JP5894520B2 - 内燃機関 - Google Patents

Description

本発明は、車両に搭載される内燃機関に関する。

内燃機関の燃焼効率を上げて燃費の低減を図るために、燃焼室内で吸入された吸気がタンブルを形成して燃焼室上部の点火プラグの周りに燃料を送り成層化して燃焼を安定化する方法がある。

シリンダヘッドの燃焼室の天井面の吸気弁口と排気弁口から吸気ポートと排気ポートが互いに離れる方向に湾曲しながら延出しており、この吸気ポートが燃焼室に案内する吸気のうちで吸気弁口のシリンダ軸（シリンダボアの中心軸）に近い内側縁側から吸入される吸気が、排気側に向け流入しながらシリンダボアの排気側を下降した後にピストン頂面に沿って流れを曲げて吸気側を上昇することで縦渦いわゆるタンブルを形成する。

一方、吸気弁口のシリンダ軸線から遠い外側縁側から吸入される吸気は、タンブルと逆向きの所謂逆タンブルを発生しタンブルを妨げるように作用する。
そこで、５バルブエンジンの左右サイド吸気弁口の間に位置するセンタ吸気弁口を、シリンダボアより外側にはみ出すように配置して逆タンブルを抑制した例がある（特許文献１参照）。

特開平６−２２１１６８号公報

特許文献１では、燃焼室の天井面に３つ並んだ吸気弁口のうちの中央のセンタ吸気弁口を、シリンダボアより外側にはみ出すように配置したので、センタ吸気弁口のはみ出し側すなわちシリンダ軸線から遠い外側縁側から吸入される吸気がシリンダボアに直接入らずにシリンダボアの開口縁に邪魔されて抑制されるため、すなわち、吸気弁口の外側縁側の一部がマスキングされた状態となり、逆タンブルが抑えられタンブルの発生を促すことができるとする。

しかし、３つ並んだ吸気弁口のうちの中央のセンタ吸気弁口のみをシリンダボアより外側にはみ出すように配置し、他の左右２つの吸気弁口はシリンダボアよりはみ出していないので、３つの吸気弁口の各開口周長の合計である開口全周長に対するセンタ吸気弁口のはみ出し部の開口周長の割合（マスキング割合）が小さいため、逆タンブルが相当程度発生してタンブルの発生が抑制されている。

本発明は、かかる点に鑑みなされたもので、その目的とする処は、吸気弁口のマスキング割合を大きく確保し、吸気の流れを効果的に形成して強い渦流のタンブルを容易に発生させることができ、燃焼効率の向上を図ることができる内燃機関を供する点にある。

上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、
シリンダブロック(16)のシリンダボア(16b)内を摺動自在に嵌合されるピストン(25)の頂面(25t)と同頂面(25t)が対向するシリンダヘッド(17)の天井面(41)との間に燃焼室(40)が構成され、
前記シリンダヘッド(17)には前記天井面(41)にシリンダボア(16b)の中心軸であるシリンダ軸(C)に関して互いに反対位置に１つずつ吸気弁口(42)と排気弁口(43)が前記燃焼室(40)に臨んで開口されるとともに、前記吸気弁口(42)と前記排気弁口(43)から各々吸気ポート(44)と排気ポート(45)が互いに離れる方向に湾曲しながら延出して形成された内燃機関において、
前記吸気弁口(42)がシリンダボア(16b)の円孔よりシリンダ軸方向視で外側にはみ出して三日月状のはみ出し部(42a)を有するようにオフセットして形成され、
前記シリンダブロック(16)のシリンダボア(16b)のシリンダヘッド(17)側の開口縁における前記吸気弁口(42)のはみ出し部(42a)に対向する部分を吸気弁(46)の移動方向に前記吸気弁(46)のかさ部(46p)周縁に沿って切り欠いた切欠き円曲面(55)が形成され、
前記シリンダヘッド(17)の前記天井面(41)には、前記吸気弁口(42)と前記排気弁口(43)を長径方向両側に囲む楕円状の横断面形状を有してドーム状凹部(51)が形成され、
前記天井面(41)のうち前記ドーム状凹部(51)の外側の１対の三日月状部分にそれぞれスキッシュ(52,52)が前記吸気弁口(42)と前記排気弁口(43)を囲むように楕円形状に形成され、
前記吸気弁口(42)の外周囲で前記スキッシュ(52,52)と前記燃焼室(40)との境界に、前記吸気弁口(42)の三日月状のはみ出し部(42a)の両端部辺りから前記吸気弁口(42)の開口縁(42s)に沿って湾曲した１対のガイド壁面(53,53)が、互いに対向して前記排気弁口(43)側に向けて徐々に拡開して形成されることを特徴とする内燃機関。

