JP6172191B2

JP6172191B2 - エンジンの吸気構造

Info

Publication number: JP6172191B2
Application number: JP2015060986A
Authority: JP
Inventors: 康志中原; 好隆和田; 陽平鈴木; 勇樹鍋谷
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 2015-03-24
Filing date: 2015-03-24
Publication date: 2017-08-02
Anticipated expiration: 2035-03-24
Also published as: JP2016180356A

Description

本発明は、エンジンの吸気構造に関する技術分野に属する。

従来より、シリンダヘッドの吸気ポートから燃焼室に流入した吸気のタンブル流の強さを増大させるために、吸気ポートのスロート部の形状を改善する取り組みがなされている。例えば特許文献１では、吸気ポートのスロート部の第１壁面（上側壁面）に、エッジを形成し、その第１壁面におけるエッジよりもバルブステムガイドのガイド穴側（上流側）に、凸状に張り出した曲面部を形成する。一方、上記スロート部の第２壁面（下側壁面）の下流端の近傍部を、上記ガイド穴の中心軸線（吸気弁の中心軸線）側に向かって延伸させ、その下流端をエッジにするようにしている。

特開２０１０−１７４７０２号公報

ところで、吸気ポートは、通常、１つの気筒毎に２つ設けられており、これら２つの吸気ポートのスロート部の形状を、吸気のタンブル流が強くなるような形状にして、上記２つの吸気ポートのうち一方の吸気ポートのみから吸気が燃焼室に流入したと仮定したときの該燃焼室における該吸気のタンブル流の強さを、他方の吸気ポートのみから吸気が燃焼室に流入したと仮定したときの該燃焼室における該吸気のタンブル流の強さと略同じにすることが考えられる。

しかし、このようにすると、２つの吸気ポートから吸気が燃焼室に流入したときにおいて、一方の吸気ポートから燃焼室に流入した吸気と、他方の吸気ポートから燃焼室に流入した吸気とのミキシング性が却って低下する。このため、燃料と吸気とのミキシング性が低下し、これにより、燃料と吸気との混合気の燃焼性が低下して、燃費を向上させることが困難になる。

また、上記特許文献１のように、吸気ポートのスロート部の第１壁面にエッジと凸状に張り出した曲面部とを形成すると、曲面部の最凸部からエッジにかけての部分は、凹んだ形状となる。上記特許文献１では、吸気が曲面部を通過後にエッジから影響を受けることなく燃焼室に流入する、としているが、上記第１壁面近傍の吸気が、その曲面部の最凸部からエッジにかけての部分に沿って流れる可能性が高く、これにより、吸気が燃焼室に流入する際の該吸気の流れが変化して、吸気のタンブル流が弱くなる可能性がある。

本発明は、斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、気筒毎の２つの吸気ポートから吸気が燃焼室に流入したときの該燃焼室内の吸気流動のタンブル比を出来る限り大きくしかつ燃料と吸気とのミキシング性を向上させて、エンジンの燃費を向上させようとすることにある。

上記の目的を達成するために、本発明では、１つ又は複数の気筒を有するエンジンに用いられ、１つの気筒毎に、該気筒内の燃焼室に吸気を流入させる２つの吸気ポートが形成されたシリンダヘッドを備えた、エンジンの吸気構造を対象として、上記気筒毎の上記２つの吸気ポートは、上記気筒の中心軸方向から見て、所定方向の一側から他側にある上記燃焼室に向かって延び、かつ、上記気筒の中心軸方向及び上記所定方向に垂直な方向から見て、上記所定方向の上記他側に向かって上記気筒の中心軸方向の上記燃焼室側に傾斜するように延びていて、上記シリンダヘッドの上記燃焼室に面する面における上記所定方向の上記一側の部分に開口し、上記２つの吸気ポートのうち一方の吸気ポートは、他方の吸気ポートに比べて、吸気ポートのスロート部の径が小さく、かつ、上記一方の吸気ポートのみから吸気が上記燃焼室に流入したと仮定したときの該燃焼室における該吸気のタンブル流の強さが、上記他方の吸気ポートのみから吸気が上記燃焼室に流入したと仮定したときの該燃焼室における該吸気のタンブル流の強さよりも強くなるように形成されており、上記気筒の中心軸方向及び上記所定方向に垂直な方向から見て、上記一方の吸気ポートのスロート部における、上記気筒の中心軸方向の反燃焼室側に位置する反燃焼室側壁面が、該一方の吸気ポートのスロート部における該反燃焼室側壁面の近傍を流れる吸気を、上記シリンダヘッドにおける該一方の吸気ポートの燃焼室への開口部に装着された吸気バルブシートのシール面における上記所定方向の上記他側の部分の径方向内側近傍に向かって略真っ直ぐに流すような形状をなし、上記気筒の中心軸方向及び上記所定方向に垂直な方向から見て、上記一方の吸気ポートのスロート部における、上記気筒の中心軸方向の燃焼室側に位置する燃焼室側壁面には、該一方の吸気ポートのスロート部における該燃焼室側壁面の近傍を流れる吸気を、上記一方の吸気ポートに設けられた吸気弁の中心軸線側へ指向させるエッジが形成されている、という構成とした。

上記の構成により、２つの吸気ポートから吸気が燃焼室に流入したときにおいて、一方の吸気ポートから燃焼室に流入した吸気の強いタンブル流が、他方の吸気ポートから燃焼室に流入した吸気の弱いタンブル流の側へ流れ易くなり、これにより、両方の吸気のミキシング性が向上して、燃料とそれら吸気とのミキシング性も向上する。また、一方の吸気ポートのスロート部における反燃焼室側壁面及び燃焼室側壁面を、一方の吸気ポートから燃焼室に流入した吸気の強いタンブル流が得られる形状にすることができ、これにより、２つの吸気ポートから吸気が燃焼室に流入したときの該燃焼室内の吸気流動のタンブル比を高い値（例えば２以上）にすることができる。よって、燃費を向上させることができる。

上記エンジンの吸気構造の一実施形態では、上記気筒毎の上記２つの吸気ポートは、当該気筒の中心軸を含みかつ上記所定方向に延びる平面の両側に位置し、上記エンジンは、上記気筒毎に、上記シリンダヘッドにおける上記気筒の中心軸上に配設された点火プラグと、上記気筒内に嵌挿され、頂面における上記気筒の中心軸上に燃焼キャビティが形成されたピストンと、上記燃焼室内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁と、を有している。

すなわち、燃焼室における２つの吸気ポートが並ぶ方向の中央部では、一方の吸気ポートから燃焼室に流入した吸気と、他方の吸気ポートから燃焼室に流入した吸気とのミキシング性が低下する可能性があるが、一方の吸気ポートのみから吸気が燃焼室に流入したと仮定したときの該燃焼室における該吸気のタンブル流の強さが、他方の吸気ポートのみから吸気が燃焼室に流入したと仮定したときの該燃焼室における該吸気のタンブル流の強さよりも強くすることで、両方の吸気のミキシング性が向上し、燃焼室に直接噴射された燃料とそれら吸気とのミキシング性も向上する。したがって、燃焼キャビティ内での燃料と吸気とのミキシング性が向上し、点火プラグにより、燃料と吸気との混合気を点火したときの該混合気の燃焼性が向上する。

