(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼室を構成する気筒と、
前記燃焼室の天井面にそれぞれ開口していると共に、該燃焼室を気筒軸方向視したときに、機関出力軸を挟んだ一側において、機関出力軸方向に並んで配設された２つの吸気口と、
２つの前記吸気口のうちの一方に接続された第１吸気ポートと、
２つの前記吸気口のうちの他方に接続されかつ、前記第１吸気ポートに対して機関出力軸方向に並んで配設された第２吸気ポートと、
前記第１吸気ポート及び前記第２吸気ポートのそれぞれに設けられかつ、前記吸気口を略同一のタイミングで開閉するよう構成された吸気バルブと、を備える内燃機関の吸気ポート構造であって、
前記吸気バルブは、上下に往復動する軸部と、該軸部の下端部に接続されかつ、前記燃焼室の内方側から前記吸気口に当接することにより、該吸気口を閉塞するよう構成された傘部とを有し、
前記第１吸気ポートの下流端部、及び、前記第２吸気ポートの下流端部が、それぞれ、対応する前記吸気バルブが前記吸気口を開放したときに、機関出力軸に垂直な断面視において、前記傘部のうち前記軸部よりも気筒軸側に位置する部分の傘裏と、該傘裏に対向する前記天井面との間を指向するように延び、
前記第１吸気ポートの下流端部を気筒軸に垂直な断面視において第２吸気ポート側と反第２吸気ポート側とに２分したときの第２吸気ポート側部分の内壁面には、該内壁面に沿って前記燃焼室へ流れるガスの流動を、該燃焼室内の反第２吸気ポート側へ向かう方向に指向させる指向面が形成され、
前記指向面は、前記第１吸気ポートの上流側から下流側へ向かう方向に垂直な断面視において、機関出力軸を挟んだ他側から前記一側に向かう方向に辿ったときに、反第２吸気ポート側部分の内壁面を第２吸気ポート側に左右反転させた形状に対して、前記第２吸気ポートから離れる方向に曲がっていることを特徴とする内燃機関の吸気ポート構造。
【請求項２】
請求項１に記載の内燃機関の吸気ポート構造において、
前記第２吸気ポートの下流端部を気筒軸に垂直な断面視において第１吸気ポート側と反第１吸気ポート側とに２分したときの反第１吸気ポート側部分の内壁面には、該内壁面に沿って前記燃焼室へ流れるガスの流動を、該燃焼室内の第１吸気ポート側へ向かう方向に指向させる第２の指向面が形成されていることを特徴とする内燃機関の吸気ポート構造。
【請求項３】
請求項２に記載の内燃機関の吸気ポート構造において、
前記第２の指向面は、前記第２吸気ポートの上流側から下流側へ向かう方向に垂直な断面視において、機関出力軸を挟んだ他側から前記一側に向かう方向に辿ったときに、第１吸気ポート側の内壁面を反第１吸気ポート側に左右反転させた形状に対して、前記第１吸気ポートへ近付く方向に曲がっていることを特徴とする内燃機関の吸気ポート構造。
【請求項４】
燃焼室を構成する気筒と、
前記燃焼室の天井面にそれぞれ開口していると共に、該燃焼室を気筒軸方向視したときに、機関出力軸を挟んだ一側において、機関出力軸方向に並んで配設された２つの吸気口と、
２つの前記吸気口のうちの一方に接続された第１吸気ポートと、
２つの前記吸気口のうちの他方に接続されかつ、前記第１吸気ポートに対して機関出力軸方向に並んで配設された第２吸気ポートと、
前記第１吸気ポート及び前記第２吸気ポートのそれぞれに設けられかつ、前記吸気口を略同一のタイミングで開閉するよう構成された吸気バルブと、を備える内燃機関の吸気ポート構造であって、
前記吸気バルブは、上下に往復動する軸部と、該軸部の下端部に接続されかつ、前記燃焼室の内方側から前記吸気口に当接することにより、該吸気口を閉塞するよう構成された傘部とを有し、
前記第１吸気ポートの下流端部、及び、前記第２吸気ポートの下流端部が、それぞれ、対応する前記吸気バルブが前記吸気口を開放したときに、機関出力軸に垂直な断面視において、前記傘部のうち前記軸部よりも気筒軸側に位置する部分の傘裏と、該傘裏に対向する前記天井面との間を指向するように延び、
前記第１吸気ポートの下流端部を気筒軸に垂直な断面視において第２吸気ポート側と反第２吸気ポート側とに２分したときの第２吸気ポート側部分の内壁面には、該内壁面に沿って前記燃焼室へ流れるガスの流動を、該燃焼室内の反第２吸気ポート側へ向かう方向に指向させる指向面が形成され、
前記第２吸気ポートの下流端部を気筒軸に垂直な断面視において第１吸気ポート側と反第１吸気ポート側とに２分したときの反第１吸気ポート側部分の内壁面には、該内壁面に沿って前記燃焼室へ流れるガスの流動を、該燃焼室内の第１吸気ポート側へ向かう方向に指向させる第２の指向面が形成され、
前記第２の指向面は、前記第２吸気ポートの上流側から下流側へ向かう方向に垂直な断面視において、機関出力軸を挟んだ他側から前記一側に向かう方向に辿ったときに、第１吸気ポート側の内壁面を反第１吸気ポート側に左右反転させた形状に対して、前記第１吸気ポートへ近付く方向に曲がっていることを特徴とする内燃機関の吸気ポート構造。
【請求項５】
請求項４に記載の内燃機関の吸気ポート構造において、
前記指向面は、前記第１吸気ポートの上流側から下流側へ向かう方向に垂直な断面視において、機関出力軸を挟んだ他側から前記一側に向かう方向に辿ったときに、反第２吸気ポート側部分の内壁面を第２吸気ポート側に左右反転させた形状に対して、前記第２吸気ポートから離れる方向に曲がっていることを特徴とする内燃機関の吸気ポート構造。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の内燃機関の吸気ポート構造において、
前記第１吸気ポートにおける第２吸気ポート側部分の内壁面は、該内壁面に沿ってガスの流れ方向に延びる延長線が、機関出力軸を挟んで２つの前記吸気口とは反対側の領域に向かうよう形成されていることを特徴とする内燃機関の吸気ポート構造。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の内燃機関の吸気ポート構造において、
前記第１吸気ポートの中心軸は、前記第１吸気ポートの上流側から下流側へ向かうにつれて、前記第２吸気ポートから離れる方向へ延びていることを特徴とする内燃機関の吸気ポート構造。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の内燃機関の吸気ポート構造において、
前記内燃機関は、前記燃焼室の中に燃料を供給する燃料噴射弁を備え、
前記燃料噴射弁は、前記燃焼室の天井面の中央部において、前記燃焼室内に臨むように配設されていることを特徴とする内燃機関の吸気ポート構造。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１項に記載の内燃機関の吸気ポート構造において、
前記燃焼室の天井面は、機関出力軸に垂直な断面視において、前記燃焼室の一側から気筒軸に向かって上り勾配となっておりかつ、前記２つの吸気口が配設された吸気側傾斜面と、他側から気筒軸に向かって上り勾配となっている排気側傾斜面とによって構成されていることを特徴とする内燃機関の吸気ポート構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
