CN107974655A - 发动机的制造方法 - Google Patents
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Abstract
一种发动机的制造方法，包括：准备工序，准备具有形成燃烧室的顶棚面的表面的汽缸盖；制膜工序，在所述顶棚面形成隔热膜；计测工序，计测所述隔热膜的体积；以及选择工序，从根据活塞的压缩高度设定的多个等级中选择与所述顶棚面组合的活塞的等级，该所选择的活塞的等级与所述隔热膜的计测体积偏离设计值的偏离量相对应。
Description
技术领域
本发明涉及发动机的制造方法，更详细而言，涉及具备汽缸盖的发动机的制造方法。
背景技术
在日本特开2011-256730中公开了一种发动机的汽缸盖的制造方法。所述方法包括：铸造形成有构成燃烧室的一部分的凹部的汽缸盖毛坯的工序、对所述汽缸盖毛坯的与汽缸体的对合面进行切削加工的工序、对设置于从所述凹部的顶部的基准面到所述对合面的高度方向上的距离进行计测的工序、以及基于所述距离来调整所述凹部的表面的切削量的工序。若计测出高度方向上的距离，则能够求出燃烧室的容积相对于基准的误差。因此，根据基于高度方向上的距离来调整凹部的表面的切削量的上述方法，能够使燃烧室的容积处于规定的范围内。
发明内容
并且，有时会以提高发动机的性能为目的而在上述凹部的表面等燃烧室的顶棚面形成隔热膜。当在上述顶棚面形成隔热膜时，能够提高抑制在所述燃烧室内产生的热经由所述顶棚面向外部散发的性能(隔热性能)。另一方面，当在上述顶棚面形成隔热膜时，所述燃烧室的容积减少与所述隔热膜的体积相应的量。因此，当在上述顶棚面形成有隔热膜时，为了根据所述体积来调整燃烧室的容积，需要花费工夫。但是，要在上述顶棚面形成隔热膜，只能在所述顶棚面的切削结束之后形成隔热膜。因此，实际上难以在隔热膜形成之后切削上述顶棚面。
也可以在隔热膜形成之后切削所述隔热膜的表面来替代对上述顶棚面进行切削加工。但是，隔热膜的膜厚与上述隔热性能具有很高的相关性。因此，虽然可以以膜表面的研磨程度的切削来完成，但在像上述方法那样通过基于高度方向上的距离来调整隔热膜的切削量而使膜厚大幅减少了的情况下，有可能无法获得所期望的隔热性能。
本发明提供一种发动机的制造方法，该发动机的制造方法使得能够在形成于汽缸盖的表面的燃烧室的顶棚面形成隔热膜的情况下，避免膜表面的必要以上的切削加工，并且使燃烧室的容积处于规定的范围内。
本发明的技术方案是一种发动机的制造方法，包括：准备工序，准备具有形成燃烧室的顶棚面的表面的汽缸盖；成膜工序，在所述顶棚面形成隔热膜；计测工序，计测所述隔热膜的体积；以及选择工序，从根据活塞的压缩高度设定的多个等级中选择与所述顶棚面组合的活塞的等级，该所选择的活塞的等级与所述隔热膜的计测体积偏离设计值的偏离量相对应。
也可以是，在所述技术方案中，还包括将与在所述选择工序中所选择的等级相关的信息记录于所述汽缸盖的表面的记录工序。
也可以是，在所述技术方案中，在所述选择工序中选择的所述活塞的等级是具有如下压缩高度的等级，该压缩高度使得因所述隔热膜的计测体积偏离设计值的所述偏离量而产生的、所述活塞处于上止点位置时的燃烧室的容积偏离设计值的偏离量最小。
也可以是，在所述技术方案中，在所述成膜工序中形成的所述隔热膜是具有多孔质结构的隔热膜。
根据所述技术方案，能够从根据活塞的压缩高度而设定的多个等级中选择与所述顶棚面组合的活塞的等级，该所选择的活塞的等级与所述隔热膜的计测体积偏离设计值的偏离量相对应。因此，即使隔热膜的计测体积偏离设计值，也能够通过所选择的等级的壁厚来减少所述计测体积的偏离，使得燃烧室的容积处于规定的范围内。因此，能够避免膜表面的所需以上的切削加工，并且使燃烧室的容积处于规定的范围内。
根据所述技术方案，可以在汽缸盖的表面记录与所选择的等级相关的信息。因此，能够在实际进行发动机的组装时使燃烧室的容积处于规定的范围内。另外，也能够防止在将活塞更换为新的活塞时燃烧室的容积发生变化的情况。
