(57)【要約】【課題】吸気ポートとその壁面を覆うウォータージャケットをシリンダヘッドの所望の位置に形成することができる新規な製造方法を提供する。【解決手段】図８に示すスペーサ４０は銅から構成されており、ウォータージャケット部（ウォータージャケット用中子）３８ｂの内壁に対応した形状を有するスペーサ本体部４０ａと、スペーサ本体部４０ａの端部から立ち上がってウォータージャケット部３８ｂの開口端と係合する引掛け部４０ｂと、を備えている。図６に示したステップＳ３では、引掛け部４０ｂを利用して冷却水流路用中子３８にスペーサ４０が組み合わされ、その後、スペーサ４０の内壁の内側にポート本体部３６ａを通すことで、冷却水流路用中子３８と吸気ポート用中子３６が組み合わされる。【選択図】図８
2017150383.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気ポートと、前記吸気ポートの壁面を覆うウォータージャケットと、を備えるエンジンのシリンダヘッドの製造方法であって、
前記ウォータージャケットを形成するためのウォータージャケット用中子であって前記壁面に対応した内壁を備えるウォータージャケット用中子に、前記吸気ポートを形成するための吸気ポート用中子を通してこれらの２つの中子を組み合わせた状態で水平面に設置された金型の上面に組み付けると共に、前記壁面と前記内壁の間の少なくとも鉛直上方向において前記２つの中子と接するスペーサであって、金型投入時の溶湯温度よりも高い融点を有し、且つ、溶湯材との反応性の低い材料が少なくともその表面を構成するスペーサを挿入した状態で、前記金型の内部に溶湯を注入して成型することを特徴と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、より詳細には、吸気ポートの壁面を覆うようなウォータージャケットを備えるエンジンのシリンダヘッドの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンのシリンダヘッドの鋳造に際しては、当該シリンダヘッドの外形を形成するための金型の所定位置に、燃焼室、吸気ポート、排気ポート、ウォータージャケット、冷却水流路といったシリンダヘッドの内部空間を形成するための複数の中子を組み付けた後、当該金型内にシリンダヘッドの母材の溶湯を流し込んで成型するのが一般的である。
【０００３】
このようなシリンダヘッドの鋳造に関し、特開２００５−０４２６０２号公報には、排気ポート周辺のウォータージャケット用中子の壁面に放熱部品を設けて成型する技術が開示されている。この放熱部品は、熱伝導率の高い金属板（例えば銅板）のプレス成形によりウォータージャケット用中子の壁面に沿う形状となっている。また、この放熱部品は、上記壁面のうちの燃焼室用中子に近い箇所に設けられており、成型後はそのままウォータージャケットの壁面を構成する。従って、この公報の技術によって得られるシリンダヘッドによれば、ウォータージャケットを流れる冷却水と排気ポートを流れるガスの熱交換効率を高めることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−０４２６０２号公報
【特許文献２】特開平１１−１４１３３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで本発明者らは、燃費向上等を目的として、吸気ポートの壁面を覆うウォータージャケットを備えるシリンダヘッドの鋳造を検討している。吸気ポートの壁面を覆うためには、この壁面に対応した内壁をウォータージャケット用中子に設ければよい。また、上記内壁の内側に吸気ポート用中子を通せば、ウォータージャケット用中子と吸気ポート用中子を組み合わせつつ、この２つの中子を金型の所定位置に組み付けることができる。
【０００６】
