JPS6221973B2 - - Google Patents

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JPS6221973B2
JPS6221973B2 JP54062198A JP6219879A JPS6221973B2 JP S6221973 B2 JPS6221973 B2 JP S6221973B2 JP 54062198 A JP54062198 A JP 54062198A JP 6219879 A JP6219879 A JP 6219879A JP S6221973 B2 JPS6221973 B2 JP S6221973B2
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JP
Japan
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cylinder
liner
piston ring
gap
cylinder liner
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JP54062198A
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JPS55164745A (en
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Shigeru Urano
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Nippon Piston Ring Co Ltd
Original Assignee
Nippon Piston Ring Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPS6221973B2 publication Critical patent/JPS6221973B2/ja
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/08—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for tubular bodies or pipes
    • C21D9/14—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for tubular bodies or pipes wear-resistant or pressure-resistant pipes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J10/00—Engine or like cylinders; Features of hollow, e.g. cylindrical, bodies in general
    • F16J10/02—Cylinders designed to receive moving pistons or plungers
    • F16J10/04—Running faces; Liners
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J9/00—Piston-rings, e.g. non-metallic piston-rings, seats therefor; Ring sealings of similar construction
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49229—Prime mover or fluid pump making
    • Y10T29/4927—Cylinder, cylinder head or engine valve sleeve making
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y10T29/49272—Cylinder, cylinder head or engine valve sleeve making with liner, coating, or sleeve

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  • Physics & Mathematics (AREA)
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  • Cylinder Crankcases Of Internal Combustion Engines (AREA)
  • Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は内燃機関用シリンダおよびシリンダラ
