(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
天井に吸気ポート及び排気ポートが開口する燃焼室を備え、
前記吸気ポートの燃焼室への開口端に吸気バルブが着座する第１バルブシートを有し、
前記吸気ポートの下流端部から前記燃焼室に流れ込む吸入空気によって前記燃焼室内にタンブル流が生成されるエンジンにおいて、
前記吸気ポートのスロート部に圧入されるバルブシート部品を備え、
前記バルブシート部品の内周面は、内周の径が下流に向けて広がるものであり、
前記内周面は、径の広がった下流端部に形成されるシート面と、このシート面の上流側に残る残余面とを有し、
前記第１バルブシートは、前記バルブシート部品のシート面であり、
クランク軸方向に直交する断面において、前記吸気ポートの下側壁を伝いシリンダ中心線と反対側のバルブシート部品の直上部分の吸気ポート壁をガイドとして前記燃焼室に流れ込む吸入空気が、フルリフト時の前記吸気バルブのバルブ中心線より上を通過して前記シリンダ中心より排気側の燃焼室に向かうように、前記シリンダ中心と反対側のバルブシート部品の直上部分の吸気ポート壁が形成されると共に、
前記クランク軸方向に直交する断面において、前記シリンダ中心線と反対側のバルブシート部品の直上部分の吸気ポート壁から吸入空気が剥離するように、前記残余面を非回転対称の横断面形状に形成したことを特徴とするエンジン。
【請求項２】
前記クランク軸方向に直交する断面において、前記シリンダ中心線側の第１バルブシートの直上部分の吸気ポート壁の、水平線から立ち上がる角度は、前記シリンダ中心線側のバルブシート部品の直上部分の吸気ポート壁の最下流点及び排気側のシリンダ壁と下死点のピストン冠面との交点を結ぶ直線と、ピストン冠面とがなす、鋭角である第１角度以下であるか、または前記燃焼室に流れ込む吸入空気が前記燃焼室内で反射してタンブル中心を通る線と前記ピストン冠面とがなす、鋭角である第２角度以上であり、
さらに、前記クランク軸方向に直交する断面において、前記シリンダ中心線側の残余面の、水平線から立ち上がる角度は、前記シリンダ中心線側のバルブシート部品の直上部分の吸気ポート壁の、水平線から立ち上がる角度と同じであることを特徴とする請求項１に記載のエンジン。
【請求項３】
前記シリンダ中心線側のバルブシート部品の直上部分の吸気ポート壁のうち周方向外側の部位は、その形状が、前記周方向外側の部位に隣接する残余面に延長して形成されることを特徴とする請求項２に記載のエンジン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、吸気ポートのスロート部にバルブシート部品を有するエンジン、特に吸気ポートの下流端部及びバルブシート部品の内周面の形状に関する。
【背景技術】
【０００２】
シリンダ内にタンブル流が形成されるように吸入空気をシリンダの中心線に対して排気側のシリンダに偏るように導く吸気ポートを備えたエンジンがある（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−３１６６０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、現状のエンジンでは、ノッキング対策から特に中回転速度高負荷域で燃料を増量することによってノッキングの発生を抑制している。この燃料増量によって燃費が悪くなる。この場合に、吸気ポートの下流端部から燃焼室内に流れ込む吸入空気によってタンブル流が生成される。このタンブル流を強くしてやると、ノッキングを避けることができることが判明している。
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１の技術は、一般的なエンジンを前提としている。一般的なエンジンでは、バルブシート部品を吸気ポートのスロート部に圧入する。バルブシート部品を圧入する前には、バルブシート部品を収める下穴をスロートカッターで切削加工する。これによって、バルブシート部品下穴形成部の直上の吸気ポートに、吸気バルブの軸心と平行な円筒壁ができる。この円筒壁をガイドとして吸入空気が燃焼室の下側方向に向かう。これではタンブル流を強めるのに限界がある。
【０００６】
そこで本発明は、バルブシート部品を有するエンジンであっても、タンブル流を現状のエンジンよりも強め、特に中回転速度高負荷域で燃料を増量しなくてもノッキングの発生を抑制し得るエンジン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】
【０００７】
本発明では、天井に吸気ポート及び排気ポートが開口する燃焼室を備えている。前記吸気ポートの燃焼室への開口端に吸気バルブが着座する第 1 バルブシートを有している。前記吸気ポートの下流端部から前記燃焼室に流れ込む吸入空気によって前記燃焼室内にタンブル流が生成される。以上のエンジンにおいて、前記吸気ポートのスロート部に圧入されるバルブシート部品を備える。前記バルブシート部品の内周面は、内周の径が下流に向けて広がるものである。前記内周面は、径の広がった下流端部に形成されるシート面と、このシート面の上流側に残る残余面とを有する。前記第 1 バルブシートは、前記バルブシート部品のシート面である。クランク軸方向に直交する断面において、前記吸気ポートの下側壁を伝いシリンダ中心線と反対側のバルブシート部品の直上部分の吸気ポート壁をガイドとして前記燃焼室に流れ込む吸入空気が、フルリフト時の前記吸気バルブのバルブ中心線より上を通過して前記シリンダ中心より排気側の燃焼室に向かうように、前記シリンダ中心線と反対側のバルブシート部品の直上部分の吸気ポート壁が形成される。さらに、前記クランク軸方向に直交する断面において、前記シリンダ中心線と反対側のバルブシート部品の直上部分の吸気ポート壁から吸入空気が剥離するように、前記残余面を非回転対称の横断面形状に形成している。
【発明の効果】
【０００８】
本発明では、吸気ポートのスロート部にバルブシート部品を有するエンジンであっても、タンブル流が比較エンジンよりも強められる。これによって、特に高負荷域でノッキングの発生を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１参照例のエンジンの燃焼室の形状を説明するための概略構成図である。
【図２】第１参照例のエンジンの概略構成図である。
【図３】図２のＹ−Ｙ線断面図である。
【図４】クランク軸方向に直交する断面でみた、タンブル流の有りたい姿を説明するためのエンジンの概略構成図である。
【図５】クランク軸方向に直交する断面でみた比較エンジンの概略構成図である。
【図６】クランク軸方向に直交する断面でみた比較エンジンの概略構成図である。
【図７】最下流点から流れ込む吸入空気の流れを説明するための、クランク軸方向に直交する断面でみたエンジンの概略構成図である。
【図８】最下流点から流れ込む吸入空気の流れを説明するための、クランク軸方向に直交する断面でみたエンジンの概略構成図である。
【図９】最下流点から流れ込む吸入空気の流れを説明するための、クランク軸方向に直交する断面でみたエンジンの概略構成図である。
【図１０】最下流点から流れ込む吸入空気の流れを説明するための、クランク軸方向に直交する断面でみたエンジンの概略構成図である。
【図１１】第２参照例のエンジンの概略構成図である。
【図１２】第３参照例のエンジンの概略構成図である。
【図１３】第４参照例のエンジンの概略構成図である。
【図１４】第５参照例のエンジンの概略構成図である。
【図１５】第６参照例のエンジンの概略構成図である。
【図１６】第７参照例のエンジンの概略構成図である。
【図１７】図１５のＹ−Ｙ線断面図である。
【図１８】第８参照例のエンジンの概略構成図である。
【図１９】第９参照例のエンジンの概略構成図である。
【図２０】第１０参照例のエンジンの概略構成図である。
【図２１】第１１参照例のエンジンの概略構成図である。
【図２２】第１２参照例のエンジンの概略構成図である。
【図２３】第１３参照例のエンジンの概略構成図である。
【図２４】第１４参照例の吸気ポートの下流端部のクランク軸方向の断面図である。
【図２５】第１５参照例の吸気ポートの下流端部のクランク軸方向の断面図である。
【図２６】第１６参照例の吸気ポートの下流端部のクランク軸方向の断面図である。
【図２７】第１７参照例の吸気ポートの下流端部のクランク軸方向の断面図である。
【図２８】第１８参照例の吸気ポートの下流端部のクランク軸方向の断面図である。
【図２９】最下流点から流れ込む吸入空気の流れを説明するための、クランク軸方向に直交する断面でみたエンジンの概略構成図である。
【図３０】最下流点から流れ込む吸入空気の流れを説明するための、クランク軸方向に直交する断面でみたエンジンの概略構成図である。
【図３１】第１実施形態の吸気ポート及びバルブシート部品の斜視図である。
【図３２】第１実施形態の吸気ポート及びバルブシート部品の左側面図である。
【図３３】第１実施形態の吸気ポート及びバルブシート部品の右側面図である。
【図３４】第１実施形態の吸気ポート及びバルブシート部品の平面図である。
【図３５】第１実施形態の吸気ポート及びバルブシート部品の正面図である。
【図３６】第１実施形態の吸気ポート及びバルブシート部品の下面図である。
【図３７】図３５のＡ矢視図である。
【図３８】図３５のＢ矢視図である。
【図３９】図３５のＣ−Ｃ線断面図である。
【図４０】第１実施形態の吸気ポート及びバルブシート部品の平面図である。
【図４１】図４０のＤ−Ｄ線断面図である。
【図４２】図４１の一部拡大図である。
【図４３】比較エンジンの吸気ポート及びバルブシート部品の斜視図である。
【図４４】比較エンジンの吸気ポート及びバルブシート部品の左側面図である。
【図４５】比較エンジンの吸気ポート及びバルブシート部品の右側面図である。
【図４６】比較エンジンの吸気ポート及びバルブシート部品の平面図である。
【図４７】比較エンジンの吸気ポート及びバルブシート部品の正面図である。
【図４８】比較エンジンの吸気ポート及びバルブシート部品の下面図である。
【図４９】図４７のＡ矢視図である。
【図５０】図４７のＢ矢視図である。
【図５１】図４７のＣ−Ｃ線断面図である。
【図５２】比較エンジンの吸気ポート及びバルブシート部品の平面図である。
【図５３】図５２のＤ−Ｄ線断面図である。
【図５４】図５３の一部拡大図である。
【図５５】第１実施形態のバルブシート部品の下面図である。
【図５６】第１実施形態のバルブシート部品の斜視図である。
【図５７】第１実施形態のバルブシート部品の斜視図である。
【図５８】比較エンジンのポート形成工程を示す図である。
【図５９】比較エンジンの下穴加工工程を示す図である。
【図６０】比較エンジンのシート圧入工程を示す図である。
【図６１】比較エンジンのフェース加工工程を示す図である。
【図６２】第２実施形態のポート形成工程を示す図である。
【図６３】第２実施形態の下穴加工工程を示す図である。
【図６４】第２実施形態の削り代付きシート準備工程を示す図である。
【図６５】第２実施形態のシート加工工程を示す図である。
【図６６】第２実施形態のシート圧入工程を示す図である。
【図６７】第２実施形態のフェース加工工程を示す図である。
【図６８】第３実施形態のポート形成工程を示す図である。
【図６９】第３実施形態の下穴加工工程を示す図である。
【図７０】第３実施形態のシート圧入工程を示す図である。
【図７１】第３実施形態のポート・ポート同時加工工程を示す図である。
【図７２】第３実施形態のフェース加工工程を示す図である。
【図７３】第３実施形態の吸気ポート及びバルブシート部品の一部拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
ここでは、実施形態を説明する前に、本発明の実施形態の前提となった、吸気ポート形状についての基本的なコンセプトを第１〜第１８の参照例を用いて先に説明する。
【００１１】
（第１、第２の参照例）
図１は上から透視したときの第１参照例のエンジン１の燃焼室３０の形状を説明するための概略構成図、図２はクランク軸方向に直交する断面でみた第１参照例のエンジン１の概略構成図、図３は図２のＹ−Ｙ線断面図である。図２は図１のＸ−Ｘ線断面図でもある。図９は第２参照例で、第１参照例の図２と置き換わるものである。図９において図２と同一の部分には、同一の符号を付している。なお、エンジンにおいて上下方向は、クランク軸方向に直交する断面でみたエンジンの概略図である図２を中心に考えるものとする。
【００１２】
エンジン１は、例えば車両に搭載される直噴式直列３気筒ガソリンエンジンである。３つの気筒が、図１に示したように一列に配置されている。エンジン１は３気筒エンジンに限定されるものでなく、４気筒エンジン、６気筒エンジン等であってよい。
【００１３】
エンジン１には、シリンダブロック１０及びシリンダヘッド２０を備える。シリンダブロック１０には、気筒数分のシリンダ１１を上下方向に有する。各シリンダ１１内には、ピストン１５が図２に示したようにシリンダ１１内に摺動自在に配設されている。
【００１４】
シリンダブロック１０の上部にシリンダヘッド２０が取り付けられる。シリンダヘッド２０の下面２１には、３つの各シリンダ１１に対向する位置に、上方に向けてペントルーフ状に窪んだ気筒数分の凹部２４が形成される。凹部２４は、平らな長方形状の尾根２５と、左右のルーフ２６，２７から構成される。すなわち、上方に向けて一番窪んだところが尾根２５となり、尾根２５はクランク軸方向に向かっている。この尾根２５から図１に示したように左右に傾斜するルーフ２６，２７が形成される。以下、一方のルーフ２６を「吸気側ルーフ」、他方のルーフ２７を「排気側ルーフ」という。ここで、クランク軸方向に直交する断面において排気側ルーフ２７の直線が水平線から立ち上がる、鋭角である角度（以下、この角度を「ルーフ角度」という。）αは予め定まっている（図４，図７参照）。また、クランク軸方向に直交する断面において吸気側ルーフ２６の直線が水平線から立ち上がる、鋭角である角度も同じルーフ角度αであるとする（図４，図７参照）。
【００１５】
シリンダヘッド２０の下面２１に形成されるペントルーフ状の凹部２４、シリンダ１１の側壁及びピストン１５の冠面１５ａにより、一気筒分の燃焼室３０が形成される。
【００１６】
エンジン１には、一つの気筒当たり、２つの吸気ポート４０と２つの排気ポート６０を備える。各吸気ポート４０は、図２において右斜め上から左斜め下に向かって形成されている。各吸気ポート４０は、一方がシリンダヘッド２０の側壁２２（図１で右側の側壁）に開口し、他方が吸気側ルーフ２６に開口する。各排気ポート６０は、図２において左斜め上から右斜め下に向かって形成されている。各排気ポート６０は、一方がシリンダヘッド２０の側壁２３（図１で左側の側壁）に開口し、他方が排気側ルーフ２７に開口する。図１には吸気ポート４０が２つの独立ポートで構成される場合を示しているが、吸気ポート４０はサイアミーズドポートであってもかまわない。ここでは、一気筒当たり４つのバルブを備える場合で説明する。一気筒当たり２つのバルブや３つのバルブを備える場合であってもかまわない。
【００１７】
吸気ポート４０の吸気側ルーフ２６への開口端には、バルブシート４１（第１バルブシート）が形成され、このバルブシート４１をチューリップ型の吸気バルブ５０が開閉する。ここでは、右斜め上から左斜め下の方向に吸気バルブ５０が傾けて配置されている。このため、吸気バルブ５０は右方向に傾いてリフトする。この右方向に傾いてリフトする方向は予め定まっている。吸気バルブ５０は、弁体としてのバルブヘッド５１、棒状のバルブステム５２などで構成される。吸気バルブ５０は、シリンダヘッド２０に設けたバルブガイド５３をバルブステム５２の軸方向に摺動可能である。
【００１８】
バルブシート４１の中心は、吸気バルブ５０が配置される方向にある。すなわち、図２に示したクランク軸方向に直交する断面において、等脚台形状のバルブシートが右方向に傾いている。バルブシート４１は、吸気バルブ５０が着座するシート面４１ａ、リング状の上面４１ｂ、リング状の下面４１ｃで構成されている。バルブシート４１の中心とシート面４１ａとがなす角度であるシート角度は、例えば４５°である。シート角度は４５°に限定されるものでない。吸気バルブ５０はチューリップ型に限定されるものでない。
【００１９】
吸気バルブ５０の上部には動弁機構５４を備える。動弁機構５４は、吸気カム５５、バルブスプリング５６などで構成される。吸気バルブ５０は、吸気カム５５がベースサークルにある間、バルブスプリング５６により上方に付勢されている。バルブヘッド５１の上面にはシート面５１ａが形成されており、このシート面５１ａがバルブシート４１のシート面４１ａと当接することでバルブシート４１を閉じて（着座して）いる。吸気行程で吸気カム５５によりバルブスプリング５６に抗して吸気バルブ５０が下方にリフトすると、バルブヘッド５１とバルブシート４１との間に隙間が生じる。この隙間を吸気ポート４０から燃焼室３０へと吸入空気が流れ込む。
【００２０】
排気ポート６０の排気側ルーフ２７への開口端には、バルブシート６１（第２バルブシート）が形成され、このバルブシート６１をチューリップ型の排気バルブ７０が開閉する。ここでは、左斜め上から右斜め下の方向に排気バルブ７０が傾けて配置されている。このため、排気バルブ７０は左方向に傾いてリフトする。この左方向に傾いてリフトする方向は予め定まっている。排気バルブ７０は、弁体としてのバルブヘッド７１、棒状のバルブステム７２などで構成される。排気バルブ７０はシリンダヘッド２０に設けたバルブガイド７３をバルブステム７２の軸方向に摺動可能である。
【００２１】
バルブシート６１の中心は、排気バルブ７０が配置される方向にある。すなわち、図２に示したクランク軸方向に直交する断面において、等脚台形状のバルブシート６１が左方向に傾いている。バルブシート６１は、排気バルブ７０が着座するシート面６１ａ、リング状の上面６１ｂ、リング状の下面６１ｃで構成されている。バルブシート６１の中心とシート面６１ａのなす角度であるシート角度は、例えば４５°である。シート角度は４５°に限定されるものでない。排気バルブ６０はチューリップ型に限定されるものでない。
【００２２】
排気バルブ７０の上部には動弁機構７４を備える。動弁機構７４は、排気カム７５、バルブスプリング７６などで構成される。排気バルブ７０は、排気カム７５がベースサークルにある間、バルブスプリング７６により上方に付勢されている。バルブヘッド７１の上面にはシート面７１ａが形成されており、このシート面７１ａがバルブシート６１のシート面６１ａと当接することでバルブシート６１を閉じて（着座して）いる。排気行程で排気カム７０によりバルブスプリング７６に抗して排気バルブ７０が下方にリフトすると、バルブヘッド７１とバルブシート６１との間に隙間が生じる。この隙間を燃焼室３０から排気ポート６０へと燃焼ガスが流れ出る。排気バルブ７０の軸と上記吸気バルブ５０の軸とがなす、鋭角である角度を「バルブ挟み角」というが、上記のルーフ角度αはバルブ挟み角のちょうど１／２の角度となっている。
【００２３】
３つの気筒の各尾根２５の中心には、図１にも示したように燃焼室３０に臨んで直立する点火プラグ８０を備える。また、シリンダヘッド２０の吸気側の側壁２２の側には、シリンダヘッド２０の下面２１の直上付近から燃焼室３０に臨む燃料インジェクタ８１を備える。なお、図２には燃料インジェクタ８１が示されていないが、燃料インジェクタ８１が収納される部位２８が図５，図６に示されている。燃料インジェクタ８１は、吸気行程や圧縮行程の所定のタイミングで燃焼室３０内に燃料を噴射する。この噴射燃料は燃焼室３０内の空気と混合して混合気を生成する。点火プラグ８０は、圧縮上死点前後の所定のタイミングで燃焼室３０内の混合気に着火する。この着火によって、燃焼室３０内の混合気が燃焼し、この混合気の燃焼圧力をピストン１５が受ける。燃焼圧力を受けたピストン１５はシリンダ１１に沿って上下方向にストローク（往復運動）する。
【００２４】
３つのピストン１５の各ピストンピン１６にはコンロッド（図示しない）の一端が連結され、これらコンロッドの下端は全て一本のクランク軸に連結されている。各ピストン１５の往復運動は、コンロッド及びクランク軸を介して回転運動に変換される。クランク軸は図１においてシリンダヘッド２０の長手方向に配置されている。つまり、シリンダヘッド２０の長手方向がクランク軸方向である。ここでは、直噴エンジンを記載しているが、ポート噴射エンジンであってかまわない。
【００２５】