上記エンジンの吸気構造の他の実施形態では、上記吸気を過給する過給機を更に備えている。

このことにより、高いタンブル比が得られ易くなる。この場合、一方の吸気ポートから燃焼室に流入した吸気の強いタンブル流の強さと、他方の吸気ポートから燃焼室に流入した吸気の弱いタンブル流の強さとが略同じであるとすると、両方の吸気のミキシング性がより一層低下するが、両方の吸気のタンブル流の強さを異ならせるので、両方の吸気のミキシング性が向上する。また、他方の吸気ポートのスロート部の径を大きくすることで、他方の吸気ポートからの吸気の流入量を多くすることができ、エンジンの過給領域で必要な吸気充填量を容易に確保することができる。よって、エンジンの過給領域で、エンジンの出力を向上させつつ、燃費を向上させることができる。

上記エンジンの吸気構造において、上記気筒の中心軸方向及び上記所定方向に垂直な方向から見て、上記一方の吸気ポートのスロート部における上記反燃焼室側壁面は、上記シリンダヘッドにおける該一方の吸気ポートの燃焼室への開口部に装着された吸気バルブシートのシール面における上記所定方向の上記他側の部分の径方向内側近傍に向かって略真っ直ぐに延びる形状をなしている、ことが好ましい。

このことによると、一方の吸気ポートのスロート部における反燃焼室側壁面の近傍を流れる吸気が、シリンダヘッドにおける該一方の吸気ポートの燃焼室への開口部に装着された吸気バルブシートのシール面における上記所定方向の上記他側の部分の径方向内側近傍に向かって略真っ直ぐに流れるようになり、一方の吸気ポートから燃焼室に流入した吸気の強いタンブル流が得ることができ、これにより、２つの吸気ポートから吸気が燃焼室に流入したときの該燃焼室内の吸気流動のタンブル比を高い値（例えば２以上）にすることができる。この結果、燃費向上の効果を適切に得ることができる。

上記エンジンの吸気構造において、上記気筒の中心軸方向及び上記所定方向に垂直な方向から見て、上記他方の吸気ポートのスロート部における上記反燃焼室側壁面には、上記気筒の中心軸方向の反燃焼室側に凹んだ凹部が形成され、上記凹部は、上記他方の吸気ポートのスロート部における該反燃焼室側壁面の近傍を流れる吸気を該凹部に沿うように流して、上記他方の吸気ポートのスロート部から、上記燃焼室のシリンダヘッド側端部における上記所定方向の上記他側の部分に向けて流れようとする吸気の流れを、上記気筒の中心軸方向の燃焼室側に向くように変化させるような凹部である、ことが好ましい。

このことによると、凹部によって他方の吸気ポートからの吸気のタンブル流を適切に弱くすることができるため、一方の吸気ポートから燃焼室に流入した吸気の強いタンブル流を、他方の吸気ポートから燃焼室に流入した吸気の弱いタンブル流の側へ流れ易くすることができ、これにより、両方の吸気のミキシング性を適切に向上させて、燃料とそれら吸気とのミキシング性を適切に向上させることができる。

以上説明したように、本発明のエンジンの吸気構造によると、２つの吸気ポートから吸気が燃焼室に流入したときの該燃焼室内の吸気流動のタンブル比を出来る限り大きくすることができかつ燃料と吸気とのミキシング性を向上させることができて、エンジンの燃費を向上させることができる。

本発明の実施形態に係る吸気装置を備えたエンジンの吸気系及び排気系を含む全体の概略構成を示す図である。エンジンの４つの気筒、吸気ポート及び排気ポートの位置関係を示す、気筒の中心軸方向から見た図である。図２のIII−III線断面図である。図２のIV−IV線断面図である。図２のＶ−Ｖ線断面図である。第２の吸気ポートのスロート部を加工する工具を示す図である。第２の吸気ポートのスロート部から燃焼室への開口部にかけての吸気の流れを示す、図５の要部拡大図である。第１の吸気ポートのスロート部を加工する第１及び第２工具を示す図である。第１の吸気ポートのスロート部から燃焼室への開口部にかけての吸気の流れを示す、図４の要部拡大図である。シリンダヘッドの所定の基準面としてのヘッドカバー取付面と第１工具により加工する第１の吸気ポートの所定部位との間の、気筒の中心軸方向の距離と、第１加工部の第１工具挿入方向の加工深さとの関係を示すグラフである。上記距離がそのばらつきの下限にある場合に、該距離により上記加工深さの調整を行った場合の、第１の吸気ポートから燃焼室に流入した吸気の流れを解析した結果を示す図である。上記距離がそのばらつきの下限にある場合に、該距離により上記加工深さの調整を行わない場合の、第１の吸気ポートから燃焼室に流入した吸気の流れを解析した結果を示す図である。シリンダヘッドをシリンダブロックとの合わせ面側から見た図である。シリンダヘッドの所定の基準面としての素材基準面と第１工具により加工する第１の吸気ポートの所定部位との間の、気筒の中心軸方向の距離ｈと、第１加工部の第１工具挿入方向の加工深さとの関係を示すグラフである。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

図１は、本発明の実施形態に係る吸気装置を備えたエンジン１の吸気系及び排気系を含む全体の概略構成を示す。このエンジン１は、車両に横置きに搭載される過給機付き多気筒ガソリンエンジンであって、図２に示すように複数の気筒２（本実施形態では、４つ）が直列に設けられたシリンダブロック３と、このシリンダブロック３上に配設されたシリンダヘッド４とを有している。このエンジン１の各気筒２内には、シリンダヘッド４との間に燃焼室６を区画するピストン５が往復動可能にそれぞれ嵌挿されている。このピストン５の頂面における気筒２の中心軸Ｃ（図２〜図５参照）上には、燃焼キャビティ５ａが形成されている（詳しくは、図３参照）。ピストン５は、コンロッド７を介して、図１の紙面に垂直な方向（つまり、気筒列方向（図２の左右方向））に延びるクランク軸８と連結されている。エンジン１が車両に搭載された状態では、クランク軸８は、車幅方向に延びることになる。

シリンダブロック３及びシリンダヘッド４は、アルミニウム合金製であって、鋳型により鋳造されたものである。

シリンダヘッド４には、各気筒２毎に２つの吸気ポート１２と２つの排気ポート１３とが形成されている。シリンダヘッド４における各吸気ポート１２の燃焼室６への開口部は、吸気弁１４によって開閉され、シリンダヘッド４における各排気ポート１３の燃焼室６への開口部は、排気弁１５によって開閉される。

各吸気弁１４は吸気弁駆動機構１６により、各排気弁１５は排気弁駆動機構１７により、それぞれ駆動される。各吸気弁１４及び各排気弁１５は、それぞれ吸気弁駆動機構１６及び排気弁駆動機構１７により所定のタイミングで往復動して、それぞれ各吸気ポート１２及び各排気ポート１３を開閉し、気筒２内のガス交換を行う。吸気弁駆動機構１６及び排気弁駆動機構１７は、それぞれ、上記クランク軸８に駆動連結された吸気カムシャフト１６ａ及び排気カムシャフト１７ａを有し、これらのカムシャフト１６ａ，１７ａはクランク軸８の回転と同期して回転する。また、吸気弁駆動機構１６は、吸気カムシャフト１６ａの位相を所定の角度範囲内で連続的に変更可能な、液圧式又は機械式の位相可変機構（Variable Valve Timing：ＶＶＴ）を含んで構成されている。

