(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関のシリンダヘッドに形成された吸気ポートの内部に対して同シリンダヘッドよりも熱伝導率の低い樹脂材料からなる吸気ポートライナを固定する方法であって、
前記吸気ポートの内部に、同吸気ポートの入口開口から加熱された有底筒状のプリフォームを挿入する挿入工程と、
前記吸気ポートの出口開口を閉塞した状態で前記プリフォームの内部に空気を吹き込むことにより、同プリフォームを前記吸気ポートの内周面に沿った形状に延伸させる延伸工程と、
延伸後の前記プリフォームの底部を除去することにより前記吸気ポートライナの出口開口を形成する除去工程と、を備える、
吸気ポートライナの固定方法。
【請求項２】
前記吸気ポートは吸気下流側に向けて分岐して延びる複数の分岐通路を有し、
前記プリフォームは、前記吸気ポートの複数の前記分岐通路にそれぞれ対応した複数の支管を有し、
前記挿入工程において、前記プリフォームの複数の前記支管を前記吸気ポートの複数の前記分岐通路にそれぞれ挿入する、
請求項１に記載の吸気ポートライナの固定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関のシリンダヘッドに形成された吸気ポートに対して吸気ポートライナを固定する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の吸気ポートライナの固定構造及び固定方法としては、例えば特許文献１に記載の構造及び方法がある。特許文献１には、シリンダヘッドに形成された吸気ポートの入口開口を通じて円筒状の吸気ポートライナが吸気ポートの上流側部分に挿入された構成が開示されている。また、特許文献１に記載の技術では、吸気ポートライナの端部にフランジが形成されており、同フランジがシリンダヘッドと吸気マニホールドとによって挟持されることによってシリンダヘッドに対して吸気ポートライナが固定されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】実開昭６３−７５５３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、こうした従来の吸気ポートライナの固定構造及び固定方法においては、吸気ポートライナが吸気ポートの入口開口を通じて吸気ポートに挿入される。そのため、例えば吸気ポートの形状が全体的に曲がっている場合や、吸気ポートの断面形状が位置によって異なる場合、吸気ポートが下流側に向けて複数に分岐している場合などには、吸気ポートライナを挿入することが難しい。また、特許文献１に記載の技術においては、吸気ポートライナにフランジが形成されているため、吸気ポートライナの体格が大きくなるなどの問題も生じる。
【０００５】
本発明の目的は、吸気ポートに対して吸気ポートライナを容易に且つ安定して固定することのできる吸気ポートライナの固定方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するための吸気ポートライナの固定構造は、内燃機関のシリンダヘッドに形成された吸気ポートの内部に、同シリンダヘッドよりも熱伝導率の低い樹脂材料からなる筒状の吸気ポートライナが固定された構造であって、前記吸気ポートライナは、前記吸気ポートの内部においてブロー成形されることによって同吸気ポートに固定されている。
【０００７】
同構成によれば、シリンダヘッドに形成された吸気ポートの内部にて吸気ポートライナがブロー成形されることにより、吸気ポートライナの外周面の形状が吸気ポートの内周面の形状に一致することとなる。このため、吸気ポートライナを挿入することが困難な複雑な形状の吸気ポートであっても吸気ポートの内部に吸気ポートライナを固定することができる。また、フランジなどの固定手段を用いずとも吸気ポートに対して吸気ポートライナを安定して固定することができる。したがって、吸気ポートに対して吸気ポートライナを容易に且つ安定して固定することができる。
【０００８】
また、上記目的を達成するための吸気ポートライナの固定方法は、内燃機関のシリンダヘッドに形成された吸気ポートの内部に対して同シリンダヘッドよりも熱伝導率の低い樹脂材料からなる吸気ポートライナを固定する方法であって、前記吸気ポートの内部に、加熱された有底筒状のプリフォームを挿入する挿入工程と、前記プリフォームの内部に空気を吹き込むことにより同プリフォームを前記吸気ポートの内周面に沿った形状に延伸させる延伸行程と、延伸後の前記プリフォームの底部を除去することにより前記吸気ポートライナの出口開口を形成する除去工程と、を備える。
