内燃机的隔热涂层和隔热涂层的形成方法技术

本发明专利技术的课题是提供一种隔热性和强度优异的隔热涂层。解决手段是一种隔热涂层，其由(i)硅气凝胶粒子(二次粒子)和(ii)硅系粘合剂构成。隔热涂层的被覆厚度为数十～数百μm。硅气凝胶的粒径分布在下限Rmin～上限Rmax的范围。下限Rmin为10nm。上限Rmax等于隔热涂层的被覆厚度。

Thermal insulation coating of internal combustion engine and the forming method of thermal insulation coating

【技术实现步骤摘要】
内燃机的隔热涂层和隔热涂层的形成方法
本专利技术涉及内燃机的隔热涂层(heatinsulationcoating)和该隔热涂层的形成方法。
技术介绍
国际公开第2009/020206号公开了一种具备隔热涂层的内燃机。隔热涂层形成于燃烧室的壁面。隔热涂层由第1隔热材料和第2隔热材料构成。第1隔热材料由硅气凝胶这样隔热性高的材料构成。第2隔热材料由陶瓷、有机硅化合物这样强度高的材料构成。因此，该隔热涂层的隔热性和强度优异。另外，该国际公报公开了使第1隔热材料的粒径不均匀，根据隔热涂层的位置来变更第1隔热材料相对于膜整体的混入比例的例子。如果混入比例改变，则隔热性和强度根据根据隔热涂层的位置而改变。因此，在要求隔热性的位置增加混入比例，在要求强度的位置减少混合比例，能够进行这样的微调。现有技术文献专利文献1：国际公开第2009/020206号专利文献2：日本特开2017-031386号公报
技术实现思路
但是，如果为了提高隔热性而增加混入比例，则强度相应地下降。因此，现实中难以大幅地增加混入比例。另外，如果为了提高强度而减少混入比例，则隔热性相应地下降，变得难以实现隔热涂层本来的目的。这样，为了确定最佳的混入比例，存在不可避免的现实问题。另外，如果考虑涂布对象是燃烧室的壁面这样窄的范围，则现实中难以进行根据隔热涂层的位置而改变混入比例这样的微调。本专利技术的一个目的在于提供一种隔热性和强度优异的隔热涂层。本专利技术的另一目的在于提供具有实用性的隔热涂层的形成方法。第1专利技术是内燃机的隔热涂层，具有以下特征。所述隔热涂层在燃烧室的壁面以预定厚度形成。所述隔热涂层包含：粒径分布在预定范围的硅气凝胶的粒子、和将所述硅气凝胶的粒子彼此结合的硅系粘合剂。所述预定范围的下限为数十nm。所述预定范围的上限为10μm以上、并且等于所述预定厚度。另外，第2专利技术在第1专利技术中，还具有以下特征。所述硅气凝胶的粒子由粒径小于数百nm的小径群和粒径大于数百nm的大径群构成。属于所述小径群的硅气凝胶的粒子总数为属于所述大径群的硅气凝胶的粒子总数的104～105倍。另外，第3专利技术在第1专利技术或第2专利技术中，还具有以下特征。所述硅气凝胶的粒子和所述硅系粘合剂构成内层。在所述内层的表面形成有开孔，所述开孔形成于所述硅气凝胶的粒子间。在所述表面形成有将所述开孔密封的硅系外层。另外，第4专利技术在第1专利技术～第3专利技术的任一项中，还具有以下特征。所述隔热涂层还包含粒状非晶质二氧化硅，所述粒状非晶质二氧化硅被设置在形成于所述硅气凝胶的粒子间的间隙中。另外，第5专利技术是内燃机的隔热涂层的形成方法，具有以下特征。所述隔热涂层在燃烧室的壁面以预定厚度形成。所述形成方法具备：调制硅气凝胶的粒子的工序；从调制出的硅气凝胶的粒子中，对粒径属于预定范围的粒子进行分级的工序；调制包含经分级的硅气凝胶的粒子和硅酸系无机粘合剂的水溶液的浆料的工序；以及将调制出的浆料涂布到所述壁面的工序。所述预定范围的下限为数十nm。所述预定范围的上限为10μm以上，并且等于所述预定厚度。另外，第6专利技术在第5专利技术中，具有以下特征。所述浆料还包含粒径为数十～数百nm的粒状非晶质二氧化硅。另外，第7专利技术在第5专利技术或第6专利技术中，具有以下特征。所述形成方法在对所述硅气凝胶的粒子进行分级的工序和调制所述浆料的工序之间，还具备对经分级的硅气凝胶的粒子进行疏水化处理的工序。根据第1专利技术，隔热涂层所含的硅气凝胶的粒径分布在预定范围。预定范围的下限为数十nm，预定范围的上限至少为10μm以上。也就是说，隔热涂层中混合存在粒径为各种大小的粒子。当混合存在粒径为各种大小的粒子的情况下，与仅存在粒径均一的粒子的情况相比，能够提高隔热涂层中的粒子填充率。