JP2017014906A - Method for manufacturing heat shielding film and method for manufacturing internal combustion engine - Google Patents

Method for manufacturing heat shielding film and method for manufacturing internal combustion engine Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve productivity more than before in a method for manufacturing a heat shielding film and a method for manufacturing an internal combustion engine using the same.SOLUTION: The method for manufacturing a heat shielding film includes: a blocking step S3 of blocking valve holes 4b, 4c provided in a cylinder head 4 forming a combustion chamber 5 by valves 6, 7; and a thermal spraying step S4 of thermally spraying a thermal spray material to bottom surface 4a of the cylinder head 4 and bottom surfaces 6a, 7a of the valves 6, 7 facing the combustion chamber 5 while blocking the valve holes 4b, 4c by the valves 6, 7 to form the heat shielding film 8.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、例えば自動車のエンジン等の内燃機関の遮熱膜の製造方法及びそれを用いた内燃機関の製造方法に関する。   The present invention relates to a method for manufacturing a thermal barrier film of an internal combustion engine such as an automobile engine and a method for manufacturing an internal combustion engine using the same.

従来からエンジン燃焼室を構成する部品の基材表面に断熱層が形成されたエンジン燃焼室部材の断熱構造体の製造方法が知られている（下記特許文献１を参照）。特許文献１に記載の方法は、エンジン燃焼室を構成する部品の基材表面に断熱層が形成された断熱構造体の製造方法であって、上記部品を用意し、無機酸化物の中空状粒子とＳｉ系樹脂とを混合し、当該混合物を上記部品の基材表面に塗布する樹脂塗布工程と、上記混合物の塗布表面を、３５０℃以上の温度で加熱して酸化させる表面酸化工程と、を含む。   2. Description of the Related Art Conventionally, a method for manufacturing a heat insulating structure of an engine combustion chamber member in which a heat insulating layer is formed on the surface of a base material of a component constituting the engine combustion chamber is known (see Patent Document 1 below). The method described in Patent Document 1 is a method for manufacturing a heat insulating structure in which a heat insulating layer is formed on the surface of a base material of a component that constitutes an engine combustion chamber. And a Si-based resin, a resin coating step of coating the mixture on the surface of the base material of the component, and a surface oxidation step of heating and oxidizing the coating surface of the mixture at a temperature of 350 ° C. or higher. Including.

特許文献１に記載の方法において、上記表面酸化工程は、エンジンの組立後に実施されるエンジンの着火試験の際に行われる。このように、特許文献１によれば、エンジンの着火試験の際に混合物の塗布表面を酸化させてＳｉＯ２を含む表面層を形成することで、断熱構造体の製造方法を大幅に簡略化することができ、また、エンジン燃焼室において燃焼熱に曝される部分だけが酸化されるので、表面層を形成する部分を必要最小限度に抑えることができる、とされている。 In the method described in Patent Document 1, the surface oxidation step is performed during an engine ignition test performed after the engine is assembled. As described above, according to Patent Document 1, the surface of the mixture including SiO 2 is formed by oxidizing the coating surface of the mixture during the ignition test of the engine, thereby greatly simplifying the manufacturing method of the heat insulating structure. In addition, since only the portion exposed to the combustion heat in the engine combustion chamber is oxidized, the portion forming the surface layer can be suppressed to the minimum necessary level.

また、従来から内燃機関の燃焼室表面に燃焼生成物が付着堆積するのを防止するための表面処理方法が知られている（下記特許文献２を参照）。特許文献２に記載の表面処理方法は、内燃機関の燃焼室表面を構成する各部品の少なくとも該燃焼室に臨む表面、および該燃焼室に連なる吸、排気ポートの表面に、デポジットの付着防止を目的としたコーティング剤を塗布し、これら各部品を組付けた後機関を運転して、燃焼室に発生する燃焼ガスの熱により前記コーティング剤を焼結する。   Conventionally, a surface treatment method for preventing combustion products from adhering and accumulating on the surface of a combustion chamber of an internal combustion engine is known (see Patent Document 2 below). The surface treatment method described in Patent Document 2 prevents deposits from adhering to at least the surface of each part constituting the combustion chamber surface of the internal combustion engine, the surface facing the combustion chamber, and the surfaces of the suction and exhaust ports connected to the combustion chamber. After applying the intended coating agent and assembling these parts, the engine is operated and the coating agent is sintered by the heat of the combustion gas generated in the combustion chamber.

特許文献２によれば、前記表面処理方法において燃焼室を構成する各部品の表面に塗布したコーティング剤は、これら部品を組付けて燃焼室を構成した後機関を運転することにより、該燃焼室に発生する高温の燃焼ガスの熱を有効利用して焼結するため、専用の焼結装置を不要とすることができて大幅なコストダウンを図ることができる、とされている。   According to Patent Document 2, the coating agent applied to the surface of each component constituting the combustion chamber in the surface treatment method is configured by operating the engine after assembling these components to configure the combustion chamber. In order to sinter using the heat of the high-temperature combustion gas that is generated effectively, a dedicated sintering device can be dispensed with and the cost can be greatly reduced.

特開２０１４−００１７１８号公報JP 2014-001718 A 特開２０００−０４５８５９号公報JP 2000-045859 A

前記従来の方法では、コーティング剤を塗布する際に、シリンダヘッドの吸気ポート及び排気ポートに対する異物の侵入を防止するため、吸気ポート及び排気ポートをマスキング材で覆うマスキング工程を実施する必要があり、生産性が低下する。   In the conventional method, when applying the coating agent, it is necessary to perform a masking step of covering the intake port and the exhaust port with a masking material in order to prevent foreign matter from entering the intake port and the exhaust port of the cylinder head. Productivity decreases.

