(57)【要約】      （修正有）【課題】エンジンバルブにおけるバルブデポジットの付着および堆積を防止する。【解決手段】内燃機関の吸気または排気におけるエンジンバルブ１であって、傘形状に形成された傘部１０と、前記傘部１０の一方に延びる略棒状に形成された軸部２０とを有し、前記傘部１０および前記軸部２０における所定範囲Ａに、熱伝導性の高い伝熱コート３０を形成して成る。第二の発明に係るエンジンバルブ１は、前記伝熱コート３０を覆い、熱伝導性の高いまたは断熱性の高いトップコート４０を形成してなる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
傘形状に形成された傘部と、前記傘部の一方に延びる略棒状に形成された軸部とを有するエンジンバルブであって、
前記傘部および前記軸部における所定範囲に、熱伝導性の高い伝熱コートを形成したことを特徴とするエンジンバルブ。
【請求項２】
前記伝熱コートを覆い、熱伝導性の高いまたは断熱性の高いトップコートを形成したことを特徴とする請求項１に記載のエンジンバルブ。
【請求項３】
前記トップコートは、撥油性の高い特性を持つことを特徴とする請求項２に記載のエンジンバルブ。
【請求項４】
前記所定範囲に、微小な凹凸形状を形成したことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載のエンジンバルブ。
【請求項５】
前記所定範囲における表面に、熱膨張係数または線膨張係数の異なる領域を形成したことを特徴とする請求項２または請求項３に記載のエンジンバルブ。
【請求項６】
前記熱膨張係数または線膨張係数の異なる領域を、前記伝熱コートの一部を前記トップコートに露出させた表面と前記トップコートの表面とで形成した、または前記トップコートを異なる材質のもので形成した
ことを特徴とする請求項５に記載のエンジンバルブ。
【請求項７】
前記所定範囲に、先端がエッジ形状の突起部を形成したことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載のエンジンバルブ。
【請求項８】
前記所定範囲に、前記軸部の軸方向へ延びる螺旋状の凹溝を形成したことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載のエンジンバルブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の吸気または排気におけるエンジンバルブに関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車のエンジン等における熱効率の向上を目的として、多くの研究および開発がなされている。近年の自動車産業においては、燃料を燃焼室へ直接噴射するガソリン直噴エンジンが開発された。
【０００３】
ガソリン直噴エンジンには、燃費向上や排気ガス低減などの多くのメリットがある一方、デポジット（堆積物）が発生し易い等のデメリットがある。このデポジットは燃料が燃焼した際に発生する煤の堆積物である。エンジンバルブに堆積するバルブデポジットにおいては、振動等によって大きな塊として剥がれ落ちた場合に、燃焼室とバルブとの間に挟まって燃焼室が密閉されず、圧縮圧が漏れる虞がある。これは、アイドリングの不良や燃費の低下を招く原因と成り得る。
【０００４】
このバルブデポジットは、エンジンバルブへ流れたエンジンオイルの揮発分が燃焼熱により蒸発することにより、エンジンオイルの粘度が上昇し、未燃焼ガス等の煤が高粘度のエンジンオイルに付着することにより形成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平７−３１０５１２号公報
【特許文献２】特開平６−２７２５２０号公報
【特許文献３】特許第４２５２３１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ガソリン直噴エンジンの開発と共に、バルブデポジットの付着や堆積を防止する技術の研究がなされ、例えば、特許文献１乃至特許文献３がある。
【０００７】
特許文献１は、酸化触媒機能を有する被膜層を形成したエンジンバルブに関する技術であり、エンジンバルブにおける傘裏部の外周面に複数の凹溝を形成し、当該凹溝を含む傘裏部の外周面に酸化触媒機能を有する被膜層を形成したものである。
【０００８】
