JP6365382B2 - 内燃機関 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関に関する。

内燃機関において、吸気ポートからの吸気効率と排気ポートへの掃気効率を向上させるために、吸排気弁の開口面積の最大化や、その開口位置等の改良が行われている。また、内燃機関の運転状態においては、吸気弁の開弁タイミングと排気弁の開弁タイミングとが重なるオーバーラップ期間が存在する場合がある。このようなオーバーラップ期間では、吸気ポートから燃焼室に流入した新気又は混合気がそのまま排気ポートに流出する吹き抜け現象が発生しやすい。この吹き抜け現象が発生すると、内燃機関のエミッション性能の悪化や、内燃機関の出力低下等の問題が発生する。

そこで、特許文献１に示すように、排気ポートの開口部であって吸気ポート側の周縁部に沿って、燃焼室側に突出する突出壁を設け、突出壁の突出しろを所定量よりも小さくするとともに、その突出壁と排気弁の傘部との間の隙間を突出壁の突出しろよりも小さく設定する技術が開示されている。このような構成により吹き抜け現象の抑制とともに、突出壁による掃気効率の低下の抑制が図られるとされている。また、特許文献２にも、排気ポートの開口部の周縁部に燃焼室側に突出する突出壁を設ける技術が開示されているが、この突出壁は燃焼室内での旋回流の生成を促進するためのガイド壁として機能するものであり、吹き抜け現象の抑制のためのものではない。

特開平４−３０３１１８号公報 特開昭５６−１８０１９号公報 特開平９−２４２５５０号公報

上記の従来技術によれば、内燃機関におけるオーバーラップ期間での吹き抜け現象を抑制するために、排気ポートの開口部の周縁部に突出壁が形成されている。この突出壁は、燃焼室内に突出するように形成され、その突出壁の高さ（突出しろ）によって排気ポートへ新気が流れ出るのが抑制される。一方で、燃焼室内に一定の高さを有する突出壁が形成されると、燃焼室内における混合気の流れに対して当該突出壁が何らかの作用を及ぼすおそれがある。特に、内燃機関においては燃焼室内に所望の旋回流を形成し、その旋回流により燃料の拡散促進を図る場合がある。そのような場合に、吹き抜け現象の抑制のために上記突出壁が設けられると、所望の旋回流を燃焼室内に形成するのが困難となり得る。

本発明は、上記した問題点に鑑みてなされたものであり、オーバーラップ期間での吹き抜け現象を抑制するとともに、燃焼室内での旋回流を好適に形成し得る内燃機関を提供することを目的とする。

本発明において、上記課題を解決するために、排気弁の閉弁時に該排気弁の傘部が収容される収容空間をシリンダヘッドに形成するとともに、その収容空間の内壁面と排気弁との隙間の大きさについて、吸気ポート側の大きさを排気弁側のボア壁面側よりも狭くする構成を採用した。このようにシリンダヘッド内に排気弁の傘部を収容することで、燃焼室
内での旋回流の形成に支障を来すことを回避しつつ、効果的な吹き抜け現象の抑制を図ることが可能となる。

具体的には、本発明は、シリンダヘッドにおいて吸気ポートが開口している吸気ポート側天井面および該シリンダヘッドにおいて排気ポートが開口している排気ポート側天井面が、気筒の中心軸と垂直に交わる平面に対して傾斜しているペントルーフ型燃焼室を有する内燃機関において、前記排気ポートの燃焼室への開口部において、前記排気ポート側天井面よりもシリンダヘッド内に凹んで形成される空間であって、前記排気弁の閉弁状態のときに該排気弁の傘部が収容される収容空間が形成されるとともに、該収容空間の内壁面において該排気弁の閉弁状態のときに該排気弁の傘部が当接するバルブ当たり面が形成される。そして、前記収容空間には、前記排気弁がリフトアップしているときであって該排気弁の傘部の一部が前記収容空間内に位置している状態となる微小リフト状態にあるとき、該収容空間の内壁面と該排気弁の傘部との間の隙間であって前記吸気ポート側に位置する吸気側空間と、該隙間であって該排気弁の傘部を挟んで該吸気側空間と反対側の、前記排気ポート側のボア壁面側に位置する排気側空間と、が含まれる。そして、前記吸気ポート側から前記排気ポート側のボア壁面側へ広がる断面において、前記収容空間を経て前記燃焼室から前記排気ポートの内部へ延在する直線状の仮想的な流路として定義される有効流路の幅について、前記排気弁が前記微小リフト状態にあるときは、前記吸気側空間の何れの部位においても該吸気側空間における該有効流路幅が、対応する該排気側空間における該有効流路幅よりも小さくなるように、前記収容空間が形成される。

上記の内燃機関においては、排気弁が閉弁状態にあるときに、当該排気弁の傘部が収容される収容空間がシリンダヘッドに形成される。この収容空間はシリンダヘッド内に凹んで形成される空間であるため、閉弁状態において排気弁の傘部が燃焼室側に飛び出るのを抑制できる。また、排気弁は、閉弁状態において当該収容空間内でその傘部がシリンダヘッド側のバルブ当たり面で当接することになる。したがって、排気弁が閉弁状態からリフトアップすると、直ぐにはその傘部が収容空間から飛び出した状態にはならず、そのリフト量が比較的小さい範囲は、排気弁の傘部の一部がまだ収容空間内に位置している状態が続くことになる。このような状態を、本発明では微小リフト状態と称する。そして、内燃機関において吸排気弁のオーバーラップが生じる場合には、排気弁は少なくとも当該微小リフト状態に置かれていることになる。

また、排気弁が微小リフト状態に置かれているときには、収容空間には少なくとも吸気側空間と排気側空間が形成される。吸気側空間は、排気弁が微小リフトすることでガスが流れ得る空間である排気弁の傘部と収容空間の内壁面との間の隙間の一部であって、吸気ポート側に位置する空間である。したがって、吸気側空間は、仮に吸気ポートから排気ポートへの吹き抜け現象が生じた場合、それにより流出するガスの多くが通過し得る空間でもある。一方で、排気側空間は、同じく排気弁が微小リフトすることでガスが流れ得る空間である排気弁の傘部と収容空間の内壁面との間の隙間の一部であって、排気ポート側のボア壁面側（以下、「排気ボア壁面側」とも言う）に位置する空間である。当該排気側空間は、排気弁の傘部を挟んで吸気側空間の反対側に位置する空間であり、吸気側空間とは重複はしない。そのため、排気側空間は、吸気側空間より燃焼室のガスの排気ポートへの掃気に大きく寄与し得る空間である。