イナ（以下ライナと略称する）に関し、特に長期
に渡り苛酷な条件下におかれるデイーゼル機関用
ライナに関する。
現在デイーゼル機関の寿命は将来70万Kmから
100万Kmに目標をおかれているが、機関寿命の中
期以後においてライナとピストンリング間を燃焼
ガスが吹きぬけるブローバイの問題が注目されて
いる。これは機関寿命の中期以後では潤滑油保持
の目的でライナ内周面に形成されているポーラス
部分が摩滅してなくなり、ライナ表面が輝面化
し、またピストンリング、ライナの摩耗が進んだ
ために発生するものである。
本発明のライナは機関寿命の中期以後にかかる
ピストンリング、ライナの摩耗を減じ、かつ著し
くブローバイを減ずるライナを目的とする。
一般に内燃機関においては、燃焼ガス圧や高温
度、潤滑性等の諸条件が最も厳しいピストンの上
死点近傍が最も摩耗が進み、かつスカツフイング
やブローバイの発生し易い所である。
従つて、従来よりこのピストン上死点近傍に耐
摩耗性処理、例えばメツキ、焼入れ等を施すライ
ナが用いられるものであつたが、これらは耐摩耗
性に優れるものの、本発明の目的とする長期運転
でのブローバイを減ずる効果は充分に得られない
ものである。即ち、上死点近傍を全面耐摩耗処理
した場合、この部分の潤滑油保持能力が低下し、
そのため機関寿命の中期以後では耐摩耗処理面と
他の面間に著しく摩耗段差（おおよそ数10μ）が
生じ、ブローバイの原因となり、又、らせん状や
スポツト状にレーザービーム等により焼入れした
ものにおいても、段差摩耗部よりのブローバイを
防ぎ得ないものであつた。
本発明はこれらのブローバイを著しく減ずると
共に、耐摩耗性にも優れるものである。
本発明の要旨とするところは、 内燃機関用シリンダ及びシリンダライナにおい
て、内周面のピストン上死点近傍にレーザー焼入
れによる複数の環状硬化処理層（以下、単に硬化
処理層と称す）を硬化処理層の巾がピストンリン
グ軸方向長さの1/2〜２倍となるように設け、該
環状の硬化処理層の間隙がピストンリングの軸方
向長さより小さいことを特徴とする内燃機関用シ
リンダもしくはシリンダライナである。
以下、図面に基づき説明する。第１図は本発明
のライナの断面図であり、ライナ１内周のピスト
ン上死点近傍領域２に環状の硬化処理層３を複数
設ける。
ライナとピストンリングの組付け状態を第２図
に示す。第２図は機関寿命の中期以後でのピスト
ンリングとライナの状態を誇張して示したもので
あり、ライナ１母材の弾性や、ピストンリング５
のねじれ挙動等の要因により、耐摩耗性に優れる
硬化処理層３と硬化処理層間の間隙４（以下間隙
と略称する）の摩耗量に差が生じ、摩耗段差が生
じる。かかる摩耗段差は、通常数μから10数μで
あり、この磨耗段差により間隙が凹部を形成し潤
滑油を保持する効果を有するものである。これら
耐摩耗性に優れる硬化処理層３と間隙４の潤滑油
保持性の相乗効果により、耐摩耗性に著しく優れ
るものである。
しかも、間隙４に介在する余分な潤滑油はピス
トンリングの下降行程時にオイルパン方向に掻き
落されるため、最下端に位置する環状の硬化処理
層３１より下方のライナ内周面は潤滑油が適切に
供給されることとなる。従つて、この部分の潤滑
条件は液体潤滑となり摩耗を極めて微小にするこ
とができる。
さらに、ピストンリング５の軸方向長さ（Ｂ寸
法）Ｂと硬化処理層３間の間隙４の長さＬとの関
係はＬ＜Ｂであり、ピストンリング５が環状の硬
化処理層３の１つもしくは２つ以上と必ず接して
おり、この硬化処理層とピストンリングの接触面
が環状の線接触か微少の巾の面接触となつている
ためシール効果が極めて高くブローバイを大きく
減じうるものである。そのため、最下端に位置す
る環状の硬化処理層３１の下方にブローバイガス
が吹き付けられることはないため、ブローバイに
よつてライナ内周面の油膜が切断されることはな
い。従つて、この部分の潤滑条件は液体潤滑とな
り摩耗を極めて微小とすることができるものであ
る。
このＬとＢはより望ましくは、0.3B≦Ｌ≦0.9B
の範囲で選ばれるのが望ましく、Ｌが小さすぎる
と間隙４に保持される潤滑油量が少なく、耐スカ
ツフイング性が耐摩耗性が充分に得られない。
本発明におけるレーザー焼入れにおいては、そ
のビーム径が数cmから数mmまで調整可能であり、
本発明のライナに適用する場合には、ビーム径ｄ
はピストンリング長さ（Ｂ寸法）Ｂの1/2〜２の
範囲で選ばれる。ビーム径が小さすぎた場合、焼
入れの巾が小さすぎ耐摩耗性及びシール性が少な
く、大きすぎる場合、レーザー出力にもよるが焼
入れ深さが得難く、耐摩耗性に劣り又焼入れ面積
が過大となり潤滑性に劣る。
レーザー焼入れによる硬化処理層深さは、レー
ザー出力にもよるが通常0.3〜１mm必要である。
又、本発明は第３図，第４図に示す如きピスト
ンリングと組み合わせることにより、より効果を
上げうるものである。
即ち第３図に示す如く、外周面５１をバレル形
状としたピストンリングや第４図に示す如く外周
面にクロムメツキ、溶射、浸炭、レーザー硬化等
