(57)【要約】【課題】エンジンの燃焼室内に吸入される空気の流動性を向上させるための、エンジンの可変タンブル発生用吸気ポートの製造方法を提供する。【解決手段】本発明の可変タンブル発生用吸気ポートの製造方法は、吸気ポートの第１通路用空間が設けられた上型を製作する上型製作段階と、吸気ポートの第２通路用空間が設けられた下型を製作する下型製作段階と、前記上型と下型が型合わせされる部分に、金属板を設置するための段差部を形成する段差部形成段階と、前記段差部に、隔板になる所定の金属板を組み立てる金属板組立段階と、前記上型と下型を型合わせし、前記型合わせされた金型の内部に鋳物砂を充填させる鋳物砂充填段階と、前記型合わせされた金型を分離し、前記金属板が一体化された吸気ポートコアを取り出すコア製作段階と、金型に組み立てて鋳造した後、前記吸気ポートコアの鋳物砂を取り除くシリンダヘッド鋳造段階とからなることを特徴とする。【選択図】図３
2005054806.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気ポートの第１通路用空間が設けられた上型を製作する上型製作段階と、吸気ポートの第２通路用空間が設けられた下型を製作する下型製作段階と、前記上型と下型が合わせられる部分に、金属板を設置するための段差部を形成する段差部形成段階と、前記段差部に、隔板になる所定の金属板を組み立てる金属板組立段階と、前記上型と下型を型合わせし、前記型合わせされた金型の内部に鋳物砂を充填する鋳物砂充填段階と、前記型合わせされた金型を分離し、前記金属板が一体化された吸気ポートコアを取り出すコア製作段階と、前記吸気ポートコアを、シリンダヘッドを鋳造する金型に組み立てて鋳造した後、前記吸気ポートコアの鋳物砂を取り除くことにより、前記金属板が吸気ポート内の隔板として残るようにするシリンダヘッド鋳造段階と、からなることを特徴とする可変タンブル発生用吸気ポートの製造方法。
【請求項２】
前記上型製作段階と下型製作段階において、前記第１通路と第２通路は互いに異なる断面積をもつように形成されることを特徴とする請求項１記載の可変タンブル発生用吸気ポートの製造方法。
【請求項３】
前記金属板組立段階で組み立てられる金属板には屈曲部が形成され、前記屈曲部によって吸気ポートの第１通路と第２通路の断面積が異なるようにすることを特徴とする請求項１記載の可変タンブル発生用吸気ポートの製造方法。
【請求項４】
前記段差部形成段階において、前記段差部は、上型と下型にそれぞれ形成された凹部からなり、金属板の厚さの中央が上型と下側の金型分離線上に位置するようにしたことを特徴とする請求項１記載の可変タンブル発生用吸気ポートの製造方法。
【請求項５】
前記段差部形成段階において、前記段差部は、上型に形成された凹部からなり、金属板の下型側の面が上型と下型の金型分離線上に位置するようにしたことを特徴とする請求項１記載の可変タンブル発生用吸気ポートの製造方法。
【請求項６】
前記段差部形成段階において、前記段差部は、下型に形成された凹部からなり、金属板の上型側の面が上型と下型の金型分離線上に位置するようにしたことを特徴とする請求項１記載の可変タンブル発生用吸気ポートの製造方法。
【請求項７】
前記段差部形成段階において、前記段差部は、上型に形成された凹部と、下型に形成された突出部とからなることを特徴とする請求項１記載の可変タンブル発生用吸気ポートの製造方法。
【請求項８】
前記段差部形成段階において、前記段差部は、上型に形成された突出部と、下型に形成された凹部とからなることを特徴とする請求項１記載の可変タンブル発生用吸気ポートの製造方法。
【請求項９】
前記金属板組立段階で組み立てられる金属板には位置決め用孔が形成され、前記上型製作段階では前記位置決め用孔に挿入される位置決め用突起がさらに形成されることを特徴とする請求項１記載の可変タンブル発生用吸気ポートの製造方法。
【請求項１０】
前記金属板組立段階で組み立てられる金属板は、その材質がシリンダヘッドをなす母材より溶融点の高い材質からなることを特徴とする請求項１記載の可変タンブル発生用吸気ポートの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンの燃焼室内に吸入される空気の流動性を向上させるための吸気ポートの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、エンジンの内部に吸入された混合気は、その流動性が大きいほど、火炎の伝播を容易にし、エンジン性能を向上させる。このような燃焼性能を向上させるための最近の流動性増大方法には、吸入される空気自体が燃焼室の内部で強く回転しながら吸入されるようにする方法があるが、吸気ポートの形状を調節して燃焼室内に縦渦（タンブル：ｔｕｍｂｌｅ）を発生させる方式が多く用いられている。
