JP2021095874A - Method of manufacturing internal combustion engine and internal combustion engine - Google Patents

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Abstract

To easily form a heat insulating layer which is excellent in quality, specifically is free from peeling and the like, on a piston crown surface of an internal combustion chamber.SOLUTION: A method of manufacturing an internal combustion engine includes: an application step of applying a coating material as a material for a heat insulating layer to the crown surface of a piston; an assembly step of assembling the piston etc. while the coating material is unhardened; and a firing step of heating and hardening the coating material by combusting fuel injected from an injector thereby reciprocating the piston. The firing step includes a first firing step of combusting the fuel on the condition that an engine speed becomes a first speed N1, and a second firing step, following the first firing step, of combusting the fuel on the condition that the engine speed becomes a second speed N2 higher than the first speed N1.SELECTED DRAWING: Figure 5

Description

本発明は、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、インジェクタと対向するピストンの冠面を覆いかつ当該ピストンよりも熱伝導率の低い断熱層とを備えた内燃機関およびその製造方法に関する。 The present invention comprises a cylinder forming member that forms a cylinder inside, a piston that is reciprocally housed in the cylinder, an injector that supplies fuel to a combustion chamber defined by the cylinder and the piston, and an injector that faces the injector. The present invention relates to an internal combustion engine and a method for manufacturing the same, which covers the crown surface of the piston and has a heat insulating layer having a thermal conductivity lower than that of the piston.

内燃機関の熱効率を向上させること等を目的として、燃焼室の壁面を断熱層で覆うことが提案されている。例えば、下記特許文献1には、燃焼室を規定する基材の表面に、基材よりも熱伝導率の低い断熱層を形成した内燃機関が開示されている。 It has been proposed to cover the wall surface of the combustion chamber with a heat insulating layer for the purpose of improving the thermal efficiency of the internal combustion engine. For example, Patent Document 1 below discloses an internal combustion engine in which a heat insulating layer having a lower thermal conductivity than that of the base material is formed on the surface of a base material that defines a combustion chamber.

具体的に、特許文献1では、上記断熱層を形成する方法として、当該断熱層の材料である被膜材(Si系樹脂、中空粒子、希釈溶剤などの混合物)を基材の表面に塗布するとともに、その状態でエンジンを組み立てて燃焼試験(着火試験)を行うことが提案されている。被膜材が塗布されたエンジンを燃焼試験に供すれば、その燃焼熱によって上記被膜材の表面が酸化(硬化)し、これによって上記断熱層が形成される。 Specifically, in Patent Document 1, as a method of forming the heat insulating layer, a coating material (a mixture of Si-based resin, hollow particles, a diluting solvent, etc.) which is a material of the heat insulating layer is applied to the surface of the base material. , It is proposed to assemble the engine in that state and perform a combustion test (ignition test). When an engine coated with a coating material is subjected to a combustion test, the surface of the coating material is oxidized (hardened) by the combustion heat, whereby the heat insulating layer is formed.

このような特許文献1の断熱層の形成方法によれば、断熱層を形成するための工程の一部をエンジンの組立後に通常行われる燃焼試験により代用できるので、断熱層の形成にかかる工数を削減できる等の利点がある。 According to the method for forming the heat insulating layer in Patent Document 1, a part of the process for forming the heat insulating layer can be replaced by a combustion test usually performed after the engine is assembled, so that the man-hours required for forming the heat insulating layer can be reduced. There are advantages such as reduction.

特開2014−1718号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2014-1718

しかしながら、本願発明者等の研究によれば、上記特許文献1のように混合気の燃焼熱で被膜材を加熱する方法により断熱層を形成した場合、断熱層の品質が必ずしも安定せず、断熱層の一部に剥がれが生じるケースがあることが判明した。その原因を探ったところ、本願発明者等は、燃焼試験中にインジェクタから供給された燃料の一部が液滴のまま被膜材に付着することが有力な原因であることをつきとめた。すなわち、液滴状態の燃料が被膜材に付着すると、付着した燃料により被膜材が希釈もしくは溶解され(以下、単に希釈という)、この希釈された部分(燃料が付着した部分)において被膜材の粘度が低下する結果、当該部分の被膜材が燃焼試験時の燃焼圧力を受けて飛散し、上述した剥がれを招いているものと考えられる。 However, according to the research by the inventors of the present application, when the heat insulating layer is formed by the method of heating the coating material with the combustion heat of the air-fuel mixture as in Patent Document 1, the quality of the heat insulating layer is not always stable and the heat insulating layer is heat-insulated. It was found that there were cases where peeling occurred in a part of the layer. As a result of investigating the cause, the inventors of the present application have found that a part of the fuel supplied from the injector adheres to the coating material as droplets during the combustion test, which is a probable cause. That is, when the fuel in the droplet state adheres to the coating material, the coating material is diluted or dissolved by the adhered fuel (hereinafter, simply referred to as dilution), and the viscosity of the coating material in this diluted portion (the portion to which the fuel adheres). As a result, it is considered that the coating material of the relevant portion receives the combustion pressure at the time of the combustion test and scatters, causing the above-mentioned peeling.

本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、剥がれ等のない優れた品質の断熱層を容易に形成することが可能な内燃機関の製造方法等を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a method for manufacturing an internal combustion engine or the like, which can easily form a heat insulating layer of excellent quality without peeling or the like. To do.

前記課題を解決するためのものとして、本発明は、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、インジェクタと対向するピストンの冠面を覆いかつ当該ピストン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ピストンの冠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、エンジン回転数が第1回転数になる条件で燃料を燃焼させる第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かつエンジン回転数が前記第1回転数よりも高い第2回転数になる条件で燃料を燃焼させる第2焼成ステップを含む、ことを特徴とするものである(請求項1)。 To solve the above problems, the present invention comprises a cylinder forming member that forms a cylinder inside, a piston that is reciprocally housed in the cylinder, and a combustion chamber defined by the cylinder and the piston. A method for manufacturing an internal combustion engine having an injector for supplying fuel and a heat insulating layer that covers the crown surface of a piston facing the injector and has a heat conductivity lower than that of the piston, and is a material for the heat insulating layer. A coating step of applying the coating material to the crown surface of the piston, an assembly step of assembling the piston to the cylinder forming member in a state where the coating material is uncured, and a fuel injected from the injector to burn the piston. The firing step includes a firing step of heating and curing the coating material by reciprocating the engine, and the firing step includes a first firing step of burning fuel under the condition that the engine rotation speed becomes the first rotation speed. It is characterized by including a second firing step carried out after the first firing step and burning the fuel under the condition that the engine rotation speed becomes a second rotation speed higher than the first rotation speed (claimed). Item 1).

本発明によれば、ピストンの冠面に塗布された被膜材が、ピストンおよび気筒形成部材を含む主要部品の組み立て後に実施される運転時の燃焼熱を利用して焼成(硬化処理)されるので、例えば当該焼成のための運転(焼成ステップ)を、内燃機関の製造過程で通常行われる試験運転(燃焼試験)と兼ねることにより、被膜材の焼成つまり断熱層の形成にかかる工数および費用を削減することができる。 According to the present invention, the coating material applied to the crown surface of the piston is fired (cured) by utilizing the combustion heat during operation carried out after assembling the main parts including the piston and the cylinder forming member. For example, by combining the operation for firing (firing step) with the test operation (combustion test) normally performed in the manufacturing process of the internal combustion engine, the labor and cost required for firing the coating material, that is, forming the heat insulating layer can be reduced. can do.

また、焼成ステップの前段である第1焼成ステップでは、後段の第2焼成ステップのときよりもエンジン回転数が低く抑えられるので、ピストン冠面に塗布された被膜材に燃料が液滴のまま付着する可能性を低減することができる。すなわち、エンジン回転数が低いこと(換言すればピストンの平均的な移動速度が遅いこと)は、ピストンがインジェクタから遠く離れた位置(特に下死点付近)にある時間が高回転時よりも長くなることを意味する。このことは、ピストンがインジェクタから遠く離れている期間内に所要量の燃料を噴射することを可能にし、燃料がピストン冠面に到達する前に燃料を十分に気化させることを可能にする。これにより、インジェクタから噴射された燃料が液滴のままピストン冠面の被膜材に到達(付着)し難くなるので、付着した燃料(特に燃料に含まれるトルエン)によって未硬化の被膜材が希釈される可能性が低減される。したがって、燃焼による大きな圧力(燃焼圧)が被膜材に作用したとしても、被膜材に生じる形状変化を最小限に抑えることができ、硬化後の被膜材からなる断熱層の品質を良好に確保することができる。例えば、仮に燃料の付着によって被膜材が希釈された場合には、この希釈された部分(燃料が付着した部分)において、被膜材の粘度が低下し、高い燃焼圧が作用したときに被膜材が飛散するおそれがある。これに対し、本発明では、燃料が被膜材に付着し難くなるようにエンジン回転数が低い値に制限されるので、前記のような事情で生じる被膜材の飛散の可能性を低減することができる。その結果、断熱層に剥がれ等の不具合が生じる可能性を低減でき、断熱層の品質を良好に確保することができる。 Further, in the first firing step, which is the first stage of the firing step, the engine speed is suppressed to be lower than that in the second firing step in the latter stage, so that the fuel adheres as droplets to the coating material applied to the piston crown surface. The possibility of doing so can be reduced. That is, the low engine speed (in other words, the average moving speed of the piston is slow) means that the piston stays far away from the injector (especially near the bottom dead center) for a longer time than at high speed. Means to be. This allows the piston to inject the required amount of fuel within a period of time far from the injector and allows the fuel to be sufficiently vaporized before it reaches the piston crown. As a result, it becomes difficult for the fuel injected from the injector to reach (adhere) to the coating material on the piston crown surface as droplets, so that the adhered fuel (particularly toluene contained in the fuel) dilutes the uncured coating material. The possibility of fuel is reduced. Therefore, even if a large pressure (combustion pressure) due to combustion acts on the coating material, the shape change that occurs in the coating material can be minimized, and the quality of the heat insulating layer made of the coating material after curing is sufficiently ensured. be able to. For example, if the coating material is diluted by the adhesion of fuel, the viscosity of the coating material decreases in this diluted portion (the portion where the fuel adheres), and when a high combustion pressure acts, the coating material becomes There is a risk of scattering. On the other hand, in the present invention, the engine speed is limited to a low value so that the fuel does not easily adhere to the coating material, so that the possibility of scattering of the coating material caused by the above circumstances can be reduced. it can. As a result, the possibility of problems such as peeling of the heat insulating layer can be reduced, and the quality of the heat insulating layer can be ensured satisfactorily.