請求項２記載の発明は、
請求項１記載の内燃機関において、
前記吸気弁口(42)の開口全周長に対する前記吸気弁口(42)のはみ出し部(42a)の開口周長の割合(Rm)が、20％〜50％であることを特徴とする。

請求項３記載の発明は、
請求項１または請求項２記載の内燃機関において、
前記吸気弁(46)がシリンダボア(16b)の外側にオフセットされ、
シリンダボア(16b)がシリンダヘッド(17)およびクランク軸(12)に対して前記排気弁口(43)側にオフセットされたことを特徴とする。

請求項４記載の発明は、
請求項１ないし請求項３のいずれか1項記載の内燃機関において、
前記１対のガイド壁面(53,53)は、前記吸気弁口(42)のはみ出し部(42a)側の少なくとも半分の外周囲に形成されることを特徴とする

請求項５記載の発明は、
請求項１ないし請求項４のいずれか１項記載の内燃機関において、
前記ピストン(25)の頂面(25t)の周縁部の前記吸気弁口(42)のはみ出し部(42a)に対向する部分が前記吸気弁(46)のかさ部(46p)の端面(46pf)と平行に切り欠かれてピストン切欠き面(56)が形成されることを特徴とする。

請求項６記載の発明は、
請求項１ないし請求項５のいずれか１項記載の内燃機関において、
鋳鉄製のシリンダライナ(16L)は、ピストンのトップリング(25r)の摺動域までとしたフランジレス形状をなすことを特徴とする。

請求項７記載の発明は、
請求項１または請求項２記載の内燃機関において、
前記吸気弁(46)のかさ部(46p)の最大リフト位置は、前記切欠き円曲面(55)からリフト方向に離れた位置にあることを特徴とする。

請求項１記載の内燃機関によれば、シリンダヘッド(17)の天井面(41)に１つ形成された吸気弁口(42)がシリンダボア(16b)の円孔よりシリンダ軸方向視で外側にはみ出した三日月状のはみ出し部(42a)を有するようにオフセットして形成されるので、吸気弁口(42)の開口全周長に対するはみ出し部(42a)の開口周長の割合すなわちマスキング割合(Rm)を大きく確保することが容易にでき、かつシリンダブロック(16)のシリンダボア(16b)のシリンダヘッド(17)側の開口縁における吸気弁口(42)のはみ出し部(42a)に対向する部分を吸気弁(46)の移動方向に吸気弁(46)のかさ部(46p)周縁に沿って切り欠いた切欠き円曲面(55)が形成されるので、吸気弁のリフト位置において吸気弁口(42)の外側縁側（はみ出し部側）からの吸気が吸気弁(46)のかさ部(46p)周縁と切欠き円曲面(55)との極めて狭い隙間を通らなければならず燃焼室(40)への吸入が妨げられ、よって逆タンブルの発生を抑えることでタンブルの強い渦流を発生させることができる。
シリンダヘッド(17)の燃焼室(40)の天井面(41)には、吸気弁口(42)と排気弁口(43)を長径方向両側に囲む楕円状の横断面形状を有してドーム状凹部(51)が形成され、天井面(41)のうちドーム状凹部(51)の外側の１対の三日月状部分にそれぞれスキッシュ(52,52)が吸気弁口(42)と排気弁口(43)を囲むように楕円形状に形成されるので、吸気弁口の外側縁側（はみ出し部側）からの吸入が妨げられた吸気が、吸気弁のかさ部の吸気ポート側の面に沿って両側の三日月状のスキッシュ(52,52)に案内されて排気弁口(43)側に流れ、タンブルを助長することができ、益々強い渦流のタンブルを発生させて燃焼効率を向上させることができる。
前記吸気弁口(42)の外周囲で前記スキッシュ(52,52)と前記燃焼室(40)との境界に、吸気弁口(42)の三日月状のはみ出し部(42a)の両端部辺りから吸気弁口(42)の開口縁(42s)に沿って湾曲した１対のガイド壁面(53,53)が、互いに対向して排気弁口(43)側に向けて徐々に拡開して形成されるので、吸気弁口(42)の外周囲から吸入された吸気を１対のガイド壁面(53,53)が整流しながら排気弁口(43)側に案内することで、タンブルをさらに助長することができ、タンブルの渦流を一層強くすることができる。

