(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋳造製のシリンダヘッドに、各気筒毎夫々２つ若しくは３つの吸気弁及び２つの排気弁を備え、かつ前記シリンダヘッドに各気筒毎前記４つ若しくは５つの弁により開閉される吸気と排気の４つ若しくは５つのポートを夫々有し、各気筒毎の２つの排気弁同士を、クランク軸の中心軸方向に略直交する方向に並列するように配置し、かつ２つの排気ポートを、各ポートのスロート部からの流れが途中で合流する単一の排気ポートとして、シリンダヘッドの側壁面に開口し、シリンダヘッドの各気筒のシリンダボアの略中心軸に直立して燃料噴射ノズルを設け、該燃料噴射ノズルの取付用ボスをシリンダヘッドと一体成形し、２つの排気ポートの各スロート部と前記燃料噴射ノズルの取付用ボスとの間に冷却水通路を形成するようにした直噴式内燃機関のシリンダヘッドの製造方法であって、
鋳造時に使用する排気ポート形成用中子を冷却水ジャケット形成用中子に挿入する際に、該排気ポート形成用中子の一方の排気ポート形成部となる先端部が冷却水ジャケット形成用中子における燃料噴射ノズルの取付用ボス形成部分を通過するように、前記排気ポート形成用中子の一方の排気ポート形成部となる先端部周面の一部を平面形状にカットし、
鋳造後に、前記排気ポート形成用中子の一方の排気ポート形成部により形成された排気ポート内周面の一部に形成された平面形状部を切削して湾曲面形状に加工したことを特徴とする直噴式内燃機関のシリンダヘッド製造方法。
【請求項２】
前記排気ポート形成用中子の先端部により形成される一方の排気ポートと、前記燃料噴射ノズルの取付用ボス周りの冷却水通路とが、クランク軸の中心軸方向に略直交する方向にオーバーラップすることを特徴とする請求項１に記載の直噴式内燃機関のシリンダヘッド製造方法。
【請求項３】
鋳造製のシリンダヘッドに、各気筒毎夫々２つ若しくは３つの吸気弁及び２つの排気弁を備え、かつ前記シリンダヘッドに各気筒毎前記４つ若しくは５つの弁により開閉される吸気と排気の４つ若しくは５つのポートを夫々有し、各気筒毎の２つ若しくは３つの吸気弁同士を、クランク軸の中心軸方向に略直交する方向に並列するように配置し、かつ２つ若しくは３つの吸気ポートを、各ポートのスロート部からの流れが途中で合流する単一の吸気ポートとして、シリンダヘッドの側壁面に開口し、シリンダヘッドの各気筒のシリンダボアの略中心軸に直立して燃料噴射ノズルを設け、該燃料噴射ノズルの取付用ボスをシリンダヘッドと一体成形し、２つ若しくは３つの吸気ポートの各スロート部と前記燃料噴射ノズルの取付用ボスとの間に冷却水通路を形成するようにした直噴式内燃機関のシリンダヘッドの製造方法であって、
鋳造時に使用する吸気ポート形成用中子を冷却水ジャケット形成用中子に挿入する際に、該吸気ポート形成用中子の一方の吸気ポート形成部となる先端部が冷却水ジャケット形成用中子における燃料噴射ノズルの取付用ボス形成部分を通過するように、前記吸気ポート形成用中子の一方の吸気ポート形成部となる先端部周面の一部を平面形状にカットし、
鋳造後に、前記吸気ポート形成用中子の一方の吸気ポート形成部により形成された吸気ポート内周面の一部に形成された平面形状部を切削して湾曲面形状に加工したことを特徴とする直噴式内燃機関のシリンダヘッド製造方法。
【請求項４】
前記吸気ポート形成用中子の先端部により形成される一方の吸気ポートと、前記燃料噴射ノズルの取付用ボス周りの冷却水通路とが、クランク軸の中心軸方向に略直交する方向にオーバーラップすることを特徴とする請求項３に記載の直噴式内燃機関のシリンダヘッド製造方法。
【請求項５】
