(57)【要約】【課題】より高い耐久性を発揮可能なシリンダヘッドを製造可能なシリンダヘッドの製造方法を提供する。【解決手段】本発明の製造方法は、第１中間品１９を形成する形成工程と、第１中間品１９に焼なまし加工を施して第２中間品３７を得る熱処理工程とを備えている。第１中間品１９には、吸入ガスが流通する吸気路２１と、排出ガスが流通する排気路２３と、吸気路２１と排気路２３との間に位置するブリッジ部２５とが形成されている。焼なまし加工は、吸気路２１側に施す吸気路側焼なまし加工と、排気路２３側に施す排気路側焼なまし加工とを有している。この製造方法において、排気路側焼なまし加工の排気路側焼きなまし温度は、吸気路側焼なまし加工の吸気路側焼きなまし温度よりも高い。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダボアが形成されたシリンダブロックに固定され、前記シリンダボアとともに燃焼室を形成するシリンダヘッドの製造方法であって、
前記燃焼室に吸入される吸入ガスが流通する吸気路と、前記燃焼室から排出される排出ガスが流通する排気路と、前記吸気路と前記排気路との間に位置するブリッジ部とが形成された第１中間品を形成する形成工程と、
前記第１中間品に焼なまし加工を施して第２中間品を得る熱処理工程とを備え、
前記焼なまし加工は、前記吸気路側に施す吸気路側焼なまし加工と、前記排気路側に施す排気路側焼なまし加工とを有し、
前記排気路側焼なまし加工の排気路側焼きなまし温度は、前記吸気路側焼なまし加工の吸気路側焼きなまし温度よりも高いことを特徴とするシリンダヘッドの製造方法。
【請求項２】
前記排気路側焼きなまし温度と前記吸気路側焼きなまし温度との温度差は、前記吸入ガスの温度と前記排出ガスの温度との差に基づいて設定されている請求項１記載のシリンダヘッドの製造方法。
【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製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に従来のシリンダヘッドの製造方法（以下、単に製造方法という。）が開示されている。この製造方法は、形成工程と熱処理工程と塑性加工処理工程とを備えている。形成工程では、吸気路と、排気路と、ブリッジ部とが形成された第１中間品を形成する。ブリッジ部は吸気路と排気路との間に位置している。熱処理工程では、第１中間品に焼なまし加工を施して第２中間品を得る。この際の焼きなまし温度は、３００°Ｃ〜４００°Ｃに設定されている。そして、塑性加工処理工程では、第２中間品のブリッジ部に対して塑性加工を施して完成品としてのシリンダヘッドを得る。塑性加工は、具体的には、ブリッジ部の表面に施されるショットピーニング加工である。
【０００３】
この製造方法で製造されたシリンダヘッドは、シリンダボアが形成されたシリンダブロック等とともにエンジンを構成する。また、シリンダヘッドは、シリンダブロックに固定されることにより、シリンダボアとともに燃焼室を形成する。そして、エンジンが作動することにより、シリンダヘッドでは、燃焼室に吸入される吸入ガスが吸気路内を流通する一方、燃焼室から排出される排出ガスが排気路内を流通する。これにより、シリンダヘッドでは、エンジンの作動時に排気路側が吸気路側よりも高温となる。また、ブリッジ部には、高温の排出ガスが排気路内を流通することに起因した応力（以下、第１応力という。）が作用する。
【０００４】
ここで、この製造方法では、熱処理工程を行うことにより、形成工程でブリッジ部に残留した残留応力を低減させている。また、塑性加工処理工程によって、ブリッジ部の表面に圧縮応力を残留させている。これらにより、この製造方法で製造されたシリンダヘッドでは、ブリッジ部における第１応力に対する耐性が向上している。このため、このシリンダヘッドでは、エンジンの作動時にブリッジ部に第１応力が繰り返し作用しても、ブリッジ部は疲労による損傷が生じ難い。この結果、このシリンダヘッドでは耐久性が高くなっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平４−２４６２６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、エンジンの出力を更に向上させようとすれば、それに伴い排出ガスの温度がより高くなることから、ブリッジ部に作用する第１応力がより強くなる。この点、上記従来の製造方法では、塑性加工処理工程によって圧縮応力が残留するのは、ブリッジ部の表面、つまり、ブリッジ部において燃焼室に面する箇所や排気路に接する箇所に限られる。このため、ブリッジ部における第１応力に対する耐性の向上には限界がある。このため、この製造方法で製造されたシリンダヘッドでは、耐久性をより向上させることが難しい。
