(57)【要約】【課題】シリンダボア内面の耐焼付き性、耐摩耗性および摺動特性の向上を図り、オイル消費量およびプローバイガス量の抑制を図ることができるもの。【解決手段】本発明は、シリンダボア内面の加工方法および加工装置を提供するものである。シリンダボア内面の加工方法は、シリンダボア内面にＮｉ−Ｐ合金めっき処理を施してめっき皮膜が形成された加工方法において、シリンダボア内面４のピストン上下死点相当部位に対応する第１部位４ａ，４ｃを加熱処理する熱処理工程２０と、加熱処理で硬化したシリンダボア内面４のメッキ皮膜を研削加工するホーニング研削加工工程２０とを有することを特徴とする方法である。このシリンダボア内面４の加工により、シリンダボア内面４の第１部位（上死点側）４ａ，（上死点側）４ｃの表面粗さが第２部位４ｂの表面粗さより小さくなり、加熱硬化により低摩擦と耐焼付き性、耐摩耗性の向上を図り、オイル上りやブローバイガス量を抑制することができる。【選択図】  図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダボア内面にＮｉ−Ｐ合金めっき処理を施してめっき皮膜を形成したシリンダボア内面の加工方法において、
前記シリンダボア内面のピストン上下死点相当部位に対応する第１部位を加熱処理する熱処理工程と、
前記加熱処理で硬化したシリンダボア内面のめっき皮膜を研削加工するホーニング研削加工工程とを有することを特徴とするシリンダボア内面の加工方法。
【請求項２】
前記シリンダボア内面の第１部位を加熱処理している間に、前記シリンダボア内面の第１部位以外の第２部位を限定的に遮熱して冷却制御する請求項１に記載のシリンダボア内面の加工方法。
【請求項３】
前記熱処理工程において、前記シリンダボア内面の第１部位の加熱処理と前記第２部位の遮熱・冷却制御処理とを同時に実施する請求項１に記載のシリンダボア内面の加工方法。
【請求項４】
前記熱処理工程において、前記シリンダボア内面の第１部位の熱処理温度を１５０℃〜４５０℃の温度範囲で加熱処理を行なうとともに、前記第２部位の温度を１５０℃未満の温度に遮熱して冷却制御処理を行なう請求項１または３に記載のシリンダボア内面の加工方法。
【請求項５】
前記ホーニング研削加工工程は前記熱処理工程後に実施する請求項１に記載のシリンダボア内面の加工方法。
【請求項６】
前記ホーニング研削加工工程において、前記シリンダボア内面の第２部位のめっき皮膜を限定的に遮熱して冷却制御処理してからホーニング研削加工処理を実施する請求項２または５に記載のシリンダボア内面の加工方法。
【請求項７】
前記ホーニング研削加工工程において、前記シリンダボア内面の第１部位と第２部位を同じ研削条件で、かつ連続的にホーニング研削治具の往復回転運動を螺旋状に付与して研削加工する請求項５または６に記載のシリンダボア内面の加工方法。
【請求項８】
前記ホーニング研削治具で研削されるシリンダボア内面のめっき皮膜は、前記第２部位の表面粗さが前記第１部位の表面粗さより大きく、かつ前記めっき皮膜の硬さは、前記第１部位が前記第２部位より大きい請求項７に記載のシリンダボア内面の加工方法。
【請求項９】
前記ホーニング研削治具で研削されるシリンダボア内面のめっき皮膜は、前記第１部位のシリンダボア内面全体の凹凸度と潤滑油溜り深さが前記第２部位の凹凸度と潤滑油溜り深さに較べて小さく、前記めっき皮膜の硬さは、前記第１部位が前記第２部位に較べてビッカース硬度で２００Ｈｖ以上大きい請求項８に記載のシリンダボア内面の加工方法。
【請求項１０】
前記ホーニング研削治具で研削されるシリンダボア内面のめっき皮膜は、前記シリンダボア内面全体の凹凸度と潤滑油溜り深さは、前記第１部位が前記第２部位に較べて、凹凸度で０．７ｍｍ程度、潤滑油溜り深さで０．１５μｍ程度小さい請求項９に記載のシリンダボア内面の加工方法。
【請求項１１】
シリンダブロックに形成されたシリンダボア内面にＮｉ−Ｐ合金めっきのめっき皮膜が形成されたシリンダボア内面の加工装置において、
前記シリンダブロックに固定され、冷却水経路が備えられた上治具と、
前記シリンダボア内面のピストン上死点相当部位に対応する第１部位を加熱処理可能なヒータを有する上死点側治具と、
前記シリンダボア内面のピストン下死点相当部位に対応する第１部位を加熱処理可能なヒータを有する下死点側治具と、
前記シリンダボア内面のめっき皮膜を研削加工するホーニング研削治具とから熱処理装置が構成され、
前記シリンダブロックは前記上治具を固定したとき、前記シリンダボア内面の第１部位以外の第２部位を限定的に冷却する冷却水経路が形成され、
前記熱処理装置は、上死点側治具および下死点側治具とホーニング研削治具とが前記シリンダブロックに選択的に設けられ、
前記熱処理装置により前記シリンダボア内面の第１部位の加熱処理および第２部位の冷却制御処理と、前記めっき皮膜のホーニング研削加工が実施されることを特徴とするシリンダボア内面の加工装置。
【請求項１２】
前記上死点側治具および下死点側治具は、前記シリンダブロックのシリンダボア内面に互いに反対方向から設置され、
前記上死点側治具および下死点側治具は前記シリンダブロックに設置されたとき、前記シリンダボア内面の第２部位は耐熱部材で内側から覆われる請求項１１に記載のシリンダボア内面の加工装置。
【請求項１３】
前記上死点側治具および下死点側治具は前記シリンダブロックに設置されたとき、前記シリンダボア内面の第１部位は前記上死点側治具および下死点側治具のヒータで加熱可能に構成される請求項１１または１２に記載のシリンダボア内面の加工装置。
【請求項１４】
前記上治具は、前記シリンダブロックに固定されたとき、シリンダボア内面の第１部位と第２部位の境界まで延びて終端するボス部が一体に設けられ、
前記ボス部は、シリンダブロックのワーク冷却水通路に嵌合される一方、内部に軸方向の冷却水経路が形成された請求項１２に記載のシリンダボア内面の加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関のシリンダブロックにおけるシリンダボア内面の施工技術に係り、特にシリンダボア内面の耐焼付き性、耐摩耗性の向上と摺動ストローク部位に応じた良好な摺動特性が得られるシリンダボア内面の加工方法および加工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
通常、内燃機関のシリンダブロックには、実働時、シリンダボア内面に潤滑油切れにより焼付き及び異常摩耗を防ぐため、凹凸形状を付与する施工が行なわれている。シリンダボア内面に凹凸部を形成し、凹部に潤滑油を滞留させる仕組みを備えることで、シリンダボア内面の焼損や焼付き、及び異常摩耗を防止している。
【０００３】
しかし、シリンダボア内面の凹凸形状の度合い如何によっては、ピストン摺動性を低下させ、ピストンの挙動を不安定にさせる要因となり、摩擦抵抗を増大させる原因となっていた。シリンダボア内面の焼付き性や焼損、異常摩耗を防止するため、耐焼付き性、耐摩耗性と摺動特性に優れたシリンダボア内面の施工技術が、特許文献１および２に示されるように開発されている。
