JP2015096634A - Method of forming heat-shielding film for internal engine - Google Patents
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Description
この発明は、内燃機関の遮熱膜の形成方法に関する。 The present invention relates to a method for forming a thermal barrier film for an internal combustion engine.
従来、内燃機関の燃焼室の壁面を構成する部材に遮熱膜を形成する技術が知られている。例えば、特許文献1には、アルミニウムやその合金を母材とする燃焼室の壁面を構成する部材にアルマイトからなる陽極酸化皮膜を形成する技術が開示されている。燃焼室の壁面を構成する部材に陽極酸化皮膜のような遮熱膜が形成されることにより、燃焼室の壁面における断熱性が向上する。この結果、内燃機関における燃焼の熱効率を向上させることができる。 Conventionally, a technique for forming a thermal barrier film on a member constituting a wall surface of a combustion chamber of an internal combustion engine is known. For example, Patent Document 1 discloses a technique for forming an anodized film made of alumite on a member constituting a wall surface of a combustion chamber whose base material is aluminum or an alloy thereof. By forming a thermal barrier film such as an anodized film on the member constituting the wall surface of the combustion chamber, the heat insulating property on the wall surface of the combustion chamber is improved. As a result, the thermal efficiency of combustion in the internal combustion engine can be improved.
ところで、上記の陽極酸化皮膜は、内燃機関の燃焼室内で高温に曝されると、燃焼室の壁面を構成する部材の熱膨張に引っ張られて亀裂が発生することがある。この結果、燃焼ガスと燃焼室の壁面を構成する部材とが直接接触して、内燃機関における断熱性が損なわれる恐れがある。 By the way, when the anodic oxide film is exposed to a high temperature in the combustion chamber of the internal combustion engine, a crack may be generated by being pulled by thermal expansion of a member constituting the wall surface of the combustion chamber. As a result, the combustion gas and the members constituting the wall surface of the combustion chamber are in direct contact with each other, which may impair the heat insulation in the internal combustion engine.
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、燃焼室が高温になった際の陽極酸化皮膜の亀裂の発生を防止することができる内燃機関の遮熱膜の形成方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and a method for forming a thermal barrier film for an internal combustion engine that can prevent the occurrence of cracks in the anodized film when the combustion chamber becomes hot. The purpose is to provide.
第1の発明は、上記の目的を達成するため、
内燃機関の燃焼室の壁面を構成する部材に陽極酸化皮膜を形成する内燃機関の遮熱膜の形成方法であって、
前記部材の表面にアルマイト皮膜を形成する工程と、
前記部材が熱膨張を引き起こす温度で前記アルマイト皮膜に封孔処理を行う工程と、
を備えることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the first invention provides
A method for forming a thermal barrier film of an internal combustion engine, wherein an anodized film is formed on a member constituting a wall surface of a combustion chamber of the internal combustion engine,
Forming an alumite film on the surface of the member;
Performing a sealing treatment on the alumite film at a temperature at which the member causes thermal expansion;
It is characterized by providing.
第1の発明によれば、燃焼室の壁面を構成する部材の熱膨張による陽極酸化皮膜の分断を防止することができる。この結果、アルマイト皮膜の内部への燃焼ガス及び燃料の侵入を抑制することができる。また、陽極酸化皮膜の断熱性が損なわれることを防止できる。 According to the first invention, it is possible to prevent the anodized film from being divided by the thermal expansion of the members constituting the wall surface of the combustion chamber. As a result, the intrusion of combustion gas and fuel into the alumite film can be suppressed. Moreover, it can prevent that the heat insulation of an anodized film is impaired.
実施の形態1.
以下、本実施の形態に係る内燃機関の遮熱膜の形成方法について、図1、図2、そして図3を参照しながら説明する。
Embodiment 1 FIG.
Hereinafter, a method for forming a thermal barrier film for an internal combustion engine according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 1, 2, and 3.
