JPH10205334A - 内燃機関の燃焼室部品 - Google Patents
内燃機関の燃焼室部品Info
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- JPH10205334A JPH10205334A JP9009727A JP972797A JPH10205334A JP H10205334 A JPH10205334 A JP H10205334A JP 9009727 A JP9009727 A JP 9009727A JP 972797 A JP972797 A JP 972797A JP H10205334 A JPH10205334 A JP H10205334A
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- Japan
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- combustion chamber
- piston
- layer
- palladium
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
Landscapes
- Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
- Cylinder Crankcases Of Internal Combustion Engines (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 内燃機関の燃焼室部品においてセポジットの
堆積を抑制する。 【解決手段】 内燃機関の燃焼室部品において、燃焼室
に面する表面上に金属パラジウムの層とパラジウム酸化
物の層を隣接させかつ交互に繰り返し配置する。
堆積を抑制する。 【解決手段】 内燃機関の燃焼室部品において、燃焼室
に面する表面上に金属パラジウムの層とパラジウム酸化
物の層を隣接させかつ交互に繰り返し配置する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の燃焼室
部品に関する。より詳細には、デポジットの堆積が抑制
されたピストン、バルブ、シリンダライナ、シリンダヘ
ッド等の内燃機関の燃焼室部品に関する。
部品に関する。より詳細には、デポジットの堆積が抑制
されたピストン、バルブ、シリンダライナ、シリンダヘ
ッド等の内燃機関の燃焼室部品に関する。
【０００２】
【従来の技術】燃焼室内ではある条件、例えば低速低負
荷においては不完全燃焼が生じていわゆるデポジットが
発生し、これが燃焼室内面に付着し、排気ガス中の炭化
水素量の増加、内燃機関の振動増大、燃費の低下等の問
題を引き起こす。
荷においては不完全燃焼が生じていわゆるデポジットが
発生し、これが燃焼室内面に付着し、排気ガス中の炭化
水素量の増加、内燃機関の振動増大、燃費の低下等の問
題を引き起こす。
【０００３】このような問題を解決するため、例えば特
開昭５９−１５４７８６号公報では、点火プラグへのカ
ーボンの付着、堆積を防止するために、点火プラグの電
極に触媒作用を有するパラジウム等の貴金属被覆層を形
成することが開示されている。すなわち、貴金属被覆層
は電極の温度影響を受け、常に活性化状態となってお
り、カーボンが付着してもこの貴金属被覆層による触媒
作用によって再燃焼され剥離するのである。
開昭５９−１５４７８６号公報では、点火プラグへのカ
ーボンの付着、堆積を防止するために、点火プラグの電
極に触媒作用を有するパラジウム等の貴金属被覆層を形
成することが開示されている。すなわち、貴金属被覆層
は電極の温度影響を受け、常に活性化状態となってお
り、カーボンが付着してもこの貴金属被覆層による触媒
作用によって再燃焼され剥離するのである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】燃焼室内で堆積するデ
ポジットは、芳香族炭化水素成分の酸化重合によって生
成した高分子固体であり、燃焼室の低温領域で堆積する
デポジットはベンゼン核を骨格とし、ＣＯＯＨ基やＯＨ
基を有するユニット構造が互いに結合した物質である。
前記ユニット構造は燃焼室内において熱にさらされてい
る時間とともにユニット構造の結合が進み、デポジット
の堆積厚さが増していくと考えられる。このように燃焼
室内に堆積したデポジットは高分子固体であるため、貴
金属の触媒作用により燃焼して除去することは困難であ
る。すなわち、燃焼室内に貴金属被覆層を設けるのみで
はデポジットの堆積を抑制することは困難であるという
問題がある。
ポジットは、芳香族炭化水素成分の酸化重合によって生