そして、上記内燃機関では、排気弁が微小リフト状態に置かれているとき、収容空間の内壁面が、吹き抜け現象が生じにくくなるように形成されている。すなわち、排気弁が微小リフト状態に置かれているときには、吸気側空間の何れの部位においても吸気側空間における有効流路幅が、対応する排気側空間における有効流路幅よりも小さくなるように、収容空間が形成されている。ここで、上記断面は、吸気ポート側から排気ボア壁面側に広がる断面、換言すると、吹き抜け現象による新気又は混合気の流れに沿って広がる断面で
ある。この断面は、収容空間に対して特定の位置に設定される断面ではなく、吸気ポート側に位置する吸気側空間と排気ボア壁面側に位置する排気側空間を跨ぐように、すなわち吸気側空間と排気側空間とのそれぞれに対応する部位を画定するように任意に設定される断面である。また、有効流路幅とは、排気弁が微小リフト状態に置かれているときに、収容空間を経て排気ポートへのガスの流れ込みやすさ決定するパラメータの一つである。当該有効流路幅は、上記断面を介して対応付けられる、吸気側空間と排気側空間のそれぞれにおいて、燃焼室から排気ポートの内部に向かって直線状に確保し得る仮想的な流路の幅である。この有効流路幅は小さくなるほど、収容空間を経て燃焼室から排気ポートの内部にガスが流れにくくなることを意味する。

そして、上記の通り、排気弁が微小リフト状態にあるときに、吸気側空間での有効流路幅が、排気側空間での有効流路幅より小さくされている。この結果、排気弁が微小リフト状態にあるときには、収容空間のうち吸気側空間では、排気側空間と比べてガスが排気ポートに流れ込みにくくなる。そのため、排気弁が微小リフト状態にあるときには、吸気ポート側からの新気又は混合気の吹き抜け現象が抑制されるとともに、排気ボア壁面側においては吸気ポートの流路面積が比較的広く確保されているため、燃焼ガスの排気ポートへの掃気効率の低下を回避し得る。さらに、上記の通り、収容空間はシリンダヘッド内に凹んで形成されているため、燃焼室内での旋回流の形成は阻害されにくくなる。

ここで、収容空間のより具体的な形成に関し、以下の２つの形態を例示できる。先ず、第１の形態では、前記有効流路は、少なくとも前記バルブ当たり面の下方に位置し、且つ前記排気ポート側天井面までの間に形成された、前記収容空間の内壁面の一部である所定の内壁面と、前記排気弁の傘部とによって画定される。そして、前記断面において該排気弁の中心軸に対して前記所定の内壁面の延長面が交わることで形成される、前記燃焼室側の角度が壁面角度と定義され、前記吸気側空間での該壁面角度が、前記排気側空間での該壁面角度よりも小さくなるように該所定の内壁面が形成されることで、該排気弁が前記微小リフト状態にあるときに、該吸気側空間の何れの部位においても該吸気側空間における該有効流路幅が、対応する該排気側空間における該有効流路幅よりも小さくなる。

上記第１の形態では、バルブ当たり面の下方に位置する、収容空間の内壁面の一部である所定の内壁面と傘部とによって、吸気側空間及び排気側空間での有効流路が画定される。すなわち、収容空間が排気ポート側天井面に開口する開口部近傍の隙間の大きさによって、燃焼室から排気ポート内部へのガス流れが調整されることになる。ここで、吸気側空間での壁面角度が排気側空間での壁面角度よりも小さくなるように所定の内壁面が形成される。そのため、所定の内壁面は、排気弁の中心軸を基準とした場合、排気ボア壁面側の方が吸気ポート側に比べて、より広く開口するように形成されることになる。このような所定の内壁面の構成により、微小リフト時において、排気弁のリフト量に対する排気側空間での有効流路幅の変動を比較的大きく確保できるとともに、同リフト量に対する吸気側空間での有効流路幅の変動量を比較的小さくすることができる。これにより、上述した有効流路幅に関する構成を実現することが可能となる。

更に、上記の所定の内壁面の構成に関し、前記吸気側空間での前記壁面角度は、零に設定されてもよい。この場合、上記断面において、吸気ポート側の所定の内壁面が、排気弁の中心軸と平行となる。したがって、排気空間での上記壁面角度については、零ではない角度に設定することで、上述した有効流路幅に関する構成を実現することが可能となる。

また、収容空間の第２の形態については、前記吸気側空間における前記有効流路は、少なくとも前記バルブ当たり面の上方に位置し、且つシリンダヘッドの内部に形成された、前記収容空間の内壁面の一部である所定の内壁面と、前記排気弁の傘部とによって画定される。そして、前記所定の内壁面上には、前記収容空間の内側に向かって突出し、前記吸
気側空間における前記有効流路の幅を画定する突出部が形成されることで、前記排気弁が前記微小リフト状態にあるときに、該吸気側空間の何れの部位においても該吸気側空間における該有効流路幅が、対応する前記排気側空間における前記有効流路幅よりも小さくなってもよい。

上記第２の形態では、吸気側空間における有効流路は、バルブ当たり面よりも上方、すなわちシリンダヘッドのより内部に位置している所定の内壁面と、排気弁の傘部とによって画定される。そして、所定の内壁面上には、燃焼室側収容空間の内側に向かって、換言すれば、排気弁の傘部に向かって突出し、それにより吸気側空間での有効流路幅を形成するように突出部が設けられる。これにより、上述した有効流路幅に関する構成を実現することが可能となる。なお、排気側空間においては、燃焼室から排気ポートへのガス流れを円滑にするために、収容空間の内壁面に、突出した構成は設けない方が好ましい。

ここで、上述までの内燃機関において、前記排気弁が閉弁状態にあるとき、該排気弁は、該排気弁の傘部の下端面と前記排気ポート側天井面とが面一となるように、前記収容空間内に収容されてもよい。このように収容空間が形成されることで、燃焼室内での旋回流の形成が、より円滑に促進されることになる。なお、当該旋回流としては、タンブル流やスワール流が挙げられる。

また、上述までの内燃機関では、前記気筒内において、前記排気ポート側のボア壁面付近では前記排気ポート側天井面からピストン頂面に向かう方向にガスが流れ、且つ、前記吸気ポート側のボア壁面付近ではピストン頂面から前記吸気ポート側天井面に向かう方向にガスが流れるタンブル流が形成されてもよい。内燃機関においてこのような向きにタンブル流が形成される場合には、吸気ポートから燃焼室に流れ込んだ新気又は混合気による吹き抜け現象が生じやすい。そこで、このようなタンブル流の形成形態に本願発明を適用することで、吹き抜け現象を効果的に抑制することが可能となる。

本発明によれば、オーバーラップ期間での吹き抜け現象を抑制するとともに、燃焼室内での旋回流を好適に形成し得る内燃機関を提供する。

本発明の第１の実施例に係る内燃機関の概略構成を示す図である。 図１に示す内燃機関における吸気ポート及び排気ポートに関する概略構成を示す図である。 図１に示す内燃機関における排気ポートに関する詳細な構成を示す図である。 図１に示す内燃機関における排気ポートでのガス流れを画定する、排気弁の傘部とポート内壁面との間の隙間を排気弁の中心軸方向に投射して表した第１の図である。 図１に示す内燃機関における排気ポートでのガス流れを画定する、排気弁の傘部とポート内壁面との間の隙間を排気弁の中心軸方向に投射して表した第２の図である。 図１に示す内燃機関における排気ポートでのガス流れを画定する、排気弁の傘部とポート内壁面との間の隙間を排気弁の中心軸方向に投射して表した第３の図である。 図１に示す内燃機関において吹き抜け現象が抑制されている効果、及び燃焼室内の拡散流の形成効果を説明するための図である。 従来技術に係る内燃機関における吸気ポート及び排気ポートに関する概略構成を示す図である。 本発明の第２の実施例に係る内燃機関における吸気ポート及び排気ポートに関する概略構成を示す図である。 図７に示す内燃機関における排気ポートに関する詳細な構成を示す図である。 図７に示す内燃機関における排気ポートでのガス流れを画定する、排気弁の傘部とポート内壁面との間の隙間を排気弁の中心軸方向に投射して表した第１の図である。 図７に示す内燃機関における排気ポートでのガス流れを画定する、排気弁の傘部とポート内壁面との間の隙間を排気弁の中心軸方向に投射して表した第２の図である。 図７に示す内燃機関における排気ポートでのガス流れを画定する、排気弁の傘部とポート内壁面との間の隙間を排気弁の中心軸方向に投射して表した第３の図である。

