(57)【要約】【課題】  吸気温度の上昇抑制効果が高く、耐久性に優れた内燃機関の吸気構造を提供する。【解決手段】  シリンダヘッド１内の吸気ポート２の内周面には、環状の溝８が長手方向に等間隔で複数個形成してある。環状の溝８はシリンダヘッド１側の吸気ポート２とインテークマニホールド５側の吸気通路１２の双方に跨って形成してある。環状の溝８は、燃料噴射弁６の燃料噴射領域Ｚ内にある吸気ポート２の上半部のみに形成してある一方、その他の領域では吸気ポート２の全体に亘って環状に形成してある。【選択図】  図２
2009236110.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダヘッドに吸気ポートを形成してなる内燃機関において、前記吸気ポートの内周面に、周方向に延びる溝を長手方向に間隔をおいて複数個形成した内燃機関の吸気構造であって、
前記各溝は、隣接する他の溝との間隔が幅の２倍よりも小さいことを特徴とする内燃機関の吸気構造。
【請求項２】
前記溝は、シリンダヘッドの吸気ポートの内周面と、前記吸気ポートと連通する吸気装置の吸気通路の内周面の双方に形成してあることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の吸気構造。
【請求項３】
前記溝は、燃料噴射弁の燃料噴射領域を除いて前記吸気ポートの内周面の略全体に形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の内燃機関の吸気構造。
【請求項４】
前記吸気ポート及び／又は前記吸気通路の内周面には、前記溝と交差して長手方向に延びるリブを形成してあることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の内燃機関の吸気構造。
【請求項５】
前記溝の直径を吸気ポートの直線部分でその軸芯と略直交させてあることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の内燃機関の吸気構造。
【請求項６】
前記溝は、吸気ポートの内周面であって、吸気バルブのバルブガイド挿入孔よりも燃焼室側の部分を除く略全体に形成してあることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の内燃機関の吸気構造。
【請求項７】
シリンダヘッドに排気ポートを形成してなる内燃機関において、前記排気ポートの内周面に、周方向に延びる溝を長手方向に間隔をおいて複数個形成した内燃機関の排気構造であって、
前記各溝は、隣接する他の溝との間隔が幅の２倍よりも小さいことを特徴とする内燃機関の排気構造。
【請求項８】
前記溝は、シリンダヘッドの排気ポートの内周面と、前記排気ポートと連通する排気装置の排気通路の内周面の双方に形成してあることを特徴とする請求項７に記載の内燃機関の排気構造。
【請求項９】
前記排気ポート及び／又は前記排気通路の内周面には、前記溝と交差して長手方向に延びるリブを形成してあることを特徴とする請求項７または請求項８に記載の内燃機関の排気構造。
【請求項１０】
前記溝の直径を排気ポートの直線部分でその軸芯と略直交させてあることを特徴とする請求項７から請求項９のいずれか１項に記載の内燃機関の排気構造。
【請求項１１】
