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JP2008038631A - Flow passage arranging member of internal combustion engine - Google Patents

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JP2008038631A
JP2008038631A JP2006210221A JP2006210221A JP2008038631A JP 2008038631 A JP2008038631 A JP 2008038631A JP 2006210221 A JP2006210221 A JP 2006210221A JP 2006210221 A JP2006210221 A JP 2006210221A JP 2008038631 A JP2008038631 A JP 2008038631A
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JP
Japan
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coating film
combustion engine
internal combustion
oil
base material
Prior art date
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Pending
Application number
JP2006210221A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Fumiyasu Sugiyama
文康 杉山
Takafumi Ninomiya
孝文 二宮
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Aisan Industry Co Ltd
Canon Machinery Inc
Original Assignee
Aisan Industry Co Ltd
Canon Machinery Inc
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Publication date
Application filed by Aisan Industry Co Ltd, Canon Machinery Inc filed Critical Aisan Industry Co Ltd
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Priority to US11/828,611 priority patent/US7455045B2/en
Priority to DE102007035287A priority patent/DE102007035287A1/en
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an effective technology for surely preventing accumulation of a deposit, in a flow passage arranging member arranged in a flow passage for flowing gas of an internal combustion engine. <P>SOLUTION: This intake device 100 is constituted by applying a coating film of a lipophilic component to a surface of a base material of an oil-repellent resin, further applying groove forming processing such as exposing the base material of the oil repellent resin by laser beam machining, or applying a coating film of an oil-repellent component to a surface of a base material of a lipophilic resin, and further applying groove forming processing such as exposing the base material of the lipophilic resin by laser beam machining, in at least one of an outer peripheral end surface 104a of a throttle valve 104 and an opposed surface 102a opposed to the throttle valve 104 among respective parts of a bore part 102. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、内燃機関のガスが流通する流通経路に配設される流通経路配設部材に関するものである。   The present invention relates to a flow passage arrangement member arranged in a flow passage through which a gas of an internal combustion engine flows.

従来、内燃機関においては、法規制などによって燃費低減に対する要請が高まっており、これに対処する種々の方策が検討されている。その一つとして、内燃機関の吸入空気量を制御するスロットバルブの全閉時における漏れ空気量を低減し、これによって内燃機関のアイドル回転時の燃費を低減するのが効果的とされる。
そこで、下記特許文献1には、スロットルバルブの外周端面と、ボア内壁のスロットルバルブ対向面との少なくとも一方に、非付着性のコーティング膜が形成された吸気装置が開示されている。しかしながら、この特許文献1に記載の吸気装置では、非付着性のコーティング膜の表面に一旦薄い油膜が形成されてしまうとそこを起点としてデポジットが堆積してしまうため、デポジットの堆積を確実に抑えるのが難しいという問題が生じる。従って、予めデポジットの堆積を見込んでスロットルバルブとボア内壁との間のクリアランスを設計する必要があるため、その分スロットバルブの全閉時における漏れ空気量が増加し、結果的に内燃機関のアイドル回転時の燃費が悪化することとなる。また、このようなデポジットの堆積防止に関しては、内燃機関の吸気装置のみならず、内燃機関のガスが流通する流通経路に配設される種々の流通経路配設部材について要請される。
特開平8−14069号公報
2. Description of the Related Art Conventionally, in an internal combustion engine, there is an increasing demand for reduction in fuel consumption due to laws and regulations, and various measures for dealing with this are being studied. As one of them, it is effective to reduce the leakage air amount when the slot valve for controlling the intake air amount of the internal combustion engine is fully closed, thereby reducing the fuel consumption during idling of the internal combustion engine.
Therefore, Patent Document 1 below discloses an intake device in which a non-adhesive coating film is formed on at least one of the outer peripheral end surface of the throttle valve and the throttle valve facing surface of the bore inner wall. However, in the air intake device described in Patent Document 1, once a thin oil film is formed on the surface of the non-adhesive coating film, the deposit is deposited starting from the thin oil film, so that the deposit accumulation is reliably suppressed. The problem that it is difficult to occur. Therefore, since it is necessary to design the clearance between the throttle valve and the bore inner wall in advance in consideration of deposit accumulation, the amount of leakage air when the slot valve is fully closed increases accordingly, resulting in the idling of the internal combustion engine. The fuel consumption at the time of rotation will deteriorate. Further, regarding the prevention of deposit accumulation, there is a demand not only for the intake device of the internal combustion engine, but also for various flow path arrangement members arranged in the flow path through which the gas of the internal combustion engine flows.
JP-A-8-14069

そこで、本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、内燃機関のガスが流通する流通経路に配設される流通経路配設部材において、デポジットの堆積をより確実に防止するのに有効な技術を提供することを課題とする。   Therefore, the present invention has been made in view of such a point, and is effective in more reliably preventing deposit accumulation in a flow path disposing member disposed in a flow path through which the gas of the internal combustion engine flows. It is an issue to provide a new technology.

上記課題を達成するため、各請求項記載の発明が構成される。これら各請求項に記載の発明は、自動車、船舶、作業用機械などに搭載されるエンジンや、その他の内燃機関において、吸気や排気などのガスが流通する流通経路に配設される流通経路配設部材の構成に適用され得る。本明細書における「流通経路配設部材」には、内燃機関の吸気経路、排気経路、インジェクタ部などに配設される種々の部材などが広く包含される。具体的には、吸気経路に配設される吸気装置のスロットルバルブやスロットルボディ、排気経路に配設されるEGR装置(排気ガス再循環装置)のバルブ、エンジンバルブ、スワールコントロールバルブ、インジェクタ噴射部などが、ここでいう流通経路配設部材として挙げられる。   In order to achieve the above object, the invention described in each claim is configured. The invention described in each of these claims relates to a distribution route distribution provided in a distribution route through which a gas such as intake air or exhaust gas flows in an engine mounted on an automobile, a ship, a work machine, or the like, or other internal combustion engine. It can be applied to the configuration of the installation member. The “distribution path arrangement member” in the present specification widely includes various members arranged in the intake path, the exhaust path, the injector portion, and the like of the internal combustion engine. Specifically, the throttle valve and throttle body of the intake device disposed in the intake path, the valve of the EGR device (exhaust gas recirculation device) disposed in the exhaust path, the engine valve, the swirl control valve, the injector injection unit Etc. are mentioned as the distribution channel arrangement member here.

(本発明の第1発明)
前記課題を解決する本発明の第1発明は、請求項1に記載されたとおりの内燃機関の流通経路配設部材である。
請求項1に記載のこの流通経路配設部材は、内燃機関のガスが流通する流通経路に配設される部材であって、少なくとも基材、コーティング膜及び凹部によって構成される。
本発明の基材は、撥油成分からなり、典型的には撥油性の樹脂材料によって構成される。本発明のコーティング膜は、基材の表面を被覆する、親油成分からなるコーティング膜として構成される。本発明において、コーティング膜は、単一層のコーティング被膜であってもよいし、或いは複数層のコーティング被膜であってもよい。例えば、素地に対し単一層のコーティング被膜を施した場合には、素地自体が基材とされ、内側が撥油成分の被膜で外側が親油成分の被膜とされた二層のコーティング膜を素地に対して施した場合には、内側に施された撥油成分の被膜が基材とされる。本発明の凹部は、コーティング膜の膜厚方向に関し凹み形状とされて、基材が露出する部位として構成される。そして、流通経路配設部材の表面が、コーティング膜の親油成分と、凹部にて露出した基材の撥油成分とによって構成されている。この凹部は、典型的には基材にコーティング膜が成膜された後に、このコーティング膜の表面に対し加工される。この凹部の形状に関しては、溝形状、穴形状などを適宜採用することができる。これにより、コーティング膜表面が凹凸状とされる。
(First invention of the present invention)
A first aspect of the present invention for solving the above-described problems is a flow path disposing member for an internal combustion engine as set forth in claim 1.
The flow path disposing member according to claim 1 is a member disposed in the flow path through which the gas of the internal combustion engine flows, and is constituted by at least a base material, a coating film, and a recess.
The base material of the present invention comprises an oil repellent component and is typically composed of an oil repellent resin material. The coating film of this invention is comprised as a coating film which consists of a lipophilic component which coat | covers the surface of a base material. In the present invention, the coating film may be a single-layer coating film or a multi-layer coating film. For example, when a single layer coating film is applied to the substrate, a two-layer coating film in which the substrate itself is the base material, the inner side is the oil-repellent component coating, and the outer side is the lipophilic component coating is the substrate. When applied to the film, an oil repellent component film applied on the inside is used as the base material. The recessed part of this invention is made into a recessed shape regarding the film thickness direction of a coating film, and is comprised as a site | part which a base material exposes. And the surface of the distribution path arrangement | positioning member is comprised by the lipophilic component of a coating film, and the oil-repellent component of the base material exposed in the recessed part. The recess is typically processed on the surface of the coating film after the coating film is formed on the substrate. As for the shape of the recess, a groove shape, a hole shape, or the like can be appropriately employed. Thereby, the coating film surface is made uneven.

