JP2016205267A - シリンダヘッドのポート部の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】吸気ポートや排気ポートといったポート部の形状に沿って樹脂層が形成されたシリンダヘッドのポート部の製造方法を提供する。【解決手段】シリンダヘッドのポート部の製造方法は、ポート内壁に沿って形成される樹脂層を所定の断熱区間において有するシリンダヘッドのポート部の製造方法であって、前記ポート部の内部に可塑化した樹脂を投入する樹脂投入工程と、前記可塑化した樹脂にガスを吹き込むことで、前記樹脂を前記ポート内壁に沿うように膨張させるブロー成形工程と、前記ブロー成形工程において膨張した前記樹脂の全体から、前記断熱区間の前記ポート内壁に沿って成形された前記樹脂を除いた部分、を除去するトリミング工程と、を備える。【選択図】 図１

Description

本開示は、エンジンのシリンダヘッドに形成されるポート部の製造方法に関する。特に、断熱層が内周壁に形成されたポート部の製造方法に関する。

従来から、シリンダヘッドの吸気ポートや排気ポートといったポート部の断熱化が図られている。例えば、特許文献１では、射出成形等により成形された樹脂からなるスリーブ状のライナ部材が吸気ポート部に挿入されることで、断熱構造をポート部に形成している。なお、特許文献２〜４のように、シリンダヘッドの鋳造時において断熱材を使用することでポート部に形成するものもある。

特開２００８−１２１５６９号公報 特開２０１０−１１２２５０号公報 特開平１０−３１１２４３号公報 特開平５−４３３６３号公報

しかし、特許文献１が開示するポート部の製造方法では、予め成形されたスリーブ状のライナ部材をポート部に挿入するため、ポート部の形状によっては、ポート部の内周壁に沿って樹脂層を形成するのが困難となる。

上述の事情に鑑みて、本発明の少なくとも一実施形態は、吸気ポートや排気ポートといったポート部の形状に沿って樹脂層が形成されたシリンダヘッドのポート部の製造方法を提供することを目的とする。

（１）本発明の少なくとも一実施形態に係るシリンダヘッドのポート部の製造方法は、
ポート内壁に沿って形成される樹脂層を所定の断熱区間において有するシリンダヘッドのポート部の製造方法であって、
前記ポート部の内部に可塑化した樹脂を投入する樹脂投入工程と、
前記可塑化した樹脂にガスを吹き込むことで、前記樹脂を前記ポート内壁に沿うように膨張させるブロー成形工程と、
前記ブロー成形工程において膨張した前記樹脂の全体から、前記断熱区間の前記ポート内壁に沿って成形された前記樹脂を除いた部分、を除去するトリミング工程と、を備える。

上記（１）の構成によれば、ブロー成形によりポート部の内周壁（ポート内壁）に断熱層が形成される。また、ブロー成形によって形成された樹脂層は、断熱区間の内周壁にだけ残され、それ以外は除去される。このため、ポート部の形状に沿った樹脂層を様々なポート形状に適応して形成することができ、断熱区間に樹脂層を有するシリンダヘッドのポート部を製造することができる。

（２）幾つかの実施形態では、上記（１）の構成において、
前記シリンダヘッドに、バルブシート、バルブガイドのうちの少なくとも１つの部品を装着する部品装着工程をさらに備え、
前記部品装着工程は、前記ブロー成形工程の前に行われる。
上記（２）の構成によれば、バルブシート、バルブガイドといった部品が装着されるのがブロー成形工程の前であるため、これらの部品の装着時において、部品と膨張された樹脂とが接触することによる樹脂層（溶融樹脂）のずれを防止することができる。

（３）幾つかの実施形態では、上記（１）の構成において、
前記シリンダヘッドに、バルブシート、バルブガイドのうちの少なくとも１つの部品を装着する部品装着工程をさらに備え、
前記部品装着工程は、前記ブロー成形工程の後に行われる。
上記（３）の構成によれば、バルブシート、バルブガイドといった部品が装着されるのがブロー成形工程の後であるため、ポート部の内部に障害物がなく、断熱区間に樹脂層を容易に形成することができる。また、部品を覆う樹脂を除去する必要もなく、工数を削減できる。

（４）幾つかの実施形態では、上記（２）又は（３）の構成において、
前記トリミング工程は、
前記断熱区間における前記部品の装着のための開口を覆う前記樹脂を除去する開口部除去工程と、
前記部品の端面を加工する装着部品加工工程を含み、
前記開口部除去工程と前記装着部品加工工程とは並行して行われる。
上記（４）の構成によれば、部品の装着のための開口を覆う樹脂の除去と、その同一の開口に装着される部品の端面の加工とが一緒に行われる。つまり、部品（例えばバルブガイド）の端面の加工をしながら部品（例えばバルブガイド）の樹脂を同時に取り除くので、別々の工程として行うよりも作業工数を削減することができる。

（５）幾つかの実施形態では、上記（１）〜（４）の構成において、
前記断熱区間は、燃焼室に開口する前記ポート部の燃焼室開口と、前記燃焼室開口とは異なる前記ポート部の端部に開口する外部開口と、の間における前記ポート部の一部区間に形成されており、
前記トリミング工程は、前記断熱区間外にある前記ポート内壁の前記樹脂を除去する区間外内壁樹脂除去工程を含む。
上記（５）の構成によれば、断熱区間外のポート内壁に形成された樹脂（溶融樹脂）を除去することで、ポート部の所望の区間に設けられた断熱区間に樹脂層を有するポート部を製造することができる。

