JP6361538B2 - Method for adjusting engine combustion chamber volume with thermal barrier film - Google Patents

Method for adjusting engine combustion chamber volume with thermal barrier film Download PDF

Info

Publication number
JP6361538B2
JP6361538B2 JP2015054310A JP2015054310A JP6361538B2 JP 6361538 B2 JP6361538 B2 JP 6361538B2 JP 2015054310 A JP2015054310 A JP 2015054310A JP 2015054310 A JP2015054310 A JP 2015054310A JP 6361538 B2 JP6361538 B2 JP 6361538B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
combustion chamber
volume
thermal barrier
piston
adjusting
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2015054310A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2016173087A (en
Inventor
和男 市川
和男 市川
立人 福島
立人 福島
青木 理
理 青木
信司 角島
信司 角島
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mazda Motor Corp
Original Assignee
Mazda Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mazda Motor Corp filed Critical Mazda Motor Corp
Priority to JP2015054310A priority Critical patent/JP6361538B2/en
Publication of JP2016173087A publication Critical patent/JP2016173087A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6361538B2 publication Critical patent/JP6361538B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Description

本発明は遮熱膜付エンジン燃焼室容積の調整方法に関する。   The present invention relates to a method for adjusting the volume of an engine combustion chamber with a thermal barrier film.

多気筒エンジンにおいては、各気筒の燃焼室の圧縮比を所定範囲に収めることが重要になる。例えば、圧縮比が小さな気筒があると、エンジンの熱効率が低くなる。また、圧縮比が高い気筒があると、気筒間の燃焼のバランスが崩れ、振動や騒音の原因となる。圧縮比を所定範囲に収めるためのエンジンの燃焼室容積の調整方法の一例が特許文献1に記載されている。それは、鋳造によって得たシリンダヘッドのシリンダブロックとの合わせ面を切削加工し、この合わせ面からシリンダヘッドの燃焼室壁面の所定の基準面までの高さを計測し、この高さに基づいて燃焼室壁面に予め設けた余肉部を追加工する(余肉部の削り代を調整する)というものである。   In a multi-cylinder engine, it is important to keep the compression ratio of the combustion chamber of each cylinder within a predetermined range. For example, if there is a cylinder with a small compression ratio, the thermal efficiency of the engine will be low. Also, if there is a cylinder with a high compression ratio, the combustion balance between the cylinders is lost, causing vibration and noise. An example of a method for adjusting the combustion chamber volume of an engine for keeping the compression ratio within a predetermined range is described in Patent Document 1. It cuts the mating surface with the cylinder block of the cylinder head obtained by casting, measures the height from this mating surface to the predetermined reference surface of the combustion chamber wall surface of the cylinder head, and burns based on this height The surplus portion provided in advance on the wall surface of the chamber is additionally processed (adjustment of the machining allowance of the surplus portion is adjusted).

一方、従来より、シリンダヘッドの燃焼室壁面やピストン頂面等に遮熱膜を形成して、エンジンの熱効率を向上させる提案は知られている。例えば、特許文献2には、マトリックス樹脂中にマイクロバブルを分散させた塗料をエンジンの燃焼室を形成する部品に塗布して遮熱膜を形成することが記載されている。   On the other hand, conventionally, there has been known a proposal for improving the thermal efficiency of the engine by forming a thermal barrier film on the combustion chamber wall surface of the cylinder head, the top surface of the piston, or the like. For example, Patent Document 2 describes that a thermal barrier film is formed by applying a paint in which microbubbles are dispersed in a matrix resin to components that form a combustion chamber of an engine.

特開2011−256730号公報JP 2011-256730 A 特開2013−189960号公報JP 2013-189960 A

しかし、エンジンの燃焼室形成部品に遮熱材を塗布して遮熱膜を形成する場合、その塗布という作業の性質上、遮熱膜を設計値通りの厚さにすることは一般に難しい。そのため、遮熱膜付エンジンでは、燃焼室の容積が設計値からずれ、各気筒の燃焼室の圧縮比にバラツキを生じ易い。これに対して、特許文献1に記載されているように、シリンダヘッドの燃焼室壁面に余肉部を設けて追加工することが考えられる。しかし、その追加工によって遮熱膜が部分的に薄くなり、或いは遮熱膜が部分的に削り取られて、燃焼室の遮熱性が低下する結果となる。また、そのような余肉部を設けることが設計上難しいケースもある。   However, when a thermal barrier film is formed by applying a thermal barrier material to a combustion chamber forming component of an engine, it is generally difficult to make the thermal barrier film as thick as the design value because of the nature of the application. For this reason, in the engine with a thermal barrier film, the volume of the combustion chamber deviates from the design value, and the compression ratio of the combustion chamber of each cylinder tends to vary. On the other hand, as described in Patent Document 1, it is conceivable to perform additional machining by providing a surplus portion on the combustion chamber wall surface of the cylinder head. However, due to the additional work, the thermal barrier film is partially thinned or the thermal barrier film is partially scraped, resulting in a decrease in the thermal barrier property of the combustion chamber. In addition, there are cases where it is difficult to provide such a surplus portion in design.

従って、遮熱膜付エンジンにおいては、遮熱性の低下を抑えながら、圧縮比を所定範囲に収めることが求められる。本発明はこの課題を解決する。   Therefore, an engine with a thermal barrier film is required to keep the compression ratio within a predetermined range while suppressing a decrease in thermal barrier properties. The present invention solves this problem.