【０００７】
本発明は、上記従来の実情に鑑みてなされたものであって、より高い耐久性を発揮可能なシリンダヘッドを製造可能なシリンダヘッドの製造方法を提供することを解決すべき課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のシリンダヘッドの製造方法は、シリンダボアが形成されたシリンダブロックに固定され、前記シリンダボアとともに燃焼室を形成するシリンダヘッドの製造方法であって、
前記燃焼室に吸入される吸入ガスが流通する吸気路と、前記燃焼室から排出される排出ガスが流通する排気路と、前記吸気路と前記排気路との間に位置するブリッジ部とが形成された第１中間品を形成する形成工程と、
前記第１中間品に焼なまし加工を施して第２中間品を得る熱処理工程とを備え、
前記焼なまし加工は、前記吸気路側に施す吸気路側焼なまし加工と、前記排気路側に施す排気路側焼なまし加工とを有し、
前記排気路側焼なまし加工の排気路側焼きなまし温度は、前記吸気路側焼なまし加工の吸気路側焼きなまし温度よりも高いことを特徴とする。
【０００９】
本発明の製造方法では、排気路側焼きなまし温度を吸気路側焼きなまし温度よりも高くすることにより、ブリッジ部には、第１応力と反対方向に作用する応力（以下、第２応力という。）が残留する。ここで、この第２応力は、ブリッジ部の表面だけでなく、ブリッジ部の全体に残留する。こうして、この製造方法では、ブリッジ部に第２応力を意図的に残留させることで、この第２応力を利用することができる。
【００１０】
つまり、このシリンダヘッドでは、エンジンの作動時に排気路を高温の排出ガスが流通し、ブリッジ部において第１応力が作用するものの、この第１応力は、第２応力と相殺された状態でブリッジ部に作用することとなる。これにより、このシリンダヘッドでは、ブリッジ部に第２応力が残留しないように製造されたシリンダヘッドと比べて、排気路を流通する排出ガスの温度が同じ場合に、ブリッジ部に作用する第１応力そのものを緩和することができる。この結果、この製造方法によって製造されたシリンダヘッドでは、第１応力が繰り返し作用することによるブリッジ部の疲労を低減させることができる。このため、エンジンが高出力化され、排出ガスの温度がより高くなる場合であっても、ブリッジ部は疲労による損傷が生じ難い。
【００１１】
したがって、本発明のシリンダヘッドの製造方法によれば、より高い耐久性を発揮可能なシリンダヘッドを製造可能である。
【００１２】
排気路側焼きなまし温度と吸気路側焼きなまし温度との温度差は、吸入ガスの温度と排出ガスの温度との差に基づいて設定されていることが好ましい。この場合には、ブリッジ部に対して、エンジンの作動時に即した好適な状態で第２応力を残留させることができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のシリンダヘッドの製造方法によれば、より高い耐久性を発揮可能なシリンダヘッドを製造可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、実施例の製造方法によって製造されたシリンダヘッドを採用したエンジンを示す要部拡大断面図である。
【図２】図２は、実施例の製造方法によって製造されたシリンダヘッドを採用したエンジンを示す要部拡大断面図である。
【図３】図３は、実施例の製造方法に係り、第１中間品を示す断面図である。
【図４】図４は、実施例の製造方法に係り、第１中間品に焼なまし加工を施す状態を示す断面図である。
【図５】図５は、実施例の製造方法によって製造されたシリンダヘッドを示す断面図である。
【図６】図６は、排出ガスの温度変化と、ブリッジ部に作用する第１応力及び第２応力の各変化との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明を具体化した実施例を図面を参照しつつ説明する。
