JP2012159059A - Internal combustion engine and method for manufacturing the same - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an internal combustion engine that is superior in both adiabaticity and anti-knocking property, and to provide a method for manufacturing the same.SOLUTION: In the internal combustion engine 10, a combustion chamber NS is formed of a bottom face 1a of a cylinder head 1, a bore 2a of a cylinder block 2, and a top face 3a of a piston 3 sliding in the bore 2a, and an ignition plug 4 faces to the combustion chamber from the bottom face 1a of the cylinder head 1. A thermal insulation film 5 is formed on at least the bottom face 1a of the cylinder head 1. The insulation efficiency of the thermal insulation film 5 is the highest in the vicinity of the ignition plug and gradually decreases as a distance from the ignition plug.

Description

本発明は、内燃機関とその製造方法にかかり、特に断熱性と耐ノッキング性の双方に優れた内燃機関とその製造方法に関するものである。   The present invention relates to an internal combustion engine and a method for manufacturing the internal combustion engine, and more particularly to an internal combustion engine excellent in both heat insulation and knock resistance and a method for manufacturing the internal combustion engine.

ガソリンエンジンやディーゼルエンジン等の内燃機関は、主にエンジンブロックとシリンダヘッドから構成されており、その燃焼室は、シリンダブロックのボア面と、このボアに組み込まれたピストン頂面と、シリンダヘッドの底面と、シリンダヘッド内に配設された吸入および排気バルブの頂面から画成されている。昨今の内燃機関に要求される高出力化にともなってその冷却損失を低減することが重要になってくるが、この冷却損失を低減する方策の一つとして、燃焼室の内壁にセラミックスからなる断熱被膜を形成する方法を挙げることができる。   An internal combustion engine such as a gasoline engine or a diesel engine is mainly composed of an engine block and a cylinder head, and its combustion chamber has a bore surface of the cylinder block, a piston top surface incorporated in the bore, and a cylinder head. It is defined by a bottom surface and a top surface of an intake and exhaust valve disposed in the cylinder head. It is important to reduce the cooling loss with the increase in output required for recent internal combustion engines. As one of the measures to reduce this cooling loss, the inner wall of the combustion chamber is insulated with ceramics. The method of forming a film can be mentioned.

しかし、上記するセラミックスは一般に低い熱伝導率を有し、かつ高い熱容量を有することから、定常的な表面温度上昇による吸気効率の低下やノッキング（燃焼室内に熱が篭ることに起因する異常燃焼）が発生するために燃焼室の内壁への被膜素材として普及していないのが現状である。   However, the ceramics mentioned above generally have a low thermal conductivity and a high heat capacity, so that the intake efficiency decreases and knocks due to a steady increase in surface temperature (knocking abnormal combustion due to heat generated in the combustion chamber). As a result, the present situation is that it is not widely used as a coating material on the inner wall of the combustion chamber.

このことから、燃焼室の壁面に形成される断熱被膜は、耐熱性と断熱性は勿論のこと、低熱伝導率と低熱容量の素材から形成されるのが望ましい。さらに、この低熱伝導率および低熱容量であることに加えて、燃焼室内での燃焼時の爆発圧や噴射圧、熱膨張と熱収縮の繰り返し応力に耐え得る素材から被膜が形成されること、およびシリンダブロック等の母材への密着性が高い素材から被膜が形成されることが望ましい。   Therefore, it is desirable that the heat insulating coating formed on the wall surface of the combustion chamber is formed of a material having low heat conductivity and low heat capacity as well as heat resistance and heat insulating properties. Furthermore, in addition to the low thermal conductivity and low heat capacity, a coating is formed from a material that can withstand repeated stresses of explosion pressure and injection pressure, thermal expansion and thermal contraction during combustion in the combustion chamber, and It is desirable that the coating is formed from a material having high adhesion to a base material such as a cylinder block.

ここで、従来の公開技術に目を転じるに、断熱構造を採用しながらもノッキングの発生を抑制できる内燃機関が特許文献１に開示されている。具体的には、燃焼室の周囲に冷却手段が配設されると共に燃焼室を形成する内壁面に断熱層が配設され、この燃焼室に開口するポートを開閉する吸気弁及び排気弁と該燃焼室に臨んで配設された点火プラグとを備える火花点火式の内燃機関において、断熱層のうち、点火プラグから直線距離で最も遠い部位近傍に配設された断熱層の断熱能力を他の部位に配設された断熱層の断熱能力よりも低くしたものである。   Here, turning to the conventional published technique, Patent Document 1 discloses an internal combustion engine that can suppress the occurrence of knocking while adopting a heat insulating structure. Specifically, a cooling means is disposed around the combustion chamber and a heat insulating layer is disposed on an inner wall surface forming the combustion chamber, and an intake valve and an exhaust valve that open and close a port opened to the combustion chamber, and the exhaust valve In a spark ignition type internal combustion engine provided with a spark plug disposed facing the combustion chamber, the heat insulation capacity of the heat insulation layer disposed in the vicinity of the portion farthest from the spark plug at a linear distance is other than the heat insulation layer. This is lower than the heat insulating ability of the heat insulating layer disposed in the part.

燃焼室においては、特に点火プラグが設けられたシリンダヘッド底面の該点火プラグの近傍から外側へ向かってたとえば同心円状に火炎が広がり、点火プラグから離れた位置でノッキングが生じ易いことから、点火プラグから離れた位置での熱篭りを抑制することによってこの領域での温度上昇を防ぎ、ノッキングを抑制することができる。   In the combustion chamber, in particular, the flame spreads concentrically from the vicinity of the ignition plug on the bottom surface of the cylinder head provided with the ignition plug, for example, concentrically, and knocking easily occurs at a position away from the ignition plug. By suppressing the heat dissipation at a position away from the temperature, temperature rise in this region can be prevented and knocking can be suppressed.

特許文献１で開示される内燃機関においては、点火プラグから直線距離で最も遠い部位近傍に配設された断熱層の断熱能力を他の部位に配設された断熱層の断熱能力よりも低くしているが、火炎が点火プラグから同心円状に広がっていくことに鑑みれば、点火プラグから直線距離で最も遠い部位近傍の断熱能力のみを低くしても、その途中位置でのノッキング抑制を図ることができないなど、高いノッキング抑制効果は得られ難い。   In the internal combustion engine disclosed in Patent Document 1, the heat insulation capability of the heat insulation layer disposed in the vicinity of the portion farthest from the spark plug at a linear distance is made lower than the heat insulation capability of the heat insulation layer disposed in another portion. However, considering that the flame spreads concentrically from the spark plug, knocking suppression at the midway position can be suppressed even if only the heat insulation capacity near the part farthest from the spark plug at a linear distance is lowered. It is difficult to obtain a high knocking suppression effect.

特開２０１０−２２２９８４号公報JP 2010-222984 A

本発明は上記する問題に鑑みてなされたものであり、断熱性と耐ノッキング性の双方に優れた内燃機関とその製造方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide an internal combustion engine excellent in both heat insulating properties and knocking resistance and a method for manufacturing the same.

前記目的を達成すべく、本発明による内燃機関は、シリンダヘッドの底面とシリンダブロックのボアと該ボア内を摺動するピストンの頂面とから燃焼室が構成され、シリンダヘッドの底面から点火プラグが燃焼室に臨む内燃機関であって、少なくともシリンダヘッドの底面には遮熱膜が形成されており、前記遮熱膜による断熱性能は点火プラグ近傍が最も高く、点火プラグから遠ざかるにつれて断熱性能が漸次低減するものである。   In order to achieve the above object, an internal combustion engine according to the present invention has a combustion chamber composed of a bottom surface of a cylinder head, a bore of a cylinder block, and a top surface of a piston sliding in the bore, and an ignition plug is formed from the bottom surface of the cylinder head. Is an internal combustion engine facing the combustion chamber, and a heat shielding film is formed at least on the bottom surface of the cylinder head, and the heat insulation performance by the heat insulation film is highest in the vicinity of the spark plug, and the heat insulation performance increases as the distance from the spark plug increases. It gradually decreases.