根据所述技术方案，能够选择使得因隔热膜的计测体积偏离设计值的偏离量而产生的、活塞处于上止点位置时的燃烧室的容积偏离设计值的偏离量最小的等级。因此，能够通过所选择的等级的壁厚来抵消计测体积的偏离，从而使燃烧室的容积处于规定的范围内。
根据所述技术方案，能够制造出能够发挥由具有多孔质结构的隔热膜实现的高隔热性能的发动机。
附图说明
下面将参照附图说明本发明的示例性实施方式的特征、优点以及技术和产业意义，在附图中相同的附图标记表示相同的要素，并且其中：
图1是说明本发明的实施方式的发动机的制造方法的流程图。
图2是说明图1的步骤S4中的隔热膜的膜厚计测方法的一例的图。
图3是说明隔热膜相对于燃烧室的顶棚面倾斜的例子的图。
图4是示出仅在压缩高度方面规格不同的两个活塞的例子的图。
图5是示意地示出活塞与形成有膜厚不同的隔热膜的燃烧室的顶棚面组合而得到的发动机的例子的图。
具体实施方式
以下，基于附图对本发明的实施方式进行说明。此外，对各图中共通的要素标注相同的标号并省略重复的说明。另外，本发明并非由以下的实施方式限定。
图1是说明本发明的实施方式的发动机的制造方法的流程图。如图1所示，在本实施方式的方法中，首先铸造发动机的汽缸盖毛坯(步骤S1)。汽缸盖毛坯在其表面具有燃烧室的顶棚面。此外，所述燃烧室被定义为，当将通过本实施方式的方法制造出的汽缸盖组装于汽缸体时，由汽缸体的汽缸孔面、收容于汽缸孔面的活塞的顶面、汽缸盖的下表面、以及在汽缸盖配设的进气门和排气门的伞部的下表面包围的空间。
汽缸盖毛坯另外至少具备配设有进气门的进气口和配设有排气门的排气口。在步骤S1中，例如，将用于形成进气口、排气口的多个芯配设于铸模的内部。接下来，使铝合金的熔融金属流入铸模的内部。在熔融金属凝固后从铸模取出的物体为汽缸盖毛坯。此外，这样的汽缸盖毛坯的铸造法例如像日本特开2000-356165所公开的那样是公知的，所以省略详细的说明。
继步骤S1之后，进行汽缸盖毛坯的机械加工(步骤S2)。在步骤S2中，通过开孔加工来形成用于支承进气门以及排气门的杆部的气门引导件和/或用于安装供这些气门的伞部落座的座环(seat ring)的孔。另外，在步骤S2中，通过开孔加工来形成供在后述的步骤S4中使用的定位销插入的孔、用于将汽缸盖毛坯紧固于汽缸体的孔、以及供润滑油流动的油路等。在步骤S2中，还进行对在步骤S1中形成的进气口以及排气口的内表面的切削加工。并且，在这些加工之后，通过压入、热装或者冷装将气门导件和座环插入所对应的孔。
继步骤S2之后，在燃烧室的顶棚面形成隔热膜(步骤S3)。在步骤S3中，例如像以下那样形成隔热膜。首先，向整个上述顶棚面喷镀镍铬类的陶瓷颗粒。接下来，向镍铬类的膜的整个表面喷镀氧化锆颗粒。根据这样的两阶段的喷镀，能够形成具备镍铬类的中间层和氧化锆的表面层的喷镀膜作为隔热膜。所述喷镀膜具有源于在喷镀的过程中形成的内部气泡的多孔质结构。因此，所述喷镀膜作为在热传导率和体积热容量方面比汽缸盖毛坯低的隔热膜发挥功能。不特别限定喷镀方式，可以采用火焰喷镀、高速火焰喷镀、电弧喷镀、等离子体喷镀以及激光喷镀等各种方式。
此外，在步骤S3中，也可以替代喷镀镍铬类的陶瓷颗粒和/或氧化锆颗粒这一方案而适当地组合氮化硅、氧化钇、氧化钛等陶瓷颗粒和/或金属陶瓷、莫来石、堇青石、滑石等复合陶瓷颗粒并进行喷镀。另外，在步骤S3中，也可以在上述顶棚面形成阳极氧化膜。也可以在上述顶棚面形成含有中空颗粒的绝热涂料的涂布膜。也可以在上述顶棚面形成具有由发泡剂造成的气孔的无机二氧化硅膜。这些膜与喷镀膜同样地具有多孔质结构，作为在热传导率和体积热容量方面比汽缸盖毛坯低的隔热膜发挥功能。另外，在步骤S3中，也可以在上述顶棚面形成绝热涂料的涂布膜和/或无机二氧化硅膜。这些膜虽然不具有多孔质结构，但能作为热传导率比汽缸盖毛坯低的隔热膜发挥功能。
