(57)【要約】【課題】エンジンバルブからバルブシートへの熱移動を促進し、燃焼室におけるノッキングを抑制する。【解決手段】エンジンバルブの傘部は、内燃機関の燃焼室に面する主面と、バルブシートと接触する弁フェースとを有する。エンジンバルブの軸部は、エンジンバルブの移動方向に沿って延びる部分である。首部は、傘部と軸部との間の部分である。軸部の材料は、耐熱鋼である。傘部の材料は、耐熱鋼よりも熱伝導率が高い高λ材料（アルミニウム、アルミニウム合金、タングステン鋼、クロム鋼、低クロム鋼、低炭素鋼等）である。【選択図】図２
2018127955.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関用のエンジンバルブであって、
前記内燃機関の燃焼室に面する主面と、バルブシートと接触する弁フェースとを有する傘部と、
前記エンジンバルブの移動方向に沿って延びる軸部と、
前記傘部と前記軸部との間の首部と
を含み、
前記軸部の材料は、耐熱鋼であり、
前記傘部の材料は、アルミニウムあるいはアルミニウム合金である
エンジンバルブ。
【請求項２】
内燃機関用のエンジンバルブであって、
前記内燃機関の燃焼室に面する主面と、バルブシートと接触する弁フェースとを有する傘部と、
前記エンジンバルブの移動方向に沿って延びる軸部と、
前記傘部と前記軸部との間の首部と
を含み、
前記軸部の材料は、耐熱鋼であり、
前記傘部の材料は、タングステン鋼、クロム鋼、低クロム鋼、及び低炭素鋼のいずれかである
エンジンバルブ。
【請求項３】
内燃機関用のエンジンバルブであって、
前記内燃機関の燃焼室に面する主面と、バルブシートと接触する弁フェースとを有する傘部と、
前記エンジンバルブの移動方向に沿って延びる軸部と、
前記傘部と前記軸部との間の首部と
を含み、
前記軸部の材料は、耐熱鋼であり、
１００℃における前記傘部の材料の熱伝導率の逆数は、０．０１（ｍ・Ｋ／Ｗ）以上０．０４（ｍ・Ｋ／Ｗ）以下の範囲にある
エンジンバルブ。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか一項に記載のエンジンバルブであって、
前記傘部の前記材料で形成された部分は第１材料部であり、
前記軸部の前記材料で形成された部分は第２材料部であり、
前記第１材料部と前記第２材料部との間の接合面は、前記傘部と前記首部との間の境界に位置している
エンジンバルブ。
【請求項５】
請求項１乃至３のいずれか一項に記載のエンジンバルブであって、
前記傘部の前記材料で形成された部分は第１材料部であり、
前記軸部の前記材料で形成された部分は第２材料部であり、
前記第１材料部と前記第２材料部との間の接合面は、前記首部の途中に位置している
エンジンバルブ。
【請求項６】
請求項１乃至３のいずれか一項に記載のエンジンバルブであって、
前記傘部の前記材料で形成された部分は第１材料部であり、
前記軸部の前記材料で形成された部分は第２材料部であり、
前記第１材料部と前記第２材料部との間の接合面は、前記首部と前記軸部との間の境界に位置している
エンジンバルブ。
【請求項７】
請求項６に記載のエンジンバルブであって、
前記接合面に隣接する前記軸部内に中空部が存在する
エンジンバルブ。
【請求項８】
請求項６に記載のエンジンバルブであって、
前記接合面に隣接する前記軸部内に断熱材が存在する
エンジンバルブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関用のエンジンバルブに関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関用のエンジンバルブ（吸気バルブあるいは排気バルブ）の材料に関する先行技術文献として、次のものが知られている。
【０００３】
特許文献１は、チタン金属系のエンジンバルブを開示している。より詳細には、エンジンバルブ本体は、Ｔｉ−Ａｌの金属間化合物で形成されている。エンジンバルブの軸端部はカムと接触するが、その軸端部は、ＳＵＨ３、ＳＵＨ１１等の耐熱鋼で形成されている。
【０００４】
