(57)【要約】【課題】シリンダヘッドのポートの製造方法において、筒状密閉部内に配置される断熱材を溶かさずに製造する技術を提供する。【解決手段】ポート中子２１に第１アルミ板２２を巻き付け、巻き付けられた第１アルミ板２２の外側に断熱材を多孔質カバーで覆った断熱体２３を巻き付け、巻き付けられた断熱体２３の外側に第２アルミ板２４を巻き付け、吸気ポートの両端部において第１、第２アルミ板２２，２４を接合して、第１、第２アルミ板２２，２４間に断熱体２３を有する筒状密閉部２５を形成し、筒状密閉部２５内を真空引きするための吸引口２６を形成し、シリンダヘッドの鋳型に吸引口２６を形成したポートユニット２０を配置し、吸引口２６から真空引きを行って筒状密閉部２５内を真空状態に維持しつつ、シリンダヘッドの鋳造を行い、シリンダヘッドにポートが形成される。【選択図】図２
2010112250.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関のシリンダヘッドのポートの製造方法であって、
ポート中子に第１金属板を巻き付け、
巻き付けられた前記第１金属板の外側に、断熱材を多孔質カバーで覆った断熱体を巻き付け、
巻き付けられた前記断熱体の外側に第２金属板を巻き付け、
ポートの両端部において前記第１、第２金属板を接合して、前記第１、第２金属板間に前記断熱体を有する筒状密閉部を形成し、
前記筒状密閉部内を真空引きするための吸引口を形成し、
シリンダヘッドの鋳型に前記吸引口を形成したポートを配置し、前記吸引口から真空引きを行って前記筒状密閉部内を真空状態に維持しつつ、シリンダヘッドの鋳造を行い、シリンダヘッドにポートが形成されることを特徴とするシリンダヘッドのポートの製造方法。
【請求項２】
巻き付けられた前記第１金属板の外側に、前記断熱体を巻き付ける際に、前記断熱材の長手方向を、ポート内を通過する気流の向きに揃えることを特徴とする請求項１に記載のシリンダヘッドのポートの製造方法。
【請求項３】
前記断熱材の直径は、前記多孔質カバーに設けられる孔の直径よりも大きいことを特徴とする請求項１又は２に記載のシリンダヘッドのポートの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリンダヘッドのポートの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関のシリンダヘッドの鋳造時に、シリンダヘッドの鋳型内に中子を配設し、冷却水の通路である排気側横流し通路及び排気側縦流し通路をシリンダヘッドと共に一体的に形成する技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００７−５１６０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
そして、シリンダヘッドの吸気ポートや排気ポート等のポートも、上記背景技術の冷却水の通路と同様に、シリンダヘッドの鋳造時に、シリンダヘッドの鋳型内に中子を配設し、アルミ溶液等を流し鋳込むことで、シリンダヘッドと共に一体的に形成されている。
【０００４】
しかし、シリンダヘッドのポートとして、内外周間に断熱材を有する筒状密閉部を形成した２重管構造のポートを用いる場合がある。この２重管構造のポートを製造する場合には、シリンダヘッドの鋳造時等に筒状密閉部内に配置される断熱材が溶けないように製造する必要がある。
【０００５】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、シリンダヘッドのポートの製造方法において、筒状密閉部内に配置される断熱材を溶かさずに製造する技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明にあっては、以下の構成を採用する。すなわち、本発明は、
内燃機関のシリンダヘッドのポートの製造方法であって、
ポート中子に第１金属板を巻き付け、
巻き付けられた前記第１金属板の外側に、断熱材を多孔質カバーで覆った断熱体を巻き付け、
巻き付けられた前記断熱体の外側に第２金属板を巻き付け、