本発明は、上記課題を解決するために、シリンダヘッドの遮熱膜を設けた燃焼室形成部の容積を測定し、これに基いて適合するピストンを選定することにより、エンジン燃焼室の容積を調整するようにした。   In order to solve the above-mentioned problems, the present invention measures the volume of the combustion chamber forming portion provided with the heat shield film of the cylinder head, and selects a suitable piston based on this, thereby reducing the volume of the engine combustion chamber. I adjusted it.

すなわち、ここに開示する方法は、エンジンのシリンダヘッド、シリンダブロック及びピストンによって形成される、該ピストンが上死点にあるときの燃焼室の容積を調整する方法であって、
上記シリンダヘッドにおける上記燃焼室を形成する燃焼室形成部の内面と上記ピストンの少なくとも頂面に遮熱膜を形成する工程と、
上記シリンダヘッドの上記遮熱膜を有する燃焼室形成部の容積を測定する工程と、
上記燃焼室形成部の容積が所定の許容範囲外であるときに、上記燃焼室の容積を所定の許容範囲に収まるように調整する工程とを備え、
上記燃焼室の容積調整工程では、各々トップランドに異なる厚さの遮熱膜が形成されて該トップランドの外径が異なるようにされた複数のピストンを準備しておき、この複数のピストンのうちから上記シリンダヘッドに組み合わせるピストンを選定することによって、上記燃焼室の容積が所定の許容範囲に収まるようにすることを特徴とする。
That is, the method disclosed herein is a method of adjusting the volume of a combustion chamber formed by an engine cylinder head, a cylinder block, and a piston when the piston is at top dead center,
Forming a thermal barrier film on the inner surface of the combustion chamber forming portion forming the combustion chamber in the cylinder head and on at least the top surface of the piston;
Measuring the volume of the combustion chamber forming part having the thermal barrier film of the cylinder head;
Adjusting the volume of the combustion chamber to fall within a predetermined allowable range when the volume of the combustion chamber forming portion is outside the predetermined allowable range,
In the combustion chamber volume adjustment step, a plurality of pistons each having a heat shielding film having a different thickness on the top land and having different outer diameters are prepared. By selecting a piston to be combined with the cylinder head from among them, the volume of the combustion chamber is set within a predetermined allowable range.

この方法によれば、シリンダヘッドの燃焼室形成部の内面とピストンの少なくとも頂面に遮熱膜を形成するから、エンジン燃焼室の遮熱要求に応えることが容易になる。そうして、各々トップランドに異なる厚さの遮熱膜が形成されて該トップランドの外径が異なるようにされた複数のピストンを準備しておき、この複数のピストンのうちから上記シリンダヘッドに組み合わせるべきピストンを選定することによって、上記燃焼室の容積を許容範囲に収めるから、エンジンの遮熱性を損なうことなく、エンジンの各気筒の圧縮比を所定範囲に収めることができる。また、遮熱膜の膜厚の調整によってトップランドの外径が異なる複数のピストンを準備することができ、その準備が簡便になる。 According to this method, since the heat shield film is formed on the inner surface of the combustion chamber forming portion of the cylinder head and at least the top surface of the piston, it becomes easy to meet the heat shield requirement of the engine combustion chamber. Then, a plurality of pistons each having a heat shielding film having a different thickness on each top land and having different outer diameters are prepared, and the cylinder head is selected from the plurality of pistons. By selecting the pistons to be combined with each other, the volume of the combustion chamber is kept within an allowable range, so that the compression ratio of each cylinder of the engine can be kept within a predetermined range without impairing the heat shielding property of the engine . Also, a plurality of pistons having different outer diameters of the top lands can be prepared by adjusting the film thickness of the heat shield film, and the preparation becomes simple.

好ましい実施形態の一つでは、上記燃焼室の容積を調整する工程において、さらに、上記シリンダヘッドの上記燃焼室形成部のスキッシュエリアの遮熱膜を追加工することによって、上記燃焼室の容積が所定の許容範囲に収まるようにする。ここに、シリンダヘッドのスキッシュエリアは、ピストンが圧縮上死点にきたときに燃焼室の周辺側にある混合気を点火プラグ付近に押し出す部分であり、遮熱要求度は低いことから、該スキッシュエリアの遮熱膜が薄くなることはエンジンの熱効率に大きく影響しない。 Preferred In one embodiment, in the step of adjusting the volume of the combustion chamber, further, the thermal film barrier of the squish area of the combustion chamber forming part the cylinder head in the child additional machining Thus, the combustion chamber Ensure that the volume falls within a predetermined tolerance. Here, the squish area of the cylinder head is a part that pushes out the air-fuel mixture on the peripheral side of the combustion chamber to the vicinity of the spark plug when the piston comes to the compression top dead center. Thinning of the area heat shield does not significantly affect the thermal efficiency of the engine.

上記燃焼室の容積を調整する工程では、さらに、上記ピストンの燃焼室を形成する面、及び/又は上記シリンダブロックの燃焼室を形成する面を追加工することによって、上記燃焼室の容積が所定の許容範囲に収まるようにしてもよい。その追加工面は遮熱膜が形成されていても、遮熱膜が形成されていなくてもよい。つまり、追加工面に遮熱膜が形成されているときは、その遮熱膜を切削することになり、追加工面に遮熱膜が形成されていないときは、ピストン及び/又はシリンダヘッドの本体を切削することになる。 In the step of adjusting the volume of the combustion chamber, further, thus the surface to form a combustion chamber of the piston, and / or the surface forming the combustion chamber of the cylinder block to the child additional machining, the volume of the combustion chamber May fall within a predetermined allowable range. The additional surface may be formed with a heat shield film or without a heat shield film. That is, when a heat shield film is formed on the additional work surface, the heat shield film is cut, and when the heat shield film is not formed on the additional work surface, the main body of the piston and / or cylinder head is removed. Will cut.

