BR102019013354A2

BR102019013354A2 - Motor de combustão interna

Info

Publication number: BR102019013354A2
Application number: BR102019013354-6A
Authority: BR
Inventors: Naoki Nishikawa; Akio Kawaguchi; Hideo Yamashita; Keisuke Tanaka; Toshio Horie; Yoshifumi Wakisaka; Fumio Shimizu
Original assignee: Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha
Priority date: 2018-07-04
Filing date: 2019-06-27
Publication date: 2020-05-26
Also published as: JP2020007929A; EP3591198A1; JP7084234B2; EP3591198B1; KR102184204B1; US10801403B2; CN110685814A; CN110685814B; US20200011237A1; RU2722126C1; KR20200004753A

Abstract

a presente modalidade refere-se a um motor de combustão interna tendo um revestimento de óxido anódico (10) formado em pelo menos uma porção de uma superfície da parede com base em alumínio voltada para a câmara de combustão (ns). o revestimento de óxido anódico (10) tem uma pluralidade de nanoporos (1c) que se estende substancialmente na direção da espessura do revestimento de óxido anódico (10), um primeiro microporo (1a) que se estende a partir da superfície em direção do lado de dentro do revestimento de óxido anódico (10), e um segundo microporo (1b) presente no lado de dentro do revestimento de óxido anódico (10); o diâmetro de abertura da superfície dos nanoporos (1c) é 0 nm ou maior e menor do que 30 nm; o diâmetro interno dos nanoporos (1c) é maior do que o diâmetro de abertura da superfície; a espessura do filme do revestimento de óxido anódico (10) é 15 µm ou maior e 130 µm ou menor; e um porosidade do revestimento de óxido anódico (10) é 23% ou mais.

Description

“MOTOR DE COMBUSTÃO INTERNA”

Antecedentes da Invenção

1. Campo da invenção

[001] A presente descrição refere-se a um motor de combustão interna.

2. Descrição da técnica relacionada

[002] Motores de combustão interna tais como motores a gasolina ou motores a diesel são tipicamente constituídos por um bloco de motor, uma cabeça de cilindro, e um pistão. Uma câmara de combustão do motor de combustão interna é definida pela superfície do orifício do bloco de cilindros, a superfície de topo do pistão montado no orifício, a face de fundo da cabeça de cilindro e as superfícies de topo de válvulas de admissão e exaustão arranjadas na cabeça de cilindro. Na medida em que uma potência mais elevada é necessária para os motores de combustão interna recentes, é desejado se reduzir a perda de arrefecimento dos motores de combustão interna. Um exemplo de um meio para reduzir a perda de arrefecimento inclui um método de formar um revestimento de isolamento térmico na parede interna da câmara de combustão.

[003] O revestimento de isolamento térmico que é formado na superfície da parede da câmara de combustão é formado de modo desejável a partir de um material tendo não só propriedades de resistência a calor e de isolamento térmico, mas também uma baixa condutividade térmica e uma baixa capacidade térmica. Especificamente, para evitar uma elevação constante da temperatura da parede, é desejável que o revestimento de isolamento térmico deve ter uma baixa capacidade térmica de modo a abaixar a temperatura da parede em seguida de uma temperatura de ar fresco em um curso de admissão. Adicionalmente, além da baixa condutividade térmica e da baixa capacidade térmica, o revestimento é de modo desejável capaz de resistir à pressão de explosão no momento de combustão na câmara de combustão, pressão de injeção, e tensão repetida da expansão térmica e retração térmica, e tem

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2/32 uma alta adesão a um material de base, tais como um bloco de cilindros.

[004] Um revestimento de óxido anódico pode ser usado como um exemplo do referido revestimento de isolamento térmico. O revestimento de óxido anódico pode ser formado em uma superfície da parede voltada para a câmara de combustão do motor de combustão interna para desse modo preparar um motor de combustão interna tendo excelentes propriedades de isolamento térmico, baixa condutividade térmica, e uma baixa capacidade térmica. Além das referidas capacidades, excelentes características de oscilação são também uma importante capacidade necessária para o revestimento de óxido anódico. Nesse contexto, as características de oscilação são características pelas quais a temperatura do revestimento de óxido anódico segue uma temperatura do gás na câmara de combustão embora o revestimento de óxido anódico possua uma capacidade de isolamento térmico.

[005] Exemplos de literaturas que descrevem o motor de combustão interna tendo o revestimento de óxido anódico formado em uma superfície da parede voltada para a câmara de combustão incluem Publicação de Pedido de Patente Japonesa Nos. 2013-60620 e 2015-31226 descritas abaixo.

[006] JP 2013-60620 A descreve um motor de combustão interna preparado por formar um revestimento de óxido anódico em uma porção ou em toda a superfície da parede voltada para a câmara de combustão, em que o revestimento de óxido anódico tem, no lado de dentro, espaços e nanoporos muito menores do que os espaços; e o motor de combustão interna assume uma estrutura onde pelo menos um ou alguns dos espaços são selados com um material de vedação convertido a partir de um selante, e pelo menos um ou alguns dos nanoporos não são selados. Em JP 2013-60620 A, um material de vedação é disposto em uma superfície do revestimento de óxido anódico.

[007] JP 2015-31226 A descreve um motor de combustão interna preparado por formar um revestimento de óxido anódico em uma porção ou no todo de uma

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3/32 superfície da parede com base em alumínio voltada para a câmara de combustão, em que o revestimento de óxido anódico tem uma espessura do filme na faixa de 30 pm a 170 pm; o revestimento de óxido anódico tem primeiros microporos tendo um diâmetro microdimensionado e que se estende na direção da espessura ou substancialmente na direção da espessura do revestimento de óxido anódico a partir da superfície em direção do lado de dentro do revestimento de óxido anódico, nanoporos tendo um diâmetro nanodimensionado e que se estende na direção da espessura ou substancialmente na direção da espessura do revestimento de óxido anódico a partir da superfície em direção do lado de dentro do revestimento de óxido anódico, e segundos microporos tendo um diâmetro microdimensionado e estando presentes no lado de dentro do revestimento de óxido anódico; e o motor de combustão interna assume uma estrutura onde pelo menos um ou alguns dos primeiros microporos e dos nanoporos são selados com um material de vedação convertido a partir de um selante, e pelo menos um ou alguns dos segundos microporos não são selados. Em JP 2015-31226 A, assim como em JP 2013-60620 A, um material de vedação é disposto em uma superfície do revestimento de óxido anódico.

Sumário da Invenção

[008] Em JP 2013-60620 A e JP 2015-31226 A, a resistência do revestimento é aprimorada por dispor um material de vedação em um revestimento de óxido anódico. Entretanto, o uso de um selante sela os poros presentes no revestimento de óxido anódico e portanto, reduz um porosidade, que é importante para obter características de oscilação favoráveis. Adicionalmente, a presença do selante aumenta a capacidade térmica e pode não produzir as características de oscilação favoráveis. Ademais, um custo é aumentado pelo fato de que uma operação de dispor o selante, um material etc. são necessárias.

[009] Por outro lado, a mera ausência do selante faz com que o gás de

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4/32 combustão invada os nanoporos. Com a entrada do gás de combustão dentro dos nanoporos, um efeito de isolamento térmico é reduzido na porção onde o gás penetrou, o que leva a uma redução no efeito de isolamento térmico do filme como um todo. Como resultado, para conferir suficientes propriedades de isolamento térmico, se torna necessário se aumentar a espessura do revestimento de óxido anódico. Entretanto, a espessura aumentada do revestimento de óxido anódico por sua vez leva a uma redução nas características de oscilação.

[010] A presente descrição proporciona um motor de combustão interna tendo um revestimento de óxido anódico formado tendo propriedades de isolamento térmico e características de oscilação favoráveis.