逆に、後段の第2焼成ステップではエンジン回転数が高められるので、剥がれ等の不具合を抑制する上述した効果を担保しながら、被膜材の内部の硬化(焼成)を促進することができ、断熱層の形成に要する工数を削減することができる。すなわち、被膜材の硬化は内部よりも表面で速く進行する。一方で、被膜材の表面が十分に硬化すれば(内部は未硬化であっても)、燃料の付着による被膜材の希釈は起こらず、燃焼圧により被膜材の一部が飛散するような事態は避けられると考えられる。本発明では、第1焼成ステップから第2焼成ステップへの移行に応じてエンジン回転数が高められるので、例えば被膜材の表面が十分に硬化したタイミングで第2焼成ステップに移行することにより、被膜材の一部が飛散する前記のような事態を避けながら、エンジン回転数の上昇によって被膜材への加熱頻度(被膜材が高温の燃焼ガスに晒される頻度)を増やすことができ、未硬化である被膜材の内部の硬化速度を速めることができる。これにより、被膜材を全体的に硬化させるのに要する時間を短縮することができ、断熱層の品質を担保しつつその形成を効率化することができる。 On the contrary, since the engine speed is increased in the second firing step in the subsequent stage, it is possible to promote the curing (firing) inside the coating material while ensuring the above-mentioned effect of suppressing defects such as peeling, and heat insulation. The man-hours required to form the layer can be reduced. That is, the curing of the coating material proceeds faster on the surface than on the inside. On the other hand, if the surface of the coating material is sufficiently cured (even if the inside is uncured), the coating material will not be diluted due to the adhesion of fuel, and a part of the coating material will be scattered due to the combustion pressure. Is considered to be avoided. In the present invention, the engine speed is increased according to the transition from the first firing step to the second firing step. Therefore, for example, by shifting to the second firing step at the timing when the surface of the coating material is sufficiently cured, the coating film is formed. While avoiding the above-mentioned situation where a part of the material is scattered, the frequency of heating the coating material (frequency of exposure of the coating material to high-temperature combustion gas) can be increased by increasing the engine speed, and it is uncured. The curing speed inside a certain coating material can be increased. As a result, the time required to cure the coating material as a whole can be shortened, and the formation of the heat insulating layer can be made more efficient while ensuring the quality of the heat insulating layer.

好ましくは、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(請求項2)。 Preferably, in the first firing step, the injection amount of fuel from the injector is reduced as compared with that in the second firing step (claim 2).

ピストン冠面の被膜材にインジェクタからの噴射燃料が液滴のまま到達する可能性は、燃料の噴射量が少ないほど低くなる。この態様では、前段の第1焼成ステップにおいて燃料の噴射量が減らされるので、前記の事情により、噴射された燃料が液滴のまま被膜材に到達する(付着する)可能性をより低減することができる。 The possibility that the fuel injected from the injector reaches the coating material on the crown surface of the piston as droplets decreases as the amount of fuel injected decreases. In this aspect, since the fuel injection amount is reduced in the first firing step of the previous stage, the possibility that the injected fuel reaches (adheres) to the coating material as droplets is further reduced due to the above circumstances. Can be done.

逆に、後段の第2焼成ステップでは燃料の噴射量が増やされるので、当該噴射量の増大によって燃焼熱(加熱能力)を高めることができる。このことは、上述したエンジン回転数の上昇と相俟って、未硬化である被膜材の内部の硬化速度をより速めることにつながる。これにより、被膜材を全体的に硬化させるのに要する時間をより短縮でき、断熱層の形成を十分に効率化することができる。 On the contrary, since the fuel injection amount is increased in the second firing step in the subsequent stage, the combustion heat (heating capacity) can be increased by increasing the injection amount. This, in combination with the increase in engine speed described above, leads to an increase in the curing speed inside the uncured coating material. As a result, the time required to cure the coating material as a whole can be further shortened, and the formation of the heat insulating layer can be made sufficiently efficient.

好ましくは、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(請求項3)。 Preferably, in the first firing step, the injection period of the fuel from the injector is set to a period including the intake bottom dead center (claim 3).

インジェクタからの噴射燃料が液滴のまま被膜材に到達する可能性は、ピストンが下死点に近いほど(言い換えるとピストンがインジェクタから遠ざかるほど)低くなる。この態様では、吸気下死点を含む一連の期間に亘って燃料が噴射されるので、前記の事情により、噴射された燃料が液滴のままピストン冠面の被膜材に到達する(付着する)可能性をより低減することができる。 The possibility that the fuel injected from the injector reaches the coating material as droplets decreases as the piston approaches bottom dead center (in other words, as the piston moves away from the injector). In this aspect, since the fuel is injected over a series of periods including the intake bottom dead center, the injected fuel reaches (adheres) the coating material on the piston crown surface as droplets due to the above circumstances. The possibility can be further reduced.

好ましくは、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(請求項4)。 Preferably, the second firing step is started when the elapsed time from the start of the first firing step reaches a predetermined predetermined time (claim 4).

この態様では、第1焼成ステップから第2焼成ステップへの移行を簡単な方法で決定することができる。 In this aspect, the transition from the first firing step to the second firing step can be determined by a simple method.

本製造方法は、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んでいてもよい。この場合、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が好ましい(請求項5)。 The present manufacturing method may further include a determination step of determining the degree of curing of the surface of the coating material to be fired by the first firing step. In this case, when it is determined in the determination step that the surface of the coating material has been cured, it is preferable to shift from the first firing step to the second firing step (claim 5).

被膜材の表面の硬化が完了すれば、仮に燃料が付着しても被膜材の希釈は起きないので、第1焼成ステップにより被膜材の燃料の付着を抑制する必要性は薄れる。この態様では、被膜材の表面の硬化が完了したタイミングが判定され、判定されたタイミングで第1焼成ステップから第2焼成ステップへの移行が行われるので、燃焼圧による被膜材の飛散を回避する上述した効果を担保しつつ、燃料噴射の態様を適切に切り替えることができる。なお、被膜材の表面の硬化が完了したタイミングは、例えば排気ガス中の希釈剤の含有量を検出するといった直接的な方法で判定してもよいし、予め実験的に求めた期間が経過したことを確認するという間接的な方法で判定してもよい。 Once the surface of the coating material has been cured, even if the fuel adheres, the coating material will not be diluted. Therefore, the need to suppress the adhesion of the fuel to the coating material by the first firing step is reduced. In this aspect, the timing at which the curing of the surface of the coating material is completed is determined, and the transition from the first firing step to the second firing step is performed at the determined timing, so that the coating material is avoided from scattering due to the combustion pressure. The mode of fuel injection can be appropriately switched while ensuring the above-mentioned effects. The timing at which the curing of the surface of the coating material is completed may be determined by a direct method such as detecting the content of the diluent in the exhaust gas, or a period obtained experimentally in advance has elapsed. It may be judged by an indirect method of confirming that.

また、本発明は、上述した製造方法により製造された内燃機関を提供するものである(請求項6)。 The present invention also provides an internal combustion engine manufactured by the above-mentioned manufacturing method (claim 6).

以上説明したように、本発明によれば、内燃機関の燃焼室の壁面に、剥がれ等のない優れた品質の断熱層を容易に形成することができる。 As described above, according to the present invention, it is possible to easily form a heat insulating layer of excellent quality without peeling or the like on the wall surface of the combustion chamber of the internal combustion engine.

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る。It is a system diagram which shows the schematic structure of the internal combustion engine manufactured by the manufacturing method which concerns on one Embodiment of this invention. 上記内燃機関の主要部の断面図である。It is sectional drawing of the main part of the said internal combustion engine. 上記内燃機関の製造方法の具体的手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the specific procedure of the manufacturing method of the said internal combustion engine. ピストン冠面に被膜材を塗布する様子を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the state of applying the coating material to the piston crown surface. 上記被膜材を焼成するための運転時における各種パラメータの時間変化を示すタイムチャートである。It is a time chart which shows the time change of various parameters at the time of operation for firing the said coating material.

[エンジンの全体構成]
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。
[Overall engine configuration]
FIG. 1 is a system diagram showing a schematic configuration of an internal combustion engine manufactured by the manufacturing method according to the embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view of a main part of the internal combustion engine. The internal combustion engine (hereinafter, simply referred to as an engine) shown in this figure is a four-cycle gasoline engine and includes a cylinder block 1, a cylinder head 3, and a piston 5. The cylinder block 1 and the cylinder head 3 are members for forming a cylindrical cylinder 2 inside, and correspond to the "cylinder forming member" in the claim. That is, the cylinder block 1 has a wall surface (cylinder liner) that defines the peripheral surface of the cylinder 2, and the cylinder head 3 is attached to the upper surface of the cylinder block 1 so as to close the cylinder 2 from above. .. The piston 5 is a cylindrical member having an inner peripheral surface (cylinder liner) of the cylinder block 1 and a slidable outer peripheral surface, and is housed inside the cylinder 2 so as to be reciprocating. The engine of this embodiment is an in-vehicle engine mounted as a power source in a vehicle such as an automobile, and is typically a multi-cylinder engine having a plurality of cylinders 2. However, for the sake of simplicity, the engine will be described by focusing on only one cylinder 2.