ポートの両端部において前記第１、第２金属板を接合して、前記第１、第２金属板間に前記断熱体を有する筒状密閉部を形成し、
前記筒状密閉部内を真空引きするための吸引口を形成し、
シリンダヘッドの鋳型に前記吸引口を形成したポートを配置し、前記吸引口から真空引きを行って前記筒状密閉部内を真空状態に維持しつつ、シリンダヘッドの鋳造を行い、シリンダヘッドにポートが形成されることを特徴とするシリンダヘッドのポートの製造方法である。
【０００７】
本発明では、シリンダヘッドの鋳型に吸引口を形成したポートを配置し、吸引口から真空引きを行って筒状密閉部内を真空状態に維持しつつ、シリンダヘッドの鋳造を行う。これによると、シリンダヘッドの鋳造時に筒状密閉部内が真空状態であるので、筒状密閉部内の断熱効果が高い。よって、高い断熱効果を有する筒状密閉部内に配置される断熱体には熱が伝わり難い。したがって、筒状密閉部内に配置される断熱体が有する断熱材を溶かさずにポートを製造することができる。
【０００８】
本発明によると、断熱材が多孔質カバーで覆われているので、筒状密閉部内を真空状態
にするために真空引きしても、多孔質カバーで覆われた断熱材が吸い込まれることがない。また、断熱材が多孔質カバーで覆われることで断熱材が均一に配置されたまま固定されるので、断熱材が筒状密閉部内で偏ってしまうことがなく、均一に配置された断熱材により均一な断熱性能を得ることができる。
【０００９】
本発明によると、筒状密閉部内に断熱体を介在させることで、筒状密閉部内を真空状態にしても第１、第２金属板が凹み難くなるので、第１、第２金属板は筒状密閉部内に断熱体を介在させない場合に比して薄いものを用いることができる。
【００１０】
本発明によると、筒状密閉部内に断熱体を介在させることで、筒状密閉部内に断熱体を介在させない場合に比して第１、第２金属板間のずれが生じ難くなるので、第１、第２金属板間のずれが少ない高精度のポートを製造できる。
【００１１】
巻き付けられた前記第１金属板の外側に、前記断熱体を巻き付ける際に、前記断熱材の長手方向を、ポート内を通過する気流の向きに揃えるとよい。本発明によると、断熱材の断熱性能を最大限発揮させることができるので、高い断熱効果を得ることができる。
【００１２】
前記断熱材の直径は、前記多孔質カバーに設けられる孔の直径よりも大きいとよい。本発明によると、断熱材が多孔質カバーの孔から外に抜け出てしまうことがない。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によると、シリンダヘッドのポートの製造方法において、筒状密閉部内に配置される断熱材を溶かさずに製造できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下に本発明の具体的な実施例を説明する。
【００１５】
＜実施例１＞
図１は、本実施例に係るシリンダヘッドのポートの製造方法を用いて製造された内燃機関のシリンダヘッドの概略構成を示す図である。図１に示す内燃機関のシリンダヘッド１には、内燃機関の吸気ポート２、排気ポート３、冷却水の通路４、燃焼室５等が設けられている。吸気ポート２及び排気ポート３は燃焼室５につながっている。シリンダヘッド１は、シリンダヘッド１の鋳型にアルミ溶液等を流し鋳込むことで鋳造される。
【００１６】
ここで、排気ポート３、冷却水の通路４、燃焼室５等は、シリンダヘッド１の鋳造時に、シリンダヘッド１の鋳型内に中子を配設することで、シリンダヘッド１と共に一体的に形成される。一方、吸気ポート２は、予めポートユニット２０として製造され、シリンダヘッド１の鋳造時に、シリンダヘッド１の鋳型内にポートユニット２０を配設することで、シリンダヘッド１に一体化される。本実施例の吸気ポート２が本発明のシリンダヘッドのポートの製造方法を用いて製造される。
【００１７】
図２を用いて吸気ポート２のポートユニット２０の製造手順を説明する。まず、図２（ａ）に示すように吸気ポート２の中空内部の形状に形成されたポート中子２１を用意する。次に、図２（ｂ）に示すようにポート中子２１に第１アルミ板２２を巻きつける。この際、巻きつけた第１アルミ板２２の間には隙間が生じないよう溶接を行う。
