JP6468608B2 - シリンダヘッドおよびこれを備える内燃機関ならびに吸気ポート成形用中子 - Google Patents

Description

本発明は、燃焼室を構成する燃焼室構成部と、当該燃焼室構成部に連通する吸気ポートと、燃料を噴射するインジェクタを取り付けるための取付孔と、を備えるシリンダヘッドおよびこれを備える内燃機関および当該吸気ポートをシリンダヘッドに成形する吸気ポート成形用中子に関する。

従来、この種のシリンダヘッドとしては、１つの燃焼室に２つの吸気ポートを備え、各吸気ポートそれぞれにインジェクタを配置できるようにした構成が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

このシリンダヘッドを搭載したエンジンでは、各吸気ポートを通過する吸気流量に応じて、各インジェクタからの燃料噴射量を制御することができるため、各吸気ポートに過剰な燃料が噴射されることを防止することができる。これにより、燃費の向上を図っている。

特許第５０８３５６５号公報

ところで、一般的に、吸気ポートは、スムーズな吸気の流れが得られるように、吸気の流れ方向に垂直な断面の形状が円形または楕円形とされており、また、インジェクタから噴射される燃料によって吸気の流れに乱れが生じないように、燃料を吸気流に沿って噴射させるべく、インジェクタを吸気ポートの軸線に対して傾斜させて取り付ける構成としている。ここで、インジェクタをシリンダヘッドに取り付けるための取付孔を、吸気ポートの軸線に対して傾斜して加工する必要があるため、その加工性を考慮して、取付孔加工用のボス部（加工お迎えボス）を吸気ポート成形用中子に一体形成することが一般的に行われている。当該ボス部は、吸気ポート内に凹部を形成するため、当該ボス部は必要最小限の形状、例えば、ボス部の延在方向に垂直な断面形状が円形に形成されることが望ましい。しかしながら、断面形状が円形に形成されたボス部を、断面形状が円形に形成された吸気ポート成形用中子に設けると、大きなアンダーカット部を有することになり、製造性が悪化する。製造性を考慮して、アンダーカット部を有さないようにボス部を吸気ポート成形用中子に一体形成すれば良いが、ボス部に当該ボス部の機能としては不要な部分（アンダーカット部を埋める部分）が大きく形成されてしまい、当該大きな不要部分によって、製品としてのシリンダヘッドにおける取付孔に大きなデッドボリウムが形成されてしまう。当該大きなデッドボリウムは、吸気ポート内の吸気の流れを乱すため、燃料と吸気の混合不良が生じ、燃焼効率が低下して燃費の悪化を招く。上述したシリンダヘッドでは、かかる点において、なお改良の余地がある。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、更なる燃費向上を図ることができる技術を提供することを目的とする。

本発明のシリンダヘッドおよびこれを備える内燃機関ならびに吸気ポート成形用中子は、上述の目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明に係るシリンダヘッドの好ましい形態によれば、燃焼室を構成する燃焼室構成部と、当該燃焼室構成部に連通する吸気ポートと、燃料を噴射するインジェクタを取り付けるための取付孔と、を備えるシリンダヘッドが構成される。吸気ポートは、吸気ポートの長手方向に垂直な断面において直線を構成する平面部を有すると共に、前記吸気ポートの長手方向に垂直な断面形状が略四角形となる四角ポート領域を有している。平面部は、吸気ポートを当該吸気ポートの長手方向から見たときに吸気ポートの上部、下部、左部および右部を構成する上側平面部、下側平面部、左側平面部および右側平面部を有している。四角ポート領域は、上側平面部、下側平面部、左側平面部および右側平面部によって構成されている。そして、取付孔は、吸気ポートへの接続部の少なくとも一部が平面部に構成されている。

本発明によれば、取付孔の吸気ポートへの接続部の少なくとも一部が平面部に構成されているため、取付孔の吸気ポート内への開口の少なくとも一部が、吸気ポートの平面部に形成される。即ち、取付孔の加工性を考慮して、取付孔加工用のボス部を一体形成した吸気ポート成形用中子を用いて取付孔を形成する場合に、取付孔加工用のボス部の少なくとも一部が、吸気ポートの平面部に対応する吸気ポート成形用中子の平面部に設けられる構成であるため、ボス部の全部が断面円形状の吸気ポート成形用中子に設けられる構成に比べて、ボス部に形成される不要部分、即ち、アンダーカット部を埋める部分を小さく抑えることができる。したがって、取付孔に形成されるデッドボリウムの大きさを抑制することができる。これにより、吸気ポート内を流れる吸気の乱れを抑制することができ、燃料と吸気との混合性を良好なものとして燃焼効率を向上することができる。この結果、更なる燃費向上を図ることができる。また、各平面部によって、吸気ポートの長手方向に垂直な断面が略四角形となる四角ポート領域を吸気ポートに設ける構成であるため、同じスペース内であれば断面が円形の吸気ポートよりも大きな通路断面積を確保することができる。これにより、シリンダヘッド自体の大型化を抑制しながら、吸気の充填効率を向上することができる。

本発明に係るシリンダヘッドの更なる形態によれば、取付孔は、中心軸線が平面部と交差するように構成されている。

本形態によれば、取付孔の吸気ポートへの接続部の少なくとも一部を平面部に構成することができる。

本発明に係るシリンダヘッドの更なる形態によれば、吸気ポートは、同一の燃焼室構成部に連通する第１および第２吸気ポートを有している。また、平面部は、第１吸気ポートに設けられた第１平面部と、第２吸気ポートに設けられた第２平面部とを有している。さらに、取付孔は、第１取付孔と、第２取付孔と、を有している。そして、第１取付孔は、中心軸線が第１平面部と交差するよう構成され、第２取付孔は、中心軸線が第２平面部と交差するよう構成されている。

