(57)【要約】【課題】エンジンの吸排気系部品に対する吸気ガス及び／又は排気ガスのガス成分の付着性を評価する。【解決手段】吸気ガス又は排気ガスが接触する面を形成する材料によって評価面４ａが形成された評価試料４をエア流通管２の管内に設置し、評価面４ａに吸排気ガスのガス成分を供給しながらエアを流し、このエアの流通に伴うガス成分の状態変化を管外から透明観察部１３を通して観察する。【選択図】図１
2019138795.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの吸気ガス又は排気ガスが接触する面を形成する材料に対する吸気ガス又は排気ガスのガス成分の付着性を試験する方法であって、
上記材料によって評価面が形成された評価試料をエア流通管の管内に設置し、
上記評価面に上記ガス成分を供給しながら、上記エア流通管にエアを流し、
上記評価面に供給された上記ガス成分の上記エアの流通に伴う状態変化を管外から上記エア流通管の透明観察部を通して観察することを特徴とするエンジン吸排気系部品のガス成分付着性試験方法。
【請求項２】
エンジンの吸気ガス又は排気ガスが接触する面を形成する材料に対する吸気ガス又は排気ガスのガス成分の付着性を試験する方法であって、
上記材料によって評価面が形成された評価試料の当該評価面に上記ガス成分を付着させ、
上記ガス成分を付着させた上記評価試料をエア流通管の管内に設置し、
上記エア流通管にエアを流し、
上記評価面に付着した上記ガス成分の上記エアの流通に伴う状態変化を管外から上記エア流通管の透明観察部を通して観察することを特徴とするエンジン吸排気系部品のガス成分付着性試験方法。
【請求項３】
エンジンの吸気ガス又は排気ガスが接触する面を形成する材料に対する吸気ガス又は排気ガスのガス成分の付着性を試験する装置であって、
エアを通すエア流通管と、
上記エア流通管にエアを供給するエア供給装置と、
上記エア流通管内に設けられ、上記材料によって評価面が形成された評価試料を設置する試料設置部と、
上記試料設置部に設置された上記評価試料の上記評価面に上記ガス成分を供給するガス成分供給装置とを備え、
上記エア流通管は、上記評価面に供給された上記ガス成分の上記エアの流通に伴う状態変化を管外から観察するための透明観察部を備えていることを特徴とするエンジン吸排気系部品のガス成分付着性試験装置。
【請求項４】
エンジンの吸気ガス又は排気ガスが接触する面を形成する材料に対する吸気ガス又は排気ガスのガス成分の付着性を試験する装置であって、
エアを通すエア流通管と、
上記エア流通管内に設けられ、上記材料によって評価面が形成された評価試料を設置する試料設置部と、
上記ガス成分を上記評価面に付着させた上記評価試料を上記試料設置部に設置した状態で、上記エア流通管にエアを供給させるエア供給装置とを備え、
上記エア流通管は、上記評価面に付着した上記ガス成分の上記エアの流通に伴う状態変化を管外から観察するための透明観察部を備えていることを特徴とするエンジン吸排気系部品のガス成分付着性試験装置。
【請求項５】
請求項３又は請求項４において、
上記エア流通管に設けられ、上記評価試料の上記評価面に付着した上記ガス成分の上記エアの流通に伴う伸び量を計測するための、上記透明観察部から観察可能なスケールを備えていることを特徴とするエンジン吸排気系部品のガス成分付着性試験装置。
【請求項６】
請求項３乃至請求項５のいずれか一において、
上記エア供給装置は、エア流量調節弁を備えていることを特徴とするエンジン吸排気系部品のガス成分付着性試験装置。
【請求項７】
請求項３乃至請求項６のいずれか一において、