さて、基本的にはエンジン１の全ての運転域でエンジン１に供給する燃料を理論空燃比の雰囲気で効率よく燃焼させることが排気対策上好ましい。しかしながら、現状のエンジンでは、ノッキング対策から、エンジン１の特に中回転速度高負荷域で燃料を増量することによってノッキングの発生を抑制している。この燃料増量によって燃費が悪くなる。ノッキングは、燃焼火炎が届く前に自発火する現象であるので、現状のエンジンよりタンブル流を強くしてやると、ノッキングを避けることができることが判明している。これは、強められたタンブル流により、圧縮上死点の手前当たりに生成される吸入空気の乱れが増大し、この乱れの増大によって火炎伝播が促進される。火炎伝播が促進されると、燃焼期間が短縮することになり、耐ノック性能が向上するためである。そして、現状のエンジンよりタンブル流を強くすることができれば燃料増量をしないで済む上に、耐ノック性能の改善分だけ設定圧縮比を高くしたり点火時期を進角したりすることが可能となり、燃費が向上する。そのため、タンブル流を現状のエンジンより強めたいという要求がある。ここで、上記のタンブル流は、吸気ポート４０の下流端部（以下「吸気ポート下流端部」という。）４２から燃焼室３０に流れ込む吸入空気によって生成されるものである。
【００２６】
図４は、クランク軸方向に直交する断面でみた、タンブル流を説明するためのエンジン１の概略構成図である。図４には、吸気ポート４０のありたい姿を要求ベースで記載している。タンブル流は、クランク軸方向に直交する平面にある、クランク軸回りの旋回流（図４では左回り）のことである。ここで、タンブル流を現状のエンジンより強めるために吸気ポート下流端部４２の形状で制約になっているところをブレークスルーできないかと本発明者が考察した。この考察を以下に説明する。考察に際しては、吸気ポート下流端部４２をシリンダ中心ＢＣ側（図４で左側）と、シリンダ中心ＢＣと反対側（図４で右側）とで区別する。以下、シリンダ中心ＢＣ側の吸気ポート下流端部４３を「第１ポート下流端部」、シリンダ中心ＢＣと反対側の吸気ポート下流端部４５を「第２ポート下流端部」という。また、シリンダ中心ＢＣより排気側の燃焼室３０ａを「排気側燃焼室」、シリンダ中心ＢＣより吸気側の燃焼室３０ｂを「吸気側燃焼室」として区別する。
【００２７】
タンブル流を強めるためには、第１ポート下流端部４３から燃焼室３０に流れ込む吸入空気の運動エネルギー（流速エネルギー）が大きくなるようにすることである。運動エネルギーが大きいタンブル流を得るためには、クランク軸方向に直交する断面においてピストン１５のストローク中心ＳＣを通る水平線より上側の排気側燃焼室３０ａであって、タンブル中心ＴＣからの距離が大きい位置を通過させることである。ここで、上記の「タンブル中心」とは、タンブル流の旋回中心のことである。この場合のポイントは大きく２つある。一つは、クランク軸方向に直交する断面において吸入空気を第１ポート下流端部４３から排気側ルーフ２７の壁面に沿わせて直線的に入れることである。そのためには、吸気ポート下流端部４２を現状のエンジンよりも燃焼室３０側（つまり下方）に近づける必要がある。もう一つは、図４において左回りの旋回流であるタンブル流を生成するために、バルブシート４１とバルブヘッド５１の隙間のうち、シリンダ中心ＢＣ側（図４で左側）の隙間から吸入空気を排気側燃焼室３０ａに流入させることである。
【００２８】
図５，図６は第１参照例のエンジン１と比較するためのエンジン（以下「比較エンジン」という。）の概略構成図である。このうち、図５はクランク軸方向に直交する断面でみた比較エンジンの概略構成図である。図６はスロートカッター１００を用いてのバルブシート部品９０を収める下穴形成方法を説明するための、クランク軸方向に直交する断面でみた比較エンジンの概略構成図である。なお、比較エンジンは、一気筒当たり１つの吸気バルブと１つの排気バルブを備える２弁エンジンである。このため、クランク軸方向に直交する断面に燃料インジェクタ８１が収納される部位２８が記載されている。しかしながら、比較エンジンは２弁エンジンに限定されるものでなく、図２と同じに４弁エンジンであってよい。上記の図４も基本的に２弁エンジンの場合で記載している。
【００２９】
比較エンジンではバルブシート部品９０を有することによる吸気ポート下流端部４２の形状制約のため、タンブル流を強化しづらいものとなっている。その理由は２つある。
【００３０】
まず第１の理由は、図５に示したように鉄の焼結部材であるバルブシート部品９０を吸気ポート４０のスロート部に圧入している点にある。バルブシート部品９０を圧入する前には、図６に示したようにバルブシート部品９０を収めるための下穴をスロートカッター１００で切削加工する。スロートカッター１００は吸気バルブ５０の軸方向に沿って移動する（図６矢印参照）。ここで、スロートカッター１００の外周に形成される刃の部分は、円筒状に削ることのできる円筒状刃１０１ａと、その先にあって断面をほぼ椀状に削ることのできる椀状刃１０１ｂとで構成されている。このため、スロートカッター１００で下穴を切削加工した後には、図５に示したようにバルブシート部品下穴形成部の直上の吸気ポートに、吸気バルブ５０の軸心ＣＣと平行な円筒壁１０１及びその上流側の曲面壁１０４ができる。ここでも、円筒壁１０１及び曲面壁１０４をシリンダ中心ＢＣ側（図５で左側）とシリンダ中心ＢＣと反対側（図５で右側）とに区別する。シリンダ中心ＢＣ側の円筒壁１０２を「第１円筒壁」、シリンダ中心ＢＣと反対側の円筒壁１０３を「第２円筒壁」という。シリンダ中心ＢＣ側の曲面壁１０５を「第１曲面壁」、シリンダ中心ＢＣと反対側の曲面壁１０６を「第２曲面壁」という。上記の第１ポート下流端部４３に第１円筒壁１０２及び曲面壁１０５が、上記の第２ポート下流端部４５に第２円筒壁１０３及び曲面壁１０６がそれぞれ形成されるわけである。
【００３１】
スロートカッター１００によって第１円筒壁１０２が形成されると、第１円筒壁１０２が、上流から吸気ポート４０の上側壁（以下「吸気ポート上側壁」という。）４０ａに沿って流れ下る吸入空気に対して、立ちはだかる壁（段差）となる。この立ちはだかる壁としての第１円筒壁１０２にガイドされて方向を変え、吸入空気が第１円筒壁１０２に沿う方向の下方に向かって流入する（図５の太い破線矢印参照）。つまり、クランク軸方向に直交する断面においてストローク中心ＳＣを通る水平線より下側の排気側燃焼室３０ａに向かって流入する。この傾向は、比較エンジンのように、バルブ挟み角が相対的に小さいエンジンで拡大する。比較エンジンでは、上流から吸気ポート上側壁４０ａに沿って流れてくる吸入空気を、ストローク中心ＳＣを通る水平線より上側の排気側燃焼室３０ａであって、タンブル中心ＴＣから距離が大きい位置へと直線的に入れることができないのである。
【００３２】
第２の理由は、比較エンジンではバルブシート部品９０を圧入する必要から、第２円筒壁１０３に、圧入に耐え得るだけの肉厚が上下方向に必要である点にある。この第２円筒壁１０３の上下方向の肉厚確保のため、第１ポート下流端部４３の位置を燃焼室３０の側（下方）に近づけることができない。上記２つの理由によって、図５に示す比較エンジンの第１ポート下流端部４３に形成される第１円筒壁１０２の形状は、図４に示した吸気ポートのありたい姿からは遠いのである。
【００３３】
ところで、汎用の技術としてコールドスプレー法という溶射技術が知られている。コールドスプレー法は、硬質表面処理の方法に含まれるもので、粉末材料を溶融温度以下の固相状態で基材へ衝突させ、基材表面に膜を形成（成膜）する技術である。本発明者は、当該技術を用いて吸気バルブ５０のバルブシート４１を形成することで、バルブシートレスの吸気ポートとする。バルブシートレスの吸気ポートを有するエンジンを新たに発想したのである。すなわち、シリンダヘッド２０の材質は、鋳物用アルミ合金である。バルブシート４１のシート面より一回り大きくした仮のシート面を形成したシリンダヘッド２０を一体で鋳造する。鋳造後にはコールドスプレー法により、バルブ着座部として形成してある上記仮のシート面の基材の鋳物用アルミ合金よりも硬い膜をバルブシート層として形成する。すなわち、コールドスプレー法により、ＨｅやＮ2を作動ガスとし、基材の鋳物用アルミ合金よりも硬質の金属粒子を、上記仮のシート面の基材に打ち込むことによって、基材の鋳物用アルミ合金よりも硬い膜をバルブシート層として形成する。このように、コールドスプレー法によってバルブシート層（硬質表面）をあらまし形成した後に、スロートカッターを用い、コールドスプレー法によってあらまし形成したバルブシート層を切削加工する。最後には切削加工した後のバルブシート層を研磨することによって、バルブシート４１のシート面を仕様通り（寸法通り）に完成する。なお、排気バルブ７０用のバルブシート６１は、本発明に関係しないので、バルブシートレスとしてもよいし、バルブシート部品を圧入させることとしてもよい。
【００３４】
本発明では、コールドスプレー法を吸気バルブ５０のバルブシート４１に適用し、吸気バルブのバルブシート部品を圧入しないことによって、第１ポート下流端部４３の形状を大きく変えることができる。第１参照例の図２はコールドスプレー法を吸気バルブ５０のバルブシート４１に適用したもので、吸気バルブ５０のバルブシート部品は圧入されていない。バルブシートレスの吸気ポート４０とすることで、第１ポート下流端部４３の形状の自由度が増す。すなわち、コールドスプレー法によって形成したバルブシート層をスロートカッターで精密に切削加工してバルブシート４１のシート面４１ａを完成するので、バルブシート部品を圧入する場合に必然的に生じていた円筒壁１０１を、本発明ではなくすことができる。これによって、上流から吸気ポート上側壁４０ａに沿って流れてくる吸入空気を第１ポート下流端部４３から、ストローク中心ＳＣを通る水平線より上側の排気側燃焼室３０ａであって、タンブル中心ＴＣから距離が大きい位置へと直線的に流入させることができる。次に、本発明では、第２ポート下流端部４５に、バルブシート部品の圧入保持に要した上下方向の肉厚は不要である。このため、第２ポート下流端部４５の位置を、従って第１ポート下流端部４３の位置を比較エンジンよりも燃焼室３０の側（下方）に近づけることができる。これら２つによって、本発明では、図４に示した上記吸気ポートの有りたい姿を実現することが可能となった。
【００３５】
第１ポート下流端部４３の形状の自由度が増すのであるから、比較エンジンより強いタンブル流を得るための具体的な第１ポート下流端部４３の形状はどうあるべきかを理論的に考察する。第１ポート下流端部４３はバルブシート４１の直上にあってバルブシート４１に隣接している。以下では、バルブシート４１の直上部分の吸気ポート壁のうち、シリンダ中心ＢＣ側（図４で左側）と、シリンダ中心ＢＣと反対側（図４で右側）とで区別する。シリンダ中心ＢＣ側のバルブシート４１の直上部分の吸気ポート壁４４を、「バルブシート直上部第１ポート壁」という。一方、シリンダ中心ＢＣと反対側のバルブシート４１の直上部分の吸気ポート壁４６を、「バルブシート直上部第２ポート壁」という。以下では、まずバルブシート直上部第１ポート壁４４の形状を考察し、バルブシート直上部第２ポート壁４６の形状については後述する第７参照例以降で考察する。
【００３６】
また、シリンダ１１の側壁についても排気側と吸気側とで区別する。シリンダ１１の排気側の側壁１２を「排気側シリンダ壁」、シリンダ１１の吸気側の側壁１３を「吸気側シリンダ壁」という。
【００３７】
タンブル流の生成に特に強く影響するのは、図７に示したように、バルブシート直上部第１ポート壁４４の形状である。この理由は次の通りである。すなわち、ここでは、吸気ポート４０から燃焼室３０に流れ込む吸入空気を、次のａ，ｂ，ｃのようにおおよそ３つの部分に分けて考える。
【００３８】
ａ：上流から吸気ポート上側壁４０ａに沿って流れてくる吸入空気、
ｂ：上流から吸気ポート４０の下側壁（以下「吸気ポート下側壁」という。）４０ｂ      に沿って流れてくる吸入空気、
ｃ：上記ａ及びｂの除く残りの吸入空気、つまり上流から吸気ポート４０の中心側を流    れてくる大部分の吸入空気、
上記ａの吸入空気が、バルブシート直上部第１ポート壁４４にガイドされて排気側燃焼室３０ａに流れ込む。上記ｃの吸入空気は上記ａの吸入空気に追従して流れ込む。これは、向かってくる吸入空気の前に例えば障碍物を置くといったことをしなければ（つまり何もしなければ）吸入空気が分裂することなく塊として移動するためである。言い換えると、上記ａの吸入空気が上記ｃの吸入空気の先導役として働くのであって、上記ａの吸入空気と上記ｃの吸入空気とは塊として移動する。このように、上記ａとｃを合わせたほぼ吸入空気全体の挙動が、バルブシート直上部第１ポート壁４４の形状によって定まるためである。以下、「上記ａの吸入空気」という場合、この上記ａの吸入空気には、上記ｃの吸入空気が含まれているものとする。なお、第１参照例から後述する第６参照例までは、上記ｂの吸入空気は考えない。上記ｂの吸入空気は後述する第７参照例以降で扱う。ここで、図７はクランク軸方向に直交する断面でみた、燃焼室３０に流れ込む吸入空気の流れを説明するための、エンジンの概略構成図である。
【００３９】
図７においては、ピストン１５のストローク中心ＳＣを通る水平線に加えて、ピストン１５の上死点ＴＤＣ、下死点ＢＤＣの各位置をそれぞれ記載している。吸気行程で吸気バルブ５０が下方にリフトしているときに、ピストン１５が下死点ＢＤＣまで下降することによって、燃焼室３０内の圧力が吸気ポート４０内の圧力より低くなり、この圧力差によって吸気ポート４０内の吸入空気が排気側燃焼室３０ａに引き込まれる。引き込まれて排気側シリンダ壁１２に衝突した吸入空気は反射して流れの方向を吸気側シリンダ壁１３の下方へと変える。そのあとに吸気下死点ＢＤＣを経てピストン１５が上死点ＴＤＣへと上昇する。このピストン１５の上動を受け、上記反射して吸気側シリンダ壁１３の下方に向かっていた吸入空気の流れが吸気側シリンダ壁１３の上方へと変わる。このような関連する吸気バルブ５０のリフトとピストン１５の上下方向のストローク（往復動）とによって、燃焼室３０の内部に図７で左回りのタンブル流が生成される（図７の太い矢印参照）。このため、タンブル中心ＴＣは、ピストン１５のストローク中心ＳＣを通る水平線とシリンダ中心ＢＣとが交わる点にくるものと考える。
【００４０】
バルブシート直上部第１ポート壁４４は、図３にも示したようにクランク軸方向の断面でみたとき円筒壁の一部を構成している。ここでは、特にクランク軸方向に直交する断面で考える。図７に示したようにクランク軸方向に直交する断面においてバルブシート直上部第１ポート壁４４が直線であるとする。バルブシート直上部第１ポート壁４４を直線とする理由は、バルブシート直上部第１ポート壁４４に沿う吸入空気が、この場合に運動エネルギーの損耗となる剥離や乱れを生じることなく流れるためである。クランク軸方向に直交する断面においてこの直線が水平線から立ち上がる、鋭角である角度（以下、「バルブシート直上部第１ポート壁角度」という。）θ１がどうあればよいかを考察する。バルブシート直上部第１ポート壁４４の最下流点（以下、単に「最下流点」ともいう。）をＳとする。ここで、「最下流点」とは、クランク軸方向に直交する断面においてバルブシート直上部第１ポート壁４４の直線とバルブシート４１の上面４１ｂの直線とが交わる点のことである。最下流点Ｓから燃焼室３０に流れ込む吸入空気の流れをまとめて１本の線で近似し、排気側シリンダ壁１２に衝突する吸入空気は入射角とほぼ同じ角度で反射するものとする。なお、話を簡単にするため、クランク軸方向に直交する断面においてバルブシート直上部第１ポート壁４４に隣接する吸気ポート上側壁４０ａも直線であり、隣接する２つの直線は一つの直線を構成しているものとする。
【００４１】
図７には、上流から吸気ポート上側壁４０ａに沿って流れてくる吸入空気の燃焼室３０内での挙動について、次のア〜エの４つの場合を重ねて例示している。図７では、上流から吸気ポート上側壁４０ａに沿って流れてくる吸入空気が最下流点Ｓから燃焼室３０内の壁面（排気側シリンダ壁１２やピストン冠面１５ａ）と基本的に１回衝突し、衝突した吸入空気が反射する場合を考える。
【００４２】
ア：吸入空気が最下流点Ｓから排気側シリンダ壁１２に向かい衝突して反射した後、吸    気側シリンダ壁１３の下方に向かう場合、
イ：吸入空気が最下流点Ｓから、排気側シリンダ壁１２の直線（縦線）と、タンブル中    心ＴＣがあるストローク中心ＳＣを通る水平線とが交わる点Ａに向かい衝突して反射    した後、ピストン冠面１５ａに向かう場合、
ウ：吸入空気が最下流点Ｓからピストン冠面１５ａに直接向かい衝突して反射した後、    排気側シリンダ壁１２の上方に向かう場合、
エ：吸入空気が最下流点Ｓから、排気側シリンダ壁１２の直線（縦線）と下死点のピス    トン冠面１５ａの水平線とが交わる点Ｃに向かい衝突して反射する場合、
なお、ピストン冠面１５ａにキャビティは設けられておらず、ピストン冠面１５ａの全体は平面であるとする。そして、平面であるピストン冠面１５ａと、シリンダ中心ＢＣと直交する面（水平面）とは、平行な位置関係にあるものとする。
【００４３】
上記アやイの場合には、吸入空気が排気側シリンダ壁１２に衝突した後、反射して吸気側シリンダ壁１３の下方に向かって流れるので、左旋回のタンブル流が生成される。上記ウの場合には、吸入空気がピストン冠面１５ａに衝突した後、反射して排気側シリンダ壁１２の上方に向かって流れるので、右旋回の流れとなり左旋回のタンブル流は生成されない。従って、上記エの場合が、タンブル流が生成されるか否かの境界である。クランク軸方向に直交する断面において上記エの斜めの直線とピストン冠面１５ａの水平線とがなす、鋭角である角度βを「第１角度」とすると、バルブシート直上部第１ポート壁角度θ１が第１角度β以下であることがタンブル流を生成させるための条件である。
【００４４】
実際には、最下流点Ｓから排気側シリンダ壁１２に向かう吸入空気の流れは図８に示したように円錐状に広がる。上記エの場合であれば、エの斜めの直線はこの円錐状の拡がりのある吸入空気の流れのうちの中心を通る。この拡がりのある吸入空気の流れのうち下側の境界をオ、上側の境界をカとすると、上記エの斜めの直線は図７の場合より上側にくることとなる。図８においてエの斜めの直線と排気側シリンダ壁１２の直線（縦線）とが交わる点をＣ’とすると、点Ｃ’は排気側シリンダ壁１２の直線と下死点のピストン冠面１５ａの水平線とが交わる点Ｃより上側にくるのである。また、エンジンの運転条件によって円錐状の拡がりの程度が異なったものとなる。従って、第１角度βは実際には適合により特定の運転条件で定める必要がある。
【００４５】
図７では、上流から吸気ポート上側壁４０ａに沿って流れてくる吸入空気が最下流点Ｓから燃焼室３０内の壁面と１回衝突する場合を考えた。つまり、上流から吸気ポート上側壁４０ａに沿って流れてくる吸入空気の燃焼室３０内における挙動を単純化して示したのが図７であるが、実際の吸入空気の挙動はこの場合に限られない。
【００４６】
そこで、次には図９に示したように、上流から吸気ポート上側壁４０ａに沿って流れてくる吸入空気が最下流点Ｓから燃焼室３０内の壁面（排気側ルーフ２７及び排気側シリンダ壁１２）と２回衝突する場合を考察する。図９において図７と同一部分には同一の符号を付している。この場合も、最下流点Ｓから燃焼室３０に流れ込む吸入空気の流れをまとめて１本の線で近似し、燃焼室３０内の壁面に衝突する吸入空気は入射角とほぼ同じ角度で反射するものとする。
【００４７】
なお、吸入空気が最下流点Ｓから燃焼室３０内の壁面に３回以上衝突する場合も理論上考え得るが、３回以上衝突する場合がタンブル流に寄与する割合はきわめて小さいと考えられるので、この場合は無視する。また、吸入空気が最下流点Ｓから吸気バルブ５０の傘裏部に衝突した後に燃焼室３０内の壁面に衝突する場合が考えられるが、この場合も無視する。
【００４８】
図９には、上流から吸気ポート上側壁４０ａに沿って流れてくる吸入空気の燃焼室３０内での挙動について、次のサ〜スの３つの場合を重ねて例示している。図９では、上流から吸気ポート上側壁４０ａに沿って流れてくる吸入空気が最下流点Ｓから燃焼室３０内の壁面と２回衝突し、衝突した吸入空気がそれぞれ反射する場合を考える。
【００４９】
サ：吸入空気が最下流点Ｓから燃焼室３０内の壁面を２回反射してピストン冠面１５ａ    に向かう場合、
シ：吸入空気が最下流点Ｓから燃焼室３０内の壁面を２回反射して吸気側シリンダ壁１    ３に向かう場合、
ス：吸入空気が最下流点Ｓから燃焼室３０内の壁面を２回反射してタンブル中心ＴＣを    通り吸気側シリンダ壁１３に向かう場合、
