(57)【要約】【課題】この発明は内燃機関に関し、タンブル流を有効に発生させ、かつ優れた吸気効率を実現することを目的とする。【解決手段】円形の着座部３４と円形の外周面４２を備え、燃焼室１８側から吸気開口部１６に装着された環状のバルブシート２０を備える。着座部３４に着座する吸気弁２２を備える。バルブシート２０は、燃焼室１８の外周側に、エッジ部３３で接し合うポート面３０とシート面３２とを備える。ポート面３０は、吸気ポート１４の壁面に滑らかに繋がり、法線ベクトルを燃焼室１８から遠ざかる側に向かわせる面であり、シート面３２は、着座部３４を含んで形成され、法線ベクトルを燃焼室１８に近づく側に向かわせる面である。バルブシート２０の外周面４２の中心４４は、着座部３４の中心４０から、ポート面３０の側にオフセットしている。【選択図】図１
2018141433.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼室に繋がる吸気開口部と当該吸気開口部に繋がる吸気ポートとを備えるシリンダヘッドと、
円形の着座部と円形の外周面を備え、燃焼室側から前記吸気開口部に装着された環状のバルブシートと、
閉弁状態で前記着座部に着座する吸気弁と、を備え、
前記バルブシートは、前記燃焼室の外周側に、互いに端部で接し合うポート面とシート面とを備え、
前記ポート面は、前記吸気ポートの壁面に滑らかに繋がり、法線ベクトルを前記燃焼室から遠ざかる側に向かわせる面であり、
前記シート面は、前記着座部を含んで形成され、法線ベクトルを前記燃焼室に近づく側に向かわせる面であり、
前記バルブシートの外周面の中心は、前記着座部の中心から、前記ポート面の側にオフセットしていることを特徴とする内燃機関。
【請求項２】
前記ポート面と前記シート面とが接し合う部分には線状のエッジ部が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関。
【請求項３】
前記ポート面は湾曲のない平面部を含み、
前記エッジ部は前記平面部の端部を含むことを特徴とする請求項２に記載の内燃機関。
【請求項４】
前記バルブシートは前記燃焼室側と反対の側に天板面を有し、
当該バルブシートが前記ポート面を備える領域では、前記ポート面と前記シート面とが互いに接し合う部分が前記天板面の内周端より更に内周側に位置しており、
前記バルブシートが前記ポート面を備えていない領域では、前記天板面の内周端が、当該バルブシートの中で最も内周側に位置する部分となることを特徴とする請求項1乃至３の何れか1項に記載の内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、内燃機関に係り、特に、バルブシートが組み込まれたシリンダヘッドを備える内燃機関に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、内燃機関が開示されている。この内燃機関は吸気ポートを有するシリンダヘッドを備えている。シリンダヘッドには、吸気ポートを燃焼室に連通させるための吸気開口部が設けられている。吸気開口部にはバルブシートが組み込まれている。内燃機関の吸気弁は、閉弁時にそのバルブシートに着座するように構成されている。
【０００３】
上記のバルブシートは、吸気弁が適切に着座することができるように円形に設けられている。シリンダヘッドの吸気開口部の近傍には、バルブシートを装着するための肉厚部が設けられている。その上で、バルブシートは、吸気ポートの形状に制約を受けることなくシリンダヘッドに組み込まれている。
【０００４】
内燃機関の作動中に吸気弁が開弁すると、吸気弁の弁体とバルブシートの間に隙間が生じる。吸入空気は、吸気ポートの内部を進行してきた後、その隙間を通って燃焼室に進入する。この際、一部の吸入空気は、弁軸の手前側の隙間、つまり、燃焼室の外周側に形成される隙間（以下、「外周側隙間」と称す）から燃焼室の外周側に進入する。また、一部の吸入空気は、弁軸の奥に形成された隙間、つまり、燃焼室の中心側に形成される隙間（以下、「中心側隙間」と称す）から燃焼室に進入する。
【０００５】
中心側隙間から進入する吸入空気は、燃焼室の内部にタンブル流を発生させる。他方、外周側隙間から燃焼室に進入する吸入空気は、そのタンブル流を打ち消すように作用する。そして、混合気の燃焼性を高めるためには、燃焼室内に大きなタンブル流を発生させることが望ましい。このため、内燃機関においては、吸気弁の開弁時に外周側隙間を通過する吸入空気量は少量であることが望まれる。
