JP4591422B2 - シリンダヘッドおよびその検査方法 - Google Patents

Description

本発明は、シリンダヘッドおよびその検査方法に関する。

近年の内燃機関の高性能化にともない、内燃機関のシリンダヘッドに形成されるポート（吸・排気ポート）の位置精度への要求が厳しくなってきている。シリンダヘッドにおけるポートの位置の精度が悪ければ、吸気ポートの場合、流入空気量やタンブル等に悪影響を与えてしまう。したがって、シリンダヘッドにおけるポートの位置を精度よく管理することが要求されている。

しかし、ポート中子を用いてシリンダヘッドを鋳造すると、ポート中子のずれにより、シリンダヘッドにおけるポート位置がずれる可能性がある。従来、シリンダヘッドを鋳造する際のポート位置のずれを抑制するための技術として、シリンダヘッドを上下逆にした状態で鋳造を行う技術が公開されている（例えば、特許文献１参照）。
特開平０９−１７４１９６号公報

ところで、シリンダヘッド鋳造後に行うシリンダヘッドにおけるポートの位置精度の検査（ポート位置検査）は、ＣＴ等での検査が一般的であり、量産エンジンに対しては抜き取り検査を行っている。しかし、この場合、ポート位置検査を全てのシリンダヘッドに対して行うわけではないので、シリンダヘッドの各種の加工前の段階では、ポート位置精度が悪いシリンダヘッドを不良品として選別できない場合がある。したがって、良品のシリンダヘッドに対してだけではなく、そのような不良品のシリンダヘッドに対しても各種の加工を行う可能性がある。このため、不良品のシリンダヘッドへの加工に要したコストや労力が無駄になるという問題点がある。

本発明は、そのような問題点を鑑みてなされたものであり、ポート位置検査を容易かつ精度よく行うことできるようなシリンダヘッドおよびその検査方法を提供することを目的とする。

本発明は、上述の課題を解決するための手段を以下のように構成している。すなわち、本発明は、機関バルブのバルブガイドが支持されるバルブガイドボス部に、ポートに開口する凹部が形成されたシリンダヘッドであって、前記凹部には、当該シリンダヘッドにおけるポートの位置精度の検査の際にポートの３次元位置を求めるために利用される測定用の面が３つ設けられており、前記測定用の面が全て平面に形成されていることを特徴としている。

上記構成によれば、ポートの位置精度の検査の際、シリンダヘッドの粗材（鋳造後、各種の加工前のシリンダヘッド）の各測定用の面の位置の測定を容易かつ精度よく行うことができ、シリンダヘッドの粗材のポートの３次元位置を容易かつ精度よく求めることができる。これにより、シリンダヘッドの粗材のポートの位置が適正であるか否かの判定を容易かつ精度よく行うことが可能になる。したがって、鋳造によって量産される全てのシリンダヘッドの粗材に対してポート位置検査を行う場合であっても、短時間で済ませることが可能になる。

また、本発明は、上記構成のシリンダヘッドの検査方法であって、ポート中子を用いてシリンダヘッドを鋳造した後、シリンダヘッドへの各種の加工を行う前に、前記シリンダヘッドに設けられた基準位置に対する前記凹部の各測定用の面の位置を測定し、測定された前記基準位置に対する前記凹部の各測定用の面の位置の、設計上の位置に対するずれ量が所定範囲に含まれるか否かによって、シリンダヘッドのポートの位置が適正であるか否かを判定することを特徴としている。ここで、前記判定を少なくともシリンダヘッドの全ての吸気ポートに対して行うことが好ましい。

上記構成によれば、ポート位置検査に利用されるシリンダヘッドの粗材の各測定用の面が全て平面になっているので、各測定用の面の位置の測定を容易かつ精度よく行うことができ、シリンダヘッドの粗材のポートの３次元位置を容易かつ精度よく求めることができる。これにより、シリンダヘッドの粗材のポートの位置が適正であるか否かの判定を容易かつ精度よく行うことが可能になる。したがって、その判定をシリンダヘッドの粗材の全てのポートに対して行う場合であっても、短時間で済ませることが可能になり、不良品のシリンダヘッドの粗材の選別を短時間で済ませることが可能になる。また、鋳造によって量産される全てのシリンダヘッドの粗材に対してポート位置検査を行う場合であっても、短時間で済ませることが可能になる。

そして、鋳造によって量産される全てのシリンダヘッドの粗材に対してポート位置検査を行うので、シリンダヘッドの粗材のうち、ポートの位置精度が所定範囲外である不良品のシリンダヘッドの粗材を各種の加工を行う前に廃却することができる。このため、不良品のシリンダヘッドの粗材に対して、無駄な加工を行うことがなくなり、その分、コストの低減や、生産効率の向上を図ることができる。

また、シリンダヘッドの鋳造に用いる型へのフィードバックが可能になり、これにともなってシリンダヘッドの粗材のポートの位置精度の維持および向上を図ることができるようになる。そして、これにより、シリンダヘッドのポートの位置を高精度に管理することができるようになり、吸気ポートの場合、流入空気量、タンブル等を高精度に管理できるようになり、内燃機関の高性能化に寄与できる。また、吸気ポートの場合、流入空気量、タンブル等のエンジン間でのバラツキ（基差）を低減することができる。

本発明のシリンダヘッドおよびその検査方法によれば、シリンダヘッドのポート位置検査を容易かつ精度よく行うことできる。

本発明を実施するための最良の形態について添付図面を参照しながら説明する。

以下では、本発明のシリンダヘッドを自動車用Ｖ型８気筒エンジン（内燃機関）に適用した例について説明する。

まず、Ｖ型エンジン（以下、エンジンとも言う）の概略構成について説明する。図１は、クランク軸Ｃの軸心に沿った方向（気筒配列方向）でクランク軸Ｃの後端側から見たＶ型エンジンＥの概略構成を示す図である。