図９においても、ピストン冠面１５ａにキャビティは設けられておらず、ピストン冠面１５ａの全体は平面であるとする。そして、平面であるピストン冠面１５ａと、シリンダ中心ＢＣと直交する面（水平面）とは、平行な位置関係にあるものとする。
【００５０】
上記サの場合には、吸入空気がピストン冠面１５ａに衝突した後、反射して吸気側シリンダ壁１３の上方に向かう。これによって、左旋回のタンブル流が生成される。上記シの場合には、吸入空気が吸気側シリンダ壁１３に衝突した後、反射して排気側シリンダ壁１２の下方に向かう。このときには、右旋回の流れとなるため左旋回のタンブル流は生成されない。従って、上記スの場合が、タンブル流が生成されるか否かの境界である。クランク軸方向に直交する断面においてスの斜めの直線と吸気側シリンダ壁１３の直線（縦線）とが交わる点をＦとし、スの斜めの直線と水平線とがなす、鋭角である角度δを「第２角度」とする。すると、バルブシート直上部第１ポート壁角度θ１が第２角度δ以上であることがタンブル流を生成させるための条件である。なお、図７ではクランク軸方向に直交する断面においてエの斜めの直線がピストン冠面１５ａの水平線から立ち上がる、鋭角である角度を第１角度βとした。図９においても、クランク軸方向に直交する断面においてスの斜めの直線がピストン冠面１５ａの水平線に平行な水平線から立ち上がる、鋭角である角度を第２角度δとする。
【００５１】
実際には、最下流点Ｓから燃焼室３０内の壁面を２回反射してタンブル中心ＴＣに向かう吸入空気の流れは図１０に示したように円錐状に広がる。上記スの場合であれば、スの斜めの直線はこの円錐状の拡がりのある吸入空気の流れのうち中心を通る。この拡がりのある吸入空気の流れのうち上側の境界をセ、下側の境界をソとすると、上記スの斜めの直線は図９の場合より下側にくることとなる。図１０においてスの斜めの直線と吸気側シリンダ壁１３の直線とが交わる点をＦ’とすると、点Ｆ’は図９の点Ｆより下側にくるのである。また、エンジンの運転条件によって円錐状の拡がりの程度が異なったものとなる。従って、第２角度δは実際には適合により特定の運転条件で定める必要がある。
【００５２】
ここまで、バルブシートレスの吸気ポートを有するエンジンについて、タンブル流を生成させるための限界の条件を考えた。次にはバルブシートレスの吸気ポートを有するエンジンについて最も強いタンブル流が得られる場合とはどんな場合かを考える。図２９に示したように、クランク軸方向に直交する断面において、タンブル中心ＴＣを中心とする円（図２９の一点鎖線参照）を描き、排気側シリンダ壁１２の直線がこの円の接線となるようにする。一点鎖線で示した円の軌跡に沿ってタンブル流が左回りに生成されると仮想するわけである。実際には、燃焼室３０の上下の形状の制約を受けるため、実際のタンブル流は上下方向にひしゃげた楕円（図２９の二点鎖線参照）の軌跡に沿う流れとなる。この場合、ストローク中心ＳＣを通る水平線と排気側シリンダ壁１２の直線（縦線）との交点、つまり点Ａが二点鎖線で示した楕円への接点となる。言い換えると、排気側シリンダ壁１２のうちの点Ａは二点鎖線で示した楕円の長軸の一方の端（図２９で左側）に対する接点であるが、長軸の他方の端（図２９で右側）に対する接点をＪとする。また、二点鎖線で示した楕円の短軸の一方の端（図２９で下側）に対する接点をＩ、短軸の他方の端（図２９で上側）に対する接点をＫとする。ここで、図７〜図１０と同様に、図２９もクランク軸方向に直交する断面でみた、燃焼室３０に流れ込む吸入空気の流れを説明するための、エンジンの概略構成図である。
【００５３】
さて、点Ａ，Ｉ，Ｊ，Ｋが二点鎖線で示した楕円への接点となるのであるから、理論的には点Ａ，Ｉ，Ｊ，Ｋを楕円への接線方向（の下方）に向けて吸入空気がそれぞれ流れるときに最も強いタンブル流が得られることとなる。この観点から、バルブシートレスの吸気ポート４０を有するエンジンについて最も強いタンブル流が得られる場合とは、次の２つの場合である。
【００５４】
最も強いタンブル流が得られる第１の場合は、図２９に示した次のキの場合である。
【００５５】
キ：上流から吸気ポート上側壁４０ａに沿って流れてくる吸入空気が最下流点Ｓから排    気側ルーフ２７の壁面に沿って流れる場合、
上記キの場合に最も強いタンブル流が得られる理由は、上記キの場合の吸入空気の挙動が、タンブル流を生成するのに最適な吸入空気の流れとほぼ一致するためである。ただし、ここでは、図７〜図１０と相違して、吸入空気は衝突によって流れる方向を変えるだけで、反射することは殆どないと仮定する。
【００５６】
すなわち、上記キの場合には、吸入空気が排気側ルーフ２７の壁面に沿って流れた後、排気側シリンダ壁１２に向かう。排気側シリンダ壁１２に衝突する吸入空気は流れる方向を排気側シリンダ壁１２に沿う方向の下方へと変える。そして、排気側シリンダ壁１２に沿って吸入空気が流れ下り、接点Ａを楕円の接線方向に通過し、ピストン冠面１５ａに衝突する。衝突した吸入空気は流れる方向を変え、ピストン冠面１５ａに沿い吸気側シリンダ壁１３に向かって流れ、接点Ｉを楕円の接線方向に通過し、吸気側シリンダ壁１３に衝突する。衝突した吸入空気は流れる方向を変え、今度は吸気側シリンダ壁１３に沿う方向の上方へと流れ上がり、接点Ｊを楕円の接線方向に通過し、吸気側ルーフ２７の壁面に衝突する。衝突した吸入空気は流れる方向を変え、吸気側ルーフ２７の壁面に沿って流れ、排気側ルーフ２７に衝突する。衝突した吸入空気は流れる方向を変え、ピストン冠面１５ａに沿い吸気側シリンダ壁１３に向かって流れる。こうして燃焼室３０内の壁面を吸入空気が方向を変えつつ接点Ａ，Ｉ，Ｊを楕円の各接線方向に通過して流れ（図２９の太い矢印参照）、かつ接点Ｋの近くを吸入空気が流れることで、楕円の軌跡であるタンブル流が生成される。接点Ｋは空間の点であるため、吸入空気が接点を二点鎖線で示した楕円の接線方向に流れることはないので、図形上の楕円の軌跡を吸入空気が正確に辿ることはないのであるが、実用上は差し支えない程度に楕円状の軌跡を辿ることとなる。このように、上記キの場合に排気側シリンダ壁１２に沿って流れ下る吸入空気が、まずは点Ａを二点鎖線で示した楕円の接線方向の下方に向けて流れることにより、最も強いタンブル流が得られることとなるのである。この点は、実際にシミュレーションを行って確認している。
【００５７】
具体的には、上記キの場合を図１１に示した第２参照例で示している。図１１に示した第２参照例では、クランク軸方向に直交する断面においてバルブシート直上部第１ポート壁角度θ１が排気側のルーフ角度αと略同一となっている。ルーフ角度αはバルブ挟み角のちょうど１／２の角度であるから、バルブシート直上部第１ポート壁角度θ１は、バルブ挟み角のちょうど１／２の角度と略同一となっている、ともいえる。このように上記キの場合を第２参照例に採用することで、バルブシートレスの吸気ポート４０を有するエンジンについて、吸入空気の有する運動エネルギーを効率的に保存しつつ、最も強いタンブル流の一つを得ることができる。
【００５８】
次に、最も強いタンブル流が得られる第２の場合とは、図７で前述した上記イの場合である。つまり、吸入空気が最下流点Ｓから、排気側シリンダ壁１２の直線とストローク中心ＳＣを通る水平線とが交わる点Ａに向かい衝突して反射した後、ピストン冠面１５ａに向かう場合である。上記イの場合に最も強いタンブル流が得られる理由は、上記イの場合の吸入空気の挙動が、楕円の軌跡を描くこととなるためである。ただし、ここでは、図７〜図１０と同様に、吸入空気は衝突によって反射すると仮定する。
【００５９】
これについて説明すると、図３０に示したように二点鎖線で示した楕円に、細実線で示した菱形を内接させる。このとき、菱形の内接点と楕円の接点とが一致する。すなわち、点Ａは楕円の長軸の一方の端（図３０で左側）に対する接点であると同時に、菱形の長い方の対角線の一方の端（図３０で左側）と一致する。点Ｉは楕円の短軸の一方の端（図３０で下方）に対する接点であると同時に、菱形の短い方の対角線の一方の端（図３０で下方）と一致する。点Ｊは楕円の長軸の他方の端（図３０で右側）に対する接点であると同時に、菱形の長い方の対角線の他方の端（図３０で右側）と一致する。点Ｋは楕円の短軸の他方の端（図３０で上方）に対する接点であると同時に、菱形の短い方の対角線の他方の端（図３０で上方）と一致する。ここで、図２９と同様に、図３０もクランク軸方向に直交する断面でみた、燃焼室３０に流れ込む吸入空気の流れを説明するための、エンジンの概略構成図である。
【００６０】
さて、点Ａに衝突した吸入空気は跳ね返り、跳ね返った吸入空気が点Ｉに向かい、点Ｉに衝突した吸入空気は跳ね返り、跳ね返った吸入空気が点Ｊに向かい、点Ｊに衝突した吸入空気は跳ね返り、跳ね返った吸入空気が点Ｋに向かうと考えられる。つまり、菱形の軌跡を辿って直線的に流れる吸入空気が、二点鎖線で示した楕円の、隣り合う３つの接点Ａ，Ｉ，Ｊを通過すると共に、接点Ｋでは反射しないまでも接点Ｋの近くを、反射したと同様に吸入空気が流れる。言い換えると、吸入空気は入射角と同じ反射角で反射すると共に、衝突の前後で殆ど運動エネルギーを失わないとし、菱形の軌跡を辿る吸入空気の流れを与えてやれば、タンブル流の軌跡である楕円の吸入空気の流れを近似できると仮定するのである。
【００６１】
一方、排気側シリンダ壁１２のうちの点Ａ以外の点に吸入空気を向かわせたのでは、二点鎖線で示した楕円に内接する菱形の流れを作り出すことができない。つまり、最下流点Ｓから排気側シリンダ壁１２に衝突して反射する吸入空気の中では、上記イの場合に、楕円の３つの接点Ａ，Ｉ，Ｊを通過するタンブル流が最も効率的に生じるものと考えられるのである。
【００６２】
なお、実際には最下流点Ｓから吸入空気が流れ込むのであって、点Ｋから流れ込むのでない。つまり、点Ｓと点Ａを結ぶ線の水平線から立ち上がる、鋭角である角度η１と、点Ｋと点Ａを結ぶ線の水平線から立ち上がる、鋭角である角度η２との間には多少のズレがある。このため、点Ｓから点Ａに向かった吸入空気が反射して点Ｉに正確に向かうとは限らない（多少のズレが生じ得る）。しかしながら、最下流点Ｓから点Ａに向けて吸入空気を流し込む場合で実際にシミュレーションしてみた。そして、最下流点Ｓから点Ａに向けて吸入空気を流し込む場合に、最下流点Ｓから排気側シリンダ壁１２のうち点Ａ以外の点に向けて吸入空気を流し込む場合に比べて、最もノッキングが生じにくい、つまり最も満足のいくタンブル流が得られることを確認している。
【００６３】
具体的には、上記イの場合を図２に示した第１参照例で示している。このように上記イの場合を第１参照例に採用することでも、バルブシートレスの吸気ポート４０を有するエンジンについて吸入空気の有する運動エネルギーを効率的に保存しつつ、最も強いタンブル流の一つを得ることができる。
【００６４】
吸入空気が燃焼室３０内の壁面で衝突して反射するのか、あるいは反射することなく流れる向きを変えるだけなのかは、最下流点Ｓを通過する吸入空気の流れの速度や吸入空気の量に依存する。最下流点Ｓを通過する吸入空気の流れの速度が、例えば相対的に小さいときには吸入空気が燃焼室３０内の壁面で衝突して反射することなく流れる向きを変えるだけとなる。一方、最下流点Ｓを通過する吸入空気の流れの速度が、例えば相対的に大きいときには吸入空気が燃焼室３０内の壁面で衝突して反射すると考えられる。ここで、最下流点Ｓを通過する吸入空気の流れの速度や吸入空気の量はエンジンの仕様やエンジンの運転条件によって相違する。従って、ノッキングが発生する運転域において最下流点Ｓを通過する吸入空気の流れの速度が、例えば相対的に小さいエンジンでは、吸入空気が反射することなく流れる向きを変えるだけなので、第２参照例を採用すればよい。一方、ノッキングが発生する運転域において最下流点Ｓを通過する吸入空気の流れの速度が、例えば相対的に大きいエンジンでは、吸入空気が燃焼室３０内の壁面で衝突して反射するので、第１参照例を採用すればよい。あるいは、ノッキングが発生する運転域において最下流点Ｓを通過する吸入空気の流れの速度が、例えば相対的に小さい場合に、吸入空気が反射することなく流れる向きを変えるだけなので、第２参照例を採用すればよい。一方、ノッキングが発生する運転域において最下流点Ｓを通過する吸入空気の流れの速度が、例えば相対的に大きい場合に、吸入空気が燃焼室３０内の壁面で衝突して反射するので、第１参照例を採用すればよい。
【００６５】
ここで、第１、第２の参照例の作用効果を説明する。
【００６６】
第１、第２の参照例では、クランク軸に連結されるピストン１５がシリンダ１１を上下方向にストロークする。吸気側ルーフ２６（ペントルーフの天井のうち吸気側のルーフ）には吸気ポート４０が、排気側ルーフ２７（排気側のルーフ）には排気ポート６０がそれぞれ開口する燃焼室３０を備えている。吸気ポート４０の燃焼室３０への開口端にバルブシート４１（吸気バルブ５０が着座する第１バルブシート）を、排気ポート６０の燃焼室３０への開口端にバルブシート６１（排気バルブが着座する第２バルブシート）をそれぞれ有している。吸気ポート４０の下流端部から燃焼室３０に流れ込む吸入空気によって燃焼室３０内にタンブル流が生成される。以上のエンジンにおいて、バルブシート４１（第１バルブシート）は、硬質表面処理の方法を用いて形成されるものである。クランク軸方向に直交する断面において、バルブシート直上部第１ポート壁４４（前記シリンダ中心側の第１バルブシートの直上部分の吸気ポート壁）の、水平面から立ち上がる角度θ１は、第１角度β以下であるかまたは第２角度δ以上である。クランク軸方向に直交する断面において、上記の第１角度βは、バルブシート直上部第１ポート壁４４の最下流点Ｓ及び排気側のシリンダ壁１２と下死点のピストン冠面１５ａとの交点Ｃを結ぶ直線と、ピストン冠面１５ａとがなす、鋭角である角度である。クランク軸方向に直交する断面において、上記の第２角度δは、燃焼室３０に流れ込む吸入空気が燃焼室３０内で反射してタンブル中心を通る線（スの線）とピストン冠面１５ａとがなす、鋭角である角度である。第１参照例では、吸気ポート下流端部４２の形状の自由度が増すバルブシートレスの吸気ポートを採用している。このため、吸気ポート下流端部４２に吸気バルブ５０の軸心ＣＣと平行な円筒壁１０１ができることはなく、かつ、吸気ポート下流端部４２を比較エンジンより燃焼室３０に近づけることが可能となる。さらに、バルブシート直上部第１ポート壁角度θ１（シリンダ中心側の第１バルブシートの直上部分の吸気ポート壁の、水平面から立ち上がる角度）を任意に、例えば第１角度β以下にまたは第２角度δ以上に定めることが可能となる。バルブシート直上部第１ポート壁４４（シリンダ中心側の第１バルブシートの直上部分の吸気ポート壁）に沿って流れ込む吸入空気が、燃焼室３０上部の排気側を通過することになり、タンブル流が比較エンジンより強められるのである。これによって、特に中回転速度高負荷域で燃料を増量しなくてもノッキングの発生を抑制することができる。
【００６７】
第１参照例では、クランク軸方向に直交する断面において、吸気ポート上側壁４０ａを伝いバルブシート直上部第１ポート壁４４（シリンダ中心側の第１バルブシートの直上部分の吸気ポート壁）をガイドとして吸入空気が燃焼室３０に流れ込む。この流れ込む吸入空気（上記ａの吸入空気）が、ピストン１５のストローク中心ＳＣを通る水平線と排気側シリンダ壁１２（排気側のシリンダ壁）の直線とが交わる点Ａに向かうように、バルブシート直上部第１ポート壁４４を形成している（図２の破線矢印参照）。これは、図２９で前述したように、タンブル流の軌跡である楕円に菱形を内接させ、その菱形の軌跡を辿る吸入空気の流れを与えてやれば、タンブル流の軌跡である楕円の吸入空気の流れを近似できると仮定するものである。これによって、バルブシートレスの吸気ポート４０を有するエンジンについて吸入空気が燃焼室３０内の壁面に衝突して１回反射する場合に、吸入空気の有する運動エネルギーを効率的に保存しつつ、最も強いタンブル流の一つを得ることができる。
【００６８】
第２参照例では、クランク軸方向に直交する断面において、吸気ポート上側壁４０ａを伝いバルブシート直上部第１ポート壁４４（シリンダ中心側の第１バルブシートの直上部分の吸気ポート壁）４４をガイドとして吸入空気が燃焼室３０に流れ込む。この燃焼室３０に流れ込む吸入空気（つまり上記ａの吸入空気）が、排気側ルーフ２７（排気側のルーフ）の壁面に沿って流れるように、バルブシート直上部第１ポート壁４４を形成している（図１１の破線矢印参照）。このため、吸入空気は排気側ルーフ２７の壁面に沿って流れた後、流れる方向を排気側シリンダ壁１２に沿う方向の下方へと変える。そして、排気側シリンダ壁１２に沿って吸入空気が流れ下る。ピストン冠面１５ａに衝突した吸入空気は流れる向きを変え、ピストン冠面１５ａに沿い吸気側シリンダ壁１３に向かって流れる。吸気側シリンダ壁１３に衝突した吸入空気は流れる向きを変え、今度は吸気側シリンダ壁１３に沿い、吸気側ルーフ２６の壁面に向かって流れる。これは、図３０で前述したように、吸入空気が燃焼室３０内の壁面で衝突しても反射することなく流れる向きを変えるだけの場合には、まずは排気側シリンダ壁１２に沿わせて下方へ吸入空気を流す。これより、タンブル流の軌跡である楕円の３つの接点Ａ，Ｉ，Ｊを接線方向に流れ、かつ接点Ｋを接線方向に流れることはないが接点Ｋの近くを吸入空気が流れることから、楕円の軌跡を辿る吸入空気が得られると仮定するものである。これによって、バルブシートレスの吸気ポート４０を有するエンジンについて吸入空気が燃焼室３０内の壁面に衝突しても流れる向きを変えるだけの場合に、吸入空気の有する運動エネルギーを効率的に保存しつつ、最も強いタンブル流の一つを得ることができる。
【００６９】
（第３参照例）
図１２は、本発明の第３参照例で、第１参照例の図２と置き換わるものである。第１参照例の図２と同一部分には同一の符号を付している。第３参照例では第１参照例を前提とする場合で述べるが、第２参照例を前提とする場合であってよい。
【００７０】
第３参照例は、クランク軸方向に直交する断面においてバルブシート直上部第１ポート壁４４の直線とバルブシート４１の上面４１ｂの直線とがなす、鋭角である角度θ２を吸気バルブ５０のバルブシート４１のシート角εに関係づけるものである。これについて説明すると、まず、バルブシート４１のシリンダ中心ＢＣ側（図１２で左側）のシート面４１ａと、バルブシート４１のシリンダ中心ＢＣと反対側（図１２で右側）のシート面４１ａを区別する。以下、バルブシート４１のシリンダ中心ＢＣ側のシート面４１ａを「第１シート面」といい、符合は「４１ａａ」とする。一方、バルブシート４１のシリンダ中心ＢＣと反対側のシート面４１ａを「第２シート面」といい、符合は「４１ａｂ」とする。
【００７１】
図１２の右上に拡大して示したように、クランク軸方向に直交する断面においてバルブシート直上部第１ポート壁４４の直線とバルブシート４１の第１シート面４１ａａの直線とが一直線であるように構成する。そして、バルブシート直上部第１ポート壁４４の直線とバルブシート４１の上面４１ｂの直線とがなす、鋭角である角度θ２を考える。図１２右上の拡大図において、右方向に傾いた等脚台形のバルブシート４１に関連づけて補助線ｍを引く。つまり、第２シート面４１ａｂを通るように補助線ｍを引く。補助線ｍとバルブシート直上部第１ポート壁４４の直線との交点をＧ、補助線ｍとバルブシート４１の上面４１ｂの直線との交点をＨとする。また、バルブシート直上部第１ポート壁４４の直線とバルブシート４１の上面４１ｂの直線との交点はＳである。このように補助線ｍ、ＧとＨの点を定めると、三角形ＧＳＨは二等辺三角形である。二等辺三角形の頂角である∠ＳＧＨはバルブシート４１のシート角εの２倍に等しいので、次式が成り立つ。
【００７２】
θ２×２＋ε×２＝１８０                                    …（１）
（１）式を角度θ２について解くと、次式が得られる。
【００７３】
θ２＝９０−ε                                              …（２）
つまり、（２）式により角度θ２とバルブシート４１のシート角εを関係づけることで、バルブシート直上部第１ポート壁４４とバルブシート４１の第１シート面４１ａａが同一の面となる。言い換えると、クランク軸方向に直交する断面においてバルブシート直上部第１ポート壁４４の直線とバルブシート４１の第１シート面４１ａａの直線とが一直線でつながる。
【００７４】