本形態によれば、各吸気ポート毎にインジェクタを配置する構成であるため、各吸気ポートを通過する吸気流量に応じて、各インジェクタからの燃料噴射量を制御することができる。これにより、各吸気ポートに過剰な燃料が噴射されることを防止することができ、燃費の向上を図ることができる。しかも、各取付孔の中心軸線がそれぞれ各平面部と交差する構成であるため、各取付孔の各吸気ポート内への開口の少なくとも一部が、各吸気ポートの各平面部に形成される。即ち、各取付孔の加工性を考慮して、各取付孔加工用のボス部を一体形成した吸気ポート成形用中子を用いて各取付孔を形成する場合に、各ボス部の少なくとも一部が、吸気ポート成形用中子の各平面部に設けられる構成であるため、各ボス部に形成される不要部分、即ち、アンダーカット部を埋める部分を小さく抑えることができる。したがって、各取付孔に形成されるデッドボリウムの大きさを抑制することができる。これにより、各吸気ポート内を流れる吸気の乱れをより抑制することができ、燃料と吸気との混合性を良好なものとして燃焼効率を向上することができる。この結果、更なる燃費向上を図ることができる。

本発明に係るシリンダヘッドの更なる形態によれば、第１および第２吸気ポートは、第１および第２吸気ポートの長手方向に垂直な断面形状が略四角形となる第１および第２四角ポート領域を有している。また、第１および第２平面部は、第１および第２吸気ポートを第１および第２吸気ポートの長手方向から見たときに、第１および第２吸気ポートの上下左右部を構成する第１および第２上側平面部と、第１および第２下側平面部と、第１および第２左側平面部と、第１および第２右側平面部と、を有している。そして、第１および第２四角ポート領域は、第１および第２上側平面部と、第１および第２下側平面部と、第１および第２左側平面部と、第１および第２右側平面部とによって構成され、第１右側平面部と第２左側平面部とが隣接するよう並列配置されている。

本形態によれば、各吸気ポートに四角ポート領域を設け、第１四角ポート領域を構成する第１右側平面部と、第２四角吸気ポート領域を構成する第２左側平面部とが隣接するよう各四角ポート領域を並列配置する構成であるため、各吸気ポートの断面積を確保しながら吸気ポート同士を近接して配置することができる。これにより、シリンダヘッド自体の大型化を抑制しながら、吸気の充填効率を高めることができる。

本発明に係るシリンダヘッドの更なる形態によれば、第１取付孔は、第１吸気ポートへの開口が第１上側平面部に形成されるよう構成されている。また、第２取付孔は、第２吸気ポートへの開口が第２上側平面部に形成されるよう構成されている。

一般に、ガソリンエンジンのように混合気燃焼方式の内燃機関では、混合気にタンブル流を付与することで燃料と吸気との混合性を向上させる。この場合、吸気ポートの下方側よりも上方側の方が、吸気が多く流れることになる。本形態によれば、当該吸気が多く流れる各吸気ポートの上方側に構成される第１および第２上側平面部に第１および第２取付孔を開口する構成であるため、各吸気ポートにおいて燃料と吸気との混合性をより促進することができる。これにより、燃焼効率をより向上することができる。

本発明に係るシリンダヘッドの更なる形態によれば、取付孔は、吸気ポートへの開口の全部が平面部に形成されるよう構成されている。なお、この形態における「吸気ポートへの開口の全部が平面部に形成される」とは、文字通り吸気ポートへの開口の全てが平面部に形成される態様のみならず、吸気ポートへの開口の概ね全てが平面部に形成される態様を好適に包含する。

本形態によれば、取付孔の吸気ポートへの開口の全部が平面部に形成される構成であるため、取付孔の加工性を考慮して、取付孔加工用のボス部を一体形成した吸気ポート成形用中子を用いて取付孔を形成する場合に、取付孔加工用のボス部の全部が吸気ポート成形用中子の平面部に設けられる構成となる。このため、ボス部に形成される不要部分、即ち、アンダーカット部を埋める部分をより小さく抑えることができる。したがって、取付孔に形成されるデッドボリウムの大きさをより抑制することができる。これにより、吸気ポート内を流れる吸気の乱れをより抑制することができ、燃料と吸気との混合性をより良好なものとして燃焼効率をより向上することができる。この結果、更なる燃費向上を図ることができる。

本発明に係るシリンダヘッドの更なる形態によれば、取付孔は、吸気ポートへの開口が上側平面部に形成されるよう構成されている。一般に、ガソリンエンジンのように混合気燃焼方式の内燃機関では、混合気にタンブル流を付与することで燃料と吸気との混合性を向上させる。この場合、吸気ポートの下方側よりも上方側の方が、吸気が多く流れることになる。

本形態によれば、当該吸気が多く流れる吸気ポートの上方側に構成される上側平面部に取付孔を開口する構成であるため、燃料と吸気との混合性をより促進することができる。これにより、燃焼効率をより向上することができる。

本発明に係るシリンダヘッドの更なる形態によれば、第１および第２取付孔は、第１および第２吸気ポートへの開口の全部が、第１および第２平面部に形成されるよう構成されている。なお、この形態における「第１および第２吸気ポートへの開口の全部が、第１および第２平面部に形成される」とは、文字通り第１および第２吸気ポートへの開口の全てが第１および第２平面部に形成される態様のみならず、第１および第２吸気ポートへの開口の概ね全てが第１および第２平面部に形成される態様を好適に包含する。

本形態によれば、各取付孔の各吸気ポートへの開口の全部が各平面部に形成される構成であるため、各取付孔の加工性を考慮して、各取付孔加工用のボス部を一体形成した吸気ポート成形用中子を用いて各取付孔を形成する場合に、各ボス部の全部が吸気ポート成形用中子の各平面部に設けられる構成となる。このため、各ボス部に形成される不要部分、即ち、アンダーカット部を埋める部分をより小さく抑えることができる。したがって、各取付孔に形成されるデッドボリウムの大きさをより抑制することができる。これにより、各吸気ポート内を流れる吸気の乱れをより抑制することができ、燃料と吸気との混合性をより良好なものとして燃焼効率をより向上することができる。この結果、更なる燃費向上を図ることができる。

本発明に係るシリンダヘッドの更なる形態によれば、第１上側平面部と第１左側平面部とは第１曲面部により接続されている。また、第２上側平面部と第２右側平面部とは第２曲面部により接続されている。そして、第１取付孔は、第１吸気ポートへの開口が、第１曲面部にかからない範囲で第１左側平面部寄りに形成されるよう構成されている。また、第２取付孔は、第２吸気ポートへの開口が、第２曲面部にかからない範囲で第２右側平面部寄り形成されるよう構成されている。

