(57)【要約】【課題】  仕切り板の位置ズレを防止し、製品内での仕切り板の鋳包み代を一定に保ち、吸気ポート内を確実に仕切って吸気ポート内の吸気の偏流を安定させる。【解決手段】  吸気ポート１４用の仕切り板１００（タンブル板）は、シリンダヘッドの吸気ポートを形成する吸気ポート成形用砂中子（ポート中子）２００に予め設置され、シリンダヘッドの鋳造成形時に鋳包まれて、吸気ポートを複数のポートに仕切る。この仕切り板は、吸気ポート成形用砂中子に対する位置ズレを防止するズレ防止手段１４０が設けられている。【選択図】  図６
2005120995.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダヘッドの吸気ポートを形成する吸気ポート成形用砂中子に予め設置され、シリンダヘッドの鋳造成形時に鋳包まれて、シリンダヘッドの吸気ポートを複数のポートに仕切る吸気ポート用の仕切り板において、
前記吸気ポート成形用砂中子に対する位置ズレを防止するズレ防止手段を有していることを特徴とする吸気ポート用の仕切り板。
【請求項２】
前記ズレ防止手段は、溶湯に鋳包まれる両側縁部に連続するシリンダ側端部および／または吸気側端部に形成されるとともに中子砂内に位置することになる段差部より構成されていることを特徴とする請求項１に記載の吸気ポート用の仕切り板。
【請求項３】
前記段差部は、前記シリンダ側端部および／または前記吸気側端部の前記両側縁部寄りに配置されていることを特徴とする請求項２に記載の吸気ポート用の仕切り板。
【請求項４】
前記段差部は、前記シリンダ側端部および／または前記吸気側端部の略中央部分に配置されていることを特徴とする請求項２に記載の吸気ポート用の仕切り板。
【請求項５】
シリンダヘッドを鋳造成形する鋳造型内に設置して、シリンダヘッドの吸気ポートを形成する吸気ポート成形用砂中子において、
請求項１〜４のいずれか１つに記載の吸気ポート用の仕切り板が、その両側縁部を溶湯に鋳包まれるように外部に突出し、かつ、前記段差部を中子砂内に位置させて、予め設置されていることを特徴とする吸気ポート成形用砂中子。
【請求項６】
請求項１〜４のいずれか１つに記載の吸気ポート用の仕切り板が、その両側縁部が溶湯に鋳包まれて吸気ポートに設置されてなり、
前記仕切り板の前記ズレ防止手段により、前記吸気ポート成形用砂中子に対する前記仕切り板の位置ズレを防止することによって、前記吸気ポートに対する前記仕切り板の位置を規制したことを特徴とするシリンダヘッド。
【請求項７】
前記仕切り板のシリンダ側端部を、燃料噴射範囲またはバルブ作動範囲と干渉しない限界位置に位置させたことを特徴とする請求項６に記載のシリンダヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、吸気ポート用の仕切り板、吸気ポート成形用砂中子およびシリンダヘッドに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
最近の内燃機関のシリンダには、シリンダヘッドの吸気ポート内に、タンブル板とも指称される仕切り板を設けたものがある。吸気ポートの吸気側端部に配置された気流制御弁を制御することにより、吸気ポートからシリンダボアに導入される吸気を仕切り板によって偏流させ、シリンダボア内で生じるタンブル流（縦渦流）を強化し、燃費の向上などを図るようにしている（特許文献１を参照）。
【０００３】
なお、本明細書では、仕切り板において、空気や燃料ガスの吸気が流入してくる側を「吸気側」、その反対側、つまりシリンダボア側を「シリンダ側」と称することとする。
【０００４】
シリンダヘッドを鋳造成形する場合には、金属製の仕切り板を吸気ポート成形用砂中子内に設置し、仕切り板を鋳包み成形することが一般的である。
【０００５】
しかしながら、この工法においては、仕切り板の吸気ポート成形用砂中子に対する保持は、中子との微弱な密着力によってなされているため、中子をハンドリングしている途中に受ける意図しない外力によって、仕切り板の中子に対する位置がズレる虞がある。中子に対する仕切り板の位置ズレが生じると、シリンダヘッドの鋳造成形時に吸気ポートに対する仕切り板の位置ズレを招くことになり、仕切り板が所期の機能を発揮し得なくなるという問題がある。