特許文献２は、吸気バルブを開示している。その吸気バルブの本体は、アルミニウム合金で形成されている。吸気バルブの傘部の弁フェースはバルブシートと接触するが、その弁フェースの表層部には、熱硬化層が形成されている。更に、熱硬化層の下には、強化元素（Ｔｉ，Ｃｒ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ｃｏのいずれか）を含む合金層が形成されている。
【０００５】
特許文献３は、吸気バルブを開示している。その吸気バルブの骨格部及び軸部は、ＳＵＨ３、ＳＵＨ１１等の鉄系材料で形成されている。その骨格部に含まれるリング部が、バルブシートと接触する。また、骨格部の周りの部分は、アルミニウム合金で形成されている。
【０００６】
特許文献４は、排気バルブを開示している。その排気バルブの傘部は、ＳＵＨ１、ＳＵＨ３等の耐熱鋼で形成されている。また、その排気バルブの軸部は、チタニウム又はチタニウム合金で形成されている。更に、軸部のほぼ全面から傘部の一部に跨って、金属モリブデン溶射層が形成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平８−１４４７２２号公報
【特許文献２】特開平１１−６２５２５号公報
【特許文献３】特開２０１２−１６２９９９号公報
【特許文献４】特開昭６２−４１９０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本願発明者は、次の点に着目した。すなわち、エンジンバルブの温度が上がると、燃焼室においてノッキングが発生しやすくなる。ノッキングを抑えるためには、エンジンバルブの温度を下げることが有効である。そして、エンジンバルブの温度を下げるためには、エンジンバルブからバルブシートになるべく多くの熱を逃がすことが有効である。しかしながら、上記の先行技術では、エンジンバルブからバルブシートへの熱移動が十分ではない。エンジンバルブからバルブシートへの熱移動には、まだ改善の余地がある。
【０００９】
本発明の１つの目的は、エンジンバルブからバルブシートへの熱移動を促進することができる技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の１つの観点において、内燃機関用のエンジンバルブが提供される。
当該エンジンバルブは、
内燃機関の燃焼室に面する主面と、バルブシートと接触する弁フェースとを有する傘部と、
エンジンバルブの移動方向に沿って延びる軸部と、
傘部と軸部との間の首部と
を含む。
軸部の材料は、耐熱鋼である。
傘部の材料は、アルミニウムあるいはアルミニウム合金である。
【００１１】
本発明の他の観点において、内燃機関用のエンジンバルブが提供される。
当該エンジンバルブは、
内燃機関の燃焼室に面する主面と、バルブシートと接触する弁フェースとを有する傘部と、
エンジンバルブの移動方向に沿って延びる軸部と、
傘部と軸部との間の首部と
を含む。
軸部の材料は、耐熱鋼である。
傘部の材料は、タングステン鋼、クロム鋼、低クロム鋼、及び低炭素鋼のいずれかである。
【００１２】
本発明の更に他の観点において、内燃機関用のエンジンバルブが提供される。
当該エンジンバルブは、
内燃機関の燃焼室に面する主面と、バルブシートと接触する弁フェースとを有する傘部と、
エンジンバルブの移動方向に沿って延びる軸部と、
傘部と軸部との間の首部と
を含む。
軸部の材料は、耐熱鋼である。
１００℃における傘部の材料の熱伝導率λの逆数は、０．０１（ｍ・Ｋ／Ｗ）以上０．０４（ｍ・Ｋ／Ｗ）以下の範囲にある。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、エンジンバルブの軸部は耐熱鋼で形成され、傘部は耐熱鋼よりも熱伝導率λが高い高λ材料（アルミニウム、アルミニウム合金、タングステン鋼、クロム鋼、低クロム鋼、低炭素鋼、等）で形成される。言い換えれば、軸部の熱伝導率λは、傘部の熱伝導率λよりも低い。従って、傘部から軸部の方に熱が伝わりにくく、結果として、弁フェースを通したバルブシートへの熱移動が促進される。これにより、エンジンバルブの温度が効果的に下がる。エンジンバルブの温度が下がることによって、燃焼室の温度が下がり、ノッキングが抑制される。