라이너부 (27) 는 그 사이에 막 (5) 을 두고 서로에게 결합되어 있다.
막 (5) 이 실린더 블록 (11) 과 낮은 부착력을 갖는 저 부착제로 형성되기 때문에, 실린더 블록 (11) 과 막 (5) 은 틈 (5H) 을 가지며 서로에게 결합되어 있다. 실린더 블록 (11) 을 제조할 때, 주조 재료는 주조 재료와 저 부착제 층 (57) 사이에 몇몇 위치에서 충분한 부착력이 형성되지 않은 상태로 응고된다. 따라서, 틈 (5H) 이 실린더 블록 (11) 과 저 부착제 층 (57) 사이에 형성된다.
엔진 (1) 에서, 실린더 블록 (11) 과 저온 라이너부 (27) 가 이러한 상태로 서로에게 결합되어 있기 때문에, 제 1 실시형태의 "[1] 저온 라이너부의 결합 상태" 의 이점 (A) 및 (B) 가 얻어진다.
<막의 제조 방법>
본 실시형태에서, 막 (5) 은 저 부착제의 코팅 및 건조에 의해 형성된다. 막 (5) 은 이하의 과정을 통해 형성될 수 있다.
[1] 실린더 라이너 (2) 는 예열되기 위해 미리 정해진 온도로 가열되는 노 (furnace) 내에 미리 정해진 시간 동안 위치된다.
[2] 실린더 라이너 (2) 는 용기 내의 액상 저 부착제에 담궈지고 이에 의해 라이너 외주면 (22) 은 저 부착제로 코팅된다.
[3] 단계 [2] 이후, 실린더 라이너 (2) 는 단계 [1] 에서 사용된 노 내에 위치되며 이에 의해 저 부착제는 건조된다.
[4] 건조에 의해 형성되는 저 부착제 층 (57) 이 미리 정해진 두께를 가질 때까지 단계 [1] ~ [3] 가 반복된다.
<제 7 실시형태의 이점>
제 7 실시형태에 따른 실린더 라이너 (2) 는 제 1 실시형태의 이점 (1) ~ (11) 과 유사한 이점을 제공한다.
<제 7 실시형태의 변경>
상기 도시된 제 7 실시형태는 이하에 나타낸 것과 같이 변경될 수 있다.
저 부착제로서, 이하의 소제가 사용될 수 있다.
(a) 흑연과 유기용제를 혼합하여 얻어지는 저 부착제.
(b) 흑연과 물을 혼합하여 얻어지는 저 부착제.
(c) 주성분으로 질화 붕소 및 무기 바인더를 갖는 저 부착제 또는 주성분으로 질화 붕소 및 유기 바인더를 갖는 저 부착제.
(제 8 실시형태)
본 발명의 제 8 실시형태가 도 26 및 27 을 참조하여 이제 설명될 것이다.
제 8 실시형태는 제 1 실시형태에 따른 실린더 라이너 (2) 의 막 (5) 의 형성을 변화시키는 것에 의해 이하의 방법으로 구성된다. 제 8 실시형태에 따른 실린더 라이너 (2) 는 이하에 설명된 구성을 제외하면 제 1 실시형태의 실린더 라이너 (2) 와 동일하다.
<막의 형성>
도 26 은 도 6 의 (A) 의 원으로 둘러싸인 부분 (ZC) 을 나타내는 확대도이다. 실린더 라이너 (2) 에서, 막 (5) 이 실린더 라이너 (2) 의 저온 라이너부 (27) 의 라이너 외주면 (22) 에 형성된다. 막 (5) 은 금속 페인트 층 (58) 으로 형성된다.
<실린더 블록과 저온 라이너부의 결합 상태>
도 27 은 도 1 의 원으로 둘러싸인 부분 (ZA) 의 단면도이고 실린더 블록 (11) 과 저온 라이너부 (27) 사이의 결합 상태를 나타낸다.
엔진 (1) 에서, 실린더 블록 (11) 은 실린더 블록 (11) 이 돌기 (3) 와 맞물린 상태로 저온 라이너부 (27) 에 결합되어 있다. 실린더 블록 (11) 과 저온 라이너부 (27) 는 그 사이에 막 (5) 을 두고 서로에게 결합되어 있다.