【０００４】
特許文献１に記載のエンジンは、シリンダボア内面のピストン（両）スラスト側とこの（両）スラスト側に直交する円周部位のシリンダボア内面に、表面粗さの違いを設けている。そして、（両）スラスト側の摺動ストローク方向のシリンダボア内面の表面粗さを直交する円周部位より小さく施工することで、ピストン摺動時における（両）スラスト側の挙動を安定させて低摩擦を構成している。表面粗さの大きな円周部位の凹部から両スラスト側へエンジンオイルを供給する構造とすることで、ピストン（両）スラスト側とシリンダボア内面の潤滑油切れによる焼付きと異常摩耗の防止を図っている。
【０００５】
また、特許文献２に記載の発明は、鏡面加工したシリンダボア内面にピストン摺動ストローク方向にＤＬＣ（Ｄｉａｍｏｎｄ−ｌｉｋｅ  Ｃａｒｂｏｎ）等の低摩擦・硬質被膜で被覆することに加えて、硬質被膜施工の際にマスキングを行なうことで、シリンダボア内面に潤滑油経路となる凹部を形成させるシリンダボア内面の施工技術である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−９０４４２号公報
【特許文献２】特開２０１１−２２０１５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来の施工技術では、シリンダボア内面の（ピストンの）上下死点相当部位において、表面粗さの大きな凹凸部位をそれぞれ設けているために、シリンダボア内面の燃焼室側凹部に潤滑油が滞留し易いのに加え、ブローバイガスもクランクケース側へ通過し難い形状になっており、オイルの消費量とブローバイガス量の双方の増加が懸念される。
【０００８】
オイル消費量等を抑制するためには、シリンダボア内面の上下死点相当部位の表面粗さをできるだけ小さくする必要があるが、ピストンの上下死点相当部位は、摺動部位の特性上潤滑油が欠乏し易い箇所である。シリンダボア内面自体が充分な表面硬さを有していない場合、ピストン、ピストンリング等の摺動部位との間で凝着を引き起こし、耐焼付き性と耐摩耗性の確保が困難となる課題があった。
【０００９】
さらに、特許文献１に記載の発明では、シリンダボア内面に表面粗さの違いを円周方向に設けているため、ピストンリングの挙動が乱れて摺動抵抗が却って増大してしまったり、また、特許文献２に記載の発明では、高価な鏡面加工やコーティング施工が必要となり、加工コストが割高になる問題があった。
【００１０】
さらに、従来技術では、シリンダボア内面に低摩擦の実現と耐焼付き性、耐摩耗性の確保に加えて、オイル消費量とブローバイガス量抑制を同時に図る技術が困難であるという課題があった。
【００１１】
本発明は、上述した事情を考慮してなされたもので、シリンダボア内面の耐焼付き性、耐摩耗性の向上と良好な摺動特性の確保を図り、オイル消費量やブローバイガス量増加を抑制することができるシリンダボア内面の加工方法および加工装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、上述した目的を達成するために、シリンダボア内面にＮｉ−Ｐ合金めっき処理を施してめっき皮膜を形成したシリンダボア内面の加工方法において、前記シリンダボア内面のピストン上下死点相当部位に対応する第１部位を加熱処理する熱処理工程と、前記加熱処理で硬化したシリンダボア内面のめっき皮膜を研削加工するホーニング研削加工工程とを有することを特徴とするシリンダボア内面の加工方法を提供する。
【００１３】
また、本発明は、上述した目的を達成するために、シリンダブロックに形成されたシリンダボア内面にＮｉ−Ｐ合金めっきのめっき皮膜が形成されたシリンダボア内面の加工装置において、前記シリンダブロックに固定され、冷却水経路が備えられた上治具と、前記シリンダボア内面のピストン上死点相当部位に対応する第１部位を加熱処理可能なヒータを有する上死点側治具と、前記シリンダボア内面のピストン下死点相当部位に対応する第１部位を加熱処理可能なヒータを有する下死点側治具と、前記シリンダボア内面のめっき皮膜を研削加工するホーニング研削治具とから熱処理装置が構成され、前記シリンダブロックは前記上治具を固定したとき、前記シリンダボア内面の第１部位以外の第２部位を限定的に冷却する冷却水経路が形成され、前記熱処理装置は、上死点側治具および下死点側治具とホーニング研削治具とが前記シリンダブロックに選択的に設けられ、前記熱処理装置により前記シリンダボア内面の第１部位の加熱処理および第２部位の冷却制御処理と、前記めっき皮膜のホーニング研削加工が実施されることを特徴とするシリンダボア内面の加工装置を提供する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明においては、シリンダボア内面のピストン上下死点相当部位に対応する第１部位を加熱処理し、さらに、シリンダボア内面のめっき皮膜をホーニング研削加工を行うことで、めっき皮膜はシリンダボア内面の上下死点相当部位の第１部位で表面粗さを第２部位の表面粗さにより小さくし、逆にめっき皮膜の硬さは第１部位が第２部位によりビッカース硬度を大きくすることができる。これにより、シリンダボア内面の耐焼付き性、耐摩耗性を向上させ、良好な摺動特性を確保することができ、オイル消費量やブローバイガス量の増加を抑制することができる。
【００１５】
また、本発明では、シリンダボア内面のめっき皮膜の表面粗さを第２部位が第１部位より大きくし、第２部位の凹部で潤滑油を潤沢に保持して第１部位への潤滑油供給経路を確保することで、低摩擦と耐焼付き性、耐摩耗性を強化することができ、摺動部位の特性上、第２部位は油膜が介在してピストン挙動が安定化し、めっき皮膜の硬化処理を行なわなくても充分な耐久性が得られる。
【００１６】
本発明では、第１部位（ピストン上下死点部位）の表面粗さが小さくなり、低摩擦に加え、オイル上がりやブローバイガス量も抑制できる。また、第１部位のめっき皮膜を熱処理により硬化してあるので、耐焼付き性、耐摩耗性も確保できる。
【００１７】
さらに、第２部位（ピストン上下死点部位以外）の表面粗さを第１部位よりも大きくし、第２部位に潤滑油経路（凹部）を形成し、第１部位の低摩擦と耐焼付き性、耐摩耗性をより向上させることが可能となる。
【００１８】
その上、本発明は、ピストンストローク方向でシリンダボア内面の第１部位および第２部位に応じた摺動特性が得られる施工方法である。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】シリンダブロックのシリンダボア内面を往復動するピストンが上死点位置をとるときの内燃機関の部分断面図。
【図２】シリンダブロックのシリンダボア内面の往復動するピストンが下死点位置状態をとるときの内燃機関の部分断面図。
【図３】シリンダボア内面（ボア表面）を原理的に示す斜視図。
【図４】（Ａ）はシリンダボア内面のピストン上下死点相当部位（第１部位）を示す平断面図、（Ｂ）はシリンダボア内面のピストン上下死点相当部位以外の中間摺動部位（第２部位）を示す平断面図。
