JP5195811B2

JP5195811B2 - エンジンの燃焼室構造

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Publication number: JP5195811B2
Application number: JP2010097589A
Authority: JP
Inventors: 智吉川
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 2010-04-21
Filing date: 2010-04-21
Publication date: 2013-05-15
Anticipated expiration: 2025-05-27
Also published as: JP2010185457A

Description

本発明は、エンジンの燃焼室構造に関するものである。

従来、自動車などに搭載されるエンジンにおいては、吸気バルブや排気バルブのリフトタイミング（即ち、クランクシャフトの回転を基準にした位相）やリフト量を変更することができる機構が知られている。この機構は、動弁機構または可変バルブリフト機構といった名称で呼ばれるものであって、既に実用化され、高回転域におけるエンジン出力を確保しながら、低回転域における燃費を向上させることができるようになっている。
このような動弁機構に関する技術の一例が示されている文献としては、以下の特許文献１が挙げられる。この特許文献１には、低リフトカムと高リフトカムとを切り替えることによって、吸気バルブのリフト量を２段階に変更できるようにした技術が記載されている。

特開２００４−２９３４８３号公報

ところで、この特許文献１の図５には、符号４５ａで示すように、壁部を形成することで、低リフトカムによって吸気バルブが駆動される場合に、燃焼室内にタンブル流を生成させるようにしている旨が記載されている。
そして、この特許文献１には、低リフトカムによりバルブ駆動される場合の吸気の流動を強化することを目的としてこの壁部の高さを設定する旨が記載されているが、このような基準で壁部を形成すると、燃焼室に流入する吸気流れの妨げとなってしまう。そして、この影響で、エンジンから出力されるトルクが抑制されるという課題が生じている。

他方、近年、吸気バルブや排気バルブのリフト量を連続的に変更させることができる機構（いわゆる、連続可変バルブリフト機構）が開発され、実用化が進んでいる。
この連続可変バルブリフト機構によれば、吸気バルブのリフト量を連続的に変化させることで、エンジンへの吸気量を自在に変化させることができるため、この吸気バルブのリフト量を必要とされる負荷に応じて変化させるように構成すれば、吸気量をきめ細やかに調整することで燃費を低減することが可能となる。

そして、この連続可変バルブリフト機構においては、きめ細やかな吸気量制御を実現するため、低バルブリフト時の吸気の流動を強化しつつ、高バルブリフト時の性能を確保したいという要求がある。
したがって、特許文献１のように、低リフトカムによりバルブ駆動される場合の吸気の流動を強化することを目的とし、壁部を形成するとなると、高バルブリフト時におけるエンジン性能が考慮されておらず、燃焼室へ流入する吸気流れが強く妨げられてしまう。

特に、連続可変バルブリフト機構において、吸気バルブのリフト量が最大となる場合とは、即ち、アクセルペダル踏込み量が最大である場合であり、エンジンが最大のトルク出力を要求されている場合である。
したがって、このような連続可変バルブリフト機構に、特許文献１で開示されているような壁部を形成すると、エンジンの全開性能を著しく低下させてしまうこととなる。

本発明はこのような課題に鑑み案出されたもので、エンジンの燃焼安定性、排ガス性能および燃費を向上させ、且つ、エンジン出力の低下、特にエンジンの全開性能の低下を抑制することができる、エンジンの燃焼室構造を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、開示のエンジンの燃焼室構造は、吸気ポートと燃焼室とを連通させる複数の吸気穴部と、排気ポートと該燃焼室とを連通させる排気穴部とが形成されたシリンダヘッドと、該複数の吸気穴部のそれぞれを開閉する吸気バルブと、該吸気バルブを無段階にリフトさせる連続可変バルブリフト機構とを備えたエンジンの燃焼室構造であって、該連続可変バルブリフト機構による該吸気バルブのリフト量が小さい場合に該燃焼室内における気流の流動を促進させ、且つ、該連続可変バルブリフト機構による該吸気バルブのリフト量が最大である場合に該吸気穴部を通じて該燃焼室に流入する吸気の流量低下を抑制する流動促進部を備え、該流動促進部が、該吸気穴部の外縁に沿って延在し該燃焼室に向けて突設され且つ該吸気穴部の外縁のうち該排気穴部とは反対側のみに凸部として形成され、該凸部が、該複数の吸気穴部間に形成された一端部と、該吸気穴部の外縁であって該シリンダヘッドの下端面近傍に該吸気穴部毎に形成された他端部と、該他端部を結ぶ線と、該一端部から該他端部に亘って該吸気穴部毎に形成された周縁部とで囲まれる、該吸気穴部に挟まれた領域を該燃焼室側へ隆起して設けられることを特徴としている。

また、開示のエンジンの燃焼室構造は、該一端部が、該複数の吸気穴部のそれぞれを開閉する該吸気バルブの中心点を結ぶ直線上に形成されることを特徴としている。
また、開示のエンジンの燃焼室構造は、該凸部が、シリンダヘッド下端面を超えないように形成されていることを特徴としている。

また、開示のエンジンの燃焼室構造は、該他端部の下縁部が、該シリンダヘッドの下端面と同じ高さとなるように加工されていることを特徴としている。
また、開示のエンジンの燃焼室構造は、該凸部が、２ミリメートル未満の高さに形成されていることを特徴としている。