막 (5) 이 실린더 블록 (11) 과 낮은 부착력을 갖는 금속 페인트로 형성되기 때문에, 실린더 블록 (11) 과 막 (5) 은 틈 (5H) 을 가지며 서로에게 결합되어 있다. 실린더 블록 (11) 을 제조할 때, 주조 재료는 주조 재료와 금속 페인트 층 (58) 사이에 몇몇 위치에서 충분한 부착력이 형성되지 않은 상태로 응고된다. 따라서, 틈 (5H) 이 실린더 블록 (11) 과 금속 페인트 층 (58) 사이에 형성된다.
엔진 (1) 에서, 실린더 블록 (11) 과 저온 라이너부 (27) 가 이러한 상태로 서로에게 결합되어 있기 때문에, 제 1 실시형태의 "[1] 저온 라이너부의 결합 상태" 의 이점 (A) 및 (B) 가 얻어진다.
<제 8 실시형태의 이점>
제 8 실시형태에 따른 실린더 라이너 (2) 는 제 1 실시형태의 이점 (1) ~ (11) 과 유사한 이점을 제공한다.
(제 9 실시형태)
본 발명의 제 9 실시형태가 도 26 및 27 을 참조하여 이제 설명될 것이다.
제 9 실시형태는 제 1 실시형태에 따른 실린더 라이너 (2) 의 막 (5) 의 형성을 변화시키는 것에 의해 이하의 방법으로 구성된다. 제 9 실시형태에 따른 실린더 라이너 (2) 는 이하에 설명된 구성을 제외하면 제 1 실시형태의 실린더 라이너 (2) 와 동일하다.
<막의 형성>
도 26 은 도 6 의 (A) 의 원으로 둘러싸인 부분 (ZC) 을 나타내는 확대도이다. 실린더 라이너 (2) 에서, 막 (5) 이 실린더 라이너 (2) 의 저온 라이너부 (27) 의 라이너 외주면 (22) 에 형성된다. 막 (5) 은 고온 수지층 (59) 으로 형성된다.
<실린더 블록과 저온 라이너부의 결합 상태>
도 27 은 도 1 의 원으로 둘러싸인 부분 (ZA) 의 단면도이고 실린더 블록 (11) 과 저온 라이너부 (27) 사이의 결합 상태를 나타낸다.
엔진 (1) 에서, 실린더 블록 (11) 은 실린더 블록 (11) 이 돌기 (3) 와 맞물린 상태로 저온 라이너부 (27) 에 결합되어 있다. 실린더 블록 (11) 과 저온 라이너부 (27) 는 그 사이에 막 (5) 을 두고 서로에게 결합되어 있다.
막 (5) 이 실린더 블록 (11) 과 낮은 부착력을 갖는 고온 수지로 형성되기 때문에, 실린더 블록 (11) 과 막 (5) 은 틈 (5H) 을 가지며 서로에게 결합되어 있다. 실린더 블록 (11) 을 제조할 때, 주조 재료는 주조 재료와 고온 수지층 (59) 사이에 몇몇 위치에서 충분한 부착력이 형성되지 않은 상태로 응고된다. 따라서, 틈 (5H) 이 실린더 블록 (11) 과 고온 수지층 (59) 사이에 형성된다.
엔진 (1) 에서, 실린더 블록 (11) 과 저온 라이너부 (27) 가 이러한 상태로 서로에게 결합되어 있기 때문에, 제 1 실시형태의 "[1] 저온 라이너부의 결합 상태" 의 이점 (A) 및 (B) 가 얻어진다.
<제 9 실시형태의 이점>
제 9 실시형태에 따른 실린더 라이너 (2) 는 제 1 실시형태의 이점 (1) ~ (11) 과 유사한 이점을 제공한다.
(제 10 실시형태)
본 발명의 제 10 실시형태가 도 26 및 27 을 참조하여 이제 설명될 것이다.
제 10 실시형태는 제 1 실시형태에 따른 실린더 라이너 (2) 의 막 (5) 의 형성을 변화시키는 것에 의해 이하의 방법으로 구성된다. 제 10 실시형태에 따른 실린더 라이너 (2) 는 이하에 설명된 구성을 제외하면 제 1 실시형태의 실린더 라이너 (2) 와 동일하다.
<막의 형성>
도 26 은 도 6 의 (A) 의 원으로 둘러싸인 부분 (ZC) 을 나타내는 확대도이다. 실린더 라이너 (2) 에서, 막 (5) 이 실린더 라이너 (2) 의 저온 라이너부 (27) 의 라이너 외주면 (22) 에 형성된다. 막 (5) 은 화학 변환 처리를 통해 형성되는 층인 화학 변환 처리 층 (50) 으로 형성된다.