前記溝は、排気ポートの内周面であって、排気バルブのバルブガイド挿入孔よりも燃焼室側の部分を除く略全体に形成してあることを特徴とする請求項７から請求項１０のいずれか１項に記載の内燃機関の吸気構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は内燃機関の吸気構造及び排気構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関においては、燃焼室内の吸気温度が低い程、耐ノック性を向上させることができ、これにより圧縮比を高くして熱効率を向上させることができる。しかし、吸気ポートはシリンダヘッドに形成されているため、シリンダヘッドからの熱伝達による吸気温度の上昇は避けられない。そこで、吸気ポートの内周面に樹脂コーティング層を設けて吸気通路を断熱した構造が提案されている（特許文献１参照）。また、シリンダヘッドの吸気ポートの開口部を大径にし、そこに熱伝達率が低い材料からなる断熱スリーブを配置して、このスリーブに吸気ポートの内周の一部を構成させることにより、断熱スリーブとシリンダヘッドとの間に空隙を形成した構造も提案されている（特許文献２参照）。
【０００３】
ところで、排気ポートに断熱スリーブを装着して排気ガスの温度低下を抑制し、その熱エネルギーを回収利用する技術が記載されている（特許文献３照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】実開平２−６９０４３号公報（第１図）
【特許文献２】特開２００７−５６７９４号公報（段落〔００５６〕、図３）
【特許文献３】特開２００２−１１５６０１号公報（段落〔００１３〕〔００１６〕図１、図３）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１の構造によると、樹脂コーティング層の温度が時間の経過により上昇し、十分な断熱効果が得られないばかりでなく、樹脂コーティング層が剥がれ易く、耐久性にも問題がある。
一方、特許文献２の構造によると、シリンダヘッド内の吸気ポートの一部にしか空隙が設けられていないため、吸気ポートの断熱が十分でなく、吸気温度の上昇抑制に限界がある。
また、特許文献３の構造によると、断熱スリーブを別途設ける必要があり、部品点数が嵩み、コストアップの要因となる。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑み、断熱性を高めた内燃機関の吸気構造及び排気構造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】
前記課題を解決するための本発明は、シリンダヘッドに吸気ポートを形成してなる内燃機関において、前記吸気ポートの内周面に、周方向に延びる溝を長手方向に間隔をおいて複数個形成した内燃機関の吸気構造であって、前記各溝は、隣接する他の溝との間隔が幅の２倍よりも小さいことを特徴とする。
【０００８】
かかる構成によれば、吸気流の一部が吸気ポートの内周面の溝に流れ込んで渦を生じるが、その流速は吸気ポート内の吸気流の流速よりも非常に小さくなる。このため、溝内に生じる境界層の厚さは、溝が形成されていない場合の吸気ポート内の内周面近くに生じる境界層の厚さに較べて大きく、渦の温度は溝が形成されていない場合の、吸気ポート内の内周面近くに生じる吸気流の温度よりも低くなり、溝内の渦が断熱層として機能する。
また、溝内の渦の一部は吸気ポートの内周面近くの吸気流と衝突するため、流速の小さい層（境界層）の厚さが大きくなる。この流速の小さい層と、溝内に形成される流速の非常に遅い層がそれぞれ断熱層として機能し、吸気温度の上昇が抑制される。
さらに、各溝は、隣接する他の溝との間隔が幅の２倍よりも小さく形成されているので、溝内の渦によって、吸気ポートの内周面一般部の全体に流速の小さい層（境界層）が厚い部分が広がり、吸気温度の上昇抑制効果が更に高くなる。
【０００９】