（６）幾つかの実施形態では、上記（１）〜（４）の構成において、
前記断熱区間は、燃焼室に開口する前記ポート部の燃焼室開口と、前記燃焼室開口とは異なる前記ポート部の端部に開口する外部開口と、の間における前記ポート部の一部区間に形成されており、
シリンダヘッドのポート部の製造方法は、
前記ポート部を閉塞するストッパを、前記断熱区間の一方の端部に設置するストッパ設置工程を、さらに備え、
前記樹脂投入工程では、前記ストッパが設置される前記端部とは異なる他の端部側に位置する前記ポート部の開口から前記可塑化した融樹脂を投入する。
上記（６）の構成によれば、断熱区間における溶融樹脂の投入側と反対側となる端部にストッパが設置される。これによって、ポート部の一方の端部の開口から投入された溶融樹脂は、ブロー成形工程において、ストッパより先で膨張されるのが阻止される。これによって、ポート部の所望の区間に設けられた断熱区間に樹脂層を有するポート部を製造することができる。

（７）幾つかの実施形態では、上記（５）〜（６）の構成において、
前記ポート部は、ポート分岐部と、前記ポート分岐部において前記ポート部から分岐して第１孔に接続する第１分岐路と、前記ポート分岐部において前記ポート部から分岐して第２孔に接続する第２分岐路と、を少なくとも含み、
前記断熱区間は、前記ポート部の前記外部開口から前記ポート分岐部まで亘って形成されている。
上記（７）の構成によれば、断熱区間がポート部の外部開口からポート分岐部まで亘って形成される。これによって、ポート部が吸気ポートである場合には、断熱区間において、シリンダヘッドからの伝熱によって吸気が温められることを防止することができる。これと共に、分岐路（第１分岐路、第２分岐路）には樹脂層による断熱層がないため、燃料の気化を促進することができる。
また、ストッパを用いる場合には、ポート分岐部においてストッパを位置決めすることができる。

（８）幾つかの実施形態では、上記（１）〜（７）の構成において、
前記トリミング工程の後に、前記ポート部の内部に圧縮空気を送り込む定着工程を、さらに備える。
上記（８）の構成によれば、ポート内部に送り込んだ圧縮空気によって樹脂層をポート内壁に密着させ、ポート内壁と樹脂層との接触面積の増加を図ることで、ポート内壁により良く沿った樹脂層を備えるポート部を製造することができる。

（９）幾つかの実施形態では、上記（１）〜（８）の構成において、
前記断熱区間における前記ポート内壁はエンボス部を有する。
上記（９）の構成によれば、エンボス部に溶融樹脂が係止されることで、ポート内壁から樹脂層が動くことを防止することができる。

（１０）幾つかの実施形態では、上記（１）〜（９）の構成において、
前記ポート部は吸気ポートであり、
前記断熱区間は、前記吸気ポートの入口から所定範囲に亘って形成される。
上記（１０）の構成によれば、吸気通路を形成するポート部（吸気ポート）における必要な区間に断熱層を形成することができる。

本発明の少なくとも一実施形態によれば、吸気ポートや排気ポートといったポート部の形状に沿って樹脂層が形成されたシリンダヘッドのポート部の製造方法が提供される。

本発明の一実施形態に係るシリンダヘッドのポート部の製造方法を示すフロー図である。 本発明の一実施形態に係るシリンダヘッドのポート部の断面図である。 本発明の一実施形態に係るシリンダヘッドのポート部の製造方法における溶融樹脂投入工程を説明するための図である。 本発明の一実施形態に係るブロー成形工程を説明するための図である。 本発明の一実施形態に係るトリミング工程を説明するための図である。 本発明の一実施形態に係るシリンダヘッドのポート部の製造方法を示すフロー図であって、部品装着工程を備えるシリンダヘッドのポート部の製造方法を示すフロー図である。 本発明の他の一実施形態に係るシリンダヘッドのポート部の製造方法を示すフロー図であって、部品装着工程を備えるシリンダヘッドのポート部の製造方法を示すフロー図である。 本発明の他の一実施形態に係るシリンダヘッドのポート部の製造方法を示すフロー図であって、部品装着工程を備えるシリンダヘッドのポート部の製造方法を示すフロー図である。 本発明の一実施形態に係る他のシリンダヘッドのポート部の製造方法における溶融樹脂投入工程を説明するための図である。 本発明の一実施形態に係る他のシリンダヘッドのポート部の製造方法におけるブロー成形工程を説明するための図である。 本発明の一実施形態に係る他のシリンダヘッドのポート部の製造方法におけるトリミング工程を説明するための図である。 本発明の一実施形態に係るシリンダヘッドのポート部の断面図であって、断熱区間が一部に形成されたシリンダヘッドのポート部を説明するための図である。 本発明の一実施形態に係るシリンダヘッドのポート部の製造方法を示すフロー図であって、ストッパを用いたシリンダヘッドのポート部の製造方法を説明するための図である。 本発明の一実施形態に係るストッパを用いたシリンダヘッドのポート部の製造方法における溶融樹脂投入工程を説明するための図である。 本発明の一実施形態に係るストッパを用いたシリンダヘッドのポート部の製造方法におけるブロー成形工程を説明するための図である。 本発明の一実施形態に係るストッパを用いたシリンダヘッドのポート部の製造方法におけるトリミング工程を説明するための図である。