本形態によれば、各取付孔の各吸気ポートへの開口が、曲面部にかからない範囲で、互いに離れた位置関係で形成される構成であるため、各取付孔にインジェクタを取り付ける際の各インジェクタ同士の干渉を防止することができる。これにより、吸気の充填効率を高めながら、組み付け性の向上を図ることができる。

本発明に係る内燃機関の好ましい形態によれば、上述したいずれかの態様の本発明に係るシリンダヘッドと、当該シリンダヘッドの取付孔に取り付けられたインジェクタと、を備える内燃機関が構成される。当該内燃機関は、シリンダヘッドの吸気ポートを流れる吸気に向かってインジェクタから燃料を噴射して、当該吸気と燃料との混合気を燃焼室に導入するよう構成されている。

本発明によれば、上述したいずれかの態様の本発明に係るシリンダヘッドを備えるため、本発明のシリンダヘッドが奏する効果と同様の効果、例えば、吸気ポート内を流れる吸気の乱れを抑制することができ、燃料と吸気との混合性を良好なものとして燃焼効率を向上することができる効果などを奏することができる。

本発明に係る吸気ポート成形用中子の好ましい形態によれば、シリンダヘッド内に吸気ポートを成形する本体部と、インジェクタを取り付けるための取付孔を形成するボス部と、を備える吸気ポート成形用中子が構成される。当該吸気ポート成形用中子では、本体部は、中子平面部を有している。そして、ボス部は、本体部に一体形成されており、本体部への接続部の少なくとも一部が平面部に形成されるよう構成されている。

本発明によれば、ボス部の少なくとも一部が、吸気ポート成形用中子の中子平面部に設けられる構成であるため、ボス部の全部が断面円形状の吸気ポート成形用中子に設けられる構成に比べて、ボス部に形成される不要部分、即ち、アンダーカット部を埋める部分を小さく抑えることができる。したがって、製品としてのシリンダヘッドにおいて、取付孔に形成されるデッドボリウムの大きさを抑制することができる。これにより、吸気ポート内を流れる吸気の乱れを抑制することができ、燃料と吸気との混合性を良好なものとして燃焼効率を向上することができる。この結果、更なる燃費向上を図ることができる。

本発明に係る吸気ポート成形用中子の更なる形態によれば、ボス部は、中心軸線が中子平面部と交差するように構成されている。

本形態によれば、ボス部の少なくとも一部を吸気ポート成形用中子の中子平面部に設けることができる。

本発明によれば、更なる燃費の向上を図る技術を提供することができる。

本発明の実施の形態に係るシリンダヘッド２０を搭載した内燃機関１の構成の概略を示す構成図である。 シリンダヘッド２０を側面から見た側面図である。 シリンダヘッド２０を上方から見た平面模式図である。 図２のＡ−Ａ断面図である。 図４のＢ−Ｂ断面における要部を拡大して示す要部拡大断面図である。 吸気ポート成形用中子６０の外観を示す外観図である。 吸気ポート成形用中子６０を側面から見た側面図である。 図６のＣ‐Ｃ断面図である。 図６のＤ−Ｄ断面図である。 吸気ポート成形用中子６０を用いて吸気ポート２４を成形した様子を示す説明図である。 中子成形型の断面を示す断面図である。 図１０のＥ−Ｅ断面図である。 図１０のＦ−Ｆ断面図である。 断面形状が楕円形の吸気ポートに形成されるデッドボリウムの様子を示す説明図である。 断面形状が楕円形の吸気ポートに形成されるデッドボリウムの様子を示す説明図である。

次に、本発明を実施するための最良の形態を実施例を用いて説明する。

図１は、本発明の実施の形態に係るシリンダヘッド２０を搭載した内燃機関１の構成の概略を示す構成図である。本実施の形態に係るシリンダヘッド２０を搭載した内燃機関１は、図１に示すように、本実施の形態に係るシリンダヘッド２０と、シリンダヘッド２０の上部に取り付けられたロッカーカバー２と、シリンダヘッド２０の側壁に取り付けられた吸気マニホールド４と、吸気マニホールド４近傍のシリンダヘッド２０の側壁に取り付けられたインジェクタ６と、シリンダヘッド２０の下部に取り付けられたシリンダブロック８と、シリンダブロック８の下部に取り付けられたアッパーオイルパン１０と、アッパーオイルパン１０の下部に取り付けられたロアオイルパン１２と、を備える。内燃機関１は、実施例では、４つの気筒が直列に配置された直列４気筒エンジンとして構成されている。なお、本実施の形態では、便宜上、ロッカーカバー２側、即ち、図１中の紙面上方を、「上側」ないし「上方側」として規定し、ロアオイルパン１２側、即ち、図１中紙面下方を、「下方」ないし「下方側」として規定する。

シリンダヘッド２０の底面には、図２ないし図４に示すように、燃焼室ＣＣを構成する燃焼室構成凹部２２が形成されている。また、シリンダヘッド２０には、一端が燃焼室構成凹部２２に開口すると共に、他端がシリンダヘッド２０の外部に開口する吸気ポート２４が形成されている。吸気ポート２４は、吸気の流れ方向上流側に形成された集合ポート２４ａと、集合ポート２４ａから分岐して燃焼室構成凹部２２にそれぞれ独立に連通する２つの分岐ポート２４ｂ，２４ｃとから構成されている。集合ポート２４ａは、シリンダヘッド２０に形成された吸気マニホールド取付部２５のフランジ面２５ａに開口している。燃焼室構成凹部２２は、本発明における「燃焼室構成部」に対応し、分岐ポート２４ｂ，２４ｃは、それぞれ本発明における「第１吸気ポート」および「第２吸気ポート」に対応する実施構成の一例である。

吸気ポート２４は、図２，図３および図５に示すように、長手方向（吸気の流れ方向）に垂直な断面形状がほぼ四角形となる四角ポート領域を有するように構成されている。この四角ポート領域は、吸気ポート２４における集合ポート２４ａから分岐ポート２４ｂ，２４ｃに形成されている。

集合ポート２４ａでは、図５に示すように、ポート上部を構成する上側平面壁部１２２ａと、ポート下部を構成する下側平面壁部１２４ａと、ポート左部を構成する左側平面壁部１２６ａと、ポート右部を構成する右側平面壁部１２８ａと、によって四角ポート領域が構成されている。