【００１８】
次に、図２（ｃ）に示すように巻き付けられた第１アルミ板２２の外側に、図３に示すような断熱材２３ａを多孔質カバー２３ｂで覆った断熱体２３を巻き付ける。
【００１９】
ここで、断熱体２３は、図３（ａ）の正面図に示すように表面全体を多孔質カバー２３
ｂで囲まれたものであり、図３（ａ)のＡ−Ａ断面である図（ｂ）に示すように多孔質カ
バー２３ｂ内に断熱材２３ａが多数充填されている。断熱材２３ａとしては、例えば直径２〜８μｍの円柱上のグラスウールが用いられる。その他にも、グラスファイバ、カーボンブラック、シリカ等を断熱材として用いてもよい。多孔質カバー２３ｂは、直径１〜３μｍの孔を有する多孔質材である。このように断熱材２３ａの直径は、多孔質カバー２３ｂに設けられる孔の直径よりも大きい。よって、断熱材２３ａが多孔質カバー２３ｂの孔から外に抜け出てしまうことがない。
【００２０】
そして、図４に示すように巻き付けられた第１アルミ板２２の外側に断熱体２３を巻き付ける際に、断熱材２３ａの長手方向を、吸気ポート２内を通過する気流の向きに揃える。すなわち、断熱材２３ａであるグラスウールの長さ方向を、吸気ポート２内を通過する気流の上流側から下流側への向きに合わせる。これは、断熱材２３ａの長手方向が吸気ポート２内を通過する気流の向きに揃っていると、断熱材２３ａの断熱性能を最大限発揮させることができるので、吸気ポート２が高い断熱効果を得られるためである。また、吸気弁周り等の吸気ポート２内を通過する気流の流速が大きい場所では、熱伝達が大きいので、断熱材２３ａの密度を高くしてもよい。
【００２１】
次に、図２（ｄ）に示すように巻き付けられた断熱体２３の外側に第２アルミ板２４を巻き付ける。このとき、断熱体２３は第１、第２アルミ板２２，２４間で押し付けられその第１、第２アルミ板２２，２間に隙間なく充填されるようにする。またこの際、巻きつけた第２アルミ板２４の間には隙間が生じないよう溶接を行う。
【００２２】
そして、図２（ｅ）に示すようにポートユニット２０の両端部において第１、第２アルミ板２２，２４に蓋部材等を溶接によって接合して、第１、第２アルミ板２２，２４間に断熱体２３を有する筒状密閉部２５を形成する。筒状密閉部２５は、その後の工程で真空状態にされることがあるため、隙間から漏れのない完全な密閉空間に形成される。なお、蓋部材等を用いず、直接第１、第２アルミ板２２，２４間を溶接等してもよい。
【００２３】
次に、図２（ｅ）に示すように筒状密閉部２５内を真空引きするための吸引口２６を形成する。吸引口２６は、例えばニップル等をポートユニット２０に付加して設けられ、吸引口２６とバキュームポンプ２７とがホースで接続される。また、吸引口２６は、ポートユニット２０に１つだけでなく複数設けてもよい。吸引口２６が多くなる程、真空引きに要する時間を短縮することができる。以上のようにして、吸気ポート２のポートユニット２０が製造される。
【００２４】
そして、図５に示すように、吸気ポート２のポートユニット２０は、ポート中子２１を内部に有したまま、シリンダヘッド１の鋳型４０内に配設される。また、同時に排気ポート３、冷却水の通路４、燃焼室５等に相当する中子４１もシリンダヘッド１の鋳型４０内に配設される。
【００２５】
ここで、シリンダヘッド１を鋳造するためにアルミ溶液を鋳型４０内に流し鋳込む前に、図５に示すように、吸気ポート２のポートユニット２０は、吸引口２６とバキュームポンプ２７とがホースでつながれ、吸引口２６から真空引きを行って、筒状密閉部２５内を真空状態にする。そして、筒状密閉部２５内を真空状態に維持しつつ、鋳型４０内にアルミ溶液を流し鋳込みシリンダヘッド１の鋳造を行う。これにより、シリンダヘッド１に吸気ポート２が形成される。また、同時に排気ポート３、冷却水の通路４、燃焼室５等も形成される。
【００２６】
以上のようにしてシリンダヘッド１に吸気ポート２を形成する場合には、シリンダヘッド１の鋳型４０に吸引口２６を形成したポートユニット２０を配置し、吸引口２６から真