の硬質層６を形成したピストンリングと組み合わ
せるものである。外周面がバレル形状のピストン
リングは初期なじみに優れるものであるが、本発
明ライナと組み合わせた場合、第３図に示す如く
硬化処理層３とピストンリング５の外周面５１と
の摺動面が環状の線となるため、極めてシール効
果が高いものである。
又、ピストンリングの耐摩耗性を高めるため第
４図に示す如く、外周面の１部もしくは全面に硬
質層６を形成したものを組み合わせることによ
り、ライナとの摺動状態を安定させ、ブローバイ
を少なく維持することが可能である。
尚、外周面がバレル形状でかつ硬質層を形成し
たピストンリングとの組み合わせが著しくブロー
バイを減ずることはいうまでもない。
さらに機関の使用条件や機関の特性により、上
死点近傍に設ける硬化処理層のライナ軸方向領域
を調整することがなされる。
即ち、高負荷の機関では、当然硬化処理層の軸
方向領域は長くとられるものであり、この領域長
さは上死点部よりピストンストロークの1/3〜1/3
０で選ばれるものである。又、多くの機関の中に
は機関の特性として、上死点近傍に設ける硬化処
理層の領域の上方領域に潤滑油が過剰に介在する
機関や上方領域の潤滑油が少ない機関がある。
前者の場合には、作動中に余分な潤滑油がピス
トンリングの上昇行程時に燃焼室に浸入し燃焼す
るため、潤滑油消費量の増大やカーボンスラツジ
の発生等の悪影響を生じる。
このことを防止するために第５図に示す如く、
硬化処理層３と硬化処理層３との間隙４を上死点
側に向い漸次小さくすることにより、硬化処理層
の領域の上方領域における潤滑油の保持能力は小
さくなる。従つて、硬化処理層の領域の上方領域
に過剰な潤滑油が介在することは防止され、潤滑
油消費量の増大やカーボンスラツジの発生等が防
止されるものである。
後者の場合には、作動中に硬化処理層の領域の
上方領域における潤滑油が不足し、スカツフイン
グを生じる場合がある。
このことを防止するために、図示はしないが硬
化処理層３と硬化処理層３との間隙４を上死点側
に向い漸次大きくすることにより、硬化処理層の
領域の上方領域における潤滑油の保持能力は大き
くなる。
そのため、硬化処理層の領域の上方領域に適度
の潤滑油が介在することとなり、スカツフイング
の発生は顕著に防止されることとなるものであ
る。
以上に記した如く、本発明シリンダ及びシリン
ダライナは長期間耐摩耗性に優れるばかりでな
く、著しくブローバイを減ずる効果があり、さら
にバレル形状や硬質層を外周面に有するピストン
リングと組み合わせることにより、極めてブロー
バイを減ずることが可能なものである。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明ライナの断面図。第２図は、
本発明ライナとピストンリングの組付状態を誇張
して示した要部断面図。第３図，第４図は本発明
ライナとピストンリングの組み合わせ実施例断面
図。第５図は、本発明ライナの実施例要部断面
図。 符号の簡単な説明、１…ライナ、３…硬化処理
層、４…間隙、５…ピストンリング、６…硬質
層。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 内燃機関のシリンダ及びシリンダライナにお
    いて、内周面のピストン上死点近傍に複数のレー
    ザー焼入れによる環状硬化処理層を環状硬化処理
    層の巾がピストンリング軸方向長さの1/2〜２倍
    となるように設け、該環状の硬化処理層間の間隙
    がピストンリングの軸方向長さより小さいことを
    特徴とするシリンダ及びシリンダライナ。 ２ 前記シリンダ及びシリンダライナが外周面バ
    レル形状および／又は外周面の一部又は全面に硬
    質層を有するピストンリングと組み合わされるこ
    とを特徴とする前記特許請求の範囲第１項記載の
    シリンダ及びシリンダライナ。 ３ 前記シリンダ及びシリンダライナにおいて、
    前記硬化処理層間の間隙を上死点側に向い漸次小
    さくしたことを特徴とする前記特許請求の範囲第
    １項記載のシリンダ及びシリンダライナ。 ４ 前期シリンダ及びシリンダライナにおいて、
    前記硬化処理層間の間隙を上死点側に向い漸次大
    きくしたことを特徴とする前記特許請求の範囲第
    １項記載のシリンダ及びシリンダライナ。
JP6219879A 1979-05-22 1979-05-22 Cylinder and cylinder liner Granted JPS55164745A (en)

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US06/151,064 US4393821A (en) 1979-05-22 1980-05-19 Cylinder or cylinder liner

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