ところで、内燃機関のガスが流通する流通経路に配設される流通経路配設部材においては、ガス中に含まれる油分によって油膜が形成されると、そこを起点としてデポジットが堆積することが懸念される。そこで、本発明では、油膜の形成防止を図ることによってデポジットの堆積を防止するべく、流通経路配設部材の表面を、コーティング膜の親油成分と、凹部にて露出した前記基材の撥油成分とによって構成することとしている。   By the way, in the flow path arrangement member arranged in the flow path through which the gas of the internal combustion engine flows, there is a concern that when an oil film is formed by the oil contained in the gas, deposits are accumulated starting from the oil film. The Therefore, in the present invention, in order to prevent deposit accumulation by preventing the formation of an oil film, the surface of the flow path disposing member is made to have the lipophilic component of the coating film and the oil repellency of the base material exposed in the recess. It is supposed to be composed of components.

本発明において、コーティング膜の親油成分は、油滴になじみ易く、従って油滴を引きつける吸引力を付与する。一方、基材の撥油成分は、流通経路配設部材の表面から油滴を浮かせる反発力を付与する。従って、撥油成分及び親油成分が互いに分散されることによって、油滴に対し吸引力及び反発力の2つの力を常に作用させることとなる。これにより、油滴は反発力によって浮き上がりつつ、且つ吸引力によって下方へと引き付けられるため、油膜は流通経路配設部材の表面に残存することなく、当該表面上を容易に滑落することとなる。更に、本発明では、表面に複数の凹部を設けることによって当該表面が凹凸状とされ、これによって表面積を増大させることができるため、油滑落性能をより向上させることが可能となる。すなわち、表面積が増えることによって、親水成分に関しては油滴の吸引作用がより強調され(油滴が濡れ広がり易くなり)、また撥油成分に関しては油滴の反発作用がより強調されることとなり(油滴を弾き易くなり)、これが油滑落性能を高める要因となる。かくして、流通経路配設部材の表面に油膜が形成されるのを防止することができ、これによってデポジットの堆積が防止される。   In the present invention, the lipophilic component of the coating film is easily adapted to the oil droplets, and therefore provides a suction force that attracts the oil droplets. On the other hand, the oil repellent component of the base material imparts a repulsive force that causes oil droplets to float from the surface of the flow path arranging member. Therefore, when the oil repellent component and the lipophilic component are dispersed with each other, two forces of a suction force and a repulsive force are always applied to the oil droplets. As a result, the oil droplet is lifted by the repulsive force and attracted downward by the suction force, so that the oil film easily slides on the surface without remaining on the surface of the flow path arranging member. Furthermore, in this invention, since the said surface is made uneven | corrugated by providing a several recessed part in the surface, and this can increase a surface area, it becomes possible to improve oil sliding-off performance more. That is, by increasing the surface area, the oil droplet suction action is more emphasized with respect to the hydrophilic component (the oil drop is more likely to spread out), and the oil droplet repulsion action is more emphasized with respect to the oil repellent component ( This makes it easier to play oil droplets), and this is a factor that improves oil sliding performance. Thus, an oil film can be prevented from being formed on the surface of the flow path arranging member, thereby preventing deposits from being deposited.

なお、本発明における基材の撥油成分としては、テトラフロオロエチレンコポリマー(TEFC)をはじめ、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、パーフルオロアルコキシアルカン(PFEP)などからなるフッ素樹脂を用いることができる。また、本発明におけるコーティング膜の親油成分としては、シリコーン樹脂(変性オルガノポリシロキサン等)、無機酸化ケイ素(SiO)、メチル基修飾ポリマー(ポロプロピレン(PP)等)、金属(Ni、Co、Mn等)及び金属酸化物を用いることができる。 In addition, as the oil repellent component of the base material in the present invention, a fluororesin composed of tetrafluoroethylene copolymer (TEFC), polytetrafluoroethylene (PTFE), perfluoroalkoxyalkane (PFEP), or the like can be used. . In addition, as the lipophilic component of the coating film in the present invention, silicone resin (modified organopolysiloxane, etc.), inorganic silicon oxide (SiO 2 ), methyl group-modified polymer (polypropylene (PP), etc.), metal (Ni, Co) , Mn, etc.) and metal oxides can be used.

(本発明の第2発明)
前記課題を解決する本発明の第2発明は、請求項2に記載されたとおりの内燃機関の流通経路配設部材である。
請求項2に記載のこの流通経路配設部材は、内燃機関のガスが流通する流通経路に配設される部材であって、少なくとも基材、コーティング膜及び凹部によって構成される。
本発明の基材は、親油成分からなり、典型的には親油性の樹脂材料によって構成される。本発明のコーティング膜は、基材の表面を被覆する、撥油成分からなるコーティング膜として構成される。本発明において、コーティング膜は、単一層のコーティング被膜であってもよいし、或いは複数層のコーティング被膜であってもよい。例えば、素地に対し単一層のコーティング被膜を施した場合には、素地自体が基材とされ、内側が親油成分の被膜で外側が撥油成分の被膜とされた二層のコーティング膜を素地に対して施した場合には、内側に施された親油成分の被膜が基材とされる。本発明の凹部は、コーティング膜の膜厚方向に関し凹み形状とされて、基材が露出する部位として構成される。そして、流通経路配設部材の表面が、コーティング膜の撥油成分と、凹部にて露出した基材の親油成分とによって構成されている。この凹部の形状に関しては、請求項1に記載の流通経路配設部材における凹部と同様の構成とされる。
本発明では、油膜の形成防止を図ることによってデポジットの堆積を防止するべく、流通経路配設部材の表面を、コーティング膜の撥油成分と、凹部にて露出した基材の親油成分とによって構成することとしている。
(Second invention of the present invention)
A second invention of the present invention that solves the above-mentioned problems is a flow path arranging member for an internal combustion engine as set forth in claim 2.
According to a second aspect of the present invention, the flow path disposing member is a member disposed in the flow path through which the gas of the internal combustion engine flows, and is constituted by at least a base material, a coating film, and a recess.
The base material of the present invention comprises a lipophilic component and is typically composed of a lipophilic resin material. The coating film of this invention is comprised as a coating film which consists of an oil-repellent component which coat | covers the surface of a base material. In the present invention, the coating film may be a single-layer coating film or a multi-layer coating film. For example, when a single-layer coating film is applied to the substrate, the substrate itself is a two-layer coating film in which the substrate itself is a base material, the inside is a lipophilic component coating, and the outside is an oil-repellent component coating. When applied to the film, a film of a lipophilic component applied on the inside is used as a base material. The recessed part of this invention is made into a recessed shape regarding the film thickness direction of a coating film, and is comprised as a site | part which a base material exposes. Then, the surface of the flow path arranging member is constituted by the oil repellent component of the coating film and the lipophilic component of the base material exposed in the recess. The shape of the recess is the same as that of the recess in the flow path disposing member according to claim 1.
In the present invention, in order to prevent deposit accumulation by preventing formation of an oil film, the surface of the flow path arranging member is formed by the oil repellent component of the coating film and the lipophilic component of the base material exposed in the recess. It is going to be composed.

