多気筒エンジンの燃焼室容積調整方法
【課題】気筒毎の燃焼室容積を目標の容積に調整することにより、気筒毎の燃焼室容積の収縮誤差に起因する燃焼への影響を抑制し、高圧縮比に設定した場合の異常燃焼を抑制する。
【解決手段】気筒毎に燃焼室の一部を形成する凹部２とシリンダブロックとの合わせ面３を備えたシリンダヘッドを有し、複数の気筒を列状に配置した多気筒エンジンの燃焼室容積調整方法において、シリンダヘッドの各凹部２の頂部に平坦な基準面１０を備えたシリンダヘッド素材を鋳造する鋳造工程と、シリンダヘッド素材にシリンダブロックとの合わせ面３を切削加工する合わせ面加工工程と、シリンダヘッドの合わせ面３から基準面１０までの高さ方向距離を気筒毎に計測する計測工程と、計測された高さ方向距離に基づき凹部２表面の切削加工対象部２１の加工削り代を調整する調整加工工程と、を有する。
【解決手段】気筒毎に燃焼室の一部を形成する凹部２とシリンダブロックとの合わせ面３を備えたシリンダヘッドを有し、複数の気筒を列状に配置した多気筒エンジンの燃焼室容積調整方法において、シリンダヘッドの各凹部２の頂部に平坦な基準面１０を備えたシリンダヘッド素材を鋳造する鋳造工程と、シリンダヘッド素材にシリンダブロックとの合わせ面３を切削加工する合わせ面加工工程と、シリンダヘッドの合わせ面３から基準面１０までの高さ方向距離を気筒毎に計測する計測工程と、計測された高さ方向距離に基づき凹部２表面の切削加工対象部２１の加工削り代を調整する調整加工工程と、を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多気筒エンジンの燃焼室容積調整方法に関し、特に鋳造により成形されたシリンダヘッドの燃焼室の容積を燃焼室表面の加工削り代により調整する多気筒エンジンの燃焼室容積調整方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、火花点火式ガソリンエンジンの理論熱効率は、圧縮比が１７程度までは圧縮比に比例して上昇するため、燃費向上のための有力な手段として圧縮比の増加が挙げられている。また、吸気ポート側斜面と排気ポート側斜面が屋根形に形成されたペントルーフ型燃焼室が高圧縮比の実現に有利な燃焼室構造として知られている。ペントルーフ型燃焼室は、比較的大きな吸排気バルブ径を確保でき、シリンダ容積に比べて燃焼室容積を小さくすることができ、タンブル（筒内縦渦流）やスワール（筒内横渦流）等の吸入空気の筒内流動をコントロールする上で有利な構造である。
【０００３】
特許文献１の火花点火式ガソリンエンジンのシリンダヘッドは、１つのシリンダに対して各２つの吸気ポート及び排気ポートと、点火プラグ孔と、冷却水通路等を備え、吸気ポート下部の冷却水通路をシリンダヘッド下面主型としての鋳造用金型により形成し、吸気ポート下部を避けた冷却水通路の一部を砂中子により形成し、前記吸気ポート下部の冷却水通路と前記冷却水通路の一部とを鋳造後の機械加工により連通形成している。このペントルーフ型燃焼室を備えたシリンダヘッドでは、吸気ポート下部の冷却水通路を鋳造用金型により形成したため、吸気ポート下部の冷却水通路形成用砂中子の破損を防止して鋳造品質を高めることができ、冷却水通路の容積を確保して耐ノッキング性の向上を図ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−１１９３４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
理論上、圧縮比εは、以下の式で算出することができる。
ε＝（（π／４）・ｂ２・ｓ＋Ｖ）／Ｖ
ｂはシリンダのボア直径、ｓはピストンのストローク長、Ｖは燃焼室容積である。
圧縮比を高める場合には、ノッキングやプレイグニッション、若しくはデトネーション等の異常燃焼が発生し易くなる。そこで、通常、点火タイミングを予め設定された圧縮比に応じて圧縮上死点前側へ所定タイミングリタードさせて前記異常燃焼を抑制するように燃焼制御している。
【０００６】
シリンダヘッドの製造では、金属溶湯を成形キャビティ内に充填する金型鋳造法が用いられ、アルミニウム合金等の軽合金製の鋳造品を製造するときには比較的低圧（例えば０．５ｋｇ／ｃｍ２程度以下）の低圧鋳造法が広く採用されている。成形キャビティ内に充填された金属溶湯は、所定時間後、凝固してシリンダヘッド素材を形成する。鋳造用金型は離型され、取り出されたシリンダヘッド素材に対して後工程のシリンダブロックとの合わせ面等の切削加工が施される。それ故、目標となる燃焼室容積を備えた燃焼室を形成するための成形キャビティを鋳造用金型により精度よく形成した場合でも、気筒毎に金属溶湯の冷却傾向が異なり、気筒毎の燃焼室に夫々の凝固傾向等に起因した収縮誤差が発生する虞が有る。
【０００７】
シリンダヘッド素材の各燃焼室に凝固傾向に起因した収縮誤差が発生した場合、気筒毎の燃焼室容積にバラツキが生じ、各気筒に亙り一様な燃焼を得ることができず、エンジンの燃焼状態に悪影響を与える虞がある。しかも、高圧縮比エンジンでは、予め設定された燃料供給量と圧縮比と点火タイミングとのバランスが崩れた場合、前記のような異常燃焼を招く虞もある。
【０００８】
本発明の目的は、鋳造により形成されたシリンダヘッドにおいて、気筒毎の燃焼室の収縮誤差に起因した燃焼への影響を抑制でき、高圧縮比に設定しても異常燃焼を抑制できる多気筒エンジンの燃焼室容積調整方法等を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１の多気筒エンジンの燃焼室容積調整方法は、気筒毎に燃焼室の一部を形成する凹部とシリンダブロックとの合わせ面を備えたシリンダヘッドを有し、複数の気筒を列状に配置した多気筒エンジンの燃焼室容積調整方法において、前記シリンダヘッドの各凹部の頂部に平坦な基準面を備えたシリンダヘッド素材を鋳造する鋳造工程と、前記シリンダヘッド素材にシリンダブロックとの合わせ面を切削加工する合わせ面加工工程と、前記シリンダヘッドの合わせ面から前記基準面までの高さ方向距離を気筒毎に計測する計測工程と、前記計測された高さ方向距離に基づき前記凹部表面の切削加工対象部の加工削り代を調整する調整加工工程と、を有することを特徴としている。
【００１０】
この多気筒エンジンの燃焼室容積調整方法においては、シリンダヘッドの各凹部の頂部に平坦な基準面を備えたシリンダヘッド素材を鋳造する鋳造工程を備えたため、燃焼室容積について収縮誤差が最も反映された位置、即ちシリンダブロックとの合わせ面から最も離隔したシリンダヘッドの各凹部の頂部位置に基準面を形成することができる。しかも、基準面がシリンダヘッドの各凹部の頂部位置に形成されるため、吸入空気の筒内流動を阻害することが無く、燃焼に対する影響を防止できる。
