JP5315308B2 - 内燃機関とその製造方法 - Google Patents
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Description
前記陽極酸化被膜において、その厚みは100〜500μmの範囲であるのが好ましい。
また、前記気孔率は15〜40%の範囲であるのが好ましい。
また、第1の空隙K1の平均孔径:φと中空セルCの平均セル直径:dの比:φ/dに関しては、上記する15〜40%の気孔率範囲に対応するφ/dが0.3〜0.6の範囲となる。
ここで、「抜熱速度」とは、電解液が単位時間、単位面積当たりに奪う熱量のことである。
本発明者等は、冷却試験とマイクロビッカース硬さ試験、および燃費向上率から陽極酸化被膜における最適な気孔率範囲を特定する実験をおこなった。まず、冷却試験の実施に当たり、表3で示す成分組成のアルミニウム合金を不図示の鋳造金型(30kg溶解炉を用いて大気溶解し、700℃で鋳造)にて鋳造して図8aで示す鋳造体を製作し、これを図8bで示すように厚み1mmで切り出してテストピースを製作した。このテストピースの片面に陽極酸化被膜を成膜したものを使用して冷却試験を実施した。
本発明者等は、以下の表6で示すように、陽極酸化処理の際の最高電圧を種々変化させ、各最高電圧によるテストピースにおける表面温度降下速度(40℃降下時間)を測定した。この測定結果をプロットして、プロット値の近似曲線を作成したものを図17に示している。
本発明者等は、孔拡大処理時間と気孔率および表面温度降下速度の関係を特定するための実験をおこなった。具体的には、図4で示す硬質アルマイト領域と発明領域で陽極酸化処理をおこなって成膜したものに対してそれぞれ、孔拡大処理時間が0分、20分、40分で処理して生成された陽極酸化被膜の気孔率と表面温度降下速度を測定した。以下、表7に各テストピースの陽極酸化処理工程および孔拡大処理工程の各種条件と、測定された被膜厚平均と気孔率、および表面温度降下速度を示している。また、図18aに孔拡大処理時間と気孔率の相間グラフを示しており、図18bに孔拡大処理時間と表面温度降下速度の相間グラフを示している。さらに、図19a,b,cにそれぞれ、陽極酸化処理工程が発明領域であって孔拡大処理時間が0分(孔拡大処理なし)、20分、40分で処理された陽極酸化被膜の被膜表面のSEM写真図を示している。
本発明者等はさらに、以下の諸条件の下でアルマイト被膜をエンジンの燃焼室のピストン頂面にのみ形成し、その燃費向上率やNOX増減率等のエンジン性能を測定した。
Claims (14)
- 燃焼室に臨む壁面の一部もしくは全部に陽極酸化被膜が形成されてなる内燃機関であって、
前記陽極酸化被膜は、該被膜を形成する中空セルのそれぞれが隣接する中空セルと空隙なく結合する結合領域と、3以上の隣接する中空セル間に空隙があって中空セル同士が結合していない非結合領域を備えた構造を呈しており、
中空セル内にある第1の空隙と前記非結合領域を形成する前記空隙(第2の空隙)からその気孔率が規定され、該気孔率が13.4より大きく、41.3%未満の範囲である内燃機関。 - 前記気孔率が15〜40%の範囲である請求項1に記載の内燃機関。
- 前記陽極酸化被膜の厚みが100〜500μmの範囲である請求項1または2に記載の内燃機関。
- 前記中空セルの有する第1の空隙の平均孔径:φと中空セルの平均セル直径:dの比:φ/dが0.3〜0.6の範囲である請求項1〜3のいずれかに記載の内燃機関。
- 前記陽極酸化被膜の表面が、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が施されている請求項1〜4のいずれかに記載の内燃機関。
- 前記陽極酸化被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。
- 内燃機関の燃焼室に臨む壁面の一部もしくは全部に陽極酸化被膜を形成して内燃機関を製造する内燃機関の製造方法であって、
前記壁面の一部もしくは全部を酸性電解液内に浸漬して陽極とし、該酸性電解液内に陰極を形成して両極間に最大で130〜200Vの範囲に調整された電圧を印加し、かつ、1.6〜2.4cal/s/cm2の範囲に調整された抜熱速度で電気分解をおこない、前記壁面の一部もしくは全部の表面に、中空セルのそれぞれが隣接する中空セルと空隙なく結合する結合領域と、3以上の隣接する中空セル間に空隙があって中空セル同士が結合していない非結合領域を備えた構造を呈し、中空セル内にある第1の空隙と前記非結合領域を形成する前記空隙(第2の空隙)から規定された気孔率を13.4より大きく、41.3%未満の範囲に調製して陽極酸化被膜を有する内燃機関を製造する内燃機関の製造方法。 - 内燃機関の燃焼室に臨む壁面の一部もしくは全部に陽極酸化被膜を形成して内燃機関を製造する内燃機関の製造方法であって、
前記壁面の一部もしくは全部を酸性電解液内に浸漬して陽極とし、該酸性電解液内に陰極を形成して両極間に最大で130〜200Vの範囲に調整された電圧を印加し、かつ、1.6〜2.4cal/s/cm2の範囲に調整された抜熱速度で電気分解をおこない、前記壁面の一部もしくは全部の表面に、中空セルのそれぞれが隣接する中空セルと空隙なく結合する結合領域と、3以上の隣接する中空セル間に空隙があって中空セル同士が結合していない非結合領域を備えた構造を呈している陽極酸化被膜の中間体を形成する第1の工程、
前記陽極酸化被膜の中間体をその表面に具備する前記壁面の一部もしくは全部を酸による孔拡大処理にて空隙を広げ、中空セル内にある第1の空隙と前記非結合領域を形成する前記空隙(第2の空隙)から規定される気孔率を13.4より大きく、41.3%未満の範囲に調製する第2の工程からなる内燃機関の製造方法。 - 前記気孔率が15〜40%の範囲に調製される請求項7または8に記載の内燃機関の製造方法。
- 前記酸性電解質の温度が−5〜5℃の範囲に調整されている請求項7〜9のいずれかに記載の内燃機関の製造方法。
- 前記陽極酸化被膜の厚みが100〜500μmの範囲に調整される請求項7〜10のいずれかに記載の内燃機関の製造方法。
- 前記中空セルの有する第1の空隙の平均孔径:φと中空セルの平均セル直径:dの比:φ/dが0.3〜0.6の範囲に調整される請求項7〜11のいずれかに記載の内燃機関の製造方法。
- 前記陽極酸化被膜を形成後に、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工程をさらに備える請求項7〜12のいずれかに記載の内燃機関の製造方法。
- 前記陽極酸化被膜がアルマイト被膜である請求項7〜13のいずれかに記載の内燃機関の製造方法。
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