(57)【要約】【課題】凹部の切削作業の作業性を容易に向上させることができ、燃焼室の容積が目標値となるように容易に調整することができる内燃機関の燃焼室容積調整方法を提供すること。【解決手段】鋳造によって製造された状態のシリンダヘッド２には、吸気口７と排気口８と凹部４の開口縁４ａとによって囲まれる天井壁５の外周領域１１に、外周領域１１から所定の高さに隆起し、吸気口７から燃焼室３に流入する空気の一部を所定方向に案内するリブ１２が形成されている。リブ１２をドリル１３によって切削加工することにより、燃焼室３の容積を調整する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダヘッドの底面に、燃焼室の上部空間を構成する凹部が形成されており、
前記凹部が、一対の吸気口と一対の排気口とが開口する内壁を有し、
前記吸気口と前記排気口と前記凹部の開口縁とによって囲まれる前記内壁の外周領域に、前記内壁から所定の高さに隆起し、前記吸気口から前記燃焼室に流入する空気の一部を所定方向に案内するリブが形成されており、
前記凹部を前記凹部の開口縁から見た場合に、前記リブの面積が前記外周領域の面積よりも小さく形成されている前記シリンダヘッドを鋳造によって製造した後、
前記リブを切削加工することにより、前記燃焼室の容積を目標値に調整することを特徴とする内燃機関の燃焼室容積調整方法。
【請求項２】
前記鋳造によって製造される前記シリンダヘッドにおいて、
前記凹部は、前記内壁を囲む環状に形成され、前記内壁から離れる方向に延びており、前記内壁と反対側の端部が前記凹部の開口縁を構成する側壁を有し、
前記側壁は、円弧状に形成された円弧状側壁を有し、
前記リブを前記凹部の開口縁側から見た場合に、前記リブは、前記吸気口と前記排気口との間に位置する頂点と、前記頂点から前記円弧状側壁の周方向の一方と他方とを個別に連絡する吸気口側の側辺および排気口側の側辺と有する扇形に形成されており、
前記リブの切削時に、前記内壁から離れる方向に突出する突出部が形成されるように、前記リブを切削することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の燃焼室容積調整方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の燃焼室容積調整方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関において、圧縮比が目標値となるようにシリンダヘッド内の燃焼室の容積を調整している。特に、圧縮比を高くした場合、シリンダヘッド内の燃焼室の容積の誤差によって圧縮比がばらつくと燃焼に大きな影響が生じる。従来の内燃機関の燃焼室容積調整方法としては、特許文献１に記載されるものが知られている。
【０００３】
この内燃機関の燃焼室容積調整方法は、シリンダヘッドの凹部の頂部に平坦な基準面を備えたシリンダヘッド素材を鋳造した後、シリンダヘッド素材にシリンダブロックとの合わせ面を切削加工する合わせ面加工工程を行う。
【０００４】
次いで、シリンダヘッドの合わせ面から基準面までの高さ方向の距離を気筒毎に計測した後、計測された高さ方向距離に基づき凹部表面の切削加工対象部の加工削り代を調整する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第５５１０６５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来の内燃機関にあっては、凹部表面、具体的には排気ポートと吸気ポートと凹部の側壁とに囲まれた凹部表面を全体的に切削するので、切削面積が広くなる。このため、工具の移動範囲が大きくなる。
【０００７】
さらに、広い面積を切削加工する分だけ、凹部の深さ方向への加工代が減少する。このため、凹部の深さ方向の加工精度を厳しく管理する必要がある。この結果、凹部の切削作業の作業性が悪化する。
【０００８】