【０００６】
特許文献１には、燃焼室の外周側において、吸気ポートの端部に切り立ったエッジ部を設ける構成が開示されている。このエッジ部は、吸入空気の流れをガイドする吸気ポートの内壁を突然消滅させるために設けられている。
【０００７】
吸気ポートの内壁が突然消滅すると、吸入空気は、それまでの流れの方向をそのまま維持して直進し続け易い。他方、吸気ポートの内壁がなだらかなカーブを描いていると、吸入空気は、そのカーブに沿って進行方向を変化させ易い。このため、燃焼室の外周側にこのようなカーブが形成されていると、そのカーブに沿って外周側隙間に向かってしまう吸入空気量が増加する。
【０００８】
他方、上記のエッジ部が設けられていると、燃焼室の外周側に到達した吸入空気は、そのまま直進して弁軸の方向へ進み、外周側隙間の方向へは進行し難い。このため、上記のエッジ部によれば、タンブル流を妨げる方向の流れを燃焼室内に発生させ難い。従って、特許文献１に記載の構成によれば、内燃機関の燃焼室内に効率的にタンブル流を発生させることができる。
【０００９】
本発明の出願人は、上記の特許文献１を含めて、本発明に関連する先行技術文献として下記の文献を認識している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２０１６−１８０３５９号公報
【特許文献２】特表２００５−５０９５２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
特許文献１に記載の内燃機関では、吸気ポートの端部に、バルブシートと干渉しないようにエッジ部を形成する必要がある。このため、この内燃機関では、吸気ポートのエッジ部がバルブシートから離れた位置に設けられている。より具体的には、このエッジ部は、バルブシートの内周面より更に内側であり、かつバルブシートの位置より燃焼室から遠い位置に設けられている。
【００１２】
エッジ部がバルブシートの内周面より内側にシフトするほど、吸気ポートの有効開口面積は小さくなる。このため、特許文献１に記載の内燃機関は、バルブシートの大きさに見合った吸気効率を得難いという特性を有する。
【００１３】
また、エッジ部が燃焼室から離れるほど、エッジ部を通過した後、燃焼室に到達するまでに空気の進行方向が広がりを持ち易い。その結果、外周側隙間の方向に進む空気量が増加し易くなる。このため、特許文献１に記載の内燃機関は、タンブル流を妨げる方向の気流をある程度は発生させてしまう。この点この構造は、必ずしも最適な条件でタンブル流を生じさせるものでもない。
【００１４】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、タンブル流を有効に発生させながら、バルブシートの大きさに見合った吸気効率を実現することのできる内燃機関を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
第１の発明は、上記の目的を達成するため、燃焼室に繋がる吸気開口部と当該吸気開口部に繋がる吸気ポートとを備えるシリンダヘッドと、
円形の着座部と円形の外周面を備え、燃焼室側から前記吸気開口部に装着された環状のバルブシートと、
閉弁状態で前記着座部に着座する吸気弁と、を備える内燃機関であって、
前記バルブシートは、前記燃焼室の外周側に、互いに端部で接し合うポート面とシート面とを備え、
前記ポート面は、前記吸気ポートの壁面に滑らかに繋がり、法線ベクトルを前記燃焼室から遠ざかる側に向かわせる面であり、
前記シート面は、前記着座部を含んで形成され、法線ベクトルを前記燃焼室に近づく側に向かわせる面であり、
前記バルブシートの外周面の中心は、前記着座部の中心から、前記ポート面の側にオフセットしていることを特徴とする。
【００１６】
また、第２の発明は、第１の発明において、前記ポート面と前記シート面とが接し合う部分には線状のエッジ部が形成されていることを特徴とする。
【００１７】
また、第３の発明は、第２の発明において、
前記ポート面は湾曲のない平面部を含み、
前記エッジ部は前記平面部の端部を含むことを特徴とする。
【００１８】
また、第４の発明は、第１の発明において、
前記バルブシートは前記燃焼室側と反対の側に天板面を有し、