好ましい実施形態の一つは、上記シリンダブロックのボア面におけるピストンリングが当たらない上部に遮熱膜を形成しておき、上記燃焼室の容積を調整する工程では、さらに、上記シリンダブロックのボア面上部の遮熱膜を追加工することによって、上記燃焼室の容積が所定の許容範囲に収まるようにする。遮熱膜の形成により、エンジンの遮熱性確保に有利になる。この場合、追加工によって遮熱膜が薄くなっても、ピストンのトップランドやシリンダブロックのボア面の遮熱要求度は低いから、エンジン全体としてみたときの遮熱性には大きな影響が出ない。ここで、「上記シリンダブロックのボア面におけるピストンリングが当たらない上部」を換言すれば、ピストンが上死点位置にあるときにそのピストントップランド部分の面と対面するボア面である。 One preferred embodiment is previously formed a Saeginetsumaku the upper piston ring in the bore surface of the upper Symbol cylinder block does not strike, in the step of adjusting the volume of the combustion chamber, further, the cylinder block bore Thus the surface top thermal barrier layer to the child additional machining, the volume of the combustion chamber is set to fall within a predetermined allowable range. The formation of the thermal barrier film is advantageous for ensuring the thermal barrier properties of the engine. In this case, even if the heat shield film is thinned by additional work, the heat shield requirement of the piston top land and the bore surface of the cylinder block is low. Here, in other words, “the upper portion where the piston ring does not hit the bore surface of the cylinder block” is a bore surface facing the surface of the piston top land portion when the piston is at the top dead center position.

好ましいのは、上記シリンダブロックのボア面におけるピストンリングが当たらない上部には、上記遮熱膜を予め設計値よりも厚く形成しておくことである。 Preferred are the upper piston ring in the bore surface of the upper Symbol cylinder block does not hit, is that you thicker than previously designed value above Saeginetsumaku.

すなわち、シリンダヘッドの燃焼室形成部の容積が許容範囲の上限値を超えている場合は、その超過分を埋め合わせする(燃焼室容積を小さくする方向に調整する)必要があるところ、遮熱膜の厚さが設計値通りであれば、その遮熱膜を切削すると、かえって燃焼室容積が許容範囲を超えて拡大することになる。   That is, when the volume of the combustion chamber forming part of the cylinder head exceeds the upper limit of the allowable range, it is necessary to make up for the excess (adjust to reduce the volume of the combustion chamber). If the thickness of the chamber is as designed, cutting the thermal barrier film will increase the combustion chamber volume beyond the allowable range.

これに対して、遮熱膜を予め設計値よりも厚く形成しておくと、遮熱膜を切削後も設計値よりも大きい厚さに残すことが可能になるから、シリンダヘッドの燃焼室形成部の容積が許容範囲の上限値よりも大きい場合でも、遮熱膜の切削によって燃焼室容積を許容範囲に収まるように調整することができる。 On the other hand, if the thermal barrier film is formed thicker than the design value in advance, it becomes possible to leave the thermal barrier film with a thickness larger than the designed value even after cutting. even if the volume of the parts is larger than the upper limit of the allowable range, Ru can be adjusted to within an allowable range of the combustion chamber volume by cutting Saeginetsumaku.

本発明によれば、シリンダヘッドの燃焼室形成部とピストンの少なくとも頂面に遮熱膜を形成し、シリンダヘッドの遮熱膜を有する燃焼室形成部の容積が所定の許容範囲外であるときに、予め準備した各々トップランドに異なる厚さの遮熱膜が形成されて該トップランドの外径が異なるようにされた複数のピストンのうちから上記シリンダヘッドに組み合わせるピストンを選定することにより、燃焼室の容積が所定の許容範囲に収まるようにしたから、エンジンの遮熱性を損なうことなく、エンジンの各気筒の圧縮比を所定範囲に収めることができる。 According to the present invention, when the thermal barrier film is formed on at least the top surface of the combustion chamber forming portion of the cylinder head and the piston, and the volume of the combustion chamber forming portion having the thermal barrier film of the cylinder head is outside a predetermined allowable range. In addition, by selecting a piston to be combined with the cylinder head from a plurality of pistons in which a heat shield film having a different thickness is formed on each top land prepared in advance and the outer diameter of the top land is different , Since the volume of the combustion chamber is set within a predetermined allowable range, the compression ratio of each cylinder of the engine can be set within the predetermined range without impairing the heat shielding property of the engine.

本発明の実施形態に係るエンジン構造を示す断面図。A sectional view showing an engine structure concerning an embodiment of the present invention. 同エンジンのシリンダヘッドの燃焼室形成部を示す下面図。The bottom view which shows the combustion chamber formation part of the cylinder head of the same engine. ピストン及びシリンダライナに形成された遮熱膜を模式的に示す断面図。Sectional drawing which shows typically the thermal insulation film | membrane formed in the piston and the cylinder liner. 本発明に係る調製方法の流れを示すフロー図。The flowchart which shows the flow of the preparation method which concerns on this invention.

以下、本発明を実施するための形態を図面に基づいて説明する。以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。   Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. The following description of the preferred embodiments is merely exemplary in nature and is not intended to limit the invention, its application, or its use.