ピストン5の下方には、エンジンの出力軸であるクランク軸7が設けられており、クランク軸7とピストン5とがコネクティングロッド9を介して連結されている。 A crankshaft 7, which is an output shaft of the engine, is provided below the piston 5, and the crankshaft 7 and the piston 5 are connected via a connecting rod 9.

ピストン5の上方には燃焼室Cが画成されている。すなわち、燃焼室Cは、気筒2の周面を規定する壁面(シリンダブロック1の内周面)と、気筒2の上面を規定する壁面(シリンダヘッド3の下面)と、ピストン5の冠面5a(上面)とにより画成された空間である。 A combustion chamber C is defined above the piston 5. That is, the combustion chamber C has a wall surface defining the peripheral surface of the cylinder 2 (inner peripheral surface of the cylinder block 1), a wall surface defining the upper surface of the cylinder 2 (lower surface of the cylinder head 3), and a crown surface 5a of the piston 5. It is a space defined by (upper surface).

シリンダヘッド3には、インジェクタ11および点火プラグ12が配設されている。インジェクタ11は、燃焼室Cに燃料(ガソリンを主成分とする燃料)を噴射する噴射弁である。点火プラグ12は、燃焼室C内の混合気、つまりインジェクタ11から噴射された燃料が燃焼室C内で空気と混合された混合気に点火するプラグである。 The cylinder head 3 is provided with an injector 11 and a spark plug 12. The injector 11 is an injection valve that injects fuel (fuel containing gasoline as a main component) into the combustion chamber C. The spark plug 12 is a plug that ignites the air-fuel mixture in the combustion chamber C, that is, the air-fuel mixture injected from the injector 11 mixed with air in the combustion chamber C.

点火プラグ12の点火により混合気が燃焼すると、当該燃焼による膨張力を受けてピストン5が上下方向に往復動する。このピストン5の往復動は、コネクティングロッド9を介してクランク軸7に伝達され、クランク軸7を回転させる。 When the air-fuel mixture is burned by the ignition of the spark plug 12, the piston 5 reciprocates in the vertical direction in response to the expansion force generated by the combustion. The reciprocating motion of the piston 5 is transmitted to the crankshaft 7 via the connecting rod 9 to rotate the crankshaft 7.

インジェクタ11は、その先端部が燃焼室Cの天井面C1の中央に位置するように、気筒2の中心軸Zに沿って配置されている(特に図2参照)。インジェクタ11は、その先端部に複数の噴孔を有しており、当該噴孔からピストン5の冠面5aに向けて放射状に燃料を噴射する。なお、図2における符号Fは、インジェクタ11から噴射された燃料の噴霧を表している。 The injector 11 is arranged along the central axis Z of the cylinder 2 so that its tip is located at the center of the ceiling surface C1 of the combustion chamber C (see particularly FIG. 2). The injector 11 has a plurality of injection holes at its tip, and injects fuel radially from the injection holes toward the crown surface 5a of the piston 5. Reference numeral F in FIG. 2 represents spraying of fuel injected from the injector 11.

点火プラグ12は、その先端部が燃焼室Cの天井面C1の中央付近に位置するように、気筒2の中心軸Zに対し傾いた姿勢でインジェクタ11に隣接して取り付けられている。なお、点火プラグ12の先端部には、燃焼室Cに火花を放電するための電極が設けられている。 The spark plug 12 is attached adjacent to the injector 11 in an inclined posture with respect to the central axis Z of the cylinder 2 so that the tip portion thereof is located near the center of the ceiling surface C1 of the combustion chamber C. An electrode for discharging sparks is provided in the combustion chamber C at the tip of the spark plug 12.

図1に示すように、シリンダヘッド3には、燃焼室Cに連通する吸気ポート13および排気ポート14が形成されている。吸気ポート13は、燃焼室Cに吸気を導入するためのポートであり、排気ポート14は、燃焼室Cから排気ガスを導出するためのポートである。シリンダヘッド3には、吸気ポート13の燃焼室C側の開口を開閉する吸気弁15と、排気ポート14の燃焼室C側の開口を開閉する排気弁16とが組み付けられている。 As shown in FIG. 1, the cylinder head 3 is formed with an intake port 13 and an exhaust port 14 communicating with the combustion chamber C. The intake port 13 is a port for introducing intake air into the combustion chamber C, and the exhaust port 14 is a port for deriving exhaust gas from the combustion chamber C. The cylinder head 3 is assembled with an intake valve 15 that opens and closes the opening of the intake port 13 on the combustion chamber C side and an exhaust valve 16 that opens and closes the opening of the exhaust port 14 on the combustion chamber C side.

シリンダヘッド3には、吸気通路20および排気通路21が接続されている。吸気通路20は、燃焼室Cに導入される吸気が流通する通路であり、吸気ポート13に連通する状態でシリンダヘッド3の一側面に接続されている。排気通路21は、燃焼室Cから導出された排気ガスが流通する通路であり、排気ポート14に連通する状態でシリンダヘッド3の他側面に接続されている。 An intake passage 20 and an exhaust passage 21 are connected to the cylinder head 3. The intake passage 20 is a passage through which the intake air introduced into the combustion chamber C flows, and is connected to one side surface of the cylinder head 3 in a state of communicating with the intake port 13. The exhaust passage 21 is a passage through which the exhaust gas derived from the combustion chamber C flows, and is connected to the other side surface of the cylinder head 3 in a state of communicating with the exhaust port 14.

[ピストン冠面の構造]
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。
[Structure of piston crown surface]
As shown in FIG. 2, a heat insulating layer 30 is formed on the crown surface 5a of the piston 5 (hereinafter, also simply referred to as the piston crown surface 5a). The heat insulating layer 30 is made of a resin material having a lower thermal conductivity than the piston 5. That is, while the piston 5 is made of a metal material such as an aluminum alloy, the heat insulating layer 30 is made of a resin material having a significantly lower thermal conductivity than the metal material (base material) constituting the piston 5. ing.

具体的に、当実施形態における断熱層30は、耐熱性のシリコン系樹脂により構成されている。シリコン系樹脂としては、メチルシリコーン樹脂やメチルフェニルシリコーン樹脂に代表される、分岐度の高い3次元ポリマーからなるシリコン樹脂を例示することができる。なお、断熱層30にはシラスバルーン等の中空粒子が含有されていてもよい。詳しくは後述するが、断熱層30は、ピストン冠面5aに塗布されるペースト状の樹脂材料(後述する被膜材30A)を焼成することでピストン冠面5aに固着される。 Specifically, the heat insulating layer 30 in this embodiment is made of a heat-resistant silicone-based resin. Examples of the silicon-based resin include a silicon resin made of a three-dimensional polymer having a high degree of branching, such as a methyl silicone resin and a methyl phenyl silicone resin. The heat insulating layer 30 may contain hollow particles such as a shirasu balloon. As will be described in detail later, the heat insulating layer 30 is fixed to the piston crown surface 5a by firing a paste-like resin material (coating material 30A described later) applied to the piston crown surface 5a.

上記のような性質の断熱層30をピストン冠面5aに形成することは、冷却損失の低減、ひいてはエンジンの燃費性能の改善につながる。すなわち、断熱層30は、燃焼室Cで燃焼した混合気の燃焼エネルギーがピストン冠面5aを通じて外部に放出されることを抑制するので、当該熱エネルギーの放出により生じる損失つまり冷却損失が低減される。これにより、熱エネルギーが仕事に変換される割合である熱効率の向上、換言すればエンジンの燃費性能の改善が見込まれる。 Forming the heat insulating layer 30 having the above-mentioned properties on the piston crown surface 5a leads to a reduction in cooling loss and an improvement in fuel efficiency of the engine. That is, since the heat insulating layer 30 suppresses the combustion energy of the air-fuel mixture burned in the combustion chamber C from being released to the outside through the piston crown surface 5a, the loss caused by the release of the thermal energy, that is, the cooling loss is reduced. .. As a result, it is expected that the thermal efficiency, which is the ratio of heat energy converted into work, will be improved, in other words, the fuel efficiency of the engine will be improved.

[エンジンの製造方法]
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。
[Engine manufacturing method]
Next, a method of manufacturing the engine of the present embodiment having the above structure will be described. FIG. 3 is a flowchart showing a specific procedure of the engine manufacturing method of the present embodiment. The manufacturing method shown in this flowchart is mainly related to the formation of the heat insulating layer 30. Therefore, as a premise for implementing the method, it is assumed that the main parts (cylinder block 1, cylinder head 3, piston 5, etc.) constituting the engine have already been prepared.

図3の方法が開始されると、まず、図4に示される被膜材30Aをピストン冠面5aに塗布する(ステップS1)。被膜材30Aは、上述した断熱層30の材料であり、ペースト状の樹脂材料を希釈剤により希釈したものである。当実施形態では、被膜材30Aとして、ペースト状のシリコン系樹脂(メチルシリコーン樹脂、メチルフェニルシリコーン樹脂等)をトルエンで希釈して粘度を低下させたものが用いられる。なお、断熱層30として中空粒子(シラスバルーン等)を含むものを形成する場合には、この中空粒子も被膜材30Aに含有させておく。さらに、被膜材30Aの硬化を促進させる硬化触媒として、白金イオン溶液等の微量の触媒を被膜材30Aに含有させてもよい。 When the method of FIG. 3 is started, first, the coating material 30A shown in FIG. 4 is applied to the piston crown surface 5a (step S1). The coating material 30A is the material of the heat insulating layer 30 described above, and is a paste-like resin material diluted with a diluent. In the present embodiment, as the coating material 30A, a paste-like silicon resin (methyl silicone resin, methyl phenyl silicone resin, etc.) diluted with toluene to reduce the viscosity is used. When forming a heat insulating layer 30 containing hollow particles (such as a shirasu balloon), the hollow particles are also contained in the coating material 30A. Further, as a curing catalyst for accelerating the curing of the coating material 30A, a trace amount of catalyst such as a platinum ion solution may be contained in the coating material 30A.

