(57)【要約】【課題】吸気バルブによって分けられる吸気流の干渉を抑えてタンブル流を効率よく形成する。【解決手段】一つのシリンダ１１に対して二つの吸気ポート１３，１３が並べて設けられ、各吸気ポート１３はシリンダ１１内にタンブル流Ｔが形成されるように吸気を方向付けてシリンダ１１内に導くよう構成された内燃機関１０において、シリンダヘッド１７側が上となるようにシリンダ１１を向けたときの吸気ポート１３の上側の壁面２０のうち、各吸気ポート１３の並び方向の外側に位置する一方の壁部２０ａ、２０ａを、吸気ポート１３の並び方向内側に位置する他方の壁部２０ｂ，２０ｂよりも流れ方向に沿って大きな曲率で湾曲しつつシリンダ１１側に延びるように形成する。【選択図】　　　図４
2004144071.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダ内にタンブル流が形成されるように吸気を方向付けてシリンダ内に導く吸気ポートを備えた内燃機関であって、
シリンダヘッド側が上となるようにシリンダを向けたときの前記吸気ポートの上側の壁面が、当該吸気ポートの流れ方向を横断する方向に関して当該吸気ポートを開閉する吸気バルブの中心線の位置を挟んで左右に非対称に形成されていることを特徴とする内燃機関。
【請求項２】
前記上側の壁面を前記吸気バルブの中心線の位置を挟んで左右に一対の壁部に分けたとき、一方の壁部が他方の壁部よりも前記流れ方向に沿ってより大きな曲率で湾曲しつつシリンダ側に延びることにより、前記上側の壁面が非対称に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関。
【請求項３】
共通のシリンダに二つの吸気ポートが並べて設けられ、各吸気ポートの前記上側の壁面を、前記吸気バルブの中心線の位置を挟んで左右に一対の壁部に分けたとき、各吸気ポートの並び方向の外側に位置する一方の壁部が、吸気ポートの並び方向内側に位置する他方の壁部よりも前記流れ方向に沿って大きな曲率で湾曲しつつシリンダ側に延びることにより、前記上側の壁面が非対称に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関。
【請求項４】
前記吸気ポートの流れ方向を横断する断面上において、前記吸気バルブの中心線の方向に関する前記吸気ポートの幅が、前記吸気ポートの前記中心線と直交する方向の一端から他端に向かって漸次減少するように、前記上側の壁面を前記吸気ポートの下側の壁面に対して傾けたことにより、前記上側の壁面が非対称に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関。
【請求項５】
共通のシリンダに二つの吸気ポートが並べて設けられ、各吸気ポートの流れ方向を横断する断面上において、各吸気ポートの並び方向外側を前記一端とし、各吸気ポートの並び方向内側を前記他端として各吸気ポートの前記上側の壁面を前記下側の壁面に対して傾けたことを特徴とする請求項４に記載の内燃機関。
【請求項６】
前記吸気ポートの流れ方向を横断する断面上において前記吸気バルブの中心線と直交する方向に対する前記上側の壁面の傾きが、４°〜６°の範囲に設定されていることを特徴とする請求項４又は５に記載の内燃機関。
【請求項７】
前記吸気ポートが、前記吸気バルブの貫通位置よりも前記流れ方向の上流側において、前記吸気バルブの中心線の位置を境として隔壁により左右に分割されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の内燃機関。
【請求項８】
前記吸気ポートの下側の壁面が、当該吸気ポートの流れ方向を横断する方向に関して当該吸気ポートを開閉する吸気バルブの中心線の位置を挟んで左右に対称に形成されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の内燃機関。
【請求項９】
一つのシリンダに対して二つの吸気ポートが並べて設けられ、各吸気ポートはシリンダ内にタンブル流が形成されるように吸気を方向付けてシリンダ内に導くよう構成された内燃機関であって、
シリンダヘッド側が上となるようにシリンダを向けたときの前記吸気ポートの上側の壁面のうち、各吸気ポートの並び方向の外側に位置する一方の壁部が、吸気ポートの並び方向内側に位置する他方の壁部よりも前記流れ方向に沿って大きな曲率で湾曲しつつシリンダ側に延びていることを特徴とする内燃機関。
【請求項１０】
各吸気ポートが、吸気バルブの貫通位置よりも流れ方向の上流側において、前記吸気バルブの中心線の位置を境として隔壁により左右に分割されていることを特徴とする請求項９に記載の内燃機関。