【図５】本発明に係るシリンダボア内面の加工方法の実施形態を示すフローチャート。
【図６】熱処理装置の上治具をシリンダブロックに固定した状態を示す断面図。
【図７】熱処理装置の上治具を内燃機関のシリンダブロック上に設置した上面図。
【図８】（Ａ）は熱処理装置の上治具の外観を示す上面図、（Ｂ）は前記上治具の側面図。
【図９】熱処理装置の上死点側治具と下死点治具をシリンダブロックに取り付ける前の位置関係を示す図。
【図１０】熱処理装置の上死点側治具と下死点治具とをシリンダブロックに取り付けた状態を示す図。
【図１１】シリンダボア内面にＮｉ−Ｐ（ニッケル−リン）合金めっきが施されためっき皮膜を熱処理（１ｈｒ）したときのめっき皮膜の硬さの変化と熱処理温度との関係を示す図。
【図１２】熱処理装置のホーニング研削治具でシリンダボア内面のめっき皮膜とホーニング研削加工する研削加工方法を示す図。
【図１３】ホーニング研削治具で研削加工されたシリンダボア内面のめっき皮膜のクロスハッチ模様を示す図。
【図１４】ホーニング研削治具による研削加工で得られたシリンダボア内面のめっき皮膜の研削状態を原理的に簡素化して示す図。
【図１５】ホーニング研削治具による研削加工の施工条件を示す図。
【図１６】ホーニング研削治具による研削加工されたシリンダボア施工面の計測データを示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明に係る実施の形態について説明する。
【００２１】
本発明は内燃機関のシリンダブロックにおけるシリンダボア内面を施工する際、シリンダボア内面の低摩擦を実現し、耐焼付き性、耐摩耗性を確保する一方、オイル消費量とブローバイガス量を抑制するシリンダボア内面の施工技術である。この施工技術は、シリンダボア内面にＮｉ−Ｐ（ニッケル−リン）合金めっき処理したアルミ合金製シリンダブロックに対して、シリンダボア内面の（ピストン）上下死点相当部位（以下、第１部位という。）に所要の熱処理を行なうことで、めっき皮膜を硬化させた後、ホーニング研削加工を施すシリンダボア内面の加工方法および加工装置である。
【００２２】
内燃機関は、図１および図２に示されるようにエンジン１を構成しており、エンジン１は、ピストン２がシリンダブロック３のシリンダボア内面４を往復動するようになっている。図１はピストン２が上死点位置をとるとき、図２はピストン２が下死点位置をとるときをそれぞれ示しており、シリンダブロック３のシリンダボア表面であるシリンダボア内面４は、ピストンストローク方向でストローク特性に応じた摺動特性が得られるように、Ｎｉ−Ｐめっき処理を施す一方、オイル潤滑してピストン２の潤滑性を確保している。なお、符号５はコンロッドであり、符号６はクランクピン、符号７はクランク軸、符号８はピストン２上方の燃焼室である。
【００２３】
エンジン１は、実働時にシリンダボア内面４のオイル潤滑が厳しくなる上下死点相当部位の第１部位４ａ，４ｃに、耐焼付き性、耐摩耗性を向上させるため、めっき処理しためっき皮膜に温度制御の熱処理を行なっている。シリンダボア内面４の第１部位４ａまたは４ｃは、ピストン２の上死点相当部位（領域）４ａおよび下死点相当部位（領域）４ｃである。シリンダボア内面４の第１部位４ａ，４ｃを熱処理することにより、第１部位４ａ，４ｃのめっき皮膜は硬さを向上させることができ、耐焼付き性、耐摩耗性を向上させ、摺動抵抗を低減させる変形抵抗を抑制することができる。
【００２４】
また、シリンダボア内面４の第１部位４ａ，４ｃ以外の中間摺動領域である第２部位４ｂは、エンジン１の実働時のオイル潤滑が第１部位４ａ，４ｃに較べて厳しくない。第２部位４ｂは、シリンダボア内面４の第１部位４ａ，４ｃ間の（ピストン）中間摺動部位（領域）である。
【００２５】
エンジン（冷間）始動時等には、オイルが欠乏し易いため、第２部位４ｂに適当なオイルピット（オイル溜り）を形成する必要がある。第２部位４ｂでは、熱処理を積極的に行わず、後述するホーニング研削加工時に適当な表面粗さを形成し、潤滑特性（油保持性）の確保が行なわれる。
【００２６】
ところで、シリンダボア内面４の施工技術は、図３に示すように、アルミ合金製シリンダボア内面４の第１部位４ａ，４ｃを限定的に加熱する熱処理を行なってシリンダボア内面４のめっき皮膜９を硬化させた後、ホーニング研削加工を施し、めっき皮膜硬化分だけ研削抵抗が大きくなることを利用して、シリンダボア内面４の第１部位４ａ，４ｃは、図４（Ａ）に示すように、めっき皮膜９の表面粗さ（凹凸形状）９ａを小さくすることができる。第１部位４ａ，４ｃの耐焼付き性、耐摩耗性を確保して、ピストン挙動の安定化を図り、低摩擦の実現と、オイル消費量とブローバイガス量抑制を果たす施工技術である。
【００２７】
一方、シリンダボア内面４の第１部位４ａ，４ｃ以外の第２部位４ｂは、図４（Ｂ）に示すように、ホーニング研削後のめっき皮膜９の表面粗さ９ｂが第１部位４ａ，４ｃに較べて大きくなるように研削加工している。具体的には、アルミ合金製シリンダボア内面４の第２部位４ｂは、第１部位４ａ，４ｃの熱影響を被らないように、第１部位４ａ，４ｃから遮熱制御と冷却制御を行なうことで、同じホーニング研削加工では第２部位４ｂのめっき皮膜９の表面粗さ９ｂを第１部位４ａ，４ｃのめっき皮膜９より大きくする施工技術である。
【００２８】
シリンダボア内面４の第２部位４ｂは第１部位４ａ，４ｃ以外の摺動中間部であり、第２部位４ｂに対して第１部位４ａ，４ｃからの遮熱制御と冷却制御を保って研削加工するだけで、ホーニング研削加工後に第２部位４ｂのめっき皮膜９の表面粗さを第１部材４ａ，４ｃより大きくすることができる。シリンダボア内面４に形成されるめっき皮膜９は第１部位４ａ，４ｃと第２部材４ｂとで表面粗さを異にする。第１部位４ａ，４ｃのめっき皮膜９は第１部位４ａ，４ｃと第２部位４ｂとで表面粗さ９ａ，９ｂのように異にする。第１部位４ａ，４ｃのめっき皮膜９（９ａ）は、第２部位４ｂのめっき皮膜９（９ｂ）より硬く、表面粗さが小さい。第２部位４ｂは、めっき皮膜９の表面粗さ９ｂを大きくし、粗くすることで、潤滑油を供給したり、保持する経路（凹部）を形成することができ、潤滑油が欠乏し易い第１部位４ａ，４ｃの低摩擦と耐焼付き性、耐摩耗性を強化することができる。シリンダボア内面４の第２部位４ｂを、潤滑油を滞留し易くことで、アイドリングストップ時や冷間時のエンジン始動等において、シリンダボア内面４全体で潤滑油切れを効果的に抑制することができる。
【００２９】
シリンダボア内面４の第２部位４ｂは、表面粗さ９ｂが第１部材４ａ，４ｃより大きく、摺動部位の特性上、実働時には、潤滑油が潤沢に存在する。シリンダボア内面４は、第２部位４ｂを第１部位４ａ，４ｃの表面粗さ９ａより大きく施工しても、油膜が充分に形成されていてピストン挙動を安定させることができ、低摩擦を持続させることができる。また、シリンダボア内面４の摺動部位から判断して、オイル消費量とブローバイガス量の抑制を充分に行なうことができるので、耐焼付き性及び耐摩耗性確保の対策として、めっき皮膜９の硬化処理を行わなくても充分な耐久性を有する。
【００３０】