図4に示すように、ピストン冠面5aへの被膜材30Aの塗布には、スプレーガンGが用いられる。すなわち、スプレーガンGから被膜材30Aをスプレー状に噴射することにより、当該被膜材30Aをまんべんなくピストン冠面5aに吹き付ける。これにより、略一定の厚みを有する被膜材30Aの層をピストン冠面5aに形成する。なお、被膜材30Aと塗布する際には、事前にピストン冠面5aに対し脱脂やサンドブラスト等の処理を施しておくことが望ましい。 As shown in FIG. 4, a spray gun G is used for applying the coating material 30A to the piston crown surface 5a. That is, by spraying the coating material 30A from the spray gun G in the form of a spray, the coating material 30A is evenly sprayed onto the piston crown surface 5a. As a result, a layer of the coating material 30A having a substantially constant thickness is formed on the piston crown surface 5a. When applying the coating material 30A, it is desirable that the piston crown surface 5a is previously subjected to a treatment such as degreasing or sandblasting.

次いで、ピストン冠面5aに塗布された被膜材30Aを自然乾燥させる(ステップS2)。なお、ここでの乾燥は、後述するエンジンの組み立て時にピストン5以外の部材(シリンダブロック1やシリンダヘッド3等)に被膜材30Aが容易に付着するといった事態を避けるための処理であり、少なくとも被膜材30Aの表面の粘度がある程度高くなればよい。このため、当該ステップS2での乾燥処理は、例えば、被膜材30A塗布後のピストン5を常温で所定時間置くといった程度の処理でよい。 Next, the coating material 30A applied to the piston crown surface 5a is naturally dried (step S2). The drying here is a process for avoiding a situation in which the coating material 30A easily adheres to members other than the piston 5 (cylinder block 1, cylinder head 3, etc.) when assembling the engine, which will be described later, and at least the coating is applied. The viscosity of the surface of the material 30A may be increased to some extent. Therefore, the drying treatment in step S2 may be, for example, a treatment in which the piston 5 after coating the coating material 30A is left at room temperature for a predetermined time.

次いで、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を含む主要部品を互いに組み合わせた組立品を構築する(ステップS3)。この組立品は、燃焼室Cでの混合気の燃焼が可能となるように主要部品を組み合わせたものであり(以下、これを完成前エンジンという)、上述したシリンダブロック1、シリンダヘッド3、ピストン5の他、インジェクタ11、点火プラグ12、吸気弁15、および排気弁16等の部品を組み合わせたものである。なお、先のステップS2による自然乾燥を経ただけでは被膜材30Aに含まれる希釈剤は完全に揮発していない。このため、このステップS3で完成前エンジンが組み立てられた段階で、被膜材30Aは未硬化状態にある。 Next, an assembly is constructed in which the main parts including the cylinder block 1, the cylinder head 3, and the piston 5 are combined with each other (step S3). This assembly is a combination of main parts so that the air-fuel mixture can be burned in the combustion chamber C (hereinafter, this is referred to as a pre-completion engine), and the cylinder block 1, cylinder head 3, and piston described above are used. In addition to 5, parts such as an injector 11, a spark plug 12, an intake valve 15, and an exhaust valve 16 are combined. It should be noted that the diluent contained in the coating material 30A is not completely volatilized only by the natural drying in the previous step S2. Therefore, the coating material 30A is in an uncured state when the pre-completion engine is assembled in step S3.

次いで、上記完成前エンジンを実際に運転する操作を行う(ステップS4)。すなわち、インジェクタ11から燃焼室Cに燃料を噴射して混合気を形成しかつ点火プラグ12を用いて混合気に点火することにより、当該混合気を燃焼させてピストン5を往復動させる。そして、このような燃焼によるピストン5の往復動(完成前エンジンの運転)を予め定められた第1期間(後述する図5の期間T1)に亘り継続する。ただし、ここでの完成前エンジンの運転は、ピストン冠面5aを覆う被膜材30Aに燃料が付着するのを抑制するための特別なモードによる運転とされる。以下では、このステップS4にて完成前エンジンを運転するモードを付着抑制モードという。また、後述するステップS6にて完成前エンジンを運転するモードを本格モードという。これら付着抑制モードおよび本格モードによる運転は、エンジンが支障なく動作することを確認するための試験運転(燃焼試験)を兼ねている。 Next, the operation of actually operating the pre-completion engine is performed (step S4). That is, by injecting fuel from the injector 11 into the combustion chamber C to form an air-fuel mixture and igniting the air-fuel mixture using the spark plug 12, the air-fuel mixture is burned and the piston 5 is reciprocated. Then, the reciprocating movement of the piston 5 (operation of the engine before completion) due to such combustion is continued for a predetermined first period (period T1 in FIG. 5 described later). However, the operation of the pre-completion engine here is performed in a special mode for suppressing fuel from adhering to the coating material 30A covering the piston crown surface 5a. Hereinafter, the mode in which the engine is operated before completion in step S4 is referred to as an adhesion suppression mode. Further, the mode in which the engine is operated before completion in step S6 described later is called a full-scale mode. The operation in the adhesion suppression mode and the full-scale mode also serves as a test operation (combustion test) for confirming that the engine operates without any trouble.

図5は、上記ステップS4(付着抑制モード)と後述するステップS6(本格モード)での運転の詳細を示すタイムチャートである。具体的に、この図5において、チャート(a)は被膜材30Aの硬化度合いを、チャート(b)はエンジン回転数を、チャート(c)は燃料噴射量を、チャート(d)は燃料噴射時期を、それぞれ示している。また、各チャートにおける横軸の原点は上記ステップS4の付着抑制モードによる運転の開始時点であり、それ以降の期間T1は付着抑制モードによる運転期間(つまり第1期間)を示している。さらに、この第1期間T1に続く期間T2は、本格モードによる運転期間(第2期間)を示している。 FIG. 5 is a time chart showing details of operation in step S4 (adhesion suppression mode) and step S6 (full-scale mode) described later. Specifically, in FIG. 5, the chart (a) shows the degree of curing of the coating material 30A, the chart (b) shows the engine speed, the chart (c) shows the fuel injection amount, and the chart (d) shows the fuel injection timing. Are shown respectively. Further, the origin of the horizontal axis in each chart is the start time of the operation in the adhesion suppression mode in step S4, and the period T1 thereafter indicates the operation period (that is, the first period) in the adhesion suppression mode. Further, the period T2 following the first period T1 indicates an operation period (second period) in the full-scale mode.

上記第1期間T1中のチャート(b)の波形に示すように、付着抑制モード(ステップS4)では、エンジン回転数が予め定められた第1回転数N1に設定される。第1回転数N1は例えば1000rpm程度であり、後の本格モード(ステップS6)のときに設定される回転数(第2回転数N2)の約半分に設定される。 As shown in the waveform of the chart (b) during the first period T1, in the adhesion suppression mode (step S4), the engine speed is set to a predetermined first speed N1. The first rotation speed N1 is, for example, about 1000 rpm, and is set to about half of the rotation speed (second rotation speed N2) set in the later full-scale mode (step S6).

また、チャート(c)(d)に示すように、付着抑制モードでは、インジェクタ11から噴射される燃料の噴射量が後の本格モードのときよりも減らされるとともに、インジェクタ11から噴射される燃料の噴射時期が吸気下死点(吸気BDC)付近に設定される。具体的に、付着抑制モードでは、燃料の噴射量が本格モードのときの約半分に設定される。また、燃料の噴射時期は、吸気下死点を含む一連の期間に亘って燃料が噴射されるような時期(期間)に設定される。すなわち、インジェクタ11による燃料噴射は、吸気下死点の進角側の近傍で開始され、かつ吸気下死点の遅角側の近傍で終了される。言い換えると、インジェクタ11による燃料噴射のタイミングは、噴射開始時期(SOI)が吸気行程の終期になり、かつ噴射終了時期(EOI)が圧縮行程の初期になるように設定される。なお、周知のとおり、吸気行程とは、排気上死点(排気TDC)から吸気下死点(吸気BDC)までの期間のことであり、圧縮行程とは、吸気下死点(吸気BDC)から圧縮上死点(圧縮TDC)までの期間のことである。このように、ピストン5がインジェクタ11から最も離れる吸気下死点付近において比較的少量の燃料を噴射することは、ピストン冠面5aの被膜材30Aに燃料が液滴のまま到達する(付着する)可能性を大幅に低減することにつながる。 Further, as shown in the charts (c) and (d), in the adhesion suppression mode, the injection amount of the fuel injected from the injector 11 is smaller than in the later full-scale mode, and the fuel injected from the injector 11 is reduced. The injection timing is set near the intake bottom dead center (intake BDC). Specifically, in the adhesion suppression mode, the fuel injection amount is set to about half that in the full-scale mode. Further, the fuel injection timing is set to a timing (period) in which the fuel is injected over a series of periods including the intake bottom dead center. That is, the fuel injection by the injector 11 starts near the advance side of the intake bottom dead center and ends near the retard side of the intake bottom dead center. In other words, the timing of fuel injection by the injector 11 is set so that the injection start time (SOI) is the end of the intake stroke and the injection end time (EOI) is the beginning of the compression stroke. As is well known, the intake stroke is the period from the exhaust top dead center (exhaust TDC) to the intake bottom dead center (intake BDC), and the compression stroke is from the intake bottom dead center (intake BDC). It is the period until the compression top dead center (compression TDC). In this way, injecting a relatively small amount of fuel near the intake bottom dead center where the piston 5 is farthest from the injector 11 causes the fuel to reach (adhere) as droplets to the coating material 30A of the piston crown surface 5a. This will greatly reduce the possibility.