開示のエンジンの燃焼室構造によれば、吸気バルブのリフト量が小さく、燃焼室内に流入する吸気量が僅かである場合であっても、燃焼室内の吸気流動を促進させて燃焼安定性、排ガス性能および燃費の向上に寄与することができる。また、吸気バルブのリフト量が最大である場合、即ち、エンジンに対する出力トルク要求が最大である場合であっても、燃焼室内に流入する吸気の流量低下を極力抑制することで、エンジン出力の低下を抑制することができる。
また、燃焼室内で吸気穴部から排気穴部の方向へ向けて流れる渦流（タンブル）を生成させ、燃焼室内における気流流動の促進を図ることができる。
また、凸部がシリンダヘッド下端面を超えないように形成することで、シリンダヘッド下端面の加工性を向上させ、エンジン全体としての気密性を向上させることができる。
また、凸部の高さを２ミリメートル未満とすることで、エンジンの全開性能の確保と、吸気流量が僅かである場合の燃焼安定性、排ガス性能および燃費の向上とを、高次元で両立させることができる。

第１実施形態に係るエンジンの燃焼室構造を示す模式的な断面図である。第１実施形態に係るエンジンの燃焼室構造を示す模式的な平面図であって、シリンダブロック側からシリンダヘッドを見た場合を示す。第１実施形態に係るエンジンの燃焼室構造における、気流流動の度合いと吸気バルブのリフト量との関係を示す模式的なグラフである。第１実施形態に係るエンジンの燃焼室構造における、吸気の流れと吸気バルブのリフト量との関係を示す模式的なグラフである。（Ａ）は第２実施形態に係るエンジンの燃焼室構造を示す模式的な平面図であって、シリンダブロック側からシリンダヘッドを見た場合を示し、（Ｂ）は第２実施形態に係るエンジンの燃焼室構造を示す模式的な断面図である。第２実施形態に係るエンジンの燃焼室構造を示す模式的な断面図であって、その吸気バルブ近傍の要部を示す。第２実施形態に係るエンジンの燃焼室構造における、気流流動の度合いと吸気バルブのリフト量との関係を示す模式的なグラフである。第２実施形態に係るエンジンの燃焼室構造における、吸気の流れと吸気バルブのリフト量との関係を示す模式的なグラフである。第１実施形態の一変形例に係るエンジンの燃焼室構造を示す模式的な平面図であって、シリンダブロック側からシリンダヘッドを見た場合を示す。第１実施形態の他変形例に係るエンジンの燃焼室構造を示す模式的な平面図であって、シリンダブロック側からシリンダヘッドを見た場合を示す。

以下、図面により、第１実施形態に係るエンジンの燃焼室構造について説明すると、図１はその燃焼室の構造を示す模式的な断面図、図２はシリンダブロック側から見たシリンダヘッドを示す模式的な平面図、図３は燃焼室内における気流流動の度合いと吸気バルブのリフト量との関係を示す模式的なグラフ、図４は燃焼室内に流入する吸気の流れと吸気バルブのリフト量との関係を示す模式的なグラフである。

図１および図２に示すように、エンジン１０は、シリンダブロック１２とシリンダヘッド１３とから主に構成されている。また、シリンダブロック１２にはシリンダ１４が形成されるとともに、シリンダヘッド１３には排気側斜面（第１傾斜面）１５と吸気側斜面（第２傾斜面）１６とが形成されている。また、これらの排気側斜面１５および吸気側斜面１６の下縁からシリンダヘッド７１の下端面１３Ａに亘って側壁部（燃焼室の内周部）１３Ｂが立設している。

そして、シリンダ１４，排気側斜面１５，吸気側斜面１６，側壁部１３Ｂおよび図示しないピストンの上面とで囲まれた空間として燃焼室１７が形成されている。
また、シリンダヘッド１３の排気側斜面１５と吸気側斜面１６とは、それぞれ、燃焼室１７の最上部を形成する頂部１８から下方両側へ向けて傾斜して延在しており、燃焼室１７の上壁をペントルーフ形状に形成している。なお、シリンダヘッド１３の下端面１３Ａを基準にした排気側斜面１５の傾斜角度はθ_aであり、また、シリンダヘッド下端面１３Ａを基準にした吸気側斜面１６の傾斜角度はθ_bである。

また、図２に示すように、シリンダヘッド１３の排気側斜面１５には２つの排気穴部２１，２１が形成されるとともに、吸気側斜面１６には２つの吸気穴部２２，２２が形成され、さらに、頂部１８には、図示しないスパークプラグを燃焼室１７へ突出させるためのプラグ穴１９が形成されている。
また、シリンダヘッド１３には、図１に示すように、排気ポート２３と吸気ポート２４とが形成され、これらの排気ポート２３および吸気ポート２４は、それぞれ、排気穴部２１，２１および吸気穴部２２，２２と連通している。

また、このシリンダヘッド１３は、その側面に新気を取り入れる空気取り入れ口（図示略）を有しており、また、この空気取り入れ口は、吸気ポート２３および吸気穴部２２，２２と連通している。
このように、空気取り入れ口がシリンダヘッド１３の側方に設けられ、また、吸気穴部２２，２２が形成された吸気側斜面１６が、図１中θ_bで示すように傾いて形成されていることにより、吸気を燃焼室１７に対して斜めに導入することができ、これにより、正タンブル流（後述する）を強化することができるようになっている。