成した高分子固体であり、燃焼室の低温領域で堆積する
デポジットはベンゼン核を骨格とし、ＣＯＯＨ基やＯＨ
基を有するユニット構造が互いに結合した物質である。
前記ユニット構造は燃焼室内において熱にさらされてい
る時間とともにユニット構造の結合が進み、デポジット
の堆積厚さが増していくと考えられる。このように燃焼
室内に堆積したデポジットは高分子固体であるため、貴
金属の触媒作用により燃焼して除去することは困難であ
る。すなわち、燃焼室内に貴金属被覆層を設けるのみで
はデポジットの堆積を抑制することは困難であるという
問題がある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに本発明によれば、内燃機関の燃焼室部品において、
燃焼室に面する表面上に金属パラジウムの層とパラジウ
ム酸化物の層が隣接しかつ交互に繰り返し配置されてい
る。
めに本発明によれば、内燃機関の燃焼室部品において、
燃焼室に面する表面上に金属パラジウムの層とパラジウ
ム酸化物の層が隣接しかつ交互に繰り返し配置されてい
る。
【０００６】デポジットのユニット構造となる有機基
は、その生成の初期段階において水素を吸蔵した金属パ
ラジウムの層に優先的に吸着、凝集する。このデポジッ
トは熱伝導率が低い（約0.06W/mK) ため、燃焼室からの
熱を受けるとこの熱はデポジットの表面近傍に蓄熱され
温度が上昇する。そしてデポジットの周囲に存在する酸
素と反応し酸化される。この酸化によってデポジットは
体積が膨張し、デポジットが付着した面との間で引張り
力が生じ、層間剥離を起こし、堆積が防止される。
は、その生成の初期段階において水素を吸蔵した金属パ
ラジウムの層に優先的に吸着、凝集する。このデポジッ
トは熱伝導率が低い（約0.06W/mK) ため、燃焼室からの
熱を受けるとこの熱はデポジットの表面近傍に蓄熱され
温度が上昇する。そしてデポジットの周囲に存在する酸
素と反応し酸化される。この酸化によってデポジットは
体積が膨張し、デポジットが付着した面との間で引張り
力が生じ、層間剥離を起こし、堆積が防止される。
【０００７】
【発明の実施の形態】本発明の適用対象である内燃機関
の燃焼室部品としては、ピストン、バルブ、シリンダラ
イナ、シリンダヘッド、ディーゼルチャンド、グロープ
ラグ、エギゾーストポート、Ｏ2 センサ、エギゾースト
パイプ等が挙げられ、これらの材質は一般的な鋼、鋼
鉄、アルミ合金、セラミックス等を用いることができ、
特に限定されない。
の燃焼室部品としては、ピストン、バルブ、シリンダラ
イナ、シリンダヘッド、ディーゼルチャンド、グロープ
ラグ、エギゾーストポート、Ｏ2 センサ、エギゾースト
パイプ等が挙げられ、これらの材質は一般的な鋼、鋼
鉄、アルミ合金、セラミックス等を用いることができ、
特に限定されない。
【０００８】以下、ピストンについて図面を参照して説
明する。図１は、本発明に係るピストンの側面図であ
り、１はピストン頂面、２はピストンリング溝、３はス
カート部、そして４はピンボス部を表す。デポジットは
燃焼室に面する表面上に付着、堆積するため、この燃焼
室に面する表面、すなわちピストン頂面１にデポジット
堆積抑制用の被覆膜を設ける。
明する。図１は、本発明に係るピストンの側面図であ
り、１はピストン頂面、２はピストンリング溝、３はス
カート部、そして４はピンボス部を表す。デポジットは
燃焼室に面する表面上に付着、堆積するため、この燃焼
室に面する表面、すなわちピストン頂面１にデポジット
堆積抑制用の被覆膜を設ける。
【０００９】図２は、図１で示したピストンを上からみ
た図であり、５はピストンの燃焼室、６はインテーク側
バルブリセス、７はエギゾースト側バルブリセスを示
す。ピストン頂面上に設けられたデポジット堆積抑制用
の被覆膜は、金属パラジウムの層８（斜線部）とパラジ
ウム酸化物の層９（白色部）が隣接しかつ交互に繰り返
し配置されて構成されている。このデポジット堆積抑制
用の被覆膜は、ピストンの燃焼室５、インテーク側バル
ブリセス６、エギゾースト側バルブリセス７を含むシリ
ンダ内の燃焼室に面するピストン頂面全体に形成する。
た図であり、５はピストンの燃焼室、６はインテーク側
バルブリセス、７はエギゾースト側バルブリセスを示
す。ピストン頂面上に設けられたデポジット堆積抑制用
の被覆膜は、金属パラジウムの層８（斜線部）とパラジ
ウム酸化物の層９（白色部）が隣接しかつ交互に繰り返
し配置されて構成されている。このデポジット堆積抑制
用の被覆膜は、ピストンの燃焼室５、インテーク側バル
ブリセス６、エギゾースト側バルブリセス７を含むシリ
ンダ内の燃焼室に面するピストン頂面全体に形成する。
【００１０】上記のように、デポジットはその生成起点
段階、すなわちユニット構造形成の初期段階において、