しかし、上記内壁の内側に吸気ポート用中子を通して２つの中子を組み合わせつつ金型に組み付けていく場合は、２つの中子を個別に金型に組み付けていく場合に比べて、中子の位置ずれが生じ易い。また、２つの中子を単に組み合わせるだけでは、成型時に作用する溶湯の浮力を抑えることが難しい。そのため、組み付け時の中子の位置ずれの発生を抑えることができたとしても、成型時に中子が動いてしまうおそれがある。そして、組み付け時の中子の位置ずれや成型時の中子の移動が起きた場合には、シリンダヘッドの所望の位置に吸気ポートとその壁面を覆うウォータージャケットを形成できず、気筒間または製品間で燃費性能に差が生じ、または、燃費向上が十分に図られない可能性がある。
【０００７】
本発明は、上述のような課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、吸気ポートとその壁面を覆うウォータージャケットをシリンダヘッドの所望の位置に形成することができる新規な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】
【０００８】
本発明に係るシリンダヘッドの製造方法は、吸気ポートと、前記吸気ポートの壁面を覆うウォータージャケットと、を備えるエンジンのシリンダヘッドの製造方法である。本発明に係るシリンダヘッドの製造方法は、前記ウォータージャケットを形成するためのウォータージャケット用中子であって前記壁面に対応した内壁を備えるウォータージャケット用中子に、前記吸気ポートを形成するための吸気ポート用中子を通してこれらの２つの中子を組み合わせた状態で水平面に設置された金型の上面に組み付けると共に、前記壁面と前記内壁の間の少なくとも鉛直上方向において前記２つの中子と接するスペーサであって、金型投入時の溶湯温度よりも高い融点を有し、且つ、溶湯材との反応性の低い材料が少なくともその表面を構成するスペーサを挿入した状態で、前記金型の内部に溶湯を注入して成型することを特徴としている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、水平面に設置された金型の上面に組み付けられる２つの中子の間の少なくとも鉛直上方向において当該２つの中子と接し、且つ、溶湯注入時に変形等することのないスペーサを挿入した状態でシリンダヘッドを成型できる。このようなスペーサによれば、２つの中子の金型への組み付け時の位置ずれを矯正することができ、溶湯注入時には２つの中子の金型での組み付け位置を保つこともできる。従って、吸気ポートとその壁面を覆うウォータージャケットをシリンダヘッドの所望の位置に形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施の形態に係る組み付け方法を利用した鋳造により得られるシリンダヘッドの基本構成を説明する図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面を示す断面図である。
【図３】図１のＢ−Ｂ断面を示す断面図である。
【図４】図１のＣ−Ｃ断面を示す断面図である。
【図５】実施の形態に係る製造方法を説明するための図である。
【図６】実施の形態に係る製造方法を説明するための図である。
【図７】実施の形態に係る製造方法を説明するための図である。
【図８】図６のステップＳ３直後の吸気ポート用中子周辺の拡大模式図である。
【図９】図６のステップＳ３直後の吸気ポート用中子周辺の拡大模式図である（スペーサ不使用時）。
【図１０】スペーサの設置を後回しにする製造方法の例を説明するための図である。
【図１１】凹凸処理を行った場合におけるスペーサ本体部の断面模式図である。
【図１２】銅以外の材料を使用した場合のスペーサ本体部の断面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態について説明する。尚、各図において共通する要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。また、以下の実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１２】