エンジンＥは、シリンダブロック１の上部にＶ型に突出した一対のバンク（気筒群）２Ｌ，２Ｒを有している。各バンク２Ｌ，２Ｒは、シリンダブロック１の上端部に設置されたシリンダヘッド３Ｌ，３Ｒと、その上端に取り付けられたヘッドカバー４Ｌ，４Ｒとをそれぞれ備えている。シリンダブロック１には、複数のシリンダ（気筒）５Ｌ，５Ｒ，・・・（例えば、各バンク２Ｌ，２Ｒに４つずつ）が所定の挟み角（例えば、９０°）をもって配設されている。これらシリンダ５Ｌ，５Ｒ，・・・の内部には、ピストン５１Ｌ，５１Ｒ，・・・が往復移動可能に収容されている。各ピストン５１Ｌ，５１Ｒ，・・・は、コネクティングロッド５２Ｌ，５２Ｒ，・・・を介してクランク軸Ｃに動力伝達可能に連結されている。シリンダブロック１の下側には、クランクケース６が取り付けられている。シリンダブロック１内の下部からクランクケース６の内部に亘る空間がクランク室６１となっている。また、クランクケース６のさらに下側にはオイル溜まり部となるオイルパン６２が配設されている。

この例では、シリンダヘッド３Ｌ，３Ｒは分割構造となっている。詳しくは、シリンダブロック１の上面に取り付けられるシリンダヘッド本体３７Ｌ，３７Ｒと、このシリンダヘッド本体３７Ｌ，３７Ｒの上側に組み付けられるカムシャフトハウジング３８Ｌ，３８Ｒとによりシリンダヘッド３Ｌ，３Ｒが構成されている。

シリンダヘッド３Ｌ，３Ｒのシリンダヘッド本体３７Ｌ，３７Ｒには、各燃焼室７６Ｌ，７６Ｒに連通する吸気ポート３１Ｌ，３１Ｒと排気ポート３３Ｌ，３３Ｒとが形成されている。吸気ポート３１Ｌ，３１Ｒは、各シリンダ５Ｌ，５Ｒごとに一対ずつ形成されている。また、排気ポート３３Ｌ，３３Ｒは、各シリンダ５Ｌ，５Ｒごとに一対ずつ形成されている。各燃焼室７６Ｌ，７６Ｒの頂部には、点火プラグ（図示略）がそれぞれ配設されている。

シリンダヘッド本体３７Ｌ，３７Ｒには、吸気ポート３１Ｌ，３１Ｒを開閉するための吸気バルブ３２Ｌ，３２Ｒ、および、排気ポート３３Ｌ，３３Ｒを開閉するための排気バルブ３４Ｌ，３４Ｒがそれぞれ組み付けられている。また、シリンダヘッド本体３７Ｌ，３７Ｒには、吸気バルブ３２Ｌ，３２Ｒの開閉作動をガイドする吸気バルブガイド８１Ｌ，８１Ｒ、および、排気バルブ３４Ｌ，３４Ｒの開閉作動をガイドする排気バルブガイド８２Ｌ，８２Ｒがそれぞれ設けられている。

吸気バルブ３２Ｌ，３２Ｒのバルブステムの上端部と、ラッシュアジャスタ４３Ｌ，４３Ｒとの間には、ローラロッカアーム４４Ｌ，４４Ｒが揺動可能に配置されている。また、吸気バルブ３２Ｌ，３２Ｒのバルブステムの周囲には、バルブスプリング４５Ｌ，４５Ｒが設けられており、バルブスプリング４５Ｌ，４５Ｒの弾性力によって吸気バルブ３２Ｌ，３２Ｒが吸気ポート３１Ｌ，３１Ｒを閉じる方向に付勢されている。排気バルブ３４Ｌ，３４Ｒについても同様に、ローラロッカアーム４８Ｌ，４８Ｒ、バルブスプリング４９Ｌ，４９Ｒ、ラッシュアジャスタ４７Ｌ，４７Ｒが設けられており、バルブスプリング４９Ｌ，４９Ｒの弾性力によって排気バルブ３４Ｌ，３４Ｒが排気ポート３３Ｌ，３３Ｒを閉じる方向に付勢されている。

そして、シリンダヘッド３Ｌ，３Ｒのカムシャフトハウジング３８Ｌ，３８Ｒとヘッドカバー４Ｌ，４Ｒとの間に形成されたカム室４１Ｌ，４１Ｒに配置されたカムシャフト３５Ｌ，３５Ｒ，３６Ｌ，３６Ｒの回転によって、ローラロッカアーム４４Ｌ，４４Ｒ，４８Ｌ，４８Ｒが揺動され、各バルブ３２Ｌ，３２Ｒ，３４Ｌ，３４Ｒの開閉動作が行われるようになっている。

シリンダヘッド本体３７Ｌ，３７Ｒの各バンク２Ｌ，２Ｒの内側（バンク間側）の上部には、各バンク２Ｌ，２Ｒに対応する吸気マニホールド７Ｌ，７Ｒがそれぞれ装着されており、各吸気ポート３１Ｌ，３１Ｒに吸気マニホールド７Ｌ，７Ｒの下流端が連通している。一方、シリンダヘッド本体３７Ｌ，３７Ｒの各バンク２Ｌ，２Ｒの外側には、各バンク２Ｌ，２Ｒに対応する排気マニホールド（図示略）がそれぞれ取り付けられており、各排気ポート３３Ｌ，３３Ｒに排気マニホールドの上流端が連通している。

