JP5083428B2 - Internal combustion engine - Google Patents

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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。   The present invention relates to an internal combustion engine, and more particularly, to an internal combustion engine that preferably allows intake air to flow into a cylinder when generating a swirling airflow in the cylinder.

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。   Conventionally, in an internal combustion engine, a technique for generating a swirling airflow such as tumble (vertical vortex) or swirl (lateral vortex) in a cylinder is known. In the internal combustion engine that generates the swirling airflow, it is possible to expand the lean combustion region of the internal combustion engine and improve the output performance by generating the swirling airflow having higher strength. In this respect, in generating a strong swirling airflow, the inflow mode of intake air flowing into the cylinder is one of the important factors. On the other hand, for example, Patent Document 1 or 2 proposes a technique for improving the inflow mode of the intake air flowing into the cylinder.

特開平07−279751号公報JP-A-07-279751 実開昭59−135335号公報Japanese Utility Model Publication No.59-135335

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。   By the way, the emission of unburned HC, CO, etc. contained in the exhaust gas of the internal combustion engine can be reduced by improving the combustibility of the air-fuel mixture, and in order to improve the combustibility, the mixing property of the air-fuel mixture is improved. Is effective. In this regard, in an internal combustion engine that generates a tumble flow in a cylinder, it is effective to add a swirl component to the tumble flow to improve the mixing property of the air-fuel mixture. However, since the technique proposed in Patent Document 1 is a technique for generating a pure tumble flow that does not substantially have a swirl component, compared to the case of generating a tumble flow having a swirl component, the mixing property of the air-fuel mixture is improved. There is a risk of lowering relatively. For this reason, with the technique proposed in Patent Document 1, there is a possibility that a sufficient or more preferable result cannot be obtained from the viewpoint of emission reduction.

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。   On the other hand, as a technique for generating a swirl flow, conventionally, for example, an internal combustion engine having an intake two-valve structure is used as an example, and the intake air flowing into one cylinder from one intake port per cylinder is restricted by a throttle or the like. A technique for generating a swirl flow by giving directivity to inflowing intake air is known. For this reason, it is also conceivable to generate a tumble flow having a swirl component and improve the mixing property of the air-fuel mixture by using such a technique. However, when such a technique is used, the swirl component is applied at the expense of the intake air amount, so that the volumetric efficiency of the internal combustion engine decreases, and as a result, the high load performance of the internal combustion engine is increased. The problem is that this becomes difficult.

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。   Accordingly, the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide an internal combustion engine in which intake air can suitably flow into a cylinder so as to generate a tumble flow having a swirl component.

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、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、前記吸気弁のうち、前記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傘部の底面の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、さらに前記第1の特定吸気弁が閉じた状態において、前記第1の特定吸気弁に係る前記ステムの前記先端が、吸気の流れ方向について前記第1の特定吸気弁に係る前記中心点よりも排気ポート側に位置するように、前記第1の特定吸気弁に係る前記ステムが傾斜しており、前記第2の特定吸気弁が閉じた状態において、前記第2の特定吸気弁に係る前記ステムの前記先端が、吸気の流れ方向について前記第2の特定吸気弁に係る前記中心点よりも排気ポート側に位置するように、前記第2の特定吸気弁に係る前記ステムが傾斜しており、前記一気筒を前記第1の特定吸気弁に係る前記ステムの中心軸線を含み且つ前記第1の特定吸気弁に係る前記中心点を含む平面で切断した断面を前記吸気の流れ方向について上流側から見た場合において、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。 In order to solve the above-described problems, the present invention provides an internal combustion engine including a plurality of intake valves per cylinder having an umbrella part and a stem connected to the umbrella part at one end, and the intake valve is in a closed state. The stem is inclined such that a tip of the stem includes a cylinder center axis and is away from a center point of the bottom surface of the umbrella portion in a direction substantially parallel to the crank axis from a plane perpendicular to the crank axis. 1 of the intake valves, one of the intake valves located at both ends of the cylinder is the first specific intake valve, and is closed as the other intake valve. A second specific intake valve in which the stem is inclined so that the tip of the stem is closer to the plane than the center point of the bottom surface of the umbrella portion in a direction substantially parallel to the crank axis in the plane, Said In a state where one specific intake valve is closed, the tip of the stem related to the first specific intake valve is closer to the exhaust port than the center point related to the first specific intake valve in the flow direction of intake air. In the state where the stem related to the first specific intake valve is inclined and the second specific intake valve is closed, the tip of the stem related to the second specific intake valve is The stem of the second specific intake valve is inclined so that the intake port direction is located on the exhaust port side of the center point of the second specific intake valve. When a cross section cut along a plane including the central axis of the stem related to the first specific intake valve and including the center point related to the first specific intake valve is viewed from the upstream side in the flow direction of the intake air , The first feature The portion of the umbrella portion related to the intake valve that corresponds to the intake air that circulates outside the combustion chamber than the stem of the umbrella portion is more than the portion that corresponds to the intake air that flows through the center of the combustion chamber rather than the stem. Is also formed to have a small volume .

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According to the present invention, by the inclined arrangement of the first specific intake valve having the stem inclined as described above. 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To secure a larger amount of intake air flowing outside the combustion chamber than the stem of the first specific intake valve 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As a result, swirl components can be added to the tumble flow generated in the cylinder. 、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Intake can be made to flow into the cylinder. That is, according to the present invention, it has a swirl component. 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In order to generate a tumble flow, it is possible to preferably allow the intake air to flow into the cylinder. Also above 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By providing the first specific intake valve with the stem tilted like this, the intake air is preferably flown into the cylinder. 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According to the present invention, the mixture of the air-fuel mixture can be mixed without particularly reducing the volumetric efficiency of the internal combustion engine. 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。The shingability can be improved, and the emission can be reduced.

また、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。 Further , according to the present invention, the amount of intake air that circulates in the center of the combustion chamber from the stem of the second specific intake valve is reduced by the inclined arrangement of the second specific intake valve having the stem inclined as described above. As a result, it is possible to prevent the tumble component of the swirling airflow generated in the cylinder from being tilted by the first specific intake valve from being lowered more than necessary. At the same time, according to the present invention, the amount of intake air flowing outside the combustion chamber can be reduced as compared with the stem of the second specific intake valve. As a result, the amount of intake air flowing outside the stem of the first specific intake valve can be reduced. Since the amount of intake air can be made relatively larger than the amount of intake air flowing outside the combustion chamber than the stem of the second specific intake valve, it is possible to contribute to the application of a larger swirl component. For this reason, according to the present invention, intake air can be flowed more suitably into the cylinder in order to generate a tumble flow having a swirl component.