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施の形態に係る内燃機関の構成を概略的に示す断面図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る内燃機関の吸気バルブの構造を説明するための模式図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る吸気バルブによる効果を説明するための概念図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る吸気バルブによる効果を説明するためのグラフ図である。
【図５】本発明の実施の形態に係る吸気バルブによる効果を説明するための概念図である。
【図６】本発明の実施の形態に係る吸気バルブによる効果を説明するためのグラフ図である。
【図７】本発明の実施の形態に係る吸気バルブによる効果を説明するためのグラフ図である。
【図８】本発明の実施の形態に係る吸気バルブにおける第１材料の第１の例を示す図である。
【図９】本発明の実施の形態に係る吸気バルブによる効果を説明するためのグラフ図である。
【図１０】本発明の実施の形態に係る吸気バルブにおける第１材料の第２の例を示す図である。
【図１１】様々な材料の引張り強さを示すグラフ図である。
【図１２】本発明の実施の形態に係る吸気バルブの構造の一例を示す模式図である。
【図１３】本発明の実施の形態に係る吸気バルブの構造の他の例を示す模式図である。
【図１４】本発明の実施の形態に係る吸気バルブの構造の更に他の例を示す模式図である。
【図１５】図１４で示された吸気バルブの構造の変形例を示す模式図である。
【図１６】図１４で示された吸気バルブの構造の他の変形例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
添付図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。
【００１６】
１．概要
図１は、本発明の実施の形態に係る内燃機関の構成を概略的に示す断面図である。内燃機関は、燃焼室１を有している。吸気ポート２は、燃焼室１に吸気ガスを供給するために設けられている。より詳細には、吸気ポート２は、シリンダヘッド３内に形成されており、且つ、吸気開口部４において燃焼室１につながっている。
【００１７】
吸気バルブ１０は、燃焼室１と吸気ポート２との間の連通を制御するために用いられるエンジンバルブである。より詳細には、吸気バルブ１０は、図１に示される軸線Ｃに沿って往復移動することによって開閉する。吸気バルブ１０が開いたとき、燃焼室１と吸気ポート２との間が連通し、吸気ガスが吸気ポート２から燃焼室１内に導入される。一方、吸気バルブ１０が閉じたとき、吸気バルブ１０によって吸気開口部４が覆われ、燃焼室１と吸気ポート２との間の連通が遮断される。
【００１８】
吸気開口部４の周囲のシリンダヘッド３には、バルブシート５が設けられている。吸気バルブ１０が閉じたとき、吸気バルブ１０の一部がこのバルブシート５と接触することにより、吸気開口部４が覆われる。
【００１９】
更に、シリンダヘッド３の内部には、シリンダヘッド３を冷却するための冷却通路６（ウォータージャケット）が形成されている。図１に示されるように、冷却通路６は、バルブシート５を効率的に冷却できるように、バルブシート５の周りにも配置されている。
【００２０】
図２は、本実施の形態に係る吸気バルブ１０の構造を説明するための模式図である。吸気バルブ１０は、傘部１１、首部１２、及び軸部１３を含んでいる。
【００２１】
傘部１１は、吸気バルブ１０のうち最も燃焼室１側に位置する部分である。つまり、傘部１１は、燃焼室１に面する主面１１Ｓを有している。主面１１Ｓは、吸気バルブ１０の移動方向（軸線Ｃ）と直交している。また、傘部１１は、吸気開口部４を覆うことができる程度に広がるように形成されている。吸気バルブ１０が閉じたとき、傘部１１が上記のバルブシート５と接触することにより、吸気開口部４が覆われる。バルブシート５と接触する傘部１１の表面は、以下「弁フェース１１Ｆ」と呼ばれる。図２に示されるように、傘部１１の周縁部はテーパー状に形成されており、そのテーパー形状の斜面が弁フェース１１Ｆに相当する。