【特許文献１】特表２００１−１９３４６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたもので、吸気ポート成形用砂中子に対する仕切り板の位置ズレを防止することによって、吸気ポートに対する仕切り板の位置ズレを大幅に改善して製品品質の向上を図ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成する本発明は、シリンダヘッドの吸気ポートを形成する吸気ポート成形用砂中子に予め設置され、シリンダヘッドの鋳造成形時に鋳包まれて、シリンダヘッドの吸気ポートを複数のポートに仕切る吸気ポート用の仕切り板において、
前記吸気ポート成形用砂中子に対する位置ズレを防止するズレ防止手段を有していることを特徴とする吸気ポート用の仕切り板である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、ズレ防止手段によって吸気ポート成形用砂中子に対する吸気ポート用の仕切り板の位置ズレが防止され、これを通して、シリンダヘッドを鋳造成形時に、吸気ポートに対する仕切り板の位置を規制することができ、仕切り板の位置ズレを大幅に改善して製品品質の向上を図ることができる。また、製品内での仕切り板の鋳包み代を一定に保ち、吸気ポート内を確実に仕切ることができ、吸気ポート内の吸気の偏流を安定させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態について説明する。
【００１０】
（第１の実施形態）
まず、本発明の前提となる、吸気ポート１４用の仕切り板１００を有するシリンダヘッド１０について説明する。なお、以下の説明では、吸気ポート１４用の仕切り板１００を、「タンブル板１００」とも称する。
【００１１】
図１は、エンジンのシリンダヘッド１０を示す概略断面図、図２は、吸気ポート１４の軸直角断面図、図３は、シリンダヘッド１０での気流状態を示す概略図、図４は、図３の概略平面図である。
【００１２】
図１および図３を参照して、シリンダヘッド１０は、シリンダブロック１１の上部に設けられ、インテークマニホールド１２からの空気や燃料ガスからなる吸気流をシリンダボア１３内に導入する吸気ポート１４と、シリンダボア１３内で燃焼した後の排ガスを排出する排気ポート１５を有している。なお、図示のエンジンは、１気筒４バルブであり、吸気弁１６および排気弁１７が２つずつ設けられている。
【００１３】
吸気ポート１４内には、吸気側（図３の外端側）からシリンダ側に向かって流れる吸気の流れ方向（白抜き矢印）に沿ってタンブル板１００が設けられている。タンブル板１００の吸気側には、図３および図４に示すように、制御弁１８が設けられたインテークマニホールド１２が接続されている。吸気ポート１４は、タンブル板１００により、上部ポート１４ｕと下部ポート１４ｄに仕切られることになり、制御弁１８により下部ポート１４ｄを閉じると、吸気は、増速されて上部ポート１４ｕ内を流れ、シリンダボア１３内で強力なタンブル流（縦渦流）を形成することになる。
【００１４】
吸気ポート１４は、シリンダ側の通路が大きく屈曲しており、タンブル板１００のシリンダ側端部Ｔａの位置がバラ付くと、気流の特性が変化し、タンブル流の発生状況に大きく影響することになるので、シリンダ側端部Ｔａの位置は、きわめて重要な位置となる。一方、タンブル板１００の吸気側端部Ｔｂの位置は、吸気を分岐する側であり、しかも制御弁１８が設けられる部分であることから、その位置がバラ付いても、気流の特性に変化をもたらすことはなく、一般的には、シリンダ側端部Ｔａの位置程精度よく設定する必要はない。
【００１５】
シリンダボア１３内で所望のタンブル流を形成して燃費の向上などを図るために、上述した重要な位置であるシリンダ側端部Ｔａを、制約の許す限り燃焼室近くまで、すなわち、燃料噴射範囲またはバルブ作動範囲と干渉しない限界位置に位置させることが要望されている。
【００１６】
ところが、一般的に行われているタンブル板の鋳包み成形工法においては、前述したように、吸気ポート成形用砂中子がタンブル板を保持する力は比較的弱く、中子に対するタンブル板の位置がズレやすい。その結果、シリンダヘッドの鋳造成形時に吸気ポート１４に対するタンブル板の位置ズレも生じやすい。このため、シリンダ側端部Ｔａを燃料噴射範囲またはバルブ作動範囲と干渉しない限界位置に位置させることが難しいのが実情である。
【００１７】