シリンダヘッド本体３７Ｌ，３７Ｒの吸気ポート３１Ｌ，３１Ｒには、ポート噴射インジェクタ（ポート噴射燃料噴射弁）７５Ｌ，７５Ｒがそれぞれ設けられている。ポート噴射インジェクタ７５Ｌは、シリンダ５Ｌごとの一対の吸気ポート３１Ｌに対しそれぞれ１つずつ設けられている。ポート噴射インジェクタ７５Ｒについても同様である。ポート噴射インジェクタ７５Ｌ，７５Ｒからの燃料噴射時にあっては、このポート噴射インジェクタ７５Ｌ，７５Ｒから噴射された燃料が吸気マニホールド７Ｌ，７Ｒ内に導入された空気と混合されて混合気となり、その混合気が吸気バルブ３２Ｌ，３２Ｒの開弁にともなって燃焼室７６Ｌ，７６Ｒに導入されることになる。また、この例では、シリンダヘッド本体３７Ｌ，３７Ｒに筒内直噴インジェクタ（筒内直噴燃料噴射弁）７８Ｌ，７８Ｒがそれぞれ設けられている。筒内直噴インジェクタ７８Ｌ，７８Ｒからの燃料噴射時にあっては、燃焼室７６Ｌ，７６Ｒへ燃料が直接噴射されるようになっている。

なお、ポート噴射インジェクタ７５Ｌ，７５Ｒおよび筒内直噴インジェクタ７８Ｌ，７８Ｒの燃料噴射形態の一例として、エンジンＥの低中負荷時には、両インジェクタ７５Ｌ，７５Ｒ，７８Ｌ，７８Ｒからの燃料噴射を行って均質な混合気を生成し、燃費の改善および低エミッション化を図るようにする。また、エンジンＥの高負荷時には、筒内直噴インジェクタ７８Ｌ，７８Ｒのみからの燃料噴射を行って吸気冷却効果による充填効率の向上およびノッキングの抑制を図るようにしている。ただし、これらインジェクタ７５Ｌ，７５Ｒ，７８Ｌ，７８Ｒの燃料噴射形態としてはこれに限るものではない。

次に、エンジンＥに備えられるシリンダヘッド３Ｌ，３Ｒのシリンダヘッド本体３７Ｌ，３７Ｒについて詳しく説明する。シリンダヘッド本体３７Ｌ，３７Ｒの構成は同様であるので、ここでは一方のバンク２Ｌのシリンダヘッド本体３７Ｌについて代表して説明する。図２は、一方のバンク２Ｌのシリンダヘッド本体３７Ｌの燃焼室側の部分を拡大して示す断面図である。図３は、シリンダヘッド本体３７Ｌを上下方向に沿った方向で下側から見た図、図４は、シリンダヘッド本体３７Ｌを短手方向に沿った方向で吸気ポート側から見た図である。図５は、シリンダヘッド本体３７Ｌの吸気ポート３１Ｌ周辺を示す斜視図、図６は、図３におけるＸ−Ｘ線で切断した断面の一部を示す部分断面図である。図７は、シリンダヘッド本体３７Ｌの吸気ポート３１Ｌを長手方向に沿った方向から見た図、図８は、シリンダヘッド本体３７Ｌの吸気ポート３１Ｌを短手方向に沿った方向から見た図である。なお、図２〜図８では、シリンダヘッド本体３７Ｌの上下の面３９Ｌ，４０Ｌを水平な状態とした場合のシリンダヘッド本体３７Ｌ、吸気ポート３１Ｌ等を示している。また、シリンダヘッド本体３７Ｌの上面（カムシャフトハウジング３８Ｌの取付面）３９Ｌに直交する方向を「上下方向」、気筒配列方向に沿った方向を「長手方向」、上下方向および長手方向に直交する方向を「短手方向」として説明する。

シリンダヘッド本体３７Ｌには、上述したように、シリンダ５Ｌごとに一対の吸気ポート３１Ｌと一対の排気ポート３３Ｌが設けられている。シリンダ５Ｌごとの一対の吸気ポート３１Ｌは、二股形状に形成されている。具体的には、一対の吸気ポート３１Ｌの上流側（吸気マニホールド７Ｌ側）の部分は共通の通路になっているが、途中で分岐されており、下流側（燃焼室７６Ｌ側）の部分は別々の通路になっている。そして、一対の吸気ポート３１Ｌの長手方向の中心位置に対し、これら一対の吸気ポート３１Ｌは互いに対称な形状になっている。また、シリンダ５Ｌごとの一対の排気ポート３３Ｌも同様に二股形状になっている。吸気ポート３１Ｌおよび排気ポート３３Ｌの下流端には、バルブシート４２Ｌ，４６Ｌがそれぞれ設けられている。

吸気ポート３１Ｌは、各バンク２Ｌ，２Ｒの内側の上部に設けられる吸気マニホールド７Ｌに連通するように、図１ではほぼ上方に向けて延びている。各吸気ポート３１Ｌの上流側の部分が、各バンク２Ｌ，２Ｒの内側に向けて張り出すように形成された張り出し部となっている。そして、この張り出し部が、吸気ポート３１Ｌの上流側に接続される吸気マニホールド７Ｌが装着される吸気マニホールド装着部７１Ｌとなっている。一方、排気ポート３３Ｌは、各バンク２Ｌ，２Ｒの外側に設けられる排気マニホールドに連通するように、図１では斜め下方に向けて延びている。

また、シリンダヘッド本体３７Ｌには、上述したように、吸気バルブガイド８１Ｌと排気バルブガイド８２Ｌとが設けられている。吸気バルブガイド８１Ｌは、筒状の部材であって、バルブガイドボス部８３Ｌに形成されたバルブガイド孔８５Ｌ内に挿入されて取り付けられている。吸気バルブガイド８１Ｌ内には、吸気バルブ３２Ｌのバルブステムが摺動可能な状態で挿入されるようになっている。そして、バルブガイドボス部８３Ｌの下部には、吸気ポート３１Ｌの下流側の部分に連通する凹部（空間）９１Ｌが形成されている。凹部９１Ｌ内には、吸気バルブガイド８１Ｌの先端部が突出されている。凹部９１Ｌの詳細については後述する。