【請求項１１】
一つのシリンダに対して二つの吸気ポートが並べて設けられ、各吸気ポートはシリンダ内にタンブル流が形成されるように吸気を方向付けてシリンダ内に導くよう構成された内燃機関であって、
シリンダヘッド側が上となるようにシリンダを向けたときの各吸気ポートの上側の壁面が、各吸気ポートの並び方向外側から各吸気ポートの並び方向内側に向かって、各吸気ポートの上下方向の幅が漸次減少するように、各吸気ポートの下側の壁面に対して傾いていることを特徴とする内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シリンダ内にタンブル流を形成するために好適な吸気ポートを備えた内燃機関に関する。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関における燃焼の改善策として、シリンダ内の吸気によりシリンダの軸線方向に沿って旋回するいわゆるタンブル流を形成することが有効とされ、そのタンブル流の形成に適した種々の吸気ポートの構造が提案されている。例えば、吸気ポートの上側の壁面の終端部に肉盛部を設けることにより、その肉盛部と吸気バルブとの隙間を通過する空気の流速を高めてタンブル流を強化した内燃機関が開示されている（特許文献１参照）。その他に、本発明に関連する先行技術として特許文献２が存在する。
【０００３】
【特許文献１】
特開平９−１８４４２４号公報
【特許文献２】
実開平７−４８３８号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の吸気ポートは、その流れ方向を横切る横断面上において吸気バルブの中心線を挟んで左右に対称に形成されている。そのため、図１９に示したように、各吸気ポートにおいて、吸気バルブ１を回り込むようにしてシリンダ２内に流入する二つのほぼ対称な吸気流３，３が生成され、これらの吸気流３，３がシリンダ２内で互いに干渉してタンブル流が弱められるおそれがあった。
【０００５】
そこで、本発明は、吸気バルブによって分けられる吸気流の干渉を抑えてタンブル流を効率よく形成することが可能な吸気ポートを備えた内燃機関を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の内燃機関は、シリンダ内にタンブル流が形成されるように吸気を方向付けてシリンダ内に導く吸気ポートを備えた内燃機関であって、シリンダヘッド側が上となるようにシリンダを向けたときの前記吸気ポートの上側の壁面が、当該吸気ポートの流れ方向を横断する方向に関して当該吸気ポートを開閉する吸気バルブの中心線の位置を挟んで左右に非対称に形成されることにより、上述した課題を解決する（請求項１）。
【０００７】
この発明によれば、吸気ポートの上側の壁面の非対称性に起因して、吸気バルブを回り込む２本の吸気流が非対称にシリンダに流入する。その結果、シリンダ内における吸気流の干渉が抑制され、タンブル流の形成作用がより強く発揮されてタンブル流が効率よく形成されるようになる。
【０００８】
本発明の内燃機関においては、前記上側の壁面を前記吸気バルブの中心線の位置を挟んで左右に一対の壁部に分けたとき、一方の壁部が他方の壁部よりも前記流れ方向に沿ってより大きな曲率で湾曲しつつシリンダ側に延びることにより、前記上側の壁面が非対称に形成されてもよい（請求項２）。
【０００９】
この場合には、一方の壁部に沿って導かれて吸気バルブの一方の側を回り込む吸気流がシリンダの中心線方向に大きく曲げられてシリンダ内に流入するのに対して、他方の壁部に沿って導かれる吸気流はシリンダの中心線方向に対してより大きな傾きを維持しつつ吸気バルブの他方の側を回り込んでシリンダに流入する。このように吸気流の方向がずれるので、シリンダ内における吸気流の干渉が抑えられる。そして、他方の壁部に沿って導かれた吸気流が排気ポート側のシリンダ壁に沿って下向きに方向付けられることにより、シリンダ内に正方向のタンブル流が形成される。さらに、一方の壁部に沿って導かれる吸気流により、タンブル流への影響を抑えつつシリンダ内への吸気流量を増加させることができる。
【００１０】