当該バルブシートが前記ポート面を備える領域では、前記ポート面と前記シート面とが互いに接し合う部分が前記天板面の内周端より更に内周側に位置しており、
前記バルブシートが前記ポート面を備えていない領域では、前記天板面の内周端が、当該バルブシートの中で最も内周側に位置する部分となることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
第１の発明によれば、吸気弁の開弁時には、吸入空気が吸気ポートを通って吸気開口部に向かう。一部の吸入空気は、進行方向に対して弁軸の手前側に形成される隙間、つまり、燃焼室の外周側に形成される外周側隙間から燃焼室の外周側に進入する。異なる一部の吸入空気は、弁軸の奥に形成される隙間、つまり、燃焼室の中心側に形成される中心側隙間から燃焼室に進入する。本発明によれば、吸気ポートの壁面は、燃焼室の外周側においてバルブシートのポート面と滑らかに繋がっている。ポート面の端部はシート面と接している。シート面の法線ベクトルはポート面の法線ベクトルと大きく異なっているため、吸入空気の流れに沿って存在する壁面は、ポート面の端部で突然消滅することとなる。このため、ポート面の端部を通過した空気はそのまま直進し、外周側隙間から燃焼室に流入する空気が極めて少量となる。その結果、本発明によれば燃焼室内に大きなタンブル流を発生させることができる。
【００２０】
また、第１の発明によれば、吸入空気の流れに沿って存在する壁面が突然消滅する位置が、環状に形成されたバルブシートの開口内に形成される。この構成によれば、吸気ポートの有効開口面積は、バルブシートの開口面積と同等となる。このため、本発明によれば、バルブシートの大きさに対して十分に大きな吸気効率を得ることができる。
【００２１】
第１の発明において、バルブシートの形状は、燃焼室の中心側では吸気ポートの形状に制約を受けない。他方、燃焼室の外周側では、ポート面を形成する必要があることからバルブシートの形状を吸気ポートの壁面に倣った形状とする必要が生ずる。このため、バルブシートの全体に適切な剛性を確保しておくためには、バルブシートは、燃焼室の外周側に位置する部分に燃焼室の中心側に位置する部分に比して大きな加工代が確保されていることが望ましい。本発明においては、バルブシートの外周面の中心を、着座部の中心からオフセットさせることにより、ポート面の側に加工代を確保することとしている。この構成によれば、ポート面の形成後に、バルブシートの全体に適正な剛性を確保することができる。
【００２２】
第２の発明によれば、吸気ポートの内部を流れる空気が、線状に広がったエッジ部を通過して吸気開口部に向かう。このため、本発明によれば、燃焼室の外周側の広い領域において、吸入空気が外周側隙間の側に流れてくるのを防ぐことができる。
【００２３】
第３の発明によれば、ポート面が備える平面部の端部にエッジ部が設けられる。ポート面が湾曲していると、吸気ポートの内部を流れる空気は湾曲の中央に集まり易い。本発明によれば、そのような空気の集中を避けて、燃焼室内に広くタンブル流を発生させることができる。
【００２４】
第４の発明によれば、バルブシートは、燃焼室の外周側にポート面とシート面を備え、燃焼室の中心側では天板面が最小径となる構造となる。この構造によれば、第１の発明を適切に実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施の形態１の主要部の拡大図である。
【図２】本発明の実施の形態１で用いられるシリンダヘッドの全体を図１に示すII-II平面に沿って切断することで得られる断面図である。
【図３】図１に示す構成を図１に示すIII-III矢視で示した断面図である。
【図４】図１に示す構成により実現される吸入空気の流れを説明するための図である。
【図５】本発明の実施の形態１の構成と対比される比較例において生ずる吸入空気の流れを説明するための図である。
【図６】本発明の実施の形態１の吸気特性と図５に示す比較例の吸気特性とを対比して表した図である。
【図７】本発明の実施の形態１の構成を図３中に夫々０，４，８，１０を付して示す一点鎖線に沿って切断することで得られる断面を、VII-VII矢視で表した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
実施の形態１．
［実施の形態１の構成］