排気バルブガイド８２Ｌも同様に、筒状の部材であって、バルブガイドボス部８４Ｌに形成されたバルブガイド孔８６Ｌ内に挿入されて取り付けられており、この排気バルブガイド８２Ｌ内に排気バルブ３４Ｌのバルブステムが摺動可能な状態で挿入される。また、バルブガイドボス部８４Ｌの下部には、排気ポート３３Ｌに連通する凹部（空間）９２Ｌが形成されており、凹部９２Ｌ内には、排気バルブガイド８２Ｌの先端部が突出されている。

シリンダヘッド本体３７Ｌには、ポート噴射インジェクタ７５Ｌを支持する支持部８７Ｌが形成されている。支持部８７Ｌは、二股形状の一対の吸気ポート３１Ｌの分岐位置よりも上流側であって、吸気ポート３１Ｌの上方に設けられている。支持部８７Ｌの下方には、吸気ポート３１Ｌに連通する凹部（空間）８８Ｌが形成されている。凹部８８Ｌ内には、ポート噴射インジェクタ７５Ｌの先端部が突出されている。また、シリンダヘッド本体３７Ｌには、筒内直噴インジェクタ７８Ｌを支持する支持部８９Ｌが形成されている。支持部８９Ｌは、吸気ポート３１Ｌの下方に設けられている。

上述の吸気バルブガイド８１Ｌのバルブガイドボス部８３Ｌの凹部９１Ｌは、後述するポート位置検査用の凹部として設けられている。凹部９１Ｌは、バルブガイドボス部８３Ｌの内側に配置され、吸気ポート３１Ｌの下流側の部分に開口されている。凹部９１Ｌは、４つの内壁面からなるほぼ三角柱状に形成されており、長手方向に沿った方向から見た形状がほぼ三角形になっている。具体的には、凹部９１Ｌの長手方向両側の内壁面９３Ｌ，９４Ｌは、ほぼ平行に設けられており、ほぼ三角形の平面になっている。外側の内壁面９３Ｌは、クランク軸Ｃの軸心に直交する平面に対し平行な平面になっている。一方、内側の内壁面９４Ｌは、型抜きのための抜き勾配を考慮して、内壁面９３Ｌに対し若干傾斜して設けられており、クランク軸Ｃの軸心に直交する平面に対しほぼ平行な平面になっている。また、凹部９１Ｌの上側の内壁面９５Ｌは、ほぼ矩形の平面になっている。内壁面９５Ｌは、シリンダヘッド本体３７Ｌの上面３９Ｌに平行な面になっている。また、凹部９１Ｌのもう１つの内壁面、つまり、図８で手前側に見える内壁面９６Ｌは、ほぼ矩形の平面になっている。内壁面９６Ｌは、クランク軸Ｃの軸心に平行な面になっている。

凹部９１Ｌの内壁面９３Ｌ，９５Ｌ，９６Ｌには、ポート位置検査用の測定箇所９７Ｌ，９８Ｌ，９９Ｌが設けられている。ポート位置検査用の測定箇所９７Ｌ，９８Ｌ，９９Ｌは、後述する３次元測定機１１１による位置測定を行う際（図９）、３次元測定機１１１のプローブ（触針）１１２を当てる箇所になっている。そして、測定箇所９７Ｌに３次元測定機１１１のプローブ１１２を当てることによって、後述するポート位置検査用の基準位置に対する測定箇所９７Ｌの長手方向の位置を測定することができる。測定箇所９８Ｌに３次元測定機１１１のプローブ１１２を当てることによって、基準位置に対する測定箇所９８Ｌの上下方向の位置を測定することができる。測定箇所９９Ｌに３次元測定機１１１のプローブ１１２を当てることによって、基準位置に対する測定箇所９９Ｌの短手方向の位置を測定することができる。

ここで、シリンダヘッド本体３７Ｌに設けられるポート位置検査用の基準位置について、図３〜図６により説明する。ポート位置検査用の基準位置は、シリンダヘッド本体３７Ｌのポート位置検査の際、シリンダヘッド本体３７Ｌの吸気ポート３１Ｌの３次元位置を測定するための基準となる位置であり、シリンダヘッド本体３７Ｌの粗材基準となる位置である。この例では、ポート位置検査用の基準位置は、長手方向、短手方向および上下方向についてそれぞれ設けられている。具体的には、次に述べる凹部１０１Ｌの内壁面１０２Ｌが長手方向の基準位置（基準面）になっており、平面部１０３Ｌの側面１０４Ｌが短手方向の基準位置（基準面）になっており、凹部１０５Ｌの内壁面１０６Ｌが上下方向の基準位置（基準面）になっている。

凹部１０１Ｌは、シリンダヘッド本体３７Ｌの吸気ポート３１Ｌの吸気マニホールド装着部７１Ｌ側の内壁を窪ませて形成されている。この例では、凹部１０１Ｌは、シリンダヘッド本体３７Ｌの長手方向の中央部に位置する２つの吸気ポート３１Ｌにそれぞれ１つずつ設けられている。そして、長手方向の基準位置である凹部１０１Ｌの内壁面１０２Ｌは、長手方向に直交する面になっている。

凹部１０５Ｌは、シリンダヘッド本体３７Ｌの下面（シリンダブロック１への取付面）４０Ｌの周縁部を上方に窪ませて形成されている。この例では、凹部１０５Ｌは、シリンダヘッド本体３７Ｌの下面４０Ｌの吸気ポート３１側に２つ、排気ポート３３側に１つ、それぞれ設けられている。そして、上下方向の基準位置である凹部１０５Ｌの内壁面１０６Ｌは、上下方向に直交する面になっている。

平面部１０３Ｌの側面１０４Ｌは、シリンダヘッド本体３７Ｌの下面４０Ｌから垂直に立ち上がる面に形成されている。この例では、平面部１０３Ｌは、シリンダヘッド本体３７Ｌの吸気ポート３１側に２つ設けられている。平面部１０３Ｌは、凹部１０５Ｌに連続して設けられている。そして、短手方向の基準位置である平面部１０３Ｌの側面１０４Ｌは、短手方向に直交する面になっている。