請求項２記載の内燃機関によれば、前記吸気弁口(42)の開口全周長に対する吸気弁口(42)のはみ出し部(42a)の開口周長の割合すなわちマスキング割合(Rm)を20％以上とすることで、燃焼効率の向上が明らかに期待できるタンブルの強い渦流を形成することができる。

請求項３記載の内燃機関によれば、吸気弁(46)がシリンダボア(16b)の外側にオフセットされ、シリンダボア(16b)がシリンダヘッド(17)およびクランク軸(12)に対して排気弁口(43)側にオフセットされるので、ピストン(25)のフリクションを低減するとともに、吸気管長を長くできる。

請求項４記載の内燃機関によれば、前記１対のガイド壁面(53,53)は、吸気弁口(42)のはみ出し部(42a)側の少なくとも半分の外周囲に形成されるので、吸気弁口(42)の外周囲から吸入された吸気を１対のガイド壁面(53,53)が整流しながら排気弁口(43)側に効率的に案内して、タンブルを益々助長し、タンブルの渦流をなお一層強くすることができる。

請求項５記載の内燃機関によれば、前記ピストン(25)の頂面(25t)の周縁部の吸気弁口(42)のはみ出し部(42a)に対向する部分が吸気弁(46)のかさ部(46p)の端面(46pf)と平行に切り欠かれてピストン切欠き面(56)が形成されるので、吸気行程でピストン(25)の下降とともに吸気弁(46)が開弁しリフトするときに、外側縁側からの吸気の流入方向とピストン切欠き面(56)が垂直となるため、吸気弁口(42)の外側縁側から燃焼室に吸気の吸入が促されることはなく、逆タンブルの発生が抑えられる。

請求項６記載の内燃機関によれば、鋳鉄製のシリンダライナ(16L)は、ピストン(25)のトップリング(25r)の摺動域までとしたフランジレス形状をなすので、ガスケットのレイアウトの自由度が向上するとともに、シリンダボア16ｂのシリンダヘッド17側の開口縁の加工を容易にする。

請求項７記載の内燃機関によれば、吸気弁(46)のかさ部(46p)の最大リフト位置は、前記切欠き円曲面(55)からリフト方向に離れた位置にあるので、吸気弁がリフトする移動距離の大部分は、吸気弁口(42)の外側縁側（はみ出し部側）からの吸気が吸気弁(46)のかさ部(46p)周縁と切欠き円曲面(55)との極めて狭い隙間を通らなければならず燃焼室(40)への吸入が妨げられ、タンブルの強い渦流を発生させることができ、そして吸気弁(46)のかさ部(46p)が切欠き円曲面(55)からリフト方向に離れた終期に、吸気弁(46)のかさ部(46p)と切欠き円曲面(55)との間の開口からの吸気により吸気量の増大を図ることで、全体として燃焼効率を向上させることができる。

本発明の一実施の形態に係る内燃機関を搭載した自動二輪車の右側面図である。 同内燃機関の右側断面図である。 シリンダブロックの上面図である。 シリンダヘッドの下面図である。 燃焼室の天井面の説明図である。 図５における吸気ポートのX-X線，Y-Y線，Z-Z線要部断面図である。 吸気弁が吸気弁口を閉じた状態の燃焼室周辺の断面図である。 吸気弁が中間バルブリフト位置にリフトしたときの燃焼室周辺の断面図である。 吸気弁が最大バルブリフト位置にリフトしたときの燃焼室周辺の断面図である。 吸気弁のリフトが大きくなるに従いバルブ有効開口面積Ｓが変化する様子を示した説明図である。 マスキング割合Ｒｍに対するタンブル比Ｒｔの変化を示すグラフである。 バルブ有効開口面積Ｓに対するタンブル比Ｒｔの変化をマスキング割合Ｒｍごとに示したグラフである。 ピストンの斜視図である。 別の実施の形態における吸気弁が最大バルブリフト位置にリフトしたときの燃焼室周辺の断面図である。 同実施の形態において吸気弁のリフトが大きくなるに従いバルブ有効開口面積Ｓが変化する様子を示した説明図である。

以下、本発明に係る一実施の形態について図１ないし図１３に基づいて説明する。
図１は、本実施の形態に係る内燃機関10を搭載した自動二輪車１の全体側面図である。

本自動二輪車１の車体フレーム２は、ヘッドパイプ２ａから後方へ左右一対のメインフレーム２ｂ，２ｂが延出した後に下方に屈曲して急傾斜部２ba，２baを形成し、その下部をくの字に前方に屈曲させて下端部に至っている。
またヘッドパイプ２ａから斜め急角度に下方へ左右一対のダウンフレーム２ｃ，２ｃが、側面視でメインフレーム２ｂの急傾斜部２baに略平行に延出している。