本発明において、基材の親油成分は、油滴になじみ易く、従って油滴を引きつける吸引力を付与する。一方、コーティング膜の撥油成分は、流通経路配設部材の表面から油滴を浮かせる反発力を付与する。従って、撥油成分及び親油成分が互いに分散されることによって、油滴に対し吸引力及び反発力の2つの力を常に作用させることとなる。これにより、油滴は反発力によって浮き上がりつつ、且つ吸引力によって下方へと引き付けられるため、油膜は流通経路配設部材の表面に残存することなく、当該表面上を容易に滑落することとなる。更に、本発明では、表面に複数の凹部を設けることによって当該表面が凹凸状とされ、これによって表面積を増大させることができるため、油滑落性能をより向上させることが可能となる。すなわち、表面積が増えることによって、親水成分に関しては油滴の吸引作用がより強調され(油滴が濡れ広がり易くなり)、また撥油成分に関しては油滴の反発作用がより強調されることとなり(油滴を弾き易くなり)、これが油滑落性能を高める要因となる。かくして、流通経路配設部材の表面に油膜が形成されるのを防止することができ、これによってデポジットの堆積が防止される。   In the present invention, the lipophilic component of the base material is easily adapted to the oil droplets, and thus provides a suction force that attracts the oil droplets. On the other hand, the oil repellent component of the coating film imparts a repulsive force that causes oil droplets to float from the surface of the flow path arranging member. Therefore, when the oil repellent component and the lipophilic component are dispersed with each other, two forces of a suction force and a repulsive force are always applied to the oil droplets. As a result, the oil droplet is lifted by the repulsive force and attracted downward by the suction force, so that the oil film easily slides on the surface without remaining on the surface of the flow path arranging member. Furthermore, in this invention, since the said surface is made uneven | corrugated by providing a several recessed part in the surface, and this can increase a surface area, it becomes possible to improve oil sliding-off performance more. That is, by increasing the surface area, the oil droplet suction action is more emphasized with respect to the hydrophilic component (the oil drop is more likely to spread out), and the oil droplet repulsion action is more emphasized with respect to the oil repellent component ( This makes it easier to play oil droplets), and this is a factor that improves oil sliding performance. Thus, an oil film can be prevented from being formed on the surface of the flow path arranging member, thereby preventing deposits from being deposited.

なお、本発明におけるコーティング膜の撥油成分としては、テトラフロオロエチレンコポリマー(TEFC)をはじめ、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、パーフルオロアルコキシアルカン(PFEP)などからなるフッ素樹脂を用いることができる。また、本発明における基材の親油成分としては、シリコーン樹脂(変性オルガノポリシロキサン等)、無機酸化ケイ素(SiO)、メチル基修飾ポリマー(ポロプロピレン(PP)等)、金属(Ni、Co、Mn等)及び金属酸化物を用いることができる。 As the oil repellent component of the coating film in the present invention, a fluororesin composed of tetrafluoroethylene copolymer (TEFC), polytetrafluoroethylene (PTFE), perfluoroalkoxyalkane (PFEP), or the like can be used. . In addition, as the lipophilic component of the base material in the present invention, silicone resin (modified organopolysiloxane etc.), inorganic silicon oxide (SiO 2 ), methyl group modified polymer (polypropylene (PP) etc.), metal (Ni, Co) , Mn, etc.) and metal oxides can be used.

(本発明の第3発明)
前記課題を解決する本発明の第3発明は、請求項3に記載されたとおりの内燃機関の流通経路配設部材である。
請求項3に記載のこの流通経路配設部材では、請求項1または請求項2に記載の凹部は、断面円弧状とされた溝部として構成され、且つ複数の溝部が互いに平行状に配置されている。このような構成によれば、表面の凹部を断面円弧状の溝部とすることで、流通経路における気流などによって乱流を発生させることができ、表面の油滴を飛散させるのに効果的である。また、本発明では、溝部の延在方向と交差する方向が、当該流通経路配設部材の表面に付着した油滴の滑落方向として規定される。このような構成によれば、油滑落性に関し油滴が一定方向に滑落するように制御することが可能となる。
(Third invention of the present invention)
A third invention of the present invention for solving the above-mentioned problems is a flow path disposing member for an internal combustion engine as described in claim 3.
In this flow path arranging member according to claim 3, the recess according to claim 1 or 2 is configured as a groove having an arcuate cross section, and the plurality of grooves are arranged in parallel to each other. Yes. According to such a configuration, since the concave portion on the surface is a groove portion having an arc cross section, turbulent flow can be generated by an air flow or the like in the circulation path, which is effective for scattering oil droplets on the surface. . Moreover, in this invention, the direction which cross | intersects the extension direction of a groove part is prescribed | regulated as a sliding direction of the oil droplet adhering to the surface of the said distribution path | route arrangement | positioning member. According to such a configuration, it is possible to control the oil drop so that the oil droplet slides in a certain direction.

(本発明の第4発明)
前記課題を解決する本発明の第4発明は、請求項4に記載されたとおりの内燃機関の流通経路配設部材である。
請求項4に記載のこの流通経路配設部材では、請求項3に記載の溝部の基準設定寸法に関し、溝深さが100〜400nm、溝幅が100〜800nmとされている。当該形状の溝部は、油滑落性に関し油滴が一定方向に滑落するように制御するのに有効とされる。なお、当該形状の溝部の形成に関しては、必要に応じた溝加工方法を用いることができ、典型的にはフェムト秒レーザー加工などのレーザー加工を用いるのが好ましい。このフェムト秒レーザー加工によって形成された微細周期溝は、いわゆる「プラトー率」が高く、研磨加工などによって形成された同じ面粗さの溝部に比して、油滴の滑落性を向上させるのに効果的である。
(Fourth invention of the present invention)
A fourth invention of the present invention that solves the above-mentioned problems is a flow path arranging member for an internal combustion engine as set forth in claim 4.
In this flow path disposing member according to claim 4, the groove depth is set to 100 to 400 nm and the groove width is set to 100 to 800 nm with respect to the reference set dimension of the groove portion according to claim 3. The groove portion of the shape is effective for controlling the oil drop so that the oil droplet slides in a certain direction. In addition, regarding formation of the groove part of the said shape, the groove processing method as needed can be used, and it is preferable to use laser processing, such as femtosecond laser processing typically. The fine periodic grooves formed by this femtosecond laser processing have a high so-called “plateau rate”, and improve the oil drop sliding performance compared to grooves with the same surface roughness formed by polishing or the like. It is effective.

(本発明の第5発明)
前記課題を解決する本発明の第5発明は、請求項5に記載されたとおりの内燃機関の流通経路配設部材である。
請求項5に記載のこの流通経路配設部材は、請求項1〜請求項4のうちのいずれか1項に記載の構成において、内燃機関に吸気ガスを供給する流通経路としての吸気経路に配設され、ボア部及びスロットルバルブを少なくとも備える。本発明のボア部は、吸気経路に連通する構成とされる。本発明のスロットルバルブは、ボア部に収容されて当該ボア部を開閉する構成とされる。本発明では、特にスロットルバルブの外周端部と、ボア部の各部位のうち当該スロットルバルブと対向する対向部との少なくとも一方の基材表面にコーティング膜及び複数の凹部を備える構成とされる。
(Fifth invention of the present invention)
A fifth invention of the present invention for solving the above-mentioned problems is a flow path disposing member for an internal combustion engine as described in claim 5.
According to a fifth aspect of the present invention, in the configuration according to any one of the first to fourth aspects, the flow path disposing member is disposed in an intake path as a flow path for supplying intake gas to the internal combustion engine. Provided with at least a bore portion and a throttle valve. The bore portion of the present invention is configured to communicate with the intake path. The throttle valve of the present invention is configured to be accommodated in the bore portion and open and close the bore portion. In the present invention, in particular, a coating film and a plurality of recesses are provided on the surface of at least one of the outer peripheral end portion of the throttle valve and the facing portion facing the throttle valve among the portions of the bore portion.

本構成に関しては、スロットルバルブの外周端部と、ボア部の各部位のうち当該スロットルバルブと対向する対向部の両方の基材表面にコーティング膜及び複数の凹部が設けられてもよいし、或いはスロットルバルブの外周端部と、ボア部の各部位のうち当該スロットルバルブと対向する対向部のいずれか一方の基材表面にコーティング膜及び複数の凹部が設けられてもよい。スロットルバルブに関しては、少なくともスロットルバルブの外周端部にコーティング膜及び複数の凹部が設けられればよく、当該外周端部のみにコーティング膜及び複数の凹部を設けてもよいし、或いは当該外周端部を含むスロットルバルブ全体にコーティング膜及び複数の凹部を設けてもよい。また、ボア部に関しては、少なくともスロットルバルブとの対向部位にコーティング膜及び複数の凹部が設けられればよく、当該対向部位のみにコーティング膜及び複数の凹部を設けてもよいし、或いは当該対向部位を含むボア部全体、更にはバルブハウジング全体にコーティング膜及び複数の凹部を設けてもよい。   With regard to this configuration, a coating film and a plurality of recesses may be provided on the base material surfaces of both the outer peripheral end portion of the throttle valve and the opposing portion of the bore portion facing the throttle valve, or A coating film and a plurality of recesses may be provided on the surface of any one of the outer peripheral end portion of the throttle valve and the facing portion of the bore portion facing the throttle valve. With respect to the throttle valve, it is sufficient that a coating film and a plurality of concave portions are provided at least on the outer peripheral end portion of the throttle valve, and a coating film and a plurality of concave portions may be provided only on the outer peripheral end portion, or the outer peripheral end portion may be provided. The entire throttle valve including the coating film may be provided with a coating film and a plurality of recesses. Further, with respect to the bore portion, it suffices that at least a coating film and a plurality of recesses are provided at a portion facing the throttle valve, and a coating film and a plurality of recesses may be provided only at the facing portion. A coating film and a plurality of recesses may be provided on the entire bore portion including the entire valve housing.