そこで、第１の実施形態では、シリンダヘッド１０を鋳造成形するに当り、吸気ポート成形用砂中子に対するタンブル板の位置ズレを防止し、これを通して、鋳造後の吸気ポートに対するタンブル板の位置を規制する構成とし、タンブル板１００のシリンダ側端部Ｔａを、燃料噴射範囲２１またはバルブ作動範囲２２と干渉しない限界位置に位置させることができるようにしている（図１０を参照）。
【００１８】
図５（Ａ）（Ｂ）は、第１の実施形態に係るタンブル板１００を示す平面図および側面図である。なお、図５（Ａ）中において、シリンダヘッドに鋳包まれた際の吸気の流れ方向がＸ軸で示され、Ｘ軸に直交するタンブル板の幅方向がＹ軸で示されている。
【００１９】
図５（Ａ）（Ｂ）に示すように、実施形態に係るタンブル板１００は、シリンダヘッド１０の吸気ポート１４を形成する後述の吸気ポート成形用砂中子２００（図６を参照）に予め設置され、シリンダヘッド１０の鋳造成形時に鋳包まれて、シリンダヘッド１０の吸気ポート１４を複数のポート（上部ポート１４ｕと下部ポート１４ｄ）に仕切るものである。このタンブル板１００は、概説すれば、吸気ポート成形用砂中子２００に対する位置ズレを防止するズレ防止手段１４０を設けてある。なお、以下の説明では、タンブル板１００が予め設置された吸気ポート成形用砂中子２００を、「ポート中子２００」とも称する。
【００２０】
詳述すると、タンブル板１００は、薄肉の略矩形形状を有し、シリンダヘッド１０の鋳造成形時に溶湯に鋳包まれることになる両側縁部Ｔｃと、両側縁部Ｔｃに連続するとともに吸気ポート１４内で吸気の流れの上流側に配置されることになる吸気側端部Ｔｂと、両側縁部Ｔｃに連続するとともに吸気の流れの下流側に配置されることになるシリンダ側端部Ｔａと、を備えている。両側縁部Ｔｃよりも内方部分が、吸気ポート１４内を仕切る仕切り部１０３となる。図中符号１０１および１０２は、それぞれ、両側縁部Ｔｃにおける側端面１０１および厚み方向の端面１０２を示している。
【００２１】
タンブル板１００の材質は、リサイクル性を考慮してアルミニウム合金を使用することが好ましい。
【００２２】
タンブル板１００の板厚は、吸気ポート１４内を流通する吸気の抵抗にならないように薄肉であることが望ましいが、タンブル板１００の材質がアルミニウム合金の場合には、シリンダヘッド１０鋳造品を熱処理する際の熱変形を防止する必要を考慮し、約１．５ｍｍ以上であることが望ましい。
【００２３】
前記ズレ防止手段１４０は、溶湯に鋳包まれる両側縁部Ｔｃに連続するシリンダ側端部Ｔａおよび吸気側端部Ｔｂに形成されるとともに中子砂内に位置することになる段差部１４１、１４２より構成されている。段差部１４１、１４２は、シリンダ側端部Ｔａの両側縁部Ｔｃ寄りに配置されている。図示例では、シリンダ側端部Ｔａの段差部１４１は、両側縁部Ｔｃ寄りに位置して下流側に向けて突出する一対の凸部１４１ａを設けることにより形成され、吸気側端部Ｔｂの段差部１４２は、両側縁部Ｔｃ寄りに位置して上流側に向けて突出する一対の凸部１４２ａを設けることにより形成されている。段差部１４１、１４２は、タンブル板１００における吸気の流れ方向Ｘに沿って伸びるとともに、Ｘ軸に対して傾斜して形成されている。ズレ防止手段１４０をなす段差部１４１、１４２は、タンブル板１００に要求されるポート中子２００への保持力、タンブル板１００に要求される位置精度などを考慮して、その長さや、吸気の流れ方向Ｘに対する傾斜角度などを変化させ得ることはいうまでもない。
【００２４】
タンブル板１００の吸気側端部Ｔｂの凸部１４２ａに面取りを施してもよい。シリンダヘッド１０鋳造成形後の後加工で、インテークマニホールド１２が接続されるシリンダヘッド１０端面をカッタなどで機械加工する場合があるが、このような場合にタンブル板１００の吸気側端部Ｔｂの切除をより滑らかに行うことができ、加工時のかえりバリの発生を抑制できるからである。
【００２５】
タンブル板１００の製造方法は特に限定されないが、同品質のものを簡便かつ安価に作製する観点から、プレス成形によりタンブル板１００を作製することが好ましい。
【００２６】
図６（Ａ）（Ｂ）は、第１の実施形態のタンブル板１００が予め設置された、ポート中子２００を示す平面図および側面図である。また、図７は、ポート中子２００を造型する型３００を示す概略断面図、図８は、ポート中子２００を造型する型３００を破断してタンブル板１００を露呈した状態で示す平面図である。なお、以下の説明では、ポート中子２００を造型する型３００を、「中子型３００」とも称する。