本実施の形態の前提として、エンジンは火花点火式の水冷式直列３気筒エンジンであるとする。また、エンジンを冷却するための冷却水は、エンジンとラジエータとの間を循環システムによって循環させられる。エンジンは、シリンダブロックと、シリンダブロック上にガスケットを介して取り付けられるシリンダヘッドとを備える。冷却水の供給は、シリンダブロックとシリンダヘッドの両方に対して行われる。循環システムは独立した閉ループであり、ラジエータとウォータポンプとを備える。但し、循環システムは、独立した閉ループを複数備える多系統の循環システムとして構成されていてもよい。
【００１３】
＜シリンダヘッドの基本構成＞
先ず、図１乃至図４を参照して、本実施の形態に係る製造方法により得られるシリンダヘッド１の基本構成について説明する。この説明は、シリンダヘッド１の平面図と断面図とを用いて行う。なお、本明細書においては、これ以降、特に断りのない限り、シリンダヘッド１をシリンダブロックに対して鉛直方向上側に位置させたものと仮定して、各要素間の位置関係について説明する。また、シリンダヘッド１の構成のうち、冷却水流路の構成についてはその説明を詳細に後述する。
【００１４】
《平面図でみるシリンダヘッドの基本構成》
先ず、シリンダヘッド１の基本構成について平面図を参照して説明する。図１は、シリンダヘッド１をヘッドカバーが取り付けられるヘッドカバー取り付け面１ｂの側から見た平面図である。なお、本明細書では、クランクシャフトの軸方向をシリンダヘッド１の長手方向と定義し、長手方向に直交し、且つ、シリンダヘッド１のシリンダブロック合わせ面に平行な方向をシリンダヘッド１の幅方向と定義する。また、長手方向の端面１ｃ，１ｄのうちクランク軸の出力端の側の端面１ｄを後端面と称し、その反対側の端面１ｃを前端面と称する。
【００１５】
図１に示すシリンダヘッド１は、火花点火式の直列３気筒エンジンのシリンダヘッドである。図１には描かれていないが、シリンダヘッド１の下面には、３気筒分の３つの燃焼室が長手方向に直列に等間隔で並んで形成されている。シリンダヘッド１には、３つの燃焼室に対応する３つの点火プラグ挿入孔１２が形成されている。
【００１６】
シリンダヘッド１の側面には、３気筒分の３つの吸気ポート２と、排気ポート３とが開口している。詳しくは、前端面１ｃの側から見てシリンダヘッド１の右側面に吸気ポート２が開口し、左側面に排気ポート３が開口している。以下の説明では、シリンダヘッド１を前端面１ｃの側からみたときに右側に位置する側面をシリンダヘッド１の右側面とも称し、左側に位置する側面をシリンダヘッド１の左側面とも称す。
【００１７】
吸気ポート２は、シリンダヘッド１の長手方向に並んで配置された２つの分岐ポート２Ｌ，２Ｒを含んでいる。分岐ポート２Ｌ，２Ｒは各燃焼室から延びていて、シリンダヘッド１の右側面に独立して開口している。排気ポート３はシリンダヘッド１の内部で１つに集合し、この集合した１つの排気ポート３がシリンダヘッド１の左側面に開口している。以下の説明では、シリンダヘッド１を前端面１ｃの側からみたときの右側を吸気側とも称し、左側を排気側とも称す。
【００１８】
シリンダヘッド１には、吸気バルブと排気バルブが１気筒あたりそれぞれ２つずつ設けられている。シリンダヘッド１の上面には、１つの点火プラグ挿入孔１２を囲むように２つの吸気バルブ挿入孔７と、２つの排気バルブ挿入孔８とが形成されている。吸気バルブ挿入孔７は、シリンダヘッド１の内部で吸気ポート２につながり、排気バルブ挿入孔８はシリンダヘッド１の内部で排気ポート３につながっている。
【００１９】
ヘッドカバー取り付け面１ｂの内側には、シリンダヘッド１をシリンダブロックに組み付けるためのヘッドボルトを通すヘッドボルト挿入孔１３，１４が形成されている。ヘッドボルトは、燃焼室の列に対して左右両側に４本ずつ設けられる。吸気側では、隣接する２つの吸気ポート２の間、前端面１ｃとそれに最も近い吸気ポート２との間、および、後端面１ｄとそれに最も近い吸気ポート２との間に、ヘッドボルト挿入孔１３が形成されている。排気側では、燃焼室ごとに分岐している排気ポート３の股の間、前端面１ｃと排気ポート３との間、および、後端面１ｄと排気ポート３との間にヘッドボルト挿入孔１４が形成されている。
【００２０】