【００１１】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記燃焼室は吸気ポート側斜面と排気ポート側斜面を備えたペントルーフ型燃焼室に形成され、前記基準面は前記吸気ポート側斜面と排気ポート側斜面の境界部分に設けられ、前記調整加工工程において、前記切削加工対象部としての吸気ポートから排気ポートに亙る凹部開口縁部を前記計測された高さ方向距離に基づき加工することを特徴としている。
請求項３の発明は、請求項１又は２の発明において、前記鋳造工程において、各凹部の切削加工対象部は目標となる燃焼室容積に対して所定の加工削り代を有するように形成されることを特徴としている。
【００１２】
請求項４の発明は、請求項３の発明において、前記調整加工工程において、前記計測された高さ方向距離が基準高さ方向距離よりも大きいとき、加工削り代が小さく、計測された高さ方向距離が基準高さ方向距離よりも小さいとき、加工削り代が大きく設定されることを特徴としている。
請求項５の発明は、請求項１〜４の何れか１項の発明において、前記多気筒エンジンは燃焼のための圧縮比が１２以上に構成されていることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１の発明によれば、燃焼室容積について収縮誤差が最も反映されたシリンダヘッドの各凹部の頂部位置に基準面を形成し、シリンダブロックとの合わせ面から基準面までの高さ方向距離を気筒毎に計測したため、高さ方向距離をパラメータとして気筒毎の目標となる燃焼室容積に対するシリンダヘッド素材の燃焼室容積の収縮誤差を検出することができる。気筒毎の高さ方向距離に基づき凹部表面の切削加工対象部の加工削り代を調整するため、気筒毎の燃焼室容積を目標の容積に調整でき、気筒毎の燃焼室容積の収縮誤差に起因した燃焼への影響を抑制でき、高圧縮比に設定しても異常燃焼を抑制できる。
【００１４】
請求項２の発明によれば、基準面を吸気ポート側斜面と排気ポート側斜面の境界部分に設けたため、計測に有利な平坦な基準面を容易に形成することができる。また、調整加工工程において、切削加工対象部としての吸気ポートから排気ポートに亙る凹部開口縁部を計測された高さ方向距離に基づき加工するため、ペントルーフ型燃焼室を維持しつつ、燃焼への影響低減と容積調整の簡単化を両立できる。
請求項３の発明によれば、鋳造工程において、シリンダヘッド素材の切削加工対象部が予め目標となる燃焼室容積に対して所定の加工削り代を有するように形成されるため、減少方向の調整加工だけでなく増加方向の調整加工を行うことができ、広い範囲の調整加工を行うことがでできる。
【００１５】
請求項４の発明によれば、計測された高さ方向距離と基準高さ方向距離との比較により、調整加工を容易に行うことがでできる。
請求項５の発明によれば、エンジンの圧縮比が高圧縮比のとき、ノッキングやプレイグニッション、若しくはデトネーション等の異常燃焼を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明のシリンダヘッドを下方から見た図である。
【図２】図１のII−II線断面図である。
【図３】図１のIII−III線断面図である。
【図４】図１のIV−IV線断面図である。
【図５】燃焼室凹部の正面図である。
【図６】燃焼室容積調整操作手順を示すステップ図である。
【図７】各気筒の燃焼室凹部の縦断面図である。
【図８】高さ方向距離と加工削り代との相関関係を示すグラフである。
【図９】調整加工工程のときのボールエンドミルの操作を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は縦断面図である。
【図１０】変形例に係る高さ方向距離と加工削り代との相関関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明を実施するための形態について実施例に基づいて説明する。
【実施例１】
【００１８】
以下、本発明の実施例１について図１〜図９に基づいて説明する。
直列４気筒エンジンのシリンダヘッド１は、アルミニウム合金等の金属材料により一体的に鋳造されたシリンダヘッド素材を形成し、このシリンダヘッド素材の切削対象部を切削加工して形成されている。本シリンダヘッド１を備えたエンジンは、圧縮比が１４に設定された高圧縮比エンジンであり、前記圧縮比に応じて燃料供給量や点火タイミングが制御されるよう構成されている。
【００１９】
始めに、切削加工後のシリンダヘッド１の構造について説明する。
シリンダヘッド１は、気筒毎に燃焼室の一部を形成する４つの凹部２と、シリンダブロック（図示略）との合わせ面３を備え、シリンダブロックの上部に取付けられるよう構成されている。４つの気筒は同じ構成であるため、以下、１つの気筒の構成について説明する。
【００２０】
凹部２は、シリンダブロックに形成されたシリンダボア（図示略）の周壁面及びピストン（図示略）の冠部頂面と協働してペントルーフ型燃焼室の一部を形成している。凹部２には、吸気ポート側斜面２ａと、凹部２の頂部において吸気ポート側斜面２ａと鋭角状に連なる排気ポート側斜面２ｂが形成されている。吸気ポート側斜面２ａと排気ポート側斜面２ｂとの境界部分は、凹部２の頂部において気筒配列方向に沿うように直線状に形成されている。
【００２１】
図１，図２，図５に示すように、吸気ポート４から排気ポート５に亙る凹部２の開口縁部Ｃ０部分には、互いに向かい合う１対の切削加工対象部２１が設けられている。各切削加工対象部２１は、吸気ポート側斜面２ａの側部と排気ポート側斜面２ｂの側部との間に平面視にて円弧形に形成され、凹部２に対して気筒配列方向に配置されている。
【００２２】
吸気ポート側斜面２ａには、２つの吸気ポート４が開口され、各吸気ポート４の開口周縁部には環状のバルブシート（図示略）が圧入される。排気ポート側斜面２ｂには、吸気ポート側斜面２ａと同様に、２つの排気ポート５が開口され、各排気ポート５の開口周縁部には環状のバルブシート（図示略）が圧入される。吸気バルブ支持ボス６の内部には、吸気バルブ（図示略）のバルブステムを通すバルブガイドが設けられ、排気バルブ支持ボス７の内部には、排気バルブ（図示略）のバルブステムを通すバルブガイドが設けられる。
【００２３】
図２，図４に示すように、燃焼室中心軸線（ピストン往復軸線）上には、点火プラグ取付ボス部８と、その内部に点火プラグ（図示略）を収容する点火プラグ取付孔９が形成されている。点火プラグは、シリンダヘッド１の上方から点火プラグ取付孔９へ挿入され、点火プラグの雄ネジと点火プラグ取付孔９の雌ネジを螺合させることにより、その先端部が燃焼室に臨んだ状態でシリンダヘッド１へ固定される。点火プラグ取付孔９は、鋳造工程では形成されず、鋳造工程後において別途機械加工により形成される。