【０００３】
図１はこのような方式でタンブルを生じさせるためのエンジンの吸気系を示す。従来のエンジンの吸気系は、図１に示すように、エンジンの燃焼室１０２へ空気を提供する吸気管１０４と、吸気管１０４と並んで設置されたバイパス管１０６と、吸気管１０４に設置され、吸気管を通過する空気の流れを制御する調節バルブ１０８とを備えている。このような装置で燃焼室１０２内にタンブルを発生させるメカニズムは、調節バルブ１０８によって、吸気管１０４を通過する空気の流れを制御することにより、バイパス管１０６によって供給される空気と吸気管１０４によって供給される空気とが互いに異なる流速をもつようにすると、空気が燃焼室へ流入しながら互いに異なる流速によって渦巻きを形成するようになるもので、タンブルの形成有無及び形成量などを調節バルブ１０８の開度によって変化させるようになっている。
【０００４】
ところで、このように構成・作動するエンジンの可変タンブル発生装置は、従来の吸気管１０４に別のバイパス管１０６を設けなければならないので、他の部品との関係においてその設置空間及び製作の複雑性などの問題がある。
【０００５】
また、このような別のバイパス管１０６は、構造上、その形状が多数の屈曲部をもつため、バイパス管１０６の内部を通過する空気に大きい流動抵抗を発生させ、流れる空気の流速を低下させる原因となる。従って、バイパス管の狭い断面積を利用した高い流速の空気流動形成により、吸気管を通る空気流速との差異を発生させてタンブルを誘発させる本来の目的を達成するには多少不利な面があった。
【特許文献１】特表２００２−５０１８２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、エンジンの燃焼室へ供給される空気の流動抵抗を最小化すると共に互いに異なる通路を介して空気を流してタンブルを発生させるようにし、その構成が簡単で隣接部品との関係から空間上の制約を回避することができる、製造方法も簡単なエンジンの可変タンブル発生用吸気ポートの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の可変タンブル発生用吸気ポートの製造方法は、吸気ポートの第１通路用空間が設けられた上型を製作する上型製作段階と、吸気ポートの第２通路用空間が設けられた下型を製作する下型製作段階と、前記上型と下型が型合わせされる部分に、金属板を設置するための段差部を形成する段差部形成段階と、前記段差部に、隔板になる所定の金属板を組み立てる金属板組立段階と、前記上型と下型を型合わせし、前記型合わせされた金型の内部に鋳物砂を充填させる鋳物砂充填段階と、前記型合わせされた金型を分離し、前記金属板が一体化された吸気ポートコアを取り出すコア製作段階と、前記吸気ポートコアを、シリンダヘッドを鋳造する金型に組み立てて鋳造した後、前記吸気ポートコアの鋳物砂を取り除くことにより、前記金属板が吸気ポート内の隔板として残るようにするシリンダヘッド鋳造段階とからなることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、構成が簡単で、隣接部品との関係で空間上の制約を回避することができ、製造方法も従来の吸気ポートコアに隔板が予め設置される構造のみを付加して簡単となり、製作コストも低減できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の実施例を添付図によって詳述する。
【実施例】
【００１０】
図２は本発明に係るエンジンの可変タンブル発生装置を示す。本発明に係る可変タンブル発生装置は、図２に示すように、エンジンの吸気ポート１には、空気の流動する第１通路５と第２通路７とに区切るための隔板３が備えられており、隔板３の空気流入側には、第１通路５と第２通路７の開度を選択的に可変させるための開度調節弁９が備えられており、開度調節弁９にはこれを操作及び制御する駆動手段１１が連結されている。
【００１１】