ここに開示する技術は、内燃機関の吸気ポート構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、内燃機関の吸気ポート構造の一例として、いわゆるタンブルポート形状が開示されている。具体的に、特許文献１において、吸気ポートの下流端部は、吸気バルブが開いたときに、その吸気バルブにおいてバルブステムよりも燃焼室の内側に位置する部分の傘裏と、その傘裏に対向する燃焼室の天井面との間を指向するように延びている。このように構成すれば、燃焼室の中に吸気が流入したときに、その吸気によって生成されるタンブル流、特に正タンブル流の強度を高めることが可能になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−４６４５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年、内燃機関の熱効率を向上させるべく、混合気の燃焼速度を高めることが要求されている。そうした要求を満たすために、例えば、前記特許文献１のように、吸気ポートをタンブルポート形状にする場合がある。この場合、吸気行程中に、燃焼室の中に強いタンブル流が発生するようになるから、吸気の乱流強度が高まって、ひいては燃焼速度を高めることが可能になる。
【０００５】
また、吸気ポートは、通常、１つの気筒につき２つずつ設けられている。そこで、タンブル流の強度を十分に高めるべく、２つの吸気ポートを、両方ともタンブルポート形状にすることが考えられる。
【０００６】
しかし、タンブルポート形状にした場合であっても、吸気ポートから燃焼室の中に流れ込んだ吸気のうちの全てがタンブル流となるわけではない。つまり、吸気流動は、吸気バルブの傘裏に沿って燃焼室の中に流入するため、気筒の内周面に沿ったスワール流も生成され得る。
【０００７】
したがって、例えばタンブル流の強度を高めるべく、吸気の流入速度を高めてしまうと、タンブル流ばかりでなく、スワール流の強度も高くなる。２つの吸気ポートは、気筒軸方向視したときに、機関出力軸を挟んだ一側において、機関出力軸方向に並んで設けられるのが通例である。そのため、２つの吸気ポートを双方ともタンブルポート形状にすると、一方のポートから流入したスワール成分と、他方のポートから流入したスワール成分とが、機関出力軸を挟んだ他側において衝突する。２つのスワール成分は、互いに逆向きでありかつ、吸気ポート形状が略同一であれば、それらの強度も略同等となるから、そうしたスワール成分同士が衝突すると、２つの成分が合流した結果、前記他側から燃焼室の内方へ向かって流れるような流動が発生する。こうした流動は、スワール成分の強度が高くなるに従って強くなる傾向にあり、タンブル流、特に正タンブル流を阻害するため好ましくない。
【０００８】
ここに開示する技術は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、２つの吸気ポートをタンブルポート形状にしたときに、スワール成分同士の衝突に起因した、タンブル流の強度低下を抑制することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
ここに開示する技術は、燃焼室を構成する気筒と、前記燃焼室の天井面にそれぞれ開口していると共に、該燃焼室を気筒軸方向視したときに、機関出力軸を挟んだ一側において、機関出力軸方向に並んで配設された２つの吸気口と、２つの前記吸気口のうちの一方に接続された第１吸気ポートと、２つの前記吸気口のうちの他方に接続されかつ、前記第１吸気ポートに対して機関出力軸方向に並んで配設された第２吸気ポートと、前記第１吸気ポート及び前記第２吸気ポートのそれぞれに設けられかつ、前記吸気口を略同一のタイミングで開閉するよう構成された吸気バルブと、を備える内燃機関の吸気ポート構造に係る。
【００１０】
前記吸気バルブは、上下に往復動する軸部と、該軸部の下端部に接続されかつ、前記燃焼室の内方側から前記吸気口に当接することにより、該吸気口を閉塞するよう構成された傘部とを有し、前記第１吸気ポートの下流端部、及び、前記第２吸気ポートの下流端部が、それぞれ、対応する前記吸気バルブが前記吸気口を開放したときに、機関出力軸に垂直な断面視において、前記傘部のうち前記軸部よりも気筒軸側に位置する部分の傘裏と、該傘裏に対向する前記天井面との間を指向するように延びる。
【００１１】
そして、前記第１吸気ポートの下流端部を気筒軸に垂直な断面視において第２吸気ポート側と反第２吸気ポート側とに２分したときの第２吸気ポート側部分の内壁面には、該内壁面に沿って前記燃焼室へ流れるガスの流動を、該燃焼室内の反第２吸気ポート側へ向かう方向に指向させる指向面が形成されている。
【００１２】
さらに、前記指向面は、前記第１吸気ポートの上流側から下流側へ向かう方向に垂直な断面視において、機関出力軸を挟んだ他側から前記一側に向かう方向に辿ったときに、反第２吸気ポート側部分の内壁面を第２吸気ポート側に左右反転させた形状に対して、前記第２吸気ポートから離れる方向に曲がっている。
【００１３】
ここでいう「燃焼室」は、ピストンが圧縮上死点に至ったときに形成される空間の意味に限定されない。「燃焼室」の語は広義で用いる。
【００１４】
この構成によると、第１吸気ポート及び第２吸気ポートは、両方ともタンブルポート形状である。例えば、第１吸気ポートの下流端部は、吸気バルブが吸気口を開放したときに、吸気バルブのうち燃焼室の内側に位置する部分の傘裏と、その傘裏に対向する天井面との間を指向するように延びている。よって、第１吸気ポートから流入した吸気は、その傘裏と天井面との間を流れるように導かれる。そのように導かれた吸気は、気筒軸を挟んで吸気バルブとは反対側の気筒内周面から縦方向（気筒軸方向）の下側に向かって流れた後、吸気バルブへ向かって縦方向の上側へ流れる。こうして、燃焼室に流入した吸気は、機関出力軸に平行な中心軸まわりの旋回流を生成するようになる。よって、燃焼室において、タンブル流の強度が高まる。第２吸気ポートも同様である。
【００１５】
ここで、第１吸気ポートの下流端部における第２吸気ポート側部分の内壁面には、その内壁面に沿って流れるガスの流動を、燃焼室内の反第２吸気ポート側へ指向させる指向面が形成されている。よって、第１吸気ポートを通過する吸気のうちの一部は、そうした内壁面に従って、機関出力軸方向において第２吸気ポートの反対側へ導かれる。そのように導かれた吸気は、燃焼室の中に流れ込むと、気筒の内周面に沿って横方向（気筒の周方向）に流れる。こうして、燃焼室において、気筒軸まわりの旋回流つまり、スワール流の強度が相対的に高くなる。
【００１６】