以下、本発明の具体的な実施形態について図面に基づいて説明する。本実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置等は、特に記載がない限りは発明の技術的範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

図１は、本実施例に係る内燃機関の概略構成を示す図である。内燃機関１は、シリンダヘッド２０及びシリンダブロック３０で構成され、そこに４つの気筒２を有する車両駆動用のガソリンエンジン（火花点火式内燃機関）である。ただし、本発明は、ガソリンエンジンに限らず、他のエンジンにも適用することができる。なお、図１には、便宜上、一つの気筒２のみ図示している。なお、本明細書においては、シリンダブロック３０に対するシリンダヘッド２０側を上方、シリンダヘッド２０に対するシリンダブロック３０側を下方と定義する。

気筒２内にはピストン３が摺動自在に設けられている。気筒２の燃焼室８には、シリンダヘッド２０に設けられた吸気ポート４および排気ポート５が接続されている。なお、各気筒２には、吸気ポート４および排気ポート５が二つずつ接続されているが、図１には、便宜上、一つの吸気ポート４および排気ポート５のみを図示している。燃焼室８は、吸気ポート４が開口している吸気ポート側天井面２２および排気ポート５が開口している排気ポート側天井面２１が、気筒２の中心軸と垂直に交わる平面に対して傾斜しているペントルーフ型燃焼室となっている。

吸気ポート４の燃焼室８への開口部は吸気弁６によって開閉される。排気ポート５の燃焼室８への開口部は排気弁７によって開閉される。また、気筒２には、燃焼室８内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁１１、及び、燃焼室８内で形成される混合気に点火する点火プラグ１２が設けられている。

図１における矢印は、燃焼室８内におけるガス（吸気）の流れを表している。この矢印で示すように、本実施では、燃焼室８内において、該気筒２の軸方向に旋回する旋回流であって、排気ポート側のボア壁面付近では排気ポート側天井面２１からピストン３の頂面に向かう方向にガスが流れ、且つ、吸気ポート側のボア壁面付近ではピストン３の頂面から吸気ポート側天井面２２に向かう方向にガスが流れるタンブル流が形成される。このようなタンブル流が形成されることで、燃料と空気との混合が促進されるため、内燃機関１における燃焼性が向上する。

内燃機関１においては、燃焼室８内への吸気導入や燃焼室８からの燃焼ガスの排出を好
適に実現するために、内燃機関１の運転条件に従って気筒２での排気行程から吸気行程にわたる所定期間において吸気弁６の開弁と排気弁７の開弁が重なるバルブオーバーラップが生じる場合がある。ここで、上記のように燃焼室８内にタンブル流が形成される場合、その旋回流の向きは、吸気ポート４から燃焼室内に導入された吸気が、直ぐに排気ポート側天井面２１に向かう向きになる。そのため、バルブオーバーラップが生じている場合、燃焼室８内に導入された吸気がそのまま排気ポート５側に排出されてしまう吹き抜け現象が生じやすくなる。

そこで、以下においては、第１の実施例に係る内燃機関１での吹き抜け現象抑制のための構成について図２、図３及び図４Ａ〜図４Ｃに基づいて説明する。図２は、内燃機関１における吸気ポート４及び排気ポート５の概略構成を示す断面図であり、当該断面図においては、排気弁７の中心軸７ａを含み、気筒２の中心軸に平行な断面における排気ポート５の概略構成が示されている。また、図３は、図２に示す排気ポート５の詳細な構成を示す断面図であり、図３における断面と図２における断面は一致する。なお、本実施例では、吸気ポート４の構造は従来技術の場合と同じであるため、その具体的な説明は割愛する。また、図４Ａ〜図４Ｃの各図は、排気弁の異なるリフト状態に対応した、排気弁７の傘部７ｂと排気ポートの内壁面との間に形成される隙間、すなわち排気弁のリフトアップによりガスが流通可能となる空間の状態を示す図である。なお、図４Ａは、排気弁７が閉弁状態にある場合の当該空間の状態を示し、図４Ｂは、排気弁７が後述する微小リフト状態にある場合の当該空間の状態を示し、図４Ｃは、排気弁７が最大限リフトアップした状態（当該状態を、「最大リフト状態」という）にある場合の当該空間の状態を示している。

先ず、排気ポート５が排気ポート側天井面２１に開口する開口部近傍の、排気ポート５の構造について説明する。図２に示す排気弁７は、閉弁状態に置かれている。このとき、排気弁７の傘部７ｂは、シリンダヘッド２０の内部に凹んで形成されている収容空間２３内にその全体が収まるように収容されている。詳細には、収容空間２３は、排気弁７の閉弁状態において、排気弁７の傘部７ｂの下端部７ｃの表面、すなわち燃焼室８側に露出する傘部７ｂの下端面が、排気ポート側天井面２１と面一となるか、又は、排気ポート側天井面２１よりも収容空間２３の内部に位置するように形成されている。そして、この排気弁７の閉弁状態において、傘部７ｂが排気ポート５の内壁面と当接するバルブ当たり面２４が、この収容空間２３の内壁面上に含まれている。

ここで、図３に示す排気弁７は、微小リフト状態に置かれている。この微小リフト状態は、内燃機関１において上述したバルブオーバーラップが生じる際の排気弁７のリフト状態である。微小リフト状態では、排気弁７のリフト量が比較的小さく、傘部７ｂの下端部７ｃの一部は収容空間２３内に存在している状態となる。したがって、収容空間２３の形状、大きさは、内燃機関１において想定されるバルブオーバーラップ期間の長さや、排気弁７の閉弁速度等に基づいて、後述する吹き抜け現象の抑制効果を好適に享受できるように決定されることになる。なお、図２及び図３に記載の[IN]、[EX]の表記は、吸気ポート４側の位置と、排気ボア壁面（すなわち、排気ポート５側のボア壁面）側の位置を相対的に表す記号である。当該記載は、他の図面においても同様に用いられている。