これによれば、燃料や潤滑油が凹溝に積極的に流れ込み、凹溝以外における傘裏部の外周面への燃料等の付着量が減少するので、酸化触媒機能を有する被膜層が燃料等によって完全に覆われない。よって、燃料等の付着量の少ない部分を起点として、高沸点有機物等の酸化触媒反応が起こり、傘裏部に高沸点有機物が堆積するのが防止される。つまり、触媒の表面が高沸点有機物等により完全に覆われるのを防止することにより、酸化触媒反応を促進させ、バルブに付着する堆積物の量を減少することができる。
【０００９】
しかし、高沸点有機物等が付着および堆積し得る全ての範囲において酸化反応を起こさせるようにすることは難しい。よって、エンジンバルブの一部においては、酸化反応が起きずに高沸点有機物等が付着および堆積してしまい、そこから更に高沸点有機物等の堆積範囲が広がってしまう。
【００１０】
特許文献２は、下地コートとして、エンジンの吸気バルブに付着する付着物の遠赤外線吸収波長と略一致する波長の遠赤外線を吸気バルブ使用下の加熱時に放射する酸化物系被膜を、吸気バルブにおけるバルブステムから傘裏部にかけてコーティングし、トップコートとして、耐熱性被膜を下地コートの表面にコーティングしたエンジンの吸気バルブである。
【００１１】
これによれば、加熱時に下地コートから放射される遠赤外線の波長とエンジンオイルなどの付着物の遠赤外線吸収波長とがエンジンバルブ使用下において略一致し、エンジンオイルなどの付着物に対する自己清浄機能が発揮される。また、トップコートにより耐熱性が発揮され吸気バルブの温度上昇に係わらずバルブデポジット生成の低減機能が維持される。つまり、バルブステムから傘裏部にかけてエンジンオイルなどの付着物に対する自己清浄機能ならびに耐熱性を高めることにより、バルブデポジットの生成を低減して内燃機関の運転性能を維持し、かつ排気ガスの劣化を防止することができる。
【００１２】
しかし、付着物が付着および堆積し得る全ての範囲において、遠赤外線を放射させることは難しい。よって、エンジンバルブの一部においては、遠赤外線が放射されず付着物に対する自己清浄機能が発揮されずにバルブデポジットが付着および堆積してしまい、そこから更にバルブデポジットの堆積範囲が広がってしまう。
【００１３】
特許文献３は、吸気弁のような内燃機関の部品における過剰のカーボン付着を防止する技術であり、燃料を燃焼室に直接噴射する内燃機関において、吸気弁ユニットが吸気弁の喉部の範囲を３８０℃以上となるように熱搬出を防止する手段を備え、吸気弁ユニットの吸気弁の弁座の範囲に配置された弁座リングにおけるシリンダヘッドと接触する面に切欠きを備えたものである。
【００１４】
これによれば、弁座リングにおけるシリンダヘッドとの接触面積を減少することにより放熱を抑え、吸気弁を３８０℃以上にしてカーボン付着を減少させることができる。
【００１５】
しかし、熱搬出を防止する手段および弁座リングにおける断熱構造によって、吸気弁周囲の断熱性が高められているので、内燃機関としての冷却性能が低下してしまう。また、熱伝導率の高い材料は高価であるので、吸気弁を熱伝導率の高い材料で形成することにより、吸気弁単体の製作コストは著しく増大してしまう。
【００１６】
本発明は、上記のような問題を鑑みなされたもので、エンジンバルブにおけるバルブデポジットの付着および堆積を防止することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記課題を解決する第一の発明に係るエンジンバルブは、傘形状に形成された傘部と、前記傘部の一方に延びる略棒状に形成された軸部とを有するエンジンバルブであって、前記傘部および前記軸部における所定範囲に、熱伝導性の高い伝熱コートを形成したことを特徴とする。
【００１８】
上記課題を解決する第二の発明に係るエンジンバルブは、前記伝熱コートを覆い、熱伝導性の高いまたは断熱性の高いトップコートを形成したことを特徴とする。
【００１９】
上記課題を解決する第三の発明に係るエンジンバルブは、前記トップコートは、撥油性の高い特性を持つことを特徴とする。
【００２０】
上記課題を解決する第四の発明に係るエンジンバルブは、前記所定範囲に、微小な凹凸形状を形成したことを特徴とする。
【００２１】
上記課題を解決する第五の発明に係るエンジンバルブは、前記所定範囲における表面に、熱膨張係数または線膨張係数の異なる領域を形成したことを特徴とする。
【００２２】
上記課題を解決する第六の発明に係るエンジンバルブは、前記熱膨張係数または線膨張係数の異なる領域を、前記伝熱コートの一部を前記トップコートに露出させた表面と前記トップコートの表面とで形成した、または前記トップコートを異なる材質のもので形成したことを特徴とする。
【００２３】