このような構成によれば、デポジットの堆積を見込んでスロットルバルブとその対向面との間のクリアランスを広げる必要がなく、このクリアランスを抑えることができるため、スロットルバルブの全閉時における漏れ空気量を低減し、これによって内燃機関のアイドル回転時の燃費を低減することが可能となる。   According to such a configuration, it is not necessary to widen the clearance between the throttle valve and the opposite surface in anticipation of deposit accumulation, and this clearance can be suppressed, so the amount of air leaked when the throttle valve is fully closed This makes it possible to reduce fuel consumption during idling of the internal combustion engine.

以上のように、本発明によれば、内燃機関のガスが流通する流通経路に配設される、内燃機関の流通経路配設部材において、デポジットの堆積をより確実に防止することが可能となった。   As described above, according to the present invention, it is possible to more reliably prevent deposits from being deposited in the flow path arrangement member of the internal combustion engine disposed in the flow path through which the gas of the internal combustion engine flows. It was.

以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ詳細に説明する。図1には、本発明における「内燃機関の流通経路配設部材」の一実施の形態である吸気装置100の構成が示される。ここでいう「内燃機関」には、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンをはじめとする各種の内燃機関が包含される。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 shows a configuration of an intake device 100 which is an embodiment of a “flow passage arrangement member of an internal combustion engine” in the present invention. The “internal combustion engine” here includes various internal combustion engines including a gasoline engine and a diesel engine.

図1に示す吸気装置100は、内燃機関に吸気ガスを供給する吸気経路(流通経路)に配設され、内燃機関に対し吸気を導入する装置として構成される。この吸気装置100が、本発明における「流通経路配設部材」を構成する。
この吸気装置100は、吸気経路に連通するボア部102を有する金属製のスロットルボディ(「バルブハウジング」ともいう)101、このスロットルボディ101に対しバルブシャフト105を介して支持されるスロットルバルブ104を備える。このスロットルバルブ104は、「バタフライバルブ」或いは「弁体」とも称呼される。また、特に図示しないものの、バルブシャフト105は、更にレバー及びロッドを介してアクチュエータに接続されており、このアクチュエータによってスロットルバルブ104の弁開度が制御されて内燃機関の吸入空気量が制御されるように構成されている。このアクチュエータとしては、電動式のアクチュエータや負圧式のアクチュエータなどが用いられる。なお、ここでいうボア部102が本発明における「ボア部」に相当し、スロットルバルブ104が本発明における「スロットルバルブ」に相当する。
An intake device 100 shown in FIG. 1 is arranged in an intake path (distribution path) for supplying intake gas to an internal combustion engine, and is configured as an apparatus for introducing intake air into the internal combustion engine. The intake device 100 constitutes a “distribution path arrangement member” in the present invention.
The intake device 100 includes a metal throttle body (also referred to as a “valve housing”) 101 having a bore portion 102 communicating with an intake path, and a throttle valve 104 supported by the throttle body 101 via a valve shaft 105. Prepare. The throttle valve 104 is also referred to as “butterfly valve” or “valve element”. Although not particularly shown, the valve shaft 105 is further connected to an actuator via a lever and a rod, and the valve opening degree of the throttle valve 104 is controlled by this actuator to control the intake air amount of the internal combustion engine. It is configured as follows. As this actuator, an electric actuator, a negative pressure actuator, or the like is used. The bore portion 102 here corresponds to the “bore portion” in the present invention, and the throttle valve 104 corresponds to the “throttle valve” in the present invention.

スロットルボディ101は、鉄、鉄合金(炭素鋼、特殊鋼、耐熱鋼、ステンレス鋼など)、銅、銅合金、ニッケル、ニッケル合金、コバルト、コバルト合金などの金属材料によって適宜構成される。スロットルバルブ104は、フェライト系やオーステナイト系のステンレス材料を主体として構成される。   The throttle body 101 is appropriately configured by a metal material such as iron, iron alloy (carbon steel, special steel, heat-resistant steel, stainless steel, etc.), copper, copper alloy, nickel, nickel alloy, cobalt, and cobalt alloy. The throttle valve 104 is mainly composed of a ferritic or austenitic stainless material.

ところで、内燃機関においては、法規制などによって燃費低減に対する要請が高まっており、これに対処する種々の方策が検討されている。本実施の形態では、この要請に応えるべく、内燃機関の吸入空気量を制御するスロットルバルブ104の全閉時における漏れ空気量を低減し、これによって内燃機関のアイドル回転時の燃費を低減することとしている。具体的には、スロットルバルブ104の全閉時における漏れ空気量を低減する方策として、スロットルバルブ104の外周端面104aと、ボア部102の各部位のうちスロットルバルブ104と対向する対向面102aの両方の部位に、油滑落性の高いコーティング膜110を設けている。
なお、ここでいうスロットルバルブ104の外周端面104aが、本発明における「スロットルバルブの外周端部」に相当し、ボア部102の対向面102aが、本発明における「対向部」に相当する。
By the way, in an internal combustion engine, the request | requirement with respect to a fuel consumption reduction is increasing by the legal regulations etc., and various measures to cope with this are examined. In the present embodiment, in order to meet this demand, the amount of leaked air when the throttle valve 104 that controls the intake air amount of the internal combustion engine is fully closed is reduced, thereby reducing the fuel consumption during idling of the internal combustion engine. It is said. Specifically, as a measure for reducing the amount of air leakage when the throttle valve 104 is fully closed, both the outer peripheral end surface 104a of the throttle valve 104 and the opposing surface 102a facing the throttle valve 104 among the respective portions of the bore portion 102 are used. The coating film 110 with high oil slidability is provided at the part.
The outer peripheral end surface 104a of the throttle valve 104 here corresponds to the “outer peripheral end portion of the throttle valve” in the present invention, and the opposing surface 102a of the bore portion 102 corresponds to the “opposing portion” in the present invention.

このコーティング膜110は、従来の非着性コーティングとは異なり、コーティング膜表面に油膜を残存させることなく油分を滑落させる機能を有するコーティング膜として構成される。このコーティング膜110の具体的な構成に関しては、図2が参照される。図2には、本実施の形態のスロットルバルブ104の外周端面104aにおいて、基材103上のコーティング膜110の様子が模式的に示される。なお、本構成は、ボア部102の対向面102aにおいて、基材上に形成されるコーティング膜110についても同様である。   Unlike the conventional non-stick coating, the coating film 110 is configured as a coating film having a function of sliding off oil without leaving an oil film on the surface of the coating film. For the specific configuration of the coating film 110, reference is made to FIG. FIG. 2 schematically shows the state of the coating film 110 on the base material 103 on the outer peripheral end face 104a of the throttle valve 104 of the present embodiment. This configuration is the same for the coating film 110 formed on the substrate on the facing surface 102a of the bore 102.

図2に示すように、本実施の形態のコーティング膜110は、撥油成分である(撥油基を含む)テトラフロオロエチレンコポリマーがベースとなり、この撥油成分に対し親油成分である(親油成分を含む)シリコーン樹脂が分散している。反対に、親油成分であるシリコーン樹脂をベースとして、この親油成分に対し撥油成分であるテトラフロオロエチレンコポリマーを分散させてもよい。また、撥油成分及び親油成分を予め混合させてもよい。これらの各手法によって、コーティング膜110は、撥油成分及び親油成分が互いに分散して複合化されたコーティングとされる。このようなコーティングは、撥油成分による機能と、親油成分による機能の両機能を併せ持つ、いわゆる「ハイブリッドコーティング」とも称呼される。このコーティング膜110が、本発明における「コーティング膜」に相当する。   As shown in FIG. 2, the coating film 110 of the present embodiment is based on a tetrafluoroethylene copolymer that is an oil repellent component (including an oil repellent group), and is a lipophilic component for this oil repellent component ( Silicone resin (including lipophilic component) is dispersed. On the contrary, based on a silicone resin that is a lipophilic component, a tetrafluoroethylene copolymer that is an oil repellent component may be dispersed in the lipophilic component. Moreover, you may mix an oil repellent component and a lipophilic component previously. By each of these methods, the coating film 110 is formed into a coating in which the oil repellent component and the lipophilic component are dispersed and combined. Such a coating is also referred to as a so-called “hybrid coating” having both a function of an oil repellent component and a function of a lipophilic component. This coating film 110 corresponds to the “coating film” in the present invention.

