(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
往復動するピストンを有するシリンダ室と、吸気路及び排気路を有するシリンダヘッドと、を備え、前記吸気路には吸気用バルブが配設されるとともに前記排気路には排気用バルブが配設され、前記吸気用バルブ及び前記排気用バルブは、それぞれ一部に開口部を有して回動可能な外バルブと内バルブとを備えて二重管構造に形成される内燃機関において、前記シリンダ室に送給する吸気を整流させて吸気効率を向上させる内燃機関の吸気の整流方法であって、
前記シリンダ室の上方に配置される前記シリンダヘッドの吸気路に、可撓性を有する導入板を前記吸気路の少なくとも１方向以上となる位置に設け、
前記吸気路を開閉する前記吸気用バルブ内に、前記吸気を前記シリンダ室に送給案内するための案内板が空気流に沿って配設されて、前記吸気を整流させて滑らかに前記シリンダ室内へ導入することを特徴とする内燃機関の吸気の整流方法。
【請求項２】
往復動するピストンを有するシリンダ室と、吸気路及び排気路を有するシリンダヘッドと、を備え、前記吸気路には吸気用バルブが配設されるとともに前記排気路には排気用バルブが配設され、前記吸気用バルブ及び前記排気用バルブは、それぞれ一部に開口部を有して回動可能な外バルブと内バルブとを備えて二重管構造に形成される内燃機関において、前記シリンダ室に送給する吸気を整流させて吸気効率を向上させる内燃機関の吸気の整流構造であって、
前記シリンダ室の上方に配置される前記シリンダヘッドの吸気路に、可撓性を有する導入板を前記吸気路の少なくとも１方向以上となる位置に設け、
前記吸気路を開閉する前記吸気用バルブ内に、前記吸気を前記シリンダ室に送給案内するための案内板が空気流に沿って配設されて、前記吸気を整流させて滑らかに前記シリンダ室内へ導入することを特徴とする内燃機関の吸気の整流構造。
【請求項３】
前記吸気路は、前記吸気用バルブの下方通路が前記シリンダ室の円周方向に沿って傾斜して形成されていることを特徴とする請求項２記載の内燃機関の吸気の整流構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ピストン往復動型内燃機関の吸気行程における、吸気流を整流させて吸気効率を向上させる内燃機関の吸気の整流方法とその構造の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンの吸気効率を上げる方法としては、一般的に吸気路の断面積を大きくして、吸気路壁面の面積が最小となる円形にすることで吸気抵抗を小さくする方法が行われてきた。また、吸気路にリード弁を用いて吸気流を制御する方法が特許文献１によって開示されていた。さらに、吸気渦流をタンブル流・スワール流にして燃焼改善する方法等も考えられており、タンブル流を発生させるものは特許文献２によって知られ、スワール流を発生させるものとしては特許文献１によって知られていた。また、吸気バルブを二重管構造にして吸気効率を上げるものが特許文献３によって知られていた。
【０００３】
特許文献１は、スワール生成時にスワール流を安定して生成する目的で発明されたものであり、吸気制御弁の弁体にはスワール用切り欠きを形成する。横板状部材は、吸気制御弁の全閉状態において、スワール発生用切り欠きが作用することでスワール流を安定して生成することとなっていた。
【０００４】
特許文献２は、筒内噴射燃料噴射エンジンにおいて、高負荷運転時の吸入抵抗の増大や、噴射弁レイアウトの制約等の不具合を生じることなく効果的なタンブル流を発生させられる吸気制御装置であって、吸気バルブと吸気ポートの壁面との間の開口部を横切るように吸気バルブを中心として回動可能に整流板を設けるとともに、この整流板を運転状態に応じて回動させる整流板駆動機構を設けたものであった。
【０００５】
特許文献３は、本出願人が出願したものであり、動弁機構の吸排気効率及び点火効率を向上させるために、シリンダヘッドには、外バルブと内バルブとを有して二重の円筒形構造を構成する吸気バルブと排気バルブとを備えている。吸気バルブと排気バルブとをそれぞれ別々に回転駆動し、吸気バルブの弁開口部が円筒弁の円周上で４５度になる大きな弁開度となり、排気バルブの弁開口部が円筒弁の円周上で４５度になる大きな弁開度となっていた。これによって、従来の回転型バルブの弁開度最大が２２．５度であったものが２倍となり、吸気効率、排気効率を高めることができるようになっていた。