本発明は、上記のような事情に着目してなされたものであり、凹部の切削作業の作業性を容易に向上させることができ、燃焼室の容積が目標値となるように容易に調整することができる内燃機関の燃焼室容積調整方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、シリンダヘッドの底面に、燃焼室の上部空間を構成する凹部が形成されており、前記凹部が、一対の吸気口と一対の排気口とが開口する内壁を有し、前記吸気口と前記排気口と前記凹部の開口縁とによって囲まれる前記内壁の外周領域に、前記内壁から所定の高さに隆起し、前記吸気口から前記燃焼室に流入する空気の一部を所定方向に案内するリブが形成されており、前記凹部を前記凹部の開口縁から見た場合に、前記リブの面積が前記外周領域の面積よりも小さく形成されている前記シリンダヘッドを鋳造によって製造した後、前記リブを切削加工することにより、前記燃焼室の容積を目標値に調整することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
このように上記の本発明によれば、凹部の切削作業の作業性を容易に向上させることができ、燃焼室の容積が目標値となるように容易に調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、本発明の一実施例に係る内燃機関の燃焼室容積調整方法に用いられるシリンダヘッドの底面図である。
【図２】図２は、図１のII−II方向矢視断面図である。
【図３】図３は、本発明の一実施例に係る内燃機関の燃焼室容積調整方法に用いられるシリンダヘッドの凹部の拡大図であり、リブを切削加工する前の状態を示す。
【図４】図４は、図３のIＶ−IＶ方向矢視断面図である。
【図５】図５は、本発明の一実施例に係る内燃機関の燃焼室容積調整方法に用いられるシリンダヘッドの凹部の拡大図であり、リブを切削加工した後の状態を示す。
【図６】図６は、図５のＶI−ＶI方向矢視断面図である。
【図７】図７は、図５のＶII−ＶII方向矢視断面図であり、リブの周辺の拡大図である。
【図８】図８は、図５のＶIII−ＶIII方向矢視断面図であり、リブの周辺の拡大図である。
【図９】図９は、図５のIＸ−IＸ方向矢視断面図であり、リブの周辺の拡大図である。
【図１０】図１０は、図５のＸ−Ｘ方向矢視断面図であり、リブの周辺の拡大図である。
【図１１】図１１は、本発明の一実施例に係る内燃機関の燃焼室容積調整方法に用いられるシリンダヘッドにおいて、切削加工される前のリブの周辺の拡大図である。
【図１２】図１２は、本発明の一実施例に係る内燃機関の燃焼室容積調整方法を示す図であり、図５のＸII−ＸII方向矢視断面図である。
【図１３】図１３は、本発明の一実施例に係る内燃機関の燃焼室容積調整方法を示す図であり、ドリルによってリブを加工する状態を示すシリンダヘッドの縦断面図である。
【図１４】図１４は、本発明の一実施例に係る内燃機関の燃焼室容積調整方法を示す図であり、ドリルによってリブを加工する状態を示すシリンダヘッドの底面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の一実施の形態に係る内燃機関の燃焼室容積調整方法は、シリンダヘッドの底面に、燃焼室の上部空間を構成する凹部が形成されており、凹部が、一対の吸気口と一対の排気口とが開口する内壁を有し、吸気口と排気口と凹部の開口縁とによって囲まれる内壁の外周領域に、内壁から所定の高さに隆起し、吸気口から燃焼室に流入する空気の一部を所定方向に案内するリブが形成されており、凹部を凹部の開口縁から見た場合に、リブの面積が外周領域の面積よりも小さく形成されているシリンダヘッドを鋳造によって製造した後、リブを切削加工することにより、燃焼室の容積を目標値に調整する。
これにより、凹部の切削作業の作業性を容易に向上させることができ、燃焼室の容積が目標値となるように容易に調整することができる。
【実施例】
【００１３】
以下、本発明の一実施例に係る内燃機関の燃焼室容積調整方法について、図面を用いて説明する。
図１から図１４は、本発明の一実施例に係る内燃機関の燃焼室容積調整方法に関する図である。図１から図１４において、上下左右方向の矢印が付されているものは、シリンダの配列方向を左右方向、シリンダの配列方向と直交する方向を前後方向、エンジンの高さ方向を上下方向とする。