上記課題を解決する第七の発明に係るエンジンバルブは、前記所定範囲に、先端がエッジ形状の突起部を形成したことを特徴とする。
【００２４】
上記課題を解決する第八の発明に係るエンジンバルブは、前記所定範囲に、前記軸部の軸方向へ延びるような螺旋状の凹溝を形成したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２５】
第一の発明に係るエンジンバルブによれば、エンジンバルブの所定範囲に伝熱コートを形成することにより、燃焼室における燃焼熱を伝え易くなるので、エンジンバルブの所定範囲を高温状態にすることができる。よって、エンジンバルブの所定範囲へ流れるエンジンオイルおよび付着するバルブデポジットは熱せられて高温状態となるので、エンジンオイルおよびバルブデポジットの油分は焼尽して乾燥状態になり、バルブデポジットが堆積しない。
【００２６】
第二の発明に係るエンジンバルブによれば、エンジンバルブの所定範囲に形成した伝熱コートの表面に、断熱性の高いトップコートを形成した場合には、エンジンバルブの周囲を流れる空気流によってエンジンバルブにおける所定範囲が冷やされ難くなるので、伝熱コートによる伝熱効果は向上し、エンジンバルブの所定範囲をより高温状態にすることができる。よって、エンジンバルブの所定範囲へ流れるエンジンオイルおよび付着するバルブデポジットの油分はより焼尽し易く、バルブデポジットが堆積しない。
また、エンジンバルブの所定範囲に形成した伝熱コートの表面に、熱伝導性の高いトップコートを形成した場合には、エンジンバルブの所定範囲における熱伝導性をより向上させ、燃焼室における燃焼熱をより伝え易く、エンジンバルブの所定範囲をより高温状態にすることができる。よって、エンジンバルブの所定範囲へ流れるエンジンオイルおよび付着するバルブデポジットの油分はより焼尽し易く、バルブデポジットが堆積しない。
【００２７】
第三の発明に係るエンジンバルブによれば、トップコートは撥油性の高い特性を持ち、エンジンバルブの所定範囲をエンジンオイル等の油分が付着し難くすることにより、エンジンバルブの所定範囲に付着する油分は少量だけなので、エンジンバルブの所定範囲へ流れるエンジンオイルおよび付着するバルブデポジットの油分はより焼尽し易く、バルブデポジットが堆積しない。
【００２８】
第四の発明に係るエンジンバルブによれば、エンジンバルブの所定範囲における表面を微小な凹凸形状で形成することにより、エンジンバルブの所定範囲に付着するバルブデポジットの要因であるエンジンオイル等の油滴とエンジンバルブの所定範囲における表面との間に空気層が形成され、エンジンオイル等の油滴が表面張力によってエンジンバルブの所定範囲における表面に付着しない。また、凹凸形状の面粗度をバルブデポジットの要因である未燃焼ガス等の煤と同程度以下とした場合には、未燃焼ガス等の煤がエンジンバルブの所定範囲における表面に引っ掛からないので、エンジンバルブの所定範囲における未燃焼ガス等の煤の付着を防ぐことができる。
【００２９】
第五の発明に係るエンジンバルブによれば、エンジンバルブの所定範囲における表面に熱膨張係数または線膨張係数の異なる領域を形成することにより、熱膨張係数または線膨張係数の異なる領域の境界において、膨張量の差が生じる。よって、エンジンバルブの所定範囲に付着したバルブデポジットに応力集中および亀裂が生じ、付着したバルブデポジットはエンジンバルブの所定範囲から剥がれるので、バルブデポジットが堆積して大きくなることはない。
【００３０】
第六の発明に係るエンジンバルブによれば、熱膨張係数または線膨張係数の異なる領域を、伝熱コートの一部をトップコートに露出させた表面とトップコートの表面とで形成移する、またはトップコートを異なる材質のもので形成することにより、複雑な製作工程や製造方法を必要としないので、容易に製作することができる。
【００３１】
第七の発明に係るエンジンバルブによれば、エンジンバルブの所定範囲における表面に突起部を形成することにより、突起部において付着したバルブデポジットに応力集中が生じる。よって、エンジンバルブの所定範囲に付着したバルブデポジットに亀裂が生じ、付着したバルブデポジットはエンジンバルブの所定範囲から剥がれるので、バルブデポジットが堆積して大きくなることはない
【００３２】