メインフレーム２ｂ，２ｂの急傾斜部２ba，２baの上部からはシートレール２ｄ，２ｄが後方に延出し、同シートレール２ｄ，２ｄの中央部と急傾斜部２ba，２baの下部とを連結したバックステー２ｅ，２ｅがシートレール２ｄ，２ｄを支持している。

以上のような車体フレーム２において、ヘッドパイプ２ａにはフロントフォーク３が枢支され、その下端に前輪４が軸支され、メインフレーム２ｂ，２ｂの下部に設けられたピボットプレート２ｆに前端を軸支されたリヤフォーク５が後方へ延出し、その後端に後輪６が軸支され、リヤフォーク５の後部とシートレール２ｄ，２ｄの中央部との間にリヤクッション７が介装されている。
メインフレーム２ｂ，２ｂには燃料タンク８が架設され、燃料タンク８の後方にシート９がシートレール２ｄ，２ｄに支持されて設けられている。

車体フレーム２に搭載される内燃機関10は、ＳＯＨＣ型２バルブの単気筒４ストローク内燃機関であり、車体に対してクランク軸20を車体幅方向に指向させ、気筒を若干前傾させて起立した姿勢で懸架される。

内燃機関10のクランク軸12を回転自在に軸支するクランクケース11は、クランク軸12の後方に配設されるメイン軸13とカウンタ軸14の間に変速歯車機構15が構成されており、カウンタ軸14は出力軸であり、後輪６の回転軸との間にチェーン（図示せず）が架渡され動力が後輪６に伝達される。

図２を参照して、クランクケース11の上には、１本の鋳鉄製のシリンダライナ16Ｌが鋳込まれたシリンダブロック16と、シリンダブロック16の上にガスケットを介してシリンダヘッド17が重ねられ、スタッドボルトにより一体に締結され、シリンダヘッド17の上方をシリンダヘッドカバー18が覆っている。
クランクケース11の上に重ねられるシリンダブロック16，シリンダヘッド17，シリンダヘッドカバー18は、クランクケース11から若干前傾した姿勢で上方に延出している（図１，図２参照）。

このように車体フレームに搭載された内燃機関10の若干前傾して立設されたシリンダヘッド16から後方に連結管19を介してインレットパイプ20が延出し、インレットパイプ20にはバタフライ型のスロットル弁22を内蔵するスロットルボディ21が設けられるとともに、インジェクタ23が装着されている。

このインレットパイプ20の後端に連結されるエアクリーナ24が側面視でメインフレーム２ａとシートレール２ｄとバックステー２ｅに囲まれた空間に配設される（図１参照）。
また、シリンダヘッド13から前方に延出した排気管27は、下方に屈曲し、さらに後方に屈曲してクランクケース12の下面に沿って後方にかつ右側に寄って後輪６の右側に配置されたマフラー28に連結している。

図２を参照して、クランクケース11は左右割りで、左右クランクケースの合せ面に形成された開口にシリンダライナ16Ｌの下端部が嵌入してシリンダブロック16が若干前傾して上方に突出しており、同シリンダライナ16Ｌの内部のシリンダボア16ｂにピストン25が往復摺動自在に嵌合され、ピストン25のピストンピン25ｐとクランク軸12のクランクピン12ｐとの間をコンロッド26が連接してクランク機構を構成している。

シリンダブロック16のシリンダボア16ｂ内を摺動するピストン25の頂面25ｔと同頂面25ｔが対向するシリンダヘッド17の天井面41との間に燃焼室40が構成される。
シリンダヘッド17には、天井面41にシリンダボア16ｂの中心軸であるシリンダ軸Ｃに関して互いに反対位置に１つずつ吸気弁口42と排気弁口43が燃焼室40に臨んで開口されるとともに、吸気弁口42と排気弁口43から各々吸気ポート44と排気ポート45が互いに離れる方向に湾曲しながら延出して形成されている。

吸気ポート44は、吸気弁口42から後方に延出し、連結管19を介してインレットパイプ20に連通し、排気ポート45は排気管27に連結される。
シリンダヘッド16に一体に嵌着された弁ガイド34ｉ，34ｅにそれぞれ摺動可能に支持される吸気弁46および排気弁47は、シリンダヘッド13の上に設けられる動弁機構30により駆動されて、吸気ポート44の吸気弁口42および排気ポート45の排気弁口43をクランク軸12の回転に同期して開閉する。

