JP2008280898A

JP2008280898A - 内燃機関

Info

Publication number: JP2008280898A
Application number: JP2007125073A
Authority: JP
Inventors: Takashi Amano; 貴士天野
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2007-05-09
Filing date: 2007-05-09
Publication date: 2008-11-20
Anticipated expiration: 2027-05-09
Also published as: JP4760765B2

Abstract

【課題】スワール成分を有するタンブル流を生成すべく、筒内に吸気を流入させることができる内燃機関を提供する。
【解決手段】傘部ｕｂと、傘部ｕｂと一端で連結されるステムｓｔｍとを有する吸気弁を一気筒につき複数備える内燃機関３００であって、吸気弁として、ステムｓｔｍの中心軸線Ｐ１を含む平面によって２つに分割される吸気の通過領域のうち、燃焼室５４外側に位置する外側通過領域ｏｔｒが大きくなるように、且つステムｓｔｍの中心軸線Ｐ１が傘部ｕｂの底面の中心点Ｐ２を含まないようにステムｓｔｍがオフセットしている吸気弁３０１ａと、ステムｓｔｍの中心軸線Ｐ１を含む平面Ｓ１によって２つに分割される吸気の通過領域のうち、燃焼室５４中心側に位置する内側通過領域ｉｎｒが大きくなるように、且つステムｓｔｍの中心軸線Ｐ１が傘部ｕｂの底面の中心点Ｐ２を含まないようにステムｓｔｍがオフセットしている吸気弁３０１ｂを備えている。
【選択図】図２

Description

本発明は内燃機関に関し、特に筒内に旋回気流を生成するにあたって吸気を筒内に好適に流入させる内燃機関に関する。

従来、内燃機関においては筒内にタンブル（縦渦）やスワール（横渦）といった旋回気流を生成する技術が知られている。係る旋回気流を生成する内燃機関では、一般により強度の高い旋回気流を生成することで、内燃機関の希薄燃焼領域の拡大や出力性能の向上などを図ることができる。この点、強度の高い旋回気流を生成するにあたっては、筒内に流入する吸気の流入態様が重要な要素の一つとなっている。これに対して、筒内に流入する吸気の流入態様を改善するための技術が例えば特許文献１または２で提案されている。

特開平０７−２７９７５１号公報実開昭５９−１３５３３５号公報

ところで、内燃機関の排気ガス中に含まれる未燃ＨＣ、ＣＯなどのエミッションは混合気の燃焼性を向上させることで低減でき、燃焼性を向上させるためには混合気のミキシング性を向上させることが有効である。この点、筒内にタンブル流を生成する内燃機関にあっては、タンブル流に対してさらにスワール成分を付与することが混合気のミキシング性向上に対して効果的である。ところが、特許文献１が提案する技術はスワール成分を実質的に有しない純タンブル流を生成する技術であるため、スワール成分を有するタンブル流を生成する場合と比較して、混合気のミキシング性が相対的に低くなる虞がある。このため特許文献１が提案する技術では、エミッションの低減といった観点からは必ずしも十分な、或いはより好ましい結果を得ることができない虞がある。

一方、スワール流を生成する技術としては、従来から例えば吸気２弁構造を有する内燃機関を例として、一気筒につき片方の吸気ポートから筒内に流入する吸気を絞りなどで制限し、筒内に流入する吸気に指向性を与えることによってスワール流を生成する技術が知られている。このため係る技術を利用することによって、スワール成分を有するタンブル流を生成し、混合気のミキシング性向上を図ることも考えられる。しかしながら係る技術を利用した場合には、吸入空気量を犠牲にしてスワール成分を付与することになるため、内燃機関の体積効率が低下してしまい、この結果、内燃機関の高負荷性能を高めることが困難になってしまう点が問題となる。

そこで本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、スワール成分を有するタンブル流を生成すべく、筒内に吸気を好適に流入させることができる内燃機関を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために本発明は傘部と、該傘部と一端で連結されるステムとを有する吸気弁を一気筒につき複数備える内燃機関であって、前記吸気弁として、前記ステムの中心軸線を含む平面によって２つに分割される吸気の通過領域のうち、燃焼室外側に位置する外側通過領域が大きくなるように、且つ、前記ステムの中心軸線が前記傘部の底面の中心点を含まないように前記ステムがオフセットしている第１の特定吸気弁を備えていることを特徴とする。本発明によれば、外側通過領域を大きく確保することによって、スワール成分を有するタンブル流を生成すべく、筒内に吸気を好適に流入させることができる。また上記のようにステムをオフセットさせた第１の特定吸気弁を備えることで筒内に吸気を好適に流入させる本発明によれば、内燃機関の体積効率の低下を特段招くことなく、混合気のミキシング性の向上を図ることができ、以ってエミッションの低減を好適に図ることができる。

なお、一般的な吸気弁では強度や加工容易性などの観点から、ステムの中心軸線が傘部の底面の中心点を含み、且つこの底面に対して垂直に延伸するようにステムが形成されているところ、第１の特定吸気弁では、ステムの中心軸線が傘部の底面の中心点を含まないようにステムがオフセットしており、この点で第１の特定吸気弁は一般的な吸気弁とは異なるものとなっている。

また本発明記載のステムの中心軸線を含む平面は、吸気の通過領域をステムよりも燃焼室内側と外側とに分割し得る平面であれば、必ずしも一つの平面に限定されないが、この平面はステムをオフセットさせた結果、筒内で旋回気流に生成されるように流通する吸気の主流がより多く外側通過領域に含まれるように、吸気の通過領域を内側と外側とに分割する平面であることが好ましい。この点、タンブル流にスワール成分を付与するといった観点から筒内に流入する吸気の流れを考慮すると、この平面をさらにシリンダ軸線と平行になる平面として本発明を実現すれば、ステムをオフセットさせた結果、吸気の主流をより多く、且つより確実に外側通過領域に含み得る点で好適である。

また本発明記載の外側通過領域が大きくなるように、とは第１の特定吸気弁に係るステムをオフセットさせない場合と比較して外側通過領域が大きくなるように、の意であるが、より大きなスワール成分を付与できるようにするといった観点から筒内に流入する吸気の通過領域を考慮すると、第１の特定吸気弁に係るステムは、さらに具体的には外側通過領域のほうが他方の内側通過領域よりも大きくなるようにオフセットしていることが好適である。

また本発明は前記吸気弁のうち、一気筒につき両端に位置する吸気弁の一方の吸気弁が前記第１の特定吸気弁となっており、さらに他方の吸気弁として、前記ステムの中心軸線を含む平面によって２つに分割される吸気の通過領域のうち、燃焼室中心側に位置する内側通過領域が大きくなるように、且つ前記ステムの中心軸線が前記傘部の底面の中心点を含まないように前記ステムがオフセットしている第２の特定吸気弁を備えてもよい。

本発明によれば、第２の特定吸気弁に係る内側通過領域を大きく確保できるため、第１の特定吸気弁をオフセットさせた結果、筒内に生成される旋回気流のタンブル成分が必要以上に大きく低下してしまうことを抑制できる。同時に本発明によれば、第２の特定吸気弁に係る他方の外側通過領域を小さくすることによって、第１の特定吸気弁のステムよりも燃焼室外側を流通する吸入空気の量を、第２の特定吸気弁のステムよりも燃焼室外側を流通する吸入空気の量よりもさらに相対的に大きくすることもできることなどから、より大きなスワール成分の付与にも貢献できる。このため本発明によればこれらの点で、スワール成分を有するタンブル流を生成すべく、より好適に筒内に吸気を流入させることができる。

なお、第１及び第２の特定吸気弁に係るステム夫々のオフセット度合いによっては、これらステム夫々をオフセットさせない場合よりも燃焼室中央に向かって流入する吸入空気の量が増大し、却って筒内で生成される旋回気流に十分な大きさのスワール成分を付与できなくなることも考えられる。この点、十分な大きさのスワール成分を付与できるようにするためには、第１及び第２の特定吸気弁に係るステム夫々の間を流通する吸入空気の量が、これらステム夫々をオフセットさせない場合と比較して同等、或いは小さくなるようにこれらステム夫々をオフセットさせることが好適である。