次に、図１のシリンダヘッド１の内部の構成について断面図を参照して説明する。着目するシリンダヘッド１の断面は、シリンダヘッド１の吸気バルブ挿入孔７の中心軸を含み長手方向に垂直な断面（図１のＡ−Ａ断面）、シリンダヘッド１の燃焼室の中心軸を含み長手方向に垂直な断面（図１のＢ−Ｂ断面）、および、シリンダヘッド１の隣接する２つの燃焼室間を通る長手方向に垂直な断面（図１のＣ−Ｃ断面）である。
【００２１】
《吸気バルブ挿入孔の中心軸を含み長手方向に垂直な断面でみるシリンダヘッドの基本構成》
図２は、図１のシリンダヘッド１の吸気バルブ挿入孔７の中心軸を含み長手方向に垂直な断面（図１のＡ−Ａ断面）を示す断面図である。図２に示すように、シリンダヘッド１の下面にあたるシリンダブロック合わせ面１ａには、ペントルーフ形状を有する燃焼室４が形成されている。燃焼室４は、シリンダヘッド１がシリンダブロックに組み付けられたときに、シリンダを上方から閉塞して閉空間を構成する。なお、シリンダヘッド１とピストンとで挟まれた閉空間を燃焼室と定義する場合には、この燃焼室４は燃焼室天井面と呼ぶことができる。
【００２２】
シリンダヘッド１の前端側（つまり、図１の前端面１ｃ側）から見て、燃焼室４の右側の傾斜面には、吸気ポート２が開口している。吸気ポート２と燃焼室４との接続部分、つまり、吸気ポート２の燃焼室側の開口端は、図示しない吸気バルブによって開閉される吸気口となっている。吸気バルブは気筒ごとに２つ設けられているため、燃焼室４には吸気ポート２の２つの吸気口が形成される。吸気ポート２の入口は、シリンダヘッド１の右側面に開口している。上述したように、吸気ポート２は、長手方向に並んで配置された２つの分岐ポート２Ｌ，２Ｒを含み、各分岐ポートが燃焼室４に形成された吸気口にそれぞれつながっている。図２には、シリンダヘッド１の後端側（つまり、図１の後端面１ｄ側）の分岐ポート２Ｒが描かれている。なお、吸気ポート２は、燃焼室４内にタンブル流を生成することのできるタンブル流生成ポートである。
【００２３】
シリンダヘッド１には、吸気バルブのステムが挿入される吸気バルブ挿入孔７が形成されている。吸気バルブ挿入孔７は、吸気ポート２の上面２ａに上に凸に形成されて、吸気バルブ挿入孔７と同様に吸気バルブのステムが挿入される吸気バルブ挿入部２ｄにつながっている。シリンダヘッド１の上面であって、ヘッドカバー取り付け面１ｂの内側には、吸気バルブを動作させる動弁機構を収容する吸気側動弁機構室５が設けられている。吸気バルブ挿入孔７は、燃焼室４の近傍の吸気ポート２の上面から吸気側動弁機構室５まで右斜め上方に真っ直ぐ延びている。
【００２４】
シリンダヘッド１の前端側から見て、燃焼室４の左側の傾斜面には、排気ポート３が開口している。排気ポート３と燃焼室４との接続部分、つまり、排気ポート３の燃焼室側の開口端は、図示しない排気バルブによって開閉される排気口となっている。排気バルブは気筒ごとに２つ設けられているため、燃焼室４には排気ポート３の２つの排気口が形成される。排気ポート３は、各燃焼室４の排気バルブごとに設けられた６つの入口（排気口）と、シリンダヘッド１の左側面に開口する１つの出口とを有するマニホールド形状を有している。
【００２５】
シリンダヘッド１には、排気バルブのステムが挿入される排気バルブ挿入孔８が形成されている。排気バルブ挿入孔８は、排気ポート３の上面３ａに上に凸に形成されて、排気バルブ挿入孔８と同様に排気バルブのステムが挿入される排気バルブ部３ｂにつながっている。シリンダヘッド１の上面であって、ヘッドカバー取り付け面１ｂの内側には、排気バルブを動作させる動弁機構を収容する排気側動弁機構室６が設けられている。排気バルブ挿入孔８は、燃焼室４の近傍の排気ポート３の上面から排気側動弁機構室６まで左斜め上方に真っ直ぐ延びている。
【００２６】
《燃焼室の中心軸を含み長手方向に垂直な断面でみるシリンダヘッドの基本構成》
図３は、シリンダヘッド１の燃焼室４の中心軸Ｌ１を含み長手方向に垂直な断面（図１のＢ−Ｂ断面）を示す断面図である。シリンダヘッド１には、点火プラグを取り付けるための点火プラグ挿入孔１２が形成されている。点火プラグ挿入孔１２は、ペントルーフ形状を有する燃焼室４の頂部に開口している。燃焼室４の中心軸Ｌ１は、シリンダヘッド１をシリンダブロックに組み付けた場合にシリンダの中心軸と一致する。