さらに、本実施形態は、シリンダボア内面４の摺動ストローク方向に表面粗さの違いを設けているが、円周方向に表面粗さの違いが生じないので、ピストンリングの挙動に乱れが生じて、摩擦抵抗が増加する問題が発生しない。また、シリンダボア内面４の第１部位４ａ，４ｃと第２部位４ｂの熱処理とホーニング研削は共に同時施工で行なうことができる。特別な処理条件やマスキング治具等の必要は無いため、簡便にシリンダボア内面４を施工することができる。
【００３１】
［シリンダボア内面の加工方法］
図５は、内燃機関（エンジン）のアルミ合金製シリンダブロック１７に対して、シリンダボア内面４の加工方法を実施する施工手順を示すフローチャートである。
【００３２】
始めに、シリンダブロック１７が用意され、シリンダボア内面４の施工処理が開始されると、施工手順は、シリンダボア内面４のめっき前処理工程１１、シリンダボア内面４のめっき処理工程１２が順次実施される。めっき処理工程１２ではシリンダボア内面４にＮｉ−Ｐ合金めっきが施され、めっき皮膜が形成される。
【００３３】
めっき前処理工程１１が終了すると、シリンダボア内面４に形成されためっき皮膜を熱処理するため、熱処理装置１５（図６参照）が取り付けられる。熱処理装置１５の装着工程１３では、熱処理装置１５の上治具１６がアルミ合金シリンダブロック１７のヘッド面上に据付けて固定される。このとき、シリンダブロック１７は基台１４上に設置されている。
【００３４】
熱処理装置１５の上治具１６が固定された後、シリンダボア内面４の熱処理工程２０が実施される。熱処理工程２０は、熱処理装置１５に設けられた上死点側治具２１と下死点側治具２２とを用いてシリンダボア内面４の熱処理が実施される。熱処理工程２０では、シリンダボア内面４の第２部位４ｂが予め冷却されており、第１部位４ａ，４ｃのめっき皮膜９が限定的に加熱されてシリンダボア内面４の熱処理が実施される。シリンダボア内面４の熱処理により、上死点付近（領域）および下死点付近（領域）の第１部位４ａ，４ｃはめっき皮膜が加熱されて加熱硬化され、必要な硬さが第１部位４ａ，４ｃのめっき皮膜に得られる。
【００３５】
シリンダボア内面４を加熱処理する熱処理工程２０が終了すると、続いてホーニング研削加工工程２３が実施される。ホーニング研削加工工程２３では、熱処理装置１５の上死点側治具２１と下死点側治具２２とが取り外される。その後に、ホーニング研削治具２４が取り付けられ、シリンダボア内面４のホーニング研削加工が実施される。このホーニング研削加工により、シリンダボア１８に要求されるシリンダボア内面寸法（内径）を得ることができる。内燃機関（エンジン）１のシリンダボア１８は、精度の高いシリンダボア内面４のプロフィール（真円度、円筒度等）が得られる。
【００３６】
このように、シリンダボア内面４の施工手順は、シリンダボア内面４のめっき前処理→めっき処理を経て熱処理装置１５の上治具１６を取り付けた後、シリンダボア内面４の熱処理→ホーニング研削加工の順で実施され、シリンダボア内面４の施工処理が終了する。
【００３７】
［めっき前処理工程］
シリンダボア内面のめっき前処理工程１１は、シリンダブロック１７のボア内面４とめっき皮膜９との密着性を確保するために必要な処理である。めっき前処理工程１１では、シリンダボア内面４の油分を除去する脱脂処理と、シリンダボア内面４の活性化と密着性を良好にするエッチング処理とが行なわれる。
【００３８】
エッチング処理には、従来から用いられている化学エッチング、電解エッチング等があり、めっき皮膜９の密着性を向上させるため、シリンダボア内面４に凹凸形状をアンカーとして形成することにある。シリンダボア内面４は、めっき前処理で洗浄され、めっき皮膜９の密着性を向上させた後、めっき処理が実施される。
【００３９】
［めっき処理工程］
めっき処理工程１２では、シリンダボア内面４にＮｉ−Ｐ合金めっきが施され、めっき皮膜９が形成される。Ｎｉ−Ｐ合金めっき処理工程１２は、シリンダボア内面摺動相手材（ピストン、ピストンリング）との摺動面で必要な耐摩耗性を確保するための処理工程で、アルミ製シリンダブロック１７のシリンダボア内面４へめっき皮膜９を形成して被覆する施工である。
【００４０】
めっき処理は、湿式の浸漬法または高速めっき法が用いられる。高速めっき法は、シリンダボア内面４だけにめっき処理液を流動させながら高電流密度で施工するもので、その処理液には、ワット浴が代表的に用いられる。ワット浴の組成は、例えば、硫酸ニッケル２００〜６００ｇ／Ｌ，ほう酸３５〜５５ｇ／Ｌ，５０％次亜リン酸又は５０％亜リン酸１〜５ｇ／Ｌ，サッカリンナトリウム１〜５ｇ／Ｌである。エンジン用シリンダへ適用するシリンダボア内面４の場合には耐摩耗性をさらに向上させるため、炭化ケイ素（ＳｉＣ）粒子を添加する場合がある。
【００４１】
また、具体的なめっき処理条件の一例として、めっき処理液温度４０℃〜８０℃、ｐＨ１〜５が使用され、電流条件は、シリンダブロック１７を−極、電極を＋極として、電流密度５〜１００Ａ／ｄｍ２で５〜５０分間通電すると、シリンダボア内面４をＮｉ−Ｐ合金めっきで被覆し、めっき皮膜９を形成することができる。このめっき皮膜９は、例えば、ビッカース硬さが５５０〜７００ＨＶ、膜厚が２０〜１００μｍであり、耐摩耗性に優れている。
【００４２】
［熱処理装置の装着工程］
めっき処理工程１２で、シリンダボア内面４にＮｉ−Ｐ合金めっきのめっき皮膜９を形成した後、シリンダブロック１７のヘッド面上に熱処理装置１５の上治具１６が設置される。この熱処理用上治具１６は、図６に示すように、シリンダブロック１７のヘッド面上にメタルガスケット２５を介して設置され、締付ボルト２６で締め付けられ、固定される。メタルガスケット２５には、シリンダヘッドガスケットと同材質のシール材料が用いられ、シリンダブロック１７のヘッド面の傷付きの防止と冷却水の漏れ防止を図っている。
【００４３】
［熱処理工程］
熱処理装置１５の上治具１６がシリンダブロック１７に設置された後、熱処理治具の上死点側治具２１と下死点側治具２２がシリンダブロック１７に、図９および図１０に示すように取り付けられて、シリンダボア内面４のめっき皮膜９の熱処理が実施される。
【００４４】
シリンダボア内面４のめっき皮膜は、図１０に示すように、上死点側治具２１のヒータ４０により、ピストン上死点部位に対応する第１部位４ａが所定温度（例えば１５０℃〜４５０℃の温度）に加熱されて熱処理される。また、シリンダボア内面４のピストン下死点部位に対応する第１部位４ｃは、下死点側治具２２のヒータ４０により所定温度（例えば１５０℃〜４５０℃の温度）に加熱されて熱処理される。
【００４５】
シリンダボア内面４の第１部位４ａ，４ｃが加熱処理されている間、第２部位４ｂは、断熱部材としての耐熱ゴム４７，４７により、ヒータ４０，４０からの熱が遮熱される。このとき、シリンダボア内面４の第２部位４ｂは、冷却水配管３０，３０を通って供給され、循環している冷却水により１５０℃未満、好ましくは１００℃以下に冷却制御されている。このように、シリンダボア内面４のめっき皮膜９は、第１部位４ａ，４ｃが限定的に加熱処理されている間に、中間摺動領域である第２部位４ｂは限定的に遮熱・冷却制御される。