このように、第３参照例では、クランク軸方向に直交する断面においてバルブシート直上部第１ポート壁４４の直線とバルブシート４１の第１シート面４１ａａの直線とが一直線でつながっている。このため、上流から吸気ポート上側壁４０ａに沿って流れてくる吸入空気がバルブシート４１の第１シート面４１ａａを流れる際に、剥離やよどみなどの損失が生じることがない。これによって、吸入空気が最下流点Ｓから、剥離やよどみなどの損失を生じることなくスムーズに燃焼室３０内に流れ込むことが可能となる。バルブシート４１の第１シート面４１ａａによって剥離やよどみなどの損失を生じることがない分、タンブル流を強めることができるのである。
【００７５】
（第４〜第６参照例）
図１３〜図１５は第４〜第６の参照例で、第１参照例の図２と置き換わるものである。第１参照例の図２と同一部分には同一の符号を付している。第４〜第６の参照例でも第１参照例を前提とする場合で述べるが、第２参照例を前提とする場合であってよい。
【００７６】
第１参照例は、クランク軸方向に直交する断面においてバルブシート直上部第１ポート壁４４が直線であった。一方、第４〜第６の参照例はクランク軸方向に直交する断面においてバルブシート直上部第１ポート壁４４が直線でない場合である。すなわち、図１３に示した第４参照例では、クランク軸方向に直交する断面においてバルブシート直上部第１ポート壁４４の形状を、吸気ポート４０の中心に向けて突出した凸型曲線としている。クランク軸方向に直交する断面においてこの凸型曲線のバルブシート直上部第１ポート壁４４とこれに隣接する吸気ポート上側壁４０ａとは滑らかにつないである。図１４に示した第５参照例では、クランク軸方向に直交する断面においてバルブシート直上部第１ポート壁４４の形状を、吸気ポート４０の中心から離れる向きに窪んだ凹型曲線としている。クランク軸方向に直交する断面においてこの凹型曲線のバルブシート直上部第１ポート壁４４とこれに隣接する吸気ポート上側壁４０ａとは滑らかにつないである。図１５に示した第６参照例では、クランク軸方向に直交する断面においてバルブシート直上部第１ポート壁４４の形状を、段差を有する形状としている。すなわち、第６参照例ではクランク軸方向に直交する断面においてバルブシート４１の第１シート面４１ａａがバルブシート直上部第１ポート壁４４より円筒状の吸気ポート４０の径方向外側に突出しているために、バルブシート４１の第１シート面４１ａａとの間に段差を生じている。
【００７７】
第１参照例では、バルブシートレスの吸気ポート４０を有するエンジンについて比較エンジンよりタンブル流を強化したいという観点から、クランク軸方向に直交する断面においてバルブシート直上部第１ポート壁４４の形状が直線であるとした。そして、バルブシート直上部第１ポート壁角度θ１を検討した。しかしながら、バルブシート直上部第１ポート壁４４には、他の観点からの要求があり、この他の観点からの要求を満たすことも必要となる。ここで、他の観点には例えば冷却性能、強度等の部品機能保証などがある。第４〜第６の参照例は、この他の観点からのエンジン要求にも応えるためのバリエーションである。ただし、第１参照例の作用効果が毀損されない範囲でのバリエーションを許容するものである。
【００７８】
第４〜第６の参照例でも、第１参照例と同様の作用効果が得られる。第４〜第６の参照例では、第１参照例を前提とする場合で述べたが、第２、第３の参照例を前提とする場合であってよい。
【００７９】
（第７参照例）
図１６，図１７は本発明の第７参照例で、第１参照例の図２，図３と置き換わるものである。第１参照例の図２，図３と同一部分には同一の符号を付している。第７参照例でも第１参照例を前提とする場合で述べるが、第２参照例を前提とする場合であってよい。
【００８０】
第６参照例までは、バルブシートレスの吸気ポート４０を有するエンジンについて、上記ａの吸入空気（上流から吸気ポート上側壁４０ａに沿って流れてくる吸入空気）でタンブル流をいかに強めるかについて考えてきた。次には、図２に示した第１参照例を前提として、上記ｂの吸入空気（上流から吸気ポート下側壁４０ｂに沿って流れてくる吸入空気）で、生成されるタンブル流をいかに弱めないかについて考える。
【００８１】
さて、バルブシート部品９０を圧入している比較エンジンでは、図５にも示したように、スロートカッター１００によって、第１ポート下流端部４３に第１円筒壁１０２が形成される他、第２ポート下流端部４５に第２円筒壁１０３が形成される。上流から吸気ポート下側壁４０ｂに沿って流れてくる吸入空気は、剥離しない限り方向を変え第２円筒壁１０３に沿って流れる。そして、吸入空気はこの第２円筒壁１０３にガイドされ、吸気側燃焼室３０ｂに向かって流入する。この傾向は、比較エンジンのように、バルブ挟み角が相対的に小さいエンジンで拡大する。吸気ポート４０から燃焼室３０に流れ込む吸入空気を上記のようにａ，ｂ，ｃの３つに分けて考えるときには、第２円筒壁１０３にガイドされて吸気側燃焼室３０ｂに流入する吸入空気は上記ｂの吸入空気となり、上記ｃの吸入空気からすれば少量である。しかしながら、第２円筒壁１０３にガイドされて吸気側燃焼室３０ｂに流入する吸入空気の流れ（図５の細い破線矢印参照）は、タンブル流とちょうど逆の流れとなるので、タンブル流を弱める方向に働いてしまう。
【００８２】
一方、バルブ挟み角が同じでも吸入ポート４０を流れる吸入空気の流速が相対的に小さくなるほど、第２ポート下流端部４５から燃焼室３０に流れ込む吸入空気の量が相対的に多くなることが考えられる。これは、吸入空気の流速が相対的に小さくなるほど吸入空気の運動エネルギーが減少し、同じ方向に向かおうとする慣性力が低下するためである。また、バルブ挟み角が相対的に小さくなるほど、第２ポート下流端部４５から燃焼室３０に流れ込む吸入空気の量が相対的に多くなることが考えられる。これは、バルブ挟み角が相対的に小さいときには、バルブ挟み角が相対的に大きいときより、吸入空気が第１ポート下流端部４３の側に向かおうとしなくなるためである。
【００８３】
例えば、吸気ポート４０から燃焼室３０に流れ込む吸入空気を、次のｅ，ｆのようにおおよそ２つの部分に分けて考える。
【００８４】
ｅ：上流から吸気ポート４０の中心より上側を流れてくる吸入空気、
ｆ：上流から吸気ポート４０の中心より下側を流れてくる吸入空気、
上記ｅのほぼ半分の吸入空気は第１円筒壁１０２にガイドされて、上記ｆの残りほぼ半分の吸入空気は第２円筒壁１０３にガイドされてそれぞれ流れ込むとするのである。この場合には、タンブル流とちょうど逆の流れとなる吸入空気の量が相対的に増えるので、その増えた分だけ、タンブル流を弱める程度が大きくなってしまう。
【００８５】
この場合、バルブシートレスの吸気ポート４０であれば、第１ポート下流端部４３だけでなく、第２ポート下流端部４５についても形状の自由度が増す。そこで、タンブル流を弱める方向に働く吸入空気の流れが生じないようにするための具体的な第２ポート下流端部４５の形状はどうあるべきかを理論的に考察する。ただし、ここでも、吸気ポート４０から燃焼室３０に流れ込む吸入空気を上記のようにａ，ｂ，ｃの３つに分けて考える。
【００８６】
生成したタンブル流を抑制するのに特に強く影響するのは、図４に示したように、バルブシート直上部第２ポート壁４６の形状である。これは、上流から吸気ポート下側壁４０ｂに沿って流れてくる吸入空気（つまり上記ｂの吸入空気）がバルブシート直上部第２ポート壁４６にガイドされて吸気側燃焼室３０ｂに流れ込み、流れ込んだ吸入空気がタンブル流と逆の方向に流れてしまうためである。
【００８７】
このため、流れ込んだ吸入空気が、タンブル流と逆の方向に流れないようにするには、第２ポート下流端部４５から燃焼室３０に流れ込む吸入空気が、タンブル流と同じ向きに流れるようにすればよい。具体的にはクランク軸方向に直交する断面において第２ポート下流端部４５から流れ込む吸入空気が、フルリフト時の吸気バルブ５０のバルブ中心Ｅより上を通過して排気側燃焼室３０ａに向かうようにするのである。ここで、吸気バルブ５０のバルブヘッド５１を横方向の短い線、バルブステム５２を縦方向の長い線としてスケルトン化したときの短い線と長い線（図１６の二点鎖線参照）の交点が吸気バルブ５０の「バルブ中心」である。あるいはバルヘッド５１の図心が吸気バルブ５０の「バルブ中心」である。
【００８８】
実際には、バルブヘッド５１に上下方向の厚みがある。そこで、クランク軸方向に直交する断面において、第２ポート下流端部４５をガイドとして流れ込む吸入空気を、フルリフト時の吸気バルブ５０の傘裏部のうち、排気側の傘裏部５１ｂより上を通過して排気側燃焼室３０ａに向かわせる。これは、吸入空気を吸気側の傘裏部５１ｃの上に向かわせたのでは、タンブル流と逆の流れとなってタンブル流を弱めてしまうためである。排気側の傘裏部５１ｂより上に向かわせためには、バルブシート直上部第２ポート壁４６を吸気ポート４０の中心に向けて突出させて形成する。そして、吸気ポート４０の中心に向けて突出させて形成したバルブシート直上部第２ポート壁４６の端部４８に、吸気ポート下側壁４０ｂを延び出させて接続する。
【００８９】
この場合、図１６の右上に拡大して示したように、クランク軸方向に直交する断面においてバルブシート４１の第２シール面４１ａｂは、右斜め下方から左斜め上方に向かって形成されている。そこで、バルブシート４１の第２シール面４１ａｂの左斜め上方への延長上に、バルブシート直上部第２ポート壁４６を形成し、吸気ポートの中心に向けて突出させる。そして、吸気ポート４０の中心に向けて突出させて形成したバルブシート直上部第２ポート壁４６の端部４８に、吸気ポート下側壁４０ｂから延び出させて接続する。以下、吸気ポート下側壁４０ｂから延び出させてバルブシート直上部第２ポート壁４６の端部４８に接続する部分を「バルブシート直上部第２ポート壁接続部」といい、符合は「４７」とする。
【００９０】
バルブシート直上部第２ポート壁接続部４７は、クランク軸方向に直交する断面において直線となるようにする。バルブシート直上部第２ポート壁接続部４７を直線とする理由は、バルブシート直上部第２ポート壁接続部４７に沿う吸入空気が、この場合に運動エネルギーの損耗となる剥離や乱れを生じることなく流れるためである。さらに、バルブシート直上部第２ポート壁接続部４７の直線と、その上流側の吸気ポート下側壁４０ｂの直線とが、同一の直線となるようにする。ここで、クランク軸方向に直交する断面においてバルブシート直上部第２ポート壁４６の直線と、バルブシート直上部第２ポート壁接続部４７の直線とが交わる、鋭角である角度ζを「第３角度」とする。この場合、吸入空気が向かう（燃焼室３０に流れ込む）方向は、主にバルブシート直上部第２ポート壁接続部４７の位置やバルブシート直上部第２ポート壁接続部４７が水平面からの立ち上がる、鋭角である角度κ（この角度を「第４角度」という。）により定まる。このため、吸入空気がフルリフト時の吸気バルブ５０の排気側傘裏部５１ｂの上に向かうように、バルブシート直上部第２ポート壁接続部４７の位置や第４角度κを適合する必要がある。
【００９１】
第１参照例において、バルブシート直上部第２ポート壁４６は図３にも示したように円筒壁の一部を形成している。一方、第７参照例では、バルブシート直上部第２ポート壁４６とバルブシート直上部第２ポート壁接続部４７の接続端である端部４８が図１７に示したように吸気ポート４０の中心に向けて突出している。そして、端部４８は、図１７に示したように、クランク軸方向に沿って直線状に形成されている。
【００９２】
このようにして、第７参照例では、バルブシート直上部第２ポート壁４６、バルブシート直上部第２ポート壁接続部４７、端部４８で、第２ポート下流端部４５に円筒状の吸気ポート４０の中心に向けて突出する、先の尖ったジャンプ台が形成された。具体的には、当該ジャンプ台はシリンダヘッド２０を鋳造する段階で予め作成しておく。シリンダヘッド２０の鋳造後には、前述したようにコールドスプレー法により、バルブ着座部として形成してある仮のシート面の基材の鋳物用アルミ合金よりも硬い膜をバルブシート層として形成する。すなわち、コールドスプレー法により、ＨｅやＮ2を作動ガスとし、基材の鋳物用アルミ合金よりも硬質の金属粒子を、仮のシート面の基材に打ち込むことによって、基材の鋳物用アルミ合金よりも硬い膜をバルブシート層として形成する。このように、コールドスプレー法によってバルブシート層（硬質表面）をあらまし形成した後に、スロートカッターを用い、コールドスプレー法によってあらまし形成したバルブシート層を切削加工する。最後には切削加工した後のバルブシート層を研磨することによって、バルブシート４１のシート面を仕様通り（寸法通り）に完成する。
【００９３】
上記のジャンプ台により、吸気バルブ５０が下方にリフトしたとき、バルブシート直上部第２ポート壁接続部４７をガイドとして上記ｂの吸入空気（上流から吸気ポート下側壁４０ｂに沿って流れてくる吸入空気）が流れ込む。流れ込む上記ｂの吸入空気は、その殆どが、バルブシート直上部第２ポート壁接続部４７を通過する吸入空気の流れの速度が所定値以上のときにフルリフト時の吸気バルブ５０の排気側傘裏部５１ｂの上に向かって剥離する。上記ｂの吸入空気のうち、バルブシート直上部第２ポート壁接続部４７からバルブシート直上部第２ポート壁４６に回り込み、バルブシート直上部第２ポート壁４６に沿って流れる吸入空気の分は僅かであり、無視できる。バルブシート直上部第２ポート壁接続部４７から剥離した吸入空気は、フルリフト時の吸気バルブ５０の排気側傘裏部５１ｂより上を通過して排気側燃焼室３０ａに流れ込む。バルブシート直上部第２ポート壁接続部４７をガイドとする吸入空気（上記ｂの吸入空気）の流れは、上記ａの吸入空気（上記ｃの吸入空気を含む）により生成されるタンブル流の方向と同じである。タンブル流と同じ方向の吸入空気の流れ込みであると、タンブル流を弱めることはない。第７参照例では、比較エンジンの第２円筒壁１０３に相当するバルブシート直上部第２ポート壁４６をガイドとして吸入空気が吸気側燃焼室３０ｂに流れ込むことは殆どないのである。
【００９４】
この場合、バルブシート直上部第２ポート壁接続部４７から吸入空気が剥離する程度は、バルブシート直上部第２ポート壁接続部４７を通過する吸入空気の流れの速度や吸入空気の量が同じであれば、第３角度ζにより定まる。例えば第３角度ζが小さく（鋭く）なるほどバルブシート直上部第２ポート壁接続部４７から吸入空気が剥離し易くなる。その一方で、製作上や強度上の点より第３角度ζをそれほど小さくすることはできない。このため、両者がバランスするように第３角度ζを適合すればよい。
【００９５】
一方、第３角度ζが同じであれば、バルブシート直上部第２ポート壁接続部４７を通過する吸入空気の流れの速度が大きくなるほど、バルブシート直上部第２ポート壁接続部４７から剥離した吸入空気がより遠くに向かう。ここで、吸気ポート下側壁４０ｂを通過する吸入空気の流れの速度はエンジン仕様やエンジンの運転条件に依存する。よって、例えば同じエンジンでノッキングを回避したい運転条件が定まったとする。その定まった後に、ノッキングを回避したい運転条件で、バルブシート直上部第２ポート壁接続部４７からの吸入空気がフルリフト時の吸気バルブの排気側傘裏部５１ｂより上を通過して排気側燃焼室３０ａに向かうように第３角度ζを適合する。
【００９６】
ここで、第７参照例の作用効果を説明する。
【００９７】
第７参照例では、吸気ポート下側壁４０ｂ（吸気ポートの下側壁）を伝いバルブシート直上部第２ポート壁接続部４７（シリンダ中心ＢＣと反対側の第１バルブシートの直上部分の吸気ポート壁）をガイドとして吸入空気が燃焼室３０に流れ込む。この流れ込む吸入空気（上記ｂの吸入空気）が、フルリフト時の吸気バルブ５０の排気側傘裏部５１ｂ（バルブ中心Ｅ）より上を通過して排気側燃焼室３０ａに向かうように、バルブシート直上部第２ポート壁接続部４７を形成している。フルリフト時の吸気バルブ５０の排気側傘裏部５１ｂより上を通過して排気側燃焼室３０ａに向かう吸入空気の流れは、バルブシート直上部第１ポート壁４４からの吸入空気により生成されるタンブル流の方向と同じである。タンブル流と同じ方向の吸入空気の流れ込みであると、タンブル流を弱めることはない。バルブシートレスの吸気ポート４０を有するエンジンについて、タンブル流が比較エンジンや第１参照例よりも強められるのである。これによって、特に中回転速度高負荷域で燃料を増量しなくてもノッキングの発生を抑制することができる。
【００９８】
ここでは、吸気ポート４０から燃焼室３０に流れ込む吸入空気を上記のようにａ，ｂ，ｃの３つに分けて考え、このうちの上記ｂの吸入空気がバルブシート直上部第２ポート壁接続部４７をガイドとして流れ込む場合に第７参照例を適用した。一方、吸気ポート４０から燃焼室３０に流れ込む吸入空気を上記のようにｅ，ｆの２つに分けて考え、このうちの上記ｆの吸入空気がバルブシート直上部第２ポート壁接続部４７をガイドとして流れ込む場合にも第７参照例を適用することができる。吸気ポート４０から燃焼室３０に流れ込む吸入空気が上記のようにａ，ｂ，ｃの３つに分けられる場合か、それとも吸気ポート４０から燃焼室３０に流れ込む吸入空気が上記のようにｅ，ｆの２つに分けられる場合かは、バルブ挟み角を含むエンジンの仕様やエンジンの運転条件に依存する。従って、吸気ポート４０から燃焼室３０に流れ込む吸入空気が、例えば上記のようにｅ，ｆの２つに分けられるエンジンに対して、第７参照例を適用することが特に有用である。当該エンジンに第７参照例を適用することで、バルブシート直上部第２ポート壁接続部４７にガイドされフルリフト時の吸気バルブ５０の排気側傘裏部５１ｂより上を通過して排気側燃焼室３０ａに向かう吸入空気の量が相対的に増え、タンブル流が強化される。そのタンブル流が強化される運転域では、ノッキングの発生さらにを抑制することができる。
【００９９】
第７参照例では、バルブシート直上部第２ポート壁４６（シリンダ中心と反対側の第１バルブシートの直上部分の吸気ポート壁）を吸気ポート４０の中心に向けて突出させて形成している。そして、このバルブシート直上部第２ポート壁４６の端部４８に、吸気ポート下側壁４０ｂ（吸気ポートの下側壁）から延び出させて接続している。これによって、吸気ポート下側壁４０ｂから円筒状の吸気ポート４０の中心に向けて突出する、ジャンプ台が形成される。この場合に、バルブシート直上部第２ポート壁接続部４７はジャンプ台の滑走面となる。このため、バルブシート直上部第２ポート壁接続部４７をガイドとして燃焼室３０に流れ込む吸入空気（つまり上記ｂの吸入空気）が、フルリフト時の吸気バルブ５０の排気側傘裏部５１ｂより上を通過して排気側燃焼室３０ａに向かうようにすることができる。
【０１００】
なお、上記特許文献１の技術では、吸気ポート下側壁４０ｂと吸気ポートに連なるバルブシートのスロート部との境界に、吸気ポートの内側に張り出した段差部を備えている。この段差部が本発明のジャンプ台に相当するものの、上記特許文献１の技術はバルブシート部品を圧入するエンジンが前提であるため、図５で説明した第２円筒壁１０３の直上に段差部を形成するしかない。一方、第７参照例では、第２ポート下流端部４５の形状の自由度が増しているため、第７参照例においてジャンプ台が形成される位置は、上記特許文献１の技術の場合より下方に設定されている。
【０１０１】
（第８〜第１１の参照例）
図１８〜図２１は第８〜第１１の参照例で、第７参照例の図１６と置き換わるものである。第７参照例の図１６と同一部分には同一の符号を付している。
【０１０２】
第７参照例では、クランク軸方向に直交する断面においてバルブシート直上部第２ポート壁４６とバルブシート直上部第２ポート壁接続部４７の形状が直線であった。一方、第８〜第１１の参照例は主にバルブシート直上部第２ポート壁４６の形状のバリエーションである。つまり、本発明においては、バルブシート直上部第２ポート壁４６は、主にバルブシート直上部第２ポート壁接続部４７からの吸入空気の剥離の程度に関係し、バルブシート直上部第２ポート壁接続部４７から流れ込む吸入空気の方向にあまり影響しない。例えば、端部４８が丸まっているほど、上記ｂの吸入空気のうち、バルブシート直上部第２ポート壁接続部４７からバルブシート直上部第２ポート壁４６へと回り込む吸入空気の割合が増える。また、バルブシート直上部第２ポート壁４６の形状が直線でなくても、上記ｂの吸入空気をバルブシート直上部第２ポート壁接続部４７から剥離させることができる。言い換えると、バルブシート直上部第２ポート壁接続部４７をガイドとして流れ込む吸入空気が、フルリフト時の吸気バルブ５０の排気側傘裏部５１ｂの上に向かって剥離し得る範囲で、バルブシート直上部第２ポート壁４６は様々な形状を採り得る。
【０１０３】