請求項１又は２に係る発明の直噴式内燃機関のシリンダヘッド製造方法に加え、各気筒毎の２つ若しくは３つの吸気弁同士を、クランク軸の中心軸方向に略直交する方向に並列するように配置し、かつ２つ若しくは３つの吸気ポートを、各ポートのスロート部からの流れが途中で合流する単一の吸気ポートとして、シリンダヘッドの側壁面に開口し、２つ若しくは３つの吸気ポートの各スロート部と前記燃料噴射ノズルの取付用ボスとの間に冷却水通路を形成するようにした直噴式内燃機関のシリンダヘッドの製造方法であって、
鋳造時に使用する吸気ポート形成用中子を冷却水ジャケット形成用中子に挿入する際に、該吸気ポート形成用中子の一方の吸気ポート形成部となる先端部が冷却水ジャケット形成用中子における燃料噴射ノズルの取付用ボス形成部分を通過するように、前記吸気ポート形成用中子の一方の吸気ポート形成部となる先端部周面の一部を平面形状にカットし、
鋳造後に、前記吸気ポート形成用中子の一方の吸気ポート形成部により形成された吸気ポート内周面の一部に形成された平面形状部を切削して湾曲面形状に加工したことを特徴とする直噴式内燃機関のシリンダヘッド製造方法。
【請求項６】
前記吸気ポート形成用中子の先端部により形成される一方の吸気ポートと、前記燃料噴射ノズルの取付用ボス周りの冷却水通路とが、クランク軸の中心軸方向に略直交する方向にオーバーラップすることを特徴とする請求項５に記載の直噴式内燃機関のシリンダヘッド製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は直噴式ディーゼル機関、ガソリン機関等の直噴式内燃機関のシリンダヘッド製造方法に関し、特に、鋳造製のシリンダヘッドにおける冷却水通路形成技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、シリンダヘッドに、夫々直動式の２つの吸気弁及び２つの排気弁を備え、かつシリンダヘッドに前記４つの弁により開閉される吸気と排気の４つのポートを夫々有し、該シリンダヘッドの前記ポートの略中央部に対応する部位に燃料噴射弁を備えるようにしたセンターノズル方式の直噴式ディーゼル機関、センタープラグ方式のガソリン機関が知られている。
【０００３】
かかる直噴式内燃機関において、従来では、燃料噴射弁又はスパークプラグをシリンダヘッドに取り付ける構造として、シリンダヘッドに、燃料噴射弁本体としてのノズルホルダ又はスパークプラグの取付孔を形成したハウジングを一体成形するようにしたものが採用されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、例えば、このような従来の直噴式ディーゼル機関のシリンダヘッド構造にあっては、上記のように、ノズルホルダを取り付けるためのハウジングをシリンダヘッドに一体成形した構成であるから、ハウジングの外周壁と、シリンダヘッドに一体成形されるポート壁とは一部が連接した構造とならざるを得ない。
【０００５】
このため、ハウジングの外周壁とポート壁、特に、排気ポート壁との間には、冷却水通路を形成することが困難であり、ノズルホルダ並びにポート壁、特に、排気ポート壁周りに充分な大きさの冷却水通路を確保することが困難である。
又、ノズルホルダ並びにポート壁周りに充分な大きさの冷却水通路を確保しようとした場合には、ポートの大きさを夫々縮小せざるを得なくなり、今度は機関性能に支障を来してしまう。
【０００６】
このため、従来では、冷却水ジャケット形成用中子を上下２分割して、ノズルホルダ並びにポート壁周りに充分な大きさの冷却水通路を確保することが行われている。