図1は、内燃機関の燃焼室の壁面を構成する部材に形成されている遮熱膜について表した図である。図1(a)には、内燃機関の燃焼室の壁面を構成する部材(以下、部材10という。)が表されている。部材10は、アルミニウム合金が母材である。部材10の表面には、遮熱膜として陽極酸化皮膜20が形成されている。以下に、陽極酸化皮膜20について説明する。
FIG. 1 is a view showing a heat shield film formed on a member constituting a wall surface of a combustion chamber of an internal combustion engine. FIG. 1A shows a member (hereinafter referred to as a member 10) constituting the wall surface of the combustion chamber of the internal combustion engine. The
図1に示すように、陽極酸化皮膜20は、アルマイト皮膜14と封孔剤16とから構成されている。アルマイト皮膜14は、部材10の母材であるアルミニウム合金を陽極酸化処理することにより形成される多孔質皮膜である。アルマイト皮膜14と部材10との間には、バリア層12が形成されている。
As shown in FIG. 1, the anodic oxide film 20 is composed of an
封孔剤16は、アルマイト皮膜14の内部に形成された連通孔Aを封止して、アルマイト皮膜14の内部への燃焼ガス及び燃料の侵入を抑制し、陽極酸化皮膜20の断熱性が損なわれることを防止する目的で設けられるものである。封孔剤16としては、塗布硬化後、シリカ等の耐熱性のある材質が主成分として作用する材料(好ましくはポリシラザン又は、ポリシロキサン)が用いられる。また、熱膨張による応力緩和のため、亀裂部のみは弾性係数の低い材料であっても構わない。さらに、封孔剤16を塗布することにより、陽極酸化皮膜20の表面の粗度を改善することができる。さらに、陽極酸化皮膜20の強度を向上させることができる。このように、封孔剤16は、陽極酸化皮膜20のもつ性能を維持し、陽極酸化皮膜20の信頼性を向上させるために塗布されている。
The
ところで、エンジン運転中は、燃焼室内の温度が上昇して部材10が熱膨張を引き起こす。このときに、部材10の熱膨張に引っ張られて陽極酸化皮膜20に亀裂が生じることがある。これについて、以下に図1(b)を用いて説明する。なお、本明細書中において、部材10が熱膨張を引き起こす部材10の周囲の温度を高温場と表現する。
By the way, during engine operation, the temperature in the combustion chamber rises and the
図1(b)は、エンジン運転中に引き起こされる陽極酸化皮膜20の変化について表した図である。図1(b)には、エンジン運転中に燃焼室内が高温場に変化した際に、陽極酸化皮膜20に亀裂が発生する様子が示されている。この亀裂は、燃焼室内が高温場になると熱膨張したアルミニウム合金に陽極酸化皮膜20が引っ張られることで発生する。これは、アルマイトの熱膨張率がアルミニウム合金の約1/5であるために引き起こされる。この亀裂の発生により、アルマイト皮膜14、バリア層12、そして封孔剤16が同時に分断してしまう。この結果、陽極酸化皮膜20のもつ性能が維持できなくなる。
FIG. 1B is a diagram showing changes in the anodic oxide film 20 caused during engine operation. FIG. 1B shows a state in which cracks occur in the anodized film 20 when the combustion chamber changes to a high temperature field during engine operation. This crack is generated when the anodized film 20 is pulled by the thermally expanded aluminum alloy when the combustion chamber becomes a high temperature field. This is caused by the fact that the coefficient of thermal expansion of alumite is about 1/5 that of an aluminum alloy. Due to the occurrence of this crack, the
そこで、本実施の形態では、部材10に陽極酸化皮膜20を形成する製膜処理において、温度を高温場に設定してアルマイト皮膜14に封孔剤16を塗布する封孔処理を行う。これにより、エンジン運転中に燃焼室が高温場になった場合でも、陽極酸化皮膜20のもつ性能が維持できる。以下、図2及び図3を参照して、この封孔処理について詳述する。
Therefore, in the present embodiment, in the film forming process for forming the anodic oxide film 20 on the
図2は、封孔処理を行う温度について説明するための図である。図2の縦軸は、ピストンの温度変化を示している。ここで、ピストンは、部材10の具体例として用いられている。図2の横軸は、エンジン回転数の変化を示している。図2には、ピストンの温度変化とエンジン回転数との関係を示す実線が示されている。
FIG. 2 is a diagram for explaining the temperature at which the sealing process is performed. The vertical axis in FIG. 2 indicates the temperature change of the piston. Here, the piston is used as a specific example of the
図2に示される実線において、ピストン温度が最高値になる点が最高出力点として表示されている。また、図2には、アルミニウム合金が軟化する温度(以下、Al合金軟化温度という。)が示されている。ここで、本実施の形態において、封孔処理を行う温度である封孔剤塗布温度は、Al合金軟化温度と最高出力点との間の温度で設定される。これは、アルミニウム合金が軟化することなく、かつエンジンの燃焼室内で想定される最高温度以上の温度で封孔処理を行うためである。次に、封孔剤塗布温度で封孔処理を行う製膜処理の工程について、図3を参照して説明する。なお、部材10を高温場の環境に置くことにより、部材10の温度を封孔剤塗布温度にまで上昇させることができる。