上記試料設置部に設置した上記評価試料の上記評価面の温度を調節する温度調節装置を備えていることを特徴とするエンジン吸排気系部品のガス成分付着性試験装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジン吸気系部品や排気系部品に対する吸気ガス又は排気ガスのガス成分の付着性を試験する方法及びその装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンには、ブローバイガスを吸気系に環流させるブローバイガス環流装置が設けられ、また、必要に応じて、排気ガスをＥＧＲガスとして排気系から吸気系に環流させるＥＧＲ装置が設けられている。そのため、吸気ガスには、水分の他、ブローバイガス中の未燃炭化水素やオイルミスト、ＥＧＲガス中の炭化水素等が含まれることになる。このような吸気ガス中の空気以外のガス成分は、吸気管の内面、シリンダヘッドの吸気ポート、スロットルボディ等の吸気系部品に付着して、デポジットになる傾向があることが知られている。排気管等の排気系部品においても排気ガス中のガス成分のデポジットを生ずることが知られている。
【０００３】
そこで、従来より、吸排気系部品（吸気系部品及び／又は排気系部品）のデポジット対策として、吸排気系部品にその撥水性、撥油性、ないしはデポジット剥離性を高めるべく表面コーティングを行なうこと、或いは撥水性等が高い材料で吸排気系部品を形成することが試みられている。
【０００４】
ところで、そのようなコーティング材料や部品材料の選定ないしは開発にあたっては、その撥水性、撥油性、ないしはデポジット剥離性を評価する必要があり、一般にはエンジン実機によってその評価が行なわれている。
【０００５】
これに対して、部材の濡れ性（親水性・撥水性）を実験的に評価する方法も知られている。例えば、特許文献１には、供試部材を液体中に浸漬させ、その供試面を下方に向けて水平に保持した状態で該供試面に下方から気泡を付着させ、前記供試部材を傾斜させて前記気泡の転昇角を測り、該転昇角を基準に供試部材の濡れ性を評価することが記載されている。また、特許文献２には、紙送り装置のゴムローラのような摩擦によって動作する部品に模擬付着物に付着させ、その状態で当該部品の滑り状態を測定して、その性能劣化を評価することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−１５６５５１号公報
【特許文献２】特開平１０−２５０８７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、上述のエンジン実機による評価では、撥水性、撥油性、デポジット剥離性の良し悪しがわかるだけで、水や油をどのように付着し、どうようにはじくか、或いはデポジットがどのように堆積していき、どのように剥離していくのかを知ることはできない。しかも、実機の組み立て及び試験後の分解に時間と労力を要する。また、特許文献１に記載の評価方法は、水や油等が散点的に付着するエンジンの吸排気系部品の評価には適さない。
【０００８】
そこで、本発明は、エンジンの吸排気系部品に対する吸気ガス及び／又は排気ガスのガス成分の付着性を評価する信頼性が高い試験方法及び装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、上記課題を解決するために、エンジンの吸気通路又は排気通路を模擬した内部を観察可能なエア流通管を用いて上記ガス成分の付着性を試験するようにした。
【００１０】
ここに開示するエンジン吸排気系部品のガス成分付着性試験方法は、エンジンの吸気ガス又は排気ガスが接触する面を形成する材料に対する吸気ガス又は排気ガスのガス成分の付着性を試験する方法であって、
上記材料によって評価面が形成された評価試料をエア流通管の管内に設置し、
上記評価面に上記ガス成分を供給しながら、上記エア流通管にエアを流し、
上記評価面に供給された上記ガス成分の上記エアの流通に伴う状態変化を管外から上記エア流通管の透明観察部を通して観察することを特徴とする。
【００１１】
また、上記試験方法の実施に使用する試験装置は、
エアを通すエア流通管と、
上記エア流通管にエアを供給するエア供給装置と、
上記エア流通管内に設けられ、上記材料によって評価面が形成された評価試料を設置する試料設置部と、
上記試料設置部に設置された上記評価試料の上記評価面に上記ガス成分を供給するガス成分供給装置とを備え、
上記エア流通管は、上記評価面に供給された上記ガス成分の上記エアの流通に伴う状態変化を管外から観察するための透明観察部を備えていることを特徴とする。
【００１２】