【０００９】
同方法によれば、シリンダヘッドに形成された吸気ポートの内部に、加熱されたプリフォームが挿入される。続いて、このプリフォームの内部に空気を吹き込むことによりプリフォームが吸気ポートの内周面に沿った形状に延伸（膨張）される。続いて、延伸後のプリフォームの底部を除去することにより吸気ポートライナの出口開口が形成される。このため、吸気ポートライナを挿入することが困難な複雑な形状の吸気ポートであっても吸気ポートライナの外周面の形状を吸気ポートの内周面の形状に一致させることができる。したがって、吸気ポートに対して吸気ポートライナを容易に且つ安定して固定することができる。
【００１０】
また、上記目的を達成するためのプリフォームは、内燃機関の吸気ポートライナを形成する際に用いられる有底筒状のものであって、集合部と、前記集合部から分岐して延びる複数の支管と、を備えている。
【００１１】
同構成によれば、吸気ポートの内部にてプリフォームを用いてブロー成形を行なう際に、プリフォームの支管が吸気ポートの複数の分岐通路まで延伸されやすくなる。このため、吸気ポートが吸気下流側に向けて分岐して延びる複数の分岐通路を有する構造にあって、吸気ポートライナの支管の外周面の形状を吸気ポートの分岐通路の内周面の形状に容易に一致させることができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、吸気ポートに対して吸気ポートライナを容易に且つ安定して固定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】吸気ポートライナの固定構造の一実施形態について、吸気ポートライナを中心とした内燃機関の部分断面図。
【図２】吸気ポートライナの製造工程を説明する図であって、吸気ポートの内部にプリフォームが挿入されている状態を示す断面図。
【図３】吸気ポートライナの製造工程を説明する図であって、プリフォームが吸気ポートの内周面に沿った形状に延伸された状態を示す断面図。
【図４】延伸後のプリフォームを中心としたシリンダヘッドの部分断面図。
【図５】底部などが除去された状態のプリフォームを中心としたシリンダヘッドの部分断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図１〜図５を参照して、一実施形態について説明する。なお、本実施形態の内燃機関は、ガソリンを吸気ポートに噴射するものである。
図１に示すように、内燃機関は、シリンダ１２を有するシリンダブロック１０と、シリンダブロック１０の上方に設けられるシリンダヘッド２０とを備えている。シリンダブロック１０及びシリンダヘッド２０は例えばアルミニウム合金などによって形成されている。
【００１５】
シリンダ１２の内部には、ピストン１４が往復動可能に収容されており、このピストン１４には、コネクティングロッドを介してクランクシャフト（いずれも図示略）が駆動連結されている。
【００１６】
シリンダヘッド２０には、シリンダ１２に連通する吸気ポート２２及び排気ポート３２がそれぞれ貫通して形成されている。なお、以降において、吸気ポート２２における吸気流れ方の上流側及び下流側を単に上流側及び下流側とそれぞれ称する。
【００１７】
図２及び図３に示すように、吸気ポート２２は、上記入口開口２４１を含む集合通路２４と、集合通路２４の下流端から下流側に向けて分岐して延びる２つの分岐通路２６とを有している。２つの分岐通路２６は吸気ポート２２の出口開口２６１を有している。
【００１８】
図１に示すように、シリンダヘッド２０には、吸気ポート２２に連通する連通孔３０が形成されており、この連通孔３０には、円筒状のガイド部材３５が嵌入されている。このガイド部材３５には、吸気ポート２２とシリンダ１２との連通及び遮断を切り替える吸気バルブ３４の軸部が挿通されている。なお、同図においては、一方の吸気ポート２２のみが示されているが、他方の吸気ポート２２にも同様にして連通孔３０、ガイド部材３５、及び吸気バルブ３４が設けられている。
【００１９】
また、シリンダヘッド２０には、排気ポート３２とシリンダ１２との連通及び遮断を切り替える排気バルブ３６が吸気バルブ３４と同様にして設けられている。
シリンダヘッド２０には、吸気ポート２２に連通する取付孔２８が形成されている。取付孔２８は吸気ポート２２における連通孔３０よりも吸気上流側に位置しており、取付孔２８には燃料噴射弁１６が取り付けられている。また、シリンダヘッド２０には、燃焼室内の混合気に点火するための点火プラグ（図示略）が設けられている。
【００２０】