したがって、第１吸気ポートから流入した吸気のスワール成分と、第２吸気ポートから流入した吸気のスワール成分とは、互いに逆方向ではあるものの、第１吸気ポートに係るスワール流の強度は、前述の内壁面によって強められている。このように、２つのスワール成分間の強度バランスを崩したことで、両者が衝突したときに、燃焼室の内方へ向かって流れるような流動の発生を抑制することができる。そのことで、スワール成分同士の衝突に起因した、タンブル流の強度低下を抑制することが可能になる。
【００１７】
さらに、前記構成によると、指向面は、第２吸気ポートから次第に離れるよう曲がっている。よって、第１吸気ポートを通過する吸気のうちの一部を、機関出力軸方向において第２吸気ポートの反対側へ導くことができる。そのことで、２つのスワール成分間の強度バランスを崩し、ひいては、タンブル流れの強度低下を抑制する上で有利になる。
【００１８】
また、前記第２吸気ポートの下流端部を気筒軸に垂直な断面視において第１吸気ポート側と反第１吸気ポート側とに２分したときの反第１吸気ポート側部分の内壁面には、該内壁面に沿って前記燃焼室へ流れるガスの流動を、該燃焼室内の第１吸気ポート側へ向かう方向に指向させる第２の指向面が形成されている、としてもよい。
【００１９】
この構成によると、第２吸気ポートの下流端部における反第１吸気ポート側部分の内壁面には、その内壁面に沿って流れるガスの流動を、燃焼室内の第１吸気ポート側へ指向させる第２の指向面が形成されている。よって、第２吸気ポートを通過する吸気のうちの一部は、そうした内壁面に従って、機関出力軸方向において第１吸気ポート側へ導かれる。そのように導かれた吸気は、燃焼室の中に流入すると、気筒の内周面に沿って縦方向に流れ易くなるから、縦方向に流れ易くなった分、スワール流の強度を弱めることが可能になる。第１吸気ポートに係るスワール流の強度を高める一方で、第２吸気ポートに係るスワール流の強度を弱めることで、２つのスワール成分間の強度バランスを崩し、ひいては、タンブル流の強度低下を抑制する上で有利になる。
【００２０】
また、前記第２の指向面は、前記第２吸気ポートの上流側から下流側へ向かう方向に垂直な断面視において、機関出力軸を挟んだ他側から前記一側に向かう方向に辿ったときに、第１吸気ポート側の内壁面を反第１吸気ポート側に左右反転させた形状に対して、前記第１吸気ポートへ近付く方向に曲がっている、としてもよい。
【００２１】
この構成によると、第２の指向面は、第１吸気ポートに次第に近付くよう曲がっている。よって、第２吸気ポートを通過する吸気のうちの一部を、そうした内壁面に従って、機関出力軸方向において第１吸気ポート側へ導くことができる。そのことで、２つのスワール成分間の強度バランスを崩し、ひいては、タンブル流の強度低下を抑制する上で有利になる。
【００２２】
ここに開示する別の技術は、燃焼室を構成する気筒と、前記燃焼室の天井面にそれぞれ開口していると共に、該燃焼室を気筒軸方向視したときに、機関出力軸を挟んだ一側において、機関出力軸方向に並んで配設された２つの吸気口と、２つの前記吸気口のうちの一方に接続された第１吸気ポートと、２つの前記吸気口のうちの他方に接続されかつ、前記第１吸気ポートに対して機関出力軸方向に並んで配設された第２吸気ポートと、前記第１吸気ポート及び前記第２吸気ポートのそれぞれに設けられかつ、前記吸気口を略同一のタイミングで開閉するよう構成された吸気バルブと、を備える内燃機関の吸気ポート構造に係る。
【００２３】
前記吸気バルブは、上下に往復動する軸部と、該軸部の下端部に接続されかつ、前記燃焼室の内方側から前記吸気口に当接することにより、該吸気口を閉塞するよう構成された傘部とを有し、前記第１吸気ポートの下流端部、及び、前記第２吸気ポートの下流端部が、それぞれ、対応する前記吸気バルブが前記吸気口を開放したときに、機関出力軸に垂直な断面視において、前記傘部のうち前記軸部よりも気筒軸側に位置する部分の傘裏と、該傘裏に対向する前記天井面との間を指向するように延びる。
【００２４】
そして、前記第１吸気ポートの下流端部を気筒軸に垂直な断面視において第２吸気ポート側と反第２吸気ポート側とに２分したときの第２吸気ポート側部分の内壁面には、該内壁面に沿って前記燃焼室へ流れるガスの流動を、該燃焼室内の反第２吸気ポート側へ向かう方向に指向させる指向面が形成されている。
【００２５】
さらに、前記第２吸気ポートの下流端部を気筒軸に垂直な断面視において第１吸気ポート側と反第１吸気ポート側とに２分したときの反第１吸気ポート側部分の内壁面には、該内壁面に沿って前記燃焼室へ流れるガスの流動を、該燃焼室内の第１吸気ポート側へ向かう方向に指向させる第２の指向面が形成されている。
【００２６】
そして、前記第２の指向面は、前記第２吸気ポートの上流側から下流側へ向かう方向に垂直な断面視において、機関出力軸を挟んだ他側から前記一側に向かう方向に辿ったときに、第１吸気ポート側の内壁面を反第１吸気ポート側に左右反転させた形状に対して、前記第１吸気ポートへ近付く方向に曲がっている。
【００２７】
この構成によると、２つのスワール成分間の強度バランスを崩すことができる。そのことで、スワール成分同士の衝突に起因した、タンブル流の強度低下を抑制することが可能になる。
【００２８】
また、前記指向面は、前記第１吸気ポートの上流側から下流側へ向かう方向に垂直な断面視において、機関出力軸を挟んだ他側から前記一側に向かう方向に辿ったときに、反第２吸気ポート側部分の内壁面を第２吸気ポート側に左右反転させた形状に対して、前記第２吸気ポートから離れる方向に曲がっている、としてもよい。
【００２９】
この構成によると、指向面は、第２吸気ポートから次第に離れるよう曲がっている。よって、第１吸気ポートを通過する吸気のうちの一部を、機関出力軸方向において第２吸気ポートの反対側へ導くことができる。そのことで、２つのスワール成分間の強度バランスを崩し、ひいては、タンブル流れの強度低下を抑制する上で有利になる。
【００３０】
また、前記第１吸気ポートにおける第２吸気ポート側部分の内壁面は、該内壁面に沿ってガスの流れ方向に延びる延長線が、機関出力軸を挟んで２つの前記吸気口とは反対側の領域に向かうよう形成されている、としてもよい。
【００３１】
この構成によると、第１吸気ポートを通過する吸気は、前述の内壁面に従って、機関出力軸方向において第２吸気ポートの反対側へかつ、機関出力軸に垂直な方向において第１吸気口及び第２吸気口の反対側へ導かれる。そのように導かれた吸気は、燃焼室の中に流れ込むと、気筒の内周面に沿って横方向に流れ易くなる。このことは、スワール成分同士の衝突に起因した、タンブル流の強度低下を抑制する上で有利になる。
【００３２】
また、前記第１吸気ポートの中心軸は、前記第１吸気ポートの上流側から下流側へ向かうにつれて、前記第２吸気ポートから離れる方向へ延びている、としてもよい。
【００３３】
この構成によると、第１吸気ポートに係るスワール流の強度を相対的に高くして、ひいては、スワール成分同士の衝突に起因した、タンブル流の強度低下を抑制する上で有利になる。
【００３４】
また、前記内燃機関は、前記燃焼室の中に燃料を供給する燃料噴射弁を備え、前記燃料噴射弁は、前記燃焼室の天井面の中央部において、前記燃焼室内に臨むように配設されている、としてもよい。