また、本発明の内燃機関において、共通のシリンダに二つの吸気ポートが並べて設けられている場合には、各吸気ポートの前記上側の壁面を前記吸気バルブの中心線の位置を挟んで左右に一対の壁部に分けたとき、各吸気ポートの並び方向の外側に位置する一方の壁部が、吸気ポートの並び方向内側に位置する他方の壁部よりも前記流れ方向に沿って大きな曲率で湾曲しつつシリンダ側に延びることにより、前記上側の壁面が非対称に形成されてもよい（請求項３）。この場合には、シリンダ壁の中心側に各吸気ポートの他方の壁部が位置するので、シリンダの中心側に流入した吸気流によって正タンブル流が形成される。シリンダ中心部の方が周辺部よりもシリンダ壁との摩擦の影響が小さくなる等、タンブル流の形成にとって都合がよく、従って、吸気ポートの並び方向の外側に他方の壁部を配置するよりも正タンブル流をより効率よく明確に形成することができる。なお、二つの吸気ポートが並んでいる限りは、同一のシリンダに対してさらに別の吸気ポートが設けられていても構わない。
【００１１】
本発明の内燃機関は、前記吸気ポートの流れ方向を横断する断面上において、前記吸気バルブの中心線の方向に関する前記吸気ポートの幅が、前記吸気ポートの前記中心線と直交する方向の一端から他端に向かって漸次減少するように、前記上側の壁面を前記吸気ポートの下側の壁面に対して傾けたことにより、前記上側の壁面が非対称に形成されてもよい（請求項４）。この場合、一端側と比較して他端側の上側の壁面と下側の壁面との間隔が狭くなるので、他端側からシリンダ内に流入する吸気流の流速が増加する。従って、他端側から流入した吸気流により強いタンブル流を形成することができる。また、吸気ポートの幅が他端側から一端側に漸次増加しているので、他端側からシリンダ内に導かれる吸気の流量を増加させることができる。
【００１２】
また、本発明の内燃機関は、共通のシリンダに二つの吸気ポートが並べて設けられ、各吸気ポートの流れ方向を横断する断面上において、各吸気ポートの並び方向外側を前記一端とし、各吸気ポートの並び方向内側を前記他端として各吸気ポートの前記上側の壁面を前記下側の壁面に対して傾けてもよい（請求項５）。この場合には、各吸気ポートの他端側がシリンダの中心部に位置するので、シリンダの中心部において強い正タンブル流を形成することができる。また、各吸気ポートの一端側はシリンダの周辺部に位置するので、タンブル流への影響を抑えつつ吸気流量を増加させることができる。なお、この内燃機関においても、二つの吸気ポートが並んでいる限りは、同一のシリンダに対してさらに別の吸気ポートが設けられていても構わない。
【００１３】
本発明の内燃機関においては、吸気ポートの上側の壁面に付される傾きが過度に小さいと本発明の効果が弱められ、傾きが過度に大きいと吸気ポートの上側の壁面と吸気バルブとの間の幅が狭められて通路面積が減少し、タンブル流が弱められる。従って、前記吸気ポートの流れ方向を横断する断面上において前記吸気バルブの中心線と直交する方向に対する前記上側の壁面の傾きが、４°〜６°の範囲に設定されていることが望ましい（請求項６）。
【００１４】
本発明の内燃機関においては、前記吸気ポートが、前記吸気バルブの貫通位置よりも前記流れ方向の上流側において前記吸気バルブの中心線の位置を境として隔壁により左右に分割されてもよい（請求項７）。この場合には、吸気ポートに導かれた吸気が、吸気バルブの貫通位置よりも上流側において一方の壁部に沿って流れる吸気流と他方の壁部に沿って流れる吸気流とに分けられる。このため、吸気と吸気バルブとの干渉によって発生する流れ抵抗を低減してシリンダ内に効率よく吸気を導くことができる。
【００１５】
本発明の内燃機関においては、前記吸気ポートの下側の壁面が、当該吸気ポートの流れ方向を横断する方向に関して当該吸気ポートを開閉する吸気バルブの中心線の位置を挟んで左右に対称に形成されてもよい（請求項８）。この場合には、下側の壁面が吸気流に与える影響が吸気ポートの横断方向に関して左右に対称に出現する。従って、上側の壁面を非対称に形成したことによる上記の効果が弱められるおそれがない。
【００１６】
本発明の他の内燃機関は、一つのシリンダに対して二つの吸気ポートが並べて設けられ、各吸気ポートはシリンダ内にタンブル流が形成されるように吸気を方向付けてシリンダ内に導くよう構成された内燃機関であって、シリンダヘッド側が上となるようにシリンダを向けたときの前記吸気ポートの上側の壁面のうち、各吸気ポートの並び方向の外側に位置する一方の壁部が、吸気ポートの並び方向内側に位置する他方の壁部よりも前記流れ方向に沿って大きな曲率で湾曲しつつシリンダ側に延びていることにより、上述した課題を解決する（請求項９）。
【００１７】