【００２７】
シリンダヘッド１０を鋳造成形する際には、まず、図７に示される中子型３００を用いて、図６に示されるポート中子２００が造型される。
【００２８】
ポート中子２００は、シリンダヘッド１０を鋳造成形する鋳造型４００内に設置して（図９を参照）、シリンダヘッド１０の吸気ポート１４を形成するものである。このポート中子２００は、上述したタンブル板１００が、その両側縁部Ｔｃを溶湯に鋳包まれるように外部に突出して、かつ、段差部１４１、１４２を中子砂２１０内に位置させて、予め設置されている。
【００２９】
外部に突出したタンブル板１００の両側縁部Ｔｃは、溶湯に鋳包まれたときの保持をより確実にする部分である。鋳包み代は、特に限定されるものではないが、例えば、約２ｍｍに設定されている。
【００３０】
前記中子型３００は、中子用上型３０１や中子用下型３０２などからなる複数の部分型から構成されている。これら部分型を突き合わせると、その内部には、ポート中子２００を形成するためのキャビティ３０３が形成される。このキャビティ３０３内に、中子砂を吹き込み、押し固めてポート中子２００を成形する。
【００３１】
図８に示すように、中子型３００に予めタンブル板１００を載置した状態で、中子砂を吹き込み、ポート中子２００を成形する。このタンブル板１００は、中子型３００内でズレないように位置決めされ、中子型３００の型合わせ面に形成された座にセットされている。つまり、中子用下型３０２のキャビティ周縁に載置された状態で保持されている。
【００３２】
中子型３００内で成形されたポート中子２００は、中子用上型３０１や中子用下型３０２などの部分型を図７中矢印で示す分割方向に分割することにより、中子型３００から取り出される。なお、図７中符号２０１は巾木を示している。
【００３３】
上記のように造型したポート中子２００にあっては、タンブル板１００の段差部１４１、１４２は、ポート中子２００を形成する中子砂２１０内に位置して配置されている。段差部１４１、１４２をこのように配置することにより、シリンダ側端部Ｔａの中子砂２１０への食い込み長さ、および、吸気側端部Ｔｂの中子砂２１０への食い込み長さが長くなる。段差部１４１、１４２がＸ軸方向に伸びるとともに中子砂２１０との食い込み長さが長くなることから、中子砂２１０同士の密着力および中子砂２１０とタンブル板１００との密着力に加えて、ポート中子２００の抗折力を、タンブル板１００をポート中子２００に対して保持するための保持力に供することが可能となる。これにより、ポート中子２００に対するタンブル板１００の保持力を増加させた構成となる。さらに、段差部１４１、１４２は、中子砂２１０に対して、Ｙ軸方向の抵抗壁ともなる。
【００３４】
したがって、シリンダ側端部Ｔａおよび吸気側端部Ｔｂを直線形状に形成した場合に比べると、ポート中子２００内のタンブル板１００は、Ｘ軸方向に沿う力および／またはＹ軸方向に沿う力に対して十分に抗することができ、ポート中子２００をハンドリングしている途中に意図しない外力を受けても、ポート中子２００に対するタンブル板１００の位置ズレを防止することができる。また、ポート中子２００でのタンブル板１００の位置ズレが生じないため、ポート中子２００から外部に突出する鋳包み代を確実に確保することができる。
【００３５】
図９は、シリンダヘッド１０を鋳造成形する鋳造型４００内にポート中子２００を設置した状態を示す断面図である。
【００３６】
図９に示すように、ポート中子２００は、シリンダヘッド１０を成形するための鋳造型４００に組み込まれる。鋳造型４００は、上型４０１、下型４０２およびサイド型４０３からなり、ポート中子２００を下型４０２とサイド型４０３の間で支持し、上型４０１で覆うと、内部にシリンダヘッド１０を成形するためのキャビティ４０４が形成される。なお、図中の符号「４０５」は、ウォータージャケット成形用の中子である。鋳造法は、例えば、低圧鋳造法（ＬＰＤＣ）が採用される。
【００３７】
この状態で、湯口（図示せず）からキャビティ４０４内に、アルミニウム合金、その他の金属からなる溶湯を注湯すると、タンブル板１００は、その両側縁部Ｔｃが鋳包まれていき、溶湯が凝固すると、その両側縁部Ｔｃの全体が固定され、図１に示すようなシリンダヘッド１０が形成される。
【００３８】