【００２４】
シリンダヘッド１の凹部２の頂部には、シリンダブロックとの合わせ面３と略平行に形成された平坦な基準面１０が設けられている。基準面１０は、吸気ポート側斜面２ａと排気ポート側斜面２ｂとの境界部分に点火プラグ取付孔９に隣接するように形成され、燃焼室の凹部２において合わせ面３から最も離隔した位置に形成されている。
基準面１０は、鋳造工程において鋳造用金型により形成されるため、離型工程後のシリンダヘッド素材に予め形成されている。
【００２５】
図１，図２に示すように、２つの吸気ポート４の間で且つ下側位置には、燃料噴射弁取付ボス１１が設けられ、その内部に燃料噴射弁（図示略）を収容する燃料噴射弁取付孔１２が形成されている。燃料噴射弁は、シリンダヘッド１の側方から燃料噴射弁取付孔１２へ挿入され、斜め下方に押し付けられた状態で燃料噴射弁取付ボス１１に固定される。燃料噴射弁取付孔１２は、当初、シリンダヘッド素材には存在しておらず、鋳造工程後において別途機械加工により形成される。
【００２６】
シリンダヘッド１の内部には、冷却要求部位の近傍位置に冷却水が通流する複数のウォータジャケット１３，１４，１５等が形成されている。これらウォータジャケット１３，１４，１５等は、鋳造工程において鋳造用金型内に配置された砂中子により形成され、離型工程後のシリンダヘッド素材に形成されている。
【００２７】
次に、図６に基づき、シリンダヘッド１の燃焼室容積調整方法に関する操作手順について説明する。尚、Ｓｉ（ｉ＝１，２…）は燃焼室容積調整方法に係る各ステップを示す。
【００２８】
まず、Ｓ１にて、シリンダヘッド１の各凹部２の頂部に平坦な基準面１０を備えたシリンダヘッド素材を低圧鋳造する鋳造工程を行う。
この鋳造工程では、上金型と下金型の間に吸排気ポート４，５等に対応した複数の砂中子を固定配置してシリンダヘッド素材を成形するための成形キャビティを形成し、この成形キャビティに金属溶湯を充填している。
【００２９】
凹部２の表面を形成する下金型には、シリンダヘッド素材に各気筒に対応した１対の切削加工対象部２１を形成するための形状部と各気筒に対応した基準面１０を形成するための形状部等が予め設けられている。切削加工対象部２１を形成するための形状部は、目標となる燃焼室容積（最終成形品の燃焼室容積）に対して所定の加工削り代を有するように形成されている。
上金型と下金型の型締め後、比較的低圧（０．５ｋｇ／ｃｍ２）状態のアルミニウム合金溶湯をキャビティに充填する。
【００３０】
アルミニウム合金溶湯の充填から所定時間経過（溶湯凝固）後、離型工程では、上金型と下金型を型開きし、シリンダヘッド素材を取り出す（Ｓ２）。
シリンダヘッド素材は、吸排気ポート４，５や基準面１０等のように予め上下金型や砂中子等により形状を形成された部分を備えている。
【００３１】
次に、Ｓ３にて、シリンダブロックとの合わせ面３を形成するため、シリンダヘッド素材に対して合わせ面加工工程を行う。このシリンダブロックとの合わせ面３が、計測工程（Ｓ４）及び調整加工工程（Ｓ５）における基準位置である。
【００３２】
Ｓ４では、シリンダヘッド１の合わせ面３から基準面１０までの高さ方向距離ｈを気筒毎に計測する計測工程を行っている。計測工程では、目標となる最終成形品の燃焼室容積Ｖ０とシリンダヘッド素材の燃焼室容積Ｖとの差（収縮誤差）を燃焼室深さに相当する高さ方向距離ｈに基づき検出している。
【００３３】
目標となる燃焼室容積Ｖ０、燃焼室容積Ｖ０のときの高さ方向距離ｈ０、凹部２の底面積Ｓ０、係数Ｋとしたとき、以下の式が成り立つ。
Ｖ０＝Ｋ×Ｓ０×ｈ０
同様に、シリンダヘッド素材における燃焼室容積Ｖ、燃焼室容積Ｖのときの高さ方向距離ｈ、凹部２の底面積Ｓとしたとき、以下の式が成り立つ。
Ｖ＝Ｋ×Ｓ×ｈ
ここで、Ｓ０とＳは略同じ面積であるため、収縮誤差（Ｖ−Ｖ０）は高さ方向距離の差（ｈ−ｈ０）をパラメータとして表すことができる。尚、燃焼室容積Ｖ０，Ｖは、夫々、ピストンが上死点のときの燃焼室の容積である。
【００３４】
これにより、図７に示すように、第１〜第４気筒＃１〜＃４において、合わせ面３から基準面１０までの高さ方向距離ｈ１〜ｈ４を所定の計測手段により夫々計測している。尚、目標となる燃焼室容積Ｖ０及び燃焼室容積Ｖ０のときの高さ方向距離ｈ０は、エンジンの設計条件から予め設定されている。
【００３５】
Ｓ５では、計測された高さ方向距離ｈ１〜ｈ４に基づき凹部２表面の切削加工対象部２１の加工削り代ｘを調整する調整加工工程を行う。切削加工対象部２１をＳ４で計測された高さ方向距離ｈ１〜ｈ４に基づき切削加工している。
図８に示すように、高さ方向距離ｈ（燃焼室深さ）と加工削り代ｘ（切削加工対象部２１の加工深さ）との相関関係が予め設定されている。この相関関係では、加工削り代ｘの基準位置（原点位置）が合わせ面３の高さ位置に相当し、計測された高さ方向距離ｈが基準高さ方向距離ｈ０よりも大きいとき、加工削り代ｘが小さく、計測された高さ方向距離ｈが基準高さ方向距離ｈ０よりも小さいとき、加工削り代ｘが大きくなるように設定されている。尚、この相関関係では、横軸の１マスは０．０５ｍｍ、縦軸の１マスは０．５ｍｍとして加工削り代ｘが設定されている。
【００３６】
切削加工対象部２１は、目標となる燃焼室容積Ｖ０に対して所定の加工削り代ｘ０を有するように形成されているため、計測された高さ方向距離ｈが燃焼室容積Ｖ０のときの高さ方向距離ｈ０と同じ値であっても、ボールエンドミル１６（図９参照）により加工削り代ｘ０の切削加工が行われる。
【００３７】
Ｓ５では、高さ方向距離ｈ１〜ｈ４に基づく加工削り代ｘ１〜ｘ４を設定し、第１〜第４気筒＃１〜＃４の加工深さが夫々対応する加工削り代ｘ１〜ｘ４になるよう切削加工を行っている。第１気筒＃１の凹部２を調整加工するとき、ボールエンドミル１６を、ボールエンドミル１６の刃先半径ｒの中心が合わせ面３から加工深さ方向（基準面１０方向）へ高さ方向距離ｈ１に基づく加工削り代ｘ１だけ移動させる。図９（ａ），（ｂ）に示すように、ボールエンドミル１６を、開口縁部Ｃ０よりも所定距離内側に設定された円Ｃ１上を移動軌跡として、切削加工対象部２１の範囲に亙って移動するように操作する。本実施例では、開口縁部Ｃ０と円Ｃ１との離隔距離が、ボールエンドミル１６の刃先半径ｒとなるよう設定され、吸排気ポート４，５間の外縁位置は燃焼室容積Ｖの大きさに拘わりなく一定に設定されている。以下、同様に第２〜第４気筒＃２〜＃４の凹部２を夫々調整加工する。その後、点火プラグ孔９と燃料噴射弁取付孔１２を機械加工により形成する。
【００３８】
次に、実施例１に係る燃焼室容積調整方法の作用・効果について説明する。