【００１６】
図１及び図２に示すように、シリンダヘッド１は、シリンダブロック３と、ピストン５と、吸気バルブ７と、排気バルブ９と、第１カム１１と、第２カム１３と、カムカバー１５等とともに、車両用のエンジン１００を構成している。なお、エンジン１００は、ディーゼルエンジンである。また、図１及び図２では、説明を容易にするため燃料を燃焼室４３に噴射する燃料噴射ノズル等の図示を省略している。また、シリンダヘッド１において、燃料噴射ノズルを取り付けるための取付孔等の図示を省略している。後述する図３〜５についても同様である。
【００１７】
図１では、車両（図示略）に搭載された状態にあるエンジン１００を車両の前側から見た場合を基準にして、エンジン１００の上下方向及び左右方向を規定している。そして、図２以降では、図１に対応して上下方向及び左右方向を規定している。なお、実施例における上下方向及び左右方向は一例であり、エンジン１００が車両に搭載された際の姿勢によって、上下方向及び左右方向は適宜変更される。
【００１８】
シリンダヘッド１は、以下に示す実施例の製造方法によって製造される。この製造方法では、まず初めに形成工程を行う。この形成工程では、図示しない成形型を用いて、図３に示すアルミニウム合金製の第１中間品１９を鋳造する。なお、アルミニウム合金以外の金属によって第１中間品１９を形成しても良い。
【００１９】
第１中間品１９は、略矩形状をなしており、右端面１１０、左端面１１１、第１、２上端面１１２、１１３、第１、２湾曲面１１４、１１５、下端面１１６及び凹部１１７を有している。具体的には、右端面１１０は、第１中間品１９の右端側に位置しており、上下方向に略垂直に延びている。左端面１１１は、第１中間品１９の左端側に位置しており、上下方向に略垂直に延びている。第１、２上端面１１２、１１３は、第１中間品１９の上端に位置している。第１上端面１１２は、右端面１１０の上端と連続しており、左右方向に略水平に延びている。第２上端面１１３は、左端面１１１の上端と連続しており、左右方向に略水平に延びている。第１湾曲面１１４は、右端面１１０の下端と連続しており、左端面１１１に近づくように右端面１１０側から左側に向かって湾曲しつつ下方に延びている。第２湾曲面１１５は、左端面１１１の下端と連続しており、右端面１１０に近づくように左端面１１１側から右側に向かって湾曲しつつ下方に延びている。下端面１１６は、第１中間品１９の下端に位置しており、左右方向に水平に延びている。下端面１１６は、右側で第１湾曲面１１４の下端と連続しており、左側で第２湾曲面１１５の下端と連続している。凹部１１７は、第１中間品１９の上方であって、左右方向の略中央に位置している。凹部１１７は、右側で第１上端面１１２と連続するとともに、左側で第２上端面１１３と連続しており、第１中間品１９の下方に向かって凹設されている。
【００２０】
また、第１中間品１９には、吸気路２１と、排気路２３と、ブリッジ部２５とが形成されている。吸気路２１は、略円筒状をなしており、右端側が右端面１１０に開口しており、排気路２３に近づくように左側に向かって湾曲しつつ下方に延びている。そして、吸気路２１は、下端側が下端面１１６に開口している。排気路２３は、吸気路２１と左右対称の略円筒状をなしており、左端側が左端面１１１に開口しており、吸気路２１に近づくように右側に向かって湾曲しつつ下方に延びている。そして、排気路２３も、下端側が吸気路２１と異なる位置で、下端面１１６に開口している。ブリッジ部２５は、第１中間品１９の左右方向の略中央、すなわち、第１中間品１９において、吸気路２１と排気路２３との間に位置している。これにより、ブリッジ部２５では、右側が吸気路２１と接しており、左側が排気路２３と接している。つまり、ブリッジ部２５は、右側で吸気路２１の内面を構成しており、左側で排気路２３の内面を構成している。そして、ブリッジ部２５の下面は、下端面１１６によって構成されている。なお、吸気路２１と排気路２３とを異なる形状に形成しても良い。
【００２１】