本発明は、前記課題に鑑みてなされたものであり、内燃機関の遮熱膜の製造方法及びそれを用いた内燃機関の製造方法において、従来よりも生産性を向上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 improve the productivity of a heat shield film manufacturing method for an internal combustion engine and an internal combustion engine manufacturing method using the same.

前記目的を達成すべく、本発明の遮熱膜の製造方法は、内燃機関の遮熱膜の製造方法であって、少なくとも、燃焼室を形成するシリンダヘッドに設けられたバルブ穴をバルブによって閉鎖する閉鎖工程と、前記バルブによって前記バルブ穴を閉鎖した状態で前記燃焼室に臨む前記シリンダヘッド及び前記バルブの底面に溶射材を溶射して前記遮熱膜を形成する溶射工程と、を有することを特徴とする。   In order to achieve the above object, a method of manufacturing a heat shield film according to the present invention is a method of manufacturing a heat shield film of an internal combustion engine, and at least a valve hole provided in a cylinder head forming a combustion chamber is closed by a valve. And a thermal spraying step in which a thermal spray film is sprayed on the cylinder head facing the combustion chamber and the bottom surface of the valve to form the thermal barrier film while the valve hole is closed by the valve. It is characterized by.

シリンダヘッドは、シリンダブロック及びピストン等のその他の部品とともに内燃機関の燃焼室を形成する部品であり、バルブ穴として吸気バルブ穴と排気バルブ穴とを有している。燃焼室を画成する各部材の母材としては、例えば、アルミニウム、鋼、チタン、ニッケル、銅、及びこれらの合金を用いることができる。バルブ穴は、シリンダヘッドに組み付けられたバルブによって開閉される。   The cylinder head is a part that forms a combustion chamber of the internal combustion engine together with other parts such as a cylinder block and a piston, and has an intake valve hole and an exhaust valve hole as valve holes. As the base material of each member that defines the combustion chamber, for example, aluminum, steel, titanium, nickel, copper, and alloys thereof can be used. The valve hole is opened and closed by a valve assembled to the cylinder head.

本発明の遮熱膜の製造方法では、閉鎖工程においてシリンダヘッドのバルブ穴がバルブによって閉鎖される。溶射工程では、バルブによってバルブ穴が閉鎖された状態で、燃焼室に臨むシリンダヘッド及びバルブの底面に溶射材が溶射されて遮熱膜が形成される。遮熱膜の材料、すなわち溶射材としては、燃焼室を形成する各部材の母材と同様に、例えば、アルミニウム、鋼、チタン、ニッケル、銅、及びこれらの合金を用いることができる。   In the method for manufacturing a thermal barrier film of the present invention, the valve hole of the cylinder head is closed by the valve in the closing step. In the thermal spraying process, with the valve hole closed by the valve, the thermal spray film is formed by spraying the thermal spray material on the cylinder head facing the combustion chamber and the bottom surface of the valve. As the material of the thermal barrier film, that is, the thermal spray material, for example, aluminum, steel, titanium, nickel, copper, and alloys thereof can be used in the same manner as the base material of each member forming the combustion chamber.

溶射工程は、例えば、溶射装置を用いて実施することができる。具体的には、溶射装置にアルミニウム粉末等の溶射材の粉末、冷却水、作動ガスであるアルゴンガス、ヘリウムガス等の不活性ガス等を充填し、溶射装置の電極間に電圧を印加する。これにより、溶射装置に充填された溶射材が、溶射装置の先端のシールド筒から不活性ガスによってプラズマジェットとなって放出され、燃焼室に臨むシリンダヘッド及びバルブの底面に溶射されて遮熱膜が形成される。   A thermal spraying process can be implemented using a thermal spraying apparatus, for example. Specifically, the thermal spraying apparatus is filled with a powder of a thermal spray material such as aluminum powder, cooling water, an inert gas such as argon gas or helium gas as a working gas, and a voltage is applied between the electrodes of the thermal spraying apparatus. As a result, the thermal spray material filled in the thermal spraying device is discharged as a plasma jet by the inert gas from the shield cylinder at the tip of the thermal spraying device, and sprayed onto the cylinder head and the bottom surface of the valve facing the combustion chamber to be thermally shielded. Is formed.

また、溶射工程で溶射材を溶射して遮熱膜を形成する前に、閉鎖工程によってシリンダヘッドに設けられたバルブ穴をバルブによって閉鎖することで、溶射材がバルブ穴に侵入するのを防止できる。したがって、溶射材がバルブ穴に侵入するのを防止するために溶射工程の前にマスキング材によってバルブ穴を覆うマスキング工程を省略することができ、マスキング工程を有する従来の方法よりも生産性を向上させることができる。さらに、溶射工程の後にマスキング材を除去するマスキング材除去工程も省略することができ、マスキング材除去工程を有する従来の方法よりも、生産性を向上させることができる。   In addition, before the thermal spray film is sprayed in the thermal spraying process to form a thermal barrier film, the valve hole provided in the cylinder head is closed by the valve in the closing process to prevent the thermal spray material from entering the valve hole. it can. Therefore, the masking process of covering the valve hole with the masking material can be omitted before the spraying process in order to prevent the spraying material from entering the valve hole, improving the productivity over the conventional method having the masking process. Can be made. Furthermore, the masking material removal process which removes a masking material after a thermal spraying process can also be abbreviate | omitted, and productivity can be improved rather than the conventional method which has a masking material removal process.