本燃焼室容積調整方法は、気筒毎に燃焼室の一部を形成する凹部２とシリンダブロックとの合わせ面３を備えたシリンダヘッド１を有し、複数の気筒を列状に配置した多気筒エンジンの燃焼室容積調整方法において、シリンダヘッド１の各凹部２の頂部に平坦な基準面１０を備えたシリンダヘッド素材を鋳造する鋳造工程Ｓ１と、シリンダヘッド素材にシリンダブロックとの合わせ面３を切削加工する合わせ面加工工程Ｓ３と、シリンダヘッド１の合わせ面３から基準面１０までの高さ方向距離ｈを気筒毎に計測する計測工程Ｓ４と、計測された高さ方向距離ｈに基づき凹部２表面の切削加工対象部２１の加工削り代ｘを調整する調整加工工程Ｓ５と、を有している。
【００３９】
本燃焼室容積調整方法によれば、燃焼室容積Ｖについて収縮誤差が最も反映されたシリンダヘッド１の各凹部２の頂部位置に基準面１０を形成し、シリンダブロックとの合わせ面３から基準面１０までの高さ方向距離ｈを気筒毎に計測したため、高さ方向距離ｈをパラメータとして気筒毎の目標となる燃焼室容積Ｖ０に対するシリンダヘッド素材の燃焼室容積Ｖの収縮誤差を検出することができる。気筒毎の高さ方向距離ｈに基づき凹部表面の切削加工対象部２１の加工削り代ｘを調整するため、気筒毎の燃焼室容積Ｖを目標の容積Ｖ０に調整でき、気筒毎の燃焼室容積Ｖの収縮誤差に起因した燃焼への影響を抑制でき、高圧縮比に設定しても異常燃焼を抑制できる。
【００４０】
燃焼室は吸気ポート側斜面２ａと排気ポート側斜面２ｂを備えたペントルーフ型燃焼室に形成され、基準面１０は吸気ポート側斜面２ａと排気ポート側斜面２ｂの境界部分に設けられ、調整加工工程Ｓ５において、切削加工対象部２１としての吸気ポート４から排気ポート５に亙る凹部２開口縁部Ｃ０を計測された高さ方向距離ｈに基づき加工している。これにより、計測に有利な平坦な基準面１０を容易に形成することができ、ペントルーフ型燃焼室を維持しつつ、燃焼への影響低減と容積調整の簡単化を両立できる。
鋳造工程Ｓ１において、各凹部２の切削加工対象部２１は目標となる燃焼室容積Ｖ０に対して所定の加工削り代ｘ０を有するように形成されるため、減少方向の調整加工だけでなく増加方向の調整加工を行うことができ、広い範囲の調整加工を行うことがでできる。
【００４１】
調整加工工程Ｓ５において、計測された高さ方向距離ｈが基準高さ方向距離ｈ０よりも大きいとき、加工削り代ｘが小さく、計測された高さ方向距離ｈが基準高さ方向距離ｈ０よりも小さいとき、加工削り代ｘが大きく設定されるため、計測された高さ方向距離ｈと基準高さ方向距離ｈ０との比較により、調整加工を容易に行うことがでできる。
本多気筒エンジンはエンジンの圧縮比が１４に設定されても、ノッキングやプレイグニッション、若しくはデトネーション等の異常燃焼を抑制できる。
【００４２】
次に、前記実施例を部分的に変更した変形例について説明する。
１〕前記実施例においては、吸排気ポート間の外縁位置を一定にする調整加工工程の例を説明したが、合わせ面において気筒間の寸法が確保できる場合、吸排気ポート間の外縁位置を燃焼室中心側へ近づくように切削加工することも可能である。
図１０に示すように、この変形例では、加工削り代ｘの中間位置（原点位置）が合わせ面の高さ位置に相当し、計測された高さ方向距離ｈが基準高さ方向距離ｈ０よりも大きいとき、加工削り代ｘが小さく、計測された高さ方向距離ｈが基準高さ方向距離ｈ０よりも小さいとき、加工削り代ｘが大きくなるように設定されている。この調整加工によれば、ボア径が小さく、吸排気ポート間のスペース確保が厳しいシリンダヘッドの燃焼室容積調整に有効である。
【００４３】
２〕前記実施例においては、点火プラグ孔と燃料噴射弁取付孔が調整加工工程の後に形成される例を説明したが、点火プラグ孔と燃料噴射弁取付孔等の機械加工が必要な箇所を切削対象部と同様に調整加工工程にて加工することも可能である。
３〕前記実施例においては、圧縮比１４のエンジンの例を説明したが、少なくとも高圧縮比のエンジンで有ればよく、圧縮比１２以上の高圧縮比エンジンで有れば本発明と同様の効果を奏することができる。
【００４４】
４〕その他、当業者であれば、本発明の趣旨を逸脱することなく、前記実施例に種々の変更を付加した形態で実施可能であり、本発明はそのような変更形態も包含するものである。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明は、鋳造により成形されたシリンダヘッドの燃焼室の容積を燃焼室表面の加工削り代により調整することにより、気筒毎の燃焼室の収縮誤差に起因した燃焼への影響を抑制でき、高圧縮比に設定しても異常燃焼を抑制することができる。
【符号の説明】
【００４６】
１ シリンダヘッド
２ 凹部
２ａ 吸気ポート側斜面
２ｂ 排気ポート側斜面
３ 合わせ面
４ 吸気ポート
５ 排気ポート
１０ 基準面
２１ 切削対象部
ｈ，ｈ０， 高さ方向距離
ｈ１〜ｈ４
ｘ，ｘ０， 加工削り代
Ｃ０ （凹部）開口縁部
Ｖ 燃焼室容積
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多気筒エンジンの燃焼室容積調整方法に関し、特に鋳造により成形されたシリンダヘッドの燃焼室の容積を燃焼室表面の加工削り代により調整する多気筒エンジンの燃焼室容積調整方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、火花点火式ガソリンエンジンの理論熱効率は、圧縮比が１７程度までは圧縮比に比例して上昇するため、燃費向上のための有力な手段として圧縮比の増加が挙げられている。また、吸気ポート側斜面と排気ポート側斜面が屋根形に形成されたペントルーフ型燃焼室が高圧縮比の実現に有利な燃焼室構造として知られている。ペントルーフ型燃焼室は、比較的大きな吸排気バルブ径を確保でき、シリンダ容積に比べて燃焼室容積を小さくすることができ、タンブル（筒内縦渦流）やスワール（筒内横渦流）等の吸入空気の筒内流動をコントロールする上で有利な構造である。
【０００３】
特許文献１の火花点火式ガソリンエンジンのシリンダヘッドは、１つのシリンダに対して各２つの吸気ポート及び排気ポートと、点火プラグ孔と、冷却水通路等を備え、吸気ポート下部の冷却水通路をシリンダヘッド下面主型としての鋳造用金型により形成し、吸気ポート下部を避けた冷却水通路の一部を砂中子により形成し、前記吸気ポート下部の冷却水通路と前記冷却水通路の一部とを鋳造後の機械加工により連通形成している。このペントルーフ型燃焼室を備えたシリンダヘッドでは、吸気ポート下部の冷却水通路を鋳造用金型により形成したため、吸気ポート下部の冷却水通路形成用砂中子の破損を防止して鋳造品質を高めることができ、冷却水通路の容積を確保して耐ノッキング性の向上を図ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−１１９３４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
理論上、圧縮比εは、以下の式で算出することができる。
ε＝（（π／４）・ｂ２・ｓ＋Ｖ）／Ｖ
ｂはシリンダのボア直径、ｓはピストンのストローク長、Ｖは燃焼室容積である。
圧縮比を高める場合には、ノッキングやプレイグニッション、若しくはデトネーション等の異常燃焼が発生し易くなる。そこで、通常、点火タイミングを予め設定された圧縮比に応じて圧縮上死点前側へ所定タイミングリタードさせて前記異常燃焼を抑制するように燃焼制御している。
【０００６】
シリンダヘッドの製造では、金属溶湯を成形キャビティ内に充填する金型鋳造法が用いられ、アルミニウム合金等の軽合金製の鋳造品を製造するときには比較的低圧（例えば０．５ｋｇ／ｃｍ２程度以下）の低圧鋳造法が広く採用されている。成形キャビティ内に充填された金属溶湯は、所定時間後、凝固してシリンダヘッド素材を形成する。鋳造用金型は離型され、取り出されたシリンダヘッド素材に対して後工程のシリンダブロックとの合わせ面等の切削加工が施される。それ故、目標となる燃焼室容積を備えた燃焼室を形成するための成形キャビティを鋳造用金型により精度よく形成した場合でも、気筒毎に金属溶湯の冷却傾向が異なり、気筒毎の燃焼室に夫々の凝固傾向等に起因した収縮誤差が発生する虞が有る。
【０００７】
シリンダヘッド素材の各燃焼室に凝固傾向に起因した収縮誤差が発生した場合、気筒毎の燃焼室容積にバラツキが生じ、各気筒に亙り一様な燃焼を得ることができず、エンジンの燃焼状態に悪影響を与える虞がある。しかも、高圧縮比エンジンでは、予め設定された燃料供給量と圧縮比と点火タイミングとのバランスが崩れた場合、前記のような異常燃焼を招く虞もある。
【０００８】
本発明の目的は、鋳造により形成されたシリンダヘッドにおいて、気筒毎の燃焼室の収縮誤差に起因した燃焼への影響を抑制でき、高圧縮比に設定しても異常燃焼を抑制できる多気筒エンジンの燃焼室容積調整方法等を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１の多気筒エンジンの燃焼室容積調整方法は、気筒毎に燃焼室の一部を形成する凹部とシリンダブロックとの合わせ面を備えたシリンダヘッドを有し、複数の気筒を列状に配置した多気筒エンジンの燃焼室容積調整方法において、前記シリンダヘッドの各凹部の頂部に平坦な基準面を備えたシリンダヘッド素材を鋳造する鋳造工程と、前記シリンダヘッド素材にシリンダブロックとの合わせ面を切削加工する合わせ面加工工程と、前記シリンダヘッドの合わせ面から前記基準面までの高さ方向距離を気筒毎に計測する計測工程と、前記計測された高さ方向距離に基づき前記凹部表面の切削加工対象部の加工削り代を調整する調整加工工程と、を有することを特徴としている。
【００１０】
この多気筒エンジンの燃焼室容積調整方法においては、シリンダヘッドの各凹部の頂部に平坦な基準面を備えたシリンダヘッド素材を鋳造する鋳造工程を備えたため、燃焼室容積について収縮誤差が最も反映された位置、即ちシリンダブロックとの合わせ面から最も離隔したシリンダヘッドの各凹部の頂部位置に基準面を形成することができる。しかも、基準面がシリンダヘッドの各凹部の頂部位置に形成されるため、吸入空気の筒内流動を阻害することが無く、燃焼に対する影響を防止できる。
【００１１】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記燃焼室は吸気ポート側斜面と排気ポート側斜面を備えたペントルーフ型燃焼室に形成され、前記基準面は前記吸気ポート側斜面と排気ポート側斜面の境界部分に設けられ、前記調整加工工程において、前記切削加工対象部としての吸気ポートから排気ポートに亙る凹部開口縁部を前記計測された高さ方向距離に基づき加工することを特徴としている。
請求項３の発明は、請求項１又は２の発明において、前記鋳造工程において、各凹部の切削加工対象部は目標となる燃焼室容積に対して所定の加工削り代を有するように形成されることを特徴としている。
【００１２】
請求項４の発明は、請求項３の発明において、前記調整加工工程において、前記計測された高さ方向距離が基準高さ方向距離よりも大きいとき、加工削り代が小さく、計測された高さ方向距離が基準高さ方向距離よりも小さいとき、加工削り代が大きく設定されることを特徴としている。
請求項５の発明は、請求項１〜４の何れか１項の発明において、前記多気筒エンジンは燃焼のための圧縮比が１２以上に構成されていることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１の発明によれば、燃焼室容積について収縮誤差が最も反映されたシリンダヘッドの各凹部の頂部位置に基準面を形成し、シリンダブロックとの合わせ面から基準面までの高さ方向距離を気筒毎に計測したため、高さ方向距離をパラメータとして気筒毎の目標となる燃焼室容積に対するシリンダヘッド素材の燃焼室容積の収縮誤差を検出することができる。気筒毎の高さ方向距離に基づき凹部表面の切削加工対象部の加工削り代を調整するため、気筒毎の燃焼室容積を目標の容積に調整でき、気筒毎の燃焼室容積の収縮誤差に起因した燃焼への影響を抑制でき、高圧縮比に設定しても異常燃焼を抑制できる。
【００１４】
請求項２の発明によれば、基準面を吸気ポート側斜面と排気ポート側斜面の境界部分に設けたため、計測に有利な平坦な基準面を容易に形成することができる。また、調整加工工程において、切削加工対象部としての吸気ポートから排気ポートに亙る凹部開口縁部を計測された高さ方向距離に基づき加工するため、ペントルーフ型燃焼室を維持しつつ、燃焼への影響低減と容積調整の簡単化を両立できる。
請求項３の発明によれば、鋳造工程において、シリンダヘッド素材の切削加工対象部が予め目標となる燃焼室容積に対して所定の加工削り代を有するように形成されるため、減少方向の調整加工だけでなく増加方向の調整加工を行うことができ、広い範囲の調整加工を行うことがでできる。
【００１５】
請求項４の発明によれば、計測された高さ方向距離と基準高さ方向距離との比較により、調整加工を容易に行うことがでできる。
請求項５の発明によれば、エンジンの圧縮比が高圧縮比のとき、ノッキングやプレイグニッション、若しくはデトネーション等の異常燃焼を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明のシリンダヘッドを下方から見た図である。
【図２】図１のII−II線断面図である。
【図３】図１のIII−III線断面図である。