上述したような構成のシリンダヘッド本体３７Ｌは、例えば、アルミニウム合金等からなり、鋳造によって成形される。このとき、吸・排気ポート３１Ｌ，３３Ｌおよび上述の凹部９１Ｌ，９２Ｌは、砂型等のポート中子によって形成される。この場合、吸気ポート３１Ｌを形成するポート中子としては、図７、図８に示す吸気ポート３１Ｌの形状に対応した形状のものが用いられる。またこのとき、上述した凹部１０１Ｌ，１０５Ｌ、および、平面部１０３Ｌもシリンダヘッド本体３７Ｌに形成される。

そして、シリンダヘッド本体３７Ｌの鋳造後、シリンダヘッド本体３７Ｌのポート位置検査を行って、その結果、良品と判定されたシリンダヘッド本体３７Ｌに対し、各種の加工、例えば、バルブシート４２Ｌ，４６Ｌを形成する加工、バルブガイド８１Ｌ，８２Ｌを形成する加工等の各種の加工を行う。この場合、バルブガイドボス部８３Ｌに設けられるバルブガイド孔８５Ｌは、ドリル加工によって燃焼室７６Ｌ側から開口されるが、凹部９１Ｌの内壁面９５Ｌが平面であるため、その加工を精度よく行うことが可能になる。

なお、ポート位置検査後、各種の加工に先立って、良品と判定されたシリンダヘッド本体３７Ｌに各種加工の基準位置となる基準孔１０８Ｌを形成する。基準孔１０８Ｌは、上述したポート位置検査用の基準位置を基準にして、具体的には、長手方向の基準位置である凹部１０１Ｌの内壁面１０２Ｌおよび短手方向の基準位置である平面部１０３Ｌの側面１０４Ｌを基準にして形成される。この例では、基準孔１０８Ｌは、シリンダヘッド本体３７Ｌの上部の長手方向両端部に１つずつ設けられている。基準孔１０８Ｌの上面は、シリンダヘッド本体３７Ｌの上面３９Ｌと同一平面となっており、各種加工の上下方向の基準位置（基準面）となっている。また、一方の基準孔１０８Ｌの中心位置１０９Ｌは、各種加工の長手方向および短手方向の基準位置となっている。

次に、シリンダヘッドの検査方法について説明する。ここで言うシリンダヘッドの検査は、シリンダヘッドにおけるポートの位置精度の検査（ポート位置検査）のことであり、ここでは、ポート位置検査をシリンダヘッド本体３７Ｌ，３７Ｒにおける吸気ポート３１Ｌ，３１Ｒについて行う場合について説明する。シリンダヘッド本体３７Ｌ，３７Ｒの構成は同様であるので、ここでは一方のバンク２Ｌのシリンダヘッド本体３７Ｌについて代表して説明する。

ポート位置検査は、鋳造後のシリンダヘッド本体３７Ｌが良品であるか、不良品であるかを選別するために行う検査である。図９に示すように、ポート位置検査を行うための検査装置１１０は、シリンダヘッド本体３７Ｌの吸気ポート３１Ｌの位置を測定する測定装置、ポート位置検査に関する各種の処理を制御する制御装置１１３等を有している。以下では、ポート検査装置における測定装置を３次元測定機１１１とした場合について説明する。３次元測定機１１１では、そのプローブ（触針）１１２を移動させて被検査物（ここでは、シリンダヘッド本体３７Ｌ）に当てると、プローブが当たった位置、言い換えれば、プローブが移動した距離に応じて被検査物の位置を測定するようになっている。

ポート位置検査は、シリンダヘッド本体３７Ｌの鋳造後、シリンダヘッド本体３７Ｌへの各種の加工に先立って行う。以下では、鋳造後、各種の加工前のシリンダヘッド本体３７Ｌを、シリンダヘッド本体３７Ｌの粗材と言う。ポート位置検査は、鋳造された全てのシリンダヘッド本体３７Ｌの粗材に対して行う。また、ポート位置検査は、シリンダヘッド本体３７Ｌの粗材の全ての吸気ポート３１Ｌに対して行う。シリンダヘッド本体３７Ｌの粗材には、吸気ポート３１Ｌが８つ設けられているので、例えば、長手方向の一端に位置する吸気ポート３１Ｌから順にポート位置検査を行う。

ポート位置検査では、３次元測定機１１１によってシリンダヘッド本体３７Ｌの粗材の吸気ポート３１Ｌの位置を測定し、この３次元測定機１１１の測定結果に基づいてシリンダヘッド本体３７Ｌの粗材が良品であるか、不良品であるかを選別する。以下、詳しく説明する。

３次元測定機１１１によるシリンダヘッド本体３７Ｌの粗材の吸気ポート３１Ｌの位置の測定は、バルブガイドボス部８３Ｌの凹部９１Ｌを利用して行う。具体的には、まず、３次元測定機１１１による測定を行うにあたり、シリンダヘッド本体３７Ｌの粗材の基準位置（内壁面１０２Ｌ，側面１０４Ｌ，内壁面１０６Ｌ）と３次元測定機１１１の基準位置との位置合わせを行いながらシリンダヘッド本体３７Ｌの粗材を３次元測定機１１１にセットする。この場合、シリンダヘッド本体３７Ｌの粗材の基準位置は、上述したように、長手方向、短手方向および上下方向についてそれぞれ設けられているので、長手方向、短手方向および上下方向についてそれぞれ３次元測定機１１１の基準位置との位置合わせを行う。このとき、シリンダヘッド本体３７Ｌの２箇所に設けられた凹部１０１Ｌの内壁面１０２Ｌを治具で挟むことによって長手方向の位置合わせを行う。また、シリンダヘッド本体３７Ｌの２箇所に設けられた平面部１０３Ｌの側面１０４Ｌ、および、３箇所に設けられた凹部１０５Ｌの内壁面１０６Ｌを、３次元測定機１１１の測定ステージに設けられた位置決め用の面にそれぞれ押し付けることによって、短手方向および上下方向の位置合わせを行う。そのセット後、プローブ１１２を移動させ、シリンダヘッド本体３７Ｌの粗材の長手方向の一端に位置する吸気ポート３１Ｌの燃焼室７６Ｌ側からプローブ１１２を挿入する。そして、プローブ１１２を凹部９１Ｌの内壁面９３Ｌ，９６Ｌ，９５Ｌに設けられているポート位置検査用の測定箇所９７Ｌ，９９Ｌ，９８Ｌにそれぞれ当接させる。