具体的には例えば第１及び第２の特定吸気弁に係るステム夫々を同方向に略等しい度合いでオフセットさせることが、より確実に十分な大きさのスワール成分を付与し得る点で好適である。また例えば、第２の特定吸気弁に係るステムのオフセット度合いを第１の特定吸気弁に係るステムのオフセット度合い以下にして、第１及び第２の特定吸気弁に係るステム夫々をオフセットさせることも、より確実に十分な大きさのスワール成分を付与し得る点で好適である。但しこれに限られず、例えば吸気ポートの形状などによってスワール成分が効果的に付与される場合などには、逆に筒内に生成される旋回気流のタンブル成分が小さくなり過ぎないようにするために、第２の特定吸気弁に係るステムのオフセット度合いを第１の特定吸気弁に係るステムのオフセット度合いよりも大きくして、第１及び第２の特定吸気弁に係るステム夫々をオフセットさせてもよい。

また本発明記載の一気筒につき両端に位置する吸気弁は、吸気２弁構造の内燃機関にあっては一気筒につき２つ備えられた吸気弁に相当し、以下に説明する発明についても同様である。この場合、一気筒につき２つ備えられた吸気弁のうち一方が第１の特定吸気弁に、他方が第２の特定吸気弁に夫々対応することになる。また本発明記載の第１の特定吸気弁は請求項１記載の第１の特定吸気弁であるが、例えば請求項４記載の第１の特定吸気弁とすることも可能である。また本発明記載のステムの中心軸線を含む平面は、吸気の通過領域をステムよりも燃焼室内側と外側とに分割し得る平面であれば必ずしも一つの平面に限定されないが、前述した第１の特定吸気弁と同様の観点から、吸気の主流がより多く内側通過領域に含まれるように吸気の通過領域を内側と外側とに分割する平面であることが好ましい。

この点、具体的には例えば前述した第１の特定吸気弁と同様にこの平面をさらにシリンダ軸線と平行になる平面として本発明を実現すれば、ステムをオフセットさせた結果、吸気の主流をより多く、且つより確実に内側通過領域に含み得る点で好適である。また本発明記載の内側通過領域が大きくなるように、とは第２の特定吸気弁に係るステムをオフセットさせない場合と比較して内側通過領域が大きくなるように、の意であるが、第２の特定吸気弁に係るステムは、前述した第１の特定吸気弁の場合と同様の観点から、さらに具体的には内側通過領域のほうが他方の外側通過領域よりも大きくなるようにオフセットしていることが好適である。

また本発明は前記特定吸気弁に係る前記ステムが、吸気の流れ方向について、前記特定吸気弁に係る前記中心点よりも上流側にオフセットしていてもよい。ここで、本発明記載の特定吸気弁とは、第１および／または第２の特定吸気弁を指すものであり、特定吸気弁というときには以下同様とする。したがって特定吸気弁というときには、例えば第１及び第２の特定吸気弁をともに備えている場合に第１または第２の特定吸気弁のうち、いずれか一方のみを指すことも含まれる。

特定吸気弁のステムをオフセットさせるにあたっては、具体的には水平投影視で吸気の流れ方向に対して垂直な方向にオフセットさせることと、これに加えてさらに吸気の流れ方向について特定吸気弁に係る中心点よりも下流側にオフセットさせること、或いは吸気の流れ方向について特定吸気弁に係る中心点よりも上流側にオフセットさせることができる。すなわち特定吸気弁のステムをオフセットさせるにあたっては、第１の特定吸気弁にあってはシリンダ中心軸線を含み、且つ吸気の流れと平行な平面に近づく側に、第２の特定吸気弁にあってはシリンダ中心軸線を含み、且つ吸気の流れと平行な平面から離れる側に夫々オフセットさせることができる。

この点、特定吸気弁のステムを吸気の流れ方向について、特定吸気弁に係る中心点よりも下流側にオフセットさせた場合には、特定吸気弁に係る傘部の直上、且つ後流側で吸気の流れがスムースに形成されなくなる虞がある。このため特定吸気弁に係るステムは具体的には本発明のようにオフセットしていることが好適である。本発明によれば、より大きなスワール成分を有するタンブル流を生成すべく、筒内に吸気を好適に流入させることができる。

また本発明は傘部と、該傘部と一端で連結されるステムとを有する吸気弁を一気筒につき複数備える内燃機関であって、前記吸気弁として、閉じた状態において前記ステムの先端が、シリンダ中心軸線を含み、且つクランク軸線に直交する平面から、クランク軸線と略平行な方向で前記傘部の底面の中心点よりも離れるように前記ステムが傾斜している第１の特定吸気弁を備えていることを特徴とする。

本発明によれば、上記のようにステムを傾斜させた第１の特定吸気弁の傾斜配置によって、第１の特定吸気弁のステムよりも燃焼室外側を流通する吸入空気の量をより多く確保できることから、筒内に生成されるタンブル流に対してスワール成分を付与できるように、筒内に吸気を流入させることができる。すなわち本発明によれば、スワール成分を有するタンブル流を生成すべく、筒内に吸気を好適に流入させることができる。また上記のようにステムを傾斜させて配置した第１の特定吸気弁を備えることで筒内に吸気を好適に流入させる本発明によれば、内燃機関の体積効率の低下を特段招くことなく、混合気のミキシング性の向上を図ることができ、以ってエミッションの低減を図ることができる。

なお、本発明記載の第１の特定吸気弁は請求項１記載の第１の特定吸気弁とは異なるものとなっているが、本発明記載の第１の特定吸気弁のステムをさらに請求項１記載の第１の特定吸気弁と同様にオフセットさせることも可能である。また本発明記載の閉じた状態においてとは、第１の特定吸気弁をある一つの状態で規定するために例示的に記載したものであり、この点は以下に示す発明についても同様となっている。

また本発明は前記吸気弁のうち、一気筒につき両端に位置する吸気弁の一方の吸気弁が前記第１の特定吸気弁となっており、さらに他方の吸気弁として、閉じた状態において前記ステムの先端が、前記平面にクランク軸線と略平行な方向で前記中心点よりも近づくように前記ステムが傾斜している第２の特定吸気弁を備えていてもよい。

本発明によれば、上記のようにステムを傾斜させた第２の特定吸気弁の傾斜配置によって、第２の特定吸気弁のステムよりも燃焼室中心側を流通する吸入空気の量を多く確保でき、この結果、第１の特定吸気弁の傾斜配置によって筒内に生成される旋回気流のタンブル成分が必要以上に大きく低下してしまうことを抑制できる。同時に本発明によれば、第２の特定吸気弁のステムよりも燃焼室外側を流通する吸入空気の量を少なくでき、この結果、第１の特定吸気弁のステムよりも燃焼室外側を流通する吸入空気の量を、第２の特定吸気弁のステムよりも燃焼室外側を流通する吸入空気の量よりもさらに相対的に大きくすることもできることから、より大きなスワール成分の付与にも貢献できる。このため本発明によればこれらの点で、スワール成分を有するタンブル流を生成すべく、より好適に筒内に吸気を流入させることができる。

なお、本発明記載の第１の特定吸気弁は請求項４記載の第１の特定吸気弁であるが、例えば請求項１記載の第１の特定吸気弁とすることも可能である。また第１及び第２の特定吸気弁の傾斜配置に係るステム夫々の傾斜度合いによっては、これらステム夫々を傾斜させて配置しない場合よりも燃焼室中央に向かって流入する吸入空気の量が増大し、却って筒内で生成される旋回気流に十分な大きさのスワール成分を付与できなくなることも考えられる。この点、十分な大きさのスワール成分を付与できるようにするためには、第１及び第２の特定吸気弁に係るステム夫々の間を流通する吸入空気の量が、これらステム夫々を傾斜させて配置しない場合と比較して同等、或いは小さくなるようにこれらステム夫々を傾斜させて第１及び第２の特定吸気弁を配置することが好適である。