第八の発明に係るエンジンバルブによれば、エンジンバルブの所定範囲における表面に凹溝を形成することにより、エンジンバルブが軸方向に摺動する際に一方向に回転させると、エンジンバルブの所定範囲に滴り落ちてきたエンジンオイルが、凹溝に沿って上方へ流れる。よって、未燃焼ガス等の煤が付着し得るエンジンバルブの所定範囲におけるエンジンオイルが少量となるので、伝熱コートの伝熱効果によって、より焼尽し易くなる。つまり、エンジンバルブの所定範囲にバルブデポジットが堆積しない。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】実施例１に係るエンジンバルブを示す縦断面図である。
【図２】実施例１に係るエンジンバルブを示す概略図である。
【図３】実施例１に係るエンジンバルブの表面形状を示す説明図である。
【図４】実施例２に係るエンジンバルブの表面形状を示す説明図である。
【図５】実施例３に係るエンジンバルブの表面形状を示す説明図である。
【図６】実施例４に係るエンジンバルブの表面形状を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下に、本発明に係るエンジンバルブの実施例について、添付図面を参照して詳細に説明する。もちろん、本発明は以下の実施例に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、各種変更が可能であることは言うまでもない。
【実施例１】
【００３５】
まず、バルブデポジットの形成および解析について、図２を参照して説明する。
【００３６】
本発明の課題である内燃機関におけるエンジンバルブに付着・堆積するバルブデポジットは、エンジンオイル等の油分と未燃焼ガス等の煤とを含んで成る。また、バルブデポジットの付着・堆積する箇所は、エンジンバルブ１の傘部１０における傘裏面１１とエンジンバルブ１の軸部２０におけるカーボンカッタと呼ばれる段差部２１から傘部１０側の軸部露出面２２の所定範囲Ａ（図１参照）である。エンジンバルブ１の軸部２０における軸部露出面２２以外の面２３には、バルブガイド２に把持されるなどして未燃焼ガス等の煤が付着し得ないので、バルブデポジットは形成されない。
【００３７】
エンジンバルブ１の軸部２０とバルブガイド２との隙間から滴り落ちたエンジンオイルは、燃焼室における燃焼熱によってエンジンバルブ１を介して加熱される。エンジンバルブ１の軸部露出面２２および傘裏面１１におけるエンジンオイルは、燃焼熱によってその揮発分が蒸発し、粘度が増す。高粘度のエンジンオイルに未燃焼ガス等の煤が付着することで、バルブデポジットが形成される。
【００３８】
バルブデポジットに成り得るエンジンオイルは、約２５０℃〜３５０℃の状態で揮発分が蒸発した高粘度のものである。なお、エンジンオイルは約３５０℃を超えると焼尽する。つまり、エンジンバルブ１の軸部露出面２２および傘裏面１１を３５０℃以上の状態にすれば、エンジンオイルが焼尽して煤だけが残る。よって、内燃機関としてアイドリングの不良や燃費の低下を起こすことはない。
【００３９】
本発明に係るエンジンバルブ１は、上記の解析結果からエンジンバルブ１に付着するエンジンオイルを約３５０℃以上にして焼尽させることにより、バルブデポジットの付着・堆積を防止するものである。
【００４０】
次に、本発明の実施例１に係るエンジンバルブ１について、図１乃至図３を参照して説明する。
【００４１】
本実施例に係るエンジンバルブ１は、ガソリン直噴エンジンの吸気弁であり、図２に示すように、傘形状に形成された傘部１０と傘部１０の一方に延びる略棒状に形成された軸部２０とを有する。エンジンバルブ１における所定範囲Ａには、伝熱コートの銅被膜３０とトップコートのセラミック被膜４０の二種類の被膜処理（図１参照）が施されている。
【００４２】
銅被膜３０は、燃焼室における燃焼熱が傘裏面１１および軸部露出面２２へ伝わり易くなるためにある。銅被膜３０を皮膜処理する所定範囲Ａは、バルブデポジットが付着および堆積し得る範囲であり、傘部１０における燃焼室に面する傘表面１２に対して反対側の傘裏面１１、および軸部２０におけるカーボンカッタと呼ばれる段差部２１よりも傘部１０側の部分である軸部露出面２２である。ただし、傘部１０におけるバルブフェース１３には皮膜処理を施さない。傘部１０におけるバルブフェース１３が図示しないシリンダヘッドのバルブシートと当接することで燃焼室の気密を保つ。よって、傘部１０のバルブフェース１３は高精度に仕上げる必要があるため、バルブフェース１３を皮膜処理の所定範囲Ａから除く。
【００４３】
本実施例に係るエンジンバルブ１においては、伝熱コートとして銅被膜３０が施されている。銅は熱伝導率が高いので、燃焼室における燃焼熱を傘裏面１１および軸部露出面２２へ高効率に伝えることができる。よって、エンジンバルブ１に付着したエンジンオイルは熱せられ、３５０℃以上となって焼尽されるので、エンジンバルブ１の傘裏面１１および軸部露出面２２にはバルブデポジットが付着・堆積されない。