この内燃機関によれば、吸気ポートの一方の壁部に沿ってシリンダ内に導かれる吸気が、他方の壁部に沿ってシリンダ内に導かれる吸気よりもシリンダ中心線方向により大きく曲げられる。そして、他方の壁部は吸気ポートの並び方向内側に位置しているので、他方の壁部に沿って導かれる吸気は、一方の壁部に沿って導かれる吸気よりもシリンダの中心部により近い位置に流入する。従って、シリンダの中心部に導入される吸気流が排気ポート側のシリンダ壁によって下向きに方向付けられて正タンブル流が明確に形成される。各吸気ポートからシリンダ壁側に導入される吸気流はシリンダ中心線方向により大きく曲げられてシリンダ内に導入されるので、タンブル流を弱めないようにして吸気流を増加させることができる。
【００１８】
なお、この内燃機関においても、一つのシリンダに対して二つの吸気ポートが並んでいる限りは、同一のシリンダに対してさらに別の吸気ポートが設けられていても構わない。本発明の他の内燃機関においても、各吸気ポートが、吸気バルブの貫通位置よりも流れ方向の上流側において、前記吸気バルブの中心線の位置を境として隔壁により左右に分割されてもよい（請求項１０）。
【００１９】
本発明のさらに他の内燃機関は、一つのシリンダに対して二つの吸気ポートが並べて設けられ、各吸気ポートはシリンダ内にタンブル流が形成されるように吸気を方向付けてシリンダ内に導くよう構成された内燃機関であって、シリンダヘッド側が上となるようにシリンダを向けたときの各吸気ポートの上側の壁面が、各吸気ポートの並び方向外側から各吸気ポートの並び方向内側に向かって、各吸気ポートの上下方向の幅が漸次減少するように、各吸気ポートの下側の壁面に対して傾いていることにより、上述した課題を解決する（請求項１１）。
【００２０】
この内燃機関によれば、各吸気ポートの並び方向内側からシリンダ内に導かれる吸気は、各吸気ポートの並び方向外側から導かれる吸気よりも速い流速で流入する。従って、シリンダ中心部に強いタンブル流を形成することができる。また、各吸気ポートの並び方向外側の上下方向の幅が並び方向内側と比較して広いので、シリンダ中心部に形成されたタンブル流への影響を抑えつつ、吸気流量を増加させることができる。この内燃機関においても、一つのシリンダに対して二つの吸気ポートが並べて設けられている限りは、同一のシリンダに対してさらに別の吸気ポートが設けられていても構わない。
【００２１】
本発明において、上下及び左右の語は吸気ポートとシリンダ等の他の要素との間の位置関係や吸気ポート内の各部の相互間の位置関係を特定するために使用されるものであって、実際の使用時における内燃機関の向きを特定するものではない。
【００２２】
【発明の実施の形態】
（第１の実施形態）
図１〜図３は本発明の第１の実施形態に係る内燃機関の吸気ポートの構造を示し、図４はその吸気ポートが適用される内燃機関の要部を示す。図４から明らかなように、内燃機関１０は、シリンダ１１のほぼ中央に配置された点火プラグ１２を挟むようにして吸気ポート１３及び排気ポート１４がそれぞれ２本ずつ設けられ、各吸気ポート１３に１：１に対応付けて２本の吸気バルブ１５が設けられ、各排気ポート１４に１：１に対応付けて２本の排気バルブ１６が設けられた、いわゆる４バルブ式のガソリンエンジンとして構成されている。但し、本発明においてシリンダ１１の個数及びその配置は任意である。
【００２３】
図１は同一のシリンダ１１に対応付けられた２本の吸気ポート１３，１３を排気ポート１４側から見たときの輪郭を示したものであり、図２は図１のＩＩａ−ＩＩａ線及びＩＩｂ−ＩＩｂ線における吸気ポート１３の縦断面を示し、図３（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ図１のＩＩＩａ−ＩＩＩａ線、ＩＩＩｂ−ＩＩＩｂ線及びＩＩＩｃ−ＩＩＩｃ線における吸気ポート１３の流れ方向を横切る横断面を示している。
【００２４】
図１及び図２から明らかなように、吸気ポート１３，１３はシリンダ１１の側方からシリンダ１１に向かって互いに平行に延びており、その終端部においてシリンダ１１の中心線ＣＣの方向に曲げられてシリンダ１１への開口部（バルブシート部）に達している。各吸気ポート１３の湾曲部分には吸気バルブ１５がそのステム１５ａ（図４）の軸線方向に摺動自在に挿入されるバルブ案内部１８が設けられている。吸気ポート１３における吸気の流れ方向と横断する方向に関して、バルブ案内部１８に取り付けられる吸気バルブ１５の中心線（以下、バルブ中心線と呼ぶ。）ＶＣの位置は、吸気ポート１３の左右方向の中心と一致する。なお、バルブ中心線ＶＣはステム１５ａの軸線と一致する。
【００２５】