前記溝は、シリンダヘッドの吸気ポートの内周面と、前記吸気ポートと連通する吸気装置の吸気通路の内周面の双方に形成してあるのが好ましい。
【００１０】
かかる構成によれば、前記吸気装置側の吸気通路にも渦による断熱層が形成されるので、吸気温度の上昇抑制効果がさらに向上する。
【００１１】
前記溝は、燃料噴射弁の燃料噴射領域を除いて吸気ポート内周面の略全体に形成することができる。
【００１２】
かかる構成によれば、燃料噴射弁の燃料噴射領域には溝が形成されていないので、噴射燃料が吸気ポート内に溜まることを防止することができる。前記燃料噴射弁による燃料噴射領域では前記溝が形成されないが、その他の領域では吸気ポートの内周面全体に亘って環状に溝を形成してあるので、十分な吸気温度の上昇抑制効果が得られる。
【００１３】
前記吸気ポート及び／又は前記吸気通路の内周面には、前記溝と交差して長手方向に延びるリブを形成してあるのが好ましい。
【００１４】
かかる構成によれば、前記吸気ポートもしくは前記吸気装置の吸気通路の湾曲部を吸気が流れる際、遠心力が最も強くかかる箇所から、渦が溝に沿って吸気通路周方向に移動し、渦の回転を加速しようとすることが考えられるが、渦の移動はリブによって阻止される。このため、周方向への移動が制限されることにより、渦の回転速度の上昇が抑えられ、十分な境界層の厚さが確保され、吸気温度の上昇抑制効果が維持される。
【００１５】
前記溝の直径を吸気ポートの直線部分でその軸芯と略直交させてあるのが好ましい。
【００１６】
かかる構成によれば、溝の直径が吸気ポートの軸芯と斜めである場合と比べて、吸気ポートの内周面に形成された各溝の全体の長さが短くなることから、溝形成による吸気量の低下を抑制することができる。
【００１７】
前記溝は、吸気ポートの内周面であって、吸気バルブのバルブガイド挿入孔よりも燃焼室側の部分を除く略全体に形成してあるのが好ましい。
【００１８】
かかる構成によれば、吸気流が吸気バルブのシャフトに当たって流速を低下させ、バルブガイド挿入孔の周辺には空気の流れの遅い部分が形成される。従って、この部分に溝を形成しても、境界層の厚さ増加による断熱効果の向上は然程でもなく、溝省略による吸気量の低下抑制のメリットの方が大きい。
【００１９】
前記課題を解決するための本発明は、シリンダヘッドに排気ポートを形成してなる内燃機関において、前記排気ポートの内周面に、周方向に延びる溝を長手方向に間隔をおいて複数個形成した内燃機関の吸気構造であって、前記各溝は、隣接する他の溝との間隔が幅の２倍よりも小さいことを特徴とする。かかる構成による作用効果は、上述の吸気の場合と同じであるので、以下、その説明は省略する。
【００２０】
前記溝は、シリンダヘッドの排気ポートの内周面と、前記排気ポートと連通する排気装置の排気通路の内周面の双方に形成してあるのが好ましい。
【００２１】
前記排気ポート及び／又は前記排気通路の内周面には、前記溝と交差して長手方向に延びるリブを形成してあるのが好ましい。
【００２２】
前記溝の直径を排気ポートの直線部分でその軸芯と略直交させてあるのが好ましい。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、吸気流の一部が吸気ポート内周面の溝に流れ込んで渦を生じ、この渦が断熱層として機能し、その分だけ吸気流の吸気ポート内周面に対する接触面積が少なくなるので、吸気温度の上昇を抑制することができる。なお、排気についても同様の作用により排気温度の低下を抑制することができる。
