(57)【要約】【課題】耐摩耗性および耐焼き付き性に優れ、且つ、摩擦ロスの小さいシリンダブロックおよびその製造方法を提供する。【解決手段】本発明によるシリンダブロックは、摺動面１０１を有するシリンダ壁１０３を備え、シリコンを含むアルミニウム合金から形成されたシリンダブロックである。本発明によるシリンダブロックは、摺動面１０１に複数のシリコン結晶粒１、２を有し、摺動面１０１の十点平均粗さＲｚＪＩＳおよび切断レベル３０％における負荷長さ率Ｒｍｒ（３０）は、摺動面１０１の上側１／４の部分１０１ａにおいて、摺動面１０１の下側１／４の部分１０１ｂにおいてよりも大きい。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピストンが摺動する摺動面を有するシリンダ壁を備え、
シリコンを含むアルミニウム合金から形成されたシリンダブロックであって、
前記摺動面に複数のシリコン結晶粒を有し、
前記摺動面の十点平均粗さＲｚＪＩＳおよび切断レベル３０％における負荷長さ率Ｒｍｒ（３０）は、前記摺動面の上側１／４の部分において、前記摺動面の下側１／４の部分においてよりも大きいシリンダブロック。
【請求項２】
前記摺動面の上側１／４の部分において、十点平均粗さＲｚＪＩＳは０．５４μｍ以上であり、且つ、切断レベル３０％における負荷長さ率Ｒｍｒ（３０）は２０％以上である、請求項１に記載のシリンダブロック。
【請求項３】
前記摺動面の上側１／４の部分において、十点平均粗さＲｚＪＩＳは２．０μｍ以下である、請求項２に記載のシリンダブロック。
【請求項４】
前記摺動面の上側１／４の部分において、切断レベル３０％における負荷長さ率Ｒｍｒ（３０）は５５％以下である、請求項２または３に記載のシリンダブロック。
【請求項５】
前記摺動面の下側１／４の部分において、十点平均粗さＲｚＪＩＳは０．５４μｍ未満であり、且つ、切断レベル３０％における負荷長さ率Ｒｍｒ（３０）は１５％以下である、請求項１から４のいずれかに記載のシリンダブロック。
【請求項６】
前記摺動面はエッチング処理を施されている請求項１から５のいずれかに記載のシリンダブロック。
【請求項７】
ピストンが摺動する摺動面を有するシリンダ壁を備え、
シリコンを含むアルミニウム合金から形成されたシリンダブロックであって、
前記摺動面に複数のシリコン結晶粒を有し、
前記摺動面の上側１／４の部分において、十点平均粗さＲｚＪＩＳは０．５４μｍ以上であり、且つ、切断レベル３０％における負荷長さ率Ｒｍｒ（３０）は２０％以上であり、
前記摺動面の少なくとも下側１／４の部分にコーティングが施されているシリンダブロック。
【請求項８】
前記摺動面の上側１／４の部分において、十点平均粗さＲｚＪＩＳは２．０μｍ以下である、請求項７に記載のシリンダブロック。
【請求項９】
前記摺動面の上側１／４の部分において、切断レベル３０％における負荷長さ率Ｒｍｒ（３０）は５５％以下である、請求項７または８に記載のシリンダブロック。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれかに記載のシリンダブロックと、
前記シリンダブロックの前記摺動面に接触した状態で摺動するピストンと、を備えた内燃機関。
【請求項１１】
前記ピストンは、アルミニウム合金から形成されている請求項１０に記載の内燃機関。
【請求項１２】
請求項１０または１１に記載の内燃機関を備えた輸送機器。
【請求項１３】
ピストンが摺動する摺動面を有するシリンダ壁を備えたシリンダブロックの製造方法であって、
シリコンを含むアルミニウム合金から形成された成形体を用意する工程と、
前記成形体の表面のうちの前記摺動面となる領域を♯１５００以上の粒度を有する砥石を用いて研磨する工程と、
研磨された前記領域の一部のみをエッチングする第１エッチング工程と、を包含するシリンダブロックの製造方法。
【請求項１４】
前記第１エッチング工程の後に、前記領域の全体をエッチングする第２エッチング工程をさらに包含する請求項１３に記載のシリンダブロックの製造方法。
【請求項１５】
前記第１エッチング工程の後には、前記領域をエッチングするさらなるエッチング工程を実行しない請求項１３に記載のシリンダブロックの製造方法。
【請求項１６】
ピストンが摺動する摺動面を有するシリンダ壁を備えたシリンダブロックの製造方法であって、
シリコンを含むアルミニウム合金から形成された成形体を用意する工程と、
前記成形体の表面のうちの前記摺動面となる領域を♯１５００以上の粒度を有する砥石を用いて研磨する工程と、
研磨された前記領域をエッチングするエッチング工程と、
エッチングされた前記領域の一部のみにコーティングを施す工程と、を包含するシリンダブロックの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリンダブロックおよびその製造方法に関し、特に、シリコンを含むアルミニウム合金から形成されたシリンダブロックおよびその製造方法に関する。また、本発明は、そのようなシリンダブロックを備えた内燃機関や輸送機器にも関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、内燃機関の軽量化を目的としてシリンダブロックのアルミニウム合金化が進んでいる。シリンダブロックには、高い強度や高い耐摩耗性が要求されるので、シリンダブロック用のアルミニウム合金としては、シリコンを多く含有するアルミニウム合金、つまり、過共晶組成のアルミニウム−シリコン系合金が有望視されている。
【０００３】
アルミニウム−シリコン系合金から形成されたシリンダブロックでは、摺動面に位置するシリコン結晶粒が強度や耐摩耗性の向上に寄与する。シリコン結晶粒を合金母材の表面に露出させる手法としては、シリコン結晶粒を浮き出させるようなホーニング処理（「浮き出しホーニング」と呼ばれる。）が挙げられる。また、特許文献１には、アルミニウム−シリコン系合金の表面にシリコン結晶粒を浮き出させるようにエッチング処理を行った後、陽極酸化を行うことによって酸化物層を形成し、さらに、この酸化物層上にフッ素樹脂を溶射することによってフッ素樹脂層を形成する技術が開示されている。
【０００４】
摺動面に浮き出したシリコン結晶粒の間に潤滑油が保持される（つまりシリコン結晶粒間の窪みが油溜りとして機能する。）ことにより、ピストンがシリンダ内を摺動する際の潤滑性が向上し、シリンダブロックの耐摩耗性や耐焼き付き性が向上する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第２８８５４０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述したようなアルミニウム合金製のシリンダブロックを特定の内燃機関に用いた場合には、さらなる耐摩耗性や耐焼き付き性の向上が必要である。
【０００７】
これまで、アルミニウム合金製のシリンダブロックは、四輪自動車に搭載される内燃機関に用いられてきた。四輪自動車では、潤滑油を強制的にシリンダブロックやピストンに供給する機構（例えばオイルポンプ）が内燃機関に設けられており、また、比較的低い回転速度（具体的には最大回転速度が７５００ｒｐｍ以下）で内燃機関が運転されるので、上記の問題は発生しない。ところが、比較的高い回転速度（具体的には最大回転速度が８０００ｒｐｍ以上）で運転される内燃機関やシリンダへの潤滑油の供給がクランクシャフトの回転に伴う潤滑油のはね上げによってのみ行われる（つまりオイルポンプを備えていない）内燃機関（例えば自動二輪車に搭載される内燃機関）では、アルミニウム合金製のシリンダブロックに焼き付きや顕著な磨耗が発生することがある。また、内燃機関全体をいっそう軽量化するためにアルミニウム合金製のピストンを用いると、アルミニウム合金の表面同士で摺動するため、焼き付きがいっそう発生しやすい。
【０００８】
シリンダブロックの耐摩耗性や耐焼き付き性をさらに向上させるためには、内燃機関の始動時における潤滑性を向上させる必要があり、そのためには、摺動面に潤滑油をしっかりと保持する必要がある。本願発明者の検討によれば、上述したような浮き出しホーニング処理やエッチング処理が施されたシリンダブロックでは、潤滑油の保持が十分になされず、内燃機関の始動時にいきなり高速で運転が行われると潤滑性が十分ではないことがわかった。
【０００９】
そこで、本願発明者は、特願２００７−３２９１６４号に、摺動面の潤滑油を保持する能力を向上させる技術を提案している。この技術では、摺動面の表面粗さを表すパラメータとして、十点平均粗さＲｚＪＩＳと負荷長さ率Ｒｍｒとに着目している。これらのパラメータを特定の範囲内に設定することによって、潤滑油の保持に寄与する微細なシリコン結晶粒が多数浮き出た摺動面が実現されるので、耐摩耗性および耐焼き付き性に優れたシリンダブロックが得られる。
【００１０】
しかしながら、本願発明者がさらなる検討を行ったところ、特願２００７−３２９１６４号に開示されている技術を用いた場合には、摺動面をエッチング液に浸漬するので、摺動面全体が均一にエッチングされてしまう。そのため、摺動面のうちの上側（上死点近傍）の部分ではシリンダブロックの耐摩耗性および耐焼き付き性が向上するものの、摺動面の下側の部分では、ピストンの摺動時に、摺動面に浮き出た微細なシリコン結晶粒の引っ掛かりによって摩擦ロスが大きくなるという新たな問題が発生することがわかった。