以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。

図１、図６〜図７Ｂ、図１２は、本発明の一実施形態に係るシリンダヘッド１のポート部２の製造方法を示すフロー図である。また、図２は、本発明の一実施形態に係るシリンダヘッド１のポート部２の断面図である。図１、図６〜図７Ｂ、図１２に示されるように、シリンダヘッド１のポート部２の製造方法は、樹脂投入工程Ｐ１と、ブロー成形工程Ｐ２と、トリミング工程Ｐ３とを備える。そして、この製造方法によって、図２に示されるような、ポート部２の内周壁（以下、ポート内壁２１）に沿って形成される樹脂層２２を所定の断熱区間Ｚにおいて有するポート部２が製造される。

このポート部２は、シリンダヘッド１の燃焼室１２に吸気を導くため吸気ポートや、燃焼室１２から排気を外部に導くための排気ポートである。そして、シリンダヘッド１は、図２に示されるように、上述のポート部２や、上述の燃焼室１２となる半球形状等の窪みが形成されており、シリンダブロック（不図示）に組み付けられることで内燃機関（エンジン）を構成する。つまり、ポート部２は、シリンダヘッド１の内部に形成される通路であり、ポート部２によって、シリンダヘッド１の外部と燃焼室１２とが連通される。言い換えると、ポート部２は、シリンダヘッド１によって囲まれることで通路壁（ポート内壁２１）を形成すると共に、その通路の一方の端部（燃焼室開口２３）は燃焼室１２に開口し、他方の端部（外部開口２４）はシリンダヘッド１の外部に開口する。

また、図２に示されるように、シリンダヘッド１には、バルブシート５１や、バルブガイド５２、などの部品５が装着される。このため、ポート部２はこれらの部品５が装着される開口（バルブガイド用開口２７ｇ、不図示のインジェクタ用開口、燃焼室開口２３などの部品装着開口２７）を備えている。これらの部品５および部品装着開口２７について説明すると、バルブシート５１は、ポート部２の燃焼室開口２３の周囲に装着される部材である。そして、バルブシート５１は、吸気バルブや排気バルブといったバルブ（不図示）が着座した時に、バルブの傘部が密着するように構成されている。気密保持やバルブの熱をシリンダヘッドに逃がすといった役割もバルブシート５１は担っている。また、バルブガイド５２は燃焼室開口２３の上方（シリンダヘッド１の頂部側）に装着される部材であり、細い筒状の形状を有している。そして、バルブ（不図示）の装着時には、バルブによる燃焼室１２とポート部２との連通状態の開閉動作に伴って、バルブの傘部に連結されたバルブステム（バルブ軸）がバルブガイド５２の筒状の内面を摺動する。バルブステムは、傘部から、燃焼室開口２３の側からポート部２の内部を通って上方に伸びており、シリンダヘッド１に装着されたバルブガイド５２の筒状の内部に挿入された状態で設置される。このため、バルブガイド５２が設置されるための部品装着開口２７（バルブガイド用開口２７ｇ）をポート部２は備えると共に、このバルブガイド用開口２７ｇにバルブガイド５２が装着された場合には、バルブガイド５２の筒状の端部５２ｅがポート部２の内部に開口することになる。一方、インジェクタ（不図示）は燃料を噴射する装置であり、吸気ポートに燃料を噴射するエンジンでは、ポート部２（吸気ポート）は、インジェクタからの燃料がポート部２の内部に噴射されるために不図示の開口（インジェクタ用開口）を備える。

ポート部２は、ポート内壁２１と、両端の開口（燃焼室開口２３、外部開口２４）と、部品５の装着のための内部の開口（部品装着開口２７）とを備えている。さらに、図２に示されるように、ポート部２は、ポート内壁２１に沿って形成される樹脂層２２を断熱区間Ｚにおいて備えている。この断熱区間Ｚは、樹脂層２２が形成される任意の区間である。そして、この断熱区間Ｚに設けられる樹脂層２２により断熱効果を得ることができる。例えば、ポート部２が吸気ポートの場合には、シリンダヘッド１からの伝熱による吸気温の上昇を樹脂層２２によって抑制することができ、吸入効率の向上や耐ノック性の向上などを図ることができる。

以下、図２に示されるような樹脂層２２を備えるポート部２の製造方法を図１〜図５を用いて説明する。図１〜図５の例示では、ポート部２は吸気ポートであり、断熱区間Ｚは、吸気ポートの入口（ポート部２の外部開口２４）から出口（燃焼室開口２３）までのポート内壁２１となっている。つまり、ポート部２のポート内壁２１の全てに樹脂層２２が形成される。また、バルブシート５１とバルブガイド５２などの部品５は予め装着されており、後述する部品装着工程Ｐ４が既に実施されているものとする。なお、図３は、本発明の一実施形態に係る樹脂投入工程Ｐ１を説明するための図であり、図４は、本発明の一実施形態に係るブロー成形工程Ｐ２を説明するための図であり、図５は、本発明の一実施形態に係るトリミング工程Ｐ３を説明するための図となる。また、図６〜図７Ｂ、図１２における各工程（樹脂投入工程Ｐ１、ブロー成形工程Ｐ２、トリミング工程Ｐ３）も、下記に説明される同じ名前の各工程と同様となる。