ここで、図３は、排気弁７の中心軸７ａを含む断面における収容空間２３の形状を表している。収容空間２３は、当該断面において、点Ｐ１〜点Ｐ６を結んで形成されている。先ず、吸気ポート側の点Ｐ１〜点Ｐ３について説明する。点Ｐ１は、排気ポート側天井面２１において収容空間２３が開口している部位である。また、点Ｐ２は、点Ｐ１を起点として排気弁７の中心軸７ａと平行にシリンダヘッド２０内に進んだ位置にある部位である。点Ｐ１と点Ｐ２により吸気ポート側の内壁面Ｗ１が形成され、上記の通り内壁面Ｗ１は中心軸７ａに平行な面となる。したがって、図３において、内壁面Ｗ１の延長面と中心軸７ａとが交わって形成される壁面角度は、零となる。次に、点Ｐ３は、点Ｐ２を起点とし
て更にシリンダヘッド２０内に存在する部位であり、収容空間２３と排気ポート５の本体部分との接続部位に相当する。点Ｐ２と点Ｐ３により吸気ポート側の内壁面Ｗ２が形成される。なお、この内壁面Ｗ２は、排気弁７が閉弁状態にあるときに傘部７ｂと当接するバルブ当たり面２４を含むように形成されている。

次に、排気ボア壁面側の点Ｐ４〜点Ｐ６について説明する。点Ｐ６は、点Ｐ１と同様に、排気ポート側天井面２１において収容空間２３が開口している部位である。また、点Ｐ５は、点Ｐ６を起点としてシリンダヘッド２０内に進んだ位置にある部位である。このとき、収容空間２３が点Ｐ６において、点Ｐ５側よりもより広く燃焼室８に向かって開口するように点Ｐ６に対する点Ｐ５の位置が決定される。そして、点Ｐ６と点Ｐ５により排気ボア壁面側の内壁面Ｗ４が形成される。したがって、図３において、内壁面Ｗ４の延長面と中心軸７ａとが交わって形成される壁面角度は、所定角度（例えば、４０度）となる。次に、点Ｐ４は、点Ｐ５を起点として更にシリンダヘッド２０内に存在する部位であり、点Ｐ３と同様に収容空間２３と排気ポート５の本体部分との接続部位に相当する。図３において、点Ｐ４は、中心軸７ａを挟んで点Ｐ３と対称の位置に存在する。そして、点Ｐ５と点Ｐ４により排気ボア壁面側の内壁面Ｗ３が形成される。なお、この内壁面Ｗ３は、排気弁７が閉弁状態にあるときに傘部７ｂと当接するバルブ当たり面２４を含むように形成されている。

なお、上記の吸気ポート側の内壁面Ｗ１、Ｗ２及び排気ボア壁面側の内壁面Ｗ３、Ｗ４は、図３に示す断面における収容空間２３の内壁面であり、説明上の便宜のために吸気ポート側と排気ボア壁面側に区分けしたものである。収容空間２３は、排気弁７の傘部７ｂが収容される空間であるから、各内壁面は中心軸７ａを囲むように配置されている。すなわち、吸気ポート側の内壁面Ｗ１と排気ボア壁面側の内壁面Ｗ４とは繋がることで中心軸７ａを環状に囲み、収容空間２３ａの下側、すなわち燃焼室側に位置する燃焼室側収容空間２３ａが画定される。燃焼室側収容空間２３ａは、排気ポート側天井面２１に開口することになる。また、同じように、吸気ポート側の内壁面Ｗ２と排気ボア壁面側の内壁面Ｗ３とは繋がることで中心軸７ａを環状に囲み、収容空間２３ａの上側に位置するサブ空間２３ｂが画定される。サブ空間２３ｂは、排気ポート５の通路本体に開口することになる。なお、本実施例では、サブ空間２３ｂ内に、上記のバルブ当たり面２４が設けられている。

このように構成される収容空間２３では、図２に示すように排気弁７が閉弁状態にある場合は、傘部７ｂの全体が収容空間２３の内部に収容されている。そして、排気弁７が微小リフト状態に置かれると、図３に示すように傘部７ｂの下端部７ｃの一部が、燃焼室側収容空間２３ａに位置する状態となる。このとき、燃焼室側収容空間２３ａの吸気ポート側の空間は、傘部７ｂの下端部７ｃと内壁面Ｗ１とによって挟まれた空間であって、本発明の吸気側空間に相当する。当該吸気側空間は、後述する図４Ｂにおける領域Ｒ１１、Ｒ２１で示される空間に相当する。この吸気側空間は、吸気ポート４に近い空間であるため、排気弁７の微小リフト状態において吸気弁６が開弁すると、仮に吸気ポート４から排気ポート５への吹き抜け現象が生じた場合、それにより流出する吸気の多くが通過し得る空間でもある。更に、排気弁７が微小リフト状態に置かれたとき、燃焼室側収容空間２３ａの排気ボア壁面側の空間は、傘部７ｂの下端部７ｃと内壁面Ｗ４とによって挟まれた空間であって、本発明の排気側空間に相当する。当該排気側空間は、後述する図４Ｂにおける領域Ｒ１２、Ｒ２２で示される空間に相当する。この排気側空間は、上記吸気側空間と比べると吸気ポート４から遠い空間であるため、排気弁７の微小リフト状態において吸気弁６が開弁しても、吹き抜け現象による流出吸気は通過しにくい空間である。

そして、図３に示すように、吸気側空間での有効流路は、内壁面Ｗ１（特に、内壁面Ｗ１上の点Ｐ１）と傘部７ｂとによって画定される。当該有効流路は、燃焼室８から排気ポ
ート５の内部にガスが流れ込む際の流れやすさに関連するパラメータの一つである。本実施例では、ガスの流れ込みに関しては、微小リフト時のように排気弁７のリフト量が比較的小さいときは、排気ポート５の具体的な形状よりも、傘部７ｂと収容空間２３との間に形成された隙間の大きさが支配的となることに着目した。そこで、図３に示す断面において、燃焼室８から排気ポート５の内部に仮想的に画定できる直線状の流路のうち、その流路幅が最大となる流路を有効流路と定義する。この有効流路の幅が大きくなるほど、燃焼室８から排気ポート６の内部に向かうガスの流量が多くなることになる。そして、図３に示す例では、吸気側空間での有効流路幅はＤ１とされる。

一方で、排気側空間での有効流路幅は、内壁面Ｗ３又はＷ４と傘部７ｂとによって画定され、その幅はＤ２とされる。なお、内壁面Ｗ３及びＷ４は、上記の通り燃焼室側に向かって開口径が広がるように中心軸７ａに対して傾斜しているため、排気弁７が微小リフト状態にある場合は、そのリフト量が大きくなるに従い有効流路幅Ｄ２は大きくなっていき、そのリフト量に対する有効流路幅Ｄ２の変動量は、吸気側空間の有効流路幅Ｄ１よりも大きくなる。更に、本実施例では、排気弁７が微小リフト状態にあるときには、有効流路幅Ｄ１が有効流路幅Ｄ２より小さくなるように、収容空間２３が形成されている。

ここで、排気弁７のリフト状態に応じて形成される収容空間２３でのガス流路について、図４Ａ〜図４Ｃに基づいて説明する。各図において、排気弁７の中心軸７ａの軸方向から見た場合の、収容空間２３でのＡ−Ａ断面およびＢ−Ｂ断面におけるガス流路をハッチングを施した領域で表している。Ａ−Ａ断面は、バルブ当たり面２４を含み中心軸７ａに垂直な断面であり、Ｂ−Ｂ断面は、点Ｐ１及び点Ｐ６を含む排気ポート側天井面２１上の断面である。