上記のようにして付着抑制モードによる運転が開始された後は、その運転開始からの経過時間が上述した第1期間T1に達するまで、当該付着抑制モードによる運転を継続する(ステップS5)。すなわち、タイマーを用いて運転開始からの経過時間をカウントし、そのカウント値が第1期間T1に達したか否かを判定し、第1期間T1に達するまで上記付着抑制モードによる運転を継続する。 After the operation in the adhesion suppression mode is started as described above, the operation in the adhesion suppression mode is continued until the elapsed time from the start of the operation reaches the above-mentioned first period T1 (step S5). That is, the elapsed time from the start of operation is counted using a timer, it is determined whether or not the count value has reached the first period T1, and the operation in the adhesion suppression mode is continued until the first period T1 is reached. ..

上記付着抑制モードによる運転期間である第1期間T1は、図5のチャート(a)に示すように、被膜材30Aの表面の硬化がほぼ完了するような期間に設定される。すなわち、被膜材30Aは、混合気の燃焼熱により加熱されて徐々に硬化するが、燃焼ガスに直接晒される被膜材30Aの表面の方が、燃焼ガスに直接晒されない被膜材30Aの内部よりも高温になるため、硬化速度は被膜材30Aの表面の方が速くなる。上記チャート(a)の第1期間T1の間、被膜材30Aの表面の硬化度合いを表す破線の波形の傾きの方が、被膜材30Aの内部の硬化度合いを表す一点鎖線の波形の傾きよりも大きいのはこのためである。すなわち、目標とする被膜材30Aの硬化度合いをPとしたとき、硬化度合いが当該目標値Pに達する(つまり硬化が完了する)のは、被膜材30Aの表面の方が被膜材30Aの内部よりも早くなる。このことを前提に、上記付着抑制モードによる運転期間である第1期間T1は、その終了時において被膜材30Aの表面の硬化がほぼ完了する(硬化度合いがほぼ目標値Pに達する)ような期間に設定される。したがって、この第1期間T1が経過したとき(つまり付着抑制モードによる運転が終了したとき)、被膜材30Aの表面の硬化はほぼ完了しているが、被膜材30Aの内部の硬化は不十分なままである。なお、このような被膜材30Aの状態を得るための上記第1期間T1は、実験的に予め求めておくことが可能である。 As shown in the chart (a) of FIG. 5, the first period T1, which is the operation period in the adhesion suppression mode, is set to a period in which the curing of the surface of the coating material 30A is almost completed. That is, the coating material 30A is heated by the combustion heat of the air-fuel mixture and gradually hardened, but the surface of the coating material 30A directly exposed to the combustion gas is larger than the inside of the coating material 30A not directly exposed to the combustion gas. Due to the high temperature, the curing rate is faster on the surface of the coating material 30A. During the first period T1 of the chart (a), the slope of the waveform of the broken line indicating the degree of curing of the surface of the coating material 30A is larger than the slope of the waveform of the alternate long and short dash line indicating the degree of curing inside the coating material 30A. This is why it is so big. That is, when the degree of curing of the target coating material 30A is P, the degree of curing reaches the target value P (that is, the curing is completed) on the surface of the coating material 30A than on the inside of the coating material 30A. Will be faster. On the premise of this, the first period T1, which is the operation period in the adhesion suppression mode, is a period in which the surface of the coating material 30A is almost completely cured (the degree of curing almost reaches the target value P) at the end of the operation period. Is set to. Therefore, when the first period T1 elapses (that is, when the operation in the adhesion suppression mode is completed), the curing of the surface of the coating material 30A is almost completed, but the curing of the inside of the coating material 30A is insufficient. There is up to. The first period T1 for obtaining such a state of the coating material 30A can be experimentally obtained in advance.

上記ステップS5にて第1期間T1の経過が確認された場合には、運転モードを付着抑制モードから本格モードに切り替えるとともに(ステップS6)、この本格モードによる運転を上記第1期間T1に連続する第2期間T2に亘って継続する(ステップS7)。本格モードは、付着抑制モードのときよりもエンジン回転数が高い条件で上記完成前エンジンを運転するモードである。この本格モードのときに設定されるエンジン回転数、つまり第2回転数N2は例えば2000rpm程度であり、先の付着抑制モード(ステップS4)のときに設定される回転数(第1回転数N1)に対し倍増される。 When the progress of the first period T1 is confirmed in step S5, the operation mode is switched from the adhesion suppression mode to the full-scale mode (step S6), and the operation in this full-scale mode is continued to the first period T1. It continues over the second period T2 (step S7). The full-scale mode is a mode in which the pre-completion engine is operated under the condition that the engine speed is higher than that in the adhesion suppression mode. The engine speed set in this full-scale mode, that is, the second speed N2 is, for example, about 2000 rpm, and the speed set in the previous adhesion suppression mode (step S4) (first speed N1). Is doubled against.

また、本格モードでは、先の付着抑制モードのときと比較して、燃料の噴射量が増やされかつ噴射時期が進角される。具体的に、本格モードによる運転時は、図5に示すように、燃料の噴射量が上記付着抑制モードのときの約2倍に設定される。また、燃料の噴射時期は、吸気行程中に含まれる一連の期間に亘って燃料が噴射されるような時期(期間)に設定される。言い換えると、インジェクタ11による燃料噴射は、噴射開始時期(SOI)および噴射終了時期(EOI)の双方が排気上死点(排気TDC)よりも遅角側かつ吸気下死点よりも進角側になるように制御される。噴射開始から噴射終了までの期間は、上述した噴射量の増大に対応して、上記付着抑制モードのときよりも長くされる。 Further, in the full-scale mode, the fuel injection amount is increased and the injection timing is advanced as compared with the previous adhesion suppression mode. Specifically, during operation in the full-scale mode, as shown in FIG. 5, the fuel injection amount is set to about twice that in the adhesion suppression mode. Further, the fuel injection timing is set to a timing (period) in which the fuel is injected over a series of periods included in the intake stroke. In other words, in the fuel injection by the injector 11, both the injection start time (SOI) and the injection end time (EOI) are on the retard side of the exhaust top dead center (exhaust TDC) and on the advance side of the intake bottom dead center. Is controlled to be. The period from the start of injection to the end of injection is made longer than in the adhesion suppression mode in response to the increase in the injection amount described above.

上記のように、吸気行程中に相対的に多くの燃料を噴射することは、燃焼による熱発生量を増大させ、ピストン冠面5aの被膜材30Aの硬化(焼成)を促進することにつながる。すなわち、熱発生量が多い本格モードでは、被膜材30Aの内部の温度が先の付着抑制モードのときよりも上昇するので、被膜材30Aの内部の硬化速度が速まる。図5のチャート(a)において、第2期間T2(本格モード)のときの被膜材30Aの内部の硬化速度の方が、第1期間T1(付着抑制モード)のときの硬化速度よりも速いのはこのためである。なお、被膜材30Aの表面については、付着抑制モードの終了時(本格モードの開始時)に既に硬化が完了しているので、本格モードに移行してもその硬化度合いはほとんど変わらない。 As described above, injecting a relatively large amount of fuel during the intake stroke increases the amount of heat generated by combustion and promotes curing (firing) of the coating material 30A of the piston crown surface 5a. That is, in the full-scale mode in which the amount of heat generated is large, the temperature inside the coating material 30A is higher than in the previous adhesion suppressing mode, so that the curing rate inside the coating material 30A is accelerated. In the chart (a) of FIG. 5, the curing rate inside the coating material 30A in the second period T2 (full-scale mode) is faster than the curing rate in the first period T1 (adhesion suppression mode). Is for this reason. Since the surface of the coating material 30A has already been cured at the end of the adhesion suppression mode (at the start of the full-scale mode), the degree of curing does not change even when the full-scale mode is entered.

上記本格モードによる運転期間である第2期間T2は、上記チャート(a)に示すように、被膜材30Aの内部の硬化がほぼ完了するような期間に設定される。すなわち、第2期間T2に亘って上記本格モードによる運転が継続されることで、被膜材30Aの内部の硬化度合いがほぼ目標値Pまで上昇する。これにより、被膜材30Aの表面だけでなく内部も十分に硬化し、被膜材30Aの焼成(断熱層30の形成)が完了する。言い換えると、被膜材30Aから希釈剤(トルエン)がほぼ全て揮発するなどして被膜材30Aが全体的に固形化し、この固形化した被膜材30Aが断熱層30(図2)としてピストン冠面5aに形成される。なお、このように被膜材30Aの内部の硬化を完了させるための上記第2期間T2は、実験的に予め求めておくことが可能である。 As shown in the chart (a), the second period T2, which is the operation period in the full-scale mode, is set to a period in which the curing inside the coating material 30A is almost completed. That is, by continuing the operation in the full-scale mode over the second period T2, the degree of hardening inside the coating material 30A rises to substantially the target value P. As a result, not only the surface of the coating material 30A but also the inside is sufficiently cured, and the firing of the coating material 30A (formation of the heat insulating layer 30) is completed. In other words, almost all of the diluent (toluene) volatilizes from the coating material 30A, so that the coating material 30A is solidified as a whole, and the solidified coating material 30A serves as the heat insulating layer 30 (FIG. 2) and the piston crown surface 5a. Is formed in. The second period T2 for completing the curing of the inside of the coating material 30A in this way can be experimentally obtained in advance.