具体的には例えば第１及び第２の特定吸気弁に係るステム夫々を同方向に略等しい度合いで傾斜させて第１及び第２の特定吸気弁を配置することが、より確実に十分な大きさのスワール成分を付与し得る点で好適である。また例えば、第２の特定吸気弁に係るステムの傾斜度合いが第１の特定吸気弁に係るステムの傾斜度合い以下になるように、第１及び第２の特定吸気弁に係るステム夫々を傾斜させて第１及び第２の特定吸気弁を配置することも、より確実に十分な大きさのスワール成分を付与し得る点で好適である。但しこれに限られず、例えば吸気ポートの形状などによってスワール成分が効果的に付与される場合などには、逆に筒内に生成される旋回気流のタンブル成分が小さくなり過ぎないようにするために、第２の特定吸気弁に係るステムの傾斜度合いが第１の特定吸気弁に係るステムの傾斜度合いよりも大きくなるように、第１及び第２の特定吸気弁に係るステム夫々を傾斜させて第１及び第２の特定吸気弁を配置してもよい。

また本発明はさらに前記特定吸気弁が閉じた状態において、前記ステムの前記先端が、吸気の流れ方向について前記中心点よりも排気ポート側に位置するように、前記特定吸気弁に係る前記ステムが傾斜していてもよい。ここで、特定吸気弁のステムを傾斜させるにあたっては、特定吸気弁に係るステムをクランク軸線と平行な方向に沿って傾斜させることと、これに加えてさらに吸気の流れ方向について特定吸気弁に係る中心点よりも下流側、すなわち排気ポート側に位置させるようにして傾斜させること、或いは吸気の流れ方向について特定吸気弁に係る中心点よりも上流側に位置させるようにして傾斜させることができる。

この点、特定吸気弁のステムの先端を、吸気の流れ方向について特定吸気弁に係る中心点よりも上流側に位置させるようにしてステムを傾斜させた場合には、特定吸気弁に係る傘部の直上、且つ後流側で吸気の流れがスムースに形成されなくなる虞がある。このため特定吸気弁に係るステムは具体的には本発明のように傾斜していることが好適である。本発明によれば、より大きなスワール成分を有するタンブル流を生成すべく、筒内に吸気を好適に流入させることができる。

また本発明は前記第１の特定吸気弁に係る前記傘部が、該傘部のうち、前記ステムよりも燃焼室外側を流通する吸気に対応する部分のほうが、前記ステムよりも燃焼室中心側を流通する吸気に対応する部分よりも体積が小さくなるように形成されていてもよい。本発明によれば、第１の特定吸気弁に係るステムよりも燃焼室外側を流通する吸気の通過領域をさらに大きく確保できることから、さらに大きなスワール成分を有するタンブル流を生成すべく、筒内に吸気を好適に流入させることができる。

また本発明は前記第２の特定吸気弁に係る前記傘部が、該傘部のうち、前記ステムよりも燃焼室中心側を流通する吸気に対応する部分のほうが、前記ステムよりも燃焼室外側を流通する吸気に対応する部分よりも体積が小さくなるように形成されていてもよい。本発明によれば、第２の特定吸気弁に係るステムよりも燃焼室中心側を流通する吸気の通過領域をさらに大きく確保できることから、また同時にこれによって、第２の特定吸気弁のステムよりも燃焼室外側を流通する吸入空気の量が相対的に減少し、この結果、第１の特定吸気弁のステムよりも燃焼室外側を流通する吸入空気の量が、第２の特定吸気弁のステムよりも燃焼室外側を流通する吸入空気の量よりもさらに相対的に大きくなることなどから、さらに十分な大きさのタンブル成分とスワール成分とを有するタンブル流を生成すべく、筒内に吸気を好適に流入させることができる。

本発明によれば、スワール成分を有するタンブル流を生成すべく、筒内に吸気を好適に流入させることができる内燃機関を提供できる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を図面と共に詳細に説明する。

図１は本実施例に係る内燃機関３００の要部を一気筒につき、鉛直断面視で模式的に示す図である。内燃機関３００は筒内燃料直接噴射式のガソリンエンジンであり、内燃機関３００には吸気２弁構造が適用されている。但し内燃機関３００は本発明を効果的に実施できる内燃機関であれば特に限定されず、例えば所謂リーンバーンエンジンなどであってもよく、また例えば吸気３弁構造が適用されてもよい。また内燃機関３００は適宜の気筒数及び気筒配列構造を有していてよい。

内燃機関３００はシリンダブロック５１、シリンダヘッド５２及びピストン５３などを有して構成されている。シリンダブロック５１には略円筒状のシリンダ５１ａが形成されており、シリンダ５１ａ内にはピストン５３が収容されている。シリンダブロック５１にはシリンダヘッド５２が固定されている。燃焼室５４はシリンダブロック５１、シリンダヘッド５２及びピストン５３によって囲われた空間として形成されている。シリンダヘッド５２には吸気を燃焼室５４内（以下、単に筒内とも称す）に導入するための吸気ポート１０ａ及び１０ｂ（以下、総称するときには単に吸気ポート１０と称し、他の部品についても同様とする）と、燃焼したガスを燃焼室５４から排気するための排気ポート２０とが夫々形成されており、さらに吸気ポート１０を開閉するための吸気弁３０１と、排気ポート２０を開閉するための排気弁５５とが夫々配設されている。本実施例では吸気弁３０１ａで請求項１に係る第１の特定吸気弁が、吸気弁３０１ｂで請求項２に係る第２の特定吸気弁が夫々実現されている。

点火プラグ５６は上方から燃焼室５４内に電極を突出させた状態でシリンダヘッド５２に配設されている。燃料噴射弁（図示省略）は吸気ポート１０内に噴射孔を突出させた状態でシリンダヘッド５２に配設されており、この燃料噴射弁は吸気行程でシリンダ５１ａ内に直接燃料を噴射できるようになっている。なお、燃料噴射弁はこれに限られず、例えば燃焼室５４内に噴射孔を突出させた状態で吸気ポート１０よりもシリンダブロック５１側の位置や、燃焼室５４の上方などでシリンダヘッド５２に配設されてもよい。吸気ポート１０から筒内に流入した吸気は、筒内で旋回気流に生成される。この旋回気流は本実施例では具体的には図１に示すようなスワール成分を有するタンブル流（以下、単に斜めタンブル流と称す）ＴＳとなっている。

図２は内燃機関３００の要部を一気筒につき、水平投影視で模式的に示す図である。また図３は図２に示すＣ−Ｃ断面で、吸気弁３０１を模式的に示す図である。図２に示すように、吸気ポート１０は水平投影視で燃焼室５４に向かって吸気を流通させるように延伸している。これにより、巨視的に見て吸気が吸気の流れ方向Ｆに沿って燃焼室５４に向かって流通する吸気の主流を形成することから、本実施例ではこの吸気の流れ方向Ｆを吸気の流れ方向としている。

なお本実施例では、吸気の主流はさらに筒内に流入する際に図２に示す吸気の流れ方向Ｆｔに沿って流通する流れに形成される。この点、吸気の流れ方向は、筒内で旋回気流に生成されるように流通する吸気の主流が流通する方向を示すものであり、例えば吸気弁３０１のステムｓｔｍや傘部ｕｂ付近の主流の流通方向に着目して、吸気の流れ方向Ｆｔとすることもできる。この場合には、巨視的に見た吸気の流れ方向に基づく場合よりも好適に本発明（例えば請求項３記載の発明）を実施し得るが、本発明には設計容易性などの観点から巨視的に見た吸気の流れ方向に基づく場合も含まれる。また吸気の流れ方向は、吸気ポート１０の形状などによっては図２に示すこれら吸気の流れ方向Ｆ或いはＦｔに限られない。例えばスワール成分をより効果的に付与すべく吸気ポート１０をさらに湾曲させて形成した場合にあっては、吸気の流れ方向が巨視的に見た場合であっても吸気の流れ方向Ｆｔ同様の方向となる場合もある。

図２及び図３に示すように、吸気弁３０１のステムｓｔｍはステムｓｔｍの中心軸線Ｐ１が、傘部ｕｂの底面の中心点Ｐ２を含まないようにオフセットしている。このステムｓｔｍは本実施例では具体的には、図２に示すように水平投影視で吸気の流れ方向Ｆに対して略垂直な方向に、換言すれば軸線Ｐ４と略平行な方向にオフセットしている。なお、この軸線Ｐ４は図示しないクランク軸線と略平行なものとなっている。また図２に示すように、吸気弁３０１のステムｓｔｍは吸気弁３０１ａにあってはステムｓｔｍの中心軸線Ｐ１を含む平面Ｓ１によって２つに分割される吸気の通過領域ｉｎｒ、ｏｔｒのうち、燃焼室５４外側に位置する外側通過領域ｏｔｒが大きくなるようにオフセットしている。これにより、吸気弁３０１ａに係る外側通過領域ｏｔｒを大きく確保できることから、斜めタンブル流ＴＳを生成すべく、筒内に吸気を好適に流入させることができる。