図３（ａ）から明らかなように、バルブ案内部１８よりも上流側において各吸気ポート１３はバルブ中心線ＶＣに関して左右対称に形成されている。しかしながら、図３（ｂ）及び（ｃ）から明らかなように、バルブ案内部１８の近傍においてはバルブ中心線ＶＣに対して吸気ポート１３は左右非対称である。詳しくは、吸気ポート１３を上下の壁面２０，２１に二分したとき、下側の壁面２１はバルブ中心線ＶＣに対して左右対称に形成されているが、上側の壁面２０はバルブ中心線ＶＣに対して左右非対称に形成されている。その非対称性は、上側の壁面２０をバルブ中心線ＶＣに対して左右に一対の壁部２０ａ、２０ｂに分けたとき、吸気ポート１３，１３の並び方向（図１の左右方向）に関して内側に位置する壁部２０ｂ、２０ｂを外側に位置する壁部２０ａ、２０ａよりも下側の壁面２１に向かって突出させることにより実現される。壁部２０ｂの突出部分は図１にハッチング領域２２で示すようにバルブ案内部１８の近傍からシリンダ開口部までの吸気ポート終端部に設けられる。これにより、図２（ａ）、（ｂ）に示すように、各吸気ポート１３，１３の並び方向の外側に位置する一方の壁部２０ａが、吸気ポート１３，１３の並び方向内側に位置する他方の壁部２０ｂよりも吸気ポート１３の流れ方向に沿って大きな曲率で湾曲しつつシリンダ１１側に延びるように両壁部２０ａ、２０ｂの形状が差別化される。換言すれば、吸気ポート１３の上側の壁面２０の壁部２０ａに与えられた湾曲形状を、壁部２０ｂにおいてはその湾曲が小さくなるように突出させてポート形状をより直線に近付けている。なお、図２は図１の右側の吸気ポート１３のみを示すが、図１の左側の吸気ポート１３は右側の吸気ポート１３に対して左右対称である。
以上の構成によれば、図２（ａ）に示すように、吸気ポート１３の並び方向に関して外側の壁部２０ａに沿って導かれる吸気流Ａは吸気ポート１３の湾曲に従ってシリンダ中心線ＣＣの方向により大きく曲げられつつ吸気バルブ１５の外側（図２において手前側）を回り込んでシリンダ１１に流入する。これに対して、図２（ｂ）に示すように、吸気ポート１３の並び方向に関して内側の壁部２０ｂに沿って導かれる吸気流Ｂはシリンダ中心線ＣＣに対してより大きな傾斜を維持しつつ、吸気バルブ１５の内側（図２において奥側）を回り込んでシリンダ１１内に比較的直線的に流入する。このように吸気流Ａ，Ｂが互いに異なる方向に向けられた状態でシリンダ１１内に流入するので、吸気流Ａ，Ｂのシリンダ１１内における干渉が抑制される。そして、図４にも示したように、吸気流Ｂが排気ポート１４側のシリンダ壁１１ａに沿って下向きに方向付けられ、その流れがピストン１９上で反転してシリンダ１１内の中心部に正方向のタンブル流Ｔが明確に形成される。壁部２０ａ側からの吸気流Ａはタンブル流Ｔよりもシリンダ１１の周辺部をピストン１９側に向かって流れるため、吸気流Ａがタンブル流Ｔを弱めるように作用するおそれも少ない。従って、タンブル流Ｔが効率よく形成されるとともに、吸気流Ａを利用してシリンダ１１内への吸気流量を増加させることができる。但し、吸気流Ａによって逆方向のタンブル流が形成されないように壁部２０ａの湾曲を定めることが望ましい。
【００２６】
本実施形態では、吸気ポート１３の下側の壁面２１をバルブ中心線ＶＣに対して対称に形成したので、上側の壁面２０の壁部２０ａ、２０ｂを差別化したことによる効果が下側の壁面２１の影響で損なわれるおそれもない。
【００２７】
（第２の実施形態）
図５及び図６は本発明の第２の実施形態の構造を示している。なお、本実施形態も図４と同様の４バルブ式のガソリンエンジンを対象とする。図５は同一のシリンダ１１に対応付けられた２本の吸気ポート１３，１３を排気ポート１４側から見たときの輪郭を示し、図６（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ図５のＶＩａ−ＶＩａ線、ＶＩｂ−ＶＩｂ線及びＶＩｃ−ＶＩｃ線における吸気ポート１３の流れ方向を横切る横断面を示している。なお、図５のＩＩａ−ＩＩａ線及びＩＩｂ−ＩＩｂ線における吸気ポート１３の縦断は図２（ａ）、（ｂ）とそれぞれ同様である。また、図５及び図６において図１〜図４と共通する部分には同一符号を付してある。
【００２８】
図５及び図６に示すように、本実施形態では各吸気ポート１３がバルブ案内部１８（吸気バルブの貫通位置）よりも上流側において隔壁３０により左右に分割されている。これにより、吸気ポート１３の上下の壁面２０，２１がバルブ中心線ＶＣに対して左右一対の壁部２０ａ、２０ｂ、２１ａ、２１ｂにそれぞれ分割されている。
【００２９】