【００１１】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、耐摩耗性および耐焼き付き性に優れ、且つ、摩擦ロスの小さいシリンダブロックおよびその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明によるシリンダブロックは、ピストンが摺動する摺動面を有するシリンダ壁を備え、シリコンを含むアルミニウム合金から形成されたシリンダブロックであって、前記摺動面に複数のシリコン結晶粒を有し、前記摺動面の十点平均粗さＲｚＪＩＳおよび切断レベル３０％における負荷長さ率Ｒｍｒ（３０）は、前記摺動面の上側１／４の部分において、前記摺動面の下側１／４の部分においてよりも大きい。
【００１３】
ある好適な実施形態において、前記摺動面の上側１／４の部分において、十点平均粗さＲｚＪＩＳは０．５４μｍ以上であり、且つ、切断レベル３０％における負荷長さ率Ｒｍｒ（３０）は２０％以上である。
【００１４】
ある好適な実施形態において、前記摺動面の上側１／４の部分において、十点平均粗さＲｚＪＩＳは２．０μｍ以下である。
【００１５】
ある好適な実施形態において、前記摺動面の上側１／４の部分において、切断レベル３０％における負荷長さ率Ｒｍｒ（３０）は５５％以下である。
【００１６】
ある好適な実施形態において、前記摺動面の下側１／４の部分において、十点平均粗さＲｚＪＩＳは０．５４μｍ未満であり、且つ、切断レベル３０％における負荷長さ率Ｒｍｒ（３０）は１５％以下である。
【００１７】
ある好適な実施形態において、前記摺動面はエッチング処理を施されている。
【００１８】
本発明による他のシリンダブロックは、ピストンが摺動する摺動面を有するシリンダ壁を備え、シリコンを含むアルミニウム合金から形成されたシリンダブロックであって、前記摺動面に複数のシリコン結晶粒を有し、前記摺動面の上側１／４の部分において、十点平均粗さＲｚＪＩＳは０．５４μｍ以上であり、且つ、切断レベル３０％における負荷長さ率Ｒｍｒ（３０）は２０％以上であり、前記摺動面の少なくとも下側１／４の部分にコーティングが施されている。
【００１９】
ある好適な実施形態において、前記摺動面の上側１／４の部分において、十点平均粗さＲｚＪＩＳは２．０μｍ以下である。
【００２０】
ある好適な実施形態において、前記摺動面の上側１／４の部分において、切断レベル３０％における負荷長さ率Ｒｍｒ（３０）は５５％以下である。
【００２１】
ある好適な実施形態において、前記複数のシリコン結晶粒は、複数の初晶シリコン粒および複数の共晶シリコン粒を含む。
【００２２】
ある好適な実施形態において、前記複数の初晶シリコン粒の平均結晶粒径は、１２μｍ以上５０μｍ以下である。
【００２３】
ある好適な実施形態において、前記複数の共晶シリコン粒の平均結晶粒径は、７．５μｍ以下である。
【００２４】
ある好適な実施形態において、前記複数のシリコン結晶粒は、結晶粒径が１μｍ以上７．５μｍ以下の範囲内に第１ピークを有し、且つ、結晶粒径が１２μｍ以上５０μｍ以下の範囲内に第２ピークを有する粒度分布を持つ。
【００２５】
ある好適な実施形態において、前記第１ピークにおける度数は、前記第２ピークにおける度数の５倍以上である。
【００２６】
ある好適な実施形態において、前記アルミニウム合金は、７３．４質量％以上７９．６質量％以下のアルミニウム、１６質量％以上２２質量％以下のシリコン、および２．０質量％以上５．０質量％以下の銅を含む。
【００２７】
ある好適な実施形態において、前記アルミニウム合金は、５０質量ｐｐｍ以上２００質量ｐｐｍ以下のリンと、０．０１質量％以下のカルシウムとを含む。
【００２８】
本発明による内燃機関は、上記の構成を有するシリンダブロックと、前記シリンダブロックの前記摺動面に接触した状態で摺動するピストンと、を備える。
【００２９】
ある好適な実施形態において、前記ピストンは、アルミニウム合金から形成されている。
【００３０】
本発明による輸送機器は、上記の構成を有する内燃機関を備える。
【００３１】
本発明によるシリンダブロックの製造方法は、ピストンが摺動する摺動面を有するシリンダ壁を備えたシリンダブロックの製造方法であって、シリコンを含むアルミニウム合金から形成された成形体を用意する工程と、前記成形体の表面のうちの前記摺動面となる領域を♯１５００以上の粒度を有する砥石を用いて研磨する工程と、研磨された前記領域の一部のみをエッチングする第１エッチング工程と、を包含する。
【００３２】
ある好適な実施形態において、本発明によるシリンダブロックの製造方法は、前記第１エッチング工程の後に、前記領域の全体をエッチングする第２エッチング工程をさらに包含する。
【００３３】
ある好適な実施形態において、本発明によるシリンダブロックの製造方法は、前記第１エッチング工程の後には、前記領域をエッチングするさらなるエッチング工程を実行しない。
【００３４】
本発明による他のシリンダブロックの製造方法は、ピストンが摺動する摺動面を有するシリンダ壁を備えたシリンダブロックの製造方法であって、シリコンを含むアルミニウム合金から形成された成形体を用意する工程と、前記成形体の表面のうちの前記摺動面となる領域を♯１５００以上の粒度を有する砥石を用いて研磨する工程と、研磨された前記領域をエッチングするエッチング工程と、エッチングされた前記領域の一部のみにコーティングを施す工程と、を包含する。
【００３５】
以下、本発明の作用・効果を説明する。
【００３６】
本発明によるシリンダブロックでは、摺動面の十点平均粗さＲｚＪＩＳおよび切断レベル３０％における負荷長さ率Ｒｍｒ（３０）が、摺動面の上側１／４の部分において、下側１／４の部分においてよりも大きい。そのため、摺動面の上側１／４の部分において摺動面の潤滑油保持能力を高くしつつ、摺動面の下側１／４の部分において摩擦係数を小さくすることができる。したがって、優れた耐摩耗性および耐焼き付き性を確保しつつ、摩擦ロスを小さくすることができる。
【００３７】
潤滑油保持能力を十分に高くして優れた耐摩耗性および耐焼き付き性を実現するためには、摺動面の上側１／４の部分において、十点平均粗さＲｚＪＩＳが０．５４μｍ以上であり、且つ、切断レベル３０％における負荷長さ率Ｒｍｒ（３０）が２０％以上であることが好ましい。
【００３８】
ただし、シリコン結晶粒の脱落や、浮き出したシリコン結晶粒による相手材（ピストンリングやピストン）の顕著な磨耗を防止する点からは、摺動面の上側１／４の部分において、十点平均粗さＲｚＪＩＳは２．０μｍ以下であることが好ましい。
【００３９】
また、相手材の損傷や磨耗を抑制する点からは、摺動面の上側１／４の部分において、負荷長さ率Ｒｍｒ（３０）は５５％以下であることが好ましい。
【００４０】
また、摩擦係数を十分に小さくして摩擦ロスを十分に小さくするためには、摺動面の下側１／４の部分において、十点平均粗さＲｚＪＩＳが０．５４μｍ未満であり、且つ、切断レベル３０％における負荷長さ率Ｒｍｒ（３０）が１５％以下であることが好ましい。
【００４１】
本発明によるシリンダブロックの摺動面は、典型的には、エッチング処理（化学エッチング）を施されている。
【００４２】
本発明による他のシリンダブロックでは、摺動面の上側１／４の部分において、十点平均粗さＲｚＪＩＳが０．５４μｍ以上で、且つ、切断レベル３０％における負荷長さ率Ｒｍｒ（３０）が２０％以上であり、さらに、摺動面の少なくとも下側１／４の部分にコーティングが施されている。そのため、摺動面の上側１／４の部分において摺動面の潤滑油保持能力を高くしつつ、摺動面の下側１／４の部分において摩擦係数を小さくすることができる。したがって、優れた耐摩耗性および耐焼き付き性を確保しつつ、摩擦ロスを小さくすることができる。
【００４３】
シリコン結晶粒の脱落や、浮き出したシリコン結晶粒による相手材（ピストンリングやピストン）の顕著な磨耗を防止する点からは、摺動面の上側１／４の部分において、十点平均粗さＲｚＪＩＳは２．０μｍ以下であることが好ましい。
【００４４】
また、相手材の損傷や磨耗を抑制する点からは、摺動面の上側１／４の部分において、負荷長さ率Ｒｍｒ（３０）は５５％以下であることが好ましい。
【００４５】
複数のシリコン結晶粒は、典型的には、複数の初晶シリコン粒および複数の共晶シリコン粒を含んでいる。摺動面において、初晶シリコン粒だけでなく共晶シリコン粒も浮き出していることによって、十点平均粗さＲｚＪＩＳや負荷長さ率Ｒｍｒ（３０）を十分に大きくすることができる。
【００４６】
シリンダブロックの耐摩耗性や強度を向上させる観点からは、複数の初晶シリコン粒の平均結晶粒径は、１２μｍ以上５０μｍ以下であることが好ましく、複数の共晶シリコン粒の平均結晶粒径は、７．５μｍ以下であることが好ましい。また、複数のシリコン結晶粒は、結晶粒径が１μｍ以上７．５μｍ以下の範囲内に第１ピークを有し、且つ、結晶粒径が１２μｍ以上５０μｍ以下の範囲内に第２ピークを有する粒度分布を持つことが好ましく、第１ピークにおける度数が、第２ピークにおける度数の５倍以上であることがさらに好ましい。
【００４７】
シリンダブロックの耐摩耗性や強度を十分に高くするためには、アルミニウム合金は、７３．４質量％以上７９．６質量％以下のアルミニウム、１６質量％以上２２質量％以下のシリコン、および２．０質量％以上５．０質量％以下の銅を含むことが好ましい。
【００４８】
また、アルミニウム合金は、５０質量ｐｐｍ以上２００質量ｐｐｍ以下のリンと、０．０１質量％以下のカルシウムとを含むことが好ましい。アルミニウム合金が５０質量ｐｐｍ以上２００質量ｐｐｍ以下のリンを含んでいると、シリコン結晶粒の粗大化を抑制することができるので、合金中にシリコン結晶粒を均一に分散させることができる。また、アルミニウム合金のカルシウム含有量を０．０１質量％以下とすることによって、リンによるシリコン結晶粒の微細化効果を確保し、耐摩耗性に優れた金属組織を得ることができる。
【００４９】
本発明によるシリンダブロックは、各種の輸送機器用の内燃機関に好適に用いられ、軽量化のためにピストンがアルミニウム合金から形成されている内燃機関に特に好適に用いられる。