本実施形態では、タンブル板１００のシリンダ側端部Ｔａおよび吸気側端部Ｔｂに、中子砂２１０内に位置することになる段差部１４１、１４２からなるズレ防止手段１４０を設けてある。このズレ防止手段１４０によりポート中子２００に対するタンブル板１００の位置ズレが防止されているため、ポート中子２００を鋳造型４００に組み込んだときに、タンブル板１００を鋳造型４００内で設計上の正規の位置に配置することができる。これを通して、タンブル板１００の両側縁部Ｔｃが溶湯に鋳包まれたときに、吸気ポート１４に対するタンブル板１００の位置を規制して、タンブル板１００をシリンダヘッド１０内で設計上の正規の位置に配置することが可能となる。
【００３９】
図１０（Ａ）（Ｂ）は、マルチ・ポイント・インジェクション（ＭＰＩ）タイプの燃料噴射装置が組み込まれるシリンダヘッド１０における吸気ポート１４の概略を示す平面図および断面図、図１０（Ｃ）（Ｄ）は、シングル・ポイント・インジェクション（ＳＰＩ）タイプの燃料噴射装置が組み込まれるシリンダヘッド１０における吸気ポート１４の概略を示す平面図および断面図である。
【００４０】
本実施形態では、吸気ポート１４に対するタンブル板１００の位置を規制できることから、タンブル板１００のシリンダ側端部Ｔａを、燃料噴射範囲またはバルブ作動範囲と干渉しない限界位置に位置させることができる。
【００４１】
すなわち、図１０（Ａ）（Ｂ）に示すように、ＭＰＩタイプの燃料噴射装置が組み込まれるシリンダヘッド１０にあっては、シリンダ側端部Ｔａを、燃料噴射範囲２１と干渉しない限界位置に位置させることができる。また、図１０（Ｃ）（Ｄ）に示すように、ＳＰＩタイプの燃料噴射装置が組み込まれるシリンダヘッド１０にあっては、シリンダ側端部Ｔａを、バルブ作動範囲２２と干渉しない限界位置に位置させることができる。いずれの場合であっても、タンブル板１００の段差部１４１、１４２は、燃料噴射範囲２１またはバルブ作動範囲２２と干渉しない。シリンダ側端部Ｔａが燃料噴射範囲２１またはバルブ作動範囲２２と干渉しない限界位置に位置することにより、シリンダボア１３内で所望のタンブル流を確実に形成することができ、燃費の向上などを確実に図ることができる。
【００４２】
上述したように、本実施形態によれば、ポート中子２００に対するタンブル板１００の位置ズレを防止することによって、吸気ポート１４に対するタンブル板１００の位置ズレを大幅に改善できる。両端の鋳包み代を一定に保つことができるため、いずれか一方の鋳包み代が小さくなってポート内の仕切りが不十分になることはなく、吸気ポート１４内を確実に仕切ることができる。タンブル板１００の位置が安定することから、偏流であるタンブル流を安定させて燃費性能の安定を図ることができ、製品としてのシリンダヘッド１０の品質の向上を図ることができる。さらに、タンブル板１００のシリンダ側端部Ｔａを、燃料噴射範囲２１またはバルブ作動範囲２２と干渉しない限界位置に位置させることができ、シリンダボア１３内で所望のタンブル流を形成でき、燃費性能のさらなる向上を図ることが可能となる。
【００４３】
なお、タンブル板の鋳包み部分は製品に溶着させていないので、製品側から見た場合には、鋳包んだ部分は切り欠き形状となっている。吸気ポート１４に対するタンブル板１００の位置がズレた場合、鋳包み代が大きくなった側では、切り欠き形状が大きくなるため、応力が集中して強度の低下を招く虞がある。本実施形態では、両端の鋳包み代を一定に保つことができるため、このような強度の低下を招くこともない。
【００４４】
図１１（Ａ）（Ｂ）は、段差部の形成位置を改変したタンブル板１００ｂ、１００ｃを示す平面図である。
【００４５】
タンブル板１００のシリンダ側端部Ｔａおよび吸気側端部Ｔｂの両方に、ズレ防止手段１４０をなす段差部１４１、１４２を設けた実施形態について説明したが、本発明はこの場合に限定されるものではない。ズレ防止手段１４０は、ポート中子２００に対するタンブル板１００の位置ズレを防止し得る限りにおいて、シリンダ側端部Ｔａおよび吸気側端部Ｔｂのいずれか一方に設けられていればよい。例えば、図１１（Ａ）に示すように、シリンダ側端部Ｔａにのみズレ防止手段１４０をなす段差部１４１を配置する形態や、図１１（Ｂ）に示すように、吸気側端部Ｔｂにのみズレ防止手段１４０をなす段差部１４２を配置する形態のいずれをも採用し得る。
【００４６】
