[发明专利]用于制造用于直喷式发动机的活塞的方法

说明书

准备用于柴油发动机的活塞作为用于直喷式发动机的活塞(步骤S1)，研磨所述活塞的空腔面(步骤S2)，并且掩蔽其挤压面(步骤S3)。接下来，在所述空腔面上形成高纯度铝覆层(步骤S4)，并且去除所述挤压面的掩蔽物且对活塞顶面的全部区域进行阳极氧化处理(步骤S5)。此后，掩蔽所述空腔面(步骤S6)，并且对所述挤压面进行密封处理(步骤S7)。

技术领域

本发明涉及一种用于制造用于直喷式发动机的活塞的方法。

背景技术

已经得知一种方法，其中对由铝合金制成的活塞的顶面进行阳极氧化处理以形成阳极氧化物覆层，并且对由此形成的阳极氧化物覆层的表面进行密封处理。例如，在日本特开专利No.2012-72745中，公开了一种用于制造活塞的方法，其包括通过对由铝合金制成的活塞的顶面进行阳极氧化处理来形成多孔层的步骤和通过将Y₂O₃稳定的ZrO₂粉末等离子地喷射到多孔层上来形成覆盖多孔层的表面的包覆层的步骤。与普通的阳极氧化物覆层相似，多孔层具有在阳极氧化处理的过程中形成的大量细孔，并且与常规的基于陶瓷的隔热覆层相比具有更低的热传导率和更低的单位体积热容量。此外，包覆层形成为阻塞多孔层的细孔的开口，并且Y₂O₃稳定的ZrO₂具有比铝合金低的热传导率。因此，根据由包覆层和多孔层构成的隔热覆层，能实现低的热传导率和低的单位体积热容量。

此外，在日本特开专利No.2010-249008中，公开了一种通过将有机硅溶液涂布到形成在活塞的顶面上的阳极氧化物覆层的最外侧表面上并执行热处理而在活塞的顶面上形成氧化硅覆层的技术。与上述包覆层相似，阳极氧化物覆层中的细孔的开口能由氧化硅覆层阻塞。通过这种由氧化硅覆层和阳极氧化物覆层构成的隔热覆层也能实现低的热传导率和低的单位体积热容量。

引用清单

专利文献

专利文献1：日本特开专利No.2012-72745

专利文献2：日本特开专利No.2010-249008

发明内容

技术问题

一般用在活塞中的铝合金包含用于提高其机械特性的添加剂。然而，存在这样的问题，即此类添加剂(主要为硅)抑制阳极氧化物覆层的形成，并且导致在所形成的阳极氧化物覆层的表面上产生微细的凹凸。如果阳极氧化物覆层的表面上产生凹凸，则传热面积增大并且因此借助于阳极氧化物覆层提高隔热特性的效果受到损失。此外，如果阳极氧化物覆层的表面上产生凹凸，则通过燃料的燃烧生成的火焰的流动性(火焰的生长速度)下降并且燃烧效率恶化。在这方面，根据诸如包覆层或氧化硅覆层的上述密封覆层，由于密封覆层能覆盖阳极氧化物覆层的表面上的凹凸并且使隔热覆层的表面平滑化，所以与仅由阳极氧化物覆层构成的隔热覆层相比存在能抑制火焰的流动性下降的优点。

然而，发明人发现，当具有形成在其顶面上的上述类型的密封覆层的活塞应用于柴油发动机或某些类型的汽油发动机时会产生以下问题。即，在将燃料直接喷射到呈凹状形成在活塞的顶面中的空腔部内的直喷式发动机中，由于将燃料以高压喷射到空腔部中而产生火焰。因此，存在形成在空腔部中的密封覆层易于由以高压喷射的燃料的穿透力局部地损伤的问题。如果密封覆层局部地损伤，则这种损伤很可能会影响所产生的火焰的流动性。此外，如果损伤继续发展并且密封覆层的断片从空腔部剥离，则存在气缸孔将被所剥离的断片损伤或者所剥离的断片将咬入活塞环槽中并且导致发动机性能下降的风险。

已考虑上述问题而做出本发明。即，本发明的一个目的在于，在用于直喷式发动机的具有形成在其顶面上的密封覆层的活塞中抑制所喷射的燃料对密封覆层造成的损伤的发生。

问题的解决方案

第一发明是一种用于制造用于直喷式发动机的活塞的方法，所述直喷式发动机将燃料直接喷射到呈凹状形成在活塞顶面中的空腔部中，所述方法包括：