【００１４】
まず、構成を説明する。
図１において、内燃機関としてエンジン１は、シリンダヘッド２を有する。シリンダヘッド２は、シリンダブロック２１（図２参照）の上部に取付けられている。図２において、シリンダブロック２１にはシリンダ２１Ａが形成されており、シリンダ２１Ａの内部にはピストン２２が往復動自在に設けられている。
【００１５】
シリンダヘッド２とシリンダブロック２１には燃焼室３が形成されている。燃焼室３は、シリンダヘッド２の底面２ａに形成された凹部４と、シリンダブロック２１のシリンダ２１Ａの内壁（シリンダボア）と、ピストン２２の頂面とよって囲まれる空間から構成されている。
【００１６】
これにより、燃焼室３の上部空間は、シリンダヘッド２の底面２ａに形成された凹部４によって構成される。本実施例のエンジン１は、３つの燃焼室３が形成される３気筒エンジンから構成されているが、エンジン１の気筒数は、３気筒に限定されるものではない。
【００１７】
シリンダヘッド２の凹部４は、シリンダヘッド２の底面２ａに形成された天井壁５と天井壁５の周囲の側壁６とを有する（図３参照）。すなわち、凹部４は、シリンダヘッド２の底面２ａから上方に向かって窪んでいる。
【００１８】
図３において、天井壁５には一対の吸気口７と一対の排気口８とが開口している。図２において、吸気口７は、シリンダヘッド２に形成された吸気ポート９の開口端を構成しており、吸気ポート９から吸気口７を通して燃焼室３に吸入空気が流入される。排気口８は、シリンダヘッド２に形成された排気ポート１０の開口端を構成しており、燃焼室３で燃焼された排気ガスは、排気口８から排気ポート１０に排出される。
【００１９】
図２、図３のいずれかにおいて、側壁６は、天井壁５の周囲に形成されており、天井壁５からシリンダヘッド２の底面２ａに向かって延びている。具体的には、側壁６は、天井壁５を囲む環状に形成され、天井壁５から離れる方向（下方）に延びており、天井壁５と反対側の端部が凹部４の開口縁４ａを構成する。本実施例の天井壁５は、本発明の内壁を構成する。
【００２０】
図３において、側壁６は、吸気口７と排気口８との間において円弧状に形成される円弧状側壁６Ａを有する。吸気口７と排気口８と凹部４の開口縁４ａとによって囲まれる天井壁５の外周領域１１にはリブ１２が形成されている。リブ１２は、天井壁５から所定の高さに隆起し、かつ、側壁６から燃焼室３の中心軸３Ｌに向かって延びている（図４参照）。
【００２１】
凹部４の開口縁４ａから見た場合に、リブ１２の面積は、外周領域１１の面積よりも小さく形成されている。なお、図１から図４は、鋳造によって製造されたシリンダヘッド２であって、リブ１２を切削加工する前、すなわち、燃焼室３の容積を調整する前の状態を示している。
【００２２】
図５から図１０は、リブ１２を切削加工した状態を示しており、リブ１２には切削加工によって側壁６から天井壁５に向かって湾曲する湾曲面１２Ａが形成されている。図９、図１０において、符号１２ａは、切削加工される前のリブ１２の部位を示す。図１２において、湾曲面１２Ａは、円弧状側壁６Ａから天井壁５に向かって湾曲している。
【００２３】
図１１において、切削加工前のリブ１２を凹部４の開口縁４ａ側から見た場合に、すなわち、シリンダヘッド２の底面２ａ側から見た場合に、リブ１２は、吸気口７と排気口８との間に位置する頂点１２Ｂと、頂点１２Ｂから円弧状側壁６Ａの周方向の一方６ａと他方６ｂとを個別に連絡する吸気口側の側辺１２Ｃおよび排気口側の側辺１２Ｄと有する扇形に形成されている。
【００２４】
図７から図１０に示すように、切削加工後のリブ１２は、天井壁５から離れる方向、すなわち、天井壁５から下方に突出する突出部１２Ｅを有する。これにより、吸気口７から燃焼室３に流入される空気は、リブ１２の突出部１２Ｅに衝突して所定方向に案内される。本実施例の所定方向としては、ピストン２２に向かう方向である。
【００２５】