화학 변환 처리 층 (50) 으로서 이하의 층이 형성될 수 있다.
[1] 인산염의 화학 변환 처리 층.
[2] 사산화철 (ferrosoferric oxide) 의 화학 변환 처리 층.
<실린더 블록과 저온 라이너부의 결합 상태>
도 27 은 도 1 의 원으로 둘러싸인 부분 (ZA) 의 단면도이고 실린더 블록 (11) 과 저온 라이너부 (27) 사이의 결합 상태를 나타낸다.
엔진 (1) 에서, 실린더 블록 (11) 은 실린더 블록 (11) 이 돌기 (3) 와 맞물린 상태로 저온 라이너부 (27) 에 결합되어 있다. 실린더 블록 (11) 과 저온 라이너부 (27) 는 그 사이에 막 (5) 을 두고 서로에게 결합되어 있다.
막 (5) 이 실린더 블록 (11) 과 낮은 부착력을 갖는 화학 변환 처리 층으로 형성되기 때문에, 실린더 블록 (11) 과 막 (5) 은 틈 (5H) 을 가지며 서로에게 결합되어 있다. 실린더 블록 (11) 을 제조할 때, 주조 재료는 주조 재료와 화학 변환 처리 층 (50) 사이에 몇몇 위치에서 충분한 부착력이 형성되지 않은 상태로 응고된다. 따라서, 틈 (5H) 이 실린더 블록 (11) 과 화학 변환 처리 층 (50) 사이에 형성된다.
엔진 (1) 에서, 실린더 블록 (11) 과 저온 라이너부 (27) 가 이러한 상태로 서로에게 결합되어 있기 때문에, 제 1 실시형태의 "[1] 저온 라이너부의 결합 상태" 의 이점 (A) 및 (B) 가 얻어진다.
또한, 막 (5) 이 화학 변환 처리에 의해 형성되기 때문에, 막 (5) 은 돌기 (3) 의 수축된 부분 (33) 에서 충분한 두께를 갖는다. 이는 틈 (5H) 이 실린더 블록 (11) 의 수축된 부분 (33) 주위에 쉽게 형성되도록 한다. 따라서, 수축된 부분 (33) 주위의 단열성이 개선된다.
<제 10 실시형태의 이점>
제 1 실시형태의 이점 (1) ~ (11) 에 더하여, 제 10 실시형태의 실린더 라이너 (2) 는 이하의 이점을 제공한다.
(17) 본 실시형태의 실린더 라이너 (2) 에서, 막 (5) 은 화학 변환 처리에 의해 형성된다. 이는 수축된 부분 (33) 주위의 단열성을 개선한다.
(다른 실시형태)
상기 실시형태는 이하와 같이 변경될 수 있다.
상기 도시된 실시형태에서, 제 1 면적비 (SA) 와 제 2 면적비 (SB) 의 선택된 범위는 도 1 에 나타낸 선택된 범위가 되도록 설정된다. 하지만, 선택된 범위는 이하에 나타낸 것과 같이 변할 수 있다.
제 1 면적비 (SA) : 10 % ~ 30 %
제 2 면적비 (SB) : 20 % ~ 45 %
이 설정은 라이너 결합 강도와 돌기 (3) 사이의 공간으로의 주로 재료의 충전율을 증가시킨다.
상기 실시형태에서, 표준 돌기 높이 (HP) 의 선택된 범위는 0.5 ㎜ ~ 1.0 ㎜ 의 범위가 되도록 설정된다. 하지만, 선택된 범위는 이하에 나타낸 것과 같이 변할 수 있다. 즉, 표준 돌기 높이 (HP) 의 선택된 범위는 0.5 ㎜ ~ 1.5 ㎜ 의 범위가 되도록 설정될 수 있다.
상기 실시형태에서, 막 (5) 은 저온 라이너부 (27) 의 라이너 외주면 (22) 에 형성되는 반면, 막 (5) 은 고온 라이너부 (26) 의 라이너 외주면 (22) 에는 형성되지 않는다. 이 구성은 이하와 같이 변경될 수 있다. 즉, 막 (5) 은 저온 라이너부 (27) 와 고온 라이너부 (27) 두 개 모두의 라이너 외주면 (22) 에 형성될 수 있다. 이 구성은 몇몇 위치에서의 실린더 벽 온도 (TW) 가 과도하게 낮아지는 것을 확실하게 방지한다.