【図４】図１のIV−IV線断面図である。
【図５】燃焼室凹部の正面図である。
【図６】燃焼室容積調整操作手順を示すステップ図である。
【図７】各気筒の燃焼室凹部の縦断面図である。
【図８】高さ方向距離と加工削り代との相関関係を示すグラフである。
【図９】調整加工工程のときのボールエンドミルの操作を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は縦断面図である。
【図１０】変形例に係る高さ方向距離と加工削り代との相関関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明を実施するための形態について実施例に基づいて説明する。
【実施例１】
【００１８】
以下、本発明の実施例１について図１〜図９に基づいて説明する。
直列４気筒エンジンのシリンダヘッド１は、アルミニウム合金等の金属材料により一体的に鋳造されたシリンダヘッド素材を形成し、このシリンダヘッド素材の切削対象部を切削加工して形成されている。本シリンダヘッド１を備えたエンジンは、圧縮比が１４に設定された高圧縮比エンジンであり、前記圧縮比に応じて燃料供給量や点火タイミングが制御されるよう構成されている。
【００１９】
始めに、切削加工後のシリンダヘッド１の構造について説明する。
シリンダヘッド１は、気筒毎に燃焼室の一部を形成する４つの凹部２と、シリンダブロック（図示略）との合わせ面３を備え、シリンダブロックの上部に取付けられるよう構成されている。４つの気筒は同じ構成であるため、以下、１つの気筒の構成について説明する。
【００２０】
凹部２は、シリンダブロックに形成されたシリンダボア（図示略）の周壁面及びピストン（図示略）の冠部頂面と協働してペントルーフ型燃焼室の一部を形成している。凹部２には、吸気ポート側斜面２ａと、凹部２の頂部において吸気ポート側斜面２ａと鋭角状に連なる排気ポート側斜面２ｂが形成されている。吸気ポート側斜面２ａと排気ポート側斜面２ｂとの境界部分は、凹部２の頂部において気筒配列方向に沿うように直線状に形成されている。
【００２１】
図１，図２，図５に示すように、吸気ポート４から排気ポート５に亙る凹部２の開口縁部Ｃ０部分には、互いに向かい合う１対の切削加工対象部２１が設けられている。各切削加工対象部２１は、吸気ポート側斜面２ａの側部と排気ポート側斜面２ｂの側部との間に平面視にて円弧形に形成され、凹部２に対して気筒配列方向に配置されている。
【００２２】
吸気ポート側斜面２ａには、２つの吸気ポート４が開口され、各吸気ポート４の開口周縁部には環状のバルブシート（図示略）が圧入される。排気ポート側斜面２ｂには、吸気ポート側斜面２ａと同様に、２つの排気ポート５が開口され、各排気ポート５の開口周縁部には環状のバルブシート（図示略）が圧入される。吸気バルブ支持ボス６の内部には、吸気バルブ（図示略）のバルブステムを通すバルブガイドが設けられ、排気バルブ支持ボス７の内部には、排気バルブ（図示略）のバルブステムを通すバルブガイドが設けられる。
【００２３】
図２，図４に示すように、燃焼室中心軸線（ピストン往復軸線）上には、点火プラグ取付ボス部８と、その内部に点火プラグ（図示略）を収容する点火プラグ取付孔９が形成されている。点火プラグは、シリンダヘッド１の上方から点火プラグ取付孔９へ挿入され、点火プラグの雄ネジと点火プラグ取付孔９の雌ネジを螺合させることにより、その先端部が燃焼室に臨んだ状態でシリンダヘッド１へ固定される。点火プラグ取付孔９は、鋳造工程では形成されず、鋳造工程後において別途機械加工により形成される。
【００２４】
シリンダヘッド１の凹部２の頂部には、シリンダブロックとの合わせ面３と略平行に形成された平坦な基準面１０が設けられている。基準面１０は、吸気ポート側斜面２ａと排気ポート側斜面２ｂとの境界部分に点火プラグ取付孔９に隣接するように形成され、燃焼室の凹部２において合わせ面３から最も離隔した位置に形成されている。
基準面１０は、鋳造工程において鋳造用金型により形成されるため、離型工程後のシリンダヘッド素材に予め形成されている。
【００２５】
図１，図２に示すように、２つの吸気ポート４の間で且つ下側位置には、燃料噴射弁取付ボス１１が設けられ、その内部に燃料噴射弁（図示略）を収容する燃料噴射弁取付孔１２が形成されている。燃料噴射弁は、シリンダヘッド１の側方から燃料噴射弁取付孔１２へ挿入され、斜め下方に押し付けられた状態で燃料噴射弁取付ボス１１に固定される。燃料噴射弁取付孔１２は、当初、シリンダヘッド素材には存在しておらず、鋳造工程後において別途機械加工により形成される。
【００２６】
シリンダヘッド１の内部には、冷却要求部位の近傍位置に冷却水が通流する複数のウォータジャケット１３，１４，１５等が形成されている。これらウォータジャケット１３，１４，１５等は、鋳造工程において鋳造用金型内に配置された砂中子により形成され、離型工程後のシリンダヘッド素材に形成されている。
【００２７】
次に、図６に基づき、シリンダヘッド１の燃焼室容積調整方法に関する操作手順について説明する。尚、Ｓｉ（ｉ＝１，２…）は燃焼室容積調整方法に係る各ステップを示す。
【００２８】
まず、Ｓ１にて、シリンダヘッド１の各凹部２の頂部に平坦な基準面１０を備えたシリンダヘッド素材を低圧鋳造する鋳造工程を行う。
この鋳造工程では、上金型と下金型の間に吸排気ポート４，５等に対応した複数の砂中子を固定配置してシリンダヘッド素材を成形するための成形キャビティを形成し、この成形キャビティに金属溶湯を充填している。
【００２９】
凹部２の表面を形成する下金型には、シリンダヘッド素材に各気筒に対応した１対の切削加工対象部２１を形成するための形状部と各気筒に対応した基準面１０を形成するための形状部等が予め設けられている。切削加工対象部２１を形成するための形状部は、目標となる燃焼室容積（最終成形品の燃焼室容積）に対して所定の加工削り代を有するように形成されている。
上金型と下金型の型締め後、比較的低圧（０．５ｋｇ／ｃｍ２）状態のアルミニウム合金溶湯をキャビティに充填する。
【００３０】
アルミニウム合金溶湯の充填から所定時間経過（溶湯凝固）後、離型工程では、上金型と下金型を型開きし、シリンダヘッド素材を取り出す（Ｓ２）。
シリンダヘッド素材は、吸排気ポート４，５や基準面１０等のように予め上下金型や砂中子等により形状を形成された部分を備えている。
【００３１】
次に、Ｓ３にて、シリンダブロックとの合わせ面３を形成するため、シリンダヘッド素材に対して合わせ面加工工程を行う。このシリンダブロックとの合わせ面３が、計測工程（Ｓ４）及び調整加工工程（Ｓ５）における基準位置である。
【００３２】