在步骤S3中，根据设为目标的热物理性质(热传导率和体积热容量)，在50μm～200μm的范围内调整在上述顶棚面形成的隔热膜的膜厚。此外，有时在隔热膜的表面产生源于多孔质结构的细微的凹凸。因此，优选在调整隔热膜的膜厚时进行以膜表面的平滑化为目的的研磨。但是，在隔热膜的构造方面，必要以上的研磨会导致隔热膜的损伤，所以，即使是以平滑化为目的的研磨也优选停留在必要最小限度的范围内。
继步骤S3之后，计测隔热膜的膜厚(步骤S4)。图2是说明隔热膜的膜厚计测方法的一例的图。如图2所示，汽缸盖毛坯10具有孔12。孔12在步骤S2中形成。在孔12插入了加工台30所具有的X、Y基准用的定位销32。由此，将汽缸盖毛坯10固定于加工台30的基准位置(Z基准)。
在图2中描绘出了汽缸盖毛坯10所具有的燃烧室的顶棚面14的一部分。另外，在图2中仅描绘出一个汽缸盖毛坯10所具有的气口(进气口或者排气口)16，在气口16的顶棚面14侧的开口部插入了在步骤S2中所说明的座环18。另外，在与气口16连通的孔插入了在步骤S2中所说明的气门引导件20。在顶棚面14形成有在步骤S3中所说明的隔热膜22。
隔热膜22与安装于NC(Numerical Control：数字控制)设备的坐标测定单元34相对。通过使坐标测定单元34的测定子34a移动到隔热膜22的附近来计测隔热膜22的膜厚方向上的坐标。向NC设备的控制器输出坐标的计测值并进行记录。优选在隔热膜22的多处位置进行使用坐标测定单元34的坐标的计测。这是因为隔热膜22有时会像图3所示出的那样相对于顶棚面14倾斜。例如，若在多处位置进行坐标的计测并且求出平均值，则能够更准确地求出隔热膜22的膜厚。
此外，也可以是，在步骤S4中，替代使用图2所示的坐标测定单元34来计测隔热膜22的膜厚这一方案而使用激光位移计、使用线激光的高低差计测以及涡电流式的膜厚计等公知的设备来计测隔热膜22的膜厚。
返回图1，继续制造方法的说明。继步骤S4之后，选择与上述顶棚面组合的活塞的等级(步骤S5)。在步骤S5中，例如，根据在步骤S4中计测出的隔热膜的膜厚与成膜面积的积来算出隔热膜的体积。在隔热膜具有多孔质结构的情况下，隔热膜的体积被算作含有内部细孔的膜整体的体积。因为预先知道了在步骤S3中形成隔热膜的区域，所以基本上不需要计测成膜面积。例如，在整个上述顶棚面形成隔热膜的情况下，将上述顶棚面的表面积设为成膜面积即可。但是，若期望准确地算出隔热膜的体积，则也可以使用图2所示的坐标测定单元34等来计测隔热膜的坐标并算出成膜面积。
在步骤S5中选择的活塞的等级是与压缩高度相对应的等级。图4是示出仅在压缩高度方面规格不同的两个活塞的例子的图。压缩高度CH是指从插入活塞销的孔的中心CPH到活塞的顶岸(top land)的上端TP的距离。当对图4所示的活塞40a的压缩高度CH与活塞40b的压缩高度CH进行比较时，活塞40b(压缩高度CHb)低于活塞40a(压缩高度CHa)。活塞40a被分类为例如等级R1，活塞40b被分类为例如等级R2。
此外，在图4中例示出两个等级R1、R2作为活塞的等级，当然也可以将在步骤S5中作为选择对象的活塞的等级数设定为三以上。在此，例如能够通过对作为基准的等级的活塞的顶面进行切削加工而改变从顶圈槽到顶岸的上端TP为止的宽度(顶岸宽度)来准备压缩高度CH不同的活塞。之所以改变顶岸宽度是为了能够使与压缩高度CH的改变相伴的活塞姿势的偏移最小，另外也是为了不对油消耗量和/或活塞撞击声造成影响。但是，在该情况下，为了使得腔室等凹部的容积在顶岸宽度的改变前后不发生变化，优选对所述凹部的表面进行切削加工。另外，当在活塞的顶面形成有气门凹槽(valve recess)的情况下，为了防止气门冲击(valve stamp)，优选对所述气门凹槽的表面进行切削加工来调整其深度。