[011] (1) Um aspecto da presente invenção refere-se a um motor de combustão interna tendo um revestimento de óxido anódico formado em pelo menos uma porção de uma superfície da parede com base em alumínio voltada para a câmara de combustão. O revestimento de óxido anódico tem uma pluralidade de nanoporos que se estendem substancialmente na direção da espessura do revestimento de óxido anódico, um primeiro microporo que se estende a partir da superfície em direção do lado de dentro do revestimento de óxido anódico, e um segundo microporo presente no lado de dentro do revestimento de óxido anódico. O diâmetro de abertura da superfície dos nanoporos em uma superfície do revestimento de óxido anódico é 0 nm ou maior e menor do que 30 nm. O diâmetro interno dos nanoporos no lado de dentro do revestimento de óxido anódico é maior do que o diâmetro de abertura da superfície. Uma espessura do filme do revestimento de óxido anódico é 15 pm ou maior e 130 pm ou menor. um porosidade do revestimento de óxido anódico é 23% ou mais.

[012] (2) A diferença entre o diâmetro de abertura da superfície e o diâmetro interno dos nanoporos pode ser 7 nm ou maior.

[013] (3) Os nanoporos podem não se abrir para a superfície do revestimento

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5/32 de óxido anódico.

[014] (4) A diferença entre o diâmetro de abertura da superfície e o diâmetro interno dos nanoporos pode ser 20 nm ou maior.

[015] (5) Um material com base em alumínio que constitui a superfície da parede com base em alumínio pode conter pelo menos um metal selecionado a partir de Si e Cu, e o teor do metal no material com base em alumínio pode ser 5% em massa ou mais.

[016] (6) Nenhum material de vedação pode ser disposto no revestimento de óxido anódico.

[017] (7) O revestimento de óxido anódico pode ser exposto para a câmara de combustão.

[018] (8) O motor de combustão interna pode ter um pistão, e o revestimento de óxido anódico pode ser formado pelo menos em uma superfície de topo do pistão.

[019] (9) O revestimento de óxido anódico formado na superfície de topo do pistão pode incluir uma porção de filme delgado tendo a espessura do filme de 15 pm ou maior e 60 pm ou menor.

[020] (10) A porção de filme delgado pode ser disposta em uma porção que substancialmente contribui para a formação de um fluxo de rotação na superfície de topo do pistão.

[021] (11) A espessura do filme do revestimento de óxido anódico formado na superfície de topo do pistão exceto pela porção de filme delgado pode ser maior do que 60 pm e 100 pm ou menor.

[022] (12) A superfície de topo do pistão pode incluir uma porção de cavidade, e a porção de filme delgado pode ser disposta na porção de cavidade.

[023] (13) A superfície de topo do pistão pode adicionalmente incluir porções de reentrância de válvula, e a porção de filme delgado pode também ser disposta nas porções de reentrância de válvula além da porção de cavidade.

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[024] (14) A superfície de topo do pistão pode adicionalmente incluir uma porção de esmagamento, e a espessura do filme do revestimento de óxido anódico na porção de esmagamento pode ser maior do que 60 pm e 100 pm ou menor.

[025] (15) A porção de filme delgado pode ser disposta em uma região central incluindo o centro da superfície de topo do pistão, e a espessura do filme do revestimento de óxido anódico disposto em uma região externa posicionada no lado externo da região central pode ser maior do que 60 pm e 100 pm ou menor.

[026] (16) A proporção entre a área Sc da região central e a área So da região externa (Sc:So) pode ser 1:5 a 5:1.

[027] A presente descrição pode proporcionar um motor de combustão interna tendo um revestimento de óxido anódico formado tendo propriedades de isolamento térmico e características de oscilação favoráveis.

Breve Descrição Dos Desenhos

[028] Características, vantagens, significância técnica e industrial das modalidades exemplificativas da presente invenção serão descritas abaixo com referência aos desenhos em anexo, nos quais numerais similares denotam elementos similares, e em que:

[029] A Figura 1 é uma vista seccionada esquemática que ilustra um exemplo de configuração do motor de combustão interna de acordo com a presente modalidade.

[030] A Figura 2 é uma vista seccionada esquemática que ilustra um exemplo de configuração de um revestimento de óxido anódico formado em uma superfície da parede com base em alumínio voltada para a câmara de combustão do motor de combustão interna de acordo com a presente modalidade.

[031] A Figura 3 é uma vista ampliada de uma porção I da Figura 2.

[032] A Figura 4A é uma imagem SEM da superfície de uma peça de teste E4 obtida no Exemplo 4.

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[033] A Figura 4B é uma imagem SEM do lado de dentro da peça de teste E4.

[034] A Figura 5A é uma imagem SEM da superfície de uma peça de teste C2 obtida no Exemplo Comparativo 2.

[035] A Figura 5B é uma imagem SEM do lado de dentro da peça de teste C2.

[036] A Figura 6 mostra os resultados da simulação da taxa de mudança na eficiência de absorção usando espessuras variáveis de filme de um revestimento de óxido anódico formado em uma superfície de topo do pistão.

[037] A Figura 7 mostra os resultados da simulação da taxa de aprimoramento em perda de arrefecimento usando espessuras variáveis de filme do revestimento de óxido anódico formado na superfície de topo do pistão.

[038] A Figura 8 mostra os resultados da simulação da diferença em temperatura média do gás dentro do cilindro usando espessuras variáveis de filme do revestimento de óxido anódico formado na superfície de topo do pistão.

[039] A Figura 9 é uma vista seccionada diagramática que mostra um exemplo de configuração do motor de combustão interna de acordo com a presente modalidade.

[040] A Figura 10 é uma vista plana diagramática que mostra um exemplo de configuração de uma superfície de topo do pistão.

[041] A Figura 11 é uma vista plana diagramática que mostra um exemplo de configuração da superfície de topo do pistão.

[042] A Figura 12A é uma vista esquemática que resume um teste de arrefecimento.

[043] A Figura 12B é uma vista que mostra uma curva de arrefecimento com base em resultados do teste de arrefecimento, e um tempo de redução de 40°C determinado a partir da curva de arrefecimento.

[044] A Figura 13 é uma vista que mostra um gráfico da correlação entre a taxa de aprimoramento na eficiência do combustível e o tempo de redução de 40°C

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8/32 no teste de arrefecimento.

[045] A Figura 14 é uma vista que mostra os resultados experimentais sobre a relação entre um porosidade alcançada em 45 milissegundos e a espessura do filme do revestimento de óxido anódico.

[046] A Figura 15 é uma vista diagramática que mostra um exemplo de configuração de um aparelho para formar o revestimento de óxido anódico.

Descrição Detalhada Das Modalidades

[047] A presente modalidade refere-se a um motor de combustão interna tendo um revestimento de óxido anódico formado em pelo menos uma porção de uma superfície da parede com base em alumínio voltada para a câmara de combustão, em que o revestimento de óxido anódico tem uma pluralidade de nanoporos que se estendem substancialmente na direção da espessura do revestimento de óxido anódico, um primeiro microporo que se estende a partir da superfície em direção do lado de dentro do revestimento de óxido anódico, e um segundo microporo presente no lado de dentro do revestimento de óxido anódico; o diâmetro de abertura da superfície dos nanoporos em uma superfície do revestimento de óxido anódico é 0 nm ou maior e menor do que 30 nm; o diâmetro interno dos nanoporos no lado de dentro do revestimento de óxido anódico é maior do que o diâmetro de abertura da superfície; a espessura do filme do revestimento de óxido anódico é 15 pm ou maior e 130 pm ou menor; e um porosidade do revestimento de óxido anódico é 23% ou mais.

[048] A presente modalidade pode proporcionar um motor de combustão interna tendo um revestimento de óxido anódico formado tendo propriedades de isolamento térmico e características de oscilação favoráveis. Mais especificamente, na presente modalidade, os nanoporos têm um diâmetro estreito de abertura da superfície. Assim sendo, a invasão de gás de combustão dentro dos nanoporos é reduzida, de modo que o revestimento de óxido anódico é capaz de ter altas propriedades de isolamento térmico. Adicionalmente, a espessura do filme do

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9/32 revestimento de óxido anódico é tão pequena quanto 15 pm ou maior e 130 pm ou menor enquanto um porosidade cai para dentro da faixa predeterminada. O revestimento de óxido anódico resultante alcança uma capacidade térmica mais baixa e pode também ter excelentes características de oscilação.

[049] Daqui em diante, a configuração do motor de combustão interna da presente modalidade será descrita com referência aos desenhos.