エンジン１には、各気筒２毎に、燃焼室６内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁１８と、燃料と吸気（吸入空気）との混合気を点火する点火プラグ１９とが設けられている。図１では、便宜上、燃料噴射弁１８を、シリンダブロック３の上側（シリンダヘッド４側）端部に設けたように描いているが、実際には、図３に示すように、シリンダヘッド４に設けられており、より詳細には、シリンダヘッド４における各気筒２の２つの吸気ポート１２の気筒列方向の略中央に設けられている。燃料噴射弁１８は、その燃料噴射口が燃焼室６に臨むように配設されていて、圧縮行程上死点付近で燃焼室６内に燃料を直接噴射するようになっている。

点火プラグ１９は、シリンダヘッド４における気筒２の中心軸Ｃ上に配設され（図３参照）、点火プラグ１９の先端部（電極）は、燃焼室６の天井面近傍に位置している。そして、点火プラグ１９は、所望の点火タイミングで火花を発生するようになされており、この火花により、燃焼キャビティ５ａ内の混合気が爆発燃焼することになる。

シリンダヘッド４の一側（図１では左側）の面には、各気筒２の２つの吸気ポート１２に連通するように吸気通路３０が接続されている。この吸気通路３０の上流端部には、吸気を濾過するエアクリーナ３１が配設されており、このエアクリーナ３１で濾過した吸気が吸気通路３０及び吸気ポート１２を介して各気筒２の燃焼室６に吸入される。吸気通路３０における下流端近傍には、サージタンク３４が配設されている。このサージタンク３４よりも下流側の吸気通路３０は、各気筒２毎に分岐する独立通路とされ、これら各独立通路の下流端が各気筒２の２つの吸気ポート１２にそれぞれ接続されている。

また、吸気通路３０におけるエアクリーナ３１とサージタンク３４との間には、ターボ過給機５０のコンプレッサ５０ａが配設されている。このコンプレッサ５０ａの作動により吸気の過給を行う。

さらに、吸気通路３０におけるターボ過給機５０のコンプレッサ５０ａとサージタンク３４との間には、上流側から順に、コンプレッサ５０ａにより圧縮された空気を冷却するインタークーラ３６と、スロットルバルブ３７とが配設されている。このスロットルバルブ３７は、駆動モータ３７ａにより駆動されて、該スロットルバルブ３７の配設部分における吸気通路３０の断面積を変更することによって、上記各気筒２の燃焼室６への吸気量を調節する。

シリンダヘッド４の他側（図１では右側）の面には、各気筒２の燃焼室６からの排気ガスを排出する排気通路４０が接続されている。この排気通路４０の上流側の部分は、各気筒２毎に分岐して各気筒２の２つの排気ポート１３にそれぞれ接続された独立通路と、該各独立通路が集合する集合部とを有する排気マニホールドによって構成されている。この排気マニホールドよりも下流側の排気通路４０に、上記ターボ過給機５０のタービン５０ｂが配設されている。このタービン５０ｂが排気ガス流により回転し、このタービン５０ｂの回転により、該タービン５０ｂと連結された上記コンプレッサ５０ａが作動する。尚、ターボ過給機５０に代えて、電動過給機により吸気の過給を行うようにしてもよい。また、ターボ過給機５０や電動過給機をなくしてもよい。

上記排気通路４０には、エンジン１の排気ガスを、タービン５０ｂをバイパスして流すための排気バイパス通路４６が設けられている。この排気バイパス通路４６の排気ガス流入側の端部には、駆動モータ４７ａにより駆動されるウエストゲートバルブ４７が設けられている。このウエストゲートバルブ４７は、エンジン１の運転状態に応じて制御される。ウエストゲートバルブ４７が全閉であるときには、排気ガスの全量がタービン５０ｂへと流れ、それ以外の開度であるときには、その開度に応じて、排気バイパス通路４６に流れる流量（つまりタービン５０ｂへ流れる流量）が変化する。ウエストゲートバルブ４７の全開時においては、ターボ過給機５０は実質的に作動しないことになる。

排気通路４０におけるタービン５０ｂよりも下流側（排気バイパス通路４６の下流側の端部が接続される部分よりも下流側）には、酸化触媒等で構成されて排気ガス中の有害成分を浄化する排気浄化触媒５２，５３が配設されている。本実施形態では、上流側排気浄化触媒５２と下流側排気浄化触媒５３との２つの排気浄化触媒が設けられているが、上流側排気浄化触媒５２及び下流側排気浄化触媒５３のうちのいずれか一方のみが配設されていてもよい。

また、エンジン１は、その排気ガスの一部が排気通路４０から吸気通路３０に還流されるように、ＥＧＲ通路６０を備えている。このＥＧＲ通路６０は、排気通路４０における排気マニホールドよりも下流側部分と、吸気通路３０におけるサージタンク３４よりも下流側の各独立通路とを接続する。ＥＧＲ通路６０には、内部を通過する排気ガスを冷却するためのＥＧＲクーラ６１と、ＥＧＲ通路６０による排気ガスの還流量を調節するためのＥＧＲバルブ６２とが配設されている。

図３は、図２のIII−III線断面図であって、上記気筒２の中心軸Ｃを含むクランク軸８に垂直な平面（以下、第１平面という）に沿って切断した断面図である。図４は、図２のIV−IV線断面図であって、上記第１平面に平行でかつ該第１平面の片側に位置する吸気弁１４及び排気弁１５の中心軸線Ｌ１，Ｌ３を含む第２平面に沿って切断した断面図である。図５は、図２のＶ−Ｖ線断面図であって、上記第１平面に平行でかつ該第１平面に対して上記第２平面とは反対側に位置する吸気弁１４及び排気弁１５の中心軸線Ｌ２，Ｌ４を含む第３平面に沿って切断した断面図である。尚、図３〜図５では、図１と左右の関係が逆になっており、図３〜図５では、右側（車両前側に相当）に吸気ポート１２が位置し、左側（車両後側に相当）に排気ポート１３が位置する。

図３に示すように、エンジン１は、車両後側（図３の左側）に向かって下側に僅かに傾斜するようにスラントした状態で車両に搭載される。尚、図３のみ、エンジン１を、そのスラントした状態（気筒２の中心軸Ｃが上下方向に対して傾斜した状態）で描いており、図４〜図９、図１１及び図１２では、気筒２の中心軸Ｃが上下方向に延びている状態で描いている。また、図３に記載の符号３ａは、シリンダブロック３のウォータジャケットであり、符号１０は、そのウォータジャケット３ａ内に配設されたウォータジャケットスペーサである。

図２、図４及び図５に示すように、各気筒２毎の２つの吸気ポート１２は、気筒２の中心軸Ｃ方向から見て、所定方向（本実施形態では、クランク軸８に垂直な方向（図４及び図５の左右方向））の一側から他側にある燃焼室６に向かって延び、かつ、気筒２の中心軸Ｃ方向及び上記所定方向に垂直な方向から見て（つまり、クランク軸８方向から見て（図４及び図５で見て））、上記所定方向の上記他側に向かって、気筒２の中心軸Ｃ方向の燃焼室６側に傾斜するように延びていて、シリンダヘッド４の燃焼室６に面する面（燃焼室６の天井面）における上記所定方向の上記一側（図４及び図５の右側）の部分に開口している。

