JPH0452451Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

産業上の利用分野 この考案は、内燃機関のシリンダ摺動面となる
位置に耐食性、耐摩耗性の優れた合金を高密度エ
ネルギー源を使用して肉盛溶接したことを特徴と
する内燃機関シリンダに関するものである。 従来の技術 一般に、デイーゼルエンジンやガソリン・メタ
ノール混合エンジンは、ガソリンエンジンに較べ
て苛酷な運転条件下におかれる。そのため通常デ
イーゼルエンジンには、ガソリンエンジンに較べ
耐摩耗性や耐食性の優れたライナーが挿入されて
いる。 デイーゼルエンジンの場合、近年排気ガス浄化
対策として、排気ガス中のNOx低減を目的とし
て、排気ガスの一部を排気系から取り出し、適当
な温度・時期・流量等の制御をして吸気系へ再循
環させる排気ガス再還流装置を装着する様になつ
てきており、その排気ガス再循環装置によつて吸
気系に環流してきた排気ガス中に含まれるカーボ
ンスーフにより摺動面の摩耗が著しく助長される
と同時に、その排気ガス中に含まれるSOxとH₂
Ｏとが反応して腐食性の強い硫酸が生成し、その
硫酸の生成によつて摺動面に対する条件がさらに
過酷となり、摺動面の摩耗が一層促進される。 一方、ガソリン・メタノール混合エンジンの場
合も同様に腐食性の高い酸が生成し、シリンダー
摺動面の腐食に起因する摩耗が発生する。 以上の様にシリンダー摺動面に生じる摩耗は、
特にピストン摺動スピードが遅くオイル潤滑性が
低下するトツプリング上死点付近で著しく、トツ
プリング上死点付近は段付摩耗状態となる。 そこで従来、以上の問題に対処する手段とし
て、シリンダー摺動面に表面焼入れ処理を施す
か、あるいは耐摩耗特性の高いライナー材を挿入
する等の手段が試みられている。また、実開昭57
−84343号公報に示された様にシリンダボア面に
焼入れを施すという方法が実施されてきた。 問題点を解決するための手段 しかし以上の従来の方法では次の様な問題があ
つた。 先ず、表面焼入れ処理やライナー材の挿入等の
手段では、腐食摩耗の発生要因を積極的に抑制す
ることはできず、摺動面の摩耗が現実には発生し
てしまう。またボアー面に焼入れを施す手段では
ボアー面にマルテンサイト層が形成されるが、し
かし排気ガス再循環装置によつて吸気系に還流し
てきた排気ガス中に、前述した様に腐食性のある
物質が生成する場合、その腐食性物質によつてマ
ルテンサイト層が腐食されるので、そのマルテン
サイト層の存在によつて却つて腐食摩耗が助長さ
れる傾向がある。 この考案は以上の従来の事情に鑑みてなされた
ものであつて、内燃機関シリンダ摺動面の摩耗を
有効に減少させることによつて、内燃機関におけ
るオイル消費やブローバイガス発生量を低減する
ことを目的とするものである。 問題点を解決するための手段 すなわちこの考案の内燃機関シリンダは、シリ
ンダ摺動面のうちトツプリング上死点付近からセ
カンドリング下死点部までの範囲に、Co系合金
もしくはNi系合金が、高密度エネルギー源を使
用して、トツプリング上死点付近およびセカンド
リング下死点部で幅が広く、かつこれら上死点付
近および下死点部から離れるに従つて次第に幅が
狭くなる螺旋帯状に肉盛溶接されていることを特
徴とするものである。 作 用 したがつてこの考案の内燃機関シリンダによれ
ば、内燃機関シリンダ摺動面に耐摩耗性合金が肉
盛溶接されているので、その耐摩耗性合金によつ
て著しく耐腐食・摩耗性が向上される。 耐摩耗性合金を肉盛溶接するシリンダ摺動面と
しては、特にトツプリング上死点付近からセカン
ドリング下死点部に至る領域が挙げられる。その
部分では特に腐食・摩耗が顕著だからである。 耐摩耗性合金としては、Ni系合金、Co系合金
等が挙げられ、必要に応じてその組成を決定する
ことができる。 肉盛溶接部をピストンの摺動方向を中心とする
スパイラル状に形成するのは、従来の内燃機関で
メタノールを燃料に使用した場合のエンジンブロ
ツクの摩耗形態を調査したところ、トツプリング
上死点および下死点付近だけではなく、ボアー摺
動面全領域にわたつて摩耗が生じているという事
実に鑑みたものである。すなわち、ボアー摺動面
全領域にわたつて摩耗を防止するためには、その
摺動面全領域にわたつて耐食・耐摩耗性合金でカ
バーする必要があるが、しかし全面に耐食・耐摩
耗性合金を肉盛溶接することとした場合、加工性
が悪く、またコスト上の問題が生じることから、
摺動面全領域にわたつてピストンの摺動方向を中
心とするスパイラル状の肉盛溶接部を形成するこ
ととしたものである。 また肉盛溶接面積が広すぎると、加熱による歪
みが発生する問題がある反面、耐摩耗性合金を局
部的に肉盛溶接すると、熱伝導性が局部的に相違
して熱応力が大きくなるおそれがあり、そこでこ
の発明では、螺旋帯状の肉盛溶接部の幅を、トツ
プリング上死点付近およびセカンドリング下死点
部から離れるに従つて狭くなるようにしたもので
ある。 尚、高密度エネルギー源としては周知の手段、
例えばレーザ、電子ビーム、アーク等を用いるこ
とができる。それ等の高密度エネルギー源によつ
て照射されるビーム等のエネルギー密度は、用い
られる耐摩耗性合金の種類に応じて適宜に設定す
ることができる。そのように高密度エネルギー源
を使用することによつて母材（内燃機関シリンダ
ブロツク）の溶融を最小限にとどめ、品質の良好
な肉盛溶接層を形成することができる。 実施例 以下にこの考案の実施例を記す。 実施例 １ 第１図にこの考案を実施して得られたシリンダ
ブロツクを示す。図に示す様にシリンダブロツク
１のシリンダ摺動面にピストンの移動方向と平行
な帯状の肉盛溶接部２を形成した。図に示される
ように肉盛溶接部２は、トツプリング上死点付近
からセカンドリング下死点部に達し、セカンドリ
ング下死点部までカバーされる様にシリンダ摺動
面の全周にわたつてスパイラル状に形成した。そ
の際、スパイラル状の肉盛溶接部２の幅は、トツ
プリング上死点及びセカンドリング下死点部で最
も巾広くなる様に作成し、また図に示す様にトツ
プリング上死点またはセカンドリング下死点から
離れるに従い、肉盛溶接部２の幅が減少して行く
形態となるように溶接を行なつた。 以上の様に配慮して溶接を行なつた結果、第１
図中Ａ〜Ｅの各部の寸法は次に示す様になつた。
Ａ＝15mm、Ｂ＝７mm、Ｃ＝40mm、Ｄ＝35mm、Ｅ＝
７mm。 また肉盛溶接部の材質はシリンダブロツク素材
金属よりも耐腐食特性や耐摩耗特性の優れた第１
表に示す組成のNi系合金とした。