吸気ポート２２の入口開口２４１には、吸気マニホールド１８が接続されている。吸気マニホールド１８はフランジ１８１を有しており、このフランジ１８１が図示しないボルトによってシリンダヘッド２０に連結されている。
【００２１】
次に、吸気ポート２２に固定される吸気ポートライナ（以下、単にポートライナ４０と称する。）について説明する。
図１及び図３に示すように、吸気ポート２２の内部には、シリンダヘッド２０よりも熱伝導率の低い樹脂材料からなる円筒状のポートライナ４０が固定されている。本実施形態では、線膨張率の小さい、すなわち寸法安定性の良い耐熱性樹脂材料であるＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド、耐熱温度が約２２０℃〜２４０℃）によってポートライナ４０が形成されている。
【００２２】
ポートライナ４０は、吸気ポート２２の内部にてブロー成形されることによって吸気ポート２２に固定されており、吸気ポート２２の集合通路２４に対応する集合部４２と、２つの分岐通路２６に対応する２つの支管４４とを有している。２つの支管４４は、吸気ポート２２の出口開口２６１まで延びている。
【００２３】
図１に示すように、集合部４２には、シリンダヘッド２０の取付孔２８に対応した取付孔４２１が形成されている。また、支管４４には、シリンダヘッド２０の連通孔３０に対応した連通孔４４１が形成されている。
【００２４】
次に、ポートライナ４０を形成する手順について説明する。
図２に示すように、まず、射出成形法によって有底円筒状のプリフォーム５０を形成する。このプリフォーム５０は、吸気ポート２２の集合通路２４に対応した集合部５２と、吸気ポート２２の２つの分岐通路２６にそれぞれ対応した２つの支管５４とを有しており、各支管５４の先端には底部５６が形成されている。
【００２５】
続いて、プリフォーム５０を加熱するとともに、加熱によって軟化されたプリフォーム５０を吸気ポート２２の内部に挿入する（挿入工程）。このとき、プリフォーム５０の２つの支管５４を吸気ポート２２の２つの分岐通路２６にそれぞれ挿入する。
【００２６】
続いて、図３及び図４に示すように、吸気ポート２２の出口開口２６１を閉鎖治具６１によって閉鎖し、取付孔２８を閉鎖治具６２によって閉鎖し、連通孔３０を閉鎖治具６３によって閉鎖した状態において、プリフォーム５０の内部に空気を吹き込む。これにより、プリフォーム５０を膨らませるとともに吸気ポート２２の内周面に沿った形状に延伸（膨張）させる（延伸行程）。このとき、吸気ポート２２の出口開口２６１、取付孔２８、及び連通孔３０からプリフォーム５０が外側に向けて膨出することが上記閉鎖治具６１〜６３によってそれぞれ阻止される。
【００２７】
そして、延伸後のプリフォーム５０が冷却されて硬化した後に、プリフォーム５０の底部５６を切除する（除去工程）。これにより、図５に示すように、ポートライナ４０の出口開口４６が形成される。
【００２８】
また、プリフォーム５０におけるシリンダヘッド２０の取付孔２８及び連通孔３０をそれぞれ閉塞する部分を切除する。これにより、図５に示すように、ポートライナ４０の取付孔４２１及び連通孔４４１がそれぞれ形成される。
【００２９】
次に、本実施形態の作用について説明する。
シリンダヘッド２０に形成された吸気ポート２２の内部にてポートライナ４０がブロー成形されることにより、ポートライナ４０の外周面の形状が吸気ポート２２の内周面の形状に一致することとなる。このため、ポートライナ４０を挿入することが困難な複雑な形状の吸気ポート２２、すなわち全体的に曲がっており、断面形状が位置によって異なり、しかも下流側に向けて２つに分岐している吸気ポート２２に対してポートライナ４０を固定することができる。また、フランジなどの固定手段を用いずとも吸気ポート２２に対してポートライナ４０が固定される。
【００３０】
また、ポートライナ４０が吸気ポート２２の２つの分岐通路２６の出口開口２６１まで延びているため、ポートライナ４０による断熱効果が吸気ポート２２全体にわたって発揮される。このため、シリンダ１２内に吸入される吸気の温度上昇が効果的に抑制される。
【００３１】
以上説明した本実施形態に係る吸気ポートライナの固定構造、吸気ポートライナの固定方法、及びプリフォームによれば、以下に示す効果が得られるようになる。
（１）ポートライナ４０は、吸気ポート２２の内部においてブロー成形されることによって吸気ポート２２に固定されている。
【００３２】
こうした構成によれば、ポートライナ４０を挿入することが困難な複雑な形状の吸気ポート２２に対してポートライナ４０を固定することができる。また、フランジなどの固定手段を用いずとも吸気ポート２２に対してポートライナ４０を安定して固定することができる。したがって、吸気ポート２２に対してポートライナ４０を容易に且つ安定して固定することができる。