また吸気弁３０１のステムｓｔｍは、吸気弁３０１ｂにあっては燃焼室５４中心側に位置する内側通過領域ｉｎｒが大きくなるようにオフセットしている。これにより、吸気弁３０１ｂに係る内側通過領域ｉｎｒを大きく確保できることから、さらに斜めタンブル流ＴＳのタンブル成分を十分な大きさに確保することができる。また同時に吸気弁３０１ｂに係る他方の外側通過領域ｏｔｒを小さくできることから、吸気弁３０１ａのステムｓｔｍよりも燃焼室５４外側を流通する吸入空気の量を、吸気弁３０１ｂのステムｓｔｍよりも燃焼室５４外側を流通する吸入空気の量よりもさらに相対的に大きくすることもでき、以ってより大きなスワール成分の付与にも貢献できる。

また吸気弁３０１のステムｓｔｍはさらに具体的には吸気弁３０１ａにあっては、外側通過領域ｏｔｒが、他方の内側通過領域ｉｎｒよりも大きくなるようにオフセットしており、吸気弁３０１ｂにあっては内側通過領域ｉｎｒが、他方の外側通過領域ｏｔｒよりも大きくなるようにオフセットしている。これにより、十分な大きさのスワール成分を付与できる。また本実施例では図３に示すように吸気弁３０１のステムｓｔｍ夫々は同方向に略等しい度合いＬ２でオフセットしている。これにより、吸気弁３０１ａ、３０１ｂのステムｓｔｍ夫々の間を流通する吸入空気の量が、これらステムｓｔｍ夫々をオフセットさせない場合と比較して同等、或いは小さくなることから、筒内に生成される斜めタンブル流ＴＳのタンブル成分が増大することによって、却って十分な大きさのスワール成分を付与できなくなってしまうことを防止できる。したがって、これに十分な大きさのスワール成分をより確実に付与できる。またこのようにステムｓｔｍをオフセットさせた吸気弁３０１を備えることによって筒内に流入する吸気の流動態様を改善したことで、内燃機関３００の体積効率の低下を特段招くことなく、混合気のミキシング性の向上を図ることができ、以ってエミッションの低減を好適に図ることができる。

なお、図２では平面Ｓ１をさらにシリンダ中心軸線Ｐ３と略平行な平面と想定したため、図２ではこの平面Ｓ１が直線状に示されている。また図示しないステムガイドに収納されている状態を含めて、吸気弁３０１のステムｓｔｍが吸気ポート１０に介在している位置において吸気ポート１０の断面（例えば吸気ポート１０に垂直な断面や吸気の流れ方向Ｆに垂直な断面など、吸気ポート１０の延伸方向においてある位置の吸気ポート１０の形状を示すために適当な断面。）をとったときには、この吸気ポート５２の断面は平面Ｓ１によって２つの部分に分割されるが、このようにして二分割された部分夫々は、内側及び外側通過領域ｉｎｒ、ｏｔｒの一部に相当する。

この点、吸気弁３０１ａにあってはこのような吸気ポート１０の断面すべてで外側通過領域ｏｔｒに対応する部分のほうが、内側通過領域ｉｎｒに対応する部分よりも大きくなっていることが、また吸気弁３０１ｂにあってはこのような吸気ポート１０の断面すべてで内側通過領域ｉｎｒに対応する部分のほうが、外側通過領域ｏｔｒに対応する部分よりも大きくなっていることが好ましい。但し、吸気ポート１０の形状次第では必ずしもこれに限られない。また上記のように内側及び外側通過領域ｉｎｒ、ｏｔｒは、吸気弁３０１のステムｓｔｍが吸気ポート１０に介在している位置における吸気の通過領域であるため、内側及び外側通過領域ｉｎｒ、ｏｔｒには、吸気弁３０１のステムｓｔｍが吸気ポート１０に介在しない位置で、平面Ｓ１によって分割される吸気の通過領域までは含まれない。

図４はスワール強度とバルブリフト量との関係を示す図である。図４では、吸気弁３０１の代わりにステムｓｔｍがオフセットしていない吸気弁を備えた内燃機関３００Ｘと、内燃機関３００とについて、スワール強度の比較を行った結果を示している。なお、内燃機関３００Ｘは吸気弁が異なっている点以外、内燃機関３００と実質的に同一のものとなっている。図４から、内燃機関３００では内燃機関３００Ｘよりもスワール強度が向上していることがわかる。またバルブリフト量が大きくなるほどスワール強度が大幅に向上していることがわかる。

次に吸気弁３０１のステムｓｔｍのオフセット量Ｌ２について詳述する。図５は図２で右側に配置される吸気弁３０１ｂを傘部ｕｂの底面に対して垂直な方向からの視線で、且つ図２と同様の向きで模式的に示す図である。図５に示すように、オフセット量Ｌ２は中心点Ｐ２からステムｓｔｍ（より具体的には傘部ｕｂの底面とステムｓｔｍの中心軸線Ｐ１とが交わる点Ｐ５）までの距離を示すものとして設定されている。またバルブ外径Ｄ２は吸気弁３０１ｂの傘部ｕｂの外径を示している。なお、オフセット量Ｌ２の正負の符号は、図５に示すようにステムｓｔｍがシリンダ中心軸線Ｐ４から吸気の流れ方向Ｆに略直交する方向で離れる方向を正としている。

オフセット量Ｌ２を０（ゼロ）よりも大きく設定すれば、スワール成分を付与すべく筒内に流入する吸気の流動態様を改善できる。このためオフセット量Ｌ２が次の数１で示す範囲内にあれば、スワール強度を向上させることができる。
（数１）
０＜Ｌ２

一方、オフセット量Ｌ２がＤ２／４程度まで大きくなると、吸気弁３０１のバルブ強度の大幅な低下が懸念される。さらにオフセット量Ｌ２がＤ２／４よりも大きくなると、バルブ強度が大きく低下するとともに、空気流量も大きく低下し始める虞がある。これは吸気弁３０１ａに係る内側通過領域ｉｎｒ、及び吸気弁３０１ｂに係る外側通過領域ｏｔｒを通過しようとする吸気の量が極端に低下するためと考えられる（図６参照）。このためオフセット量Ｌ２は、次の数２に示す範囲を許容範囲として、この許容範囲内にあることが好ましい。
（数２）
０＜Ｌ２≦Ｄ２／４

またオフセット量Ｌ２が０（ゼロ）からＤ２／１２になるまでの間は、スワール強度が大きく向上する途中の段階に対応するので、オフセット量Ｌ２は次の数３に示す範囲を推奨範囲として、この推奨範囲内にあることがさらに好適である。
（数３）
Ｄ２／１２≦Ｌ２≦Ｄ２／４

図７は燃焼室５４中央での流速分布を模式的に示す図である。図７では基準流速Ｖ_０との速度差ΔＶによってスワール成分の大小を表している。なお、図６では参考に図７に示す流速分布と同様の流速分布を重ね合わせて示している。オフセット量Ｌ２が次の数４に示す範囲内にある場合には、基準流速Ｖ_０よりも大きく、且つ所定値Ｖ１未満の流速が得られる。
（数４）
０＜Ｌ２＜Ｄ２／１２

一方、オフセット量Ｌ２が数３に示す推奨範囲内にある場合には、所定値Ｖ１以上の流速が得られる。このことからもオフセット量Ｌ２は数３に示す推奨範囲内にあることがさらに好適であることがわかる。また数３や数４に示す範囲は吸気の流れ方向Ｆについて吸気弁３０１のステムｓｔｍの位置を変更した場合でも、相応の効果を得ることができる範囲になると考えられる。このため図５では、数４に示す範囲に対応させてさらに相応の効果を奏すると考えられるエリアをエリアＡＲ２１として示すとともに、数３に示す推奨範囲に対応させてさらに相応の効果を奏すると考えられるエリアをエリアＡＲ２２として示している。以上により、斜めタンブル流ＴＳを生成すべく、筒内に吸気を好適に流入させることができる内燃機関３００を実現できる。