また、吸気ポート２３には図示しないインジェクタ（燃料噴射装置）が備えられ、この吸気ポート２３内において、吸気バルブ２６の傘部２６Ｂの裏側（燃焼室１７とは反対側）を狙って燃料が噴射されるようになっている。これは、燃焼室１７内での燃焼により熱せられた吸気バルブ２６，２６の傘部２６Ｂ，２６Ｂに向けて燃料を噴射することにより、燃料の気化を促進することを狙ったものである。

また、排気穴部２１，２１は排気バルブ２５，２５によって開閉されるようになっており、また、吸気穴部２２，２２は吸気バルブ２６，２６によって開閉されるようになっている。
このうち、排気バルブ２５は、そのリフト方向に延在する軸部２５Ａと、この軸部２５Ａの燃焼室１７側の端部に設けられた傘部２５Ｂとを有して形成されている。そして、この排気バルブ２５の傘部２５Ｂは、排気側斜面１５に沿って配設されている。

また、吸気バルブ２６も、そのリフト方向に延在する軸部２６Ａと、この軸部２６Ａの燃焼室１７側の端部に設けられた傘部２６Ｂとを有して形成されている。そして、この吸気バルブ２６の傘部２６Ｂは、吸気側斜面１６に沿って配設されている。
そして、排気バルブ２５，２５は、図示しない排気カムの動きに追従して開閉するようになっており、一方、吸気バルブ２６，２６は連続可変バルブリフト機構２７により駆動され開閉するようになっている。

この連続可変バルブリフト機構２７は、既に公知の技術であるので、ここでは詳細な説明を省略するが、簡単に述べると、吸気バルブ２６，２６を開閉駆動するものであって、そのリフト量（開閉弁量）を細かく変更するものであって、より具体的には、リフト量を連続的（無段階）に変更するものである。このような吸気バルブ２６，２６の連続的なリフト量の変更は、吸気バルブ２６，２６と機械的に接続された図示しないリンク機構の変位量を、アクセルペダル踏込み量に応じて変更することによって実現している。なお、このようなリフト量を連続的に変更可能な連続可変バルブリフト機構２７に代えて、リフト量を段階的に変更可能なバルブリフト機構を用いても良い。

また、各吸気穴部２２，２２の外縁には、シュラウド（流動促進部；凸部）２８，２８が、その一端部２８Ａ，２８Ａから他端部２８Ｂ，２８Ｂに亘ってそれぞれ形成されており、燃焼室１７内でタンブル流の生成を促進することができるようになっている。なお、このタンブル流とは、ピストンの往復運動方向に対して直交する方向に回転中心を有する渦流であって、縦渦流とも呼ばれ、燃焼室１７内で生じる気流である。また、このタンブル流には正タンブル流と逆タンブル流とがある。

このうち、「正タンブル流」は、図１中矢印Ｔ_B+で示すように、図中反時計回り（正方向）に、吸気穴部２２，２２からシリンダ頂部１８，排気側斜面１５を経由して燃焼室１７の下方へ向けて流れるタンブル流である。
また、「逆タンブル流」は、図１中矢印Ｔ_B-で示すように、図中時計回り（逆方向）に、吸気穴部２２，２２から直接的に燃焼室１７下方へ向けて流れるタンブル流である。

そして、このシュラウド２８，２８は、正タンブル流Ｔ_B+の生成を促進するものであって、特に、吸気バルブ２６，２６のリフト量が少ない場合に逆タンブル流Ｔ_B-の発生を抑制することで、相対的に正タンブル流Ｔ_B+の生成を強化することができるようになっている。
また、このシュラウド２８，２８は、シリンダヘッド１３の吸気側斜面１６において燃焼室１７に向けて突設されるとともに、吸気穴部２２，２２の外縁のうち排気穴部２１，２１が配設されている側とは反対側（即ち、吸気穴部２２，２２の外縁のうち図２中右側の半周）にのみ形成されている。

そして、このシュラウド２８，２８の一方の端部を一端部２８Ａ，２８Ａといい、他方の端部を他端部２８Ｂ，２８Ｂといい、この第１実施形態におけるシュラウド２８，２８の一端部２８Ａ，２８Ａは、各吸気バルブ２６，２６の中心点Ｃ₁，Ｃ₁を結んだ直線Ｌ₁上であって且つ吸気穴部２２，２２間に形成されている。また、他端部２８Ｂ，２８Ｂは、吸気穴部２２，２２をはさんだ一端部２８Ａ，２８Ａの反対側にそれぞれ形成されている。

また、このシュラウド２８，２８は、シリンダヘッド１３の下端面１３Ａをシリンダブロック１２側（即ち、図１中下方）へ超えないように形成されており、より具体的には、シリンダヘッド下端面１３Ａから図１中矢印ｈ₁で示す距離だけ燃焼室１７の上方に離れて形成されている。
また、このシュラウド２８，２８は、吸気側斜面１６を基準とした高さ（図１中矢印ｈ₂参照）が約１．０ミリメートルとなるように形成されている。なお、この高さｈ₂は、約１．０ミリメートルに限定するものではなく、２．０ミリメートル未満であれば適宜変更可能であるが、この点については後述する。また、本実施形態に係るエンジン１０の１気筒当たりの排気量は約１６５ｃｃである。