また、このコーティング膜110の性能に関しては、図3が参照される。図3には、本実施の形態のコーティング膜110のメカニズムが示される。   For the performance of the coating film 110, reference is made to FIG. FIG. 3 shows the mechanism of the coating film 110 of the present embodiment.

図3において、コーティング膜110の各部位のうちの親油成分は、油滴になじみ易く、従って油滴を引きつける吸引力を付与する。一方、コーティング膜110の各部位のうちの撥油成分は、膜表面から油滴を浮かせる反発力を付与する。従って、撥油成分及び親油成分が互いに分散して複合化されたコーティング膜110は、油滴に対し吸引力及び反発力の2つの力を常に作用させることとなる。これにより、基材の傾斜角度(図3中の角度θ)が滑落角度を上回る場合に油滴に重力や外力が作用すると、当該油滴は反発力によって浮き上がりつつ、且つ吸引力によって下方へと引き付けられるため、油膜は、コーティング膜110表面に残存することなく、コーティング膜110上を容易に滑落することとなる。これに対し、親油成分と撥油成分のいずれかのみによって構成された従来のコーティング膜では、油滴に対し吸引力及び反発力のいずれか1つの力を作用させるのみであって、当該力に打ち勝つ力が油滴に作用しないため、所望の滑落性能を得るのに限界がある。   In FIG. 3, the lipophilic component in each part of the coating film 110 is easily adapted to the oil droplets, and thus provides a suction force that attracts the oil droplets. On the other hand, the oil repellent component in each part of the coating film 110 imparts a repulsive force that causes oil droplets to float from the film surface. Therefore, the coating film 110 in which the oil repellent component and the lipophilic component are dispersed and combined with each other always applies two forces of the suction force and the repulsive force to the oil droplets. As a result, when gravity or an external force acts on the oil droplet when the inclination angle of the substrate (angle θ in FIG. 3) exceeds the sliding angle, the oil droplet is lifted by the repulsive force and moved downward by the suction force. Since the oil film is attracted, the oil film easily slides down on the coating film 110 without remaining on the surface of the coating film 110. On the other hand, in the conventional coating film composed of only one of the lipophilic component and the oil repellent component, only one of the suction force and the repulsive force is applied to the oil droplet, and the force Since the force overcoming this does not act on the oil droplets, there is a limit in obtaining the desired sliding performance.

なお、本発明におけるコーティング膜の撥油成分としては、テトラフロオロエチレンコポリマー(TEFC)をはじめ、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、パーフルオロアルコキシアルカン(PFEP)などからなるフッ素樹脂を用いることができる。また、本発明におけるコーティング膜の親油成分としては、シリコーン樹脂(変性オルガノポリシロキサン等)、無機酸化ケイ素(SiO)、メチル基修飾ポリマー(ポロプロピレン(PP)等)、金属(Ni、Co、Mn等)及び金属酸化物を用いることができる。 As the oil repellent component of the coating film in the present invention, a fluororesin composed of tetrafluoroethylene copolymer (TEFC), polytetrafluoroethylene (PTFE), perfluoroalkoxyalkane (PFEP), or the like can be used. . In addition, as the lipophilic component of the coating film in the present invention, silicone resin (modified organopolysiloxane, etc.), inorganic silicon oxide (SiO 2 ), methyl group-modified polymer (polypropylene (PP), etc.), metal (Ni, Co) , Mn, etc.) and metal oxides can be used.

上述のように、本実施の形態のコーティング膜110を採用することによって、吸気に含まれる燃料や油分等、デポジット由来成分がスロットルバルブ104の近傍に流入した場合であっても、コーティング膜110に接触したこのデポジット由来成分は、ボア部102にて発生する気流や重力によって容易に滑落し、しかも油膜の残存が防止される。これにより、油膜形成を起点として、スロットルバルブ104の近傍にデポジットが堆積するのを確実に防止することができ、スロットルバルブ104の固着や流量変動の発生を抑えることが可能となる。かくして、スロットルバルブ104とボア部102の内壁との間のクリアランスを抑えることができ、そのぶんスロットバルブの全閉時における漏れ空気量を減少させることができるため、結果的に内燃機関のアイドル回転時の燃費を向上させることが可能となる。   As described above, by employing the coating film 110 of the present embodiment, even when deposit-derived components such as fuel and oil contained in the intake air flow into the vicinity of the throttle valve 104, the coating film 110 is applied. The deposit-derived component that comes into contact easily slides down due to the airflow and gravity generated in the bore portion 102, and the oil film is prevented from remaining. As a result, it is possible to reliably prevent deposits from being deposited in the vicinity of the throttle valve 104, starting from the formation of an oil film, and to suppress the sticking of the throttle valve 104 and the occurrence of flow rate fluctuations. Thus, the clearance between the throttle valve 104 and the inner wall of the bore portion 102 can be suppressed, and the amount of leakage air when the slot valve is fully closed can be reduced, resulting in idle rotation of the internal combustion engine. It becomes possible to improve the fuel efficiency at the time.

ここで、本発明者は、本実施の形態のコーティング膜110を用いた場合の効果を定量的に評価するべく、油滴の滑落角度に関する測定を実施した。この測定に際しては、コーティング膜110に対する比較例として、撥油成分であるテトラフロオロエチレンコポリマーからなるコーティング膜Aと、親油成分であるシリコーン樹脂からなるコーティング膜Bを用いた。そして、各コーティング膜が成膜された平板に油滴を滴下したのち、この平板を徐々に傾け、油滴が各コーティング膜上を移動(滑落)するときの傾斜角度(図3中の角度θ)を滑落角度として測定した。この測定の結果、コーティング膜Aの場合の滑落角度が70°以上で、コーティング膜Bの場合の滑落角度が30〜50°であり、いずれの場合もコーティング膜表面に油滴が残存したのに対し、コーティング膜110の場合の滑落角度は15°以下であり、コーティング膜表面に油膜の残存は見られなかった。この結果により、本実施の形態のコーティング膜110を用いることによって、油滑落性を大幅の向上させることができ、またコーティング膜表面における油膜の残存を確実に防止することが確認された。   Here, the present inventor carried out a measurement related to the sliding angle of the oil droplet in order to quantitatively evaluate the effect when the coating film 110 of the present embodiment is used. In this measurement, as a comparative example for the coating film 110, a coating film A made of a tetrafluoroethylene copolymer as an oil repellent component and a coating film B made of a silicone resin as a lipophilic component were used. Then, after dropping oil droplets on the flat plate on which each coating film is formed, the flat plate is gradually tilted, and an inclination angle (angle θ in FIG. 3) when the oil droplet moves (slides) on each coating film. ) Was measured as the sliding angle. As a result of this measurement, the sliding angle in the case of the coating film A is 70 ° or more, and the sliding angle in the case of the coating film B is 30 to 50 °. In either case, oil drops remain on the coating film surface. In contrast, the sliding angle in the case of the coating film 110 was 15 ° or less, and no oil film remained on the surface of the coating film. From this result, it was confirmed that by using the coating film 110 of the present embodiment, the oil slidability can be greatly improved and the oil film can be reliably prevented from remaining on the surface of the coating film.

また、本実施の形態のコーティング膜110は、スロットルバルブ104及びスロットルボディ101の基材103(下地」或いは「素地」ともいう)がボア部102に露出するのを防止する効果を有するため、凝縮水による腐食の発生を抑制し、以ってスロットルバルブ104の作動不良の発生を防ぐことができる。特に、本実施の形態では、撥油成分である(撥油基を含む)テトラフロオロエチレンコポリマーがベースとなり、この撥油成分に対し親油成分である(親油成分を含む)シリコーン樹脂が分散しているため、とりわけ耐酸性及び耐アルカリ性に優れており、凝縮水に耐え得るコーティング膜とすることができる。   In addition, the coating film 110 of the present embodiment has an effect of preventing the throttle valve 104 and the base material 103 (also referred to as “base” or “base”) of the throttle body 101 from being exposed to the bore portion 102. The occurrence of corrosion due to water can be suppressed, thereby preventing the malfunction of the throttle valve 104. In particular, in the present embodiment, a tetrafluoroethylene copolymer that is an oil repellent component (including an oil repellent group) is a base, and a silicone resin that is a lipophilic component (including a lipophilic component) is used as the oil repellent component. Since it is dispersed, it is excellent in acid resistance and alkali resistance, and can be a coating film that can withstand condensed water.