さらに、吸排気ポートの内周面に溝を形成した簡単な構造であるので、コストの上昇が少なくて済み、シリンダヘッドの吸気ポートの内周面に断熱材を接合した構造に較べると、耐久性が高い。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】図１は本発明の内燃機関の吸気装置を模式的に示す図で、シリンダヘッド内    の給排気通路の部分を断面で示す図である。
【図２】図２は図１の吸気通路を拡大して示す図である。
【図３】図２のＡ−Ａ線断面図である。
【図４】リブの作用を説明する図で、(ａ)はリブのない場合の渦の動きを示す図、(    ｂ)はリブのある場合の渦の動きを示す図である。
【図５】図３のＣ−Ｃ線断面図で、（ｂ）は（ａ）の変形例を示す図である。
【図６】図２の変形例を示す図である。
【図７】図３の変形例を示す図である。
【図８】図２の他の変形例を示す図である。
【図９】本発明の作用を説明する図である。
【図１０】本発明の作用を説明する図である。
【図１１】境界層の厚さを比較する図である。
【図１２】吸気ポート内の流速分布を示す図である。
【図１３】バルブリフト量と有効開口面積の関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の実施形態を添付図面を参照しながら詳細に説明する。
図１に示すように、シリンダヘッド１はアルミニウム合金を鋳造して吸排気ポート２,３と燃焼室４を形成してある。シリンダヘッド１には、吸気ポート２と連通する吸気装置５が取り付けてある。シリンダヘッド１は、吸気ポート２と排気ポート３の軸芯ＣＬで３つの部分１ａ,１ｂ,１ｃに分割してある。一方、シリンダヘッド１には燃料噴射弁６が取り付けてあり、燃料噴射弁６から噴射された燃料は分岐通路７を通って吸気ポート２内の空気と混合する。さらに、シリンダヘッド１には、排気ポート３と連通する排気装置１１が取り付けてある。吸気装置５はアルミニウム合金または樹脂で成形される一方、排気装置１１は鉄またはステンレスで成形されている。
【００２６】
燃料噴射弁６はシリンダヘッド１の他にも、吸気ポート２と吸気装置５との間に吸気ポート２と連通する吸気通路を備えるプレート部材を介在させ、これに取り付けても良い。この場合、前記プレート部材の内周面にも後述する溝８を形成することができる。
【００２７】
シリンダヘッド１側の吸気ポート２の内周面には、周方向に延びる環状の溝８が互いに平行かつ長手方向に略等間隔で複数個形成してある。吸気ポート２の直線部分では、これらの溝８は、その中心Ｏを軸芯ＣＬと一致させて半径Ｒで形成してある（図５参照）。つまり、各溝８の直径を吸気通路２の軸芯ＣＬと直交させることで、溝８内に後述する渦Ｓを生じ易くしてある。なお、吸気ポート２及び吸気装置５側吸気通路１２の軸芯ＣＬとは横断面の中心を結ぶ線をいう。このため、吸気ポート２の断面形状によっては、溝８の中心Ｏは必ずしも吸気通路２の軸芯ＣＬと完全に一致していなくてもよい。すなわち、直線部分では、溝８の直径は吸気ポート２及び吸気通路１２の軸芯ＣＬと直交させてある。一方、湾曲部分では、溝８の直径は軸芯ＣＬに対し傾斜させてある。また、溝８は直線部分と湾曲部分の双方で幅ａと間隔ｂを等しく形成してある。吸気装置５側の吸気通路１２の内周面にも、同様の溝８を形成してある。
【００２８】
各溝８は、隣接する他の溝８との間隔ｂが幅ａの２倍よりも小さく形成してある（図５参照）。これは、後述の渦Ｓが溝８内に形成されて、吸気ポート２の内周面一般部２ａの全体に流速の小さい層（境界層）が厚い部分を広げることができるからであり、吸気温度の上昇抑制効果が更に高くなる。
【００２９】