【００４６】
したがって、シリンダボア内面４のめっき皮膜９は、ピストン上下死点部位（領域）に対応する第１部位４ａ，４ｃが加熱処理され、めっき皮膜硬化が促進される一方、中間摺動領域の第２部位４ｂが遮熱・冷却制御され、めっき皮膜９の硬さは現状維持される。
【００４７】
熱処理装置１５の上死点側治具２１と下死点側治具２２等とを用いて、シリンダボア内面４のめっき皮膜の熱処理が終了すると、次工程のホーニング研削加工工程２３に移される。
【００４８】
［ホーニング研削加工工程］
ホーニング研削加工工程２３では、熱処理装置１５の上死点側治具２１および下死点側治具２２を取り出して退避させた後、シリンダブロック１７にホーニング研削加工治具２４を取り付けてホーニング研削加工が最後の施工工程として実施される。シリンダブロック１７のシリンダボア内面４はめっき皮膜９がホーニング研削加工により凹凸面処理される。
【００４９】
ホーニング研削加工には、２つの目的がある。１つ（一方）は、実機エンジン組付の際に目的とするシリンダボア内面寸法（内径）を得るために、被覆したＮｉ−Ｐ合金めっき皮膜表層を研削することである。もう１つ（他方）は、シリンダボア内面寸法（内径）出しを完了したシリンダボア内面４の凹凸形状に対し、凸部をプラトー化（台形形状）して平滑化することである。ホーニング研削加工はそれぞれの目的に応じて、粗さの異なるホーニング砥石が使用される。前者は、被覆したＮｉ−Ｐ合金めっき皮膜表層をより速く研削するために、後者よりも粗いホーニング砥石を使用して施工が行われる。
【００５０】
［シリンダボア内面の加工装置］
シリンダボア内面４の加工装置は、シリンダブロック１７に形成されるシリンダボア内面４にＮｉ−Ｐ合金めっき処理により形成されためっき皮膜９を熱処理装置１５を用いて熱処理し、研削加工するものである。
【００５１】
熱処理装置１５は、図６〜図８に示すように、基台１４上設置のシリンダブロック１７に据付けられ、固定される上治具１６と、図９および図１０に示すように、シリンダブロック１７のシリンダボア内面４のピストン上死点相当部位に対応する第１部位４ａを加熱処理可能なヒータ４０を有する上死点側治具２１と、シリンダボア内面４のピストン下死点相当部位に対応する第１部位４ｃを加熱処理可能なヒータ４０を有する下死点側治具２２と、図１２に示すように、シリンダボア内面４のめっき皮膜を研削加工するホーニング研削加工治具２４とから構成される。熱処理装置１５は、シリンダボア内面４のめっき皮膜を熱処理し、ホーニング研削加工する熱処理治具である。
【００５２】
［熱処理装置の上治具］
熱処理装置１５の上治具１６をシリンダブロック１７のヘッド面に据付け、締結させると、シリンダブロック１７と上治具１６との間に、シリンダボア内面４の第２部位４ｂを限定的に冷却する冷却水連通経路が完成する。冷却水連通経路は、冷却水を冷却水配管３０から上治具冷却水経路２７を通り、ワーク冷却水通路２８に達することで、第２部位４ｂの壁面から熱交換して冷却する。熱交換された冷却水（温水）は、ワーク冷却水出口通路２８ｂを通じてシリンダブロック１７の外部に排出され、図示しない熱交換器で冷却され、再度、冷却水配管２ｇに戻る循環経路を形成している。ワーク冷却水通路２８は、シリンダボア内面４の第２部位４ｂ近くに覆うように形成され、内燃機関１の据付時には、ウォータジャケットとして機能する。
【００５３】
熱処理装置１５の上治具１６をシリンダブロック１７に据付け、固定した後には、上治具１６を固定した状態で、上治具１６の各プレート１６ａ〜１６ｃの出入れ装着孔３７を通して上死点側治具２１が挿設される（図９参照）。上治具１６の出入れ装着孔３７は、シリンダブロック１７のシリンダボア内面４に連通した円穴部位であり、その円穴径は、シリンダボア内面４のホーニング研削加工用仕上げ径より大きく、後工程で使用する上死点側治具２１およびホーニング研削加工治具２４がスムーズに出入れ可能な径に形成されている。
【００５４】
熱処理装置１５の上治具１６は、図６および図８に示すように、例えば３層積層構造の設置台として構成され、上方から矩形状の上面プレート１６ａ、中間プレート（スペーサ）１６ｂおよび下面プレート１６ｃが積層されて形成され、図示しないノックピンで位置決めされる。熱処理装置１５の上治具１６は、冷却水経路２７からの水漏れを防止するために、予め上面プレート１６ａ、中間プレート１６ｂ、下面プレート１６ｃ同士を締結してから設置したり、各プレート１６ａ，１６ｂ，１６ｃ間にパッキング（シール手段）を挟んでもよい。
【００５５】
上治具１６の上面プレート１６ａは、締付ボルト２６着座面としての強度を持ち、ＳＵＳ材等の耐食性材料で形成され、中間プレート１６ｂは重量増を防止するため比重が小さく、耐食性に優れるアルミ材で構成される。下面プレート１６ｃは、ＰＰＳ，ＰＥＥＫ，ユニレート等の樹脂断熱部材で構成される。
【００５６】
上治具１６の下面プレート１６ｃは、シリンダブロック１７のワーク冷却水通路２８内に突出してシリンダボア内面４の上死点側を熱的にシールするスリーブ状のボス部２９を一体に備える。このボス部２９は、上死点側第１部位４ａの相当位置に対応して形成され、シリンダボア（空間）１８の第１部位４ａを冷却させないようにシールしている。シリンダブロック１７のワーク冷却水通路２８には冷却水配管３０から上治具側冷却水経路２７を経てワーク冷却水通路２８に冷却水が案内されるようになっている。
【００５７】
また、熱処理装置１５の上治具１６をシリンダブロック１７のヘッド面上に締め付ける締付ボルト２６は、実機エンジンへのシリンダヘッド締付トルクと同等の締付トルクで締結される。熱処理装置１５は、熱処理治具の上治具１６をシリンダヘッド１７に据付け、固定したまま、移動させることなく、後工程で、シリンダボア内面４のホーニング研削加工が行なわれる。このため、実機組付け時、真円度や円筒度等のシリンダボア内面プロフィールを精度よく得ることができる。
【００５８】
一方、内燃機関３３は、図７に示すように、例えば３気筒のエンジンであり、シリンダボア内面４の施工作業実施時に、シリンダブロック１７上に熱処理装置１５の上治具１６が設置され、据付けられる。上治具１６には、シリンダボア（空間）１８列方向両側に取扱ハンドル（取手）３４が設けられ、シリンダブロック１７上への取扱いを容易にしている。上治具１６には図８（Ａ），（Ｂ）に示すように、締付ボルト用ボルト穴３５が複数形成される一方、各ボルト穴３５間に上治具冷却水経路２７が設けられる。
【００５９】
［上死点側治具および上死点側治具］
熱処理装置１５の上治具１６をシリンダブロック１７のヘッド面に固定した状態で図９に示すように、上方から上死点側治具２１が、下方から下死点側治具２２が挿入され、装着される。上死点側治具２１と下死点側治具２２は、図１０に示す状態で、シリンダボア内面４の上死点側と下死点側の第１部位４ａ，４ｃを加熱する熱処理が実施される。
【００６０】