また、分岐ポート２４ｂ，２４ｃそれぞれでは、図５に示すように、ポート上部を構成する上側平面壁部１２２ｂ，１２２ｃと、ポート下部を構成する下側平面壁部１２４ｂ，１２４ｃと、ポート左部を構成する左側平面壁部１２６ｂ，１２６ｃと、ポート右部を構成する右側平面壁部１２８ｂ，１２８ｃと、によって四角ポート領域が構成されている。

なお、各上側平面壁部１２２ａ，１２２ｂと各左側平面壁部１２６ａ，１２６ｂ、各上側平面壁部１２２ａ，１２２ｃと各右側平面壁部１２８ａ，１２８ｃ、各下側平面壁部１２４ａ，１２４ｂと各左側平面壁部１２６ａ，１２６ｂ、および、各下側平面壁部１２４ａ，１２４ｃと各右側平面壁部１２８ａ，１２８ｃとは、曲面壁部１３０で接続されている。曲面壁部１３０は、本発明における「第１曲面部」および「第２曲面部」に対応する実施構成の一例である。

ここで、右側平面壁部１２８ｂと左側平面壁部１２６ｃとは、各分岐ポート２４ｂ，２４ｃを分岐させる共通の壁部の左右壁面部として隣接配置されている。これにより、各分岐ポート２４ｂ，２４ｃは、それぞれ並列に配置される構成とされている。このように、集合ポート２４ａおよび分岐ポート２４ｂ，２４ｃに四角ポート領域を設ける構成とすることで、各分岐ポート２４ｂ，２４ｃ同士を近接配設することができると共に、同じスペース内であれば断面が円形の吸気ポートよりも大きな通路断面積を確保することができる。この結果、シリンダヘッド自体の大型化を抑制しながら、吸気の充填効率を高めることができる。

なお、吸気ポート２４は、分岐ポート２４ｂ，２４ｃにおいて断面形状がほぼ四角形から徐々に変化して、最終的には円形となって燃焼室構成凹部２２に開口する。四角ポート領域は、本発明における「四角ポート領域」、「第１および第２四角ポート領域」に対応する実施構成の一例である。また、上側平面壁部１２２ａ，１２２ｂ，１２２ｃ、下側平面壁部１２４ａ，１２４ｂ，１２４ｃ、左側平面壁部１２６ａ，１２６ｂ，１２６ｃおよび右側平面壁部１２８ａ，１２８ｂ，１２８ｃは、本発明における「平面部」あるいは、それぞれ「上側平面部」、「下側平面部」、「左側平面部」および「右側平面部」に対応する実施構成の一例である。さらに、上側平面壁部１２２ｂ，１２２ｃ、下側平面壁部１２４ｂ，１２４ｃ、左側平面壁部１２６ｂ，１２６ｃ、右側平面壁部１２８ｂ，１２８ｃは、本発明における「第１および第２平面部」あるいは、それぞれ「第１および第２上側平面部」、「第１および第２下側平面部」、「第１および第２左側平面部」および「第１および第２右側平面部」に対応する実施構成の一例である。

また、シリンダヘッド２０には、図２ないし図４に示すように、インジェクタ６を取り付けるためのインジェクタ取付孔２６が、吸気マニホールド取付部２５の上部から吸気ポート２４まで貫通して形成されている。インジェクタ取付孔２６は、各分岐ポート２４ｂ，２４ｃそれぞれに各１つ形成されている。

即ち、シリンダヘッド２０は、各インジェクタ６から各分岐ポート２４ｂ，２４ｃを介して燃料噴射を行うことができる所謂ツインインジェクタ方式に構成されている。ツインインジェクタ方式を採用することにより、本実施の形態では、燃料の霧化性能を低下することなく大量の燃料を供給することができ、燃焼効率の安定化を図ることができる。

また、各分岐ポート２４ｂ，２４ｃを通過する吸気流量に応じて、各インジェクタ６からの燃料噴射量を制御することができるため、各分岐ポート２４ｂ，２４ｃに過剰な燃料が噴射されることを防止することができる。これにより、燃費の向上を図ることができる。さらに、本実施の形態では、燃料と吸気との混合性を向上させる目的で、吸気マニホールド４に図示しないタンブルコントロールバルブを設ける構成であるため、吸気ポート２４（集合ポート２４ａ，分岐ポート２４ｂ，２４ｃ）の下方側よりも上方側の方が、吸気が多く流れる構成となっている。

本実施の形態では、こうした吸気が多く流れる吸気ポート２４（分岐ポート２４ｂ，２４ｃ）の上方にインジェクタ６を取り付ける構成であるため、燃料と吸気との混合性を促進することができる。これにより、燃焼効率をより向上することができる。インジェクタ取付孔２６は、本発明における「取付孔」、「第１取付孔」および「第２取付孔」に対応する実施構成の一例である。

各インジェクタ取付孔２６は、図４および図５に示すように、それぞれ中心軸線ＣＬ１，ＣＬ２を有している。各インジェクタ取付孔２６は、各中心軸線ＣＬ１，ＣＬ２が各分岐ポート２４ｂ，２４ｃの上側平面壁部１２２ｂ，１２２ｃと交差する態様で、各分岐ポート２４ｂ，２４ｃ内に開口するよう構成されている。

即ち、各インジェクタ取付孔２６における各分岐ポート２４ｂ，２４ｃへの開口の概ね全部が、上側平面壁部１２２ｂ，１２２ｃに形成されている。また、分岐ポート２４ｂにおけるインジェクタ取付孔２６は、左側平面壁部１２６ｂ側に寄った位置に形成されており、分岐ポート２４ｃにおけるインジェクタ取付孔２６は、右側平面壁部１２８ｃ側に寄った位置に形成されている。

このように構成することにより、各インジェクタ取付孔２６にインジェクタ６を取り付ける際の各インジェクタ６同士の距離が確保でき、干渉を防止することができる。これにより、吸気の充填効率を高めながら、組み付け性の向上を図ることができる。なお、中心軸線ＣＬ１，ＣＬ２は、本発明における「中心軸線」、「第１中心軸線」および「第２中心軸線」に対応する実施構成の一例である。

次に、シリンダヘッド２０にインジェクタ取付孔２６を形成する方法について説明する。インジェクタ取付孔２６のシリンダヘッド２０への形成は、図６および図７に示すような吸気ポート成形用中子６０を用いる。吸気ポート成形用中子は、シリンダヘッド２０に吸気ポート２４を成形するための本体部６２と、シリンダヘッド２０にインジェクタ取付孔２６を形成するためのボス部６４と、から構成されている。

本体部６２は、図６に示すように、シリンダヘッド２０に集合ポート２４ａを成形する集合ポート成形部６２ａと、分岐ポート２４ｂ，２４ｃを成形する分岐ポート成形部６２ｂ，６２ｃと、を備えている。本体部６２は、集合ポート成形部６２ａから分岐ポート成形部６２ｂ，６２ｃにかけて長手方向（図６における左右方向）に垂直な断面形状がほぼ四角形に形成された四角形状領域を有している。

集合ポート成形部６２ａは、吸気ポート２４の集合ポート２４ａに上側平面壁部１２２ａ、下側平面壁部１２４ａ、左側平面壁部１２６ａおよび右側平面壁部１２８aをそれぞれ成形する上側平面部１６２ａ、下側平面部１６４ａ、左側平面部１６６ａおよび右側平面部１６８ａを有している。

分岐ポート成形部６２ｂ，６２ｃは、吸気ポート２４の分岐ポート２４ｂ，２４ｃに上側平面壁部１２２ｂ，１２２ｃ、下側平面壁部１２４ｂ，１２４ｃ、左側平面壁部１２６ｂ，１２６ｃおよび右側平面壁部１２８ｂ，１２８ｃをそれぞれ成形する上側平面部１６２ｂ，１６２ｃ、下側平面部１６４ｂ，１６４ｃ、左側平面部１６６ｂ，１６６ｃおよび右側平面部１６８ｂ，１６８ｃを有している。分岐ポート成形部６２ｂ，６２ｃは、先端側（集合ポート成形部６２ａとは反対側）に向かうに伴い断面形状がほぼ四角形から徐々に変化して円形となるように構成されている。

また、本体部６２は、図６に示すように、各上側平面部１６２ａ，１６２ｂ，１６２ｃと、各左側平面部１６６ａ，１６６ｂ，１６６ｃおよび各右側平面部１６８ａ，１６８ｂ，１６８ｃとが、曲面部１７０で接続されている。同様に、各下側平面部１６４ａ，１６４ｂ，１６４ｃと、各左側平面部１６６ａ，１６６ｂ，１６６ｃおよび各右側平面部１６８ａ，１６８ｂ，１６８ｃとが、曲面部１７０で接続されている。

曲面部１７０によって、シリンダヘッド２０の吸気ポート２４（集合ポート２４ａ，分岐ポート２４ｂ，２４ｃ）に、曲面壁部１３０が成形される。上側平面部１６２ａ，１６２ｂ，１６２ｃ、下側平面部１６４ａ，１６４ｂ，１６４ｃ、左側平面部１６６ａ，１６６ｂ，１６６ｃおよび右側平面部１６８ａ，１６８ｂ，１６８ｃは、本発明における「平面部」に対応する実施構成の一例である。

ボス部６４は、図６および図７に示すように、分岐ポート成形部６２ｂ，６２ｃの上側平面部１６２ｂ，１６２ｃに一体的かつ突出状に形成されている。各ボス部６４は、各インジェクタ取付孔２６の中心軸線ＣＬ１，ＣＬ２に相当する中心軸線ＣＬ３，ＣＬ４を有している。また、各ボス部６４の分岐ポート成形部６２ｂ，６２ｃへの接続部６８の概ね全部が、図８および図９に示すように、上側平面部１６２ｂ，１６２ｃに形成されている。

また、分岐ポート成形部６２ｂにおけるボス部６４は、分岐ポート成形部６２ｂへの接続部６８が、左側平面部１６６ｂ側に寄った位置に形成されており、分岐ポート成形部６２ｃにおけるボス部６４は、分岐ポート成形部６２ｃへの接続部６８が、右側平面部１６８ｃ側に寄った位置に形成されている。

こうして構成された吸気ポート成形用中子６０を、シリンダヘッド２０を成形するための図示しないシリンダヘッド成形用金型に設置して型締めし、溶湯を流し込むことによって、図１０に示すように、シリンダヘッド２０に吸気ポート２４およびインジェクタ取付孔２６の一部を構成する凹部６３が成形される。

インジェクタ取付孔２６は、図示しないドリルを吸気マニホールド取付部２５の上部から凹部６３まで貫通させることにより形成される（図１０の二点鎖線）。凹部６３は、分岐ポート２４ｂ，２４ｃに対して傾斜加工される各インジェクタ取付孔２６の加工性を向上するために、お迎え用の孔として予めシリンダヘッド２０に成形されるものである。

凹部６３における中心軸線ＣＬ１，ＣＬ２に垂直な断面の大きさは、インジェクタ６の外形よりも若干大きめに形成される。このように、凹部６３における中心軸線ＣＬ１，ＣＬ２に垂直な断面の大きさを、インジェクタ６の外形よりも若干大きめに形成しておくことで、加工ばらつきを考慮してもドリルの片当たりによる刃具折れ等が生じることを防止できる。

続いて、吸気ポート成形用中子６０の成形方法について説明する。吸気ポート成形用中子６０は、図１１に示すように、中子成形型８０により成形される。中子成形型８０は、ボス部６４を含む吸気ポート成形用中子６０の上方部分を成形するための上部キャビティＵＣが形成された上型８２と、吸気ポート成形用中子６０の下方部分を成形するための下部キャビティＬＣが形成された下型８４と、を備え、型割方向が上下方向、即ち、ボス部６４を成形するためのボス部キャビティＢＣが突出する方向（図１０における上下方向）となるように構成されている。

ここで、吸気ポート成形用中子６０におけるボス部６４の断面形状（ボス部６４の中心軸線ＣＬ３，ＣＬ４に垂直な断面形状）としては、図１１の二点太鎖線で示すように、インジェクタ６の先端部の外形（図１１の二点細鎖線）に同心状の概ね円形となるように構成することが好ましい。

なお、図１１は、吸気ポート成形用中子６０の長手方向に垂直な断面を示している関係上、ボス部６４の断面が縦長円形となっている。しかしながら、ボス部６４の断面形状を円形に形成すると、ボス部６４と本体部６２とがアンダーカット部９０をもって接続される構成となり、上型８２と下型８４との構成のみでは吸気ポート成形用中子６０を成形することができなくなり、成形するためには中子成形型８０に別途スライド型を設ける必要がある。

このように、中子成形型８０が、上型８２と下型８４とに加えてスライド型を備える構成とすると、型の構成が複雑となるばかりでなく、吸気ポート成形用中子６０の成形性も低下してしまい、コスト増加につながる。

当該不都合を回避するために、本実施の形態では、ボス部キャビティＢＣにアンダーカット部９０が形成されない構成としている。これにより、吸気ポート成形用中子６０におけるボス部６４には、図８および図９に示すように、本来、ボス部６４の機能としては不要な部分６４ａが形成される。

ボス部６４に形成された不要な部分６４ａは、図１２および図１３に示すように、吸気ポート２４、特に、凹部６３にインジェクタ取付孔２６の加工やインジェクタ６の取り付けに関係しない部分、所謂デッドボリウム９２を形成する。当該デッドボリウム９２は、吸気ポート２４、特に分岐ポート２４ｂ，２４ｃにおいて吸気の流れを乱すため、デッドボリウム９２の大きさを抑制する方が良い。

本実施の形態では、凹部６３の各分岐ポート２４ｂ，２４ｃへの開口の概ね全部、言い換えると、各インジェクタ取付孔２６における各分岐ポート２４ｂ，２４ｃへの開口の概ね全部が、上側平面壁部１２２ｂ，１２２ｃに形成される構成であるため、デッドボリウム９２の大きさを抑制することができる。

即ち、従来のように、長手方向（吸気の流れ方向）に垂直な断面形状が楕円形の吸気ポート２４Ａに、インジェクタ６の加工性向上のための凹部６３Ａをボス部によって成形する場合には、図１４および図１５に示すように、凹部６３Ａが曲面に開口される構成であるため、凹部６３Ａの吸気ポート２４Ａまでの接続距離が長くなってしまい、デッドボリウム９２Ａの大きさが大きくなってしまう。

これに対して、本実施の形態では、図１２および図１３に示すように、凹部６３が平面または平面に近い部分に開口される構成であるため、凹部６３の吸気ポート２４までの接続距離を、従来の構成（断面形状が円形の吸気ポート）に比べて小さく抑えることができ、結果的にデッドボリウム９２の大きさを抑えることができるのである。

これにより、従来に比べて、吸気ポート内を流れる吸気の乱れを抑制することができ、燃料と吸気との混合性を良好なものとして燃焼効率を向上することができる。この結果、更なる燃費向上を図ることができる。

以上説明した本発明の実施の形態に係るシリンダヘッド２０を搭載した内燃機関１によれば、長手方向（吸気の流れ方向）に垂直な断面形状がほぼ四角形となる四角ポート領域を吸気ポート２４に設けると共に、各インジェクタ取付孔２６の分岐ポート２４ｂ，２４ｃへの開口の概ね全部を、分岐ポート２４ｂ，２４ｃの四角ポート領域における上側平面壁部１２２ｂ，１２２ｃに形成する構成であるため、長手方向（吸気の流れ方向）に垂直な断面形状が円形の吸気ポートにインジェクタ取付孔を形成する場合に比べて、デッドボリウム９２の大きさを抑制することができる。これにより、吸気ポート２４、特に、分岐ポート２４ｂ，２４ｃ内を流れる吸気の乱れを抑制することができ、燃料と吸気との混合性を良好なものとして燃焼効率を向上することができる。この結果、更なる燃費向上を図ることができる。

また、本実施の形態によれば、吸気ポート２４に四角ポート領域を設ける構成であるため、同じスペース内であれば断面が円形の吸気ポートよりも大きな通路断面積を確保することができる。しかも、分岐ポート２４ｂ，２４ｃにも四角ポート領域を設ける構成であるため、各分岐ポート２４ｂ，２４ｃ同士を近接配設することができる。これにより、シリンダヘッド２０自体の大型化を抑制しながら、吸気の充填効率を向上することができる。

また、本実施の形態によれば、吸気マニホールド４に図示しないタンブルコントロールバルブを設けると共に、吸気ポート２４（分岐ポート２４ｂ，２４ｃ）の上方にインジェクタ６を取り付ける構成であるため、吸気が多く流れる吸気ポート２４（分岐ポート２４ｂ，２４ｃ）の上方において燃料を噴射することができ、燃料と吸気との混合性を促進することができる。これにより、燃焼効率をより向上することができる。

また、本実施の形態によれば、１つの燃焼室ＣＣに２つの分岐ポート２４ｂ，２４ｃが接続され、各分岐ポート２４ｂ，２４ｃにインジェクタ６を取り付ける、所謂ツインインジェクタ方式をシリンダヘッド２０に採用する構成であるため、燃料の霧化性能を低下することなく大量の燃料を供給することができ、燃焼効率の安定化を図ることができる。また、各分岐ポート２４ｂ，２４ｃを通過する吸気流量に応じて、各インジェクタ６からの燃料噴射量を制御することができるため、各分岐ポート２４ｂ，２４ｃに過剰な燃料が噴射されることを防止することができる。これにより、燃費の向上をさらに図ることができる。

また、本実施の形態によれば、分岐ポート２４ｂにおけるインジェクタ取付孔２６の分岐ポート２４ｂへの開口を、左側平面壁部１２６ｂ側に寄せた位置に形成すると共に、分岐ポート２４ｃにおけるインジェクタ取付孔２６の分岐ポート２４ｃへの開口を、右側平面壁部１２８ｃ側に寄せた位置に形成する構成であるため、各インジェクタ取付孔２６にインジェクタ６を取り付ける際の各インジェクタ６同士の干渉を防止することができる。これにより、吸気の充填効率を高めながら、組み付け性の向上を図ることができる。

本実施形態では、吸気ポート２４が四角ポート領域を有する構成としたが、吸気ポート２４が長手方向（吸気の流れ方向）に垂直な断面形状においてインジェクタ６の取付側に直線を構成する平面壁部を有していれば良く、吸気ポート２４が四角ポート領域を有していなくても構わない。

本実施形態では、各インジェクタ取付孔２６、より具体的には、各凹部６３の分岐ポート２４ｂ，２４ｃへの開口の概ね全部が、上側平面壁部１２２ｂ，１２２ｃに形成される構成としたが、各凹部６３の分岐ポート２４ｂ，２４ｃへの開口の少なくとも一部が、上側平面壁部１２２ｂ，１２２ｃに形成されていれば良く、開口の概ね全部が、上側平面壁部１２２ｂ，１２２ｃに形成されていなくても構わない。

ただし、デッドボリウム９２を少なくするためには、各インジェクタ取付孔２６の中心軸線ＣＬ１,ＣＬ２が上側平面壁部１２２ｂ,１２２ｃと交差し、開口の少なくとも半分以上が上側平面壁部１２２ｂ,１２２ｃに形成されていることが好ましく、開口の全部が上側平面壁部１２２ｂ,１２２ｃに形成されているのが最良である。

本実施形態では、各インジェクタ取付孔２６、より具体的には、各凹部６３が、上側平面壁部１２２ｂ，１２２ｃにおいての分岐ポート２４ｂ，２４ｃに開口される構成としたが、これに限定されない。例えば、各凹部６３が、下側平面壁部１２４ｂ，１２４ｃにおいての分岐ポート２４ｂ，２４ｃに開口される構成や、左側平面壁部１２６ｂ，１２６ｃにおいての分岐ポート２４ｂ，２４ｃに開口される構成、あるいは、右側平面壁部１２８ｂ，１２８ｃにおいての分岐ポート２４ｂ，２４ｃに開口される構成としても構わない。

本実施形態では、インジェクタ取付孔２６の分岐ポート２４ｂへの開口を、左側平面壁部１２６ｂ側に寄せた位置に形成すると共に、インジェクタ取付孔２６の分岐ポート２４ｃへの開口を、右側平面壁部１２８ｃ側に寄せた位置に形成する構成、即ち、各インジェクタ取付孔２６を互いに出来るだけ離れた位置に形成する構成としたが、これに限らない。

例えば、インジェクタ取付孔２６の分岐ポート２４ｂへの開口を、左側平面壁部１２６ｂ側に寄せた位置に形成すると共に、インジェクタ取付孔２６の分岐ポート２４ｃへの開口を、左側平面壁部１２６ｃ側に寄せた位置に形成する構成や、これとは逆に、インジェクタ取付孔２６の分岐ポート２４ｂへの開口を、右側平面壁部１２８ｂ側に寄せた位置に形成すると共に、インジェクタ取付孔２６の分岐ポート２４ｃへの開口を、右側平面壁部１２８ｃ側に寄せた位置に形成する構成、あるいは、インジェクタ取付孔２６の分岐ポート２４ｂへの開口を、右側平面壁部１２８ｂ側に寄せた位置に形成すると共に、インジェクタ取付孔２６の分岐ポート２４ｃへの開口を、左側平面壁部１２６ｃ側に寄せた位置に形成する構成、即ち、各インジェクタ取付孔２６を互いに近接した位置に形成する構成などとしても構わない。

本実施の形態では、吸気ポート成形用中子６０のボス部６４は、インジェクタ取付孔２６の加工性を向上するためのお迎え用の孔である凹部６３を成形するために設ける構成としたが、ボス部６４は、インジェクタ取付孔２６の全部を成形するために設ける構成としても構わない。

本実施の形態では、１つの燃焼室ＣＣに２つの分岐ポート２４ｂ，２４ｃが接続され、各分岐ポート２４ｂ，２４ｃにインジェクタ６を取り付ける、所謂ツインインジェクタ方式について説明したが、これに限らない。例えば、１つの燃焼室ＣＣに１つの吸気ポートが接続され、当該吸気ポートに１つのインジェクタを取り付ける構成にも適用可能である。

（実施形態の各構成要素と本発明の各構成要素の対応関係）
本実施形態は、本発明を実施するための形態の一例を示すものである。したがって、本発明は、本実施形態の構成に限定されるものではない。

１ 内燃機関（内燃機関）
２ ロッカーカバー
４ 吸気マニホールド
６ インジェクタ（インジェクタ）
８ シリンダブロック
１０ アッパーオイルパン
１２ ロアオイルパン
２０ シリンダヘッド（シリンダヘッド）
２２ 燃焼室構成凹部（燃焼室構成部）
２４ 吸気ポート（吸気ポート）
２４Ａ 吸気ポート（吸気ポート）
２４ａ 集合ポート
２４ｂ 分岐ポート（第１吸気ポート）
２４ｃ 分岐ポート（第２吸気ポート）
２５ 吸気マニホールド取付部
２５ａ フランジ面
２６ インジェクタ取付孔（取付孔、第１取付孔、第２取付孔）
６０ 吸気ポート成形用中子（吸気ポート成形用中子）
６２ 本体部（本体部）
６２ａ 集合ポート成形部
６２ｂ 分岐ポート成形部
６２ｃ 分岐ポート成形部
６３ 凹部
６３Ａ 凹部
６４ ボス部（ボス部）
６４ａ 不要な部分
６８ 接続部（接続部）
８０ 中子成形型
８２ 上型
８４ 下型
９０ アンダーカット部
９２ デッドボリウム
９２Ａ デッドボリウム
１２２ａ 上側平面壁部（平面部、上側平面部）
１２４ａ 下側平面壁部（平面部、下型平面部）
１２６ａ 左側平面壁部（平面部、左側平面部）
１２８ａ 右側平面壁部（平面部、右側平面部）
１２２ｂ 上側平面壁部（平面部、上側平面部、第１平面部、第１上側平面部）
１２４ｂ 下側平面壁部（平面部、下型平面部、第１平面部、第１下側平面部）
１２６ｂ 左側平面壁部（平面部、下型平面部、第１平面部、第１左側平面部）
１２８ｂ 右側平面壁部（平面部、下型平面部、第１平面部、第１右側平面部）
１２２ｃ 上側平面壁部（平面部、上側平面部、第２平面部、第２上側平面部）
１２４ｃ 下側平面壁部（平面部、下型平面部、第２平面部、第２下側平面部）
１２６ｃ 左側平面壁部（平面部、下型平面部、第２平面部、第２左側平面部）
１２８ｃ 右側平面壁部（平面部、下型平面部、第２平面部、第２右側平面部）
１３０ 曲面壁部（第１曲面部、第２曲面部）
１６２ａ 上側平面部（中子平面部）
１６４ａ 下側平面部（中子平面部）
１６６ａ 左側平面部（中子平面部）
１６８ａ 右側平面部（中子平面部）
１６２ｂ 上側平面部（中子平面部）
１６４ｂ 下側平面部（中子平面部）
１６６ｂ 左側平面部（中子平面部）
１６８ｂ 右側平面部（中子平面部）
１６２ｃ 上側平面部（中子平面部）
１６４ｃ 下側平面部（中子平面部）
１６６ｃ 左側平面部（中子平面部）
１６８ｃ 右側平面部（中子平面部）
１７０ 曲面部
ＣＣ 燃焼室（燃焼室）
ＣＬ１ 中心軸線（中心軸線）
ＣＬ２ 中心軸線（中心軸線）
ＣＬ３ 中心軸線
ＣＬ４ 中心軸線
ＵＣ 上部キャビティ
ＬＣ 下部キャビティ
ＢＣ ボス部キャビティ