吸気装置５の一例としては、インテークマニホールドが挙げられる。インテークマニホールドは、その内部にサージタンク室を有しており、スロットルバルブ装置を通過した空気がサージタンク室内に流入する。サージタンク室は、インテークマニホールドの長手方向に延びるように形成され、そのサージタンク室の周囲に、サージタンク室内の空気をエンジンの各気筒に供給するためにサージタンク室と吸気ポート２を連通させる吸気通路１２が設けられている。吸気装置５側に設けられる溝８はこのインテークマニホールドの吸気通路１２の内周面に形成されるが、特にシリンダヘッドからの熱伝達が見込まれるシリンダヘッド側の出口部分（例えば、サージタンク出口までの部分）のみに溝８を形成することもできる。
【００３０】
吸気通路２の内周面には、溝８と交差して長手方向に延びるリブ９が周方向に等間隔で２本形成してある（図４参照）。これらリブ９は吸気ポート２の内周面一般部２ａと面一に形成してある。リブ９の図示は、図４と図７を除き省略されている。なお、吸気装置５側の吸気通路１２にも同様のリブ９が形成してある。
【００３１】
ところで、本実施形態では図２に示すように吸気ポート２の内周面のうち、燃料噴射領域Ｚには、溝８が形成されていない。ここで、燃料噴射領域Ｚとは、吸気ポート２の内周面のシリンダ軸線Ｃと平行な断面から見て軸芯ＣＬよりも燃焼室４の外壁面４a側半分の領域であって、燃料噴射弁６から噴射される燃料があたる箇所のうち、もっとも燃焼室４から離れた箇所を含むシリンダ軸線Ｃと平行な断面と吸気ポート２の燃焼室４への開口面とによって囲まれた領域をいう。燃料噴射領域Ｚに溝８を形成しないことにより、噴射燃料が吸気ポート２内に溜まることを防ぐことができる。
【００３２】
図２に示すように燃料噴射弁６からの噴射燃料が吸気ポート２の内周面のうち、シリンダ軸線Ｃと平行な断面から見て燃焼室４の外壁面４ａと反対側半分にもあたる場合が考えられるが、この場合であっても、シリンダ軸線Ｃと平行な断面から見て燃焼室の外壁面４aと反対側半分の領域には吸気ポート２の燃焼室４への開口面に至るまで溝８を形成することにより、より高温となる燃焼室に近い領域において、溝８の内部で渦Ｓを発生させ、吸気流Ｆの温度抑制効果を発揮させることができるからである。勿論、この吸気ポート２の燃焼室の外壁面４ａとは反対側半分の内周面においても、噴射燃料があたる箇所のうち、もっとも燃焼室４から離れた箇所を含むシリンダ軸線Ｃと平行な断面と吸気ポート２の燃焼室４への開口面とによって囲まれた領域には溝８を形成しなくても良い。これにより、より一層噴射燃料が吸気ポート２の内周に溜まることを防ぐことができる。
【００３３】
更に、燃料噴射弁６から燃料が円錐状に噴射されることからすれば、前記燃料噴射領域Ｚに該当する領域の中でも、燃料が付着する領域と付着しない領域とが現れる。この場合に、前記燃料噴射領域Ｚにあっても、実際に直接燃料が付着しない領域には溝８を形成することにより、より効果的に吸気流Ｆの温度抑制効果を発揮させることができる。また、シリンダ軸線Ｃと平行な断面から見て燃焼室の外壁面４aと反対側半分の内周面の一部に溝８を設けない場合にあっても、前記燃料噴射領域の場合と同様に、実際に燃料が付着しない領域には溝８を形成し、付着する領域には溝８を形成することができる。一方、図６と図７に示すように燃焼室４内に燃料を直接噴射する場合には、噴射燃料が吸気ポート２内に溜まることはないので、吸気ポート２の全体に亘って環状の溝８を形成してある。
【００３４】
図９と図１０は本発明の作用を説明する図である。