Ｓ４では、シリンダヘッド１の合わせ面３から基準面１０までの高さ方向距離ｈを気筒毎に計測する計測工程を行っている。計測工程では、目標となる最終成形品の燃焼室容積Ｖ０とシリンダヘッド素材の燃焼室容積Ｖとの差（収縮誤差）を燃焼室深さに相当する高さ方向距離ｈに基づき検出している。
【００３３】
目標となる燃焼室容積Ｖ０、燃焼室容積Ｖ０のときの高さ方向距離ｈ０、凹部２の底面積Ｓ０、係数Ｋとしたとき、以下の式が成り立つ。
Ｖ０＝Ｋ×Ｓ０×ｈ０
同様に、シリンダヘッド素材における燃焼室容積Ｖ、燃焼室容積Ｖのときの高さ方向距離ｈ、凹部２の底面積Ｓとしたとき、以下の式が成り立つ。
Ｖ＝Ｋ×Ｓ×ｈ
ここで、Ｓ０とＳは略同じ面積であるため、収縮誤差（Ｖ−Ｖ０）は高さ方向距離の差（ｈ−ｈ０）をパラメータとして表すことができる。尚、燃焼室容積Ｖ０，Ｖは、夫々、ピストンが上死点のときの燃焼室の容積である。
【００３４】
これにより、図７に示すように、第１〜第４気筒＃１〜＃４において、合わせ面３から基準面１０までの高さ方向距離ｈ１〜ｈ４を所定の計測手段により夫々計測している。尚、目標となる燃焼室容積Ｖ０及び燃焼室容積Ｖ０のときの高さ方向距離ｈ０は、エンジンの設計条件から予め設定されている。
【００３５】
Ｓ５では、計測された高さ方向距離ｈ１〜ｈ４に基づき凹部２表面の切削加工対象部２１の加工削り代ｘを調整する調整加工工程を行う。切削加工対象部２１をＳ４で計測された高さ方向距離ｈ１〜ｈ４に基づき切削加工している。
図８に示すように、高さ方向距離ｈ（燃焼室深さ）と加工削り代ｘ（切削加工対象部２１の加工深さ）との相関関係が予め設定されている。この相関関係では、加工削り代ｘの基準位置（原点位置）が合わせ面３の高さ位置に相当し、計測された高さ方向距離ｈが基準高さ方向距離ｈ０よりも大きいとき、加工削り代ｘが小さく、計測された高さ方向距離ｈが基準高さ方向距離ｈ０よりも小さいとき、加工削り代ｘが大きくなるように設定されている。尚、この相関関係では、横軸の１マスは０．０５ｍｍ、縦軸の１マスは０．５ｍｍとして加工削り代ｘが設定されている。
【００３６】
切削加工対象部２１は、目標となる燃焼室容積Ｖ０に対して所定の加工削り代ｘ０を有するように形成されているため、計測された高さ方向距離ｈが燃焼室容積Ｖ０のときの高さ方向距離ｈ０と同じ値であっても、ボールエンドミル１６（図９参照）により加工削り代ｘ０の切削加工が行われる。
【００３７】
Ｓ５では、高さ方向距離ｈ１〜ｈ４に基づく加工削り代ｘ１〜ｘ４を設定し、第１〜第４気筒＃１〜＃４の加工深さが夫々対応する加工削り代ｘ１〜ｘ４になるよう切削加工を行っている。第１気筒＃１の凹部２を調整加工するとき、ボールエンドミル１６を、ボールエンドミル１６の刃先半径ｒの中心が合わせ面３から加工深さ方向（基準面１０方向）へ高さ方向距離ｈ１に基づく加工削り代ｘ１だけ移動させる。図９（ａ），（ｂ）に示すように、ボールエンドミル１６を、開口縁部Ｃ０よりも所定距離内側に設定された円Ｃ１上を移動軌跡として、切削加工対象部２１の範囲に亙って移動するように操作する。本実施例では、開口縁部Ｃ０と円Ｃ１との離隔距離が、ボールエンドミル１６の刃先半径ｒとなるよう設定され、吸排気ポート４，５間の外縁位置は燃焼室容積Ｖの大きさに拘わりなく一定に設定されている。以下、同様に第２〜第４気筒＃２〜＃４の凹部２を夫々調整加工する。その後、点火プラグ孔９と燃料噴射弁取付孔１２を機械加工により形成する。
【００３８】
次に、実施例１に係る燃焼室容積調整方法の作用・効果について説明する。
本燃焼室容積調整方法は、気筒毎に燃焼室の一部を形成する凹部２とシリンダブロックとの合わせ面３を備えたシリンダヘッド１を有し、複数の気筒を列状に配置した多気筒エンジンの燃焼室容積調整方法において、シリンダヘッド１の各凹部２の頂部に平坦な基準面１０を備えたシリンダヘッド素材を鋳造する鋳造工程Ｓ１と、シリンダヘッド素材にシリンダブロックとの合わせ面３を切削加工する合わせ面加工工程Ｓ３と、シリンダヘッド１の合わせ面３から基準面１０までの高さ方向距離ｈを気筒毎に計測する計測工程Ｓ４と、計測された高さ方向距離ｈに基づき凹部２表面の切削加工対象部２１の加工削り代ｘを調整する調整加工工程Ｓ５と、を有している。
【００３９】
本燃焼室容積調整方法によれば、燃焼室容積Ｖについて収縮誤差が最も反映されたシリンダヘッド１の各凹部２の頂部位置に基準面１０を形成し、シリンダブロックとの合わせ面３から基準面１０までの高さ方向距離ｈを気筒毎に計測したため、高さ方向距離ｈをパラメータとして気筒毎の目標となる燃焼室容積Ｖ０に対するシリンダヘッド素材の燃焼室容積Ｖの収縮誤差を検出することができる。気筒毎の高さ方向距離ｈに基づき凹部表面の切削加工対象部２１の加工削り代ｘを調整するため、気筒毎の燃焼室容積Ｖを目標の容積Ｖ０に調整でき、気筒毎の燃焼室容積Ｖの収縮誤差に起因した燃焼への影響を抑制でき、高圧縮比に設定しても異常燃焼を抑制できる。
【００４０】
燃焼室は吸気ポート側斜面２ａと排気ポート側斜面２ｂを備えたペントルーフ型燃焼室に形成され、基準面１０は吸気ポート側斜面２ａと排気ポート側斜面２ｂの境界部分に設けられ、調整加工工程Ｓ５において、切削加工対象部２１としての吸気ポート４から排気ポート５に亙る凹部２開口縁部Ｃ０を計測された高さ方向距離ｈに基づき加工している。これにより、計測に有利な平坦な基準面１０を容易に形成することができ、ペントルーフ型燃焼室を維持しつつ、燃焼への影響低減と容積調整の簡単化を両立できる。
鋳造工程Ｓ１において、各凹部２の切削加工対象部２１は目標となる燃焼室容積Ｖ０に対して所定の加工削り代ｘ０を有するように形成されるため、減少方向の調整加工だけでなく増加方向の調整加工を行うことができ、広い範囲の調整加工を行うことがでできる。
【００４１】
調整加工工程Ｓ５において、計測された高さ方向距離ｈが基準高さ方向距離ｈ０よりも大きいとき、加工削り代ｘが小さく、計測された高さ方向距離ｈが基準高さ方向距離ｈ０よりも小さいとき、加工削り代ｘが大きく設定されるため、計測された高さ方向距離ｈと基準高さ方向距離ｈ０との比較により、調整加工を容易に行うことがでできる。
本多気筒エンジンはエンジンの圧縮比が１４に設定されても、ノッキングやプレイグニッション、若しくはデトネーション等の異常燃焼を抑制できる。
【００４２】
次に、前記実施例を部分的に変更した変形例について説明する。
１〕前記実施例においては、吸排気ポート間の外縁位置を一定にする調整加工工程の例を説明したが、合わせ面において気筒間の寸法が確保できる場合、吸排気ポート間の外縁位置を燃焼室中心側へ近づくように切削加工することも可能である。