そして、図６（ａ）から明らかなように、バルブ案内部１８よりも上流側において各吸気ポート１３はバルブ中心線ＶＣに関して左右対称に形成されているが、図６（ｂ）及び（ｃ）から明らかなように、バルブ案内部１８の近傍においてはバルブ中心線ＶＣに対して上側の壁面２０が左右非対称に形成され、下側の壁面２１は左右対称に形成されている。上側の壁面２０の非対称性は、吸気ポート１３，１３の並び方向に関して内側に位置する壁部２０ｂ、２０ｂを外側に位置する壁部２０ａ、２０ａよりも下側の壁面２１に向かって突出させることにより実現される。壁部２０ｂの突出部分は図５にハッチング領域２２で示すようにバルブ案内部１８の近傍からシリンダ開口部までの吸気ポート終端部に設けられる。これにより、図２（ａ）、（ｂ）に示した場合と同様に、各吸気ポート１３，１３の並び方向の外側に位置する一方の壁部２０ａが、吸気ポート１３，１３の並び方向内側に位置する他方の壁部２０ｂよりも吸気ポート１３の流れ方向に沿って大きな曲率で湾曲しつつシリンダ１１側に延びるように両壁部２０ａ、２０ｂの形状が差別化される。換言すれば、吸気ポート１３の上側の壁面２０の壁部２０ａに与えられた湾曲形状を、壁部２０ｂにおいてはその湾曲が小さくなるように突出させてポート形状をより直線に近付けている。
【００３０】
以上のように、本実施形態においても、吸気ポート１３の上側の壁面２０がバルブ中心線ＶＣに関して左右非対称に形成されているので、第１の実施形態と同様に吸気バルブ１５を回り込む吸気流Ａ，Ｂ（図２及び図４参照）の干渉を抑え、内側の壁部２０ｂに沿って導かれる吸気流Ｂによりタンブル流Ｔを明確に形成しつつ、外側の壁部２０ａに沿って導かれる吸気流Ａによりタンブル流Ｔをなるべく損なわないようにしてシリンダ１１内への吸気流量を増加させることができる。
【００３１】
さらに、本実施形態においては、隔壁３０によって各吸気ポート１３を吸気バルブ１５の貫通位置よりも上流側から分割しているので、図７（ａ）に矢印で吸気の流れを示したように吸気流Ａ，Ｂが吸気バルブ１５よりも上流で分かれる。従って、図７（ｂ）に示すように隔壁３０を省略した場合と比較して、バルブステム１５ａとの干渉による吸気の乱れが減少して流れ抵抗が小さくなる。この結果、吸気流Ａによるタンブル流の形成作用と、吸気流Ｂによる吸気流量の増加作用とをさらに向上させることができる。
【００３２】
なお、本実施形態においても、吸気流Ａによって逆方向のタンブル流が形成されないように壁部２０ａの湾曲を定めることが望ましい。吸気バルブ１５の貫通位置から上流側への隔壁３０の長さは吸気ポート１３や吸気バルブ１５の形状や寸法に応じて適宜に定めてよい。
【００３３】
以上の実施形態では吸気ポート１３の並び方向に関して内側に位置する壁部２０ｂを突出させて上側の壁面２０を左右非対称に形成したが吸気ポート１３の並び方向に関して外側の壁部２０ａを突出させてもよい。第１の実施形態において外側の壁部２０ａを突出させた変形例を図８及び図９に、第２の実施形態において外側の壁部２０ａを突出させた変形例を図１０及び図１１にそれぞれ示す。なお、図９（ａ）〜（ｃ）はそれぞれそれぞれ図８のＩＸａ−ＩＸａ線、ＩＸｂ−ＩＸｂ線及びＩＸｃ−ＩＸｃ線における吸気ポート１３の流れ方向を横切る横断面であり、図８のＩＩａ−ＩＩａ線及びＩＩｂ−ＩＩｂ線における吸気ポート１３の縦断は図２（ａ）、（ｂ）において参照符号２０ａ，２０ｂを入れ替えたものと同様である。また、図１１（ａ）〜（ｃ）はそれぞれそれぞれ図１０のＸＩａ−ＸＩａ線、ＸＩｂ−ＸＩｂ線及びＸＩｃ−ＸＩｃ線における吸気ポート１３の流れ方向を横切る横断面であり、図１０のＩＩａ−ＩＩａ線及びＩＩｂ−ＩＩｂ線における吸気ポート１３の縦断は図２（ａ）、（ｂ）において参照符号２０ａ，２０ｂを入れ替えたものと同様である。
【００３４】
（第３の実施形態）
図１２〜図１４は本発明の第３の実施形態に係る吸気ポートの構造を示している。なお、本実施形態も図４と同様に４バルブ式のガソリンエンジンを対象とする。図１２は同一のシリンダ１１に対応付けられた２本の吸気ポート１３、１３を排気ポート１４側から見たときの輪郭を示している。図１３（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ図１２のＸＩＩＩａ―ＸＩＩＩａ線、ＸＩＩＩｂ―ＸＩＩＩｂ線及びＸＩＩＩｃ―ＸＩＩＩｃ線における吸気ポート１３の流れ方向を横切る横断面を示している。図１４は、２本の吸気ポート１３、１３に対応付けられた単一のシリンダ１１をシリンダヘッド１７（図２参照）側から見たときの輪郭を示している。また、図１２〜図１４において図１〜図４と共通する部分には同一符号を付してある。
【００３５】