本第１実施形態に係るエンジンの燃焼室構造は上述のように構成されているので、以下のような作用および効果を奏する。
図３に示すグラフは実験によって得られた結果を示すものであって、その縦軸に燃焼室１７内におけるタンブル比が規定され、横軸に吸気バルブ２６，２６のリフト量が規定されている。

ここで、燃焼室１７内におけるタンブル比とは、１吸気行程中に生じる燃焼室１７内での気流の回転数を示す値である。したがって、このタンブル比は、その絶対値が大きくなればなるほど燃焼室１７内での気流の流動が良好であることを示す。なお、正のタンブル比は、正タンブルであることを示し、負のタンブルは逆タンブルであることを示している。

また、図中、符号ＶＬ_minで示すリフト量は吸気バルブ２６，２６の最小リフト量を示し、符号ＶＬ_maxで示すリフト量は吸気バルブ２６，２６の最大リフト量を示している。
また、このグラフ中、□印で示す箇所を結んだ線は、シュラウドが形成されていない燃焼室を有するエンジン、即ち、一般的なエンジンの場合を示している。
一方、×印で示す箇所を結んだ線は、高さ０．５ミリメートルのシュラウド２８，２８が形成された燃焼室１７を有するエンジン１０の場合を示し、○印で示す箇所を結んだ線は、高さ１．０ミリメートルのシュラウド２８，２８が形成された燃焼室１７を有するエンジン１０の場合を示している。また、＋印で示す箇所を結んだ線は、高さ１．５ミリメートルのシュラウド２８，２８が形成された燃焼室１７を有するエンジン１０の場合を示し、△印で示す箇所を結んだ線は、高さ２．０ミリメートルのシュラウド２８，２８が形成された燃焼室１７を有するエンジン１０の場合を示している。

この図３に示すように、吸気バルブ２６，２６のリフト量が最小である場合（即ち、ＶＬ_min時）、シュラウドが形成されていない一般的なエンジンでは、大きなタンブル比を得ることはできないが、シュラウド２８，２８が形成された燃焼室１７を備える本実施形態に係るエンジン１０においては、一般的なエンジンよりも高いタンブル比を得ることができる。また、特に、高さを１．０〜２．０ミリメートルに設定した場合に、大きなタンブル比を得ることができることがわかる。

次に、実験によって得られた図４に示すグラフを用いて、流量係数と吸気バルブ２６，２６のリフト量との関係について説明する。なお、この流量係数とは、吸気穴部２２，２２を通じて燃焼室１７へ流入する吸気の流れ易さを示す値であって、その値が高ければ高いほど、燃焼室１７へ吸気が流入し易いことを示している。なお、図４に示すグラフはその縦軸に流量係数が規定され、横軸に吸気バルブ２６，２６のリフト量が規定されている。

この図４中、符号ＶＬ_minおよびＶＬ_maxは、図３と同様に、それぞれ、吸気バルブ２６，２６の最小リフト量および最大リフト量を示している。また、この図４のグラフ中で用いられている印（即ち、□形，×印，○印，＋字印，△印）で示す対象は、図３と同様である。
そして、この図４のグラフに示すように、吸気バルブ２６，２６のリフト量の最小（ＶＬ_min）である場合から最大（ＶＬ_max）となる場合、即ち、吸気バルブ２６，２６のリフト量の全領域において、本実施形態に係るエンジン１０は、高さｈ₂をどのように設定しても、シュラウド２８，２８が形成されていないエンジンと同程度の流量係数を確保することができているようにも見える。

しかしながら、流量係数は、任意のリフト量における値のみで検討するのではなく、最小リフト量から当該任意のリフト量に至るまでの流量係数、即ち、流量係数を積算したもので検討するほうが、実際の場合に即している。
例えば、吸気バルブ２６，２６のリフト量が最大（ＶＬ_max）となる場合であれば、最小リフト量から最大リフト量となるまでの流量係数を全て積算したものが、リフト量最大時における実質的な流量係数であるといえる。

このような観点に着目して図４に示すグラフを検討すると、三角印で示す場合、即ち、シュラウド２８，２８の高さｈ₂を２．０ミリメートルに設定し、吸気バルブ２６，２６のリフト量を最大にした場合（図中、三角印参照）、実質的な流量係数の低下は無視できない。これに対して、シュラウド２８，２８の高さｈ₂を１．５ミリメートル以下に設定した場合には、実質的な流量係数の低下はほとんど生じておらず、実際の運用上においてはシュラウドを形成しなかった場合と略同一である。

換言すれば、エンジン１０の燃焼室１７に設けられたシュラウド２８，２８の高さｈ₂を２．０ミリメートル以上にすると、燃焼室１７へ流入する吸気の流れを妨げることとなり、逆に、シュラウド２８，２８の高さｈ₂を２．０ミリメートル未満にすると、燃焼室１７へ流入する吸気の流れの実質的な妨げにはならないことがわかる。
特に、エンジン１０に要求される出力トルクに応じてリフト量が連続的に変化する吸気バルブ２６，２６のリフト量が最大である場合（ＶＬ_max時）に、実質的な流量係数の低下が生じていないということは、高さ２．０ミリメートル未満のシュラウド２８，２８が形成された燃焼室１７を有する本実施形態にかかるエンジン１０では全開性能の低下が生じていないということである。

