JP2011094515A

JP2011094515A - シリンダヘッドブロック

Info

Publication number: JP2011094515A
Application number: JP2009247917A
Authority: JP
Inventors: Katsuhisa Ota; 勝久太田; Yasunori Uchida; 安則内田; Takaaki Yokoi; 孝明横井; Zensuke Tatsumi; 善亮辰己
Original assignee: Toyoda Gosei Co Ltd
Current assignee: Toyoda Gosei Co Ltd
Priority date: 2009-10-28
Filing date: 2009-10-28
Publication date: 2011-05-12

Abstract

【課題】本発明は、吸気ポート側に配設された断熱部材が確実に固定されるとともに、インテークマニホールドの締結時などに断熱部材が異常な負荷を受けることがないシリンダヘッドブロックの提供を目的とする。
【解決手段】本発明のシリンダヘッドは、金属製のブロック本体と樹脂製の吸気ポート部材とからなり、ブロック本体は、該ブロック本体の吸気側壁に開口する吸気ポートと吸気側壁に立設されインテークマニホールドを締結する締結座とを有し、吸気ポート部材は、筒状に形成されたポート部を有し、該ポート部の一端側を吸気側壁の吸気ポートの開口周縁に突き合わせた状態で接着されていることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関のシリンダヘッドブロックに関する。

従来より、内燃機関のシリンダヘッドから吸気ポート内を流れる吸気への伝熱量を低減し、吸入効率の向上を図るために、吸気ポート側に断熱部材を配設する技術が知られている。例えば、特許文献１には、シリンダヘッドとインテークマニホールドとの間に樹脂やセラミックなどの断熱材からなるインシュレータを設けた技術が開示されている。しかし、この従来技術によれば、インテークマニホールドがインシュレータに締結固定されるようになっているため、インテークマニホールドの締結時やエンジンの組立時などにはインシュレータへも異常な負荷がかかる。このため、シリンダヘッドとインシュレータの当接面がこすれ合って生じる摩耗粉の燃焼室への混入などが懸念される。

実開平０３−１０４１７６号公報

本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、吸気ポート側に配設された断熱部材が確実に固定されるとともに、インテークマニホールドの締結時などにこの断熱部材が異常な負荷を受けることがないシリンダヘッドブロックを提供することを目的とする。

本発明のシリンダヘッドブロックは、金属製のブロック本体と樹脂製の吸気ポート部材とからなり、ブロック本体は、該ブロック本体の吸気側壁に開口する吸気ポートと吸気側壁に立設されインテークマニホールドを締結する締結座とを有し、吸気ポート部材は、筒状に形成されたポート部を有し、該ポート部の一端側を吸気側壁の吸気ポートの開口周縁に突き合わせた状態で接着されていることを特徴とする。

本発明のシリンダヘッドブロックにおけるブロック本体は、吸気側壁にインテークマニホールドを締結する締結座を有している。このためインテークマニホールドは、吸気ポート部材ではなくブロック本体に直接締結することができる。従って、インテークマニホールド締結時に吸気ポート部材に異常な負荷を与えることがない。また、樹脂製の吸気ポート部材は、ブロック本体の吸気ポート開口部に金属−樹脂接合で強固に接着されている。このため、断熱部材として機能する吸気ポート部材がブロック本体に確実に固定される。また、ブロック本体と吸気ポート部材の当接面がこすれ合うことはなく摩耗粉の発生を回避することができる。

本発明のシリンダヘッドにおいて、吸気ポート部材は、該吸気ポート部材の一端側にブロック本体の吸気側壁に当接（接着）するフランジ部を有することが望ましい。このようなフランジ部を有することにより、吸気ポート部材の接着面に作用する剥離方向の応力を分散して、ブロック本体への吸気ポート部材の接着状態を安定的に保持することができる
また、本発明のシリンダヘッドブロックにおいて、樹脂製の吸気ポート部材はインサート成形によりブロック本体に射出一体成形されていることが望ましい。インサート射出成形により、吸気ポート部材のブロック本体への強固な接着を効率よく得ることができる。

また、別体として成形した樹脂製の吸気ポート部材をブロック本体へ接着するようにしてもよい。吸気ポートを別体とすることで、形状の自由度を向上させることができる。

本実施の形態に係るシリンダヘッドブロックの概要を示す斜視図である。ブロック本体の概要を示す図１のＡ視斜視図である。図１のＢ−Ｂ断面におけるシリンダヘッドブロックの主要部を示す部分断面図である。吸気ポート部材におけるポート部の端部形状を示す正面概略図である。

