(57)【要約】【課題】シリンダヘッド内の吸気ポートに高精度で樹脂層を形成すること。【解決手段】吸気ポート１４と燃焼室１６とを有するシリンダヘッド１０の粗材１２を準備する。次に、燃焼室１６を基準位置として吸気ポート１４に金型２０を挿入するとともに、金型２２を金型２０によって位置決めする。続いて、吸気ポート１４の内壁面と金型２０および２２とで形成されるキャビティに樹脂２４を射出成型して、当該内壁面に樹脂層を形成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼室と吸気ポートとを有するシリンダヘッドの製造方法であって、
前記シリンダヘッドの粗材を準備し、
前記燃焼室を基準位置として前記吸気ポートに金型を挿入し、そして
前記吸気ポートの内壁面と前記金型とで形成されるキャビティに樹脂を射出成型して当該内壁面に樹脂層を形成する、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】
この発明は、シリンダヘッドの製造方法に関し、特に、吸気ポートを有するシリンダヘッドを製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
吸気の断熱を目的として吸気ポートの一部を樹脂で形成することや、ポート内壁に樹脂層を形成することは、公知である（たとえば特許文献１〜３参照）。具体的には、特許文献１には、樹脂製の吸気ポート部材を金属製のブロック本体に接着することが開示されている。また、特許文献２には、シリンダヘッドのポート部のうち所定の断熱区間に、ポート内壁に沿って樹脂層を形成することが開示されている。さらに、特許文献３には、アスペクト比が３以上の板状で、その最小長が０．１〜５０μｍであり、全体の気孔率が２０〜９０％である多孔質板状フィラーと合成樹脂とを備える複合材料部によって吸気ポートに断熱効果を持たせることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−９４５１５号公報
【特許文献２】特開２０１６−２０５２６７号公報
【特許文献３】国際公開第２０１６／１５２４３５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１では、シリンダヘッド本体を金型にインサートし、吸気ポート部材を射出成型することでシリンダヘッドが作製される。ただし、この技術では、シリンダヘッド本体内の吸気ポートは樹脂により断熱されないため、断熱効果は限定的である。
【０００５】
特許文献２では、樹脂層はブロー成型によってポート内壁に形成される。ただし、この方法では、ポートの位置および形状がヘッドの鍛造精度とブロー成型時の肉厚分布管理に依存するため、樹脂層の位置や厚みについて高精度を維持することは難しい。
【０００６】
特許文献３では、ポートに樹脂層が塗布され、或いはポートが樹脂で形成される。ただし、こうして得られたポートを如何にしてヘッドに固定するかについては、何ら開示されていない。
【０００７】
それゆえに、この発明の主たる目的は、シリンダヘッド内の吸気ポートに高精度で樹脂層を形成することができる、シリンダヘッドの製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明に係るシリンダヘッドの製造方法は、燃焼室と吸気ポートとを有するシリンダヘッドの製造方法であって、シリンダヘッドの粗材を準備し、燃焼室を基準位置として吸気ポートに金型を挿入し、そして吸気ポートの内壁面と金型とで形成されるキャビティに樹脂を射出成型して当該内壁面に樹脂層を形成する、シリンダヘッドの製造方法である。
【発明の効果】
【０００９】
燃焼室を基準位置として吸気ポートに金型を挿入し、吸気ポートの内壁面と金型とで形成されるキャビティに樹脂を射出成型することで、樹脂層の位置や厚みにずれが生じる懸念を軽減することができる。つまり、シリンダヘッド内の吸気ポートに高精度で樹脂層を形成することができる。通気抵抗の悪化や気筒間での性能のばらつきは、こうして形成された樹脂層によって抑制される。
【００１０】
この発明の上述の目的，その他の目的，特徴および利点は、図面を参照して行う以下の実施例の詳細な説明から一層明らかとなろう。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】（Ａ）はシリンダヘッドの製造工程の一部を示す図解図であり、（Ｂ）はシリンダヘッドの製造工程の他の一部を示す図解図であり、（Ｃ）はシリンダヘッドの製造工程のその他の一部を示す図解図である。
【図２】（Ａ）はシリンダヘッドの製造工程のさらにその他の一部を示す図解図であり、（Ｂ）はシリンダヘッドの製造工程の他の一部を示す図解図である。
【図３】他の実施例におけるシリンダヘッドの製造工程の一部を示す図解図である。
【図４】他の実施例のシリンダヘッドのある断面を示す図解図である。