<エンジンの燃焼室>
図1に示す直噴エンジンEは4バルブエンジンであり、同図において、1はピストン、3はシリンダブロック、5はシリンダヘッド、7はシリンダライナ、9はシリンダヘッド5の吸気ポート11を開閉する吸気バルブ、13は排気ポート15を開閉する排気バルブ、17は燃料噴射弁である。ピストン1の頂面には、キャビティ19が形成されている。ピストン1の上部にはピストンリング21が嵌められている。吸排気ポート11,15の開口部にはバルブシート22が圧入されている。
<Engine combustion chamber>
A direct injection engine E shown in FIG. 1 is a four-valve engine. In FIG. 1, 1 is a piston, 3 is a cylinder block, 5 is a cylinder head, 7 is a cylinder liner, and 9 is to open and close an intake port 11 of the cylinder head 5. An intake valve, 13 is an exhaust valve that opens and closes the exhaust port 15, and 17 is a fuel injection valve. A cavity 19 is formed on the top surface of the piston 1. A piston ring 21 is fitted on the top of the piston 1. A valve seat 22 is press-fitted into the openings of the intake and exhaust ports 11 and 15.

エンジンEの燃焼室は、厳密には、シリンダヘッド5のペントルーフ型の燃焼室形成部10、ピストン1のトップランド23から頂面にわたる部分、シリンダブロック3のシリンダライナ7のボア面におけるピストンリング21が当たらない上部、並びに吸排気バルブ9,13のバルブヘッド面(燃焼室に臨む面)によって形成される。   Strictly speaking, the combustion chamber of the engine E includes a pent roof type combustion chamber forming portion 10 of the cylinder head 5, a portion extending from the top land 23 to the top surface of the piston 1, and a piston ring 21 on the bore surface of the cylinder liner 7 of the cylinder block 3. Is formed by the upper portion where no contact occurs and the valve head surfaces of the intake and exhaust valves 9 and 13 (surfaces facing the combustion chamber).

図2に示すように、シリンダヘッド5の中央に燃料噴射弁17の取付孔24が配設されている。また、点火プラグの図示は省略しているが、シリンダヘッド5の2つの吸気口27,27間に点火プラグ取付孔29が配設されている。なお、符号25は排気口であり、これら2つの排気口25,25間にも点火プラグ取付孔29が配設されていてもよい。また、本実施形態のエンジンEでは、燃焼室周辺部の2箇所、すなわち、燃焼室中央からみて相並ぶ2つの吸気口27,27よりも外側と、相並ぶ2つの排気口25,25よりも外側に、それぞれ圧縮上死点付近でスキッシュ流を生じさせる欠円状のスキッシュエリア30,30が設けられている。   As shown in FIG. 2, a mounting hole 24 for the fuel injection valve 17 is disposed in the center of the cylinder head 5. Although the illustration of the spark plug is omitted, a spark plug mounting hole 29 is provided between the two intake ports 27 of the cylinder head 5. In addition, the code | symbol 25 is an exhaust port and the spark plug attachment hole 29 may be arrange | positioned also between these two exhaust ports 25 and 25. FIG. Further, in the engine E of the present embodiment, two locations around the combustion chamber, that is, outside the two intake ports 27, 27 arranged side by side when viewed from the center of the combustion chamber, and more than the two exhaust ports 25, 25 arranged side by side. On the outside, there are provided half-circle squish areas 30 and 30 for generating a squish flow near the compression top dead center.

上記エンジンEにおいては、その熱効率を高めるために、シリンダヘッド5の燃焼室形成部10の内面とピストン1の少なくとも頂面に遮熱膜が形成される。好ましくは、ピストン1のトップランド23、シリンダライナ7のボア面におけるピストンリング21が当たらない上部(ピストン1のトップランド23に対面するボア面)、及び/又は吸排気バルブ9,13のバルブヘッド面にも遮熱膜が形成される。   In the engine E, a thermal barrier film is formed on the inner surface of the combustion chamber forming portion 10 of the cylinder head 5 and at least the top surface of the piston 1 in order to increase the thermal efficiency. Preferably, the top land 23 of the piston 1, the upper portion of the bore surface of the cylinder liner 7 where the piston ring 21 does not contact (the bore surface facing the top land 23 of the piston 1), and / or the valve heads of the intake and exhaust valves 9, 13. A thermal barrier film is also formed on the surface.

図3は一例としてピストン1の頂面及びトップランド23、並びにシリンダライナ7のボア面におけるピストンリング21が当たらない上部に形成された遮熱膜31を模式的に示す。同図において、33はピストンリング溝である。遮熱膜31は、マトリックス樹脂(シリコーン)に多数の無機酸化物の中空状粒子を分散させてなる。   FIG. 3 schematically shows, as an example, the heat shield film 31 formed on the top surface of the piston 1 and the top land 23 and the upper portion of the bore surface of the cylinder liner 7 where the piston ring 21 does not contact. In the figure, 33 is a piston ring groove. The thermal barrier film 31 is formed by dispersing a number of inorganic oxide hollow particles in a matrix resin (silicone).

<燃焼室容積の調整方法>
以下、ピストン1が上死点にあるときの燃焼室の容積Bを調整する方法を説明する。その基本的流れは図4に示すとおりである。
<Adjustment method of combustion chamber volume>
Hereinafter, a method for adjusting the volume B of the combustion chamber when the piston 1 is at the top dead center will be described. The basic flow is as shown in FIG.

[燃焼室形成部の加工](ステップS1)
シリンダヘッド5の燃焼室形成部10の内面(燃焼室を形成する面)を機械加工する。すなわち、吸気口27及び排気口25のバルブシート圧入部を除いて当該内面を全面加工する。
[Processing of combustion chamber forming section] (Step S1)
The inner surface of the combustion chamber forming portion 10 of the cylinder head 5 (the surface forming the combustion chamber) is machined. That is, the entire inner surface is processed except for the valve seat press-fitting portions of the intake port 27 and the exhaust port 25.