各気筒２毎の上記２つの吸気ポート１２は、当該気筒２の中心軸Ｃを含む所定の平面の両側に位置する。上記所定の平面は、本実施形態では、上記気筒２の中心軸Ｃを含みかつ上記所定方向に延びる上記第１平面である。各気筒２毎の上記２つの吸気ポート１２は、上記第１平面に沿って延びることになる。

各気筒２毎の２つの排気ポート１３は、上記所定方向の上記他側から上記一側にある燃焼室６に向かって延び、かつ、クランク軸８方向から見て（図４及び図５で見て）、上記所定方向の上記一側に向かって、気筒２の中心軸Ｃ方向の燃焼室６側に傾斜するように延びていて、シリンダヘッド４の燃焼室６に面する面（燃焼室６の天井面）における上記所定方向の上記他側（図４及び図５の左側）の部分に開口している。

図４及び図５に示すように、シリンダヘッド４における各吸気ポート１２の燃焼室６への開口部には、略リング状の吸気バルブシート２１が装着固定されている。この吸気バルブシート２１の内周面に位置するシール面に、吸気弁１４の傘部１４ａの周縁部近傍に位置するシール面が当接することにより、吸気ポート１２が閉状態になる。また、同様に、シリンダヘッド４における各排気ポート１３の燃焼室６への開口部には、略リング状の排気バルブシート２２が装着固定され、この排気バルブシート２２の内周面に位置するシール面に、排気弁１５の傘部１５ａの周縁部近傍に位置するシール面が当接することにより、排気ポート１３が閉状態になる。

吸気弁１４は、上記傘部１４ａと、該傘部１４ａから吸気ポート１２のスロート部２５（吸気バルブシート２１に対して上流側に隣接する部分）を通って燃焼室６とは反対側へと延びる円柱状の軸部１４ｂとを有する。シリンダヘッド４において、クランク軸８方向から見て（図４及び図５で見て）、吸気ポート１２のスロート部２５の上流側近傍における、気筒２の中心軸Ｃ方向の燃焼室６とは反対側の壁部には、ガイド部材支持部４ａが形成されており、このガイド部材支持部４ａにガイド部材用孔４ｂが形成されている。このガイド部材用孔４ｂに、円筒状の吸気弁ガイド部材７１が挿入されて固定されている。吸気弁ガイド部材７１の中心部を貫通するガイド孔７１ａの中心軸線は、クランク軸８方向から見て（図４及び図５で見て）、気筒２の中心軸Ｃ方向の燃焼室６とは反対側に向かって、気筒２の中心軸Ｃから離れる側へ傾斜している。そして、吸気弁１４の軸部１４ｂが、吸気弁ガイド部材７１のガイド孔７１ａに下側から挿通されて、吸気弁駆動機構１６が配設されている側（上側）へと延びる。吸気弁１４は、吸気弁ガイド部材７１のガイド孔７１ａによって、該ガイド孔７１ａの中心軸線方向（つまり、吸気弁１４の中心軸線方向（図４では中心軸線Ｌ１方向、図５では中心軸線Ｌ２方向））に移動可能にガイドされることになる。吸気弁１４が、吸気弁駆動機構１６によって押圧されて下側に移動すると、吸気ポート１２が開状態になり（図４及び図５参照）、吸気弁駆動機構１６による押圧がなくなると、圧縮コイルスプリング７３により上側へ移動して、吸気ポート１２が閉状態になる。

排気弁１５は、吸気弁１４と同様に、上記傘部１５ａと、該傘部１５ａから排気ポート１３の上流側部分を通って燃焼室６とは反対側へと延びる円柱状の軸部１５ｂとを有する。シリンダヘッド４において、クランク軸８方向から見て（図４及び図５で見て）、排気ポート１３における、気筒２の中心軸Ｃ方向の燃焼室６とは反対側の壁部には、ガイド部材支持部４ｃが形成されており、このガイド部材支持部４ｃにガイド部材用孔４ｄが形成されている。このガイド部材用孔４ｄに、円筒状の排気弁ガイド部材７２が挿入されて固定されている。排気弁ガイド部材７２の中心部を貫通するガイド孔７２ａの中心軸線は、クランク軸８方向から見て、気筒２の中心軸Ｃ方向の燃焼室６とは反対側に向かって、気筒２の中心軸Ｃから離れる側へ傾斜している。そして、排気弁１５の軸部１５ｂが、排気弁ガイド部材７２のガイド孔７２ａに下側から挿通されて、排気弁駆動機構１７が配設されている側（上側）へと延びる。排気弁１５は、排気弁ガイド部材７２のガイド孔７２ａによって、該ガイド孔７２ａの中心軸線方向（つまり、排気弁１５の中心軸線方向（図４では中心軸線Ｌ３方向、図５では中心軸線Ｌ４方向））に移動可能にガイドされることになる。排気弁１５が、排気弁駆動機構１７によって押圧されて下側に移動すると、排気ポート１３が開状態になり、排気弁駆動機構１７による押圧がなくなると、圧縮コイルスプリング７４により上側へ移動して、排気ポート１３が閉状態になる（図４及び図５参照）。

各気筒２毎の２つの吸気ポート１２のうち一方の吸気ポート１２（図２で各気筒２の右側の吸気ポート１２（図４に記載されている吸気ポート１２））は、他方の吸気ポート１２（図２で各気筒２の左側の吸気ポート１２（図５に記載されている吸気ポート１２））に比べて、吸気ポート１２のスロート部２５の径が小さく、かつ、上記一方の吸気ポート１２のみから吸気が燃焼室６に流入したと仮定したときの該燃焼室６における該吸気のタンブル流の強さが、上記他方の吸気ポート１２のみから吸気が燃焼室６に流入したと仮定したときの該燃焼室６における該吸気のタンブル流の強さよりも強くなるように形成されている。尚、図２で各気筒２の左側の吸気ポート１２を上記一方の吸気ポート１２とし、右側の吸気ポート１２を上記他方の吸気ポート１２としてもよい。

以下、上記２つの吸気ポート１２を区別する場合には、上記一方の吸気ポート１２を第１の吸気ポート１２Ａといい、上記他方の吸気ポート１２を第２の吸気ポート１２Ｂという。両者を区別する必要がないときには、単に吸気ポート１２ということもある。また、第１の吸気ポート１２Ａのスロート部２５を、スロート部２５Ａといい、第２の吸気ポート１２Ｂのスロート部２５を、スロート部２５Ｂという。これらスロート部２５Ａ，２５Ｂを区別する必要がないときには、単にスロート部２５ということもある。

本実施形態では、第１の吸気ポート１２Ａのスロート部２５Ａの径が第２の吸気ポート１２Ｂのスロート部２５Ｂの径よりも小さいだけでなく、気筒２の中心軸Ｃ方向及び上記所定方向に垂直な方向から見て（クランク軸８方向から見て）、第１の吸気ポート１２Ａのスロート部２５Ａにおける、気筒２の中心軸Ｃ方向の燃焼室６とは反対側（上側）に位置する反燃焼室側壁面（後述の第１加工部８２）の形状が、第２の吸気ポート１２Ｂのスロート部２５Ｂにおける、気筒２の中心軸Ｃ方向の燃焼室６とは反対側（上側）に位置する反燃焼室側壁面の形状と異なっており、これにより、第１の吸気ポート１２Ａからの吸気のタンブル流が、第２の吸気ポート１２Ｂからの吸気のタンブル流よりもかなり強くなる。