并且，如果粒子填充率高，则能够提高具有来自于硅气凝胶的高隔热性的隔热涂层的强度。根据第2专利技术，属于小径群的硅气凝胶的粒子总数是属于大径群的硅气凝胶的粒子总数的104～105倍。如果粒子总数的关系处于这样的关系，则成为属于小径群的粒子混入到形成在属于大径群的粒子间的间隙中的致密结构。因此，能够进一步提高粒子的填充率。因此，能够进一步提高隔热涂层的强度。根据第3专利技术，最表面由硅系外层构成。在硅气凝胶的粒子间形成有开孔。如果该开孔露出，则外部气体能够经由开孔混入到隔热涂层的内部。这点上，如果最表面由硅系外层构成，则能够赋予气体阻隔性。根据第4专利技术，在形成于硅气凝胶的粒子间的间隙中设置粒状非晶质二氧化硅。粒状非晶质二氧化硅聚集而成的结构体的气孔率低于硅气凝胶的粒子聚集而成的结构体。气孔率相对低意味着作为结构体相对坚固。因此，能够进一步提高隔热涂层的强度。根据第5专利技术，通过对粒径属于预定范围的粒子进行分级的工序，能够形成粒径为各种大小的粒子混合存在的隔热涂层。由于硅气凝胶的粒子的分级本身不是复杂的工序，所以在实用性方面不会产生问题。另外，预定范围的上限等于预定厚度。因此，能够将在隔热涂层表面产生由硅气凝胶粒子的尺寸引起的凹凸，结果因表面积增加而使热流量增加的情况防患于未然。根据第6专利技术，向浆料中追加粒径为数十～数百nm的粒状非晶质二氧化硅。如上所述，粒状非晶质二氧化硅聚集而成的结构体比硅气凝胶的粒子聚集而成的结构体坚固。因此，能够提高隔热涂层的强度。根据第7专利技术，在调制浆料的工序之前，实行经分级的硅气凝胶粒子的疏水化处理。如果实行疏水化处理，则在调制浆料的工序中，粘合剂成分混入硅气凝胶粒子具有的空隙中的情况能够被抑制。因此，能够抑制空隙被堵塞的情况。附图说明图1是说明本专利技术实施方式的隔热涂层应用的内燃机的构成例的图。图2是说明隔热涂层HC的第1构成例的示意图。图3是硅气凝胶的结构体的示意图。图4是示出硅气凝胶的二次粒子的粒度分布一例的图。图5是说明隔热涂层HC的第2构成例的示意图。图6是说明隔热涂层HC的第3构成例的示意图。图7是表示本专利技术实施方式的隔热涂层的热特性数据的图。图8是说明本专利技术实施方式的隔热涂层的形成方法的流程的图。附图标记说明10内燃机24燃烧室30硅气凝胶的结构体32硅气凝胶的粒子(二次粒子)36空隙HC隔热涂层Rmin下限Rmax上限GS小径群GL大径群NGS、NGL粒子总数IL内层OL外层具体实施方式以下，参照附图对本专利技术的实施方式进行说明。再者，对各图中相同的要素附带同一标记，省略重复的说明。另外，本专利技术不被以下实施方式限定。首先，参照图1～图7，对本专利技术的内燃机的隔热涂层的实施方式进行说明。1.内燃机的构成例图1是说明本实施方式隔热涂层所应用的内燃机(本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种内燃机的隔热涂层，是在燃烧室的壁面以预定厚度形成的隔热涂层，其特征在于，/n包含粒径分布在预定范围的硅气凝胶的粒子、以及将所述硅气凝胶的粒子彼此结合的硅系粘合剂，/n所述预定范围的下限为数十nm，/n所述预定范围的上限为10μm以上、并且等于所述预定厚度。/n

【技术特征摘要】
20181105 JP 2018-2079341.一种内燃机的隔热涂层，是在燃烧室的壁面以预定厚度形成的隔热涂层，其特征在于，
包含粒径分布在预定范围的硅气凝胶的粒子、以及将所述硅气凝胶的粒子彼此结合的硅系粘合剂，
所述预定范围的下限为数十nm，
所述预定范围的上限为10μm以上、并且等于所述预定厚度。


2.根据权利要求1所述的内燃机的隔热涂层，其特征在于，
所述硅气凝胶的粒子由粒径小于数百nm的小径群和粒径大于数百nm的大径群构成，
属于所述小径群的硅气凝胶的粒子总数是属于所述大径群的硅气凝胶的粒子总数的104～105倍。


3.根据权利要求1或2所述的内燃机的隔热涂层，其特征在于，
所述硅气凝胶的粒子和所述硅系粘合剂构成内层，
在所述内层的表面形成开孔，所述开孔形成于所述硅气凝胶的粒子间，
在所述表面形成有将所述开孔密封的硅系外层。


4.根据权利要求1～3中任一项所述的内燃...

【专利技术属性】
技术研发人员：川口晓生，梶川义明，
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