また本発明は、前記第1の特定吸気弁が閉じた状態において、前記第1の特定吸気弁に係る前記ステムの前記先端が、吸気の流れ方向について前記第1の特定吸気弁に係る前記中心点よりも排気ポート側に位置するように、前記第1の特定吸気弁に係る前記ステムが傾斜しており、前記第2の特定吸気弁が閉じた状態において、前記第2の特定吸気弁に係る前記ステムの前記先端が、吸気の流れ方向について前記第2の特定吸気弁に係る前記中心点よりも排気ポート側に位置するように、前記第2の特定吸気弁に係る前記ステムが傾斜している。 Further, in the present invention , in a state where the first specific intake valve is closed, the tip of the stem related to the first specific intake valve is the center related to the first specific intake valve in the flow direction of intake air. In the state where the stem relating to the first specific intake valve is inclined and the second specific intake valve is closed so as to be located on the exhaust port side from the point, the second specific intake valve The stem related to the second specific intake valve is inclined so that the tip of the stem is located on the exhaust port side with respect to the center point related to the second specific intake valve in the flow direction of intake air. ing.

ここで、第1の特定吸気弁および第2の特定吸気弁に係るステムを傾斜させるにあたっては、第1の特定吸気弁および第2の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第1の特定吸気弁および第2の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第1の特定吸気弁および第2の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、第1の特定吸気弁および第2の特定吸気弁に係るステムの先端を、吸気の流れ方向について第1の特定吸気弁および第2の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、第1の特定吸気弁および第2の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。このため第1の特定吸気弁および第2の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。 Here, in inclining the stems related to the first specific intake valve and the second specific intake valve, the stems related to the first specific intake valve and the second specific intake valve are aligned along a direction parallel to the crank axis. And in addition to this, the flow direction of the intake air is further inclined with respect to the first specific intake valve and the second specific intake valve so as to be located on the downstream side, that is, on the exhaust port side. Alternatively, it is possible to incline the flow direction of the intake air so as to be positioned upstream of the center point related to the first specific intake valve and the second specific intake valve . In this regard, the tips of the stems related to the first specific intake valve and the second specific intake valve are located upstream of the center point related to the first specific intake valve and the second specific intake valve in the flow direction of the intake air. When the stem is inclined so as to be positioned, there is a possibility that the flow of the intake air may not be smoothly formed immediately above the umbrella portion related to the first specific intake valve and the second specific intake valve and on the wake side. is there. Therefore, it is preferable that the stems related to the first specific intake valve and the second specific intake valve are specifically inclined as in the present invention. According to the present invention, intake air can be suitably introduced into the cylinder so as to generate a tumble flow having a larger swirl component.

また本発明は、前記一気筒を前記第1の特定吸気弁に係る前記ステムの中心軸線を含み且つ前記第1の特定吸気弁に係る前記中心点を含む平面で切断した断面を前記吸気の流れ方向について上流側から見た場合において、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。 According to the present invention , a cross section of the one cylinder cut along a plane including the central axis of the stem related to the first specific intake valve and including the central point related to the first specific intake valve is a flow of the intake air. When viewed from the upstream side in the direction, the portion of the umbrella portion related to the first specific intake valve that corresponds to the intake air flowing outside the combustion chamber rather than the stem of the umbrella portion is the stem. The volume is smaller than the portion corresponding to the intake air flowing through the combustion chamber center side.

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According to the present invention, the flow of the intake air that circulates outside the combustion chamber rather than the stem related to the first specific intake valve. 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A tumble with a larger swirl component because it can secure a larger excess area 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。In order to generate a flow, the intake air can be preferably introduced into the cylinder.

また本発明は、前記一気筒を前記第2の特定吸気弁に係る前記ステムの中心軸線を含み且つ前記第2の特定吸気弁に係る前記中心点を含む平面で切断した断面を前記吸気の流れ方向について上流側から見た場合において、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。 According to the present invention , a cross section of the one cylinder cut along a plane including the central axis of the stem related to the second specific intake valve and including the central point related to the second specific intake valve is the flow of the intake air. When viewed from the upstream side in the direction, the portion of the umbrella portion related to the second specific intake valve corresponds to the portion of the umbrella portion corresponding to the intake air flowing through the combustion chamber center side than the stem. You may form so that a volume may become smaller than the part corresponding to the intake air which distribute | circulates a combustion chamber outer side rather than a stem.

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According to the present invention, the intake air that circulates in the center of the combustion chamber from the stem related to the second specific intake valve. 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Since a larger passage area can be secured, and at the same time, this allows the second specific intake air. 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1The amount of intake air flowing outside the combustion chamber relative to the valve stem is relatively reduced, and as a result, the first 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The amount of intake air that circulates outside the combustion chamber from the stem of the specific intake valve of the second specific intake valve 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The amount of intake air that circulates outside the combustion chamber than the stem must be relatively greater. 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Generates a tumble flow with a sufficiently large tumble component and swirl component すべく、筒内に吸気を好適に流入させることができる。Therefore, the intake air can be preferably flowed into the cylinder.

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。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, in order to produce | generate the tumble flow which has a swirl component, the internal combustion engine which can flow in intake air suitably in a cylinder can be provided.

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。FIG. 2 is a diagram schematically illustrating a main part of an internal combustion engine 300 in a vertical sectional view for one cylinder. 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。FIG. 2 is a diagram schematically showing a main part of an internal combustion engine 300 in a horizontal projection view for one cylinder. 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。It is a figure which shows typically the intake valve 301 in CC cross section shown in FIG. 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。It is a figure which shows the relationship between swirl intensity | strength and valve lift amount. 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。FIG. 3 is a diagram schematically showing the intake valve 301b arranged on the right side in FIG. 2 in a line of sight from a direction perpendicular to the bottom surface of the umbrella part ub and in the same direction as in FIG. 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。It is a figure which shows typically a mode when offset amount L is made larger than D2 / 4, using the figure similar to the principal part figure of the internal combustion engine 300 shown in FIG. 燃焼室54中央での流速分布を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the flow-velocity distribution in the combustion chamber 54 center. 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。FIG. 6 is a view schematically showing an intake valve 311b arranged on the right side in the same manner as the intake valve 301b arranged on the right side in FIG. 燃焼室54中央での流速分布を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the flow-velocity distribution in the combustion chamber 54 center. 燃焼室54中央での流速分布を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the flow-velocity distribution in the combustion chamber 54 center. 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。It is a figure which shows typically the intake valve 321 in the cross section similar to CC cross section shown in FIG. 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。FIG. 3 is a diagram schematically showing a main part of an internal combustion engine 350 in a horizontal projection view per cylinder. 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。FIG. 13 is a diagram schematically showing an intake valve 351 in a DD section shown in FIG. 12. 燃焼室54中央での流速分布を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the flow-velocity distribution in the combustion chamber 54 center. 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。FIG. 3 is a diagram schematically showing a main part of an internal combustion engine 360 in a horizontal projection view per cylinder. 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。FIG. 16 is a diagram schematically showing a single intake valve 361b in the same direction as in FIG. 燃焼室54中央での流速分布を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the flow-velocity distribution in the combustion chamber 54 center. 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。FIG. 3 is a diagram schematically showing a main part of an internal combustion engine 370 in a horizontal projection view for each cylinder, similarly to FIG. 2. 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。It is a figure which shows typically the intake valve 371 in the EE cross section and FF cross section which are shown in FIG. 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。FIG. 19 is a diagram schematically showing a single intake valve 371b in the same direction as in FIG.