ここで、気筒２毎の２つの吸気ポート１２は、シリンダヘッド４の鋳造時に、１つの吸気ポート１２毎に１つの吸気ポート用中子を用いて形成される。その鋳造の後、気筒２毎の２つの吸気ポート１２のスロート部２５が、工具（後述の工具９１、第１工具９２及び第２工具９３）により加工される。

第２の吸気ポート１２Ｂのスロート部２５Ｂの加工は、図６に示すように、１つの工具９１により行われる。この工具９１は、回転工具であって、該工具９１の回転中心軸Ｒ１と、シリンダヘッド４における当該第２の吸気ポート１２Ｂの燃焼室６への開口部を開閉する吸気弁１４の中心軸線Ｌ２とを一致させた状態で、その開口部から吸気弁１４の中心軸線Ｌ２に沿って挿入することで、第２の吸気ポート１２Ｂのスロート部２５Ｂを加工する。この加工により、クランク軸８方向から見て（図５〜図７で見て）、第２の吸気ポート１２Ｂのスロート部２５Ｂにおける、気筒２の中心軸Ｃ方向の燃焼室６側（下側）に位置する燃焼室側壁面に、第２の吸気ポート１２Ｂのスロート部２５Ｂにおける該燃焼室側壁面の近傍を流れる吸気を、シリンダヘッド４における当該第２の吸気ポート１２Ｂの燃焼室６への開口部を開閉する吸気弁１４の中心軸線Ｌ２へ指向させるエッジ７６を形成する。

このエッジ７６は、第２の吸気ポート１２Ｂのスロート部２５Ｂを急激に拡径させるようなエッジであって、クランク軸８方向から見て、該スロート部２５Ｂにおける上記燃焼室側壁面が燃焼室６側に急激に折れ曲がった形状をなし、その折れ曲がり角度θ（図７参照）が、例えば８０°〜９０°とされる。クランク軸８方向から見て、図７に二点鎖線で示すように、折れ曲がりの角度がθ′のように鈍角である折れ曲がりの場合には、スロート部２５Ｂにおける上記燃焼室側壁面の近傍を流れる吸気の一部が、その折れ曲がりに沿うようにして、上記吸気弁１４の傘部１４ａにおける上記所定方向の上記一側の部分に向かおうとする（図７の破線の矢印８６′参照）。この吸気の一部の流れは、燃焼室６に生成しようとするタンブル流とは、逆向きの流れとなる。これに対し、クランク軸８方向から見て、上記折れ曲がり角度θが鋭角（上記の角度範囲又はそれ以下）であれば、スロート部２５Ｂにおける上記燃焼室側壁面の近傍を流れる吸気が、上記吸気弁１４の傘部１４ａにおける上記所定方向の上記一側の部分に向かうことなく、上記吸気弁１４の中心軸線Ｌ２側へ指向することになる（矢印８６参照）。これにより、上記エッジ７６は、第２の吸気ポート１２Ｂからの吸気のタンブル流を強くする働きを有する。

上記のような１つの工具９１によりスロート部２５Ｂを加工すれば、スロート部２５Ｂにおける上記燃焼室側壁面に上記のようなエッジ７６を形成することができるが、スロート部２５Ｂにおける上記反燃焼室側壁面も工具９１により加工されて、該反燃焼室側壁面には、図５〜図７に示すように、比較的大きな凹部７７が形成される。このような凹部７７があると、クランク軸８方向から見て、スロート部２５Ｂにおける上記反燃焼室側壁面の近傍を流れる吸気が、その凹部７７に沿うように流れ（図７の矢印８７参照）、この結果、スロート部２５Ｂから、燃焼室６の上側（シリンダヘッド４側）端部における上記所定方向の上記他側の部分に向けて流れようとする吸気の流れが僅かに下向きに変化する。これにより、上記凹部７７は、第２の吸気ポート１２Ｂからの吸気のタンブル流を弱くする働きを有する。この凹部７７のタンブル流への影響は、上記エッジ７６のタンブル流への影響よりも強く、結果として、第２の吸気ポート１２Ｂからの吸気のタンブル流は、基本的に弱くなる。

これに対し、第１の吸気ポート１２Ａのスロート部２５Ａは、図８に示すように、互いに形状が異なる第１及び第２工具９２，９３により加工される。二点鎖線で示す第１工具９２は、第１の吸気ポート１２Ａのスロート部２５Ａにおける上記反燃焼室側壁面を加工する回転工具であり、第２工具９３は、第１の吸気ポート１２Ａのスロート部２５Ａにおける、気筒２の中心軸Ｃ方向の燃焼室６側（下側）に位置する燃焼室側壁面を加工する回転工具であって、該燃焼室側壁面に、第２の吸気ポート１２Ｂのスロート部２５Ｂに形成したエッジ７６と同様のエッジ７８を形成するための工具である。この第２工具９３により形成されたエッジ７８により、クランク軸８方向から見て、第１の吸気ポート１２Ａのスロート部２５Ａにおける上記燃焼室側壁面の近傍を流れる吸気が、シリンダヘッド４における当該第１の吸気ポート１２Ａの燃焼室６への開口部を開閉する吸気弁１４の中心軸線Ｌ１側へ指向する（図９の矢印８８参照）。

第２工具９３は、第１の吸気ポート１２Ａのスロート部２５Ａにおける上記反燃焼室側壁面を加工しないように、クランク軸８方向から見て、第２工具９３の回転中心軸Ｒ３が、吸気弁１４の中心軸線Ｌ１に対して、スロート部２５Ａにおける上記燃焼室側壁面の側にずれており（図８参照）、第２工具９３がスロート部２５Ａにおける上記反燃焼室側壁面に接触しない。そして、第２工具９３を、上記吸気弁１４の中心軸線Ｌ１に対してずらした状態で、該中心軸線Ｌ１に沿って移動しながら第１の吸気ポート１２Ａの燃焼室６への開口部から挿入して、該第２工具９３により、該第１の吸気ポート１２Ａのスロート部２５Ａにおける上記燃焼室側壁面を加工する。

上記第１工具９２の回転中心軸Ｒ２は、本実施形態では、上記吸気弁１４の中心軸線Ｌ１と一致しており、第１工具９２を、その一致状態で、上記吸気弁１４の中心軸線Ｌ１に沿って移動しながら第１の吸気ポート１２Ａの燃焼室６への開口部から挿入して、該第１工具９２により、該第１の吸気ポート１２Ａのスロート部２５Ａにおける上記反燃焼室側壁面を加工する。尚、クランク軸８方向から見て、第１工具９２の回転中心軸Ｒ２を、吸気弁１４の中心軸線Ｌ１に対して、スロート部２５Ａにおける上記反燃焼室側壁面の側にずらすようにしてもよい。

以下、第１の吸気ポート１２Ａのスロート部２５Ａにおいて第１工具９２により加工された上記反燃焼室側壁面を第１加工部８２と呼ぶ場合があり、第２工具９３により加工された上記燃焼室側壁面を第２加工部８３と呼ぶ場合がある。

第２工具９３による第２加工部８３の加工は、第１工具９２による第１加工部８２の加工前又は加工後のいずれであってもよい。第１工具９２による第１加工部８２の加工が先である場合には、第１工具９２により第２加工部８３とされる部分が多少加工されるが、その後の第２工具９３による加工により、第２加工部８３が最終的な形状に加工される。第２工具９３による第２加工部８３の加工が先である場合には、第１工具９２により、既に第２工具９３により加工された第２加工部８３が加工されることはない。