以上のような構造の吸気ポート２では、図９に示すように、吸気ポート２の内周面に空気の流れの遅い境界層Ｌが発生する。そして、この内周面に溝８を形成することにより、吸気流Ｆの一部が溝８に流れ込んで渦Ｓを生じるが、その流速は吸気ポート２内の吸気流Ｆの流速よりも小さくなる。このため、溝８内に生じる境界層Ｌの厚さは、吸気ポート２の内周面の一般部（溝８の形成されていない部分）２ａに生じる境界層Ｌの厚さに較べて大きく、溝８の内面と渦Ｓとの間に断熱層が形成され、渦Ｓの温度は吸気流Ｆの温度よりも低くなる。つまり、溝８内の渦Ｓが断熱層として機能し、その分だけ吸気流Ｆが吸気ポート２の内周面一般部２ａと接触する面積が少なくなるので、吸気温度の上昇が抑制される。吸気弁が閉じると、吸気ポート２内の圧力が減少し、図１０に示すように溝８内の渦Ｓが吸気ポート２に引き出されることが考えられ、次回の吸気行程でも同様のことが繰り返される。
【００３５】
すなわち、吸気流Ｆの一部が吸気通路内周面の溝８に流れ込んで渦Ｓを生じ、この渦Ｓが断熱層として機能するので、その分だけ吸気流Ｆの内周面一般部２ａとの接触面積が少なくなり、吸気温度の上昇が抑制される。この場合に、溝８内に生じる境界層Ｌの厚さが大きく、渦Ｓの温度は吸気流Ｆの温度よりも低いことから、溝８内の渦Ｓが吸気ポート２に引き出されても、渦Ｓ自体の温度は境界層Ｌが厚いことから低く、吸気流Ｆの温度上昇への影響は小さい。また、従来の吸気ポート（溝８のない構造）に較べて、吸気流Ｆの流速が小さくなるため、吸気ポートの内周面一般部に生じる境界層Ｌの厚さも大きくなり、吸気温度の上昇抑制に役立つ。
【００３６】
また、流れの遅い渦Ｓが溝８内で形成されることにより、吸気ポート２の内周面一般部２ａに形成される流れの遅い層が更に厚くなる。この吸気ポート２の内周面一般部２ａに形成される流れの遅い層Ｍ（以下、「中間層Ｍ」という。図１１、図１２参照）は、境界層Ｌや渦Ｓよりも流れが速いものの、吸気流Ｆの主流よりも流れが遅い層であり、この中間層Ｍが形成されることにより、断熱効果が更に向上する。
【００３７】
ところで、吸気ポート２の湾曲部を吸気が流れる際、吸気流Ｆに遠心力ｆが作用するので、リブ９を設けていない場合、渦Ｓが溝８に沿って吸気ポート２の周方向に移動し、渦Ｓの回転を加速しようとすることが考えられる（図４(ａ)参照）。ただし、リブ８を設けてある場合、渦Ｓの移動はリブ９によって阻止されるため（図４(ｂ)参照）、渦Ｓの回転速度の上昇が抑えられ、十分な境界層Ｌ及び中間層Ｍの厚さが確保され、吸気温度の上昇抑制効果が維持される。
【００３８】
さらに、吸気ポート２の内周面に溝８を形成しただけの簡単な構造であるので、コストの上昇が少なくて済み、吸気ポート２の内周面に断熱材を接合した構造に較べると、耐久性が高い。
【００３９】
図８は図２の他の変形例を示している。
溝８は、吸気ポート２の内周面であって、吸気バルブ２０のバルブガイド挿入孔２１よりも燃焼室４側の部分を除く略全体に形成してある。この場合、吸気流Ｆが吸気バルブ２０のシャフト２０ａに当たって流速を低下させているので、バルブガイド挿入孔２１の周辺には空気の流れの遅い部分が形成される（図１２（ａ）〜（ｄ）参照）。従って、この部分に溝を形成しても、境界層Ｌの厚さ増加による断熱効果の向上は然程でもなく、溝省略による吸気量の低下抑制のメリットの方が大きい。また、生産コストの削減効果も大きい。このため、以上のような構造を採用しているのである。
【００４０】
ところで、溝８内の渦Ｓを断熱層として機能させるためには、図５に示すように、溝８はある程度の深さｃを有するのが望ましい。これは、溝８に十分な深さがない場合、渦Ｓが溝８からはみ出して、吸気流Ｆに混ざって流れることから溝８内部に断熱層となる境界層Ｌが形成されないおそれがあり、渦Ｓが溝８からはみ出して吸気流Ｆと混ざることにより、渦Ｓによる吸気ポート２の内周面側の空気の流れの遅い境界層Ｌや中間層Ｍを厚くする効果が損なわれるのを防止するためである。