以下、図面を参照して本発明の好ましい実施の形態について説明する。

図１に本実施の形態に係るシリンダヘッドブロック１を斜視図で示す。シリンダヘッドブロック１は、アルミ合金（あるいは鋳鉄）のような硬質な金属材料により一体的に鋳造されたブロック本体１０と、断熱部材である樹脂製の吸気ポート部材５０とを備えている。

まずブロック本体１０について説明する。図２はブロック本体１０のＡ視（図１）斜視図である。ブロック本体１０は、ほぼ矩形であり一側は吸気側壁１２であり、他側が排気側壁１４となっている。吸気側壁１２には左右方向にほぼ等間隔で複数の吸気ポート１６（本実施形態では１６ａ〜１６ｄの４個）が開口している。また、吸気側壁１２には、各吸気ポート１６の開口部の直上の位置にインジェクタを配置するインジェクタ挿入孔１８（本実施形態では１８ａ〜１８ｄの４個）が開口している。そして、各吸気ポート１６の開口同士の間にはインテークマニホールド３０（図３）を締結する複数の締結座２０（本実施形態では２０ａ〜２０ｅの５個）が吸気側壁１２から突出して設けられている。締結座２０は吸気側壁１２に立設されている支持部２２と、支持部２２に下方向に向かって拡がるように角度をもって一体に形成された当接部２４とを有しており、当接部２４にはボルト孔２６が穿設されている。

なお、ブロック本体１０には、後述する図３に示すように、冷却水が流通する冷却水ジャケット４２、吸気弁が配置される吸気弁孔４３、点火プラグが配置されるプラグ室４４、燃焼室４５等が形成されている。

次に、吸気ポート部材５０について説明する。図１に示すように、シリンダヘッドブロック１は、第１の吸気ポート部材５０ａと第２の吸気ポート部材５０ｂとを備えている。吸気ポート部材５０としての態様はいずれもほぼ同様であるので、ここでは、第１の吸気ポート部材５０ａについて説明する。

図３に、Ｂ−Ｂ断面（図１）の主要部である吸気側壁１２近傍の部分断面を示す。また、図３におけるＣ−Ｃ断面を図４示す。第１の吸気ポート部材５０ａは、樹脂の射出成形により、第１の吸気ポート１６ａに連通する第１ポート部５４ａと第２の吸気ポート１６ｂに連通する第２ポート部５４ｂとを矩形の連結フランジ部５２で一体的に形成した部材である（図１）。ポート部５４は、略楕円筒状をなし、吸気側壁１２に対向する開口部５８の形状は第１の吸気ポート１６ａの開口形状に一致している。また、開口部５８の周縁にはポートフランジ部５６ａが形成されている。図１に示すように連結フランジ部５２は眼鏡形状をしており、その中央部には、第１ポート部５４ａと第２ポート部５４ｂとの間に上部開放の溝部５２ｂが形成されている。

このように形成される第１の吸気ポート部材５０ａは第１ポート部５４ａと第２ポート部５４ｂとがそれぞれ第１の吸気ポート１６ａと第２の吸気ポート１６ｂに連通するように配置されて吸気側壁１２に接着されている。図３においては、開口部５８の周縁のＤ部（ポートフランジ部５６ａの端面）が接着部となっている。

第１の吸気ポート部材５０ａは、このように接着されることにより、連結フランジ部５２の表面が各締結座２０の当接部２４の表面と面一となるように形成されている。従って、連結フランジ部５２は、その左側面が第１締結座２０ａと当接し、また、中央部の溝部５２ｂが第２締結座２０ｂと嵌合して、溝部５２ｂの壁面と第２締結座２０ｂ側面とが当接し、さらに連結フランジ部５２の右側面が第３締結座２０ｃと当接して、それぞれの当接面同士は接着されている。

第２の吸気ポート部材５０ｂも同様に、第３ポート部５４ｃが第３の吸気ポート１６ｃに、また、第４ポート部５４ｄが第４の吸気ポート１６ｄに連通するように吸気側壁１２に接着されている。そして、その連結フランジ部５３は、その左側面が第３締結座２０ｃに、中央溝部５２ｂが第４締結座２０ｄに、さらに右側面が第５締結座２０ｅに接着されている。

以上のように構成されたシリンダヘッドブロック１において、インテークマニホールド３０は各締結座２０の当接部２４表面に当接するとともに、吸気ポート部材５０の連結フランジ部５２、５３を覆うようにして配設される。そして、インテークマニホールド３０の締結部（図示しない）に挿通したボルトを締結座２０のボルト孔２６に螺着することでインテークマニホールド３０をシリンダヘッドブロック１に締結することができる。このとき、インテークマニホールド３０は、気密性を確保するために適宜のシールを介して連結フランジ部５２、５３に当接するように締結される。従って、インテークマニホールド３０は、その締結時や組み付け時に吸気ポート部材５０に負荷を与えることはない。