【００３５】
また、前記燃焼室の天井面は、機関出力軸に垂直な断面視において、前記燃焼室の一側から気筒軸に向かって上り勾配となっておりかつ、前記２つの吸気口が配設された吸気側傾斜面と、他側から気筒軸に向かって上り勾配となっている排気側傾斜面とによって構成されている、としてもよい。
【００３６】
この構成によると、燃焼室の天井面は、いわゆるペントルーフ形状となる。従来、ペントルーフ形状の天井面と、タンブルポート形状の吸気ポートとを組み合わせることによって、吸気ポートから流入した吸気を排気側傾斜面に沿って案内するのが通例であった。そうすることによって、縦方向の吸気流動を促進し、ひいてはタンブル流の強度を高める上で有利となっていた。
【００３７】
しかし、近年、内燃機関の圧縮比を高めるべく、ペントルーフの天井面を低くするなどの試みがなされている。特に、ペントルーフの天井面を低くすると、天井面はペントルーフ形状からフラット形状に近付いて、排気側傾斜面の勾配が小さくなる。排気側傾斜面の勾配が小さくなると、燃焼室の中に流入した吸気が、排気側傾斜面に沿って流れ難くなって、その結果、燃焼室の天井面と気筒の内周面とが交わる隅部付近のスペースに、他のスペースよりも吸気流動が相対的に弱いデッドボリュームが形成される。
【００３８】
デッドボリュームは、タンブル流にとっては、その強度を弱める抵抗として作用するため不都合である。そうした抵抗が作用するところ、タンブル流の強度を十分に確保するための方法としては、例えば吸気ポートの下流端部の径を絞り、吸気ポートから燃焼室の中に流れ込む吸気の流入速度を高めることが考えられる。しかし、吸気の流入速度を高めてしまうと、スワール成分同士の衝突に起因した、タンブル流れの強度低下が懸念される。
【００３９】
前記の構成は、そうした強度低下を抑制することができるという点で、ペントルーフ形状の天井面、特に、そのペントルーフを低く形成したときにとりわけ有効となる。このことは、混合気の燃焼速度を高めると共に、エンジンの高圧縮化を図る上で有利になる。
【発明の効果】
【００４０】
以上説明したように、前記の内燃機関の吸気ポート構造によると、２つのスワール成分間の強度バランスを崩したことにより、スワール成分同士の衝突に起因した、タンブル流れの強度低下を抑制することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】図１は、エンジンを例示する平面図である。
【図２】図２は、燃焼室の概略構成を例示する縦断面図である。
【図３】図３は、燃焼室の天井面を例示する図である。
【図４】図４は、吸気バルブが吸気口を開放した状態を示す説明図である。
【図５】図５は、吸気ポートの輪郭を吸気側から排気側に向かって見て示す図である。
【図６】図６は、吸気ポートのＤ１−Ｄ１断面図である。
【図７】図７は、吸気ポートのＤ２−Ｄ２断面図である。
【図８】図８は、吸気ポートのＤ３−Ｄ３断面図である。
【図９】図９は、吸気ポートの輪郭を例示する横断面図である。
【図１０】図１０は、比較例の吸気ポート構造を示す図９対応図である。
【図１１】図１１は、燃焼室の中に形成される吸気流動のうち、特に、そのスワール成分を、比較例の吸気ポート構造を適用した場合と、本実施形態に係る吸気ポート構造を適用した場合とで比較して示す説明図である。
【図１２】図１２は、燃焼室の中に形成される吸気流動の全体を、比較例の吸気ポート構造を適用した場合と、本実施形態に係る吸気ポート構造を適用した場合とで比較して示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００４２】
以下、内燃機関の吸気ポート構造の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、以下の説明は例示である。図１は、ここに開示する内燃機関の吸気ポート構造が適用されたエンジンを例示する図である。また、図２は、燃焼室の概略構成を例示する縦断面図であって、図３は、燃焼室の天井面を例示する図である。
【００４３】
尚、以下の説明において、「吸気側」は、図１、図２及び図３における紙面右側である。また、「排気側」は、図１、図２及び図３における紙面左側である。以下、吸気側から排気側に向かう方向、及び、排気側から吸気側に向かう方向を、それぞれ「吸排気方向」という場合がある。他の図においても、これらと対応する方向を「吸気側」、「排気側」、及び「吸排気方向」という。
【００４４】
図１に示すように、エンジン１は、４つのシリンダ（気筒）２が直列に設けられた内燃機関である。具体的に、本実施形態に係るエンジン１は、直列４気筒４ストローク式の内燃機関であって、直噴式のガソリンエンジンとして構成されている。
【００４５】
（エンジンの概略構成）
図２に示すように、エンジン１は、シリンダブロック１２と、その上に載置されるシリンダヘッド１３とを備えている。シリンダブロック１２の内部には、４つのシリンダ２が形成されている（図２には、１つのみを示す）。
【００４６】
図１に戻ると、４つのシリンダ２は、クランクシャフト（不図示）の中心軸（以下、「機関出力軸」という）Ｏ方向に並んでいる。４つのシリンダ２は、それぞれ円筒状に形成されており、各シリンダ２の中心軸（以下、「気筒軸」という）Ｃは、互いに平行となるようにかつ、機関出力軸Ｏ方向に対して垂直となるように延びている。以下、４つのシリンダ２のうちの１つの構成について説明する。
【００４７】
各シリンダ２内には、ピストン３が摺動自在に挿入されている。ピストン３は、コネクティングロッド（不図示）を介してクランクシャフトに連結されている。
【００４８】
ピストン３の上面には、キャビティ３１が形成されている。キャビティ３１は、ピストン３の上面から凹陥している。キャビティ３１は、ピストン３が圧縮上死点付近に位置するときに、後述の燃料噴射弁２１に向かい合う。
【００４９】
ピストン３は、シリンダ２及びシリンダヘッド１３と共に燃焼室５を構成している。ここで、「燃焼室」は、ピストン３が圧縮上死点に至ったときに形成される空間の意味に限定されない。「燃焼室」の語は広義で用いる場合がある。つまり、「燃焼室」は、ピストン３の位置に関わらず、ピストン３、シリンダ２及びシリンダヘッド１３によって形成される空間を意味する場合がある。
【００５０】
燃焼室５の天井面５１は、いわゆるペントルーフ形状であり、シリンダヘッド１３の下面によって構成されている。具体的に、天井面５１は、燃焼室５を機関出力軸Ｏ方向視したときに、吸気側から気筒軸Ｃに向かって上り勾配となっている吸気側傾斜面１３１と、排気側から気筒軸Ｃに向かって上り勾配となっている排気側傾斜面１３２とによって構成されている。
【００５１】
本実施形態に係るエンジン１は、幾何学的圧縮比を高めるべく、燃焼室５の天井面５１が低く構成されている。天井面５１のペントルーフ形状は、フラット形状に近い。
【００５２】