第１工具９２による第１加工部８２の加工により、クランク軸８方向から見て（図４、図８及び図９で見て）、第１の吸気ポート１２Ａのスロート部２５Ａにおける上記反燃焼室側壁面は、シリンダヘッド４における当該第１の吸気ポート１２Ａの燃焼室６への開口部に装着された吸気バルブシート２１のシール面における上記所定方向の上記他側の部分に向かって略真っ直ぐに延びる形状をなす。但し、図４、図８及び図９に示すように、この反燃焼室側壁面には、小さい凹部７９が生じる。この凹部７９は、第２の吸気ポート１２Ｂのスロート部２５Ｂにおける上記反燃焼室側壁面に生じる凹部７７とは異なり、吸気流に影響を与えないような、開口面積が小さくかつ深さが小さい凹部である。したがって、このような凹部７９があっても、クランク軸８方向から見て、第１の吸気ポート１２Ａのスロート部２５Ａにおける上記反燃焼室側壁面の近傍を流れる吸気は、シリンダヘッド４における当該第１の吸気ポート１２Ａの燃焼室６への開口部に装着された吸気バルブシート２１のシール面における上記所定方向の上記他側の部分（図９の左側の部分）の径方向内側近傍に向かって略真っ直ぐに流れる（図９の矢印８９参照）。すなわち、クランク軸８方向から見て、第１の吸気ポート１２Ａのスロート部２５Ａにおける反燃焼室側壁面（第１加工部８２）が、該第１の吸気ポート１２Ａのスロート部２５Ａにおける該反燃焼室側壁面の近傍を流れる吸気を、シリンダヘッド４における該第１の吸気ポート１２Ａの燃焼室６への開口部に装着された吸気バルブシート２１のシール面における上記所定方向の上記他側の部分の径方向内側近傍に向かって略真っ直ぐに流すような形状をなす。こうして、クランク軸８方向から見て、上記吸気バルブシート２１のシール面における上記所定方向の上記他側の部分の径方向内側近傍に流れた吸気は、上記開口部から、燃焼室６の上側端部における上記所定方向の上記他側の部分に向けてスムーズに流れ、その部分から燃焼室６の下側へと流れて、図９で見て反時計回りの強いタンブル流（図１１参照）が形成されることになる。

本実施形態では、上記のように、第１の吸気ポート１２Ａのみから吸気が燃焼室６に流入したと仮定したときの該燃焼室６における該吸気のタンブル流を強くすることで、エンジン１の過給領域でターボ過給機５０により過給された吸気が第１及び第２の吸気ポート１２Ａ，１２Ｂから燃焼室６に流入したときの該燃焼室６内の吸気流動のタンブル比が所定値以上となるようにしている。上記所定値は、２であることが好ましい。

上記タンブル比は、燃焼室６の重心（該重心の位置は燃焼室６の容積の変化に応じて変化する）を通るクランク軸８に平行な軸回りの吸気の角速度ωを、クランク軸８の角速度ωｃで割った値である。上記吸気の角速度ωは、以下のようにして求める。すなわち、吸気行程の開始から圧縮行程の終了までの微少クランク角毎に、燃焼室６内を多数の微少部分に区画して、上記軸回りの該各微少部分の質点（空気）の角運動量Ｌと、該各微少部分の質点の慣性モーメントＩとを求め、その角運動量Ｌの全微少部分の合計値を全微少クランク角にわたって積算した値を、慣性モーメントＩの全微少部分の合計値を全微少クランク角にわたって積算した値で割ることで、上記吸気の角速度ωを求める。

上記のように、気筒２毎の２つの吸気ポート１２は、シリンダヘッド４の鋳造時に、１つの吸気ポート１２毎に１つの吸気ポート用中子を用いて形成される。この吸気ポート用中子の鋳型内の設置位置には、ばらつきが生じる。この設置位置のばらつき（つまり、吸気ポート１２の位置の製造誤差によるばらつき）は、タンブル流の強さに影響を及ぼす。すなわち、上記設置位置のばらつきにより、第１の吸気ポート１２Ａ（特にスロート部２５Ａ又はその近傍部）の、シリンダヘッド４に対する気筒２の中心軸Ｃ方向の位置がばらつき、この位置のばらつきにより、燃焼室６内に流入する吸気流の向きが変化して、タンブル流の強さが変化する。

そこで、本実施形態では、第１工具９２による第１加工部８２の加工前に、シリンダヘッド４の所定の基準面（本実施形態では、後述の如く、ヘッドカバー取付面４ｅ）と、第１工具９２により加工する第１の吸気ポート１２Ａの長さ方向中間部に設けた所定部位との間の、気筒２の中心軸Ｃ方向の距離ｄ（図４参照）を測定する。

シリンダヘッド４の上記所定の基準面は、本実施形態では、シリンダヘッド４の鋳造後に最初に切削加工する、ヘッドカバー取付面４ｅ（燃焼室６とは反対側の端面）とする。ヘッドカバー取付面４ｅは、気筒２の中心軸Ｃに対して垂直な平面である。上記所定の基準面は、シリンダヘッド４のどこであってもよいが、切削加工されかつ気筒２の中心軸Ｃに対して垂直な平面であることが好ましい。このような平面に該当する、シリンダヘッド４におけるシリンダブロック３との合わせ面１００（図１３参照）を、上記所定の基準面とすることも可能であり、後に詳細に説明するように、素材基準面１０１（図１３参照）を、上記所定の基準面としてもよい。

上記所定部位としては、シリンダヘッド４において第１の吸気ポート１２Ａのスロート部２５Ａ若しくはその近傍の壁面を構成する壁部又はその壁部の近傍部であることが好ましい。本実施形態では、第１の吸気ポート１２Ａのスロート部２５Ａの上流側近傍における、気筒２の中心軸Ｃ方向の燃焼室６とは反対側の壁部に形成されたガイド部材支持部４ａの燃焼室６側の端面を、上記所定部位とする。この所定部位は、鋳造直後においては、上記距離ｄを測定し易いように、上記所定の基準面（ヘッドカバー取付面４ｅ）と略平行である（図４の破線参照）。そして、上記距離ｄの測定後に、切削加工により、吸気弁１４の軸部１４ｂに対して垂直な面とされる。

上記距離ｄを測定した第１の吸気ポート１２Ａについての上記距離ｄの測定結果に基づいて、当該第１吸気ポート１２Ａのスロート部２５Ａの第１加工部８２における第１工具挿入方向の加工深さを調整する。すなわち、第１加工部８２の第１工具挿入方向の加工深さが、上記距離ｄに基づいて調整された深さとされる。具体的には、図１０に示すように、上記距離ｄが小さいほど、上記加工深さを大きくする。すなわち、上記距離ｄが小さいということは、第１の吸気ポート１２Ａのスロート部２５Ａが、シリンダヘッド４において燃焼室６から遠い側に位置するので、第１工具９２をより深く挿入して加工深さを大きくする。

ここで、上記距離ｄがそのばらつきの下限（最小値）にある場合に、上記調整を行った場合と、上記調整を行わなかった場合との、第１の吸気ポート１２Ａから燃焼室６に流入した吸気の流れを解析した結果を、それぞれ図１１及び図１２に示す。これらの図において、矢印の濃さが濃いほど、吸気流の流速が速いことを示す。