【００３３】
（２）吸気ポート２２は下流側に向けて分岐して延びる２つの分岐通路２６を有している。ポートライナ４０は吸気ポート２２の２つの分岐通路２６の出口開口２６１まで延びている。
【００３４】
こうした構成によれば、ポートライナ４０による断熱効果が吸気ポート２２全体にわたって発揮されるため、シリンダ１２内に吸入される吸気の温度上昇を効果的に抑制することができる。したがって、吸気の充填効率を向上させることができ、機関出力の向上を図ることができる。
【００３５】
（３）ポートライナ４０を固定する方法は、吸気ポート２２の内部に、加熱された有底円筒状のプリフォーム５０を挿入する挿入工程、及びプリフォーム５０の内部に空気を吹き込むことによりプリフォーム５０を吸気ポート２２の内周面に沿った形状に延伸させる延伸行程を備える。また、上記方法は、延伸後のプリフォーム５０の底部５６を除去することによりポートライナ４０の出口開口４６を形成する除去工程を備える。
【００３６】
こうした方法によれば、吸気ポート２２に対してポートライナ４０を容易に且つ安定して固定することができる。
（４）プリフォーム５０は、吸気ポート２２の２つの分岐通路２６にそれぞれ対応した２つの支管５４を有している。また、挿入工程において、プリフォーム５０の２つの支管５４を吸気ポート２２の２つの分岐通路２６にそれぞれ挿入するようにした。
【００３７】
こうした方法によれば、プリフォーム５０の支管５４が吸気ポート２２の２つの分岐通路２６まで延伸されやすくなる。このため、吸気ポート２２が吸気下流側に向けて分岐して延びる２つの分岐通路２６を有する構造にあって、ポートライナ４０の支管４４の外周面の形状を吸気ポート２２の分岐通路２６の内周面の形状に一致させることができる。
【００３８】
（５）プリフォーム５０は、内燃機関のポートライナ４０を形成する際に用いられる有底円筒状のものであって、集合部５２と、集合部５２から分岐して延びる２つの支管５４と、を備えている。
【００３９】
こうした構成によれば、吸気ポート２２の内部にてプリフォーム５０を用いてブロー成形を行なう際に、プリフォーム５０の支管５４が吸気ポート２２の２つの分岐通路２６まで延伸されやすくなる。このため、吸気ポート２２が下流側に向けて分岐して延びる２つの分岐通路２６を有する構造にあって、ポートライナ４０の支管４４の外周面の形状を吸気ポート２２の分岐通路２６の内周面の形状に容易に一致させることができる。
【００４０】
＜変形例＞
なお、上記実施形態は、例えば以下のように変更することもできる。
・プリフォーム５０の底部５６を除去する除去工程を、シリンダヘッド２０に対して切削加工などの機械加工を行なう工程において同時に実行してもよい。
【００４１】
・例えばポリアミドイミド（耐熱温度が約１７０℃）やポリエーテルイミド（耐熱温度が２７５℃）などのＰＰＳ以外の熱可塑性樹脂によってポートライナ４０を形成することもできる。
【００４２】
・支管５４を有していないプリフォーム５０を用いてブロー成形することによって、ポートライナ４０を形成することもできる。
・上記実施形態では、２つの分岐通路２６を有する吸気ポート２２について例示したが、３つの分岐通路２６を有する吸気ポート２２であってもよい。この場合、３つの分岐通路２６に対応した３つの支管５４を有するプリフォーム５０を用いることが好ましい。また、分岐通路を有していない吸気ポートであってもよい。この場合、支管を有していないプリフォーム５０を用いればよい。
【００４３】
・ポートライナ４０の出口開口４６を吸気ポート２２の出口開口２６１よりも上流側に設定することもできる。
【符号の説明】
【００４４】
１０…シリンダブロック、１２…シリンダ、１４…ピストン、１６…燃料噴射弁、１８…吸気マニホールド、１８１…フランジ、２０…シリンダヘッド、２２…吸気ポート、２４…集合通路、２４１…入口開口、２６…分岐通路、２６１…出口開口、２８…取付孔、３０…挿通孔、３２…排気ポート、３４…吸気バルブ、３５…ガイド部材、３６…排気バルブ、４０…ポートライナ（吸気ポートライナ）、４２…集合部、４２１…取付孔、４４…支管、４４１…連通孔、４６…出口開口、５０…プリフォーム、５２…集合部、５４…支管、５６…底部、６１〜６３…閉鎖治具。
【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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