内燃机及其制造方法技术

一种内燃机，其具有在至少一部分面对燃烧室的壁表面上形成的阳极氧化涂层，其中，所述阳极氧化涂层具有空隙和比所述空隙更小的纳米孔；至少一部分所述空隙以通过转化密封剂而得到的密封物密封；以及至少一部分所述纳米孔未被密封。

Internal combustion engine and method of manufacturing the same

An internal combustion engine, which has the anodic oxidation coating, at least a portion of the wall surface is formed on the face of the combustion chamber, the anodic oxidation coating with nano pore voids and ratio of the gap smaller; at least a portion of the gap in transformation of the sealant sealing by the sealing; and at least a part the nano hole is not sealed.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种内燃机及其制造方法。本专利技术特别涉及一种内燃机，其面对内燃机的燃烧室的壁表面部分或全部设置有阳极氧化涂层。本专利技术还涉及一种内燃机的制造方法，其特征在于用于形成所述阳极氧化涂层的方法。
技术介绍
如汽油发动机或柴油发动机的内燃机主要配置有发动机缸体、气缸盖和活塞。其燃烧室是由气缸体的缸内径表面、并入缸内径中的活塞顶、气缸盖的底表面以及配置于气缸盖中的进气阀和排气阀的顶部限定的。由于最新的内燃机要求低燃料消耗，因此重要的是降低冷却损失。作为用于降低冷却损失的对策之一，可采用在燃烧室的内壁上形成陶瓷绝热涂层的方法。然而，上述陶瓷通常具有低热导率和高热容量。当燃烧室的内壁由陶瓷制成时，由于表面温度的逐步增加，进气效率劣化且造成爆震（由于燃烧室内的热的限制导致的不规则燃烧）；因此，在现在，并不流行以所述陶瓷作为燃烧室的内壁的涂层材料。由此，在燃烧室的壁表面上形成的绝热涂层理想地是由不仅具有耐热和绝热性能还具有低热导率和低热容量的材料形成。也就是说，为了不使壁温逐步升高，理想地是，在进气冲程中，绝热涂层的热容量低以随进气温度降低壁温。此外，除了低热导率和低热容量之外，理想地是以这样的材料形成涂层，所述材料能够承受在燃烧室中的最高燃烧压力和燃料喷射压力以及在燃烧期间的热膨胀和热收缩的交变应力，并与基体材料（如气缸体）的粘合性高。在日本专利申请公开第2003-113737号（JP2003-113737A）中公开了一种气缸盖，其中，在气缸盖的底表面和在气缸盖中限定的水套的内表面上都通过阳极氧化形成了微孔二氧化硅或氧化铝涂层。根据该气缸盖，由于微孔涂层同时配置于盖底表面和夹套内表面上，因此通过该涂层扩大了盖底表面和夹套内表面的表面积；因此，在燃烧室内产生的热可以通过涂层在其内部被有效地吸收。在夹套的内表面上，吸收至内部的热可以通过涂层有效地释放至冷却水中。因此，能够得到这样的气缸盖，其中抑制了温度升高，且所述材料通过吸收热量迅速被加热或者通过释放热量迅速被冷却。与之类似，当阳极氧化涂层在面对内燃机的燃烧室的壁表面上形成时，可以形成具有低热导率和低热容量，并具有优异的绝热性能的内燃机。除了这些性能以外，阳极氧化涂层需要进一步具有优异的温度摆动特性（temperatureswingcharacteristics）。在此，“温度摆动特性”是这样的特征，其中在具有绝热性能的同时，所述阳极氧化涂层的温度跟随燃烧室内的气体温度。当用显微镜观察所述阳极氧化涂层时，在其表面上有许多裂纹。在该阳极氧化涂层内部，有许多连接到所述裂纹的缺陷。通常，从涂层的表面至其内部都存在形成这些裂纹和缺陷的许多空隙。本专利技术的专利技术人已确定，这些裂纹和缺陷具有在约1至10μm范围内的尺寸。此外，在所述阳极氧化涂层内部，除了所述微米级的空隙以外，还存在许多纳米级的精细孔（纳米孔）。阳极氧化涂层通常包括空隙，如微米级的表面裂纹和内部缺陷，以及许多纳米级的纳米孔。本专利技术的专利技术人已经确认：尽管就涂层强度的观点而言，理想地为密封（嵌入，堵塞）这些微米级的空隙，但是就温度摆动特性的观点而言，理想地为使许多纳米孔以具有纳米尺寸的孔的状态保留在阳极氧化涂层中。