図１のステップＳ１１は樹脂投入工程Ｐ１であり、図３に示されるように、ポート部２の内部に可塑化した樹脂を投入する工程である。この樹脂は熱可塑性樹脂であり、可塑化した樹脂（以下、溶融樹脂３）はいわゆるパリソンである。この樹脂（溶融樹脂３）は、例えば、主としてポリプロピレン樹脂（ＰＰ）を含む材料であっても良く、樹脂の成形後の強度を確保するために、ポリプロピレン樹脂にガラス繊維（ＧＦ）などの強化繊維を入れた複合材料であっても良い。あるいは、樹脂（溶融樹脂３）は、主としてポリアミド樹脂（ＰＡ）を含む材料であっても良く、同様にポリアミド樹脂にガラス繊維などの強化繊維を入れた複合材料であっても良い。これらの樹脂の熱伝導率は、シリンダヘッドを形成するアルミニウムに比べて非常に小さく、さらに、ポリプロピレン樹脂の方がポリアミド樹脂よりも熱伝導率が小さい。そして、断熱区間Ｚのポート内壁２１に、これらの樹脂からなる樹脂層２２が形成されることで、ポート部２に断熱構造が形成される。

また、溶融樹脂３（パリソン）はパイプ状の形状を有している。このパイプ形状の溶融樹脂３は、投入時において、その先端が閉じられることで袋状になっていても良いし、投入後において後述するブロー成形工程Ｐ２の前に閉じられることで袋状となっても良い。

そして、この樹脂投入工程Ｐ１では、図３に示されるように、ポート部２の一方の端部の開口から溶融樹脂３（パリソン）が投入される。図３の例示では、押し出し機９１によって、ポート部２の外部開口２４からその内部に溶融樹脂３が投入されている。このため、溶融樹脂３の燃焼室１２側の先端が閉じられて袋状となっている。また、図３の例示では、正面視のシリンダヘッド１が例示されており、横に向いたポート部２の外部開口２４に対して横から溶融樹脂３が投入されているが、実際の製造時においては、ポート部２の外部開口２４が上方に向くようにシリンダヘッド１が設置されていても良い。

ステップＳ１２はブロー成形工程Ｐ２であり、図４に示されるように、溶融樹脂３に空気などのガス（気体）を吹き込むことで、溶融樹脂３をポート内壁２１に沿うように膨張させる工程である。すなわち、袋状の溶融樹脂３の内部にガスを吹き込むことで溶融樹脂３は膨張していき、ポート内壁２１に接触するようになる。その後は、さらにガスが吹きこまれることによってポート内壁２１に溶融樹脂３が押し付けられ、溶融樹脂３の膨張はポート内壁２１によって阻害されることになる。すなわち、ポート内壁２１が溶融樹脂３のブロー成形の型となる。一方、図４の例示では、ポート部２の燃焼室開口２３は閉塞されておらず、吹き込まれるガスによって溶融樹脂３は膨張されることで、ポート部２を超えて燃焼室１２まで溶融樹脂３が侵入している。なお、他の幾つかの実施形態では、後述するストッパ６によって燃焼室開口２３が閉塞されていても良い。

ステップＳ１３はトリミング工程Ｐ３であり、図５に示されるように、このブロー成形工程Ｐ２において膨張した樹脂の全体から、断熱区間Ｚのポート内壁２１に沿って成形された樹脂を除いた部分（除去部分Ｄ）、が除去される。この除去されるべき除去部分Ｄについて図５を例に説明すると、図５の例示では、除去部分Ｄは、膨張された樹脂の複数箇所（Ｄ１〜Ｄ３）にある。まずは、燃焼室１２に侵入している部分Ｄ１は、ポート内壁２１に沿って形成される部分でもなく、除去部分Ｄに該当する。また、図５の例示では、ブロー成形工程Ｐ２の前に、バルブシート５１とバルブガイド５２とがシリンダヘッド１に既に装着されている。そして、このバルブガイド５２の装着によって覆われる部分Ｄ２がポート内壁２１の燃焼室開口２３の付近に存在している。このため、バルブシート５１を覆う部分も除去部分Ｄとなる。一方、図５の例示では、バルブガイド５２の一部はポート部２の内部に突出している。この突出しているバルブガイド５２の側壁および端部５２ｅからなる部分Ｄ３は、バルブガイド５２もポート内壁２１ではないので、バルブガイド５２を覆う部分も除去部分Ｄとなる。この部分Ｄ３の除去により、バルブガイド５２の端部５２ｅの開口を覆う樹脂も除去される。