また、第１中間品１９には、第１、２収容部２７、２９と、第１、２連通路３１、３３とが形成されている。第１収容部２７は、第１中間品１９において右側に凹設されている。第１収容部２７は、上端側が凹部１１７に開口しており、下方に向かって延びている。第２収容部２９は、第１中間品１９において、左側に凹設されており、第１収容部２７から離間している。第２収容部２９も、上端側が凹部１１７に開口しており、下方に向かって延びている。第１連通路３１は、第１中間品１９において右側に設けられており、第１収容部２７と吸気路２１との間に位置している。第１連通路３１は、第１収容部２７と同軸で上下方向に延びており、上端側で第１収容部２７に接続しており、下端側で吸気路２１に接続している。これにより、第１収容部２７と吸気路２１とは、第１連通路３１を通じて連通している。第２連通路３３は、第１中間品１９において左側に設けられており、第２収容部２９と排気路２３との間に位置している。第２連通路３３は第２収容部２９と同軸で上下方向に延びており、上端側で第２収容部２９と接続するとともに、下端側で排気路２３と接続している。これにより、第２収容部２９と排気路２３とは、第２連通路３３を通じて連通している。
【００２２】
次に、図４に示すように、この製造方法では熱処理工程を行うことで、第１中間品１９に焼なまし加工を施す。ここで、この製造方法における焼なまし加工は、吸気路２１側に施す吸気路側焼なまし加工と、排気路２３側に施す排気路側焼なまし加工とからなる。また、この熱処理工程では、排気路側焼なまし加工を行うためのヒータ３５を準備する。そして、ヒータ３５を下端面１１６側から排気路２３内に挿入する。こうして、ヒータ３５を排気路２３内の下端側、つまり、排気路２３内においてブリッジ部２５の近傍となる位置に配置する。このヒータ３５は図示しないコントローラに接続されており、温度調整が可能となっている。
【００２３】
そして、排気路２３内にヒータ３５挿入した状態で、第１中間品１９を図示しない加熱炉内に収容し、加熱炉を作動させる。また、ヒータ３５を作動させる。これにより、第１中間品１９では、自己の右側である吸気路２１側が加熱炉内の温度である吸気路側焼きなまし温度によって加熱され、自己の左側である排気路２３側がヒータ３５の温度である排気路側焼きなまし温度によって加熱される。この際、熱処理工程では、排気路側焼きなまし温度が吸気路側焼きなまし温度よりも高くなるように、加熱炉及びヒータ３５の温度調整が行われる。
【００２４】
ここで、この製造方法において、排気路側焼きなまし温度と吸気路側焼きなまし温度との温度差は、吸入路２１内を流通する吸入ガスの温度と排気路２３内を流通する排出ガスの温度との差に基づいて設定されている。例えば、エンジン１００において、作動時に図１の破線で示すように、約５０°Ｃ程度の吸気ガスが吸入路２１内を流通する一方、図２の破線で示すように、約２５０°Ｃ程度の排出ガスが排気路２３内を流通する場合を想定した場合、吸気ガスと排出ガスとでは約２００°Ｃの温度差が存在する。そこで、この製造方法では、吸気ガスと排出ガスとの温度差と、排気路側焼きなまし温度と吸気路側焼きなまし温度との温度差とがほぼ同じになるように、吸気路側焼きなまし温度は約２００°Ｃに設定されており、排気路側焼きなまし温度は約３５０°Ｃ〜４１０°Ｃに設定されている。なお、吸気ガスと排出ガスとの上記の温度差の値は一例であり、この温度差の値が異なれば、それに基づいて、排気路側焼きなまし温度と吸気路側焼きなまし温度との温度差を適宜設定可能である。
【００２５】
そして、吸気路側焼きなまし温度によって、吸気路２１側が所定の時間加熱されるとともに、排気路側焼きなまし温度によって、排気路２３側が所定の時間加熱される。その後、第１中間品１９は、加熱炉内で冷却される。こうして、吸気路側焼なまし加工と排気路側焼なまし加工とが加工が完了し、図４に示すように、第１中間品１９から第２中間品３７が得られることで、熱処理工程が完了する。また、熱処理工程の完了により、第２中間品３７からヒータ３５の取り外しを行う。なお、吸気路側焼きなまし温度及び排気路側焼きなまし温度による加熱時間の他、第１中間品１９を加熱炉内で冷却する方法及び時間は、一般的な焼なまし加工と同様である。
【００２６】