[050] A Figura 1 é uma vista seccionada esquemática que ilustra um exemplo de configuração do motor de combustão interna de acordo com a presente modalidade. Na Figura 1, um revestimento de óxido anódico 10 é formado em toda a superfície da parede voltada para a câmara de combustão. O motor de combustão interna N mostrado na Figura 1 é pretendido para motores a diesel e é aproximadamente constituído por: um bloco de cilindros SB tendo uma jaqueta de arrefecimento J formada no lado de dentro; uma cabeça de cilindro SH arranjada no bloco de cilindros SB; uma porta de admissão KP e uma porta de escape HP definida na cabeça de cilindro SH; uma válvula de admissão KV e uma válvula de escape HV fixadas de modo móvel para cima e para baixo a aberturas nas quais a porta de admissão KP e a porta de escape HP, respectivamente, estão voltadas para a câmara de combustão NS; e um pistão PS formado de modo móvel para cima e para baixo a partir da abertura inferior do bloco de cilindros SB. Na câmara de combustão NS definida por cada membro que constitui o motor de combustão interna N, o revestimento de óxido anódico 10 é formado em uma superfície da parede (superfície do orifício do cilindro SB', face de fundo da cabeça do cilindro SH', superfície de topo do pistão PS', e superfícies de topo da válvula KV', HV') nas quais cada componente está voltado para a câmara de combustão NS.

[051] Na presente modalidade, o motor de combustão interna pode ser pretendido para qualquer um de motores a gasolina e motores a diesel. Quanto à configuração do motor de combustão interna, o motor de combustão interna é

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10/32 tipicamente constituído por um bloco de motor, uma cabeça de cilindro, e um pistão como já mencionado. A câmara de combustão do motor de combustão interna é definida, por exemplo, pela superfície do orifício do bloco de cilindros, a superfície de topo do pistão montado no orifício, a face de fundo da cabeça de cilindro e as superfícies de topo das válvulas de admissão e de exaustão arranjadas na cabeça de cilindro.

[052] Na presente modalidade, cada membro que constitui o motor de combustão interna é produzido de um material com base em alumínio. A superfície da parede com base em alumínio é a superfície da parede de um membro de parede produzido de um material com base em alumínio. Exemplos do material com base em alumínio incluem alumínio e ligas do mesmo, e materiais com base em ferro laminado de alumínio. O material com base em alumínio inclui, por exemplo, uma liga de alumínio de alta resistência. Um revestimento de óxido anódico formado por anodização em uma superfície da parede com alumínio ou uma liga do mesmo na medida em que um material de base é alumita.

[053] A Figura 2 é uma vista seccionada diagramática que ilustra um exemplo de configuração do revestimento de óxido anódico formado na superfície da parede com base em alumínio voltada para a câmara de combustão do motor de combustão interna da presente modalidade. A Figura 3 é uma vista ampliada de uma porção I da Figura 2 e é uma vista seccionada diagramática que ilustra a estrutura dos nanoporos. Na Figura 2, a superfície da parede com base em alumínio é anodizada para formar um revestimento de óxido anódico 1. O revestimento de óxido anódico 1 tem uma pluralidade de nanoporos 1c (Figura 3) que se estendem substancialmente na direção da espessura do revestimento de óxido anódico 1 a partir da superfície em direção do lado de dentro do revestimento de óxido anódico 1, os primeiros microporos 1a que se estendem a partir da superfície em direção do lado de dentro do revestimento de óxido anódico 1, e os segundos microporos 1b presentes no lado de dentro do

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11/32 revestimento de óxido anódico. Como mostrado na Figura 3, os nanoporos 1c se abrem para a superfície do revestimento de óxido anódico, e o diâmetro da abertura dos nanoporos em uma superfície do revestimento de óxido anódico é menor do que o diâmetro interno da abertura dos nanoporos. Como mostrado na Figura 2, os primeiros microporos 1a (rachaduras) que se estendem substancialmente na direção da espessura do revestimento de óxido anódico 1 estão presentes em uma superfície do revestimento de óxido anódico 1 formada na superfície da parede com base em alumínio que constitui a superfície da parede da câmara de combustão. Também, os segundos microporos 1b (defeitos internos) estão presentes no lado de dentro do revestimento de óxido anódico 1.

[054] Na presente especificação, o nanoporo quer dizer um poro nanodimensionado que se estende substancialmente na direção da espessura do revestimento de óxido anódico. A nanodimensão quer dizer que o diâmetro de um círculo (também referido como um diâmetro equivalente a um círculo) tendo a mesma área que a área de seção máxima (área de seção em uma seção horizontal onde a área é maior) dos nanoporos é da ordem de nm (1 nm ou maior e menor do que 1 pm). Não é obrigatoriamente necessário que os nanoporos se abram para a superfície do revestimento de óxido anódico e podem não se abrir para a superfície de revestimento. A direção horizontal quer dizer a direção plana da superfície da parede com base em alumínio.

[055] Na presente especificação, o primeiro microporo quer dizer um poro (por exemplo, uma rachadura) que se estende a partir da superfície em direção do lado de dentro do revestimento de óxido anódico. O primeiro microporo se abre para a superfície do revestimento de óxido anódico, e o diâmetro de um círculo (diâmetro equivalente a um círculo) tendo a mesma área que a área de abertura do primeiro microporo é da ordem de pm (1 pm ou maior). O primeiro microporo em geral se estende substancialmente na direção da espessura do revestimento de óxido anódico

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12/32 a partir da superfície em direção do lado de dentro do revestimento de óxido anódico.

[056] Na presente especificação, o segundo microporo quer dizer um poro (por exemplo, um defeito interno) presente no lado de dentro do revestimento de óxido anódico. O segundo microporo não está voltado para a superfície do revestimento de óxido anódico, isto é, não se abre para a superfície do revestimento de óxido anódico. O diâmetro de um círculo tendo a mesma área que a área de seção máxima (área de seção na seção horizontal onde a área é maior) do segundo microporo é da ordem de pm (1 pm ou maior). O diâmetro equivalente a um círculo do segundo microporo é, por exemplo, na faixa de 1 a 100 pm.

[057] Os nanoporos e o primeiro microporo se estendem substancialmente na direção da espessura do revestimento de óxido anódico. A frase substancialmente na direção da espessura quer dizer inclui uma forma que se estende na direção inclinada a partir da direção da espessura, uma forma que se estende enquanto serpenteia em ziguezague a partir da direção da espessura etc. A forma do segundo microporo inclui uma forma que se estende na direção ortogonal à direção da espessura do revestimento de óxido anódico, uma forma que se estende na direção inclinada a partir da direção ortogonal à direção da espessura do revestimento de óxido anódico, uma forma que se estende enquanto serpenteia em ziguezague na direção ortogonal à direção da espessura do revestimento de óxido anódico, etc., no lado de dentro do revestimento de óxido anódico.

[058] Os diâmetros de abertura dos nanoporos e dos microporos podem ser medidos por extrair cada microporo ou nanoporo a partir de uma determinada área em dados de fotografia de imagem SEM ou dados de fotografia de imagem TEM na seção transversal do revestimento de óxido anódico, medir os diâmetros (diâmetros equivalentes a um círculo) dos poros extraídos, e determinar um valor médio.

[059] Na presente modalidade, o revestimento de óxido anódico pode ser formado em toda a superfície da parede voltada para a câmara de combustão ou pode

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13/32 ser formado apenas em uma porção da superfície da parede. Exemplos da última modalidade podem incluir um modo no qual o revestimento é formado apenas na superfície de topo do pistão ou apenas nas superfícies de topo da válvula.

[060] Na presente modalidade, o revestimento de óxido anódico pode ser formado por anodizar a superfície da parede com base em alumínio voltada para a câmara de combustão do motor de combustão interna.