本実施形態では、図１３（ｂ）に示すように、バルブ案内部１８よりも上流側において各吸気ポート１３がバルブ中心線ＶＣに関して左右対称に形成されている。一方、図１３（ｃ）から明らかなように、バルブ案内部１８の下流側においては上側の壁面２０が左右非対称に形成され、下側の壁面２１は左右対称に形成されている。上側の壁面２０の非対称性は、各吸気ポート１３の流れ方向を横断する断面上において吸気ポート１３の上下方向の幅が、各吸気ポート１３の並び方向外側の一端から各吸気ポート１３の並び方向内側の他端に向かって漸次減少するように、バルブ中心線ＶＣと直交する吸気ポートの左右方向に関して上側の壁面２０を一定の角度θで傾けることにより実現されている。
【００３６】
図１５は、傾斜角度θを変化させた場合におけるシリンダ内への吸気流量とタンブル比との関係を示している。なお、タンブル比とは、タンブル流の回転速度とエンジンの回転速度との比をあらわしている。図１５から明らかなように、タンブル比は５°付近でピークを示し、傾斜角θが５°から増加又は減少するほどタンブル比も減少している。従って、強いタンブル流を形成しつつ、シリンダ内への吸気流量を増加させるには傾斜角度θを４°〜６°の範囲に、好ましくは５°に設定するとよい。
【００３７】
一方、図１６に示したように、各吸気ポート１３の左右方向の幅Ｗ１は、バルブ案内部１８より下流側において吸気ポート１３に連なっているバルブシート２２のスロート部２２ａの幅Ｗ２よりも大きく設けられている。また、図１４から明らかなように、各吸気ポート１３からシリンダ１１に向かう吸気流Ａがシリンダ壁１１ａの湾曲に沿って排気ポート１４側へ流れるように、各吸気ポート１３の並び方向外側の一端側の壁面１３ａには外側に向かって膨らみが付されている。
【００３８】
なお、図１２のＩＩａ−ＩＩａ線及びＩＩｂ−ＩＩｂ線における吸気ポート１３の縦断面形状は図２（ａ）、（ｂ）に示した形状とそれぞれ等しい。つまり、本実施形態において、各吸気ポート１３の上側の壁面２０の曲率は、吸気ポート１３の並び方向外側から並び方向内側へ向かうほど漸次小さくなっている。そのため、吸気流Ａはシリンダ１１の中心線ＣＣの方向に曲げられつつシリンダ１１内に導かれ、吸気流Ｂはシリンダ中心線ＣＣに対してより大きな傾斜を維持した状態でシリンダ１１内に導かれる。
【００３９】
以上のように、本実施形態においても、各吸気ポート１３の上側の壁面２０をバルブ中心線ＶＣに関して左右非対称に形成したので、吸気流Ａ、Ｂの干渉を抑えることができる。また、上側の壁面２０は、吸気ポート１３の上下方向の幅が各吸気ポート１３の並び方内側から外側へ漸次増加するように傾斜しているので、吸気流Ｂにより強いタンブルを形成しつつ、吸気流Ａの流量を増加させることができる。本実施形態においては、吸気流Ａがシリンダ壁１１ａに沿って排気ポート１４側へ流れるように吸気ポート１３の並び方向外側の壁１３ａが膨らんでいるので、吸気流Ａの流入抵抗を低減させ、吸気流Ａの流量をさらに増加させることができる。
【００４０】
本実施形態においても、各吸気ポート１３の吸気バルブ１５の貫通位置よりも上流側を隔壁３０により分割し、吸気バルブ１５よりも上流側で吸気を分けてもよい。この場合、バルブステム１５ａと吸気との干渉が抑制できるので、タンブル流の形成作用及び吸気流量の増加作用をそれぞれ向上させることができる。
【００４１】
なお、上述した各実施形態では、シリンダヘッド１７側が上となるようにシリンダ１１を向けた状態を基準として吸気ポート１３の形状を説明したが、実際の使用時における内燃機関１０の向きは図示の形態に限定されない。
【００４２】
図１７（ａ）及び図１８（ａ）は上述した第１の実施形態の吸気ポート１３における吸気の流れをコンピュータによりシミュレーションした結果を示し、図１７（ｂ）及び図１８（ｂ）は比較例としての従来の左右対称の吸気ポートにおける吸気の流れを同一条件でシミュレーションした結果を示している。図１７（ａ）、（ｂ）は吸気バルブの付近の吸気の様子を矢印の集合で示しており、矢印が密集するほど流れが強いことを表している。また、図１８（ａ）、（ｂ）は吸気ポートの上下方向に関して幾つかの代表位置を設定し、各代表位置を通過した吸気のシリンダ内における流れをシミュレーションした結果を示している。図１７（ｂ）から明らかなように、比較例では吸気バルブの両側を回り込んだ吸気流Ａ，Ｂが排気ポートの下方の位置Ｐで干渉している。これに対して、図１８（ａ）に示したように、本発明では排気ポートの下方には吸気バルブの内側を回り込んだ吸気流Ｂのみが明確に認められ、吸気バルブの外側を回り込んだ吸気流Ａは排気ポートの下方には殆ど達していない。そのため、図１８（ａ）、（ｂ）から明らかなように、本発明ではシリンダ内に正タンブル流が明確に形成されるのに対して、比較例ではシリンダ内に吸気流が乱れ、正タンブル流が弱められている。