【００４４】
もちろん、伝熱コートの材質は本実施例に限定されず、熱伝導率の高い材質であれば良い。例えば、エンジンバルブ１に銀、ダイヤ、プラチナ等の被膜処理を施しても良い。また、中空バルブの中空孔にナトリウム等の冷却材を封入し、燃焼熱により加熱される傘表面１２の熱を吸収し、傘裏面１１および軸部２０の軸部露出面２２ならびにそれ以外の面２３へ放出することにより、伝熱効果を向上させることもできる。
【００４５】
セラミック被膜４０は、エンジンバルブ１の冷却防止およびエンジンオイルの付着防止のためにある。セラミック被膜４０を施す所定範囲Ａは、銅被膜３０を施す所定範囲Ａと同等であり、傘部１０における燃焼室に面する傘表面１２に対して反対側の傘裏面１１、および軸部２０におけるカーボンカッタと呼ばれる段差部２１よりも傘部１０側の部分である軸部露出面２２である。
【００４６】
本実施例に係るエンジンバルブ１においては、トップコートとしてセラミック被膜４０が施されている。セラミックは断熱性が高いので、銅被膜３０が吸気に晒されて冷却されるのを防ぐことができる。また、セラミックは非金属材料であることから撥油性を有するので、エンジンオイルが付着しない。
【００４７】
もちろん、トップコートの材質は、本実施例に限定されない。例えば、吸気によるエンジンバルブ１の冷却を防止するトップコートとしては、ニッケル、チタン等の被膜処理があり、エンジンオイルの付着を防止するトップコートとしては、フッ素、窒化ホウ素、ＤＬＣ等の被膜処理がある。
【００４８】
本実施例では、エンジンバルブ１に伝熱コートおよびトップコートの被膜処理を施したが、本発明はこれに限定されない。例えば、伝熱コートの被膜処理のみを施したエンジンバルブ１としても良い。伝熱コートだけでも、燃焼室における燃焼熱を傘裏面１１および軸部露出面２２へ高効率に伝えることができる。よって、エンジンバルブ１に付着したエンジンオイルは熱せられ、３５０℃以上となって焼尽されるので、エンジンバルブ１の傘裏面１１および軸部露出面２２にはバルブデポジットが付着・堆積されない。
【００４９】
また、伝熱コートの上に更にトップコートとして熱伝導性の高い材質の被膜を施すことにより、エンジンバルブ１の伝熱効果を更に強化することができる。エンジンバルブ１の伝熱効果を向上させるトップコートとしては、例えば、銅、銀、ダイヤ、プラチナ等の被膜処理がある。
【００５０】
続いて、本実施例では、エンジンバルブ１におけるセラミック被膜４０が施された表面を、図３に示すように、微小な凹凸形状５０としている。これは、エンジンオイル等の油滴６０が表面に付着することを防ぐためにあり、エンジンバルブ１と油滴６０との間に空気層７０を形成している。
【００５１】
凹凸形状５０の面粗度としては、バルブデポジットを構成する煤と同程度以下の面粗度を確保し、煤が表面に引っ掛かることを防ぐことができることが好ましい。煤の粒子径はφ５０〜１００ｎｍ程度であるので、本実施例では凹凸形状５０の面粗度を５０ｎｍ以下としている。
【００５２】
凹凸形状５０の形成については、本実施例では、エンジンバルブ１に銅被膜３０およびセラミック被膜４０を施した後に、表面をエッチングすることによりセラミック被膜４０に凹凸形状５０を形成している。
【００５３】
もちろん、凹凸形状５０の形成については本実施例に限定されない。例えば、電解または無電解のエッチング、機械加工、レーザ加工などによって凹凸形状５０を形成しても良い。また、エンジンバルブ１に銅被膜３０を施した後にエッチングすることにより銅被膜３０に凹凸形状５０を形成し、微小な凹凸形状５０が形成された銅被膜３０の上にセラミック被膜４０を施しても良い。
【００５４】
次に、本発明の実施例１に係るエンジンバルブ１の作用について、図１乃至図３を参照して説明する。
【００５５】
燃焼室における燃焼熱は、エンジンバルブ１の傘部１０および軸部２０へと伝えられる。ここで、エンジンバルブ１に施した熱伝導率の高い銅被膜３０によって、燃焼室からの燃焼熱は傘裏面１１および軸部露出面２２へ効率的に伝えられる。
【００５６】
また、エンジンバルブ１の伝熱部である銅被膜３０は、セラミック被膜４０に覆われ、エンジンバルブ１周囲の吸気口を流れる空気流に晒されることはない。エンジンバルブ１に施した断熱性の高いセラミック被膜４０は、エンジンバルブ１の伝熱部である銅被膜３０の熱を吸収せず、エンジンバルブ１周囲の吸気口を流れる空気流によって冷却されない。よって、銅被膜３０による伝熱効果を向上させることができる。