[061] Na presente modalidade, o diâmetro da abertura dos nanoporos na superfície do revestimento de óxido anódico é 0 nm ou maior e menor do que 30 nm. Quando o diâmetro de abertura da superfície dos nanoporos é menor do que 30 nm, a invasão de gás dentro dos nanoporos pode ser efetivamente reduzida. A redução na invasão de gás de combustão pode reduzir a diminuição do efeito de isolamento térmico. Se a invasão do gás de combustão para o lado de dentro do revestimento não puder ser reduzida, um efeito de isolamento térmico é reduzido na porção invadida pelo gás. Portanto, o efeito de isolamento térmico do filme como um todo é também reduzido. o diâmetro de abertura da superfície dos nanoporos é preferivelmente 20 nm ou menor, mais preferivelmente 15 nm ou menor, ainda mais preferivelmente 10 nm ou menor, particularmente preferível 5 nm ou menor, sob o ponto de vista de efetivamente reduzir a invasão do gás. O diâmetro de abertura da superfície dos nanoporos é mais preferivelmente 0 nm. Especificamente, é mais preferido que os nanoporos não se abram para a superfície do revestimento de óxido anódico. Quando os nanoporos não têm abertura para a superfície do revestimento de óxido anódico, a invasão de gás dentro dos nanoporos é marcadamente reduzida.

[062] Na presente modalidade, o tamanho de poro dos nanoporos no lado de dentro do revestimento de óxido anódico (também referido como um diâmetro interno) é maior do que o diâmetro de abertura da superfície mencionada acima. Especificamente, os nanoporos são formados no momento da anodização da superfície da parede com base em alumínio. O diâmetro dos nanoporos é pequeno na

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14/32 abertura da superfície de revestimento e é gradualmente aumentado a partir da superfície para uma determinada profundidade (por exemplo, aproximadamente 10 pm a partir da abertura), e os nanoporos subsequentes se estendem a partir da superfície em direção do lado de dentro ao mesmo tempo em que mantêm uma área de seção quase constante (área de seção horizontal). O diâmetro interno da abertura dos nanoporos ou o diâmetro da abertura dos nanoporos no lado de dentro se refere ao diâmetro da abertura da porção de poro que se estende ao mesmo tempo em que mantêm uma área de seção quase constante. O diâmetro interno dos nanoporos é, por exemplo, 25 nm ou maior, 30 nm ou maior, 35 nm ou maior, 40 nm ou maior, ou 50 nm ou maior.

[063] O diâmetro de abertura da superfície dos nanoporos podem ser obtido por determinar o diâmetro equivalente a um círculo (valor médio) dos nanoporos a partir de uma imagem SEM da superfície do revestimento de óxido anódico. O diâmetro equivalente a um círculo dos nanoporos pode ser determinado a partir da imagem SEM usando software oferecido no comércio. Exemplos de software podem incluir WinROOF (fabricado por Mitani Corp.).

[064] O diâmetro interno dos nanoporos pode ser obtido por raspar o revestimento de óxido anódico a partir da superfície para a predeterminada profundidade usando um polidor de seção transversal ou semelhante, fotografar a superfície exposta sob SEM, e determinar o diâmetro equivalente a um círculo dos nanoporos a partir da imagem obtida. O diâmetro equivalente a um círculo pode ser determinado a partir da imagem SEM usando software oferecido no comércio, como no diâmetro de abertura da superfície. O diâmetro interno dos nanoporos pode ser medido, por exemplo, no meio da direção da espessura do revestimento de óxido anódico.

[065] A Figura 4A é uma imagem SEM da superfície de uma peça de teste E4 obtida no Exemplo 4, e a Figura 4B é uma imagem SEM do lado de dentro da peça

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15/32 de teste E4. Como mostrado na Figura 4A, os nanoporos não se abrem para a superfície de revestimento e têm uma estrutura onde a invasão de gás de combustão é reduzida. A Figura 5A é uma imagem SEM da superfície de uma peça de teste C2 obtida no Exemplo Comparativo 2, e a Figura 5B é uma imagem SEM do lado de dentro da peça de teste C2. Como mostrado na Figura 5A, os nanoporos se abrem com um grande tamanho para a superfície de revestimento e têm uma estrutura suscetível a invasão de gás de combustão.

[066] Na presente modalidade, a diferença entre o diâmetro de abertura da superfície e o diâmetro interno dos nanoporos é preferivelmente 7 nm ou maior, mais preferivelmente 10 nm ou maior, ainda mais preferivelmente 15 nm ou maior, ainda mais preferivelmente 20 nm ou maior. A maior diferença entre o diâmetro de abertura da superfície e o diâmetro interno dos nanoporos pode aumentar a porosidade. Em uma modalidade específica, os nanoporos não se abrem para a superfície de revestimento e preferivelmente têm um diâmetro interno de 20 nm ou maior, mais preferivelmente 25 nm ou maior, ainda mais preferivelmente 30 nm ou maior.

[067] Na presente modalidade, a espessura do filme (indicada por t na Figura 2) do revestimento de óxido anódico é 15 pm ou maior e 130 pm ou menor. Na presente modalidade, a porosidade do revestimento de óxido anódico é 23% ou mais. A porosidade do revestimento de óxido anódico é preferivelmente 80% ou menos. Na presente modalidade, o revestimento de óxido anódico é tão delgado quanto as a espessura de 15 pm ou maior e 130 pm ou menor. Não obstante, o revestimento de óxido anódico é excelente em propriedades de isolamento térmico e também excelente em características de oscilação apesar de ser uma camada delgada, em virtude do diâmetro de abertura da superfície dos nanoporos menor do que o diâmetro interno e a predeterminada porosidade. Adicionalmente, a referida pequena espessura do filme do revestimento de óxido anódico encurta o tempo necessário para a formação do revestimento de óxido anódico e pode, desse modo, alcançar a redução

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16/32 no custo de produção.

[068] A espessura do filme pode ser obtida por medir as espessuras do filme em 5 campos na seção transversal do revestimento de óxido anódico, e determinar um valor médio.

[069] A porosidade pode ser medida pelo método a seguir: o volume do revestimento é determinado a partir da área e da espessura do filme do revestimento de óxido anódico. Também, o peso do revestimento é determinado a partir da diferença no peso antes e após a remoção do revestimento. A densidade do volume do revestimento é calculada. A porosidade é calculada de acordo com a expressão a seguir usando a densidade obtida do volume do revestimento e a densidade da alumina (3,9 g/cm³): Porosidade = 1 - (Densidade do volume do revestimento / densidade da Alumina)

[070] Na presente modalidade, o material com base em alumínio que constitui a superfície da parede com base em alumínio preferivelmente contém 5% em massa ou mais de pelo menos um metal selecionado a partir de Si e Cu. Quando o teor de pelo menos um metal selecionado a partir de Si e Cu no material com base em alumínio é 5% em massa ou mais, a formação dos microporos (particularmente, o segundo microporo) pode ser promovida para desse modo efetivamente aprimorar a porosidade. O teor de Si no material com base em alumínio é preferivelmente 5% em massa ou mais e 20% em massa ou menos. O teor de Cu no material com base em alumínio é preferivelmente 0,3% em massa ou mais e 7% em massa ou menos. O teor de Al no material com base em alumínio é, por exemplo, 70% em massa ou mais ou 75% em massa ou mais. Também, o teor de Al no material com base em alumínio é, por exemplo, 95% em massa ou menos ou 90% em massa ou menos. Exemplos de um metal, diferente de Al, Si e Cu, contido no material com base em alumínio incluem Mg, Zn, Ni, Fe, Mn, e Ti.

[071] As características de oscilação do revestimento de óxido anódico podem

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17/32 ser avaliadas por um teste de arrefecimento (teste de resfriamento). No teste de arrefecimento, uma peça de teste proporcionada em uma superfície com o revestimento de óxido anódico é usada. Enquanto a superfície traseira (superfície proporcionada sem revestimento de óxido anódico) é continuamente aquecida com o predeterminado jato em alta temperatura, ar de arrefecimento da predeterminada temperatura é injetado a partir da superfície dianteira (superfície proporcionada com o revestimento de óxido anódico) da peça de teste para abaixar a temperatura da superfície dianteira da peça de teste. A temperatura da superfície dianteira é medida. Então, uma curva de arrefecimento é preparada a partir da temperatura da superfície de revestimento e o tempo. Adicionalmente, a queda na taxa de temperatura é avaliada a partir da curva de arrefecimento. A referida queda na taxa de temperatura é avaliada, por exemplo, pela leitura do tempo necessário para a temperatura da superfície de revestimento cair por 40°C (40°C-tempo de queda) a partir de um gráfico.