しかし、この方法では、生産性が悪いのは言うまでもなく、出来上がったシリンダヘッドの上下の冷却水ジャケット形成用中子の合わせ面に相当する部位にバリが発生するため、このバリを取るための面倒な後加工が必要となる欠点がある。
【０００７】
尚、シリンダヘッドの製造技術として、特開平６−３０４６９６号公報に開示された内燃機関用シリンダヘッドにおける冷却水ジャケット用中子型の成形装置並びに特開平８−２７６２４３号公報に開示されたシリンダヘッド鋳型用中子が知られているが、いずれも上述の問題点を解決し得る技術ではない。
そこで、本発明は以上のような従来の課題を解決するためなされたものであり、各気筒毎の少なくとも２つの排気弁又は吸気弁同士が、夫々クランク軸の中心軸方向に略直交する方向に並列するように配置され、燃料噴射ノズルの取付用ボスをシリンダヘッドと一体成形する構成の直噴式内燃機関のシリンダヘッド製造方法において、生産性の向上を図りつつ、冷却水通路の形成を容易化すること等を目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
このため、本発明の一形態（請求項１）に係るシリンダヘッド製造方法は、
鋳造製のシリンダヘッドに、各気筒毎夫々２つ若しくは３つの吸気弁及び２つの排気弁を備え、かつ前記シリンダヘッドに各気筒毎前記４つ若しくは５つの弁により開閉される吸気と排気の４つ若しくは５つのポートを夫々有し、各気筒毎の２つの排気弁同士を、クランク軸の中心軸方向に略直交する方向に並列するように配置し、かつ２つの排気ポートを、各ポートのスロート部からの流れが途中で合流する単一の排気ポートとして、シリンダヘッドの側壁面に開口し、シリンダヘッドの各気筒のシリンダボアの略中心軸に直立して燃料噴射ノズルを設け、該燃料噴射ノズルの取付用ボスをシリンダヘッドと一体成形し、２つの排気ポートの各スロート部と前記燃料噴射ノズルの取付用ボスとの間に冷却水通路を形成するようにした方法であって、
鋳造時に使用する排気ポート形成用中子を冷却水ジャケット形成用中子に挿入する際に、該排気ポート形成用中子の一方の排気ポート形成部となる先端部が冷却水ジャケット形成用中子における燃料噴射ノズルの取付用ボス形成部分を通過するように、前記排気ポート形成用中子の一方の排気ポート形成部となる先端部周面の一部を平面形状にカットし、
鋳造後に、前記排気ポート形成用中子の一方の排気ポート形成部により形成された排気ポート内周面の一部に形成された平面形状部を切削して湾曲面形状に加工したことを特徴とする。
【０００９】
本発明の他の形態（請求項３）に係るシリンダヘッド製造方法は、請求項１に係る発明の方法を排気ポートに代え、吸気ポートに適用したことを特徴とする。
本発明の更に別の形態（請求項５）に係るシリンダヘッド製造方法は、
請求項１に係る発明の方法において、各気筒毎の２つ若しくは３つの吸気弁同士を、クランク軸の中心軸方向に略直交する方向に並列するように配置し、かつ２つ若しくは３つの吸気ポートを、各ポートのスロート部からの流れが途中で合流する単一の吸気ポートとして、シリンダヘッドの側壁面に開口し、２つ若しくは３つの吸気ポートの各スロート部と前記燃料噴射ノズルの取付用ボスとの間に冷却水通路を形成するようにし、
鋳造時に使用する吸気ポート形成用中子を冷却水ジャケット形成用中子に挿入する際に、該吸気ポート形成用中子の一方の吸気ポート形成部となる先端部が冷却水ジャケット形成用中子における燃料噴射ノズルの取付用ボス形成部分を通過するように、前記吸気ポート形成用中子の一方の吸気ポート形成部となる先端部周面の一部を平面形状にカットし、
鋳造後に、前記吸気ポート形成用中子の一方の吸気ポート形成部により形成された吸気ポート内周面の一部に形成された平面形状部を切削して湾曲面形状に加工したことを特徴とする。