したがって、この図３および図４に示すグラフに示すように、シュラウド２８，２８の高さｈ₂を１．０ミリメートル以上で且つ２．０ミリメートル未満に設定することが好ましい。また、このような好ましい高さにシュラウド２８，２８を設定した場合には、エンジン１０の全開性能を確保しつつ、且つ、燃焼室１７へ流れ込む吸気流量が僅かである場合の燃焼安定性、排ガス性能および燃費を大きく向上させることができる。

このように、本第１実施形態に係るエンジンの燃焼室構造によれば、吸気バルブ２６，２６のリフト量が最小（ＶＬ_min）である場合には燃焼室１７内に流入する吸気量が僅かとなるが、このような場合であっても、燃焼室１７内の気流の流動を促進させることができ、これにより、エンジン１０の燃焼安定性、排ガス性能および燃費の向上に寄与することができる。

また、吸気バルブ２６，２６のリフト量が最大（ＶＬ_max）である場合、即ち、エンジン１０に対する出力トルク要求が最大である場合であっても、燃焼室１７内に流入する吸気の流量係数の低下をほとんど招かないので、エンジン１０から出力されるトルクが低下する事態を避けることができる。
また、燃焼室１７内で正タンブル流Ｔ_B+、特に、吸気バルブ２６，２６のリフト量が小さい場合に強い正タンブル流Ｔ_B+を生成させることで、燃焼室１７内における気流流動の促進を図ることができる。

また、シュラウド２８，２８がシリンダヘッド１３の下端面１３Ａを超えないように形成することで、シリンダヘッド１３の下端面１３Ａの研磨加工において、シュラウド２８，２８が邪魔になるような事態を避けることができ、シリンダヘッド１３の加工性および生産性を向上させることができる。また、シリンダヘッド下端面１３Ａの加工精度を向上させることで、シリンダヘッド１３とシリンダブロック１２との間で隙間が生じるような事態を避けることができ、エンジン１０の気密性を向上させ、エンジン１０の出力トルクの向上を図ることができる。

また、シュラウド２８，２８の高さｈ₂を、吸気側斜面１６から２．０ミリメートル未満となるようにすることで、エンジン１０の全開性能の確保と、燃焼室１７への吸気流量が僅かである場合の燃焼安定性、排ガス性能および燃費の向上とを、高次元で両立させることができる。
次に、図面により、第２実施形態に係るエンジンの燃焼室構造について説明すると、図５（Ａ）はシリンダブロック側から見たシリンダヘッドを示す模式的な平面図、図５（Ｂ）はその燃焼室の構造を示す模式的な断面図、図６はその燃焼室の要部構造を示す模式的な断面図、図７は燃焼室内における気流流動の度合いと吸気バルブのリフト量との関係を示す模式的なグラフ、図８は燃焼室内に流入する吸気の流れと吸気バルブのリフト量との関係を示す模式的なグラフ。なお、上述の第１実施形態を説明するのに用いた図を用いる場合もある。

図５（Ｂ）に示すように、エンジン３０は、シリンダブロック３２とシリンダヘッド３３とから主に構成されている。また、シリンダブロック３２にはシリンダ３４が形成されるとともに、シリンダヘッド３３には排気側斜面（第１傾斜面）３５と吸気側斜面（第２傾斜面）３６とが形成されている。そして、シリンダ３４，排気側斜面３５，吸気側斜面３６および図示しないピストンの上面とで囲まれた空間として燃焼室３７が形成されている。

また、シリンダヘッド３３の排気側斜面３５と吸気側斜面３６とは、それぞれ、燃焼室３７の最上部を形成する頂部３８から下方両側へ向けて傾斜して延在しており、燃焼室３７の上壁をペントルーフ形状に形成している。なお、シリンダヘッド３３の下端面３３Ａ，３３Ｃを基準にした排気側斜面１５の傾斜角度はθ_cであり、また、シリンダヘッド下端面３３Ａ，３３Ｃを基準にした吸気側斜面３６の傾斜角度はθ_dである。

また、図５（Ａ）に示すように、シリンダヘッド３３の排気側斜面３５には２つの排気穴部４１，４１が形成されるとともに、吸気側斜面３６には２つの吸気穴部４２，４２が形成され、さらに、頂部３８には、図示しないスパークプラグを燃焼室３７へ突出させるためのプラグ穴３９が形成されている。
また、シリンダヘッド３３には、図示しない排気ポートと吸気ポートとが形成され、これらの排気ポートおよび吸気ポートは、それぞれ、排気穴部４１，４１および吸気穴部４２，４２と連通している。

また、このシリンダヘッド３３は、その側面に新気を取り入れる空気取り入れ口（図示略）を有しており、また、この空気取り入れ口は、吸気ポートおよび吸気穴部４２，４２と連通している。
このように、空気取り入れ口がシリンダヘッド３３の側方に設けられ、また、吸気穴部４２，４２が形成された吸気側斜面３６が、図５（Ｂ）中θ_dで示すように傾いて形成されていることにより、吸気を燃焼室３７に対して斜めに導入させることができ、これにより、正タンブル流Ｔ_B+を強化することができるようになっている。