【図５】その他の実施例のシリンダヘッドのある断面を示す図解図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１（Ａ）〜図１（Ｃ），図２（Ａ）および図２（Ｂ）を参照して、エンジンを構成するシリンダヘッド１０の製造工程を説明する。
【００１３】
まず、シリンダヘッド１０の粗材１２を準備する（図１（Ａ）参照）。粗材１２は、吸気ポート１４および燃焼室１６を有する。吸気ポート１４の上流端は粗材１２の側面に開口し、吸気ポート１４の下流端は燃焼室１６に連通する。ここで、吸気ポート１４は、上流端から下流端に向かうにつれて徐々に狭くなり、かつ下流端の近傍でさらに狭くなる。図示しない吸気バルブ用のバルブシート１８は、このような吸気ポート１４の下流端に設けられる。
【００１４】
次に、燃焼室１６に金型２０を配置する（図１（Ｂ）参照）。燃焼室１６には点火プラグ（図示せず）を設けるための凹部１６ｃｃが形成され、金型２０には当該凹部１６ｃｃと嵌合する凸部２０ｃｖが形成される。したがって、金型２０は、凸部２０ｃｖを凹部１６ｃｃに嵌合させることで、燃焼室１６を基準として位置決めされる。こうして位置決めされたとき、金型２０の一部は、吸気ポート１４の下流端側から吸気ポート１４内に挿入される。また、挿入された当該一部の外周面と、吸気ポート１４の内壁面との間には、キャビティ（空洞ないし隙間）が形成される。
【００１５】
続いて、吸気ポート１４の上流端側から吸気ポート１４内に金型２２を挿入する。金型２２の後端には樹脂注入孔２２ｈｌを有するヘッド２２ｈｄが形成され、金型２２の先端は金型２０と面接触する。こうして挿入されかつ位置決めされた金型２２の外周面と吸気ポート１４の内壁面との間にも、キャビティ（空洞ないし隙間）が形成される。
【００１６】
なお、金型２０および２２の各々の寸法は、吸気ポート１４の内壁面から金型２０または２２までの距離が吸気ポート１４の全長において均一となるように調整される。
【００１７】
金型２０および２２の粗材１２への取り付けが完了すると、射出形成のために、樹脂注入孔２２ｈｌから樹脂２４が注入される（図２（Ａ）参照）。注入された樹脂２４は、吸気ポート１４の内壁面と金型２０および２２とで形成されるキャビティに充填され、これによって吸気ポート１４の内壁面に均一な厚みの樹脂層が形成される。金型２０および２２は充填された樹脂２４が固化した後に取り外され（図２（Ｂ）参照）、これによってシリンダヘッド１０が完成する。
【００１８】
この実施例によれば、樹脂層の断熱効果によって、燃焼室１６への燃料ガスの充填効率が向上する。また、砂型ではなく金型２０および２２を用いて樹脂層を形成することで、樹脂層の表面を平滑面とすることができ、通気抵抗の抑制が図られる。
【００１９】
さらに、燃焼室１６を基準位置として吸気ポート１４に金型２０を挿入するとともに、金型２２を金型２０によって位置決めし、吸気ポート１４の内壁面と金型２０および２２とで形成されるキャビティに樹脂２４を射出成型することで、樹脂層の位置や厚みにずれが生じる懸念を軽減することができる。つまり、吸気ポート１４に高精度で樹脂層を形成することができる。通気抵抗の悪化や気筒間での性能のばらつきは、こうして形成された樹脂層によって抑制される。
【００２０】
なお、この実施例では、樹脂層の厚みは吸気ポート１４の長さ方向において均一とされる。しかし、金型２２の後端側から先端側に向かうにつれて徐々に深くなる切り込みを金型２２の先端の側面部に形成し、射出成型時に当該切り込みに樹脂２４を充填するようにしてもよい（図３参照）。これによって、吸気ポート１４の上流側から下流側に進むにつれて幅広となりかつ隆起する突起２４ｐｒが、吸気ポート１４の下流端に形成される（図４参照）。吸気ポート１４の上流端から眺めたとき、吸気バルブを構成するステムの下端は、突起２４ｐｒによって隠れる。
【００２１】
吸気ポート１４から吸入される空気の流れは、吸気バルブを構成するステムの存在により急激かつ不規則に変化し、当該変化はタンブル比の低下や流量の低下を引き起こすところ、上述のようにして形成された突起２４ｐｒの整流効果によって、タンブル比や流量係数を改善することができる。
【００２２】
また、図５に示すように突起２４ｐｒの先端位置をずらせば（つまり突起２４ｐｒを左右非対称な形状にすれば）、吸入空気の流れに偏りが生じ、シリンダ内にスワール流を発生させることが可能となる。スワール流の発生は、燃焼速度の高速化をもたらす。さらに、樹脂２４の表面に撥水性を持たせるようにすれば、ポートウェットが改善され、過渡性能やエミッションの向上が期待できる。
【符号の説明】
【００２３】
１０  …シリンダヘッド
１２  …粗材
１４  …吸気ポート
１６  …燃焼室
１８  …バルブシート
２０，２２  …金型
２４  …樹脂層
【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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