また、溝８の断面形状は、図５（ａ）に示すように、成形性を考慮すると、隅部に縁取りを施すのが好ましいが、渦Ｓの停留を良くするには、同図（ｂ）に示すように、縁取りを省くのが好ましい。これは、渦Ｓが溝８の内面から熱を受けにくくなるためである。
【００４１】
図１１は吸気ポート２の内周面一般部２ａに生じる境界層Ｌ及び中間層Ｍの厚さの相違を示している。同図（ａ）は溝のないものを、同図（ｂ）（ｃ）は溝のあるものを示している。
図１１（ａ）に示すように、吸気ポート２の内周面に溝８が形成されていない場合、内周面近傍の流速は、流体の粘性によって多少遅くなるものの、溝８の内部ほど遅くならず、吸気流Ｆと境界層Ｌの中間的な流速（中間層Ｍ）になる。
一方、図１１（ｂ）に示すように、各溝８は、隣接する他の溝８との間隔ｂが幅ａの２倍よりも小さくする必要がある。このようにすれば、溝８と溝８の間の内周面一般部２ａにおいて、流速の遅い境界層Ｌがつながり易くなる。また、溝８の上部においては、溝８（渦Ｓ）の影響によって中間層Ｍの厚さが大きくなり、これがつながることによって中間層Ｍの厚さが全体的に大きくなり、断熱効果が向上する。
なお、図１１（ｃ）に示すように、間隔ｂが溝８の幅ａの２倍より大きくなれば、吸気ポート内周面一般部２ａにおいて溝８（渦Ｓ）の影響が小さくなるため、空気の流れの遅い境界層Ｌが形成されなくなる。また、溝８のある部分では溝８（渦Ｓ）の影響によって中間層Ｍが若干厚くなるが、溝８と溝８の間の内周面一般部２ａでは、溝８（渦Ｓ）の影響が消えるので、中間層Ｍの厚さは大きくならない。そのため、かかる構造では断熱効果が損なわれてしまう。これは図１１の（ｂ）と（ｃ）の比較より分かる。
また、溝８の幅ａは間隔ｂよりも大きくすることが望ましい。吸気ポート２の内周面一般部２ａの面積を小さくするためである。
なお、溝８の深さｃについては大きい方が望ましく、冷却水通路及び締付ボルトの配置等のレイアウト上の制約はあるが、１ｍｍ以上であり、幅ａの１／２以上あることが望ましい。
【００４２】
図１２は吸気ポート２内の流速分布を示している。
図１２（ａ）は、吸気ポート２に溝を設けない場合を示しており、吸気ポート２の内周面に吸気流Ｆよりも流速の遅い中間層Ｍが薄く形成されている。また、溝８の内部と同程度の流速の層（すなわち境界層Ｌ、図１２（ｂ）参照）は形成されておらず、断熱効果が低い。
図１２（ｂ）は、吸気ポート２の内周面に吸気ポート２の軸芯ＣＬと傾斜する溝８を溝８の幅の２倍よりも小さい間隔（具体的には、溝幅の１／２の間隔）で設けた場合を示している。図１２（ｂ）の溝８の間隔は、溝８の幅の２倍よりも小さいので、溝８と溝８の間の内周面一般部２ａに境界層Ｌが形成されている。さらに、溝８によって中間層Ｍの厚さが全体的に大きくなっており、断熱効果が高められている。
図１２（ｃ）は、吸気ポート２の内周面に吸気ポート２の軸芯ＣＬと傾斜する溝８を溝８の幅の２倍以上の間隔（具体的には、溝幅の２倍の間隔）で設けた場合を示している。図１２（ｃ）の溝８の間隔は、溝８の幅の２倍以上であるので、図１２（ｂ）に比較して、溝８と溝８の間の内周面一般部２ａに境界層Ｌが形成されていない。また、溝８が形成されて渦Ｓが形成されている部分では、中間層Ｍの層厚が大きくなっているが、内周面一般部２ａにおいては中間層Ｍの厚さは大きくならず、図１２（ｂ）に比較して、断熱効果に乏しい。