上記方法及び装置各々によれば、水や油等のガス成分が評価試料の評価面にどのような形で付着するか、その付着したガス成分がエアの流通によって評価面からどのような形になって離れていくかを透明観察部を通して管外から観察することができる。よって、ガス成分として、水や油を使用すると、評価試料に係る材料の撥水性や撥油性の確かな評価が可能になる。そして、この撥水性ないしは撥油性の評価から、当該材料がデポジットを生じやすいか否かを評価することができ、デポジットを生ずるメカニズムの解明にも有利になる。
【００１３】
また、ここに開示するエンジン吸排気系部品のガス成分付着性試験方法は、エンジンの吸気ガス又は排気ガスが接触する面を形成する材料に対する吸気ガス又は排気ガスのガス成分の付着性を試験する方法であって、
上記材料によって評価面が形成された評価試料の当該評価面に上記ガス成分を付着させ、
上記ガス成分を付着させた上記評価試料をエア流通管の管内に設置し、
上記エア流通管にエアを流し、
上記評価面に付着した上記ガス成分の上記エアの流通に伴う状態変化を管外から上記エア流通管の透明観察部を通して観察することを特徴とする。
【００１４】
また、上記試験方法の実施に使用する試験装置は、
エアを通すエア流通管と、
上記エア流通管内に設けられ、上記材料によって評価面が形成された評価試料を設置する試料設置部と、
上記ガス成分を上記評価面に付着させた上記評価試料を上記試料設置部に設置した状態で、上記エア流通管にエアを供給するエア供給装置とを備え、
上記エア流通管は、上記評価面に付着した上記ガス成分の上記エアの流通に伴う状態変化を管外から観察するための透明観察部を備えていることを特徴とする。
【００１５】
当該方法及び装置の各々によれば、評価試料の評価面に付着させたガス成分がエアの流通によって評価面からどのような形になって離れていくかを透明観察部を通して管外から観察することができる。よって、ガス成分として、水や油、或いはデポジットを使用することにより、評価試料に係る材料の撥水性や撥油性、或いはデポジッド剥離性の確かな評価が可能になる。また、この撥水性ないしは撥油性の評価から、当該材料がデポジットを生じやすいか否かの評価が可能になる。
【００１６】
上記各試験装置の一実施形態では、上記エア流通管に設けられ、上記評価試料の上記評価面に付着した上記ガス成分の上記エアの流通に伴う伸び量を計測するための、上記透明観察部から観察可能なスケールを備えている。
【００１７】
これによれば、評価面に付着したガス成分の伸び量から、そのガス成分の評価面に対する付着性を定量的に評価することができる。エアを流通させながら、評価面に対してガス成分を滴下するケースにおいても、ガス成分が評価面に付着した際の大きさとその後の伸び量に基づいて当該付着性を定量的に評価することができる。この場合、評価面のガス成分の状態変化をスケールと共に透明観察部からビデオカメラで撮影して記録することが上記付着性の定量的評価に有利になる。上記伸び量は、単位時間当たりの伸び量であっても、評価面から離れるまでの伸び量であってもよい。
【００１８】
上記各試験装置の一実施形態では、上記エア供給装置は、エア流量調節弁を備えている。
【００１９】
これによれば、エア流量を、例えば、エンジンのアイドリング相当のエア流量に調節することにより、前回のエンジンの運転によって吸排気系部品に付着したガス成分が当該アイドリング運転によってその部品から脱離するか否か、従って、デポジットが成長していくか否か評価することができる。或いは、エンジンを当該エンジンに係る自動車の高速走行モードで運転したときに相当するエア流量に調節して、デポジットが剥離するか否かを評価することができる。
【００２０】
上記各試験装置の一実施形態では、上記試料設置部に設置した上記評価試料の上記評価面の温度を調節する温度調節装置を備えている。
【００２１】