【特許文献１】特開２００６−７７５９０公報
【特許文献２】特開平１０−３３１６４７号公報
【特許文献３】特開２００７−９７７７公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１に示されているスワール流を発生させる従来の方法では、弁体を作動させる吸気制御弁を動力にて駆動させなければならなかったので複雑な構成となってコストを高くすることとなっていた。また、特許文献２に示されているタンブル流を発生させる従来の方法では、整流板を回動させる整流板駆動機構を動力にて駆動させなければならなかったので、やはり、複雑な構成となってコストを高くすることとなっていた。
【０００７】
また、現在の内燃機関では、シリンダヘッド側において吸気・排気効率を向上させるため、あるいはバルブ質量を軽減してエンジンの許容回転数の上昇によって出力を向上させるために、吸気弁２個、排気弁２個のいわゆる４バルブ構造が主流となっている。そのため、吸気ポート・排気ポートはシリンダごとに各２本の複数となっている。特許文献１又は特許文献２では、その装置を吸気ポート１本に配設するのではその効果は小さくなるし吸気ポート２本の複数に配設しようとすると、その構造は複雑になり実際に配設することが困難となる。もし２本の複数の吸気ポートを配設したとしてもコストが極めて高いものとなってしまう。
【０００８】
また、吸気ポートにおいて、吸気流の操作をしてタンブル流・スワール流を発生させる方法を行った場合には、現在の内燃機関が採用するポペットバルブの傘部がその流れの障害物となって、満足できる吸気流の操作ができなかった。
【０００９】
特に、ポペットバルブの傘部が障害物になることに関しては、バルブが往復動する構成それ自体を見直す必要があった。特許文献３では、吸気バルブの内側バルブが、外側バルブの二分の一にて同一方向に回転させ弁開口面積の最大化を図ることであった。それは、従来から多数提案されていた回転型バルブは、開口部が円周上で２２．５度が弁開度でバルブタイミングの成立する最大の限度であったが、これを４５度と２倍とすることができて、吸気効率を上げることができることとなっていた。この特許文献３においては吸気流の方向操作することが新たな課題としてあげられることとなり、この構成を利用して更なる吸気効率を向上するとともに燃焼効率を向上するための新たな改良が求められていた。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、上述の課題を解決するものであり、容易な構成で廉価に構成するとともに、ピストン往復動型内燃機関の吸気行程における吸気流を操作して完全燃焼させることによって、省燃費や排気ガス浄化を図り、これによって地球環境を守るために自動車の排気ガス対策を図ることができる内燃機関の吸気の整流方法とその構造を提供することを目的とする。すなわち、
往復動するピストンを有するシリンダ室と、吸気路及び排気路を有するシリンダヘッドと、を備え、前記吸気路には吸気用バルブが配設されるとともに前記排気路には排気用バルブが配設され、前記吸気用バルブ及び前記排気用バルブは、それぞれ一部に開口部を有して回動可能な外バルブと内バルブとを備えて二重管構造に形成される内燃機関において、前記シリンダ室に送給する吸気を整流させて吸気効率を向上させる内燃機関の吸気の整流方法であって、前記シリンダ室の上方に配置される前記シリンダヘッドの吸気路に、可撓性を有する導入板を前記吸気路の少なくとも１方向以上となる位置に設け、前記吸気路を開閉する前記吸気用バルブ内に、前記吸気を前記シリンダ室に送給案内するための案内板が空気流に沿って配設されて、前記吸気を整流させて滑らかに前記シリンダ室内へ導入することを特徴とするものである。
【００１１】