まず図１８に示した第８参照例では、クランク軸方向に直交する断面においてバルブシート直上部第２ポート壁４６の形状を、吸気ポート４０の中心に向けて突出した凸型曲線としている。バルブシート直上部第２ポート壁４６のこの凸型曲線とバルブシート直上部第２ポート壁接続部４７の直線とは滑らかにつないである。図１９に示した第９参照例では、クランク軸方向に直交する断面においてバルブシート直上部第２ポート壁４６の形状を、吸気ポート４０の中心から離れる向きに窪んだ凹型曲線としている。バルブシート直上部第２ポート壁４６のこの凹型曲線とバルブシート直上部第２ポート壁接続部４７の直線とを滑らかにつなぐため、バルブシート直上部第２ポート壁接続部４７の下流端は、直線でなく上に凸の曲線としてある。図２０に示した第１０参照例では、クランク軸方向に直交する断面においてバルブシート直上部第２ポート壁４６の形状を、段差を有する形状としている。すなわち、第１０参照例ではバルブシート４１の第２シート面４１ａｂがバルブシート直上部第２ポート壁４６より円筒状の吸気ポート４０の径方向外側に突出しているために、バルブシート４１の第２シート面４１ａｂとの間に段差を生じている。図２１に示した第１１参照例では、クランク軸方向に直交する断面においてバルブシート直上部第２ポート壁４６の形状を、吸気ポート４０の中心に向けて突出する多角形の一部の形状としている。バルブシート直上部第２ポート壁４６のこの多角形の一部とバルブシート直上部第２ポート壁接続部４７の直線とは所定の角度をもってつないである。
【０１０４】
第８〜第１１の参照例でも、第７参照例と同様の作用効果が得られる。
【０１０５】
（第１２参照例）
図２２は第１２参照例で、第７参照例の図１６と置き換わるものである。第７参照例の図１６と同一部分には同一の符号を付している。
【０１０６】
第７参照例では、クランク軸方向に直交する断面においてバルブシート直上部第２ポート壁４６、バルブシート直上部第２ポート壁接続部４７の各形状が直線であった。一方、第１２参照例は、クランク軸方向に直交する断面においてバルブシート直上部第２ポート壁接続部４７の形状を下に凸の滑らかな曲線とするものである。言い換えると、クランク軸方向に直交する断面を中心にしてクランク軸方向の所定の範囲付近においては、バルブシート直上部第２ポート壁接続部４７の形状が下に凸の滑らかな曲面となっている。この理由は第７参照例で前述したジャンプ台の形状を改良して、上記ｂの吸入空気がより排気側燃焼室３０ａの上部に向かうようにするためである。すなわち、吸気ポート下側壁４０ｂを通過する吸入空気の流れの速度が同じであるとする。このとき、下に凸の滑らかな曲面であるバルブシート直上部第２ポート壁接続部４７をガイドとして流れる場合の方が、直線の断面形状であるバルブシート直上部第２ポート壁接続部４７をガイドとして流れる場合より吸入空気が左斜め上向きに向かう。上記ｂの吸入空気が下に凸の滑らかな曲面であるバルブシート直上部第２ポート壁接続部４７をガイドとする場合のほうが、上記ｂの吸入空気に左斜め上向きの慣性力が与えられるのである。この慣性力によって、バルブシート直上部第２ポート壁接続部４７から流れ込む上記ｂの吸入空気が、より排気側燃焼室３０ａの上部に向かうようになる。
【０１０７】
第１２参照例では、クランク軸方向に直交する断面において、バルブシート直上部第２ポート壁接続部４７（吸気ポートの下側壁を延び出させて接続する部分）の形状を下に凸の滑らかな曲線としている。これによって、上流から吸気ポート下側壁４０ｂに沿って流れてくる吸入空気（つまり上記ｂの吸入空気）が下に凸の滑らかな曲面であるバルブシート直上部第２ポート壁接続部４７をガイドとして流れる。そして、上記ｂの吸入空気が下に凸の滑らかな曲面であるバルブシート直上部第２ポート壁接続部４７を流れる間に吸入空気に左斜め上向きの慣性力が与えられる。この慣性力によって、下に凸の滑らかな曲面であるバルブシート直上部第２ポート壁接続部４７から流れ込む上記ｂの吸入空気を、より排気側燃焼室３０ａの上部に向かわせることができる。
【０１０８】
さて、図１６〜図２０に示した上記第７〜第１０の参照例では、バルブシート直上部第２ポート壁４６と、バルブシート直上部第１ポート壁４４の形状が、クランク軸方向に直交する断面において吸気バルブ５０の軸心ＣＣを中心に線対称となるようにしている。この理由は次の通りである。すなわち、バルブシート直上部第１ポート壁４４と、バルブシート直上部第２ポート壁４６の形状を異ならせることになると、生産コストが上昇する。この点、バルブシート直上部第１ポート壁４４と、バルブシート直上部第２ポート壁４６の形状がクランク軸方向に直交する断面において吸気バルブ５０の軸心ＣＣを中心に線対称となるようにすれば、軸対称の回転体工具を用いることが可能となる。軸対称の回転体工具を用いることでバルブシート直上部第１ポート壁４４と、バルブシート直上部第２ポート壁４６を一度に製作することができる。これによって、生産コストを下げることができる。
【０１０９】
第７〜第１０の４つの参照例では、バルブシート直上部第２ポート壁４６と、バルブシート直上部第１ポート壁４４の形状がクランク軸方向に直交する断面において吸気バルブ５０の軸心ＣＣを中心に線対称となるようにしている。これによって、さらに生産コストを下げることができる。
【０１１０】
（第１３参照例）
図２３は本発明の第１３参照例で、第参照例の図１６と置き換わるものである。第７参照例の図１６と同一部分には同一の符号を付している。
【０１１１】
第７参照例においてバルブシート直上部第２ポート壁接続部４７とバルブシート直上部第２ポート壁４６とで円筒状の吸気ポート４０の中心に向けて突出する突起部４８を形成することは、他方で吸気ポート下流端部４２を絞ることになる（図１６，図１７参照）。言い換えると、吸気ポート下流端部４２（４３，４５）の断面積が、円筒状の吸気ポート４０の中心に向けて突出する突起部４８を形成しない場合より狭くなる。
【０１１２】
そこで、第１３参照例では、第７参照例によりもともと狙った効果を達成しつつ、第２ポート下流端部４５に突起部が殆どない形状であっても、ポート流量を最大にできる形状としたものである。すなわち、クランク軸方向に直交する断面において、バルブシート４１のシリンダ中心ＢＣから離れる側（図２３で右側）の上面４１ｂに吸気ポート下側壁４０ｂを接続する。
【０１１３】
第１３参照例では、バルブシート直上部第２ポート壁４６及びバルブシート直上部第２ポート壁接続部４７は設けない。その代わりに、バルブシート４１のシリンダ中心ＢＣから離れる側の上面４１ｂに接続する部位の吸気ポート下側壁４０ｂにバルブシート直上部第２ポート壁接続部４７の役割を果たさせる。ここで、バルブシート４１のシリンダ中心ＢＣから離れる側の上面４１ｂに接続する部位の吸気ポート下側壁４０ｂを「吸気ポート下側壁接続部位」で定義し、符合は「４０ｃ」とする。すなわち、上記ｂの吸入空気が、フルリフト時の吸気バルブ５０の排気側バルブ傘裏部５１ｂより上を通過して排気側燃焼室３０ａに向かうように、吸気ポート下側壁接続部位４０ｃを形成する。
【０１１４】
この場合、吸気ポート下側壁接続部位４０ｃと、これに接続される上流側の吸気ポート下側壁４０ｂとの全体は、クランク軸方向に直交する断面において下に凸の曲線とする。
これは次の理由による。すなわち、第１３参照例では、バルブシート直上部第２ポート壁４６及びバルブシート直上部第２ポート壁接続部４７を設けないので、吸気ポート下側壁接続部位４０ｃの位置が第７参照例の場合よりも下方に移動する。この下方に移動した分を考慮しないとすれば、上記ｂの吸入空気がフルリフト時の吸気バルブ５０の排気側傘裏部５１ｂの上に向かわないことがあり得る。そこで、吸気ポート下側壁接続部位４０ｃの位置が第７参照例の場合より下方に移動しても、上記ｂの吸入空気がフルリフト時の吸気バルブ５０の排気側傘裏部５１ｂの上に向かうようにするためである。このように、下に凸の曲線である吸気ポート下側壁接続部位４０ｃに沿わせて上記ｂの吸入空気を流し込むことで、上記ｂの吸入空気に左斜め上方向の慣性力が与えられる。これによって、吸気ポート下側壁接続部位４０ｃから剥離する上記ｂの吸入空気は、フルリフト時の吸気バルブ５０の排気側バルブ傘裏部５１ｂのより上を通過して排気側燃焼室３０ａに向かうこととなる。
【０１１５】
比較のため、バルブシート直上部第２ポート壁接続部４７とバルブシート直上部第２ポート壁４６とで吸気ポート４０の中心に向けて突出する突起部４８を形成する第７参照例の場合を、図２３に破線で重ねて示す。図２３の右上には詳細図を示す。図２３に示したように、第１３参照例では、バルブシート直上部第２ポート壁４６及びバルブシート直上部第２ポート壁接続部４７を設けないので、吸気ポート下側壁接続部位４０ｃが、破線で示す第７参照例の場合より燃焼室側１３に近づいている。図２３に破線で示す第７参照例ではポート口径が所定値Ｒ１となるのに対して、第１３参照例ではポート口径が、Ｒ１より大きい所定値Ｒ２となる。ポート断面積はポート口径の１／２の２乗に比例するので、ポート口径がＲ１からＲ２へと大きくなることによって、ポート断面積が拡大する。このように第１３参照例では吸気ポート４０の中心に向けて突出する突起部４８の上下方向の肉厚を限界まで薄くすることによって、ポート断面積を拡大している。
【０１１６】
第１３参照例では、クランク軸方向に直交する断面において、第２シート面４１ａｂ（第１バルブシートのシリンダ中心ＢＣから離れる側の上面４１ｂ）に吸気ポート下側壁接続部位４０ｃ（吸気ポートの下側壁）を接続している。これによって、吸気ポート下側壁接続部位４０ｃをガイドとして流れ込む上記ｂの吸入空気が、フルリフト時の吸気バルブ５０の排気側バルブ傘裏部５１ｂのより上を通過して排気側燃焼室３０ａに向かうようにしつつ、ポート断面積を拡大することができる。
【０１１７】
第１３参照例では、クランク軸方向に直交する断面において、吸気ポート下側壁接続部位４０ｃ（第１バルブシートのシリンダ中心から離れる側の上面に接続する部位の吸気ポートの下側壁）の形状を下に凸の曲線としている。これによって、吸気ポート下側壁接続部位４０ｃの位置が第７参照例の場合より下方に移動しても、上記ｂの吸入空気がフルリフト時の吸気バルブ５０の排気側傘裏部５１ｂの上に向かうようにすることができる。
【０１１８】
（第１４〜第１８の参照例）
図２４〜図２８は第１４〜第１８の参照例で、第７参照例の図１７と置き換わるものである。第７参照例の図１７と同一部分には同一の符号を付している。
【０１１９】
第７参照例では、図１７に示したようにクランク軸方向の断面において突起端部４８が直線状であった。一方、第１４〜第１８の参照例は突起端部４８の形状のバリエーションである。すなわち、図２４に示した第１４参照例では、クランク軸方向の断面において突起端部４８の形状を、中央が周辺よりも吸気ポート４０の中心に向かって突出する凸の曲線としている。図２５に示した第１５参照例では、クランク軸方向の断面において突起端部４８の形状を、中央が周辺よりも吸気ポート下側壁（４０ｂ）に向かって窪む凹の曲線としている。図２６に示した第１６参照例では、クランク軸方向の断面において突起端部４８の形状を、半円の両端に径方向外側に向かう短い直線を接続した形状としている。図２７に示した第１７参照例では、クランク軸方向の断面において突起端部４８の形状をのこぎり歯状としている。
【０１２０】
第１４〜第１８の参照例では、クランク軸方向の断面において突起端部４８の形状がいずれもクランク軸方向に直交する線に対して線対称であった。一方、図２８に示した第１８参照例では、第７参照例と同じにクランク軸方向の断面において突起端部４８の形状が直線である。しかしながら、第７参照例と相違して、クランク軸向と直交する線に対しては突起端部４８の形状を非対称としている。
【０１２１】
第１４〜第１８の参照例でも、第７参照例と同様の作用効果が得られる。さらに図２７に示した第１７参照例では流速のバラツキが発生することから、タンブル流に加えて乱流を生成することができる。図２８に示した第１８参照例では、タンブル流に加えてスワール流を生成することができる。
【０１２２】
参照例では、吸気ポート４０から燃焼室３０に流れ込む吸入空気を３つの部分に分けて、また、吸気ポート４０から燃焼室３０に流れ込む吸入空気を２つの部分に分けて考えた。本発明は、これらの場合に限定されるものでない。
【０１２３】
第１参照例から第１８参照例までの各参照例は、矛盾しない範囲で組み合わせ可能である。
【０１２４】
参照例では、ガソリンエンジンの場合で説明したが、デーゼルエンジンであってかまわない。
【０１２５】
参照例の上下方向の寸法は実際の寸法を表すものでない。すなわち、参照例のエンジンはショートストロークのエンジンのようにみえるが、実際のエンジンはロングストロークのエンジンである。もちろん、参照例はロングストロークのエンジンに限定されるものでなく、ショートストロークやスクエアストロークのエンジンにも参照例の適用がある。
【０１２６】
ここまで、バルブシートレスの吸気ポートを有するエンジンとすることで、比較エンジンよりもタンブル流を強化できることを説明した。また、第１３参照例では、特にタンブル流の強化と通気抵抗の抑制とを両立させることができることを説明した。
【０１２７】
さて、バルブシートレスの吸気ポートを有するエンジンを考案した後に、本発明者が、吸気ポートのスロート部にバルブシート部品を有するエンジンにおいても、タンブル流の強化と通気抵抗の抑制とを両立させられないかと思索したところ、実現できることに思い至った。
【０１２８】
これについて説明する。比較エンジンにおいて吸気ポートの有りたい姿から遠かったのは、スロートカッター１００によって吸気ポートのスロート部にバルブシート部品９０を収める下穴を形成する際に、第１、第２の円筒壁１０２，１０３が形成されるためであった。そこで、参照例では、スロートカッター１００を用いない方法として、コールドスプレー法という溶射技術を採用し、当該技術を用いてバルブシート４１を形成することで、吸気ポートの有りたい姿を実現した。
【０１２９】
この場合、詳細には、スロートカッター１００の外周に形成される刃の部分が、図６にも示したように、円筒状に削ることのできる円筒状刃１０１ａと、その先にあって断面をほぼ椀状に削ることのできる椀状刃１０１ｂとで構成されている。このうち、先端にある椀状刃１０１ｂによって、図５にも示したように第１円筒壁１０２及び第２円筒壁１０３が形成された。すると、椀状刃１０１ｂを無くし、円筒状刃１０１ａのみのスロートカッター１００を用いることができれば、スロートカッター１００でバルブシート部品９０を収める下穴を切削しても、第１円筒壁１０２及び第２円筒壁１０３が形成されることがない。そして、削った下穴にバルブシート部品９０を圧入すればよい。この方法だと、吸気ポートのスロート部にバルブシート部品を有するエンジンに対しても参照例の考え方を拡張して適用できることとなる。
【０１３０】
さらに考える。図５４で後述するように、バルブシート部品９０は、上面９１と、下面９２と、円筒状の外周面９３と、内周面９４とを有する。内周面９４のうち、バルブシート部品９０の下面９２から上流側に所定の幅をとった部位がシート面９５として構成され、シート面９５及び面取り部９６を除いた上流側の残りの残余面９７はシートに寄与しない面として残されている。
【０１３１】
そこで、本発明の第１実施形態では、シートに寄与しない面として残されている残余面を有効活用することによって、吸気ポートの有りたい姿を実現する。具体的には、バルブシート直上部第１ポート壁４４の形状をそのまま、シリンダ中心側の残余面に延長して形成する。同様に、バルブシート直上部第２ポート壁４６の形状をそのまま、シリンダ中心と反対側の残余面に延長して形成する。なお、参照例では、シリンダ中心ＢＣ側のバルブシート４１の直上部分の吸気ポート壁４４を「バルブシート直上部第１ポート壁」で、シリンダ中心ＢＣと反対側のバルブシート４１の直上部分の吸気ポート壁４６を「バルブシート直上部第２ポート壁」で定義した。第１実施形態では、シリンダ中心ＢＣ側のバルブシート部品１３０の直上部分の吸気ポート壁４４を「バルブシート直上部第１ポート壁」で、シリンダ中心ＢＣと反対側のバルブシート部品１３０の直上部分の吸気ポート壁４６を「バルブシート直上部第２ポート壁」で再定義する。
【０１３２】
比較エンジンに用いられているバルブシート部品は回転対称に形成されているが、第１実施形態において残余面に延長して形成される形状は、回転対称でない三次元の曲面となる。現在では、三次元曲面を形成することの可能な５軸加工機が出現しているので、この５軸加工機を用いれば、バルブシート部品の残余面に望みの三次元曲面を形成できるのである。
【０１３３】
次に、吸気ポートのスロート部にバルブシート部品を有するエンジンを前提として、上記の参照例と同様に、タンブル流の強化と通気抵抗の抑制とを両立できる吸気ポート下流端部及びバルブシート部品内周面の形成方法を説明する。
【０１３４】
（第１実施形態）
図３１〜図４２は本発明の第１実施形態の吸気ポート４０及びバルブシート部品１３０を示す図である。同様に、図４３〜図５４は比較エンジンの吸気ポート４０及びバルブシート部品９０を示す図である。ただし、エンジンが組み上がった状態で示している。
【０１３５】
詳細には、第１実施形態について、図３１は吸気ポート４０及びバルブシート部品１３０の斜視図、図３２はそれらの左側面図、図３３はそれらの右側面図、図３４はそれらの平面図である。図３５は吸気ポート４０及びバルブシート部品１３０の正面図、図３６はそれらの下面図、図３７は図３５のＡ矢視図、図３８は図３５のＢ矢視図、図３９は図３５のＣ−Ｃ線断面図である。また、図４０は吸気ポート４０及びバルブシート部品９０の平面図、図４１は図４０のＤ−Ｄ線断面図、図４２は図４１の一部拡大図である。
【０１３６】
また、比較エンジンについて、図４３は吸気ポート４０及びバルブシート部品９０の斜視図、図４４はそれらの左側面図、図４５はそれらの右側面図、図４６はそれらの平面図である。図４７は吸気ポート４０及びバルブシート部品９０の正面図、図４８はそれらの下面図、図４９は図４７のＡ矢視図、図５０は図４７のＢ矢視図、図５１は図４７のＣ−Ｃ線断面図である。また、図５２は吸気ポート４０及びバルブシート部品９０の平面図、図５３は図５２のＤ−Ｄ線断面図、図５４は図５３の一部拡大図である。
【０１３７】
図３１〜図４０はシリンダヘッド２０の内側に形成される、第１実施形態の吸気ポート４０及びバルブシート部品１３０の表面のみを取り出して仮想的に示すもので、これらの図は吸気ポート４０とバルブシート部品１３０の外形を表している。同様に、図４３〜図５２はシリンダヘッド２０の内側に形成される、比較エンジンの吸気ポート４０及びバルブシート部品９０の表面のみを取り出して仮想的に示すもので、これらの図は吸気ポート４０とバルブシート部品９０の外形を表している。
【０１３８】
一方、第１実施形態について図４１は図４０の断面図、図４２は図４１の一部拡大図、比較例エンジンについて図５３は図５２の断面図、図５４は図５２の一部拡大図である。図４１，図４２，図５３，図５４においては、吸気ポート４０及びバルブシート部品９０，１３０の内面が見えている。
【０１３９】
図３１〜図５４では、吸気ポート４０及びバルブシート部品９０，１３０の外形を視覚的に把握できるように便宜上の多数の線が付されている。以下、具体的に説明する。
【０１４０】
なお、図３１，図４３にも示したように吸気ポート４０は２つの独立ポートで構成されている。各独立ポートの働きは同様であるので、片側（図３１，４３で右側）の独立ポート及びバルブシート部品を主に説明する。以下、主に説明する側の独立ポートを「第１ポート」、もう一つの独立ポートを「他ポート」という。
【０１４１】
第１実施形態では、図４２にも示したように、バルブシート部品１３０は、上流側の面（以下、単に「上面」という。）１３１と、下流側の面（以下、単に「下面」という。）１３２と、円筒状の外周面１３３と、内周面１３４とを有する。バルブシート部品１３０の内周面１３４は、内周の径が下流に向けて広がるものである。言い換えると、内周面１３４は、基本的には円錐の表面のうち円錐の中心軸に直交する互いに平行な２つの面で切り取った曲面と同様の曲面で構成される。この曲面で構成される内周面１３４のうち、バルブシート部品１３０の下面１３２から上流側に所定の幅をとった部位がシート面１３５として構成される。シート面１３５は、非リフト時の吸気バルブ５０のバルブヘッド５１と当接して、燃焼室３０内を気密状態に保つ部分である。シート面１３５と下面１３２との間には、幅の狭い面取り部１３６が形成される。シート面１３５及び面取り部１３６を除いた上流側に残る面である残余面１３７は、シートに寄与しない面として残されている。
【０１４２】