上記いずれの形態でも、ポート中子２００に対するタンブル板１００ｂ、１００ｃの位置ズレを防止することによって、吸気ポート１４に対する１００ｂ、１００ｃの位置ズレを大幅に改善でき、製品品質の向上を図ることができる。さらに、１００ｂ、１００ｃのシリンダ側端部Ｔａを、燃料噴射範囲２１またはバルブ作動範囲２２と干渉しない限界位置に位置させることができ、シリンダボア１３内で所望のタンブル流を形成でき、燃費性能のさらなる向上を図ることが可能となる。
【００４７】
（第２、第３の実施形態）
図１２（Ａ）（Ｂ）は、第２の実施形態に係るタンブル板１００ｄを示す平面図、当該タンブル板１００ｄが予め設置された、ポート中子２００ｄを示す平面図である。図１３（Ａ）（Ｂ）は、第３の実施形態に係るタンブル板１００ｅを示す平面図、当該タンブル板１００ｅが予め設置された、ポート中子２００ｅを示す平面図である。
【００４８】
第２、第３の実施形態のタンブル板１００ｄ、１００ｅにあっては、ズレ防止手段１４０をなす段差部１４３、１４４がシリンダ側端部Ｔａの略中央部分に配置されている点で、第１の実施形態と相違している。
【００４９】
ズレ防止手段１４０をなす段差部は、シリンダ側端部Ｔａおよび／または吸気側端部Ｔｂの両側縁部Ｔｃ寄りに配置する場合に限定されるものではなく、シリンダ側端部Ｔａおよび／または吸気側端部Ｔｂの略中央部分に配置することもできる。
【００５０】
第２の実施形態では、図１２（Ａ）（Ｂ）に示すように、段差部１４３は、シリンダ側端部Ｔａの略中央部分に位置して下流側に向けて突出する１個の凸部１４３ａを設けることにより形成されている。
【００５１】
また、第３の実施形態では、図１３（Ａ）（Ｂ）に示すように、段差部１４４は、シリンダ側端部Ｔａの略中央部分に位置して上流側に向けて窪んだ１個の凹部１４４ａを設けることにより形成されている。
【００５２】
これらいずれの場合でも、タンブル板１００ｄ、１００ｅの段差部１４３、１４４は、ポート中子２００ｄ、２００ｅを形成する中子砂２１０内に位置して配置されている。段差部１４３、１４４をこのように配置しても、ポート中子２００ｄ、２００ｅをハンドリングしている途中に意図しない外力を受けても、ポート中子２００ｄ、２００ｅに対するタンブル板１００ｄ、１００ｅの位置ズレを防止することができる。
【００５３】
第２、第３の実施形態によれば、第１の実施形態と同様に、ポート中子２００ｄ、２００ｅに対するタンブル板１００ｄ、１００ｅの位置ズレを防止することによって、吸気ポート１４に対する１００ｄ、１００ｅの位置ズレを大幅に改善でき、製品品質の向上を図ることができる。さらに、タンブル板１００ｄ、１００ｅのシリンダ側端部Ｔａを、燃料噴射範囲２１またはバルブ作動範囲２２と干渉しない限界位置に位置させることができ、シリンダボア１３内で所望のタンブル流を形成でき、燃費性能のさらなる向上を図ることが可能となる。
【００５４】
なお、ズレ防止手段１４０をなす段差部１４３、１４４は、第１の実施形態の改変例で述べたのと同様に、シリンダ側端部Ｔａのみならず吸気側端部Ｔｂの略中央部分にも設けたり、吸気側端部Ｔｂの略中央部分にのみ設けたりすることができる。さらに、段差部を、シリンダ側端部Ｔａでは両側縁部Ｔｃ寄りに配置する一方、吸気側端部Ｔｂでは略中央部分に配置するような形態も採用できる。
【００５５】
（第４の実施形態）
図１４（Ａ）（Ｂ）は、第４の実施形態のタンブル板１００ｆが予め設置された、ポート中子２００ｆを示す平面図および側面図である。
【００５６】
第４の実施形態のタンブル板１００ｆにあっては、ポート中子２００ｆに対するタンブル板１００ｆの位置ズレを防止するズレ防止手段１４０に加えて、両側縁部Ｔｃにおける側端面１０１の一部分に、溶湯の凝固を促進する促進手段１１０を設けた点で、第１の実施形態と相違している。その他の構成は、第１の実施形態と同様である。
【００５７】
前述したように、タンブル板１００ｆのシリンダ側端部Ｔａの位置はタンブル流の発生状況に大きく影響することから重要な位置である。
【００５８】
第４の実施形態では、シリンダヘッド１０を鋳造成形するに当り、タンブル板１００ｆのシリンダ側端部Ｔａの位置は位置固定的に、吸気側端部Ｔｂの位置は比較的自由な構成とし、注湯時にタンブル板１００ｆが熱的影響を受けても、吸気側端部Ｔｂ側でこれを吸収できるようにしている。
【００５９】