請求項２記載の発明では、往復動するピストンを有するシリンダ室と、吸気路及び排気路を有するシリンダヘッドと、を備え、前記吸気路には吸気用バルブが配設されるとともに前記排気路には排気用バルブが配設され、前記吸気用バルブ及び前記排気用バルブは、それぞれ一部に開口部を有して回動可能な外バルブと内バルブとを備えて二重管構造に形成される内燃機関において、前記シリンダ室に送給する吸気を整流させて吸気効率を向上させる内燃機関の吸気の整流構造であって、前記シリンダ室の上方に配置される前記シリンダヘッドの吸気路に、可撓性を有する導入板を前記吸気路の少なくとも１方向以上となる位置に設け、前記吸気路を開閉する前記吸気用バルブ内に、前記吸気を前記シリンダ室に送給案内するための案内板が空気流に沿って配設されて、前記吸気を整流させて滑らかに前記シリンダ室内へ導入することを特徴とするものである。
【００１２】
請求項３記載の発明は、請求項２の発明に係るものであって、前記吸気路は、前記吸気用バルブの下方通路が前記シリンダ室の円周方向に沿って傾斜して形成されていることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の内燃機関の吸気の整流方法によれば、シリンダヘッドの吸気路に可撓性を有する導入板を設けることにより、吸気流はその導入板に沿って抵抗少なく沿面効果で滑らかにシリンダ室内へ流入することができる。それによって吸気効率が向上することから燃焼改善をすることができる。つまり、導入板を吸気路の壁面の一方向以上に設けることにより、吸気流が流入する際、吸気流の力によって導入板が撓む。導入板は反発力があり且つバルブ開口部の拡大・縮小に伴う吸気流量と、力の均衡した反発力で吸気の導入に障害となる渦流を抑制することになり吸気流を整流させる。そのため、吸気流を滑らかにしてシリンダ室に送ることができる。
【００１６】
本発明の内燃機関の吸気の整流方法によれば、吸気バルブに吸気流の流れに沿って案内板を設けることにより、吸気流は吸気バルブの軸方向への進入を防止することとなって、吸気バルブ内において乱流や剥離流を発生させない。そのため吸気流は整流され、吸気バルブの開口部内を滑らかに流れてシリンダ室内へ流入することができる。それによって吸気効率が向上することから燃焼改善をすることができる。つまり、案内板は吸気流に沿って配設されているから、吸気バルブ内の軸方向に流れず乱流又は剥離流等の発生を抑制することになり吸気流を整流させる。そのため、吸気流を滑らかにしてシリンダ室に送ることができる。
【００１７】
また、本発明の内燃機関における吸気の整流構造によれば、吸気バルブは二重管構造に構成されている。吸気路には、可撓性の導入板が配置されているから、吸気ポートから導入された吸気流は、導入板に導かれて流れることとなり、上述のように、滑らかに下流側に移動されることとなる。しかも導入板の配設は複雑な構造を必要としないことから廉価に構成することが可能となる。
【００１８】
また、吸気路内を通ってきた吸気流は吸気バルブの壁面に衝突することなく、バルブ内の開口部に配置された案内板を通ってシリンダ室内に流入する。そのため、吸気流の衝突で発生する乱流の障害を抑制し、吸気路内の吸気圧力を上げて吸気効率を向上させることができる。しかも案内板の配設は複雑な構成を必要としないことから廉価に構成することが可能となる。
【００１９】
また、本発明の内燃機関の吸気の整流方法によれば、吸気路における吸気バルブの下方通路を、シリンダ室の円周方向に沿って傾斜して形成することによってスワール渦流の発生を促進することができる。つまり、スワール渦流は、シリンダ室内の円周方向に沿って渦流を発生させるものであるから、吸気バルブからシリンダ室内に流れる吸気流はシリンダ室内の円周方向に向かうように流れることが効果的となる。そのため、吸気路における、吸気バルブの下流側に配置される下方通路をシリンダ室の円周方向に沿って傾斜して形成することによって、吸気流は傾斜した下方通路に沿って流れることによりシリンダ室内の円周方向に向かうこととなって、スワール渦流を促進することとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
次に、本発明による内燃機関における吸気路の整流構造の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２１】