燃焼室５の天井面５１には、第１吸気口５１１及び第２吸気口５１２がそれぞれ開口している。図３に示すように、第１吸気口５１１及び第２吸気口５１２は、燃焼室５を気筒軸Ｃ方向視したときに、機関出力軸Ｏを挟んだ吸気側（具体的には吸気側傾斜面１３１）において、機関出力軸Ｏ方向に並んで配設されている。第１吸気口５１１及び第２吸気口５１２の周縁部には、それぞれ、リング状のバルブシート５２が配設されている。
【００５３】
燃焼室５の天井面５１にはまた、第１吸気口５１１及び第２吸気口５１２とは別に、２つの排気口５１３、５１４が開口している。図３に示すように、２つの排気口５１３、５１４は、燃焼室５を気筒軸Ｃ方向視したときに、機関出力軸Ｏを挟んだ排気側（具体的には排気側傾斜面１３２）において、機関出力軸Ｏ方向に並んで配設されている。
【００５４】
シリンダヘッド１３の吸気側部分には、１つのシリンダ２につき、２つの吸気ポート６、７が形成されている。２つの吸気ポート６、７は、それぞれ、吸気側から燃焼室５に向かって延びており、吸気マニホールド内の吸気通路（不図示）を燃焼室５に連通させるよう構成されている。吸気通路を通過した吸気は、吸気ポート６、７を介して燃焼室５の中に吸入される。
【００５５】
具体的に、２つの吸気ポート６、７は、第１吸気口５１１に接続された第１吸気ポート６と、第２吸気口５１２に接続されかつ、第１吸気ポート６に対して機関出力軸Ｏ方向に並んで配設された第２吸気ポート７と、を有している。
【００５６】
第１吸気ポート６は、第１吸気口５１１を介して燃焼室５に連通している。第１吸気ポート６には、第１の吸気バルブ（以下、「第１バルブ」という）１６が配設されている。第１バルブ１６は、不図示の動弁機構（例えばＤＯＨＣ式の機構）によって駆動されるよう構成されており、上下に往復動することによって、第１吸気口５１１を開閉する。
【００５７】
詳しくは、第１バルブ１６は、いわゆるポペットバルブとして構成されている。具体的に、第１バルブ１６は、上下に往復動するバルブステム（軸部）１６１と、バルブステム１６１の下端部に接続されかつ、燃焼室５の内側（内方側）から第１吸気口５１１に当接することにより、その第１吸気口５１１を燃焼室５の中から閉塞するよう構成されたバルブヘッド１６２（傘部）とを有している。
【００５８】
バルブステム１６１は、円筒状のバルブガイド（不図示）に挿し通されており、軸方向に上下動するようになっている。バルブステム１６１の下端部は、バルブヘッド１６２の傘裏１６２ａに接続されている。一方、バルブステム１６１の上端部は、前述の動弁機構に連結されている。
【００５９】
バルブヘッド１６２は、その傘裏１６２ａが第１吸気口５１１のバルブシート５２に密着することによって、第１吸気口５１１を燃焼室５の内部から閉塞するようになっている。その状態から第１バルブ１６が下側に移動すると、傘裏１６２ａとバルブシート５２とが離隔して、第１吸気口５１１が開放される。このとき、傘裏１６２ａとバルブシート５２との間隔（所謂バルブリフト量）に応じて、第１吸気ポート６から燃焼室５の中に流入する吸気の流量が調整される。
【００６０】
同様に、第２吸気ポート７は、第２吸気口５１２を介して燃焼室５に連通している。第２吸気ポート７には、第２の吸気バルブ（以下、「第２バルブ」という）１７が配設されている。第２バルブ１７は、上下に往復動することによって、第２吸気口５１２を開閉するようになっている。
【００６１】
第１バルブ１６と同様に、第２バルブ１７は、軸部としてのバルブステム１７１と、傘部としてのバルブヘッド１７２とを備えている。バルブステム１７１の下端部は、バルブヘッド１７２の傘裏１７２ａに接続されている。
【００６２】
尚、本実施形態に係る第１吸気ポート６及び第２吸気ポート７は、双方とも、所謂タンブルポート形状とされている。すなわち、第１吸気ポート６及び第２吸気ポート７は、それぞれ、燃焼室５の中に流れ込んだ吸気が、燃焼室５においてタンブル流を生成するように構成されている。各吸気ポート６、７の詳細については後述する。
【００６３】
また、第１バルブ１６と第２バルブ１７とは、それぞれに対応する吸気口５１１、５１２を略同一のタイミングで開閉するようになっている。例えば、第１バルブ１６が第１吸気口５１１を開放するとき、第２バルブ１７もまた、それと略同一のタイミングで第２吸気口５１２を開放する。そのため、第１吸気ポート６を介して燃焼室５の中へ流れ込んだ吸気と、第２吸気ポート７を介して燃焼室５の中へ流れ込んだ吸気とは、燃焼室５において略同一のタイミングでタンブル流を生成する。
【００６４】
一方、シリンダヘッド１３の排気側部分には、１つのシリンダ２につき、２つの排気ポート８、９が形成されている。２つの排気ポート８、９は、それぞれ、排気側から燃焼室５に向かって延びており、燃焼室５を排気マニホールド内の排気通路（不図示）に連通させるよう構成されている。燃焼室５から排出されたガスは、排気ポート８、９を介して排気通路に流入する。
【００６５】
２つの排気ポート８、９のうち、一方の排気ポート８は、排気口５１３を介して燃焼室５に連通している。この排気ポート８には、排気口５１３を開閉する排気弁１８が配設されている。同様に、他方の排気ポート９は、排気口５１４を介して燃焼室５に連通している。この排気ポート９には、排気口５１４を開閉する排気弁１９が配設されている。
【００６６】
また、シリンダヘッド１３には、シリンダ２毎に、燃焼室５の中に燃料を供給する燃料噴射弁２１と、燃焼室５の中の混合気に点火をする点火プラグ２２とが設けられている。
【００６７】
燃料噴射弁２１は、天井面５１の略中央部（具体的には、吸気側傾斜面１３１と排気側傾斜面１３２とが交わるペントルーフの稜線）に設けられていて、その噴射軸心が気筒軸Ｃに沿うように配設されている。燃料噴射弁２１は、その噴射口が燃焼室５内に臨むように配設されていて、燃焼室５の中に燃料を直接噴射するよう構成されている。
【００６８】
点火プラグ２２は、気筒軸Ｃを挟んだ吸気側に配設されており、第１吸気ポート６と第２吸気ポート７との間に位置している。図３に示すように、第１吸気ポート６、点火プラグ２２、及び、第２吸気ポート７は、機関出力軸Ｏ方向に沿ってこの順で並んでおり、点火プラグ２２は、天井面５１における機関出力軸Ｏ方向の略中央に設けられている。点火プラグ２２は、上方から下方に向かうにつれて、気筒軸Ｃに近付く方向に傾斜している。図３に示すように、点火プラグ２２の電極は、燃焼室５の中に臨んでかつ、燃焼室５の天井面５１の付近に位置している。
【００６９】
尚、２つの吸気ポート６、７の間に点火プラグ２２を配設した場合、点火プラグ２２の機関出力軸Ｏ方向に沿った寸法の分だけ、第１吸気ポート６と第２吸気ポート７との間の距離Ｄｉが長くなる。よって、この距離Ｄｉは、２つの排気ポート８、９間の距離Ｄｅよりも長い。
【００７０】
また、図３に示すように、燃料噴射弁２１及び点火プラグ２２は、機関出力軸Ｏに垂直な吸排気方向に並んで配設されている。
【００７１】