バルブシート部品１３０の下面１３２から所定の幅（シート幅）だけをシート面１３５として構成するのは次の理由からである。すなわち、シート面１３５はバルブヘッド５１と密接に当接して燃焼室３０の気密を保つ部分であるため、予め定まっているシート角となっていること、かつバルブヘッド５１との当たり面としての精度があることがシート面１３５に製造上求められる。この場合に、バルブシート部品１３０の内周面１３４の全てをシート面１３５として構成するのでは、シート面１３５の当たり面としての面積が広がる分だけ精度管理上厳しいものとなり、精度管理を厳しくすればバルブシート部品１３０の歩止まりが悪くなる。そこで、下面１３２から所定の幅だけをシート面１３５として構成してやれば、燃焼室３０の気密を保ちつつ、シート面１３５の当たり面としての面積を狭くすることができるためである。このように、バルブシート部品１３０の下面１３２から所定の幅だけをシート面１３５として構成することで、シート面１３５の当たり面としての精度管理を厳しくすることなくバルブシート部品１３０の歩止まりを上げることができる。
【０１４３】
バルブシート部品１３０の下面１３２から所定の幅だけをシート面１３５として構成するのであれば、シート面１３５及び面取り部１３６を除いた残余面１３７は他の目的に活用することが可能である。以下、クランク軸方向に直交する断面において、シリンダ中心ＢＣ側の残余面１３８を「残余面第１部位」、シリンダ中心ＢＣと反対側の残余面１３９を「残余面第２部位」として区別する。
【０１４４】
第１実施形態では、バルブシート部品１３０の残余面第１部位１３８を有効活用するため、クランク軸方向に直交する断面において、バルブシート直上部第１ポート壁４４の形状と同じ形状を、バルブシート部品１３０の残余面第１部位１３８に延長して形成する。これについて説明すると、図４２にも示したように、クランク軸方向に直交する断面において、バルブシート直上部第１ポート壁４４を直線としている。同じく、クランク軸方向に直交する断面において、バルブシート直上部第１ポート壁４４に隣接する吸気ポート上側壁４０ａも直線とし、隣接する２つの直線が一つの直線を構成している。そして、 クランク軸方向に直交する断面において２つの直線が水平線から立ち上がる、鋭角である角度、つまりバルブシート直上部第１ポート壁角度θ１を、前述した参照例と同じに第１角度β（図７参照）以下であるか、または第２角度δ（図９参照）以上の角度に設定している。バルブシート直上部第１ポート壁角度θ１は、最も強いタンブル流が得られる２つの場合のいずれかである場合（図２９で示したキの場合あるいは図７で示したイの場合）が好ましい。
【０１４５】
参照例の図７，図９で設定したＳは、バルブシート直上部第１ポート壁４４の最下流点であるから、図４２にも最下流点Ｓを記載する。バルブシート部品１３０の残余面第１部位１３８を有効活用するため、第１実施形態では、バルブシート直上部第１ポート壁４４の形状を、残余面第１部位１３８に延長して形成する。クランク軸方向に直交する断面において、残余面第１部位１３８の全てを直線とし、この直線と、バルブシート直上部第１ポート壁４４の直線とを一つの直線として構成する。言い換えると、残余面第１部位１３８の直線が水平線から立ち上がる、鋭角である角度（以下、「残余面第１部位角度」という。）θ３を、上記バルブシート直上部第１ポート壁角度θ１に等しくする。残余面第１部位１３８をバルブシート直上部第１ポート壁４４の代用壁として構成するのである。
【０１４６】
さらに述べると、バルブシート直上部第１ポート壁角度θ１が、上記２つの場合のいずれかである場合（図２９で示したキの場合あるいは図７で示したイの場合）となるように、バルブシート直上部第１ポート壁４４を形成することで、最も強いタンブル流が得られる。本実施形態では、こうしたバルブシート直上部第１ポート壁４４の機能を残余面第１部位１３８にも肩代わりさせる。言い換えると、残余面第１部位１３８がバルブシート直上部第１ポート壁４４の代用壁となるのである。このように、残余面第１部位１３８の全てをバルブシート直上部第１ポート壁４４の代用壁とすることで、バルブシート直上部第１ポート壁４４の流れ方向の幅が長くなる分だけ、バルブシート直上部第１ポート壁４４をガイドとする吸入空気の流れ方向がより正確になり、かつ流れのスピードが助長される。これによってタンブル流が強化されるのである。ここでは、残余面第１部位１３８の全てをバルブシート直上部第１ポート壁４４の代用壁として構成しているが、残余面第１部位１３８の全てをバルブシート直上部第１ポート壁４４の代用壁として構成することは必ずしも必要ない。
【０１４７】
一方、比較エンジンでは、図５４にも示したように、バルブシート部品９０は、上面９１と、下面９２と、円筒状の外周面９３と、内周面９４を有する。バルブシート部品９０の基本的な構成は第１実施形態と同じである。すなわち、バルブシート部品９０の内周面９４は、円錐の表面のうち円錐の中心軸に直交する互いに平行な２つの面で切り取った曲面でほぼ構成される。この曲面で構成される内周面９４のうち、バルブシート部品９０の下面９２から上流側に所定の幅をとった部位がシート面９５として構成される。シート面９５は、非リフト時の吸気バルブ５０のバルブヘッド５１と当接して、燃焼室３０内を気密状態に保つ部分である。シート面９５と下面９２との間には、幅の狭い面取り部９６が形成される。
【０１４８】
さらに、比較エンジンでは、上面９１から下流側に所定の幅をとった円筒状の面１１０が形成されている。  シート面９５，面取り部９６及び円筒状の面１１０を除いた残りの面である残余面９７は、円筒状の面１１０とシール面９５とを接続する部位として構成されている。比較エンジンでも、クランク軸方向に直交する断面において、シリンダ中心ＢＣ側にある残余面９８を「残余面第１部位」、シリンダ中心ＢＣと反対側にある残余面９９を「残余面第２部位」として区別する。
【０１４９】
このように、比較エンジンでは、バルブシート部品９０の内周面９４が回転対称の形状で構成されているだけで、残余面９７が十分に活用されているとは必ずしもいえない。
【０１５０】
第１実施形態及び比較エンジンの残余面第１部位１３８，９８を別の角度から説明する。図３７，図４９にも示したように、クランク軸に直交し第１ポートの中心を通る軸をＺ軸として採ったとき、第１ポートの吸気ポート下流端部４２およびこれに上流側に隣接する第１ポート部位が、Ｚ軸を中心としてほぼ線対称に形成されている。このように、第１ポートの吸気ポート下流端部４２およびこれに上流側に隣接する第１ポート部位が線対称の形状である場合、Ｚ軸を中心として第１ポートの両側に同じ機能を有する部位や同じ形状の部位が生じる。以下、同じ機能を有する部位や同じ形状の部位がＺ軸の一方の側にあることを示すため符号の後にＡを、Ｚ軸の他方の側にあることを示すため符号の後にＢを付す。ここでは、図３１，図４３にも示したように、Ｚ軸の一方の側とは、他ポート側でない側（以下、「非他ポート側」という。）とする。また、Ｚ軸の他方の側とは、他ポート側とする。ただし、Ｚ軸の両側に同じ面が続いている場合及び線対称でない部位には、Ａ，Ｂを付すことはしない。
【０１５１】
第１実施形態の図３７と比較エンジンの図４９とで、バルブシート部品の内周面の形状、特に残余面１３７，９７の形状が相違している。すなわち、比較エンジンでは、バルブシート部品９０の残余面９７の径方向の幅が、図４９において残余面９７の上下左右の４つの側の部位９７ａ，９７ｂ，９７ｃ，９７ｄで同等である。これは、比較エンジンではバルブシート部品９０が回転対称の形状であるためである。
【０１５２】
一方、第１実施形態では、バルブシート部品１３０の残余面１３７の径方向の幅が、図３７において上下の側と左側の部位で相違し、上側と下側の部位１３７ａ，１３７ｂよりも左側の部位１３７ｃの径方向の幅が相対的に広くなっている。第１実施形態でバルブシート部品１３０の残余面１３７の左側の部位１３７ｃの径方向の幅が上下の側の部位１３７ａ，１３７ｂより広くなっているのは、残余面第１部位１３８をバルブシート直上部第１ポート壁４４の代用壁として構成しているためである。このように第１実施形態においてはバルシート部品１３０の左側部位１３７ｃは回転対称の形状から外れるのである。以下、図３７において残余面１３７の上側の部位１３７ａを「残余面非他ポート側部位」、下側の部位１３７ｂを「残余面他ポート側部位」、左側の部位を１３７ｃを「残余面左側部位」、右側の部位を１３７ｄを「残余面右側部位」ともいう。ここで、残余面左側部位１３７ｃは、クランク軸方向に直交する断面でみたときの残余面第１部位１３８を構成する。残余面右側部位１３７ｄは、クランク軸方向に直交する断面でみたときの残余面第２部位１３９を構成する。
【０１５３】
残余面第１部位１３８の直上にある吸気ポート下流端部４２についてさらに述べると、第１実施形態では、図３７にも示したように、バルブシート部品１３０の残余面左側部位１３７ｃに隣接してＺ軸方向に、第１部位１４１Ａ，１４１Ｂ、第２部位１４２Ａ，１４２Ｂ、第３部位１４３の３つの部位が形成されている。第１部位１４１Ａ，１４１Ｂの全体はほぼ二等辺三角形状、第３部位１４３の全体はほぼ長方形状である。第２部位１４２Ａ，１４２Ｂの全体は第１と第３の部位１４１Ａ，１４１Ｂ，１４３をつなぐ形状である。さらに、第２、第３の部位１４２Ａ，１４２Ｂ，１４３には、第１ポートの周方向につながる第４、第５の部位１４４Ａ，１４４Ｂ，１４６Ａ，１４６Ｂが形成されている。なお、第３部位１４３は、図３４にも示したように、さらに下流側部１４３ａと上流側部１４３ｂとで構成される。
【０１５４】
ここで、第１部位１４１Ａ，１４１Ｂ、第２部位１４２Ａ，１４２Ｂ及び第４部位１４４Ａ，１４４Ｂの全体は、クランク軸方向に直交する断面でみたときのバルブシート直上部第１ポート壁４４を構成する。第３及び第５の部位１４３，１４６Ａ，１４６Ｂは、クランク軸方向に直交する断面でみたときの吸気ポート上流壁４０ａを構成する。バルブシート部品１３０の残余面左側部位１３７ｃと、これら９つの部位１４１Ａ，１４１Ｂ，１４２Ａ，１４２Ｂ，１４３，１４４Ａ，１４４Ｂ，１４６Ａ，１４６Ｂの全体は、図３１にも示したようにほぼ平面で形成されている。
【０１５５】
一方、比較エンジンでは、図４９にも示したように、バルブシート部品９０の残余面左側部位９７ｃに隣接してＺ軸方向に、第１部位１１１Ａ，１１１Ｂが、第１部位１１１Ａ，１１１Ｂに隣接してＺ軸方向に第２部位１１２Ａ，１１２Ｂが形成されている。この第２部位１１２Ａ，１１２ＢにはＺ軸方向に隣接してほぼ平面の第３部位１１３が形成されている。さらに、第３部位１１３には、第１ポートの周方向につながる第４、第５の部位１１４Ａ，１１４Ｂ，１１５Ａ，１１５Ｂが形成されている。ここで、第４部位１１４Ａ，１１４Ｂは、下流側部１１４−１Ａ，１１４−１Ｂと、上流側部１１４−１Ｂ，１１４−２Ｂとから構成される。
【０１５６】
第１部位１１１Ａ，１１１Ｂは、クランク軸方向に直交する断面でみたときの、図５でいう第１円筒面１０２を構成する。第２部位１１２Ａ，１１２Ｂは、クランク軸方向に直交する断面でみたときの、図５でいう第１曲面壁１０５を構成する。第３、第４、第５の部位１１３，１１４Ａ，１１４Ｂ，１１５Ａ，１１５Ｂは、クランク軸方向に直交する断面でみたときの吸気ポート上流壁４０ａを構成する。このように、比較エンジンには、第１実施形態の第１、第２、第４の部位１４１Ａ，１４１Ｂ，１４Ａ，１４２Ｂ，１４４Ａ，１４４Ｂが形成されていない。
【０１５７】
ここで、第１実施形態において、吸気ポート上側壁４０ａと吸気ポート下側壁４０ｂとをつなぐ第１ポートの部位を吸気ポート側壁とする。吸気ポート側壁には他ポート側と非他ポート側があるので、他ポート側の吸気ポート側壁を、以下「他ポート側側壁」という。非他ポート側の吸気ポート側壁を、以下「非他ポート側側壁」という。非他ポート側側壁２００は、図３５にも示したように、流れ方向に細長い形状の２０１と２０２の２つの部位で構成される。２つの部位２０１，２０２の全体はほぼ平面状に形成されている。一方の部位２０１はさらに下流側部２０１ａと上流側部２０１ｂとで、他方の部位２０２はさらに下流側部２０２ａと上流側部２０２ｂとで構成される。
【０１５８】
非他ポート側側壁２００には、図３５にも示したように、非他ポート側の第６部位１４７Ａと、同じく非他ポート側の第１５部位１７５Ａとを接続する部位２０３が含まれる。当該部位２０３は２０４，２０５，２０６，２０７の４つの部位から構成されている。
【０１５９】
また、第１実施形態において、他ポート側側壁２１０は、図４２にも示したように、２１１，２１２，２１３，２１４，２１５，２１６の６つの部位で構成される。６つの部位２１１〜２１６の全体はほぼ平面状に形成されている。
【０１６０】
一方、比較エンジンにおいて、非他ポート側側壁１２２は、図４７にも示したように、流れ方向に細長い形状の１２３と１２４の２つの部位で構成される。２つの部位１２３，１２４の全体はほぼ平面状に形成されている。一方の部位１２３はさらに下流側部１２３ａと上流側部１２３ｂとで、他方の部位１２４はさらに下流側部１２４ａと上流側部１２４ｂとで構成される。
【０１６１】
また、比較エンジンにおいて、他ポート側側壁１２５は、図５４にも示したように、１２６，１２７，１２８，１２９の４つの部位で構成される。４つの部位１２６〜１２９の全体はほぼ平面状に形成されている。
【０１６２】
次に、第１実施形態において、第４，第５の部位１４４Ａ，１４４Ｂ，１４６Ａ，１４６Ｂには、図３４にも示したように、第１ポートの周方向につながる第６，第７の部位１４７Ａ，１４７Ｂ，１４９Ａ，１４９Ｂが形成されている。非他ポート側の第６，第７の部位１４７Ａ，１４９Ａは、バルブシート直上部第１ポート壁４４及び吸気ポート上側壁４０ａと、非他ポート側側壁２００とを滑らかにつなぐ部位を構成している。他ポート側の第６，第７の部位１４７Ｂ，１４９Ｂは、バルブシート直上部第１ポート壁４４及び吸気ポート上側壁４０ａと、他ポート側側壁２１０とを滑らかにつなぐ部位を構成している。
【０１６３】
さて、第１部位１４１Ａ，１４１Ｂの形状を残余面左側部位１３７ｃに延長することで、残余面左側部位１３７ｃと第１部位１４１Ａ，１４１Ｂとは、ほぼ平面でつながっている。すると、第１部位１４１Ａ，１４１Ｂに対して第１ポートの周方向に隣接している第４、第６の部位１４４Ａ，１４４Ｂ，１４７Ａ，１４７Ｂについても、第４、第６の部位１４４Ａ，１４４Ｂ，１４７Ａ，１４７Ｂの形状を、残余面１３７に延長して形成することが望ましい。
【０１６４】
これは、次の理由による。すなわち、第４、第６の部位１４４Ａ，１４４Ｂ，１４７Ａ，１４７Ｂと、これに隣接するバルブシート部品１３０の残余面１３７との間が滑らかにつながらないことがある。このとき、両者の間に角度の差があると、第４、第６の部位１４４Ａ，１４４Ｂ，１４７Ａ，１４７Ｂを、強いタンブルが生成されるように形成していても、第４、第６の部位にガイドされる吸入空気の向きが、この角度の差によって変更されてしまう。これら第４、第６の部位１４４Ａ，１４４Ｂ，１４７Ａ，１４７Ｂに隣接するバルブシート部品１３０の残余面１３７との角度の差によって、第４、第６の部位にガイドされる吸入空気の向きが変更されたのでは、強いタンブルを生成できなくなるのである。
【０１６５】
そこで、第１実施形態では、図３７にも示したように、非他ポート側の第４、第６の部位１４４Ａ，１４７Ａの形状を残余面非他ポート側部位１３７ａと残余面左側部位１３７ｃの間の残余面１３７に延長して形成する。同様に、他ポート側の第４、第６の部位１４４Ｂ，１４７Ｂの形状を残余面他ポート側部位１３７ｂと残余面左側部位１３７ｃの間の残余面１３７に延長して形成する。第４部位１４４Ａ，１４４Ｂを第４部位に隣接する残余面１３７に延長して形成した部位１４５Ａ，１４５Ｂを、以下「第４部位延長部」という。同様に、第６部位１４７Ａ，１４７Ｂを第６部位に隣接する残余面１３７に延長して形成した部位１４８Ａ，１４８Ｂを、以下「第６部位延長部」という。
【０１６６】
ここで、吸気ポート下流端部４２のうち、第１ポート下流端部４３と第２ポート下流端部４５とをつなぐ２つの部位を「第３ポート下流端部」で定義する。第３ポート下流端部は、他ポート側の第３ポート下流端部（以下「他ポート側第３ポート下流端部」という。）と、非他ポート側の第３ポート下流端部（以下「非他ポート側第３ポート下流端部」という。）とで構成される。第１実施形態では、図３４，図４０にも示したように、他ポート側第３ポート下流端部に外周に向けて膨らむ部位（以下、「ポケット」という。）１５０を設けている。このポケット１５０は、図４２にも示したように、１５１〜１５７の７つの部位で構成される。ポケット１５０は上流側から下流側に向けて広がる、全体としてほぼ三角形状に形成されている。図４２は断面図であるため、ポケット１５０は紙面奥側にへこんでいる。
【０１６７】
第１実施形態では、このポケット１５０の形状を、図３７にも示したように、残余面他ポート側部位１３７ｂと残余面左側部位１３７ｃの間の残余面１３７のうち残余面他ポート側部位１３７ｂの側に延長して形成する。ポケット１５０の形状をポケット１５０に隣接する残余面１３７に延長して形成した部位１５８を、以下「ポケット延長部」という。ポケット延長部１５８は、図４２にも示したように１８６，１８７，１８８の３つの部位で構成されている。すなわち、１５１の部位の残余面１３７への延長上に１８６の部位が、１５５の部位の残余面１３７への延長上に１８７の部位が、１５７の部位の残余面１３７への延長上に１８８の部位が形成されている。ポケット１５０の形状を、ポケット１５０に隣接する残余面１３７に延長して形成する理由は、第４、第６の部位１４４Ａ，１４４Ｂ，１４７Ａ，１４７Ｂの形状を、第４、第６の部位に隣接する残余面１３７に延長して形成した理由と同様である。すなわち、ポケット１５０によりガイドされる吸入空気の流れを少しでも長く保たせるためである。
【０１６８】
なお、図３７における、第１ポートの他ポート側の第４部位延長部１４５Ｂは、図４２においては１８２の部位により、図３７における、第１ポートの他ポート側の第６部位延長部１４８Ｂは、図４２においては１８３の部位により構成されているとする。これら２つの部位１８２，１８３の全体を、以下「第１延長部」１５９という。また、図４２にも示したように、ポケット延長部１５８と第１延長部１５９とを滑らかに接続する部位（以下、「つなぎ部」という。）１６０が残余面１３７に形成されている。つなぎ部１６０は１８４，１８５の２つの部位から構成されている。
【０１６９】
さらに、第１ポートの他ポート側の第１４、第１５の部位１７４Ｂ，１７５Ｂ（後述する）の形状を、図３７にも示したように、残余面他ポート側部位１３７ｂと残余面左側部位１３７ｃの間の残余面１３７のうち残余面他ポート側部位１３７ｂの側に延長して形成する。図４２にも示したように、第１ポートの他ポート側の第１４部位１７４Ｂの形状を第１４部位に隣接する残余面１３７に延長して形成した部位１９０を、以下「第１４部位延長部」という。第１ポートの他ポート側の第１５部位１７５Ｂの形状を第１５部位に隣接する残余面１３７に延長して形成した部位１８９を、以下「第１５部位延長部」という。これら２つの部位１８９，１９０の全体を、以下「第２延長部」１６１という。
【０１７０】
また、第１実施形態では、図３７にも示したように、第１ポートの他ポート側の第２部位１４２Ｂと、第１ポートの他ポート側の第４部位１４４Ｂの間に線対称でない部位１６５が、また第３部位１４３と第１ポートの他ポート側の第５部位１４６Ｂの間に線対称でない部位１６７が形成されている。以下、部位１６５を「非線対称第１部位」、部位１６６を「非線対称第２部位」という。非線対称第１部位１６５に対しても、非線対称第１部位１６５の形状を当該部位１６５に隣接する残余面１３７に延長して形成している。非線対称第１部位１６５を当該部位１６５に隣接する残余面１３７に延長して形成した部位１６６を、以下「非線対称延長部」という。非線対称第１部位１６５の形状を、当該部位１６５に隣接する残余面１３７に延長して形成する理由は、第４、第６の部位１４４Ａ，１４４Ｂ，１４７Ａ，１４７Ｂの形状を第４、第６の部位に隣接する残余面１３７に延長して形成した理由と同様である。すなわち、非線対称第１部位１６５によりガイドされる吸入空気の流れを少しでも長く保たせるためである。
【０１７１】
図４２及び図５６（後述する）にも示したように、第１ポートの非他ポート側に形成される、非線対称延長部１６６、ポケット延長部１５８、第１延長部１５９、つなぎ部１６０、第２延長部１６１の５つは、隣接して１つの部位を構成する。第１ポートの非他ポート側の残余面１３７に形成されるこれら５つの部位の全体は、吸気ポート下流端部４２での空気流れをガイドする役割を有するので、これら５つの部位の全体を、以下「流れガイド部」ともいう。