【表】 さらに肉盛溶接は第２表及び第３表に示す条件
で行なつた。

【表】

【表】 実施例 ２ 他は実施例１と全く同様として、肉盛溶接部の
材料に第４表に示す組成のステンレス系部材を使
用し、溶接条件を第５表に示す通りとしてこの発
明を実施した。

【表】

【表】 実施例 ３ 他は実施例２と全く同様にして、肉盛溶接部の
材料に第６表に示す組成のCo系部材を使用して
この発明を実施した。

【表】 以上の実施例１〜実施例３によつて得られたシ
リンダブロツクについて耐久試験を行なつた。 耐久試験 耐久試験は第７表に示す条件で行なつた。

【表】 以上の耐久試験の結果を第２図に示す。 第２図に示す様に、従来品の摩耗量が188μあ
るのに対し、実施例１のNi肉盛品は段付摩耗量
が1/10程度と大巾に減少しており、耐腐食摩耗特
性が著しく向上しているのがわかる。また実施例
２のステンレス肉盛品でも段付摩耗量は従来品の
１／８程度であり、さらに実施例３のCo肉盛品では
段付摩耗量が従来品に比べ1/9程度といずれの場
合も耐腐食磨耗特性が著しく向上しているのがわ
かる。 考案の効果 以上の様にこの考案の内燃機関シリンダによれ
ば、内燃機関シリンダ摺動面に耐摩耗性合金を高
密度エネルギー源を使用して肉盛溶接したので、
従来の様に材質を鋳鉄製にした場合に比べ著しく
耐摩耗性に優れるという効果がある。またこの考
案では、耐摩耗性合金を螺旋帯状でしかもトツプ
リング上死点付近およびセカンドリング下死点部
から離れるに従つて幅が狭くなるよう肉盛溶接し
たので、溶接時の熱歪みを抑制できるのみなら
ず、シリンダ摺動面の熱伝導性の局部的な急激な
変化を防ぎ、内燃機関の運転時の熱応力を緩和す
ることができる。それにより内燃機関におけるオ
イル消費量やブローバイガス発生量の低減を図る
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案を実施した内燃機関シリンダ
ブロツクの部分展開図、第２図はこの考案の実施
例よつて得られた内燃機関シリンダの摩耗特性を
示す図である。 １……シリンダブロツク、２……肉盛溶接部。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. シリンダ摺動面のうちトツプリング上死点付近
   からセカンドリング下死点部までの範囲に、Co
   系合金もしくはNi系合金が、高密度エネルギー
   源を使用して、トツプリング上死点付近およびセ
   カンドリング下死点部で幅が広く、かつこれら上
   死点付近および下死点部から離れるに従つて次第
   に幅が狭くなる螺旋帯状に肉盛溶接されているこ
   とを特徴とする内燃機関シリンダ。