JP7051500B2 - エンジン構成部品 - Google Patents
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Description
1.エンジン構成部品
エンジン構成部品について、図1を参照して説明する。図1において、符号101はエンジンである。エンジン101は、熱エネルギーを利用する駆動源であって、例えばガソリンエンジンである。エンジン101は、エンジン本体101aと、それに接続される給排気系とから構成される。エンジン本体101aは、シリンダヘッド102と、シリンダブロック104とを備える。シリンダブロック104は、気筒ごとのシリンダボア103を形成する。シリンダヘッド102には、各気筒に連通する吸気ポート102aと、各気筒に連通する排気ポート102bとが形成される。シリンダボア103内には、ピストン105が収容される。
a、排気バルブ109b等の燃焼室構成部品が好適である。加えて、燃焼室108に連通する吸気ポート102a及び排気ポート102b、さらには、排気系を構成する排気マニホルド120、排気通路121、ターボ過給機117、バイパス通路124、ウエストゲートバルブ125、触媒122等の高温に晒される部品も、本開示のエンジン構成部品として好適である。以下、本開示のエンジン構成部品について、燃焼室構成部品を例に説明する。
遮熱層は、ガラス及び無機繊維以外の成分をさらに含んでもよいし、含まなくてもよい。遮熱層は、例えば、無機繊維同士が絡み合う構造を有する。ガラスは、例えば、無機繊維と接合している。ガラスの少なくとも一部は、例えば、絡み合う無機繊維同士の接点に接合している。
無機繊維の平均アスペクト比は10以上であることが好ましい。平均アスペクト比が10以上である場合、遮熱層において無機繊維同士が絡み易い。そのため、遮熱層の強度が高い。
熱層の厚み方向と平行な断面(以下では厚み方向における断面とする)を意味する。厚み差が70μm以下である場合、遮熱層に熱衝撃が加えられても、遮熱層が破損し難い。その理由は、厚み差が小さいと、面方向において遮熱層に温度ムラが生じ難いためであると推測される。
遮熱層の表面における表面粗さRaは4~25μmである。遮熱層の表面における表面粗さRzは12.5~50μmであることが好ましい。ここで、表面粗さRaは算術平均粗さを意味し、表面粗さRzは最大高さを意味する。遮熱層の表面における表面粗さRaが上記の範囲内であることにより、遮熱層は、耐熱衝撃性と熱引き性とが良好である。
表面気孔率が15%以上である場合、遮熱層の熱引き性が一層高くなる。その理由は、気孔が多くなり、遮熱層内に外気を取り込み易くなるためであると推測される。
本開示の燃焼室構成部品は、例えば、以下のように製造できる。ガラス粉末と、無機繊維と、水とを含むスラリーを調製する。スラリーは、さらに他の成分を含んでもよいし、含まなくてもよい。
次に、STEP2において、60~120℃の温度で1~2時間保持して塗布層3を乾燥させ、遮熱層5を形成する。次に、STEP3において、400~600℃の温度で0.5~2時間保持し、遮熱層5を焼き付ける。以上の工程により、燃焼室構成部品7が完成する。
(3-1)燃焼室構成部品の製造
実施例1~35、及び比較例1~5の燃焼室構成部品を以下のようにして製造した。ガラス粉末と、無機繊維と、水とを含むスラリーを調製した。ガラス粉末の組成は、以下の表1における「ガラス組成」の列に記載したものである。ガラスにおけるb/(a+b)は、表1における「b/(a+b)」の列に記載した値である。無機繊維の種類は、表1における「無機繊維の種類」の列に記載したものである。スラリーにおけるガラス粉末と無機繊維との配合比は、繊維面積比が表1における「繊維面積比」の列に記載した値となる配合比である。
実施例1~35、及び比較例1~5の燃焼室構成部品の評価を以下のように行った。
厚み差と、内部気孔率と、表面気孔率と、遮熱層の表面における表面粗さRaとを測定した。測定方法は上述した方法である。測定結果を上記表1に示す。
X線CTにより作成した3次元モデリングを画像解析することで、遮熱層が連続気孔を有するか否かを確認した。なお、水銀圧入法により、遮熱層が連続気孔を有するか否かを確認してもよい。連続気孔とは、遮熱層を厚み方向に貫通する連続気孔である。遮熱層が連続気孔を有する場合は、上記表1における「連続気孔の有無」の列に「○」と記載し、連続気孔を有さない場合は「×」と記載した。
○:熱伝導度が0.3W/(m・k)を超え、0.6W/(m・k)以下である。
×:熱伝導度が0.6W/(m・k)を超える。
なお、平均冷却速度は、熱引き性の指標である。平均冷却速度が大きいほど、熱引き性が良好である。
4.他の実施形態
以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示は上述の実施形態に限定されることなく、種々変形して実施することができる。
Claims (4)
- 金属製の基材と、
前記基材の表面に設けられた遮熱層と、
を備え、
前記遮熱層は、ガラス及び無機繊維を含み、前記遮熱層を厚み方向に貫通する連続気孔を有する多孔質体からなり、
前記遮熱層の表面における表面粗さRaは4~25μmであり、
前記ガラスは、(a)P 2 O 5 及びB 2 O 3 の少なくとも一方と、(b)R 2 O及びR’Oと、を含み、
前記(a)及び前記(b)の合計モル数に対する、前記(b)のモル数の比率が40~60%であるエンジン構成部品(RはLi、Na、及びKから成る群から選択される1以上であり、R’は、Mg、Ca、及びCuから成る群から選択される1以上である)。 - 請求項1に記載のエンジン構成部品であって、
前記遮熱層における内部気孔率が30~65%であり、
前記遮熱層における表面気孔率が15~40%であるエンジン構成部品。 - 請求項1又は2に記載のエンジン構成部品であって、
前記厚み方向における前記遮熱層の断面での幅1mmの範囲における前記遮熱層の厚さの最大値と最小値との差が70μm以下であるエンジン構成部品。 - 請求項1~3のいずれか1項に記載のエンジン構成部品であって、
前記無機繊維は、結晶質酸化物繊維であり、
前記厚み方向における前記遮熱層の断面において、前記ガラスの面積と前記無機繊維の面積との合計面積に対し、前記無機繊維の面積の比率は、20~60%であるエンジン構成部品。
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