(57)【要約】【課題】  バルブシートとして機能し、最適な作動流体渦を形成できる燃焼室上部部材を有する内燃機関のシリンダヘッドの提供。【解決手段】  燃焼室上部部材１０７は、燃焼室１０３を形成するシリンダヘッド１００の内面に沿った薄板形状を有している。燃焼室上部部材１０７は、バルブシート部１０７ａ、及び、燃焼室面形成部１０７ｂを有している。バルブシート部１０７ａは、吸気口１０２及び排気口１０４が形成される位置に対応して形成される。バルブシート部１０７ａは、従来のバルブシートと同様の形状を有し、従来のバルブシートと同様の機能を有する。燃焼室面形成部１０７ｂは、燃焼室上部部材１０７のうちバルブシート部１０７ａを除いた部分により形成される。燃焼室面形成部１０７ｂは、燃焼室１０３を形成するシリンダヘッド１００の内面に密着して配置される。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気口及び吸気口を有し、燃焼室を有する内燃機関のシリンダヘッドであって、
前記燃焼室を形成する前記シリンダヘッドの内面に沿って位置する薄板形状の燃焼室上部部材、
を有し、
前記燃焼室上部部材は、
前記吸気口及び前記排気口の位置に対応して配置されるバルブシート部であって、前記吸気口及び前記排気口の外縁に沿って配置されるバルブシート部、
前記シリンダヘッドの内面に沿って配置される燃焼室面形成部、
を有する内燃機関のシリンダヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関のシリンダヘッドに関し、特に、バルブシートの機能を有するものに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の内燃機関のシリンダヘッドについて、図３に示すシリンダヘッド２の吸気ポート構造を用いて説明する。内燃機関Ｅはシリンダブロック１と、このシリンダブロック１に結合されたシリンダヘッド２とを備える。シリンダブロック１にはピストン３が摺動自在に嵌合するシリンダボア４が形成されるとともに、シリンダヘッド２には前記シリンダボア４に連なる燃焼室５が形成される。
【０００３】
シリンダボア４の軸線Ｌ１に対して偏心し、且つ前記軸線Ｌ１に直交する平面に対して傾斜した軸線Ｌ２を有する吸気ポート６ｂは、隣接する吸気ポートと隔壁２８を介して仕切られており、この隔壁２８の上流端のａ点から吸気口７ｂ近傍のｂ点にかけて、吸気ポート６ｂの下面に偏向凹部２９が形成される。内燃機関の低負荷運転時に吸気弁１０ｂが開弁すると、吸気ポート６ｂを流れる吸気が偏向凹部２９により矢印ａのように偏向し、ピストンの頂面と略平行に燃焼室５に流入する。これにより、燃焼室５に流入する吸気はシリンダボア４の接線方向の速度成分を減らすことがなくなり、強力なスワールを発生させることができる。これにより、内燃機関の燃焼室に流入する吸気に強力なスワールを発生させて燃焼効率を向上させる（以上、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平８−１８９３６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前述のシリンダヘッド２には、以下に示すような改善すべき点がある。シリンダヘッド２では、通常のシリンダヘッドに比して、偏向凹部２９を形成する特別な加工が必要となる。このため、シリンダヘッドの製造工程が複雑になるとともに、製造コストが高くなる、という改善すべき点がある。
【０００６】
また、図３にも示すように、一般的に、シリンダヘッドには、バルブシートＶＳが配置している。バルブシートＶＳは、通常、圧入により、シリンダヘッドの吸気口及び排気口の周囲に沿って配置される。このため、バルブシートＶＳを配置する部分は、圧入圧力に耐えるだけの強度をもたせるために、配置しろ、例えば、図３においては配置しろＳが必要となる。さらに、バルブシートＶＳは、一般的に、円環形状を有している。このため、吸気口及び排気口における吸気ポート、排気ポートは、シリンダヘッドの燃焼室に対して垂直に進入する形状にせざるを得ない。このように、バルブシートＶＳに基づく配置しろＳや、形状限定が存在するため、スワールやタンブルといった作動流体渦を最適に形成できない、という改善すべき点がある。
【０００７】