シリンダヘッド２には図示しない点火プラグが挿入されるプラグ孔２Ａが形成されている。プラグ孔２Ａは、吸気口７および排気口８に対して円周方向の内側に位置している。
【００２６】
次に、作用を説明する。
本実施例の鋳造によって製造された状態のシリンダヘッド２には、吸気口７と排気口８と凹部４の開口縁４ａとによって囲まれる天井壁５の外周領域１１に、外周領域１１から所定の高さに隆起し、吸気口７から燃焼室３に流入する空気の一部をピストン５に案内するリブ１２が形成されている。
【００２７】
凹部４を開口縁４ａから見た場合に、リブ１２の面積が外周領域１１の面積よりも小さく形成されている。
【００２８】
このように構成されるシリンダヘッド２において、燃焼室３の容積が目標値となるように凹部４を切削加工する。具体的には、図１３、図１４に示すように、シリンダヘッド２の下方から凹部４にドリル１３を挿入し、回転するドリル１３を軸方向Ｍに移動させることにより、リブ１２に湾曲面１２Ａを切削加工する。これにより、燃焼室３の容積を目標値に設定することができる。
【００２９】
このように本実施例の燃焼室３の容積調整方法によれば、リブ１２を切削加工することにより、燃焼室３の容積を目標値に調整するので、天井壁５の外周領域１１を全体的に切削するものと比べて、切削面積を減少させると同時に、リブ１２の高さ方向の切削量を増加させることができる。
【００３０】
このため、外周領域１１を全体的に切削する場合に比べて、リブ１２を高さ方向に切削する際に許容できる誤差を大きくしつつ圧縮比を目標値に設定することができる。このため、凹部４の加工精度を緩和できる。
一方、リブ１２を高さ方向に切削する際に許容できる誤差を、外周領域１１を全体的に切削する際の誤差と同一にした場合は、圧縮比のばらつきをさらに減少させることができる。
【００３１】
これに加えて、外周領域１１を全体的に切削する必要がないので、ドリル１３の移動距離を短くして、加工時間を短縮できる。
【００３２】
この結果、凹部４の切削作業の作業性を容易に向上させることができ、燃焼室３の容積が目標値となるように容易に調整することができる。
【００３３】
また、リブ１２の突出部１２Ｅによって吸気口７から燃焼室３に流入する空気をピストン５に向かって案内し、シリンダ２１Ａ内にタンブル流を生成することで内燃機関の燃焼性を向上できる。
【００３４】
また、鋳造によって製造された状態のシリンダヘッド２において、リブ１２を凹部４の開口縁４ａ側から見た場合に、リブ１２は、吸気口７と排気口８との間に位置する頂点１２Ｂと、頂点１２Ｂから円弧状側壁６Ａの周方向の一方６ａと他方６ｂとを連絡する吸気口側の側辺１２Ｃおよび排気口側の側辺１２Ｄと有する扇形に形成されている。
【００３５】
本実施例の燃焼室３の容積調整方法によれば、リブ１２が天井壁５から離れる方向に突出する突出部１２Ｅを有するように、リブ１２を切削加工する。
【００３６】
これにより、凹部４の開口縁４ａ側から見たリブ１２の面積を適度に拡大してリブ１２の高さ方向の切削量を減少させ、リブ１２の突出部１２Ｅをタンブル流の生成に有利な高さに設定することができる。
【００３７】
本発明の実施例を開示したが、当業者によっては本発明の範囲を逸脱することなく変更が加えられうることは明白である。すべてのこのような修正および等価物が次の請求項に含まれることが意図されている。
【符号の説明】
【００３８】
１...エンジン（内燃機関）、２...シリンダヘッド、２ａ...底面（シリンダヘッドの底面）、３...燃焼室、４...凹部、４ａ...開口縁（凹部の開口縁）、５...天井壁（内壁）、６...側壁、６Ａ...円弧状側壁、６ａ...円弧状側壁の周方向の一方、６ｂ...円弧状側壁の周方向の他方、７...吸気口、８...排気口、１１...外周領域、１２...リブ、１２Ｂ...頂点（リブの頂点）、１２Ｃ...吸気口側の側辺、１２Ｄ...排気口側の側辺、１２Ｅ...突出部（リブの突出部）
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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