以下、本発明を実施するための形態を図面と共に詳細に説明する。   DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

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。   FIG. 1 is a diagram schematically showing a main part of an internal combustion engine 300 according to this embodiment for each cylinder in a vertical sectional view. The internal combustion engine 300 is an in-cylinder direct fuel injection gasoline engine, and the internal combustion engine 300 has an intake two-valve structure. However, the internal combustion engine 300 is not particularly limited as long as it can effectively implement the present invention, and may be, for example, a so-called lean burn engine, or may be an intake three-valve structure, for example. The internal combustion engine 300 may have an appropriate number of cylinders and a cylinder arrangement structure.

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で第1の特定吸気弁が、吸気弁301bで第2の特定吸気弁が夫々実現されている。The internal combustion engine 300 includes a cylinder block 51, a cylinder head 52, a piston 53, and the like. A substantially cylindrical cylinder 51a is formed in the cylinder block 51, and a piston 53 is accommodated in the cylinder 51a. A cylinder head 52 is fixed to the cylinder block 51. The combustion chamber 54 is formed as a space surrounded by the cylinder block 51, the cylinder head 52, and the piston 53. The cylinder head 52 has intake ports 10a and 10b (hereinafter simply referred to as the intake port 10 when collectively referred to as intake ports 10) for introducing intake air into the combustion chamber 54 (hereinafter also referred to simply as cylinders). And an exhaust port 20 for exhausting the combusted gas from the combustion chamber 54, respectively, an intake valve 301 for opening and closing the intake port 10, and an exhaust for opening and closing the exhaust port 20 Valves 55 are respectively provided. In the present embodiment, the first specific intake valve is realized by the intake valve 301a, and the second specific intake valve is realized by the intake valve 301b.

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。   The spark plug 56 is disposed in the cylinder head 52 with an electrode protruding into the combustion chamber 54 from above. A fuel injection valve (not shown) is disposed in the cylinder head 52 with an injection hole protruding into the intake port 10 so that the fuel injection valve can directly inject fuel into the cylinder 51a during the intake stroke. It has become. The fuel injection valve is not limited to this. For example, the fuel injection valve is arranged in the cylinder head 52 at a position closer to the cylinder block 51 than the intake port 10 with the injection hole protruding into the combustion chamber 54 or above the combustion chamber 54. May be provided. The intake air flowing into the cylinder from the intake port 10 is generated as a swirling airflow in the cylinder. In this embodiment, the swirling airflow is specifically a tumble flow (hereinafter simply referred to as an oblique tumble flow) TS having a swirl component as shown in FIG.

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。   FIG. 2 is a diagram schematically showing a main part of the internal combustion engine 300 for each cylinder in a horizontal projection view. 3 is a view schematically showing the intake valve 301 in the CC section shown in FIG. As shown in FIG. 2, the intake port 10 extends so as to circulate intake air toward the combustion chamber 54 in a horizontal projection view. Thereby, macroscopically, the main flow of the intake air in which the intake air flows toward the combustion chamber 54 along the flow direction F of the intake air is formed macroscopically. In this embodiment, the flow direction F of the intake air is changed to the flow direction of the intake air. It is said.

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。In the present embodiment, the main flow of the intake air is further formed into a flow that circulates along the flow direction Ft of the intake air shown in FIG. 2 when flowing into the cylinder. In this respect, the flow direction of the intake air indicates the direction in which the main flow of the intake air flowing so as to be generated as a swirling air flow in the cylinder, for example, the main flow in the vicinity of the stem stm of the intake valve 301 and the umbrella portion ub. Focusing on the flow direction, the flow direction Ft of intake air can also be used. In this case, be carried out suitably present invention than when based on the flow direction of the intake air when viewed macroscopically, but the flow direction of the intake air when viewed macroscopically from the standpoint of ease of design for the present invention The case where it is based is also included. The intake air flow direction is not limited to the intake air flow direction F or Ft shown in FIG. For example, in the case where the intake port 10 is further curved to impart a swirl component more effectively, the same direction as the intake flow direction Ft even when the intake flow direction is viewed macroscopically. It may become.

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。   As shown in FIGS. 2 and 3, the stem stm of the intake valve 301 is offset so that the central axis P1 of the stem stm does not include the center point P2 of the bottom surface of the umbrella part ub. Specifically, in the present embodiment, the stem stm is offset in a direction substantially perpendicular to the intake air flow direction F in horizontal projection as shown in FIG. 2, in other words, in a direction substantially parallel to the axis P4. ing. The axis P4 is substantially parallel to a crank axis (not shown). Further, as shown in FIG. 2, the stem stm of the intake valve 301 is the combustion in the intake passage region inr, otr divided into two by the plane S1 including the central axis P1 of the stem stm in the intake valve 301a. The outer passage region otr located outside the chamber 54 is offset so as to increase. As a result, a large outside passage region otr related to the intake valve 301a can be secured, so that intake air can be suitably flown into the cylinder in order to generate the oblique tumble flow TS.

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。   Further, the stem stm of the intake valve 301 is offset so that the inner passage region inr located on the center side of the combustion chamber 54 becomes larger in the intake valve 301b. As a result, a large inner passage region inr related to the intake valve 301b can be secured, and therefore, the tumble component of the oblique tumble flow TS can be secured to a sufficient size. At the same time, since the other outer passage region otr related to the intake valve 301b can be reduced, the amount of intake air flowing outside the combustion chamber 54 rather than the stem stm of the intake valve 301a is made smaller than the stem stm of the intake valve 301b. It can also be made relatively larger than the amount of intake air that circulates outside, thereby contributing to the application of a larger swirl component.

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。   More specifically, the stem stm of the intake valve 301 is offset so that the outer passage region otr is larger than the other inner passage region inr in the intake valve 301a. Is offset so that the inner passage area inr is larger than the other outer passage area otr. Thereby, the swirl component of sufficient magnitude | size can be provided. Further, in this embodiment, as shown in FIG. 3, each stem stm of the intake valve 301 is offset by a substantially equal degree L2 in the same direction. As a result, the amount of intake air flowing between the stems stm of the intake valves 301a and 301b is equal to or smaller than the case where each of the stems stm is not offset. By increasing the tumble component of the tumble flow TS, it can be prevented that a sufficiently large swirl component cannot be applied. Therefore, a swirl component having a sufficient size can be more reliably applied. Further, by providing the intake valve 301 with the stem stm offset in this way, the flow mode of the intake air flowing into the cylinder has been improved, so that the mixing of the air-fuel mixture can be performed without particularly deteriorating the volumetric efficiency of the internal combustion engine 300. Thus, the emission can be improved and the emission can be suitably reduced.