先ず、図４Ａに示す閉弁状態では、傘部７ｂがバルブ当たり面２４に当接しているため収容空間２３には実際にはガス流路は形成されていない。そのため、Ａ−Ａ断面には、バルブ当たり面２４に当接している傘部７ｂの周囲に相当する輪郭Ｃ１のみが現れ、ガス流路は現れていない。また、ガス流路が形成されていないため、Ｂ−Ｂ断面の記載は省略する。

次に、図４Ｂに示す微小リフト状態では、Ａ−Ａ断面には、バルブ当たり面２４に相当する輪郭Ｃ２及びＡ−Ａ断面と傘部７ｂとが交わった際の該傘部７ｂの周囲に相当する輪郭Ｃ３が現れる。そして、輪郭Ｃ２と輪郭Ｃ３との間のハッチング領域Ｒ１が、Ａ−Ａ断面におけるガス流路となる。ここで、ハッチング領域Ｒ１のうち吸気ポート側の領域Ｒ１１と排気ボア壁面側の領域Ｒ１２は、概ね同形状であることが理解できる。一方で、Ｂ−Ｂ断面には、点Ｐ１及び点Ｐ６を含む燃焼室側収容空間２３ａの開口部に相当する輪郭Ｃ４及びＢ−Ｂ断面と傘部７ｂの下端部７Ｃとが交わった際の該傘部７ｂの周囲に相当する輪郭Ｃ５が現れる。そして、輪郭Ｃ４と輪郭Ｃ５との間のハッチング領域Ｒ２が、Ｂ−Ｂ断面におけるガス流路となる。吸気ポート側の領域Ｒ１１、Ｒ２１は、本発明に係る吸気側空間に対応する領域であり、また排気ボア壁面側の領域Ｒ１２、Ｒ２２は、本発明に係る排気側空間に対応する領域である。

ここで、吸気側空間での有効流路幅Ｄ１は、Ｂ−Ｂ断面に示す領域Ｒ２１の隙間の大きさによって支配的に決定され、また、排気側空間での有効流路幅Ｄ２も、Ｂ−Ｂ断面に示す領域Ｒ２２の隙間の大きさによって支配的に決定される。そして、吸気ポート側から排気ボア壁面側へと広がる断面（図４Ｂにおいては、断面Ｆ０〜Ｆ２の３つの断面を例示しており、図３に示す構成は断面Ｆ０上の排気ポート５の構成である。）を介して領域Ｒ２１と領域Ｒ２２とを対応付けると、吸気側空間での有効流路幅Ｄ１は、何れの断面においても、排気側空間での有効流路幅Ｄ２より小さく設定されている。

このように排気弁７が微小リフト状態に置かれているときは、収容空間２３において吸気側空間のガス流路が、排気側空間のガス流路よりも狭く形成されることになる。このガス流路の状態は、傘部７ｂの下端部７ｃの一部が燃焼室側収容空間２３ａの内部に位置している限りは継続することになる。このようなガス流路が形成されることで、バルブオーバーラップが生じ得る微小リフト時には、ガスは吸気側空間を経由して排気ポート５へ流れ込みにくくなる一方で、排気側空間を経由して排気ポートへは流れ込みやすくなる。そのため、吹き抜け現象を好適に抑制できるとともに、燃焼室内の燃焼ガスは排気ポート５へ容易に導かれるため、掃気効率の低下は十分に回避できる。

次に、図４Ｃに示す最大リフト状態では、Ａ−Ａ断面には、バルブ当たり面２４に相当する輪郭Ｃ６及びＡ−Ａ断面と排気弁７のステム部とが交わった際の該ステム部の周囲に相当する輪郭Ｃ７が現れる。そして、輪郭Ｃ６と輪郭Ｃ７との間のハッチング領域Ｒ３が、Ａ−Ａ断面におけるガス流路となる。ここで、ハッチング領域Ｒ３のうち吸気ポート側の領域Ｒ３１と排気ボア壁面側の領域Ｒ３２は、概ね同形状であることが理解できる。一方で、Ｂ−Ｂ断面には、点Ｐ１及び点Ｐ６を含む燃焼室側収容空間２３ａの開口部に相当する輪郭Ｃ８及びＢ−Ｂ断面と傘部７ｂとが交わった際の該傘部７ｂの周囲に相当する輪郭Ｃ９が現れる。そして、輪郭Ｃ８と輪郭Ｃ９との間のハッチング領域Ｒ４が、Ｂ−Ｂ断面におけるガス流路となる。

ここで、排気弁７が最大リフト状態に置かれているときは、傘部７ｂの下端部７ｃが収容空間２３から十分に飛び出した状態となっている。そのためＡ−Ａ断面でもＢ−Ｂ断面でも、吸気側空間及び排気側空間において十分な大きさの隙間が形成される。したがって、燃焼室８から排気ポート５の内部へのガス流れについては、傘部７ｂと収容空間４３の内壁面との間の隙間の大きさから受ける影響は緩和されることになる。なお、最大リフト状態時には、傘部７ｂと収容空間２３の内壁面との間に十分な隙間は形成されているため、燃焼ガスの掃気が阻害されることはない。

以上より、本実施例に係る内燃機関１では、排気弁７が微小リフト状態に置かれるときは、吹き抜け現象の抑制とともに円滑な掃気が図られる。また、排気弁７が最大リフト状態に置かれるときは、やはり更に円滑な掃気が図られることになる。ここで、図５に、本実施例に係る内燃機関１でのタンブル流形成の様子について、従来技術に係る内燃機関で形成されるタンブル流との比較の上で説明する。なお、従来技術に係る内燃機関１’での吸気ポート４’及び排気ポート５’の概略構成は、図６に示す通りであり、その吸気ポート４’の構造は、本実施例に係る内燃機関１の吸気ポート４の構造と同等であり、吸気ポート４’から燃焼室８’への吸気の流れは、吸気弁６’の開閉により調整される。また、内燃機関１’の排気ポート５’は、本実施例に係る内燃機関１の排気ポート５とは異なり、シリンダヘッドに凹んで形成された収容空間に相当する構成を有しておらず、バルブオーバーラップ時に、吸気ポート４’側からの吸気が排気ポート５’へと吹き抜ける吸気の流れを抑制する特段の構成は設けられていない。なお、燃焼室８’から排気ポート５’への燃焼ガスの流れは、排気弁７’の開閉により調整される。

ここで、図５に説明を戻す。図５の上段（ａ）には、従来技術に係る内燃機関１’における、バルブオーバーラップ時の燃焼室８’及び各ポート内のガスの流れを矢印で表現している。矢印の向きがガスの流れ方向を表し、また、矢印の密度が高くなるほど、当該矢印で表現されるガス流量が多いことを意味する。また、図５の中段（ｂ）には、本実施例に係る内燃機関１における、バルブオーバーラップ時の燃焼室８及び各ポート内のガスの流れを同じように矢印で表現している。図５（ａ）、（ｂ）を比較して分かるように、吸気ポートと排気ポートの間の領域であって吹き抜け現象が生じやすい、一点鎖線で囲まれた領域のガス流れについて、本実施例に係る内燃機関１におけるガス流れは、従来技術に係る内燃機関１’におけるガス流れよりも大きく緩和されている。