在此，作为密封所述微米级表面裂纹（空隙）的常规技术，可以引用在日本专利申请公开第2005-298945号（JP2005-298945A）中公开的耐腐蚀表面处理制品及其制备方法。JP2005-298945A公开了这样的技术，其中将由全氢聚硅氮烷及其缩聚物得到的硅组分填充到表面裂纹中以进行密封。如在JP2005-298945A中公开，在相对大尺寸的表面裂纹通过填充全氢硅氮烷而被密封时，空隙被密封，且可以增强涂层强度。然而，仅通过在阳极氧化涂层中填充全氢聚硅氮烷，在涂层中存在的纳米孔也被密封了。因此，难以形成具有优异的温度摆动特性的阳极氧化涂层。本专利技术提供了一种内燃机，其在部分或全部的面对燃烧室的壁表面上设置有具有低热导率和低热容量、绝热性能优异、且温度摆动性能优异的阳极氧化涂层。本专利技术还提供了该内燃机的制造方法。
技术实现思路
根据本专利技术的第一实施方式的内燃机是在至少一部分面对燃烧室的壁表面上形成有阳极氧化涂层的内燃机，其中，所述阳极氧化涂层具有空隙和比所述空隙更小的纳米孔；至少一部分所述空隙以通过转化密封剂而得到的密封物密封；以及至少一部分所述纳米孔未被密封。在第一实施方式中的内燃机具有在至少一部分燃烧室上的阳极氧化涂层（或绝热涂层）。在另一方面，在第一实施方式的内燃机中，与常规阳极氧化涂层不同，至少部分的存在于其表面上的裂纹和存在于其内部的缺陷（均为微米级的空隙）被通过转化密封剂而得到的密封物密封，且由此形成了高强度涂层。此外，在第一实施方式的内燃机中，存在于阳极氧化涂层中的许多纳米孔（纳米尺寸的孔）中的至少一部分未被密封；因此，形成了具有含有许多微小的孔的结构的涂层。“至少一部分空隙以通过转化密封剂而得到的密封物密封”是指，不同于在阳极氧化涂层中存在的全部微米级空隙都被密封物密封的模式，仅在距阳极氧化涂层的表面层超过一定深度的纳米孔未被密封的模式。此外，“至少一部分纳米孔未被密封”是指，不同于在阳极氧化涂层中存在的全部纳米尺寸孔未被密封的模式，仅在距阳极氧化涂层的表面层超过一定深度存在的纳米孔未被密封的模式。可以说，就阳极氧化涂层的硬度和温度摆动特性的观点而言，以密封物密封全部微米级空隙且没有密封全部纳米尺寸孔的模式的涂层是合意的。然而，空隙和纳米孔为微米级和纳米级的孔，因此，事实上，得到这样的涂层模式：仅在阳极氧化涂层的表面区域上的空隙被密封物密封且表面区域的纳米孔未被密封，或者这样的涂层模式，其中，分散有并未被密封物密封的空隙和未被密封的纳米孔（全部纳米孔的一部分）。“密封”表面裂纹和内部缺陷指的是在微米级尺寸的空隙上涂布密封剂从而以通过转化密封剂得到的密封物掩蔽和堵塞。所述“密封剂”是包含无机材料的涂布液体，且所述“密封物”是通过转化该包含无机材料的涂布材料而得到的物质。根据本专利技术的专利技术人，已确认了在面对内燃机的燃烧室的壁表面上形成的阳极氧化涂层具有的微米级尺寸空隙的尺寸在约1至10μm的范围内。“纳米孔未被密封”是指纳米孔具有纳米尺寸孔，其内部并未被通过转化密封剂得到的密封物堵塞的模式。根据本专利技术的专利技术人，已确认了在面对内燃机的燃烧室的壁表面上形成的阳极氧化涂层具有本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在至少一部分面对燃烧室的壁表面上形成有阳极氧化涂层的内燃机，其特征在于：所述阳极氧化涂层具有空隙和比所述空隙更小的纳米孔；至少一部分所述空隙以通过转化密封剂而得到的密封物密封；以及至少一部分所述纳米孔未被密封。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.09.12 JP 2011-1988121.一种在至少一部分面对燃烧室的壁表面上形成有阳极氧化涂层的内燃
机，其特征在于：
所述阳极氧化涂层具有空隙和比所述空隙更小的纳米孔；
至少一部分所述空隙以通过转化密封剂而得到的密封物密封；以及
至少一部分所述纳米孔未被密封。
2.根据权利要求1所述的内燃机，其中，所述密封物是主要由氧化硅制
成的物质。
3.根据权利要求1或2所述的内燃机，其中，所述密封剂是聚硅氧烷或
聚硅氮烷中的任一种。
4.一种制造在至少一部分面对燃烧室的壁表面上形成有阳极氧化涂层的
内燃机的方法，包括：
密封纳...

【专利技术属性】
技术研发人员：西川直树，肘井巧，川口晓生，八塚辽太，清水富美男，胁坂佳史，小坂英雅，
申请(专利权)人：丰田自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP