JP7136233B2 - シリンダヘッド - Google Patents

Description

本発明は、エンジンのシリンダヘッドに関する。

一般的なエンジンのシリンダヘッドは、例えばアルミニウムやアルミニウム合金を用いた鋳造によって成型されており、熱伝導率が比較的高い。そのため、燃焼室へと繋がる吸気ポートは、燃焼室から伝わる熱によって加熱され、吸気ポートを流通する吸気の温度上昇を招く。吸気の温度が上昇すると吸入空気量が減少するとともにノッキングが発生しやすくなり、エンジン性能を低下させる可能性がある。このような課題に対し、例えば特許文献１には、吸気ポートの内面に樹脂製の断熱部材を配置して、吸気の温度上昇を抑制するようにしたエンジンの吸気通路構造が開示されている。

特開２０１８－３６００号公報

特許文献１に記載されている断熱部材は、樹脂の射出成型により形成されている。このように断熱材としての樹脂部を射出成型により形成する場合、樹脂部となる溶融樹脂を吸気ポートの内面に沿って流し、所定の形状になるように固化させる。しかしながら、溶融樹脂が吸気ポートの内面に沿って適切に広がらないと、樹脂部が所定の形状にならず、吸気ポートの内面に沿った樹脂部を適切に配置することができない。

本件は、このような課題に鑑み案出されたもので、吸気ポートの内面に沿って配置される樹脂部を成型しやすくすることを目的の一つとする。なお、この目的に限らず、後述する発明を実施するための形態に示す各構成により導かれる作用効果であって、従来の技術によっては得られない作用効果を奏することも本件の他の目的である。

（１）ここで開示するシリンダヘッドは、エンジンの燃焼室に連通する吸気ポートが設けられているとともに、前記吸気ポートの内面に沿って配置された樹脂部を有するシリンダヘッドであって、前記シリンダヘッドの外部に向けて開口する注入口と、前記注入口から前記吸気ポートまで延設され、溶融樹脂が前記注入口から注入された際に前記樹脂部まで流れる樹脂通路と、前記注入口と異なる位置で前記外部に向けて開口する排出口と、前記吸気ポートから前記排出口まで延設され、前記溶融樹脂が前記注入口から注入された際に前記吸気ポート内のガスが前記外部へ向けて流れるガス通路と、を備え、前記樹脂通路の前記吸気ポートの内面における開口と前記ガス通路の前記吸気ポートの内面における開口とは、前記吸気ポートから前記燃焼室に流れる吸気の流れ方向において互いに離隔している。

（２）前記樹脂通路の前記吸気ポートの内面における開口と前記ガス通路の前記吸気ポートの内面における開口とは、シリンダブロックと接合されるシリンダヘッド下面側から見て前記吸気ポートの前記流れ方向に沿う中心線を挟んで配置されていることが好ましい。

（３）前記エンジンが多気筒エンジンであって、前記シリンダヘッドには複数の前記吸気ポートが並設されており、前記排出口が、互いに隣接する二つの前記吸気ポート間に形成され、前記ガス通路が、前記排出口の両側に位置する前記吸気ポートのそれぞれから前記排出口まで延設されていることが好ましい。

（４）前記エンジンが多気筒エンジンであって、前記シリンダヘッドには複数の前記吸気ポートが並設されており、前記注入口が、互いに隣接する二つの前記吸気ポート間に形成され、前記樹脂通路が、前記注入口から前記注入口の両側に位置する前記吸気ポートのそれぞれまで延設されていることが好ましい。

（５）前記樹脂通路の前記吸気ポートの内面における開口が、前記ガス通路の前記吸気ポートの内面における開口よりも吸気の流れ方向の上流側に位置することが好ましい。
（６）前記排出口が、シリンダブロックと接合されるシリンダヘッド下面に開口することが好ましい。
（７）前記注入口及び前記排出口を閉鎖する閉鎖部を備えることが好ましい。

開示のシリンダヘッドによれば、ガス通路を設けることで溶融樹脂の流動性が向上するため、溶融樹脂が吸気ポートの内面に沿って広がりやすくなる。したがって、溶融樹脂が行き渡らずに樹脂部の一部に空間ができるようなことがなく、樹脂部を成型しやすくすることができる。

第一実施形態に係るシリンダヘッドの吸気側部分をエンジンの前側から見た模式的な正面図である。 図１のシリンダヘッドを吸気側から見た模式的な側面図（図１のＡ方向矢視図）である。 図１のシリンダヘッドの下面図である。 図１のシリンダヘッドの吸気ポート内を示す断面図（図１のＢ－Ｂ矢視断面図）である。 （ａ）は、図１のシリンダヘッドにおける注入口及び排出口の配置を示す断面図（図３のＣ－Ｃ矢視断面図）であり、（ｂ）は図５（ａ）から樹脂部を省略した図である。 図４の吸気ポートの一つを拡大して樹脂部を省略した図である。 第二実施形態に係るシリンダヘッドの下面図である。 図７のシリンダヘッドの吸気ポート内を示す断面図（図４に対応する図）である。 （ａ）は、図７のシリンダヘッドにおける注入口及び排出口の配置を示す断面図（図７のＤ－Ｄ矢視断面図）であり、（ｂ）は図９（ａ）から樹脂部及び閉鎖部を省略した図である。 図７のシリンダヘッドにおける樹脂通路の構成を示す断面図〔図９（ｂ）のＥ－Ｅ矢視断面図〕である。 図８の吸気ポートの一つを拡大して樹脂部を省略した図である。 図７のＦ－Ｆ矢視断面図である。 （ａ）は、図７のシリンダヘッドの吸気ポートを成型するための中子の一例を示す平面図であり、（ｂ）は図１３（ａ）のＧ－Ｇ矢視断面図である。 変形例に係る排出口及びガス通路を示す断面図〔図９（ｂ）に対応する図〕である。

図面を参照して、実施形態としてのシリンダヘッドについて説明する。以下に示す実施形態はあくまでも例示に過ぎず、以下の実施形態で明示しない種々の変形や技術の適用を排除する意図はない。本実施形態の各構成は、それらの趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。また、必要に応じて取捨選択することができ、あるいは適宜組み合わせることができる。

［１．第一実施形態］
［１－１．シリンダヘッドの構造］
図１は、第一実施形態に係るシリンダヘッド１の吸気側部分をエンジンの前側から見た模式的な正面図であり、図２はシリンダヘッド１の側面図（図１のＡ方向矢視図）である。シリンダヘッド１は、例えば車両に搭載されるエンジンを構成する部品である。本実施形態では、四つの気筒が一列に並設され、一つの気筒に二つの吸気弁と二つの排気弁とが設けられるエンジンのシリンダヘッド１を例示する。また、本実施形態のエンジンには、燃焼室２（図３参照）に燃料を噴射する筒内噴射弁（図示略）と、吸気ポート３に燃料を噴射するポート噴射弁（図示略）とが装備される。

以下、シリンダヘッド１に対してシリンダブロック（図示略）が固定される側を「下側」とし、この逆側を「上側」としてシリンダヘッド１の上下方向を定める。シリンダヘッド１の上下方向は、エンジンが車両等に搭載されたときの上下方向（鉛直方向）と必ずしも一致していなくてよい。以下、単に「上下方向」という場合には、シリンダヘッド１の上下方向を意味する。なお、図３はシリンダヘッド１の下面図（シリンダヘッド１をその下面１ｂ側から見た図）であり、図４は吸気ポート３の内部を示す断面図（図１のＢ－Ｂ矢視断面図）である。

図２に示すように、シリンダヘッド１は、例えばアルミニウムやアルミニウム合金を用いた鋳造によって成型されたシリンダヘッド本体１０と、吸気ポート３の内面に沿って配置された樹脂部２０とを有する。シリンダヘッド本体１０は、シリンダヘッド１の本体部を構成するものである。シリンダヘッド１のうち、樹脂部２０以外の構成（上述した吸気ポート３や後述する取付孔５，６及びボス部８等）は、シリンダヘッド本体１０に設けられる。なお、図２，図４及び後述する図５（ａ）ではわかりやすいように、樹脂部２０にドットを付して示す。

シリンダヘッド１には、吸気ポート３と、ポート噴射弁の取付孔５と、筒内噴射弁の取付孔６と、筒内噴射弁に接続されるデリバリーパイプが固定されるボス部８とが、気筒ごとに形成されている。吸気ポート３及び各取付孔５，６は、シリンダヘッド１の吸気側の壁部１ａに開口している。また、ボス部８は、この壁部１ａのうち、筒内噴射弁の取付孔６に隣接する位置に設けられている。なお、この壁部１ａにおける吸気ポート３の開口３ｅ（上流端）には、図示しない吸気マニホールドが接続される。図２～図４及び後述する図５（ａ），（ｂ）では、四つの気筒のそれぞれに同様に設けられる取付孔５，６やボス部８等の符号を、一つの気筒にのみ付す。

シリンダヘッド１の下面１ｂ（以下、「シリンダヘッド下面１ｂ」ともいう）は、上下方向と直交する平面状に加工されており、シリンダブロックとの接合面となる。図３に示すように、シリンダヘッド下面１ｂには、シリンダの上部を形成する燃焼室２が凹設されている。シリンダヘッド１は、シリンダヘッド下面１ｂとシリンダブロックの上面との間にガスケット（図示略）が介装された状態で、シリンダブロックと結合される。すなわち、シリンダヘッド下面１ｂとシリンダブロックとは接合される。

本実施形態のシリンダヘッド１には、四つの吸気ポート３が一列に並設されている。以下、四つの吸気ポート３が並ぶ方向Ｄ１を「ポート並設方向Ｄ１」という。また、四つの吸気ポート３を互いに区別する場合は、四つの吸気ポート３をエンジンの前側から順に、第一吸気ポート３Ａ，第二吸気ポート３Ｂ，第三吸気ポート３Ｃ，第四吸気ポート３Ｄという。ポート並設方向Ｄ１は、エンジンの前後方向及びシリンダ列方向（気筒が並ぶ方向）のそれぞれと一致するとともに、上下方向と直交する。

図４に示すように、各吸気ポート３は、二つの吸気バルブ孔４を介して燃焼室２と連通する二股形状に形成されている。各吸気ポート３において、吸気は開口３ｅから吸気バルブ孔４へと向かう方向Ｄ２に流れる。以下、この吸気の流れ方向Ｄ２を「吸気方向Ｄ２」という。なお、図４には、吸気ポート３の吸気方向Ｄ２に沿う中心線Ｏを一点鎖線で示している。この中心線Ｏは、吸気ポート３のうち、二股に分岐する部位よりも上流側の部位において、吸気方向Ｄ２に直交する断面の中心点を結んだ線に相当する。

図３に示すように、本実施形態のシリンダヘッド１は、互いに隣接する二つの吸気ポート３の外壁間に架設されたリブ部７と、各吸気ポート３の外壁から下方に突設された円柱状の台座部９とを備えている。リブ部７は、シリンダヘッド１を補強する機能をもつ。本実施形態では、第一吸気ポート３Ａ及び第二吸気ポート３Ｂの外壁間と、第二吸気ポート３Ｂ及び第三吸気ポート３Ｃの外壁間と、第三吸気ポート３Ｃ及び第四吸気ポート３Ｄの外壁間とのそれぞれに、リブ部７が形成されている場合を例示する。各リブ部７は、筒内噴射弁の取付孔６及びボス部８よりも吸気ポート３の上流側（吸気マニホールド側）に配置される。

台座部９は、吸気ポート３と上下方向において重なる位置に設けられる。本実施形態では、四つの台座部９が四つの吸気ポート３のそれぞれに対して同様に配置されている場合を例示する。具体的には、台座部９は、筒内噴射弁の取付孔６及びボス部８よりも吸気ポート３の上流側（吸気マニホールド側であって各吸気ポート３の開口３ｅの近傍）に位置するとともに、筒内噴射弁の取付孔６及びボス部８のそれぞれとポート並設方向Ｄ１において重ならないように設けられている。

図４に示すように、樹脂部２０は、シリンダヘッド本体１０の熱が吸気へ伝わるのを抑制する断熱部材である。樹脂部２０は、シリンダヘッド本体１０の材質よりも熱伝導率の低い樹脂で形成されており、より好ましくは耐熱性の高い樹脂で形成される。樹脂部２０は、吸気ポート３の全長のうち、吸気バルブ孔４側の部分（下流部）を除いた部分の内面に沿って配置されている。樹脂部２０は、射出成型によって形成される。

図５（ａ）は図３のＣ－Ｃ矢視断面図であり、図５（ｂ）は図５（ａ）から樹脂部２０を省略した図（すなわち、樹脂部２０が配置される前のシリンダヘッド本体１０の断面図）である。図５（ｂ）に示すように、シリンダヘッド１は、樹脂部２０を射出成型する際に、樹脂部２０となる溶融樹脂を吸気ポート３の内面に供給するための構成として、注入口１１，樹脂通路１２，排出口１３及びガス通路１４を備えている。なお、図５（ｂ）及び後述する図６中の各吸気ポート３内に示す二点鎖線は、樹脂部２０の射出成型時に用いられる型の輪郭線である。

注入口１１は、溶融樹脂を射出する射出機４０の先端が挿入されて溶融樹脂が供給（注入）される供給口（開口）である。一方、排出口１３は、注入口１１への溶融樹脂の注入時に吸気ポート３内のガス（空気）を追い出すためのガス抜き口（開口）である。注入口１１及び排出口１３はいずれも、シリンダヘッド１の外部に向けて開口している。本実施形態では、注入口１１及び排出口１３が各吸気ポート３に対して設けられている場合を例示する。すなわち、注入口１１及び排出口１３は、吸気ポート３ごとに専用化されている。また、注入口１１及び排出口１３の配置は、各吸気ポート３において同様である。

本実施形態の注入口１１は、台座部９に形成されている。注入口１１は、上下方向において吸気ポート３と重なって（すなわち吸気ポート３の下方に）設けられている。また、注入口１１は、吸気方向Ｄ２において筒内噴射弁の取付孔６及びボス部８よりも上流側に位置し、ポート並設方向Ｄ１において筒内噴射弁の取付孔６及びボス部８のそれぞれと重ならずに（ずれて）位置する。なお、四つの注入口１１は、互いに等しい円形状である。

樹脂通路１２は、溶融樹脂が注入口１１から注入された際に樹脂部２０まで流れる空間である。本実施形態の樹脂通路１２は、注入口１１と同様に、各吸気ポート３に対して同様に配置されている。樹脂通路１２は、各注入口１１からこの注入口１１が設けられた吸気ポート３の内面まで延設されている。言い換えると、樹脂通路１２は、一つの注入口１１と、この注入口１１が設けられた一つの吸気ポート３とを連通している。本実施形態の樹脂通路１２は、上下方向に延設されている。

樹脂通路１２は、注入口１１を通じてシリンダヘッド１の外部に開口するとともに、吸気ポート３の内面にも開口している。以下、各吸気ポート３の内面における樹脂通路１２の開口１５を「樹脂入口１５」という。樹脂入口１５は、樹脂部２０が射出成型される際に、吸気ポート３において溶融樹脂の入口となる部位である。本実施形態の樹脂入口１５は、注入口１１と略等しい円形状である。

各排出口１３は、注入口１１と異なる位置に設けられる。図３に示すように、本実施形態では、各注入口１１が筒内噴射弁の取付孔６及びボス部８よりも吸気マニホールド側に位置するのに対し、各排出口１３が注入口１１やボス部８よりも燃焼室２側に位置しており、シリンダヘッド下面１ｂに開口している。また、図５（ｂ）に示すように、本実施形態の排出口１３は上下方向において吸気ポート３と重なって（すなわち吸気ポート３の下方に）設けられている。なお、四つの排出口１３は、互いに等しい円形状である。

ガス通路１４は、溶融樹脂が注入口１１から注入された際に、吸気ポート３内から追い出されたガスがシリンダヘッド１の外部へ向けて流れる空間である。本実施形態のガス通路１４は、排出口１３と同様に、各吸気ポート３に対して同様に配置されている。ガス通路１４は、各吸気ポート３の内面からこの吸気ポート３に対して設けられた排出口１３まで延設されている。言い換えると、ガス通路１４は、一つの吸気ポート３と、これに対して設けられた一つの排出口１３とを連通している。ガス通路１４は、吸気ポート３の内面に開口するとともに、排出口１３を通じてシリンダヘッド１の外部にも開口している。

本実施形態のガス通路１４は、上下方向に延設されている。ガス通路１４の横断面（上下方向と直交する断面）の形状は、円形状である。以下、各吸気ポート３の内面におけるガス通路１４の開口１６を「樹脂出口１６」という。樹脂出口１６は、樹脂部２０が射出成型される際に、吸気ポート３においてガス及び溶融樹脂の出口となる部位である。

図６は、図４中の第四吸気ポート３Ｄを拡大して樹脂部２０を省略した図である。図６に例示するように、一つの吸気ポート３の内面における樹脂入口１５と樹脂出口１６とは、吸気方向Ｄ２において互いに離隔して（ずれて）位置する。本実施形態では、樹脂入口１５が樹脂出口１６よりも吸気方向Ｄ２の上流側に位置する。また、一つの吸気ポート３の内面における樹脂入口１５と樹脂出口１６とは、上下方向から見て（例えば下面視で）、上述した中心線Ｏを挟んで（すなわち中心線Ｏの両側に）配置されている。このように、本実施形態の樹脂入口１５と樹脂出口１６とは、吸気ポート３を上下方向から見た場合、ポート並設方向Ｄ１及び吸気方向Ｄ２のそれぞれにおいて互いに離隔して位置するとともに、両者の間には中心線Ｏが介在する。

［１－２．シリンダヘッドの製造方法］
ここでは、シリンダヘッド本体１０の吸気ポート３内に樹脂部２０を配置することでシリンダヘッド１を製造する方法について説明する。上述したように、樹脂部２０は、射出成型により形成される。具体的には、まずシリンダヘッド本体１０の吸気ポート３内に型〔図５（ｂ）及び図６中の二点鎖線参照〕を配置し、溶融樹脂を供給する空間を吸気ポート３の内面と型の外面とで区画する。次いで、射出機４０の先端を注入口１１に挿入し、射出機４０から樹脂通路１２に溶融樹脂を注入する。

樹脂通路１２に注入された溶融樹脂は、樹脂通路１２を通じて吸気ポート３の各内面へと供給される。この溶融樹脂は、吸気ポート３の内面に沿って流れ、吸気ポート３の内面と型の外面との間の空間に広がっていく。これに伴い、吸気ポート３内のガスは、ガス通路１４を通じてシリンダヘッド本体１０の外部へ向けて追い出され、排出口１３から排出される。

吸気ポート３の内面と型の外面との間の空間が溶融樹脂で充填されたら、注入口１１への溶融樹脂の注入を停止する。そして、溶融樹脂が固化すると、吸気ポート３内に樹脂部２０が形成される。その後、吸気ポート３内に配置していた型を取り去れば、シリンダヘッド１が完成する。

［１－３．作用，効果］
（１）上述したシリンダヘッド１では、注入口１１と異なる位置に排出口１３が形成され、吸気ポート３から排出口１３までガス通路１４が延設されるため、注入口１１への溶融樹脂の注入時に、吸気ポート３内のガスをガス通路１４及び排出口１３を通じて外部へと排出することができる。このように、ガス通路１４を設けることで溶融樹脂の流動性が向上するため、溶融樹脂が吸気ポート３の内面に沿って広がりやすくなる。これにより、吸気ポート３内に溶融樹脂をよりスムーズに供給することができる。したがって、溶融樹脂が行き渡らずに樹脂部２０の一部に空間ができるようなことがなく、樹脂部２０を成型しやすくすることができる。

また、上述したシリンダヘッド１では、吸気ポート３内に樹脂部２０が配置されるため、吸気ポート３の内面と吸気ポート３内を流れる吸気との間で樹脂部２０が断熱材として機能する。これにより、吸気ポート３の内面から吸気に伝わる熱が低減されるため、吸気の温度上昇を抑制することができる。よって、吸入空気量の減少とノッキングの発生とを抑制でき、エンジン性能の向上を図ることができる。

（２）また、上述したシリンダヘッド１では、樹脂入口１５と樹脂出口１６とが吸気方向Ｄ２において互いに離隔して位置するため、溶融樹脂が樹脂入口１５から樹脂出口１６に向かって流れる過程で、溶融樹脂を吸気ポート３の内面に沿わせながら吸気方向Ｄ２に流すことができる。これにより、溶融樹脂を吸気方向Ｄ２に広がりやすくすることができる。さらに、樹脂入口１５と樹脂出口１６とが上下方向（例えばシリンダヘッド下面１ｂ側）から見て吸気ポート３の吸気方向Ｄ２に沿う中心線Ｏを挟んで配置されているため、溶融樹脂が樹脂入口１５から樹脂出口１６に向かって流れる過程で、溶融樹脂を吸気ポート３の内面に沿わせながらポート並設方向Ｄ１にも流すことができる。これにより、溶融樹脂をポート並設方向Ｄ１にも広がりやすくすることができる。したがって、樹脂部２０を成型しやすくすることができる。

（３）上述したシリンダヘッド１では、吸気ポート３の内面において、樹脂入口１５が樹脂出口１６よりも吸気方向Ｄ２の上流側に位置するため、注入口１１を上流側（吸気マニホールド側）に寄せて配置しやすくできる。これにより、シリンダヘッド１に設けられる筒内噴射弁の取付孔６やボス部８といった構成に対し、注入口１１を離隔させて配置しやすくなる。すなわち、注入口１１を効率良く配置できることから、注入口１１と他の構成との干渉を回避しやすくできる。

（４）また、排出口１３がシリンダヘッド下面１ｂに開口しているため、シリンダヘッド１の製造時に、シリンダヘッド下面１ｂを加工するのと同時に排出口１３を加工することができる。これにより、排出口１３の加工が容易になるため、製造コストの削減を図ることができる。

［２．第二実施形態］
［２－１．シリンダヘッドの構造］
図７は、第二実施形態に係るシリンダヘッド１′の下面図である。本実施形態に係るシリンダヘッド１′は、上述した第一実施形態のシリンダヘッド１に対して、互いに隣接する二つの吸気ポート３で注入口１１′及び樹脂通路１２′を共用化した点が異なる。すなわち、シリンダヘッド１′では、二つの吸気ポート３に対し一つの注入口１１′と一つの樹脂通路１２′とが設けられる。

以下、第一実施形態で説明した要素と同一又は対応する要素に同一の符号を付し、重複する説明を省略する。なお、図７及び後述する図８，図９（ａ），（ｂ）では、四つの気筒のそれぞれに同様に設けられる取付孔５，６やボス部８等の符号を、一つの気筒にのみ付す。また、図８，図９（ａ）及び後述する図１２ではわかりやすいように、樹脂部２０にドットを付して示す。

図７に示すように、シリンダヘッド１′（シリンダヘッド本体１０′）は、上述した台座部９に代えて、リブ部７に形成された座面９′を備えている。座面９′は、互いに隣接する二つの吸気ポート３間において、シリンダヘッド下面１ｂと平行に設けられる。本実施形態では、第一吸気ポート３Ａ及び第二吸気ポート３Ｂ間のリブ部７と、第三吸気ポート３Ｃ及び第四吸気ポート３Ｄ間のリブ部７とのそれぞれに対して一体的に設けられた座面９′を例示する。各座面９′は、シリンダヘッド下面１ｂと同じ側（下側）を向く平面状に形成される。各座面９′は、リブ部７と共に、筒内噴射弁の取付孔６及びボス部８よりも吸気ポート３の上流側（吸気マニホールド側）に配置される。

図８に示すように、本実施形態では、四つの吸気ポート３内に配置される樹脂部２０のうち、互いに隣接する二つの樹脂部２０が、その相互間に設けられた樹脂部分２１によって連結されている。以下、互いに隣接する二つの樹脂部２０の間に設けられた樹脂部分２１を「連結樹脂部２１」という。連結樹脂部２１は、本実施形態のシリンダヘッド本体１０′に対して樹脂部２０を成型する際に形成されるものである。本実施形態の連結樹脂部２１は、第一吸気ポート３Ａ及び第二吸気ポート３Ｂに配置される二つの樹脂部２０の間と、第三吸気ポート３Ｃ及び第四吸気ポート３Ｄに配置される二つの樹脂部２０の間とのそれぞれに設けられている。

上述したように、本実施形態では注入口１１′が二つの吸気ポート３で共用化されている。言い換えると、注入口１１′は、二つの吸気ポート３に対して一つだけ設けられている。なお、排出口１３は、第一実施形態のものと比べて、第一吸気ポート３Ａ及び第三吸気ポート３Ｃに対する配置が異なるものの、各吸気ポート３に対して設けられている。すなわち、本実施形態においても、排出口１３は吸気ポート３ごとに専用化されている。

図７に示すように、本実施形態の注入口１１′は、上述した座面９′が一体的に設けられた各リブ部７に形成されており、各座面９′に開口している。具体的には、注入口１１′は、第一吸気ポート３Ａ及び第二吸気ポート３Ｂの間と、第三吸気ポート３Ｃ及び第四吸気ポート３Ｄの間とのそれぞれに設けられている。なお、二つの注入口１１′は、互いに等しい円形状である。

図９（ｂ）に示すように、本実施形態の樹脂通路１２′は、注入口１１′からその両側の二つの吸気ポート３のそれぞれまで延設されている。言い換えると、樹脂通路１２′は、注入口１１′とその両側の各吸気ポート３とを連通している。なお、本実施形態の樹脂入口１５′は、注入口１１′と比べて開口面積が大きく形成されている。図９（ａ）に示すように、樹脂通路１２′内で固化した溶融樹脂は、上述した連結樹脂部２１となる。

本実施形態の樹脂通路１２′は、注入口１１′から座面９′に対して垂直に延びる注入部１２ａと、注入部１２ａに対し交差して二つの吸気ポート３まで延びる分配部１２ｂとを有し、Ｔ字状に分岐した形状をなす。注入部１２ａは、射出機４０の先端が接続されて溶融樹脂が供給される部位である。本実施形態の注入部１２ａは、注入口１１′から上方へまっすぐに延びている。すなわち、注入部１２ａは、互いに隣接する二つの吸気ポート３間で上下方向に延設されている。なお、注入部１２ａの横断面（上下方向と直交する断面）の形状は、円形状である。

分配部１２ｂは、注入部１２ａを流れる溶融樹脂を二つの吸気ポート３へ分配する部位である。図１０に示すように、分配部１２ｂは、互いに隣接する二つの吸気ポート３間において吸気方向Ｄ２に沿って延び、両側の二つの吸気ポート３のそれぞれに連通する。本実施形態の分配部１２ｂは、ポート並設方向Ｄ１と吸気方向Ｄ２とのそれぞれに沿ってまっすぐに延びている。

また、本実施形態の分配部１２ｂは、吸気方向Ｄ２及び上下方向に沿う断面の形状が、吸気方向Ｄ２に延びる長軸をもつ長円形状とされている。すなわち、分配部１２ｂは、吸気方向Ｄ２の長さ寸法Ｌが、ポート並設方向Ｄ１及び吸気方向Ｄ２に対して直交する方向の高さ寸法Ｈよりも大きく設定されている（Ｈ＜Ｌ）。また、本実施形態の分配部１２ｂは、上述した長さ寸法Ｌが、ポート並設方向Ｄ１の幅寸法Ｗ（図１１参照）よりも大きく設定されている（Ｗ＜Ｌ）。

図８に示すように、本実施形態では、各注入口１１′が上下方向において吸気ポート３と重ならない（ポート並設方向Ｄ１にずれている）のに対し、各排出口１３は吸気ポート３と重なって（吸気ポート３の下方に）設けられている。なお、図１１に示すように、本実施形態においても、一つの吸気ポート３の内面における樹脂入口１５′と樹脂出口１６とは、吸気方向Ｄ２において互いに離隔して（ずれて）位置するとともに、上下方向から見て（例えば下面視で）上述した中心線Ｏを挟んで配置されている。

図９（ａ）及び図１２に示すように、本実施形態に係るシリンダヘッド１′は、注入口１１′及び排出口１３を閉鎖するキャップ（閉鎖部）５０を備えている。本実施形態のキャップ５０は、注入口１１′及び排出口１３を密閉する機能をもつ。注入口１１′に装着されるキャップ５０は、注入口１１′に内嵌する形状とされ、樹脂部２０がシリンダヘッド本体１０′に形成された後、各注入口１１′に嵌挿される。同様に、排出口１３に装着されるキャップ５０は、排出口１３に内嵌する形状とされ、樹脂部２０がシリンダヘッド本体１０′に形成された後、各排出口１３に嵌挿される。

［２－２．シリンダヘッドの製造方法］
ここでは、まず、第二実施形態に係るシリンダヘッド本体１０′における吸気ポート３，注入口１１′及び樹脂通路１２′の成型方法について説明する。上述したように、シリンダヘッド本体１０′は鋳造により成型される。シリンダヘッド本体１０′は、図示しない鋳型（例えば上型，下型）により外形状が成型されるとともに、吸気ポート３，注入口１１′及び樹脂通路１２′といった内部の空間が、例えば図１３（ａ），（ｂ）に示すような中子３０を用いて成型される。

中子３０は、吸気ポート３となる位置に配置される吸気ポート部３３と、注入口１１′となる位置に配置される注入口部３１と、樹脂通路１２′となる位置に配置される樹脂通路部３２とを有する。また、本実施形態の中子３０は、各吸気ポート部３３において吸気ポート３の開口３ｅとなる位置から延出した延出部３４と、互いに隣接する延出部３４同士を連結する連結部３５とを更に有する。

延出部３４及び連結部３５は、シリンダヘッド本体１０′の吸気ポート３よりも上流側に配置される部位である。四つの吸気ポート部３３は、延出部３４及び連結部３５を介して連結されることで、一体に（一つの中子３０として）設けられている。以下、四つの吸気ポート部３３を互いに区別する場合は、四つの吸気ポート部３３をエンジンの前側から順に、第一吸気ポート部３３Ａ，第二吸気ポート部３３Ｂ，第三吸気ポート部３３Ｃ，第四吸気ポート部３Ｄという。これらの吸気ポート部３３Ａ～３３Ｄは、それぞれ吸気ポート３Ａ～３Ｄに対応するものである。

上述したように、本実施形態の注入口１１′及び樹脂通路１２′は、第一吸気ポート３Ａ及び第二吸気ポート３Ｂの間と、第三吸気ポート３Ｃ及び第四吸気ポート３Ｄの間とのそれぞれに配置される。このため、中子３０では、注入口部３１及び樹脂通路部３２が、第一吸気ポート部３３Ａ及び第二吸気ポート部３３Ｂの間と、第三吸気ポート部３３Ｃ及び第四吸気ポート部３３Ｄの間との二箇所に配置されている。

図１３（ｂ）に示すように、樹脂通路部３２は、注入部１２ａとなる位置に配置される注入中子部３２ａと、分配部１２ｂとなる位置に配置される分配中子部３２ｂとを有する。上述したように、本実施形態では、第一吸気ポート３Ａ及び第二吸気ポート３Ｂを連通する分配部１２ｂと、第三吸気ポート３Ｃ及び第四吸気ポート３Ｄを連通する分配部１２ｂとの二つが設けられる。このため、中子３０では、第一吸気ポート部３３Ａ及び第二吸気ポート部３３Ｂが分配中子部３２ｂで連結され、第三吸気ポート部３３Ｃ及び第四吸気ポート部３４Ｄも分配中子部３２ｂで連結されている。

このような中子３０を鋳型の内部に配置した状態で、シリンダヘッド本体１０′となる材料（例えばアルミニウムやアルミニウム合金）を溶かした溶湯を湯口から流し込み、固化させることで、シリンダヘッド本体１０′が成型される。なお、このシリンダヘッド本体１０′の吸気ポート３内に樹脂部２０を配置する過程では、注入口１１′から樹脂通路１２′の注入部１２ａに注入された溶融樹脂が、分配部１２ｂを通じて二つの吸気ポート３の各内面へと供給される。そして、この溶融樹脂が固化すると、吸気ポート３内に樹脂部２０が形成されるとともに、樹脂通路１２′内に連結樹脂部２１が形成される。また、本実施形態では、このように樹脂部２０が形成された後、図１２に示すように、キャップ５０が注入口１１′及び排出口１３の各々に嵌挿されることで、注入口１１′及び排出口１３が閉鎖される。

［２－３．作用，効果］
本実施形態に係るシリンダヘッド１′では、互いに隣接する二つの吸気ポート３間に注入口１１′が設けられ、この注入口１１′から両側の吸気ポート３のそれぞれまで樹脂通路１２′が延設される。このため、樹脂部２０を成型する際、一つの注入口１１′に溶融樹脂を注入すれば、樹脂通路１２′を通じて二つの吸気ポート３の各内面に溶融樹脂を供給することができる。すなわち、二つの吸気ポート３において、溶融樹脂の注入口１１′を共用化することができる。よって、吸気ポート３ごとに注入口１１を設ける第一実施形態の構成と比較して、注入口１１′の個数を削減することができる。つまり、シリンダヘッド１′の狭いスペースに効率良く注入口１１′を配置できることから、シリンダヘッド１′の大型化を回避できる。また、個々の注入口１１′の形状及び配置の自由度を高められる。

また、樹脂通路１２′が二つの吸気ポート３のそれぞれまで延設されるため、樹脂部２０の成型が完了した状態では、二つの吸気ポート３間に樹脂通路１２′内で固化した樹脂（連結樹脂部２１）が配置される。これにより、吸気ポート３間における断熱効果を高めることができる。したがって、吸気の温度上昇を抑制することができる。このため、吸入空気量の減少とノッキングの発生とを抑制でき、エンジン性能の向上を図ることができる。

なお、樹脂通路１２′が設けられることで、吸気ポート３及び樹脂通路１２′の鋳造で用いる中子３０では、吸気ポート部３３の二つが樹脂通路部３２で互いに連結される。すなわち、中子３０では、互いに隣接する二つの吸気ポート部３３を、延出部３４及び連結部３５だけでなく、樹脂通路部３２によっても連結することができる。これにより、吸気ポート部３３同士の位置関係が保持されやすくなるため、中子３０の形状を安定化することができる。したがって、シリンダヘッド１′における吸気ポート３の位置精度を向上させることができる。

本実施形態のシリンダヘッド１′には、注入口１１′及び排出口１３を閉鎖するキャップ５０が設けられるため、シリンダヘッド本体１０′と樹脂部２０との密閉度合いを高めることができる。樹脂部２０は溶融樹脂の固化によって形成されることから、シリンダヘッド本体１０′の壁面と樹脂部２０との間には元々隙間が生じにくいものの、上述したキャップ５０が設けられることで、たとえ熱引き等により両者間に隙間ができたとしても、注入口１１′及び排出口１３からの吸気漏れを抑えることができる。また、キャップ５０がシリンダヘッド本体１０′や樹脂部２０とは別体（別部品）で形成されるため、キャップ５０を注入口１１′及び排出口１３に装着するだけで、注入口１１′及び排出口１３を容易に閉鎖することができる。

注入口１１′がシリンダヘッド下面１ｂと平行な座面９′に開口しており、樹脂通路１２′がこの注入口１１′から座面９′に対して垂直に延びる注入部１２ａを有するため、溶融樹脂を注入する際に、シリンダヘッド下面１ｂを水平に配置すれば、座面９′も水平に配置できるとともに注入部１２′を鉛直方向に延ばすことができる。これにより、樹脂部２０を成型する際に、シリンダヘッド本体１０の姿勢を保持しやすくできるとともに、溶融樹脂の注入方向を鉛直方向とすることができる。よって、溶融樹脂を注入しやすくすることができる。

樹脂通路１２′が、互いに隣接する二つの吸気ポート３間で吸気方向Ｄ２に沿って延びるとともにこれらの吸気ポート３のそれぞれに連通する分配部１２ｂを有するため、樹脂部２０の成型が完了した状態では、吸気方向Ｄ２に沿って延びる樹脂（連結樹脂部２１）を二つの吸気ポート３間に配置できる。これにより、吸気ポート３間の断熱効果を吸気方向Ｄ２にわたって高めることができる。また、上述した中子３０では、二つの吸気ポート部３３が分配中子部３２ｂで連結されるため、二つの吸気ポート部３３を吸気方向Ｄ２に沿う広範囲にわたって連結することができる。これにより、吸気ポート部３３同士の位置関係がより保持されやすくなるため、中子３０の形状を更に安定化することができ、シリンダヘッド１′における吸気ポート３の位置精度を更に向上させることができる。

注入口１１′が、互いに隣接する二つの吸気ポート３の外壁間に架設されたリブ部７に形成されているため、リブ部７で吸気ポート３の間を補強できるとともに、リブ部７を注入口１１′の台座部として活用することができる。これにより、注入口１１′に専用の台座部を設ける場合と比べてスペース効率が高められるため、シリンダヘッド１′の大型化を抑えながら、吸気ポート３の周辺の強度及び剛性を高めることができる。

樹脂入口１５′の開口面積が注入口１１′の開口面積と比べて大きいため、注入口１１′に注入された溶融樹脂を樹脂入口１５′から吸気ポート３内へよりスムーズに供給することができる。したがって、樹脂部２０をより成型しやすくすることができる。なお、上述した実施形態と同様の構成からは同様の効果が得られる。

［３．変形例］
上述したシリンダヘッド１，１′の構成は一例であって、上述したものに限られない。例えば、直列四気筒エンジンのシリンダヘッドでなくてもよいし、筒内噴射弁及びポート噴射弁の両方を備えたエンジンのシリンダヘッドでなくてもよい。なお、吸気ポート３の形状は、上述したような二股形状に限定されない。また、リブ部７やボス部８が省略されてもよい。

上述した中子３０の構成は一例である。中子３０は、上述した構成に加えて、排出口１３及びガス通路１４となる位置に配置される部分を更に有していてもよい。また、延出部３４及び連結部３５が省略されてもよい。なお、注入口１１，１１′と樹脂通路１２，１２′と排出口１３とガス通路１４とは、中子を用いて形成されるものに限らず、例えば、穴あけ加工により形成されてもよい。

注入口１１，１１′の位置及び個数は、上述したものに限定されない。例えば上述した第二実施形態に係るシリンダヘッド１′において、第二吸気ポート３Ｂ及び第三吸気ポート３Ｃの間に注入口１１′が設けられてもよい。また、上述した第二実施形態では、二つの吸気ポート３に対して一つの注入口１１′が設けられる場合を例示したが、三つ以上の吸気ポート３に対して一つの注入口１１′が設けられてもよい。例えば、第二吸気ポート３Ｂ及び第三吸気ポート３Ｃ間に注入口１１′を設け、第一吸気ポート３Ａ及び第二吸気ポート３Ｂ間と、第三吸気ポート３Ｃ及び第四吸気ポート３Ｄとをそれぞれ上述した分配部１２ａと同様の構成で連結すれば、一つの注入口１１′から四つの吸気ポート３のそれぞれに溶融樹脂を供給できる。この場合、シリンダヘッド１′において注入口１１′の個数を一つに削減することができる。

排出口１３の位置及び個数も、上述したものに限定されない。注入口１１′を複数の吸気ポート３で共用化するのと同様に、排出口１３を複数の吸気ポート３で共用化してもよい。例えば図１４に示すように、上述した第二実施形態に係るシリンダヘッド１′において、第二吸気ポート３Ｂ及び第三吸気ポート３Ｃのそれぞれに対して設けられた排出口１３を一つの排出口１３′に統合してもよい。より具体的には、互いに隣接する第二吸気ポート３Ｂ及び第三吸気ポート３Ｃ間に排出口１３′を形成し、第二吸気ポート３Ｂ及び第三吸気ポート３Ｃ（すなわち、排出口１３′の両側の吸気ポート３）のそれぞれから排出口１３′までガス通路１４′を延設してもよい。

この場合、溶融樹脂の注入時に、二つの吸気ポート３内のガスを一つの排出口１３′からまとめて排出することができる。すなわち、二つの吸気ポート３において、ガスの排出口１３′を共用化することができる。よって、吸気ポート３ごとに排出口１３を設ける構成と比較して、排出口１３，１３′の個数を削減することができる。これにより、シリンダヘッドの狭いスペースをより効率良く利用でき、シリンダヘッドの大型化を回避できるとともに、個々の排出口１３，１３′の形状及び配置の自由度を高められる。