図１は、本発明の実施の形態１に係る内燃機関１０が備えるシリンダヘッド１２の主要部の断面図を示す。図１には、シリンダヘッド１２が備える吸気ポート１４が示されている。吸気ポート１４は、吸気開口部１６を介して内燃機関１０の燃焼室１８に連通している。
【００２７】
吸気開口部１６には、バルブシート２０が装着されている。バルブシート２０は、具体的には、吸気開口部１６に設けられた装着箇所に圧入されている。吸気開口部１６に圧入される前のバルブシート２０は環状の回転体と呼べる形状を有している。以下、この回転体を「シート粗材」と称す。同様に、ポート研磨等の処理を施す前の吸気ポート１４の周辺を「ポート粗材」と称す。
【００２８】
シート粗材は、回転体であるため、角度合わせをすることなくポート粗材に圧入することができる。そして、シート粗材は、ポート粗材への圧入後に、ポート粗材と共に同一工程で同時に加工される。このような加工方法によれば、バルブシート２０の壁面と吸気ポート１４の壁面とを段差なく滑らかに繋げることができる。
【００２９】
図１は、種々の切削加工が施された後の吸気ポート１４及びバルブシート２０を示している。内燃機関１０には、閉弁時にバルブシート２０に着座するように吸気弁２２が組み込まれている。吸気弁２２は、図示しない軸受けに保持される弁軸２４と、円盤状の弁体２６とを備えている。図１は、吸気弁２２の中心を通り、内燃機関１０の長手方向に垂直な面でシリンダヘッド１２を切断することで得られる断面を示している。また、図１は、吸気弁２２の右側が燃焼室１８の中心側、吸気弁２２の左側が燃焼室１８の外周側となるように表されている。つまり、吸気ポート１４は、燃焼室１８の外周側から中心側へ向けて吸入空気を進行させるように設けられている。
【００３０】
バルブシート２０は、燃焼室１８の反対側に天板面２８を備えている。天板面２８は、ポート粗材に接触しており、バルブシート２０の全周にわたって存在している。バルブシート２０の、燃焼室１８の外周側に当たる部分２９には、ポート面３０が形成されている。以下、上記の外周側に当たる部分を「外周側部分」２９と称す。また、外周側部分２９に対向する部分３１、つまり燃焼室１８の中心側に当たる部分をバルブシート２０の「中心側部分」３１と称す。
【００３１】
ポート面３０は、吸気ポート１４の壁面と段差無く滑らかに繋がっている。このため、ポート面３０は、吸気ポート１４の壁面と同様に、空気の流れを乱すことなく吸入空気の進行をガイドすることができる。
【００３２】
吸気ポート１４の壁面のうち燃焼室１８の外周側に繋がる壁面の法線ベクトルは、図１において右上方向、つまり燃焼室１８から遠ざかる方向に向いている。このため、バルブシート２０のポート面３０も、法線ベクトルが燃焼室１８から遠ざかる方向を向くように形成される。
【００３３】
バルブシート２０の外周側部分２９には、ポート面３０と共にシート面３２が形成されている。ポート面３０とシート面３２は互いに端部で接しており、その接触部には線状のエッジ部３３が形成されている。エッジ部３３は切り立った鋭利な角を有している。このため、燃焼室１８の外周側に近い領域では、吸入空気の進行方向をガイドする壁面がエッジ部３３において突然消滅する。この場合、エッジ部３３は吸入空気にとって助走路の端部として優れた機能を発揮する。その結果、エッジ部３３を通過した吸入空気は、シート面３２の側に殆ど回りこむことなく、燃焼室１８の中心側に向かって進行し続けることができる。
【００３４】
シート面３２は、外周側部分２９だけではなくバルブシート２０の全周に渡って形成されている。シート面３２は、バルブシート２０の全周に渡り、法線ベクトルが燃焼室１８の方向、つまり、吸気弁２２の弁体２６の方向に向かうように形成されている。
【００３５】
上述したポート面３０は、天板面２８の内周側をポート粗材と一緒に切削することで形成される。そして、ポート面３０は、バルブシート２０の外周側部分２９にのみ形成される。このため、バルブシート２０の断面形状は、外周側部分２９及び中心側部分３１において、夫々下記の条件を満たす形状となる。
【００３６】
（外周側部分２９）
バルブシート２０の内壁のうち、エッジ部３３の位置が最も内周側となる。より具体的には：（１）天板面２８からエッジ部３３にかけては、バルブシート２０の内径が徐々に小さくなり；（２）エッジ部３３からシート面３２の下端にかけては、バルブシート２０の内径が徐々に大きくなる。
【００３７】
（中心側部分３１）