【００２２】
軸部１３は、吸気バルブ１０の移動方向（軸線Ｃ）に沿って延びる棒状の部分であり、「ステム」とも呼ばれる。首部１２は、傘部１１と軸部１３との間の部分である。図２に示される例では、首部１２の側面は、傘部１１の弁フェース１１Ｆと軸部１３の側面との間をつなぐように湾曲している。
【００２３】
図２において、傘部１１と首部１２との間の境界は“ＢＤ１”で示され、首部１２と軸部１３との間の境界は“ＢＤ２”で示されている。但し、境界ＢＤ１及び境界ＢＤ２は、便宜的なものであり、必ずしも物理的な境界を意味しているわけではない。すなわち、傘部１１と首部１２は、別材料で形成されている必要は必ずしもなく、また、別部材である必要も必ずしもない。同様に、首部１２と軸部１３は、別材料で形成されている必要は必ずしもなく、また、別部材である必要も必ずしもない。
【００２４】
本実施の形態に係る吸気バルブ１０は、材料の観点から２つの部分に区分される。１つ目は、第１材料で形成された第１材料部２１である。２つ目は、第１材料とは異なる第２材料で形成された第２材料部２２である。第１材料部２１と第２材料部２２とは、接合面２３において接合されている。
【００２５】
より詳細には、第１材料部２１は、少なくとも傘部１１の全体を含んでいる。一方、第２材料部２２は、少なくとも軸部１３を含んでいる。首部１２は、第１材料部２１に属していてもよいし、第２材料部２２に属していてもよい。あるいは、首部１２の一部が第１材料部２１に属し、首部１２の残りが第２材料部２２に属していてもよい。すなわち、第１材料部２１と第２材料部２２との間の接合面２３は、境界ＢＤ１、首部１２の途中、あるいは境界ＢＤ２のいずれに位置していてもよい。
【００２６】
本実施の形態によれば、軸部１３の材料である第２材料は、高温強度及び耐磨耗性の観点から優れた「耐熱鋼」である。第２材料としては、ＳＵＨ３、ＳＵＨ１、ＳＵＨ１１等が例示される。一方、傘部１１の材料である第１材料は、第２材料よりも熱伝導率λが高い「高λ材料」である。第１材料（高λ材料）としては、アルミニウム、アルミニウム合金、タングステン鋼、クロム鋼、低クロム鋼、低炭素鋼等が例示される。
【００２７】
図３は、本実施の形態に係る吸気バルブ１０による効果を説明するための概念図である。燃焼室１から吸気バルブ１０には、主に傘部１１の主面１１Ｓを通して熱が流入する。吸気バルブ１０に流入した熱の一部は、傘部１１の弁フェース１１Ｆを通してバルブシート５に抜けていく。傘部１１からバルブシート５への熱流は、図３において“ｑ１”で示されている。また、吸気バルブ１０に流入した熱の一部は、首部１２を通して軸部１３の方に伝わっていく。傘部１１から軸部１３の方への熱流は、図３において“ｑ２”で示されている。
【００２８】
吸気バルブ１０の温度を下げるには、吸気バルブ１０に流入した熱を吸気バルブ１０の外に逃がすことが必要である。そのためには、弁フェース１１Ｆを通してバルブシート５になるべく多くの熱を逃がすことが有効である。言い換えれば、傘部１１からバルブシート５への熱流ｑ１をなるべく増やすことが有効である。熱流ｑ１を増やすためには、軸部１３の方への熱流ｑ２を減らせばよい。
【００２９】
上述の通り、本実施の形態によれば、軸部１３は耐熱鋼で形成されており、傘部１１は耐熱鋼よりも熱伝導率λが高い高λ材料で形成されている。言い換えれば、軸部１３の熱伝導率λは、傘部１１の熱伝導率λよりも低い。従って、傘部１１から軸部１３の方に熱が伝わりにくく、結果として、弁フェース１１Ｆを通したバルブシート５への熱移動が促進される。つまり、軸部１３の方への熱流ｑ２が抑制され、一方、傘部１１からバルブシート５への熱流ｑ１が促進される。これにより、吸気バルブ１０の温度が効果的に下がる。吸気バルブ１０の温度が下がることによって、燃焼室１の温度が下がり、ノッキングが抑制される。
【００３０】