吸排気系部品の撥水性等は吸排気系部品の温度によって異なり、また、デポジットの性状も温度によって異なるところ、評価面の温度を調節する温度調節装置を備える試験装置によれば、吸排気系部品の温度に応じたガス成分の付着性を評価することができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、吸気ガス又は排気ガスが接触する面を形成する材料によって評価面が形成された評価試料をエア流通管の管内に設置し、上記評価面に吸排気ガスのガス成分を供給しながらエアを流し、このエアの流通に伴うガス成分の状態変化を管外から透明観察部を通して観察するから、或いは、予め評価試料に付着させたガス成分のエアの流通に伴う状態変化を管外から透明観察部を通して観察するから、吸排気系部品に係る材料に対する吸気ガス及び／又は排気ガスのガス成分の付着性を簡単に評価することができるとともに、信頼性が高い評価結果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】ガス成分付着性試験装置の概略構成を示す斜視図。
【図２】撥水性及び撥油性の確認試験結果を示すグラフ図。
【図３】ＤＬＣコーティング面に対するデポジットの付着性試験結果を示す図。
【図４】ＧＣコーティング面に対するデポジットの付着性試験結果を示す図。
【図５】Ｓｉコーティング面に対するデポジットの付着性試験結果を示す図。
【図６】Ａｌコーティング面に対するデポジットの付着性試験結果を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明を実施するための形態を図面に基づいて説明する。以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。
【００２５】
＜試験装置＞
エンジン吸排気系部品のガス成分付着性試験装置は、自動車用エンジンの吸気ガス又は排気ガスが接触する面を形成する材料に対する吸気ガス又は排気ガスのガス成分の付着性を試験するものである。吸気ガスが接触する面としては、例えば、吸気管内面、サージタンク内面、吸気マニホールド内面、スロットルボディ等があり、排気ガスが接触する面としては、例えば、排気ポート内面、排気マニホールド内面、排気管内面等がある。そのような吸気ガスや排気ガスが接触する面を形成する材料としては、当該面に施されるコーティング材料があり、コーティングが施されないケースでは、当該面を形成する吸気部品自体又は排気部品自体を形成する材料がある。
【００２６】
図１に示すように、当該試験装置１は、吸気ガス又は排気ガスに代わるエアを通すエア流通管２と、このエア流通管２にエアを供給するエア供給装置３とを備えている。エア流通管２は、透明プラスチックで形成されていて、通路断面積は一定であり、その下流部に評価試料４を設置する試料設置部５が設けられている。
【００２７】
本例の評価試料４は、吸気系部品又は排気系部品の上記コーティング材料を基板に塗布してなるものである。エア流通管２は底面が平坦になっており、その下流部の平坦な底面が板状の評価試料４を設置する試料設置部５となっている。評価試料４は、コーティング材料が塗布された評価面４ａがエア流通管２を流れるエアに晒されるようにエア流れ方向に広がった状態にして、試料設置部５に設置される。
【００２８】
エア供給装置３は、エア源のエアを所定の流量に調節してエア流通管２に供給するものであり、エア流量を調節するためのエア流量調節弁及び流量計を備えてなる。エア源としては、エアコンプレッサを利用することができ、或いは、工場内で各種のエア機器にエアを供給する所謂工場エアを利用することができる。エア流通管２とエア供給装置３はエア供給ホース６によって接続されている。
【００２９】
試験装置１は、さらに、ガス成分供給装置７、温度調節装置８及び記録装置９を備えている。ガス成分供給装置７は、エア流通管２の試料設置部５に設置された評価試料４の評価面４ａに後述するガス成分を供給するものである。本例では、液状のガス成分を評価面４ａに滴下するシリンジがガス成分供給装置７を構成している。温度調節装置８は、試料設置部５に設置する評価試料４の評価面４ａの温度を調節するものである。本例の温度調節装置８は、抵抗発熱方式であり、評価試料４を接触させる抵抗発熱体１１と、抵抗発熱体１１に対する通電量の調節が可能な電源装置１２とによって構成されている。
【００３０】