図１は、４サイクルエンジンの吸気・排気構造を示すものであって、シリンダブロック１内に形成されたシリンダ室３にはクランクシャフトに軸支されたピストン５が上下動可能に配置され、シリンダブロック１の上部にはシリンダヘッド１０が配置されている。シリンダ室３の上部は主燃焼室４として形成されている。
【００２２】
また、図２〜４に示すように、ピストン５の上面には円弧状の凹状溝７がほぼ半周にわたって形成され、凹状溝７と平面上で対向する位置に凸状突起部８が形成されている。ピストン５の上面の外周縁部は平面上のリング面が形成され、リング面がスキッシュ面９として形成されている。凸状突起部８はスキッシュ面９より上方に突出した上端面５ａより突出して形成され、凹状溝７は上端面５ａからスキッシュ面９より低い位置に形成されている。また、凹状溝７は、図２及び図３中、時計方向に向かって徐々に浅くなるように形成されている。さらに、凸状突起部８の一端側には、凹状溝７の端部から延設する方向に沿って切欠面８ａが形成され、凹状溝７内で発生するタンブル渦流が上昇する際に、タンブル渦流が阻害されないように寸法設定している。
【００２３】
シリンダヘッド１０には、図１に示すように、吸気マニホールド１１から連接された吸気ポート１２ａを有する吸気路１２と排気マニホールド１３に連接された排気ポート１４ａを有する排気路１４とが形成されている。吸気路１２の直線状の中間位置には円筒形の吸気バルブ１５が配置され、排気路１４の直線状の中間位置には円筒形の排気バルブ１８が配置されている。吸気バルブ１５及び排気バルブ１８は、それぞれ外バルブ１６、１９、内バルブ１７、２０を有して二重管構造を形成している。吸気バルブ１５の外バルブ１６及び内バルブ１７にはそれぞれ細長状の開口部１６ａ及び１７ａが対称位置に一対形成され、排気バルブ１８の外バルブ１９及び内バルブ２０にはそれぞれ細長状の開口部１９ａ、２０ａが対称位置に一対形成されている。
【００２４】
また、吸気バルブ１５の下方には、吸気路１２における吸気バルブ１５から主燃焼室４への接続通路１２ｂに向かって、筒内燃料噴射ノズル２１と点火プラグ２２とが配置されている。接続通路１２ｂにおける点火プラグ２２に対向する部位は副燃焼室２３として形成されている。なお、図５に示すように、吸気バルブ１５の長手方向に沿って切断した断面図において、副燃焼室２３を含む接続通路１２ｂは、吸気バルブ１５の上方に形成される吸気路１２（上部通路１２ｃ）とはそれぞれ逆方向に傾斜して形成されている。そのため、吸気路１２は全体的に略くの字状に形成されることとなる。
【００２５】
なお、接続通路１２ｂはピストン５の上部に形成された凹状溝７の一端側に向ってシリンダ室３の円周方向に沿って傾斜されている。
【００２６】
一方、排気路１４における排気バルブ１８と主燃焼室４との間には接続通路１４ｂが形成されている。接続通路１４ｂはピストン５の凸状突起部８が挿入される凹状部２４として形成されている。凹状部２４の内周面と凸状突起部８の外周面との間には隙間が形成されている。
【００２７】
図５〜７に示すように、吸気路１２の内壁面には可撓性を有する第１、第２の導入板２５、２６が装着されている。吸気路１２は、細長矩形孔状に形成され、長手方向の一方の内壁面には第１の導入板２５が装着され、短手方向の一方の内壁面には第２の導入板２６が装着されている。吸気路１２の内壁面は短手方向の一方が湾曲状に形成され、第１の導入板２５は上端部で吸気路１２の内壁面に締結され、導入板２５の下部の一方側は湾曲状に形成された内壁面に沿って湾曲状に形成されている。また、導入板２５の下部が上端部に対して撓むことができるように配置されている。
【００２８】
第２の導入板２６は矩形板状に形成されるとともに、上端部で吸気路１２の内壁面に締結され、下部が上端部に対して撓むことができるように配置されている。
【００２９】
また、図５及び図８に示すように、吸気バルブ１５の内バルブ１７の開口部１７ａには上下両面が開口された案内筒体２７が挿入されている。案内筒体２７には、上下方向に並設する２枚の薄板状の案内板２７ａ、２７ｂが内部を仕切るように配置されている。
【００３０】
なお、図７に示すように、内バルブ１７に挿入された案内筒体２７の幅広側面と内バルブ１７の内壁面との間に形成される隙間は、冷却剤が通る冷却通路２８として形成される。冷却通路２８に冷媒と通すことによって、加熱した吸気バルブ１５を冷却することができる。
【００３１】