シリンダボア内面４の第１部位４ａ，４ｃだけをある温度以上、例えば１５０℃〜４５０℃の温度範囲で１時間加熱処理すると、めっき皮膜９中にＮｉ３Ｐ相が析出して第１部位４ａ，４ｃのめっき皮膜９を加熱硬化させる。熱処理は、第１部位４ａ，４ｃのめっき皮膜を硬化させる性質（析出効果）を利用して行なわれる。熱処理は、耐焼付き性、耐摩耗性が要求されるシリンダボア内面４の上死点側と下死点側の第１部位４ａ，４ｃだけを対象に限定的に行なわれるもので、第１部位４ａ，４ｃの熱処理時には、第２部位４ｂは、冷却水がワーク冷却水通路（ウォータジャケット）２８を流れて冷却される。このため、第１部位４ａ，４ｃの熱処理時に、第２部位４ｂは熱処理が積極的に行なわれず、１００℃以下に冷却され、めっき皮膜９の硬さを変化されることは殆どない。
【００６１】
熱処理装置１５は、図９および図１０に示される熱処理装置１５の上死点側治具２１および下死点側治具２２を用いて実施される。熱処理治具１５は、上死点側治具２１と下死点側治具２２に分割されており、双方の構造は同一である。このため、上死点側治具２１だけの構成説明を行なう。
【００６２】
上死点側治具２１は、図９および図１０に示すように、高温絶縁性を有する円筒状のセラミックス成形体３８に高温発熱体３９を埋め込んだヒータ４０を備え、ヒータ４０の上下両端をそれぞれ上端プレート４１、下端プレート４２、支持ボルト４３で支持している。
【００６３】
また、上死点側治具２１は、昇降機能を持つエアシリンダ４５を備えており、シリンダブロック１７のワーク設置時や熱処理終了時は上昇して退避し、逆に、熱処理時にはシリンダボア内面４の第１部位（上死点側）４ａにヒータ４０がくるまで下降する。なお、エアシリンダ４５とヒータ４０は、取付プレート４６と上端プレート４１との間に備えた図示しないボルト等で締結されている。
【００６４】
一方、上死点側治具２１の下端プレート４２とヒータ４０の間には、コの字形状の耐熱ゴム４７を備え、脆性材料で形成されているヒータ４０に対して、緩衝作用で破損を防ぐと共に、シリンダボア内面４と対向する耐熱ゴム４７の接触面が、熱処理時にシリンダボア内面４の第２部位４ｂに密着して、第１部位（上死点側）４ａからの熱伝導を防止する役割を持つ。
【００６５】
この熱処理工程２０では、図１０に示すように、上治具冷却水経路２７とワーク冷却水通路２８とからなる冷却水連通経路３６に冷却水を循環させて、シリンダボア内面４の第２部位４ｂを予め冷却しておく。その後、上死点側治具２１と下死点側治具２２をエアシリンダ４５，４５により、双方の上端プレート４１，４１を上治具１６の上面プレート１６ａの頂面、または、シリンダブロック１７のシリンダボア底面１７ｂが接触する高さまでエアシリンダ４５，４５の作動により下降および上昇させる。
【００６６】
上死点側治具２１の上端プレート４１を上治具１６の上面プレート１６ａの頂面に接触させると、シリンダボア内面４の第１部位（上死点側）４ａを加熱させるための閉空間が形成されるが、より効率良くかつ、上治具１６構成部材への熱影響を排除するため、上死点側治具２１に中間シール材４８を設置し、閉空間よりも狭い閉空間を形成させる。さらに、上死点側治具２１の上端プレート４１の接触の際には上死点側治具２１と下死点側治具２２の下端プレート４２同士も接触し、その接触圧力伴い、双方の耐熱ゴム４７，４７が膨張して、対面するシリンダボア内面４の第２部位４ｂに密着する構造となっている。
【００６７】
シリンダボア内面４の第１部位（上死点側）４ａ，（下死点側）４ｃを限定的に加熱する熱処理は上死点側治具２１と下死点側治具２２のヒータ４０，４０で加熱制御される。シリンダボア内面４の第１部位（上死点側）４ａ，（下死点側）４ｃのボア内面温度は、それぞれ、シリンダブロック１７のヘッド面１７ａおよびシリンダボア底面１７ｂでモニタリングされる。シリンダブロック１７の第１部位４ａ，４ｃが設定温度まで昇温したのを確認した後、熱処理を開始する。熱処理終了後は、上死点側治具２１と下死点側治具２２を上昇または下降により退避させる。その後、シリンダブロック１７のシリンダボア内面４を、常温の水を用いた噴射、または浸漬により冷却する。この冷却処理は、後工程のホーニング研削加工において、シリンダブロック１７の温度を一定とすることで、シリンダボア内面４を精度良く加工するために必要である。
【００６８】
熱処理装置１５でシリンダボア内面４の第１部位４ａ，４ｃを限定的に加熱する加熱処理を行なうことで、シリンダボア内面４へＮｉ−Ｐ合金めっき処理したシリンダブロック１７に対し、熱処理温度をそれぞれ変化させて１時間熱処理を行なった場合のめっき皮膜硬さの変化を図１１に示した。図１１は、熱処理温度を室温（２５℃）と１００℃〜５００℃までの温度範囲において、５０℃刻みで行なった場合のめっき皮膜硬さの変化を示している。
【００６９】
図１１より、シリンダブロック１７のシリンダボア内面４の第１部位の上死点側４ａと下死点側４ｃは、この図より、Ｎｉ３Ｐ相の析出硬化によるめっき皮膜の硬化が認められる。めっき皮膜硬さの上昇が認められる範囲は、図１１から１５０℃〜４５０℃の温度範囲であり、特に２００℃〜４００℃の温度範囲にてめっき皮膜硬化が顕著にでていることを知見した。したがって、好適な熱処理条件は、加熱処理の温度範囲が１５０℃〜４５０℃であり、より好ましくは、２００℃〜４００℃の温度範囲である。
【００７０】
なお、熱処理温度が５００℃では、Ｎｉ３Ｐ相の過剰析出により、めっき皮膜の硬さは室温時のめっき皮膜硬さよりも低下してしまう。また、２０℃〜１５０℃未満の範囲は、析出硬化相が発現せず、めっき皮膜の硬さが変化しない。よって、シリンダボア内面４の第２部位４ｂは熱処理中に、１５０℃未満の範囲内に留めておけば良い。
【００７１】
シリンダボア内面４の熱処理が終了すると、熱処理装置１５は上治具１６を残したまま、上死点側治具２１を上治具１６から取り外して上動させ、退避させる一方、下死点側治具２２は、シリンダブロック１７から下方に取り出して撤去させる。
【００７２】
［ホーニング研削加工治具］
ホーニング研削加工治具２４は、図１２に示すように、シリンダブロック１７の上治具１６に上方から装着されて、ホーニング研削加工を実施する治具である。ホーニング研削加工治具２４は、回転自在の主軸５０に設けられた治具本体５１に長手形状部材のホーニング砥石５２を円周状に複数配置して構成される。ホーニング砥石５２を取り付けたホーニング研削加工治具２４は、図示しない研削液と共にシリンダブロック１７のヘッド面１７ａ側からシリンダボア内面４に向って主軸５０を回転させながら下降させる。
【００７３】
ホーニング砥石５２がシリンダボア内面４の第１部位（下死点側）４ｃのシリンダボア下端に達するとホーニング砥石５２の回転方向が逆となると共に、シリンダボア内面４の第１部位（上死点側）４ａの上端に向かって上昇する。ホーニング砥石５２は下降時には螺旋状に回転しながら矢印Ａで示すように下降し、上昇時には回転方向を異にして螺旋状に矢印Ｂで示すように上昇する。
【００７４】
このホーニング研削加工治具２４は、旋回しながらの往復回転運動Ｃが、ホーニング研削加工の１ストロークとなるが、粗引き・中引きでは、ストローク回数の増加に応じて、ホーニング研削加工治具２４のホーニング砥石５２が外周に向かって一定量拡張し、シリンダボア内面寸法（内径）を仕上げていくと共に、中引き工程終盤にて研削痕の凹凸形状が斜め方向へ交差するクロスハッチ模様（図１３参照）がシリンダボア内面４に付与される。