【００５７】
以上によりエンジンバルブ１の傘裏面１１および軸部露出面２２は効率的に高温状態となる。傘裏面１１および軸部露出面２２に付着したエンジンオイル等の油分は３５０℃以上に熱せられて焼尽する。よって、バルブデポジットの原因である高粘度のエンジンオイルが存在しないので、未燃焼ガス等の煤が傘裏面１１および軸部露出面２２に付着したとしてもバルブデポジットが形成されることはない。
【００５８】
また、エンジンバルブ１の傘裏面１１および軸部露出面２２の表面が微小な凹凸形状５０で形成されていることにより、エンジンオイル等の油分は付着し難い。よって、傘裏面１１および軸部露出面２２に付着するエンジンオイル等の油分は少量であるため、より熱せられ易く焼尽され易い。つまり、バルブデポジットの原因である高粘度のエンジンオイルが存在しないので、未燃焼ガス等の煤が傘裏面１１および軸部露出面２２に付着したとしてもバルブデポジットが形成されることはない。
【００５９】
もちろん、本発明に係るエンジンバルブ１は、本実施例のガソリン直噴エンジンの吸気弁に限定されず、その他の内燃機関における吸気弁または排気弁に採用しても良い。
【実施例２】
【００６０】
まず、本発明の実施例２に係るエンジンバルブ１について、図４を参照して説明する。
【００６１】
本実施例に係るエンジンバルブ１は、トップコートの材質を除いて、実施例１と同様な構造を有するので、同様な構造についての重複説明は省略する。
【００６２】
本実施例に係るエンジンバルブ１においては、トップコートとして二種類のセラミック被膜４０とニッケル被膜４１を施している。セラミックとニッケルとでは膨張係数が異なるため、エンジンバルブ１の所定範囲Ａにおける表面には膨張係数が異なる領域が存在することになる。よって、たとえバルブデポジットが付着した場合でも、セラミック被膜４０とニッケル被膜４１との境界においてバルブデポジットに応力集中や亀裂が生じる。つまり、付着したバルブデポジットは、エンジンバルブ１から剥がれるので、堆積して大きくなることはない。
【００６３】
もちろん、トップコートの材質は本実施例に限定されず、エンジンバルブ１の所定範囲Ａにおける表面に線膨張係数または熱膨張係数の異なる領域があれば良い。例えば、吸気によるエンジンバルブ１の冷却防止としてのセラミック、ニッケル、チタン等、エンジンオイルの付着防止としてのフッ素、窒化ホウ素、ＤＬＣ等の中から二種類以上を選択してトップコートとして被膜処理を施しても良い。
【００６４】
また、伝熱コートの一部が露出するように、トップコートとして一種類以上の皮膜処理を施しても良い。つまり、エンジンバルブ１に伝熱コートを皮膜処理した後に、伝熱コートの一部をマスキングしてトップコートを皮膜処理する。または、エンジンバルブ１に伝熱コートおよびトップコートを皮膜処理した後に、エッチングや加工等によりトップコートの一部を剥して伝熱コートの一部を露出させても良い。
【００６５】
次に、本発明の実施例２に係るエンジンバルブ１の作用について、図１、図２および図４を参照して説明する。
【００６６】
燃焼室における燃焼熱は、エンジンバルブ１の傘部１０および軸部２０へと伝えられる。ここで、エンジンバルブ１に施した熱伝導率の高い銅被膜３０によって、燃焼室からの燃焼熱は傘裏面１１および軸部露出面２２へ効率的に伝えられる。
【００６７】
また、エンジンバルブ１の伝熱部である銅被膜３０は、セラミック被膜４０に覆われ、エンジンバルブ１周囲の吸気口を流れる空気流に晒されることはない。エンジンバルブ１に施した断熱性の高いセラミック被膜４０は、エンジンバルブ１の伝熱部である銅被膜３０の熱を吸収せず、エンジンバルブ１周囲の吸気口を流れる空気流によって冷却されない。よって、銅被膜３０による伝熱効果を向上させることができる。
【００６８】
以上によりエンジンバルブ１の傘裏面１１および軸部露出面２２は効率的に高温状態となる。傘裏面１１および軸部露出面２２に付着したエンジンオイル等の油分は３５０℃以上に熱せられて焼尽する。よって、バルブデポジットの原因である高粘度のエンジンオイルが存在しないので、未燃焼ガス等の煤が傘裏面１１および軸部露出面２２に付着したとしてもバルブデポジットが形成されることはない。
【００６９】
また、エンジンバルブ１の表面は、伝熱コートとトップコートの二種類の材質が皮膜処理されているので、膨張係数の差異によるバルブデポジットの剥離を促すことができる。よって、たとえバルブデポジットが付着した場合でも、セラミック被膜４０とニッケル被膜４１との境界においてバルブデポジットに応力集中や亀裂が生じ、付着したバルブデポジットはエンジンバルブ１から剥がれるので、堆積して大きくなることはない。