上記調整を行わなかった場合（図１２参照）には、吸気流が、上記調整を行った場合よりも燃焼室の上側に流れすぎて、これにより、吸気流が燃焼室６における上記所定方向の上記他側の側壁（図１２の左側の側壁）に当接して、タンブル流が形成され難くなる。これに対し、上記調整を行った場合（図１１参照）には、吸気流が燃焼室６の上側端部における適切な位置に流れて、燃焼室６における上記所定方向の上記他側の側壁に当接する前に下側に向かい、これにより、強いタンブル流が形成されるようになる。したがって、上記調整により、第１の吸気ポート１２Ａのスロート部２５Ａにおける上記反燃焼室側壁面を、上記距離ｄに応じて適切な形状に加工して、吸気ポート用中子の鋳型内の設置位置のばらつきに関係なく、安定した強いタンブル流が得られるようにすることができる。

本実施形態では、各気筒２毎に、第１の吸気ポート１２Ａについての上記距離ｄを測定し、その距離ｄに基づいて、当該第１の吸気ポート１２Ａの第１加工部８２における第１工具挿入方向の加工深さを調整する。一方、第１の吸気ポート１２Ａの第２加工部８３における第２工具挿入方向の加工深さ、及び、第２の吸気ポート１２Ｂの、工具９１により加工される部分（スロート部２５Ｂの周方向の全周）である全周加工部８１における工具挿入方向の加工深さは、調整されない。

尚、各気筒２毎に、第１の吸気ポート１２Ａについての上記距離ｄに基づいて、第１の吸気ポート１２Ａの第２加工部８３における第２工具挿入方向の加工深さを調整してもよい。

また、第２の吸気ポート１２Ｂの全周加工部８１における工具挿入方向の加工深さを調整するようにしてもよい。その際、第１の吸気ポート１２Ａについての上記距離ｄに基づいて、その加工深さを調整してもよい。或いは、第２の吸気ポート１２Ｂについての上記距離ｄを測定し、その距離ｄに基づいて、全周加工部８１における工具挿入方向の加工深さを調整してもよい。逆に、第２の吸気ポート１２Ｂについての上記距離ｄに基づいて、第１の吸気ポート１２Ａの第１加工部８２における第１工具挿入方向の加工深さを調整するようにしてもよい。

次に、上記シリンダヘッド４の製造方法を説明する。

最初に、鋳型によりシリンダヘッド４を鋳造する。この鋳造時、各吸気ポート１２を、各吸気ポート用中子によりそれぞれ形成するとともに、各排気ポート１３を、各排気ポート用中子によりそれぞれ形成する。また、シリンダヘッド４におけるシリンダブロック３との合わせ面１００（図１３参照）を、金属製の型の成形面により形成する。この合わせ面１００には、その金属製の型の成形面により、素材基準面１０１（図１３参照）を複数（図１３では、４つ）形成しておく。複数の素材基準面１０１は、合わせ面１００から所定量（数ｍｍ程度の小さい値）だけ凹んだ複数の凹部の平坦な底面でそれぞれ構成されていて、気筒２の中心軸Ｃに対して垂直な１つの平面上に位置する。

上記鋳造により得られたシリンダヘッド４のヘッドカバー取付面４ｅ（燃焼室６とは反対側の端面）を切削加工する。具体的には、上記合わせ面１００に形成した上記素材基準面１０１を基準にして上記ヘッドカバー取付面４ｅを切削加工する。

続いて、シリンダヘッド４の上記所定の基準面（上記ヘッドカバー取付面４ｅ）と、各気筒２の第１の吸気ポート１２Ａの長さ方向中間部に設けた所定部位（ガイド部材支持部４ａの燃焼室６側の端面）との間の、気筒２の中心軸Ｃ方向の距離ｄを測定する。

次いで、上記のように、第１吸気ポート１２Ａのスロート部２５Ａの第１加工部８２を第１工具９２により加工するとともに、該スロート部２５Ａの第２加工部８３を第２工具９３により加工する。第１加工部８２の加工の際、第１加工部８２の第１工具挿入方向の加工深さを、上記距離ｄに基づいて調整する。また、第２吸気ポート１２Ｂのスロート部２５Ｂの全周加工部８１を、工具９１により加工する。

その後、ガイド部材支持部４ａの燃焼室６側の端面を、切削加工により、吸気弁１４の軸部１４ｂに対して垂直な面となるように切削加工するとともに、ガイド部材支持部４ａにガイド部材用孔４ｂを形成する。また、ガイド部材支持部４ｃにも、ガイド部材用孔４ｄを形成する。

続いて、そのガイド部材用孔４ｂに吸気弁ガイド部材７１を挿入するとともに、ガイド部材用孔４ｄに排気弁ガイド部材７２を挿入する。また、吸気ポート１２の燃焼室６への開口部に吸気バルブシート２１を装着固定するとともに、排気ポート１３の燃焼室６への開口部に排気バルブシート２２を装着固定する。

次いで、シリンダヘッド４におけるシリンダブロック３との合わせ面１００を上記素材基準面１０１に基づいて切削加工し、こうしてシリンダヘッド４が完成する。尚、その他に加工が必要な箇所の加工は、必要に応じて随時行われる。

尚、本実施形態では、第１加工部８２の第１工具挿入方向の加工深さを調整するために、シリンダヘッド４の所定の基準面としてのヘッドカバー取付面４ｅと、第１工具９２により加工する第１の吸気ポート１２Ａの長さ方向中間部に設けた所定部位（ガイド部材支持部４ａの燃焼室６側の端面）との間の、気筒２の中心軸Ｃ方向の距離ｄを測定するようにしたが、これに代えて、シリンダヘッド４におけるシリンダブロック３との合わせ面１００に形成される上記素材基準面１０１（図１３参照）を上記所定の基準面として、該所定の基準面としての素材基準面１０１と、第１工具９２により加工する第１の吸気ポート１２Ａの長さ方向中間部に設けた所定部位（ガイド部材支持部４ａの燃焼室６側の端面）との間の、気筒２の中心軸Ｃ方向の距離ｈを測定し、この距離ｈに基づいて、第１加工部８２の第１工具挿入方向の加工深さを調整するようにしてもよい。この場合、上記距離ｈと第１加工部８２の第１工具挿入方向の加工深さとの関係は、図１４のようになる。すなわち、上記距離ｈが大きいということは、第１の吸気ポート１２Ａのスロート部２５Ａが、シリンダヘッド４において燃焼室６から遠い側に位置するので、第１工具９２をより深く挿入して加工深さを大きくする。ヘッドカバー取付面４ｅを切削加工する際の加工公差のばらつきが大きい場合には、上記距離ｈに基づいて上記加工深さを調整することで、上記ばらつきの影響を少なくすることができて好ましい。

ここで、図１３において、１０５は、燃料噴射弁１８を設置するための孔であり、１０６は、点火プラグ１９を設置するための孔であり、１０７は、シリンダブロック３のウォータジャケット３ａと、シリンダヘッド４のウォータジャケットとを連通する連通孔である。