また、本発明の内燃機関の製造方法は、前述の遮熱膜の製造方法を用いた内燃機関の製造方法であって、閉鎖工程において、内燃機関の運転時にバルブ穴がバルブによって開閉可能になるように、バルブをシリンダヘッドに組み付けることを特徴とする。閉鎖工程において、シリンダヘッドのバルブ穴にバルブを単に配置して閉鎖するだけでなく、シリンダヘッドに対するバルブの組み付け工程を完了することで、溶射工程の後にシリンダヘッドからバルブを取り外して再度シリンダヘッドにバルブを組み付ける必要がなく、生産性が向上する。   The method for manufacturing an internal combustion engine according to the present invention is a method for manufacturing an internal combustion engine using the above-described method for manufacturing a thermal barrier film. In the closing step, the valve hole can be opened and closed by the valve during operation of the internal combustion engine. Thus, the valve is assembled to the cylinder head. In the closing process, not only the valve is simply placed in the valve hole of the cylinder head and closed, but also the assembly process of the valve to the cylinder head is completed, so that the valve is removed from the cylinder head after the thermal spraying process and is reattached to the cylinder head. There is no need to install a valve, improving productivity.

また、本発明の遮熱膜の製造方法及びそれを用いた内燃機関の製造方法は、閉鎖工程において、バルブ穴の開口部に傾斜面を有するシリンダヘッドと、該開口部の傾斜面に対応する傾斜面を有するバルブとを用いることができる。この場合、シリンダヘッドの傾斜面とバルブの傾斜面とを当接させて開口部を閉鎖する。これにより、マスキング材によって密閉することが困難な傾斜面を有するバルブ穴の開口部を、バルブによって確実に閉鎖し、バルブ穴への異物の侵入をより確実に防止することができる。   Further, the manufacturing method of the thermal barrier film and the manufacturing method of the internal combustion engine using the same according to the present invention correspond to the cylinder head having the inclined surface at the opening of the valve hole and the inclined surface of the opening in the closing step. A valve having an inclined surface can be used. In this case, the inclined surface of the cylinder head and the inclined surface of the valve are brought into contact with each other to close the opening. Thereby, the opening portion of the valve hole having the inclined surface that is difficult to be sealed with the masking material can be reliably closed by the valve, and foreign matter can be more reliably prevented from entering the valve hole.

なお、本発明の内燃機関の製造方法において、閉鎖工程及び溶射工程以外の工程については、従来の内燃機関の製造方法と同様の工程を実施することができる。   In the method for manufacturing an internal combustion engine of the present invention, the steps other than the closing step and the thermal spraying step can be performed in the same manner as in the conventional method for manufacturing an internal combustion engine.

以上の説明から理解できるように、本発明の遮熱膜の製造方法及びそれを用いた内燃機関の製造方法によれば、マスキング工程を省略して、従来よりも生産性を向上させることができる。   As can be understood from the above description, according to the method for manufacturing a thermal barrier film of the present invention and the method for manufacturing an internal combustion engine using the same, the masking step can be omitted and the productivity can be improved as compared with the conventional method. .

本発明の実施形態に係る内燃機関の製造方法による内燃機関の要部断面図。1 is a cross-sectional view of a main part of an internal combustion engine by a method for manufacturing an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係る遮熱膜の製造方法及びそれを用いた内燃機関の製造方法を示すフロー図。The flowchart which shows the manufacturing method of the thermal insulation film | membrane which concerns on embodiment of this invention, and the manufacturing method of an internal combustion engine using the same. 従来の遮熱膜の製造方法及びそれを用いた内燃機関の製造方法を示すフロー図。The flowchart which shows the manufacturing method of the conventional thermal barrier film, and the manufacturing method of an internal combustion engine using the same.

以下、本発明の遮熱膜の製造方法及びそれを用いた内燃機関の製造方法の実施の形態を詳細に説明する。   DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of a method for manufacturing a thermal barrier film and a method for manufacturing an internal combustion engine using the same according to the present invention will be described below in detail.

まず、図１を参照して本実施形態の遮熱膜の製造方法及びそれを用いた内燃機関の製造方法によって製造される内燃機関について説明する。図１は、本実施形態の内燃機関の製造方法による内燃機関１の要部断面図である。   First, the internal combustion engine manufactured by the manufacturing method of the thermal barrier film of this embodiment and the manufacturing method of the internal combustion engine using the same will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a cross-sectional view of a main part of an internal combustion engine 1 according to the method for manufacturing an internal combustion engine of the present embodiment.

内燃機関１は、例えば、自動車のガソリンエンジンやディーゼルエンジン等の内燃機関であり、ピストン２と、シリンダブロック３と、シリンダヘッド４とを備え、これらの部材によって燃焼室５が形成されている。   The internal combustion engine 1 is an internal combustion engine such as an automobile gasoline engine or diesel engine, for example, and includes a piston 2, a cylinder block 3, and a cylinder head 4, and a combustion chamber 5 is formed by these members.

燃焼室５は、シリンダブロック３のボア面３ａと、このボアに組み込まれたピストン２の頂面２ａと、シリンダヘッド４の底面４ａと、シリンダヘッド４内に配設された吸気バルブ６及び排気バルブ７の底面６ａ，７ａによって画成されている。燃焼室５を画成する各部材の母材としては、例えば、アルミニウム、鋼、チタン、ニッケル、銅、及びこれらの合金を用いることができる。   The combustion chamber 5 includes a bore surface 3a of the cylinder block 3, a top surface 2a of the piston 2 incorporated in the bore, a bottom surface 4a of the cylinder head 4, an intake valve 6 disposed in the cylinder head 4, and an exhaust gas. The bottom surface 6a of the valve 7 is defined by 7a. As a base material for each member that defines the combustion chamber 5, for example, aluminum, steel, titanium, nickel, copper, and alloys thereof can be used.