[072] Especificamente, o teste de resfriamento é realizado em uma pluralidade de peças de teste, e um tempo de redução de 40°C é medido para cada uma das peças de teste. Uma curva aproximada é preparada considerando uma pluralidade de gráficos definidos pela taxa de aprimoramento na eficiência do combustível e o tempo de redução de 40°C. Então, o valor do tempo de redução de 40°C que corresponde a 5% na medida em que a taxa de aprimoramento na eficiência do combustível descrita acima é lida. Quando o referido valor é 45 milissegundos ou menos, o revestimento é observado ter um excelente efeito de eficiência de combustível-aprimoramento. Um revestimento tendo um tempo de redução de 40°C mais curto tem uma condutividade térmica e capacidade térmica mais baixas e um efeito mais elevado de eficiência de combustível-aprimoramento.

[073] Na presente modalidade, nenhum material de vedação é preferivelmente disposto no revestimento de óxido anódico. Na presente modalidade, o revestimento de óxido anódico é preferivelmente exposto para a câmara de

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18/32 combustão. Se um material de vedação é disposto no revestimento de óxido anódico, os nanoporos e/ou o primeiro microporo são selados com o material de vedação, o que leva a uma redução em porosidade. Adicionalmente, a presença do material de vedação aumenta a capacidade térmica. Assim sendo, é preferido que nenhum material de vedação seja disposto no revestimento de óxido anódico.

[074] O revestimento de óxido anódico da presente modalidade é preparado por mergulhar o material com base em alumínio em uma solução eletrolítica acídica (por exemplo, uma solução de ácido sulfúrico aquoso), e eletrificar o material. Especificamente, em um aparelho de formação de filme, voltagem é aplicada entre os eletrodos com a solução eletrolítica injetada para realizar eletrólise. Como resultado, a superfície da parede (por exemplo, a superfície de topo do pistão) do material com base em alumínio é oxidada como um anodo, de modo que o revestimento de óxido anódico é formado. De modo a formar o revestimento de óxido anódico de acordo com a presente modalidade, as condições de anodização podem ser apropriadamente ajustadas. Por exemplo, a porosidade do revestimento de óxido anódico pode ser ajustada dependendo da voltagem aplicada. Também, a espessura do revestimento de óxido anódico pode ser ajustada dependendo do tempo de aplicação. É preferido se remover o calor da reação de oxidação usando um aparelho de arrefecimento durante tratamento de formação de filme. Para remover o calor da reação de oxidação a partir da superfície da parede do material, é preferido se realizar anodização enquanto a solução eletrolítica é permitida fluir em contato com a superfície de formação de filme. Especificamente, o revestimento de óxido anódico pode ser formado com um aparelho tendo uma configuração como mostrada na Figura 15. Na Figura 15, o material com base em alumínio (amostra de formação de filme) funcionando como um anodo 201 é disposto de modo que uma superfície de formação de filme 201a é mergulhada em uma solução eletrolítica 203. Um catodo 202 é mostrado na Figura 15. Uma porção de descarga 204 é também disposta na solução

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19/32 eletrolítica 203. A porção de descarga 204 descarrega a solução eletrolítica para gerar um fluxo de solução eletrolítica. Na Figura 15, a porção de descarga 204 é disposta de modo que a porta de descarga está voltada para a superfície de formação de filme 201a para trazer o fluxo de solução eletrolítica resultante em contato com a superfície de formação de filme 201a. Em uma tal configuração adotada, o calor da reação de oxidação pode ser removido de modo eficiente a partir da superfície de formação de filme por ajustar o coeficiente de fluxo da solução eletrolítica a partir da porta de descarga. O diâmetro de abertura da superfície dos nanoporos no revestimento de óxido anódico pode ser reduzido por eficientemente remover o calor de reação de oxidação a partir da superfície de formação de filme. Adicionalmente, a diferença entre o diâmetro de abertura da superfície e o diâmetro interno dos nanoporos podem ser aumentado.

[075] A temperatura da solução eletrolítica é, por exemplo, 0°C ou mais alta e 10°C ou mais baixa, preferivelmente 0°C ou mais alta e 4°C ou mais baixa.

[076] A densidade atual é, por exemplo, 0,1 A/cm² ou maior e 1,0 mA/cm² ou menor.

[077] O tempo de energização (tempo de formação de filme) é, por exemplo, 5 segundos ou mais e 180 segundos ou menos.

[078] Na presente modalidade, o revestimento de óxido anódico é preferivelmente formado pelo menos na superfície de topo do pistão. Especificamente, o revestimento de óxido anódico é preferivelmente formado em toda a superfície de topo do pistão do motor de combustão interna. Na presente modalidade, o revestimento de óxido anódico formado na superfície de topo do pistão preferivelmente inclui uma porção de filme delgado tendo uma espessura do filme de 15 pm ou maior e 60 pm ou menor.

[079] A Figura 6 mostra os resultados da simulação da taxa de mudança na eficiência de absorção usando espessuras variáveis de filme do revestimento de óxido

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20/32 anódico. Como mostrado na Figura 6, a eficiência de absorção é observada ser reduzida quando a espessura do filme do revestimento de óxido anódico excede 60 pm. Assim sendo, na presente modalidade, é preferido que o revestimento de óxido anódico formado na superfície de topo do pistão deva incluir uma porção de filme delgado tendo uma espessura do filme de 15 pm ou maior e 60 pm ou menor, sob o ponto de vista de eficiência de absorção.

[080] Na presente modalidade, a porção de filme delgado é preferivelmente disposta em uma porção que substancialmente contribui para a formação de um fluxo de rotação na superfície de topo do pistão. A porção que substancialmente contribui para a formação de um fluxo de rotação é uma porção com a qual o fluxo de rotação entra em contato ativo. Na presente modalidade, a espessura do filme do revestimento de óxido anódico exceto pela porção de filme delgado é preferivelmente maior do que 60 pm e 100 pm ou menor. Daqui em diante, o revestimento de óxido anódico porção tendo uma espessura do filme de maior do que 60 pm e 100 pm ou menor é referido como uma porção de filme espesso. A Figura 7 é um gráfico que mostra os resultados da simulação da taxa de aprimoramento na perda de arrefecimento usando espessuras variáveis de filme do revestimento de óxido anódico. Como mostrado na Figura 7, um revestimento de óxido anódico tendo a maior espessura do filme é observado ter melhores propriedades de isolamento térmico e portanto, exibe um aprimoramento em perda de arrefecimento. Por outro lado, como mostrado na Figura 8, um revestimento de óxido anódico mais espesso é observado aumentar a diferença em temperatura média do gás dentro do cilindro antes da ignição. A maior diferença em temperatura média do gás dentro do cilindro facilita batida das bielas. Na presente modalidade, a porção de filme delgado tendo uma espessura do filme de 15 pm ou maior e 60 pm ou menor é disposta na porção que substancialmente contribui para a formação de um fluxo de rotação na superfície de topo do pistão. O revestimento delgado de óxido anódico na porção que substancialmente contribui para a formação

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21/32 de um fluxo de rotação pode efetivamente reduzir o aquecimento de entrada em uma região de alta-rpm (vide a Figura 6). Por outro lado, na presente modalidade, a espessura do filme do revestimento de óxido anódico exceto pela porção de filme delgado disposto na porção que substancialmente contribui para a formação de um fluxo de rotação é ajustado para maior do que 60 pm e 100 pm ou menor sob o ponto de vista de reduzir perda de arrefecimento e batida das bielas. Um revestimento de óxido anódico o mais espesso possível é preferido como mostrado na Figura 7 sob o ponto de vista de perda de arrefecimento, ao passo que um revestimento de óxido anódico muito espesso é susceptível a batida das bielas como mostrado na Figura 8. Assim sendo, o limite superior da espessura do filme do revestimento de óxido anódico é ajustado para 100 pm para o equilíbrio entre redução em perda de arrefecimento e redução em batida das bielas. Quando a espessura do filme do revestimento de óxido anódico é 100 pm ou menor, a diferença em temperatura média do gás dentro do cilindro é menos do que 1 °C como entendido a partir da Figura 8. Assim, a batida das bielas pode ser efetivamente reduzida. Como descrito acima, na presente modalidade, aquecimento de admissão é efetivamente reduzido por preparar a porção de filme delgado como uma porção que substancialmente contribui para a formação de um fluxo de rotação no revestimento de óxido anódico formado na superfície de topo do pistão. Também, a porção de filme espesso é preparada como a outra porção sob o ponto de vista de perda de arrefecimento. Em relação a isso, o limite superior da espessura do filme é ajustado para 100 pm sob o ponto de vista de redução na batida das bielas. O motor de combustão interna resultante pode alcançar um equilíbrio entre redução de aquecimento de admissão, redução em perda de arrefecimento, e redução em batida das bielas.