また、図５の下段（ｃ）は、本実施例に係る内燃機関１において形成されたタンブル流の強さを説明するための図である。当図は、各条件（Ａ）〜（Ｃ）において、同一の内燃機関の運転条件の下、圧縮行程上死点前の所定期間に燃焼室内で形成されるタンブル流の強さ（流速）を平均化したものである。ここで、条件（Ａ）は従来技術に係る内燃機関１でのタンブル流の強さであり、条件（Ｃ）が本実施例に係る内燃機関１でのタンブル流の強さである。両条件を比較すると、本実施例に係る内燃機関１によれば、バルブオーバーラップ時の吹き抜け現象を効果的に抑制しつつ、好適なタンブル流の形成も維持できることが理解できる。

なお、図５（ｃ）における条件（Ｂ）は、本実施例の変形例として、閉弁状態において収容空間２３内に排気弁７の傘部７ｂが収容されたときに、傘部７ｂの下端面が排気ポート側天井面２１と面一にはならず、更に収容空間２３内に入り込んだ場所に位置する場合のタンブル流の強さを示している。当該条件（Ｂ）の場合は、タンブル流強さが、条件（Ａ）、（Ｃ）と比べて約５％低下する。これは、閉弁状態にある排気弁７の傘部７Ｂの下端面と排気ポート側天井面２１との間に段差が生まれることで、燃焼室内のタンブル流が乱されることに依るものと推察される。したがって、タンブル流の強さの観点に立てば条件（Ｃ）に従う内燃機関１が好ましいが、条件（Ｂ）に従う内燃機関１の変形例を本発明の範疇から除外する意図はない。

＜変形例＞
上記の実施例では、収容空間２３を形成する内壁面のうち内壁面Ｗ１は、図３に示す断面において排気弁７の中心軸７ａに対して平行となるように、すなわち壁面角度が零となるように形成されている。この形態に代えて、内壁面Ｗ１を、排気弁７の中心軸７ａに対してある程度の壁面角度を有するように形成してもよい。このとき、内壁面Ｗ１に関する壁面角度は、内壁面Ｗ４に関する壁面角度より小さくされる。これにより、上記実施例と同じように、バルブオーバーラップ時の吹き抜け現象を効果的に抑制しつつ、好適なタンブル流の形成も可能となる。

吹き抜け現象を抑制するための第２の実施例に係る内燃機関１について、図７、図８及び図９Ａ〜図９Ｃに基づいて説明する。図７は、図２と同じように、内燃機関１における吸気ポート４及び排気ポート５の概略構成を示す断面図であり、当該断面図においては、排気弁７の中心軸７ａを含み、気筒２の中心軸に平行な断面における排気ポート５の概略構成が示されている。また、図８は、図７に示す排気ポート５の詳細な構成を示す断面図であり、図８における断面と図７における断面は一致する。なお、本実施例では、吸気ポート４の構造は従来技術の場合と同じであるため、その具体的な説明は割愛する。また、図９Ａ〜図９Ｃの各図は、排気弁７の異なるリフト状態に対応した、排気弁７の傘部７ｂと排気ポートの内壁面との間に形成される隙間、すなわち排気弁７のリフトアップによりガスが流通可能となる空間の状態を示す図である。なお、図９Ａは、排気弁７が閉弁状態にある場合の当該空間の状態を示し、図９Ｂは、排気弁７が微小リフト状態にある場合の当該空間の状態を示し、図９Ｃは、排気弁７が最大リフト状態にある場合の当該空間の状態を示している。

先ず、排気ポート５が排気ポート側天井面４１に開口する開口部近傍の、排気ポート５の構造について説明する。図７に示す排気弁７は、閉弁状態に置かれている。このとき、排気弁７の傘部７ｂは、シリンダヘッド４０の内部に凹んで形成されている収容空間４３内にその全体が収まるように収容されている。詳細には、収容空間４３は、排気弁７の閉弁状態において、排気弁７の傘部７ｂの下端部７ｃの表面、すなわち燃焼室８側に露出する傘部７ｂの下端面が、排気ポート側天井面４１と面一となるか、又は、排気ポート側天
井面４１よりも収容空間４３の内部に位置するように形成されている。そして、この排気弁７の閉弁状態において、傘部７ｂが排気ポート５の内壁面と当接するバルブ当たり面４４が、この収容空間４３の内壁面上に含まれている。

ここで、図８に示す排気弁７は、微小リフト状態に置かれている。微小リフト状態では、排気弁７のリフト量は比較的小さく、傘部７ｂの下端部７ｃの一部は収容空間４３内に存在している状態となる。したがって、収容空間４３の形状、大きさは、内燃機関１において想定されるバルブオーバーラップ期間の長さや、排気弁７の閉弁速度等に基づいて、吹き抜け現象の抑制効果を好適に享受できるように決定されることになる。

ここで、図８は、排気弁７の中心軸７ａを含む断面における収容空間４３の形状を表している。収容空間４３は、当該断面において、点Ｐ１１〜点Ｐ１６を結んで形成されている。先ず、吸気ポート側の点Ｐ１１〜点Ｐ１３について説明する。点Ｐ１１は、排気ポート側天井面４１において収容空間４３が開口している部位である。また、点Ｐ１２は、点Ｐ１１を起点としてシリンダヘッド２０内に進んだ位置にある部位である。このとき、収容空間４３が点Ｐ１１において、点Ｐ１２側よりもより広く燃焼室８に向かって開口するように点Ｐ１１に対する点Ｐ１２の位置が決定される。そして、点Ｐ１１と点Ｐ１２により吸気ポート側の内壁面Ｗ１１が形成される。なお、この内壁面Ｗ１１上には、排気弁７が閉弁状態にあるときに傘部７ｂが当接するバルブ当たり面４４が形成されている。次に、点Ｐ１３は、点Ｐ１２を起点として排気弁７の中心軸７ａに直交する方向に、収容空間４３内に向かって突出する突出部を形成するように、すなわち該中心軸７ａに近づくように位置する部位であり、収容空間４３と排気ポート５の本体部分との接続部位に相当する。また、当該突出部の突出量は、排気弁７の傘部７ｂと収容空間４３の内壁面との距離を小さくするパラメータとして定義され、より具体的には、例えば、内壁面Ｗ１１を基準としたときの収容空間４３内への突出量として定義することができる。点Ｐ１２と点Ｐ１３により吸気ポート側の内壁面Ｗ１２が形成される。なお、この内壁面Ｗ１２は、排気弁７が閉弁状態にあるときに傘部７ｂと干渉しないように形成されている。