In the solid line shown in FIG. 2, the point at which the piston temperature reaches the maximum value is displayed as the maximum output point. FIG. 2 shows the temperature at which the aluminum alloy softens (hereinafter referred to as the Al alloy softening temperature). Here, in this Embodiment, the sealing agent application temperature which is a temperature which performs a sealing process is set by the temperature between Al alloy softening temperature and a maximum output point. This is because the aluminum alloy is sealed without being softened and at a temperature equal to or higher than the maximum temperature assumed in the combustion chamber of the engine. Next, the film forming process for performing the sealing process at the sealing agent application temperature will be described with reference to FIG. In addition, the temperature of the
図3は、陽極酸化皮膜20の製膜処理工程と、エンジン内が高温場になった場合の陽極酸化皮膜20について表した図である。図3(a)は、従来の技術で形成した陽極酸化皮膜20について表した図である。従来の技術では、常温場において陽極酸化処理が施されて、部材10にアルマイト皮膜14が形成される。ここで、常温場とは、アルミニウム合金が熱膨張を引き起こすことのない部材10の周囲の温度をいう。
FIG. 3 is a diagram illustrating the film forming process of the anodic oxide film 20 and the anodic oxide film 20 when the inside of the engine is in a high temperature field. FIG. 3A is a diagram showing an anodic oxide film 20 formed by a conventional technique. In the conventional technique, anodization is performed in a room temperature field, and an
次に、常温場において封孔処理が施されて、アルマイト皮膜14に封孔剤16が塗布される。
Next, a sealing treatment is performed in a room temperature field, and a sealing
図3(a)には、エンジン運転中に燃焼室が高温場になった際、従来の技術によって形成された陽極酸化皮膜20に亀裂が発生する様子が示されている。従来の技術では、この亀裂が生じることで陽極酸化皮膜20のもつ性能が維持できなくなっていた。 FIG. 3A shows a state in which cracks occur in the anodized film 20 formed by the conventional technique when the combustion chamber becomes a high temperature field during engine operation. In the prior art, the performance of the anodized film 20 cannot be maintained due to the occurrence of this crack.
図3(b)は、本実施の形態の陽極酸化皮膜20の形成方法について説明するための図である。本実施の形態では、常温場において陽極酸化処理が施されて、部材10にアルマイト皮膜14が形成される。次に、アルマイト皮膜14が形成された部材10を高温場の環境に置くことにより、部材10が熱膨張を引き起こし、アルマイト皮膜14に亀裂が生じる。次に、亀裂が生じたアルマイト皮膜14に封孔剤16を塗布する。これにより、アルマイト皮膜14の亀裂が生じている部分にも封孔剤16が含浸する。
FIG. 3B is a diagram for explaining a method of forming the anodic oxide film 20 of the present embodiment. In the present embodiment, anodization is performed in a room temperature field, and an
このように、アルマイト皮膜14の亀裂が生じている部分にも封孔剤16を含浸させ封孔処理を行うことによって、エンジン運転中に燃焼室が高温場になり部材10が熱膨張を引き起こしたときにも、陽極酸化皮膜20の構造を維持させることができる。このため、部材10の熱膨張による陽極酸化皮膜20の分断を防止することができる。この結果、アルマイト皮膜14の内部への燃焼ガス及び燃料の侵入を抑制することができる。また、陽極酸化皮膜20の断熱性が損なわれることを防止できる。
Thus, by impregnating the sealing
[封孔剤構成1]
また、燃焼室内が高温場になっても陽極酸化皮膜20のもつ性能を維持させるために、封孔剤の熱膨張率をアルミニウム合金の熱膨張率と同等のものにする構成(以下、封孔剤構成1という。)をとる手法がある。以下に、封孔剤構成1について図4を参照して説明する。
[Sealing agent composition 1]
Further, in order to maintain the performance of the anodized film 20 even when the combustion chamber becomes a high temperature field, a configuration in which the thermal expansion coefficient of the sealing agent is equivalent to the thermal expansion coefficient of the aluminum alloy (hereinafter referred to as sealing) There is a method of taking the composition 1). Below, the sealing agent structure 1 is demonstrated with reference to FIG.
図4は、封孔剤構成1について説明するための図である。図4に示す陽極酸化皮膜20には、部材のアルミニウム合金と熱膨張率が同等の封孔剤160が封孔処理されている。図4には、部材10がエンジン運転中に熱膨張を引き起こす様子が表されている。図4には、部材10の熱膨張に引っ張られてアルマイト皮膜14に亀裂が生じる様子が表されている。しかし、封孔剤160は、部材10の熱膨張に引っ張られても、その構造を維持している。これは、封孔剤160が部材10と同等の熱膨張率を有するためである。このように、エンジン運転中に燃焼室が高温場になった場合でも封孔剤160には亀裂が生じない。
FIG. 4 is a diagram for explaining the sealant configuration 1. A sealing
[封孔剤構成2]
また、燃焼室内が高温場になっても陽極酸化皮膜20のもつ性能を維持するために、封孔剤とアルマイト皮膜との間に熱膨張率がアルミニウム合金と同等の層を設ける構成(以下、封孔剤構成2という。)をとる手法がある。封孔剤構成2について、図5を参照して説明する。
[Sealing agent composition 2]
In addition, in order to maintain the performance of the anodized film 20 even when the combustion chamber is at a high temperature, a layer having a thermal expansion coefficient equivalent to that of an aluminum alloy is provided between the sealing agent and the alumite film (hereinafter referred to as “aluminum alloy”). There is a method of taking a sealing agent composition 2. The sealant configuration 2 will be described with reference to FIG.
図5は、封孔剤構成2について説明するための図である。図5に示す封孔剤構成2の陽極酸化皮膜20において、封孔剤16とアルマイト皮膜14との間に中間層18が設けられている。中間層18は、アルミニウム合金と同等の熱膨張率をもっている。中間層18は、アルマイト皮膜14と封孔剤16との熱膨張差を緩和する目的で設けられている。これにより、封孔剤16が部材10の熱膨張に引っ張られて分断することを防止できる。
FIG. 5 is a diagram for explaining the sealant configuration 2. In the anodic oxide film 20 having the sealing agent structure 2 shown in FIG. 5, an
10 部材
12 バリア層
14 アルマイト皮膜
16 封孔剤
20 陽極酸化皮膜
10
Claims (1)
前記部材の表面にアルマイト皮膜を形成する工程と、
前記部材が熱膨張を引き起こす温度で前記アルマイト皮膜に封孔処理を行う工程と、
を備えることを特徴とする内燃機関の遮熱膜の形成方法。 A method for forming a thermal barrier film of an internal combustion engine, wherein an anodized film is formed on a member constituting a wall surface of a combustion chamber of the internal combustion engine,
Forming an alumite film on the surface of the member;
Performing a sealing treatment on the alumite film at a temperature at which the member causes thermal expansion;
A method for forming a thermal barrier film for an internal combustion engine.
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---|---|---|---|---|
JP2017155639A (en) * | 2016-03-01 | 2017-09-07 | トヨタ自動車株式会社 | Combustion chamber structure of internal combustion engine |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH06192887A (en) * | 1991-08-18 | 1994-07-12 | Joseph Yahalom | Protective covering for metal part for use at high temperature |
JPH08158095A (en) * | 1994-12-07 | 1996-06-18 | Tateyama Alum Ind Co Ltd | Aluminum material and aluminum alloy material having linear pattern and production thereof |
JP2005298945A (en) * | 2004-04-15 | 2005-10-27 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Corrosion resistant surface treated article and its production method |
JP2005350741A (en) * | 2004-06-11 | 2005-12-22 | Yoshino Kk | Oxide film structure of iodine or iodine compound-sealed metallic material base and its forming method and applied article having the film structure |
JP2013060620A (en) * | 2011-09-12 | 2013-04-04 | Toyota Motor Corp | Internal combustion engine and method for manufacturing the same |
-
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Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH06192887A (en) * | 1991-08-18 | 1994-07-12 | Joseph Yahalom | Protective covering for metal part for use at high temperature |
JPH08158095A (en) * | 1994-12-07 | 1996-06-18 | Tateyama Alum Ind Co Ltd | Aluminum material and aluminum alloy material having linear pattern and production thereof |
JP2005298945A (en) * | 2004-04-15 | 2005-10-27 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Corrosion resistant surface treated article and its production method |
JP2005350741A (en) * | 2004-06-11 | 2005-12-22 | Yoshino Kk | Oxide film structure of iodine or iodine compound-sealed metallic material base and its forming method and applied article having the film structure |
JP2013060620A (en) * | 2011-09-12 | 2013-04-04 | Toyota Motor Corp | Internal combustion engine and method for manufacturing the same |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2017155639A (en) * | 2016-03-01 | 2017-09-07 | トヨタ自動車株式会社 | Combustion chamber structure of internal combustion engine |
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