本実施の形態の吸気装置100では、更に、油滑落性を向上させるための方策として、コーティング膜の表面を凹凸状とする表面加工を施した構成を採用している。この表面加工に関しては、図4〜図7が参照される。ここで、図4には第1実施形態の表面加工の断面構造が示され、図5には第2実施形態の表面加工の断面構造が示され、図6には第3実施形態の表面加工の断面構造が示され、図7には第4実施形態の表面加工の断面構造が示される。   The intake device 100 according to the present embodiment further employs a configuration in which surface processing is performed so that the surface of the coating film is uneven as a measure for improving the oil slidability. Regarding this surface processing, reference is made to FIGS. Here, FIG. 4 shows a sectional structure of the surface processing of the first embodiment, FIG. 5 shows a sectional structure of the surface processing of the second embodiment, and FIG. 6 shows a surface processing of the third embodiment. FIG. 7 shows a cross-sectional structure of the surface processing of the fourth embodiment.

図4に示す第1実施形態では、基材103に複数の溝部103aが表面加工された後、この表面加工がなされた基材103の表面に、更にほぼ一定の膜厚のコーティング膜110が成膜されている。このコーティング膜110の膜厚に関しては、例えば1[μm]以下とすることができる。これにより、コーティング膜110の表面は、基材103の溝部103aと同様の形状の溝部110aが複数形成された凹凸状とされ、また各溝部103aが互いに平行状に配設され、各溝部110aが互いに平行状に配設された構成とされる。基材103の溝部103aは、典型的にはフェムト秒レーザー加工などのレーザー加工によって形成された断面円弧状(断面半球状)の微細周期溝、すなわち均一形成された溝の集合体として構成されるのが好ましい。ここでいうフェムト秒レーザー加工は、既知の技術であるため詳細な説明は省略するが、レーザーのパルス幅が数〜数百フェムト秒とされた超短パルスかつ超高強度のフェムト秒レーザーをオーバーラップさせながら材料表面に集光照射して走査させることによって、材料表面に周期構造を自己組織的に形成させる加工方法とされる。   In the first embodiment shown in FIG. 4, after a plurality of grooves 103a are surface-processed on the base material 103, a coating film 110 having a substantially constant film thickness is further formed on the surface of the base material 103 that has been subjected to the surface processing. It is a membrane. The thickness of the coating film 110 can be set to 1 [μm] or less, for example. Thereby, the surface of the coating film 110 has an uneven shape in which a plurality of groove portions 110a having the same shape as the groove portions 103a of the base material 103 are formed, and the groove portions 103a are arranged in parallel to each other, and the groove portions 110a are It is set as the structure arrange | positioned mutually parallel. The groove portion 103a of the base material 103 is typically configured as a fine periodic groove having a circular arc shape (hemispherical cross section) formed by laser processing such as femtosecond laser processing, that is, an aggregate of uniformly formed grooves. Is preferred. The femtosecond laser processing here is a well-known technique, so a detailed explanation is omitted, but it exceeds the ultrashort pulse and ultrahigh intensity femtosecond laser whose laser pulse width is several to several hundred femtoseconds. It is a processing method in which a periodic structure is formed on the material surface in a self-organized manner by condensing and irradiating the material surface while scanning.

このような構成によれば、コーティング膜110の表面に複数の溝部110aを設けることによって当該表面が凹凸状とされ、これによって表面積を増大させることができるため、未加工の場合に比してコーティング膜110による油滑落性能をより向上させることが可能となる。すなわち、コーティング膜110の表面積が増えることによって、親水成分に関しては油滴の吸引作用がより強調され(油滴が濡れ広がり易くなり)、また撥油成分に関しては油滴の反発作用がより強調されることとなり(油滴を弾き易くなり)、これが油滑落性能を高める要因となる。   According to such a configuration, by providing a plurality of grooves 110a on the surface of the coating film 110, the surface can be made uneven, thereby increasing the surface area. It is possible to further improve the oil sliding performance by the film 110. That is, as the surface area of the coating film 110 increases, the oil droplet suction action is more emphasized with respect to the hydrophilic component (the oil droplets are more likely to spread out), and the oil repellent action is more emphasized with respect to the oil repellent component. (It becomes easier to play the oil droplets), and this is a factor to improve the oil sliding performance.

なお、上記溝部110aの形状に関しては、図4に示すような断面円弧状であり、且つ基準設定寸法として、溝深さが100〜400[nm]、溝幅(図4中の左右方向の距離)が100〜800[nm]とされ、また面粗度が0.7[μm]程度とされるのが好ましい。これにより、スロットルバルブ104周辺の流速が高い領域において発生する気流によって、溝部110aに乱流を発生させることができ、油滴や汚れを飛散させるのに効果的である。なお、当該形状の溝部110aをレーザー加工を用いて形成する場合、照射するレーザー波長と溝部110aの溝深さ及び溝幅との関係については、典型的には、溝部110aの溝深さが照射するレーザー波長の1/10〜1/2(10分の1から2分の1)となり、且つ溝部110aの溝幅が照射するレーザー波長以下となる。   The shape of the groove 110a is circular in cross section as shown in FIG. 4, and the reference set dimensions are groove depth of 100 to 400 [nm], groove width (the distance in the horizontal direction in FIG. 4). ) Is preferably 100 to 800 [nm], and the surface roughness is preferably about 0.7 [μm]. Thereby, the turbulent flow can be generated in the groove 110a by the air flow generated in the region where the flow velocity around the throttle valve 104 is high, which is effective for scattering oil droplets and dirt. When the groove 110a having the shape is formed by laser processing, the relationship between the laser wavelength to be irradiated and the groove depth and groove width of the groove 110a is typically determined by the groove depth of the groove 110a. 1/10 to 1/2 (1/2 to 1/2) of the laser wavelength to be performed, and the groove width of the groove 110a is equal to or less than the laser wavelength to be irradiated.

また、図5に示す第2実施形態は、コーティング膜110自体を表面加工する例である。この第2実施形態では、平滑状の基材103の表面にほぼ一定膜厚のコーティング膜110が成膜された後、このコーティング膜110にフェムト秒レーザー加工によって複数の溝部110aが表面加工されている。これにより、コーティング膜110の表面は、溝部110aが複数形成された凹凸状とされ、また各溝部110aが互いに平行状に配設された構成とされる。この溝部110aの構成に関しては、第1実施形態の溝部110aと実質的に同様とされる。従って、この第2実施の形態によっても、第1実施形態と同様に油滑落性能を向上させる作用効果が得られる。   Further, the second embodiment shown in FIG. 5 is an example in which the surface of the coating film 110 itself is processed. In the second embodiment, after a coating film 110 having a substantially constant film thickness is formed on the surface of the smooth substrate 103, a plurality of grooves 110a are processed on the surface of the coating film 110 by femtosecond laser processing. Yes. As a result, the surface of the coating film 110 has an uneven shape in which a plurality of groove portions 110a are formed, and the groove portions 110a are arranged in parallel to each other. The configuration of the groove 110a is substantially the same as the groove 110a of the first embodiment. Therefore, also by this 2nd Embodiment, the effect which improves oil sliding-off performance similarly to 1st Embodiment is acquired.

また、図6に示す第3実施形態、及び図7に示す第4実施形態は、第1実施形態や第2実施形態とは異なり、コーティング膜110とは別の種類のコーティング膜を用いる例である。第3実施形態や第4実施形態のコーティング膜は、スロットルバルブ104の外周端面104aと、ボア部102の各部位のうちスロットルバルブ104と対向する対向面102aのうちの少なくとも一方に施すことができる。   Further, unlike the first and second embodiments, the third embodiment shown in FIG. 6 and the fourth embodiment shown in FIG. 7 are examples in which a different type of coating film from the coating film 110 is used. is there. The coating film of the third embodiment or the fourth embodiment can be applied to at least one of the outer peripheral end surface 104a of the throttle valve 104 and the opposing surface 102a that faces the throttle valve 104 in each part of the bore portion 102. .

第3実施形態では、撥油性樹脂である基材123の表面に、親油成分を有するコーティング膜120若しくは樹脂を成膜した後、撥油性樹脂である基材123の表面が部分的に露出するようにフェムト秒レーザー加工によって溝形成加工が施されている。溝形成加工後の表面は、断面円弧状(断面半球状)の微細周期溝である溝部120aが互いに平行状に複数形成された凹凸状とされ、これにより、基材123の撥油成分と、コーティング膜120の親油成分とによって表面が構成される。   In the third embodiment, after the coating film 120 or resin having a lipophilic component is formed on the surface of the base material 123 that is an oil repellent resin, the surface of the base material 123 that is an oil repellent resin is partially exposed. Thus, the groove forming process is performed by femtosecond laser processing. The surface after the groove forming process has a concave and convex shape in which a plurality of groove portions 120a, which are fine periodic grooves having a circular arc cross section (a semispherical cross section), are formed in parallel with each other. The surface is constituted by the lipophilic component of the coating film 120.