この場合、プローブを凹部９１Ｌの内壁面９３Ｌの測定箇所９７Ｌに当接させて、この測定箇所９７Ｌの長手方向の基準位置である内壁面１０２Ｌに対する長手方向の位置を測定する。これにより、測定箇所９７Ｌの長手方向の位置の情報が得られる。このとき、得られた測定箇所９７Ｌの長手方向の位置の情報は、制御装置１１３に送られる。

また、プローブを凹部９１Ｌの内壁面９６Ｌの測定箇所９９Ｌに当接させて、この測定箇所９９Ｌの短手方向の基準位置である側面１０４Ｌに対する短手方向の位置を測定する。これにより、測定箇所９９Ｌの短手方向の位置の情報が得られる。このとき、得られた測定箇所９９Ｌの短手方向の位置の情報は、制御装置１１３に送られる。

また、プローブを凹部９１Ｌの内壁面９５Ｌの測定箇所９８Ｌに当接させて、この測定箇所９８Ｌの上下方向の基準位置である内壁面１０６Ｌに対する上下方向の位置を測定する。これにより、測定箇所９８Ｌの上下方向の位置の情報が得られる。得られた測定箇所９８Ｌの上下方向の位置の情報は、制御装置１１３に送られる。

以上より、バルブガイドボス部８３Ｌの凹部９１Ｌの３次元位置（長手方向の位置，短手方向の位置，上下方向の位置）の情報が求められ、また、シリンダヘッド本体３７Ｌの粗材の吸気ポート３１Ｌの３次元位置の情報が求められる。このように、バルブガイドボス部８３Ｌの凹部９１Ｌを形成する３平面９３Ｌ，９６Ｌ，９５Ｌが、シリンダヘッド本体３７Ｌの粗材の吸気ポート３１Ｌの３次元位置の情報を求めるための測定用の面になっている。

そして、３次元測定機１１１によるシリンダヘッド本体３７Ｌの粗材の吸気ポート３１Ｌの位置の測定結果に基づいて、制御装置１１３は、シリンダヘッド本体３７Ｌの粗材の吸気ポート３１Ｌの位置が適正であるか否かを判定する。つまり、シリンダヘッド本体３７Ｌの粗材における吸気ポート３１Ｌの位置精度が良いか否かが判定される。ここでは、３次元測定機１１１によって測定されたシリンダヘッド本体３７Ｌの粗材の吸気ポート３１Ｌの位置（測定上の位置）を、設計上、予め定められたシリンダヘッド本体３７Ｌの吸気ポート３１Ｌの位置（設計上の位置）と対比する。その対比の結果、シリンダヘッド本体３７Ｌの粗材の吸気ポート３１Ｌの測定上の位置の設計上の位置に対するずれ量が予め定められた許容範囲に含まれている場合には、ずれ量が小さくシリンダヘッド本体３７Ｌの粗材の吸気ポート３１Ｌの位置が適正であると判定する。逆に、シリンダヘッド本体３７Ｌの粗材の吸気ポート３１Ｌの測定上の位置の設計上の位置に対するずれ量が予め定められた許容範囲に含まれていない場合には、ずれ量が大きくシリンダヘッド本体３７Ｌの粗材の吸気ポート３１Ｌの位置が適正ではないと判定する。

なお、シリンダヘッド本体３７Ｌの設計上の位置に関する情報、および、測定上の位置のずれ量の許容範囲に関する情報は、制御装置１１３に記憶されている。ここでは、制御装置１１３に、バルブガイドボス部８３Ｌの凹部９１Ｌの内壁面９３Ｌの測定箇所９７Ｌの長手方向の位置、凹部９１Ｌの内壁面９６Ｌの測定箇所９９Ｌの短手方向の位置、および、凹部９１Ｌの内壁面９５Ｌの測定箇所９８Ｌの上下方向の位置について、設計上の位置に関する情報、および、測定上の位置のずれ量の許容範囲に関する情報が記憶されている。

上述のシリンダヘッド本体３７Ｌの粗材の吸気ポート３１Ｌの測定上の位置と設計上の位置との対比は、長手方向、短手方向、および、上下方向についてそれぞれ行われる。具体的には、長手方向については、凹部９１Ｌの内壁面９３Ｌの測定箇所９７Ｌの測定上の位置が、設計上の位置とが対比される。対比の結果、凹部９１Ｌの内壁面９３Ｌの測定箇所９７Ｌの測定上の位置の設計上の位置に対するずれ量が許容範囲に含まれていない場合には、ずれ量が大きくシリンダヘッド本体３７Ｌの粗材の吸気ポート３１Ｌの位置が適正ではないと判定される。

短手方向については、凹部９１Ｌの内壁面９６Ｌの測定箇所９９Ｌの測定上の位置が、設計上の位置とが対比される。対比の結果、凹部９１Ｌの内壁面９６Ｌの測定箇所９９Ｌの測定上の位置の設計上の位置に対するずれ量が許容範囲に含まれていない場合には、ずれ量が大きくシリンダヘッド本体３７Ｌの粗材の吸気ポート３１Ｌの位置が適正ではないと判定される。