【０１７２】
同様に、図３９にも示したように、第１ポートの他ポート側に形成される、第４部位延長部１４５Ａ及び第６部位延長部１４８Ａの２つは隣接して１つの部位を構成する。第１ポートの他ポート側の残余面１３７に形成されるこれら２つの部位の全体についても、吸気ポート下流端部４２での空気流れをガイドする役割を有するので、これら２つの部位の全体を、以下「流れガイド部」ともいう。
【０１７３】
非他ポート側の流れガイド部（以下、「非他ポート側流れガイド部」ともいう。）の符号を１８０Ａ、他ポート側の流れガイド部（以下、「他ポート側流れガイド部」ともいう。）の符号を１８０Ｂで取り直す。非他ポート側流れガイド部１８０Ａは、第４部位延長部１４５Ａ及び第６部位延長部１４８Ａの２つで構成される。そして、シール面１３５の機能を保障するため、非他ポート側流れガイド部１８０Ａの下流端とシール面１３５との間には、所定の距離をおいている。
【０１７４】
一方、他ポート側流れガイド部１８０Ｂは、非線対称延長部１６６、ポケット延長部１５８、第１延長部１５９、つなぎ部１６０、第２延長部１６１の５つで構成される。他ポート側流れガイド部１８０Ｂを構成する１６６、１５８、１５９、１６０、１６１の５つの部位の形状は様々であるが、他ポート側流れガイド部１８０Ｂの下流側端は、図４２にも示したように、１つの滑らかな曲線で囲われるようにしている。そして、シール面１３５の機能を保障するため、他ポート側流れガイド部１８０Ｂの下流端とシール面１３５との間にも、所定の距離をおいている。流れガイド部１８０Ａ，１８０Ｂを、第１ポートの非他ポート側と他ポート側の残余面１３７にそれぞれ形成することによって、吸気ポート下流端部４２の形状が、バルブシート部品１３０の内周面１３４にまで延長されるのである。なお、バルブシート直上部第１ポート壁４４の代用壁としての残余部左側部位１３７ｃも、流れガイド部であることに変わりない。しかしながら、同じ文言を用いると紛らわしくなる。ここでは、残余面１３７に形成される場所の違いを明確にするため、代用壁と異なる「流れガイド部」という文言を用いている。
【０１７５】
一方、比較エンジンには、図４９，図５４にも示したように、バルブシート部品９０の残余面９７は回転対称の形状のままである。
【０１７６】
次に、第１実施形態では、クランク軸方向に直交する断面において、バルブシート直上部第２ポート壁４６の形状と同じ形状を、バルブシート部品１３０の残余面第２部位１３９に延長して形成する。これについて説明すると、図４２にも示したように、クランク軸方向に直交する断面において、バルブシート直上部第２ポート壁４６は左斜め上方に向かっている。そして、吸気ポート４０の中心に向けて突出させて形成したバルブシート直上部第２ポート壁４６の端部４８に、吸気ポート下側壁４０ｂから延び出させて接続する。吸気ポート下側壁４０ｂから延び出させてバルブシート直上部第２ポート壁４６の端部４８に接続する部分４７は、第７参照例で前述したように「バルブシート直上部第２ポート壁接続部」である。
【０１７７】
バルブシート直上部第２ポート壁接続部４７は、クランク軸方向に直交する断面において直線となるようにする。さらに、バルブシート直上部第２ポート壁接続部４７の直線と、その上流側の吸気ポート下側壁４０ｂの直線とが、同一の直線となるようにする。
【０１７８】
また、第１実施形態では、バルブシート部品１３０の残余面第２部位１３９を有効活用するため、バルブシート直上部第２ポート壁４６の形状を、バルブシート直上部第２ポート壁４６に隣接する残余面第２部位１３９に延長して形成する。残余面第２部位１３９がクランク軸方向に直交する断面において直線となるようにし、この直線とバルブシート直上部第２ポート壁４６の直線とが同一の直線となるようにする。言い換えると、２つの直線が水平線から立ち上がる、鋭角である角度（以下、「バルブシート直上部第２ポート壁角度」という。）θ４を、残余面第２部位１３９の直線が水平線から立ち上がる、鋭角である角度（以下、「残余面第２部位角度」という。）θ５に等しくする。残余面第２部位１３９をバルブシート直上部第２ポート壁４６の代用壁として構成するのである。
【０１７９】
この場合、吸入空気が向かう（燃焼室に流れ込む）方向は、図４２にも示したように、第４角度κにより定まる。また、第３角度ζが小さくなるほど、バルブシート直上部第２ポート壁接続部４７をガイドとして流れ込む吸入空気が、そのまま剥離して燃焼室３０へと流入し易くなる。このため、吸入空気がフルリフト時の吸気バルブ５０の排気側傘裏部５１ｂに向かうように、バルブシート直上部第２ポート壁接続部４７の位置や第４角度κを適合する。また、バルブシート直上部第２ポート壁接続部４７をガイドとして流れ込む吸入空気が、剥離することなくバルブシート直上部第２ポート壁４６へと回り込み吸気側燃焼室３０ｂへと流れ込むことがないように、第３角度ζを適合する。
【０１８０】
さらに述べると、バルブシート直上部第２ポート壁４６が吸気ポート４０の中心に向けて突出するほど吸気ポート下流端部４２を絞ることになるため、吸気ポート４０の通気抵抗が増す。このため、第１３参照例ではバルブシート直上部第２ポート壁４６を設けない工夫をした。その一方で、バルブシート直上部第２ポート壁４６は、バルブシート直上部第２ポート壁接続部４７から燃焼室３０に向けて飛び出す吸入空気の剥離に影響する。つまり、吸入空気がバルブシート直上部第２ポート壁接続部４７から剥離し、バルブシート直上部第２ポート壁接続部４７にガイドされた方向に飛び出すためにはバルブシート直上部第２ポート壁４６について、流れ方向にある程度の長さが必要である。バルブシート直上部第２ポート壁４６の流れ方向の幅が小さいと、バルブシート直上部第２ポート壁接続部４７から飛び出す吸入空気の方向が、バルブシート直上部第２ポート壁接続部４７にガイドされた方向から外れたり、飛び出した吸入空気に渦が生じたりして、吸入空気が効率よく剥離しないのである。このように、バルブシート直上部第２ポート壁４６の流れ方向の幅が大きいと、吸入空気の剥離は効率よく行われるものの吸気ポートの通気抵抗が増す。この逆に、バルブシート直上部第２ポート壁４６の流れ方向の幅が小さいと、通気抵抗が抑制されるものの吸入空気の剥離が効率よく行われなくなる。
【０１８１】
そこで、第１実施形態では、こうしたバルブシート直上部第２ポート壁４６の機能を残余面第２部位１３９に肩代わりさせるのである。すなわち、第１実施形態では、バルブシート直上部第２ポート壁４６を完全になくすことまではしないが、バルブシート直上部第２ポート壁４６の流れ方向の幅を最小限にとどめ、バルブシート直上部第２ポート壁４６の形状を、残余面第２部位１３９に延長して形成する。残余面第２部位１３９がバルブシート直上部第２ポート壁４６の代用壁となるようにするのである。このように、残余面第２部位１３９の全てをバルブシート直上部第２ポート壁４６の代用壁とすることで、バルブシート直上部第２ポート壁４６の流れ方向の幅を十分にとることが可能となる。これによって、吸気ポート４０の通気抵抗を抑制しつつ、バルブシート直上部第２ポート壁接続部４７からの吸入空気の剥離を効率よく行わせることが可能となったのである。ここでは、残余面第２部位１３９の全てをバルブシート直上部第２ポート壁４６の代用壁として構成しているが、残余面第２部位１３９の全てをバルブシート直上部第２ポート壁４６の代用壁として構成することは必ずしも必要ない。
【０１８２】
図３７，図４９を参照して第１実施形態及び比較エンジンの残余面第２部位１３９，９９を別の角度から説明する。第１実施形態の図３７と、比較エンジンの図４９とで、残余面第２部位１３９，９９の形状が相違している。すなわち、比較エンジンでは、バルブシート部品９０の残余面９７の径方向の幅が、図４９において残余面９７の上下左右の４つの側の部位９７ａ，９７ｂ，９７ｃ，９７ｄで同等である。これは、比較エンジンではバルブシート部品９０が回転対称に形成されているためである。
【０１８３】
一方、第１実施形態では、バルブシート部品１３０の残余面１３７の径方向の幅が、図３７において上下の側と右側の部位で相違し、上側と下側の部位１３７ａ，１３７ｂよりも右側の部位１３７ｄの径方向の幅が相対的に広くなっている。このように、第１実施形態でバルブシート部品１３０の残余面右側部位１３７ｄの径方向の幅が上下の側の部位１３７ａ，１３７ｂより広くなっているのは、残余面第２部位１３９をバルブシート直上部第２ポート壁４６の代用壁として構成しているためである。このように第１実施形態においてはバルシート部品１３０の右側部位１３７ｄについても回転対称の形状から外れているのである。
【０１８４】
残余面第２部位１３９の直上にある吸気ポート下流端部４２についてさらに述べると、第１実施形態では、図３７にも示したように、バルブシート部品１３０の残余面右側部位１３７ｄに隣接してＺ軸方向に、つまり吸気ポート軸に向けて延び出す第１１部位１７１Ａ，１７１Ｂが形成されている。すなわち、図３７において第１１部位１７１Ａ，１７１Ｂの左端は、バルブシート部品１３０の残余面右側部位１３７ｄよりわずかではあるが左側に位置している。
【０１８５】
また、図３６にも示したように、第１１部位１７１Ａ，１７１Ｂ（図３６には見えていない）に対し上流側に隣接してほぼ長方形状の第１２部位１７２Ａ，１７２Ｂが形成され、この第１２部位１７２Ａ，１７２Ｂに対しさらに上流側に隣接してほぼ長方形状の第１３部位１７３が形成されている。第１３部位１７３は、さらに下流側部１７３ａと上流側部１７３ｂとで構成される。なお、第１ポート側の第１３部位１７３の下流側部１７３ａの一辺（図３６で下側）は、後述する切欠き部２２０によって削られている。さらに、第１２部位１７２Ａ，１７２Ｂには、第１ポートの周方向につながる第１４部位１７４Ａ，１７４Ｂが形成されている。同様に、第１３部位１７３には、第１ポートの非他ポート側の周方向につながる第１６部位１７６が形成されている。
【０１８６】
ここで、第１１部位１７１Ａ，１７１Ｂは、クランク軸方向に直交する断面でみたときの、図１６でいうバルブシート直上部第２ポート壁４６を構成する。また、第１２、第１４の部位１７２Ａ，１７２Ｂ，１７４Ａ，１７４Ｂは、クランク軸方向に直交する断面でみたときの、図１６でいうバルブシート直上部第２ポート壁接続部４７を構成する。第１３、第１６の部位１７３，１７６は、クランク軸方向に直交する断面でみたときの吸気ポート下流壁４０ｂを構成する。これら８つの部位１７１Ａ，１７１Ｂ，１７２Ａ，１７２Ｂ，１７４Ａ，１７４Ｂ，１７３，１７６の全体は、ほぼ平面で形成されている。
【０１８７】
一方、比較エンジンでは、図４９にも示したように、バルブシート部品９０の残余面右側部位９７ｄに隣接して、第１１部位１１７Ａ，１１７Ｂが、第１１部位１１７Ａ，１１７Ｂに隣接して第１２部位１１８Ａ，１１８Ｂが形成されている。また、この第１２部位１１８Ａ，１１８Ｂには、図４８にも示したように、上流側に隣接して第１３部位１１９が形成されている。第１３部位１１９は、さらに下流側部１１９ａと上流側部１１９ｂとで構成される。
【０１８８】
ここで、第１１部位１１７Ａ，１１７Ｂは、クランク軸方向に直交する断面でみたときの、図５でいう第２円筒面１０３を構成する。第１２部位１１８Ａ，１１８Ｂは、クランク軸方向に直交する断面でみたときの、図５でいう第２曲面壁１０６を構成する。第１３部位１１９は、クランク軸方向に直交する断面でみたときの吸気ポート下側壁４０ｂを構成する。このように、比較エンジンには、第１実施形態の第１１、第１２の部位１７１Ａ，１７１Ｂ，１７２Ａ，１７２Ｂが形成されていない。
【０１８９】
次に、第１実施形態において、第１４部位１７４Ａ，１７４Ｂには、第１ポートの周方向につながる第１５部位１７５Ａ，１７５Ｂが形成されている。また、第１６部位１７６には、第１ポートの非他ポート側の周方向につながる第１７部位１７７が形成されている。第１ポートの非他ポート側の第１５部位１７５Ａ及び第１７部位１７７は、図３５にも示したように、バルブシート直上部第２ポート壁４６、バルブシート直上部第２ポート壁接続部４７及び吸気ポート下側壁４０ｂと、非他ポート側側壁２００とを滑らかにつなぐ部位を構成している。また、第１ポートの他ポート側の第１５部位１７５Ｂはバルブシート直上部第２ポート壁４６、バルブシート直上部第２ポート壁接続部４７及び吸気ポート下側壁４０ｂと、他ポート側側壁２１０とを滑らかにつなぐ部位を構成している。
【０１９０】
一方、比較エンジンでは、図４８にも示したように、第１３部位１１９に対し、第１ポートの周方向に隣接して第１４、第１５の部位１２０Ａ，１２０Ｂ，１２１Ａ，１２１Ｂが形成されている。第１ポートの非他ポート側の第１４，第１５の部位１２０Ａ，１２１Ａは、図４７にも示したように、吸気ポート下側壁４０ｂと、非他ポート側側壁１２２とを滑らかにつなぐ部位を構成している。第１ポートの他ポート側の第１４，第１５の部位１２０Ｂ，１２１Ｂは、図５４にも示したように、吸気ポート下側壁４０ｂと、他ポート側側壁１２５とを滑らかにつなぐ部位を構成している。
【０１９１】
第１実施形態では、さらに、図３６，図４１にも示したように、上流からの通路が２つに分岐する部位（以下、単に「分岐部」という。）を起点として上流側に、吸気ポート下側壁４０ｂから吸気ポート上側壁４０ａに向けてへこむ切欠き部２２０を設けている。切欠き部２２０は、立壁２２１，２２２と、平面壁２２３，２２８と、ジャンプ壁２３３，２３４でほぼ構成される。
【０１９２】
まず、第１ポート側の立壁２２１は、図３６にも示したように、第１ポートの他ポート側の第１５、第１４、第１２の部位１７５Ｂ，１７４Ｂ，１７２Ｂから、第１３部位１７３の下流側部１７３ａの全部にわたって延びている。そして、吸気ポート４０を下側から見たとき、吸気ポート下側壁４０ｂから吸気ポート上側壁４０ａに向けて立ち下がるように形成されている。また、第１ポート側の立壁２２１と対称的な位置に他ポート側の立壁２２２が形成されている。
【０１９３】
この立壁２２１，２２２によって、分岐部直前の吸気ポート４０内に、吸気ポート下側壁４０ｂから吸気ポート上側壁４０ａに向けて出っ張る壁が形成される。この立壁２２１，２２２があると、分岐部手前で吸気ポート４０を流れる吸入空気の流路面積が上流側から下流側に行くほど徐々に狭まり、最小の流路面積となった後に急に流路面積が広がることとなる。このように立壁２２１，２２２を形成した理由は、第１ポート、他ポートから燃焼室３０に向けて流入する吸入空気の流速を増すためである。
【０１９４】
立壁２２１，２２２に対して、図３６にも示したように、ほぼ直交する平面壁２２３，２２８が接続される。第１ポート側の平面壁２２３は、２２４，２２５，２２６，２２７の４つの部位から構成される。他ポート側の平面壁２２８は、第１ポート側の平面壁２２３と対称的に、２２９，２３０，２３１，２３２の４つの部位から構成される。これら８つの部位の全体が平面状に形成されている。平面壁２２３，２２８は、図４１にも示したように、分岐部を起点として吸気ポート長さのほぼ半分の長さで形成される。平面壁２２３，２２８は、吸気ポート下側壁４０ｂの中央から吸気ポート上側壁４０ａに向けて徐々に出っ張り、分岐部直前において最大に出っ張るようにしている。
【０１９５】
さらに平面壁２２３，２２８の下流側に隣接してジャンプ壁２３３，２３４が、図３６にも示したように形成される。ジャンプ壁２３３，２３４は、平面壁２２３，２２８の下流端より吸気ポート上側壁４０ａに向けて多少持ち上がっている。
【０１９６】
吸気ポート４０の上流端から流入し吸気ポート下側壁４０ｂに沿う吸入空気の一部が、吸気ポート下側壁４０ｂの中央からこの平面壁２２３，２２８へと案内される。吸気ポート下側壁４０ｂに沿う残りの吸入空気は、平面壁２２３，２２８の外側にある第１３部位１７３に案内されて流れる。吸気ポート下側壁４０ｂに沿う吸入空気の一部が相対的に長めの平面壁２２３，２２８にガイドされることで、整流される。そして、整流されて平面壁２２３，２２８を流れる吸入空気は、平面壁２２３，２２８の下流端に隣接するジャンプ壁２３３，２３４によって平面壁２２３，２２８から剥離して第１ポート、他ポートのバルブシート直上部第１ポート壁４４へと向かう。つまり、中回転速度高負荷域のような運転条件において、平面壁２２３，２２８から剥離してくる分だけ吸入空気がバルブシート直上部第１ポート壁４４に集中するようにするのである。タンブルの強さはタンブルの生成に寄与する吸入空気の量に比例することから、このように吸気ポート下側壁４０ｂを流れる吸入空気の一部をバルブシート直上部第１ポート壁４４に集中させることによって、強いタンブルが生成されるのである。
【０１９７】
一方、比較エンジンでは、図４８，図５３にも示したように、分岐部を起点として上流側に、吸気ポート下側壁４０ｂから吸気ポート上側壁４０ａに向けてへこむ切欠き部１２３を設けている。切欠き部１２３は、立壁１２４，１２５と、平面壁１２６，１２７で構成される。
【０１９８】
まず、第１ポート側の立壁１２４は、図４８にも示したように、第１ポートの他ポート側の第１５、第１４の部位１２１Ｂ，１２０Ｂから、第１３部位１１９の下流側部１１９ａのほぼ１／３にわたって延びている。そして、吸気ポート４０を下側から見たとき、吸気ポート下側壁４０ｂから吸気ポート上側壁４０ａに向けて立ち下がるように形成されている。また、この第１ポート側の立壁１２４と対称的な位置に他ポート側の立壁１２５が形成されている。
【０１９９】
この立壁１２４，１２５によって、分岐部直前の吸気ポート４０内に、吸気ポート下側壁４０ｂから吸気ポート上側壁４０ａに向けて出っ張る壁が形成される。
【０２００】
立壁１２４，１２５に対して、図４８にも示したように、ほぼ直交する平面壁１２６，１２７が接続される。平面壁１２６，１２７の全体は平面状に形成されている。平面壁１２６，１２７は、図５３にも示したように、分岐部の近くにだけ形成される。
【０２０１】
比較エンジンでは、切欠き部１２３を形成する、流れに沿う方向の領域は、第１実施形態の切欠き部２２０より小規模なものにとどまっている。また、第１実施形態では平面壁２２３，２２８が吸気ポート４０の流れ方向のほぼ半分にわたって、吸気ポート下側壁４０ｂから徐々に離れるように形成されているが、こうした平面壁２２３，２２８は比較エンジンに形成されていない。
【０２０２】
次に、図５５〜図５８は、第１実施形態のバルブシート部品１３０を示している。シート面１３５が形成される側を下面としたとき、図５５はバルブシート部品１３０の下面図、図５６はバルブシート部品１３０の他ポート側流れガイド部１８０Ｂを下方からみた斜視図である。図５７はバルブシート部品１３０の他ポート側流れガイド部１８０Ｂを上方からみた斜視図である。
【０２０３】
図５５に示したように、残余面左側部位１３７ｃと残余面右側部位１３７ｄの幅が残余面非他ポート側部位１３７ａ、残余面他ポート側部位１３７ｂより広くなっている。残余面左側部位１３７ｃの幅が残余面非他ポート側部位１３７ａ、残余面他ポート側部位１３７ｂより広くなっているのは、残余面左側部位１３７ｃを、径方向の幅の全てにわたってバルブシート直上部第１ポート壁４４の代用壁として構成しているためである。残余面右右側部位１３７ｄの幅が残余面非他ポート側部位１３７ａ、残余面他ポート側部位１３７ｂより広くなっているのは、残余面右側部位１３７ｄを、径方向の幅の全てにわたってバルブシート直上部第２ポート壁４６の代用壁として構成しているためである。なお、残余面非他ポート側部位１３７ａと残余面他ポート側部位１３７ｂとで径方向の幅が相違し、残余面他ポート側部位１３７ｂの径方向の幅のほうが残余面非他ポート側部位１３７ａより狭くなっている。これは、他ポート側流れガイド部１８０Ｂがこの部位１３７ｂにまで形成されているためである。
【０２０４】
さらに、図５５では非他ポート側流れガイド部１８０Ａが、残余面非他ポート側部位１３７ａと残余面左側部位１３７ｃの間の残余面１３７に形成されている。他ポート側流れガイド部１８０Ｂは、残余面他ポート側部位１３７ｂと残余面左側部位１３７ｃの間の残余面１３７に形成されている。他ポート側流れガイド部１８０Ｂは、残余面他ポート側部位１３７ｂと残余面右側部位１３７ｄの間の残余面１３７にも一部がかかって形成されている。
【０２０５】
図５６及び図５７では、バルブシート部品１３０の内周面に、他ポート側流れガイド部１８０Ｂが主にみえている。この場合、図５５と図５６及び図５７とでは見る角度が異なるため、図５６及び図５７では他ポート側流れガイド部１８０Ｂを構成する部位の数が異なっている。すなわち、他ポート側流れガイド部１８０Ｂが、図５６では１６６，１８２〜１８８の部位の全体で、図５７では１８２〜１９２の部位の全体で構成されている。