[遮熱膜の形成](ステップS2)
シリンダヘッド5の燃焼室形成部10の内面とピストン1の少なくとも頂面に遮熱膜31を形成する。すなわち、マトリックス樹脂材に多数の無機酸化物の中空状粒子を分散させてなる遮熱材を遮熱膜形成部に塗布し、マトリックス樹脂材を加熱硬化させることによって、上記遮熱膜31を形成する。ピストン1のトップランド23にも遮熱膜を形成する。この場合、後述の燃焼室容積Bの調整のために、各々トップランド23に異なる厚さの遮熱膜が形成されて該トップランド23の外径が異なるようにされた複数のピストン1を準備する。必要に応じて、シリンダライナ7のボア面におけるピストンリング21が当たらない上部にも遮熱膜を形成する。
[Formation of thermal barrier film] (Step S2)
A heat shielding film 31 is formed on the inner surface of the combustion chamber forming portion 10 of the cylinder head 5 and at least the top surface of the piston 1. That is, the thermal barrier film 31 is formed by applying a thermal barrier material in which a large number of inorganic oxide hollow particles are dispersed in a matrix resin material to the thermal barrier film forming portion and heating and curing the matrix resin material. To do . Also formed a Saeginetsumaku to the top land 23 of the piston 1. In this case, in order to adjust the combustion chamber volume B, which will be described later, a plurality of pistons 1 each having a heat shielding film having a different thickness on the top land 23 and having different outer diameters are prepared. To do. If necessary, a heat insulating film is also formed on the upper surface of the bore surface of the cylinder liner 7 where the piston ring 21 does not contact.

[燃焼室形成部の容積測定](ステップS3)
シリンダヘッド5の遮熱膜を有する燃焼室形成部10の容積Aを測定する。例えば、シリンダヘッド5におけるシリンダブロック3との合わせ面から燃焼室形成部10の所定部位までの高さhを計測し、この高さhに燃焼室形成部10の開口面積S及び所定の係数Kを乗算することによって、燃焼室形成部10の容積Aを求めることができる。
[Measurement of volume of combustion chamber forming section] (step S3)
The volume A of the combustion chamber forming part 10 having the heat insulating film of the cylinder head 5 is measured. For example, the height h from the mating surface of the cylinder head 5 with the cylinder block 3 to a predetermined portion of the combustion chamber forming portion 10 is measured, and the opening area S and the predetermined coefficient K of the combustion chamber forming portion 10 are measured at this height h. Is multiplied by the volume A of the combustion chamber forming portion 10.

或いは、燃焼室形成部10の内面に設定された複数点の位置座標を接触式三次元測定機によって求め、その位置座標の設計データからのずれに基いて設計データ上の燃焼室容積からの容積誤差量を算出して、その誤差量に基いて実際の燃焼室形成部10の容積Aを求めるようにしてもよい。或いは、レーザーや超音波を用いた非接触式位置センサによって容積Aを求めるようにしてもよく、或いは、燃焼室形成部10を撮影し、その画像処理によって容積Aを求めるようにしてもよい。   Alternatively, the position coordinate of a plurality of points set on the inner surface of the combustion chamber forming unit 10 is obtained by a contact type three-dimensional measuring machine, and the volume from the combustion chamber volume on the design data based on the deviation of the position coordinate from the design data. An error amount may be calculated, and the actual volume A of the combustion chamber forming unit 10 may be obtained based on the error amount. Alternatively, the volume A may be obtained by a non-contact position sensor using laser or ultrasonic waves, or the volume A may be obtained by photographing the combustion chamber forming unit 10 and performing image processing thereof.

[容積判定](ステップS4)
燃焼室形成部10の容積Aが所定の許容範囲内(予め設定された上限値及び下限値の範囲内)にあるか否かを判定する。燃焼室形成部10の容積Aが当該許容範囲内にあるときは、ステップS5に進んで、当該燃焼室形成部10に対して、寸法が所定の許容範囲内にあるピストン1を選定して組み合わせることにより、燃焼室の容積Bを所定の許容範囲に収める。
[Volume determination] (step S4)
It is determined whether or not the volume A of the combustion chamber forming unit 10 is within a predetermined allowable range (within a preset upper limit value and lower limit value range). When the volume A of the combustion chamber forming portion 10 is within the permissible range, the process proceeds to step S5, and the piston 1 whose dimensions are within the predetermined permissible range is selected and combined with the combustion chamber forming portion 10. Thus, the volume B of the combustion chamber is kept within a predetermined allowable range.

燃焼室形成部10の容積Aが許容範囲外であるときは、ステップS6の燃焼室の容積Bを調整する工程に進む。   When the volume A of the combustion chamber forming unit 10 is outside the allowable range, the process proceeds to the step of adjusting the volume B of the combustion chamber in step S6.

[燃焼室容積Bの調整](ステップS6)
この燃焼室容積Bの調整手法としては、次の(イ)〜()の3つがある。()の適合ピストンの選定を必須の調整手法とし、必要に応じて、(イ)〜()の追加工のいずれか一つを、又は複数の追加工を組み合わせて実行することにより、燃焼室容積Bが所定の許容範囲に収まるようにする。すなわち、(イ)〜()の追加工によって燃焼室容積Bを許容範囲に近づけた上で、適合ピストンを選定する()というように、追加工と適合ピストンの選定を組み合わせて燃焼室容積Bを許容範囲に収めるようにしてもよい。
[Adjustment of combustion chamber volume B] (step S6)
The method of adjusting the combustion chamber volume B, there are three of the following (a) to (c). By selecting an appropriate piston in ( c ) as an indispensable adjustment method, if necessary, by executing any one of (i) to ( b ) additional processes or a combination of multiple additional processes, The combustion chamber volume B is set within a predetermined allowable range. That is, the combustion chamber volume B is brought close to the permissible range by the additional processes (A) to ( B ), and the compatible piston is selected ( C ). The volume B may be within an allowable range.