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。   In FIG. 2, since the plane S1 is further assumed to be a plane substantially parallel to the cylinder center axis P3, the plane S1 is shown in a straight line in FIG. In addition, including a state where the stem stm of the intake valve 301 is interposed in the intake port 10 including a state where it is housed in a stem guide (not shown), a cross section of the intake port 10 (for example, a cross section perpendicular to the intake port 10 or a flow of intake air). When a cross section suitable for showing the shape of the intake port 10 at a certain position in the extending direction of the intake port 10 such as a cross section perpendicular to the direction F.) is taken, the cross section of the intake port 52 is divided into two parts by a plane S1. However, each of the parts divided in two corresponds to a part of the inner and outer passage areas inr and otr.

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。   In this regard, in the intake valve 301a, the portion corresponding to the outer passage region otr in all the cross sections of the intake port 10 is larger than the portion corresponding to the inner passage region inr. In the valve 301b, it is preferable that the portion corresponding to the inner passage region inr in all the cross sections of the intake port 10 is larger than the portion corresponding to the outer passage region otr. However, this is not necessarily limited to the shape of the intake port 10. Further, as described above, the inner and outer passage regions inr and otr are intake passage regions at positions where the stem stm of the intake valve 301 is interposed in the intake port 10, and therefore, the inner and outer passage regions inr and otr include In addition, the position where the stem stm of the intake valve 301 is not interposed in the intake port 10 does not include the intake passage region divided by the plane S1.

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。   FIG. 4 is a diagram showing the relationship between swirl strength and valve lift. FIG. 4 shows the result of comparison of swirl strength between the internal combustion engine 300X provided with an intake valve in which the stem stm is not offset instead of the intake valve 301, and the internal combustion engine 300. The internal combustion engine 300X is substantially the same as the internal combustion engine 300 except that the intake valve is different. FIG. 4 shows that the swirl strength is improved in the internal combustion engine 300 as compared with the internal combustion engine 300X. Moreover, it turns out that swirl intensity | strength is improving significantly, so that the valve lift amount becomes large.

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。   Next, the offset amount L2 of the stem stm of the intake valve 301 will be described in detail. FIG. 5 is a view schematically showing the intake valve 301b arranged on the right side in FIG. 2 in a line of sight from a direction perpendicular to the bottom surface of the umbrella portion ub and in the same direction as FIG. As shown in FIG. 5, the offset amount L2 is set to indicate the distance from the center point P2 to the stem stm (more specifically, the point P5 where the bottom surface of the umbrella ub and the center axis P1 of the stem stm intersect). ing. The valve outer diameter D2 indicates the outer diameter of the umbrella part ub of the intake valve 301b. As shown in FIG. 5, the sign of the offset amount L2 is positive when the stem stm is away from the cylinder center axis P4 in a direction substantially perpendicular to the intake air flow direction F.

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
If the offset amount L2 is set to be larger than 0 (zero), it is possible to improve the flow mode of the intake air flowing into the cylinder so as to give the swirl component. Therefore, the swirl strength can be improved if the offset amount L2 is within the range represented by the following equation (1).
(Equation 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
On the other hand, when the offset amount L2 increases to about D2 / 4, there is a concern that the valve strength of the intake valve 301 may be significantly reduced. Further, when the offset amount L2 is larger than D2 / 4, the valve strength is greatly reduced, and the air flow rate may start to be greatly reduced. This is presumably because the amount of intake air that tries to pass through the inner passage region inr related to the intake valve 301a and the outer passage region otr related to the intake valve 301b is extremely reduced (see FIG. 6). For this reason, it is preferable that the offset amount L2 is within the allowable range with the range shown in the following equation 2 being the allowable range.
(Equation 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
Also, until the offset amount L2 becomes 0 (zero) to D2 / 12, it corresponds to a stage in which the swirl strength is greatly improved, so the offset amount L2 has a range shown in the following equation 3 as a recommended range. It is more preferable that it is within this recommended range.
(Equation 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
FIG. 7 is a diagram schematically showing the flow velocity distribution at the center of the combustion chamber 54. In FIG. 7, the magnitude of the swirl component is represented by a speed difference ΔV with respect to the reference flow velocity V 0 . In addition, in FIG. 6, the flow velocity distribution similar to the flow velocity distribution shown in FIG. 7 is overlapped for reference. When the offset amount L2 is within the range shown in the following equation 4, a flow velocity that is larger than the reference flow velocity V0 and less than the predetermined value V1 is obtained.
(Equation 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。   On the other hand, when the offset amount L2 is within the recommended range shown in Equation 3, a flow velocity equal to or higher than the predetermined value V1 is obtained. This also indicates that the offset amount L2 is more preferably within the recommended range shown in Equation 3. Further, the ranges shown in Equations 3 and 4 are considered to be ranges in which a corresponding effect can be obtained even when the position of the stem stm of the intake valve 301 is changed in the intake flow direction F. For this reason, in FIG. 5, an area that is considered to have a more appropriate effect corresponding to the range shown in Expression 4 is shown as an area AR <b> 21, and is considered to have a more appropriate effect corresponding to the recommended range shown in Expression 3. This area is indicated as area AR22. As described above, it is possible to realize the internal combustion engine 300 capable of appropriately flowing the intake air into the cylinder so as to generate the oblique tumble flow TS.

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で第1の特定吸気弁が、吸気弁311bで第2の特定吸気弁が夫々実現されている。The internal combustion engine 310 according to the present embodiment is basically the same as the internal combustion engine 300 according to the first embodiment except that the intake valve 301 is changed to an intake valve 311. The intake valve 311 differs from the intake valve 301 in that the stem stm is further offset upstream of the center point P2 in the intake flow direction F. In the present embodiment, a first specific intake valve is realized by the intake valve 311a, and a second specific intake valve is realized by the intake valve 311b.

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。   FIG. 8 is a view schematically showing the intake valve 311b arranged on the right side in the same manner as the intake valve 301b arranged on the right side in FIG. As shown in FIG. 8, an acute angle is set out of angles formed by a straight line P6 that is substantially orthogonal to the intake flow direction F and includes the center point P2 and a straight line P7 that includes the center point P2 and the point P5 related to the stem stm. The angle θ4 is set. Further, the sign of the installation angle θ4 is positive when the stem stm is offset upstream in the intake air flow direction F as shown in FIG. In FIG. 8, the offset amount L2 is set similarly to FIG.