また、この場合、ガス通路１４′が二つの吸気ポート３のそれぞれまで延設されるため、ガス通路１４′内にも溶融樹脂を流して固化させれば、上述した連結樹脂部２１と同様に、吸気ポート３間における断熱効果を高めることができる。さらに、吸気ポート３の鋳造で用いる中子にガス通路１４′に対応する部分を設ければ、この中子においてガス通路１４′に対応する部分が、上述した中子３０における樹脂通路部３２と同様に、吸気ポート３に対応する部分の二つを連結する。このため、中子の形状を安定化できるとともに、シリンダヘッドにおける吸気ポート３の位置精度を向上させることができる。

なお、図１４には二つの吸気ポート３に対して一つの排出口１３′が設けられる場合を例示したが、三つ以上の吸気ポート３に対して一つの排出口１３′が設けられてもよい。また、図１４には第二実施形態に係るシリンダヘッド１′において排出口１３′が二つの吸気ポート３で共用化される場合を例示したが、これと同様に、第一実施形態に係るシリンダヘッド１において排出口が二つの吸気ポート３で共用化されてもよい。

上述した樹脂入口１５，１５′及び樹脂出口１６の配置は一例である。樹脂入口１５，１５′と樹脂出口１６とは、吸気方向Ｄ２において互いに離隔していなくてもよいし、シリンダヘッド下面１ｂ側から見て吸気ポート３の上述した中心線Ｏを挟んで配置されていなくてもよい。また、例えば、樹脂入口１５，１５′が樹脂出口１６よりも吸気方向Ｄ２の下流側に位置してもよい。

また、樹脂通路１２，１２′及びガス通路１４の形状も、上述したものに限定されない。例えば、樹脂通路１２及び樹脂通路１２′の注入部１２ａは、上下方向に対して傾斜して延びていてもよいし、湾曲していてもよい。また、樹脂通路１２′の分配部１２ｂは、樹脂の特性によるため、断面形状が円形であってもよく、また、円形や長円形状以外であってもよい。なお、分配部１２ｂの長さ寸法Ｌ，幅寸法Ｗ及び高さ寸法Ｈの大小関係も、上述したものに限定されない。

注入口１１，１１′から注入された溶融樹脂は、少なくとも吸気ポート３の内面に沿って配置される樹脂部２０となればよく、樹脂通路１２，１２′及び排出通路１４，１４′には樹脂（溶融樹脂が固化したもの）が配置されなくてもよい。また、上述したキャップ５０は、第二実施形態のシリンダヘッド１′に限らず、例えば第一実施形態のシリンダヘッド１にも同様に適用可能である。

１，１′ シリンダヘッド
１ｂ 下面（シリンダヘッド下面）
２ 燃焼室
３ 吸気ポート
７ リブ部
１０，１０′ シリンダヘッド本体
１１，１１′ 注入口
１２，１２′ 樹脂通路
１３，１３′ 排出口
１４，１４′ ガス通路
１５，１５′ 樹脂入口（樹脂通路の開口）
１６ 樹脂出口（ガス通路の開口）
２０ 樹脂部
５０ キャップ（閉鎖部）
Ｏ 中心線

Claims (7)

1. エンジンの燃焼室に連通する吸気ポートが設けられているとともに、前記吸気ポートの内面に沿って配置された樹脂部を有するシリンダヘッドであって、
   前記シリンダヘッドの外部に向けて開口する注入口と、
   前記注入口から前記吸気ポートまで延設され、溶融樹脂が前記注入口から注入された際に前記樹脂部まで流れる樹脂通路と、
   前記注入口と異なる位置で前記外部に向けて開口する排出口と、
   前記吸気ポートから前記排出口まで延設され、前記溶融樹脂が前記注入口から注入された際に前記吸気ポート内のガスが前記外部へ向けて流れるガス通路と、を備え、
   前記樹脂通路の前記吸気ポートの内面における開口と前記ガス通路の前記吸気ポートの内面における開口とは、前記吸気ポートから前記燃焼室に流れる吸気の流れ方向において互いに離隔する
   ことを特徴とする、シリンダヘッド。
2. 前記樹脂通路の前記吸気ポートの内面における開口と前記ガス通路の前記吸気ポートの内面における開口とは、シリンダブロックと接合されるシリンダヘッド下面側から見て前記吸気ポートの前記流れ方向に沿う中心線を挟んで配置されている
   ことを特徴とする、請求項１記載のシリンダヘッド。
3. 前記エンジンが多気筒エンジンであって、前記シリンダヘッドには複数の前記吸気ポートが並設されており、
   前記排出口が、互いに隣接する二つの前記吸気ポート間に形成され、
   前記ガス通路が、前記排出口の両側に位置する前記吸気ポートのそれぞれから前記排出口まで延設されている
   ことを特徴とする、請求項１又は２記載のシリンダヘッド。
4. 前記エンジンが多気筒エンジンであって、前記シリンダヘッドには複数の前記吸気ポートが並設されており、
   前記注入口が、互いに隣接する二つの前記吸気ポート間に形成され、
   前記樹脂通路が、前記注入口から前記注入口の両側に位置する前記吸気ポートのそれぞれまで延設されている
   ことを特徴とする、請求項１～３のいずれか１項に記載のシリンダヘッド。
5. 前記樹脂通路の前記吸気ポートの内面における開口が、前記ガス通路の前記吸気ポートの内面における開口よりも吸気の流れ方向の上流側に位置する
   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。
6. 前記排出口が、シリンダブロックと接合されるシリンダヘッド下面に開口する
   ことを特徴とする、請求項１～５のいずれか１項に記載のシリンダヘッド。
7. 前記注入口及び前記排出口を閉鎖する閉鎖部を備える
   ことを特徴とする、請求項１～６のいずれか１項に記載のシリンダヘッド。

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