[081] Daqui em diante, a modalidade acima mencionada será especificamente descrita.

[082] A Figura 9 é uma vista seccionada diagramática que mostra um exemplo

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22/32 de configuração do motor de combustão interna de acordo com a presente modalidade. Um motor de combustão interna 100 tem um bloco de cilindros 112, uma cabeça de cilindro 114 que é fixada ao bloco de cilindros 112, e um pistão 120 que que alterna em um orifício formado no bloco de cilindros 112. A câmara de combustão 130 é definida por uma porção de teto no cilindro em forma de telhado de uma água 116 na superfície mais baixa da cabeça de cilindro 114, uma parede interna 112a do bloco de cilindros 112, e a superfície de topo do pistão 120 (superfície de topo do pistão). Uma porta de admissão 140 e uma porta de escape 150 que se comunica com a câmara de combustão 130 são formadas na cabeça de cilindro 114 e têm uma válvula de admissão 142 e uma válvula de escape 152, respectivamente, em suas extremidades de abertura no lado da câmara de combustão 130. A Figura 9 mostra apenas uma de cada da porta de admissão 140 e da porta de escape 150, embora os números da porta de admissão 140 e da porta de escape 150 não sejam limitados aos mesmos. Em geral, duas portas de admissão 140 e duas portas de escape 150 são dispostas na cabeça de cilindro 114. Uma vela de ignição 160 é disposta quase no meio da câmara de combustão 130, em outras palavras, quase no meio da porção de teto no cilindro em forma de telhado de uma água 116.

[083] A Figura 10 é uma vista plana diagramática que mostra um exemplo de configuração da superfície de topo do pistão. O pistão 120 mostrado na Figura 9 corresponde a uma vista seccionada na linha IX-IX na Figura 10. Como mostrado na Figura 10, uma porção de cavidade 170 deprimida em um lado oposto à cabeça de cilindro 114 (na direção para baixo da Figura 9) é formado na região central da superfície de topo do pistão. A porção de cavidade 170 assim proporcionada pode reduzir a atenuação de um fluxo de rotação A (vide a Figura 9). A porção de cavidade 170 eficientemente gera a rotação e desse modo induz distúrbio em uma mistura de ar-combustível, de modo que a taxa de combustão pode ser aprimorada. O fluxo de rotação pode ser utilizado como um meio para carga estratificada de injeção. Um

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23/32 injetor (não mostrado) é geralmente disposto na cabeça de cilindro 114 em um estado onde a ponta do injetor está voltada para o meio da porção de cavidade 170.

[084] De modo a contornar a interferência entre a válvula de admissão 142 e a válvula de escape 152, porções de reentrância da válvula de admissão 180a e porções de reentrância da válvula de escape 180b são também formadas na superfície de topo do pistão. Na Figura 10, as porções de reentrância da válvula de admissão 180a e as porções de reentrância da válvula de escape 180b são indicadas por linha pontilhada. No exemplo mostrado na Figura 10, as porções de reentrância da válvula de admissão 180a e as porções de reentrância da válvula de escape 180b são parcialmente formadas no lado externo a partir da porção de cavidade 170 com relação ao centro da superfície de topo do pistão. As profundidades das porções de reentrância da válvula de admissão 180a e as porções de reentrância da válvula de escape 180b são apropriadamente ajustadas. Por exemplo, a posição da superfície de reentrância da válvula pode ser ajustada para a posição mais alta do que a posição do ponto mais baixo da superfície da cavidade . no exemplo mostrado na Figura 10, duas porções de reentrância da válvula de admissão 180a e duas porções de reentrância da válvula de escape 180b que correspondem a duas válvulas de admissão e duas válvulas de escape, respectivamente, são formadas na superfície de topo do pistão, e as referidas quatro reentrâncias de válvula são dispostas com espaços mútuos na direção circunferencial do cilindro.

[085] Na Figura 10, a porção de esmagamento 190 que forma um fluxo de esmagamento em cooperação com a porção de teto em cilindro 116 é adicionalmente formada no lado externo da porção de cavidade 170, das porções de reentrância da válvula de admissão 180a e das porções de reentrância da válvula de escape 180b na superfície de topo do pistão. Em virtude da presença da porção de esmagamento 190, um gás em uma área de esmagamento é ejetado pelo movimento do pistão para o lado de topo do centro morto no momento de um golpe de compressão

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24/32 (particularmente, no estágio tardio do golpe de compressão), de modo que o gás flui para dentro da cavidade. Como resultado, um fluxo de esmagamento pode ser gerado.

[086] Na presente modalidade, como mostrado na Figura 9, preferivelmente, a superfície de topo do pistão inclui a porção de cavidade 170, e a acima mencionada porção de filme delgado tendo uma espessura do filme de 15 pm ou maior e 60 pm ou menor é formada na porção de cavidade 170. Como mencionado acima, a porção de cavidade corresponde a uma porção que substancialmente contribui para a formação de um fluxo de rotação. Assim sendo, o revestimento de óxido anódico disposto na porção de cavidade pode efetivamente reduzir o aquecimento de admissão. Quando a superfície de topo do pistão adicionalmente inclui porções de reentrância de válvula que consistem das porções de reentrância da válvula de admissão 180a e das porções de reentrância da válvula de escape 180b, a porção de filme delgado tendo uma espessura do filme de 15 pm ou maior e 60 pm ou menor é preferivelmente também formada nas porções de reentrância de válvula além da porção de cavidade. As porções de reentrância de válvula são também porções com as quais o fluxo de rotação entra em contato ativo, e são consideradas como porções que contribuem substancialmente para a formação de um fluxo de rotação. Portanto, o revestimento de óxido anódico nas referidas porções é também preferivelmente preparado como a porção de filme delgado. A espessura do filme do revestimento de óxido anódico exceto pela porção de filme delgado formada na superfície de topo do pistão é preferivelmente maior do que 60 pm e 100 pm ou menor. Como mencionado acima, a espessura maior possível do revestimento de óxido anódico na superfície de topo do pistão exceto pela porção que substancialmente contribui para a formação de um fluxo de rotação é preferida sob o ponto de vista de perda de arrefecimento, e o limite superior da espessura do filme é ajustado para 100 pm sob o ponto de vista de redução em batida das bielas. O motor de combustão interna resultante pode alcançar o equilíbrio entre redução de aquecimento de admissão, redução em perda de

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25/32 arrefecimento, e redução em batida das bielas. Exemplos da porção na qual a porção de filme espesso é formada incluem a porção de esmagamento acima mencionada 190. Na Figura 9, a porção de filme espesso é formada na porção de esmagamento 190.

[087] Nas Figuras 9 e 10, o modo no qual a porção que substancialmente contribui para a formação de um fluxo de rotação é a porção de cavidade é descrita, embora a presente modalidade não é limitada ao mesmo. Na presente modalidade, por exemplo, como mostrado na Figura 11, a porção de filme delgado pode ser disposta em uma região central 210 incluindo o centro da superfície de topo do pistão em uma vista plana da superfície de topo do pistão, e a porção de filme espesso pode ser disposta em uma região externa 220 que circunda a região central no lado externo. Especificamente, a presente modalidade pode ser configurada de modo que a porção de filme delgado é disposta em uma região central incluindo o centro da superfície de topo do pistão, e o revestimento de óxido anódico disposto em uma região externa posicionada no lado externo da região central tem uma espessura do filme de maior do que 60 pm e 100 pm ou menor. O fluxo de rotação entra em contato ativo com a região central incluindo o centro da superfície de topo do pistão. Assim sendo, pela razão acima mencionada, é preferido se dispor a porção de filme delgado na região central e se dispor a porção de filme espesso na região externa. O motor de combustão interna resultante pode alcançar o equilíbrio entre redução de aquecimento de admissão, redução em perda de arrefecimento, e redução em batida das bielas. A proporção entre a área Sc da região central e a área So da região externa (Sc:So) é, por exemplo, 1:5 a 5:1, 1:4 to 4:1, ou 1:3 to 3:1. O formato da região central não é particularmente limitado e, por exemplo, é substancialmente circular ou substancialmente oval. O centro da superfície de topo do pistão quer dizer, por exemplo, um baricentro.