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。
As described above in the first embodiment, it can be said that the offset amount L2 is preferably within the recommended range shown in Equation 3. In this regard, when the installation angle θ4 is further set, if the installation angle θ4 is larger than about 70 degrees or smaller than about −70 degrees when the offset amount L is D / 4, the stem stm is in the area AR21. Will be included. For this reason, it is preferable that the installation angle θ4 is within the allowable range with the range shown in the following equation 5 being the allowable range.
(Equation 5)
-70 ° ≦ θ4 ≦ 70 °
However, since the area AR21 is an area where the swirl strength is considered to be improved to some extent, it can be considered that if the installation angle θ4 is −90 ° or more and 90 ° or less, a corresponding effect can be obtained.

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°
On the other hand, when the installation angle θ4 is set to −90 ° and the stem stm is offset downstream, the swirl strength tends to decrease as the offset amount L2 increases. This is presumably because when the stem stm is offset downstream, it is difficult to smoothly form the intake air flow immediately upstream of the umbrella portion ub. For this reason, the installation angle θ4 is more preferably within the recommended range with the range shown in the following Equation 6 as a recommended range.
(Equation 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。   Even when the installation angle θ4 is set in this way, the valve strength decreases when the offset amount L2 becomes larger than D / 4. For this reason, when the installation angle θ4 is set, it is preferable to form the stem stm within a range satisfying both Equation 3 and Equation 6. The area corresponding to the case where the offset amount L2 is set within the range shown in Equation 3 and the installation angle θ4 is set within the range shown in Equation 6 is specifically shown as an area AR23 as shown in FIG. Therefore, in this embodiment, the stem stm of the intake valve 311b is offset so as to be included in the area AR23 as shown in FIG.

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。 FIG. 9 is a diagram schematically showing the flow velocity distribution at the center of the combustion chamber 54. In FIG. 9, as in FIG. 7, the magnitude of the swirl component is defined by the speed difference ΔV from the reference flow velocity V 0 . When the stem stm of the intake valve 311 is in the area AR23, a flow velocity larger than the predetermined value V2 is obtained. Since the predetermined value V2 is larger than the predetermined value V1, it can be seen that the internal combustion engine 310 can obtain a higher flow velocity than the internal combustion engine 300 described in the first embodiment. As described above, it is possible to realize the internal combustion engine 310 capable of appropriately flowing the intake air into the cylinder in order to generate the oblique tumble flow TS.

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。   The internal combustion engine 320 according to the present embodiment is substantially the same as the internal combustion engine 310 according to the second embodiment except that the intake valve 311 is changed to the intake valve 321. In the intake valve 321a, in the intake valve 321a, the portion of the umbrella portion ub corresponding to the outer passage region otr is formed to have a smaller volume than the portion corresponding to the inner passage region inr. In addition, in the intake valve 321b, the portion corresponding to the inner passage region inr of the umbrella portion ub is formed to have a smaller volume than the portion corresponding to the outer passage region otr. Thus, the intake valve 311 is different.

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で第1の特 定吸気弁が、吸気弁321bで第2の特定吸気弁が夫々実現されている。Here, when the volume is reduced, for example, when the portion corresponding to the inner passage region inr is formed to have a smaller volume than the portion corresponding to the outer passage region otr, When the portion corresponding to the outer passage region otr is rotated about the central axis P1 of the stem stm and superimposed on the portion corresponding to the inner passage region inr, these portions do not coincide with each other and the inner passage region inr The corresponding portion is at least partially included in the portion corresponding to the outer passage region otr. The first specific intake valves in the intake valve 321a in this embodiment, the second intake-valve are respectively realized in the intake valve 321b.

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。   FIG. 10 is a view schematically showing the intake valve 321 in a cross section similar to the CC cross section shown in FIG. Specifically, the intake valve 321 includes a portion corresponding to the inner passage region inr and a portion corresponding to the outer passage region otr in the umbrella portion ub, both of which are formed in a circular arc shape in a cross section by a plane including the central axis P1. Has been. Further, the intake valve 321 is formed such that the radius of curvature of the portion corresponding to the outer passage region otr in the intake valve 321a is smaller than the portion corresponding to the inner passage region inr, and the intake valve 321b. In this case, the portion corresponding to the inner passage region inr is formed to have a smaller radius of curvature than the portion corresponding to the outer passage region otr.

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。   The outer passage area otr related to the intake valve 321a and the portion corresponding to the inner passage area otr related to the intake valve 321b have a radius of curvature R12, and the inner passage area inr related to the intake valve 321a and the outer passage area related to the intake valve 321b. The portions corresponding to otr are formed so as to be connected to the stem stm and smoothly at the curvature radius R11, respectively, and the curvature radius R12 is set smaller than the curvature radius R11. In the present embodiment, by forming the umbrella portion ub in this way, in the intake valve 321a, the portion corresponding to the outer passage region otr in the umbrella portion ub is more than the portion corresponding to the inner passage region inr. The volume is made small. As a result, the outside passage region otr related to the intake valve 321a can be further increased, so that the intake air can be suitably introduced into the cylinder so as to generate an oblique tumble flow TS having a larger swirl component.

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。   Further, in this embodiment, by forming the umbrella part ub in this way, in the intake valve 321b, the part corresponding to the inner passage area inr in the umbrella part ub is more than the part corresponding to the outer passage area otr. Also, the volume is made small. Thereby, since the inner passage region inr related to the intake valve 321b can be further ensured, it is possible to suppress the tumble component of the oblique tumble flow TS from being lowered more than necessary. At the same time, the amount of intake air flowing through the outer passage region otr related to the intake valve 321b is relatively reduced. As a result, the amount of intake air flowing through the outer passage region otr related to the intake valve 321a is reduced. In order to generate an oblique tumble flow TS having a sufficiently large tumble component and swirl component, it is relatively larger than the amount of intake air flowing through the outer passage region otr related to the valve 321b. The intake air can be suitably flowed into the interior. Note that the umbrella portion ub of the intake valve 321 is smoothly formed over the entire circumference so as not to hinder the flow of intake air, and the intake valves 301 and 311 described above are the same in this respect.

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。
FIG. 11 is a view schematically showing the intake valve 321b arranged on the right side in the same manner as the intake valve 301b arranged on the right side in FIG. 2, similarly to FIG. 5 or FIG. In FIG. 11, the offset amount L2 is set as in FIG. 5, and the installation angle θ4 is set as in FIG. In the internal combustion engine 320 including the intake valve 321, it is possible to further increase the flow of intake air flowing through the outer passage region otr related to the intake valve 321 a and the inner passage region inr related to the intake valve 321 b. For this reason, in the internal combustion engine 320, even when the offset amount L2 is made smaller than that of the internal combustion engine 300 or 310, an effect equivalent to that of the internal combustion engine 300 or 310 can be obtained. Therefore, in the case of the internal combustion engine 320, the recommended range of the offset amount L2 can be expanded as shown in the following formula 7, compared with the recommended range shown in the formula 3.
(Equation 7)
D2 / 24 ≦ L2 ≦ D2 / 4
In FIG. 11, an area that is considered to have a corresponding effect corresponding to the recommended range shown in Equation 7 is indicated as area AR24.