本実施例に係る内燃機関３１０は、吸気弁３０１が吸気弁３１１に変更されている点以外、実施例１に係る内燃機関３００と基本的に同一のものとなっている。吸気弁３１１はステムｓｔｍが、さらに吸気の流れ方向Ｆについて中心点Ｐ２よりも上流側にオフセットしている点で、吸気弁３０１とは異なるものとなっている。本実施例では吸気弁３１１ａで請求項１及び３に係る第１の特定吸気弁が、吸気弁３１１ｂで請求項２及び３に係る第２の特定吸気弁が夫々実現されている。

図８は図２で右側に配置される吸気弁３０１ｂと同様に右側に配置される吸気弁３１１ｂを、図５と同様に模式的に示す図である。図８に示すように、吸気の流れ方向Ｆに略直交するとともに中心点Ｐ２を含む直線Ｐ６と、中心点Ｐ２及びステムｓｔｍに係る点Ｐ５を含む直線Ｐ７とがなす角のうち、鋭角が設置角度θ４と設定されている。また設置角度θ４の正負の符号は、図８に示すようにステムｓｔｍが吸気の流れ方向Ｆについて、上流側にオフセットしているときに正としている。なお、図８においてオフセット量Ｌ２は図５と同様に設定されている。

実施例１で前述したように、オフセット量Ｌ２は数３に示す推奨範囲内にあることが好ましいといえる。この点、さらに設置角度θ４を設定した場合には、オフセット量ＬがＤ／４のときに設置角度θ４がおよそ７０度よりも大きく、或いはおよそ−７０度よりも小さくなると、ステムｓｔｍがエリアＡＲ２１に含まれることになる。このことから、設置角度θ４は次の数５に示す範囲を許容範囲として、この許容範囲内にあることが好ましい。
（数５）
−７０°≦θ４≦７０°
但し、エリアＡＲ２１はスワール強度が多少なりとも向上すると考えられるエリアであるため、設置角度θ４が−９０°以上、且つ９０°以下であれば相応の効果を奏すると考えられる。

一方、設置角度θ４を−９０°に設定した上でステムｓｔｍを下流側にオフセットさせた場合には、スワール強度はオフセット量Ｌ２が大きくなるにしたがって低下する傾向が見られる。これは、ステムｓｔｍを下流側にオフセットさせた場合には、傘部ｕｂ直上で、後流側への吸気の流れをスムースに形成することが困難になるためと考えられる。このことから、設置角度θ４は次の数６に示す範囲を推奨範囲として、この推奨範囲内にあることがさらに好ましい。
（数６）
０°≦θ４≦７０°

またこのように設置角度θ４を設定した場合でも、オフセット量Ｌ２がＤ／４よりも大きくなったときにはバルブ強度が低下する。このため、設置角度θ４を設定した場合には、数３及び数６をともに満たす範囲内でステムｓｔｍを形成することが好適である。オフセット量Ｌ２を数３に示す範囲内で設定するとともに、設置角度θ４を数６に示す範囲内で設定した場合に対応するエリアは、具体的にはエリアＡＲ２３として図８のように示される。このため、本実施例では吸気弁３１１ｂのステムｓｔｍは図８に示すようにエリアＡＲ２３内に含まれるようにオフセットしている。

図９は燃焼室５４中央での流速分布を模式的に示す図である。図９では図７と同様に基準流速Ｖ_０との速度差ΔＶによってスワール成分の大小を規定している。吸気弁３１１のステムｓｔｍがエリアＡＲ２３内にある場合には、所定値Ｖ２よりも大きい流速が得られる。またこの所定値Ｖ２は所定値Ｖ１よりも大きな値となっていることから、内燃機関３１０によれば、実施例１で前述した内燃機関３００よりも高い流速が得られることがわかる。以上により、斜めタンブル流ＴＳを生成すべく、筒内に吸気を好適に流入させることができる内燃機関３１０を実現できる。

本実施例に係る内燃機関３２０は、吸気弁３１１が吸気弁３２１に変更されている点以外、実施例２に係る内燃機関３１０と実質的に同一のものとなっている。吸気弁３２１は、吸気弁３２１ａにあってはさらに傘部ｕｂのうち、外側通過領域ｏｔｒに対応する部分のほうが、内側通過領域ｉｎｒに対応する部分よりも体積が小さくなるように形成されている点で、また吸気弁３２１ｂにあってはさらに傘部ｕｂのうち、内側通過領域ｉｎｒに対応する部分のほうが、外側通過領域ｏｔｒに対応する部分よりも体積が小さくなるように形成されている点で、吸気弁３１１とは異なるものとなっている。

ここで、体積が小さくなるようにとは、例えば内側通過領域ｉｎｒに対応する部分のほうが、外側通過領域ｏｔｒに対応する部分よりも体積が小さくなるように形成されている場合にあっては、外側通過領域ｏｔｒに対応する部分をステムｓｔｍの中心軸線Ｐ１中心に回転させて、内側通過領域ｉｎｒに対応する部分に重ね合わせたときに、これらの部分が一致せず、且つ内側通過領域ｉｎｒに対応する部分が、外側通過領域ｏｔｒに対応する部分に少なくとも部分的に含まれることをいう。本実施例では吸気弁３２１ａで請求項１、３及び７に係る第１の特定吸気弁が、吸気弁３２１ｂで請求項２、３及び７に係る第２の特定吸気弁が夫々実現されている。

図１０は、図２に示すＣ−Ｃ断面と同様の断面で吸気弁３２１を模式的に示す図である。吸気弁３２１は具体的には傘部ｕｂのうち、内側通過領域ｉｎｒに対応する部分と、外側通過領域ｏｔｒに対応する部分とがともに、中心軸線Ｐ１を含む平面による断面で断面円弧状に形成されている。また吸気弁３２１は、吸気弁３２１ａにあっては外側通過領域ｏｔｒに対応する部分のほうが、内側通過領域ｉｎｒに対応する部分よりも曲率半径が小さくなるように形成されており、また吸気弁３２１ｂにあっては内側通過領域ｉｎｒに対応する部分のほうが、外側通過領域ｏｔｒに対応する部分よりも曲率半径が小さくなるように形成されている。

また吸気弁３２１ａに係る外側通過領域ｏｔｒ、及び吸気弁３２１ｂに係る内側通過領域ｏｔｒに対応する部分は曲率半径Ｒ１２で、吸気弁３２１ａに係る内側通過領域ｉｎｒ、及び吸気弁３２１ｂに係る外側通過領域ｏｔｒに対応する部分は曲率半径Ｒ１１でステムｓｔｍとスムースに繋がるように夫々形成されており、さらに曲率半径Ｒ１２は曲率半径Ｒ１１よりも小さく設定されている。本実施例ではこのように傘部ｕｂを形成することで、吸気弁３２１ａにあっては傘部ｕｂのうち、外側通過領域ｏｔｒに対応する部分のほうが、内側通過領域ｉｎｒに対応する部分よりも体積が小さくなるようにしている。これにより、吸気弁３２１ａに係る外側通過領域ｏｔｒをさらに大きく確保できることから、さらに大きなスワール成分を有する斜めタンブル流ＴＳを生成すべく、筒内に吸気を好適に流入させることができる。

また本実施例ではこのように傘部ｕｂを形成することで、吸気弁３２１ｂにあっては傘部ｕｂのうち、内側通過領域ｉｎｒに対応する部分のほうが、外側通過領域ｏｔｒに対応する部分よりも体積が小さくなるようにしている。これにより、吸気弁３２１ｂに係る内側通過領域ｉｎｒをさらに大きく確保できることから、斜めタンブル流ＴＳのタンブル成分が必要以上に大きく低下してしまうことを抑制できる。また同時にこれによって、吸気弁３２１ｂに係る外側通過領域ｏｔｒを流通する吸入空気の量が相対的に減少し、この結果、吸気弁３２１ａに係る外側通過領域ｏｔｒを流通する吸入空気の量が、吸気弁３２１ｂに係る外側通過領域ｏｔｒを流通する吸入空気の量よりもさらに相対的に大きくなることから、さらに十分な大きさのタンブル成分とスワール成分とを有する斜めタンブル流ＴＳを生成すべく、筒内に吸気を好適に流入させることができる。なお、吸気弁３２１の傘部ｕｂは吸気の流れを阻害しないように全周に亘ってスムースに形成されており、この点に関しては前述した吸気弁３０１及び３１１も同様となっている。