本発明の内燃機関は、少なくともシリンダヘッドの底面に断熱性能を有する遮熱膜を有するものであり、この遮熱膜は、点火プラグ近傍が最も高く、点火プラグから遠ざかるにつれて断熱性能が漸次低減するものであり、シリンダヘッドの底面において点火プラグを中心にたとえば同心円状に遮熱膜の断熱性能を低減させることにより、同心円状に漸次温度上昇抑制効果を高めることができ、もってシリンダヘッドの底面において点火プラグ近傍から離れた領域は勿論のこと、当該底面の全域における耐ノッキング性を向上させることができる。   The internal combustion engine of the present invention has a heat insulating film having heat insulating performance at least on the bottom surface of the cylinder head. This heat insulating film is the highest in the vicinity of the spark plug, and the heat insulating performance gradually decreases as the distance from the spark plug increases. By reducing the heat insulation performance of the heat shield film, for example, concentrically around the spark plug at the bottom of the cylinder head, the effect of suppressing the gradual temperature rise can be increased concentrically. The knocking resistance in the entire area of the bottom surface can be improved as well as the area away from the vicinity of the spark plug.

ここで、「断熱性能が漸次低減する」とは、直線的もしくは二次曲線的に連続して断熱性能が低減する形態や、段階的に（多段状に）断熱性能が低減する形態の双方を含む意味である。   Here, “the heat insulation performance is gradually reduced” means both a form in which the heat insulation performance is continuously reduced linearly or in a quadratic curve and a form in which the heat insulation performance is reduced stepwise (in a multistage manner). Including meaning.

本発明の内燃機関は、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンのいずれを対象としたものであってもよく、その構成は既述するように、エンジンブロックとシリンダヘッドから主として構成され、その燃焼室は、シリンダブロックのボア面と、このボアに組み込まれたピストン頂面と、シリンダヘッドの底面と、シリンダヘッド内に配設された吸入および排気バルブの頂面から画成されている。   The internal combustion engine of the present invention may be intended for either a gasoline engine or a diesel engine, and its configuration is mainly composed of an engine block and a cylinder head, as described above, and its combustion chamber is a cylinder. A bore surface of the block, a top surface of a piston incorporated in the bore, a bottom surface of the cylinder head, and a top surface of intake and exhaust valves disposed in the cylinder head are defined.

そして、「少なくともシリンダヘッドの底面には」とは、シリンダヘッドの底面のみに断熱性能が漸次低減する遮熱膜が形成されることのほかに、燃焼室を形成するピストンの頂面にも別途の遮熱膜が形成され、この別途の遮熱膜の断熱性能においては点火プラグに対応する領域が最も高く、点火プラグから遠ざかるにつれて断熱性能が漸次低減する形態などを含む意味である。本発明者等によれば、燃焼室を構成する部材のうち、点火プラグやこれに対応する位置からたとえば同心円状に離れる壁面を有する部材としてシリンダヘッドの底面とピストン頂面が特定されており、シリンダヘッドの底面やさらにピストンの頂面において点火プラグやこれに対応する位置から断熱性能が漸次低減する遮熱膜を設けておくことにより、使用する遮熱膜材料を抑制しながら断熱性と耐ノッキング性の双方に優れた内燃機関を得ることができる。   “At least on the bottom surface of the cylinder head” means that not only the bottom surface of the cylinder head is formed with a thermal barrier film that gradually reduces the heat insulation performance but also the top surface of the piston that forms the combustion chamber. This means that the region corresponding to the spark plug is the highest in the heat insulation performance of this separate heat shield film, and that the heat insulation performance gradually decreases as the distance from the spark plug increases. According to the present inventors, among the members constituting the combustion chamber, the bottom surface of the cylinder head and the top surface of the piston are specified as a member having a wall surface that is, for example, concentrically separated from a position corresponding to the spark plug, By providing a thermal barrier film that gradually reduces the thermal insulation performance from the spark plug and the corresponding position on the bottom surface of the cylinder head and the top surface of the piston, the thermal insulation performance and resistance can be reduced while suppressing the thermal barrier film material used. An internal combustion engine excellent in both knocking properties can be obtained.

なお、内燃機関の燃焼室を構成する母材は、アルミニウムやその合金、チタンやその合金を挙げることができ、遮熱膜を陽極酸化被膜から形成することができる。たとえばアルミニウムやその合金を母材とする壁面に陽極酸化被膜からなる遮熱膜が形成される場合に、この陽極酸化被膜はアルマイトとなる。   In addition, the base material which comprises the combustion chamber of an internal combustion engine can mention aluminum, its alloy, titanium, and its alloy, and can form a thermal barrier film from an anodized film. For example, when a thermal barrier film made of an anodized film is formed on a wall surface made of aluminum or an alloy thereof, the anodized film becomes anodized.

ここで、「断熱性能が漸次低減する遮熱膜」の実施の形態として、以下で示す３つの形態を挙げることができる。   Here, the following three forms can be cited as embodiments of the “thermal barrier film in which the heat insulation performance is gradually reduced”.

その一つの形態は、点火プラグ近傍の遮熱膜の膜厚が最も厚く、点火プラグから遠ざかるにつれて遮熱膜の膜厚が薄くなっているものである。   In one form, the thickness of the heat shield film in the vicinity of the spark plug is the thickest, and the film thickness of the heat shield film decreases as the distance from the spark plug increases.

また、他の形態は、点火プラグ近傍の遮熱膜の表面の粗度が最も小さく、点火プラグから遠ざかるにつれて遮熱膜の表面の粗度が大きくなっているものである。
遮熱膜の表面の粗度が大きくなるにつれてその伝熱面積が大きくなり、放熱性能が高められることから断熱性能は低減する。 In another embodiment, the surface roughness of the heat shield film near the spark plug is the smallest, and the surface roughness of the heat shield film increases as the distance from the spark plug increases.
As the roughness of the surface of the heat shield film increases, the heat transfer area increases and the heat dissipation performance is enhanced, so that the heat insulation performance is reduced.

さらに他の形態は、前記遮熱膜の内部に気孔が形成されていて、点火プラグ近傍の遮熱膜の気孔率が最も大きく、点火プラグから遠ざかるにつれて遮熱膜の気孔率が小さくなっているものである。   Still another embodiment has pores formed inside the heat shield film, the porosity of the heat shield film in the vicinity of the spark plug is the largest, and the porosity of the heat shield film decreases as the distance from the spark plug increases. Is.

遮熱膜の気孔率が小さくなるにつれて放熱性能が高められることから断熱性能は低減する。   Since the heat dissipation performance is improved as the porosity of the thermal barrier film is reduced, the heat insulation performance is reduced.

また、本発明は内燃機関の製造方法にも及ぶものであり、この製造方法は、シリンダヘッドの底面とシリンダブロックのボアと該ボア内を摺動するピストンの頂面とから燃焼室が構成され、シリンダヘッドの底面から点火プラグが燃焼室に臨む内燃機関の製造方法であって、シリンダヘッドの底面の上に筒状治具を配して容器を形成し、該容器内に酸性電解液を収容して該底面を陽極とし、該酸性電解液内に陰極を形成し、さらにシリンダヘッドの底面を点火プラグに対応する領域と点火プラグから離れた領域で画成する遮蔽板を酸性電解液内に設け、点火プラグに対応する領域においては、点火プラグ取付け箇所の近傍に酸性電解液を流れ込ませて外部へ排出する排出機構を設け、外部から前記容器内に酸性電解液を注入する注入機構を設ける第１のステップ、陽極と陰極間に電圧を印加して陽極酸化処理をおこない、かつ、排出機構による酸性電解液の排出と注入機構による酸性電解液の注入をおこなって点火プラグに対応する領域において酸性電解液を循環させることにより、点火プラグ近傍の遮熱膜の膜厚が最も厚く、点火プラグから遠ざかるにつれて遮熱膜の膜厚が薄くなっている遮熱膜であって、点火プラグ近傍の断熱性能が最も高く、点火プラグから遠ざかるにつれて断熱性能が漸次低減する遮熱膜を有する内燃機関を製造する第２のステップ、からなるものである。   The present invention also extends to a method for manufacturing an internal combustion engine. In this manufacturing method, a combustion chamber is constituted by a bottom surface of a cylinder head, a bore of a cylinder block, and a top surface of a piston that slides in the bore. A method of manufacturing an internal combustion engine in which a spark plug faces a combustion chamber from the bottom surface of a cylinder head, a container is formed by arranging a cylindrical jig on the bottom surface of the cylinder head, and an acidic electrolyte is placed in the container A shielding plate is formed in the acidic electrolyte, which is accommodated to form a cathode in the acidic electrolyte, forming a cathode in the acidic electrolyte, and further defining a bottom surface of the cylinder head in a region corresponding to the spark plug and a region away from the spark plug In the region corresponding to the spark plug, a discharge mechanism for allowing the acidic electrolyte to flow into the vicinity of the spark plug attachment location and discharging it to the outside is provided, and an injection mechanism for injecting the acidic electrolyte from the outside into the container is provided. Setting The first step is to apply a voltage between the anode and the cathode to perform anodization, and to discharge the acidic electrolyte by the discharge mechanism and to inject the acidic electrolyte by the injection mechanism, and to correspond to the spark plug In the heat shield film, the thickness of the heat shield film in the vicinity of the spark plug is the thickest by circulating the acidic electrolyte solution in FIG. 1, and the film thickness of the heat shield film decreases as the distance from the spark plug increases. The second step of manufacturing an internal combustion engine having a thermal barrier film in which the thermal insulation performance is the highest and the thermal insulation performance gradually decreases as the distance from the spark plug increases.