【００５０】
本発明によるシリンダブロックの製造方法では、成形体の表面のうちの摺動面となる領域を♯１５００以上の粒度を有する砥石を用いて研磨する工程を行った後に、研磨された領域の一部のみをエッチングする第１エッチング工程を行う。そのため、第１エッチング工程でエッチングされた部分と、その他の部分とで、十点平均粗さＲｚＪＩＳおよび負荷長さ率Ｒｍｒ（３０）を異ならせることができる。したがって、摺動面の十点平均粗さＲｚＪＩＳおよび負荷長さ率Ｒｍｒ（３０）を、上側１／４の部分において下側１／４の部分においてよりも大きくすることができ、耐摩耗性および耐焼き付き性に優れ、摩擦ロスの小さいシリンダブロックを製造することができる。
【００５１】
第１エッチング工程の後に、摺動面となる領域の全体をエッチングする第２エッチング工程を行ってもよい。このような第２エッチング工程を行うと、摺動面の全体にわたってエッチング処理が施される（ただし第１エッチング工程でエッチングされた部分についてはその他の部分よりもエッチング量が大きくなる）ので、シリコン結晶粒間の窪み（潤滑油を保持する油溜りとして機能する）が摺動面の全体にわたって好適に形成され、摺動面全体の耐摩耗性および耐焼き付き性がいっそう向上する。
【００５２】
また、第１エッチング工程の後には、摺動面となる領域をエッチングするさらなるエッチング工程を行わなくてもよい。さらなるエッチング工程を行わない場合、工程数が少なくなるので、製造コストの低減および製造工程の簡略化を図ることができる。
【００５３】
本発明による他のシリンダブロックの製造方法では、成形体の表面のうちの摺動面となる領域を♯１５００以上の粒度を有する砥石を用いて研磨する工程を行った後に、研磨された領域をエッチングするエッチング工程を行い、さらにその後、エッチングされた領域の一部のみにコーティングを施す工程を行う。そのため、コーティングが施された部分と、その他の部分とで、十点平均粗さＲｚＪＩＳおよび負荷長さ率Ｒｍｒ（３０）を異ならせることができる。したがって、摺動面の十点平均粗さＲｚＪＩＳおよび負荷長さ率Ｒｍｒ（３０）を、上側１／４の部分において下側１／４の部分においてよりも大きくすることができ、耐摩耗性および耐焼き付き性に優れ、摩擦ロスの小さいシリンダブロックを製造することができる。
【００５４】
上述したいずれの製造方法においても、成形体の表面のうちの摺動面となる領域が♯１５００以上の粒度を有する砥石を用いて研磨され、その後、研磨された領域の少なくとも一部がエッチングされる。そのため、エッチングされた部分では、初晶シリコン粒だけでなく共晶シリコン粒が多数浮き出した（突出した）表面が形成され、十分な深さを有する油溜りが細かなピッチで形成される。それ故、摺動面の一部における耐摩耗性および耐焼き付き性を著しく向上させることができる。
【発明の効果】
【００５５】
本発明によると、耐摩耗性および耐焼き付き性に優れ、且つ、摩擦ロスの小さいシリンダブロックおよびその製造方法が提供される。また、本発明によると、そのようなシリンダブロックを備えた内燃機関や輸送機器も提供される。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の好適な実施形態におけるシリンダブロック１００を模式的に示す斜視図である。
【図２】本発明の好適な実施形態におけるシリンダブロック１００を模式的に示す断面図である。
【図３】シリンダブロック１００の摺動面を拡大して模式的に示す平面図である。
【図４】シリンダブロック１００の摺動面を拡大して模式的に示す断面図である。
【図５】十点平均粗さＲｚＪＩＳを説明するための図である。
【図６】負荷長さ率Ｒｍｒ（ｃ）を説明するための図である。
【図７】従来の内燃機関におけるクランク角（ｄｅｇ）と、ガス圧（ＭＰａ）および摩擦力（Ｎ）との関係の一例を示すグラフである。
【図８】（ａ）および（ｂ）は、摺動面に働く摩擦力が爆発直後にもっとも大きくなる理由を説明するための図である。
【図９】シリンダブロック１００の製造工程を示すフローチャートである。
【図１０】シリンダブロック１００の製造工程を示すフローチャートである。
【図１１】（ａ）〜（ｅ）は、シリンダブロック１００の製造工程の一部を模式的に示す工程断面図である。
【図１２】（ａ）および（ｂ）は、シリンダブロック１００の製造工程の一部を模式的に示す工程断面図である。
【図１３】シリンダブロック１００の製造工程を示すフローチャートである。
【図１４】シリンダブロック１００の製造工程の一部を模式的に示す工程断面図である。
【図１５】シリンダブロック１００の製造工程を示すフローチャートである。
【図１６】（ａ）〜（ｃ）は、シリンダブロック１００の製造工程の一部を模式的に示す工程断面図である。
【図１７】（ａ）〜（ｃ）は、浮き出しホーニング処理を行う場合に共晶シリコン粒が潤滑油の保持に寄与しない理由を説明するための図である。
【図１８】（ａ）〜（ｃ）は、鏡面ホーニング処理を経ることなくエッチング処理を行う場合に共晶シリコン粒が潤滑油の保持に寄与しない理由を説明するための図である。
【図１９】摩擦係数の測定に用いるスクラッチ試験機３０を模式的に示す図である。
【図２０】摺動面の上側１／４の部分について、十点平均粗さＲｚＪＩＳを横軸に、切断レベル３０％における負荷長さ率Ｒｍｒ（３０）を縦軸にとって、実施例１〜３と比較例１〜１１とをプロットしたグラフである。
【図２１】初晶シリコン粒だけでなく共晶シリコン粒も浮き出している摺動面を模式的に示す断面図である。
【図２２】実質的に初晶シリコン粒のみが浮き出している摺動面を模式的に示す断面図である。
【図２３】浮き出しホーニング処理を用いた場合に一定な浮き出し高さが得られない理由を説明するための図である。
【図２４】エッチング処理を用いた場合に一定な浮き出し高さが得られる理由を説明するための図である。
【図２５】摺動面の下側１／４の部分について、十点平均粗さＲｚＪＩＳを横軸に、切断レベル３０％における負荷長さ率Ｒｍｒ（３０）を縦軸にとって、実施例１〜３と比較例１〜１１とをプロットしたグラフである。
【図２６】シリコン結晶粒の好ましい粒度分布の例を示すグラフである。
【図２７】シリンダブロック１００を備えた内燃機関１５０を模式的に示す断面図である。
【図２８】図２７に示す内燃機関１５０を備えた自動二輪車を模式的に示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００５７】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。なお、以下では、水冷式の内燃機関用のシリンダブロックを例として説明を行うが、本発明はこれに限定されるものではなく、空冷式の内燃機関用のシリンダブロックにも好適に用いられる。
【００５８】
図１および図２に、本実施形態におけるシリンダブロック（「シリンダボディ」と呼ばれることもある。）１００を示す。図１および図２は、シリンダブロック１００を模式的に示す斜視図および断面図である。シリンダブロック１００は、シリコンを含むアルミニウム合金、より具体的には、シリコンを多く含む過共晶組成のアルミニウム−シリコン系合金から形成されている。
【００５９】
シリンダブロック１００は、図１および図２に示すように、シリンダボア１０２を画定する壁部（「シリンダ壁」と呼ぶ。）１０３と、シリンダ壁１０３を包囲し、シリンダブロック１００の外郭を構成する壁部（「外壁」と呼ぶ。）１０４とを備えている。シリンダ壁１０３と外壁１０４との間には、冷却液を保持するウォータジャケット１０５が設けられている。なお、本実施形態では単気筒のシリンダブロック１００を図示しているが、シリンダブロック１００は多気筒であってもよい。
【００６０】
シリンダ壁１０３のシリンダボア１０２側の表面（つまり内周面）１０１が、ピストンが摺動する（つまりピストンと接触する）摺動面である。この摺動面１０１を拡大して図３に示す。図３は、摺動面１０１を模式的に示す平面図である。
【００６１】
摺動面１０１を有するシリンダ壁１０３を備えたシリンダブロック１００は、図３に示すように、摺動面１０１に複数のシリコン結晶粒１、２を有している。これらのシリコン結晶粒１、２は、アルミニウムを含む固溶体のマトリックス（合金母材）３中に分散して存在している。
【００６２】
過共晶組成のアルミニウム−シリコン系合金の溶湯を冷却したときに、最初に析出するシリコン結晶粒は「初晶シリコン粒」と呼ばれ、次いで析出するシリコン結晶粒は「共晶シリコン粒」と呼ばれる。図３に示す複数のシリコン結晶粒１、２のうち、比較的大きなシリコン結晶粒１は、初晶シリコン粒である。また、初晶シリコン粒の間に位置する比較的小さなシリコン結晶粒２は、共晶シリコン粒である。
【００６３】
摺動面１０１の断面構造を図４に示す。図４に示すように、初晶シリコン粒１および共晶シリコン粒２を含む複数のシリコン結晶粒１、２は、マトリックス３から突出している（つまり浮き出している）。シリコン結晶粒１、２間に形成される窪み４が、潤滑油を保持する油溜りとして機能する。
【００６４】
本願発明者は、従来の浮き出しホーニング処理やエッチング処理では十分な潤滑油保持能力が実現できない理由を検討した。その結果、共晶シリコン粒の多くが摺動面から除去され、共晶シリコン粒が潤滑油の保持にほとんど寄与していないために、潤滑油保持能力が低いことがわかった。
【００６５】
そこで、本願発明者は、摺動面１０１の表面粗さを表すパラメータとして、十点平均粗さＲｚＪＩＳと切断レベル３０％における負荷長さ率Ｒｍｒ（３０）とに着目し、これらを特定の範囲内に設定することによって、摺動面１０１の潤滑油を保持する能力が大幅に向上することを見出した。
【００６６】