図１１は、図２で右側に配置される吸気弁３０１ｂと同様に右側に配置される吸気弁３２１ｂを、図５或いは図８と同様に模式的に示す図である。なお、図１１においてオフセット量Ｌ２は図５と同様に設定されており、設置角度θ４は図８と同様に設定されている。吸気弁３２１を備えた内燃機関３２０では、吸気弁３２１ａに係る外側通過領域ｏｔｒ、及び吸気弁３２１ｂに係る内側通過領域ｉｎｒを流通する吸気の流れをさらに多く形成できる。このため、内燃機関３２０では、内燃機関３００または３１０よりもオフセット量Ｌ２を小さくした場合であっても、内燃機関３００または３１０と同等の効果を得ることができる。このことから内燃機関３２０の場合には、数３に示す推奨範囲と比較して、次の数７に示すようにオフセット量Ｌ２の推奨範囲を拡大できる。
（数７）
Ｄ２／２４≦Ｌ２≦Ｄ２／４
図１１では、この数７に示す推奨範囲に対応させてさらに相応の効果を奏すると考えられるエリアをエリアＡＲ２４として示している。

一方、設置角度θ４を設定した場合には、オフセット量Ｌ２がＤ２／４のときに設置角度θ４がおよそ８０度よりも大きく、或いはおよそ−８０度よりも小さくなると、ステムｓｔｍがエリアＡＲ２４に含まれることになる。このことから内燃機関３２０の場合には、数５に示す許容範囲と比較して、次の数８に示すように設置角度θ４の許容範囲を拡大できる。
（数８）
−８０°≦θ４≦８０°

また吸気の流れ方向Ｆについて、ステムｓｔｍを中心点Ｐ２よりも上流側にオフセットさせたほうが好適である点は、内燃機関３２０でも内燃機関３１０の場合と同様となっている。このことから内燃機関３２０の場合には、数６に示す推奨範囲と比較して、次の数９に示すように設置角度θ４の推奨範囲を拡大できる。
（数９）
０°≦θ４≦８０°

これにより、オフセット量Ｌ２及び設置角度θ４の範囲が拡大された分だけ、さらに吸気弁３２１の強度を維持することも可能になる。また内燃機関３２０の場合には、数７及び数９をともに満たす範囲内でステムｓｔｍが形成されることが好適である。オフセット量Ｌ２を数７に示す範囲内で設定するとともに、設置角度θ４を数９に示す範囲内で設定した場合に対応するエリアは、具体的にはエリアＡＲ２５として図１１のように示される。以上により、斜めタンブル流ＴＳを生成すべく、筒内に吸気を好適に流入させることができる内燃機関３２０を実現できる。

本実施例に係る内燃機関３５０は吸気弁３０１の代わりに、以下に示すようにステムｓｔｍを傾斜させて配置した吸気弁３５１を備えている点以外、内燃機関３００と実質的に同一のものとなっている。本実施例では吸気弁３５１ａで請求項４に係る第１の特定吸気弁が、吸気弁３５１ｂで請求項５に係る第２の特定吸気弁が夫々実現されている。図１２は内燃機関３５０の要部を一気筒につき、水平投影視で模式的に示す図である。また図１３は図１２に示すＤ−Ｄ断面で、吸気弁３５１を模式的に示す図である。なお、図１２では参考に流速分布も重ね合わせて同時に示している。

図１２及び図１３に示すように吸気弁３５１のステムｓｔｍは、吸気弁３５１ａにあっては吸気弁３５１ａが閉じた状態において、ステムｓｔｍの先端Ｐ１１がシリンダ中心軸線Ｐ３を含み、且つクランク軸線と略平行な軸線Ｐ４と略直交する（すなわちクランク軸線と略直交する）平面Ｓ２に、クランク軸線と略平行な方向で傘部ｕｂの底面の中心点Ｐ２よりも離れるように傾斜している。内燃機関３５０では係る吸気弁３５１ａの傾斜配置により、吸気弁３５１ａのステムｓｔｍよりも燃焼室５４外側を流通する吸入空気の量をより多く確保できる。このため内燃機関３５０では、筒内に生成される斜めタンブル流ＴＳに対してスワール成分を付与できるように、筒内に吸気を流入させることができる。

また吸気弁３５１のステムｓｔｍは、吸気弁３５１ｂにあっては吸気弁３５１ｂが閉じた状態において、ステムｓｔｍの先端Ｐ１１が平面Ｓ２に、クランク軸線と略平行な方向で傘部ｕｂの底面の中心点Ｐ２よりも近づくように傾斜している。内燃機関３５０では吸気弁３５１ｂの係る傾斜配置により、吸気弁３５１ｂのステムｓｔｍよりも燃焼室５４中心側を流通する吸入空気の量を多く確保でき、これにより、筒内に生成される斜めタンブル流ＴＳのタンブル成分が必要以上に大きく低下してしまうことを抑制できる。

同時に内燃機関３５０では吸気弁３５１ｂの係る傾斜配置により、吸気弁３５１ｂのステムｓｔｍよりも燃焼室５４外側を流通する吸入空気の量を少なくでき、この結果、吸気弁３５１ａのステムｓｔｍよりも燃焼室５４外側を流通する吸入空気の量を、吸気弁３５１ｂのステムｓｔｍよりも燃焼室５４外側を流通する吸入空気の量よりもさらに相対的に大きくすることもできることから、スワール成分の付与にも貢献できる。なお、吸気弁３５１のステムｓｔｍの先端Ｐ１１及び傘部ｕｂの底面の中心点Ｐ２はともにステムｓｔｍの中心軸線Ｐ１上に位置している。

また本実施例では図１３に示すように、吸気弁３５１のステムｓｔｍ夫々を同方向に略等しい度合いθ５で傾斜させて吸気弁３５１を配置している。これにより、吸気弁３５１ａ、３５１ｂのステムｓｔｍ夫々の間を流通する吸入空気の量が、これらステムｓｔｍ夫々を傾斜させて配置しない場合と比較して同等、或いは小さくなることから、筒内に生成される斜めタンブル流ＴＳのタンブル成分が増大することによって、却って十分な大きさのスワール成分を付与できなくなってしまうことを防止できる。したがって、これにより十分な大きさのスワール成分をより確実に付与できる。

またこのようにステムｓｔｍを傾斜させて配置した吸気弁３５１を備えることによって筒内に流入する吸気の流動態様を改善したことで、内燃機関３５０の体積効率の低下を特段招くことなく、混合気のミキシング性の向上を図ることができ、以ってエミッションの低減を図ることができる。なお、吸気弁３５１の傾斜度合いは図１３に示す傾斜角θ５の設定によって変更でき、この傾斜角θ５はステムｓｔｍの中心軸線Ｐ１と、中心点Ｐ２を含み、シリンダ中心軸線Ｐ３と略平行な軸線Ｐ２１とがなす角のうち、鋭角となっている。

次に傾斜角θ５について詳述する。一般的な内燃機関にあっては、傾斜角θ５は０（ゼロ）°に設定されている。これに対して傾斜角θ５が次の数１０で示す範囲内にあれば、スワール強度を向上させることが可能になる。
（数１０）
０°＜θ５

一方、傾斜角θ５を大きく設定するほど、吸気弁３５１を開閉するためのカム（図示省略）を適切に配置することが物理的に困難になってくる。したがってカムの配置を考慮すると、傾斜角θ５は次の数１１に示す範囲を許容範囲として、この許容範囲内にあることが好ましい。
（数１１）
０°＜θ５≦１０°

また、傾斜角θ５を大きく設定した場合には、燃焼室５４の形状などによっては筒内に生成される斜めタンブル流ＴＳのスワール成分が大きくなり過ぎて斜めタンブル流ＴＳの強度が大幅に低下しまうといった事態が発生し得る。一方、傾斜角θ５を０（ゼロ）°から１°未満に設定した場合には、大きな効果を期待することができない。このため傾斜角θ５は次の数１２に示す範囲を推奨範囲として、この推奨範囲内にあることがさらに好適である。
（数１２）
１°≦θ５≦６°