【００１０】
かかる本発明の作用について説明する。
排気ポート形成用中子或いは吸気ポート形成用中子を冷却水ジャケット形成用中子に対して、シリンダ長手方向に対して直角に挿入することができ、排気ポート或いは吸気ポートのスロート部と燃料噴射ノズルの取付用ボスとの間に冷却水通路を形成することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、添付された図面を参照して本発明を詳述する。
図２及び図３において、直噴式内燃機関としての直噴式ディーゼルエンジンの鋳造製のシリンダヘッド１１には、夫々直動式の２つの吸気弁及び２つの排気弁（図示せず）が備えられ、かつ前記シリンダヘッド１１に前記４つの弁により開閉される４つのポート（吸気ポート１２，１３及び排気ポート１４Ａ，１４Ｂ）が形成されている。
【００１２】
各気筒毎の２つの吸気弁同士並びに２つの排気弁同士は、夫々クランク軸の中心軸方向に略直交する方向に並列するように配置される。
又、２つの吸気ポート１２，１３は、シリンダヘッド１１の一方の側面に開口して図示しない吸気マニホールドと連通される。
更に、２つの排気ポート１４Ａ，１４Ｂは、各ポート１４Ａ，１４Ｂのスロート部からの流れが途中が合流する単一の排気ポート１４とされ、シリンダヘッド１１の他方の側面に開口して図示しない排気マニホールドと連通される。
【００１３】
一方、シリンダヘッド１１の各気筒のシリンダボアの略中心軸に直立して図示しない燃料噴射ノズルが設けられており、該燃料噴射ノズルの取付用ボス１５はシリンダヘッド１１の鋳造時に一体成形される。
又、排気ポート１４Ａ，１４Ｂの各スロート部と燃料噴射ノズルの取付用ボス１５との間には冷却水通路１６が形成される。ここで、排気ポート１４の開口端からみて奥側の排気ポート１４Ｂは、そのスロート部において、この取付用ボス１５周りの冷却水通路１６に対して、クランク軸の中心軸方向に略直交する方向にオーバーラップしている。
【００１４】
図２において、１９，２０は夫々本実施形態における吸気ポート形成用中子である。
ここで、シリンダヘッド１１の鋳造時の排気ポート形成用中子を、冷却水ジャケット形成用中子に対して、シリンダ長手方向に対して直角に挿入する方法では、排気ポート１４Ａ，１４Ｂのスロート部と燃料噴射ノズルの取付用ボス１５との間に冷却水通路１６を形成するのが困難である（前記奥側のポートスロート部を形成する排気ポート形成用中子の挿入軌跡により冷却水通路１６を形成したい部分は全て駄肉となる）。
【００１５】
そこで、本発明のシリンダヘッド製造方法では、図１を参照すると、
（１）鋳造時に使用する排気ポート形成用中子１７を冷却水ジャケット形成用中子に挿入する際に、該排気ポート形成用中子１７の一方の排気ポート１４Ｂ形成部の先端部１７Ａが冷却水ジャケット形成用中子１８における燃料噴射ノズルの取付用ボス形成部分１８Ａを通過するように、前記排気ポート形成用中子１７の一方の排気ポート１４Ｂ形成部の先端部１７Ａ周面の一部１７ａを平面形状にカットする。図３はこの排気ポート形成用中子１７の冷却水ジャケット形成用中子１８への挿入軌跡を示している。
（２）鋳造後に、前記排気ポート形成用中子１７の一方の排気ポート１４Ｂ形成部により形成された排気ポート１４Ｂ内周面の一部に形成された平面形状部を図１及び図２の斜線部１７ｂの如くに切削して湾曲面形状に加工する。
【００１６】
これによって、排気ポート形成用中子１７を冷却水ジャケット形成用中子１８に対して、シリンダ長手方向に対して直角に挿入することができ、排気ポート１４Ａ，１４Ｂのスロート部と燃料噴射ノズルの取付用ボス１５との間に冷却水通路１６を形成することができる。