[088] A porção de filme delgado e a porção de filme espesso podem ser

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26/32 estabelecidas na superfície de topo do pistão através do uso, por exemplo, de mascaramento. Em geral, o revestimento de óxido anódico tem uma grande espessura do filme em uma superfície de fundição e tem uma pequena espessura do filme em uma superfície polida. A porção de filme delgado e a porção de filme espesso podem ser estabelecidas através do uso desse fato. A porção de filme delgado e a porção de filme espesso podem ser estabelecidas, por exemplo, através de uma etapa de tratamento de revestimento por anodizar uma superfície de topo do pistão tendo uma porção de cavidade e porções de reentrância de válvula formada a partir de uma superfície polida, e uma porção de esmagamento formada a partir de uma superfície de fundição.

[089] Daqui em diante, a presente modalidade será descrita com referência aos Exemplos. Entretanto, a presente modalidade não é limitada pelos Exemplos dados abaixo.

[090] Material de base com base em alumínio (materiais de base A e B) tendo a composição dos componentes mostrados na Tabela 1 abaixo foi proporcionado.

Tabe a 1

	Cu	Si	Mg	Zn	Fe	Mn	Ti	Al
Material de base A	0,8	12	0,78	0,11	0,18	< 0,01	< 0,01	Equilíb rio
Material de base B	0,0	2,0	0,78	0,11	0,18	< 0,01	< 0,01	Equilíb rio

(Unidade: % em massa %)

Exemplo 1

[091] Em Exemplos, um revestimento de óxido anódico foi formado em cada um dos materiais de bases A e B com base em alumínio usando um aparelho tendo a configuração como mostrada na Figura 15. Especificamente, o material de base A foi mergulhada em uma solução de ácido sulfúrico aquoso (solução eletrolítica), e energização foi realizada com o material de base A como um anodo e SUS como um

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27/32 catodo. Nessa configuração, a energização ocorreu entre a superfície a ser tratada e o catodo por mascarar a superfície do material de base exceto pela superfície a ser tratada. A concentração de ácido sulfúrico da solução eletrolítica foi 20% em massa, e a temperatura da solução eletrolítica (temperatura do banho) foi ajustada para 5°C. A energização foi realizada a uma densidade atual de 0,5 A/cm² usando uma fonte de energia de corrente direta. O tempo de formação de filme foi ajustado para 40 segundos. O coeficiente de fluxo da solução eletrolítica a partir da porção de descarga foi ajustado para 20 L/min. Após a conclusão da energização, o material de base foi obtido da solução eletrolítica e vigorosamente lavagem com água destilada. A água foi removida por meio de sopro de ar comprimido, seguido de uma secagem vigorosa na atmosfera para preparar uma peça de teste E1.

Exemplo 2

[092] A peça de teste E2 foi preparada do mesmo modo que no Exemplo 1, exceto em que o coeficiente de fluxo da solução eletrolítica a partir da porção de descarga foi ajustado para 25 L/min.

Exemplo 3

[093] A peça de teste E3 foi preparada do mesmo modo que no Exemplo 1, exceto em que o coeficiente de fluxo da solução eletrolítica a partir da porção de descarga foi ajustado para 30 L/min.

Exemplo Comparativo 1

[094] A peça de teste C1 foi preparada do mesmo modo que no Exemplo 1, exceto em que o material de base B foi usado em vez do material de base A.

Exemplo Comparativo 2

[095] A peça de teste C2 foi preparada do mesmo modo que no Exemplo Comparativo 1, exceto em que o coeficiente de fluxo da solução eletrolítica a partir da porção de descarga foi ajustado para 25 L/min.

Exemplo Comparativo 3

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28/32

[096] A peça de teste C3 foi preparada do mesmo modo que no Exemplo 1, exceto em que o coeficiente de fluxo da solução eletrolítica a partir da porção de descarga foi ajustado para 5 L/min.

Exemplo Comparativo 4

[097] A peça de teste C4 foi preparada do mesmo modo que no Exemplo 1, exceto em que o coeficiente de fluxo da solução eletrolítica a partir da porção de descarga foi ajustado para 15 L/min.

Medição De Espessura Do Filme De Revestimento De Óxido Anódico

[098] Como resultado de medir a espessura do filme do revestimento de óxido anódico para as peças de teste obtidas E1 a E3 e C1 a C4, todas as espessuras de filme foram 15 nm. A espessura do filme do revestimento de óxido anódico foi medida por observar a seção transversal do revestimento sob SEM, medir as espessuras de filme em 5 campos, e determinar um valor médio.

Medição de Porosidade

[099] A porosidade foi medida para as peças de teste obtidas E1 a E3 e C1 a C4 pelo método a seguir: o volume do revestimento foi determinado a partir da área e da espessura do filme do revestimento de óxido anódico. Também, o peso do revestimento foi determinado a partir da diferença em peso antes e após a remoção do revestimento. A densidade do volume do revestimento foi calculada. A porosidade foi calculada de acordo com a expressão a seguir usando a densidade obtida do volume do revestimento e uma densidade de alumina (3,9 g/cm³):

Porosidade = 1 - (Densidade do volume do revestimento / densidade de alumina)

Os resultados são mostrados na Tabela 2.

Medição De Diâmetro De Abertura Da Superfície De Nanoporo

[0100] O diâmetro de abertura da superfície dos nanoporos foi medido para as peças de teste obtidas E1 a E3 e C1 a C4 pelo método a seguir: a superfície do

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29/32 revestimento de óxido anódico foi fotografado sob SEM para obter uma imagem SEM. O diâmetro equivalente a um círculo dos nanoporos foi determinado a partir da imagem SEM obtida usando software de análise de imagem WinROOF (fabricado por Mitani Corp.).

Medição de Diâmetro Interno de Nanoporo

[0101] O diâmetro interno dos nanoporos foi medido para as peças de teste obtidas E1 a E3 e C1 a C4 pelo método a seguir: o revestimento de óxido anódico foi raspado usando a polidor de seção transversal ou semelhante, e a superfície exposta foi fotografada sob SEM para obter uma imagem SEM. O diâmetro equivalente a um círculo dos nanoporos foi determinado a partir da imagem obtida usando software de análise de imagem WinROOF (fabricado por Mitani Corp.).

Medição de tempo de redução de 40°C (Teste para avaliar as características de oscilação)

[0102] As características de oscilação do revestimento de óxido anódico foram avaliadas para as peças de teste obtidas E1 a E3 e C1 a C4 pelo método a seguir.

[0103] Como mostrado na Figura 12A, a peça de teste (TP) acima mencionada proporcionada em uma superfície com o revestimento de óxido anódico foi usada. A superfície traseira (superfície proporcionada sem revestimento de óxido anódico) foi aquecida por injeção de alta temperatura de 750°C, de modo que a peça de teste como um todo foi mantida a uma temperatura constante da ordem de 250°C. Em seguida, um bocal no qual um jato de temperatura ambiente foi permitido antecipadamente a fluir em um predeterminado coeficiente de fluxo foi movido para a superfície dianteira (superfície proporcionada com o revestimento de óxido anódico) da peça de teste para iniciar o arrefecimento. Ar de arrefecimento de 25°C foi proporcionado a partir do bocal enquanto a injeção de alta temperatura para a superfície traseira foi continuada. Então, a temperatura da superfície do revestimento de óxido anódico na peça de teste foi medida com um termômetro de radiação, e a

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30/32 queda da temperatura durante o arrefecimento foi medida para preparar a curva de arrefecimento mostrada na Figura 12B. Esse teste de arrefecimento é um método de teste que mimetiza o curso de admissão da parede interna da câmara de combustão e avalia o coeficiente de arrefecimento de uma superfície aquecida de um revestimento de isolamento térmico. Um revestimento de isolamento térmico tendo uma baixa condutividade térmica e uma baixa capacidade térmica exibe a tendência de acelerar o coeficiente de arrefecimento. O tempo necessário para a temperatura da superfície de revestimento cair por 40°C foi lido a partir da curva de arrefecimento preparada e usado como um tempo de redução de 40°C para avaliar as características térmicas do revestimento.