このユニット構造がＯＨラジカルを有している。金属パ
ラジウムは自体積の90倍以上の水素を吸蔵する能力を有
しており、ＯＨラジカルとの親和性が高い。従って、こ
の金属パラジウムはデポジットのユニット構造を吸着す
る特性に優れている。一方、パラジウム酸化物は金属パ
ラジウジムのような水素吸蔵能を有さず、逆に撥水性が
高い。従って、金属パラジウムの層８とパラジウム酸化
物の層９を隣接させかつ交互に繰り返し配置することに
より、デポジットの生成初期段階においてユニットを金
属パラジウム層が吸着するためデポジットの高分子化を
抑制し、かつパラジウム酸化物層において排除されたデ
ポジットが金属パラジウム層上で凝集することになる。
すなわち、デポジットは燃焼室構成部品の表面上に層を
形成することなく、その凝集体が点在することになる。
このデポジット凝集体は熱伝導率が低いため、燃焼室か
らの熱を受けることによりデポジットの表面近傍に熱が
蓄熱され温度が上昇する。そしてデポジットの周囲に存
在する酸素によってデポジットが酸化され、高分子化が
進行し、デポジット凝集体の体積が膨張する。この結
果、デポジットが付着した面との間で引張り力が生じ、
層間剥離を起こし、デポジットの堆積が防止されるので
ある。
段階、すなわちユニット構造形成の初期段階において、
このユニット構造がＯＨラジカルを有している。金属パ
ラジウムは自体積の90倍以上の水素を吸蔵する能力を有
しており、ＯＨラジカルとの親和性が高い。従って、こ
の金属パラジウムはデポジットのユニット構造を吸着す
る特性に優れている。一方、パラジウム酸化物は金属パ
ラジウジムのような水素吸蔵能を有さず、逆に撥水性が
高い。従って、金属パラジウムの層８とパラジウム酸化
物の層９を隣接させかつ交互に繰り返し配置することに
より、デポジットの生成初期段階においてユニットを金
属パラジウム層が吸着するためデポジットの高分子化を
抑制し、かつパラジウム酸化物層において排除されたデ
ポジットが金属パラジウム層上で凝集することになる。
すなわち、デポジットは燃焼室構成部品の表面上に層を
形成することなく、その凝集体が点在することになる。
このデポジット凝集体は熱伝導率が低いため、燃焼室か
らの熱を受けることによりデポジットの表面近傍に熱が
蓄熱され温度が上昇する。そしてデポジットの周囲に存
在する酸素によってデポジットが酸化され、高分子化が
進行し、デポジット凝集体の体積が膨張する。この結
果、デポジットが付着した面との間で引張り力が生じ、
層間剥離を起こし、デポジットの堆積が防止されるので
ある。
【００１１】すなわち、従来の貴金属層を用いたデポジ
ットの付着防止は、この貴金属の触媒作用によりデポジ
ットの酸化、分解を促進することを目的としているのに
対し、本発明では、貴金属である金属パラジムを点在さ
せることにより、この金属パラジウム層上にデポジット
を凝集させ、物理的な剥離を促進することにより堆積を
抑制することができる。
ットの付着防止は、この貴金属の触媒作用によりデポジ
ットの酸化、分解を促進することを目的としているのに
対し、本発明では、貴金属である金属パラジムを点在さ
せることにより、この金属パラジウム層上にデポジット
を凝集させ、物理的な剥離を促進することにより堆積を
抑制することができる。
【００１２】金属パラジウム層の間の距離は、10〜40μ
m であることが好ましく、20〜30μm であることがより
好ましい。この距離が広すぎても狭すぎても、上記のよ
うなデポジットの凝集による効果が得られにくいからで
ある。
m であることが好ましく、20〜30μm であることがより
好ましい。この距離が広すぎても狭すぎても、上記のよ
うなデポジットの凝集による効果が得られにくいからで
ある。
【００１３】このような金属パラジウムの層とパラジウ
ム酸化物の層が隣接しかつ交互に繰り返し配置されてい
るデポジット堆積抑制用の被覆膜は、例えば以下のよう
にして形成される。まず、被覆膜を形成しようとする燃
焼室部品の燃焼室に面する表面、例えばピストンのピス
トン頂面に通常のめっき方法によって酸化パラジウムの
層を形成する。次いでこの酸化パラジウムの層上に、図
３に示すような微小空孔を設けたマスクを乗せ、３〜５
％の水素雰囲気において光を照射し、フラッシュ加熱を
行う。すると、マスクの空孔を通してエネルギーが酸化
パラジウム層に照射され、このエネルギーにより、空孔
の大きさに対応する部分が還元され、金属パラジウムに
転化される。この空孔の間の距離Ｌを制御することによ
り、金属パラジウム層の間の距離を調節することがで
き、また空孔の径ｄを制御することにより、金属パラジ
ウム層の大きさを調節することができる。この金属パラ
ジウム層の大きさは10μm 程度であることが好ましい。