상기 실시형태에서, 막 (5) 은 실린더 라이너 (2) 의 전체 둘레를 따라 형성된다. 하지만, 막 (5) 의 위치는 이하에 나타낸 것과 같이 변할 수 있다. 즉, 실린더 (13) 가 배치되는 방향에 대해서, 막 (5) 은 인접한 실린더 보어 (15) 와 마주하는 라이너 외주면 (22) 영역에서 생략될 수 있다. 다시 말하면, 막 (5) 은 실린더 (13) 의 배치 방향에 대해 인접한 실린더 라이너 (2) 의 라이너 외주면 (22) 과 마주하는 라이너 외주면 (22) 의 영역을 제외한 영역에 형성될 수 있다. 이러한 구성은 이하의 이점 (i) ~ (ii) 을 제공한다.
(i) 실린더 (13) 의 각각 인접한 쌍으로부터의 열은 대응하는 실린더 보어 (15) 사이의 영역으로 제한될 것이다. 따라서, 이 영역의 실린더 벽 온도 (TW) 는 실린더 보어 (15) 사이의 영역 이외의 영역의 온도보다 더 높게 될 것이다. 따라서, 상기 설명된 막 (5) 의 형성의 변경은 실린더 (13) 의 둘레 방향에 대해 인접한 실린더 보어 (15) 와 마주하는 영역의 실린더 벽 온도 (TW) 가 과도하게 증가되는 것이 방지된다.
(ii) 각 실린더 (13) 에서, 실린더 벽 온도 (TW) 가 둘레 방향을 따라 변하기 때문에, 실린더 보어 (15) 의 변형량은 둘레 방향을 따라 변한다. 이러한 실린더 보어 (15) 의 변형량의 변화는 피스톤의 마찰을 증가시키고, 이는 연료 소비율을 악화시킨다. 상기 막 (5) 의 형성의 구성이 채택될 때, 열 전도성은 실린더 (13) 의 둘레 방향에 대해 인접한 실린더 보어 (15) 와 마주하는 영역 이외의 영역에서 낮아지게 된다. 한편, 인접한 실린더 보어 (15) 와 마주하는 영역의 열 전도성은 종래 엔진의 열 전도성과 동일하다. 이는 인접한 실린더 보어 (15) 와 마주하는 영역 이외의 영역의 실린더 벽 온도 (TW) 와 인접한 실린더 보어 (15) 와 마주하는 영역의 실린더 벽 온도 (TW) 사이의 차이를 감소시킨다. 따라서, 둘레 방향을 따른 각 실린더 보어 (15) 의 변형량은 감소된다 (변형량은 동일하게 된다). 이는 피스톤의 마찰을 감소시키고 따라서 연료 소비율을 개선한다.
막 (5) 을 형성하는 방법은 상기 실시형태에 나타낸 방법 (용사, 코팅, 수지 코팅 및 화학 변환 처리) 으로 제한되지 않는다. 필요하다면 어떠한 다른 방법도 적용될 수 있다.
상기 실시형태에 따른 막 (5) 의 형성의 구성은 이하에 나타낸 것과 같이 변경될 수 있다. 즉, 막 (5) 은 이하의 조건 (A) 및 (B) 중 적어도 하나가 충족되는 한 어떠한 재료로도 형성될 수 있다.
(A) 막 (5) 의 열 전도성이 실린더 라이너 (2) 의 열 전도성보다 더 작다.
(B) 막 (5) 의 열 전도성이 실린더 블록 (11) 의 열 전도성보다 더 작다.
상기 실시형태에서, 막 (5) 은 돌기 (3) 와 관련된 파라미터가 표 1 의 선택된 범위 내인 돌기 (3) 를 갖는 실린더 라이너 (2) 에 형성된다. 하지만, 막 (5) 은 돌기 (3) 가 형성되어 있는 한 어떠한 실린더 라이너에도 형성될 수 있다.
상기 실시형태에서, 막 (5) 은 돌기 (3) 가 형성되는 실린더 라이너 (2) 에 형성된다. 하지만, 막 (5) 은 수축된 부분이 없는 돌기가 형성되는 실린더 라이너에도 형성될 수 있다.
상기 실시형태에서, 막 (5) 은 돌기 (3) 가 형성되는 실린더 라이너 (2) 에 형성된다. 하지만, 막 (5) 은 돌기가 형성되지 않는 실린더 라이너에도 형성될 수 있다.