バルブシート２０の内壁のうち、天板面２８に当たる位置が最も内周側となる。より具体的には、天板面２８からバルブシート２０の下端にかけて、バルブシート２０の内径が一貫して減少傾向を示す。
【００３８】
本実施形態において、バルブシート２０のシート面３２には、弁体２６の着座部３４が形成されている。着座部３４は、弁体２６の形状と適合するように円形に設けられている。着座部３４は、弁体２６の直径３６より僅かに小さな直径３８を有し、弁軸２４の中心４０と同心となるように形成されている。
【００３９】
上述した通り、バルブシート２０は、環状のシート粗材に切削等の加工を施すことで形成される。シート粗材が環状の回転体であるため、バルブシート２０の外周面４２は円形である。そして、本実施形態では、その外周面４２の中心４４が、弁軸２４の中心、つまり着座部３４の中心４０から、ポート面３０の側に一定距離だけオフセットした位置に設定される。
【００４０】
図２は、シリンダヘッド１２の全体像を示す。但し、図２は、シリンダヘッド１２を、図１に示すII-II平面で切断することで得られる断面図である。換言すると、図２は、シリンダヘッド１２を、バルブシート２０の天板面２８と同じ平面で切断することで得られる断面図である。尚、図２には、図１に示す断面を得るための切断面及び観察方向を、参考のためI-I矢視で示している。
【００４１】
本実施形態の内燃機関１０は、直列に並んだ三つの気筒を有している。夫々の気筒には吸気弁２２と排気弁４６が二つずつ配置されている。吸気弁２２の夫々は、シリンダヘッド１２の長手方向の中心線（図示略）を挟んで、排気弁４６の夫々と対を成すように配置されている。
【００４２】
図２には示されていないが、シリンダヘッド１２の吸気ポート１４（図１参照）は、吸気弁２２毎に設けられている。個々の吸気ポート１４は、図中下側から吸気弁２２に到達するように形成されている。つまり、吸気ポート１４は、吸気弁２２を挟んで排気弁４６の反対側から、排気弁４６に近づく方向に吸入空気を流通させるように形成されている。
【００４３】
上述した通り、ポート面３０及びエッジ部３３は、バルブシート２０の外周側部分２９に形成される。図２に示すように、これらは、より厳密には、バルブシート２０のうち、排気弁４６の反対側に位置する部分に形成されている。このように、本実施形態では、バルブシート２０のうち、対を成す排気弁４６の反対側に位置する部分を「外周側部分」２９と称している。同様に、バルブシート２０のうち、対を成す排気弁４６に近い部分を「中心側部分」３１と称している。
【００４４】
図３は、図２に示す断面を、単一の吸気弁２２について拡大して表した図である。図３において、バルブシート２０は、天板面２８が紙面と平行になる状態で描かれている。図中下側には、ポート面３０とエッジ部３３が現れている。ポート面３０は、吸気ポート１４（図１参照）の壁面と同じ傾斜を有しているため図３の紙面にも現れる。
【００４５】
ポート面３０は、湾曲のない平面部４７と、その平面部４７の両側に形成される湾曲のある面とで構成される。平面部４７は、そのポート面３０の全体の中で中央に位置するように形成されている。そして、エッジ部３３は、平面部４７の端部を含むように設けられる。
【００４６】
吸気ポート１４の壁面は、ポート面３０と連続的に繋がるように形成される。従って、吸気ポート１４の壁面にも、平面部４７と同様に湾曲のない部分が形成される。そして、吸気ポート１４の中を流れる吸入空気は、それらの平らな壁面を辿ってバルブシート２０のエッジ部３３に到達する。
【００４７】
進路をガイドする壁面が湾曲していると、吸入空気はその湾曲の中心に集中し易い。このため、ポート面３０、及びそこに繋がる吸気ポート１４の壁面が湾曲していれば、その湾曲の中心に空気が集中する。そして、その空気は、吸気開口部１６の中心に位置する弁軸２４に衝突し易い状態となる。これに対して、本実施形態の構成によれば、エッジ部３３の手前で平面部４７の全体に吸入空気を広く分散させることができる。この場合、エッジ部３３を通過した吸入空気は、さほど弁軸２４に妨害されることなく燃焼室１８に進入することができる。
【００４８】
図３において、バルブシート２０の内側には、紙面の裏側からバルブシート２０に着座している吸気弁２２が示されている。そして、図３には、バルブシート２０の中心４４が吸気弁２２の中心４０からポート面３０の側にオフセットしている様子が、改めて示されている。