このように構成されたエンジン１が運転すると、吸気通路を通過した吸気は、吸気ポート６、７を介して燃焼室５の中に流れ込む。そうすると、燃焼室５の中には、吸気ポート６、７の形態に応じた吸気流動が形成される。例えば圧縮上死点付近において、燃焼室５の中を流動する吸気に対して燃料を噴射すると、吸気と燃料との混合気が形成される。そして、混合気に対して点火をすると、所定の燃焼速度で燃焼が発生し、動力が得られる。そのときの熱効率は、燃焼速度が高いときには、低いときよりも大きくなる。燃焼速度は、吸気流動に係る状態変数のうち、特に吸気の乱流強度が高まるにつれて高くなる。
【００７２】
つまり、吸気の乱流強度を高めることによって、エンジン１の熱効率を高めることが可能になる。加えて、吸気の乱流強度を高めることによって、混合気の均質性を高めることも可能になる。本実施形態に係る吸気ポート６、７は、前述の如く、タンブルポート形状とされている。そうすることによって、吸気の高タンブル化を図り、ひいては乱流強度を高めることが可能になる。
【００７３】
（吸気ポートの構成）
以下、第１吸気ポート６と第２吸気ポート７とで共通の構成について説明する。尚、以下の説明において、“下流”とは、吸気の流れ方向の下流を示す。同様に、“上流”とは、吸気の流れ方向の上流を示す。
【００７４】
図４は、第１バルブ１６が第１吸気口５１１を開放した状態を示す説明図である。
【００７５】
吸気ポート６、７は、それぞれ略円筒状に形成されている。
【００７６】
そして、吸気ポート６、７を上流側と下流側とに２分したときの上流側部分は、気筒軸Ｃ方向視したときには、図１に示すように、強いタンブル流を得るために気筒軸Ｃ及び機関出力軸Ｏの両方に対して実質的に垂直でかつ、管路抵抗を低減すべく、吸気側から気筒軸Ｃに向かう方向（つまり、吸排気方向のうち、吸気側から排気側に向かう方向）に沿って略ストレートに延びている。
【００７７】
その一方で、吸気ポート６、７の下流側部分は、機関出力軸Ｏに垂直な断面視において、気筒軸Ｃに対して斜めに傾斜している。具体的に、第１吸気ポート６の下流端部６１は、図４に示すように、エンジン１を機関出力軸Ｏ方向視したときに、吸気側から気筒軸Ｃに向かうにつれて、燃焼室５に対して上方に離れた位置から下側（気筒軸Ｃ方向の燃焼室５側）に向かって延びており、天井面５１の第１吸気口５１１に繋がっている。第２吸気ポート７の下流端部７１も同様である。
【００７８】
ここで、第１吸気ポート６の下流端部６１、特に、下流端部６１の下半部は、この第１吸気ポート６に対応する吸気バルブである第１バルブ１６が第１吸気口５１１を開放したとき（少なくとも、第１バルブ１６のバルブリフト量が最大量になったとき）に、機関出力軸Ｏに垂直な断面視において、そのバルブヘッド１６２のうち、バルブステム１６１よりも気筒軸Ｃ側に位置する部分の傘裏１６２ａと、その傘裏１６２ａに対向する天井面５１との間を指向するように延びている（図４の矢印ａ１〜ａ２を参照）。
【００７９】
このように構成すると、第１バルブ１６が第１吸気口５１１を開放したときに、第１吸気ポート６から燃焼室５に流入した吸気は、傘裏１６２ａと、それに対向する天井面５１との間を流れるように導かれる。そのように導かれた吸気は、気筒軸Ｃを挟んで第１バルブ１６とは反対側（つまり、排気側）のシリンダ２内周面から縦方向（気筒軸Ｃ方向）の下側に向かって流れた後、吸気バルブ１６へ向かって縦方向の上側へ流れる。こうして、燃焼室５に流入した吸気は、機関出力軸Ｏに平行な中心軸まわりの旋回流を生成するようになる。よって、燃焼室５において、タンブル流の強度が高まる。第２吸気ポートも同様である。こうした構成は、第２吸気ポート７に関しても同様である。第２吸気ポート７の下流端部７１もまた、タンブル流の強度を高めるように構成されている。
【００８０】
また、各吸気ポート６、７の下流端部６１、７１は、各吸気ポート６、７の上流側から下流側に向かうにつれて、次第に縮径している。各吸気ポート６、７の径を絞ることで、各吸気ポート６、７から燃焼室５の中に流れ込む吸気の流入速度が高まる。そのことで、タンブル流の強度をさらに高めることが可能になる。
【００８１】
次に、第１吸気ポート６に特有の構成について説明する。
【００８２】
図５は、吸気ポート６、７の輪郭を吸気側から排気側に向かって見て示す図である。図５は、吸気ポート６、７の形状を抜き出して描いている。これは、シリンダヘッド１３を鋳造するときの中子の形状に相当する。また、図６は、吸気ポート６、７のＤ１−Ｄ１断面図である。同様に、図７は吸気ポート６、７のＤ２−Ｄ２断面図であり、図８は吸気ポート６、７のＤ３−Ｄ３断面図である。そして、図９は、吸気ポート６、７の輪郭を例示する横断面（具体的には、図４のＤ４−Ｄ４断面）図である。図９もまた、図６と同様に、シリンダヘッド１３を鋳造するときの中子の形状に相当している。
【００８３】
第１吸気ポート６の下流端部６１を、気筒軸Ｃ方向視において第２吸気ポート７側（紙面左側）と反第２吸気ポート７側（紙面右側）とに２分したときの反第２吸気ポート７側部分の内壁面（以下、「反第２吸気ポート側内壁面」という）６１ｂは、図９に示すような半角筒状に形成されている。反第２吸気ポート側内壁面６１ｂの右側面（図６の紙面右側において上下に延びる面）と底面とは、略直角に交わっている。
【００８４】
また、第１吸気ポート６の反第２吸気ポート側内壁面６１ｂは、前述の上流側部分と同様に略ストレートに延びている。すなわち、反第２吸気ポート側内壁面６１ｂは、図６〜８に示すように、気筒軸Ｃに垂直な断面視において、第１吸気ポート６の上流側から下流側へ向かうにつれて、機関出力軸Ｏに対して略垂直に延びている。
【００８５】
それに対し、第１吸気ポート６の下流端部６１における第２吸気ポート７側部分の内壁面（以下、「第２吸気ポート側内壁面」という）６１ａには、該内壁面６１ａに沿って燃焼室５へ向かう吸気流動を、該燃焼室５内の反第２吸気ポート７側へ向かう方向に指向させる第１の指向面（指向面）６２が形成されている。
【００８６】
ここで、「燃焼室５内の反第２吸気ポート７側へ向かう方向」とは、図９に示すように、燃焼室５内のスペースを、機関出力軸Ｏ方向において反第２吸気ポート７側（第１吸気ポート６側）と反第１吸気ポート６側（第２吸気ポート７側）とに２分したときに、反第１吸気ポート６側のスペースから反第２吸気ポート７側のスペースへ向かう方向に等しい。
【００８７】
詳しくは、第２吸気ポート側内壁面６１ａは、第１吸気ポート６の上流側から下流側に向かう方向に垂直な断面視において、排気側（機関出力軸Ｏを挟んだ他側）から吸気側（一側）に向かう方向に辿ったときに、反第２吸気ポート７側内壁面６１ｂを第２吸気ポート７側に左右反転させた形状（２点鎖線を参照）に対して、第２吸気ポート７から次第に離れるよう曲がっている。このように曲げられた部分が第１の指向面６２を構成している。
【００８８】
さらに詳しくは、図６〜９に示すように、第１吸気ポート６において、第２吸気ポート側内壁面６１ａは、その左半部から下半部にかけて曲がっている。第２吸気ポート側内壁面６１ａは、図９に示す断面視において、吸排気方向に対して傾きながら湾曲した曲面として形成されている。第２吸気ポート側内壁面６１ａは、反第２吸気ポート側内壁面６１ｂよりも曲率が小さく、相対的に緩やかに湾曲している。