(イ)シリンダヘッド5の燃焼室形成部10のスキッシュエリア30の遮熱膜を追加工によって切削する。   (A) The heat shield film in the squish area 30 of the combustion chamber forming portion 10 of the cylinder head 5 is cut by additional machining.

これは、燃焼室形成部10の容積Aが許容範囲の下限値よりも小さいときに取り得る手法であり、スキッシュエリア30の遮熱膜の切削によって容積Aが大きくなり、燃焼室容積Bを許容範囲に収めることが容易になる。スキッシュエリア30は、遮熱要求度が低い部分であるから、遮熱膜の切削によって、エンジンEの断熱性能が大きく損なわれることは避けられる This is a technique that can be taken when the volume A of the combustion chamber forming portion 10 is smaller than the lower limit value of the allowable range. The volume A is increased by cutting the thermal barrier film of the squish area 30 and the combustion chamber volume B is allowed. It becomes easy to fit in the range. Since the squish area 30 is a portion having a low heat shielding requirement, it is possible to avoid the heat insulation performance of the engine E from being greatly impaired by cutting the heat shielding film .

焼室形成部10の容積Aが許容範囲に収まっている場合は、トップランド23の遮熱膜が設計値よりも厚くなっているピストン1は使用せず、寸法が所定の許容範囲内にあるピストン1を組み合わせることにより、燃焼室の容積Bを所定の許容範囲に収めることになる。 If the volume A of the combustion chamber forming portion 10 is within the allowable range, the piston 1 a thermal film barrier of the top land 23 is thicker than the design value is not used, the dimensions within a predetermined tolerance By combining a certain piston 1, the volume B of the combustion chamber falls within a predetermined allowable range.

)シリンダライナ7の上部の遮熱膜を追加工によって切削する。 ( B ) The thermal barrier film on the upper part of the cylinder liner 7 is cut by additional machining.

すなわち、燃焼室形成部10の容積Aが許容範囲の下限値よりも小さいときに、シリンダライナ7の遮熱膜の切削によって容積Aが大きくなり、燃焼室容積Bを許容範囲に収めることが容易になる。シリンダライナ7は、遮熱要求度が低い部分であるから、この場合も、エンジンEの断熱性能が大きく損なわれることは避けられる。   That is, when the volume A of the combustion chamber forming portion 10 is smaller than the lower limit value of the allowable range, the volume A is increased by cutting the thermal barrier film of the cylinder liner 7 and the combustion chamber volume B can be easily kept within the allowable range. become. Since the cylinder liner 7 is a portion having a low degree of heat shielding requirement, it is possible to avoid that the heat insulation performance of the engine E is greatly impaired in this case as well.

シリンダライナ7の遮熱膜の追加工においては、その遮熱膜を予め設計値よりも厚く形成しておくこともできる。このケースでは、燃焼室形成部10の容積Aが許容範囲の下限値よりも小さいときには、シリンダライナ7の遮熱膜を設計値よりも薄くなるように切削する。一方、燃焼室形成部10の容積Aが許容範囲の上限値よりも大きいときには、シリンダライナ7の遮熱膜を設計値よりも薄くならない範囲で切削する。   In the additional work of the heat shield film of the cylinder liner 7, the heat shield film can be formed thicker in advance than the design value. In this case, when the volume A of the combustion chamber forming portion 10 is smaller than the lower limit value of the allowable range, the thermal barrier film of the cylinder liner 7 is cut so as to be thinner than the design value. On the other hand, when the volume A of the combustion chamber forming portion 10 is larger than the upper limit value of the allowable range, the thermal barrier film of the cylinder liner 7 is cut in a range that does not become thinner than the design value.

但し、シリンダライナ7の遮熱膜を予め設計値よりも厚くした場合は、燃焼室形成部10の容積Aが許容範囲に収まっている場合も、シリンダライナ7の遮熱膜を設計厚さになるように切削する必要がある。   However, when the thermal barrier film of the cylinder liner 7 is thicker than the design value in advance, the thermal barrier film of the cylinder liner 7 is set to the designed thickness even when the volume A of the combustion chamber forming portion 10 is within the allowable range. It is necessary to cut so that it becomes.

)燃焼室形成部10の容積Aに適合するピストン1を選定する。 ( C ) The piston 1 that matches the volume A of the combustion chamber forming portion 10 is selected.

先に述べたように、各々トップランド23に異なる厚さの遮熱膜が形成されて該トップランド23の外径が異なるようにされた複数のピストン1を準備しておく。そうして、その複数のピストン1のうちから燃焼室形成部10の容積Aに適合するピストン1を選定して当該燃焼室形成部10に組み合わせることにより、燃焼室容積Bを許容範囲に収める。 As described above, a plurality of pistons 1 are prepared in which heat shield films having different thicknesses are formed on the top lands 23 so that the outer diameters of the top lands 23 are different. Then, by selecting a piston 1 that matches the volume A of the combustion chamber forming portion 10 from the plurality of pistons 1 and combining it with the combustion chamber forming portion 10, the combustion chamber volume B is within an allowable range.

なお、上記(ロ)においては、シリンダライナ7の遮熱膜を追加工するようにしたが、遮熱膜が形成されていないシリンダライナであっても、又はシリンダライナを設けていないシリンダブロックであっても、そのボア面の上部を追加工することによって、燃焼室容積Bを許容範囲に収めることができる The above (b) at has been such that additional machining heat membrane barrier of shea Rindaraina 7, even cylinder liners is not formed Saeginetsumaku, or cylinder block provided with no cylinder liner Even if it exists, the combustion chamber volume B can be accommodated in a tolerance | permissible_range by adding the upper part of the bore surface .