図１４は燃焼室５４中央での流速分布を模式的に示す図である。図１４では、図７などと同様に基準流速Ｖ_０との速度差ΔＶによってスワール成分の大小を表している。図１４に示すように、傾斜角θ５が数１１に示す範囲内にある場合には所定値Ｖ１１よりも大きな流速が得られる。またこの所定値Ｖ１１は基準流速Ｖ_０よりも大きなものとなっている。さらに傾斜角θ５が数１２に示す範囲内にある場合には所定値Ｖ１２以上の流速が得られる。この所定値Ｖ１２は所定値Ｖ１１よりも大きな流速となっている。このように内燃機関３５０にあっては、傾斜角θ５を詳細に規定することにより、さらに大きなスワール成分を付与することも可能になる。以上により、斜めタンブル流ＴＳを生成すべく、筒内に吸気を好適に流入させることができる内燃機関３５０を実現できる。

本実施例に係る内燃機関３６０は、さらに吸気弁３５１が閉じた状態において、吸気弁３５１に係るステムｓｔｍが、ステムｓｔｍの先端Ｐ１１が、吸気の流れ方向Ｆについて中心点Ｐ２よりも排気ポート５５側に位置するように傾斜している点以外、内燃機関３５０と実質的に同一のものとなっている。なお、さらにこのように傾斜した吸気弁３５１を以下、吸気弁３６１と称する。本実施例では吸気弁３６１ａで請求項４及び６に係る第１の特定吸気弁が、吸気弁３６１ｂで請求項５及び６に係る第２の特定吸気弁が夫々実現されている。図１５は内燃機関３６０の要部を図２と同様に一気筒につき水平投影視で模式的に示す図である。また図１６は図１５で右側に配置される吸気弁３６１ｂを単体で、且つ図１５と同様の向きで模式的に示す図である。

図１５及び図１６に示すように水平投影視で吸気の流れ方向Ｆに略直交するとともに中心点Ｐ２を含む直線Ｐ６と、ステムｓｔｍの中心軸線Ｐ１とがなす角のうち、鋭角を設置角度θ６とする。この設置角度θ６を設定することで、吸気の流れ方向Ｆについてもステムｓｔｍを傾斜させることができる。なお、設置角度θ６の正負の符号は、図１６に示すようにステムｓｔｍの先端Ｐ１１が吸気の流れ方向Ｆについて、中心点Ｐ２よりも排気ポート５５側に位置しているときに正としている。

設置角度θ６が９０°である場合にはスワール成分を付与できるように吸気弁３６１を傾斜させることが困難となり、また設置角度θ６を９０°から減少させた場合でも、その度合いが小さければ大きな効果を期待できない。一方、設置角度θ６が０（ゼロ）°よりも小さい場合には、傘部ｕｂ直上で、後流側への吸気の流れをスムースに形成することが困難になる場合があると考えられる。このことから、設置角度θ６は次の数１３に示す範囲を許容範囲として、この許容範囲内にあることが好ましい。
（数１３）
０°≦θ６≦７０°

一方、設置角度θ６の大きさ次第では、数１３に示す範囲内で傘部ｕｂに沿って筒内に流入する吸気の流動態様を斜めタンブル流ＴＳの生成にとってより好ましいものにすることもでき、これによってさらにスワール成分を大きくすることもできる。この点、スワール強度をより向上させたい場合には、設置角度θ６は次の数１４に示す範囲を推奨範囲として、この推奨範囲内にあることがさらに好ましい。
（数１４）
１０°≦θ６≦６０°

図１７は燃焼室５４中央での流速分布を模式的に示す図である。図１７では図７などと同様に基準流速Ｖ_０との速度差ΔＶによってスワール成分の大小を表している。図１７に示すように、設置角度θ６が数１３に示す範囲内にある場合には、所定値Ｖ２１よりも大きな流速が得られ、この所定値Ｖ２１は基準流速Ｖ_０よりも大きなものとなっている。さらに設置角度θ６が数１４に示す範囲内にある場合には、所定値Ｖ２２よりも大きな流速が得られ、この所定値Ｖ２２は所定値Ｖ２１よりも大きな流速となっている。また内燃機関３６０において、流速が所定値Ｖ２１以上になる場合に対応する設置角度θ６のエリアは具体的にはエリアＡＲ２６として図１６のように示される。また流速が所定値Ｖ２２以上になる場合に対応する設置角度θ６のエリアは具体的にはエリアＡＲ２７として図１６のように示される。このため本実施例では吸気弁３６１の設置角度θ６はＡＲ２７内に含まれるように設定されている。以上により、斜めタンブル流ＴＳを生成すべく、筒内に吸気を好適に流入させることができる内燃機関３６０を実現できる。

本実施例に係る内燃機関３７０は、吸気弁３６１が吸気弁３７１に変更されている点以外、実施例５に係る内燃機関３６０と実質的に同一のものとなっている。吸気弁３７１は、吸気弁３７１ａにあってはさらに傘部ｕｂのうち、ステムｓｔｍよりも燃焼室５４外側を流通する吸気に対応する部分のほうが、燃焼室５４中心側を流通する吸気に対応する部分よりも体積が小さくなるように形成されている点で、また吸気弁３７１ｂにあってはさらに傘部ｕｂのうち、ステムｓｔｍよりも燃焼室５４中心側を流通する吸気に対応する部分のほうが、燃焼室５４外側を流通する吸気に対応する部分よりも体積が小さくなるように形成されている点で、吸気弁３６１とは異なるものとなっている。本実施例では吸気弁３７１ａで請求項４、６及び８に係る第１の特定吸気弁が、吸気弁３７１ｂで請求項５、６及び８に係る第２の特定吸気弁が夫々実現されている。

図１８は、内燃機関３７０の要部を図２と同様に一気筒につき水平投影視で模式的に示す図である。また図１９は図１８に示すＥ−Ｅ断面及びＦ−Ｆ断面で吸気弁３７１を模式的に示す図である。吸気弁３７１は具体的には傘部ｕｂのうち、ステムｓｔｍよりも燃焼室５４中心側を流通する吸気に対応する部分（以下、単に内側部分と称す）と、燃焼室５４外側を流通する吸気に対応する部分（以下、単に外側部分と称す）とがともに、中心軸線Ｐ１を含むＥ−Ｅ断面で断面円弧状に形成されている。さらに吸気弁３７１は、吸気弁３７１ａにあっては外側部分のほうが、内側部分よりも曲率半径が小さくなるように形成されており、また吸気弁３７１ｂにあっては内側部分のほうが、外側部分よりも曲率半径が小さくなるように形成されている。

また吸気弁３７１ａに係る外側部分、及び吸気弁３７１ｂに係る内側部分は曲率半径Ｒ２２で、吸気弁３７１ａに係る内側部分、及び吸気弁３７１ｂに係る外側部分は曲率半径Ｒ２１でステムｓｔｍとスムースに繋がるように夫々形成されており、さらに曲率半径Ｒ２２は曲率半径Ｒ２１よりも小さく設定されている。本実施例ではこのように傘部ｕｂを形成することで、吸気弁３７１ａにあっては傘部ｕｂのうち、外側部分のほうが内側部分よりも体積が小さくなるようにしている。これにより、吸気弁３７１ａのステムｓｔｍよりも燃焼室５４外側を流通する吸気の通過領域をさらに大きく確保できることから、さらに大きなスワール成分を有する斜めタンブル流ＴＳを生成すべく、筒内に吸気を好適に流入させることができる。

また本実施例ではこのように傘部ｕｂを形成することで、吸気弁３７１ｂにあっては傘部ｕｂのうち、内側部分のほうが外側部分よりも体積が小さくなるようにしている。これにより、吸気弁３７１ｂのステムｓｔｍよりも燃焼室５４中心側を流通する吸気の通過領域をさらに大きく確保できることから、斜めタンブル流ＴＳのタンブル成分が大きく低下してしまうことを抑制できる。また同時にこれによって、吸気弁３７１ｂのステムｓｔｍよりも燃焼室５４外側を流通する吸入空気の量が相対的に減少し、この結果、吸気弁３７１ａのステムｓｔｍよりも燃焼室５４外側を流通する吸入空気の量が、吸気弁３７１ｂのステムｓｔｍよりも燃焼室５４中心側を流通する吸入空気の量よりもさらに相対的に大きくなることから、さらに十分な大きさのタンブル成分とスワール成分とを有する斜めタンブル流ＴＳを生成すべく、筒内に吸気を好適に流入させることができる。なお、吸気弁３７１の傘部ｕｂは吸気の流れを阻害しないように全周に亘ってスムースに形成されていることが好ましい。