エア流通管２は、上述の如く透明プラスチックで形成されており、その下流部が、評価試料４の評価面４ａに付着したガス成分の、エアの流通に伴う状態変化を管外から観察するための透明観察部１３となっている。エア流通管２における試料設置部５の傍らには、評価試料４の評価面４ａに付着したガス成分のエアの流通に伴う伸び量を計測するための、透明観察部１３から観察可能なスケール１４が設けられている。スケール１４は、エア流通管２の長手方向（エア流れ方向）に延ばして設けられている。
【００３１】
記録装置９は、上記評価面４ａに付着したガス成分のエアの流通に伴う状態変化を記録するものである。本例では、ビデオカメラを記録装置９として採用しており、管外から透明観察部１３を通して評価試料４の評価面４ａをスケール１４と共に撮影する。
【００３２】
＜試験方法＞
上記試験装置１を用いた、吸気ガス又は排気ガスが接触する面を形成する材料に対するガス成分の付着性を試験する方法を説明する。
【００３３】
［試験１］
評価試料４をエア流通管２の試料設置部５に設置し、温度調節装置８によって評価試料４の評価面４ａの温度を所定の温度に調節する。
【００３４】
エア供給装置３により、所定流量でエアをエア流通管２に流しながら、ガス成分供給装置７によってガス成分を評価試料２の評価面４ａに滴下する。
【００３５】
評価面４ａに付着したガス成分の、エアの流通に伴う状態変化を透明観察部１３から観察することにより、評価面４ａに塗布されたコーティング材料に対するガス成分の付着性を評価する。
【００３６】
ガス成分として水又は油を評価面４ａに滴下すると、水や油の当該コーティング材料に対する付着性（撥水性・撥油性）を評価することができる。例えば、水滴又は油滴が評価面４ａに付着したときに、評価面４ａにおいて薄く広がるか、接触角が大きな半球状ないしは玉状になるかを観察することによって撥水性・撥油性を評価することができる。また、評価面４ａに付着した水滴又は油滴がエアの流通に伴って、どのように変化していくか、すなわち、水滴又は油滴が付着場所からエア流通方向に所定距離流れるのにどの程度の時間を要するかを観察するによって、水や油の当該材料に対する付着性を評価することができる。
【００３７】
さらに、エア流量を変化させることにより、どの程度のエア流量で水滴や油滴が流れるかを観察することにより、エア流量との関係で付着性を評価することができる。
【００３８】
試験例
吸気系部品に塗布するコーティング材料として、ＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン系コーティング材）、ＧＣ（ガラス系コーティング材）、Ｓｉ（ＳｉＯ２系コーティング材）及びＡｌ（アルミナ系コーティング材）を準備し、これらをそれぞれ基板に塗布してなる４種類の評価試料を作成した。ＤＬＣ、ＧＣ及びＡｌについては、各々による成膜後、その表面に表面処理によってナノレベルの微細凹凸を形成した後、フッ素コーティングによって撥水膜を形成した。Ｓｉについては、その成膜後にフッ素コーティングによって撥水膜を形成した。
【００３９】
撥水性試験の水は水道水とし、撥油性試験の油は新品オイル（エンジンオイル）と劣化オイル（エンジンオイル）の２種類とした。滴下量は水及び油共に１ｍｌ／１０秒とした。評価試料の温度及びエアの温度は常温とした。そして、エア流量をアイドリング相当の５０ＮＬ／ｍｉｎ（エア流速；２００ｍ／ｍｉｎ）から自動車の高速走行モード相当の２８０ＮＬ／ｍｉｎ（エア流速；１１００ｍ／ｍｉｎ）の範囲で変化させて、評価試料の評価面に付着した水滴及び油滴の状態変化を観察した。
【００４０】
その結果、いずれのコーティング材においても、水滴はアイドリング相当のエア流速でも評価面を流れたが、油はアイドリング相当のエア流速では流れなかった。油は、自動車の通常走行時のエア流速になって流れるという結果になった。
【００４１】
確認試験
図２は、上述のＤＬＣ、ＧＣ、Ｓｉ及びＡｌの各評価試料の撥水性及び撥油性の相対評価のための確認試験結果を示す。その代用試験は、評価試料をその評価面の水平に対する傾斜角度が３０度となるように治具に固定し、水、新品オイル及び劣化オイル各々をスポイトで評価面に滴下したときの、水、新品オイル及び劣化オイル各々が評価面上の１０ｍｍの区間を流れ落ちるのに要した時間を測定するというものである。ＤＬＣ及びＧＣは撥水性が高く、Ａｌは撥油性が高いという結果になっている。