た、上記(イ))は組み合わせて実行することもできる。例えば、スキッシュエリアの遮熱膜の追加工(イ)によって容積Aを少し拡大して上で、さらにシリンダライナの遮熱膜の追加工(ロ)を行なうことによって、燃焼室容積Bを許容範囲に収めるようにしてもよい。 Also, the a (i) (ii) is combined can also be performed. For example, by performing squish additional machining of Saeginetsumaku area by (a) above with a larger volume A little additional machining of Saeginetsumaku of the cylinder liner and (b), allows the combustion chamber volume B range You may make it fit in.

また、上記実施形態では、遮熱膜の形成に遮熱材の塗布という手法を採用したが、ZrO等の遮熱材を遮熱膜形成部に溶射することによって遮熱膜を形成することもでき、本発明は、遮熱膜の形成方法は問わない。 Further, in the above embodiment employs a technique called application of thermal barrier material to the formation of Saeginetsumaku, forming a thermal film barrier by spraying the heated material shielding of ZrO 2 such as Saeginetsumaku forming section In the present invention, the method for forming the thermal barrier film is not limited.

E エンジン
1 ピストン
3 シリンダブロック
5 シリンダヘッド
7 シリンダライナ
10 燃焼室形成部
23 トップランド
30 スキッシュエリア
31 遮熱膜
E Engine 1 Piston 3 Cylinder block 5 Cylinder head 7 Cylinder liner 10 Combustion chamber forming part 23 Topland 30 Squish area 31 Thermal barrier film

Claims (4)

エンジンのシリンダヘッド、シリンダブロック及びピストンによって形成される、該ピストンが上死点にあるときの燃焼室の容積を調整する方法であって、
上記シリンダヘッドにおける上記燃焼室を形成する燃焼室形成部の内面と上記ピストンの少なくとも頂面に遮熱膜を形成する工程と、
上記シリンダヘッドの上記遮熱膜を有する燃焼室形成部の容積を測定する工程と、
上記燃焼室形成部の容積が所定の許容範囲外であるときに、上記燃焼室の容積が所定の許容範囲に収まるように、上記燃焼室の容積を調整する工程とを備え、
上記燃焼室の容積調整工程では、各々トップランドに異なる厚さの遮熱膜が形成されて該トップランドの外径が異なるようにされた複数のピストンを準備しておき、この複数のピストンのうちから上記シリンダヘッドに組み合わせるピストンを選定することによって、上記燃焼室の容積が所定の許容範囲に収まるようにすることを特徴とする遮熱膜付エンジン燃焼室容積の調整方法。
A method of adjusting the volume of a combustion chamber formed by an engine cylinder head, a cylinder block and a piston when the piston is at top dead center,
Forming a thermal barrier film on the inner surface of the combustion chamber forming portion forming the combustion chamber in the cylinder head and on at least the top surface of the piston;
Measuring the volume of the combustion chamber forming part having the thermal barrier film of the cylinder head;
Adjusting the volume of the combustion chamber so that the volume of the combustion chamber falls within a predetermined allowable range when the volume of the combustion chamber forming portion is outside the predetermined allowable range,
In the combustion chamber volume adjustment step, a plurality of pistons each having a heat shielding film having a different thickness on the top land and having different outer diameters are prepared. A method for adjusting the volume of an engine combustion chamber with a thermal barrier film, wherein the piston combined with the cylinder head is selected so that the volume of the combustion chamber falls within a predetermined allowable range.
請求項1において、
上記燃焼室の容積を調整する工程では、さらに、上記シリンダヘッドの上記燃焼室形成部のスキッシュエリアの遮熱膜を追加工することによって、上記燃焼室の容積が所定の許容範囲に収まるようにすることを特徴とする遮熱膜付エンジン燃焼室容積の調整方法。
In claim 1,
In the step of adjusting the volume of the combustion chamber, further, the thermal film barrier of the squish area of the combustion chamber forming part of the cylinder head and the child alteration Thus, the volume of the combustion chamber is within a predetermined tolerance A method for adjusting the volume of an engine combustion chamber with a thermal barrier film.
請求項1又は請求項2において、
記シリンダブロックのボア面におけるピストンリングが当たらない上部に遮熱膜を形成しておき、
上記燃焼室の容積を調整する工程では、さらに、記シリンダブロックのボア面上部の遮熱膜を追加工することによって、上記燃焼室の容積が所定の許容範囲に収まるようにすることを特徴とする遮熱膜付エンジン燃焼室容積の調整方法。
In claim 1 or claim 2,
The top piston ring is not exposed at the bore surface of the upper carboxymethyl cylinder block previously formed a Saeginetsumaku,
In the step of adjusting the volume of the combustion chamber, further, thus the thermal film barrier of the bore surface top of the upper carboxymethyl cylinder block and child additional machining, the volume of the combustion chamber is set to fall within a predetermined allowable range A method for adjusting the volume of an engine combustion chamber with a thermal barrier film.
請求項3において、
記シリンダブロックのボア面におけるピストンリングが当たらない上部には、上記遮熱膜を予め設計値よりも厚く形成しておくことを特徴とする遮熱膜付エンジン燃焼室容積の調整方法。
In claim 3,
The upper piston ring is not exposed in the bore surface of the upper carboxymethyl cylinder block, adjusting method of the thermal barrier layer with an engine combustion chamber volume, characterized in that to be thicker than the pre-designed value above Saeginetsumaku.
JP2015054310A 2015-03-18 2015-03-18 Method for adjusting engine combustion chamber volume with thermal barrier film Active JP6361538B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015054310A JP6361538B2 (en) 2015-03-18 2015-03-18 Method for adjusting engine combustion chamber volume with thermal barrier film