【００４３】
本発明は上述した実施形態に限定されることなく、種々の形態にて実施してよい。例えば一つのシリンダに対して吸気ポートが一つ又は三つ以上設けられる場合にも本発明の吸気ポートの構造は適用可能である。例えば一シリンダに対して三つの吸気ポートが設けられる場合には外側の二つの吸気ポートを本発明に従って形成し、中央の吸気ポートは吸気バルブの中心線に対して左右対称に形成してもよい。
【００４４】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明によれば、吸気ポートの上側の壁面を吸気バルブの中心線の位置を挟んで左右に非対称性に形成したので、吸気バルブを回り込む２本の吸気流を非対称にシリンダに流入させてシリンダ内における吸気流の干渉を抑制することができる。従って、タンブル流の形成作用がより強く発揮されてタンブル流が効率よく形成される。また、タンブル流をなるべく損なわないようにして吸気流量を向上させることができる。特に二つの吸気ポートが並べて設けられる場合において、吸気ポートの上側の壁面のうち吸気ポートの並び方向外側の壁部を内側の壁部よりも大きな曲率で湾曲させつつシリンダ側に延ばした場合には、シリンダの中心部にて効率よく正方向のタンブル流を形成し、かつシリンダ壁側ではそのタンブル流を損なわないようにして吸気流量を増加させることができて好都合である。吸気バルブの貫通位置よりも上流側において吸気ポートを隔壁により分割した場合にはさらに効率よくタンブル流を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態において同一のシリンダに対応付けて設けられる２本の吸気ポートを同一シリンダに対する排気ポート側から見たときの輪郭を示す図。
【図２】吸気ポートの流れ方向に沿った縦断面図。
【図３】第１の実施形態における吸気ポートの流れ方向を横切る横断面図。
【図４】本発明の吸気ポートが適用される内燃機関の要部を示す斜視図。
【図５】本発明の第２の実施形態において同一のシリンダに対応付けて設けられる２本の吸気ポートを同一シリンダに対する排気ポート側から見たときの輪郭を示す図。
【図６】第２の実施形態における吸気ポートの流れ方向を横切る横断面図。
【図７】図５の隔壁による効果を示す図。
【図８】第１の実施形態に対する変形例を図１に対応して示す図。
【図９】図８の吸気ポートの流れ方向を横切る横断面図。
【図１０】第２の実施形態に対する変形例を図５に対応して示す図。
【図１１】図１０の吸気ポートの流れ方向を横切る横断面図。
【図１２】本発明の第３の実施形態において同一のシリンダに対応付けて設けられる２本の吸気ポートを同一シリンダに対する排気ポート側から見たときの輪郭を示す図。
【図１３】第３の実施形態における吸気ポートの流れ方向を横切る横断面図。
【図１４】第３の実施形態において同一のシリンダに対応付けて設けられる２本の吸気ポートをシリンダヘッド側から見たときの輪郭を示す図。
【図１５】吸気ポートの壁面の傾斜角を変化させた場合におけるシリンダ内への吸気流量とタンブル比との関係を示す図。
【図１６】第３の実施形態において吸気ポートに連なるバルブシートのスロート部の断面を示す図。
【図１７】第１の実施形態の吸気ポートを利用した場合の吸気バルブ付近における吸気の流れをコンピュータによりシミュレーションした結果をその比較例ととともに示す図。
【図１８】第１の実施形態の吸気ポートを利用した場合のシリンダ内における吸気の流れをコンピュータによりシミュレーションした結果をその比較例ととともに示す図。
【図１９】従来の吸気ポートにおける問題点を示す図。
【符号の説明】
１０　内燃機関
１１　シリンダ
１１ａ　シリンダ壁
１２　点火プラグ
１３　吸気ポート
１４　排気ポート
１５　吸気バルブ
１５ａ　バルブステム
１６　排気バルブ
１７　シリンダヘッド
１８　バルブ案内部
１９　ピストン
２０　吸気ポートの上側の壁面
２０ａ，２０ｂ　上側の壁面の壁部
２１　下側の壁面
３０　隔壁
Ａ，Ｂ　吸気流
ＣＣ　シリンダ中心線
Ｔ　タンブル流
ＶＣ　バルブ中心線
【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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