ム酸化物の層が隣接しかつ交互に繰り返し配置されてい
るデポジット堆積抑制用の被覆膜は、例えば以下のよう
にして形成される。まず、被覆膜を形成しようとする燃
焼室部品の燃焼室に面する表面、例えばピストンのピス
トン頂面に通常のめっき方法によって酸化パラジウムの
層を形成する。次いでこの酸化パラジウムの層上に、図
３に示すような微小空孔を設けたマスクを乗せ、３〜５
％の水素雰囲気において光を照射し、フラッシュ加熱を
行う。すると、マスクの空孔を通してエネルギーが酸化
パラジウム層に照射され、このエネルギーにより、空孔
の大きさに対応する部分が還元され、金属パラジウムに
転化される。この空孔の間の距離Ｌを制御することによ
り、金属パラジウム層の間の距離を調節することがで
き、また空孔の径ｄを制御することにより、金属パラジ
ウム層の大きさを調節することができる。この金属パラ
ジウム層の大きさは10μm 程度であることが好ましい。
【００１４】ジニトロ硝酸パラジウムのめっき浴を用い
てピストンの頂面に酸化パラジムの層を形成し、次いで
空孔間距離25μm 、空孔径10μm のマスクを用いてフラ
ッシュ加熱を行い形成した被覆膜を有するピストンを用
い、台上エンジンに組み込み、36時間運転後のデポジッ
トの堆積厚さを測定した。また、比較として、被覆膜を
まったく設けないピストンについても同様に測定した。
この無処理ピストンに堆積したデポジットの厚さを100
として本発明のピストンに堆積したデポジット厚さを図
４に示す。この結果より、本発明のピストンにおいて、
デポジットの堆積が大きく抑制されたことがわかる。
てピストンの頂面に酸化パラジムの層を形成し、次いで
空孔間距離25μm 、空孔径10μm のマスクを用いてフラ
ッシュ加熱を行い形成した被覆膜を有するピストンを用
い、台上エンジンに組み込み、36時間運転後のデポジッ
トの堆積厚さを測定した。また、比較として、被覆膜を
まったく設けないピストンについても同様に測定した。
この無処理ピストンに堆積したデポジットの厚さを100
として本発明のピストンに堆積したデポジット厚さを図
４に示す。この結果より、本発明のピストンにおいて、
デポジットの堆積が大きく抑制されたことがわかる。
【００１５】次に、上記と同様にしてピストンを作製
し、台上エンジンに組み込み、420 時間試験を行い、経
時的にピストン頂面の最外周部におけるデポジットの堆
積を測定し、この結果を図５に示す。長時間運転を行っ
ても、デポジットの堆積は抑制され、無処理のピストン
と比較して、その堆積厚さは１／２以下であった。この
測定したピストン頂面の最外周部よりも温度が高いピス
トンの中央部においては、無処理のピストンに比べ、デ
ポジットの堆積厚さは約１／５以下であった。
し、台上エンジンに組み込み、420 時間試験を行い、経
時的にピストン頂面の最外周部におけるデポジットの堆
積を測定し、この結果を図５に示す。長時間運転を行っ
ても、デポジットの堆積は抑制され、無処理のピストン
と比較して、その堆積厚さは１／２以下であった。この
測定したピストン頂面の最外周部よりも温度が高いピス
トンの中央部においては、無処理のピストンに比べ、デ
ポジットの堆積厚さは約１／５以下であった。
【００１６】図６に、ピストン頂面における金属パラジ
ウム層の間の距離に対する、ピストン頂面に堆積したデ
ポジットの平均厚さを示す。ここで、この平均厚さと
は、ピストン頂面において27箇所の測定点を設け、過電
流法により求めた堆積厚さの平均である。金属パラジウ
ム層の間の距離が20〜30μm において最もデポジットの
堆積が抑制された。
ウム層の間の距離に対する、ピストン頂面に堆積したデ
ポジットの平均厚さを示す。ここで、この平均厚さと
は、ピストン頂面において27箇所の測定点を設け、過電
流法により求めた堆積厚さの平均である。金属パラジウ
ム層の間の距離が20〜30μm において最もデポジットの
堆積が抑制された。
【００１７】
【発明の効果】内燃機関の燃焼室部品の燃焼室に面する
表面上に金属パラジウムの層とパラジウム酸化物の層を
隣接させかつ交互に繰り返し配置することにより、パラ
ジウム酸化物の層の領域ではデポジットは押し退けら
れ、一方金属パラジウムの層の領域ではデポジットに対
する親和性が高いため、この金属パラジウムの層の領域
にデポジットが凝集し、この凝集体の酸化による堆積膨
張によって燃焼室部品との界面においてクラックが発生
し、結果としてデポジットが剥離し、デポジットの堆積
を抑制することができる。
表面上に金属パラジウムの層とパラジウム酸化物の層を
隣接させかつ交互に繰り返し配置することにより、パラ
ジウム酸化物の層の領域ではデポジットは押し退けら
れ、一方金属パラジウムの層の領域ではデポジットに対
する親和性が高いため、この金属パラジウムの層の領域
