JP2021095873A - 内燃機関の製造方法および内燃機関 - Google Patents
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Abstract
Description
図1は、本発明の一実施形態にかかる製造方法により製造される内燃機関の概略構成を示すシステム図であり、図2は、内燃機関の主要部の断面図である。本図に示される内燃機関(以下、単にエンジンという)は、4サイクルのガソリンエンジンであって、シリンダブロック1、シリンダヘッド3、およびピストン5を備えている。シリンダブロック1およびシリンダヘッド3は、円筒状の気筒2を内部に形成する部材であり、請求項にいう「気筒形成部材」に相当する。すなわち、シリンダブロック1は、気筒2の周面を規定する壁面(シリンダーライナ)を有しており、シリンダヘッド3は、気筒2を上から閉塞するようにシリンダブロック1の上面に取り付けられている。ピストン5は、シリンダブロック1の内周面(シリンダーライナ)と摺動可能な外周面を有する円筒形の部材であり、気筒2の内部に往復動可能に収容されている。なお、当実施形態のエンジンは、自動車等の車両に動力源として搭載される車載エンジンであり、典型的には複数の気筒2を有する多気筒型のものである。ただし、ここでは簡略化のため、1つの気筒2のみに着目してエンジンの説明を進める。
図2に示すように、ピストン5の冠面5a(以下、単にピストン冠面5aともいう)には、断熱層30が形成されている。断熱層30は、ピストン5よりも熱伝導率の低い樹脂材料により構成されている。すなわち、ピストン5がアルミニウム合金等の金属材料により構成されているのに対し、断熱層30は、ピストン5を構成する金属材料(母材)よりも熱伝導率が大幅に低い樹脂材料により構成されている。
次に、以上のような構造を有する当実施形態のエンジンを製造する方法について説明する。図3は、当実施形態のエンジンの製造方法の具体的手順を示すフローチャートである。なお、このフローチャートに示す製造方法は、主に断熱層30の形成に関するものである。このため、当該方法を実施する前提として、エンジンを構成する主要部品(シリンダブロック1、シリンダヘッド3、ピストン5等)は既に用意されているものとする。
以上説明したように、当実施形態では、ペースト状の被膜材30Aをピストン冠面5aに塗布するステップ(S1)と、塗布後のピストン5を含む主要部品を互いに組み付けて完成前エンジンを構築するステップ(S3)と、噴射量および噴射時期が異なる2種類のモードで完成前エンジンを運転するステップ(S4,S6)とを含む方法により、ピストン冠面5aに断熱層30が形成される。このような構成によれば、断熱層30の品質を良好に確保しつつその形成を容易化できるという利点がある。
上記実施形態では、付着抑制モードによる運転を予め定められた第1期間T1に亘って継続した後、本格モードによる運転に移行するようにしたが、モード切り替えのタイミングを決定する方法はこれに限られない。例えば、被膜材30Aの焼成のための運転(試験運転)中に排出される排気ガスに含まれるトルエン(希釈剤)の含有量をセンサにより検出すれば、被膜材30Aの硬化(焼成)がどの程度進行したかを判定できると考えられる。このため、上記センサを用いて排気ガス中のトルエンの含有量をモニターし、当該含有量が所定の閾値(被膜材30Aの表面が十分に硬化したとみなせる値)まで低下した時点で、運転モードを付着抑制モードから本格モードに移行させるようにしてもよい。これにより、本格モードへの移行に適したタイミング、つまり被膜材30Aの表面が十分に硬化したタイミングを精度よく判定することが可能になる。ただし、被膜材30Aの表面を十分に硬化するのに要する期間は、実験的にある程度の精度で求めておくことが可能である。上記実施形態では、このことを利用して、付着抑制モードと本格モードとを単純に時間で区切るようにした。これにより、特別な追加設備(センサ等)を設けることなく、燃焼熱を利用した被膜材30Aの焼成作業を適切に行うことが可能になる。
2 :気筒
3 :シリンダヘッド(気筒形成部材)
5 :ピストン
5a :(ピストンの)冠面
11 :インジェクタ
30 :断熱層
30A :被膜材
C :燃焼室
Claims (9)
- 内側に気筒を形成する気筒形成部材と、気筒内に往復動可能に収容されたピストンと、気筒とピストンとにより画成された燃焼室に燃料を供給するインジェクタと、燃焼室を規定する燃焼室壁面の少なくとも一部を覆いかつ当該燃焼室壁面よりも熱伝導率の低い断熱層とを備えた内燃機関を製造する方法であって、
前記断熱層の材料である被膜材を前記燃焼室壁面に塗布する塗布ステップと、
前記被膜材が未硬化の状態で前記気筒形成部材に前記ピストンを組み付ける組立ステップと、
前記インジェクタから噴射された燃料を燃焼させて前記ピストンを往復動させることにより、前記被膜材を加熱して硬化させる焼成ステップとを含み、
前記焼成ステップは、その少なくとも初期に実施され、噴射された燃料が前記被膜材の表面に付着することが抑制される態様で前記インジェクタから燃料を噴射する第1焼成ステップを含む、ことを特徴とする内燃機関の製造方法。 - 請求項1に記載の内燃機関の製造方法において、
前記塗布ステップでは、前記被膜材を少なくとも前記ピストンの冠面に塗布し、
前記第1焼成ステップでは、前記インジェクタからの燃料の噴射期間を吸気下死点を含む期間に設定する、ことを特徴とする内燃機関の製造方法。 - 請求項2に記載の内燃機関の製造方法において、
前記焼成ステップは、前記第1焼成ステップと、当該第1焼成ステップの後に実施され、前記インジェクタからの燃料の噴射開始時期および噴射終了時期を前記第1焼成ステップのときよりも進角させる第2焼成ステップとを含む、ことを特徴とする内燃機関の製造方法。 - 請求項1または2に記載の内燃機関の製造方法において、
前記焼成ステップは、前記第1焼成ステップと、当該第1焼成ステップの後に実施される第2焼成ステップとを含み、
前記第1焼成ステップでは、前記インジェクタからの燃料の噴射量を前記第2焼成ステップのときよりも減らす、ことを特徴とする内燃機関の製造方法。 - 請求項4に記載の内燃機関の製造方法において、
前記塗布ステップでは、前記被膜材を少なくとも前記ピストンの冠面に塗布し、
前記第1焼成ステップでは、前記インジェクタからの燃料の噴射時期を、前記第2焼成ステップのときよりも前記ピストンが下死点に近くなる時期に設定する、ことを特徴とする内燃機関の製造方法。 - 請求項1または2に記載の内燃機関の製造方法において、
前記焼成ステップは、前記第1焼成ステップと、当該第1焼成ステップの後に実施される第2焼成ステップとを含み、
前記第1焼成ステップでは、前記インジェクタからの燃料の噴射圧を前記第2焼成ステップのときよりも低下させる、ことを特徴とする内燃機関の製造方法。 - 請求項3〜6のいずれか1項に記載の内燃機関の製造方法において、
前記第2焼成ステップは、前記第1焼成ステップの開始からの経過時間が予め定められた所定時間に達したときに開始される、ことを特徴とする内燃機関の製造方法。 - 請求項3〜6のいずれか1項に記載の内燃機関の製造方法において、
前記第1焼成ステップにより焼成される前記被膜材の表面の硬化度合いを判定する判定ステップをさらに含み、
前記判定ステップで前記被膜材の表面の硬化が完了したと判定されたときに、前記第1焼成ステップから前記第2焼成ステップに移行する、ことを特徴とする内燃機関の製造方法。 - 請求項1〜8のいずれか1項に記載の製造方法により製造された内燃機関。
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