本実施の形態のシリンダヘッドブロック１において、ブロック本体１０は、アルミニウム合金又は鋳鉄などの鋳造部材であることが望ましい。また、断熱部材である吸気ポート部材５０の樹脂としては、例えば、ポニフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリアミド（ＰＡ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）等のエンジニアリングプラスチックを挙げることができる。

ブロック本体１０と吸気ポート部材５０との金属−樹脂接合は、金属と樹脂との強固な接着が得られれば接着方法には制限はなく、公知の方法を適用することができる。例えば、特開２００９−７８４３４に開示されている技術を適用してもよい。すなわち、金属側にイトロ処理によりシラノール基を賦与し、樹脂側に接着性官能基を含むように構成してシラノール基と接着性官能基との相互作用で強固な接着を得るようにするものである。この接着方法によれば、イトロ処理したブロック本体１０をインサートとして成形金型内に配置し、接着性改質剤が配合された溶融状態の樹脂を金型内に射出して成形することで、ブロック本体１０と吸気ポート部材５０とが接着一体化したシリンダヘッドブロック１を得ることができる。

また、接着性改質剤が配合された樹脂製の吸気ポート部材５０を別体で作製して、ブロック本体１０の所定の箇所へ熱板溶着やレーザ溶着等の方法を用いて接着するようにしてもよい。吸気ポート部材５０を別体とすることで、ブロック本体１０を局部的に加熱するだけで吸気ポート部材５０を接着することができる。これ故、インサート成形に比べてブロック本体１０を加熱する加熱エネルギを大幅に低減することができる。

シリンダヘッドブロック１によれば、断熱部材としての樹脂製の吸気ポート部材５０は、ブロック本体１０からの吸気ポート１６内を流れる吸気への伝熱量を抑制し、この断熱効果により吸気密度の向上および出力向上を図ることができる。また、ブロック本体１０の吸気ポート１６では、燃焼室４５から吸気ポート１６へ吹き返えされる残留ガスの熱をシリンダ側へ良好に放熱することができ、この放熱効果により吸気密度の向上および吸気密度の向上を図ることができる。

また、樹脂製の吸気ポート部材５０は、ブロック本体１０のポート開口部に金属−樹脂接合で強固に接着されているので、金属部材と樹脂部材との部材同士の干渉による摩耗粉の発生を回避することができる。

また、インテークマニホールド３０は、吸気ポート部材５０ではなく締結座２０を介して直接ブロック本体１０に締結されるので、吸気ポート部材５０に無用な負荷を与えることがない。

本発明は、上記の実施の形態に限定されることなく本発明の主旨を逸脱しない範囲で変更してもよい。例えば、実施の形態では、吸気ポート部材５０を２個のポート部５４を連結フランジ５２で連結して一体としたが、２個の吸気ポート部材の連結フランジ部５２と５３とをさらに連結して４個のポート部を有する１個の吸気ポート部材としてもよい。また、２個のポート部５４を分離して吸気ポート１６ごと別々の吸気ポート部材を配置するようにしてもよい。吸気ポート部材５０をさらに連結して一体化することによりインテークマニホールド３０との当接面の面精度を向上することができる。また、吸気ポート部材５０を分割して各吸気ポートに対応するように形成することにより、個々のポート毎のチューニング効果を期待することができる。

本発明のシリンダヘッドブロックは、自動車の内燃機関のシリンダヘッドブロックとして好適に用いることができる。

１：シリンダヘッドブロック１０：ブロック本体１２：吸気側壁１６：吸気ポート
１８：インジェクタ挿入孔２０：締結座３０：インテークマニホールド５０：吸気ポート部材５２：連結フランジ部５４：ポート部５６：ポートフランジ部

Claims

金属製のブロック本体と樹脂製の吸気ポート部材とからなり、
前記ブロック本体は、該ブロック本体の吸気側壁に開口する吸気ポートと該吸気側壁に立設されインテークマニホールドを締結する締結座とを有し、
前記吸気ポート部材は、筒状に形成されたポート部を有し、該ポート部の一端側を前記吸気側壁の吸気ポートの開口周縁に突き合わせた状態で接着したことを特徴とするシリンダヘッドブロック。
前記吸気ポート部材は、前記ポート部の前記一端側に前記ブロック本体の吸気側壁に接着するフランジ部を有する請求項１に記載のシリンダヘッドブロック。
前記吸気ポート部材はインサート成形により前記ブロック本体に射出一体成形されている請求項１又は２のいずれかに記載のシリンダヘッドブロック。
前記吸気ポート部材は別体で形成されている請求項１又は２のいずれかに記載のシリンダヘッドブロック。