【００２７】
吸気ポート２は、燃焼室４の中心軸Ｌ１を含み長手方向に垂直な平面の両側に位置するため、図３に示す断面には含まれていない。また、図３に示す断面には、排気ポート３の一部が描かれている。排気ポート３の集合部分は、シリンダヘッド１の左側面に開口している。
【００２８】
シリンダヘッド１の側面であって、吸気ポート２よりも上側には、ポートインジェクタを挿入するためのポートインジェクタ挿入孔１７が形成されている。ポートインジェクタ挿入孔１７は、吸気ポート２に対して鋭角に交わり、吸気ポート２の分岐部の上面に上に凸に形成されたポートインジェクタ挿入部２ｃにつながっている。ポートインジェクタ挿入孔１７に挿入されたポートインジェクタ（図示しない）は、ポートインジェクタ挿入部２ｃからノズル先端を出し、吸気ポート２内に燃料を噴射する。
【００２９】
シリンダヘッド１の側面であって、吸気ポート２よりも下側には、筒内インジェクタを取り付けるための筒内インジェクタ挿入孔１８が形成されている。筒内インジェクタ挿入孔１８の中心軸は、燃焼室４の中心軸Ｌ１を含み長手方向に垂直な平面上に位置している。筒内インジェクタ挿入孔１８は、燃焼室４に開口している。筒内インジェクタ挿入孔１８に挿入された筒内インジェクタ（図示しない）からは、筒内に燃料が直接噴射される。
【００３０】
《隣接する２つの燃焼室間を通る長手方向に垂直な断面でみるシリンダヘッドの基本構成》
図４は、シリンダヘッド１の隣接する２つの燃焼室間を通る長手方向に垂直な断面（図１のＣ−Ｃ断面）を示す断面図である。シリンダヘッド１には、吸気側動弁機構室５から鉛直下方に向けて吸気側のヘッドボルト挿入孔１３が形成されている。また、排気側動弁機構室６から鉛直下方に向けて排気側のヘッドボルト挿入孔１４が形成されている。ヘッドボルト挿入孔１３，１４はシリンダブロック合わせ面１ａに対して垂直で、シリンダブロック合わせ面１ａに開口している。図４に示す断面は、ヘッドボルト挿入孔１３，１４の中心軸を含み長手方向に垂直な断面である。
【００３１】
＜冷却水流路の構成＞
次に、図２乃至図４を再び参照して、本実施の形態に係る組み付け方法により得られるシリンダヘッド１の冷却水流路の構成について説明する。
【００３２】
《シリンダヘッドの吸気バルブ挿入孔の中心軸を含み長手方向に垂直な断面でみるシリンダヘッドの冷却水流路の構成》
図２に示す断面において、吸気ポート２の入口近傍の領域には、吸気ポート２の上面２ａおよび下面２ｂに沿ってウォータージャケット２２が配置されている。また、吸気側動弁機構室５に隣接しシリンダヘッド側面側近傍となる領域には、冷却水流路２０の主流路２１が配置されている。また、支流路２３は、主流路２１から吸気側動弁機構室５に沿ってウォータージャケット２２へとつながるように配置されている。さらに、補助流路２４は、支流路２３よりも流路断面が小さい流路として構成され、ウォータージャケット２２の鉛直方向頂部から主流路２１へとつながるように配置されている。
【００３３】
《燃焼室の中心軸を含み長手方向に垂直な断面でみるシリンダヘッドの冷却水流路の構成》
図３に示す断面において、吸気ポート２の入口近傍には、ウォータージャケット２２が配置されている。ウォータージャケット２２は、中心軌道面Ｓ１の下側に向かって、筒内インジェクタ挿入孔１８に対して所定の肉厚を残した位置まで拡がっている。また、吸気側動弁機構室５に隣接しシリンダヘッド側面側近傍となる領域には、冷却水流路２０の主流路２１が配置されている。
【００３４】
《隣接する２つの燃焼室間を通る長手方向に垂直な断面でみるシリンダヘッドの冷却水流路の構成》
図４に示す断面において、シリンダヘッド合わせ面１ａに面し、吸気側のヘッドボルト挿入孔１３よりもシリンダヘッド１の中央に近い領域には、ウォータージャケットとシリンダブロックの冷却水流路とを接続する冷却水流路の連結流路２５の一部が位置している。また、吸気側動弁機構室５に隣接しシリンダヘッド側面側近傍となる領域には、冷却水流路２０の主流路２１が配置されている。