本発明の製造方法は、シリンダヘッドの底面において陽極酸化被膜からなる遮熱膜を点火プラグ近傍の膜厚が最も厚く、点火プラグから遠ざかるにつれて膜厚が薄くなるように形成することで点火プラグ近傍の断熱性能が最も高く、点火プラグから遠ざかるにつれて断熱性能が漸次低減する遮熱膜をシリンダヘッドに形成して内燃機関を製造する方法である。   In the manufacturing method of the present invention, the thermal barrier film made of the anodized film on the bottom surface of the cylinder head is formed so that the film thickness in the vicinity of the spark plug is the thickest and the film thickness becomes thinner as the distance from the spark plug increases. This is a method of manufacturing an internal combustion engine by forming a thermal barrier film on the cylinder head, which has the highest thermal insulation performance and gradually decreases as the distance from the spark plug increases.

たとえば遮熱膜がアルマイトからなる場合に、アルマイトは酸性電解液の流速が速いほどアルマイト成長が促進される。   For example, when the thermal barrier film is made of alumite, the alumite grows more rapidly as the flow rate of the acidic electrolyte is higher.

そこで、まず、シリンダヘッドの底面の上に筒状治具を配して容器を形成し、この容器内に酸性電解液を収容してシリンダヘッドの底面を陽極とし、酸性電解液内に陰極を形成し、さらにシリンダヘッドの底面を点火プラグに対応する領域と点火プラグから離れた領域で完全に画成するたとえばリング状の遮蔽板を酸性電解液内に設けておく。この形態では、リング状の遮蔽板の内側に点火プラグに対応する領域が配設されることになる。   Therefore, first, a cylindrical jig is arranged on the bottom surface of the cylinder head to form a container, the acidic electrolyte is accommodated in the container, the bottom surface of the cylinder head is used as an anode, and a cathode is provided in the acidic electrolyte. Further, for example, a ring-shaped shielding plate that completely defines the bottom surface of the cylinder head in a region corresponding to the spark plug and a region away from the spark plug is provided in the acidic electrolyte. In this form, the area | region corresponding to a spark plug is arrange | positioned inside a ring-shaped shielding board.

遮蔽板の内側では、酸性電解液の排出と注入を順次おこなって酸性電解液を循環させることにより、アルマイト成長を促進させながら、点火プラグからたとえば同心円状に遮熱膜の膜厚が漸次薄くなるように調整することができる。なお、この陽極酸化処理の際に、シリンダヘッドのボア面や点火プラグ、吸気バルブ、排気バルブが酸性電解液で腐食しないように、陽極酸化処理の際には、シリンダヘッドに代わって筒状治具を使用して収容容器を形成し、シリンダヘッドの底面に臨む点火プラグ用開口や吸気バルブ用開口、排気バルブ用開口をマスキングしておくのがよい。   Inside the shielding plate, the acidic electrolyte solution is discharged and injected in order, and the acidic electrolyte solution is circulated to promote the alumite growth while gradually reducing the thickness of the heat shielding film, for example, concentrically from the spark plug. Can be adjusted as follows. In order to prevent the bore surface of the cylinder head, the spark plug, the intake valve, and the exhaust valve from being corroded by the acidic electrolyte during the anodizing process, a cylindrical treatment is used instead of the cylinder head during the anodizing process. It is preferable to form a storage container using a tool and mask the opening for the spark plug, the opening for the intake valve, and the opening for the exhaust valve facing the bottom surface of the cylinder head.

一方、リング状の遮蔽板の外側の点火プラグから離れた領域においては、酸性電解液の循環が図られることがなく、酸性電解液が澱んでいることからアルマイト成長は促進されず、その膜厚を薄く形成することができる。   On the other hand, in the region away from the spark plug outside the ring-shaped shielding plate, the circulation of the acidic electrolyte is not attempted, and since the acidic electrolyte is stagnant, the anodized growth is not promoted and the film thickness is increased. Can be formed thinly.

なお、「点火プラグに対応する領域」や「点火プラグから離れた領域」の境界ラインは任意であり、点火プラグからどの程度の範囲に相対的に厚い遮熱膜を形成するのがより一層ノッキング低減効果を高めることができるか等の観点から、実験や解析等の結果に基づいて境界ラインの設定がおこなわれる。   The boundary line of “region corresponding to the spark plug” and “region away from the spark plug” is arbitrary, and it is more knocking to form a relatively thick heat shield film in what range from the spark plug. From the viewpoint of whether the reduction effect can be enhanced, the boundary line is set based on the results of experiments and analysis.

ここで、遮蔽板の内側において、点火プラグからたとえば同心円状に遮熱膜の膜厚を所望に漸次薄くするための方策として、前記排出機構は、点火プラグに向って凸形状のテーパー面を有し、凸形状の先端から内部に延びる排出路を具備する治具と、吸引源と、から構成されており、点火プラグに対応する領域において、前記凸形状の先端が点火プラグ位置に位置付けられ、テーパー面の外側から凸形状の先端に向かって酸性電解液の流入速度が高くなるように調整されているのが好ましい。   Here, as a measure for gradually reducing the film thickness of the heat shield film from the spark plug, for example, concentrically inside the shield plate, the discharge mechanism has a convex tapered surface toward the spark plug. And a suction source that includes a discharge path extending inwardly from the convex tip, and in the region corresponding to the spark plug, the convex tip is positioned at the spark plug position, It is preferable to adjust the inflow rate of the acidic electrolyte from the outside of the tapered surface toward the convex tip.

凸形状のテーパー面のテーパー角を所望に調整することにより、テーパー面の外側から凸形状の先端に向かって変化する酸性電解液の流入速度や流入速度の変化の程度を所望に調整することができ、遮熱膜の膜厚を所望に変化させることができる。   By adjusting the taper angle of the convex taper surface as desired, the inflow rate of the acidic electrolyte changing from the outside of the taper surface toward the convex tip and the degree of change in the inflow rate can be adjusted as desired. The film thickness of the heat shield film can be changed as desired.

ここで、前記治具がコイル状管路を内蔵するとともに回転自在となっており、コイル状管路内を冷却液が循環して治具が冷却されながら回転するのが好ましい。   Here, it is preferable that the jig has a built-in coiled pipe and is rotatable, and the cooling liquid circulates in the coiled pipe and rotates while the jig is cooled.

アルマイト処理の際には発熱が生じ、形成されたアルマイト被膜が自身の熱によって溶解する可能性がある。そのため、アルマイト処理の際に酸性電解液を冷却するのが好ましい。   During the alumite treatment, heat is generated, and the formed alumite film may be dissolved by its own heat. Therefore, it is preferable to cool the acidic electrolyte during the alumite treatment.

そこで、上記治具の内部において、たとえばその中心を通る排出路の周りにループを描くコイル状管路を配設し、このコイル状管路に冷却液を循環させながら回転させることにより、冷却された治具によって酸性電解液の冷却を図り、もってアルマイト成長の際の発熱によるアルマイト被膜の劣化を抑制することができ、さらには、循環する酸性電解液の流速を治具の回転によってさらに高めることができ、もってアルマイト成長を一層促進させることができる。   Therefore, inside the jig, for example, a coiled pipe that draws a loop around the discharge path passing through the center thereof is disposed, and the coiled pipe is cooled by rotating it while circulating the coolant. The jig can cool the acidic electrolyte, thereby suppressing deterioration of the anodized film due to heat generation during anodizing, and further increasing the flow rate of the circulating acidic electrolyte by rotating the jig. Therefore, alumite growth can be further promoted.