在步骤S5中，例如，选择能够使得因在相同步骤中算出的隔热膜的计测体积偏离设计值的偏离量而产生的、活塞处于上止点位置时的燃烧室的容积偏离设计值的偏离量最小的等级的活塞。考虑在步骤S3中调整的膜厚和成膜面积而事先设定所述设计值作为在上述顶棚面形成的隔热膜的体积。图5是示意地示出活塞与形成有膜厚不同的隔热膜的燃烧室的顶棚面组合而得到的发动机的例子的图。此外，图5中仅描绘出上止点处的活塞和隔热膜，省略了收容活塞的汽缸、形成有隔热膜的顶棚面。
当对图5所示的隔热膜22a与隔热膜22b的膜厚TF进行比较时，隔热膜22b(膜厚TFb)比隔热膜22a(膜厚TFa)厚。因此，例如，使隔热膜22a与压缩高度CH相对较高的等级R1的活塞40a组合。另外，例如，使隔热膜22b与压缩高度CH相对较低的等级R2的活塞40b组合。通过这样做，使得从上端TP到隔热膜的距离Da、或者从上端TP到隔热膜的距离Db处于预定范围。也就是说，在图5所示的任一发动机中均使得燃烧室的容积处于预定范围。
再次回到图1，继续制造方法的说明。继步骤S5之后，将在步骤S5中选择的活塞的等级刻印于汽缸盖(步骤S6)。所述刻印作为指示应该与上述顶棚面组合的活塞的等级的信息而被记录于能够从外部目视的汽缸盖的表面。例如通过标号的打刻和/或利用激光加工的雕刻来记录所述信息。但是，也可以使用QR码(注册商标)来替代标号。另外，也可以使用根据切口的位置和/或个数进行的识别来替代标号。通过记录这样的信息，不仅在组装发动机时，在分解发动机并将活塞更换为新的活塞时也能选择与上述顶棚面组合的最佳的等级的活塞。
根据以上所说明的本实施方式的方法，能够基于在上述顶棚面形成的隔热膜的体积来决定应该与上述顶棚面组合的最佳的活塞的等级。因此，能够在组装发动机时使燃烧室的容积处于预定范围。另外，根据本实施方式的方法，也可以将最佳的活塞的等级记录在汽缸盖。因此，在组装发动机时自不必说，在将活塞更换为新的活塞时也能够防止燃烧室的容积偏离预定范围。
此外，在上述实施方式中，图1的步骤S1、S2相当于第1发明中的“准备工序”，步骤S3相当于该发明中的“成膜工序”，步骤S4相当于该发明中的“计测工序”，步骤S5相当于该发明中的“选择工序”。另外，在上述实施方式中，图1的步骤S6相当于第2发明中的“记录工序”。
并且，在上述实施方式中，以选择使得因隔热膜的计测体积偏离设计值的偏离量而产生的、活塞处于上止点位置时的燃烧室的容积偏离设计值的偏离量最小的等级的活塞这一情况为前提进行了说明。但是，即使是等级与使得上述偏离量最小的等级不同的活塞，若属于能够在与上述顶棚面组合时结果使得燃烧室的容积处于预定范围的等级的活塞(例如，使得上述偏离量第2小的等级的活塞)，则也可以选择该等级的活塞来替代使得上述偏离量最小的等级的活塞。也就是说，若是属于与上述偏离量相对应的等级的活塞，则可以选择该等级的活塞来替代使得上述偏离量最小的等级的活塞。
Claims (4)
1.一种发动机的制造方法，其特征在于，包括：
准备工序，准备具有形成燃烧室的顶棚面的表面的汽缸盖；
成膜工序，在所述顶棚面形成隔热膜；
计测工序，计测所述隔热膜的体积；以及
选择工序，从根据活塞的压缩高度设定的多个等级中选择与所述顶棚面组合的活塞的等级，该所选择的活塞的等级与所述隔热膜的计测体积偏离设计值的偏离量相对应。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
将与在所述选择工序中选择的等级相关的信息记录于所述汽缸盖的表面。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，
在所述选择工序中选择的所述活塞的等级是具有如下压缩高度的等级，该压缩高度使得因所述隔热膜的计测体积偏离设计值的所述偏离量而产生的、所述活塞处于上止点位置时的燃烧室的容积偏离设计值的偏离量最小。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，
在所述成膜工序中形成的所述隔热膜是具有多孔质结构的隔热膜。
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