【００４２】
［試験２］
評価試料４の評価面４ａにガス成分を付着させ、この評価資料４をエア流通管２の試料設置部５に設置する。温度調節装置８によって評価試料４の評価面４ａの温度を所定の温度に調節する。
【００４３】
エア供給装置３により、所定流量でエアをエア流通管２に流し、評価面４ａに付着したガス成分の、エアの流通に伴う状態変化を透明観察部１３から観察する。これにより、評価面４ａに塗布されたコーティング材料に対するガス成分の付着性を評価する。
【００４４】
ガス成分として水又は油を評価面４ａに付着させると、水や油の当該コーティング材料に対する付着性（撥水性・撥油性）を評価することができる。ガス成分としてデポジットを評価面４ａに付着させると、デポジットの当該コーティング材料に対する付着性を評価することができる。
【００４５】
さらに、エア流量を変化させることにより、どの程度のエア流量でガス成分が流れるかを観察することにより、エア流量との関係で付着性を評価することができる。また、温度調節装置８による評価試料４の温度調節により、温度環境によるガス成分の付着性の評価も簡単に行なうことができる。
【００４６】
試験例
上述のＤＬＣ、ＧＣ、Ｓｉ及びＡｌの各評価試料を準備した。新品オイルを熱重量分析装置によって１２０〜２５０℃の温度に上昇させることにより、デポジットを作成した。各評価試料の評価面にデポジットを０．１６ｍｇ乃至０．１８ｍｇ付着させ、この評価試料をエア流通管２の試料設置部５に設置した。エア流量を５０ＮＬ／ｍｉｎ（エア流速；２００ｍ／ｍｉｎ）から上昇させていき、デポジットの剥離開始流速及びデポジットの剥離による重量減少量を測定した。
【００４７】
結果を図３〜図６に示す。この試験により、各評価試料において、デポジットがどの程度のエア流速で剥離するか、その流速でどの程度剥離するか、デポジットがエアの流れ方向に伸びていくのか、或いは一気に剥離するか等の付着性に関する情報が得られる。また、スケールにより、デポジットがどの程度伸びていくかもわかる。また、デポジットの伸び量や重量減少量からデポジットの付着性（剥離性）に関する定量的な評価が可能になる。
【００４８】
＜その他＞
評価試料を恒温槽に入れて所望の熱負荷をかけてから上記試験を行なうことにより、材料の耐熱性（熱負荷によるガス成分付着性の脱離性の劣化度合）を評価することもできる。
【００４９】
上記試験例は吸気系部品のコーティング材料に対する吸気ガス成分の付着性試験に関するが、排気系部品のコーティング材料に対する吸気ガス成分の付着性試験も同様に行なうことができる。
【００５０】
また、コーティングが施されない吸気系又は排気系の部品に関しては、吸気ガス又は排気ガスが接触する面を形成する材料で評価試料を作成して、本発明の試験装置又は試験方法による付着性試験を行なうことができる。
【００５１】
評価試料は、板状に限ることは要さず、適宜の形状にすることができる。また、吸気系又は排気系の部品自体を評価試料とすることもできる。
【００５２】
上記実施形態のエア流通管２はその全体が透明プラスチックで形成されているが、エア流通管の一部に試料設置部の評価試料を観察するための透明板を張った観察窓（透明観察部）を設けるようにしてもよい。
【００５３】
上記実施形態の温度調節装置８はヒータであるが、例えば、ペルチェ素子を用いたクーラであってもよい。
【符号の説明】
【００５４】
１  試験装置
２  エア流通管
３  エア供給装置
４  評価試料
４ａ  評価面
５  試料設置部
７  ガス成分供給装置
８  温度調節装置
９  記録装置
１３  透明観察部
１４  スケール
【図１】
2019138795.tif 000003
【図２】
2019138795.tif 000004
【図３】
2019138795.tif 000005
【図４】
2019138795.tif 000006
【図５】
2019138795.tif 000007
【図６】
2019138795.tif 000008