次に、上記のように構成された内燃機関の作用について図９乃至１５に基づいて説明する。
【００３２】
この内燃機関においては、吸気行程、圧縮行程、膨張行程、排気行程を順に行って１サイクルが行われ、ピストン５は各行程で上昇又は下降をする。また、吸気バルブ１５、排気バルブ１８は、各行程のタイミングに合わせてそれぞれの外バルブ１６、１９と内バルブ１７、２０とが回転して所定のタイミングで開口する。例えば、吸気バルブ１５においては、吸気行程においてピストン５がストロークの中位置にあるときに全開され、排気行程においてピストン５がストロークの中位置にあるときに全開するタイミングで外バルブ１６、１９と内バルブ１７、２０が回転される。なお、このバルブ構造においては、吸気バルブ１５の外バルブ１６と内バルブ１７とは同一の方向に回転されるとともに内バルブ１７は外バルブ１６に対して１／２回転で回転されている。また、排気バルブ１８の外バルブ１９と内バルブ２０とは同一の方向に回転されるとともに内バルブ２０は外バルブ１９に対して１／２回転で回転されている。
【００３３】
なお、エンジンの回転数の変化によって、内バルブ１７と外バルブ１６とは軸方向に沿って移動可能に構成されている。つまり、吸気行程において、エンジンの低回転時では、吸気流の量を少なくするために吸気バルブ１５の開口部（外バルブ１６の開口部１６ａと内バルブ１７の開口部１７ａによって形成される）１５ａを長さ方向に沿って狭く設定する。そのため内バルブ１７と外バルブ１６とは開口部１５ａを狭くする方向に軸方向に沿って移動する。また、エンジンの高回転時には、吸気流の量を多くするために吸気バルブ１５の開口部１５ａを長さ方向に沿って広く設定する。そのため、内バルブ１７と外バルブ１６とは開口部１５ａを広くする方向に軸方向に沿って移動する。
【００３４】
なお、以下の説明においては、第１の導入板２５、第２の導入板２６及び内バルブ１７に案内板２７ａ、２７ｂが設置されていない従来タイプと、第１の導入板２５、第２の導入板２６及び案内板２７ａ、２７ｂが設置されている本願発明の実施形態とを比較しながら説明する。
【００３５】
図９は、エンジンの低回転時における従来のタイプの吸気路１２の構造を示すものであり、吸気行程を示すものである。吸気行程においては、ピストン５のストローク中位置において、外バルブ１６の開口部１６ａと内バルブ１７の開口部１７ａを略一致させて吸気バルブ１５の開口部１５ａを形成している。
【００３６】
吸気路１２の周縁部に導入された吸気流のうち一部の吸気流Ｆ１は、図９中、外バルブ１６に対して右側に移動された内バルブ１７の外周壁面に衝突して撥ね返される。撥ね返された吸気流は渦巻くことによって乱流となる。別の吸気流Ｆ２は湾曲状の内壁面に沿って流れるが吸気流Ｆ１によって乱流となる。さらに、吸気バルブ１５の開口部１５ａを通って内バルブ１７内に流れた一部の吸気流Ｆ３は、内バルブ１７の内周壁面に当って撥ね返されて渦巻いて乱流を発生する。このように、吸気流Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３は吸気バルブ１５の内外で乱流を発生するから、シリンダ室３に向かって流れる吸気流が減少して燃焼効率を悪くする。
【００３７】
これに対して、本願発明の実施形態の場合、図１０に示すように、吸気流を吸気ポート１２ａから導入すると、吸気流Ｆは吸気路１２の内壁面に装着された第１の導入板２５及び第２の導入板２６に衝突し第１の導入板２５、第２の導入板２６を押圧して撓ませる。第１の導入板２５、第２の導入板２６はその反発力で吸気流Ｆを吸気路１２の中心側に向かうように案内することになる。これは、第１の導入板２５、第２の導入板２６が吸気流Ｆの流れ方向に沿って所定の長さを有して形成されているから、吸気流Ｆは第１の導入板２５、第２の導入板２６の沿面効果により吸気路１２の下流側中心に向かって滑らかに流れる。第１の導入板２５、第２の導入板２６で案内されて吸気路１２の下流側に流れた吸気流Ｆは、整流されて吸気バルブ１５の開口部１５ａから案内筒体２７の第１の案内板２７ａで仕切られた開口部を通ってシリンダ室３に向かう。吸気バルブ１５を通る吸気流Ｆは、渦巻くことがなく流れることから、流れてくる吸気流Ｆの略全部が接続通路１２ｂを通ってシリンダ室３内に供給されることとなる。