上記のようにして断熱層30の形成が完了すると、インジェクタ11からの燃料噴射を停止し、混合気の燃焼によるエンジンの運転を終了する(ステップS8)。その後、上記ステップS3で組み立てられた完成前エンジンに含まれていなかった部品(付属部品等)を組み付け、エンジンの製造が完了する。 When the formation of the heat insulating layer 30 is completed as described above, the fuel injection from the injector 11 is stopped, and the operation of the engine by the combustion of the air-fuel mixture is terminated (step S8). After that, parts (accessory parts, etc.) that were not included in the pre-completion engine assembled in step S3 are assembled, and the production of the engine is completed.

なお、以上のようなエンジンの製造方法において、ステップS1は請求項にいう「塗布ステップ」に相当し、ステップS3は請求項にいう「組立ステップ」に相当し、ステップS4は請求項にいう「第1焼成ステップ」に相当し、ステップS5は請求項にいう「判定ステップ」に相当し、ステップS6は請求項にいう「第2焼成ステップ」に相当する。 In the engine manufacturing method as described above, step S1 corresponds to the "coating step" in the claim, step S3 corresponds to the "assembly step" in the claim, and step S4 corresponds to the "assembly step" in the claim. Corresponding to the "first firing step", step S5 corresponds to the "determination step" in the claim, and step S6 corresponds to the "second firing step" in the claim.

[作用効果]
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、エンジン回転数が異なる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。
[Action effect]
As described above, in the present embodiment, the step (S1) of applying the paste-like coating material 30A to the piston crown surface 5a and the main parts including the piston 5 after application are assembled to each other to construct the pre-completion engine. The heat insulating layer 30 is formed on the piston crown surface 5a by a method including a step (S3) and a step (S4, S6) of operating the pre-completion engine in two modes in which the engine speed is different. According to such a configuration, there is an advantage that the formation of the heat insulating layer 30 can be facilitated while ensuring good quality.

すなわち、上記実施形態では、ピストン冠面5aに塗布された被膜材30Aが、ピストン5を含む主要部品の組み立て後に実施される運転時の燃焼熱を利用して焼成(硬化処理)されるので、例えば当該焼成のための運転を、エンジンの製造過程で通常行われる試験運転(燃焼試験)と兼ねることにより、被膜材30Aの焼成つまり断熱層30の形成にかかる工数および費用を削減することができる。例えば、ピストン冠面5aに塗布された被膜材30Aを加熱炉等を用いた加熱により焼成した場合には、当該焼成のための工数と試験運転のための工数とが別々にかかる上に、加熱炉等の設備を新たに設ける必要がある。これに対し、上記実施形態のように混合気の燃焼熱により被膜材30Aを焼成するようにした場合には、当該焼成のための設備を新たに設けることが不要になる上、断熱層30を形成するための工程の一部をエンジンの試験運転により代用できるので、断熱層30を有する熱効率に優れたエンジンを低コストかつ短時間で製造することが可能になる。 That is, in the above embodiment, the coating material 30A applied to the crown surface 5a of the piston is fired (cured) by utilizing the combustion heat during operation carried out after assembling the main parts including the piston 5. For example, by combining the operation for firing with the test operation (combustion test) normally performed in the manufacturing process of the engine, it is possible to reduce the labor and cost required for firing the coating material 30A, that is, forming the heat insulating layer 30. .. For example, when the coating material 30A applied to the piston crown surface 5a is fired by heating using a heating furnace or the like, the man-hours for the firing and the man-hours for the test operation are separately required and the heating is performed. It is necessary to newly install equipment such as a furnace. On the other hand, when the coating material 30A is fired by the combustion heat of the air-fuel mixture as in the above embodiment, it is not necessary to newly provide equipment for the firing, and the heat insulating layer 30 is provided. Since a part of the process for forming can be substituted by the test operation of the engine, it becomes possible to manufacture an engine having a heat insulating layer 30 and having excellent thermal efficiency at low cost and in a short time.

また、被膜材30Aの焼成のための運転として、付着抑制モード(S4)による運転と本格モード(S6)による運転とがこの順に実施されるとともに、前段の付着抑制モードによる運転時には、エンジン回転数が相対的に低い第1回転数N1に設定されるので、ピストン冠面5aに塗布された被膜材30Aに燃料が液滴のまま付着する可能性を低減することができる。 Further, as the operation for firing the coating material 30A, the operation in the adhesion suppression mode (S4) and the operation in the full-scale mode (S6) are carried out in this order, and the engine speed during the operation in the adhesion suppression mode in the previous stage. Is set to a relatively low first rotation speed N1, so that the possibility that the fuel adheres as droplets to the coating material 30A applied to the piston crown surface 5a can be reduced.

すなわち、エンジン回転数が低いこと(換言すればピストン5の平均的な移動速度が遅いこと)は、ピストン5がインジェクタ11から遠く離れた位置(特に下死点付近)にある時間が高回転時よりも長くなることを意味する。このことは、ピストン5がインジェクタ11から遠く離れている期間内に所要量の燃料を噴射することを可能にし、燃料がピストン冠面5aに到達する前に燃料を十分に気化させることを可能にする。これにより、インジェクタ11から噴射された燃料が液滴のままピストン冠面5aの被膜材30Aに到達(付着)し難くなるので、付着した燃料(特に燃料に含まれるトルエン)によって未硬化の被膜材30Aが希釈される可能性が低減される。したがって、混合気の燃焼による大きな圧力(燃焼圧)が被膜材30Aに作用したとしても、被膜材30Aに生じる形状変化を最小限に抑えることができ、硬化後の被膜材30Aからなる断熱層30の品質を良好に確保することができる。例えば、仮に燃料の付着によって被膜材30Aが希釈された場合には、この希釈された部分(燃料が付着した部分)において、被膜材30Aの粘度が低下し、高い燃焼圧が作用したときに被膜材30Aが飛散するおそれがある。これに対し、上記実施形態では、エンジン回転数が低く制限される付着抑制モードによって燃料付着の可能性が低減されるので、上記のような事情で生じる被膜材30Aの飛散を効果的に抑制することができる。その結果、断熱層30に剥がれ等の不具合が生じる可能性を低減でき、断熱層30の品質を良好に確保することができる。 That is, the low engine speed (in other words, the average moving speed of the piston 5 is slow) means that the piston 5 is far away from the injector 11 (particularly near the bottom dead center) when the engine speed is high. Means to be longer than. This allows the piston 5 to inject the required amount of fuel within a period of time far from the injector 11 and allows the fuel to be sufficiently vaporized before it reaches the piston crown 5a. To do. As a result, it becomes difficult for the fuel injected from the injector 11 to reach (adhere) to the coating material 30A of the piston crown surface 5a as droplets, so that the coating material uncured by the adhered fuel (particularly toluene contained in the fuel). The possibility that 30A will be diluted is reduced. Therefore, even if a large pressure (combustion pressure) due to combustion of the air-fuel mixture acts on the coating material 30A, the shape change that occurs in the coating material 30A can be minimized, and the heat insulating layer 30 made of the coating material 30A after curing can be minimized. The quality of the product can be ensured well. For example, if the coating material 30A is diluted by the adhesion of fuel, the viscosity of the coating material 30A decreases in the diluted portion (the portion to which the fuel adheres), and when a high combustion pressure acts, the coating material 30A is coated. Material 30A may scatter. On the other hand, in the above embodiment, the possibility of fuel adhesion is reduced by the adhesion suppression mode in which the engine speed is limited to be low, so that the scattering of the coating material 30A caused by the above circumstances is effectively suppressed. be able to. As a result, the possibility of problems such as peeling of the heat insulating layer 30 can be reduced, and the quality of the heat insulating layer 30 can be ensured satisfactorily.

逆に、付着抑制モードに続く本格モードではエンジン回転数が高められる(第1回転数N1よりも高い第2回転数N2に設定される)ので、剥がれ等の不具合を抑制する上述した効果を担保しながら、被膜材30Aの内部の硬化(焼成)を促進することができ、断熱層30の形成に要する工数を削減することができる。すなわち、被膜材30Aの硬化は内部よりも表面で速く進行する。一方で、被膜材30Aの表面が十分に硬化すれば(内部は未硬化であっても)、燃料の付着による被膜材30Aの希釈は起こらず、燃焼圧により被膜材30Aの一部が飛散するような事態は避けられると考えられる。上記実施形態では、付着抑制モードから本格モードへの移行に応じてエンジン回転数が高められるので、被膜材30Aの表面が十分に硬化したタイミングで本格モードに移行することにより、被膜材30Aの一部が飛散する上記のような事態を避けながら、エンジン回転数の上昇によって被膜材30Aへの加熱頻度(被膜材30Aが高温の燃焼ガスに晒される頻度)を増やすことができ、未硬化である被膜材30Aの内部の硬化速度を速めることができる。これにより、被膜材30Aを全体的に硬化させるのに要する時間を短縮することができ、断熱層30の品質を担保しつつその形成を効率化することができる。 On the contrary, in the full-scale mode following the adhesion suppression mode, the engine speed is increased (set to the second rotation speed N2 higher than the first rotation speed N1), so that the above-mentioned effect of suppressing defects such as peeling is guaranteed. At the same time, the curing (firing) inside the coating material 30A can be promoted, and the man-hours required for forming the heat insulating layer 30 can be reduced. That is, the curing of the coating material 30A proceeds faster on the surface than on the inside. On the other hand, if the surface of the coating material 30A is sufficiently cured (even if the inside is uncured), the coating material 30A will not be diluted due to the adhesion of fuel, and a part of the coating material 30A will be scattered by the combustion pressure. Such a situation is considered to be avoided. In the above embodiment, the engine speed is increased according to the transition from the adhesion suppression mode to the full-scale mode. Therefore, by shifting to the full-scale mode at the timing when the surface of the coating material 30A is sufficiently cured, one of the coating materials 30A The frequency of heating the coating material 30A (frequency of exposure of the coating material 30A to high-temperature combustion gas) can be increased by increasing the engine speed while avoiding the above-mentioned situation in which the parts are scattered, and the coating material 30A is uncured. The curing speed inside the coating material 30A can be increased. As a result, the time required to cure the coating material 30A as a whole can be shortened, and the formation of the heat insulating layer 30 can be made more efficient while ensuring the quality.