さらに、本発明の内燃機関の製造方法の他の実施の形態は、シリンダヘッドの底面とシリンダブロックのボアと該ボア内を摺動するピストンの頂面とから燃焼室が構成され、シリンダヘッドの底面から点火プラグが燃焼室に臨む内燃機関の製造方法であって、シリンダヘッドの底面の上に筒状治具を配して容器を形成し、該容器内に酸性電解液を収容して該底面を陽極とし、該酸性電解液内に陰極を形成し、陽極と陰極間に電圧を印加して陽極酸化処理をおこなうことにより、外側に開放された多数の気孔を有した遮熱膜を形成する第１のステップ、シリンダヘッドの底面を点火プラグに対応する領域と点火プラグから離れた領域に分け、点火プラグから離れた領域の遮熱膜にはその表面にマスキングをおこない、前記点火プラグに対応する領域の遮熱膜に対して沸騰水または水蒸気による封孔処理、もしくは孔を具備しない薄膜でのコーティング処理、もしくは双方の処理を施す第２のステップ、からなるものである。   Furthermore, in another embodiment of the method for manufacturing an internal combustion engine of the present invention, a combustion chamber is constituted by a bottom surface of a cylinder head, a bore of a cylinder block, and a top surface of a piston that slides in the bore. A method of manufacturing an internal combustion engine in which a spark plug faces a combustion chamber from the bottom surface, a cylindrical jig is disposed on the bottom surface of a cylinder head to form a container, and an acidic electrolyte is accommodated in the container Forming a thermal barrier film with a large number of pores open to the outside by forming a cathode in the acidic electrolyte and applying a voltage between the anode and the cathode to perform anodization treatment The first step is to divide the bottom surface of the cylinder head into a region corresponding to the spark plug and a region away from the spark plug, and masking the surface of the heat shield film in the region away from the spark plug, Corresponding Sealing treatment with boiling water or steam to heat the film barrier of range, or coated in a thin film having no pores, or is made of a second step, performing both process.

遮熱膜が形成されるシリンダヘッドの底面は、実際には比較的複雑な形状を呈していることから、点火プラグ近傍から同心円状にその膜厚を精緻に漸次薄く調整するのは容易でない。   Since the bottom surface of the cylinder head on which the heat shielding film is formed actually has a relatively complicated shape, it is not easy to adjust the film thickness from the vicinity of the spark plug in a concentric manner to a fine and gradually thin film.

一方、陽極酸化処理して形成された遮熱膜は一般に、外側に開放された多数の気孔を有した遮熱膜となる。   On the other hand, the thermal barrier film formed by anodizing generally becomes a thermal barrier film having a large number of pores opened to the outside.

そこで、循環する酸性電解液の流速を制御して遮熱膜の膜厚を調整する上記治具を廃して、シリンダヘッドの底面の全面に陽極酸化処理して遮熱膜を形成した後に、点火プラグから離れた領域の遮熱膜にのみマスキングをおこない、点火プラグに対応する領域の遮熱膜に封孔処理やコーティング処理を施して外側に開放された多数の気孔を閉塞する。このことにより、点火プラグから離れた領域の遮熱膜はその気孔が外側に開放されているためにその表面積が大きく、もって断熱性能を低下させることができ、逆に点火プラグに対応する領域の遮熱膜はその気孔が閉塞されることで表面積が相対的に小さく、断熱性能を高く調整することができる。   Therefore, the above jig for adjusting the film thickness of the heat shield film by controlling the flow rate of the circulating acidic electrolyte is abolished, and after forming the heat shield film by anodizing the entire bottom surface of the cylinder head, the ignition is performed. Masking is performed only on the heat shield film in the area away from the plug, and the heat shield film in the area corresponding to the spark plug is subjected to sealing treatment or coating treatment to close a large number of pores opened to the outside. As a result, the heat shield film in the region away from the spark plug has a large surface area because the pores are open to the outside, and thus the heat insulation performance can be reduced, and conversely in the region corresponding to the spark plug. Since the pores of the heat shield film are closed, the surface area is relatively small, and the heat insulation performance can be adjusted to be high.

以上の説明から理解できるように、本発明の内燃機関によれば、少なくともシリンダヘッドの底面において、点火プラグ近傍の断熱性能が最も高く、点火プラグから遠ざかるにつれて断熱性能が漸次低減する遮熱膜が形成されていることにより、断熱性と耐ノッキング性の双方に優れた内燃機関となる。   As can be understood from the above description, according to the internal combustion engine of the present invention, there is provided a thermal barrier film that has the highest thermal insulation performance in the vicinity of the spark plug at least on the bottom surface of the cylinder head and gradually decreases as the distance from the spark plug increases. By being formed, it becomes an internal combustion engine excellent in both heat insulation and knocking resistance.

本発明の内燃機関の一実施の形態の縦断面図である。1 is a longitudinal sectional view of an embodiment of an internal combustion engine of the present invention. 図１のII−II矢視図である。It is an II-II arrow line view of FIG. （ａ）、（ｂ）、（ｃ）はともに、遮熱膜の実施の形態の縦断面図である。(A), (b), (c) is all the longitudinal cross-sectional views of embodiment of a thermal barrier film. 本発明の内燃機関の他の実施の形態の縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view of other embodiment of the internal combustion engine of this invention. 本発明の内燃機関の製造方法の一実施の形態を説明した模式図である。It is the schematic diagram explaining one Embodiment of the manufacturing method of the internal combustion engine of this invention. 図５のVI−VI矢視図である。It is VI-VI arrow line view of FIG. 本発明の内燃機関の製造方法の他の実施の形態を説明した模式図である。It is the schematic diagram explaining other embodiment of the manufacturing method of the internal combustion engine of this invention. 本発明の内燃機関の製造方法のさらに他の実施の形態を説明した模式図である。It is the schematic diagram explaining further another embodiment of the manufacturing method of the internal combustion engine of this invention. 図８のIX−IX矢視図である。It is the IX-IX arrow line view of FIG. 図８の製造方法で製造された遮熱膜を示した縦断面図である。It is the longitudinal cross-sectional view which showed the thermal barrier film manufactured with the manufacturing method of FIG.

以下、図面を参照して本発明の内燃機関とその製造方法の実施の形態を説明する。なお、図１〜４（図３ｃを除く）で示した遮熱膜はアルマイト被膜であることから、図示する遮熱膜は図３ｃや図８〜１０で示す遮熱膜と同様に多数の気孔を具備するものであるが、これらの図面においては気孔の図示を省略している。   Embodiments of an internal combustion engine and a method for manufacturing the same according to the present invention will be described below with reference to the drawings. 1 to 4 (excluding FIG. 3c) is an alumite film, the illustrated heat shield film has a large number of pores in the same manner as the heat shield films shown in FIG. 3c and FIGS. However, the pores are not shown in these drawings.

図１は本発明の内燃機関の一実施の形態の縦断面図であり、図２は図１のII−II矢視図である。   FIG. 1 is a longitudinal sectional view of an embodiment of the internal combustion engine of the present invention, and FIG. 2 is a view taken in the direction of arrows II-II in FIG.