このように、単に排気ポート形成用中子１７の形状の改善により、排気ポート１４Ａ，１４Ｂのスロート部と燃料噴射ノズルの取付用ボス１５との間に冷却水通路を容易に形成できる結果、排気ポート１４Ａ，１４Ｂの大きさを夫々縮小する必要がなく、機関性能に支障を来すことがない。
【００１７】
又、従来のシリンダヘッドの鋳造型を上下２分割して、ノズルホルダ並びにポート壁周りに冷却水通路を形成するものの欠点（上下の鋳型の合わせ面にバリが発生するため、このバリを取るための面倒な後加工が必要となる）も解消できる。
尚、（２）における切削加工は、バルブシートの加工と同時に行うことができるため、特に製作工程上問題とならず、生産性を低下させるものではない。
【００１８】
ところで、吸気ポート１２，１３は排気ポート１４Ａ，１４Ｂと比較して熱負荷が少ないため、その上部に冷却水ジャケットを必要としないが、上述の排気ポート１４Ａ，１４Ｂの場合と同じようにして、吸気ポートのスロート部と燃料噴射ノズルの取付用ボスとの間に冷却水通路を形成することができる。
即ち、この場合には、各気筒毎の２つの吸気弁同士を、クランク軸の中心軸方向に略直交する方向に並列するように配置し、かつ２つの吸気ポート（一方の吸気ポートは、燃料噴射ノズルの取付用ボス周りの冷却水通路に対して、クランク軸の中心軸方向に略直交する方向にオーバーラップする）を、各ポートのスロート部からの流れが途中で合流する単一の吸気ポートとして、シリンダヘッドの側壁面に開口し、２つの吸気ポートの各スロート部と燃料噴射ノズルの取付用ボスとの間に冷却水通路を形成する。
【００１９】
そして、排気ポート形成用中子と同様に、鋳造時に使用する吸気ポート形成用中子を冷却水ジャケット形成用中子に挿入する際に、該吸気ポート形成用中子の一方の吸気ポート形成部となる先端部が冷却水ジャケット形成用中子における燃料噴射ノズルの取付用ボス形成部分を通過するように、前記吸気ポート形成用中子の一方の吸気ポート形成部となる先端部周面の一部を平面形状にカットし、鋳造後に、前記吸気ポート形成用中子の一方の吸気ポート形成部により形成された吸気ポート内周面の一部に形成された平面形状部を切削して湾曲面形状に加工すれば良い。
【００２０】
【発明の効果】
本発明によれば、直噴式内燃機関において、鋳造製シリンダヘッドを用いつつ、生産コストが有利な、シリンダヘッド一体成形式の燃料噴射ノズルの取付用ボスとした場合において、生産性を向上しつつ燃料噴射ノズル取付部周りの冷却水通路を容易に確保でき、冷却性能の向上並びに耐久性の向上を図ることができる。特に、請求項１，２，５及び６に係る発明では、排気ポートのスロート部と燃料噴射ノズルの取付用ボスとの間に冷却水通路を容易に形成でき、排気ポートは吸気ポートと比較して熱負荷が大きいため、有利である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る直噴式内燃機関のシリンダヘッド製造方法の一実施形態を示す鋳造用中子の部分的な概略平面図
【図２】同上の直噴式内燃機関のシリンダヘッドの平面図
【図３】図２中Ａ−Ａ矢視断面図
【符号の説明】
１１  シリンダヘッド
１２，１３  吸気ポート
１４Ａ，１４Ｂ  排気ポート
１４  排気ポート
１５  燃料噴射ノズルの取付用ボス
１６  冷却水通路
１７  排気ポート形成用中子
１８  冷却水ジャケット形成用中子
【図１】
0003622445.tif 000002
【図２】
0003622445.tif 000003
【図３】
0003622445.tif 000004