上下方向については、凹部９１Ｌの内壁面９５Ｌの測定箇所９８Ｌの測定上の位置が、設計上の位置とが対比される。対比の結果、凹部９１Ｌの内壁面９５Ｌの測定箇所９８Ｌの測定上の位置の設計上の位置に対するずれ量が許容範囲に含まれていない場合には、ずれ量が大きくシリンダヘッド本体３７Ｌの粗材の吸気ポート３１Ｌの位置が適正ではないと判定される。

このように、長手方向、短手方向、および、上下方向のいずれかの方向について、シリンダヘッド本体３７Ｌの粗材の吸気ポート３１Ｌの位置が適正ではないと判定された場合には、この吸気ポート３１Ｌの位置精度が悪く、このシリンダヘッド本体３７Ｌの粗材は不良品であると選別する。不良品であると選別したシリンダヘッド本体３７Ｌの粗材に対しては、以降の吸気ポート３１Ｌに対するポート位置検査、その後の各種の加工を行わないようにする。

一方、凹部９１Ｌの内壁面９３Ｌの測定箇所９７Ｌの測定上の位置の設計上の位置に対するずれ量が許容範囲に含まれている場合、かつ、凹部９１Ｌの内壁面９６Ｌの測定箇所９９Ｌの測定上の位置の設計上の位置に対するずれ量が許容範囲に含まれている場合、かつ、凹部９１Ｌの内壁面９５Ｌの測定箇所９８Ｌの測定上の位置の設計上の位置に対するずれ量が許容範囲に含まれている場合には、シリンダヘッド本体３７Ｌの粗材の吸気ポート３１Ｌの位置が適正であると判定される。この場合、この吸気ポート３１Ｌの位置精度が良く、この吸気ポート３１Ｌに対するポート位置検査を終了して、次の吸気ポート３１Ｌに対するポート位置検査を開始する。

次の吸気ポート３１Ｌに対するポート位置検査は、上述した吸気ポート３１Ｌの場合と同様にして行い、残りの吸気ポート３１Ｌに対しても同様のポート位置検査を順次行う。このようにしてシリンダヘッド本体３７Ｌの粗材の全ての吸気ポート３１Ｌに対してポート位置検査を行う。その結果、シリンダヘッド本体３７Ｌの粗材の全ての吸気ポート３１Ｌの位置が適正であれば、このシリンダヘッド本体３７Ｌの粗材は良品であると選別する。良品であると選別したシリンダヘッド本体３７Ｌの粗材に対しては、各種加工の基準位置となる基準孔１０８Ｌを形成し、その後、各種の加工を行うようにする。シリンダヘッド本体３７Ｌの粗材が複数ある場合には、上述のようなシリンダヘッド本体３７Ｌに対するポート位置検査を、全てのシリンダヘッド本体３７Ｌについて順次行うようにする。

ここで、上述したように、シリンダヘッド本体３７Ｌには、バルブガイドボス部８３Ｌの凹部９１Ｌの内壁面のうち、ポート位置検査に利用される内壁面９３Ｌ，９５Ｌ，９６Ｌが全て平面になっているので、３次元測定機１１１のプローブ１１２による測定箇所９７Ｌ，９８Ｌ，９９Ｌの位置の測定を容易かつ精度よく行うことができる。これにより、シリンダヘッド本体３７Ｌの粗材の吸気ポート３１Ｌの位置が適正であるか否かの判定を容易かつ精度よく行うことが可能になる。したがって、その判定をシリンダヘッド本体３７Ｌの粗材の全ての吸気ポート３１Ｌに対して行う場合であっても、短時間で済ませることが可能になり、不良品のシリンダヘッド本体３７Ｌの粗材の選別を短時間で済ませることが可能になる。また、鋳造によって量産される全てのシリンダヘッド本体３７Ｌの粗材に対してポート位置検査を行う場合であっても、短時間で済ませることが可能になる。

そして、鋳造によって量産される全てのシリンダヘッド本体３７Ｌの粗材に対してポート位置検査を行うので、シリンダヘッド本体３７Ｌの粗材のうち、吸気ポート３１Ｌの位置精度が所定範囲外である不良品のシリンダヘッド本体３７Ｌの粗材を各種の加工を行う前に廃却することができる。このため、不良品のシリンダヘッド本体３７Ｌの粗材に対して、無駄な加工を行うことがなくなり、その分、コストの低減や、生産効率の向上を図ることができる。

また、シリンダヘッド本体３７Ｌの鋳造に用いる型へのフィードバックが可能になり、これにともなってシリンダヘッド本体３７Ｌの粗材の吸気ポート３１Ｌの位置精度の維持および向上を図ることができるようになる。そして、これにより、シリンダヘッド本体３７Ｌの吸気ポート３１Ｌの位置を高精度に管理することができ、流入空気量、タンブル等を高精度に管理できるようになり、エンジンＥの高性能化に寄与できる。また、流入空気量、タンブル等のエンジン間でのバラツキ（基差）を低減することができる。さらに、凹部９１Ｌをバルブガイドボス部８３Ｌに形成しているので、吸気ポート３１Ｌにおける吸気流れに影響を与えることはない。

上述した例では、ポート位置検査をシリンダヘッド本体３７Ｌの粗材の吸気ポート３１Ｌについて行う場合について説明したが、シリンダヘッド本体３７Ｌの粗材の排気ポート３３Ｌについても、同様のポート位置検査を行ってもよい。この場合、排気バルブガイド８２Ｌのバルブガイドボス部８４Ｌの下部に形成された凹部９２Ｌにシリンダヘッド本体３７Ｌの粗材の排気ポート３３Ｌの３次元位置を求めるための測定用平面を形成して、この測定用平面を利用して、ポート位置検査を行うことができる。ここで、流入空気量、タンブル等の高精度に管理するには、少なくともシリンダヘッド本体３７Ｌの粗材の全ての吸気ポート３１Ｌに対して行うことが好ましい。