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°
On the other hand, when the installation angle θ4 is set, the stem stm is included in the area AR24 if the installation angle θ4 is larger than about 80 degrees or smaller than about −80 degrees when the offset amount L2 is D2 / 4. Will be. Therefore, in the case of the internal combustion engine 320, the allowable range of the installation angle θ4 can be expanded as shown in the following equation 8, compared with the allowable range expressed in equation 5.
(Equation 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°
Further, in the flow direction F of intake air, it is preferable that the stem stm is offset to the upstream side of the center point P2 as in the case of the internal combustion engine 310. Therefore, in the case of the internal combustion engine 320, the recommended range of the installation angle θ4 can be expanded as shown in the following formula 9, compared with the recommended range shown in the formula 6.
(Equation 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。   As a result, the strength of the intake valve 321 can be further maintained as much as the range of the offset amount L2 and the installation angle θ4 is expanded. In the case of the internal combustion engine 320, it is preferable that the stem stm is formed within a range satisfying both the equations 7 and 9. The area corresponding to the case where the offset amount L2 is set within the range shown in Expression 7 and the installation angle θ4 is set within the range shown in Expression 9 is specifically shown as area AR25 as shown in FIG. As described above, it is possible to realize the internal combustion engine 320 capable of appropriately flowing the intake air into the cylinder in order to generate the oblique tumble flow TS.

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で第1の特定吸気弁が、吸気弁351bで第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。The internal combustion engine 350 according to the present embodiment is substantially the same as the internal combustion engine 300 except that it includes an intake valve 351 in which a stem stm is inclined as shown below, instead of the intake valve 301. It has become. In the present embodiment, a first specific intake valve is realized by the intake valve 351a, and a second specific intake valve is realized by the intake valve 351b. FIG. 12 is a diagram schematically showing the main part of the internal combustion engine 350 for each cylinder in a horizontal projection view. FIG. 13 is a diagram schematically showing the intake valve 351 in the DD section shown in FIG. In FIG. 12, the flow velocity distributions are also superimposed and shown at the same time for reference.

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。   As shown in FIGS. 12 and 13, the stem stm of the intake valve 351 is such that the tip P11 of the stem stm includes the cylinder center axis P3 and the crank axis when the intake valve 351a is closed. A plane S2 that is substantially orthogonal to the substantially parallel axis P4 (that is, substantially orthogonal to the crank axis) is inclined away from the center point P2 of the bottom surface of the umbrella portion ub in a direction substantially parallel to the crank axis. In the internal combustion engine 350, the inclined arrangement of the intake valve 351a can secure a larger amount of intake air flowing outside the combustion chamber 54 than the stem stm of the intake valve 351a. Therefore, in the internal combustion engine 350, intake air can be flowed into the cylinder so that a swirl component can be imparted to the oblique tumble flow TS generated in the cylinder.

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。   In addition, the stem stm of the intake valve 351 is the center of the bottom surface of the umbrella portion ub in the direction substantially parallel to the crank axis in the state in which the tip P11 of the stem stm is in the plane S2 when the intake valve 351b is closed. It inclines so that it may approach from point P2. In the internal combustion engine 350, the inclined arrangement of the intake valve 351b makes it possible to secure a larger amount of intake air that circulates in the combustion chamber 54 center side than the stem stm of the intake valve 351b, and thereby the oblique tumble flow generated in the cylinder It can suppress that the tumble component of TS falls large more than necessary.

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。   At the same time, with the inclined arrangement of the intake valve 351b in the internal combustion engine 350, the amount of intake air flowing outside the combustion chamber 54 can be less than the stem stm of the intake valve 351b. As a result, the combustion chamber is smaller than the stem stm of the intake valve 351a. Since the amount of intake air flowing outside 54 can be made relatively larger than the amount of intake air flowing outside the combustion chamber 54 than the stem stm of the intake valve 351b, it contributes to the addition of swirl components. it can. The tip P11 of the stem stm of the intake valve 351 and the center point P2 of the bottom surface of the umbrella part ub are both located on the central axis P1 of the stem stm.

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。   Further, in the present embodiment, as shown in FIG. 13, the intake valves 351 are arranged such that the stems stm of the intake valves 351 are inclined in the same direction at a substantially equal degree θ5. As a result, the amount of intake air flowing between the stems stm of the intake valves 351a and 351b is equal to or smaller than the case where each of the stems stm is not inclined and is generated in the cylinder. By increasing the tumble component of the inclined tumble flow TS, it is possible to prevent the swirl component having a sufficiently large size from being imparted. Therefore, a sufficiently large swirl component can be more reliably applied.

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。   Further, by providing the intake valve 351 with the stem stm inclined as described above, the flow mode of the intake air flowing into the cylinder is improved, so that the air-fuel mixture is not particularly reduced without causing a reduction in volume efficiency of the internal combustion engine 350. The mixing property can be improved, and the emission can be reduced. The inclination degree of the intake valve 351 can be changed by setting the inclination angle θ5 shown in FIG. 13. This inclination angle θ5 includes the central axis P1 of the stem stm and the central point P2, and is an axis substantially parallel to the cylinder central axis P3. Of the angles formed by P21, it is an acute angle.

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
Next, the inclination angle θ5 will be described in detail. In a general internal combustion engine, the inclination angle θ5 is set to 0 (zero) °. On the other hand, if the inclination angle θ5 is within the range represented by the following equation 10, swirl strength can be improved.
(Equation 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°
On the other hand, as the inclination angle θ5 is set larger, it becomes physically difficult to appropriately arrange a cam (not shown) for opening and closing the intake valve 351. Therefore, in consideration of the cam arrangement, the inclination angle θ5 is preferably within the allowable range, with the range shown in the following equation 11 being an allowable range.
(Equation 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°
When the inclination angle θ5 is set to be large, the swirl component of the oblique tumble flow TS generated in the cylinder becomes too large depending on the shape of the combustion chamber 54 and the strength of the oblique tumble flow TS is greatly reduced. Such a situation may occur. On the other hand, when the inclination angle θ5 is set from 0 (zero) ° to less than 1 °, a great effect cannot be expected. For this reason, the inclination angle θ5 is more preferably within the recommended range, with the range shown in the following equation 12 being the recommended range.
(Equation 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。 FIG. 14 is a diagram schematically showing the flow velocity distribution at the center of the combustion chamber 54. In FIG. 14, the magnitude of the swirl component is represented by the speed difference ΔV from the reference flow velocity V 0 as in FIG. As shown in FIG. 14, when the inclination angle θ5 is within the range shown in Formula 11, a flow velocity larger than the predetermined value V11 is obtained. Also this predetermined value V11 has become larger than the reference velocity V 0. Further, when the inclination angle θ5 is within the range shown in Formula 12, a flow velocity of a predetermined value V12 or more is obtained. The predetermined value V12 has a larger flow rate than the predetermined value V11. As described above, in the internal combustion engine 350, it is possible to apply a larger swirl component by specifying the inclination angle θ5 in detail. As described above, it is possible to realize the internal combustion engine 350 capable of suitably flowing the intake air into the cylinder in order to generate the oblique tumble flow TS.