シリンダヘッド４は、バルブ６，７によって開閉される複数のバルブ穴４ｂ，４ｃを有し、具体的には、吸気バルブ６によって開閉される吸気バルブ穴４ｂと、排気バルブ７によって開閉される排気バルブ穴４ｃとを有している。バルブ穴４ｂ，４ｃの開口部には、バルブ６，７の傾斜面６ｂ，７ｂの形状に対応する形状の傾斜面４ｄが設けられている。バルブ穴４ｂ，４ｃの開口部の傾斜面４ｄが、バルブ６，７の傾斜面６ｂ，７ｂに当接することで、バルブ穴４ｂ，４ｃが密閉される。   The cylinder head 4 has a plurality of valve holes 4 b and 4 c that are opened and closed by valves 6 and 7. Specifically, the intake valve hole 4 b that is opened and closed by the intake valve 6 and the exhaust that is opened and closed by the exhaust valve 7. And a valve hole 4c. In the opening portions of the valve holes 4b and 4c, inclined surfaces 4d having shapes corresponding to the shapes of the inclined surfaces 6b and 7b of the valves 6 and 7 are provided. The inclined surfaces 4d of the openings of the valve holes 4b and 4c abut against the inclined surfaces 6b and 7b of the valves 6 and 7, so that the valve holes 4b and 4c are sealed.

燃焼室５を画成するシリンダヘッド４の底面４ａと吸気バルブ６及び排気バルブ７の底面６ａ，７ａには、遮熱膜８が形成されている。遮熱膜８は、燃焼室５に臨む壁面の一部であるシリンダヘッド４の底面４ａと吸気バルブ６及び排気バルブ７の底面６ａ，７ａに形成されている。なお、遮熱膜８は、ピストン２の頂面２ａとシリンダブロック３のボア面３ａを含む、燃焼室５に臨む壁面の全部に形成してもよい。遮熱膜８は、例えば、金属と該金属の酸化物である金属酸化物によって形成された複数の層によって構成することができる。   A heat shielding film 8 is formed on the bottom surface 4 a of the cylinder head 4 that defines the combustion chamber 5, and the bottom surfaces 6 a and 7 a of the intake valve 6 and the exhaust valve 7. The thermal barrier film 8 is formed on the bottom surface 4 a of the cylinder head 4, which is a part of the wall surface facing the combustion chamber 5, and the bottom surfaces 6 a and 7 a of the intake valve 6 and the exhaust valve 7. The heat shield film 8 may be formed on the entire wall surface facing the combustion chamber 5 including the top surface 2 a of the piston 2 and the bore surface 3 a of the cylinder block 3. The thermal barrier film 8 can be composed of, for example, a plurality of layers formed of a metal and a metal oxide that is an oxide of the metal.

遮熱膜８の材料としては、燃焼室５を画成する各部材の母材と同様に、例えば、アルミニウム、鋼、チタン、ニッケル、銅、及びこれらの合金を用いることができる。遮熱膜８は、車両の定常走行時において高燃費かつ高効率なエンジン性能に寄与する観点から、例えば、λ=0.4(W/mK)程度以下の低熱伝導率であり、かつ体積比熱容量が1200(kJ/m3K)程度以下の低熱容量であることが好ましい。 As the material of the heat shield film 8, for example, aluminum, steel, titanium, nickel, copper, and alloys thereof can be used as in the base material of each member that defines the combustion chamber 5. The thermal barrier film 8 has, for example, a low thermal conductivity of about λ = 0.4 (W / mK) or less and a volume specific heat capacity from the viewpoint of contributing to high fuel efficiency and high-efficiency engine performance during steady running of the vehicle. A low heat capacity of about 1200 (kJ / m 3 K) or less is preferable.

内燃機関１は、図示を省略する燃料噴射弁と点火プラグとを備えている。内燃機関１は、吸気バルブ６を開いて吸気バルブ穴４ｂから燃焼室５に空気を取り込むときに燃料噴射弁によって燃料を噴射して混合気を生成し、点火プラグによって燃焼室５内の混合気に点火した後、排気バルブ７を開いて排気バルブ穴４ｃから燃焼室５内の排気を排出する。   The internal combustion engine 1 includes a fuel injection valve and a spark plug (not shown). When the intake valve 6 is opened and air is taken into the combustion chamber 5 from the intake valve hole 4b, the internal combustion engine 1 injects fuel by the fuel injection valve to generate an air-fuel mixture, and the air-fuel mixture in the combustion chamber 5 by an ignition plug. Is ignited, the exhaust valve 7 is opened, and the exhaust gas in the combustion chamber 5 is discharged from the exhaust valve hole 4c.

以下、本実施形態の遮熱膜の製造方法及びそれを用いた内燃機関の製造方法について、図２を参照して説明する。図２は、本実施形態の遮熱膜の製造方法及びそれを用いた内燃機関の製造方法を示すフロー図である。   Hereinafter, the manufacturing method of the thermal barrier film of this embodiment and the manufacturing method of the internal combustion engine using the same will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a flowchart showing a method for manufacturing a thermal barrier film according to the present embodiment and a method for manufacturing an internal combustion engine using the same.