ポート位置検査用の測定箇所９７Ｌ，９８Ｌ，９９Ｌが設けられている凹部９１Ｌの内壁面９３Ｌ，９５Ｌ，９６Ｌの全領域が平面になっている場合について説明したが、凹部９１Ｌの内壁面９３Ｌ，９５Ｌ，９６Ｌのうち、測定箇所９７Ｌ，９８Ｌ，９９Ｌの周囲の一部の領域だけを平面に形成してもよい。つまり、凹部９１Ｌの内壁面９３Ｌ，９５Ｌ，９６Ｌの一部に測定用平面を形成してもよい。

また、上述した例では、シリンダヘッド本体３７Ｌのポート位置検査用の基準位置がシリンダヘッド本体３７Ｌの粗材基準（内壁面１０２Ｌ，側面１０４Ｌ，内壁面１０６Ｌ）である場合について説明した。言い換えれば、シリンダヘッド本体３７Ｌの粗材基準を利用してシリンダヘッド本体３７Ｌの吸気ポート３１Ｌの３次元位置を測定する場合について説明したが、加工基準である基準孔１０８Ｌを利用してシリンダヘッド本体３７Ｌの吸気ポート３１Ｌの３次元位置を測定してもよい。

この場合、シリンダヘッド本体３７Ｌの鋳造後、ポート位置検査およびシリンダヘッド本体３７Ｌへの各種加工に先立って、ポート位置検査および各種加工の基準位置となる基準孔１０８Ｌを形成する。基準孔１０８Ｌは、シリンダヘッド本体３７Ｌの粗材の長手方向の基準位置である内壁面１０２Ｌおよび短手方向の基準位置である側面１０４Ｌを基準にして形成される。基準孔１０８Ｌの上面が、シリンダヘッド本体３７Ｌの粗材の上面３９Ｌと同一平面となっており、ポート位置検査および各種加工の上下方向の基準位置（基準面）となる。また、一方の基準孔１０８Ｌの中心位置１０９Ｌが、ポート位置検査および各種加工の長手方向および短手方向の基準位置となる。このように、シリンダヘッド本体３７Ｌの粗材に基準孔１０８Ｌを開けた後、シリンダヘッド本体３７Ｌの粗材のポート位置検査を行って、その結果、良品と判定されたシリンダヘッド本体３７Ｌに対し各種加工を行う。

また、上述した例では、検査装置１１０の３次元測定機１１１が接触式のプローブを有する場合について説明したが、Ｘ線やレーザ光をプローブとして用いる非接触式の３次元測定機を備えた検査装置によってポート位置検査を行ってもよい。

シリンダヘッド３Ｌ，３Ｒがシリンダヘッド本体３７Ｌ，３７Ｒとカムシャフトハウジング３８Ｌ，３８Ｒとの分割構造となっている場合について説明したが、シリンダヘッドを分割構造とせずに、カムシャフトハウジングを備えない構造としてもよい。

シリンダヘッド本体３７Ｌ，３７Ｒにポート噴射インジェクタ７５Ｌ，７５Ｒおよび筒内直噴インジェクタ７８Ｌ，７８Ｒが設けられた場合について説明したが、いずれか一方のインジェクタだけをシリンダヘッド本体３７Ｌ，３７Ｒに設ける構成としてもよい。

エンジンがＶ８エンジンである場合について説明したが、Ｖ型エンジンの気筒数は特に限定されず、例えば、Ｖ６エンジンであってもよい。また、Ｖ型エンジン以外の型式のエンジン、例えば、直列型エンジンや水平対向型エンジンであってもよい。

本実施形態に係るＶ型エンジンＥをクランク軸Ｃの軸心に沿った方向から見た図である。 一方のバンクのシリンダヘッド本体の燃焼室側の部分を拡大して示す断面図である。 一方のバンクのシリンダヘッド本体を上下方向に沿った方向で下側から見た図である。 一方のバンクのシリンダヘッド本体を短手方向に沿った方向で吸気ポート側から見た図である。 一方のバンクのシリンダヘッド本体の吸気ポート周辺を示す斜視図である。 図３におけるＸ−Ｘ線で切断した断面の一部を示す部分断面図である。 一方のバンクのシリンダヘッド本体の吸気ポートを長手方向に沿った方向から見た図である。 一方のバンクのシリンダヘッド本体の吸気ポートを短手方向に沿った方向から見た図である。 シリンダヘッド本体のポート位置検査を行う検査装置の概略構成を示す図である。

符号の説明

Ｅ Ｖ型エンジン
３Ｌ，３Ｒ シリンダヘッド
３１Ｌ，３１Ｒ 吸気ポート
３７Ｌ，３７Ｒ シリンダヘッド本体
８１Ｌ，８１Ｒ 吸気バルブガイド
８３Ｌ，８３Ｒ バルブガイドボス部
９１Ｌ，９１Ｒ 凹部
９３Ｌ，９５Ｌ，９６Ｌ，９３Ｒ，９５Ｒ，９６Ｒ 内壁面

Claims (3)

1. 機関バルブのバルブガイドが支持されるバルブガイドボス部に、ポートに開口する凹部が形成されたシリンダヘッドであって、
   前記凹部には、当該シリンダヘッドにおけるポートの位置精度の検査の際にポートの３次元位置を求めるために利用される測定用の面が３つ設けられており、前記測定用の面が全て平面に形成されていることを特徴とするシリンダヘッド。
2. 前記請求項１に記載のシリンダヘッドの検査方法であって、
   ポート中子を用いてシリンダヘッドを鋳造した後、シリンダヘッドへの各種の加工を行う前に、前記シリンダヘッドに設けられた基準位置に対する前記凹部の各測定用の面の位置を測定し、
   測定された前記基準位置に対する前記凹部の各測定用の面の位置の、設計上の位置に対するずれ量が所定範囲に含まれるか否かによって、シリンダヘッドのポートの位置が適正であるか否かを判定することを特徴とするシリンダヘッドの検査方法。
3. 前記判定を少なくともシリンダヘッドの全ての吸気ポートに対して行うことを特徴とする請求項２に記載のシリンダヘッドの検査方法。

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