【００３５】
＜シリンダヘッドの製造方法＞
次に、図５乃至図１２を参照して、本実施の形態に係る製造方法とその効果について説明する。図５乃至図７には、図１乃至図４で説明したシリンダヘッド１の鋳造プロセスのステップ（ステップＳ１〜Ｓ６）が描かれている。なお、本明細書においては、これ以降、特に断りのない限り、金型の下型３０が水平面に設置されているものとして各要素間の位置関係について説明する。
【００３６】
図５に示すステップＳ１では、下型３０の所定位置に、燃焼室用中子３２と水路支持材３４が組み付けられる。燃焼室用中子３２は、図２乃至図３で説明した燃焼室４と同一の外形を有する燃焼室部３２ａと、燃焼室部３２ａの上面に形成された凹部３２ｂと、燃焼室部３２ａの外周に形成された外周部３２ｃと、を備えている。水路支持材３４は、図２乃至図４で説明した主流路２１、ウォータージャケット２２、支流路２３、補助流路２４および連結流路２５を一体的に形成する中子を支持するための部材であり、燃焼室用中子３２よりも先に下型３０に組み付けられる。なお、以下の説明においては、主流路２１、ウォータージャケット２２、支流路２３、補助流路２４および連結流路２５を一体的に形成する中子を冷却水流路用中子とも称す。
【００３７】
ステップＳ１に続くステップＳ２では、下型３０の所定位置に、吸気ポート用中子３６が組み付けられる。吸気ポート用中子３６は、図２乃至図３で説明した吸気ポート２と同一の外形を有するポート本体部３６ａと、ポートインジェクタ挿入部２ｃと同一の外形を有するポートインジェクタ部３６ｂと、吸気バルブ挿入部２ｄと同一の外形を有する吸気バルブ部３６ｃと、ポート本体部３６ａの長手方向の一端に形成された凸部３６ｄと、を備えている。吸気ポート用中子３６の組み付けに際しては、ポート本体部３６ａと燃焼室用中子３２が結合される。図５においては省略するが、凸部３６ｄとは反対側のポート本体部３６ａの長手方向の一端には、燃焼室部３２ａの上面に形成された凹部３２ｂに対応した形状を有する凸部が形成されている。この凸部を凹部３２ｂに嵌め合わせることで、吸気ポート用中子３６と燃焼室用中子３２が結合される。
【００３８】
図６に示すステップＳ３では、冷却水流路用中子３８が水路支持材３４に支持される。冷却水流路用中子３８の支持に際しては、冷却水流路用中子３８と吸気ポート用中子３６が組み合わされる。図６に示すように、冷却水流路用中子３８は、図２乃至図４で説明した主流路２１と同一の外形を有する主流路部３８ａと、ウォータージャケット２２と同一の外形を有するウォータージャケット部（ウォータージャケット用中子）３８ｂと、支流路２３と同一の外形を有する支流路部３８ｃと、補助流路２４と同一の外形を有する補助流路部３８ｄと、連結流路２５と同一の外形を有する連結流路部（図示しない）と、を備えている。凸部３６ｄ側からポート本体部３６ａをウォータージャケット部３８ｂに通すことで、冷却水流路用中子３８と吸気ポート用中子３６が組み合わされる。その後、主流路部３８ａの両端を水路支持材３４に設置することで、冷却水流路用中子３８が水路支持材３４に支持される。
【００３９】
ここで、ポート本体部３６ａの壁面とウォータージャケット部３８ｂの内壁の間には、両者に接触するスペーサが設けられている。図８は、図６に示したステップＳ３直後の吸気ポート用中子３６周辺の拡大模式図であり、ポート本体部３６ａの中心軸と支流路部３８ｃの中心軸の両方を通る面で燃焼室用中子３２、吸気ポート用中子３６および冷却水流路用中子３８を切断したときの切断面に相当する。図８に示すスペーサ４０は銅から構成されており、ウォータージャケット部３８ｂの内壁に対応した形状を有するスペーサ本体部４０ａと、スペーサ本体部４０ａの端部から立ち上がってウォータージャケット部３８ｂの開口端と係合する引掛け部４０ｂと、を備えている。図６に示したステップＳ３では、引掛け部４０ｂを利用して冷却水流路用中子３８にスペーサ４０が組み合わされ、その後、スペーサ４０の内壁の内側にポート本体部３６ａを通すことで、冷却水流路用中子３８と吸気ポート用中子３６が組み合わされている。