【００７５】
一方、仕上げでは、ホーニング研削加工治具２４のホーニング砥石５２が寸法を仕上げたシリンダボア内面４を一定量加圧しながら往復回転運動Ｃすることで、ホーニング研削加工工程２３で形成された凹凸形状の凸部をプラトー化（台形形状）し、潤滑油を滞留させるための凹部はそのまま維持するように施工される。
【００７６】
ホーニング研削加工工程２３では、シリンダボア内面４のめっき皮膜の硬さを硬化させた第１部位（上死点側）４ａ、（下死点側）４ｃと、めっき皮膜の硬さを硬化させないようにした第２部位（中間摺動部）４ｂを同時にホーニング研削加工する。
【００７７】
その際、ホーニング研削加工工程２３は、通称粗引き・中引き・仕上げの順でホーニング研削加工が行なわれる。例えば粗引きでは、ダイアモンド砥石＃２００、中引きではダイアモンド砥石＃４００を用いる。これに対し、後者の仕上げではより細かな砥石を使用して、シリンダボア内面４の凸部をプラトー化（台形形状）して平滑化し、実働時のピストン、ピストンリングの挙動を安定化させる。ホーニング研削加工で後者の加工は通称、仕上げまたはプラトー加工と呼ばれ、例えば、ダイアモンド砥石＃１０００のような細かい砥石を使用する。
【００７８】
ホーニング研削加工により、粗引き・中引き・仕上げの全てを通じて、シリンダボア内面４の第１部位４ａ，４ｃの方がめっき皮膜硬化分だけ研削深さの抵抗が大きくなるため、第１部位４ａ，４ｃは第２部位４ｂと比べておのずと表面粗さを小さくすることができる。
【００７９】
［実施形態の効果］
本実施形態においては、シリンダボア内面４のめっき皮膜９の第１部位４ａ，４ｃは、上死点側治具２１および下死点側治具２２の各ヒータ４０による限定的な加熱処理により加熱硬化される。加えて、ホーニング研削加工治具２４によりホーニング研削加工される。研削加工では第１部位４ａ，４ｃは加熱処理によるめっき皮膜硬化分だけ研削抵抗が大きくなり、逆に表面粗さ（凹凸度）を小さくすることができる。これにより、シリンダボア内面４のめっき皮膜９は第１部位４ａ，４ｃに必要な摺動特性が得られ、低摩擦、耐焼付き性及び耐摩耗性確保、オイル消費量、ブローバイガス量抑制を満足させたシリンダボア内面４が得られる。
【００８０】
また、シリンダボア内面４の第１部位４ａ，４ｃ以外の中間摺動部位の第２部位４ｂのめっき皮膜は、ヒータ４０，４０からの遮熱と冷却水による冷却制御処理により、めっき皮膜９の硬さを変化させずに保つことができる。シリンダボア内面４のめっき皮膜９をホーニング研削加工治具２４で研削加工すると、めっき皮膜９は皮膜硬さの違いにより、第２部位４ｂが第１部位４ａ，４ｃより表面粗さを大きくすることができる。これにより、第２部位４ｂのシリンダボア内面４に必要な摺動特性を保つことができる。第２部位４ｂのめっき皮膜９は、潤滑油が滞留される凹部の形成と、潤滑油膜の維持を図ることができる。
【００８１】
さらに、シリンダボア内面４のめっき皮膜９は、皮膜硬さを異にし、摺動ストローク部位に応じた第１部位４ａ，４ｃおよび第２部位４ｂの摺動特性に応じたシリンダブロック１７を作製することができる。
【００８２】
一方、本実施形態においては、Ｎｉ−Ｐ合金めっきのめっき皮膜が形成されたシリンダボア内面４を熱処理治具の上死点側治具２１および下死点側治具２２で第１部位４ａ，４ｃはめっき皮膜９から新しい相のＮｉ３Ｐが析出して加熱硬化させる。但し、加熱処理温度が４５０℃を超えると、Ｎｉ３Ｐが過剰に析出して室温時のめっき皮膜９の硬さをより下回るため好ましくない。また、温度が１５０℃未満で処理すると、めっき皮膜９の硬さに変化が生じないため、第２部位４ｂのめっき皮膜９は、１５０℃未満の処理温度が処理されるように、第１部位４ａ，４ｃの加熱温度から遮熱し、冷却水で冷却される。
【００８３】
加えて、シリンダボア内面４の加工装置は、熱処理装置１５でシリンダボア内面４の第１部位４ａ，４ｃを１５０℃〜４５０℃の温度範囲で加熱処理し、シリンダボア内面４の第２部位４ｂが１５０℃未満、より好ましくは１００℃以下で、冷却制御処理することで、シリンダボア内面４のめっき皮膜９は、部位毎に異なるワークを作製することができる。シリンダボア内面４のめっき皮膜は皮膜硬度が異なるワークを作製してからホーニング研削加工を行なうことで、必然的にシリンダボア内面４のめっき皮膜９は、シリンダボア内面４の第１部位４ａ，４ｃおよび第２部位４ｂ毎に摺動特性に応じた表面粗さ９ａ，９ｂのワーク（シリンダブロック１７）を作製することができる。
【００８４】
ホーニング研削加工治具２４は、特別なホーニング研削条件を設定して種々の研削治具を用いることなく、同じホーニング研削加工治具２４でシリンダボア内面の必要な部位毎に表面粗さの異なるワークを同時に作製することができる。
【００８５】
［実施例］
次に、シリンダボア内面の加工装置の具体的な実施例を説明する。
【００８６】
内燃機関に搭載されるアルミダイカスト製のシリンダブロックに対して、シリンダボア内面にＮｉ−Ｐ合金めっき処理等を施す施工技術の具体的実施例を説明する。
【００８７】
［めっき前処理工程］
初めに、アルミダイカスト製シリンダブロック１７に、めっき前処理工程１１として、シリンダブロック１７のシリンダボア内面の脱脂処理を行なった。脱脂処理は、キザイ株式会社製の中性脱脂剤マックスクリーンＮＧ−３０を濃度４０ｇ／Ｌ，液温５０℃に調整した水溶液へシリンダブロック１７を浸漬して超音波洗浄することにより、シリンダボア内面４の油分を除去した。その後、水洗工程を経て、シリンダボア内面４だけにエッチング処理液を流動させて電解処理を行う電解エッチング処理を行なった。電解エッチング処理によりシリンダボア内面４に付着している不純物や酸化物を除去すると共に、めっき皮膜との密着を確保するための凹凸形状（アンカー）の形成を図った。電解エッチング処理は、処理液としてリン酸１００〜５００ｇ／Ｌを使用し、液温度５０℃〜１００℃、液流速１０〜５０ｃｍ／ｓｅｃ、電解条件１０〜８０Ａ／ｄｍ２、処理時間０．５〜５分間である。
【００８８】
［めっき処理工程］
めっき前処理工程終了後、水洗工程を挟んで、前処理を行ったシリンダボア内面４へのめっき処理を行った。めっき処理方法は、シリンダボア内面４だけにめっき処理液を流動させながら高電流密度で施工する高速めっき法を用いた。
【００８９】
また、前述のめっき処理条件範囲内にて、シリンダボア内面４にＮｉ−Ｐ合金めっき処理により膜厚１００μｍ程度のめっき皮膜を作製した。
【００９０】
［熱処理装置の装着工程］
めっき処理工程を完了した後、水洗工程を挟んで、シリンダブロック１７のヘッド面へ熱処理装置１５の上治具１６を設置・締結した。上治具１６とシリンダブロック１７を締結する締付ボルト２６の締付トルクは、実機エンジンのシリンダヘッド締付と同等の４０〜６０Ｎ・ｍで締結した。
【００９１】
［熱処理工程］