にデポジットが凝集し、この凝集体の酸化による堆積膨
張によって燃焼室部品との界面においてクラックが発生
し、結果としてデポジットが剥離し、デポジットの堆積
を抑制することができる。
【図１】本発明の燃焼室部品の一態様であるピストンの
側面図である。
側面図である。
【図２】図１に示すピストンの上面図である。
【図３】デポジット堆積抑制用の被覆を形成するための
マスクの略図である。
マスクの略図である。
【図４】実機にて36時間運転後の本発明のピストンと未
処理のピストンへのデポジットの堆積厚さを示すグラフ
である。
処理のピストンへのデポジットの堆積厚さを示すグラフ
である。
【図５】実機にて420 時間運転した際の、本発明のピス
トンにおけるデポジットの堆積厚さを示すグラフであ
る。
トンにおけるデポジットの堆積厚さを示すグラフであ
る。
【図６】ピストン頂面における金属パラジウム層の間の
距離に対する、ピストン頂面に堆積したデポジットの平
均厚さを示すグラフである。
距離に対する、ピストン頂面に堆積したデポジットの平
均厚さを示すグラフである。
１…ピストン頂面 ２…ピストンリング溝 ３…スカート部 ４…ピンボス部 ５…ピストンの燃焼室 ６…インテーク側バルブリセス ７…エギゾースト側バルブリセス ８…金属パラジウム層 ９…パラジウム酸化物層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｆ０２Ｆ 1/24 Ｆ０２Ｆ 1/24 Ｍ 3/14 3/14 (72)発明者 矢野 秀夫 愛知県刈谷市朝日町２丁目１番地 アイシ ン精機株式会社内 (72)発明者 小島 敏也 愛知県刈谷市朝日町２丁目１番地 アイシ ン精機株式会社内
Claims (1)
- 【請求項１】 燃焼室に面する表面上に金属パラジウム
の層とパラジウム酸化物の層が隣接しかつ交互に繰り返
し配置されてなることを特徴とする内燃機関の燃焼室部
品。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9009727A JPH10205334A (ja) | 1997-01-22 | 1997-01-22 | 内燃機関の燃焼室部品 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9009727A JPH10205334A (ja) | 1997-01-22 | 1997-01-22 | 内燃機関の燃焼室部品 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10205334A true JPH10205334A (ja) | 1998-08-04 |
Family
ID=11728353
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9009727A Pending JPH10205334A (ja) | 1997-01-22 | 1997-01-22 | 内燃機関の燃焼室部品 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10205334A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7743816B2 (en) | 2002-05-15 | 2010-06-29 | Behr Gmbh & Co. Kg | Switchable waste gas exchanger |
| CN113818970A (zh) * | 2021-08-10 | 2021-12-21 | 浙江吉利控股集团有限公司 | 一种发动机气缸盖、发动机、车辆及沉积物处理方法 |
-
1997
- 1997-01-22 JP JP9009727A patent/JPH10205334A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7743816B2 (en) | 2002-05-15 | 2010-06-29 | Behr Gmbh & Co. Kg | Switchable waste gas exchanger |
| US8365813B2 (en) | 2002-05-15 | 2013-02-05 | Behr Gmbh & Co. Kg | Switchable waste gas exchanger |
| CN113818970A (zh) * | 2021-08-10 | 2021-12-21 | 浙江吉利控股集团有限公司 | 一种发动机气缸盖、发动机、车辆及沉积物处理方法 |
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