空引きを行って筒状密閉部２５内を真空状態に維持しつつ、シリンダヘッド１の鋳造を行う。これによると、シリンダヘッド１の鋳造時に筒状密閉部２５内が真空状態であるので、筒状密閉部２５内の断熱効果が高い。よって、高い断熱効果を有する筒状密閉部２５内に配置される断熱体２３には熱が伝わり難い。したがって、筒状密閉部２５内に配置される断熱体２３が有する断熱材２３ａを溶かさずに吸気ポート２を製造することができる。
【００２７】
また、断熱材２３ａが多孔質カバー２３ｂで覆われているので、筒状密閉部２５内を真空状態にするために真空引きしても、多孔質カバー２３ｂで覆われた断熱材２３ａが吸い込まれることがない。また、断熱材２３ａが多孔質カバー２３ｂで覆われることで断熱材２３ａが均一に配置されたまま固定されるので、断熱材２３ａが筒状密閉部２５内で偏ってしまうことがなく、均一に配置された断熱材２３ａにより均一な断熱性能を得ることができる。
【００２８】
また、筒状密閉部２５内に断熱体２３を介在させることで、筒状密閉部２５内を真空状態にしても第１、第２アルミ板２２，２４が凹み難くなるので、第１、第２アルミ板２２，２４は筒状密閉部２５内に断熱体２３を介在させない場合に比して薄いものを用いることができる。
【００２９】
また、筒状密閉部２５内に断熱体２３を介在させることで、筒状密閉部２５内に断熱体２３を介在させない場合に比して第１、第２アルミ板２２，２４間のずれが生じ難くなるので、第１、第２アルミ板２２，２４間のずれが少ない高精度の吸気ポート２を製造できる。
【００３０】
そして、以上のように製造された吸気ポート２では、内燃機関に実装時も吸引口２６がホースでバキュームポンプ２７とつながっていることで、筒状密閉部２５内について真空から空気までの真空度の調整が可能となり、断熱効果を可変できる。よって、筒状密閉部２５内を真空状態に制御した場合には、最も断熱効果が高く、低負荷でのＨＣ低減、燃費低減ができる。一方、筒状密閉部２５内を空気充填状態に制御した場合には、断熱効果が弱くなり、外部ＥＧＲ装置が付いた内燃機関ではシリンダヘッドに熱を有効に逃がすことができ、ＮＯｘ低減ができる。ここで、筒状密閉部２５内の真空度の調整制御としては、内燃機関の運転状態が低負荷では筒状密閉部２５内を真空状態に制御して断熱効果を高くし、内燃機関の運転状態が高負荷では筒状密閉部２５内を空気充填状態に制御して断熱効果を弱くすることが行われる。
【００３１】
なお、上記実施例では、吸気ポート２のポートユニット２０を製造するに際し、第１、第２アルミ板２２，２４を用いたが、これに限らず、他の金属板を用いてもよい。
【００３２】
また、上記実施例では、ポートユニット２０から製造するポートを吸気ポート２に限っていたが、これに限らず、排気ポート３もポートユニット２０を用いて製造してもよい。
【００３３】
本発明に係るシリンダヘッドのポートの製造方法は、上述の実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変更を加えてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】実施例１に係る内燃機関のシリンダヘッドの概略構成を示す図。
【図２】実施例１に係る吸気ポートのポートユニットの製造手順を示す図。
【図３】実施例１に係る断熱体の概略構成を示す図。
【図４】実施例１に係る吸気ポートの気流の向きと断熱材の長手方向とを示す図。
【図５】実施例１に係る内燃機関のシリンダヘッドの鋳型の概略構成を示す図。
【符号の説明】
【００３５】
１     シリンダヘッド
２     吸気ポート
３     排気ポート
４     冷却水の通路
５     燃焼室
２０   ポートユニット
２１   ポート中子
２２   第１アルミ板
２３   断熱体
２３ａ 断熱材
２３ｂ 多孔質カバー
２４   第２アルミ板
２５   筒状密閉部
２６   吸引口
２７   バキュームポンプ
４０   シリンダヘッドの鋳型
４１   中子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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