開度調節弁９は、図２に示すように、吸気管１３と吸気ポート１との間に設けられ、円形断面を有する連通空間１５と、連通空間１５の内部に設けられ、連通空間１５に内接する半円形断面形状を有するバルブスプール１７とを備えており、バルブスプール１７の回転によって第１通路５と第２通路７の開度を可変させることができる。勿論、開度調節弁９は、駆動手段１１が連結されてエンジンのＥＣＵ（図示せず）によって制御されることにより、第１通路５と第２通路７の開度を調節するようになっている。駆動手段はステッピングモータで具現することができる。
【００１２】
吸気ポート１に設けられた隔板３は、吸気ポート１の内部で一側に偏った状態に設置され、第１通路５の幅と第２通路７の幅を変えることができるが、本実施例では、吸気ポート１の断面の上側に前記隔板が偏った状態に設けられ、上側の第１通路５が下側の第２通路７より狭い幅を有し、結果として第１通路の流動断面積が第２通路の流動断面積より小さくなる。
【００１３】
このように互いに異なる流動断面積をもつ第１通路５と第２通路７を空気が流動すると、流動断面積の小さい第１通路５側の流速が第２通路７側より速くなって、第１、２通路を通過した空気は前記の流速差によってエンジンの燃焼室１９内に自然にタンブルを発生させる。勿論、前記タンブルの強度は、開度調節弁９によって第１通路５と第２通路７の開度を変化させることにより調節可能であり、エンジンの運転状態に応じて最適の吸気流動状態を実現することができる。
【００１４】
従って、このような構造及び作動状態を有するエンジンは、高負荷状態または部分負荷状態でそれぞれその運転条件に適した最適のエンジン制御が可能であって、エンジンの出力性能及び燃料消費効率を全て満足させることができる。
【００１５】
次に、可変タンブル発生装置のための可変タンブル発生用吸気ポートを製造する方法を説明する。前記可変タンブル発生装置の製作において最も重要で面倒な部分は、吸気ポート１の内部に隔板３を設置することである。まず、吸気ポート１に隔板３を設置する方法について図３を参照して述べる。
【００１６】
隔板３は、エンジンの吸気ポート１内の狭い空間に正確な位置を選定して設置しなければならず、その形状も上述したように空気の流動形態を決定付ける重要な要素であって精密な加工を必要とする。従って、本発明は、このような必要性に応えるために隔板３を所望の形状に正確に加工できるようにするのは勿論のこと、エンジンの吸気ポート１内の正確な位置に隔板３を設置するために、エンジンのシリンダヘッド鋳造時の吸気ポート形成に用いられる吸気ポートコアに隔板３を予め挿入して形成する方法を提示する。
【００１７】
即ち、前記本発明の方法は、一連の段階、即ち、吸気ポート１の第１通路５用空間が設けられた上型５０を製作する上型製作段階（Ｓ１）と、吸気ポート１の第２通路７用空間が設けられた下型を製作する下型製作段階（Ｓ２）と、上型５０と下型５２とが合わせられる部分に、金属板３（前記隔板と同一の部品なので、同一符号で表わす）を設置するための段差部５４を形成する段差部形成方法段階（Ｓ３）と、段差部５４に、隔板となる所定の金属板３を組み立てる金属板組立段階（Ｓ４）と、上型５０と下型５２とを型合わせし、型合わせされた金型の内部に鋳物砂５６を充填する鋳物砂充填段階（Ｓ５）と、型合わせされた金型を分離し、金属板３が一体化された吸気ポートコア５８を取り出すコア製作段階（Ｓ６）と、吸気ポートコア５８を、シリンダヘッドを鋳造するための金型に組み立てて鋳造した後、吸気ポートコアの鋳物砂を取り除くことにより、金属板３が吸気ポート１内の隔板として残るようにするシリンダヘッド鋳造段階（Ｓ７）とからなる。
【００１８】
勿論、上型製作段階（Ｓ１：図４）と下型製作段階（Ｓ２：図５）の順序にはあまり意味がない。吸気ポート１の内側に設けられる空間の形状をそれぞれ第１通路５と第２通路７とに分けて上型５０及び下型５２に形成するようにし、第１通路５と第２通路７の断面積を異にする。
【００１９】
段差部形成段階Ｓ３は、実際には上型５０及び下型５２の製作時に第１通路５及び第２通路７の形成と共に段差部が設けられるようにすることができるが、説明のために区分した。図４には上型５０にのみ凹部からなる段差部５４が示されているが、この他にも様々な方法で段差部を形成することができる。
【００２０】