これらの膨張された樹脂の除去部分Ｄの除去は、例えば、カッターなどの切除工具などにより切除することで行われても良いし、薬品や加熱、再加熱などにより溶かすことで行われても良い。また、除去部分Ｄの除去は、樹脂が可塑化している状態で行われても良いし、溶融樹脂３が冷えて固まった状態で行われても良い。また、バルブシート５１とバルブガイド５２には装着後に端面の加工が必要となる場合には、この端面加工をトリミング工程Ｐ３と同時に行っても良い。これによって、部品５の装着のための開口（部品装着開口２７）を覆う樹脂の除去と、その同一の開口に装着される部品５の端面の加工とが一緒に行われる。つまり、部品５（例えばバルブガイド５２）の端面の加工をしながら、部品５（例えばバルブガイド５２）の樹脂を同時に取り除くので、別々の工程として行うよりも作業工数を削減することができる。このように、膨張された樹脂から除去部分Ｄを除去することにより、断熱区間Ｚのポート内壁２１に樹脂層２２を備えるポート部２が製造される。
上記（５）の構成によれば、断熱区間外のポート内壁に形成された樹脂（溶融樹脂）を除去することで、ポート部の所望の区間に設けられた断熱区間に樹脂層を有するポート部を製造することができる。

なお、ポート部２に形成される樹脂層２２が所定の厚さを有するように、樹脂投入工程Ｐ１（Ｓ１１）とブロー成形工程Ｐ２（Ｓ１２）とを繰り返し行っても良いし、樹脂投入工程Ｐ１（Ｓ１１）とブロー成形工程Ｐ２（Ｓ１２）とトリミング工程Ｐ３（Ｓ１３）との一連の流れを繰り返し行っても良い。また、樹脂層が形成されたポート内壁２１と樹脂層２２との間に空間（空気層）を設けることで、断熱効果を高めても良い。

上記の構成によれば、ブロー成形によりポート部２の内周壁（ポート内壁２１）に断熱層が形成される。また、ブロー成形によって形成された樹脂層２２は、断熱区間Ｚの内周壁にだけ残され、それ以外は除去される。このため、ポート部２の形状に沿った樹脂層２２を様々なポート形状に適応して形成することができ、断熱区間Ｚに樹脂層２２を有するシリンダヘッド１のポート部２を製造することができる。

また、幾つかの実施形態では、上記で説明したように、シリンダヘッド１のポート部２の製造方法は、シリンダヘッド１に、バルブシート５１、バルブガイド５２のうちの少なくとも１つの部品５を装着する部品装着工程Ｐ４を備えている。これらの部品５は、シリンダヘッド１の所定の部分に圧入されるなどして装着される。
そして、部品装着工程Ｐ４を備える場合において、幾つかの実施形態では、図６に示されるように、部品装着工程Ｐ４は、ブロー成形工程Ｐ２の前に行われている。図６の例示では、樹脂投入工程Ｐ１の前に行われることで、シリンダヘッド１に予め装着されている。すなわち、シリンダヘッド１のポート部２の製造方法は、部品装着工程Ｐ４（ステップＳ６１）、樹脂投入工程Ｐ１（Ｓ６２）、ブロー成形工程Ｐ２（Ｓ６３）、トリミング工程Ｐ３（Ｓ６４）の順番で行われる。

上記の構成によれば、バルブシート５１、バルブガイド５２といった部品５が装着されるのがブロー成形工程Ｐ２の前であるため、これらの部品５の装着時において、圧入等される部品５と樹脂とが接触することによる樹脂層２２（溶融樹脂３）のずれを防止することができる。

また、部品装着工程Ｐ４を備える場合において、他の幾つかの実施形態では、図７Ａに示されるように、部品装着工程Ｐ４は、ブロー成形工程Ｐ２の後に行われる。すなわち、ブロー成形工程Ｐ２の実行時には、バルブシート５１やバルブガイド５２といった部品５はシリンダヘッド１には装着されておらず、膨張される溶融樹脂３によって、バルブガイド用開口２７ｇや燃焼室開口２３などの部品装着開口２７はそのまま覆うことになる。

この部品装着工程Ｐ４がブロー成形工程Ｐ２の後に行われる場合において、幾つかの実施形態では、図７Ａに示されるように、ブロー成形工程Ｐ２の後であって、トリミング工程Ｐ３の直後に行われても良い。すなわち、ブロー成形工程Ｐ２において膨張された樹脂（溶融樹脂３）は、トリミング工程Ｐ３によって除去部分Ｄが除去されており、その後に部品装着工程Ｐ４が行われる。図８〜図１０の例示を用いて具体的に説明すると、断熱区間Ｚはポート内壁２１の全体であり、シリンダヘッド１にはバルブシート５１とバルブガイド５２とが装着されることになっている。そして、図７ＡのステップＳ７１ａにおいて、部品５の装着がないまま、樹脂投入工程Ｐ１（図８参照）が行わる。引き続き、部品５の装着がないまま、ステップＳ７２ａにおいてブロー成形工程Ｐ２が行われる（図９参照）。なお、図９の例示では、燃焼室開口２３が閉塞されることなくブロー成形工程Ｐ２が行われているので、燃焼室１２まで樹脂が入り込んでいる。さらにステップＳ７３ａにおいて、部品５の装着がないままトリミング工程Ｐ３が行われ、除去部分Ｄがある場合には除去される（図１０参照）。図１０の例示における除去部分Ｄは、燃焼室１２まで入り込んでいる部分Ｄ１と、バルブシート５１の装着により覆われる部分Ｄ２と、バルブガイド用開口２７ｇを覆う部分Ｄ３となっており、いずれもポート内壁２１を形成する部分ではない。その後、ステップＳ７４ａにおいて、部品装着工程Ｐ４が行われる、バルブシート５１とバルブガイド５２が装着される（図２参照）。