図１２（ｄ）は、吸気ポート２の内周面に吸気ポート２の軸芯ＣＬと直交する溝８を溝８の幅の２倍よりも小さい間隔（具体的には、溝幅の１／２の間隔）で設けた場合を示している。かかる場合も、図１２（ｂ）と同じように、溝８の内部及び溝８と溝８の間に流速の遅い境界層Ｌが形成されるとともに、溝８によって中間層Ｍの厚さが全体的に大きくなっており、断熱効果が高められている。また、図１２（ｄ）に示すように、溝８の直径を吸気ポート２の軸芯ＣＬと直交させると、溝８を軸芯ＣＬに対して傾斜させた場合に比較して、吸気流が溝８に流れ込み易くなり、吸気ポート２の内周面付近での流速低下が大きくなるのが分かる。
【００４３】
図１３はバルブリフト量と有効開口面積の関係を示している。
図１３において、線Ａは溝のないもの（図１２（ａ）に相当する構造）を、線Ｂは後述の直交溝をバルブガイド挿入孔２１を除いてポート全体に形成したもの（図１２（ｄ）に相当する構造）を、線Ｃは後述の傾斜溝をバルブガイド挿入孔２１を除いてポート全体に形成したもの（図１２（ｂ）（ｃ）に相当する構造）を、線Ｄは傾斜溝をポート全体に形成したものを示している。
傾斜溝をポート全体に形成すると、有効開口面積が低下する（Ａ→Ｄ）のがわかる。ここで、バルブガイド挿入孔への傾斜溝を省くと、有効開口面積の低下が少なくなる（Ｄ→Ｃ）。つまり、吸気量の低下抑制に役立つことが分かる。
【００４４】
ところで、図１２（ｄ）に示すように、溝８の直径を吸気ポート２の軸芯ＣＬと直交させているのは、これを吸気ポート２の軸芯ＣＬに対し傾斜させた場合と比べて、吸気ポート２の内周面に形成される溝８の深さｃが小さくなり、溝８の形成による吸気量の低下が少なくなるためである。このことは、図１３の線Ｂと線Ｃに示されている。なお、吸気ポート２の湾曲部で溝８の直径を吸気ポート２の軸芯ＣＬに対し傾斜させているのは、金型からの離脱を考慮したためである。
【００４５】
なお、吸気温度を低く保つためには、シリンダヘッド１側の吸気ポート２と吸気装置５側の吸気通路１２の双方に跨って溝８とリブ９を形成するのが好ましいが、インテークマニホールド５が熱伝導率の低い材料で成形されている場合、つまり、インテークマニホールド５の温度が然程高くならない場合には、吸気装置５側の吸気通路１２の溝８とリブ９は省いてもよい。
【００４６】
ところで、以上のような断熱構造を排気通路に採用すると、排気ガスの温度低下を抑制できる。すなわち、排気通路の全体に亘って（シリンダヘッド１側の排気ポート３と排気装置１１側の内部空間１３の双方に跨って）溝８とリブ９を形成すればよい（図１参照）。あるいは、シリンダヘッド１側の排気ポート３だけに溝８とリブ９を形成してもよい。このようにすると、溝８内に生じる渦が断熱層として機能し、この渦が生じることにより排気ポート内周壁に形成される流れの遅い層が更に厚くなることで断熱層を形成し、内周壁に近い部分の排気よりも軸芯に近い排気流がより流れることから、排気温度の低下が抑制される。
【００４７】
これによる効果としては、例えば排気ガスで触媒の暖機を行う場合に、触媒の早期暖機が可能になり、排気ガスの浄化に役立つ。また、ランキンサイクルを適用した廃熱回収装置（特開２００１−１３２４４４号参照）を使用する場合、蒸発器に送る排気ガスの温度が高くなり、熱効率の向上に役立つ。
【符号の説明】
【００４８】
１      シリンダヘッド
２      吸気ポート
３      排気ポート
４      燃焼室
５      吸気装置
６      燃料噴射弁
７      分岐通路
８      溝
９      リブ
１１    排気装置
１２    吸気装置の吸気通路
１３    排気装置の排気通路
２０    吸気バルブ
２１    バルブガイド挿入孔
【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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