本実施形態の遮熱膜の製造方法及びそれを用いた内燃機関の製造方法は、燃焼室５を形成するシリンダヘッド４に設けられたバルブ穴４ｂ，４ｃをバルブ６，７によって閉鎖する閉鎖工程Ｓ３と、バルブ６，７によってバルブ穴４ｂ，４ｃを閉鎖した状態で燃焼室５に臨むシリンダヘッド４の底面４ａ及びバルブ６，７の底面６ａ，７ａに溶射材を溶射して遮熱膜８を形成する溶射工程Ｓ４と、を有することを最大の特徴としている。   In the manufacturing method of the thermal barrier film of this embodiment and the manufacturing method of the internal combustion engine using the same, the valve holes 4b and 4c provided in the cylinder head 4 forming the combustion chamber 5 are closed by the valves 6 and 7. S3 and a thermal barrier film 8 by spraying a thermal spray on the bottom surface 4a of the cylinder head 4 facing the combustion chamber 5 and the bottom surfaces 6a and 7a of the valves 6 and 7 with the valve holes 4b and 4c closed by the valves 6 and 7. And the thermal spraying step S4 for forming the main feature.

より詳細には、本実施形態の遮熱膜の製造方法及びそれを用いた内燃機関の製造方法では、閉鎖工程Ｓ３及び溶射工程Ｓ４の前に、シリンダヘッド製造工程Ｓ１及びバルブ製造工程Ｓ２が実施される。また、シリンダヘッド製造工程Ｓ１及びバルブ製造工程Ｓ２と並行して、シリンダブロック３、ピストン２等、内燃機関１のその他の部品の製造工程が実施されるが、これらの製造工程については、説明を省略する。   In more detail, in the manufacturing method of the thermal barrier film of this embodiment and the manufacturing method of the internal combustion engine using the same, the cylinder head manufacturing process S1 and the valve manufacturing process S2 are performed before the closing process S3 and the thermal spraying process S4. Is done. Further, in parallel with the cylinder head manufacturing process S1 and the valve manufacturing process S2, manufacturing processes of other parts of the internal combustion engine 1, such as the cylinder block 3 and the piston 2, are carried out. Omitted.

シリンダヘッド製造工程Ｓ１は、シリンダヘッド鋳造工程Ｓ１１と切削工程Ｓ１２とを含む。シリンダヘッド鋳造工程Ｓ１１では、燃焼室５を形成する部材の母材として挙げた材料を溶融させてシリンダヘッド４を鋳造する。切削工程Ｓ１２では、鋳造されたシリンダヘッド４を切削する。切削工程Ｓ１２において、シリンダヘッド４のバルブ穴４ｂ，４ｃの開口部に傾斜面４ｄが設けられる。   The cylinder head manufacturing process S1 includes a cylinder head casting process S11 and a cutting process S12. In the cylinder head casting step S <b> 11, the cylinder head 4 is cast by melting the material mentioned as the base material of the member forming the combustion chamber 5. In the cutting step S12, the cast cylinder head 4 is cut. In the cutting step S12, an inclined surface 4d is provided at the opening of the valve holes 4b and 4c of the cylinder head 4.

傾斜面４ｄは、バルブ穴４ｂ，４ｃの開口部の全周に亘って、バルブ穴４ｂ，４ｃの開口端から深さ方向の所定の範囲に設けられ、燃焼室５に近付くにしたがって開口部が拡径し、燃焼室５から遠ざかるにしたがって開口部が縮径するように傾斜している。バルブ穴４ｂ，４ｃの開口部の傾斜面４ｄの形状は、バルブ穴４ｂ，４ｃの開口部を開閉するバルブ６，７の傾斜面６ｂ，７ｂの形状に対応して設けられる。これにより、バルブ穴４ｂ，４ｃの開口部の傾斜面４ｄは、バルブ６，７の傾斜面６ｂ，７ｂに当接してバルブ穴４ｂ，４ｃを密閉する。   The inclined surface 4d is provided in a predetermined range in the depth direction from the opening ends of the valve holes 4b and 4c over the entire circumference of the opening portions of the valve holes 4b and 4c, and the opening portion becomes closer to the combustion chamber 5. The diameter of the opening is increased and the opening is inclined so that the diameter of the opening is reduced as the distance from the combustion chamber 5 increases. The shape of the inclined surface 4d of the opening of the valve holes 4b and 4c is provided corresponding to the shape of the inclined surfaces 6b and 7b of the valves 6 and 7 that open and close the opening of the valve holes 4b and 4c. As a result, the inclined surfaces 4d of the openings of the valve holes 4b and 4c come into contact with the inclined surfaces 6b and 7b of the valves 6 and 7, thereby sealing the valve holes 4b and 4c.

バルブ製造工程Ｓ２は、シリンダヘッド製造工程Ｓ１と並行して実施される。閉鎖工程Ｓ３では、バルブ製造工程Ｓ２で製造されたバルブ６，７によってシリンダヘッド４に設けられたバルブ穴４ｂ，４ｃを閉鎖する。本実施形態の遮熱膜の製造方法及びそれを用いた内燃機関の製造方法では、閉鎖工程Ｓ３において、内燃機関１の運転時にシリンダヘッド４のバルブ穴４ｂ，４ｃがバルブ６，７によって開閉されるように、バルブ６，７をシリンダヘッド４に完全な状態で組み付ける。   The valve manufacturing process S2 is performed in parallel with the cylinder head manufacturing process S1. In the closing step S3, the valve holes 4b and 4c provided in the cylinder head 4 are closed by the valves 6 and 7 manufactured in the valve manufacturing step S2. In the heat shield film manufacturing method and the internal combustion engine manufacturing method using the same according to the present embodiment, the valve holes 4b and 4c of the cylinder head 4 are opened and closed by the valves 6 and 7 during the operation of the internal combustion engine 1 in the closing step S3. In such a manner, the valves 6 and 7 are assembled to the cylinder head 4 in a complete state.