また、上記の部品装着工程Ｐ４がブロー成形工程Ｐ２の後に行われる場合において、他の幾つかの実施形態では、図７Ｂに示されるように、部品装着工程Ｐ４は、ブロー成形工程Ｐ２の後であってトリミング工程Ｐ３の前に行われても良い。すなわち、シリンダヘッド１のポート部２の製造方法は、ステップＳ７１ｂの樹脂投入工程Ｐ１（図８参照）、ステップＳ７２ｂのブロー成形工程Ｐ２（図９参照）、ステップＳ７３ｂの部品装着工程Ｐ４、ステップＳ７４ｂのトリミング工程Ｐ３（図１０参照）の順番で行われる。この場合には、部品装着工程Ｐ４の実行時において、膨張された樹脂（溶融樹脂３）にバルブガイド用開口２７ｇや燃焼室開口２３が覆われていることになる。このため、部品装着工程Ｐ４をトリミング工程Ｐ３と並列して行っても良い。具体的には、部品５を圧入しながら、膨張された樹脂（溶融樹脂３）と部品５とが干渉する時や干渉直前に樹脂（溶融樹脂３）を除去してもよく、これを繰り返しながら部品５を装着しても良い。

上記の構成によれば、バルブシート５１、バルブガイド５２といった部品５が装着されるのがブロー成形工程Ｐ２の後であるため、ポート部２の内部に障害物がなく、断熱区間Ｚに樹脂層２２を容易に形成することができる。また、部品５を覆う樹脂を除去する必要もなく、工数を削減できる。

また、他の幾つかの実施形態では、図１、図６〜図７Ｂ、図１２に示されるように、シリンダヘッド１のポート部２の製造方法は、トリミング工程Ｐ３の後に、ポート部２の内部に圧縮空気を送り込む定着工程Ｐ５を、さらに備えている。この圧縮空気は、ファンやブロアにより空気を圧送することにより生成しても良い。この圧縮空気は加温されることで、熱可塑性樹脂からなる樹脂層２２を軟化することができる程度の温度を有していても良く、圧縮加温空気によって樹脂層を軟化させて押すことで、ポート内壁２１と樹脂層２２との接触面積の増加を図ることができる。

また、圧縮工程におけるポート部２の内部への圧縮空気の導入は、ポート部２の一方の端部の開口（燃焼室開口２３、外部開口２４）から行っても良いし、あるいは、部品５の装着のための開口（バルブガイド用開口２７ｇやインジェクタ用開口など）の１つから行っても良い。これらの開口の複数から行っても良い。
また、ポート部２の内部の部品５の装着のための開口（バルブガイド用開口２７ｇやインジェクタ用開口など）と、ポート部２の両端のそれぞれの開口（燃焼室開口２３、外部開口２４）のうちの少なくとも１つを特定口とし、この特定口を除いて閉塞すると共に、特定口からポート部２の内部に圧縮空気を送り込んでも良い。さらに、圧縮空気を加温し、圧縮加温空気によって樹脂層を軟化させて押すことで、ポート内壁２１と樹脂層２２との接触面積の増加を図っても良い。
上記の構成によれば、定着工程Ｐ５によりポート内壁と樹脂層との接触面積の増加を図ることで、ポート内壁により良く沿った樹脂層を備えるポート部２を製造することができる。

また、上述の実施形態では、断熱区間Ｚがポート部２の全体とされているが、これには限定されず、断熱区間Ｚはポート部２の一部区間であっても良い。すなわち、他の幾つかの実施形態では、図１１に示されるように、断熱区間Ｚは、燃焼室１２に開口するポート部２の燃焼室開口２３と、燃焼室開口２３とは異なるポート部２の端部に開口する外部開口２４と、の間におけるポート部２の一部区間に形成されている。つまり、ポート部２の全長Ｗは、断熱区間Ｚと非断熱区間Ｅとに区分される。

そして、この断熱区間Ｚがポート部２の一部区間にある場合において、幾つかの実施形態では、トリミング工程Ｐ３は、断熱区間外にあるポート内壁２１の溶融樹脂３を除去する区間外内壁樹脂除去工程を含む。すなわち、トリミング工程Ｐ３によって、非断熱区間Ｅのポート内壁２１を覆う樹脂は除去される。この除去にあたっては、上述したのと同様に、カッター等による切除や薬品などによる溶解によって除去されても良い。
上記の構成によれば、断熱区間外のポート内壁２１の溶融樹脂３を除去することで、ポート部２の所望の区間に設けられた断熱区間Ｚに樹脂層２２を有するポート部２を製造することができる。