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015054310A JP6361538B2 (en) 2015-03-18 2015-03-18 Method for adjusting engine combustion chamber volume with thermal barrier film

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2016173087A JP2016173087A (en) 2016-09-29
JP6361538B2 true JP6361538B2 (en) 2018-07-25

Family

ID=57008940

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2015054310A Active JP6361538B2 (en) 2015-03-18 2015-03-18 Method for adjusting engine combustion chamber volume with thermal barrier film

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6361538B2 (en)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018066316A (en) * 2016-10-19 2018-04-26 トヨタ自動車株式会社 Engine manufacturing method
JP6638618B2 (en) * 2016-10-19 2020-01-29 トヨタ自動車株式会社 Engine manufacturing method
WO2018158951A1 (en) * 2017-03-03 2018-09-07 マツダ株式会社 Intake port structure for internal combustion engine
JP6525019B2 (en) * 2017-03-03 2019-06-05 トヨタ自動車株式会社 Engine manufacturing method
KR20190074672A (en) * 2017-12-20 2019-06-28 현대자동차주식회사 Engine reducing cooling loss

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4559684A (en) * 1981-02-27 1985-12-24 Pryor Timothy R Controlled machining of combustion chambers, gears and other surfaces
JP2594090B2 (en) * 1988-02-19 1997-03-26 トヨタ自動車株式会社 Head cylinder processing method
JPH03179128A (en) * 1989-12-07 1991-08-05 Hino Motors Ltd Manufacture of piston combustion chamber for direct injection type diesel engine
JPH06330810A (en) * 1993-05-25 1994-11-29 Toyota Central Res & Dev Lab Inc Chamber volume correcting method for cylinder head
US5526797A (en) * 1994-01-07 1996-06-18 Stokes; Richard A. Methods and apparatus for vaporizing and utilizing fuels of various octane ratings
JPH0842389A (en) * 1994-07-27 1996-02-13 Komatsu Ltd Compression ratio dispersion adjusting ring for internal combustion engine
DE10007360B4 (en) * 2000-02-18 2008-07-31 Volkswagen Ag Method for producing a cylinder head for an internal combustion engine
JP5510653B2 (en) * 2010-06-07 2014-06-04 マツダ株式会社 Method for adjusting combustion chamber volume of multi-cylinder engine
JP6010944B2 (en) * 2012-03-16 2016-10-19 マツダ株式会社 Compression self-ignition engine
JP5978677B2 (en) * 2012-03-16 2016-08-24 マツダ株式会社 Compression self-ignition engine
JP5978678B2 (en) * 2012-03-16 2016-08-24 マツダ株式会社 Compression self-ignition engine
JP6015049B2 (en) * 2012-03-22 2016-10-26 マツダ株式会社 Internal combustion engine control method and internal combustion engine
JP5821772B2 (en) * 2012-05-10 2015-11-24 トヨタ自動車株式会社 Combustion chamber volume adjustment method and engine manufacturing method
JP6036368B2 (en) * 2013-02-12 2016-11-30 マツダ株式会社 Thermal insulation structure for engine combustion chamber and method for manufacturing the same
JP2014156790A (en) * 2013-02-14 2014-08-28 Toyota Motor Corp Manufacturing method and manufacturing system of engine
DE102013014346A1 (en) * 2013-03-18 2014-10-02 Mahle International Gmbh Method for producing a piston for an internal combustion engine and piston produced by means of this method
JP2014222051A (en) * 2013-05-14 2014-11-27 トヨタ自動車株式会社 Internal combustion engine and method of manufacturing the same
JP2015021473A (en) * 2013-07-23 2015-02-02 トヨタ自動車株式会社 Engine

Also Published As

Publication number Publication date
JP2016173087A (en) 2016-09-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6361538B2 (en) Method for adjusting engine combustion chamber volume with thermal barrier film
JP5575926B2 (en) Spark ignition engine piston
JP2011256730A (en) Method for adjustment of combustion chamber volume of multi-cylinder engine
US8191528B2 (en) Internal combustion engine
JP2011220207A (en) Internal combustion engine, and method for manufacturing piston
JP6020856B2 (en) Engine combustion chamber structure
JPH09119344A (en) Cylinder head for spark ignition engine
JP6319170B2 (en) Multi-cylinder engine
JP7002272B2 (en) Sub-chamber gas engine
JP5821772B2 (en) Combustion chamber volume adjustment method and engine manufacturing method
JP6525019B2 (en) Engine manufacturing method
JP6638618B2 (en) Engine manufacturing method
US20190345892A1 (en) Cylinder head for internal combustion engine
JP7095334B2 (en) cylinder head
US6729274B2 (en) Cylinder and method for manufacturing a cylinder for an internal combustion engine
US10100776B2 (en) Preformed article for cylinder head, cylinder head, and method for manufacturing cylinder head
US10302040B2 (en) Cylinder head for internal combustion engine
WO2018190167A1 (en) Piston of internal-combustion engine, and method for manufacturing piston of internal-combustion engine
JP6528720B2 (en) piston
US20190301394A1 (en) Internal combustion engine
US11199154B1 (en) Nested cylinder head
JPH05149194A (en) Cylinder head of internal combustion engine
JP2020020395A (en) piston ring
WO2020217978A1 (en) Method for machining cylinder head for multicylinder engine
EP1512862A1 (en) Piston for internal combustion engine

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20170228

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20170321

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20170510

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20171017

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20171218

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20180529

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20180611

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6361538

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150