また、吸気ポートには図示しないインジェクタ（燃料噴射装置）が備えられ、この吸気ポート内において、吸気バルブ４６の傘部４６Ｂの裏側を狙って燃料を噴射するようになっている。
また、排気穴部４１，４１は排気バルブ４５，４５によって開閉されるようになっており、また、吸気穴部４２，４２は吸気バルブ４６，４６によって開閉されるようになっている。

このうち、排気バルブ４５は、そのリフト方向に延在する軸部４５Ａと、この軸部４５Ａの燃焼室３７側の端部に設けられた傘部４５Ｂとを有して形成されている。また、この排気バルブ４５の傘部４５Ｂは、排気側斜面３５に沿って配設されている。
また、吸気バルブ４６も、そのリフト方向に延在する軸部４６Ａと、この軸部４６Ａの燃焼室３７側の端部に設けられた傘部４６Ｂとを有して形成されている。そして、この吸気バルブ４６の傘部４６Ｂは、吸気側斜面３６に沿って配設されている。

また、これらの排気バルブ４６，４６は、図示しない排気カムの動きに追従して開閉するようになっており、また、これらの吸気バルブ４６，４６は連続可変バルブリフト機構（図示略）により駆動され開閉するようになっている。なお、この連続可変バルブリフト機構は、第１実施形態において説明した連続可変バルブリフト機構２７と同様のものであるので、ここではその説明を省略する。

そして、各吸気穴部４２，４２の外縁には、シュラウド（流動促進部；凸部）４８が形成され、正タンブル流Ｔ_B+の生成を促進することができるようになっている。特に、吸気バルブ４６，４６のリフト量が少ない場合に逆タンブル流Ｔ_B-の発生を抑制することで、相対的に正タンブル流Ｔ_B+の生成を強化することができるようになっている。
このシュラウド４８は、吸気側斜面３６において燃焼室３７側へ隆起し、且つ、一端部４８Ａ，４８Ａから他端部４８Ｂ，４８Ｂに亘ってそれぞれ形成された周縁部４８Ｃ，４８Ｃと、これらの一端部４８Ａ，４８Ａと他端部４８Ｂ，４８Ｂと周縁部４８Ｃ，４８Ｃとで囲まれる領域において燃焼室３７側へ隆起して形成されたランド部４８Ｄとから構成されている。

そして、この第２実施形態におけるシュラウド４８，４８の一端部４８Ａ，４８Ａは、各吸気バルブ４６，４６の中心点Ｃ₂，Ｃ₂を結んだ直線Ｌ₂上であって且つ吸気穴部４２，４２間に形成され、また、他端部４８Ｂ，４８Ｂは、吸気側斜面３６上であって且つ吸気穴部４２，４２の外縁であって且つシリンダヘッド下面３３Ａ近傍における箇所に形成されている。

また、このシュラウド４８の下縁部４８Ｅは、シリンダヘッド３３の下端面３３Ａ，３３Ｃと同じ高さとなるように加工されている。
また、このシュラウド４８は、図６に示すように、吸気側斜面３６を基準とした高さ（図６中矢印ｈ₃参照）が約１．０ミリメートルとなるように形成されている。なお、この高さｈ₃は、約１．０ミリメートルに限定するものではなく、２．０ミリメートル未満であれば適宜変更可能である。

本第２実施形態に係るエンジンの燃焼室構造は上述のように構成されているので、以下のような作用および効果を奏する。
まず、エンジン３０における吸気バルブ４６，４６のリフト量とタンブル比との関係についてであるが、この点については、第１実施形態の説明において用いた図３と概ね同様の結果が得られた。即ち、本実施形態に係るエンジン３０においても、図７に示すように、一般的なエンジンよりも高いタンブル比を得ることができ、特に、高さｈ₂を１．０〜２．０ミリメートルに設定した場合に、大きなタンブル比を得ることができる。

次に、本実施形態に係るエンジン３０における吸気バルブ４６，４６のリフト量と流量計数との関係についてであるが、この点についても、第１実施形態の説明において用いた図４と概ね同様の結果が得られた。即ち、本実施形態に係るエンジン３０においても、図８に示すように、シュラウド４８の高さｈ₂を２．０ミリメートルに設定し、吸気バルブ４６，４６のリフト量を最大にした場合には、実質的な流量係数の低下は無視できない。

これに対して、シュラウド４８の高さｈ₂を２．０ミリメートル未満に設定した場合には、実質的な流量係数の低下はほとんど生じておらず、実際の運用上においてはシュラウドを形成しなかった場合と略同様の流量係数を得ることができる。
換言すれば、エンジン３０の燃焼室３７に設けられたシュラウド４８の高さｈ₂を２．０ミリメートル以上にすると、特に吸気バルブ４６，４６のリフト量を大きくした場合に燃焼室３７へ流入する吸気の流れを妨げることとなるが、逆に、シュラウド４８の高さｈ₂を２．０ミリメートル未満にすると、燃焼室３７へ流入する吸気の流れの実質的な妨げにはなっておらず、好ましい態様といえる。

また、エンジン３０に要求される出力トルクに応じてリフト量が連続的に変化する吸気バルブ４６，４６のリフト量が最大である場合（ＶＬ_max時）に、実質的な流量係数の低下が生じていないということは、高さ２．０ミリメートル未満のシュラウド４８が形成された燃焼室３７を有する本実施形態にかかるエンジン３０では全開性能の低下が生じていないということである。