図２０は、図１８で右側に配置される吸気弁３７１ｂを単体で、且つ図１８と同様の向きで模式的に示す図である。なお、図２０において設置角度θ６は図１６と同様に設定されている。吸気弁３７１を備えた内燃機関３７０では、吸気弁３２１ａのステムｓｔｍよりも燃焼室５４外側、及び吸気弁３２１ｂのステムｓｔｍよりも燃焼室５４中心側を流通する吸気の流れをさらに多く形成できる。このため内燃機関３７０では、内燃機関３６０よりも設置角度θ６を小さくした場合であっても、内燃機関３６０と同等の効果を得ることができる。このことから内燃機関３７０の場合には、数１３に示す許容範囲と比較して、次の数１５に示すように設置角度θ６の許容範囲を拡大できる。
（数１５）
０°≦θ６≦８０°
図２０では、この数１５に示す許容範囲に対応するエリアをエリアＡＲ２８として示している。

一方、設置角度θ６の大きさ次第では、数１５に示す範囲内で傘部ｕｂに沿って筒内に流入する吸気の流動態様を斜めタンブル流ＴＳの生成にとってより好ましいものにすることもできる点は、内燃機関３７０でも内燃機関３６０の場合と同様となっている。この点、内燃機関３７０の場合には、スワール強度をより向上させたい場合に数１４に示す推奨範囲と比較して、次の数１６に示すように設置角度θ６の推奨範囲を拡大できる。
（数１６）
１０°≦θ６≦７０°
図２０では、この数１６に示す推奨範囲に対応するエリアをエリアＡＲ２９として示している。これにより、さらに十分な大きさのタンブル成分とスワール成分とを有する斜めタンブル流ＴＳを生成すべく、筒内に吸気を好適に流入させることができる。以上により、斜めタンブル流ＴＳを生成すべく、筒内に吸気を好適に流入させることができる内燃機関３７０を実現できる。

上述した実施例は本発明の好適な実施の例である。但し、これに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変形実施可能である。例えば上述した実施例においては、吸気２弁構造を有する内燃機関が第１の特定吸気弁とともに第２の特定吸気弁を備える場合について詳述してきたが、内燃機関は第１の特定吸気弁とともに、ステムがオフセット或いは傾斜配置されていない一般的な吸気弁を備えてもよい。また例えば吸気ポートが筒内に生成される旋回気流に対してタンブル成分だけでなく、所定の度合いでスワール成分も付与できるように形成されている内燃機関などにあっては、タンブル成分を十分な大きさに確保すべく、第２の特定吸気弁の代わりに、第２の特定吸気弁とは反対の方向にステムをオフセット或いは傾斜配置させた吸気弁を備えてもよい。

内燃機関３００の要部を一気筒につき、鉛直断面視で模式的に示す図である。内燃機関３００の要部を一気筒につき、水平投影視で模式的に示す図である。図２に示すＣ−Ｃ断面で、吸気弁３０１を模式的に示す図である。スワール強度とバルブリフト量との関係を示す図である。図２で右側に配置される吸気弁３０１ｂを傘部ｕｂの底面に対して垂直な方向からの視線で、且つ図２と同様の向きで模式的に示す図である。図２に示す内燃機関３００の要部図と同様の図を用いて、オフセット量ＬをＤ２／４よりも大きくしたときの様子を模式的に示す図である。燃焼室５４中央での流速分布を模式的に示す図である。図２で右側に配置される吸気弁３０１ｂと同様に右側に配置される吸気弁３１１ｂを、図５と同様に模式的に示す図である。燃焼室５４中央での流速分布を模式的に示す図である。燃焼室５４中央での流速分布を模式的に示す図である。図２に示すＣ−Ｃ断面と同様の断面で吸気弁３２１を模式的に示す図である。内燃機関３５０の要部を一気筒につき水平投影視で模式的に示す図である。図１２に示すＤ−Ｄ断面で、吸気弁３５１を模式的に示す図である。燃焼室５４中央での流速分布を模式的に示す図である。内燃機関３６０の要部を一気筒につき水平投影視で模式的に示す図である。吸気弁３６１ｂを単体で、且つ図１５と同様の向きで模式的に示す図である。燃焼室５４中央での流速分布を模式的に示す図である。内燃機関３７０の要部を図２と同様に一気筒につき水平投影視で模式的に示す図である。図１８に示すＥ−Ｅ断面及びＦ−Ｆ断面で吸気弁３７１を模式的に示す図である。吸気弁３７１ｂを単体で、且つ図１８と同様の向きで模式的に示す図である。

符号の説明

１０吸気ポート
５１シリンダブロック
５２シリンダヘッド
５４燃焼室
３００、３１０、３２０、３５０、３６０、３７０内燃機関
３０１、３１１、３２１、３５１、３６１、３７１吸気弁

Claims

傘部と、該傘部と一端で連結されるステムとを有する吸気弁を一気筒につき複数備える内燃機関であって、
前記吸気弁として、前記ステムの中心軸線を含む平面によって２つに分割される吸気の通過領域のうち、燃焼室外側に位置する外側通過領域が大きくなるように、且つ前記ステムの中心軸線が前記傘部の底面の中心点を含まないように前記ステムがオフセットしている第１の特定吸気弁を備えていることを特徴とする内燃機関。
前記吸気弁のうち、一気筒につき両端に位置する吸気弁の一方の吸気弁が前記第１の特定吸気弁となっており、さらに他方の吸気弁として、前記ステムの中心軸線を含む平面によって２つに分割される吸気の通過領域のうち、燃焼室中心側に位置する内側通過領域が大きくなるように、且つ前記ステムの中心軸線が前記傘部の底面の中心点を含まないように前記ステムがオフセットしている第２の特定吸気弁を備えていることを特徴とする請求項１記載の内燃機関。
前記特定吸気弁に係る前記ステムが、吸気の流れ方向について、前記特定吸気弁に係る前記中心点よりも上流側にオフセットしていることを特徴とする請求項１または２記載の内燃機関。
傘部と、該傘部と一端で連結されるステムとを有する吸気弁を一気筒につき複数備える内燃機関であって、
前記吸気弁として、閉じた状態において前記ステムの先端が、シリンダ中心軸線を含み、且つクランク軸線に直交する平面から、クランク軸線と略平行な方向で前記傘部の底面の中心点よりも離れるように前記ステムが傾斜している第１の特定吸気弁を備えていることを特徴とする内燃機関。
前記吸気弁のうち、一気筒につき両端に位置する吸気弁の一方の吸気弁が前記第１の特定吸気弁となっており、さらに他方の吸気弁として、閉じた状態において前記ステムの先端が、前記平面にクランク軸線と略平行な方向で前記中心点よりも近づくように前記ステムが傾斜している第２の特定吸気弁を備えていることを特徴とする請求項４記載の内燃機関。
さらに前記特定吸気弁が閉じた状態において、前記ステムの前記先端が、吸気の流れ方向について前記中心点よりも排気ポート側に位置するように、前記特定吸気弁に係る前記ステムが傾斜していることを特徴とする請求項５記載の内燃機関。
前記第１の特定吸気弁に係る前記傘部が、該傘部のうち、前記ステムよりも燃焼室外側を流通する吸気に対応する部分のほうが、前記ステムよりも燃焼室中心側を流通する吸気に対応する部分よりも体積が小さくなるように形成されていることを特徴とする請求項１から６いずれか１項記載の内燃機関。
前記第２の特定吸気弁に係る前記傘部が、該傘部のうち、前記ステムよりも燃焼室中心側を流通する吸気に対応する部分のほうが、前記ステムよりも燃焼室外側を流通する吸気に対応する部分よりも体積が小さくなるように形成されていることを特徴とする請求項２、３、５、６または７いずれか１項記載の内燃機関。