なお、閉鎖工程Ｓ３では、必ずしもバルブ６，７をシリンダヘッド４に完全な状態で組み付ける必要はなく、単にバルブ６，７によってバルブ穴４ｂ，４ｃを閉鎖するように、バルブ６，７をバルブ穴４ｂ，４ｃに仮配置するだけでもよい。閉鎖工程Ｓ３の終了後、シリンダヘッド４のバルブ穴４ｂ，４ｃをバルブ６，７によって閉鎖した状態で、溶射工程Ｓ４を実施する。   In the closing step S3, the valves 6 and 7 are not necessarily assembled to the cylinder head 4 in a complete state, and the valves 6 and 7 are simply closed by the valves 6 and 7 so as to close the valve holes 4b and 4c. It is only necessary to temporarily arrange 4b and 4c. After completion of the closing step S3, the spraying step S4 is performed in a state where the valve holes 4b, 4c of the cylinder head 4 are closed by the valves 6, 7.

溶射工程Ｓ４では、燃焼室５を形成するシリンダヘッド４に設けられたバルブ穴４ｂ，４ｃをバルブ６，７によって閉鎖した状態で、燃焼室５に臨むシリンダヘッド４の底面４ａ及びバルブ６，７の底面６ａ，７ａに溶射材を溶射して遮熱膜８を形成する。   In the thermal spraying step S4, the bottom surface 4a of the cylinder head 4 facing the combustion chamber 5 and the valves 6, 7 with the valve holes 4b, 4c provided in the cylinder head 4 forming the combustion chamber 5 closed by the valves 6, 7. The thermal barrier film 8 is formed by spraying a thermal spray material on the bottom surfaces 6a and 7a.

より詳細には、例えば、図示を省略する溶射装置を用意し、溶射装置にアルミニウム粉末等の溶射材の粉末、冷却水、及び作動ガスであるアルゴンガス、ヘリウムガス等の不活性ガスを充填し、溶射装置の電極間に電圧を印加する。これにより、溶射装置に充填された溶射材が、溶射装置の先端のシールド筒から不活性ガスによってプラズマジェットとなって放出され、燃焼室５に臨むシリンダヘッド４の底面４ａ及びバルブ６，７の底面６ａ，７ａに溶射されて遮熱膜８が形成される。   More specifically, for example, a thermal spraying device (not shown) is prepared, and the thermal spraying device is filled with a powder of a thermal spray material such as aluminum powder, cooling water, and an inert gas such as argon gas and helium gas which are working gases. A voltage is applied between the electrodes of the thermal spraying apparatus. Thereby, the thermal spray material filled in the thermal spraying device is discharged as a plasma jet by the inert gas from the shield tube at the tip of the thermal spraying device, and the bottom surface 4 a of the cylinder head 4 facing the combustion chamber 5 and the valves 6 and 7. The thermal barrier film 8 is formed by thermal spraying on the bottom surfaces 6a and 7a.

本実施形態の内燃機関の製造方法は、溶射工程Ｓ４の後に、内燃機関１を組み立てる内燃機関組立工程Ｓ５を実施することで、完成品としての内燃機関１を得る。内燃機関組立工程Ｓ５は、シリンダヘッド４とシリンダブロック３とを組み付ける工程を含む。   In the manufacturing method of the internal combustion engine of the present embodiment, the internal combustion engine 1 as a finished product is obtained by performing the internal combustion engine assembly step S5 for assembling the internal combustion engine 1 after the spraying step S4. The internal combustion engine assembly step S5 includes a step of assembling the cylinder head 4 and the cylinder block 3.

ここで、本実施形態の遮熱膜の製造方法及びそれを用いた内燃機関の製造方法の効果を説明するために、本実施形態の方法と従来の方法とを比較する。   Here, in order to explain the effects of the manufacturing method of the thermal barrier film of this embodiment and the manufacturing method of the internal combustion engine using the same, the method of this embodiment and the conventional method will be compared.

図３は、溶射によって遮熱膜８を形成する従来の遮熱膜の製造方法及びそれを用いた内燃機関の製造方法を示すフロー図である。図３に示す従来の方法では、図２に示す本実施形態の製造方法と同様にシリンダヘッド製造工程Ｓ１を有しているが、その後、マスキング工程Ｓ６を実施している点で異なっている。マスキング工程Ｓ６では、シリンダヘッド４のバルブ穴４ｂ，４ｃに溶射材等の異物が侵入するのを防止するために、バルブ穴４ｂ，４ｃをマスキング材によって覆う。   FIG. 3 is a flowchart showing a conventional method for manufacturing a thermal barrier film that forms the thermal barrier film 8 by thermal spraying, and a method for manufacturing an internal combustion engine using the same. The conventional method shown in FIG. 3 has a cylinder head manufacturing step S1 as in the manufacturing method of the present embodiment shown in FIG. 2, but differs in that a masking step S6 is performed thereafter. In the masking step S6, the valve holes 4b and 4c are covered with a masking material in order to prevent foreign matter such as a sprayed material from entering the valve holes 4b and 4c of the cylinder head 4.