Claims (12)

1. 燃焼室を構成する燃焼室構成部と、該燃焼室構成部に連通する吸気ポートと、燃料を噴射するインジェクタを取り付けるための取付孔と、を備えるシリンダヘッドであって、
   前記吸気ポートは、該吸気ポートの長手方向に垂直な断面において直線を構成する平面部を有すると共に、前記吸気ポートの長手方向に垂直な断面形状が略四角形となる四角ポート領域を有しており、
   前記平面部は、前記吸気ポートを該吸気ポートの長手方向から見たときに前記吸気ポートの上部、下部、左部および右部を構成する上側平面部、下側平面部、左側平面部および右側平面部を有し、
   前記四角ポート領域は、前記上側平面部、前記下側平面部、前記左側平面部および前記右側平面部によって構成されており、
   前記取付孔は、前記吸気ポートへの接続部の少なくとも一部が前記平面部に構成されている
   シリンダヘッド。
2. 前記取付孔は、中心軸線が前記平面部と交差するよう構成されている
   請求項１に記載のシリンダヘッド。
3. 前記吸気ポートは、同一の前記燃焼室構成部に連通する第１および第２吸気ポートを有し、
   前記平面部は、前記第１吸気ポートに設けられた第１平面部と、前記第２吸気ポートに設けられた第２平面部とを有し、
   前記取付孔は、第１取付孔と、第２取付孔と、を有し、
   前記第１取付孔は、中心軸線が前記第１平面部と交差するよう構成され、
   前記第２取付孔は、中心軸線が前記第２平面部と交差するよう構成されている
   請求項１または２に記載のシリンダヘッド。
4. 前記第１および第２吸気ポートは、該第１および第２吸気ポートの長手方向に垂直な断面形状が略四角形となる第１および第２四角ポート領域を有しており、
   前記第１および第２平面部は、前記第１および第２吸気ポートを該第１および第２吸気ポートの長手方向から見たとき前記第１および第２吸気ポートの上下左右部を構成する第１および第２上側平面部と、第１および第２下側平面部と、第１および第２左側平面部と、第１および第２右側平面部と、を有し、
   前記第１および第２四角ポート領域は、前記第１および第２上側平面部と、前記第１および第２下側平面部と、前記第１および第２左側平面部と、前記第１および第２右側平面部とによって構成され、前記第１右側平面部と前記第２左側平面部とが隣接するよう並列配置されている
   請求項３に記載のシリンダヘッド。
5. 前記第１取付孔は、前記第１吸気ポートへの開口が前記第１上側平面部に形成されるよう構成されており、
   前記第２取付孔は、前記第２吸気ポートへの開口が前記第２上側平面部に形成されるよう構成されている
   請求項４に記載のシリンダヘッド。
6. 前記取付孔は、前記吸気ポートへの開口の全部が、前記平面部に形成されるよう構成されている請求項１または２に記載のシリンダヘッド。
7. 前記取付孔は、前記吸気ポートへの開口の全部が前記上側平面部に形成されるよう構成されている請求項１または２に記載のシリンダヘッド。
8. 前記第１および第２取付孔は、前記第１および第２吸気ポートへの開口の全部が、前記第１および第２平面部に形成されるよう構成されている請求項３に記載のシリンダヘッド。
9. 前記第１上側平面部と前記第１左側平面部とは第１曲面部により接続されており、
   前記第２上側平面部と前記第２右側平面部とは第２曲面部により接続されており、
   前記第１取付孔は、前記第１吸気ポートへの開口が、前記第１曲面部にかからない範囲で前記第１左側平面部寄りに形成されるよう構成されており、
   前記第２取付孔は、前記第２吸気ポートへの開口が、前記第２曲面部にかからない範囲で前記第２右側平面部寄り形成されるよう構成されている
   請求項５に記載のシリンダヘッド。
10. 請求項１から９のいずれか１項に記載のシリンダヘッドと、
    前記シリンダヘッドの取付孔に取り付けられたインジェクタと、
    を備え、
    前記シリンダヘッドの吸気ポートを流れる吸気に向かって前記インジェクタから燃料を噴射して、前記吸気と前記燃料との混合気を燃焼室に導入するよう構成されている内燃機関。
11. シリンダヘッド内に吸気ポートを成形する本体部と、インジェクタを取り付けるための取付孔を形成するボス部と、を備える吸気ポート成形用中子であって、
    前記本体部は、中子平面部を有し、
    該中子平面部は、前記本体部を該本体部の長手方向から見たときに前記吸気ポートの上部、下部、左部および右部を構成する上側平面部、下側平面部、左側平面部および右側平面部を有し、
    前記上側平面部、前記下側平面部、前記左側平面部および前記右側平面部によって四角形状領域が構成されており、
    前記ボス部は、前記本体部に一体形成されており、前記本体部への接続部の少なくとも一部が前記平面部に形成されるよう構成されている
    吸気ポート成形用中子。
12. 前記ボス部は、中心軸線が前記中子平面部と交差するよう構成されている
    請求項１１に記載の吸気ポート成形用中子。

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