[0104] Um exemplo de um valor alvo alcançado pelas capacidades do revestimento de óxido anódico inclui 5% aprimoramento na eficiência do combustível. Esse 5% de aprimoramento na eficiência do combustível é um valor que pode claramente demonstrar a taxa de aprimoramento na eficiência do combustível sem ser indicado como um erro de medição em um experimento, e pode alcançar redução em NOx por encurtar o tempo de aquecimento de um catalisador de redução de NOx através da elevação de uma temperatura de escape do gás. Nesse contexto, a Figura 13 mostra um gráfico da correlação entre a taxa de aprimoramento na eficiência do combustível e o tempo de redução de 40°C no teste de arrefecimento definido pelos presentes inventores. A partir dessa Figura 13, o tempo de redução de 40°C no teste de arrefecimento que corresponde aos 5% de aprimoramento na eficiência do combustível foi definido como 45 milissegundos, e 45 milissegundos ou menos pode ser usado como um índice que indica as excelentes características de oscilação.

[0105] Os resultados da medição da porosidade e da avaliação das características de oscilação são mostrados na Tabela 2 abaixo.

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Tabela 2

Tempo de queda para 40°C (milissegundos)	45	45	45	65	55	55	50
Diâmetro interno da abertura (nm)	30	30	30	30	30	40	40
Diâmetro de abertura da superfície (nm)	20		o	20	o X—	50	30
Porosidade (%)	23	23	23	CD X—	CD X—	23	23
Espessura do filme (pm)	LO X—	LO X—	LO X—	LO X—	LO X—	LO X—	LO X—
Coeficiente de fluxo (L/min)	20	25	30	20	25	LO	LO X—
Tempo de formação de filme (seg)	40	40	40	40	40	40	40
Densidade atual (A/cm²)	LO O	LO O	LO O	LO O	LO O	LO O	LO O
Material de base				m	m
	X— o CL E Φ X LU	Exemplo 2	Exemplo 3	Exemplo Comparativo 1	Exemplo Comparativo 2	Exemplo Comparativo 3	Exemplo Comparativo 4

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[0106] Como é evidente a partir da Tabela 2, um tempo de redução de 40°C de 45 milissegundos foi obtido no Exemplos 1 a 3, e as peças de teste E1 a E3 exibiram excelentes características de oscilação. A Figura 14 é uma vista que mostra os resultados experimentais sobre a relação entre a porosidade alcançada em 45 milissegundos e a espessura do filme do revestimento de óxido anódico. Como mostrado na Figura 14, um revestimento de óxido anódico mais espesso foi observado reduzir a porosidade do revestimento de óxido anódico necessária para satisfazer o tempo de redução de 40°C de 45 milissegundos. Em suma, a espessura do filme do revestimento de óxido anódico de acordo com a presente modalidade é definida ser 15 pm ou maior. Portanto, o revestimento de óxido anódico tendo um porosidade de 23% ou mais satisfaz o tempo de redução de 40°C de 45 milissegundos.

[0107] As modalidades da presente invenção são descritas acima com referência aos desenhos. Entretanto, a configuração específica não é limitada pelas modalidades dadas aqui. Mesmo várias mudanças, modificações, e semelhante produzidas no desenho etc. sem se desviar a partir do espírito da presente invenção são incluídos no âmbito da presente invenção.

Claims

1. Motor de combustão interna, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende:

um revestimento de óxido anódico (10) formado em pelo menos uma porção de uma superfície da parede com base em alumínio voltada para uma câmara de combustão (NS), em que o revestimento de óxido anódico (10) tem uma pluralidade de nanoporos (1c) que se estende substancialmente na direção da espessura do revestimento de óxido anódico (10), um primeiro microporo (1a) que se estende a partir da superfície em direção de um lado de dentro do revestimento de óxido anódico (10), e um segundo microporo (1b) presente no lado de dentro do revestimento de óxido anódico (10);

um diâmetro de abertura da superfície dos nanoporos (1c) em uma superfície do revestimento de óxido anódico (10) é 0 nm ou maior e menor do que 30 nm;

um diâmetro interno dos nanoporos (1c) no lado de dentro do revestimento de óxido anódico (10) é maior do que o diâmetro de abertura da superfície;

uma espessura do filme do revestimento de óxido anódico (10) é 15 pm ou maior e 130 pm ou menor; e uma porosidade do revestimento de óxido anódico (10) é 23% ou mais.

2. Motor de combustão interna, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a diferença entre o diâmetro de abertura da superfície e o diâmetro interno dos nanoporos (1c) é 7 nm ou maior.

3. Motor de combustão interna, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que os nanoporos (1c) não se abrem para a superfície do revestimento de óxido anódico (10).

4. Motor de combustão interna, de acordo com a reivindicação 3,

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CARACTERIZADO pelo fato de que a diferença entre o diâmetro de abertura da superfície e o diâmetro interno dos nanoporos (1c) é 20 nm ou maior.

5. Motor de combustão interna, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, CARACTERIZADO pelo fato de que um material com base em alumínio que constitui a superfície da parede com base em alumínio contém pelo menos um metal selecionado a partir de Si e Cu; e um teor do metal no material com base em alumínio é 5% em massa ou mais.

6. Motor de combustão interna, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, CARACTERIZADO pelo fato de que no material de vedação é disposto no revestimento de óxido anódico (10).

7. Motor de combustão interna, de acordo com a reivindicação 6, CARACTERIZADO pelo fato de que o revestimento de óxido anódico (10) é exposto para a câmara de combustão (NS).

8. Motor de combustão interna, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, CARACTERIZADO pelo fato de que o motor de combustão interna tem um pistão (120); e o revestimento de óxido anódico é formado pelo menos em uma superfície de topo do pistão (PS').

9. Motor de combustão interna, de acordo com a reivindicação 8, CARACTERIZADO pelo fato de que o revestimento de óxido anódico (10) formado na superfície de topo do pistão (PS') compreende uma porção de filme delgado tendo a espessura do filme de 15 pm ou maior e 60 pm ou menor.

10. Motor de combustão interna, de acordo com a reivindicação 9, CARACTERIZADO pelo fato de que a porção de filme delgado é disposta em uma porção que substancialmente contribui para a formação de um fluxo de rotação na superfície de topo do pistão (PS').

11. Motor de combustão interna, de acordo com a reivindicação 10,

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CARACTERIZADO pelo fato de que a espessura do filme do revestimento de óxido anódico (10) formado na superfície de topo do pistão (PS') exceto pela porção de filme delgado é maior do que 60 pm e 100 pm ou menor.

12. Motor de combustão interna, de acordo com a reivindicação 9, CARACTERIZADO pelo fato de que a superfície de topo do pistão (PS') compreende uma porção de cavidade (170); e a porção de filme delgado é disposta na porção de cavidade (170).

13. Motor de combustão interna, de acordo com a reivindicação 12, CARACTERIZADO pelo fato de que a superfície de topo do pistão (PS') adicionalmente compreende porções de reentrância de válvula (180a, 180b); e a porção de filme delgado é também disposta nas porções de reentrância de válvula (180a, 180b) além da porção de cavidade (170).

14. Motor de combustão interna, de acordo com a reivindicação 12 ou 13, CARACTERIZADO pelo fato de que a superfície de topo do pistão (PS') adicionalmente compreende uma porção de esmagamento (190); e a espessura do filme do revestimento de óxido anódico (10) na porção de esmagamento (190) é maior do que 60 pm e 100 pm ou menor.

15. Motor de combustão interna, de acordo com a reivindicação 9, CARACTERIZADO pelo fato de que a porção de filme delgado é disposta em uma região central (210) incluindo um centro da superfície de topo do pistão (PS'); e a espessura do filme do revestimento de óxido anódico (10) disposto em uma região externa (220) posicionada em um lado externo da região central (210) é maior do que 60 pm e 100 pm ou menor.

16. Motor de combustão interna, de acordo com a reivindicação 15, CARACTERIZADO pelo fato de que a relação entre uma área da região central (210) e uma área da região externa (220) é 1:5 a 5:1.