図２を参照して、動弁機構30は、シリンダヘッド17の上に１本のカム軸31が左右方向に指向して軸支されたSOHC型内燃機関の動弁機構であり、カム軸31の斜め前後上方にロッカアームシャフト32ｅ，32ｉが支持され、後方のロッカアームシャフト32ｉに吸気ロッカアーム33ｉが揺動自在に中央を軸支され、前方のロッカアームシャフト32ｅに排気ロッカアーム33ｅが揺動自在に中央を軸支されている。

吸気ロッカアーム33ｉの一端は、カム軸31の吸気カムロブに接し、他端がスプリングで付勢された吸気弁46のバルブステム46ｓの上端に調整ねじを介して接し、排気ロッカアーム33ｅの一端は、カム軸31の排気カムロブに接し、他端がスプリングで付勢された排気弁47のバルブステム47ｓの上端に調整ねじを介して接し、カム軸31の回転により吸気ロッカアーム33ｉと排気ロッカアーム33ｅが揺動して吸気弁46と排気弁47を開閉駆動する。

吸気弁46がシリンダボア16ｂの外側にオフセットされ、シリンダボア16bがシリンダヘッド17およびクランク軸12に対して排気弁口43側にオフセットされており、ピストン25のフリクションを低減するとともに、吸気管長を長くできる。

図３は、シリンダブロック16の上面図であり、シリンダヘッド17との合せ面16ｆにシリンダボア16ｂの円孔と動弁機構30に動力を伝達するチェーンを挿通するチェーン室16ｃの矩形孔が穿設されている。
図４は、シリンダブロック16に重ね合わされるシリンダヘッド17の下面図であり、シリンダブロック16に合せ面16ｆに対向する合せ面17ｆに、シリンダボア16ｂに対応して燃焼室40の天井面41が凹んで形成されるとともに、チェーン室16ｃに対応して連通するチェーン室17ｃが穿設されている。

シリンダヘッド17の合せ面17ｆにおける燃焼室40の天井面41の円形開口縁41ｓがシリンダボア16ｂの円孔に一致する。
天井面41の後側に大径の吸気弁口42が開口し、天井面41の前側に吸気弁口42より幾らか小径の排気弁口43が開口している。
また、天井面41には点火プラグ（図示せず）が先端を突出させるプラグ孔48が穿設されている。

図５は、シリンダヘッド17の燃焼室40をシリンダ軸Ｃの軸方向に視た、すなわちシリンダ軸方向視で示した図であり、同図５を参照して、吸気弁口42が燃焼室40の天井面41のシリンダボア16ｂの円孔に対応する円形の天井面開口縁41ｓよりシリンダ軸方向視で外側にはみ出してオフセットしており、吸気弁口42は天井面開口縁41ｓからはみ出した三日月状のはみ出し部42ａ（図５の散点で示した部分）を有する。

吸気弁口42の開口縁42ｓの開口全周長に対するはみ出し部42ａの開口周長の割合をマスキング割合Ｒｍとすると、本吸気弁口42のオフセットによるマスキング割合Ｒｍは20〜50％程度である。

また、図５を参照して、天井面41には、吸気弁口42と排気弁口43を長径方向両側に囲む楕円状の横断面形状を有してドーム状凹部51が形成されており、天井面41のうちドーム状凹部51の外側の左右１対の三日月状部分にそれぞれスキッシュ52，52が形成されている。

そして、吸気弁口42の外周囲に、吸気弁口42の三日月状のはみ出し部42ａの両端部辺りから吸気弁口42の開口縁42ｓに沿って湾曲した１対のガイド壁面53，53が、互いに対向して前記排気弁口43側に向けて徐々に拡開して形成されている。

図６（１），（２），（３）は、それぞれ図５における吸気ポート44のX-X線要部断面図、Y-Y線要部断面図、Z-Z線要部断面図であり、１対のガイド壁面53，53の変化を示している。

はみ出し部42ａに最も近いX-X線で切断した図６（１）の断面図で、互いに対向するガイド壁面53，53の開き角度は33度であるのに対して、順次排気口43側で切断した図６（２），（３）で示すように、ガイド壁面53，53の開き角度は40度，53度と徐々に拡開している。
この１対のガイド壁面53，53は、吸気弁口42のはみ出し部42ａ側の少なくとも半分の外周囲に形成されている。

以上のように形成されたシリンダヘッド17の燃焼室40の天井面41に対して、シリンダブロック16のシリンダボア16ｂは、図３および図７，図８，図９に示すように、シリンダボア16ｂのシリンダヘッド17側の開口縁における吸気弁口42のはみ出し部42ａに対向する後側部分を吸気弁46の移動方向に吸気弁46のかさ部46ｐ周縁に沿って最大バルブリフト位置まで切り欠いた切欠き円曲面55が形成されている。