そこで、本発明は、バルブシートとして機能し、最適な作動流体渦を形成できる燃焼室上部部材を有する内燃機関のシリンダヘッドを提供することを目的とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明における課題を解決するための手段及び発明の効果を以下に示す。
【０００９】
本発明に係る内燃機関のシリンダヘッドは、排気口及び吸気口を有し、燃焼室を有する内燃機関のシリンダヘッドであって、前記燃焼室を形成する前記シリンダヘッドの内面に沿って位置する薄板形状の燃焼室上部部材、を有し、前記燃焼室上部部材は、前記吸気口及び前記排気口の位置に対応して配置されるバルブシート部であって、前記吸気口及び前記排気口の外縁に沿って配置されるバルブシート部、前記シリンダヘッドの内面に沿って配置される燃焼室面形成部、を有する。
【００１０】
これにより、従来に比して、バルブシートを所定の位置に配置するための圧入圧力に対する強度確保領域を設ける必要がないため、吸気ポート、排気ポートの形状を自由に設計でき、ひいては、より理想に近いタンブルを形成できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明に係る内燃機関のシリンダヘッドの一実施例であるシリンダヘッド１００の縦断面を示す図である。
【図２】シリンダヘッド１００のシリンダブロックＢとの取り付け面側から見た状態を示す図である。
【図３】従来のバルブシートを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら詳細に説明していく。
【実施例１】
【００１３】
本発明に係る内燃機関のシリンダヘッドの一実施形態である内燃機関のシリンダヘッド１００（以下、シリンダヘッド１００とする）について、図１を用いて説明する。シリンダヘッド１００の縦断面を図１に、シリンダヘッド１００のシリンダブロックＢとの取り付け面側からみた状態を図２に、それぞれ示す。
【００１４】
図１に示すように、内燃機関Ｅは、シリンダブロックＢ、ピストンＰ（図示せず）、バルブＶ（図示せず）、バルブスプリングＶＳ（図示せず）、点火プラグＳ（図示せず）、及び、シリンダヘッド１００を有している。シリンダブロックＢは、ピストンＰが摺動自在に嵌合するシリンダボアＡを有している。バルブＶは、摺動するピストンＰの動作に応じて、吸気口１０２（後述）及び排気口１０４（後述）を開閉する。バルブスプリングＶＳは、バルブＶの動作力を提供する。点火プラグＳは、吸気口１０２から流入する燃料ガスに所定のタイミングで点火する。
【００１５】
シリンダヘッド１００は、シリンダブロックＢに結合されている。シリンダヘッド１００は、吸気ポート１０１、吸気口１０２、燃焼室１０３、排気口１０４、排気ポート１０５、プラグ孔１０６（図２参照）、及び、燃焼室上部部材１０７を有している。吸気ポート１０１は、気化燃料を含む燃料ガスを外部から燃焼室１０３へ導入するための通気路である。吸気ポート１０１は、燃焼室１０３側において、図２に示すように、第１吸気ポート１０１ａ、第２吸気ポート１０１ｂの２つに分岐している。なお、第１吸気ポート１０１ａと燃焼室１０３との界面には第１吸気口１０２ａが、第２吸気ポート１０１ｂと燃焼室１０３との界面には第２吸気口１０２ｂが、それぞれ形成される。以下において、第１吸気ポート１０１ａと第２吸気ポート１０１ｂとを区別する必要がない場合には、吸気ポート１０１と表記する。排気ポート１０５についても同様である。
【００１６】
図１に戻って、吸気口１０２は、吸気ポート１０１と燃焼室１０３との界面に形成される開口である。吸気ポート１０１は、吸気口１０２を介して、燃焼室１０３と連通する。
【００１７】
燃焼室１０３は、シリンダボアＡから連続して形成される。排気口１０４は、排気ポート１０５と燃焼室１０３との界面に形成される開口である。排気ポート１０５は、燃焼室での燃焼後の燃料ガスを外部へ燃焼室１０３から導出入するための通気路である。排気ポート１０５は、燃焼室１０３側において、図２に示すように、第１排気ポート１０５ａ、第２排気ポート１０５ｂの２つに分岐している。なお、第１排気ポート１０５ａと燃焼室１０３との界面には第１排気口１０４ａが、第２排気ポート１０５ｂと燃焼室１０３との界面には第２排気口１０４ｂが、それぞれ形成される。プラグ孔１０６は、点火プラグを取り付けるための孔である。
【００１８】
図１に戻って、排気ポート１０５は、排気口１０４を介して、燃焼室１０３と連通する。