また、この断熱区間Ｚがポート部２の一部区間にある場合において、他の幾つかの実施形態では、シリンダヘッド１のポート部２の製造方法は、図１２に示されるように、ポート部２を閉塞するストッパ６を断熱区間Ｚの一方の端部の開口側（燃焼室開口２３または外部開口２４）の端部に設置するストッパ設置工程Ｐ６を、さらに備える。また、樹脂投入工程Ｐ１では、ストッパ６が設置される前記端部とは異なる他の端部側に位置するポート部２の開口から溶融樹脂３を投入する（図１３〜図１５参照）。すなわち、上述の通り、樹脂投入工程Ｐ１では、ポート部２の一方の端部の開口から溶融樹脂３が投入されるが、投入時において溶融樹脂３がストッパと接触することにより、ストッパ６より先への溶融樹脂３の侵入が阻止されることになる。言い換えると、断熱区間Ｚにおけるポート内壁２１およびストッパ６が溶融樹脂３の成形のための型となる。

このストッパ６は、図１３に示されるように、ストッパ支持具６１を有しても良い。また、ストッパ支持具６１は、ストッパ６から分離可能に構成されても良く、ストッパ６をポート部２の内部に設置後に、ストッパ支持具６１をポート部２の内部に挿入しても良い。そして、このストッパ支持具６１によって、ストッパ６と溶融樹脂３が接触する接触面の反対側からストッパ６を支持されても良い。

以下、図１２に例示されるフローを図１３〜１５を用いて説明する。なお、図１３〜図１５の例示では、断熱区間Ｚは、ポート部２の外部開口２４を一方の端部とすると共に、他方の端部はバルブガイド用開口２７ｇ（不図示）の手前にある。このため、図１２には、部品装着工程Ｐ４は示されていない。

図１２のステップＳ１２１において、ストッパ設置工程Ｐ６が実行される。図１３〜図１５の例示では、ストッパ６は、断熱区間Ｚの外部開口２４と反対側の端部に設置されている。その後、ステップＳ１２２において、図１３に示されるように、樹脂投入工程Ｐ１が行われており、図１３の例示では、ポート部２の外部開口２４側からストッパ６に向けて溶融樹脂３が投入されている。ステップＳ１２３では、図１４に示されるようにブロー成形工程Ｐ２が行われ、膨張された溶融樹脂３は、断熱区間Ｚにおけるポート内壁２１とストッパ６の接触面の形状に沿って形成される。つまり、ストッパ６が型となって成形される部分Ｄ４を膨張された溶融樹脂３は有しており、この部分Ｄ４によってポート部２は閉塞されることになる。このポート部２の内部を閉塞する溶融樹脂３の部分Ｄ４は、ポート内壁２１に沿って形成される部分ではなく、除去部分Ｄとしてトリミング工程Ｐ３により除去されることになる。そして、ステップＳ１２４では、図１５に示されるようにトリミング工程Ｐ３が行われ、ストッパ６の表面（接触面）に形成された樹脂が除去される。このトリミング工程Ｐ３の実行時には、ストッパ６も取り外されて良い。

なお、上記ようにストッパ６を用いるなどにより、溶融樹脂３の周囲が成形のための型によって囲まれている場合には、吹き込むガスの圧力（ブロアー圧力）の変化を検出することで、ブロー成形工程Ｐ２の終了を判断しても良い。また、溶融樹脂３が投入されるポート部２の開口側にも非断熱区間Ｅが設けられている場合には、その非断熱区間Ｅにある溶融樹脂３も除去部分Ｄとしてトリミング工程Ｐ３で除去される。

上記の構成によれば、断熱区間Ｚにおける溶融樹脂３の投入側と反対側となる端部にストッパ６が設置される。これによって、ポート部２の一方の端部の開口から投入された溶融樹脂３は、ブロー成形工程Ｐ２において、ストッパ６より先で膨張されるのが阻止される。これによって、ポート部２の所望の区間に設けられた断熱区間Ｚに樹脂層２２を有するポート部２を製造することができる。

また、他の幾つかの実施形態では、図１１に示されるように、ポート部２は、ポート部２の外部開口２４から伸びる集合路２８に連結されるポート分岐部２５を備えることで、複数の分岐路２６を備えている。すなわち、ポート部２は、ポート分岐部２５においてポート部２から分岐して第１孔２３ａに接続する第１分岐路２６ａと、ポート分岐部２５においてポート部２から分岐して第２孔２３ｂに接続する第２分岐路２６ｂと、を少なくとも含んでいる（図６の例示では、分岐路２６は２つ）。そして、断熱区間Ｚは、ポート部２の外部開口２４からポート分岐部２５まで亘って形成されている。なお、第１孔２３ａと第２孔２３ｂは、燃焼室開口２３となる。また、ポート分岐部２５は、分岐路２６との連結部分であっても良いし、分岐路２６との連結部分を含む部分であっても良い。

上記の構成によれば、断熱区間Ｚにおいて、シリンダヘッド１からの伝熱によって吸気が温められることを防止することができる。これと共に、分岐路２６（第１分岐路２６ａ、第２分岐路２６ｂ）には樹脂層２２による断熱層がないため、燃料の気化を促進することができる。また、ストッパ６を用いる場合には、ポート分岐部２５においてストッパ６を位置決めすることができる。