鋳鉄製のシリンダライナ16Ｌは、ピストン25のトップリング25ｒの摺動域までとしたフランジレス形状をなす(図７参照)。
したがって、ガスケットのレイアウトの自由度が向上するとともに、シリンダボア16ｂのシリンダヘッド17側の開口縁の加工、すなわち切欠き円曲面55などの加工を容易にする。
図７，図８，図９に示すように、切欠き円曲面55は、鋳鉄製のシリンダライナ16Ｌが鋳込まれたアルミ合金製のシリンダブロック16のシリンダライナ16Ｌの端面を覆う部分に斜めに切り欠かれて形成されている。

この切欠き円曲面55に沿って切欠き円曲面55に近接して吸気弁46のかさ部46ｐ周縁が移動するので、吸気弁46が開いて最大バルブリフト位置（図９参照）まで移動する間、吸気弁口42の外側縁側（はみ出し部42ａ側）からの吸気は、吸気弁46のかさ部46ｐ周縁と切欠き円曲面55との極めて狭い隙間を通らなければならず燃焼室40への吸入が殆ど妨げられマスキングされた状態にある。

吸気弁46がリフトしたときの吸気弁46のかさ部46ｐの周縁が移動した軌跡である円筒周面のバルブ有効開口面積Ｓが実際に吸気が燃焼室40に吸入される開口である。

図１０は、このバルブ有効開口面積Ｓの変化を図示したものである。
吸気弁46のリフト量が１mmから5.8mmまで増すごとに、バルブ有効開口面積Ｓが拡大していく様子が示されており、吸気弁口42のマスキングされた外側縁側（はみ出し部42ａ側）の吸気の拡がりは殆どなく、吸気弁口42の内側縁側が徐々に排気弁口43側に拡大している。

すなわち、吸気ポート44の吸気弁口42から燃焼室40に吸入される吸気は、図８および図９に示すように、吸気弁口42の内側縁側から殆ど吸入されることになり、この吸気弁口42の内側縁側から燃焼室40に吸入される吸気は、図９に示すように、シリンダボア16ｂの排気側を下降した後にピストン頂面に沿って流れを曲げて吸気側を上昇することで縦渦いわゆるタンブルを形成する。
吸気弁口42の外側縁側からはマスキングされて燃焼室40には僅かに吸入されるだけなので、いわゆる逆タンブルの発生は抑制されて、強い渦流のタンブルが容易に発生する。

タンブルの状態は、クランク軸の１回転当りのタンブルの回転数であるタンブル比Ｒｔで表わすことができる。
タンブル比Ｒｔ＝タンブル回転角速度／クランク軸角速度

吸気弁口のオフセットによるマスキング割合Ｒｍに対するタンブル比Ｒｔの変化を、図１１にグラフで示す。
同図１１に示すように、マスキング割合Ｒｍが大きい程、タンブル比Ｒｔは大きく、特にマスキング割合Ｒｍが15％を超えた辺りからタンブル比Ｒｔが急増しており、本吸気弁口42のマスキング割合Ｒｍは26％程度であるので、タンブル比Ｒｔは1.3を超えている。

特許文献１のように、３つの吸気弁口のうち１つ吸気弁口の一部をマスキングする構成では、マスキング割合Ｒｍには限度があり、それも小さい限度内（略15％以下）に抑えられるため、タンブル比Ｒｔも小さく抑えられる。

また、バルブ有効開口面積Ｓに対するタンブル比Ｒｔの変化を、マスキング割合Ｒｍが０％，15％，26％について計算した結果を図１２に示す。
同図１２に示すように、マスキング割合Ｒｍが15％であると、バルブ有効開口面積Ｓが小さい間は、タンブル比Ｒｔはマスキング割合Ｒｍが０％のものと殆ど差がなく、燃焼効率の向上はあまり期待できないが、マスキング割合Ｒｍが26％になると、バルブ有効開口面積Ｓが小さいときからタンブル比Ｒｔはマスキング割合Ｒｍが０％のものより大きい値を示して、バルブ有効開口面積Ｓの全般に亘って燃焼効率の向上が期待できる。

また、本燃焼室40は、シリンダヘッド17の燃焼室40の天井面41に、吸気弁口42と排気弁口43を長径方向両側に囲む楕円状の横断面形状を有してドーム状凹部51が形成され、天井面41のうちドーム状凹部51の外側の１対の三日月状部分にそれぞれスキッシュ52，52が形成されるので、吸気弁口42の外側縁側（はみ出し部42ａ側）からの吸入が妨げられた吸気が、吸気弁46のかさ部46ｐの吸気ポート44側の面に沿って両側の三日月状のスキッシュ52，52に案内されて排気弁口43側に整流され、タンブルを助長することができ、益々強い渦流のタンブルを発生させることができ、燃焼効率を向上させることができる。