【００７０】
伝熱効果の一部が露出するように、トップコートとして一種類の被膜処理を施すことにより、皮膜処理が複雑な作業とならないので、エンジンバルブ１の製作コストの増大を抑えることができる。もちろん、伝熱コートは熱伝導率の高い材質の皮膜であるので、僅かに露出する程度にすることが好ましい。伝熱コートの露出面積が僅かであれば、伝熱効果の低減を抑えることができる。
【００７１】
もちろん、本発明に係るエンジンバルブ１は、本実施例のガソリン直噴エンジンの吸気弁に限定されず、その他の内燃機関における吸気弁または排気弁に採用しても良い。
【実施例３】
【００７２】
本発明の実施例３に係るエンジンバルブ１について、図５を参照して説明する。
【００７３】
本実施例に係るエンジンバルブ１は、伝熱コートおよびトップコートが皮膜処理された所定範囲Ａにおける表面形状を除いて、実施例１と同様な構造を有するので、同様な構造についての重複説明は省略する。
【００７４】
本実施例に係るエンジンバルブ１においては、伝熱コートおよびトップコートが皮膜処理された所定範囲Ａに、先端がエッジ形状の突起部８０を形成している。たとえバルブデポジットが付着した場合でも、突起部８０においてバルブデポジットに応力集中や亀裂が生じる。よって、付着したバルブデポジットは、エンジンバルブ１から剥がれるので、堆積して大きくなることはない。
【００７５】
本実施例では、エンジンバルブ１にエッジ形状の突起を機械加工により形成し、その上に伝熱コートとして銅被膜３０およびトップコートとしてセラミック被膜４０を均一に皮膜処理することにより、エンジンバルブ１に突起部８０を形成した。
【００７６】
もちろん、突起部８０の形成については本実施例に限定されない。例えば、電解または無電解のエッチング、レーザ加工などによって突起部８０を形成しても良い。また、エンジンバルブ１にエッジ形状の突起を有する伝熱コートを形成し、伝熱コートの表面にトップコートを均一に皮膜処理することにより突起部８０を形成しても良く、エンジンバルブ１に伝熱コートを均一に皮膜処理し、伝熱コートの表面にエッジ形状の突起を有するトップコートを形成することにより突起部８０を形成しても良い。
【００７７】
次に、本発明の実施例３に係るエンジンバルブ１の作用について、図１、図２および図５を参照して説明する。
【００７８】
燃焼室における燃焼熱は、エンジンバルブ１の傘部１０および軸部２０へと伝えられる。ここで、エンジンバルブ１に施した熱伝導率の高い銅被膜３０によって、燃焼室からの燃焼熱は傘裏面１１および軸部露出面２２へ効率的に伝えられる。
【００７９】
また、エンジンバルブ１の伝熱部である銅被膜３０は、セラミック被膜４０に覆われ、エンジンバルブ１周囲の吸気口を流れる空気流に晒されることはない。エンジンバルブ１に施した断熱性の高いセラミック被膜４０は、エンジンバルブ１の伝熱部である銅被膜３０の熱を吸収せず、エンジンバルブ１周囲の吸気口を流れる空気流によって冷却されない。よって、銅被膜３０による伝熱効果を向上させることができる。
【００８０】
以上によりエンジンバルブ１の傘裏面１１および軸部露出面２２は効率的に高温状態となる。傘裏面１１および軸部露出面２２に付着したエンジンオイル等の油分は３５０℃以上に熱せられて焼尽する。よって、バルブデポジットの原因である高粘度のエンジンオイルが存在しないので、未燃焼ガス等の煤が傘裏面１１および軸部露出面２２に付着したとしてもバルブデポジットが形成されることはない。
【００８１】
また、伝熱コートおよびトップコートが皮膜処理された所定範囲Ａに、先端がエッジ形状の突起部８０を形成しているので、応力集中によるバルブデポジットの剥離を促すことができる。よって、たとえバルブデポジットが付着した場合でも、突起部８０においてバルブデポジットに応力集中や亀裂が生じる。よって、付着したバルブデポジットは、エンジンバルブ１から剥がれるので、堆積して大きくなることはない。
【００８２】
もちろん、本発明に係るエンジンバルブ１は、本実施例のガソリン直噴エンジンの吸気弁に限定されず、その他の内燃機関における吸気弁または排気弁に採用しても良い。
【実施例４】
【００８３】
本発明の実施例４に係るエンジンバルブ１について、図６を参照して説明する。
【００８４】
本実施例に係るエンジンバルブ１は、伝熱コートおよびトップコートが皮膜処理された所定範囲Ａにおける表面形状を除いて、実施例１と同様な構造を有するので、同様な構造についての重複説明は省略する。