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で第1の特定吸気弁が、吸気弁361bで第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。In the internal combustion engine 360 according to the present embodiment, in a state where the intake valve 351 is further closed, the stem stm related to the intake valve 351 is such that the tip P11 of the stem stm is closer to the exhaust port 55 than the center point P2 in the flow direction F of intake air. It is substantially the same as the internal combustion engine 350 except that it is inclined so as to be located on the side. Further, the intake valve 351 inclined in this way is hereinafter referred to as an intake valve 361. In this embodiment, the intake valve 361a realizes the first specific intake valve , and the intake valve 361b realizes the second specific intake valve . FIG. 15 is a diagram schematically showing the main part of the internal combustion engine 360 in a horizontal projection view for each cylinder, similarly to FIG. FIG. 16 is a diagram schematically showing the intake valve 361b arranged on the right side in FIG. 15 alone and in the same direction as in FIG.

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。   As shown in FIGS. 15 and 16, an acute angle among the angles formed by the straight line P6 that is substantially orthogonal to the intake air flow direction F and includes the center point P2 and the center axis P1 of the stem stm in the horizontal projection view is an installation angle θ6. And By setting this installation angle θ6, the stem stm can be inclined also in the flow direction F of the intake air. Note that the positive and negative signs of the installation angle θ6 are positive when the tip P11 of the stem stm is positioned on the exhaust port 55 side of the center point P2 in the flow direction F of the intake air as shown in FIG.

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°
When the installation angle θ6 is 90 °, it is difficult to incline the intake valve 361 so that a swirl component can be applied. Even when the installation angle θ6 is decreased from 90 °, a large effect is obtained. I can not expect. On the other hand, when the installation angle θ6 is smaller than 0 (zero) °, it is considered that it may be difficult to smoothly form the intake air flow to the wake side immediately above the umbrella portion ub. Therefore, the installation angle θ6 is preferably within the allowable range with the range shown in the following equation 13 being an allowable range.
(Equation 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°
On the other hand, depending on the size of the installation angle θ6, the flow mode of the intake air flowing into the cylinder along the umbrella portion ub within the range shown in Equation 13 can be made more preferable for the generation of the oblique tumble flow TS, As a result, the swirl component can be further increased. In this regard, when it is desired to further improve the swirl strength, the installation angle θ6 is more preferably within the recommended range, with the range shown in the following equation 14 being the recommended range.
(Equation 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。 FIG. 17 is a diagram schematically showing the flow velocity distribution at the center of the combustion chamber 54. In FIG. 17, the magnitude of the swirl component is represented by the speed difference ΔV from the reference flow velocity V 0 as in FIG. As shown in FIG. 17, installed in a case where the angle θ6 is within the range shown in Formula 13, a large flow rate can be obtained than a predetermined value V21, the predetermined value V21 is a larger than the reference velocity V 0 Yes. Further, when the installation angle θ6 is within the range shown in Formula 14, a flow velocity larger than the predetermined value V22 is obtained, and the predetermined value V22 is larger than the predetermined value V21. In the internal combustion engine 360, the area of the installation angle θ6 corresponding to the case where the flow velocity is equal to or higher than the predetermined value V21 is specifically shown as an area AR26 as shown in FIG. Further, the area of the installation angle θ6 corresponding to the case where the flow velocity is equal to or higher than the predetermined value V22 is specifically shown as an area AR27 as shown in FIG. Therefore, in this embodiment, the installation angle θ6 of the intake valve 361 is set to be included in the AR 27. As described above, it is possible to realize the internal combustion engine 360 capable of appropriately flowing the intake air into the cylinder so as to generate the oblique tumble flow TS.

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で第1の特定吸気弁が、吸気弁371bで第2の特定吸気弁が夫々実現されている。
The internal combustion engine 370 according to the present embodiment is substantially the same as the internal combustion engine 360 according to the fifth embodiment except that the intake valve 361 is changed to the intake valve 371. In the intake valve 371, in the intake valve 371a, the portion of the umbrella portion ub corresponding to the intake air flowing outside the combustion chamber 54 rather than the stem stm corresponds to the intake air flowing through the center side of the combustion chamber 54. Further, in the intake valve 371b, the portion corresponding to the intake air flowing through the center of the combustion chamber 54 rather than the stem stm is further provided in the intake valve 371b. The intake valve 361 differs from the intake valve 361 in that the volume is smaller than the portion corresponding to the intake air flowing outside the combustion chamber 54. In this embodiment, the intake valve 371a realizes a first specific intake valve , and the intake valve 371b realizes a second specific intake valve .

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。   FIG. 18 is a diagram schematically showing the main part of the internal combustion engine 370 in a horizontal projection view for each cylinder as in FIG. FIG. 19 is a view schematically showing the intake valve 371 in the EE cross section and the FF cross section shown in FIG. Specifically, the intake valve 371 includes a portion of the umbrella portion ub corresponding to intake air that flows through the center side of the combustion chamber 54 relative to the stem stm (hereinafter simply referred to as an inner portion), and an intake air that flows outside the combustion chamber 54. And a portion corresponding to (hereinafter, simply referred to as an outer portion) are formed in an arc shape in cross section along the EE cross section including the central axis P1. Further, the intake valve 371 is formed so that the outer portion of the intake valve 371a has a smaller radius of curvature than the inner portion, and the inner portion of the intake valve 371b is less than the outer portion. Also, the radius of curvature is formed to be small.

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。   The outer portion related to the intake valve 371a and the inner portion related to the intake valve 371b have a radius of curvature R22, and the inner portion related to the intake valve 371a and the outer portion related to the intake valve 371b connect to the stem stm smoothly with a radius of curvature R21. Further, the radius of curvature R22 is set smaller than the radius of curvature R21. In this embodiment, the umbrella portion ub is formed in this way, so that in the intake valve 371a, the volume of the outer portion of the umbrella portion ub is smaller than that of the inner portion. As a result, a larger passage area of the intake air that flows outside the combustion chamber 54 than the stem stm of the intake valve 371a can be ensured, so that the intake air is suitable in the cylinder to generate an oblique tumble flow TS having a larger swirl component. Can be allowed to flow into.