このように燃焼室40の天井面41に１対の三日月状のスキッシュ52，52を形成できるのも吸気弁42と排気弁口43を１つずつ持つからであり、特許文献１のように燃焼室の天井面に３つの吸気弁口と２つの排気弁口が開口している構成であると、スキッシュを形成する余地がない。

さらに、本燃焼室40の吸気弁口42の外周囲に、吸気弁口42の三日月状のはみ出し部42ａの両端部辺りから吸気弁口42の開口縁42ｓに沿って湾曲した１対のガイド壁面53，53が、図５および図６に示すように、互いに対向して前記排気弁口43側に向けて徐々に拡開して形成され、１対のガイド壁面53，53は吸気弁口42のはみ出し部42ａ側の少なくとも半分の外周囲に形成されているので、吸気弁口42の外周囲から吸入された吸気を１対のガイド壁面53，53が整流しながら排気弁口43側に効率的に案内することができ、タンブルを益々助長して、タンブルの渦流を一層強くすることができる。

また、図７および図１３に示すように、ピストン25の頂面25ｔの周縁部の吸気弁口42のはみ出し部42ａに対向する部分が吸気弁46のかさ部46ｐの端面46pfと平行に切り欠かれてピストン切欠き面56が形成されている。

したがって、吸気行程でピストン25の下降とともに吸気弁46が開弁しリフトするときに、外側縁側からの吸気の流入方向とピストン切欠き面(56)が垂直となるため、吸気弁口42の外側縁側から燃焼室に吸気の吸入が促されることはなく、逆タンブルの発生がより抑えられている。

本実施の形態における吸気弁口42のオフセットによるマスキング割合Ｒｍは26％程度であるが、マスキング割合Ｒｍとしては20％〜50％が好ましい。
マスキング割合Ｒｍを20％以上とすることで、燃焼効率の向上が明らかに期待できるタンブルの強い渦流を形成することができる。

なお、吸気弁口42をオフセットすることで、吸気弁46のバルブ径を大きくすることができ、流量低下を防ぐことができる。
また、点火プラグを燃焼室40の中心に配置することが可能である。
さらに、排気弁47のバルブ径を大きくすることができ、残留ガスの低減が可能である。

前記実施の形態におけるよりも吸気弁46の最大バルブリフト量を大きくした実施の形態について、図１４および図１５に基づき説明する。
本実施の形態では、吸気弁46の最大バルブリフト量が約6.5mmあり、図１４に示すように、吸気弁46のかさ部46ｐの最大リフト位置は、シリンダボア16ｂのシリンダヘッド17側の開口縁における吸気弁口42のはみ出し部42ａに対向する後側部分の切欠き円曲面55を通り越した位置にあり、最大リフト位置にある吸気弁46のかさ部46ｐは、切欠き円曲面55からリフト方向に離れている。

本実施の形態におけるバルブ有効開口面積Ｓの変化を図示した図１５には、前記実施の形態についてバルブ有効開口面積Ｓの変化を図示した図１０の吸気弁46のリフト量が5.8mm（図１０（６））を越えて最大リフト量6.5mmのバルブ有効開口面積Ｓが加えられて図１５（７）に示されている。

吸気弁46のリフト量が5.8mmを越えると、図１４に示すように、吸気弁46のかさ部46ｐは、切欠き円曲面55からリフト方向に離れることで、図１５（７）に示すように、切欠き円曲面55がある後側部分のバルブ有効開口面積Ｓが拡大しており、この切欠き円曲面55と吸気弁46のかさ部46ｐとの間の拡大した開口を通って吸気が燃焼室16ｂ内に入り込み、吸気量を増大する。

したがって、吸気弁46が開き始めて吸気弁46のリフト量が5.8mmまでは、吸気弁口42の外側縁側（はみ出し部42ａ側）がマスキングされ、燃焼室40には僅かに吸入されるだけなので、いわゆる逆タンブルの発生は抑制されて、強い渦流のタンブルが発生することができ、そして吸気弁46のリフト量が5.8mmを越えた終期に、マスキングが解かれ逆タンブルによりタンブルが抑えられるが吸気量の増大を図ることで、全体として燃焼効率を向上させることができる。