即ち、段差部は、上型５０と下型５２が合わせられる部分に形成すればよいが、図８の（ａ）〜（ｅ）に示すように、（ａ）上型５０と下型５２にそれぞれ形成された凹部からなり、金属板３の厚さの中央が上型５０と下型５２の金型分離線（Ｐ／Ｌ）上に位置するようにしたもの、（ｂ）上型５０に形成された凹部からなり、金属板３の下型側の面が上型と下型の金型分離線（Ｐ／Ｌ）上に位置するようにしたもの、（ｃ）逆に、下型５２に形成された凹部からなり、金属板３の上型側の面が上型と下型の金型分離線（Ｐ／Ｌ）上に位置するようにしたもの、（ｄ）上型５に形成された凹部と、下型５２に形成された突出部とからなるもの、（ｅ）逆に、上型５０に形成された突出部と、下型５２に形成された凹部とからなるものなど様々な形態を有することができる。
【００２１】
しかも、金属板組立段階（Ｓ４）では、隔板になる金属板３を前記上型と下型との間に組み込むが、ここで、金属板３には図９に示すように屈曲部６０を形成し、屈曲部６０によって第１通路５と第２通路７の断面積が異なるように区切ることができる。また、場合によっては、隔板３が前述したように吸気ポートの上下方向に垂直に設置されず、所定の角度回転した状態に設置されるように加工し、燃焼室へ流入する空気が縦渦（タンブル）及び横渦の成分を同時に形成するようにすることができる。
【００２２】
このように形成された段差部５４には、図６に示すように、金属板３が組み立てられるが、金属板３には位置決め用孔６２が設けられ、上型製作段階（Ｓ１）で図４に示すように位置決め用孔６２に挿入される位置決め用突起６４をさらに形成し、金属板３の組立時にその位置を迅速に決定できるようにすることにより、組立作業を一層容易にすることができる。
【００２３】
一方、金属板組立段階（Ｓ４）で組み立てられる金属板３は、その材質をシリンダヘッドの母材より溶融点の高い材質とし、シリンダヘッドの鋳造時に注入される母材の熔湯に溶けないようにした。
【００２４】
このように金属板３が上型と下型との間に挿入されると、図７に示す状態になり、ここに図１０に示すように鋳物砂５６を充填し、その鋳物砂が固化すると、前記上型と下型とを分離し、図１１に示すように、隔板になる金属板３と一体化された吸気ポートコア５８が完成する。このように製作された吸気ポートコア５８は、シリンダヘッドを鋳造するために設けられた金型に組み立ててシリンダヘッドの鋳造後、吸気ポートコアの鋳物砂５６を取り除くと、金属板３は吸気ポート１内の隔板として残る。
【００２５】
この際、吸気ポートコア５８に一体化された金属板３には、上型への組立を容易にするために設けられた位置決め用孔６２が残っているが、前記シリンダヘッドの鋳造時、位置決め用孔６２にシリンダヘッドを成す母材熔湯が流入して固化するので、金属板３がシリンダヘッドの吸気ポートにさらに堅く固定される。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】従来の技術に係るタンブルを発生させるためのエンジンの吸気系を示す断面図である。
【図２】本発明に係るエンジンの可変タンブル発生装置を示す断面図である。
【図３】本発明に係る可変タンブル発生用吸気ポートの製造方法を示す順序図である。
【図４】上型製作段階の上型を示す斜視図である。
【図５】下型製作段階の下型を示す斜視図である。
【図６】上型に金属板が設置される金属板設置段階を示す斜視図である。
【図７】上型と下型が合わせられたコア金型の合わせ型状態を示す斜視図である。
【図８】（ａ）〜（ｅ）はコア金型に金属板が設置された様々な状態を示す断面図である。
【図９】コア金型に金属板が設置された他の状態を示す断面図である。
【図１０】コア金型に鋳物砂が充填された状態を示す斜視図である。
【図１１】図１０の状態でコア金型を分離して製作した吸気ポートコアの斜視図である。
【符号の説明】
【００２７】
１  吸気ポート
３  隔板（金属板）
５  第１通路
７  第２通路
９  開度調節弁
１１  駆動手段
１３  吸気管
１５  連通空間
１７  バルブスプール
１９  燃焼室
５０  上型
５２  下型
５４  段差部
５６  鋳物砂
５８  吸気ポートコア
６０  屈曲部
６２  位置決め用孔
６４  位置決め用突起
【図１】
2005054806.tif 000003
【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】
2005054806.tif 000009
【図８】
2005054806.tif 000010
【図９】
2005054806.tif 000011
【図１０】
2005054806.tif 000012
【図１１】
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