図示する内燃機関１０は、ガソリンエンジンをその対象としたものであり、その内部に不図示の冷却水ジャケットが形成されたシリンダブロック２と、シリンダブロック２上に配設されたシリンダヘッド１と（図１は内燃機関１０を上下反転させており、シリンダヘッド１が下方に位置している）、シリンダヘッド１内に画成された吸気ポート１ｂおよび排気ポート１ｃとそれらが燃焼室ＮＳに臨む開口に昇降自在に装着された吸気バルブ１ｄおよび排気バルブ１ｅと、シリンダヘッド１の底面１ａの中央位置もしくは略中央位置で燃焼室ＮＳに臨む点火プラグ４と、シリンダブロック２の下方開口（図１ではこの下方開口は上方に向いている）から昇降自在に形成されたピストン３から大略構成されている。なお、本発明の内燃機関がディーゼルエンジンを対象としたものであってもよいことは勿論のことである。   The illustrated internal combustion engine 10 is intended for a gasoline engine, a cylinder block 2 in which a cooling water jacket (not shown) is formed, and a cylinder head 1 disposed on the cylinder block 2 ( In FIG. 1, the internal combustion engine 10 is turned upside down, and the cylinder head 1 is positioned below. The intake port 1b and the exhaust port 1c defined in the cylinder head 1 and the openings facing the combustion chamber NS Intake valve 1d and exhaust valve 1e, which are mounted to be freely movable up and down, spark plug 4 that faces combustion chamber NS at the center position or substantially center position of bottom surface 1a of cylinder head 1, and the lower opening of cylinder block 2 (in FIG. 1) The lower opening is generally composed of a piston 3 formed so as to be movable up and down. Of course, the internal combustion engine of the present invention may be intended for a diesel engine.

この内燃機関１０を構成する各構成部材はともにアルミニウムもしくはその合金から形成されている。なお、構成部材がアルミニウムもしくはその合金以外の素材で形成され、かつ、構成部材の表面がアルミニウムもしくはその合金にてアルミ化されている形態であってもよい。   Each component constituting the internal combustion engine 10 is made of aluminum or an alloy thereof. The constituent member may be formed of a material other than aluminum or an alloy thereof, and the surface of the constituent member may be aluminized with aluminum or an alloy thereof.

内燃機関１０を構成する、シリンダブロック２のシリンダボア面２ａと、シリンダヘッド１の底面１ａと、ピストン３の頂面３ａから燃焼室ＮＳが画成される。   A combustion chamber NS is defined by the cylinder bore surface 2 a of the cylinder block 2, the bottom surface 1 a of the cylinder head 1, and the top surface 3 a of the piston 3 that constitute the internal combustion engine 10.

そして、シリンダヘッドの底面１ａには、陽極酸化被膜（アルマイト被膜）からなる遮熱膜５が形成されている。   A thermal barrier film 5 made of an anodized film (alumite film) is formed on the bottom surface 1a of the cylinder head.

この遮熱膜５は、図１，２で示すように、点火プラグ４の近傍の膜厚が最も厚く、点火プラグ４から遠ざかるにつれて膜厚が薄くなっている。   As shown in FIGS. 1 and 2, the thermal barrier film 5 has the largest film thickness in the vicinity of the spark plug 4, and the film thickness decreases as the distance from the spark plug 4 increases.

より具体的には、図２で示すように、シリンダヘッド１の底面１ａの中央位置にある点火プラグ４を中心に、径方向外側（Ｘ方向）へ同心円状（図２の点線円Ｃ）に膜厚が漸次薄くなっており、図３ａで示すように、点火プラグ４の近傍の膜厚：ｔ１、その外側領域の膜厚：ｔ２、さらにその外側でシリンダヘッドの外周領域の膜厚：ｔ３の順で膜厚が薄くなっており、たとえば図３ａで示すように、シリンダヘッドの最外周で膜厚がゼロとなるように遮熱膜５が形成されている。   More specifically, as shown in FIG. 2, it is concentrically circular (dotted circle C in FIG. 2) radially outward (X direction) around the spark plug 4 at the center position of the bottom surface 1a of the cylinder head 1. As shown in FIG. 3a, the film thickness in the vicinity of the spark plug 4 is t1, the film thickness in the outer region thereof is t2, and the film thickness in the outer peripheral region of the cylinder head is t3. For example, as shown in FIG. 3a, the thermal barrier film 5 is formed so that the film thickness becomes zero at the outermost periphery of the cylinder head.

このように点火プラグ４の近傍から外側に向かって遮熱膜５の膜厚が直線的に漸次薄くなっていることにより、遮熱膜５による断熱性能を点火プラグ４の近傍で最も高く、点火プラグ４から遠ざかるにつれて断熱性能を漸次低減させることができる。そして、このように断熱性能を点火プラグ４を中心に同心円状に漸次低減させることで、燃焼室ＮＳの断熱性能を保証しながら、点火プラグ４から離れた位置（最も離れた位置のほか、中心と最外周の途中の任意位置）で生じ易いノッキングを効果的に抑制することができる（耐ノッキング性の向上）。   As described above, since the thickness of the heat shield film 5 is gradually and gradually decreased from the vicinity of the spark plug 4 toward the outside, the heat insulation performance by the heat shield film 5 is the highest in the vicinity of the spark plug 4, and the ignition The heat insulation performance can be gradually reduced as the distance from the plug 4 increases. Then, by gradually reducing the heat insulation performance concentrically around the ignition plug 4 in this way, the heat insulation performance of the combustion chamber NS is ensured while being away from the ignition plug 4 (in addition to the farthest position, the center) In addition, it is possible to effectively suppress knocking that is likely to occur at any position in the middle of the outermost periphery (improvement of knocking resistance).

ここで、図３ｂ、ｃには、遮熱膜の他の実施の形態を示している。   Here, FIGS. 3b and 3c show another embodiment of the heat-shielding film.

図３ｂで示す遮熱膜５Ａは、点火プラグ４の近傍から外側に向かって膜厚が段階的に漸次薄くなっているものである（点火プラグ４の近傍から順に、膜厚がｔ４、ｔ５、ｔ６、ｔ７、ｔ８の順で薄くなっている）。   The thermal barrier film 5A shown in FIG. 3b gradually decreases in thickness from the vicinity of the spark plug 4 toward the outside (thicknesses increase from t4, t5, It becomes thinner in the order of t6, t7, t8).

一方、図３ｃで示す遮熱膜５Ｂは、その内部に多数の気孔ｈ、…を有するものであり、点火プラグ４の近傍の気孔率が最も大きく（気孔ｈが相対的に密に配設されている）、点火プラグ４から遠ざかるにつれて気孔率が小さくなっているものである。気孔率が小さくなるにつれて放熱性能が高められることから、断熱性能はシリンダヘッドの底面１ａの外側に向かって漸次低減することになる。   On the other hand, the thermal barrier film 5B shown in FIG. 3c has a large number of pores h,... Inside thereof, and has the largest porosity in the vicinity of the spark plug 4 (the pores h are arranged relatively densely). The porosity decreases as the distance from the spark plug 4 increases. Since the heat dissipation performance is improved as the porosity decreases, the heat insulation performance gradually decreases toward the outside of the bottom surface 1a of the cylinder head.

また、図示を省略するが、遮熱膜による断熱性能が点火プラグ近傍で最も高く、点火プラグから遠ざかるにつれて断熱性能が漸次低減する実施の形態として、点火プラグ近傍の遮熱膜の表面の粗度を最も小さくし、点火プラグから遠ざかるにつれて遮熱膜の表面の粗度が大きくなっている実施の形態を挙げることができる。遮熱膜の表面の粗度が大きくなるにつれてその伝熱面積が大きくなり、放熱性能が高められることから断熱性能は低減することになる。   Although illustration is omitted, as an embodiment in which the heat insulation performance by the heat shield film is the highest in the vicinity of the spark plug and the heat insulation performance gradually decreases as the distance from the spark plug is increased, the roughness of the surface of the heat shield film in the vicinity of the spark plug An embodiment in which the roughness of the surface of the heat shield film increases as the distance from the spark plug is further reduced. As the roughness of the surface of the heat shield film increases, the heat transfer area increases and the heat dissipation performance is enhanced, so that the heat insulation performance is reduced.

図４は、本発明の内燃機関の他の実施の形態の縦断面図を示したものである。   FIG. 4 shows a longitudinal sectional view of another embodiment of the internal combustion engine of the present invention.

この内燃機関１０Ａは、図１で示す内燃機関１０の具備するシリンダヘッドの底面１ａに設けられた遮熱膜５に加えて、ピストン３の頂面３ａにも別途のアルマイト被膜からなる遮熱膜５’が形成されたものである。   The internal combustion engine 10A includes a heat shield film made of a separate anodized film on the top surface 3a of the piston 3 in addition to the heat shield film 5 provided on the bottom surface 1a of the cylinder head included in the internal combustion engine 10 shown in FIG. 5 'is formed.