次に、排気ボア壁面側の点Ｐ１４〜点Ｐ１６について説明する。点Ｐ１６は、点Ｐ１１と同様に、排気ポート側天井面４１において収容空間４３が開口している部位である。また、点Ｐ１５は、点Ｐ１６を起点としてシリンダヘッド２０内に進んだ位置にある部位である。このとき、収容空間４３が点Ｐ１６において、点Ｐ１５側よりもより広く燃焼室８に向かって開口するように点Ｐ１６に対する点Ｐ１５の位置が決定される。そして、点Ｐ１６と点Ｐ１５により排気ボア壁面側の内壁面Ｗ１４が形成される。なお、図８において、内壁面Ｗ１４の延長面と中心軸７ａとが交わって形成される壁面角度は、上記の内壁面Ｗ１１の延長面と中心軸７ａが交わって形成される壁面角度と同じ角度（例えば、４０度）となる。また、図８において、内壁面Ｗ１４上にバルブ当たり面４４が形成される。次に、点Ｐ１４は、点Ｐ１５を起点として更にシリンダヘッド２０内に存在する部位であり、収容空間４３と排気ポート５の本体部分との接続部位に相当する。なお、点Ｐ１４は、上記の点Ｐ１３と比べて、中心軸７ａの軸方向に沿ったときに燃焼室８寄りに位置している。そして、点Ｐ１５と点Ｐ１４により排気ボア壁面側の内壁面Ｗ１３が形成される。なお、この内壁面Ｗ１３は、排気弁７が閉弁状態にあるときに傘部７ｂと干渉しないように形成されている。

なお、上記の吸気ポート側の内壁面Ｗ１１、Ｗ１２及び排気ボア壁面側の内壁面Ｗ１３、Ｗ１４は、図８に示す断面における収容空間４３の内壁面であり、説明上の便宜のために吸気ポート側と排気ボア壁面側に区分けしたものである。収容空間４３は、排気弁７の傘部７ｂが収容される空間であるから、各内壁面は中心軸７ａを囲むように配置されており、実際の収容空間４３においては各内壁面には連続性があることに留意したい。このように構成される収容空間４３では、図７に示すように排気弁７が閉弁状態にある場合は、
傘部７ｂの全体が収容空間４３の内部に収容されている。そして、排気弁７が微小リフト状態に置かれると、図８に示すように傘部７ｂの一部が、収容空間４３内に位置しながら、下端部７ｃの下端面が燃焼室８側に飛び出した状態となる。

このような微小リフト状態において、本実施例では図８に示すように収容空間４３における吸気ポート側の有効流路幅、すなわち吸気側空間での有効流路幅と、排気ボア壁面側の有効流路幅、すなわち排気側空間での有効流路幅とが異なるように形成される。当該吸気側空間は、後述する図９Ｂにおける領域Ｒ６１、Ｒ７１で示される空間に相当する。この吸気側空間は、吸気ポート４に近い空間であるため、排気弁７の微小リフト状態において吸気弁６が開弁すると、仮に吸気ポート４から排気ポート５への吹き抜け現象が生じた場合、それにより流出する吸気の多くが通過し得る空間でもある。また、当該排気側空間は、後述する図９Ｂにおける領域Ｒ６２、Ｒ７２で示される空間に相当する。この排気側空間は、上記吸気側空間と比べると吸気ポート４から遠い空間であるため、排気弁７の微小リフト状態において吸気弁６が開弁しても、吹き抜け現象による流出吸気は通過しにくい空間である。収容空間４３の吸気ポート側では、点Ｐ１３や内壁面Ｗ１２によって突出部が形成されているため、吸気側空間での有効流路は、当該突出部上の点Ｐ１３と傘部７ｂ等によって画定されることになる。一方で、収容空間４３の排気ボア壁面側では、吸気ポート側とは異なって特段の突出部位は形成されていないため、排気側空間での有効流路は、内壁面１４と傘部７ｂ等によって画定されることになる。吸気側空間では突出部の存在により傘部７ｂと収容空間４３の内壁面との間の隙間は蛇行した状態となるため、結果として、吸気側空間での有効流路幅Ｄ１１は、排気側空間での有効流路幅Ｄ１２より小さくなる。

ここで、排気弁７のリフト状態に応じて形成される収容空間４３でのガス流路について、図９Ａ〜図９Ｃに基づいて説明する。各図において、排気弁７の中心軸７ａの軸方向から見た場合の、収容空間４３でのＡ−Ａ断面およびＢ−Ｂ断面におけるガス流路をハッチングを施した領域で表している。Ａ−Ａ断面は、バルブ当たり面４４を含み中心軸７ａに垂直な断面であり、Ｂ−Ｂ断面は、点Ｐ１２及び点Ｐ１３を含む断面である。

先ず、図９Ａに示す閉弁状態では、傘部７ｂがバルブ当たり面４４に当接しているため収容空間４３には実際にはガス流路は形成されていない。そのため、Ａ−Ａ断面には、バルブ当たり面４４に当接している傘部７ｂの周囲に相当する輪郭Ｃ１１のみが現れ、ガス流路は現れていない。また、ガス流路が形成されていないため、Ｂ−Ｂ断面の記載は省略する。

次に、図９Ｂに示す微小リフト状態では、Ａ−Ａ断面には、バルブ当たり面４４に相当する輪郭Ｃ１４及びＡ−Ａ断面と傘部７ｂとが交わった際の該傘部７ｂの周囲に相当する輪郭Ｃ１５が現れる。そして、輪郭Ｃ１４と輪郭Ｃ１５との間のハッチング領域Ｒ６が、Ａ−Ａ断面におけるガス流路となる。ここで、ハッチング領域Ｒ６のうち吸気ポート側の領域Ｒ６１と排気ボア壁面側の領域Ｒ６２は、概ね同形状であることが理解できる。一方で、Ｂ−Ｂ断面には、点Ｐ１３を起点として延びる排気ポート５の本体部分の流路断面に相当する輪郭Ｃ１６及びＢ−Ｂ断面と傘部７ｂとが交わった際の該傘部７ｂの周囲に相当する輪郭Ｃ１７が現れる。そして、輪郭Ｃ１６と輪郭Ｃ１７との間のハッチング領域Ｒ７が、Ｂ−Ｂ断面におけるガス流路となる。吸気ポート側の領域Ｒ６１、Ｒ７１は、本発明に係る吸気側空間に対応する領域であり、また排気ボア壁面側の領域Ｒ６２、Ｒ７２は、本発明に係る排気側空間に対応する領域である。

ここで、図８に示した吸気側空間での有効流路幅Ｄ１は、Ｂ−Ｂ断面に示す領域Ｒ７１の隙間の大きさ及びＡ−Ａ断面に示す領域Ｒ６１の隙間の大きさによって支配的に決定され、また、図８に示した排気側空間での有効流路幅Ｄ２も、Ｂ−Ｂ断面に示す領域Ｒ７２
の隙間の大きさ及びＡ−Ａ断面に示す領域Ｒ６２の隙間の大きさによって支配的に決定される。そして、吸気ポート側から排気ボア壁面側へと広がる断面（図９Ｂにおいては、断面Ｆ１０〜Ｆ１２の３つの断面を例示しており、図８に示す構成は断面Ｆ１０上の排気ポート５の構成である。）を介して吸気側空間と排気側空間とを対応付けると、吸気側空間での有効流路幅Ｄ１１は、何れの断面においても、排気側空間での有効流路幅Ｄ１２より小さく設定されている。