特に、上記実施形態では、付着抑制モードによる運転時に、後の本格モードのときよりも少量の燃料が吸気下死点付近で噴射されるので、噴射された燃料が液滴のままピストン冠面5aの被膜材30Aに到達(付着)する可能性を大幅に低減することができる。すなわち、インジェクタ11からの噴射燃料が液滴のまま被膜材30Aに到達する可能性は、インジェクタ11からピストン5までの距離が大きいほど低くなり、かつ燃料の噴射量が少ないほど低くなる。これは、燃料がピストン冠面5aに到達する前に燃料の気化が十分に進むからである。上記実施形態では、上記付着抑制モードのときに、後の本格モードのときよりも噴射量が減らされるとともに、インジェクタ11からピストン5までの距離が最も拡大する吸気下死点を含む一連の期間に亘って燃料が噴射されるので、上述したエンジン回転数の制限による効果との組合せにより、噴射された燃料が液滴のままピストン冠面5aの被膜材30Aに到達する(付着する)可能性を大幅に低減することができる。これにより、被膜材30Aの焼成中にその一部が飛散するのを高い確率で回避でき、断熱層30の品質を良好に確保することができる。 In particular, in the above embodiment, since a smaller amount of fuel is injected near the intake bottom dead center during operation in the adhesion suppression mode than in the later full-scale mode, the injected fuel remains as droplets on the piston crown surface 5a. The possibility of reaching (adhering) to the coating material 30A of the above can be significantly reduced. That is, the possibility that the injected fuel from the injector 11 reaches the coating material 30A as droplets decreases as the distance from the injector 11 to the piston 5 increases, and decreases as the fuel injection amount decreases. This is because the fuel vaporizes sufficiently before the fuel reaches the piston crown surface 5a. In the above embodiment, in the above adhesion suppression mode, the injection amount is reduced as compared with the later full-scale mode, and in a series of periods including the intake bottom dead center where the distance from the injector 11 to the piston 5 is the largest. Since the fuel is injected over the entire range, the injected fuel may reach (adhere) to the coating material 30A of the piston crown surface 5a as droplets in combination with the effect of limiting the engine speed described above. It can be significantly reduced. As a result, it is possible to prevent a part of the coating material 30A from being scattered during firing, and it is possible to ensure good quality of the heat insulating layer 30.

逆に、付着抑制モードに続く本格モードでは燃料の噴射量が増やされるので、当該噴射量の増大によって燃焼熱(加熱能力)を高めることができる。このことは、上述したエンジン回転数の上昇と相俟って、未硬化である被膜材30Aの内部の硬化速度をより速めることにつながる。これにより、被膜材30Aを全体的に硬化させるのに要する時間をより短縮でき、断熱層30の形成を十分に効率化することができる。 On the contrary, in the full-scale mode following the adhesion suppression mode, the fuel injection amount is increased, so that the combustion heat (heating capacity) can be increased by increasing the injection amount. This, in combination with the increase in the engine speed described above, leads to an increase in the curing speed inside the uncured coating material 30A. As a result, the time required to cure the coating material 30A as a whole can be further shortened, and the formation of the heat insulating layer 30 can be made sufficiently efficient.

さらに、燃料が増量される本格モードのときは、付着抑制モードのときよりも燃料の噴射時期が進角される(噴射開始時期と噴射終了時期とがともに吸気行程中に設定される)ので、増量された燃料を十分に空気と混合して均一な混合気を燃焼室Cに形成することができ、硬化促進のための高い燃焼熱を発生させながら十分な燃焼安定性を確保することができる。 Furthermore, in the full-scale mode in which the amount of fuel is increased, the fuel injection timing is advanced compared to in the adhesion suppression mode (both the injection start timing and the injection end timing are set during the intake stroke). The increased amount of fuel can be sufficiently mixed with air to form a uniform air-fuel mixture in the combustion chamber C, and sufficient combustion stability can be ensured while generating high combustion heat for promoting curing. ..

[変形例]
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。
[Modification example]
In the above embodiment, the operation in the adhesion suppression mode is continued for the predetermined first period T1, and then the operation is shifted to the full-scale mode, but the method for determining the mode switching timing is limited to this. I can't. For example, if the content of toluene (diluent) contained in the exhaust gas discharged during the operation for firing the coating material 30A (test operation) is detected by a sensor, which is the curing (firing) of the coating material 30A? It is considered that it can be determined whether or not the progress has been made. Therefore, the content of toluene in the exhaust gas is monitored using the above sensor, and when the content drops to a predetermined threshold value (a value at which the surface of the coating material 30A can be considered to be sufficiently hardened), the operation mode is used. May be shifted from the adhesion suppression mode to the full-scale mode. This makes it possible to accurately determine the timing suitable for the transition to the full-scale mode, that is, the timing when the surface of the coating material 30A is sufficiently cured. However, the period required to sufficiently cure the surface of the coating material 30A can be experimentally determined with a certain degree of accuracy. In the above embodiment, utilizing this fact, the adhesion suppression mode and the full-scale mode are simply separated by time. This makes it possible to appropriately perform the firing operation of the coating material 30A using the heat of combustion without providing special additional equipment (sensor or the like).

上記実施形態では、付着抑制モードのときのエンジン回転数(第1回転数N1)を1000rpm程度に設定する一方で、本格モードのときのエンジン回転数(第2回転数N2)を2000rpm程度に設定したが、第1回転数N1および第2回転数N2の具体例はこれに限られない。第1回転数N1は、ピストン冠面5aの被膜材30Aへの燃料付着の可能性を低減する目的が達せられる範囲で適宜変更可能であり、第2回転数N2は、第1回転数N1よりも高い範囲で適宜変更可能である。例えば、被膜材30Aの内部の硬化をより促進する目的で第2回転数N2を2000rpmよりもさらに高い値に設定してもよい。ただし、エンジン回転数がある程度高くなると、1燃焼サイクル中の燃焼室Cの温度変動幅が縮小し、燃焼室Cのピーク温度(1燃焼サイクル中の最高温度)は下がる傾向にある。このため、エンジン回転数をむやみに高めても必ずしも被膜材30Aの硬化促進につながらない可能性がある。また、完成前エンジンを極端に高い回転数で運転することは、いずれかのエンジン部品に悪影響を及ぼすことになりかねない。そこで、上記実施形態では、第2回転数N2を第1回転数N1の2倍程度に留めることにより、エンジン部品の損傷等を確実に防止しつつ十分な硬化促進効果を得るようにしている。 In the above embodiment, the engine speed (first speed N1) in the adhesion suppression mode is set to about 1000 rpm, while the engine speed (second speed N2) in the full-scale mode is set to about 2000 rpm. However, specific examples of the first rotation speed N1 and the second rotation speed N2 are not limited to this. The first rotation speed N1 can be appropriately changed within a range in which the purpose of reducing the possibility of fuel adhesion to the coating material 30A of the piston crown surface 5a can be achieved, and the second rotation speed N2 is from the first rotation speed N1. Can be changed as appropriate within a high range. For example, the second rotation speed N2 may be set to a value higher than 2000 rpm for the purpose of further promoting the curing inside the coating material 30A. However, when the engine speed increases to some extent, the temperature fluctuation range of the combustion chamber C during one combustion cycle tends to decrease, and the peak temperature of the combustion chamber C (maximum temperature during one combustion cycle) tends to decrease. Therefore, even if the engine speed is increased unnecessarily, it may not necessarily lead to the acceleration of curing of the coating material 30A. In addition, operating the pre-completion engine at an extremely high speed may adversely affect any of the engine parts. Therefore, in the above embodiment, by keeping the second rotation speed N2 at about twice the first rotation speed N1, damage to engine parts and the like is surely prevented and a sufficient curing promoting effect is obtained.

上記実施形態では、付着抑制モードのときに吸気下死点を含む一連の期間に亘って燃料を噴射するようにしたが、燃料の噴射時期は、被膜材30Aへの燃料付着を抑制できるような時期、つまりピストンが上死点からある程度離れた時期に設定されていればよく、所期の目的を達成し得る範囲で適宜変更可能である。例えば、吸気下死点を過ぎるとピストン5が上昇に転じることを考慮して、吸気下死点の直前に燃料噴射が終了するようなタイミングで燃料を噴射してもよい。 In the above embodiment, the fuel is injected over a series of periods including the intake bottom dead center in the adhesion suppression mode, but the fuel injection timing is such that the fuel adhesion to the coating material 30A can be suppressed. It suffices if the time is set, that is, the time when the piston is separated from the top dead center to some extent, and it can be changed as appropriate as long as the desired purpose can be achieved. For example, considering that the piston 5 starts to rise after the intake bottom dead center, the fuel may be injected at a timing such that the fuel injection ends immediately before the intake bottom dead center.