상기 실시형태에서, 본 실시형태의 실린더 라이너는 알루미늄 합금제 엔진에 적용된다. 하지만, 본 발명의 실린더 라이너는, 예컨대 마그네슘 합금제 엔진에 적용될 수 있다. 간단히 말하면, 본 발명의 실린더 라이너는 실린더 라이너를 갖는 어떠한 엔진에도 적용될 수 있다. 이러한 경우라도, 본 발명이 상기 실ㄹ시형태와 유사한 방식으로 실현된다면, 상기 실시형태의 이점과 유사한 이점이 얻어진다.

Claims (34)

  1. 실린더 블록의 인서트 주조에 의해 실린더 블록과 결합하는 실린더 라이너에 있어서,
    실린더 블록과 실린더 라이너 사이에 틈을 형성하는 역할을 하는 막이 형성되는 외주면을 포함하는 것을 특징으로 하는 실린더 라이너.
  2. 실린더 블록의 인서트 주조에 의해 실린더 블록과 결합하는 실린더 라이너에 있어서,
    실린더 블록에 대한 실린더 라이너의 부착력을 감소시키는 역할을 하는 막이 형성되는 외주면을 포함하는 것을 특징으로 하는 실린더 라이너.
  3. 실린더 블록의 인서트 주조에 의해 실린더 블록과 결합하는 실린더 라이너에 있어서,
    실린더 블록과 실린더 라이너 중 적어도 하나의 열 전도성보다 더 낮은 열 전도성을 갖는 막이 형성되는 외주면을 포함하는 것을 특징으로 하는 실린더 라이너.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 막은 다이 캐스팅용 이형제로 만들어진 것을 특징으로 하는 실린더 라이너.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 막은 원심 주조용 주형 와시로 만들어지는 것을 특징으로 하는 실린더 라이너.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 막은 주성분으로 흑연을 함유하는 부착제로 만들어지는 것을 특징으로 하는 실린더 라이너.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 막은 주성분으로 질화 붕소를 함유하는 부착제로 만들어지는 것을 특징으로 하는 실린더 라이너.
  8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 막은 금속 페인트로 만들어지는 것을 특징으로 하는 실린더 라이너.
  9. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 막은 수지로 만들어지는 것을 특징으로 하는 실린더 라이너.
  10. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 막은 화학 반응에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 실린더 라이너.
  11. 제 3 항에 있어서,
    상기 막은 세라믹 재료의 용사층으로 만들어지는 것을 특징으로 하는 실린더 라이너.
  12. 실린더 블록의 인서트 주조에 의해 실린더 블록과 결합하는 실린더 라이너에 있어서,
    산화층으로 형성되는 막이 형성되는 외주면을 포함하는 것을 특징으로 하는 실린더 라이너.
  13. 실린더 블록의 인서트 주조에 의해 실린더 블록과 결합하는 실린더 라이너에 있어서,
    철-계 재료로 만들어진 용사층으로 만들어진 막이 외주면에 형성되고, 상기 용사층은 다수의 층을 포함하는 것을 특징으로 하는 실린더 라이너.
  14. 제 1 항 내지 제 3 항, 제 12 항, 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    엔진의 연소실을 향하는 방향을 상부측으로 볼 때, 상기 막은 실린더 라이너의 축선방향에 대해 실린더 라이너의 중간부로부터 하부 단부까지 형성되는 것을 특징으로 하는 실린더 라이너.
  15. 제 1 항 내지 제 3 항, 제 12 항, 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    엔진의 연소실을 향하는 방향을 상부측으로 볼 때, 상기 막은 실린더 라이너의 축선방향에 대해 실린더 라이너의 상부 단부로부터 하부 단부까지 형성되는 것을 특징으로 하는 실린더 라이너.
  16. 제 14 항에 있어서,
    엔진의 연소실을 향하는 방향을 상부측으로 볼 때, 상기 막의 두께는 실린더 라이너의 축선방향을 따라 실린더 라이너의 하부 단부에 가까워질수록 증가되는 것을 특징으로 하는 실린더 라이너.
  17. 제 1 항 내지 제 3 항, 제 12 항, 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 실린더 블록은 다수의 실린더 보어를 갖고, 상기 실린더 라이너는 실린더 보어 중 하나에 위치되고, 상기 막이 인접한 실린더 보어와 마주하는 영역을 제외한 외주면에 형성되는 것을 특징으로 하는 실린더 라이너.
  18. 제 1 항 내지 제 3 항, 제 12 항, 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 외주면은 각각 잘록한 형상을 갖는 다수의 돌기를 갖는 것을 특징으로 하는 실린더 라이너.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 돌기의 개수는 실린더 라이너의 외주면의 1 ㎠ 당 5 ~ 60 개인 것을 특징으로 하는 실린더 라이너.