このように排気弁７が微小リフト状態に置かれているときは、収容空間４３において吸気側空間の有効流路径が、排気側空間の有効流路径よりも小さく形成されることになる。このように形成される隙間の状態は、排気弁７が微小リフト状態にあるときは継続され、その結果、バルブオーバーラップが生じ得る微小リフト時には、ガスは吸気側空間を経由して排気ポート５へ流れ込みにくくなる一方で、排気側空間を経由して排気ポートへは流れ込みやすくなる。そのため、吹き抜け現象を好適に抑制できるとともに、燃焼室内の燃焼ガスは排気ポート５へ容易に導かれるため、掃気効率の低下は十分に回避できる。

次に、図９Ｃに示す最大リフト状態では、Ａ−Ａ断面には、バルブ当たり面４４に相当する輪郭Ｃ１８及びＡ−Ａ断面と排気弁７のステム部とが交わった際の該ステム部の周囲に相当する輪郭Ｃ１９が現れる。そして、輪郭Ｃ１８と輪郭Ｃ１９との間のハッチング領域Ｒ８が、Ａ−Ａ断面におけるガス流路となる。ここで、ハッチング領域Ｒ８のうち吸気ポート側の領域Ｒ８１と排気ボア壁面側の領域Ｒ８２は、概ね同形状であることが理解できる。一方で、Ｂ−Ｂ断面には、点Ｐ１３を起点として延びる排気ポート５の本体部分の流路断面に相当する輪郭Ｃ２０及びＢ−Ｂ断面と傘部７ｂとが交わった際の該傘部７ｂの周囲に相当する輪郭Ｃ２１が現れる。そして、輪郭Ｃ２０と輪郭Ｃ２１との間のハッチング領域Ｒ９が、Ｂ−Ｂ断面におけるガス流路となる。

ここで、排気弁７が最大リフト状態に置かれているときは、傘部７ｂの下端部７ｃが収容空間２３から十分に飛び出した状態となっている。そのためＡ−Ａ断面でもＢ−Ｂ断面でも、吸気側空間及び排気側空間において十分な大きさの隙間が形成される。したがって、燃焼室８から排気ポート５の内部へのガス流れは、傘部７ｂと収容空間４３の内壁面との間の隙間の大きさから受ける影響は緩和されることになる。なお、最大リフト状態時には、傘部７ｂと収容空間４３の内壁面との間に十分な隙間は形成されているため、燃焼ガスの掃気が阻害されることはない。

以上より、本実施例に係る内燃機関１では、排気弁７が微小リフト状態に置かれるときは、吹き抜け現象の抑制とともに円滑な掃気が図られる。また、排気弁７が最大リフト状態に置かれるときは、やはり更に円滑な掃気が図られることになる。更に、排気弁７は閉弁状態において収容空間４３内に収容されるので、好適なタンブル流の形成も可能となる。

１・・・内燃機関
２・・・気筒
３・・・ピストン
４・・・吸気ポート
５・・・排気ポート
６・・・吸気弁
７・・・排気弁
７ｂ・・・傘部
７ｃ・・・下端部
８・・・燃焼室
２０・・・シリンダヘッド
２１・・・排気ポート側天井面
２２・・・吸気ポート側天井面
２３、４３・・・収容空間
２４、４４・・・バルブ当たり面
３０・・・シリンダブロック

Claims (6)

1. シリンダヘッドにおいて吸気ポートが開口している吸気ポート側天井面および該シリンダヘッドにおいて排気ポートが開口している排気ポート側天井面が、気筒の中心軸と垂直に交わる平面に対して傾斜しているペントルーフ型燃焼室を有する内燃機関において、
   前記排気ポートの燃焼室への開口部において、前記排気ポート側天井面よりもシリンダヘッド内に凹んで形成される空間であって、前記排気弁の閉弁状態のときに該排気弁の傘部が収容される収容空間が形成されるとともに、該収容空間の内壁面において該排気弁の閉弁状態のときに該排気弁の傘部が当接するバルブ当たり面が形成され、
   前記収容空間には、前記排気弁がリフトアップしているときであって該排気弁の傘部の一部が前記収容空間内に位置している状態となる微小リフト状態にあるとき、該収容空間の内壁面と該排気弁の傘部との間の隙間であって前記吸気ポート側に位置する吸気側空間と、該隙間であって該排気弁の傘部を挟んで該吸気側空間と反対側の、前記排気ポート側のボア壁面側に位置する排気側空間と、が含まれ、
   前記吸気ポート側から前記排気ポート側のボア壁面側へ広がる断面において、前記収容空間を経て前記燃焼室から前記排気ポートの内部へ延在する直線状の仮想的な流路として定義され、該収容空間の内壁面と前記排気弁の傘部とによって画定される有効流路の幅について、前記排気弁が前記微小リフト状態にあるときは、前記吸気側空間の何れの部位においても該吸気側空間における該有効流路幅が、対応する該排気側空間における該有効流路幅よりも小さくなるように、前記収容空間が形成される、
   内燃機関。
2. 前記有効流路は、少なくとも前記バルブ当たり面の下方に位置し、且つ前記排気ポート側天井面までの間に形成された、前記収容空間の内壁面の一部である所定の内壁面と、前記排気弁の傘部とによって画定され、
   前記断面において該排気弁の中心軸に対して前記所定の内壁面の延長面が交わることで形成される、前記燃焼室側の角度が壁面角度と定義され、前記吸気側空間での該壁面角度が、前記排気側空間での該壁面角度よりも小さくなるように該所定の内壁面が形成されることで、該排気弁が前記微小リフト状態にあるときに、該吸気側空間の何れの部位においても該吸気側空間における該有効流路幅が、対応する該排気側空間における該有効流路幅よりも小さくなる、
   請求項１に記載の内燃機関。
3. 前記吸気側空間での前記壁面角度は、零に設定される、
   請求項２に記載の内燃機関。
4. 前記吸気側空間における前記有効流路は、少なくとも前記バルブ当たり面の上方に位置し、且つシリンダヘッドの内部に形成された、前記収容空間の内壁面の一部である所定の内壁面と、前記排気弁の傘部とによって画定され、
   前記所定の内壁面上には、前記収容空間の内側に向かって突出し、前記吸気側空間における前記有効流路の幅を画定する突出部が形成されることで、前記排気弁が前記微小リフト状態にあるときに、該吸気側空間の何れの部位においても該吸気側空間における該有効流路幅が、対応する前記排気側空間における前記有効流路幅よりも小さくなる、
   請求項１に記載の内燃機関。
5. 前記排気弁が閉弁状態にあるとき、該排気弁は、該排気弁の傘部の下端面と前記排気ポート側天井面とが面一となるように、前記収容空間内に収容されている、
   請求項１から請求項４の何れか１項に記載の内燃機関。
6. 前記気筒内において、前記排気ポート側のボア壁面付近では前記排気ポート側天井面からピストン頂面に向かう方向にガスが流れ、且つ、前記吸気ポート側のボア壁面付近ではピストン頂面から前記吸気ポート側天井面に向かう方向にガスが流れるタンブル流が形成される、
   請求項１から請求項５の何れか１項に記載の内燃機関。

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