したがって、本実施形態においても、シュラウド４８の高さｈ₂を１．０ミリメートル以上で且つ２．０ミリメートル未満に設定することが好ましい。また、このような好ましい高さにシュラウド４８を設定した場合には、エンジン３０の全開性能を確保しつつ、且つ、燃焼室３７へ流れ込む吸気流量が僅かである場合の燃焼安定性、排ガス性能および燃費を大幅に向上させることができる。

このように、本第２実施形態に係るエンジンの燃焼室構造によれば、吸気バルブ４６，４６のリフト量が最小（ＶＬ_min）である場合には燃焼室３７内に流入する吸気量が僅かとなるが、このような場合であっても、燃焼室３７内の気流の流動を促進させることができ、これにより、エンジン３０の燃焼安定性、排ガス性能および燃費の向上に寄与することができる。

また、吸気バルブ４６，４６のリフト量が最大（ＶＬ_max）である場合、即ち、エンジン３０に対する出力トルク要求が最大である場合であっても、燃焼室３７内に流入する吸気の流量係数の低下をほとんど招かないので、エンジン３０から出力されるトルクが低下する事態を避けることができる。
また、燃焼室３７内で正タンブル流Ｔ_B+、特に、吸気バルブ４６，４６のリフト量が小さい場合に強い正タンブル流Ｔ_B+を生成させることで、燃焼室３７内における気流流動の促進を図ることができる。

また、シュラウド４８がシリンダヘッド３３の下端面３３Ａ，３３Ｃを超えないように形成することで、シリンダヘッド３３の下端面３３Ａ，３３Ｃの研磨加工において、シュラウド４８が邪魔になるような事態を避けることができ、シリンダヘッド３３の加工性および生産性を向上させることができる。また、シリンダヘッド下端面３３Ａ，３３Ｃの加工精度を向上させることで、シリンダヘッド３３とシリンダブロック３２との間で隙間が生じるような事態を避けることができ、エンジン３０の気密性を向上させ、エンジン３０の出力トルクの向上を図ることができる。

また、シュラウド４８の高さｈ₂を、吸気側斜面３６から２．０ミリメートル未満となるようにすることで、エンジン３０の全開性能の確保と、燃焼室３７への吸気流量が僅かである場合の燃焼安定性、排ガス性能および燃費の向上とを、高次元で両立させることができる。
以上、第１および第２実施形態を説明したが、これらの実施形態はあくまでも例示に過ぎず、これらの実施形態の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。

例えば、図９に示すように、シュラウド５１，５１を形成するようにしてもよい。この図９に示すシリンダヘッド５０は、原則的には、第１実施形態の説明で用いた図２に示すシリンダヘッド１３と同様のものであって、第１実施形態の一変形例であるが、図９に示すシリンダヘッド５０の方が、図２に示すシリンダヘッド１３よりも、側壁部（燃焼室の内周部）１３Ｂと吸気穴部２２，２２とが近接している点が異なっている。

このため、図９に示すシリンダヘッド５０においては、シュラウド５１，５１を吸気穴部２２，２２の外縁半周に亘って形成することができない。そこで、シリンダヘッド５０において、シュラウド５１，５１の他端部５１Ｂ，５１Ｂは、それぞれ、排気穴部２１，２１とは反対側の吸気穴部２２，２２の外縁であって、且つ、側壁部１３Ｂの近傍に形成されている。さらに、吸気側斜面１６上において、シュラウド５１，５１は、一端部５１Ａ，５１Ａと他端部５１Ｂ，５１Ｂとの間に亘って、燃焼室１７へ向けて突設されている。

このように、燃焼室１７のレイアウトが許容する範囲で、できる限り長いシュラウド５１，５１を形成することで、吸気バルブ２６，２６のリフト量が小さい場合であっても、燃焼室１７内に正タンブル流を生成することができる。これにより、吸気流動を促進させ、燃焼安定性、排ガス性能および燃費の向上に寄与することができる。
また、最大のエンジン出力が要求されているような場合であっても、燃焼室１７内に流入する吸気の流量低下を招かず、要求に応じた高いエンジン出力を発生させることができる。

なお、このシリンダヘッド５０においても、第１実施形態の説明において用いた図３と概ね同様の吸気バルブリフト量とタンブル比との関係が得られるとともに、第１実施形態の説明において用いた図４と概ね同様の吸気バルブリフト量と流量係数との関係が得られる。
したがって、この図９に示すシリンダヘッド５０にシュラウド５１，５１を形成した場合であっても、その高さｈ₂は２．０ミリメートル未満で且つ１．０ミリメートル以上とすることが好ましい。

別の例としては、図１０に示すように、シュラウド６１，６１を形成するようにしてもよい。この図１０に示すシリンダヘッド６０は、原則的には、第１実施形態の説明で用いた図２に示すシリンダヘッド１３と同様のものであって、第１実施形態の他変形例であるが、図１０に示すシリンダヘッド６０においては、このシリンダヘッド６０の下端を形成する下端部６０Ａ，６０Ｂが、それぞれ、排気穴部２１，２１および吸気穴部２２，２２に近接して形成されている点で図２に示すシリンダヘッド１３とは異なっている。

