(57)【要約】【課題】摩擦損失の低減と保温性の向上による冷却損失の低減との両立を図った内燃機関のシリンダを実現する。【解決手段】シリンダブロック１に穿たれたシリンダ孔１１と、前記シリンダ孔１１における、ピストン６のトップリング６１が到達しない最上部１２を除く領域に配置されたシリンダライナ２と、前記シリンダライナ２の内周面に材料を溶射して設けられた第一の溶射層３と、前記シリンダ孔１１の最上部１２の内周面に前記第一の溶射層３とは異なる材料を溶射して設けられた第二の溶射層４とを具備する内燃機関のシリンダを構成した。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダブロックに穿たれたシリンダ孔と、
前記シリンダ孔における、ピストンのトップリングが到達しない最上部を除く領域に配置されたシリンダライナと、
前記シリンダライナの内周面に材料を溶射して設けられた第一の溶射層と、
前記シリンダ孔の最上部の内周面に前記第一の溶射層とは異なる材料を溶射して設けられた第二の溶射層と
を具備する内燃機関のシリンダの構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、往復動内燃機関のシリンダの構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関のシリンダには、当該シリンダ内に収容されるピストンの摺動を円滑ならしめるとともに耐摩耗性及び耐衝撃性を高める目的で、シリンダライナを配置することが多い。典型的には、下記特許文献に開示されているように、アルミニウム合金等によりシリンダブロックを鋳造する際に、鋳鉄製の円筒形状をなすシリンダライナ部材を鋳込む。
【０００３】
このシリンダライナは、シリンダの軸方向の略全長に亘っている。しかし、シリンダの最上部にはシリンダライナが存在せず、当該部位にはシリンダブロックの母材であるアルミニウム合金等が燃焼室に面して表出する。その結果、当該部位の熱伝導率が高くなり、つまり当該部位から放熱しやすくなって、冷却損失が発生する。加えて、膨張行程中に放出された熱が吸気行程中に帰還して吸気を昇温させ、充填効率の低下を招く問題もある。また、シリンダライナの内周面には焼き付き防止のためのクロスハッチを施すが、これがシリンダライナとピストンリングとの間の摩擦を増大させる要因となる。
【０００４】
近時、摩擦損失の一層の低減を目論み、シリンダライナを配置する代わりに、シリンダ孔の内周面に金属材料を溶射して溶射層を設けることも試みられている。溶射層には、微小のピット（凹穴）が多数ポーラス状に形成され、そのピットに潤滑油が捉えられる。だが、溶射層の厚みが薄いために冷却損失が大きくなるきらいがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−０６４０２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、摩擦損失の低減と保温性の向上による冷却損失の低減との両立を図った内燃機関のシリンダを実現することを所期の目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る内燃機関のシリンダの構造は、シリンダブロックに穿たれたシリンダ孔と、前記シリンダ孔における、ピストンのトップリングが到達しない最上部を除く領域に配置されたシリンダライナと、前記シリンダライナの内周面に材料を溶射して設けられた第一の溶射層と、前記シリンダ孔の最上部の内周面に前記第一の溶射層とは異なる材料を溶射して設けられた第二の溶射層とを具備することを特徴とする。第一の溶射層には低摩擦性の材料を用いることができ、第二の溶射層には高断熱性の材料を用いることができる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、摩擦損失の低減と保温性の向上による冷却損失の低減との両立を図った内燃機関のシリンダを実現できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施形態の内燃機関のシリンダの構造を示す側断面図。
【図２】同実施形態のシリンダの鋳造時における金型及びシリンダライナの配置を示す側断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。図１に示すように、本実施形態の内燃機関のシリンダは、シリンダブロック１に穿ったシリンダ孔１１と、シリンダ孔１１におけるピストン６のトップリング６１が到達しない最上部１２を除く領域に配置したシリンダライナ２と、シリンダライナ２の内周面に材料を溶射して設けた第一の溶射層３と、シリンダ孔１１の最上部１２の内周面に第一の溶射層３とは異なる材料を溶射して設けた第二の溶射層４とを具備する。シリンダ孔１１の周壁の外側には、冷却水が流通するウォータジャケット５が存在する。
【００１１】
シリンダブロック１は、例えばアルミニウム合金等を材料として鋳造する。シリンダライナ２は、例えば鋳鉄等を材料とする円筒状をなす部材であり、シリンダブロック１を鋳造する際にシリンダ孔１１に鋳込むことができる。シリンダライナ２の上端部には、内側方に向かって僅かに突出した凸縁２１を形成している。凸縁２１は、シリンダライナ２の中心軸回りの円状に一周連続しており、第一の溶射層３と第二の溶射層４とを隔てている。この凸縁２１の突出寸法は、溶射層３、４の厚みに近いかこれに略等しい。
【００１２】
図２に示すように、シリンダライナ２の上端部の凸縁２１は、シリンダブロック１の鋳造時にシリンダライナ２をシリンダブロック１に対して位置決めするために利用できる。即ち、シリンダ孔１１の最上部１２の内周面及びシリンダライナ２の内周面から突出しているこの凸縁２１を、上型７及び下型８により挟持した上で、シリンダブロック１の鋳造を行う。
【００１３】
シリンダライナ２及びその内周の第一の溶射層３は、シリンダの軸方向の略全長に亘っている。第一の溶射層３は、シリンダ内を往復動するピストン６のリング６１、６２、６３が摺動する部位であるため、低摩擦性であることが望ましい。第一の溶射層３は、例えば鉄系合金やチタン系合金等の粒子を、溶融またはそれに近い状態まで加熱した上でシリンダライナ２の内周面に吹き付けることにより成形する。第一の溶射層３には、微小のピット（凹穴）が多数ポーラス状に形成され、そのピットに潤滑油が捉えられる。
【００１４】
第二の溶射層４は、燃焼室に面する一方で、ピストン６のリング６１、６２、６３が接触しない部位であるため、低摩擦性であることは要求されず、その代わりに高断熱性であることが望ましい。第二の溶射層４は、例えばセラミックやアルミニウム合金等の粒子を、溶融またはそれに近い状態まで加熱した上でシリンダ孔１１の最上部１２の内周面に吹き付けることにより成形する。第二の溶射層４の材料としてアルミニウム合金を用いる場合には、アルマイト処理（陽極酸化皮膜処理）を施して断熱性即ち保温性を高める。
【００１５】
本実施形態のシリンダの構造では、第一の溶射層３を設けることによりシリンダライナ２の内周を被覆して摩擦損失を低減させている。第一の溶射層３の断熱性は必ずしも高くないものの、その外側にシリンダライナ２が存在しており、このシリンダライナ２が保温性を向上させる。燃焼室に臨むシリンダ孔１１の最上部１２には、高断熱性の第二の溶射層４を設けて当該最上部１２を被覆している。これらシリンダライナ２及び第二の溶射層４により、冷却損失を低減させている。膨張行程中の放熱だけでなく、膨張行程中に逃げた熱が吸気行程中に吸気を昇温させ充填効率を低下させる問題も併せて抑制することができる。
【００１６】
なお、本発明は以上に詳述した実施形態に限られるものではない。各部の具体的な構成は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００１７】
本発明は、往復動内燃機関のシリンダに適用することができる。
【符号の説明】
【００１８】
１…シリンダブロック
１１…シリンダ孔
１２…最上部
２…シリンダライナ
３…第一の溶射層
４…第二の溶射層
６…ピストン
６１…トップリング
【図１】
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【図２】
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