次に、図５に示すように、完成工程を行う。この完成工程では、第２中間品３７に対して、吸入路２１、排気路２３及び下端面１１６等の研磨作業を含む仕上げ処理を施す。こうして、第２中間品３７から完成品であるシリンダヘッド１が得られる。このように製造されたシリンダヘッド１では、上記のように、吸気路２１側に吸気路側焼なまし加工が施されているとともに、排気路２３側に排気路側焼なまし加工が施されている。これにより、ブリッジ部２５には、第２応力Ｆ２が残留している状態となっている。この第２応力Ｆ２は、ブリッジ部２５において、後述する第１応力Ｆ１とは反対方向に作用する。例えば、ブリッジ部２５における領域αでは、第２応力Ｆ２は、同図の白色矢印で示すように、排気路２３側から吸気路２１側に向かう方向に作用する。ここで、ブリッジ部２５において、領域α以外の領域では、第２応力Ｆ２が作用する方向は、領域αとは異なる場合があり得る。
【００２７】
図１及び図２に示すように、シリンダブロック３の内部には、上下方向に延びるシリンダボア３ａが形成されている。シリンダボア３ａの上端は、シリンダブロック３の上端面３ｂに開口している。ピストン５は、シリンダボア３ａ内に収容されており、シリンダボア３ａ内を上下方向に摺動可能となっている。図２に示すように、ピストン５は連結ロッド５ａを介して図示しないクランクシャフトに連結されている。
【００２８】
吸気バルブ７は、第１本体部７ａと第１被押圧部７ｂとを有している。同様に、排気バルブ９は、第２本体部９ａと第２被押圧部９ｂとを有している。吸気バルブ７は、シリンダヘッド１の下端面１１６側から吸入路２１及び第１連通路３１内に第１本体部７ａを挿通し、第１収容部２７側から第１被押圧部７ｂを第１本体部７ａに固定することにより、シリンダヘッド１に組み付けられている。また、第１被押圧部７ｂと第１収容部２７との間には、吸気バルブ７を上方に向けて付勢する第１付勢ばね３９ａが設けられている。一方、排気バルブ９は、下端面１１６側から排気路２３及び第２連通路３３内に第２本体部９ａを挿通し、第２収容部２９側から第２被押圧部９ｂを第２本体部９ａに固定することにより、シリンダヘッド１に組み付けられている。また、第２被押圧部９ｂと第２収容部２９との間には、排気バルブ９を上方に向けて付勢する第２付勢ばね３９ｂが設けられている。
【００２９】
第１カム１１は、第１回転軸４１ａに軸支された状態で凹部１１７内に収容されており、第１被押圧部７ｂと当接している。第１カム１１は、第１回転軸４１ａ周りで回転することにより、第１被押圧部７ｂを押圧して吸気バルブ７を下方に変位させる。第２カム１３は、第２回転軸４１ｂに軸支された状態で凹部１１７内に収容されており、第２被押圧部９ｂと当接している。第２カム１３は、第２回転軸４１ｂ周りで回転することにより、第２被押圧部９ｂを押圧して排気バルブ９を下方に変位させる。カムカバー１５は、右側が第１上端面１１２に取り付けられており、左側が第２上端面１１３に取り付けられている。これにより、カムカバー１５は、第１、２カム１１、１３等を上方から覆っている。
【００３０】
これらのように吸気バルブ７等が取り付けられた状態で、シリンダヘッド１は、下端面１１６をシリンダブロック３の上端面３ｂに当接させた状態でシリンダブロック３に固定されている。この際、下端面１１６とシリンダブロック３の上端面３ｂとの間には、図示しないガスケットが設けられる。これにより、シリンダヘッド１はシリンダボア３ａとともに燃焼室４３を形成している。より詳細には、燃焼室４３は、シリンダヘッド１の下端面１１６と、ピストン５とによりシリンダボア３ａ内が区画されることで形成されている。また、図示を省略するものの、シリンダヘッド１には、吸入路２１と連通する吸気マニホルドが取り付けられるとともに、排気路口２３と連通する排気マニホルドが取り付けられる。さらに、図示しない燃料噴射ノズルがシリンダヘッド１に取り付けられる。こうしてエンジン１００が完成する。
【００３１】
図１に示すように、エンジン１００では、第１回転軸４１ａ周りで回転する第１カム１１が第１被押圧部７ｂを押圧して吸気バルブ７を下方に変位させることにより、第１本体部７ａが吸気路２１と燃焼室４３とを連通させる。これにより、同図の破線で示すように、吸入路２１内を流通する吸入ガスが燃焼室４３に吸入される。この吸入ガスは空気である。吸入ガスは、燃焼室４３内で圧縮され、さらに、燃料噴射ノズルから噴射された燃料によって燃焼されることにより、排出ガスとなる。なお、第１カム１１が第１回転軸４１ａ周りでさらに回転し、第１カム１１が第１被押圧部７ｂを押圧しなくなれば、図２に示すように、吸気バルブ７は、第１付勢ばね３９ａの付勢力によって、上方に付勢される。このため、第１本体部７ａが吸気路２１と燃焼室４３とを非連通とするため、吸入ガスが燃焼室４３に吸入されなくなる。