十点平均粗さＲｚＪＩＳは、図５に示すように断面曲線から基準長さＬだけを抜き取った部分において、最高から５番目までの山頂の標高Ｒ１、Ｒ３、Ｒ５、Ｒ７およびＲ９の平均値と、最深から５番目までの谷底の標高Ｒ２、Ｒ４、Ｒ６、Ｒ８およびＲ１０の平均値との差の値であり、下記式で表される。したがって、十点平均粗さＲｚＪＩＳが大きいということは、油溜り４が十分な深さを有することを意味している。
【００６７】
【数１】
2010031840.tif 000003
【００６８】
また、ある切断レベルｃにおける負荷長さ率Ｒｍｒ（ｃ）とは、図６に示すように粗さ曲線から評価長さｌｎだけを抜き取った部分において、粗さ曲線を山頂線に平行な切断レベルｃで切断したときに得られる切断長さの和（つまり負荷長さ）Ｍｌ（ｃ）の、評価長さｌｎに対する比であり、下記式で表される。
【００６９】
【数２】
2010031840.tif 000004
【００７０】
したがって、負荷長さ率Ｒｍｒ（ｃ）は、摺動面１０１においてどれだけ多くのシリコン粒１、２が浮き出しているかを示す指標であるといえ、負荷長さ率Ｒｍｒ（ｃ）が大きいということは、多くのシリコン粒１、２（特に共晶シリコン粒２）が浮き出していることを意味する。内燃機関の運転初期において、摺動面１０１の最表面は切断レベル３０％に対応した深さ程度までは磨耗する（「馴染み」と称される）ので、切断レベル３０％における負荷長さ率Ｒｍｒ（３０）が、実際の運転時において浮き出している共晶シリコン粒２の多寡を示すパラメータといえる。
【００７１】
上述したように、十点平均粗さＲｚＪＩＳが大きいことは、油溜り４が十分な深さを有していることを意味し、負荷長さ率Ｒｍｒ（３０）が大きいことは、摺動面１０１に浮き出している（つまり脱落せずに残存している）シリコン粒１、２の個数が多いことを意味している。そのため、摺動面１０１の十点平均粗さＲｚＪＩＳと負荷長さ率Ｒｍｒ（３０）とをある程度以上に大きくすることによって、摺動面１０１の潤滑油保持能力を向上させることができる。ただし、摺動面１０１の十点平均粗さＲｚＪＩＳおよび負荷長さ率Ｒｍｒ（３０）を単純に、つまり、摺動面１０１全体で一様に大きくすると、摺動面１０１に多数浮き出た共晶シリコン粒２によって摩擦ロスが大きくなってしまう。
【００７２】
本実施形態におけるシリンダブロック１００では、摺動面１０１の上側１／４の部分１０１ａと下側１／４の部分１０１ｂとで（図２参照）、十点平均粗さＲｚＪＩＳおよび切断レベル３０％における負荷長さ率Ｒｍｒ（３０）が異なっている。具体的には、摺動面１０１の十点平均粗さＲｚＪＩＳおよび切断レベル３０％における負荷長さ率Ｒｍｒ（３０）は、摺動面１０１の上側１／４の部分１０１ａにおいて、摺動面１０１の下側１／４の部分１０１ｂにおいてよりも大きい。摺動面１０１が表面粗さにこのような分布を有していることにより、優れた耐摩耗性および耐焼き付き性を確保しつつ、摩擦ロスを小さくすることができる。以下、この理由を説明する。
【００７３】
なお、言うまでもないが、摺動面１０１の「上側」とは、シリンダヘッド側（すなわち上死点側）であり、摺動面１０１の「下側」とは、クランクケース側（すなわち下死点側）である。つまり、摺動面１０１の上側１／４の部分１０１ａとは、摺動面１０１全体をピストンの摺動方向（シリンダボア１０２の中心軸方向）に沿って均等に４分割したときに、もっともシリンダヘッド側に位置する領域を指し、摺動面１０１の下側１／４の部分１０１ｂとは、もっともクランクケース側に位置する領域を指す。
【００７４】
図７に、従来の４ストローク内燃機関におけるクランク角、ガス圧（シリンダ内の圧力）、ピストンリングを含むピストンとシリンダブロックの摺動面との間に発生する摩擦力の関係の一例を示す。なお、クランク角については、圧縮上死点を０°としている。また、摩擦力については、クランクシャフトの正転方向に対して逆の方向に発生する摩擦力を正の値で示している。ピストンとシリンダブロックの摺動面との間に発生する摩擦力の影響を考えるときには、図７に示す摩擦力の絶対値のみを考慮すればよい。クランク角±３６０°、±１８０°、０°で摩擦力がほぼ０となっているのは、クランク角がこれらの角度付近にあるときには、ピストンの動きがクランク角の変化に対して極めて小さくなり、従って摩擦力がほとんど発生しないからである。
【００７５】
図７に示すように、吸入工程では、ピストンの側面とシリンダブロックの摺動面との間に発生する摩擦力はほぼ一定であり、摺動速度が大きくなるクランク角−２７０°付近で摩擦力がもっとも大きくなっている。圧縮工程でも同様であり、摩擦力はほぼ一定であり、摺動速度が大きくなるクランク角−９０°付近で摩擦力がもっとも大きくなっている。
【００７６】
これに対し、爆発工程では、シリンダブロックの摺動面に働く摩擦力は、大きく変化し、ガス圧がもっとも高くなるクランク角０°付近で全工程を通じてもっとも大きくなる（図７中の点線で囲まれた領域Ｒ１）。つまり、爆発直後は摩擦力がもっとも大きく、シリンダブロックの摺動面とピストン（より具体的にはピストンリングやピストンスカート）とが強く直接接触する。爆発直後に摩擦力が大きくなる理由の１つは、図８（ａ）に示すように、爆発圧力（燃焼圧力）によって燃焼ガスがピストンとピストンリングとの間に回り込み、ピストンリングをシリンダブロックの摺動面に押し付けることである。また、もう１つの理由は、図８（ｂ）に示すように、爆発直後にはピストンがシリンダボアに対して傾いた状態になることである。この状態では、ピストンリングがシリンダブロックの摺動面に強く押し付けられる（図８（ｂ）中の破線で囲まれた領域Ａ）とともに、ピストンスカートがシリンダブロックの摺動面に強く押し付けられる（図８（ｂ）中の破線で囲まれた領域Ｂ）。そのため、ピストンリングとシリンダブロックの摺動面との間に加え、ピストンスカートとシリンダブロックの摺動面との間にも大きな摩擦力が発生する。さらに、ピストンとシリンダブロックの摺動面とが強く擦れ合うときには、摺動面に対するピストンの相対的な移動速度が小さくなるので、摩擦力を低減するための油膜の保持が摺動面表面において好適になされず、そのことによっても摩擦力がいっそう大きくなる。
【００７７】
これに対し、ガス圧が低くなるその後は、摩擦力は低くなる（図７中の点線で囲まれた領域Ｒ２）。つまり、爆発工程のごく初期を除けば、シリンダブロックの摺動面とピストンとの接触圧は低い。
【００７８】
したがって、シリンダブロックの摺動面のうち、圧縮上死点付近（具体的にはクランク角が−４５°〜＋４５°の範囲）でピストンと接触する部分については、高い耐摩耗性および耐焼き付き性を確保する必要がある。また、その他の部分については、過剰な耐摩耗性および耐焼き付き性よりも、より滑らかな面であること、すなわち、摩擦係数が小さいことが好ましい。
【００７９】
本実施形態におけるシリンダブロック１００では、摺動面１０１の十点平均粗さＲｚＪＩＳおよび切断レベル３０％における負荷長さ率Ｒｍｒ（３０）は、摺動面１０１の上側１／４の部分１０１ａにおいて、摺動面１０１の下側１／４の部分１０１ｂにおいてよりも大きい。そのため、摺動面１０１の上側１／４の部分１０１ａでは、摺動面１０１の潤滑油保持能力を高くしつつ、摺動面１０１の下側１／４の部分１０１ｂでは、摩擦係数を小さくすることができる。したがって、優れた耐摩耗性および耐焼き付き性を確保しつつ、摩擦ロスを小さくすることができる。
【００８０】
潤滑油保持能力を十分に高くして（つまり摺動面１０１の共晶シリコン粒２を潤滑油の保持に十分に寄与させて）優れた耐摩耗性および耐焼き付き性を実現するためには、摺動面１０１の上側１／４の部分１０１ａにおいて、十点平均粗さＲｚＪＩＳが０．５４μｍ以上であり、且つ、切断レベル３０％における負荷長さ率Ｒｍｒ（３０）が２０％以上であることが好ましい。ただし、後述するようにエッチング処理を含む製造方法によりシリンダブロック１００を製造する場合、負荷長さ率Ｒｍｒ（３０）が５５％を超えると、浮き出した多量のシリコン結晶粒による相手材（ピストンリングやピストン）の損傷や磨耗が顕著になることがあるので、負荷長さ率Ｒｍｒ（３０）は５５％以下であることが好ましい。また、潤滑油保持能力をいっそう高くする点からは、十点平均粗さＲｚＪＩＳが０．７μｍ以上であることがさらに好ましく、共晶シリコン粒２の脱落や相手材の顕著な磨耗を防止する点からは、十点平均粗さＲｚＪＩＳは２．０μｍ以下であることが好ましい。
【００８１】
また、摩擦係数を十分に小さくして摩擦ロスを十分に小さくするためには、摺動面１０１の下側１／４の部分１０１ｂにおいて、十点平均粗さＲｚＪＩＳが０．５４μｍ未満であり、且つ、切断レベル３０％における負荷長さ率Ｒｍｒ（３０）が１５％以下であることが好ましい。なお、より摩擦ロスを小さくする観点からは、十点平均粗さＲｚＪＩＳおよび負荷長さ率Ｒｍｒ（３０）が、摺動面１０１の下側１／２の部分において上記数値範囲内にあることがより好ましく、摺動面１０１の下側３／４の部分において上記数値範囲内にあることがさらに好ましい。
【００８２】
上述したように、本実施形態におけるシリンダブロック１００は、摺動面１０１の表面粗さに分布を有している。これに対し、従来のシリンダブロックでは、摺動面の全体にわたって表面粗さは実質的に同じである。つまり、本願発明は、摺動面１０１のある部分と他の部分とで表面粗さ（具体的には十点平均粗さＲｚＪＩＳおよび切断レベル３０％における負荷長さ率Ｒｍｒ（３０））を積極的に異ならせるというまったく新しい着想に基づいてなされたものである。
【００８３】
本実施形態におけるシリンダブロック１００の製造方法を図９〜図１２を参照しながら説明する。図９および図１０は、シリンダブロック１００の製造工程を示すフローチャートであり、図１１および図１２は、製造工程の一部を模式的に示す断面図である。