また、他の幾つかの実施形態では、断熱区間Ｚにおけるポート内壁２１はエンボス部を有する。すなわち、断熱区間Ｚにおけるポート内壁２１には、少なくとも１つの小さな突起が設けられている領域（エンボス部）が存在している。このエンボス部は、断熱区間Ｚの一箇所に設けられても良いし、互いに離間された二箇所以上の複数部分に設けられても良い。具体的には、エンボス部は、例えば、断熱区間Ｚの両端部のどちらか一方の端部に設けられても良いし、両方の端部に設けられても良い。また、エンボス部における突起は、ポート内壁２１の全周に設けられても良いし、周方向に部分的に設けられても良い。
上記の構成によれば、エンボス部に樹脂層２２が係止されることで、ポート内壁２１から樹脂層２２が動くことを防止することができる。

本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、上述した実施形態に変形を加えた形態や、これらの形態を適宜組み合わせた形態も含む。

１ シリンダヘッド
１２ 燃焼室
２ ポート部
２１ ポート内壁
２２ 樹脂層
２３ 燃焼室開口
２３ａ 第１孔
２３ｂ 第２孔
２４ 外部開口
２５ ポート分岐部
２６ 分岐路
２６ａ 第１分岐路
２６ｂ 第２分岐路
２７ 部品装着開口
２７ｇ バルブガイド用開口
２８ 集合路
３ 溶融樹脂
５ 部品
５１ バルブシート
５２ バルブガイド
５２ｅ バルブガイドの端部
６ ストッパ
６１ ストッパ支持具
９１ 押し出し機
９２ 吹き込み機
Ｚ 断熱区間
Ｅ 非断熱区間
Ｗ ポート部の全長
Ｄ 除去部分
Ｐ１ 樹脂投入工程
Ｐ２ ブロー成形工程
Ｐ３ トリミング工程
Ｐ４ 部品装着工程
Ｐ５ 定着工程
Ｐ６ ストッパ設置工程

Claims (10)

1. ポート内壁に沿って形成される樹脂層を所定の断熱区間において有するシリンダヘッドのポート部の製造方法であって、
   前記ポート部の内部に可塑化した樹脂を投入する樹脂投入工程と、
   前記可塑化した樹脂にガスを吹き込むことで、前記樹脂を前記ポート内壁に沿うように膨張させるブロー成形工程と、
   前記ブロー成形工程において膨張した前記樹脂の全体から、前記断熱区間の前記ポート内壁に沿って成形された前記樹脂を除いた部分、を除去するトリミング工程と、を備えることを特徴とするシリンダヘッドのポート部の製造方法。
2. 前記シリンダヘッドに、バルブシート、バルブガイドのうちの少なくとも１つの部品を装着する部品装着工程をさらに備え、
   前記部品装着工程は、前記ブロー成形工程の前に行われることを特徴とする請求項１に記載のシリンダヘッドのポート部の製造方法。
3. 前記シリンダヘッドに、バルブシート、バルブガイドのうちの少なくとも１つの部品を装着する部品装着工程をさらに備え、
   前記部品装着工程は、前記ブロー成形工程の後に行われることを特徴とする請求項１に記載のシリンダヘッドのポート部の製造方法。
4. 前記トリミング工程は、
   前記断熱区間における前記部品の装着のための開口を覆う前記樹脂を除去する開口部除去工程と、
   前記部品の端面を加工する装着部品加工工程を含み、
   前記開口部除去工程と前記装着部品加工工程とは並行して行われることを特徴とする請求項２または３に記載のシリンダヘッドのポート部の製造方法。
5. 前記断熱区間は、燃焼室に開口する前記ポート部の燃焼室開口と、前記燃焼室開口とは異なる前記ポート部の端部に開口する外部開口と、の間における前記ポート部の一部区間に形成されており、
   前記トリミング工程は、前記断熱区間外にある前記ポート内壁の前記樹脂を除去する区間外内壁樹脂除去工程を含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のシリンダヘッドのポート部の製造方法。
6. 前記断熱区間は、前記シリンダヘッドに形成される燃焼室に開口する前記ポート部の燃焼室開口と、前記燃焼室開口とは異なる前記ポート部の端部に開口する外部開口と、の間における前記ポート部の一部区間に形成されており、
   シリンダヘッドのポート部の製造方法は、
   前記ポート部を閉塞するストッパを、前記断熱区間の一方の端部に設置するストッパ設置工程を、さらに備え、
   前記樹脂投入工程では、前記ストッパが設置される前記端部とは異なる他の端部側に位置する前記ポート部の開口から前記可塑化した樹脂を投入することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のシリンダヘッドのポート部の製造方法。
7. 前記ポート部は、ポート分岐部と、前記ポート分岐部において前記ポート部から分岐して第１孔に接続する第１分岐路と、前記ポート分岐部において前記ポート部から分岐して第２孔に接続する第２分岐路と、を少なくとも含み、
   前記断熱区間は、前記ポート部の前記外部開口から前記ポート分岐部まで亘って形成されていることを特徴とする請求項５または６に記載のシリンダヘッドのポート部の製造方法。
8. 前記トリミング工程の後に、前記ポート部の内部に圧縮空気を送り込む定着工程を、さらに備えることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載のシリンダヘッドのポート部の製造方法。
9. 前記断熱区間における前記ポート内壁はエンボス部を有することを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載のシリンダヘッドのポート部の製造方法。
10. 前記ポート部は吸気ポートであり、
    前記断熱区間は、前記吸気ポートの入口から所定範囲に亘って形成されることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載のシリンダヘッドのポート部の製造方法。
    

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