【００３８】
また、図１１は、エンジンの中回転時における吸気路１２の従来のタイプの構造を示すものであり、吸気路１２の周縁部に導入された一部の吸気流Ｆ１は、図１１中、外バルブ１６に対して左側に移動された内バルブ１７の外周壁面に衝突して撥ね返され渦巻くことによって乱流となり、別の吸気流Ｆ２は湾曲状の内壁面に沿って流れるが吸気流Ｆ１によって乱流となる。さらに、吸気バルブ１５の開口部１５ａを通って内バルブ１７内に流れた一部の吸気流Ｆ３は、内バルブ１７の内周壁面に当って撥ね返されて乱流となるとともに剥離流Ｆ４が発生する。このように、吸気流Ｆ１、Ｆ２，Ｆ３は吸気バルブ１５の内外で乱流や剥離流Ｆ４を発生するから、シリンダ室３に向かって流れる吸気流が減少して燃焼効率を悪くする。
【００３９】
これに対して、本願発明の実施形態の場合、図１２に示すように、第１の導入板２５、第２の導入板２６で案内されて吸気路１２の下流中心側に流れた吸気流Ｆは整流されて、吸気バルブ１５の開口部１５ａから案内筒体２７の第１の案内板２７ａ又は第２の案内板２７ｂで仕切られた開口部を通ってシリンダ室３に向かう。吸気バルブ１５を通る吸気流Ｆは、案内板２７ａ、２７ｂに衝突して吸気バルブ１５内の軸方向には流れないことから乱流や剥離流を発生しない。乱流や剥離流を発生しないことから、流れてくる吸気流Ｆの略全部が接続通路１２ｂを通ってシリンダ室３内に供給されることとなる。
【００４０】
エンジンの高回転時において、図５に示すように、第２の導入板２６は吸気流の力で吸気路１２の内壁面に向かって押圧される。第２の導入板２６がその反力で戻されることによって吸気流を吸気バルブ１５に向かって案内することになるから、障害物もなく乱流せずに滑らかに流れることとなる。
【００４１】
図１３は、従来のタイプの構成を示すものであり、吸気バルブ１５を径方向に沿って切断した断面図である。吸気バルブ１５の半開時において、吸気流Ｆ１が外バルブ１６の外周壁面に衝突して撥ね返されて渦巻くことによって乱流となり、吸気効率を阻害する状態を示している。これに対して、図１４は、本願発明の実施形態を示すものであるが、吸気路１２に流入した吸気流Ｆは、第１の導入板２５で吸気バルブ１５の開口部１５ａに案内されることで滑らかに吸気バルブ１５を通過して吸気路１２の下流に達することができる。
【００４２】
整流された空気流Ｆは、図１５に示すように、吸気バルブ１５から接続通路１２ｂ及び副燃焼室２３を通ってピストン５の上面に形成した凹状溝７に沿ってシリンダ室３内で渦巻き始める。この際、接続通路１２ｂ及び副燃焼室２３は、吸気バルブ１５から傾斜して形成されている。この傾斜は、図１５に示すように、ピストン５の凹状溝７に向かって形成されているから、接続通路１２ｂ、副燃焼室２３を通った吸気流は円弧状の凹状溝７に沿って流れることとなる。
【００４３】
そして、シリンダ室３内で円周方向に沿って渦巻くスワール渦流を発生させる。凹状溝７は凸状突起部８の切欠面に向かって徐々に浅くなるように形成されている。つまり、図１５中、凹状溝７は時計方向に徐々に浅くなっていることから、吸気バルブ１５を通ってきた吸気流Ｆが時計方向に回るスワール渦流と同時にシリンダ室３のシリンダヘッド１０に向かうタンブル渦流を発生させることとなる。
【００４４】
このタンブル渦流はピストン５の凸状突起部８の切欠面８ａによって凸状突起部８に阻害されることなく凹状溝７の切り上がり延長線に沿って上昇する。シリンダ室３内ではスワール渦流とタンブル渦流の２つの渦流によって空燃混合気の充分な攪拌が行われることとなる。
【００４５】
次に、ピストン５が上昇して圧縮行程に移行する。圧縮行程の後期においては、ピストン５が上昇してピストン５の凸状突起部８がシリンダヘッド１０の凹状部２４内に突入すると、凸状突起部８と排気バルブ１８の外バルブ１９との間及び凸状突起部８の側面の周りにスキッシュ流が発生する。同時にピストン５のスキッシュ面９とシリンダヘッド１０の下面との間にスキッシュ流が発生する。
【００４６】
スキッシュ流は圧縮された空燃混合気（圧縮ガスという）を強く攪拌することとなり、主燃焼室４内で攪拌された圧縮ガスは主燃焼室４内で燃料の気化が進むことになる。
【００４７】