【００８４】
まず、シリコンを含むアルミニウム合金から形成された成形体を用意する（工程Ｓ１）。この成形体は、表面近傍に初晶シリコン粒および共晶シリコン粒を含んでいる。成形体を用意する工程Ｓ１は、例えば、図１０に示す工程Ｓ１ａ〜Ｓ１ｅを含んでいる。
【００８５】
まず、シリコンを含むアルミニウム合金を用意する（工程Ｓ１ａ）。シリンダブロック１００の耐摩耗性および強度を十分に高くするためには、アルミニウム合金として、７３．４質量％以上７９．６質量％以下のアルミニウム、１６質量％以上２２質量％以下のシリコン、および２．０質量％以上５．０質量％以下の銅を含むアルミニウム合金を用いることが好ましい。
【００８６】
次に、用意したアルミニウム合金を溶解炉で加熱して溶解させることによって、溶湯を形成する（工程Ｓ１ｂ）。溶解前のアルミニウム合金あるいは溶湯には、１００質量ｐｐｍ程度のリンを添加しておくことが好ましい。アルミニウム合金が５０質量ｐｐｍ以上２００質量ｐｐｍ以下のリンを含んでいると、シリコン結晶粒の粗大化を抑制することができるので、合金中にシリコン結晶粒を均一に分散させることができる。また、アルミニウム合金のカルシウム含有量を０．０１質量％以下とすることによって、リンによるシリコン結晶粒の微細化効果を確保し、耐摩耗性に優れた金属組織を得ることができる。つまり、アルミニウム合金は、５０質量ｐｐｍ以上２００質量ｐｐｍ以下のリンと、０．０１質量％以下のカルシウムとを含むことが好ましい。
【００８７】
続いて、アルミニウム合金の溶湯を用いて鋳造を行う（工程Ｓ１ｃ）。つまり、溶湯を鋳型の中で冷却して成形体を形成する。このとき、シリンダ壁１０３の摺動面１０１となる部分を大きな冷却速度（例えば４℃／秒以上５０℃／秒以下）で冷却することによって、耐摩耗性に寄与するシリコン結晶粒を表面近傍に有する成形体が得られる。この鋳造工程Ｓ１ｃは、例えば、国際公開第２００４／００２６５８号パンフレットに開示されている鋳造装置を用いて行うことができる。
【００８８】
次に、鋳型から取り出した成形体に対し、「Ｔ５」、「Ｔ６」および「Ｔ７」と呼ばれる熱処理のうちのいずれかを行う（工程Ｓ１ｄ）。Ｔ５処理は、成形体を鋳型から取り出した直後に水冷等により急冷し、続いて、機械的性質の改善や寸法安定化のために所定温度で所定時間だけ人工時効し、その後空冷する処理である。Ｔ６処理は、成形体を鋳型から取り出した後に所定温度で所定時間だけ溶体化処理し、続いて水冷し、次いで所定温度で所定時間だけ人工時効処理し、その後空冷する処理である。Ｔ７処理は、Ｔ６処理に比べて過時効にする処理であり、Ｔ６処理よりも寸法安定化を図ることができるが硬度はＴ６処理よりも低下する。
【００８９】
続いて、成形体に所定の機械加工を行う（工程Ｓ１ｅ）。具体的には、シリンダヘッドとの合せ面やクランクケースとの合せ面の研削等を行う。
【００９０】
上述したようにして成形体を用意した後、図１１（ａ）に示すように、成形体の表面、具体的には、シリンダ壁１０３の内周面（すなわち摺動面１０１となる面）に対して寸法精度を調整するためのファインボーリング加工を行う（工程Ｓ２）。
【００９１】
次に、図１１（ｂ）に示すように、ファインボーリング加工を施した面に対して粗いホーニング処理を行う（工程Ｓ３）。つまり、摺動面１０１となる面を比較的粒度の小さい（具体的には♯６００以上♯１０００以下の粒度を有する）砥石を用いて研磨する。この粗ホーニング処理は、例えば、特開２００４−２６８１７９号公報に開示されているようなホーニング装置を用いて行うことができる。
【００９２】
続いて、図１１（ｃ）に示すように、鏡面ホーニング処理を行う（工程Ｓ４）。つまり、成形体の表面のうちの摺動面１０１となる領域を、比較的粒度の大きい（具体的には♯１５００以上の粒度を有する）砥石を用いて研磨する。この鏡面ホーニング処理も、特開２００４−２６８１７９号公報に開示されているようなホーニング装置を用いて行うことができる。
【００９３】
次に、図１１（ｄ）に示すように、研磨された領域の一部のみをエッチングする（工程Ｓ５）。エッチング処理（例えばアルカリエッチング処理）が施された部分では、表面近傍のマトリックス３が所定の厚さだけ除去され、初晶シリコン粒１および共晶シリコン粒２の間に窪みが形成される。この局所エッチング工程は、図１２（ａ）に示すように、逆様に（つまり内燃機関として組み立てられたときとは上下が逆になるように）置かれた成形体１００’のシリンダボア１０２内に、シリンダボア１０２よりも小さな径を有する円筒部材１１を配置し、この状態で円筒部材１１の外周面とシリンダ壁１０３の内周面との間を所定の高さまでエッチング液１２で満たすことによって行われる。また、局所エッチング工程におけるエッチング処理は、摺動面１０１となる領域のうちの少なくとも上側１／４の部分（図１２（ａ）では成形体１００’が逆様なのでシリンダ壁１０３の内周面の下側１／４の部分に相当する）に施される。
【００９４】
その後、図１１（ｅ）に示すように、摺動面１０１となる領域の全体をエッチングする（工程Ｓ６）。エッチング処理により、摺動面１０１となる領域全体において、表面近傍のマトリックス３が所定の厚さだけ除去され、初晶シリコン粒１および共晶シリコン粒２が突出した摺動面１０１が形成される。初晶シリコン粒１および共晶シリコン粒２の間の窪み４は油溜りとして機能する。この全体エッチング工程は、図１２（ｂ）に示すように、エッチング液１２を追加して、円筒部材１１の外周面とシリンダ壁１０３の内周面との間をシリンダ壁１０３の内周面全体がエッチング液１２に浸かる高さ（つまり最大高さ）までエッチング液１２で満たすことによって行われる。円筒部材１１の上端は開口されており、エッチング液１２は円筒部材１１の内部を通って回収され、循環する。
【００９５】
なお、鏡面ホーニング処理（工程Ｓ４）の前に行うサイジング（寸法出し）工程は、例示しているようなファインボーリング加工（工程Ｓ２）および粗ホーニング処理（工程Ｓ３）の２つの工程に限定されない。１つの工程でサイジングを行ってもよいし、３つ以上の工程でサイジングを行ってもよい。
【００９６】
本実施形態における製造方法によれば、摺動面１０１となる領域の一部のみをエッチングする局所エッチング（第１エッチング）工程を行った後に、摺動面１０１となる領域全体をエッチングする全体エッチング（第２エッチング）工程を行う。したがって、摺動面１０１となる領域の一部は２回エッチング処理されるのに対し、他の部分は１回しかエッチング処理されない。そのため、摺動面１０１内で十点平均粗さＲｚＪＩＳおよび負荷長さ率Ｒｍｒ（３０）の大きさに分布を持たせることができるので、摺動面１０１の十点平均粗さＲｚＪＩＳおよび負荷長さ率Ｒｍｒ（３０）を、摺動面１０１の上側１／４の部分１０１ａと下側１／４の部分１０１ｂとで異ならせることができる。それ故、摺動面１０１の十点平均粗さＲｚＪＩＳおよび負荷長さ率Ｒｍｒ（３０）を、上側１／４の部分１０１ａにおいて下側１／４の部分１０１ｂにおいてよりも大きくすることができる。
【００９７】
エッチング処理を１回施される部分と２回施される部分の十点平均粗さＲｚＪＩＳおよび負荷長さ率Ｒｍｒ（３０）は、局所エッチング工程および全体エッチング工程におけるエッチング液の濃度や温度、エッチング時間（浸漬時間）などによりそれぞれ調整することができる。
【００９８】
なお、図１３に示すように、全体エッチング工程を省略してもよい。つまり、局所エッチング（第１エッチング）工程Ｓ５の後には、摺動面１０１となる領域をエッチングするさらなるエッチング工程を実行しなくてもよい。この場合、局所エッチング工程は、図１４に示すように、図１２に示した円筒部材１１よりも低い円筒部材１１を用いて行われ、エッチング液１２は円筒部材１１の開口された上端から円筒部材１１の内部を通って回収され、循環する。
【００９９】
全体エッチング工程を省略しても、局所エッチング工程においてエッチング処理される部分と、全くエッチング処理されない他の部分とで、十点平均粗さＲｚＪＩＳおよび負荷長さ率Ｒｍｒ（３０）を異ならせることができる。そのため、摺動面１０１の十点平均粗さＲｚＪＩＳおよび負荷長さ率Ｒｍｒ（３０）を、上側１／４の部分１０１ａにおいて下側１／４の部分１０１ｂにおいてよりも大きくすることができる。ただし、全体エッチング工程を省略する場合には、局所エッチング工程におけるエッチング処理のみで摺動面１０１の十点平均粗さＲｚＪＩＳおよび負荷長さ率Ｒｍｒ（３０）が十分に大きくなるように、局所エッチング工程におけるエッチング量を調整することが好ましい。
【０１００】
また、図１５に示すような局所エッチング工程を含まない製造方法を用いても、本実施形態におけるシリンダブロック１００を製造することができる。図１５に示す製造方法は、図９および図１３に示す製造方法と鏡面ホーニング工程（工程Ｓ４）までは同じである。図１５に示す製造方法では、鏡面ホーニング工程の後、図１６（ａ）に示すように、摺動面１０１となる領域（領域全体）をエッチングする全体エッチング工程を行う（工程Ｓ７）。そして、その後、エッチングされた領域の一部のみにコーティングを施す（工程Ｓ８）。
【０１０１】
この部分コーティング工程では、まず、図１６（ｂ）に示すように、シリンダボア１０２内にシリンダボア１０２とほぼ同じ径を有する円柱状のマスキング部材１４を配置する。その後、図１６（ｃ）に示すように、シリンダボア１０２内に内径ガン１６を挿入し、内径ガン１６から皮膜材料を溶射することによってシリンダ壁１０３の内周面のうちのマスキングされていない部分にコーティングを施す。コーティングは、摺動面１０１となる領域のうちの少なくとも下側１／４の部分（図１６（ｃ）では成形体１００’が逆様なのでシリンダ壁１０３の内周面の上側１／４の部分に相当する）に施される。