第4実施形態では、親油性樹脂である基材133の表面に、撥油成分を有するコーティング膜130若しくは樹脂を成膜した後、親油性樹脂である基材133の表面が部分的に露出するようにフェムト秒レーザー加工によって溝形成加工が施されている。溝形成加工後の表面は、断面円弧状(断面半球状)の微細周期溝である溝部130aが互いに平行状に複数形成された凹凸状とされ、これにより、基材133の親油成分と、コーティング膜130の撥油成分とによって表面が構成される。   In the fourth embodiment, after the coating film 130 or resin having an oil repellent component is formed on the surface of the base material 133 that is a lipophilic resin, the surface of the base material 133 that is a lipophilic resin is partially exposed. Thus, the groove forming process is performed by femtosecond laser processing. The surface after the groove forming process has a concave and convex shape in which a plurality of groove portions 130a which are fine periodic grooves having a circular arc cross section (a semispherical cross section) are formed in parallel with each other. The surface is constituted by the oil repellent component of the coating film 130.

なお、溝部120a及び溝部130aに関しては、前述の溝部103a及び110aと同様に、溝深さが100〜400[nm]、溝幅(図4中の左右方向の距離)が100〜800[nm]、面粗度が0.7[μm]程度とされるのが好ましい。また、コーティング膜ないし基材の撥油成分としては、テトラフロオロエチレンコポリマー(TEFC)をはじめ、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、パーフルオロアルコキシアルカン(PFEP)などからなるフッ素樹脂を用いることができる。また、コーティング膜ないし基材の親油成分としては、シリコーン樹脂(変性オルガノポリシロキサン等)、無機酸化ケイ素(SiO)、メチル基修飾ポリマー(ポロプロピレン(PP)等)、金属(Ni、Co、Mn等)及び金属酸化物を用いることができる。 In addition, regarding the groove part 120a and the groove part 130a, the groove depth is 100 to 400 [nm] and the groove width (the distance in the left-right direction in FIG. 4) is 100 to 800 [nm], similar to the groove parts 103a and 110a described above. The surface roughness is preferably about 0.7 [μm]. Further, as the oil repellent component of the coating film or substrate, a fluororesin composed of tetrafluoroethylene copolymer (TEFC), polytetrafluoroethylene (PTFE), perfluoroalkoxyalkane (PFEP), or the like can be used. . In addition, as a lipophilic component of the coating film or substrate, silicone resin (modified organopolysiloxane etc.), inorganic silicon oxide (SiO 2 ), methyl group modified polymer (polypropylene (PP) etc.), metal (Ni, Co) , Mn, etc.) and metal oxides can be used.

これら第3実施形態及び第4実施形態におけるコーティング膜120,130が、本発明における「基材の表面を被覆するコーティング膜」に相当する。特に、コーティング膜120は親油成分からなるコーティング膜であり、このコーティング膜120が本発明における「親油成分からなるコーティング膜」に相当する。また、コーティング膜130は撥油成分からなるコーティング膜であり、このコーティング膜130が本発明における「撥油成分からなるコーティング膜」に相当する。また、ここでいう基材123,133が、本発明における「基材」に相当する。また、溝部120a,130aは、いずれもコーティング膜120,130の膜厚方向に関し凹み形状とされた断面円弧状の部位であり、これら溝部120a,130aが、本発明における「凹部」及び「溝部」に相当する。   The coating films 120 and 130 in the third embodiment and the fourth embodiment correspond to the “coating film covering the surface of the substrate” in the present invention. In particular, the coating film 120 is a coating film made of a lipophilic component, and this coating film 120 corresponds to the “coating film made of a lipophilic component” in the present invention. The coating film 130 is a coating film made of an oil repellent component, and this coating film 130 corresponds to the “coating film made of an oil repellent component” in the present invention. Further, the base materials 123 and 133 referred to here correspond to the “base material” in the present invention. Further, each of the groove portions 120a and 130a is an arcuate section having a concave shape with respect to the film thickness direction of the coating films 120 and 130, and these groove portions 120a and 130a are “recess portions” and “groove portions” in the present invention. It corresponds to.

なお、第3実施の形態では、撥油成分の基材123に対し親油成分のコーティング膜120を成膜し、第4実施の形態では、親油成分の基材133に対し撥油成分のコーティング膜130を成膜したが、本発明においてコーティング膜は、単一層のコーティング被膜であってもよいし、或いは複数層のコーティング被膜であってもよい。従って、第3実施の形態に関連して、内側が撥油成分の被膜で外側が親油成分の被膜とされた二層のコーティング膜を基材123に対し施し、溝部120aによって内側の撥油成分の被膜が露出するように構成してもよい。この場合、内側の撥油成分の被膜が、本発明における「基材」に相当し、外側の親油成分の被膜が、本発明における「コーティング膜」に相当する。同様に、第4実施の形態に関連して、内側が親油成分の被膜で外側が撥油成分の被膜とされた二層のコーティング膜を基材133に対し施し、溝部130aによって内側の親油成分の被膜が露出するように構成してもよい。この場合、内側の親油成分の被膜が、本発明における「基材」に相当し、外側の撥油成分の被膜が、本発明における「コーティング膜」に相当する。   In the third embodiment, the coating film 120 of the lipophilic component is formed on the base 123 of the oil repellent component, and in the fourth embodiment, the oil repellent component is applied to the base 133 of the lipophilic component. Although the coating film 130 is formed, in the present invention, the coating film may be a single-layer coating film or a multi-layer coating film. Accordingly, in relation to the third embodiment, a two-layer coating film having an oil repellent component coating on the inside and a lipophilic component coating on the outside is applied to the substrate 123, and the inner oil repellency is formed by the groove 120a. You may comprise so that the film of a component may be exposed. In this case, the inner oil-repellent component film corresponds to the “substrate” in the present invention, and the outer lipophilic component film corresponds to the “coating film” in the present invention. Similarly, in relation to the fourth embodiment, a two-layer coating film having a coating of an oleophilic component on the inside and a coating of an oleophobic component on the outside is applied to the base material 133, and the inner portion of the parent coating is formed by the groove 130a. You may comprise so that the film of an oil component may be exposed. In this case, the inner lipophilic component film corresponds to the “substrate” in the present invention, and the outer oil repellent component film corresponds to the “coating film” in the present invention.

これら第3実施形態及び第4実施形態によっても、溝部120aや溝部130aを表面加工することによって表面積を増大させることができ、第1実施形態と同様に油滑落性能をより向上させることが可能となる。特に、第3実施形態及び第4実施形態によれば、撥油性と親油性のいずれか一方の機能を有する単一性能のコーティング膜を用いることができるため、コーティング剤にかかるコストを抑えることが可能となる。   According to the third embodiment and the fourth embodiment, the surface area of the groove 120a and the groove 130a can be increased to increase the surface area, and the oil sliding performance can be further improved as in the first embodiment. Become. In particular, according to the third embodiment and the fourth embodiment, since a single performance coating film having one of the functions of oil repellency and oleophilicity can be used, the cost of the coating agent can be suppressed. It becomes possible.

また、第3実施形態及び第4実施形態によれば、表面に撥油成分と親油成分が交互に配置された縞状とされるため、油滑落性に関し油滴が一定方向に滑落するように制御することが可能となる。これに関しては、第3実施形態を例にした図8が参照される。図8には、第3実施形態の表面加工の平面図が示される。   Further, according to the third embodiment and the fourth embodiment, since the oil repellent component and the lipophilic component are alternately arranged on the surface, the oil droplets slide in a certain direction with respect to the oil slipping property. It becomes possible to control to. In this regard, reference is made to FIG. 8 taking the third embodiment as an example. FIG. 8 shows a plan view of the surface processing of the third embodiment.

図8に示すように、第3実施形態の表面加工がなされることによって、表面に基材123による撥油成分と、コーティング膜120による親油成分が交互に配置された縞状とされる。このような構成によって、油滴の滑落方向を、溝部120aの延在方向と交差する所定方向に制御することが可能となる。また、フェムト秒レーザー加工によって形成された微細周期溝である溝部120aは、いわゆる「プラトー率」が高く、研磨加工などによって形成された同じ面粗さの溝部に比して、油滴の滑落性を向上させるのに効果的である。このような作用効果は、第4実施形態の表面加工がなされた場合においても同様に得られることとなる。   As shown in FIG. 8, by performing the surface processing of the third embodiment, an oil repellent component by the base material 123 and a lipophilic component by the coating film 120 are alternately arranged on the surface. With such a configuration, the oil drop sliding direction can be controlled in a predetermined direction that intersects the extending direction of the groove 120a. Also, the groove 120a, which is a fine periodic groove formed by femtosecond laser processing, has a high so-called “plateau rate”, and the oil droplet sliding property compared to a groove having the same surface roughness formed by polishing or the like. It is effective to improve. Such an effect can be obtained in the same manner even when the surface processing of the fourth embodiment is performed.