【００１９】
燃焼室上部部材１０７は、燃焼室１０３を形成するシリンダヘッド１００の内面に沿った薄板形状を有している。燃焼室上部部材１０７は、バルブシート部１０７ａ、及び、燃焼室面形成部１０７ｂを有している。バルブシート部１０７ａは、吸気口１０２及び排気口１０４が形成される位置に対応して、吸気口１０２及び排気口１０４の外縁に沿って、形成される（図２点線部参照）。バルブシート部１０７ａは、従来のバルブシートと同様の形状を有し、従来のバルブシートと同様の機能を有する。
【００２０】
燃焼室面形成部１０７ｂは、燃焼室上部部材１０７のうちバルブシート部１０７ａを除いた部分により形成される。燃焼室面形成部１０７ｂは、図１に示すように、燃焼室１０３を形成するシリンダヘッド１００の内面に密着して配置される。また、燃焼室上部部材１０７は、図２に示すように、吸気口１０２に対応するバルブシート部１０７ａと排気口１０４に対応するバルブシート部１０７ａとの中間軸Ｊ１０７を中心に、吸気口１０２側が保温領域Ｒ１０７Ｈとして、排気口１０４側が放熱領域Ｒ１０７Ｌとして、形成される。
【００２１】
なお、燃焼室上部部材１０７は、所望の形状が形成された型に所定材料を所望の位置に配置し、焼結により、バルブシート部１０７ａと燃焼室面形成部１０７ｂとを一体として成型する。また、燃焼室上部部材１０７を成型する際には、吸気口１０２側に保温性が高い材料を配置することによって保温領域Ｒ１０７Ｈを、排気口１０４側に放熱性が高い材料を配置することによって放熱領域Ｒ１０７Ｌを、それぞれ形成する。
【００２２】
燃焼室上部部材１０７は、いわゆる鋳込みにより、シリンダヘッド１００に配置された後、シリンダブロックＢとの接合面が面一となるように仕上げられる。なお、シリンダヘッド１００とシリンダブロックＢとの締結後は、燃焼室上部部材１０７は、シリンダヘッド１００とシリンダブロックＢとの間で挟持もされる。
【００２３】
燃焼室上部部材１０７を用いることによって、従来のように、バルブシートを所定の位置に配置するために圧入する必要がないため、圧入圧力に対する強度確保領域を設ける必要がない。これにより、吸気ポート１０１、排気ポート１０５の形状を自由に設計できるため、結果として、より理想に近いタンブルを形成できる。
【００２４】
また、燃焼室上部部材１０７を用いることによって、燃焼室１０３の吸気口１０２側の温度を、排気口１０４側の温度に比して高く、つまり、燃焼室１０３の温度分布を均一化できるため、燃焼室１０３の各部での燃焼速度を均一化で、ひいてはノッキングの発生を防止できる。
【００２５】
［他の実施例］
（１）燃焼室上部部材１０７における保温領域Ｒ１０７Ｈ、放熱領域Ｒ１０７Ｌの形成：前述の実施例１においては、燃焼室上部部材１０７における保温領域Ｒ１０７Ｈ及び放熱領域Ｒ１０７Ｌを形成したが、保温領域Ｒ１０７Ｈと放熱領域Ｒ１０７Ｌとに分けずに、同一領域として形成するようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００２６】
本発明に係る内燃機関のシリンダヘッドは、例えば、自動車の内燃機関に用いることができる。
【符号の説明】
【００２７】
１００      シリンダヘッド
１０１      吸気ポート
１０１ａ      第１吸気ポート
１０１ｂ      第２吸気ポート
１０２      吸気口
１０２ａ      第１吸気口
１０２ｂ      第２吸気口
１０３      燃焼室
１０４      排気口
１０４ａ      第１排気口
１０４ｂ      第２排気口
１０５      排気ポート
１０５ａ      第１排気ポート
１０５ｂ      第２排気ポート
１０６      プラグ孔
１０７      燃焼室上部部材
１０７ａ      バルブシート部
１０７ｂ      燃焼室面形成部
Ｅ      内燃機関
Ｊ１０７      中間軸
Ｒ１０７Ｈ      保温領域
Ｒ１０７Ｌ      放熱領域
【図１】
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【図２】
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【図３】
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