【０２０６】
図５６及び図５７に示した他ポート側流れガイド部１８０Ｂは、図４２にも見えている。すなわち、図４２においては他ポート側流れガイド部１８０Ｂが１８２〜１９０の部位の全体で構成されている。
【０２０７】
第１実施形態では、バルブシート直上部第２ポート壁４６を最小限で形成する場合で説明したが、この場合に限定されるものでない。例えば、バルブシート直上部第２ポート壁４６を設けなくてもかまわない。要は、バルブシート直上部第２ポート壁４６があると仮定して、このバルブシート直上部第２ポート壁４６の形状を、残余面第２部位１３９に延長して形成した後に、バルブシート直上部第２ポート壁４６を削除する、ようなイメージである。
【０２０８】
ここで、第１実施形態の作用効果を説明する。
【０２０９】
第１実施形態では、吸気ポート下側壁４０ｂ（吸気ポートの下側壁）を伝いバルブシート直上部第２ポート壁接続部４７（シリンダ中心線ＢＣと反対側の第１バルブシートの直上部分の吸気ポート壁）をガイドとして吸入空気が燃焼室３０に流れ込む。この流れ込む吸入空気が、フルリフト時の吸気バルブ５０の排気側傘裏部５１ｂ（バルブ中心Ｅ）より上を通過して排気側燃焼室３０ａに向かうように、バルブシート直上部第２ポート壁接続部４７が形成される。フルリフト時の吸気バルブ５０の排気側傘裏部５１ｂより上を通過して排気側燃焼室３０ａに向かう吸入空気の流れは、バルブシート直上部第１ポート壁４４からの吸入空気により生成されるタンブル流の方向と同じである。タンブル流と同じ方向の吸入空気の流れ込みであると、タンブル流を弱めることはない。吸気ポート４０のスロート部にバルブシート部品１３０を有するエンジンについて、タンブル流が比較エンジンよりも強められるのである。これによって、特に中回転速度高負荷域で燃料を増量しなくてもノッキングの発生を抑制することができる。
【０２１０】
加えて、クランク軸方向に直交する断面において、バルブシート直上部第２ポート壁４７から吸入空気が剥離するように、残余面第２部位１３９が形成される。吸気ポートの中心に向けて突出するバルブシート直上部第２ポート壁４６を設けて、バルブシート直上部第２ポート壁接続部４７と交わらせる場合には、バルブシート直上部第２ポート壁４６の形状が、残余面第２部位１３９に延長して形成される。残余面第２部位１３９にバルブシート直上部第２ポート壁４６の代用壁が形成されるのである。残余面第２部位１３９にバルブシート直上部第２ポート壁４６の代用壁が形成されるのであれば、バルブシート直上部第２ポート壁４６の流れ方向の幅を最小限としても、バルブシート直上部第２ポート壁接続部４７からの吸入空気の剥離が効率よく行われる。これによって、吸気ポート４０の通気抵抗を抑制しつつ、バルブシート直上部第２ポート壁接続部４７からの吸入空気の剥離を効率よく行わせることができる。
【０２１１】
第１実施形態では、クランク軸方向に直交する断面において、バルブシート直上部第１ポート壁角度θ１は、第１角度β以下であるか、または第２角度ζ以上である。これによって、バルブシート直上部第１ポート壁４４に沿って流れ込む吸入空気が、排気側燃焼室３０ａの上部を通過することになり、タンブル流が比較エンジンより強められる。これより、特に高負荷域でのノッキングの発生を抑制することができる。
【０２１２】
さらに、クランク軸方向に直交する断面において、残余面第１部位角度θ３は、バルブシート直上部第１ポート壁角度θ１と同じである。残余面第１部位１３８がバルブシート直上部第１ポート壁４４の代用壁として構成されるのである。これによって、バルブシート直上部第１ポート壁４４に沿って流れ込む吸入空気の流れ方向がより正確になり、かつ流れのスピードが助長されることから、タンブル流の勢いを増すことができる。
【０２１３】
第１実施形態では、バルブシート直上部第１ポート壁４４のうち周方向外側の部位（１４４Ａ，１４４Ｂ，１４７Ａ，１４７Ｂ）の形状が、その周方向外側の部位に隣接する残余面１３７に延長して形成される。これによって、周方向外側の部位（１４４Ａ，１４４Ｂ，１４７Ａ，１４７Ｂ）にガイドされて流れ込む吸入空気の流れ方向がより正確になり、かつ流れのスピードが助長されることから、タンブル流の勢いを、タンブル流の外側にも増すことができる。
【０２１４】
（第２実施形態）
第２実施形態はエンジンの製造方法である。比較エンジンの製造工程を図５８〜図６１に、第２実施形態のエンジンの製造工程図６２〜図６７に示す。なお、ここではエンジンの全体ではなく、本発明に関係する吸気ポート４０、吸気ポートのスロート部に設けるバルブシート部品及び燃焼室３０のみを記載した簡単なモデルで示す。
【０２１５】
比較エンジンの製造方法から説明する。比較エンジンの製造方法は、ポート形成工程＃１、下穴加工工程＃２、シート圧入工程＃３、フェース加工工程＃４の４つの工程からなる。まず、ポート形成工程＃１では、図５８に示すように、鋳造によって吸気ポート４０を形成する。下穴加工工程＃２では、図５９に示すように、スロートカッター１００を用いて、バルブシート部品９０を収める下穴を切削加工する。この場合、スロートカッター１００は、円筒状に削ることのできる円筒状刃１０１ａと、その先にあって断面をほぼ椀状に削ることのできる椀状刃１０１ｂとを備えている。
【０２１６】
次に、シート圧入工程＃３では、図６０に示すように、下穴にバルブシート部品９０を圧入する。フェース加工工程＃４では、図６１に示すように、フェースカッター１０８を用いて、シート面９５をフェース加工する。
【０２１７】
比較エンジンの製造方法では、スロートカッター１００で下穴を切削加工した後に、図５に示したようにバルブシート部品下穴形成部の直上の吸気ポートに第１円筒壁１０２と第２円筒壁１０３ができる。そして、第１円筒壁１０２にガイドされて方向を変える吸入空気が、クランク軸方向に直交する断面においてストローク中心ＳＣを通る水平線より下側の排気側燃焼室３０ａに向かって流入する、ことを前述した。また、吸入空気は第２円筒壁１０３にガイドされ、吸気側燃焼室３０ｂに向かって流入する。この吸気側燃焼室３０ｂに流入する吸入空気の流れは、タンブル流とちょうど逆の流れとなるので、タンブル流を弱める方向に働いてしまう、ことを前述した。
【０２１８】
次に、第２実施形態のエンジンの製造方法を説明する。第２実施形態のエンジンの製造方法は、ポート形成工程＃１１、下穴加工工程＃１２、削り代付きシート準備工程＃１３、シート加工工程＃１４、シート圧入工程＃１５、フェース加工工程＃１６の６つの工程からなる。このうち、ポート形成工程＃１１、下穴加工工程＃１２、シート圧入工程＃１５、フェース加工工程＃１６の４つの工程は比較エンジンの場合と同様である。
【０２１９】
まず、ポート形成工程＃１１では、図６２に示すように、鋳造によって吸気ポート４０を形成する。下穴加工工程＃１２では、図６３に示すように、スロートカッター１００を用いて、バルブシート部品３００を収める下穴を切削加工する。この場合に、スロットカッター１００の構成を比較エンジンの製造方法と異ならせている。すなわち、第２実施形態では、円筒状刃１０１ａのみを備え、その先にあって断面をほぼ椀状に削ることのできる椀状刃１０１ｂは備えていない。椀状刃１０１ｂを外すことで、比較エンジンの製造方法で生じていた、曲面壁１０４が形成されないのである。
【０２２０】
削り代付きシート準備工程＃１３では、図６４に示すように、削り代付きバルブシート部品３００を準備する。 ここで、削り代付きバルブシート部品とは、バルブシート部品１３０の残余面１３７に流れガイド部１８０Ａ，１８０Ｂ（図５５参照）が形成される前のバルブシート部品のことである。
【０２２１】
シート加工工程＃１４では、準備した削り代付きバルブシート部品３００を５軸加工機の所定の位置に固定する。そして、３軸を超える加工ツールとしての５軸加工機を用いて、図６５に示すように、削り代付きバルブシート部品３００の残余面１３７を切削加工して、流れガイド部１８０Ａ，１８０Ｂを形成する。５軸加工機には、先端が球面になっている刃物（ボールカッター）３１０を備えている。ボールカッター３１０には軸３１１が固定され、この軸３１１が回転することで、ボールカッター３１０が切削面を少しずつ削ってゆく。軸３１１は指定された三次元の角度で傾き、またその状態で上下左右前後に三次元的に移動可能であるので、三次元曲面を切削することができる。このようにして、流れガイド部１８０Ａ，１８０Ｂが形成されたバルブシート部品１３０が完成する。
【０２２２】
シート圧入工程＃１５では、図６６に示すように、流れガイド部１８０Ａ，１８０Ｂが形成されたバルブシート部品１３０を下穴に圧入する。この場合、バルブシート部品１３０は回転対称の形状から外れているので、残余面左側部位１３７ｃがバルブシート直上部第１ポート壁４４の直下にくるように、あるいは残余面右側部位１３７ｄがバルブシート直上部第２ポート壁４６の直下にくるようにバルブシート部品１３０を配置する。フェース加工工程＃１６では、図６７に示すようにフェースカッター１０８を用いて、シート面１３５をフェース加工する。
【０２２３】
第２実施形態では、削り代付きシート準備工程＃１３とシート加工工程＃１４を追加し、シート加工工程＃１４において５軸加工機を用いて機械加工することにより、削り代付きバルブシート部品３００の残余面１３７に流れガイド部１８０Ａ，１８０Ｂを形成して、第１実施形態のバルブシート部品１３０を完成した。この場合に限らず、バルブシート部品１３０の残余面１３７に流れガイド部１８０Ａ，１８０Ｂを形成したものを、外注するなどしてシート型成形品３２０として予め作成しておき、このシート型成形品３２０を使用するものであってよい。
【０２２４】
このように、第２実施形態のエンジンの製造方法では、比較エンジンの製造方法に対して、削り代付きシート準備工程＃１３とシート加工工程＃１４とが新たに追加されている。
【０２２５】
第２実施形態のエンジンの製造方法を用いることで、第１実施形態のエンジンを製造することができる。
【０２２６】
（第３実施形態）
第３実施形態もエンジンの製造方である。第３実施形態のエンジンの製造工程を図６８〜図７３に示す。図６８〜図７３は第２実施形態の図６２〜図６７と置き換わるものである。図６２〜図６７と同一部分に同一の符号を付している。
【０２２７】
第２実施形態では、削り代付きシート準備工程＃１３において削り代付きバルブシート部品３００を準備し、シート加工工程＃１４において５軸加工機を用いて機械加工することにより、バルブシート部品３００の残余面１３７に流れガイド部１８０Ａ，１８０Ｂを形成して、第１実施形態のバルブシート部品１３０を完成させた。一方、第３実施形態は、削り代付きバルブシート部品３００に加えて、吸気ポート下流端部４２にも削り代を設けておく。そして、削り代付きバルブシート部品３００を下穴に圧入した状態で、バルブシート部品３００の残余面１３７と吸気ポート下流端部４２を同時に削って、吸気ポートの有りたい姿を実現するものである。
【０２２８】
具体的に説明すると、第３実施形態のエンジンの製造方法は、ポート形成工程＃３１、下穴加工工程＃３２、シート圧入工程＃３３、シート・ポート同時加工工程＃３４、フェース加工工程＃３５の５つの工程からなる。このうち、下穴加工工程＃３２、フェース加工工程＃３５の２つの工程は第２実施形態の下穴加工工程＃１２、フェース加工工程＃１６と同様であるので、その説明を省略する。
【０２２９】
第２実施形態と異なるのは、ポート形成工程＃３１、シート圧入工程＃３３、シート・ポート同時加工工程＃３４の３つである。まず、ポート形成工程＃３１では、吸気ポート端部に削り代を残した吸気ポート４０を鋳造によって形成する。
【０２３０】
次に、シート圧入工程＃３３では、削り代付きバルブシート部品３００をそのまま下穴に圧入する。この場合にも、削り代付きバルブシート部品３００は回転対称の形状でないので、残余面左側部位１３７ｃがバルブシート直上部第１ポート壁４４の直下にくるように、あるいは残余面右側部位１３７ｄがバルブシート直上部第２ポート壁４６の直下にくるように削り代付きバルブシート部品３００を配置する。
【０２３１】
次に、シート・ポート同時加工工程＃３４では、５軸加工機のボールカッター３１０を用いて、削り代付きバルブシート部品３００の残余面１３７を切削加工する。これによって、バルブシート直上第１ポート壁４４の代用壁としての残余面左側部位１３７ｃ、バルブシート直上第２ポート壁４６の代用壁としての残余面右側部位１３７ｄ、流れガイド部１８０Ａ，１８０Ｂの全てを形成することで、第１実施形態のバルブシート部品１３０を完成する。
【０２３２】
さらに、ボールカッター３１０を吸気ポート下流端部まで移動し、ボールカッター３１０を用いて、有りたい姿の吸気ポート下流端部の形状となるまで吸気ポート下流端部４２を切削加工することで、第１実施形態の吸気ポート下流端部４２を完成する。
【０２３３】
ボールカッター３１０を用いて吸気ポート下流端部４２を切削加工する範囲は、図７３に示したように、バルブシート部品から所定の範囲とする。なお、この範囲に限定されるものでない。最終的には適合によって、どの範囲を切削加工するかを定めればよい。
【０２３４】
ボールカッター３１０を用いてバルブシート部品の残余面１３７及び吸気ポート下流端部４２を同時に切削加工する理由は次の通りである。すなわち、吸気ポート４０が形成されるシリンダヘッドやバルブシート部品には製造バラツキが存在する。このため、残余面１３７に流れガイド部１８０Ａ，１８０Ｂを形成したバルブシート部品１３０を圧入したとき、内周面の上流端と吸気ポート下流端部４２との間に段差やずれが生じ得る。
【０２３５】
例えば、残余面左側部位１３７ｃの上流側端とバルブシート直上部第１ポート壁４４との間に段差やズレが生じるときには、これらの段差やズレによって、バルブシート直上部第１ポート壁４４にガイドされる吸入空気の流れが乱される。流れが乱されることで流れのエネルギーが失われると、その分タンブル流が弱まる。
【０２３６】
また、残余面右側部位１３７ｄの上流側端とバルブシート直上部第２ポート壁４６との間に段差やズレが生じるときには、これらの段差やズレによって、バルブシート直上部第２ポート壁接続部４７から飛び出す吸入空気の流れ方向がバルブシート直上部第２ポート壁接続部４７によってガイドされる方向から外れたり、バルブシート直上部第２ポート壁接続部４７からの吸入空気の剥離が効率よく行われなくなったりする。
【０２３７】
一方、第３実施形態のエンジンの製造方法では、バルブシート部品を圧入した状態でバルシート部品の残余面１３７と吸気ポート下流端部４２を同時に切削加工するので、上記の段差やズレが生じようがない。このように、バルブシート部品の残余面１３７と吸気ポート下流端部４２を同時に切削加工する理由は、製造バラツキに伴って、バルブシート部品の残余面１３７と吸気ポート下流端部４２との間に生じ得る段差やズレを回避するためである。
【０２３８】
第３実施形態のエンジンの製造方法を用いることでも、第１実施形態のエンジンを製造することができる。さらに、第３実施形態では、バルシート部品の残余面１３７と吸気ポート下流端部４２を同時に切削加工することで、吸気ポートが形成されるシリンダヘッドやバルブシート部品に製造バラツキがあっても、吸気ポート下流端部４２とバルシート部品の残余面１３７との間の段差やズレをなくすことができる。
【符号の説明】
【０２３９】
１    エンジン
１１  シリンダ
１２  排気側シリンダ壁（排気側のシリンダ壁）
１５  ピストン
１５ａ  ピストン冠面
２６  吸気側ルーフ（ペントルーフの天井のうち吸気側のルーフ）
２７  排気側ルーフ（排気側のルーフ）
３０  燃焼室
３０ａ  排気側燃焼室（シリンダ中心より排気側の燃焼室）
４０  吸気ポート
４０ａ  吸気ポート上側壁（吸気ポートの上側壁）
４０ｂ  吸気ポート下側壁（吸気ポートの下側壁）
４０ｃ  吸気ポート下側壁接続部位
４１  バルブシート（第１バルブシート）
４２  吸気ポート下流端部
４３  第１ポート下流端部
４４  バルブシート直上部第１ポート壁（シリンダ中心側の第１バルブシートの直上部分の吸気ポート壁）
４５  第２ポート下流端部
４６  バルブシート直上部第２ポート壁（シリンダ中心と反対側の第１バルブシートの直上部分の吸気ポート壁）
４７  バルブシート直上部第２ポート壁接続部
５０  吸気バルブ
５１  バルブヘッド
５１ａ  シール面
５１ｂ  排気側バルブ傘裏部
６０  排気ポート
６１  バルブシート（第２バルブシート）
１３０  バルブシート部品
１３４  内周面
１３５  シート面
１３７  残余面
１３７ｃ  残余面左側部位
１３７ｄ  残余面右側部位
１３８  残余面第１部位
１３９  残余面第２部位
１４１，１４１  第１部位
１４２，１４２  第２部位
１４３  第３部位
１４４Ａ，１４４Ｂ  第４部位
１４５Ａ，１４５Ｂ  第４部位延長部
１４６Ａ，１４６Ｂ  第５部位
１４７Ａ，１４７Ｂ  第６部位
１４８Ａ，１４８Ｂ  第６部位延長部
１７１Ａ，１７１Ｂ  第１１部位
１７２Ａ，１７２Ｂ  第１２部位
１７３  第１３部位
１７４Ａ，１７４Ｂ  第１４部位
１７５Ａ，１７５Ｂ  第１５部位
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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【図５０】
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【図５１】
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【図５２】
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【図５３】
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【図５４】
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【図５５】
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【図５６】
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【図５７】
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【図５８】
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【図５９】
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【図６０】
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【図６１】
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【図６２】
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【図６３】
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【図６４】
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【図６５】
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【図６６】
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【図６７】
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【図６８】
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【図６９】
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【図７０】
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【図７１】
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【図７２】
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【図７３】
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