【００４０】
ステップＳ３に続くステップＳ４では、下型３０の所定位置に巾木４２が組み付けられる。巾木４２の上面には逆角錐台状の凹部４２ａが形成されている。巾木４２の組み付けに際しては、巾木４２と吸気ポート用中子３６が結合される。図６においては省略するが、巾木４２の側面には凸部３６ｄに対応した形状を有する凹部が形成されている。この凹部に凸部３６ｄを嵌め合わせることで、巾木４２と吸気ポート用中子３６が結合される。
【００４１】
図７に示すステップＳ５では、巾木押さえ材４４が巾木４２と組み合わされる。図７においては省略するが、巾木押さえ材４４の下面には、凹部４２ａに対応した形状を有する凸部が形成されている。この凸部を凹部４２ａに嵌め合わせることで、巾木押さえ材４４が巾木４２組み合わされる。
【００４２】
ステップＳ５に続くステップＳ６では、図２乃至図３で説明した排気ポート３、吸気側動弁機構室５、排気側動弁機構室６等をシリンダヘッドに形成するための中子が下型３０に組み付けられ、その後、下型３０に上型４６が組み合わせられる。図７に示すように、アルミ溶湯は上型４６の上面側から金型内に投入される。なお、シリンダヘッドの成型後、金型から鋳造製品を取り外し、吸気ポート用中子３６等の中子を粉砕除去する等の後処理を行うことで、図１乃至図４で説明した構成のシリンダヘッド１を得る。
【００４３】
図９は、スペーサ４０を不使用とした場合の図６に示したステップＳ３直後の吸気ポート用中子３６周辺の拡大模式図であり、図８と同様の切断面に相当する。スペーサ４０を不使用とした場合、図９に示すように、ポート本体部３６ａの壁面とウォータージャケット部３８ｂの内壁の間に隙間ができる。この図においては、ポート本体部３６ａの上壁面と下面側に等間隔の隙間が形成されているが、図６に示したステップＳ３の如くポート本体部３６ａをウォータージャケット部３８ｂに通して冷却水流路用中子３８と吸気ポート用中子３６を組み合わせつつ下型３０に組み付けていく場合は、２つの中子を個別に下型３０に組み付けていく場合に比べて、中子の位置ずれが生じ易いことから、ポート本体部３６ａの上壁面と下面側に等間隔の隙間を形成することが難しい。
【００４４】
また、冷却水流路用中子３８と吸気ポート用中子３６を単に組み合わせるだけでは、シリンダヘッドの成型時に作用するアルミ溶湯の浮力を抑えることが難しい。アルミ溶湯の浮力は図９に示す矢印の方向に作用することから、吸気ポート用中子３６が特に浮き上がり易い。このような組み付け時の中子の位置ずれや成型時の中子の浮き上がりが起きた場合には、シリンダヘッドの所望の位置に吸気ポートとその壁面を覆うウォータージャケットを形成できず、気筒間または製品間で燃費性能に差が生じ、または、燃費向上が十分に図られない可能性がある。
【００４５】
この点、本実施の形態に係る製造方法によれば、図８で説明したスペーサ４０を使用しているので、図６で説明したステップＳ３において生じる中子の位置ずれを矯正することができる。また、金型へのアルミ溶湯注入時にはアルミ溶湯の浮力に対抗し、吸気ポート用中子３６の浮き上がりを抑えて冷却水流路用中子３８と吸気ポート用中子３６の金型での組み付け位置を保つこともできる。従って、吸気ポートとその壁面を覆うウォータージャケットをシリンダヘッドの所望の位置に形成することができる。なお、スペーサ４０はシリンダヘッドの成型後もその位置に留まり、そのまま吸気ポート２の壁面の一部を構成する。
【００４６】
＜シリンダヘッドの製造方法の別の例＞
ところで、上記実施の形態においては、図８の説明で述べたように、冷却水流路用中子３８に引掛け部４０ｂを備えるスペーサ４０を組み合わせ、その後、スペーサ４０の内壁の内側にポート本体部３６ａを通すことで、冷却水流路用中子３８と吸気ポート用中子３６を組み合わせた。しかし、冷却水流路用中子３８と吸気ポート用中子３６を組み合わせた後に、ポート本体部３６ａの壁面とウォータージャケット部３８ｂの内壁の間の隙間にスペーサ４０を挿入することもできる。図１０は、スペーサ４０の設置を後回しにする製造方法の例を説明するための図である。この図に示すスペーサ４０は、上記隙間に挿入できるよう図８で説明したような引掛け部４０ｂを備えておらず、スペーサ本体部４０ａのみを備えている。なお、滑らかな挿入ができるようにスペーサ本体部４０ａの表面に潤滑剤シートが設けられていることが好ましい。