【０１０２】
全体エッチング工程の後に部分コーティング工程を行うことにより、コーティングが施される部分と、コーティングが施されない部分とで、十点平均粗さＲｚＪＩＳおよび負荷長さ率Ｒｍｒ（３０）を異ならせることができる。具体的には、十点平均粗さＲｚＪＩＳおよび負荷長さ率Ｒｍｒ（３０）を、コーティングが施される部分において、コーティングが施されない部分よりも小さくすることができる。そのため、摺動面１０１の十点平均粗さＲｚＪＩＳおよび負荷長さ率Ｒｍｒ（３０）を、上側１／４の部分１０１ａにおいて下側１／４の部分１０１ｂにおいてよりも大きくすることができる。
【０１０３】
皮膜材料としては、ピストンの材料と凝着しにくく、潤滑性に優れた材料を広く用いることができる。ポリアミドイミドと二硫化モリブデンの混合物は、耐熱性、低摩擦性および直接接触時の耐焼き付き性に優れるので、皮膜材料として好適に用いられる。勿論、皮膜材料はこれに限定されるものではなく、例えば、超硬のようなセラミックスを用いてもよい。
【０１０４】
上述したいずれの製造方法においても、♯１５００以上の粒度を有する砥石を用いた研磨の後にエッチングが行われる。つまり、一旦鏡面ホーニング処理による表面の平滑化処理を行った後に、エッチングによる化学的な研削によって油溜りとなる窪み４が形成される。このようにして摺動面１０１を形成する（つまり摺動面１０１がエッチング処理された摺動面である）ことにより、共晶シリコン粒２を脱落させることなく摺動面１０１に残存させ得るので、共晶シリコン粒２を潤滑油の保持に十分に寄与させることができる。つまり、摺動面１０１の高い耐摩耗性および耐焼き付き性が要求される部分（上側１／４の部分）における十点平均粗さＲｚＪＩＳおよび負荷長さ率Ｒｍｒ（３０）を十分に大きくすることができる。これに対し、従来の浮き出しホーニング処理やエッチング処理では、十点平均粗さＲｚＪＩＳおよび負荷長さ率Ｒｍｒ（３０）を十分に大きくすることが難しい。以下、この理由を説明する。
【０１０５】
浮き出しホーニング処理により摺動面１０１を形成する場合、まず、表面近傍に初晶シリコン粒および共晶シリコン粒を有する成形体を用意し（図９に示す工程Ｓ１と同じ工程）、次に、図１７（ａ）に示すように成形体の表面にファインボーリング加工を行う。続いて、図１７（ｂ）に示すように粗いホーニング処理を行った後、図１７（ｃ）に示すように浮き出しホーニング処理を行う。浮き出しホーニング処理は、例えば砥粒が固着された樹脂ブラシを用いて行われ、マトリックス３が主に切削されるように行われる。しかしながら、機械的な研削処理である浮き出しホーニング処理では、図１７（ｃ）に模式的に示しているように、マトリックス３に併せて共晶シリコン粒２の一部も除去されてしまう。したがって、共晶シリコン粒２は潤滑油の保持にはあまり寄与しない。
【０１０６】
また、鏡面ホーニング処理を経ることなくエッチング処理により摺動面１０１を形成する場合、まず、表面近傍に初晶シリコン粒および共晶シリコン粒を有する成形体を用意し（図９に示す工程Ｓ１と同じ工程）、次に、図１８（ａ）に示すように成形体の表面にファインボーリング加工を行う。続いて、図１８（ｂ）に示すように粗いホーニング処理を行った後、図１８（ｃ）に示すようにエッチング処理を行う。この場合、粗いホーニング処理によって表面を傷付けられた（ひび割れたり破砕されたりした）共晶シリコン粒２がそのまま浮き出すことになるので、このような共晶シリコン粒２は図１８（ｃ）に模式的に示しているようにいずれ摺動面から脱落してしまう。したがって、やはり共晶シリコン粒２は潤滑油の保持にはあまり寄与しない。
【０１０７】
これに対し、本実施形態のように、鏡面ホーニング処理を行った後にエッチング処理を行う場合、化学的な研削処理であるエッチング処理では、機械的な研削である浮き出しホーニング処理のように、マトリックス３に併せて共晶シリコン粒２が除去されてしまうことはない。また、エッチング処理の前には鏡面ホーニング処理によって表面が（共晶シリコン粒２の表面も含めて）一旦平滑化されるので、粗ホーニング処理の直後にエッチング処理を行う場合に比べ、その後の共晶シリコン粒２の脱落が少ない。したがって、共晶シリコン粒２が潤滑油の保持に十分に寄与する。
【０１０８】
なお、上述したいずれの方法についても、得られた摺動面１０１の十点平均粗さＲｚＪＩＳおよび負荷長さ率Ｒｍｒ（３０）は上側から下側に向かって二段階で変化する。しかしながら、摺動面１０１の十点平均粗さＲｚＪＩＳおよび負荷長さ率Ｒｍｒ（３０）は、さらに多段階で変化してもよいし、連続的に（例えば線形的に）変化してもよい。
【０１０９】
次に、本実施形態におけるシリンダブロック１００を実際に試作し、耐焼き付き性の評価試験と摩擦係数の測定を行った結果を説明する。
【０１１０】
表１に示す組成のアルミニウム合金を用い、国際公開第２００４／００２６５８号パンフレットに開示されているような高圧ダイカスト法によりシリンダブロック１００となる成形体を作製した。
【０１１１】
【表１】
2010031840.tif 000005
【０１１２】
作製した成形体を用いて、図９、図１３および図１５を参照しながら説明した製造方法によりシリンダブロック１００を製造した（実施例１〜３）。
【０１１３】
ホーニング処理（粗ホーニング処理および鏡面ホーニング処理）は、冷却のためのオイルを研磨される表面に供給しながら（すなわち湿式ホーニングである。）、特開２００４−２６８１７９号公報に開示されているようなホーニング装置を用いて行った。粗ホーニング処理には、粒度が♯６００の砥石を用い、鏡面ホーニング処理には、粒度が♯２０００の砥石を用いた。なお、砥石は、粒度（番手）の数値が大きいほど、その砥粒が細かくなるので、研磨後の表面の平滑性をより高くすることができる。ただし、砥粒が細かくなると、切削速度が低下するので、加工時間は長くなり、生産性は低下する。つまり、本実施形態の製造方法では、生産性の点からは不利な鏡面ホーニング処理をあえて行っている。
【０１１４】
エッチング処理は、局所エッチング工程および全体エッチング工程のいずれにおいても、５質量％水酸化ナトリウム溶液を用いて液温７０℃の条件で行った。エッチング量（エッチング深さ）は、浸漬時間を変化させることによって調整した。
【０１１５】
上述したようにして製造したシリンダブロック１００と別途に鍛造により製造したアルミニウム合金製ピストンとを用いて内燃機関を組み立てた。この内燃機関が冷たく潤滑油がシリンダにゆきわたっていない状態からいきなり８０００ｒｐｍの回転速度で５分間運転を行ったときの摺動面１０１の上側１／４の部分１０１ａにおける引っかき傷（つまりスカッフの発生）を目視により観察し、シリンダブロックとしての採用の可否を判定した。その結果（つまり耐焼き付き性の評価結果）を表２に示す。
【０１１６】
また、表２には、摺動面１０１の下側１／４の部分１０１ｂにおける摩擦係数を測定した結果を併せて示す。摩擦係数の測定は、図１９に示すようなスクラッチ試験機３０を用いて行った。スクラッチ試験機３０は、スタイラス３１、アコースティックエミッション（ＡＥ）センサ３２、押し込み深さセンサ（不図示）などを備えている。スタイラス３１に所定の垂直荷重ＦＮが加えられた状態でサンプル３５を水平移動させることにより、スタイラス３１がサンプル３５表面をひっかいていく。これにより、摩擦力ＦＴが検出され、摩擦係数を測定することができる。ここでは、スタイラス３１としてＳＵＪ２ボールを用い、サンプル３５としてシリンダブロック１００から切り出した小片を用いた。また、測定は、サンプル３５表面に油を滴下しながら行った。
【０１１７】
さらに、表３に、東京精密株式会社製サーフコム１４００Ｄを用いて測定した摺動面１０１の十点平均粗さＲｚＪＩＳおよび切断レベル３０％における負荷長さ率Ｒｍｒ（３０）を、摺動面１０１の上側１／４の部分１０１ａと下側１／４の部分１０１ｂについて示す。既に述べたように、十点平均粗さＲｚＪＩＳは油溜り４の深さを評価するのに用い得るパラメータであり、負荷長さ率Ｒｍｒ（３０）は、摺動面１０１に浮き出している（つまり脱落せずに残存している）共晶シリコン粒２の個数を評価するのに用い得るパラメータである。
【０１１８】
【表２】
2010031840.tif 000006
【０１１９】
【表３】
2010031840.tif 000007
【０１２０】
また、表２および表３には、比較例として製造したシリンダブロックについて同様の評価および測定を行った結果も併せて示している。比較例１では、粗ホーニング処理、鏡面ホーニング処理の後にエッチング処理も浮き出しホーニング処理も行わなかった。また、比較例２〜５では、粗ホーニング処理、鏡面ホーニング処理の後に浮き出しホーニング処理を行った。比較例６〜１１では、粗ホーニング処理、鏡面ホーニング処理の後に摺動面全体をエッチング処理した。
【０１２１】
表２および表３からわかるように、実施例１〜３のいずれについても、摺動面１０１の十点平均粗さＲｚＪＩＳおよび切断レベル３０％における負荷長さ率Ｒｍｒ（３０）が、摺動面１０１の上側１／４の部分１０１ａにおいて、下側１／４の部分１０１ｂにおいてよりも大きく、そのことによって、優れた耐焼き付き性と摩擦ロスの低減（ここでは摩擦係数が０．１５以下）が実現されている。
【０１２２】
また、実施例１〜３のいずれについても、摺動面１０１の上側１／４の部分１０１ａにおいて、十点平均粗さＲｚＪＩＳは０．５４μｍ以上であり、且つ、負荷長さ率Ｒｍｒ（３０）は２０％以上である。このことから、優れた耐焼き付き性を実現するためには、摺動面１０１の上側１／４の部分１０１ａにおいて、十点平均粗さＲｚＪＩＳが０．５４μｍ以上であり、且つ、負荷長さ率Ｒｍｒ（３０）が２０％以上であることが好ましいことがわかる。