図３に示す従来の方法では、マスキング工程Ｓ６の完了後、シリンダヘッド４の溶射工程Ｓ４１を実施し、燃焼室５に臨むシリンダヘッド４の底面４ａに遮熱膜８を形成する。また、シリンダヘッド４の溶射工程Ｓ４１とは別に、バルブ製造工程Ｓ２によって製造したバルブ６，７の溶射工程Ｓ４２を実施し、燃焼室５に臨むバルブ６，７の底面６ａ，７ａに遮熱膜８を形成する。また、シリンダヘッド４の溶射工程Ｓ４１の完了後、マスキング材を除去するマスキング材除去工程Ｓ７を実施する。その後、遮熱膜８が形成されたシリンダヘッド４に遮熱膜８が形成されたバルブ６，７を組み付ける組付工程Ｓ８を実施する。その後、シリンダヘッド４とシリンダブロック３とを組み付ける工程を含む内燃機関組立工程Ｓ９を実施する。   In the conventional method shown in FIG. 3, after the masking step S <b> 6 is completed, the thermal spraying step S <b> 41 of the cylinder head 4 is performed, and the heat shield film 8 is formed on the bottom surface 4 a of the cylinder head 4 facing the combustion chamber 5. In addition to the thermal spraying process S41 of the cylinder head 4, the thermal spraying process S42 of the valves 6 and 7 manufactured in the valve manufacturing process S2 is performed, and a heat shielding film is formed on the bottom surfaces 6a and 7a of the valves 6 and 7 facing the combustion chamber 5. 8 is formed. Further, after completion of the spraying step S41 of the cylinder head 4, a masking material removing step S7 for removing the masking material is performed. Thereafter, an assembling step S8 is performed for assembling the valves 6 and 7 with the heat shield film 8 formed on the cylinder head 4 with the heat shield film 8 formed thereon. Thereafter, an internal combustion engine assembly step S9 including a step of assembling the cylinder head 4 and the cylinder block 3 is performed.

これに対し、本実施形態の遮熱膜の製造方法及びそれを用いた内燃機関の製造方法は、溶射工程Ｓ４の前にシリンダヘッド４のバルブ穴４ｂ，４ｃをバルブ６，７によって閉鎖する閉鎖工程Ｓ３を実施し、その状態で溶射工程Ｓ４を実施する。そのため、溶射工程Ｓ４においてバルブ６，７によってバルブ穴４ｂ，４ｃに溶射材等の異物が侵入するのを防止することができ、バルブ穴４ｂ，４ｃをマスキング材によって覆うマスキング工程Ｓ６及びそのマスキング材を除去するマスキング材除去工程Ｓ７を省略することができる。したがって、従来よりも内燃機関１の製造工程を簡略化し、生産性を向上させることができる。   On the other hand, in the manufacturing method of the thermal barrier film of this embodiment and the manufacturing method of the internal combustion engine using the same, the valve holes 4b and 4c of the cylinder head 4 are closed by the valves 6 and 7 before the spraying step S4. Step S3 is performed, and the thermal spraying step S4 is performed in that state. Therefore, it is possible to prevent foreign matter such as a sprayed material from entering the valve holes 4b and 4c by the valves 6 and 7 in the spraying process S4, and the masking process S6 for covering the valve holes 4b and 4c with the masking material and the masking material thereof. The masking material removing step S7 for removing can be omitted. Therefore, the manufacturing process of the internal combustion engine 1 can be simplified as compared with the conventional case, and the productivity can be improved.

また、本実施形態の遮熱膜の製造方法及びそれを用いた内燃機関の製造方法では、溶射工程Ｓ４において、シリンダヘッド４の底面４ａ及びバルブ６，７の底面６ａ，７ａに遮熱膜８を一括して形成することができる。これにより、シリンダヘッド４とバルブ６，７に対する遮熱膜８の形成を別の溶射工程Ｓ４１，Ｓ４２で実施する従来の方法と比較して、工程を削減して生産性を向上させることができる。   Further, in the thermal barrier film manufacturing method and the internal combustion engine manufacturing method using the same according to the present embodiment, the thermal barrier film 8 is applied to the bottom surface 4a of the cylinder head 4 and the bottom surfaces 6a and 7a of the valves 6 and 7 in the spraying step S4. Can be formed collectively. Thereby, compared with the conventional method which implements formation of the thermal barrier film 8 with respect to the cylinder head 4 and the valves 6 and 7 in another thermal spraying process S41 and S42, a process can be reduced and productivity can be improved. .

また、本実施形態の遮熱膜の製造方法及びそれを用いた内燃機関の製造方法では、閉鎖工程Ｓ３において、内燃機関１の運転時にシリンダヘッド４のバルブ穴４ｂ，４ｃをバルブ６，７によって開閉させることができるように、バルブ６，７をシリンダヘッド４に完全な状態で組み付けている。そのため、閉鎖工程Ｓ３において、シリンダヘッド４のバルブ穴４ｂ，４ｃにバルブ６，７を単に仮配置して閉鎖するだけの場合と異なり、溶射工程Ｓ４の後にシリンダヘッド４からバルブ６，７を取り外し、内燃機関組立工程Ｓ５の前にシリンダヘッド４にバルブ６，７を組み付ける組付工程を実施する必要がなくなり、生産性が向上する。   Moreover, in the manufacturing method of the thermal barrier film of this embodiment and the manufacturing method of the internal combustion engine using the same, the valve holes 4b and 4c of the cylinder head 4 are opened by the valves 6 and 7 during the operation of the internal combustion engine 1 in the closing step S3. The valves 6 and 7 are assembled to the cylinder head 4 so that they can be opened and closed. Therefore, in the closing step S3, the valves 6 and 7 are removed from the cylinder head 4 after the spraying step S4, unlike the case where the valves 6 and 7 are simply temporarily arranged and closed in the valve holes 4b and 4c of the cylinder head 4. Thus, it is not necessary to perform an assembling process for assembling the valves 6 and 7 to the cylinder head 4 before the internal combustion engine assembling process S5, thereby improving productivity.