【００８９】
また、第１吸気ポート６の下流端部６１の中心軸Ｃｉは、図６に示すように、第１吸気ポート６の上流側から下流側へ向かうにつれて、第２吸気ポート７から離れる方向へ延びている。具体的に、この中心軸Ｃｉは、エンジン１を気筒軸Ｃ方向視したときに、吸排気方向のうち、吸気側から排気側へ向かう一方向に対して、所定の傾斜角θｉだけ傾斜している。傾斜角θｉは、鋭角である。このように傾斜した結果、第２吸気ポート側内壁面６１ａは、図６の矢印ａ３に示すように、第１吸気ポート６の上流側から下流側へ向かうにつれて、第２吸気ポート７から離れる方向へ延びる。
【００９０】
加えて、図６に示すように、第１吸気ポート６において、第２吸気ポート側内壁面６１ａは、該内壁面６１ａに沿って吸気の流れ方向に延びる延長線Ｌｉが、機関出力軸Ｏを挟んで第１吸気口５１１及び第２吸気口５１２とは反対側の領域（つまり、排気側の領域）に向かうよう形成されている。
【００９１】
次に、第２吸気ポート７に特有の構成について説明する。
【００９２】
第２吸気ポート７の下流端部７１を第１吸気ポート６側（紙面右側）と反第１吸気ポート６側（紙面左側）とに２分したときの第１吸気ポート６側部分の内壁面（以下、「第１吸気ポート側内壁面」という）７１ｂは、図９に示すような半角筒状に形成されている。第１吸気ポート側内壁面７１ｂの右側面と底面とは、略直角に交わっており、その曲率は、少なくとも、第１吸気ポート６における第２吸気ポート側内壁面６１ａの曲率よりも大きい。
【００９３】
また、第２吸気ポート７の第１吸気ポート側内壁面７１ｂは、前述の上流側部分と同様に略ストレートに延びている。すなわち、第１吸気ポート側内壁面７１ｂは、図６〜８に示すように、気筒軸Ｃに垂直な断面視において、第２吸気ポート７の上流側から下流側へ向かうにつれて、機関出力軸Ｏに対して略垂直に延びている。
【００９４】
それに対し、第２吸気ポート７の下流端部７１における反第１吸気ポート６側部分の内壁面（以下、「反第１吸気ポート側内壁面」という）７１ａには、該内壁面７１ａに沿って燃焼室５へ向かう吸気流動を、該燃焼室５内の第１吸気ポート６側へ向かう方向に指向させる第２の指向面７２が形成されている。
【００９５】
ここで、「燃焼室５内の第１吸気ポート６側へ向かう方向」とは、前述の「燃焼室５内の反第２吸気ポート７側へ向かう方向」と等しい。
【００９６】
詳しくは、反第１吸気ポート側内壁面７１ａは、第２吸気ポート７の上流側から下流側に向かう方向に垂直な断面視において、排気側（機関出力軸Ｏを挟んだ他側）から吸気側（一側）に向かう方向に辿ったときに、第１吸気ポート側内壁面７１ｂを反第１吸気ポート６側に左右反転させた形状（２点鎖線を参照）に対して、第１吸気ポート６へ次第に近付くよう曲がっている。このように曲げられた部分が第２の指向面７２を構成している。
【００９７】
さらに詳しくは、図６〜９に示すように、第２吸気ポート７において、反第１吸気ポート側内壁面７１ａは、該内壁面７１ａの左半部から下半部にかけて曲がっている。反第１吸気ポート側内壁面７１ａは、図９に示す断面視において、吸排気方向に対して傾きながら湾曲した曲面として形成されている。反第１吸気ポート側内壁面７１ａは、第１吸気ポート側内壁面７１ｂよりも曲率が小さく、相対的に緩やかに湾曲している。
【００９８】
加えて、第２吸気ポート７において、反第１吸気ポート側内壁面７１ａは、図６の矢印ａ４に示すように、第２吸気ポート７の上流側から下流側へ向かうにつれて、第１吸気ポート６に近付く方向へ延びている。
【００９９】
詳しくは、反第１吸気ポート側内壁面７１ａは、該内壁面７１ａに沿って吸気（ガス）の流れ方向に延びる延長線Ｌ２が、気筒軸Ｃに垂直な断面視において、機関出力軸Ｏに対して垂直でかつ点火プラグ２２を通る直線（本実施形態では、吸排気方向に平行でかつ、気筒軸Ｃを通る直線）である中央線ＬＣと交わるよう形成されている。延長線Ｌ２と中央線ＬＣとは、燃焼室５の内部において交わる。
【０１００】
（燃焼室内の吸気流動）
以下、本実施形態に係る内燃機関の吸気ポート構造を実施したときに、燃焼室５の中に形成される吸気の流動について説明する。図１０は、比較例の吸気ポート構造を示す図９対応図である。ここで、図１０に示す吸気ポート構造は、第１吸気ポート６における第２吸気ポート側内壁面６１ａ、及び、第２吸気ポート７における反第１吸気ポート側内壁面７１ａのような特徴的な構成を備えていない（具体的には第１の指向面６２、及び第２の指向面７２に対応するものが形成されていない）という点で、本実施形態に係る吸気ポート構造とは相違している。具体的に、比較例の第１吸気ポート１００６は、略角筒状に構成されている。つまり、比較例の第１吸気ポート１００６における第２吸気ポート１００７側部分の内壁面１０６１ａは、反第２吸気ポート１００７側部分の内壁面１０６１ｂと同様に、半角筒状に形成されている。比較例の第２吸気ポート１００７に係る内壁面１０７１ａ、１０７１ｂもまた、同様である。
【０１０１】
また、図１１は、燃焼室の中に形成される吸気流動のうち、特にそのスワール成分を、比較例の吸気ポート構造を実施した場合（左図を参照）と、本実施形態に係る吸気ポート構造を実施した場合（右図を参照）とで比較して示す説明図である。また、図１２は、燃焼室の中に形成される吸気流動の全体を、比較例の吸気ポート構造を適用した場合と、本実施形態に係る吸気ポート構造を適用した場合とで比較して示す説明図である。図１２において、燃焼室５の中に示す各矢印が、吸気の流れを示している。
【０１０２】
吸気ポート６、７は、タンブルポート形状とされている。そして、前述の如く、燃焼室５の天井面５１は、ペントルーフ形状である。従来、ペントルーフ形状の天井面５１と、タンブルポート形状の吸気ポート６、７とを組み合わせることによって、吸気ポートから流入した吸気を排気側傾斜面１３２に沿って案内するように構成するのが通例であった。そうすることによって、縦方向の吸気流動を促進し、ひいてはタンブル流の強度を高める上で有利になっていた。
【０１０３】
しかし、前述の如く、天井面５１は低く、フラット形状に近い。具体的に、排気側傾斜面１３２がシリンダ２の上縁に対して成す傾斜角は、吸気ポート６、７の中心軸がシリンダ２の上縁に対して成す傾斜よりも小さい。このように、排気側傾斜面１３２の勾配が小さくなると、燃焼室５の中に流入した吸気が、排気側傾斜面１３２に沿って流れ難くなる。その結果、燃焼室５の天井面５１とシリンダ２の内周面とが交わる隅部付近のスペースに、他のスペースよりも吸気流動が相対的に弱いデッドボリューム（図１１〜１２の領域Ｒ１を参照）が形成される。
【０１０４】
デッドボリュームは、タンブル流にとっては、その強度を弱める抵抗として作用するため不都合である。そうした抵抗が作用するところ、タンブル流の強度を十分に確保するための方法としては、本実施形態のように、吸気ポート６、７の下流端部６１、７１の径を絞り、吸気ポート６、７から燃焼室５の中に流れ込む吸気の流入速度を高めることが考えられる。