【００４７】
また、上記実施の形態においては、スペーサ本体部４０ａの形状がウォータージャケット部３８ｂの内壁に対応した形状であるとした。しかし、スペーサ本体部４０ａを含めたスペーサ４０の形状がウォータージャケット部３８ｂの内壁に対応した形状でなくてもよく、例えば、図８に示したポート本体部３６ａの壁面とウォータージャケット部３８ｂの内壁の間の隙間のうちの鉛直上方向の隙間にのみ対応した形状のスペーサであってもよい。このような形状のスペーサを使用したとしても、金型へのアルミ溶湯注入時に鉛直上方向に作用するアルミ溶湯の浮力に対抗して吸気ポート用中子３６の浮き上がりを抑えることができ、また、図６で説明したステップＳ３において生じる中子の位置ずれを矯正することも可能となる。
【００４８】
また、上記実施の形態においては、スペーサ本体部４０ａの形状がウォータージャケット部３８ｂの内壁に対応した形状であるとし、スペーサ本体部４０ａや引掛け部４０ｂの表面については特に限定しなかった。しかし、これらの表面を凹凸処理してもよい。図１１は、凹凸処理を行った場合におけるスペーサ本体部４０ａの断面模式図である。この図に示す複数の凸部４０ｃ（凸部４０ｃの形状は特に問わない）が表面に形成されることで、ウォータージャケット部３８ｂの内壁や側壁、更には、ポート本体部３６ａの壁面と接触するスペーサ本体部４０ａの表面の面積を増やすことができるので、金型への溶湯注入時にスペーサ４０の位置ずれが起こるのを抑えることができる。
【００４９】
また、上記実施の形態においては、スペーサ４０を銅から構成した。この理由は、アルミ溶湯の金型投入時の溶湯温度（７５０℃程度（成型時は７００℃程度））よりも高い融点を有し（１０８４．５℃）、尚且つ、アルミ溶湯との反応性が低く、更に、コスト面に優れるスペーサ材として銅が最適であるからである。但し、銅と同等の特性を有する鉄（融点：１５３６℃、アルミ溶湯との反応性：やや低い、コスト：低）であれば、銅の代わりのスペーサ材として使用でき、または、銅と組み合わせて使用することができる。
【００５０】
また、単体では融点が低いものの、アルミ溶湯との反応性が低く、更に、コスト面に優れる材料である亜鉛（融点：４１９℃）は、酸化物や窒化物として融点を高めることで、銅の代わりのスペーサ材として使用でき、または、銅と組み合わせて使用することができる。図１２の上段には、銅から構成されるスペーサ本体部４０ａの表面に亜鉛メッキ層を形成した例が示されている。図１２の中段には、銅から構成されるスペーサ本体部４０ａの両面に亜鉛メッキ層を形成した例が示されている。
【００５１】
また、アルミ溶湯と反応性し易く、コスト面で銅に劣るものの、融点の高い金（融点：１０６４℃）または銀（融点：９６１℃）を、銅と組み合わせて使用することもできる。但しこの場合は、スペーサの表面層を銅で構成し、中間層を金や銀で構成する必要がある。図１２の下段には、金、銀または鉄で中間層を構成し、上下層を銅で構成したスペーサ本体部４０ａが示されている。
【符号の説明】
【００５２】
１  シリンダヘッド
２  吸気ポート
２ｃ  ポートインジェクタ挿入部
２ｄ  吸気バルブ挿入部
１７  ポートインジェクタ挿入孔
２０  冷却水流路
２１  主流路
２２  ウォータージャケット
３０  下型
３２  燃焼室用中子
３２ａ  燃焼室部
３６  吸気ポート用中子
３６ａ  ポート本体部
３６ｂ  ポートインジェクタ部
３８  冷却水流路用中子
３８ａ  主流路部
３８ｂ  ウォータージャケット部（ウォータージャケット用中子）
４０  スペーサ
４０ａ  スペーサ本体部
４０ｂ  引掛け部
４２  巾木
４６  上型
【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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