【００４９】
［タンブル流の発生］
図４は本実施形態の内燃機関１０における吸入空気の流れを説明するための図である。図４に示すように、吸気弁２２の開弁時には、バルブシート２０と吸気弁２２との間に隙間が発生する。以下、バルブシート２０の外周側部分２９と吸気弁２２との間に形成される隙間を「外周側隙間」４８と称す。また、中心側部分３１と吸気弁２２との間に形成される隙間を「中心側隙間」５０と称す。
【００５０】
吸気ポート１４の壁面に沿ってバルブシート２０の中心側部分３１の近傍に到達する吸入空気は、図４に示す矢印５２のように、中心側隙間５０を通過して燃焼室１８に進入する。一つの燃焼室１８には二つの吸気弁２２が配置されている。このため、燃焼室１８の中には、このような吸入空気の流れが二筋発生する。これらは互いに打ち消し合うことなく燃焼室１８の内部にタンブル流を発生させる。
【００５１】
吸気ポート１４の壁面に沿ってバルブシート２０の外周側部分２９に到達する吸入空気は、ポート面３０、並びにエッジ部３３を通過して進行する。この際、急峻なエッジ部３３は、吸入空気の回り込みを防いでその空気を直進させる。このため、図４中に矢印５４で示すように、エッジ部３３の通過後に外周側隙間４８に向かう空気量は少量となる。そして、エッジ部３３を通過した吸入空気の多くは、矢印５６が示すように、弁軸２４の脇を通って直進し、燃焼室１８の中心に向かって流入する。更に、本実施形態では、図３を参照して説明した通り、ポート面３０が平面部４７を備え、その端部にエッジ部３３が形成されている。このため、外周側部分２９に到達する吸入空気は、広く分散した状態で弁軸２４の周囲を通り抜けることができる。このため、本実施形態の構成によれば、外周側隙間４８から燃焼室１８に流れ込む空気の流量を極めて有効に抑えることができる。
【００５２】
中心側隙間５０から流入する空気の流れ（矢印５２、５６参照）は、燃焼室１８内にタンブル流を発生させる。他方、矢印５４で示す外周側隙間４８からの流れは、タンブル流を阻害する。本実施形態によれば、矢印５２，５６の流れを多大に発生させ、かつ、矢印５４の流れを十分に抑えることができる。このため、本実施形態の構成によれば、内燃機関１０の燃焼室１８内に十分に大きなタンブル流を発生させることができる。
【００５３】
［吸気効率の改善］
図５は、本実施形態の構成と対比して説明するための比較例の構成を示す。尚、図５に示す要素のうち、図４に示す構成要素と同一又は対応する要素については、共通する符号を付して重複する説明を省略する。
【００５４】
図５に示す比較例は、吸気ポート１４の壁面にエッジ部６０を備えている。比較例の構成は、エッジ部６０の位置が異なっている点を除いて実質的に本実施形態の構成と同様である。エッジ部６０を吸気ポート１４の壁面に設けることとすれば、バルブシート６２には、エッジ部を設ける必要がない。このため、比較例の構成では、バルブシート６２にポート面を設ける必要はない。
【００５５】
比較例の構成においても、弁軸２４の手前側に向かって流れる吸入空気をガイドする壁面は、エッジ部６０において突然消滅する。このため、この構成によっても、外周側隙間４８の側へ回り込む空気量を抑えて、主として中心側隙間５０から吸入空気を燃焼室１８に進入させることができる。
【００５６】
しかしながら、比較例の構成において、エッジ部６０は、そこを通過して直進する空気がバルブシート６２に衝突しない位置に設ける必要がある。このため、エッジ部６０は、バルブシート６２の内周端より更に内側に位置するように設けざるを得ない（第１の制約）。そして、バルブシート６２の圧入代を確保したうえでポート粗材にエッジ部６０を設けようとすれば、エッジ部６０とバルブシート６２との間にある程度の肉厚を確保することが必要となる。このため、エッジ部６０は、バルブシート６２の天板面から、ある程度離間した位置に設けざるを得ない（第２の制約）。
【００５７】
図５に示すエッジ部６０は、上述した第１及び第２の制約の下で形成し得る構成の一例を示している。このエッジ部６０によれば、吸気ポート１４の有効開口面積は、バルブシート６２の有効開口面積に比して小さなものとなる。そして、吸気ポート１４の有効開口面積が小さいほど、内燃機関１０の吸気効率は低下する。このため、比較例の構成によれば、実施の形態１の場合と同様の吸気効率を内燃機関に与えることが困難となる。
【００５８】