上記実施形態では、本格モードのときの燃料の噴射時期を付着抑制モードのときよりも進角させるために、燃料の噴射開始時期(SOI)と噴射終了時期(EOI)との双方を吸気行程中に含まれる時期にまで進角させたが、進角の態様はこれに限られない。例えば、本格モードのときは噴射量が増大するので、SOIからEOIまでの噴射期間は長くなる。そこで、EOIを固定しながらSOIを進角させるようにしてもよい。 In the above embodiment, in order to advance the fuel injection timing in the full-scale mode as compared with that in the adhesion suppression mode, both the fuel injection start timing (SOI) and the injection end timing (EOI) are in the intake stroke. The angle was advanced to the time included in, but the mode of advance is not limited to this. For example, in the full-scale mode, the injection amount increases, so that the injection period from SOI to EOI becomes long. Therefore, the SOI may be advanced while fixing the EOI.

上記実施形態では、付着抑制モードのときに、燃料の噴射量および噴射時期の双方を燃料の付着が起き難くなる方向に調整する(つまり噴射量を減らしかつ噴射時期を下死点寄りにする)ようにしたが、噴射量および噴射時期のいずれか一方のみを燃料の付着が起き難くなる方向に調整してもよい。さらに、噴射量および噴射時期に加えて、もしくはこれに代えて、燃料の噴射圧を調整することも可能である。例えば、噴射圧を低下させれば燃料のペネトレーション(貫徹力)が弱まり、燃料が被膜材30Aに到達する可能性が減少すると考えられる。そこで、付着抑制モードのときは本格モードのときに比べて燃料の噴射圧を低下させるようにしてもよい。 In the above embodiment, in the adhesion suppression mode, both the fuel injection amount and the injection timing are adjusted in a direction in which fuel adhesion is less likely to occur (that is, the injection amount is reduced and the injection timing is closer to the bottom dead center). However, only one of the injection amount and the injection timing may be adjusted in a direction in which fuel adhesion is less likely to occur. Further, it is possible to adjust the fuel injection pressure in addition to or in place of the injection amount and injection timing. For example, it is considered that if the injection pressure is lowered, the penetration (penetration force) of the fuel is weakened, and the possibility that the fuel reaches the coating material 30A is reduced. Therefore, the fuel injection pressure may be lowered in the adhesion suppression mode as compared with the full-scale mode.

上記実施形態では、燃焼室Cの底面を規定するピストン冠面5aにのみ断熱層30を形成したが、同様の断熱層は、ピストン冠面5a以外の燃焼室Cの壁面にも適用することが可能である。例えば、ピストン冠面5aに加えて、燃焼室Cの天井面C1(シリンダヘッド3の下面)、吸・排気弁の傘部の下面、さらには気筒2の周面(シリンダーライナ)にも断熱層を形成することが可能である。いずれの面に形成される断熱層についても、上記実施形態の断熱層30と同様に、断熱層の材料であるペースト状の被膜材を混合気の燃焼熱により焼成するという方法で形成することができる。 In the above embodiment, the heat insulating layer 30 is formed only on the piston crown surface 5a that defines the bottom surface of the combustion chamber C, but the same heat insulating layer can be applied to the wall surface of the combustion chamber C other than the piston crown surface 5a. It is possible. For example, in addition to the piston crown surface 5a, a heat insulating layer is also provided on the ceiling surface C1 (lower surface of the cylinder head 3) of the combustion chamber C, the lower surface of the umbrella portion of the intake / exhaust valve, and the peripheral surface (cylinder liner) of the cylinder 2. Is possible to form. Similar to the heat insulating layer 30 of the above embodiment, the heat insulating layer formed on any surface can be formed by a method of firing a paste-like coating material which is a material of the heat insulating layer by the combustion heat of the air-fuel mixture. it can.

上記実施形態では、燃焼室Cの天井面C1(以下、単に燃焼室天井面C1という)の中央にインジェクタ11の先端部を配置し、当該先端部からピストン冠面5aに向けて下方に燃料を噴射するようにしたが、インジェクタは、ピストン冠面5aに対向する位置から燃焼室Cに燃料を噴射するものであればよく、その限りにおいて種々の位置にインジェクタを配置することが可能である。例えば、燃焼室天井面C1の吸気側の縁部にインジェクタの先端部を配置し、当該先端部から斜め下方に燃料を噴射するようにしてもよい。 In the above embodiment, the tip end portion of the injector 11 is arranged in the center of the ceiling surface C1 of the combustion chamber C (hereinafter, simply referred to as the combustion chamber ceiling surface C1), and fuel is supplied downward from the tip end portion toward the piston crown surface 5a. Although the injection is performed, the injector may be any as long as it injects fuel into the combustion chamber C from a position facing the piston crown surface 5a, and the injector can be arranged at various positions as long as the injector is used. For example, the tip of the injector may be arranged at the edge of the combustion chamber ceiling surface C1 on the intake side, and fuel may be injected diagonally downward from the tip.

上記実施形態では説明を省略したが、燃料の気化性(気化のし易さ)は、燃焼室Cの温度条件により変動する。例えば、燃料を噴射する直前の燃焼室Cの温度が高い条件であるほど燃料は気化し易くなる。また、燃料が気化し易いことは、燃料が被膜材30Aに付着する可能性を低減させる。そこで、例えば吸気温度(あるいは外気温度)が高いとき、もしくはエンジン水温が高いときは、そうでないときに比べて、付着抑制モードによる運転時に設定されるエンジン回転数を高くしたり、あるいは燃料の噴射量を増やしたりしてもよい。 Although the description is omitted in the above embodiment, the vaporization property (easiness of vaporization) of the fuel varies depending on the temperature condition of the combustion chamber C. For example, the higher the temperature of the combustion chamber C immediately before injecting the fuel, the easier it is for the fuel to vaporize. Further, the fact that the fuel is easily vaporized reduces the possibility that the fuel adheres to the coating material 30A. Therefore, for example, when the intake air temperature (or outside air temperature) is high, or when the engine water temperature is high, the engine speed set during operation in the adhesion suppression mode is increased, or fuel injection is performed, as compared with when the engine water temperature is not high. You may increase the amount.

上記実施形態では、インジェクタ11から燃焼室Cにガソリン燃料を噴射するガソリンエンジンに本発明を適用した例について説明したが、本発明を適用可能なエンジンはこれに限られず、例えばディーゼルエンジンにも本発明を適用可能である。 In the above embodiment, an example in which the present invention is applied to a gasoline engine that injects gasoline fuel from the injector 11 into the combustion chamber C has been described, but the engine to which the present invention can be applied is not limited to this, and for example, the present invention is also applied to a diesel engine. The invention is applicable.

ディーゼルエンジン、つまり軽油燃料を圧縮着火により燃焼させるエンジンの場合、付着抑制モードのときに、例えばエンジン回転数を低く設定するとともに、圧縮行程中の比較的早い時期に少なくとも一部の燃料を噴射する予混モードで燃料を燃焼させるようにすれば、ピストン冠面の被膜材に燃料が付着する可能性を低減することができる。 In the case of a diesel engine, that is, an engine that burns light oil fuel by compression ignition, in the adhesion suppression mode, for example, the engine speed is set low and at least a part of the fuel is injected relatively early in the compression stroke. If the fuel is burned in the premix mode, the possibility of the fuel adhering to the coating material on the crown surface of the piston can be reduced.

1 :シリンダブロック(気筒形成部材)
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
N1 :第1回転数
N2 :第2回転数
1: Cylinder block (cylinder forming member)
2: Cylinder 3: Cylinder head (cylinder forming member)
5: Piston 5a: Crown surface (of piston) 11: Injector 30: Insulation layer 30A: Coating material C: Combustion chamber N1: First rotation speed N2: Second rotation speed

Claims (6)

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、インジェクタと対向するピストンの冠面を覆いかつ当該ピストン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ピストンの冠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、エンジン回転数が第1回転数になる条件で燃料を燃焼させる第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かつエンジン回転数が前記第1回転数よりも高い第2回転数になる条件で燃料を燃焼させる第2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。
A cylinder forming member that forms a cylinder inside, a piston that is reciprocally housed in the cylinder, an injector that supplies fuel to a combustion chamber defined by the cylinder and the piston, and a crown of a piston that faces the injector. A method of manufacturing an internal combustion engine that covers a surface and has a heat insulating layer having a thermal conductivity lower than that of the piston.
A coating step of applying a coating material, which is a material of the heat insulating layer, to the crown surface of the piston, and
Assembling step of assembling the piston to the cylinder forming member in a state where the coating material is uncured,
It includes a firing step of heating and curing the coating material by burning the fuel injected from the injector and reciprocating the piston.
The firing step is a first firing step in which fuel is burned under the condition that the engine speed becomes the first speed, and a second firing step that is performed after the first firing step and the engine speed is higher than the first speed. A method for manufacturing an internal combustion engine, which comprises a second firing step of burning fuel under a condition of two rotation speeds.
請求項1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。
In the method for manufacturing an internal combustion engine according to claim 1.
A method for manufacturing an internal combustion engine, characterized in that, in the first firing step, the amount of fuel injected from the injector is reduced as compared with that in the second firing step.
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。
In the method for manufacturing an internal combustion engine according to claim 1 or 2.
The method for manufacturing an internal combustion engine, characterized in that, in the first firing step, the injection period of fuel from the injector is set to a period including the intake bottom dead center.
請求項1〜3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。
In the method for manufacturing an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 3.
A method for manufacturing an internal combustion engine, wherein the second firing step is started when the elapsed time from the start of the first firing step reaches a predetermined predetermined time.
請求項1〜3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。
In the method for manufacturing an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 3.
Further including a determination step for determining the degree of curing of the surface of the coating material to be fired by the first firing step.
A method for manufacturing an internal combustion engine, which comprises shifting from the first firing step to the second firing step when it is determined in the determination step that the surface of the coating material has been cured.
請求項1〜5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。 An internal combustion engine manufactured by the manufacturing method according to any one of claims 1 to 5.
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