そして、このシリンダヘッド６０の吸気側斜面１６上において、シュラウド６１，６１は、一端部６１Ａ，６１Ａと他端部６１Ｂ，６１Ｂとの間に亘って、燃焼室１７へ向けて突設されているものの、このシリンダヘッド６０には下端部６０Ｂが吸気穴部２２，２２と近接して形成されているため、シュラウド６１，６１を吸気穴部２２，２２の外縁半周に亘って形成することができない。

そこで、この図１０に示すシリンダヘッド６０において、シュラウド６１，６１の他端部６１Ｂ，６１Ｂは、それぞれ、排気穴部２１，２１とは反対側の吸気穴部２２，２２の外縁であって、且つ、下端部６０Ｂの近傍に形成されている。
このように、燃焼室１７のレイアウトが許容する範囲で、できる限り長いシュラウド６１，６１を形成することで、吸気バルブ２６，２６のリフト量が小さい場合であっても、燃焼室１７内に正タンブル流を生成することで吸気流動を促進させ、燃焼安定性、排ガス性能および燃費の向上に寄与することができる。

さらに、最大のエンジン出力が要求されているような場合であっても、燃焼室１７内に流入する吸気の流量低下を招かず、要求に応じた高いエンジン出力を発生させることができる。
なお、このシリンダヘッド６０においても、第１実施形態の説明において用いた図３と概ね同様の吸気バルブリフト量とタンブル比との関係が得られるとともに、第１実施形態の説明において用いた図４と概ね同様の吸気バルブリフト量と流量係数との関係が得られる。

したがって、この図１０に示すシリンダヘッド６０にシュラウド６１，６１を形成した場合であっても、その高さｈ₂は２．０ミリメートル未満で且つ１．０ミリメートル以上とすることが好ましい。
また、上述の各実施形態およびその変形例においては、排気穴部および吸気穴部がそれぞれ２つずつ形成された場合を例にとって説明したが、このような場合に限定するものではない。例えば、排気穴部および吸気穴部がそれぞれ１つずつ形成された場合であってもよいし、排気穴部が２つ形成されると共に吸気穴部が３つ形成された場合であってもよい。また、排気穴部および吸気穴部がそれぞれ３つ以上形成された場合であっても、もちろん適用することができる。

また、シリンダ内に直接燃料を噴射するタイプのエンジンに適用することもできる。
また、上述の各実施形態およびその変形例におけるエンジンの１気筒当たりの排気量は約１６５ｃｃである場合を例にとって説明したが、例えば、１気筒当たりの排気量を１６５〜６００ｃｃ程度としてもよい。

１０，３０エンジン
１３，３３，５０，６０シリンダヘッド
１３Ａ，３３Ａ，３３Ｃ，６０Ａ，６０Ｃシリンダヘッド下端面
１３Ｂ側壁部（燃焼室の内周部）
１７，３７燃焼室
２１，４１排気穴部
２２，４２吸気穴部
２３排気ポート
２４吸気ポート
２６，４６吸気バルブ
２７連続可変バルブリフト機構
２８，４８，５１，６１シュラウド（凸部，流動促進部）
２８Ａ，４８Ａ，５１Ａ，６１Ａ一端部
２８Ｂ，４８Ｂ，５１Ｂ，６１Ｂ他端部

Claims

吸気ポートと燃焼室とを連通させる複数の吸気穴部と、排気ポートと該燃焼室とを連通させる排気穴部とが形成されたシリンダヘッドと、
該複数の吸気穴部のそれぞれを開閉する吸気バルブと、
該吸気バルブを無段階にリフトさせる連続可変バルブリフト機構とを備えたエンジンの燃焼室構造であって、
該連続可変バルブリフト機構により駆動された該吸気バルブのリフト量が小さい場合に該燃焼室内における気流の流動を促進させ、且つ、該連続可変バルブリフト機構による該吸気バルブのリフト量が最大である場合に該吸気穴部を通じて該燃焼室に流入する吸気の流量低下を抑制する流動促進部を備え、
該流動促進部が、該吸気穴部の外縁に沿って延在し該燃焼室に向けて突設され且つ該吸気穴部の外縁のうち該排気穴部とは反対側のみに凸部として形成され、
該凸部が、該複数の吸気穴部間に形成された一端部と、該吸気穴部の外縁であって該シリンダヘッドの下端面近傍に該吸気穴部毎に形成された他端部と、該他端部を結ぶ線と、該一端部から該他端部に亘って該吸気穴部毎に形成された周縁部とで囲まれる、該吸気穴部に挟まれた領域を該燃焼室側へ隆起して設けられる
ことを特徴とする、エンジンの燃焼室構造。
該一端部が、該複数の吸気穴部のそれぞれを開閉する該吸気バルブの中心点を結ぶ直線上に形成される
ことを特徴とする、請求項１に記載のエンジンの燃焼室構造。
該凸部が、該シリンダヘッドの下端面を超えないように形成されている
ことを特徴とする、請求項1又は２に記載のエンジンの燃焼室構造。
該他端部の下縁部が、該シリンダヘッドの下端面と同じ高さとなるように加工されている
ことを特徴とする、請求項３に記載のエンジンの燃焼室構造。
該凸部が、２ミリメートル未満の高さに形成されている
ことを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載のエンジンの燃焼室構造。