  20. 제 18 항에 있어서,
    상기 각 돌기의 높이는 0.5 ~ 1.0 ㎜ 이고,
    상기 돌기의 높이는 돌기의 축선방향을 따른 돌기의 말단부로부터의 거리인 것을 특징으로 하는 실린더 라이너.
  21. 제 18 항에 있어서,
    3 차원 레이저 측정 장치에 의해 얻어지는 실린더 라이너의 외주면의 등고선도에서, 전체 등고선도의 면적에 대한 0.4 ㎜ 의 높이를 나타내는 등고선에 의해 각각 둘러싸인 영역의 전체 면적의 비는 10 % 이상, 100% 미만이고,
    상기 높이는 돌기의 축선방향을 따른 돌기의 말단부로부터의 거리인 것을 특징으로 하는 실린더 라이너.
  22. 제 18 항에 있어서,
    3 차원 레이저 측정 장치에 의해 얻어지는 실린더 라이너의 외주면의 등고선도에서, 전체 등고선도의 면적에 대한 0.2 ㎜ 의 높이를 나타내는 등고선에 의해 각각 둘러싸인 영역의 전체 면적의 비는 0% 초과, 55 % 이하이고,
    상기 높이는 돌기의 축선방향을 따른 돌기의 말단부로부터의 거리인 것을 특징으로 하는 실린더 라이너.
  23. 제 18 항에 있어서,
    3 차원 레이저 측정 장치에 의해 얻어지는 실린더 라이너의 외주면의 등고선도에서, 전체 등고선도의 면적에 대한 0.4 ㎜ 의 높이를 나타내는 등고선에 의해 각각 둘러싸인 영역의 전체 면적의 비는 10 % ~ 50 % 이고,
    상기 높이는 돌기의 축선방향을 따른 돌기의 말단부로부터의 거리인 것을 특징으로 하는 실린더 라이너.
  24. 제 18 항에 있어서,
    3 차원 레이저 측정 장치에 의해 얻어지는 실린더 라이너의 외주면의 등고선도에서, 전체 등고선도의 면적에 대한 0.2 ㎜ 의 높이를 나타내는 등고선에 의해 각각 둘러싸인 영역의 전체 면적의 비는 20 % ~ 55 % 이고,
    상기 높이는 돌기의 축선방향을 따른 돌기의 말단부로부터의 거리인 것을 특징으로 하는 실린더 라이너.
  25. 제 18 항에 있어서,
    3 차원 레이저 측정 장치에 의해 얻어지는 실린더 라이너의 외주면의 등고선도에서, 0.4 ㎜ 의 높이를 나타내는 등고선에 의해 둘러싸인 각 영역의 면적은 0.2 ~ 3.0 ㎟ 이고,
    상기 높이는 돌기의 축선방향을 따른 돌기의 말단부로부터의 거리인 것을 특징으로 하는 실린더 라이너.
  26. 제 18 항에 있어서,
    상기 돌기의 말단부로부터 0.4 ㎜ 의 높이를 나타내는 등고선을 함유하는 평면에 의한 각 돌기의 단면이 동일한 평면에 의한 다른 돌기의 단면으로부터 독립적이고,
    상기 높이는 돌기의 축선방향을 따른 돌기의 말단부로부터의 거리인 것을 특징으로 하는 실린더 라이너.
  27. 실린더 블록의 인서트 주조에 의해 실린더 블록과 결합하는 실린더 라이너의 제조 방법에 있어서,
    실린더 라이너를 가열하고, 이에 의해 실린더 라이너의 외주면에 막을 형성하고, 이 막은 산화층으로 형성되는 것을 특징으로 하는 실린더 라이너의 제조 방법.
  28. 제 27 항에 있어서,
    상기 실린더 라이너의 가열은 고주파 가열 장치를 사용하여 실행되고, 이 방법은 또한 실린더 라이너의 가열에 앞서 실린더 라이너의 외주면에 각각 잘록한 형상을 갖는 돌기를 형성하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 실린더 라이너의 제조 방법.
  29. 실린더 블록의 인서트 주조에 의해 실린더 블록과 결합하는 실린더 라이너의 제조 방법에 있어서,
    와이어의 직경이 0.8 ㎜ 이상인 용사 와이어가 사용되는 아크 용사에 의하여 실린더 라이너의 외주면에 막을 형성하는 것을 특징으로 하는 실린더 라이너의 제조 방법.
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