前記促進手段１１０は、両側縁部Ｔｃにおける側端面１０１のうち一部分に限定して設けられており、本実施形態では、当該一部分は、シリンダ側端部Ｔａ寄りとしてある。促進手段１１０は、両側縁部Ｔｃにおける側端面１０１に形成した凹部１１１より構成されている。図示例の凹部１１１は、半円弧形状を有している。促進手段１１０をなす凹部１１１は、タンブル板１００ｆに要求される位置精度、タンブル板１００ｆの熱膨張量などを考慮して、そのくぼみ形状の大きさ、数、設置位置、設置密度を変化させ得ることは言うまでもない。
【００６０】
なお、説明の便宜上、タンブル板１００ｆの両側縁部Ｔｃのうち、促進手段１１０が設けられた一部分を「凝固促進部分ａ」とも称し、促進手段１１０が設けられていない他の部分を「平滑部分ｂ」とも称する。
【００６１】
促進手段１１０は、当該促進手段１１０が設けられた一部分（凝固促進部分ａ）の近傍における溶湯の凝固を、他の部分（平滑部分ｂ）の近傍における溶湯の凝固よりも促進することによって、吸気ポート１４に対するタンブル板１００ｆの位置を規制するためのものである。
【００６２】
このような促進手段１１０が設けられたタンブル板１００ｆを予め設置したポート中子２００ｆを、鋳造型４００に組込み、キャビティ４０４に注湯すると、タンブル板１００ｆは、その両側縁部Ｔｃが鋳包まれていき、湯が凝固すると、その両側縁部Ｔｃの全体が固定される。
【００６３】
ここで、両側縁部Ｔｃのうちシリンダ側端部Ｔａ寄りの凝固促進部分ａは、平滑部分ｂに比べると、凹部１１１の存在により、単位長さあたりの溶湯との接触面積が大きくなっている。このため、タンブル板１００ｆの両側縁部Ｔｃが鋳包まれるときには、凝固促進部分ａの近傍における溶湯は、平滑部分ｂの近傍における溶湯に比べて相対的に急冷され、溶湯の凝固が促進される。さらに、凹部１１１の存在により、溶湯が通過する際の通路抵抗も増すことから、凝固促進部分ａの近傍における溶湯は、平滑部分ｂの近傍における溶湯に比べて相対的に滞留しやすく、溶湯の凝固が促進される。
【００６４】
促進手段１１０による溶湯を急冷する作用と溶湯を滞留させる作用とがあいまって、凝固促進部分ａの近傍における溶湯の凝固が、平滑部分ｂの近傍における溶湯の凝固よりも促進される。これにより、両側縁部Ｔｃは、その凝固促進部分ａが平滑部分ｂよりも先に固定され、吸気ポート１４に対するタンブル板１００ｆの位置が規制される。また、凹部１１１の存在により、タンブル板１００ｆが半凝固状態下の溶湯中で移動しようとする際の抵抗も増している。この観点からも、タンブル板１００ｆは移動し難く、タンブル板１００ｆの位置ズレが防止される。本実施形態では、両側縁部Ｔｃは、そのシリンダ側端部Ｔａ寄りの部分が、吸気側端部Ｔｂ寄りの部分よりも先に固定されるため、吸気ポート１４に対するシリンダ側端部Ｔａの位置ズレを防止することができる。
【００６５】
また、凝固促進部分ａの近傍における溶湯の凝固が促進されることから、両側縁部Ｔｃに砂やレジン膜などが多少残留しているような場合であっても、気密性が確実に保持されて、タンブル板１００ｆの固定が確実なものとなる。これにより、鋳造完了後の製品としてのシリンダヘッド１０において、タンブル板１００ｆに製品内でのガタの発生も大巾に低減できる。
【００６６】
さらに、両側縁部Ｔｃのうち凝固促進部分ａが先に固定され、平滑部分ｂは凝固促進部分ａよりも相対的に遅く固定される。このため、溶湯の熱によりタンブル板１００ｆが熱膨張する方向を、溶湯が凝固し始めた凝固促進部分ａから溶湯が未凝固のままである平滑部分ｂに向かう一方向に限定ないし制御することが可能となる。本実施形態では、タンブル板１００ｆはそのシリンダ側端部Ｔａの側が先に固定されることから、タンブル板１００ｆが熱膨張する方向を、吸気側端部Ｔｂに向かう方向に限定できる。タンブル板１００ｆの熱膨張が、膨張しやすい吸気側端部Ｔｂに集約されるため、ポート中子２００ｆがシリンダ側端部Ｔａによって加圧されることがない。このため、ポート中子２００ｆに、吸気ポート１４の形状を成形するために重要な領域で、亀裂や破損などが生じることはない。
【００６７】
仮に、タンブル板１００ｆの熱膨張が大きい場合でも、ポート中子２００ｆは吸気側端部Ｔｂによって加圧されることから、ポート中子２００ｆに発生する割れを巾木２０１側に誘導ないし誘発させることができる。このポート中子２００ｆの割れに起因するバリは、鋳造完了後の製品としてのシリンダヘッド１０の内部ではなく、製品形状外に発生することになる。したがって、後のバリ取り作業を容易に、もしくは実施する必要が無くなる。
【００６８】