【００８５】
本実施例に係るエンジンバルブ１においては、伝熱コートおよびトップコートが皮膜処理された所定範囲Ａに、凹溝９０を形成している。本実施例では、エンジンバルブ１の軸部２０に軸方向へ延びるように螺旋状の凹溝９０を形成している。
【００８６】
エンジンバルブ１が軸方向に摺動する際に、一方向に回転させることにより、エンジンバルブ１の傘部１０および軸部２０に滴り落ちてきたエンジンオイルが、凹溝９０に沿って上方（エンジンバルブ１における傘部１０が形成されていない一端側）へ流れる。よって、未燃焼ガス等の煤が付着し得るエンジンバルブ１の傘裏面１１および軸部露出面２２のエンジンオイルがなくなるので、バルブデポジットは形成されない。
【００８７】
本実施例では、エンジンバルブ１に螺旋状の凹部を機械加工により形成し、その上に伝熱コートとして銅被膜３０およびトップコートとしてセラミック被膜４０を均一に皮膜処理することにより、エンジンバルブ１に凹溝９０を形成した。
【００８８】
もちろん、凹溝９０の形成については本実施例に限定されない。例えば、電解または無電解のエッチング、レーザ加工などによって凹溝９０を形成しても良い。また、エンジンバルブ１に螺旋状の凹部を有する伝熱コートを形成し、伝熱コートの表面にトップコートを均一に皮膜処理することにより凹溝９０を形成しても良く、エンジンバルブ１に伝熱コートを均一に皮膜処理し、伝熱コートの表面に螺旋状の凹部を有するトップコートを形成することにより凹溝９０を形成しても良い。
【００８９】
次に、本発明の実施例４に係るエンジンバルブ１の作用について、図１、図２および図６を参照して説明する。
【００９０】
燃焼室における燃焼熱は、エンジンバルブ１の傘部１０および軸部２０へと伝えられる。ここで、エンジンバルブ１に施した熱伝導率の高い銅被膜３０によって、燃焼室からの燃焼熱は傘裏面１１および軸部露出面２２へ効率的に伝えられる。
【００９１】
また、エンジンバルブ１の伝熱部である銅被膜３０は、セラミック被膜４０に覆われ、エンジンバルブ１周囲の吸気口を流れる空気流に晒されることはない。エンジンバルブ１に施した断熱性の高いセラミック被膜４０は、エンジンバルブ１の伝熱部である銅被膜３０の熱を吸収せず、エンジンバルブ１周囲の吸気口を流れる空気流によって冷却されない。よって、銅被膜３０による伝熱効果を向上させることができる。
【００９２】
以上によりエンジンバルブ１の傘裏面１１および軸部露出面２２は効率的に高温状態となる。傘裏面１１および軸部露出面２２に付着したエンジンオイル等の油分は３５０℃以上に熱せられて焼尽する。よって、バルブデポジットの原因である高粘度のエンジンオイルが存在しないので、未燃焼ガス等の煤が傘裏面１１および軸部露出面２２に付着したとしてもバルブデポジットが形成されることはない。
【００９３】
また、伝熱コートおよびトップコートが皮膜処理された所定範囲Ａに、エンジンバルブ１の軸部２０に軸方向へ延びるように螺旋状の凹溝９０を形成しているので、伝熱コートおよびトップコートが皮膜処理された所定範囲Ａにおけるエンジンオイルを除去することができる。よって、エンジンバルブ１が軸方向に摺動する際に、一方向に回転させることにより、エンジンバルブ１の傘部１０および軸部２０に滴り落ちてきたエンジンオイルが、凹溝９０に沿って上方（エンジンバルブ１における傘部１０が形成されていない一端側）へ流れる。よって、未燃焼ガス等の煤が付着し得るエンジンバルブ１の傘裏面１１および軸部露出面２２のエンジンオイルがなくなるので、バルブデポジットは形成されない。
【００９４】
もちろん、本発明に係るエンジンバルブ１は、本実施例のガソリン直噴エンジンの吸気弁に限定されず、その他の内燃機関における吸気弁または排気弁に採用しても良い。
【符号の説明】
【００９５】
１     エンジンバルブ
２     バルブガイド
１０   傘部
１１   傘部の傘裏面
１２   傘部の傘表面
１３   傘部のバルブフェース
２０   軸部
２１   軸部の段差部（カーボンカッタ部）
２２   軸部の軸部露出面
２３   軸部の軸部露出面以外の面
３０   銅被膜
４０   セラミック被膜
４１   ニッケル被膜
５０   凹凸形状
６０   油滴
７０   空気層
８０   突起部
９０   凹溝
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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