【００３２】
また、エンジン１００では、第２回転軸４１ｂ周りで回転する第２カム１３が第２被押圧部９ｂを押圧して排気バルブ９を下方に変位させることにより、第２本体部９ａが排気路２３と燃焼室４３とを連通させる。これにより、同図の破線で示すように、燃焼室４３から排出ガスが排出されて排気路２３内を流通する。なお、第２カム１３が第２回転軸４１ｂ周りでさらに回転し、第２カム１３が第２被押圧部９ｂを押圧しなくなれば、図１に示すように、排気バルブ９は、第２付勢ばね３９ｂの付勢力によって、上方に付勢される。このため、第２本体部９ａが排気路２３と燃焼室４３とを非連通とする。
【００３３】
排出路２３に排出される排出ガスは燃焼室４３内での燃焼により高温となっているため、シリンダヘッド１では、排出ガスが排気路２３内を流通することで排気路２３内が排出ガスの熱によって加熱される。これにより、シリンダヘッド１では、エンジン１００の作動時に排気路２３側が吸気路２１側よりも高温となる。そして、高温の排出ガスが排気路２３内を流通することにより、ブリッジ部２５には、図２に示すように、第１応力Ｆ１が作用する。第１応力Ｆ１は、排気路２３内を流通する排出ガスの温度が上昇するにつれて、次第に強くブリッジ部２５に作用する。ここで、第１応力Ｆ１は、例えば、ブリッジ部２５における領域αでは、同図の黒色実線矢印で示すように、給気路２１側から排気路２３側に向かう方向に作用する。一方、上記のように、領域αでは、第１応力Ｆ１と反対方向、つまり、排気路２３側から吸気路２１側に向かう方向に第２応力Ｆ２が作用している。また、ブリッジ部２５において、領域α以外の領域では、第１応力Ｆ１が作用する方向は、領域αとは異なる場合があり得る。しかし、この場合であっても、ブリッジ部２５における各領域において、第２応力Ｆ２は、第１応力Ｆ１とは反対方向に作用する。
【００３４】
そして、実施例の製造方法で製造されたシリンダヘッド１では、ブリッジ部２５に意図的に残留させた第２応力Ｆ２を利用することにより、ブリッジ部２５に作用する第１応力Ｆ１を緩和することができる。この作用について、比較例の製造方法で製造されたシリンダヘッドとの比較を基に詳細に説明する。
【００３５】
詳細な図示を省略するものの、比較例の製造方法においても、形成工程において、比較例の製造方法と同様の第１中間品を形成する。つまり、吸気路、排気路及びブリッジ部等の各形状は、上記の吸気路２１、排気路２３及びブリッジ部２５等と同様である。そして、比較例の製造方法でも熱処理工程及び完成工程を経てシリンダヘッドが完成する。ここで、比較例の製造方法における熱処理工程では、第１中間品に対して一般的な焼なまし加工が施される。つまり、比較例の製造方法では、第１中間品の全体が一定の温度に加熱された後に冷却される。このため、比較例の製造方法によって製造されたシリンダヘッドでは、ブリッジ部に第２応力Ｆ２が残留していない。この結果、図６のグラフに示すように、比較例の製造方法によって製造されたシリンダヘッドでは、排気路内を流通する排出ガスがＸ°Ｃの状態では、排気路側がさほど高温となっていないことから、ブリッジ部には第１応力Ｆ１が作用しておらず、また、第２応力Ｆ２が残存していないため、ブリッジ部には第２応力Ｆ２も作用していない。つまり、比較例の製造方法によって製造されたシリンダヘッドでは、同図の一点鎖線で示すように、ブリッジ部に作用する第１応力Ｆ１及び第２応力Ｆ２がともにゼロである状態を下限として、排出ガスがＸ°Ｃよりも高くなるにつれてブリッジ部に作用する第１応力Ｆ１が次第に大きくなる。
【００３６】