したがって、本実施形態では、気筒２毎の２つの吸気ポート１２うち第１の吸気ポート１２Ａが、第２の吸気ポート１２Ｂに比べて、吸気ポート１２のスロート部２５の径が小さく、かつ、第１の吸気ポート１２Ａのみから吸気が燃焼室６に流入したと仮定したときの該燃焼室６における該吸気のタンブル流の強さが、第２の吸気ポート１２Ｂのみから吸気が燃焼室６に流入したと仮定したときの該燃焼室６における該吸気のタンブル流の強さよりも強くなるように形成されているので、２つの吸気ポート１２から吸気が燃焼室６に流入したときにおいて、第１の吸気ポート１２Ａから燃焼室６に流入した吸気の強いタンブル流が、第２の吸気ポート１２Ｂから燃焼室６に流入した吸気の弱いタンブル流の側へ流れ易くなり、これにより、両方の吸気のミキシング性が向上して、燃料とそれら吸気とのミキシング性も向上する。

すなわち、上記両方の吸気のタンブル流の強さが略同じである場合、第１の吸気ポート１２Ａから燃焼室６に流入した吸気と、第２の吸気ポート１２Ｂから燃焼室６に流入した吸気とが、上記第１平面の両側で、それぞれ別々に流れ、両方の吸気はミキシングし難くなる。特に上記両方の吸気が過給されて該吸気のタンブル流がかなり強い場合には、両方の吸気のミキシング性はかなり低下する。この結果、ピストン５の頂面における気筒２の中心軸Ｃ上に形成された燃焼キャビティ５ａ内での燃料と吸気とのミキシング性が低下し、これにより、シリンダヘッド４における気筒２の中心軸Ｃ上に配設された点火プラグ１９により、燃料と吸気との混合気を点火したときの該混合気の燃焼性が低下する。

これに対し、本実施形態では、上記のように２つの吸気ポート１２からの吸気のタンブル流の強さを異ならせることで、吸気の強いタンブル流が吸気の弱いタンブル流の側へ流れ易くなり、燃焼キャビティ５ａ内での燃料と吸気とのミキシング性が向上し、点火プラグ１９により混合気を点火したときの該混合気の燃焼性が向上する。

また、第１の吸気ポート１２Ａのスロート部２５Ａにおける該スロート部２５Ａにおける上記反燃焼室側壁面及び上記燃焼室側壁面を、第１の吸気ポート１２Ａから燃焼室６に流入した吸気の強いタンブル流が得られる形状にすることができ、これにより、２つの吸気ポート１２から吸気が燃焼室６に流入したときの該燃焼室６内の吸気流動のタンブル比を高い値（例えば２以上）にすることができる。よって、燃費を向上させることができる。

本発明は、上記実施形態に限られるものではなく、請求の範囲の主旨を逸脱しない範囲で代用が可能である。

上述の実施形態は単なる例示に過ぎず、本発明の範囲を限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は請求の範囲によって定義され、請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。

本発明は、１つ又は複数の気筒を有するエンジンに用いられ、１つの気筒毎に、該気筒内の燃焼室に吸気を流入させる２つの吸気ポートが形成されたシリンダヘッドを備えた、エンジンの吸気構造に有用である。

１エンジン
４シリンダヘッド
５ピストン
５ａ燃焼キャビティ
６燃焼室
１２吸気ポート
１２Ａ第１の吸気ポート（一方の吸気ポート）
１２Ｂ第２の吸気ポート（他方の吸気ポート）
１８燃料噴射弁
１９点火プラグ
２５スロート部
２５Ａ第１の吸気ポートのスロート部
２５Ｂ第２の吸気ポートのスロート部
５０ターボ過給機
７７第２の吸気ポートの凹部
７８第１の吸気ポートのエッジ

Claims

１つ又は複数の気筒を有するエンジンに用いられ、１つの気筒毎に、該気筒内の燃焼室に吸気を流入させる２つの吸気ポートが形成されたシリンダヘッドを備えた、エンジンの吸気構造であって、
上記気筒毎の上記２つの吸気ポートは、上記気筒の中心軸方向から見て、所定方向の一側から他側にある上記燃焼室に向かって延び、かつ、上記気筒の中心軸方向及び上記所定方向に垂直な方向から見て、上記所定方向の上記他側に向かって上記気筒の中心軸方向の上記燃焼室側に傾斜するように延びていて、上記シリンダヘッドの上記燃焼室に面する面における上記所定方向の上記一側の部分に開口し、
上記２つの吸気ポートのうち一方の吸気ポートは、他方の吸気ポートに比べて、吸気ポートのスロート部の径が小さく、かつ、上記一方の吸気ポートのみから吸気が上記燃焼室に流入したと仮定したときの該燃焼室における該吸気のタンブル流の強さが、上記他方の吸気ポートのみから吸気が上記燃焼室に流入したと仮定したときの該燃焼室における該吸気のタンブル流の強さよりも強くなるように形成されており、
上記気筒の中心軸方向及び上記所定方向に垂直な方向から見て、上記一方の吸気ポートのスロート部における、上記気筒の中心軸方向の反燃焼室側に位置する反燃焼室側壁面が、該一方の吸気ポートのスロート部における該反燃焼室側壁面の近傍を流れる吸気を、上記シリンダヘッドにおける該一方の吸気ポートの燃焼室への開口部に装着された吸気バルブシートのシール面における上記所定方向の上記他側の部分の径方向内側近傍に向かって略真っ直ぐに流すような形状をなし、
上記気筒の中心軸方向及び上記所定方向に垂直な方向から見て、上記一方の吸気ポートのスロート部における、上記気筒の中心軸方向の燃焼室側に位置する燃焼室側壁面には、該一方の吸気ポートのスロート部における該燃焼室側壁面の近傍を流れる吸気を、上記一方の吸気ポートに設けられた吸気弁の中心軸線側へ指向させるエッジが形成されていることを特徴とするエンジンの吸気構造。
請求項１記載のエンジンの吸気構造において、
上記気筒毎の上記２つの吸気ポートは、当該気筒の中心軸を含みかつ上記所定方向に延びる平面の両側に位置し、
上記エンジンは、上記気筒毎に、
上記シリンダヘッドにおける上記気筒の中心軸上に配設された点火プラグと、
上記気筒内に嵌挿され、頂面における上記気筒の中心軸上に燃焼キャビティが形成されたピストンと、
上記燃焼室内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁と、
を有していることを特徴とするエンジンの吸気構造。
請求項１又は２記載のエンジンの吸気構造において、
上記吸気を過給する過給機を更に備えていることを特徴とするエンジンの吸気構造。
請求項１〜３のいずれか１つに記載のエンジンの吸気構造において、
上記気筒の中心軸方向及び上記所定方向に垂直な方向から見て、上記一方の吸気ポートのスロート部における上記反燃焼室側壁面は、上記シリンダヘッドにおける該一方の吸気ポートの燃焼室への開口部に装着された吸気バルブシートのシール面における上記所定方向の上記他側の部分の径方向内側近傍に向かって略真っ直ぐに延びる形状をなしていることを特徴とするエンジンの吸気構造。
請求項１〜４のいずれか１つに記載のエンジンの吸気構造において、
上記気筒の中心軸方向及び上記所定方向に垂直な方向から見て、上記他方の吸気ポートのスロート部における上記反燃焼室側壁面には、上記気筒の中心軸方向の反燃焼室側に凹んだ凹部が形成され、
上記凹部は、上記他方の吸気ポートのスロート部における該反燃焼室側壁面の近傍を流れる吸気を該凹部に沿うように流して、上記他方の吸気ポートのスロート部から、上記燃焼室のシリンダヘッド側端部における上記所定方向の上記他側の部分に向けて流れようとする吸気の流れを、上記気筒の中心軸方向の燃焼室側に向くように変化させるような凹部であることを特徴とするエンジンの吸気構造。