図６は、本実施形態の構成により実現される内燃機関の吸気特性６４を、図５に示す比較例の構成により実現される吸気特性６６と対比して表した図である。内燃機関１０におけるタンブル比は、吸入空気量が増えるほど小さくなる傾向を示す。この傾向は、本実施形態の吸気特性６４にも比較例の吸気特性６６にも同様に現れる。しかし、本実施形態の構成によれば、比較例の場合に比して吸入空気量が多く、かつ、タンブル比の高い吸気特性６４を実現することができる。このため、本実施形態の構成は、内燃機関１０の出力特性を有意に改善することができる。
【００５９】
［剛性の担保］
図７は、バルブシート２０を含む切断面を弁軸中心４０（図３参照）からの距離を変えて表した図である。より具体的には、図７に示す４つの断面図は、図３中に示す４本の一点鎖線に沿った切断面を、夫々VII-VII矢視で表した図である。尚、図３及び図７に示す０、４、８及び１０の数字は、夫々弁軸中心４０からの距離［ｍｍ］を表している。
【００６０】
本実施形態におけるバルブシート２０は、外周側部分２９にのみポート面３０を備えている。そして、ポート面３０は、天板面２８の内周側を切削することで形成される。他方、バルブシートの中心側部分３１には、ポート面３０に相当する要素が存在しない。このように、本実施形態の構成では、バルブシート２０の外周側部分２９の天板面２８の幅が中心側部分３１の天板面２８の幅に比して狭くなり易い。
【００６１】
更に、本実施形態では、バルブシート２０の外周面４２が円形であるのに対して、外周側部分２９に形成されるポート面３０は、湾曲を有しない平面部４７（図３参照）を有している。このため、図７に示す４つの断面図に現れているように、外周側部分２９における天板面２８の幅は、弁軸中心４０からの距離が大きくなるに連れて狭くなる。このため、本実施形態の構成では、バルブシート２０の外周側部分２９の一部において、具体的にはポート面３０の平面部４７の両端付近において、天板面２８の幅が他の部分に比して著しく狭くなり易い。
【００６２】
このような制限の下で、バルブシート２０の外周面４２の中心４４（図３参照）を弁軸中心４０と一致させた場合、天板面２８の幅が、外周側部分２９と中心側部分３１とで著しくアンバランスとなる。そして、この場合、バルブシート２０付近の剛性が、外周側部分２９において不十分になり易い。
【００６３】
これに対して、本実施形態では、バルブシート２０の外周面４２の中心４４が、弁軸中心４０からポート面３０の側にオフセットされている。このようなオフセットによれば、中心側部分３１の天板面２８を狭くする一方で外周側部分２９の天板面２８を広くすることができる。その結果、天板面２８に関する外周側部分２９と中心側部分３１のアンバランスが解消される。このため、本実施形態の構成によれば、バルブシート２０の外周側部分２９にのみポート面３０を設けつつ、バルブシート２０の全体において適切な剛性を確保することができる。
【００６４】
［実施の形態１の変形例］
ところで、上述した実施の形態１では、内燃機関１０の個々の気筒が吸気弁２２及び排気弁４６を二つずつ有することとしているが、本発明はこれに限定されるものではない。それらの弁の数は、必要に応じて適宜設定することができる。
【００６５】
また、上述した実施の形態１では、バルブシート２０の中心４４を、弁軸中心４０からポート面３０の側にオフセットすることとしているが、本発明はこれに限定されるものではない。バルブシート２０の全体に剛性を確保することができれば、上記のオフセットは行わなくてもよい。
【００６６】
また、上述した実施の形態１では、ポート面３０に平面部４７を設けることとしているが、本発明はこれに限定されるものではない。所望のタンブル流が得られるのであれば、ポート面３０に平面部４７は設けなくてもよい。
【符号の説明】
【００６７】
１０  内燃機関
１２  シリンダヘッド
１４  吸気ポート
１６  吸気開口部
１８  燃焼室
２０  バルブシート
２２  吸気弁
２８  天板面
２９  外周側部分
３０  ポート面
３１  中心側部分
３２  シート面
３３  エッジ部
３４  着座部
４２  外周面
４７  平面部
４８  外周側隙間
５０  中心側隙間
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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