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。   Further, in this embodiment, the umbrella part ub is formed in this way, so that in the intake valve 371b, the inner part of the umbrella part ub has a smaller volume than the outer part. As a result, it is possible to secure a larger passage area of the intake air that circulates in the center of the combustion chamber 54 than the stem stm of the intake valve 371b, so that it is possible to suppress the tumble component of the oblique tumble flow TS from greatly decreasing. At the same time, this reduces the amount of intake air flowing outside the combustion chamber 54 relative to the stem stm of the intake valve 371b. As a result, the intake air flowing outside the combustion chamber 54 rather than the stem stm of the intake valve 371a. Since the amount of air becomes relatively larger than the amount of intake air flowing through the center side of the combustion chamber 54 relative to the stem stm of the intake valve 371b, it has a sufficiently large tumble component and swirl component. In order to generate the oblique tumble flow TS, the intake air can be preferably introduced into the cylinder. In addition, it is preferable that the umbrella part ub of the intake valve 371 is formed smoothly over the entire circumference so as not to inhibit the flow of intake air.

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。
FIG. 20 is a diagram schematically showing the intake valve 371b arranged on the right side in FIG. 18 alone and in the same direction as in FIG. In FIG. 20, the installation angle θ6 is set similarly to FIG. In the internal combustion engine 370 provided with the intake valve 371, it is possible to form a larger amount of intake air flowing outside the combustion chamber 54 than the stem stm of the intake valve 321a and on the center side of the combustion chamber 54 than the stem stm of the intake valve 321b. For this reason, in the internal combustion engine 370, even when the installation angle θ6 is made smaller than that of the internal combustion engine 360, an effect equivalent to that of the internal combustion engine 360 can be obtained. Therefore, in the case of the internal combustion engine 370, the allowable range of the installation angle θ6 can be expanded as shown in the following equation 15 compared with the allowable range expressed in equation 13.
(Equation 15)
0 ° ≦ θ6 ≦ 80 °
In FIG. 20, an area corresponding to the allowable range shown in Equation 15 is shown as area AR28.

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。
On the other hand, depending on the size of the installation angle θ6, the flow mode of the intake air flowing into the cylinder along the umbrella portion ub within the range shown in Formula 15 can be made more preferable for the generation of the oblique tumble flow TS. The same applies to the internal combustion engine 370 as in the case of the internal combustion engine 360. In this regard, in the case of the internal combustion engine 370, when it is desired to further improve the swirl strength, the recommended range of the installation angle θ6 can be expanded as shown in the following formula 16, compared with the recommended range shown in the formula 14.
(Equation 16)
10 ° ≦ θ6 ≦ 70 °
In FIG. 20, an area corresponding to the recommended range shown in Equation 16 is shown as an area AR29. Thereby, in order to generate the oblique tumble flow TS having a sufficiently large tumble component and swirl component, the intake air can be suitably introduced into the cylinder. As described above, the internal combustion engine 370 can be realized in which intake air can be suitably flowed into the cylinder in order to generate the oblique tumble flow TS.

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。   The embodiment described above is a preferred embodiment of the present invention. However, the present invention is not limited to this, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention. For example, in the above-described embodiment, the case where the internal combustion engine having the intake two-valve structure includes the second specific intake valve together with the first specific intake valve has been described in detail. However, the internal combustion engine is combined with the first specific intake valve. A general intake valve in which the stem is not offset or inclined may be provided. In addition, for example, in an internal combustion engine in which an intake port is formed so that not only a tumble component but also a swirl component can be given to a swirling airflow generated in a cylinder, the tumble component is sufficient. In order to ensure the size, an intake valve in which a stem is offset or inclined in a direction opposite to the second specific intake valve may be provided instead of the second specific intake valve.

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
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Intake port 51 Cylinder block 52 Cylinder head 54 Combustion chamber 300,310,320,350,360,370 Internal combustion engine 301,311,321,351,361,371 Intake valve

Claims (2)

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
前記吸気弁のうち、前記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傘部の底面の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、
さらに前記第1の特定吸気弁が閉じた状態において、前記第1の特定吸気弁に係る前記ステムの前記先端が、吸気の流れ方向について前記第1の特定吸気弁に係る前記中心点よりも排気ポート側に位置するように、前記第1の特定吸気弁に係る前記ステムが傾斜しており、
前記第2の特定吸気弁が閉じた状態において、前記第2の特定吸気弁に係る前記ステムの前記先端が、吸気の流れ方向について前記第2の特定吸気弁に係る前記中心点よりも排気ポート側に位置するように、前記第2の特定吸気弁に係る前記ステムが傾斜しており、
前記一気筒を前記第1の特定吸気弁に係る前記ステムの中心軸線を含み且つ前記第1の特定吸気弁に係る前記中心点を含む平面で切断した断面を前記吸気の流れ方向について上流側から見た場合において、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内燃機関。
An internal combustion engine comprising a plurality of intake valves per cylinder having an umbrella part and a stem connected to the umbrella part at one end,
As the intake valve, in the closed state, the tip end of the stem is separated from the center point of the bottom surface of the umbrella portion in a direction substantially parallel to the crank axis line from a plane including the cylinder center axis line and orthogonal to the crank axis line. A first specific intake valve in which the stem is inclined ,
Among the intake valves, one of the intake valves located at both ends of the cylinder serves as the first specific intake valve, and the other intake valve has a tip end of the stem in a closed state. A second specific intake valve in which the stem is inclined so as to be closer to the plane than the center point of the bottom surface of the umbrella portion in a direction substantially parallel to the crank axis.
Further, in a state in which the first specific intake valve is closed, the tip of the stem related to the first specific intake valve is more exhausted than the center point related to the first specific intake valve in the flow direction of intake air. The stem related to the first specific intake valve is inclined so as to be located on the port side,
In a state in which the second specific intake valve is closed, the tip of the stem related to the second specific intake valve is more exhaust port than the center point related to the second specific intake valve in the flow direction of intake air. The stem related to the second specific intake valve is inclined so as to be located on the side,
A section obtained by cutting the one cylinder along a plane including the central axis of the stem related to the first specific intake valve and including the center point related to the first specific intake valve from the upstream side in the flow direction of the intake air In the case where the umbrella portion related to the first specific intake valve is viewed, the portion of the umbrella portion corresponding to the intake air flowing outside the combustion chamber rather than the stem is the center of the combustion chamber rather than the stem. An internal combustion engine having a smaller volume than a portion corresponding to intake air flowing through the side .
前記一気筒を前記第2の特定吸気弁に係る前記ステムの中心軸線を含み且つ前記第2の特定吸気弁に係る前記中心点を含む平面で切断した断面を前記吸気の流れ方向について上流側から見た場合において、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1記載の内燃機関。 A cross section obtained by cutting the one cylinder along a plane including the central axis of the stem related to the second specific intake valve and including the center point related to the second specific intake valve from the upstream side in the flow direction of the intake air In the case where the umbrella portion related to the second specific intake valve is viewed, the portion of the umbrella portion corresponding to the intake air that circulates in the center of the combustion chamber rather than the stem is more combustion chamber than the stem. 2. The internal combustion engine according to claim 1, wherein the internal combustion engine is formed to have a volume smaller than a portion corresponding to intake air flowing outside .
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