圧縮行程の最終段階において、点火プラグ２２を点火することによって、副燃焼室２３にある濃い圧縮ガスを燃焼して火炎を噴射させ、主燃焼室４内の希薄な圧縮ガスを着火させる。この際、スキッシュ流で強く攪拌された圧縮ガスは燃料の気化が良好となって完全燃焼しやすくなる。また、火炎伝播も速く主燃焼室４内に広がり燃焼効率を向上することができる。
【００４８】
次に、膨張行程・排気行程を経て、１サイクルが終了する。
【００４９】
上述のように、実施形態の内燃機関では、二重管構造で構成する吸気バルブ１５と排気バルブ１８を備えた内燃機関の吸気路１２に、第１の導入板２５、第２の導入板２６を設けて、吸気流Ｆを円滑にして吸気バルブ１５側に送る。また、吸気バルブ１５には、案内板２７ａ、２７ｂで仕切られた開口部を有する案内筒体２７を挿入することから、整流された吸気流Ｆを整流した状態を維持してシリンダ室３内に送ることができる。ピストン５の頂部には凹状溝７が円周方向に沿って形成されているとともに、吸気流Ｆの流れに沿って徐々に浅くなるように形成されていることから、シリンダ室３内を円周方向に沿って回ることになり、スワール渦流とタンブル渦流の発生を促進させることとなる。
【００５０】
圧縮ガスは、スワール渦流の発生やスキッシュ流で強く攪拌されることによって燃料の気化が良好となって完全燃焼しやすくなる。また、火炎伝播も早く主燃焼室４内に広がり燃焼効率を向上することができる。
【００５１】
さらに、吸気バルブ１５の内バルブ１７内に挿入した案内筒体２７では、案内板２７ａ又は２７ｂと内バルブの内壁面に形成された冷却通路２８に冷媒を流通させることによって、使用時に加熱された吸気バルブ１５を冷却することができ、吸気バルブ１５の長期使用を可能とすることができる。排気バルブ１８も同様である。
【００５２】
なお、本発明の内燃機関では、上述の形態に限定するものではない。例えば、吸気路１２内に装着する第１の導入板２５、第２の導入板２６は、それぞれ対向する位置に２箇所ずつ設けてもよく、第１の導入板２５と第２の導入板２６を一体的に形成して二股状とし、それぞれ吸気路１２の長手方向と短手方向に配置するように設けてもよい。この場合、吸気流の力で容易に撓むことができるようにする。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の一形態による内燃機関を示す一部断面図である。
【図２】図１におけるピストンを示す平面図である。
【図３】同断面図である。
【図４】同斜視図である。
【図５】導入板と案内筒体を設けた吸気路の一部を示す断面図である。
【図６】同平面断面図である。
【図７】同、吸気バルブの軸方向と直交する方向で切断した断面図である。
【図８】案内筒体を吸気バルブに挿入する状態を示す分解斜視図である。
【図９】導入板及び案内筒体を設けない従来の構成による吸気流の乱流を示す一部断面図である。
【図１０】本発明による構成の吸気流の整流を示す一部断面図である。
【図１１】導入板及び案内筒体を設けない従来の構成による吸気流の乱流を示す一部断面図である。
【図１２】導入板及び案内筒体を設けない従来の構成による吸気流の乱流を示す一部断面図である。
【図１３】導入板及び案内筒体を設けない従来の構成による吸気流の乱流を示す一部断面図である。
【図１４】導入板及び案内筒体を設けない従来の構成による吸気流の乱流を示す一部断面図である。
【図１５】本発明による吸気流の整流状態を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００５４】
３、シリンダ室
４、主燃焼室
５、ピストン
７、凹状溝
８、凸状突起部（凸部）
１０、シリンダヘッド
１２、吸気路
１２ｂ、接続通路
１２ｃ、上部通路
１４、排気路
１５、吸気バルブ
１５ａ、開口部
１６、外バルブ
１６ａ、開口部
１７、内バルブ
１７ａ、開口部
１８、排気バルブ
１９、外バルブ
２０、内バルブ
２３、副燃焼室
２４、凹状部
２５、第１の導入板
２６、第２の導入板
２７、案内筒体
２７ａ、第１の案内板
２７ｂ、第２の案内板
【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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