図１０に示すように、この変形例では、加工削り代ｘの中間位置（原点位置）が合わせ面の高さ位置に相当し、計測された高さ方向距離ｈが基準高さ方向距離ｈ０よりも大きいとき、加工削り代ｘが小さく、計測された高さ方向距離ｈが基準高さ方向距離ｈ０よりも小さいとき、加工削り代ｘが大きくなるように設定されている。この調整加工によれば、ボア径が小さく、吸排気ポート間のスペース確保が厳しいシリンダヘッドの燃焼室容積調整に有効である。
【００４３】
２〕前記実施例においては、点火プラグ孔と燃料噴射弁取付孔が調整加工工程の後に形成される例を説明したが、点火プラグ孔と燃料噴射弁取付孔等の機械加工が必要な箇所を切削対象部と同様に調整加工工程にて加工することも可能である。
３〕前記実施例においては、圧縮比１４のエンジンの例を説明したが、少なくとも高圧縮比のエンジンで有ればよく、圧縮比１２以上の高圧縮比エンジンで有れば本発明と同様の効果を奏することができる。
【００４４】
４〕その他、当業者であれば、本発明の趣旨を逸脱することなく、前記実施例に種々の変更を付加した形態で実施可能であり、本発明はそのような変更形態も包含するものである。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明は、鋳造により成形されたシリンダヘッドの燃焼室の容積を燃焼室表面の加工削り代により調整することにより、気筒毎の燃焼室の収縮誤差に起因した燃焼への影響を抑制でき、高圧縮比に設定しても異常燃焼を抑制することができる。
【符号の説明】
【００４６】
１ シリンダヘッド
２ 凹部
２ａ 吸気ポート側斜面
２ｂ 排気ポート側斜面
３ 合わせ面
４ 吸気ポート
５ 排気ポート
１０ 基準面
２１ 切削対象部
ｈ，ｈ０， 高さ方向距離
ｈ１〜ｈ４
ｘ，ｘ０， 加工削り代
Ｃ０ （凹部）開口縁部
Ｖ 燃焼室容積
【特許請求の範囲】
【請求項１】
気筒毎に燃焼室の一部を形成する凹部とシリンダブロックとの合わせ面を備えたシリンダヘッドを有し、複数の気筒を列状に配置した多気筒エンジンの燃焼室容積調整方法において、
前記シリンダヘッドの各凹部の頂部に平坦な基準面を備えたシリンダヘッド素材を鋳造する鋳造工程と、
前記シリンダヘッド素材にシリンダブロックとの合わせ面を切削加工する合わせ面加工工程と、
前記シリンダヘッドの合わせ面から前記基準面までの高さ方向距離を気筒毎に計測する計測工程と、
前記計測された高さ方向距離に基づき前記凹部表面の切削加工対象部の加工削り代を調整する調整加工工程と、
を有することを特徴とする多気筒エンジンの燃焼室容積調整方法。
【請求項２】
前記燃焼室は吸気ポート側斜面と排気ポート側斜面を備えたペントルーフ型燃焼室に形成され、
前記基準面は前記吸気ポート側斜面と排気ポート側斜面の境界部分に設けられ、
前記調整加工工程において、前記切削加工対象部としての吸気ポートから排気ポートに亙る凹部開口縁部を前記計測された高さ方向距離に基づき加工することを特徴とする請求項１に記載の多気筒エンジンの燃焼室容積調整方法。
【請求項３】
前記鋳造工程において、各凹部の切削加工対象部は目標となる燃焼室容積に対して所定の加工削り代を有するように形成されることを特徴とする請求項１又は２に記載の多気筒エンジンの燃焼室容積調整方法。
【請求項４】
前記調整加工工程において、前記計測された高さ方向距離が基準高さ方向距離よりも大きいとき、加工削り代が小さく、計測された高さ方向距離が基準高さ方向距離よりも小さいとき、加工削り代が大きく設定されることを特徴とする請求項３に記載の多気筒エンジンの燃焼室容積調整方法。
【請求項５】
前記多気筒エンジンは燃焼のための圧縮比が１２以上に構成されていることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の多気筒エンジンの燃焼室容積調整方法。
【請求項１】
気筒毎に燃焼室の一部を形成する凹部とシリンダブロックとの合わせ面を備えたシリンダヘッドを有し、複数の気筒を列状に配置した多気筒エンジンの燃焼室容積調整方法において、
前記シリンダヘッドの各凹部の頂部に平坦な基準面を備えたシリンダヘッド素材を鋳造する鋳造工程と、
前記シリンダヘッド素材にシリンダブロックとの合わせ面を切削加工する合わせ面加工工程と、
前記シリンダヘッドの合わせ面から前記基準面までの高さ方向距離を気筒毎に計測する計測工程と、
前記計測された高さ方向距離に基づき前記凹部表面の切削加工対象部の加工削り代を調整する調整加工工程と、
を有することを特徴とする多気筒エンジンの燃焼室容積調整方法。
【請求項２】
前記燃焼室は吸気ポート側斜面と排気ポート側斜面を備えたペントルーフ型燃焼室に形成され、
前記基準面は前記吸気ポート側斜面と排気ポート側斜面の境界部分に設けられ、
前記調整加工工程において、前記切削加工対象部としての吸気ポートから排気ポートに亙る凹部開口縁部を前記計測された高さ方向距離に基づき加工することを特徴とする請求項１に記載の多気筒エンジンの燃焼室容積調整方法。
【請求項３】
前記鋳造工程において、各凹部の切削加工対象部は目標となる燃焼室容積に対して所定の加工削り代を有するように形成されることを特徴とする請求項１又は２に記載の多気筒エンジンの燃焼室容積調整方法。
【請求項４】
前記調整加工工程において、前記計測された高さ方向距離が基準高さ方向距離よりも大きいとき、加工削り代が小さく、計測された高さ方向距離が基準高さ方向距離よりも小さいとき、加工削り代が大きく設定されることを特徴とする請求項３に記載の多気筒エンジンの燃焼室容積調整方法。
【請求項５】
前記多気筒エンジンは燃焼のための圧縮比が１２以上に構成されていることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の多気筒エンジンの燃焼室容積調整方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１１−２５６７３０（Ｐ２０１１−２５６７３０Ａ）
【公開日】平成２３年１２月２２日（２０１１．１２．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１２９６３４（Ｐ２０１０−１２９６３４）
【出願日】平成２２年６月７日（２０１０．６．７）
【出願人】（０００００３１３７）マツダ株式会社 (6,115)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１２月２２日（２０１１．１２．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年６月７日（２０１０．６．７）
【出願人】（０００００３１３７）マツダ株式会社 (6,115)
【Ｆターム（参考）】
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