この遮熱膜５’も、対向位置にある点火プラグ４に対応する頂面３ａの中央位置の膜厚：ｔ９が最も厚く、頂面３ａの外周に向かって漸次膜厚が薄くなっている（膜厚ｔ９、ｔ１０、ｔ１１の順で薄くなっている）。   This thermal barrier film 5 ′ also has the largest film thickness t9 at the center position of the top surface 3a corresponding to the spark plug 4 at the opposite position, and the film thickness gradually decreases toward the outer periphery of the top surface 3a ( The film thicknesses are decreased in the order of t9, t10, t11).

次に、図５〜図１０を参照して、本発明の内燃機関の製造方法、より具体的には、内燃機関のシリンダヘッドの底面に遮熱膜を形成する方法を概説する。なお、以下、３種の製造方法の実施の形態を説明するが、図５，６を参照して第１の実施の形態の製造方法を、図７を参照して第２の実施の形態の製造方法を、図８〜１０を参照して第３の実施の形態の製造方法をそれぞれ説明する。   Next, with reference to FIG. 5 to FIG. 10, an outline of a method for manufacturing an internal combustion engine of the present invention, more specifically, a method for forming a thermal barrier film on the bottom surface of a cylinder head of the internal combustion engine will be described. In the following, embodiments of the three types of manufacturing methods will be described. The manufacturing method of the first embodiment will be described with reference to FIGS. 5 and 6, and the manufacturing method of the second embodiment will be described with reference to FIG. The manufacturing method of the third embodiment will be described with reference to FIGS.

（製造方法の第１の実施の形態）
まず、第１のステップとして、図５，６で示すように、シリンダヘッドの底面１ａの上に筒状治具２Ａを配設して容器を形成し、容器を構成する治具壁面２Ａａとシリンダヘッドの底面１ａからなる容器内に酸性電解液Ｌを収容して底面１ａを陽極とし、該酸性電解液Ｌ内に不図示の陰極を形成する。 (First Embodiment of Manufacturing Method)
First, as a first step, as shown in FIGS. 5 and 6, a cylindrical jig 2A is disposed on the bottom surface 1a of the cylinder head to form a container, and a jig wall surface 2Aa and a cylinder constituting the container are formed. The acidic electrolyte L is accommodated in a container formed of the bottom surface 1a of the head, the bottom surface 1a is used as an anode, and a cathode (not shown) is formed in the acidic electrolyte L.

次に、シリンダヘッドの底面１ａを、点火プラグに対応する領域Ａ１と点火プラグから離れた領域Ａ２で画成する平面位置にリング状の遮蔽板６を酸性電解液Ｌ内に設ける。なお、リング状の遮蔽板６によって分離された２つの領域である、点火プラグに対応する領域Ａ１と点火プラグから離れた領域Ａ２の境界ラインの設定に際しては、点火プラグからどの程度の範囲に相対的に厚い遮熱膜を形成するのがより一層ノッキング低減効果を高めることができるか等の観点から、実験や解析等の結果に基づいてその設定がおこなわれるのがよい。なお、この陽極酸化処理の際に、シリンダヘッドのボア面や点火プラグ、吸気バルブ、排気バルブが酸性電解液で腐食しないように、陽極酸化処理の際には、シリンダヘッド２に代わって筒状治具２Ａを使用して収容容器を形成し、シリンダヘッドの底面１ａに臨む点火プラグ用開口や吸気バルブ用開口、排気バルブ用開口は図示する治具Ｊにてマスキングしておく。   Next, a ring-shaped shielding plate 6 is provided in the acidic electrolyte L at a plane position that defines the bottom surface 1a of the cylinder head in a region A1 corresponding to the spark plug and a region A2 that is separated from the spark plug. In setting the boundary line between the region A1 corresponding to the spark plug and the region A2 separated from the spark plug, which are the two regions separated by the ring-shaped shielding plate 6, the relative range of the spark plug relative to the spark plug In view of whether or not the formation of a thick heat shield film can further increase the knocking reduction effect, the setting is preferably made based on the results of experiments and analysis. In order to prevent the bore surface of the cylinder head, the spark plug, the intake valve, and the exhaust valve from being corroded by the acidic electrolyte during the anodizing process, a cylindrical shape is used instead of the cylinder head 2 during the anodizing process. The container 2A is formed using the jig 2A, and the spark plug opening, the intake valve opening, and the exhaust valve opening facing the bottom surface 1a of the cylinder head are masked with the illustrated jig J.

点火プラグに対応する領域Ａ１においては、点火プラグ取り付け位置の近傍に酸性電解液Ｌを流れ込ませて外部へ排出する排出機構である治具７を設け、さらに、外部からシリンダブロック２内に酸性電解液を注入する注入機構である流入管８を治具７の周囲に配設する。   In the region A1 corresponding to the spark plug, a jig 7 serving as a discharge mechanism for flowing the acidic electrolyte L into the vicinity of the spark plug attachment position and discharging it to the outside is provided. An inflow pipe 8 serving as an injection mechanism for injecting liquid is disposed around the jig 7.

ここで、治具７は、点火プラグ取り付け位置に向って凸形状のテーパー面７ａを有し、凸形状のテーパー面７ａの先端開口７ｃから内部に延びる排出路７ｂを具備している。   Here, the jig 7 has a convex tapered surface 7a toward the ignition plug mounting position, and includes a discharge passage 7b extending inward from the tip opening 7c of the convex tapered surface 7a.

次に、第２のステップとして、陽極と陰極間に電圧を印加して陽極酸化処理をおこない、シリンダヘッドの底面１ａ表面にアルマイト被膜からなる遮熱膜を形成する。   Next, as a second step, a voltage is applied between the anode and the cathode to carry out an anodic oxidation treatment, thereby forming a thermal barrier film made of an alumite film on the bottom surface 1a surface of the cylinder head.

この陽極酸化処理に当たり、不図示の吸引ポンプを作動させることによって、治具７の先端開口７ｃから酸性電解液Ｌを吸引し（Ｙ３方向）、排出路７ｂを介して吸引された酸性電解液Ｌを外部排出し（Ｙ１方向）、これと同時に別途の酸性電解液Ｌを流入管８を介して領域Ａ１内に提供することにより（Ｙ２方向）、領域Ａ１内で酸性電解液Ｌの還流（循環）を図る。アルマイト被膜は、その形成過程で酸性電解液の流速が速いほどその成長が促進されることから、領域Ａ１では酸性電解液Ｌの循環を図ることにより、アルマイト被膜の膜厚を所望に厚く形成することができる。   In this anodizing process, by operating a suction pump (not shown), the acidic electrolyte L is sucked from the tip opening 7c of the jig 7 (Y3 direction) and sucked through the discharge path 7b. Is discharged outside (in the Y1 direction) and at the same time, a separate acidic electrolyte L is provided in the region A1 via the inflow pipe 8 (in the Y2 direction), whereby the acidic electrolyte L is circulated (circulated) in the region A1. ). Since the growth of the anodized film is promoted as the flow rate of the acidic electrolyte is increased in the formation process, by circulating the acidic electrolyte L in the region A1, the alumite film is formed to have a desired thickness. be able to.

また、領域Ａ１では、アルマイト成長を促進させることに加えて、点火プラグの近傍の膜厚を最も厚くし、点火プラグ４から遠ざかるにつれて膜厚を漸次薄くするようにして遮熱膜を形成することが必要である。   Further, in the region A1, in addition to promoting anodized growth, the thermal barrier film is formed such that the film thickness in the vicinity of the spark plug is maximized and gradually decreased as the distance from the spark plug 4 increases. is required.

このことに関し、図示する治具７はそのテーパー面７ａの角度が調整されていて、先端開口７ｃに向かってテーパー面７ａとシリンダヘッドの底面１ａの間の隙間幅が除々に小さくなっていることから（隙間ｓ３，ｓ２、ｓ１の順で漸次小さくなっている）、還流する酸性電解液Ｌは先端開口７ｃに近づくにつれてその流速を増し、結果として、先端開口７ｃ（もしくは点火プラグ取り付け位置）に近い位置で最もアルマイト成長が促進され、外側に向かってその成長度合いが除々に低下することになる。したがって、図示する治具７を適用することで、点火プラグの近傍の膜厚を最も厚くし、点火プラグから遠ざかるにつれて膜厚を漸次薄くするようにして遮熱膜を形成することができる。   In this regard, the jig 7 shown in the drawing has an angle of the tapered surface 7a adjusted, and the gap width between the tapered surface 7a and the bottom surface 1a of the cylinder head gradually decreases toward the tip opening 7c. (The gaps s3, s2, and s1 gradually decrease in order), and the refluxing acidic electrolyte L increases in flow rate as it approaches the tip opening 7c, resulting in the tip opening 7c (or spark plug attachment position). Anodized growth is most promoted at the closest position, and the degree of growth gradually decreases toward the outside. Therefore, by applying the illustrated jig 7, it is possible to form the thermal barrier film such that the film thickness in the vicinity of the spark plug is maximized and the film thickness is gradually decreased as the distance from the spark plug is increased.