なお、閉鎖工程Ｓ３において、単にバルブ６，７をバルブ穴４ｂ，４ｃに仮配置して閉鎖するだけの場合は、内燃機関組立工程Ｓ５の前にバルブ６，７をシリンダヘッド４に組み付ける組付工程を実施する必要がある。しかし、この場合には、溶射工程Ｓ４においてバルブ６，７に対する溶射が不十分であった場合に、シリンダヘッド４からバルブ６，７を容易に取り外して、再度、バルブ６，７のみに溶射を行うことが容易になる。   In the closing step S3, when the valves 6 and 7 are merely temporarily arranged and closed in the valve holes 4b and 4c, the valves 6 and 7 are assembled to the cylinder head 4 before the internal combustion engine assembly step S5. It is necessary to carry out the process. However, in this case, if the spraying on the valves 6 and 7 is insufficient in the spraying step S4, the valves 6 and 7 are easily removed from the cylinder head 4 and sprayed only on the valves 6 and 7 again. Easy to do.

また、本実施形態の遮熱膜の製造方法及びそれを用いた内燃機関の製造方法では、閉鎖工程Ｓ３において、バルブ穴４ｂ，４ｃの開口部に傾斜面４ｄを有するシリンダヘッド４と、バルブ穴４ｂ，４ｃの開口部の傾斜面４ｄに対応する傾斜面６ｂ，７ｂを有するバルブ６，７とを用いている。そして、シリンダヘッド４の傾斜面４ｄとバルブ６，７の傾斜面６ｂ，７ｂとを当接させてバルブ穴４ｂ，４ｃの開口部を閉鎖している。それにより、マスキング材によって密閉することが困難な傾斜面４ｄを有するバルブ穴４ｂ，４ｃの開口部を、バルブ６，７によって確実に密閉し、バルブ穴４ｂ，４ｃへの異物の侵入をより確実に防止することができる。   Moreover, in the manufacturing method of the thermal barrier film of this embodiment and the manufacturing method of the internal combustion engine using the same, in the closing step S3, the cylinder head 4 having the inclined surface 4d at the openings of the valve holes 4b and 4c, and the valve hole Valves 6 and 7 having inclined surfaces 6b and 7b corresponding to the inclined surface 4d of the openings of 4b and 4c are used. The inclined surfaces 4d of the cylinder head 4 and the inclined surfaces 6b and 7b of the valves 6 and 7 are brought into contact with each other to close the openings of the valve holes 4b and 4c. As a result, the openings of the valve holes 4b and 4c having the inclined surfaces 4d that are difficult to seal with the masking material are securely sealed by the valves 6 and 7, and the entry of foreign matter into the valve holes 4b and 4c is more reliably ensured. Can be prevented.

以上説明したように、本実施形態の遮熱膜の製造方法及びそれを用いた内燃機関の製造方法によれば、マスキング工程Ｓ６及びマスキング材除去工程Ｓ７を省略して、従来よりも生産性を向上させることができる。なお、本実施形態の内燃機関の製造方法において、図２に示す工程以外の工程については、従来の内燃機関の製造方法と同様の工程を採用することができる。   As explained above, according to the manufacturing method of the thermal barrier film of this embodiment and the manufacturing method of the internal combustion engine using the same, the masking step S6 and the masking material removal step S7 are omitted, and the productivity is improved as compared with the conventional method. Can be improved. Note that, in the method for manufacturing an internal combustion engine of the present embodiment, steps similar to those in the conventional method for manufacturing an internal combustion engine can be adopted for steps other than the steps shown in FIG.

以上、図面を用いて本発明の実施の形態を詳述してきたが、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。   The embodiment of the present invention has been described in detail with reference to the drawings, but 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 内燃機関
４ シリンダヘッド
４ａ 底面
４ｂ 吸気バルブ穴（バルブ穴）
４ｃ 排気バルブ穴（バルブ穴）
４ｄ 傾斜面
５ 燃焼室
６ 吸気バルブ（バルブ）
６ａ 底面
６ｂ 傾斜面
７ 排気バルブ（バルブ）
７ａ 底面
７ｂ 傾斜面
８ 遮熱膜
Ｓ３ 閉鎖工程
Ｓ４ 溶射工程 1 Internal combustion engine 4 Cylinder head 4a Bottom surface 4b Intake valve hole (valve hole)
4c Exhaust valve hole (valve hole)
4d Inclined surface 5 Combustion chamber 6 Intake valve (valve)
6a Bottom surface 6b Inclined surface 7 Exhaust valve (valve)
7a Bottom surface 7b Inclined surface 8 Thermal barrier film S3 Closing step S4 Thermal spraying step

Claims (2)

内燃機関の遮熱膜の製造方法であって、
燃焼室を形成するシリンダヘッドに設けられたバルブ穴をバルブによって閉鎖する閉鎖工程と、前記バルブによって前記バルブ穴を閉鎖した状態で前記燃焼室に臨む前記シリンダヘッド及び前記バルブの底面に溶射材を溶射して遮熱膜を形成する溶射工程と、を有することを特徴とする遮熱膜の製造方法。 A method for manufacturing a thermal barrier film for an internal combustion engine, comprising:
A closing step of closing a valve hole provided in a cylinder head forming a combustion chamber by a valve, and a spraying material on the bottom surface of the cylinder head and the valve facing the combustion chamber in a state where the valve hole is closed by the valve And a thermal spraying step of forming a thermal barrier film by thermal spraying. 請求項１に記載の遮熱膜の製造方法を用いた内燃機関の製造方法であって、
前記閉鎖工程において、前記内燃機関の運転時に前記バルブ穴が前記バルブによって開閉されるように前記バルブを前記シリンダヘッドに組み付けることを特徴とする内燃機関の製造方法。 A method for manufacturing an internal combustion engine using the method for manufacturing a thermal barrier film according to claim 1,
In the closing step, the valve is assembled to the cylinder head so that the valve hole is opened and closed by the valve during operation of the internal combustion engine.
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