【０１２３】
さらに、実施例１〜３のいずれについても、摺動面１０１の下側１／４の部分１０１ｂにおいて、十点平均粗さＲｚＪＩＳが０．５４μｍ未満であり、且つ、負荷長さ率Ｒｍｒ（３０）が１５％以下であるこのことから、摩擦ロスの十分な低減（ここでは０．１５以下の摩擦係数）を実現するためには、摺動面１０１の下側１／４の部分１０１ｂにおいて、十点平均粗さＲｚＪＩＳが０．５４μｍ未満であり、且つ、負荷長さ率Ｒｍｒ（３０）が１５％以下であることが好ましいことがわかる。
【０１２４】
比較例１〜１１については、いずれも、摺動面の十点平均粗さＲｚＪＩＳおよび切断レベル３０％における負荷長さ率Ｒｍｒ（３０）は、摺動面の全体でほぼ同じであり、摺動面の上側１／４の部分と下側１／４の部分とでほぼ同じであった。そのため、耐焼き付き性に劣ったり、摩擦ロスが大きかったり（ここでは摩擦係数が０．２以上）した。
【０１２５】
具体的には、鏡面ホーニング処理の後にエッチング処理も浮き出しホーニング処理も行わなかった比較例１や、鏡面ホーニング処理の後に浮き出しホーニング処理を行った比較例２〜５では、摩擦係数は小さかったものの、スカッフが発生した。
【０１２６】
また、鏡面ホーニング処理の後に摺動面全体のエッチング処理を行った比較例７〜１１では、スカッフは発生しなかったものの、摩擦係数が大きかった。さらに、鏡面ホーニング処理の後に摺動面全体のエッチング処理を行ったものの、比較例７〜１１と比べてエッチング時間が短かった比較例６では、スカッフが発生し、摩擦係数も大きかった。
【０１２７】
図２０は、摺動面の上側１／４の部分における十点平均粗さＲｚＪＩＳを横軸に、負荷長さ率Ｒｍｒ（３０）を縦軸にとって、実施例１〜３と比較例１〜１１とをプロットしたグラフである。
【０１２８】
図２０からもわかるように、スカッフが発生しなかった実施例１〜３および比較例７〜１１では、いずれも十点平均粗さＲｚＪＩＳが０．５４μｍ以上で、かつ、負荷長さ率Ｒｍｒ（３０）が２０％以上である。これに対し、スカッフが発生した比較例１〜６では、十点平均粗さＲｚＪＩＳおよび負荷長さ率Ｒｍｒ（３０）の少なくとも一方が、上述の数値範囲にはない。したがって、十点平均粗さＲｚＪＩＳを０．５４μｍ以上とし、切断レベル３０％における負荷長さ率Ｒｍｒ（３０）を２０％以上とすることにより、摺動面１０１の上側１／４の部分１０１ａにおける潤滑油の保持能力が向上し、スカッフの発生を防止し得ることがわかる。なお、十点平均粗さＲｚＪＩＳが著しく大きい（具体的には４．０μｍを超える）と、細かい共晶シリコン粒２の脱落が顕著になって潤滑油を保持するための細かい隙間（ピッチの細かい油溜り４）が減少することがある。そのため、十点平均粗さＲｚＪＩＳは４．０μｍ以下であることが好ましく、２．０μｍ以下であることがより好ましい。
【０１２９】
ここまで述べたように、摺動面１０１において初晶シリコン粒１だけでなく共晶シリコン粒２を多数浮き出させることにより、潤滑油の保持能力を高くすることができる。図２１に模式的に示すように、共晶シリコン粒２が多数浮き出していることにより、十分な深さを有する油溜り４が細かなピッチで形成されるので、潤滑油の保持能力が高くなり、耐焼き付き性が向上する。また、共晶シリコン粒２が多数浮き出していることにより、初晶シリコン粒１のみが浮き出している場合に比べ、ピストンリング１２２ａに実際に接触する部分の面積が大きくなるので、摺動時に単位面積当たりに加わる荷重が小さくなり、耐摩耗性が向上する。
【０１３０】
これに対し、図２２に模式的に示すように、実質的に初晶シリコン粒１のみが浮き出していると、油溜り４は粗いピッチで形成されるので、潤滑油の保持能力が低くなってしまい、耐焼き付き性も低くなってしまう。また、共晶シリコン粒２がほとんど浮き出していないので、ピストンリング１２２ａに実際に接触する部分の面積が小さく、耐摩耗性も低い。
【０１３１】
既に述べたように、従来の浮き出しホーニング処理では、十点平均粗さＲｚＪＩＳおよび負荷長さ率Ｒｍｒ（３０）を十分に大きくすることが困難である。この理由を、図２３を参照しながら説明する。
【０１３２】
機械的な研削処理である浮き出しホーニング処理では、シリコン結晶粒１、２が疎な領域と密な領域とで、研削量が異なってしまう。具体的には、図２３の右側に示すように、シリコン結晶粒１、２が疎な領域では、深く研削が行われるので、浮き出し高さｈが大きいが、図２３の左側に示すように、シリコン結晶粒１、２が密な領域では、浅くしか研削が行われないので、浮き出し高さｈが小さい。したがって、摺動面１０１全体で十点平均粗さＲｚＪＩＳを大きくすることが難しい。また、共晶シリコン粒２がマトリックス３に併せて削られてしまうので、負荷長さ率Ｒｍｒ（３０）を大きくすることも難しい。さらに、浮き出しホーニング処理は機械的な研削処理であるので、個々のシリコン結晶粒１、２の周囲に存在するアルミニウム合金（マトリックス３）を、シリコン結晶粒１、２の頂部に対して深くえぐることが難しい。そのため、シリコン結晶粒１、２の周囲には、それらの頂部とあまり変わらない高さまでアルミニウム合金が存在するので、潤滑油の保持能力もエッチング処理する場合に比べて小さくなる。
【０１３３】
これに対し、化学的な研削処理であるエッチング処理では、図２４に示すように、シリコン結晶粒１、２の粗密に関わらず、一定の深さまで研削を行うことができ、一定の浮き出し高さｈが得られる。そのため、エッチング液の濃度や温度、エッチング時間を調節することにより、十点平均粗さＲｚＪＩＳを容易に大きくすることができる。また、共晶シリコン粒２がマトリックス３に併せて削られることもないので、負荷長さ率Ｒｍｒ（３０）を容易に大きくすることができる。
【０１３４】
図２５は、摺動面の下側１／４の部分における十点平均粗さＲｚＪＩＳを横軸に、負荷長さ率Ｒｍｒ（３０）を縦軸にとって、実施例１〜３と比較例１〜１１とをプロットしたグラフである。
【０１３５】
図２５からもわかるように、摩擦係数が小さかった（０．１５以下）実施例１〜３および比較例１〜４では、いずれも十点平均粗さＲｚＪＩＳが０．５４μｍ未満で、かつ、負荷長さ率Ｒｍｒ（３０）が１５％以下である。これに対し、摩擦係数が大きかった（０．２以上）比較例６〜１１では、十点平均粗さＲｚＪＩＳおよび負荷長さ率Ｒｍｒ（３０）の少なくとも一方が、上述の数値範囲にはない。したがって、十点平均粗さＲｚＪＩＳを０．５４μｍ未満とし、切断レベル３０％における負荷長さ率Ｒｍｒ（３０）を１５％以下とすることにより、摺動面１０１の下側１／４の部分１０１ｂにおける摩擦係数を十分に小さくし、摩擦ロスをいっそう低減し得ることがわかる。なお、比較例５については、十点平均粗さＲｚＪＩＳが０．５４μｍ以上であるにもかかわらず摩擦係数が小さいが、これは、負荷長さ率Ｒｍｒ（３０）が３％と極めて小さかったためである。
【０１３６】
また、表２から、摺動面１０１の下側１／４の部分１０１ｂにおける摩擦係数が実施例３、実施例２および実施例１の順で小さく、この順で摩擦ロスが小さいことがわかる。したがって、摩擦ロスを小さくする観点からは、図１５を参照しながら説明した製造方法、つまり、全体エッチング工程を行った後に部分コーティング工程を行う製造方法を用いることが好ましい。
【０１３７】
また、図１３を参照しながら説明した製造方法、つまり、局所エッチング工程を行った後にはさらなるエッチング工程を行わない製造方法を用いると、工程数が少なくなるので、製造コストの低減および製造工程の簡略化を図ることができる。
【０１３８】
また、図９を参照しながら説明した製造方法、つまり、局所エッチング工程を行った後に全体エッチング工程を行う製造方法を用いると、摺動面１０１全体についてエッチング処理が施される（ただしエッチング量は一定ではない）ので、摺動面１０１全体の潤滑油保持能力が向上し、摺動面１０１全体の耐摩耗性および耐焼き付き性を向上させる効果が高い。
【０１３９】
続いて、摺動面１０１におけるシリコン結晶粒１、２の好ましい平均結晶粒径や好ましい粒度分布を説明する。本願発明者は、摺動面１０１におけるシリコン結晶粒１、２の態様と、シリンダブロック１００の耐摩耗性および強度との関係を詳細に検討した結果、シリコン結晶粒１、２の平均結晶粒径を特定の範囲内に設定したり、シリコン結晶粒１、２に特定の粒度分布を持たせたりすることによって、耐摩耗性や強度を大幅に向上できることを見出した。
【０１４０】
まず、初晶シリコン粒１の平均結晶粒径を１２μｍ以上５０μｍ以下の範囲内にすることによって、シリンダブロック１００の耐摩耗性を向上させることができる。
【０１４１】
初晶シリコン粒１の平均結晶粒径が５０μｍを超える場合、摺動面１０１の単位面積当りの初晶シリコン粒１の個数が少ない。そのため、内燃機関の運転時に初晶シリコン粒１のそれぞれに大きな荷重がかかり、初晶シリコン粒１が破壊されることがある。破壊された初晶シリコン粒１の破片は、研摩粒子として作用してしまうため、摺動面１０１が大きく摩耗するおそれがある。
【０１４２】
また、初晶シリコン粒１の平均結晶粒径が１２μｍ未満である場合、初晶シリコン粒１の、マトリックス３中に埋まっている部分が小さい。そのため、内燃機関の運転時には、初晶シリコン粒１の脱落が起こりやすい。脱落した初晶シリコン粒１は、研摩粒子として作用してしまうため、摺動面１０１が大きく摩耗するおそれがある。
【０１４３】
これに対し、初晶シリコン粒１の平均結晶粒径が１２μｍ以上５０μｍ以下である場合、初晶シリコン粒１は摺動面１０１の単位面積あたりに十分な数存在する。そのため、内燃機関の運転時に各初晶シリコン粒１にかかる荷重は相対的に小さくなるため、初晶シリコン粒１の破壊が抑制される。また、初晶シリコン粒１のマトリックス３に埋まっている部分が十分に大きいので、初晶シリコン粒１の脱落が低減され、そのため、脱落した初晶シリコン粒１による摺動面１０１の摩耗も抑制される。