これに対し、実施例の製造方法で製造されたシリンダヘッド１では、ブリッジ部に第２応力Ｆ２が残留した状態となっている。この際、この第２応力Ｆ２は、ブリッジ部２５の表面、すなわち、ブリッジ部２５において排気路２３の内面を構成する部分や下端面１１６だけでなく、ブリッジ部２５の全体に残留する。つまり、実施例の製造方法によって製造されたシリンダヘッド１では、排気路２３内を流通する排出ガスがＸ°Ｃであり、ブリッジ部２５に第１応力Ｆ１が作用しない場合であっても、一定程度の大きさの第２応力Ｆ２がブリッジ部２５に常に作用する状態となる。そして、第２応力Ｆ２は、領域αだけでなく、ブリッジ部２５における他の領域においても、第１応力Ｆ１と反対方向に作用する。このため、同図の実線で示すように、このシリンダヘッド１では、排気路２３内を流通する排出ガスがＸ°Ｃよりも高くなるにつれて、排気路２３側が吸気路２１側よりも高温となり、ブリッジ部２５において第１応力Ｆ１が作用し始めるものの、この第１応力Ｆ１は、第２応力Ｆ２と相殺された状態でブリッジ部２５に作用することとなる。換言すれば、排出ガスの温度が高くなり、ブリッジ部２５に第１応力Ｆ１が作用し始めても、この第１応力Ｆ１は、ブリッジ部２５に残留する第２応力Ｆ２を上回る大きさとなるまでは、ブリッジ部２５における第２応力Ｆ２を緩和させるように作用することとなる。
【００３７】
これにより、このシリンダヘッド１では、排気路２３を流通する排出ガスの温度がＸ°Ｃよりも高いＹ°Ｃである場合に、比較例の製造方法で製造されたシリンダヘッドと比べて、ブリッジ部２５に作用する第１応力Ｆ１そのものを緩和することができる。この結果、実施例の製造方法によって製造されたシリンダヘッド１では、エンジン１００の作動によって、第１応力Ｆ１が繰り返し作用することによるブリッジ部２５の疲労を低減させることが可能となっている。つまり、上記のように第１応力Ｆ１が緩和されるため、第１応力Ｆ１がブリッジ部２５に繰り返し作用しても、シリンダヘッド１を形成するアルミニウム合金の疲労限度まで至り難い。このため、このシリンダヘッド１では、エンジン１００がより高出力化されて、排気路２３を流通する排出ガスの温度がより高くなる場合であっても、ブリッジ部２５は疲労による損傷が生じ難い。このように、実施例の製造方法によれば、材質やブリッジ部２５等の形状を変更することなく、エンジン１００の高出力化に対応可能なシリンダヘッド１を製造することができる。ここで、このシリンダヘッド１では、ブリッジ部２５に第２応力Ｆ２が残留したままとなるものの、上記のように、吸気路２１内を流通する吸入ガスが排出ガスよりも低温であるため、吸気路２１内を吸入ガスが流通してもブリッジ部２５には、既に残留している以上の大きさで第２応力Ｆ２が作用することはない。これにより、第２応力Ｆ２が残留することによるブリッジ部２５の疲労はほぼ無視することができる。このため、ブリッジ部２５に第２応力Ｆ２が残留していても、それはシリンダヘッド１の耐久性の低下に影響しない。
【００３８】
したがって、実施例の製造方法によれば、より高い耐久性を発揮可能なシリンダヘッド１を製造可能である。
【００３９】
特に、この製造方法では、排気路側焼きなまし温度が吸気路側焼きなまし温度より高い状態で行われており、この際の温度差は、吸入ガスの温度と排出ガスの温度との差に基づいて設定されている。このため、この製造方法では、ブリッジ部２５に対して、エンジン１００の作動時に即した好適な状態で第２応力Ｆ２を残留させることが可能となっている。
【００４０】
以上において、本発明を実施例に即して説明したが、本発明は上記実施例に制限されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更して適用できることはいうまでもない。
【００４１】
例えば、吸気路２１内に挿入可能なヒータを設け、このヒータによって吸気路２１側に吸気路側焼なまし加工を施しても良い。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
また、実施例の製造方法によって、ガソリンエンジン用のシリンダヘッドを製造しても良い。
【００４３】
本発明はシリンダヘッドを有するエンジンの製造に利用可能である。
【符号の説明】
【００４４】
１…シリンダヘッド
３…シリンダブロック
３ａ…シリンダボア
１９…第１中間品
２１…吸気路
２３…排気路
２５…ブリッジ部
３７…第２中間品
４３…燃焼室
【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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【図６】
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