１…自動二輪車、２…車体フレーム、10…内燃機関、11…クランクケース、12…クランク軸、13…メイン軸、14…カウンタ軸、15…クランクケース、16…シリンダブロック、16ｂ…シリンダボア、17…シリンダヘッド、18…シリンダヘッドカバー、19…連結管、
20…インレットパイプ、21…スロットルボディ、22…スロットル弁、23…インジェクタ、24…エアクリーナ、25…ピストン、26…コンロッド、
30…動弁機構、31…カム軸、32ｅ，32ｉ…ロッカアームシャフト、33ｉ…吸気ロッカアーム、33ｅ…排気ロッカアーム、34ｉ，34ｅ…弁ガイド、
40…燃焼室、41…天井面、42…吸気弁口、42ａ…はみ出し部、43…排気弁口、44…吸気ポート、45…排気ポート、46…吸気弁、46ｐ…かさ部、46pf…端面、47…排気弁、48…プラグ孔、
51…ドーム状凹部、52…スキッシュ、53…ガイド壁面、54…、55…切欠き円曲面、56…ピストン切欠き面。

Claims (7)

1. シリンダブロック(16)のシリンダボア(16b)内を摺動自在に嵌合されるピストン(25)の頂面(25t)と同頂面(25t)が対向するシリンダヘッド(17)の天井面(41)との間に燃焼室(40)が構成され、
   前記シリンダヘッド(17)には前記天井面(41)にシリンダボア(16b)の中心軸であるシリンダ軸(C)に関して互いに反対位置に１つずつ吸気弁口(42)と排気弁口(43)が前記燃焼室(40)に臨んで開口されるとともに、前記吸気弁口(42)と前記排気弁口(43)から各々吸気ポート(44)と排気ポート(45)が互いに離れる方向に湾曲しながら延出して形成された内燃機関において、
   前記吸気弁口(42)がシリンダボア(16b)の円孔よりシリンダ軸方向視で外側にはみ出して三日月状のはみ出し部(42a)を有するようにオフセットして形成され、
   前記シリンダブロック(16)のシリンダボア(16b)のシリンダヘッド(17)側の開口縁における前記吸気弁口(42)のはみ出し部(42a)に対向する部分を吸気弁(46)の移動方向に前記吸気弁(46)のかさ部(46p)周縁に沿って切り欠いた切欠き円曲面(55)が形成され、
   前記シリンダヘッド(17)の前記天井面(41)には、前記吸気弁口(42)と前記排気弁口(43)を長径方向両側に囲む楕円状の横断面形状を有してドーム状凹部(51)が形成され、
   前記天井面(41)のうち前記ドーム状凹部(51)の外側の１対の三日月状部分にそれぞれスキッシュ(52,52)が前記吸気弁口(42)と前記排気弁口(43)を囲むように楕円形状に形成され、
   前記吸気弁口(42)の外周囲で前記スキッシュ(52,52)と前記燃焼室(40)との境界に、前記吸気弁口(42)の三日月状のはみ出し部(42a)の両端部辺りから前記吸気弁口(42)の開口縁(42s)に沿って湾曲した１対のガイド壁面(53,53)が、互いに対向して前記排気弁口(43)側に向けて徐々に拡開して形成されることを特徴とする内燃機関。
2. 前記吸気弁口(42)の開口全周長に対する前記吸気弁口(42)のはみ出し部(42a)の開口周長の割合(Rm)が、20％〜50％であることを特徴とする請求項１記載の内燃機関。
3. 前記吸気弁(46)がシリンダボア(16b)の外側にオフセットされ、
   シリンダボア(16b)がシリンダヘッド(17)およびクランク軸(12)に対して前記排気弁口(43)側にオフセットされたことを特徴とする請求項１または請求項２記載の内燃機関。
4. 前記１対のガイド壁面(53,53)は、前記吸気弁口(42)のはみ出し部(42a)側の少なくとも半分の外周囲に形成されることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項記載の内燃機関。
5. 前記ピストン(25)の頂面(25t)の周縁部の前記吸気弁口(42)のはみ出し部(42a)に対向する部分が前記吸気弁(46)のかさ部(46p)の端面(46pf)と平行に切り欠かれてピストン切欠き面(56)が形成されることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項記載の内燃機関。
6. 鋳鉄製のシリンダライナ(16L)は、ピストンのトップリング(25r)の摺動域までとしたフランジレス形状をなすことを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項記載の内燃機関。
7. 前記吸気弁(46)のかさ部(46p)の最大リフト位置は、前記切欠き円曲面(55)からリフト方向に離れた位置にあることを特徴とする請求項１または請求項２記載の内燃機関。

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