【０１４４】
また、共晶シリコン粒２は、マトリックス３を補強する役割を果たす。そのため、共晶シリコン粒２を微細化することによって、シリンダブロック１００の耐摩耗性や強度を向上することができる。具体的には、共晶シリコン粒２の平均結晶粒径を７．５μｍ以下とすることによって、耐摩耗性や強度を向上する効果が得られる。
【０１４５】
さらに、シリコン結晶粒１、２に、結晶粒径が１μｍ以上７．５μｍ以下の範囲内と結晶粒径が１２μｍ以上５０μｍ以下の範囲内とにそれぞれピークを有する粒度分布を持たせることによって、シリンダブロック１００の耐摩耗性および強度を大きく向上することができる。図２６に、好ましい粒度分布の一例を示す。結晶粒径が１μｍ以上７．５μｍ以下の範囲内にあるシリコン結晶粒は、共晶シリコン粒２であり、結晶粒径が１２μｍ以上５０μｍ以下の範囲内にあるシリコン結晶粒は、初晶シリコン粒１である。また、より多くの共晶シリコン粒２を油溜り４の形成に寄与させる観点から、図２６にも示しているように、結晶粒径１μｍ以上７．５μｍ以下の範囲内にある第１ピーク（共晶シリコン粒２に由来するピーク）における度数が、結晶粒径１２μｍ以上５０μｍ以下の範囲内にある第２ピーク（初晶シリコン粒１に由来するピーク）における度数の５倍以上であることが好ましい。
【０１４６】
初晶シリコン粒１および共晶シリコン粒２の平均結晶粒径を制御するには、成形体を鋳造する工程（図１０に示す工程Ｓ１ｃ）において、摺動面１０１となる部分の冷却速度を調整すればよい。具体的には、摺動面１０１となる部分が４℃／秒以上５０℃／秒以下の冷却速度で冷却されるように鋳造を行うことによって、初晶シリコン粒１の平均結晶粒径が１２μｍ以上５０μｍ以下、共晶シリコン粒２の平均結晶粒径が７．５μｍ以下となるように、シリコン結晶粒１、２を析出させることができる。
【０１４７】
上述したように、本実施形態におけるシリンダブロック１００は、耐摩耗性および耐焼き付き性に優れ、さらに、摩擦ロスが小さいので、各種の輸送機器の内燃機関に好適に用いられる。特に、二輪自動車用の内燃機関などの高回転速度で運転される（具体的には最大回転速度が８０００ｒｐｍ以上の）内燃機関に好適に用いられ、内燃機関の耐久性を大きく向上させることができる。
【０１４８】
図２７に、本発明によるシリンダブロック１００を備えた内燃機関１５０の一例を示す。内燃機関１５０は、クランクケース１１０、シリンダブロック１００およびシリンダヘッド１３０を有している。
【０１４９】
クランクケース１１０内にはクランクシャフト１１１が収容されている。クランクシャフト１１１は、クランクピン１１２およびクランクウェブ１１３を有している。
【０１５０】
クランクケース１１０の上に、シリンダブロック１００が設けられている。シリンダブロック１００のシリンダボア１０２内には、ピストン１２２が挿入されている。ピストン１２２は、シリンダブロック１００の摺動面１０１に接触した状態でシリンダボア１０２内を摺動する。ピストン１２２は、アルミニウム合金（典型的にはシリコンを含むアルミニウム合金）から形成されている。ピストン１２２は、例えば米国特許第６２０５８３６号明細書に開示されているように鍛造により形成し得る。
【０１５１】
シリンダボア１０２内には、シリンダスリーブははめ込まれておらず、シリンダブロック１００のシリンダ壁１０３の内側表面にはめっきは施されていない。つまり、初晶シリコン粒１および共晶シリコン粒２がシリンダボア壁１０３の内側表面すなわち摺動面１０１に露出している。
【０１５２】
シリンダブロック１００の上に、シリンダヘッド１３０が設けられている。シリンダヘッド１３０は、シリンダブロック１００のピストン１２２とともに燃焼室１３１を形成する。シリンダヘッド１３０は、吸気ポート１３２および排気ポート１３３を有している。吸気ポート１３２内には燃焼室１３１内に混合気を供給するための吸気弁１３４が設けられており、排気ポート１３３内には燃焼室１３１内の排気を行うための排気弁１３５が設けられている。
【０１５３】
ピストン１２２とクランクシャフト１１１とは、コンロッド１４０によって連結されている。具体的には、コンロッド１４０の小端部１４２の貫通孔にピストン１２２のピストンピン１２３が挿入されているとともに、大端部１４４の貫通孔にクランクシャフト１１１のクランクピン１１２が挿入されており、そのことによってピストン１２２とクランクシャフト１１１とが連結されている。大端部１４４の貫通孔の内周面とクランクピン１１２との間には、ローラベアリング（転がり軸受け）１１４が設けられている。
【０１５４】
図２７に示す内燃機関１５０は、潤滑油を強制的に供給するオイルポンプを備えていないが、本実施形態におけるシリンダブロック１００を備えているので、耐久性に優れている。また、本実施形態におけるシリンダブロック１００は、摺動面１０１の耐摩耗性が高いため、シリンダスリーブを必要としない。そのため、内燃機関１５０の製造工程の簡略化や、内燃機関１５０の軽量化、冷却性能の向上が可能となる。さらに、シリンダ壁１０３の内側表面にめっきを施す必要もないので、製造コストの低減を図ることもできる。また、内燃機関１５０が本実施形態におけるシリンダブロック１００を備えていることにより、摩擦ロスが小さくなるので、燃費が向上する。
【０１５５】
図２８に、図２７に示した内燃機関１５０を備えた自動二輪車を示す。自動二輪車では、内燃機関１５０は高回転速度で運転される。
【０１５６】
図２８に示す自動二輪車では、本体フレーム３０１の前端にヘッドパイプ３０２が設けられている。ヘッドパイプ３０２には、フロントフォーク３０３が車両の左右方向に揺動し得るように取り付けられている。フロントフォーク３０３の下端には、前輪３０４が回転可能なように支持されている。
【０１５７】
本体フレーム３０１の後端上部から後方に延びるようにシートレール３０６が取り付けられている。本体フレーム３０１上に燃料タンク３０７が設けられており、シートレール３０６上にメインシート３０８ａおよびタンデムシート３０８ｂが設けられている。
【０１５８】
また、本体フレーム３０１の後端に、後方へ延びるリアアーム３０９が取り付けられている。リアアーム３０９の後端に後輪３１０が回転可能なように支持されている。
【０１５９】
本体フレーム３０１の中央部には、図２７に示した内燃機関１５０が保持されている。内燃機関１５０には、本実施形態におけるシリンダブロック１００が用いられている。内燃機関１５０の前方には、ラジエータ３１１が設けられている。内燃機関１５０の排気ポートには排気管３１２が接続されており、排気管３１２の後端にマフラー３１３が取り付けられている。
【０１６０】
内燃機関１５０には変速機３１５が連結されている。変速機３１５の出力軸３１６に駆動スプロケット３１７が取り付けられている。駆動スプロケット３１７は、チェーン３１８を介して後輪３１０の後輪スプロケット３１９に連結されている。変速機３１５およびチェーン３１８は、内燃機関１５０により発生した動力を駆動輪に伝える伝達機構として機能する。
【産業上の利用可能性】
【０１６１】
本発明によると、耐摩耗性および耐焼き付き性に優れ、且つ、摩擦ロスの小さいシリンダブロックおよびその製造方法が提供される。
【０１６２】
本発明によるシリンダブロックは、各種の輸送機器用の内燃機関に好適に用いることができ、高回転速度で運転される内燃機関や潤滑油をポンプで強制的にシリンダに供給しない内燃機関に特に好適に用いられる。
【符号の説明】
【０１６３】
１    初晶シリコン粒
２    共晶シリコン粒
３    マトリックス
４    油溜り
１００    シリンダブロック
１０１    摺動面
１０１ａ    摺動面の上側１／４の部分
１０１ｂ    摺動面の下側１／４の部分
１０２    シリンダボア
１０３    シリンダ壁
１０４    外壁
１０５    ウォータジャケット
１５０    内燃機関
【図１】
2010031840.tif 000008
【図２】
2010031840.tif 000009
【図３】
2010031840.tif 000010
【図４】
2010031840.tif 000011
【図５】
2010031840.tif 000012
【図６】
2010031840.tif 000013
【図７】
2010031840.tif 000014
【図８】
2010031840.tif 000015
【図９】
2010031840.tif 000016
【図１０】
2010031840.tif 000017
【図１１】
2010031840.tif 000018
【図１２】
2010031840.tif 000019
【図１３】
2010031840.tif 000020
【図１４】
2010031840.tif 000021
【図１５】
2010031840.tif 000022
【図１６】
2010031840.tif 000023
【図１７】
2010031840.tif 000024
【図１８】
2010031840.tif 000025
【図１９】
2010031840.tif 000026
【図２０】
2010031840.tif 000027
【図２１】
2010031840.tif 000028
【図２２】
2010031840.tif 000029
【図２３】
2010031840.tif 000030
【図２４】
2010031840.tif 000031
【図２５】
2010031840.tif 000032
【図２６】
2010031840.tif 000033
【図２７】
2010031840.tif 000034
【図２８】
2010031840.tif 000035