一方、アルマイト成長を促進させずに薄膜を形成したい領域Ａ２においては、リング状の遮蔽板６と治具壁面２Ａａの間で酸性電解液Ｌが澱んでいて、領域Ａ１のように酸性電解液Ｌの還流がないことから、領域Ａ１に比して薄膜の遮熱膜を形成することができる。   On the other hand, in the region A2 where it is desired to form a thin film without promoting anodizing, the acidic electrolyte L stagnates between the ring-shaped shielding plate 6 and the jig wall surface 2Aa, and the acidic electrolyte L as in the region A1. Therefore, a thin heat shield film can be formed as compared with the region A1.

（製造方法の第２の実施の形態）
図７で示す製造方法は、第１の実施の形態の製造方法（第１、第２のステップ）とその内容は同じものであるが、適用する治具７Ａが改良された製造方法となっている。 (Second Embodiment of Manufacturing Method)
The manufacturing method shown in FIG. 7 is the same as the manufacturing method (first and second steps) of the first embodiment, but is a manufacturing method in which the applied jig 7A is improved. Yes.

図示する治具７Ａは、自転軸を中心に回転自在となっており（Ｚ方向）、かつ、その内部の排出路７ｂの周囲にコイル状管路７ｄを具備するものである。   The illustrated jig 7A is rotatable about the rotation axis (Z direction), and includes a coiled pipe line 7d around the discharge path 7b therein.

アルマイト処理の際には発熱が生じ、形成されたアルマイト被膜が自身の熱によって溶解する可能性がある。そのため、アルマイト処理の際に酸性電解液を冷却するのが好ましい。そこで、治具７Ａの内部のコイル状管路７ｄに冷却液を循環させながら（Ｙ４方向）回転させることにより、冷却された治具７Ａによって酸性電解液Ｌの冷却を図り、もってアルマイト成長の際の発熱によるアルマイト被膜の溶解を抑制することができ、さらには、循環する酸性電解液Ｌの流速を治具７Ａの回転によってさらに高めることができ、もってアルマイト成長を一層促進させることができる。   During the alumite treatment, heat is generated, and the formed alumite film may be dissolved by its own heat. Therefore, it is preferable to cool the acidic electrolyte during the alumite treatment. Therefore, the acidic electrolyte L is cooled by the cooled jig 7A by rotating the circulating liquid (Y4 direction) while circulating the cooling liquid through the coiled pipe line 7d inside the jig 7A, so that the alumite is grown. It is possible to suppress dissolution of the alumite film due to the heat generation, and it is possible to further increase the flow rate of the circulating acidic electrolyte L by rotating the jig 7A, thereby further promoting alumite growth.

（製造方法の第３の実施の形態）
まず、第１のステップとして、図８で示すように、陽極酸化処理をおこなうことによって外側に開放された多数の気孔ｈ、…を有した遮熱膜５Ｃをシリンダヘッドの底面１ａ表面に形成する。 (Third Embodiment of Manufacturing Method)
First, as a first step, as shown in FIG. 8, a thermal barrier film 5C having a large number of pores h open to the outside by anodizing is formed on the surface of the bottom surface 1a of the cylinder head. .

次に、第２のステップとして、点火プラグから離れた領域Ａ２の遮熱膜にのみマスキング材９を配設してマスキングをおこない、点火プラグに対応する領域Ａ１の遮熱膜に封孔処理やコーティング処理を施すことで、図１０で示すように領域Ａ１の遮熱膜のみ、外側に開放された多数の気孔ｈ、…の端部を閉塞部ｔで閉塞する。   Next, as a second step, the masking material 9 is disposed only on the heat shield film in the region A2 away from the spark plug to perform masking, and the heat shield film in the region A1 corresponding to the spark plug is sealed. By performing the coating process, as shown in FIG. 10, only the heat shield film in the region A1 closes the end portions of the numerous pores h,.

領域Ａ１の遮熱膜のみ閉塞部ｔで閉塞することにより、点火プラグから離れた領域Ａ２の遮熱膜はその気孔ｈが外側に開放されているためにその表面積が大きく、もって断熱性能を低下させることができ、逆に点火プラグに対応する領域Ａ１の遮熱膜はその気孔が閉塞されることで表面積が相対的に小さく、断熱性能を高く調整することができる。
以上、本発明の実施の形態を図面を用いて詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計変更等があっても、それらは本発明に含まれるものである。 By closing only the heat shield film in the area A1 with the closing portion t, the heat shield film in the area A2 away from the spark plug has a large surface area because the pores h are opened to the outside, thereby reducing the heat insulation performance. Conversely, the heat shielding film in the region A1 corresponding to the spark plug has a relatively small surface area by closing the pores, and the heat insulation performance can be adjusted to be high.
The embodiment of the present invention has been described in detail with reference to the drawings. However, the specific configuration is not limited to this embodiment, and there are design changes and the like without departing from the gist of the present invention. They are also included in the present invention.

１…シリンダヘッド、１ａ…底面、１ｂ…吸気ポート、１ｃ…排気ポート、１ｄ…吸気バルブ、１ｅ…排気バルブ、２…シリンダブロック、２ａ…シリンダボア面、２Ａ…筒状治具、３…ピストン、３ａ…ピストン頂面、４…点火プラグ、５，５’，５Ａ，５Ｂ，５Ｃ…遮熱膜（アルマイト被膜）、６…リング状の遮蔽板、７，７Ａ…治具、７ａ…凸形状のテーパー面、７ｂ…排出路、７ｃ…先端開口、７ｄ…コイル状管路、８…流入管、９…リング状のマスキング材、１０，１０Ａ…内燃機関、Ａ１…点火プラグに対応する領域、Ａ２…点火プラグから離れた領域、Ｌ…酸性電解液、ＮＳ…燃焼室、ｈ…気孔、ｔ…閉塞部、Ｊ…治具 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Cylinder head, 1a ... Bottom surface, 1b ... Intake port, 1c ... Exhaust port, 1d ... Intake valve, 1e ... Exhaust valve, 2 ... Cylinder block, 2a ... Cylinder bore surface, 2A ... Cylindrical jig, 3 ... Piston, 3a ... Piston top surface, 4 ... Spark plug, 5, 5 ', 5A, 5B, 5C ... Heat shield film (alumite film), 6 ... Ring-shaped shield plate, 7, 7A ... Jig, 7a ... Convex shape Tapered surface, 7b ... discharge passage, 7c ... tip opening, 7d ... coiled conduit, 8 ... inflow conduit, 9 ... ring-shaped masking material, 10, 10A ... internal combustion engine, A1 ... region corresponding to spark plug, A2 ... Area away from spark plug, L ... acid electrolyte, NS ... combustion chamber, h ... pore, t ... closed part, J ... jig

Claims (11)