(他の実施の形態)
なお、本発明は上記の実施の形態のみに限定されるものではなく、種々の応用や変形が考えられる。例えば、上記実施の形態を応用した次の各形態を実施することもできる。
(Other embodiments)
In addition, this invention is not limited only to said embodiment, A various application and deformation | transformation can be considered. For example, each of the following embodiments to which the above embodiment is applied can be implemented.

上記実施の形態では、溝部110a,120a,130aを断面円弧状とする場合について記載したが、これら溝部の断面形状は、円弧状、楕円状、方形、三角形、多角形など、必要に応じて種々設定可能である。また、コーティング膜表面の凹凸形状を、溝形状にかえて穴形状によって構成してもよい。   In the above embodiment, the groove portions 110a, 120a, and 130a are described as having a circular arc shape. However, the cross-sectional shapes of the groove portions may be various as required, such as an arc shape, an elliptical shape, a square shape, a triangular shape, and a polygonal shape. It can be set. Moreover, you may comprise the uneven | corrugated shape of the coating film surface by a hole shape instead of a groove shape.

また、上記実施の形態では、内燃機関の吸気経路に配設される吸気装置100について記載したが、内燃機関のガスが流通する流通経路に配設される種々の流通経路配設部材、排気経路に配設されるEGR装置(排気ガス再循環装置)のバルブ、エンジンバルブ、スワールコントロールバルブ、インジェクタ噴射部などに対し、本発明を適用することが可能である。   In the above-described embodiment, the intake device 100 disposed in the intake path of the internal combustion engine has been described. However, various flow path arrangement members and exhaust paths disposed in the flow path through which the gas of the internal combustion engine flows. The present invention can be applied to a valve, an engine valve, a swirl control valve, an injector injection portion, and the like of an EGR device (exhaust gas recirculation device) disposed in the engine.

また、本発明は、ガソリンエンジン、ディーゼルエンジンをはじめとする各種の内燃機関に対し適用することが可能である。   Further, the present invention can be applied to various internal combustion engines including a gasoline engine and a diesel engine.

本発明における「内燃機関の吸気装置」の一実施の形態である吸気装置100の構成を示す図である。1 is a diagram showing a configuration of an intake device 100 that is an embodiment of an “intake device of an internal combustion engine” in the present invention. FIG. 本実施の形態のスロットルバルブ104の外周端面104aにおいて、基材103上のコーティング膜110の様子を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the mode of the coating film 110 on the base material 103 in the outer peripheral end surface 104a of the throttle valve 104 of this Embodiment. 本実施の形態のコーティング膜110のメカニズムを示す図である。It is a figure which shows the mechanism of the coating film 110 of this Embodiment. 第1実施形態の表面加工の断面構造を示す図である。It is a figure which shows the cross-sectional structure of the surface processing of 1st Embodiment. 第2実施形態の表面加工の断面構造を示す図である。It is a figure which shows the cross-section of the surface processing of 2nd Embodiment. 第3実施形態の表面加工の断面構造を示す図である。It is a figure which shows the cross-sectional structure of the surface processing of 3rd Embodiment. 第4実施形態の表面加工の断面構造を示す図である。It is a figure which shows the cross-section of the surface processing of 4th Embodiment. 第3実施形態の表面加工の平面図である。It is a top view of surface processing of a 3rd embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

100…吸気装置
101…スロットルボディ
102…ボア部
102a…対向面
103…基材
103a…溝部
104…スロットルバルブ
104a…外周端面
105…バルブシャフト
110,120,130…コーティング膜
110a,120a,130a…溝部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 ... Air intake device 101 ... Throttle body 102 ... Bore part 102a ... Opposite surface 103 ... Base material 103a ... Groove part 104 ... Throttle valve 104a ... Outer peripheral end surface 105 ... Valve shaft 110,120,130 ... Coating film 110a, 120a, 130a ... Groove part

Claims (5)

内燃機関のガスが流通する流通経路に配設される、内燃機関の流通経路配設部材であって、
撥油成分からなる基材と、
前記基材の表面を被覆する、親油成分からなるコーティング膜と、
前記コーティング膜の膜厚方向に関し凹み形状とされ前記基材が露出する複数の凹部と、
を備え、
当該流通経路配設部材の表面が、前記コーティング膜の親油成分と、前記凹部にて露出した前記基材の撥油成分とによって構成されていることを特徴とする内燃機関の流通経路配設部材。
A distribution path arrangement member for an internal combustion engine, arranged in a distribution path through which gas of the internal combustion engine circulates,
A base material composed of an oil repellent component;
A coating film comprising a lipophilic component that covers the surface of the substrate;
A plurality of recesses that are recessed in the film thickness direction of the coating film and in which the substrate is exposed;
With
The flow path arrangement of the internal combustion engine, wherein the surface of the flow path arrangement member is composed of a lipophilic component of the coating film and an oil repellent component of the base material exposed in the recess. Element.
内燃機関のガスが流通する流通経路に配設される、内燃機関の流通経路配設部材であって、
親油成分からなる基材と、
前記基材の表面を被覆する、撥油成分からなるコーティング膜と、
前記コーティング膜の膜厚方向に関し凹み形状とされ前記基材が露出する複数の凹部と、
を備え、
当該流通経路配設部材の表面が、前記コーティング膜の撥油成分と、前記凹部にて露出した前記基材の親油成分とによって構成されていることを特徴とする内燃機関の流通経路配設部材。
A distribution path arrangement member for an internal combustion engine, arranged in a distribution path through which gas of the internal combustion engine circulates,
A base material comprising a lipophilic component;
A coating film made of an oil repellent component covering the surface of the substrate;
A plurality of recesses that are recessed in the film thickness direction of the coating film and in which the substrate is exposed;
With
The flow path arrangement of the internal combustion engine, wherein the surface of the flow path arrangement member is constituted by an oil repellent component of the coating film and a lipophilic component of the base material exposed in the recess. Element.
請求項1または2に記載の内燃機関の流通経路配設部材であって、
前記凹部は、断面円弧状とされた溝部として構成され、且つこれら複数の溝部が互いに平行状に配置されており、これによって前記溝部の延在方向と交差する方向が、当該流通経路配設部材の表面に付着した油滴の滑落方向として規定される構成であることを特徴とする内燃機関の流通経路配設部材。
A flow path arrangement member for an internal combustion engine according to claim 1 or 2,
The concave portion is configured as a groove portion having an arcuate cross section, and the plurality of groove portions are arranged in parallel to each other, and the direction intersecting the extending direction of the groove portion is thereby the distribution path arranging member. A flow passage arrangement member for an internal combustion engine, characterized in that the arrangement is defined as a sliding direction of oil drops adhering to the surface of the internal combustion engine.
請求項3に記載の内燃機関の流通経路配設部材であって、
前記溝部の基準設定寸法に関し、溝深さが100〜400nm、溝幅が100〜800nmとされた構成であることを特徴とする内燃機関の流通経路配設部材。
A flow path arrangement member for an internal combustion engine according to claim 3,
An internal combustion engine flow path arrangement member characterized in that the groove depth is 100 to 400 nm and the groove width is 100 to 800 nm with respect to a reference set dimension of the groove.
請求項1〜4のうちのいずれか1項に記載の内燃機関の流通経路配設部材であって、
前記内燃機関に吸気ガスを供給する前記流通経路としての吸気経路に配設され、
前記吸気経路に連通するボア部と、前記ボア部に収容されて当該ボア部を開閉するスロットルバルブを備え、
前記スロットルバルブの外周端部と、前記ボア部の各部位のうち当該スロットルバルブと対向する対向部との少なくとも一方の基材表面に、前記コーティング膜及び複数の凹部を備える構成であることを特徴とする内燃機関の流通経路配設部材。
It is a distribution channel arrangement member of an internal-combustion engine given in any 1 paragraph of Claims 1-4,
Disposed in an intake path as the flow path for supplying intake gas to the internal combustion engine;
A bore portion communicating with the intake path, and a throttle valve housed in the bore portion to open and close the bore portion;
The coating film and a plurality of recesses are provided on at least one base material surface of an outer peripheral end portion of the throttle valve and a facing portion facing the throttle valve among the portions of the bore portion. A flow passage arrangement member for an internal combustion engine.
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