上述したように、第４の実施形態によれば、タンブル板１００ｆに設けたズレ防止手段１４０により、ポート中子２００ｆに対するタンブル板１００ｆの位置ズレを防止でき、さらには、タンブル板１００ｆは、熱膨張しても、重要な位置であるシリンダ側端部Ｔａの位置が保持された状態で精度良く鋳包まれることになる。したがって、吸気ポート１４に対するタンブル板１００ｆの位置ズレをより一層大幅に改善でき、製品内でのガタも十分に抑えて製品品質の向上を図り、さらには、ポート中子２００ｆの割れに起因するバリの発生箇所を限定的なものとして後加工でのバリ取り作業の容易化を図ることができる。
【００６９】
なお、吸気ポート１４の構造や燃料噴射装置のタイプなどによっては、タンブル板の吸気側端部Ｔｂの位置精度を高めることが要請される場合がある。このような場合には、溶湯の凝固を促進する促進手段１１０を吸気側端部Ｔｂ寄りに設ければ、吸気側端部Ｔｂの位置精度を高めることもできる。また、促進手段１１０は、両側縁部Ｔｃにおける厚み方向の端面１０２に設けることもできる。さらに、促進手段１１０は、溶湯の凝固を促進する限りにおいて適宜の構造・形状を採用することができ、例えば、凸部、凹凸部、貫通孔などでもよい。
【産業上の利用可能性】
【００７０】
本発明は、シリンダヘッドの吸気ポートにおけるタンブル板の固定位置の精度を改善する用途に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】エンジンのシリンダヘッドを示す概略断面図である。
【図２】吸気ポートの軸直角断面図である。
【図３】シリンダヘッドでの気流状態を示す概略図である。
【図４】図３の概略平面図である。
【図５】図５（Ａ）（Ｂ）は、第１の実施形態に係るタンブル板を示す平面図および側面図である。
【図６】図６（Ａ）（Ｂ）は、第１の実施形態のタンブル板が予め設置された、ポート中子を示す平面図および側面図である。
【図７】ポート中子を造型する型を示す概略断面図である。
【図８】ポート中子を造型する型を破断してタンブル板を露呈した状態で示す平面図である。
【図９】シリンダヘッドを鋳造成形する鋳造型内にポート中子を設置した状態を示す断面図である。
【図１０】図１０（Ａ）（Ｂ）は、マルチ・ポイント・インジェクション（ＭＰＩ）タイプの燃料噴射装置が組み込まれるシリンダヘッドにおける吸気ポートの概略を示す平面図および断面図、図１０（Ｃ）（Ｄ）は、シングル・ポイント・インジェクション（ＳＰＩ）タイプの燃料噴射装置が組み込まれるシリンダヘッドにおける吸気ポートの概略を示す平面図および断面図である。
【図１１】図１１（Ａ）（Ｂ）は、段差部の形成位置を改変したタンブル板を示す平面図である。
【図１２】図１２（Ａ）（Ｂ）は、第２の実施形態に係るタンブル板を示す平面図、当該タンブル板が予め設置された、ポート中子を示す平面図である。
【図１３】図１３（Ａ）（Ｂ）は、第３の実施形態に係るタンブル板を示す平面図、当該タンブル板が予め設置された、ポート中子を示す平面図である。
【図１４】図１４（Ａ）（Ｂ）は、第４の実施形態のタンブル板が予め設置された、ポート中子を示す平面図および側面図である。
【符号の説明】
【００７２】
１０      シリンダヘッド、
１４      吸気ポート、
２１      燃料噴射範囲、
２２      バルブ作動範囲、
１００    タンブル板（仕切り板）、
１０１    側端面、
１１０    促進手段、
１１１    凹部（促進手段）、
１４０    ズレ防止手段、
１４１    シリンダ側端部の両側縁部寄りに配置される段差部（ズレ防止手段）、
１４１ａ  一対の凸部、
１４２    吸気側端部の両側縁部寄りに配置される段差部（ズレ防止手段）、
１４２ａ  一対の凸部、
１４３    シリンダ側端部の略中央部分に配置される段差部（ズレ防止手段）、
１４３ａ  １個の凸部、
１４４    シリンダ側端部の略中央部分に配置される段差部（ズレ防止手段）
１４４ａ  １個の凹部、
２００    ポート中子（吸気ポート成形用砂中子）、
２１０    中子砂、
３００    中子型、
４００    鋳造型、
Ｔａ      シリンダ側端部、
Ｔｂ      吸気側端部、
Ｔｃ      側縁部。
【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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