シリンダヘッドの底面とシリンダブロックのボアと該ボア内を摺動するピストンの頂面とから燃焼室が構成され、シリンダヘッドの底面から点火プラグが燃焼室に臨む内燃機関であって、
少なくともシリンダヘッドの底面には遮熱膜が形成されており、
前記遮熱膜による断熱性能は点火プラグ近傍が最も高く、点火プラグから遠ざかるにつれて断熱性能が漸次低減する内燃機関。 An internal combustion engine in which a combustion chamber is configured by a bottom surface of a cylinder head, a bore of a cylinder block, and a top surface of a piston sliding in the bore, and an ignition plug faces the combustion chamber from the bottom surface of the cylinder head,
A thermal barrier film is formed at least on the bottom of the cylinder head,
The heat insulation performance by the heat shield film is the highest in the vicinity of the spark plug, and the heat insulation performance gradually decreases as the distance from the spark plug increases. 点火プラグ近傍の遮熱膜の膜厚が最も厚く、点火プラグから遠ざかるにつれて遮熱膜の膜厚が薄くなっている請求項１に記載の内燃機関。   The internal combustion engine according to claim 1, wherein the thickness of the heat shield film in the vicinity of the spark plug is the largest, and the film thickness of the heat shield film becomes thinner as the distance from the spark plug increases. 点火プラグ近傍の遮熱膜の表面の粗度が最も小さく、点火プラグから遠ざかるにつれて遮熱膜の表面の粗度が大きくなっている請求項１に記載の内燃機関。   2. The internal combustion engine according to claim 1, wherein the roughness of the surface of the heat shield film in the vicinity of the spark plug is the smallest, and the roughness of the surface of the heat shield film increases as the distance from the spark plug increases. 前記遮熱膜の内部には気孔が形成されており、
点火プラグ近傍の遮熱膜の気孔率が最も大きく、点火プラグから遠ざかるにつれて遮熱膜の気孔率が小さくなっている請求項１に記載の内燃機関。 Pores are formed inside the heat shield film,
The internal combustion engine according to claim 1, wherein the porosity of the heat shield film in the vicinity of the spark plug is the largest, and the porosity of the heat shield film decreases as the distance from the spark plug increases. 前記ピストンの頂面にも別途の遮熱膜が形成されており、
前記別途の遮熱膜による断熱性能は点火プラグに対応する領域が最も高く、点火プラグから遠ざかるにつれて断熱性能が漸次低減する請求項１〜４のいずれかに記載の内燃機関。 A separate heat shield film is also formed on the top surface of the piston,
5. The internal combustion engine according to claim 1, wherein the heat insulation performance by the separate heat shield film is highest in a region corresponding to the spark plug, and the heat insulation performance gradually decreases as the distance from the spark plug increases. 前記遮熱膜がアルマイト被膜である請求項１〜５のいずれかに記載の内燃機関。   The internal combustion engine according to any one of claims 1 to 5, wherein the thermal barrier film is an alumite coating. シリンダヘッドの底面とシリンダブロックのボアと該ボア内を摺動するピストンの頂面とから燃焼室が構成され、シリンダヘッドの底面から点火プラグが燃焼室に臨む内燃機関の製造方法であって、
シリンダヘッドの底面の上に筒状治具を配して容器を形成し、該容器内に酸性電解液を収容して該底面を陽極とし、該酸性電解液内に陰極を形成し、さらにシリンダヘッドの底面を点火プラグに対応する領域と点火プラグから離れた領域で画成する遮蔽板を酸性電解液内に設け、点火プラグに対応する領域においては、点火プラグ取付け箇所の近傍に酸性電解液を流れ込ませて外部へ排出する排出機構を設け、外部から前記容器内に酸性電解液を注入する注入機構を設ける第１のステップ、
陽極と陰極間に電圧を印加して陽極酸化処理をおこない、かつ、排出機構による酸性電解液の排出と注入機構による酸性電解液の注入をおこなって点火プラグに対応する領域において酸性電解液を循環させることにより、点火プラグ近傍の遮熱膜の膜厚が最も厚く、点火プラグから遠ざかるにつれて遮熱膜の膜厚が薄くなっている遮熱膜であって、点火プラグ近傍の断熱性能が最も高く、点火プラグから遠ざかるにつれて断熱性能が漸次低減する遮熱膜を有する内燃機関を製造する第２のステップ、からなる内燃機関の製造方法。 A combustion chamber is composed of a bottom surface of a cylinder head, a bore of a cylinder block, and a top surface of a piston sliding in the bore, and a method for manufacturing an internal combustion engine in which a spark plug faces the combustion chamber from the bottom surface of the cylinder head,
A cylindrical jig is disposed on the bottom surface of the cylinder head to form a container, an acidic electrolyte is accommodated in the container, the bottom is used as an anode, a cathode is formed in the acidic electrolyte, and a cylinder is further formed. A shielding plate is provided in the acidic electrolyte that defines the bottom surface of the head in a region corresponding to the spark plug and a region away from the spark plug. In the region corresponding to the spark plug, the acidic electrolyte is located in the vicinity of the spark plug mounting location. A first step of providing an injection mechanism for injecting an acidic electrolyte into the container from the outside;
An anodizing treatment is performed by applying a voltage between the anode and the cathode, and the acidic electrolyte is discharged by the discharge mechanism and the acidic electrolyte is injected by the injection mechanism, and the acidic electrolyte is circulated in the region corresponding to the spark plug. By doing so, the heat shield film in the vicinity of the spark plug is the thickest, and the heat shield film becomes thinner as it goes away from the spark plug, and the heat insulation performance in the vicinity of the spark plug is the highest. An internal combustion engine manufacturing method comprising: a second step of manufacturing an internal combustion engine having a thermal barrier film whose thermal insulation performance gradually decreases as the distance from the spark plug increases. 前記排出機構は、点火プラグに向って凸形状のテーパー面を有し、凸形状の先端から内部に延びる排出路を具備する治具と、吸引源と、から構成されており、点火プラグに対応する領域において、前記凸形状の先端が点火プラグ位置に位置付けられ、テーパー面の外側から凸形状の先端に向かって酸性電解液の流入速度が高くなるように調整されている請求項７に記載の内燃機関の製造方法。   The discharge mechanism comprises a jig having a tapered surface facing the spark plug and having a discharge path extending inwardly from the convex tip, and a suction source, and corresponds to the spark plug The convex tip is positioned at a spark plug position in a region to be adjusted, and adjusted so that the inflow rate of the acidic electrolyte increases from the outside of the tapered surface toward the convex tip. A method for manufacturing an internal combustion engine. 前記治具がコイル状管路を内蔵するとともに回転自在となっており、
コイル状管路内を冷却液が循環して治具が冷却されながら回転する請求項８に記載の内燃機関の製造方法。 The jig incorporates a coiled pipeline and is rotatable,
The method for manufacturing an internal combustion engine according to claim 8, wherein the cooling liquid is circulated in the coiled pipeline and rotates while the jig is cooled. シリンダヘッドの底面とシリンダブロックのボアと該ボア内を摺動するピストンの頂面とから燃焼室が構成され、シリンダヘッドの底面から点火プラグが燃焼室に臨む内燃機関の製造方法であって、
シリンダヘッドの底面の上に筒状治具を配して容器を形成し、該容器内に酸性電解液を収容して該底面を陽極とし、該酸性電解液内に陰極を形成し、陽極と陰極間に電圧を印加して陽極酸化処理をおこなうことにより、外側に開放された多数の気孔を有した遮熱膜を形成する第１のステップ、
シリンダヘッドの底面を点火プラグに対応する領域と点火プラグから離れた領域に分け、点火プラグから離れた領域の遮熱膜にはその表面にマスキングをおこない、前記点火プラグに対応する領域の遮熱膜に対して沸騰水または水蒸気による封孔処理、もしくは孔を具備しない薄膜でのコーティング処理、もしくは双方の処理を施す第２のステップ、からなる内燃機関の製造方法。 A combustion chamber is composed of a bottom surface of a cylinder head, a bore of a cylinder block, and a top surface of a piston sliding in the bore, and a method for manufacturing an internal combustion engine in which a spark plug faces the combustion chamber from the bottom surface of the cylinder head,
A cylindrical jig is arranged on the bottom surface of the cylinder head to form a container, the acidic electrolyte is accommodated in the container, the bottom is used as an anode, a cathode is formed in the acidic electrolyte, A first step of forming a heat-shielding film having a large number of pores opened to the outside by applying a voltage between the cathodes and performing anodization treatment;
The bottom surface of the cylinder head is divided into a region corresponding to the spark plug and a region away from the spark plug. Masking is performed on the surface of the heat shield film in the region away from the spark plug, and the heat shield in the region corresponding to the spark plug. A method of manufacturing an internal combustion engine comprising a second step of subjecting a membrane to sealing treatment with boiling water or water vapor, coating treatment with a thin film having no pores, or both treatments. 前記遮熱膜がアルマイト被膜である請求項７〜１０のいずれかに記載の内燃機関の製造方法。   The method for manufacturing an internal combustion engine according to any one of claims 7 to 10, wherein the thermal barrier film is an alumite film.
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