次に、めっき処理したシリンダブロック１７のシリンダボア内面４に熱処理を実施した。この熱処理では、熱処理治具の上死点側治具２１および下死点側治具２２をシリンダブロック１７のシリンダボア内面４にセットし、シリンダボア内面４の第１部位（上死点側）４ａ，（下死点側）４ｃの温度が３００℃となるようにヒータ４０，４０を加熱制御するとともに第２部位４ｂの温度が１００℃未満となるように、冷却水連通経路３６（２７，２８）に冷却水を循環させて冷却制御した。熱処理時間は、１時間とし、シリンダボア内面４の第１部位４ａ，４ｃでは、第２部位４ｂよりもビッカース硬さで約２００ポイント以上硬化しためっき皮膜を得ることができる。
【００９２】
［ホーニング研削加工工程］
最終施工として、ホーニング研削加工を行った。ホーニング研削加工では、工程（粗引き・中引き・仕上げ（プラトー加工））に応じた砥石とホーニング研削加工の施工条件を図１１に示したように使い分けた。ホーニング研削加工治具２４は、粗引き・中引き・仕上げの各工程に応じたホーニング砥石治具２４を円周上に６本取付けた。粗引き・中引きによるシリンダボア内面４の寸法（内径）出しにおいて、めっき皮膜表層の研削量は、５０μｍ狙いとして、めっき処理工程で被覆しためっき膜厚１００μｍの半分を残存させるようにした。さらに、中引き工程終盤にて研削痕の凹凸形状が、斜め方向へ交差するクロスハッチ模様をシリンダボア内面４に形成すると共に、仕上げ（プラトー加工）で前記凸部の先端を削ぎ落として平滑化した。
【００９３】
［シリンダボア内面の施工面の評価］
本実施例で施工されたシリンダボア内面の施工面の計測データを図１６を参照して説明する。
【００９４】
同一シリンダボア施工面における、第１部位（ピストン上死点相当部位）４ａと第２部位（中間摺動部）４ｂの表面粗さ測定とめっき皮膜硬さ測定を実施した。表面粗さ測定では、シリンダボア内面４全体の凹凸度合いを示す指標としてのＲｚｊｉｓ（十点平均粗さ）と、凹部の潤滑油溜り深さのパラメータであるＲｖｋ（ＪＩＳ  Ｂ０６７１『プラトー構造表面における潤滑性評価パラメータ』参照）を用いて評価した。めっき皮膜硬さ測定では、ビッカース硬さ値を用いて両者を比較した。
【００９５】
表面粗さ測定機には、株式会社ミツトヨ製の触針式表面粗さ計ＳＪ−３０１を使用して、測定を行った。また、めっき皮膜硬さ測定機には、株式会社ミツトヨ製のビッカース硬さ試験機ＭＶＫ−Ｈ１を使用し、荷重１００ｇｆ，荷重保持時間１０ｓｅｃにて、破壊法によるめっき皮膜断面からの測定を実施した。
【００９６】
その結果、摺動部位で表面粗さと硬さが異なるシリンダボア内面４を同一シリンダで作製することができた。
【００９７】
第１部位４ａのシリンダボア内面４全体の凹凸度  Ｒｚｊｉｓ  １．１２［μｍ］と潤滑油溜り深さＲｖｋ０．２５［μｍ］は、第２部位４ｂ（Ｒｚｊｉｓ  １．８１［μｍ］、Ｒｖｋ０．４０［μｍ］）と比べて小さい。シリンダボア内面４の第１部位４ａは、オイル消費量とブローバイガス量増加の抑制に有効な平滑なシリンダボア内面４を形成している。第１部位４ａの平滑化は、油膜潤滑が期待できない第１部位４ａの摺動特性上、ピストン、ピストンリングの挙動の安定化に寄与し低摩擦を実現することができる。
【００９８】
その一方で、シリンダボア内面４の第１部位４ａの凹部に滞留する潤滑油が少なくなることで焼付き及び異常摩耗発生の懸念が生じるが、焼付き、異常摩耗を防止するために第１部位４ａのめっき皮膜を非熱処理部の第２部位４ｂと比べて２００ポイント以上硬化（第１部位：８０５ＨＶ、第２部位：５９７ＨＶ）させることができた。
【００９９】
これに対し、シリンダボア内面４の第２部位４ｂのシリンダボア内面は、第１部位４ａよりも意図的に表面粗さＲｚｊｉｓ，Ｒｖｋが大きくなるよう施工し、実際にその効果を確認した。その施工目的は、第２部位４ｂに形成した、より大きな凹部（オイル溜り）から実働時に潤滑油が欠乏しやすい第１部位４ａへ潤滑油供給経路を形成することで、さらなる低摩擦と耐焼付き性、耐摩耗性を強化させることができる。なお、第２部位４ｂは摺動部位の特性上、実働時には潤滑油が潤沢に存在することから、第１部位４ａよりも表面粗さを大きく施工して、油膜が介在してピストン挙動を安定化させて、低摩擦を持続できる。
【０１００】
さらに、シリンダボア内面４の第２部位４ｂは摺動部位・摺動特性から判断して、オイル消費量とブローバイガス量の抑制を図ることができ、耐焼付き性及び耐摩耗性確保の対策として、めっき皮膜の硬化処理を行わなくても充分な耐久性を有することが分かった。
【０１０１】
［変形例］
本発明の実施例では、めっき処理工程で用いるめっき処理液に、Ｎｉ−Ｐ合金めっき処理を施す例を説明したが、Ｎｉ−Ｐ合金めっき処理に炭化ケイ素ＳｉＣ等の不溶性粒子を混合してＮｉ−Ｐ−ＳｉＣ合金めっきのめっき処理することもできる。炭化ケイ素（ＳｉＣ）粒子は、エンジン用シリンダ等に対するめっき処理についても、耐摩耗性の向上を目的にめっき液に添加することができる。
【０１０２】
他に、シリンダボア内面やピストン表面には、耐焼付き性、耐摩耗性の高いＤＬＣ（Ｄｉａｍｏｎｄ−Ｌｉｋｅ  Ｃａｒｂｏｎ）等の硬質薄膜や、Ｎｉ−ＳｉＣ（ニッケル，炭化ケイ素）、ＣｒＮ（窒化クロム）のめっき皮膜を形成してもよい。
【０１０３】
また、熱処理装置１５の上治具１６は、ホーニング研削加工治具２４を据付けるダミーヘッドと兼用とすることができる。その際、上治具１６とシリンダブロック１７の締付ボルト２６のボルト締付軸力をエンジン組付時と同等にしてホーニング研削を行なうことで、エンジン実機組付け時のシリンダボア内面４の真円度・円筒度の精度を向上させることができ、さらなる低摩擦の実現を図ることができる。
【符号の説明】
【０１０４】
１  内燃機関（エンジン）
２  ピストン
３  シリンダブロック
４  シリンダボア内面
５  コンロッド
６  クランクピン
７  クランク軸（クランクシャフト）
８  燃焼室
９  めっき皮膜
１１  めっき前処理工程
１２  めっき処理工程
１３  熱処理装置の装着工程
１４  基台
１５  熱処理装置（熱処理治具）
１６  上治具（設置台）
１７  シリンダブロック
１８  シリンダボア
２０  熱処理工程
２１  上死点側治具
２２  下死点側治具
２３  ホーニング研削加工工程
２４  ホーニング研削加工治具
２５  メタルガスケット
２６  締付ボルト
２７  上治具の冷却水経路
２８  ワーク冷却水通路
２９  ボス部
３０  冷却水配管
３４  取扱ハンドル（取手）
３５  ボルト穴
３６  冷却水連通経路
３７  上治具の出入れ装着孔
３８  セラミックス成形体
３９  高温発熱体
４０  ヒータ
４１  上端プレート
４２  下端プレート
４３  支持ボルト
４５  エアシリンダ
４６  取付プレート
４７  耐熱ゴム
５０  主軸
５１  治具本体
５２  ホーニング砥石
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１３】
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