【０１０５】
しかし、吸気の流入速度を高めると、タンブル流ばかりでなく、吸気流動に含まれるスワール成分の強度も高くなる。図１０に示す比較例の場合、第１吸気ポート１００６から流入した吸気のスワール成分Ｆ１と、第２吸気ポート１００７から流入した吸気のスワール成分Ｆ２は、燃焼室５内において互いに逆向きに流れるため、デッドボリュームにおいてスワール成分Ｆ１、Ｆ２同士が衝突する。この場合において、２つのスワール成分Ｆ１、Ｆ２の強さが略同程度であれば、図１２の領域Ｒ１に示すように、２つの成分が合流し、その結果、シリンダ２の周方向に沿った吸気流動が、排気側から燃焼室５の内方へ向かって流れ込むような流動に変換される。こうした排気側から燃焼室５の内方へ向かって流れ込むような流動は、２つのスワール成分Ｆ１、Ｆ２の強度が略同程度に保たれる限り、各成分Ｆ１、Ｆ２の強度が高くなるに従って強くなる傾向にあり、タンブル流、特に正タンブル流を阻害するため好ましくない。
【０１０６】
ところが、本実施形態に係る第１吸気ポート６には、前述の如く構成された第２吸気ポート側内壁面６１ａが設けられている。この第２吸気ポート側内壁面６１ａには、該内壁面６１ａに沿って流れる吸気の流動を、燃焼室５内の反第２吸気ポート７側へ指向させる第１の指向面６２が形成されている。よって、第１吸気ポート６を通過する吸気のうちの一部は、そうした内壁面６１ａに従って、機関出力軸Ｏ方向において燃焼室５内部の第２吸気ポート７の反対側へ導かれる。そのように導かれた吸気は、燃焼室５の中に流れ込むと、シリンダ２の内周面に沿って横方向に流れる。こうして、燃焼室５において、気筒軸Ｃまわりの旋回流つまり、スワール流の強度が相対的に高くなる。
【０１０７】
したがって、第１吸気ポート６から流入した吸気のスワール成分Ｆ３と、第２吸気ポート７から流入した吸気のスワール成分Ｆ４とは、互いに逆向きではあるものの、図１１の右図に示すように、第１吸気ポート６に係るスワール成分Ｆ３は、前述の内壁面６１ａによって強められている。このように、２つのスワール成分Ｆ３、Ｆ４間の強度バランスを崩したことで、両者が衝突したときに、相対的に強度の高いスワール成分Ｆ３の流動が、それよりも強度の低いスワール成分Ｆ４に打ち勝つ。そうすると、強度の高い方のスワール成分Ｆ３の流動方向に沿ったスワール流が形成されて、燃焼室５の内方へ向かって流れ込むような流動の発生を抑制することができる（図１２の右図を参照）。したがって、スワール成分同士の衝突に起因した、タンブル流の強度低下を抑制することが可能になる。
【０１０８】
また、第２吸気ポート側内壁面６１ａは、該内壁面６１ａから延びる延長線Ｌ１が、機関出力軸Ｏを挟んで排気側の領域に向かうよう形成されている。よって、第１吸気ポート６を通過する吸気は、第２吸気ポート側内壁面６１ａに従って、機関出力軸Ｏ方向において第２吸気ポート７の反対側へかつ、吸排気方向において第１吸気口５１１及び第２吸気口５１２の反対側へ導かれる。そのように導かれた吸気は、燃焼室５の中に流れ込むと、シリンダ２の内周面に沿って横方向に流れ易くなる。このことは、スワール成分同士の衝突に起因した、タンブル流の強度低下を抑制する上で有利になる。
【０１０９】
その一方で、第２吸気ポート７には、前述の如く構成された反第１吸気ポート側内壁面７１ａが形成されている。この反第１吸気ポート側内壁面７１ａには、該内壁面７１ａに沿って流れる吸気の流動を、燃焼室５内の第１吸気ポート６側へ指向させる第２の指向面７２が形成されている。よって、第２吸気ポート７を通過する吸気のうちの一部は、そうした内壁面７１ａに従って、機関出力軸Ｏ方向において第１吸気ポート６側に導かれる。そのように導かれた吸気は、燃焼室５の内方へ流れた後、シリンダ２の内周面に対して略垂直に衝突した結果、縦方向に流れ易くなる。縦方向に流れ易くなった分、スワール流の強度を弱めることが可能になる。第１吸気ポート６に係るスワール流の強度を高める一方で、第２吸気ポート７に係るスワール流の強度を弱めることで、２つのスワール成分間の強度バランスを崩し、ひいてはタンブル流の強度低下を抑制する上で有利になる。
【０１１０】
また、第１吸気ポート６の中心軸Ｃｉは、第１吸気ポート６の上流側から下流側へ向かうにつれて、第２吸気ポート７から離れる方向へ延びている。こうすることで、第１吸気ポート６に係るスワール流の強度を相対的に高くして、ひいては、スワール成分同士の衝突に起因した、タンブル流の強度低下を抑制する上で有利になる。
【０１１１】
また、前記の構成は、タンブル流の強度低下を抑制することができるという点で、ペントルーフ形状の天井面、特に、そのペントルーフを低く形成したときにとりわけ有効となる。このことは、混合気の燃焼速度を高めると共に、エンジン１の高圧縮化を図る上で有効である。
【０１１２】
《他の実施形態》
前記実施形態について、以下のような構成としてもよい。
【０１１３】
前記の構成は一例に過ぎず、これに限定されるものではない。例えば、前記実施形態では、第２吸気ポート７において、反第１吸気ポート側内壁面７１ａの構造に工夫を凝らしていたが、そうした構造は必須ではない。反第１吸気ポート側内壁面７１ａは、第１吸気ポート側内壁面７１ｂと同様に、半角筒状であってもよい。
【０１１４】
また、第１吸気ポート６において、第２吸気ポート側内壁面６１ａは、緩やかに傾斜した曲面として形成されていたが、この構成には限定されない。第２吸気ポート側内壁面６１ａは、吸排気方向に対して傾斜した平面として形成してもよい。
【符号の説明】
【０１１５】
１        エンジン（内燃機関）
２        シリンダ（気筒）
５        燃焼室
５１      天井面
５１１    第１吸気口（吸気口）
５１２    第２吸気口（吸気口）
６        第１吸気ポート
６１      第１吸気ポートの下流端部
６１ａ    第２吸気ポート側部分の内壁面
６１ｂ    反第２吸気ポート側部分の内壁面
６２      第１の指向面（指向面）
７        第２吸気ポート
７１      第２吸気ポートの下流端部
７１ａ    反第１吸気ポート側部分の内壁面
７１ｂ    第１吸気ポート側部分の内壁面
７２      第２の指向面
１３      シリンダヘッド
１３１    吸気側傾斜面
１３２    排気側傾斜面
１６      第１バルブ（吸気バルブ）
１６１    バルブステム（軸部）
１６２    バルブヘッド（傘部）
１６２ａ  傘裏
１７      第２バルブ（吸気バルブ）
１７１    バルブステム（軸部）
１７２    バルブヘッド（傘部）
１７２ａ  傘裏
２１      燃料噴射弁
Ｃｉ      中心軸
Ｃ        気筒軸
Ｏ        機関出力軸
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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