また、吸気バルブ１０の中でも特に首部１２の温度は、首部１２の周りの吸気ポート２（図１参照）中の吸気ガスの温度に影響を与える。本実施の形態によれば、傘部１１からバルブシート５への熱流ｑ１が増え、軸部１３の方への熱流ｑ２が抑えられるため、首部１２の温度が下がる。首部１２の温度が下がると、首部１２の周りの吸気ポート２中の吸気ガスの温度も下がる。燃焼室１に供給される吸気ガスの温度が下がるため、ノッキングが更に抑制される。
【００３１】
尚、本実施の形態に係るバルブ構造の適用先は、吸気バルブ１０に限られない。本実施の形態に係るバルブ構造は、内燃機関の排気バルブ（図示されない）に適用されてもよい。排気バルブは、燃焼室１と排気ポートとの間の連通を制御するために用いられるエンジンバルブである。排気バルブの温度が下がることによって、燃焼室１の温度が下がり、ノッキングが抑制される。
【００３２】
２．第１材料（高λ材料）の様々な例
２−１．第１の例
第１の例において、傘部１１を構成する第１材料は、アルミニウムあるいはアルミニウム合金である。以下、第１の例による効果を説明する。
【００３３】
図４は、吸気バルブ１０及びその周辺における温度分布を示すグラフ図である。縦軸は温度を表しており、横軸は温度の測定位置（Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、Ａ１、Ａ２）を表している。それぞれの位置（Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、Ａ１、Ａ２）は、図５に示されている。位置Ｂ１は、傘部１１の主面１１Ｓ上の位置である。位置Ｂ２は、傘部１１の裏側の湾曲部、つまり、首部１２の湾曲部上の位置である。位置Ｂ３は、首部１２がはじまる位置であり、傘部１１の弁フェース１１Ｆからわずかに離れた位置である。位置Ａ１は、バルブシート５と冷却通路６との間の位置である。位置Ａ２は、バルブシート５の周りの冷却通路６内の位置である。
【００３４】
図４中の「アルミニウム弁」で示される線は、本実施の形態に係る吸気バルブ１０の場合の温度分布を表している。本実施の形態による効果を説明するために、比較例も考える。比較例では、第１材料も第２材料も共にＳＵＨ３（耐熱鋼）であるとする。図４中の「耐熱鋼弁」で示される線は、この比較例の場合の温度分布を表している。
【００３５】
図４から明らかなように、本実施の形態に係る吸気バルブ１０の温度は、比較例の場合の温度よりも有意に低くなっている。特に、位置Ｂ２における温度の低下に着目されたい。位置Ｂ２は、主面１１Ｓと弁フェース１１Ｆとの間ではなく、主面１１Ｓと軸部１３との間にある（図５参照）。よって、位置Ｂ２における温度の低下は、軸部１３の温度の低下、すなわち、軸部１３への熱流ｑ２（図３参照）の減少を意味している。軸部１３への熱流ｑ２が減少し、傘部１１からバルブシート５への熱流ｑ１が促進されるため、吸気バルブ１０の温度が効果的に低下する。そして、吸気バルブ１０の温度が下がることによって、ノッキングが抑制される。
【００３６】
尚、図４には、位置Ａ２（バルブシート５の周りの冷却通路６）における冷却水温度に対するバルブ温度分布の依存性も示されている。位置Ａ２における冷却水温度が８０℃から４５℃に低下すると、冷却効果の増大により、バルブシート５及び吸気バルブ１０の温度は更に低下する。
【００３７】
図６は、本実施の形態及び比較例の場合の位置Ｂ２における温度の計算結果を示している。横軸は、熱伝導率λを表している。縦軸は、位置Ｂ２における温度（以下「Ｂ２温度」と呼ばれる）を表している。本実施の形態の場合の第１材料として、熱伝導率λが２３６［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］である純アルミと、熱伝導率λが１１０［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］であるジュラルミンの２種類を考える。比較例の場合のＳＵＨ３の熱伝導率λは、２０［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］である。尚、各々の熱伝導率λの値は、１００℃における値である。以下の説明においても、特に断りの無い限り、熱伝導率λの値は１００℃における値である。
【００３８】
図６に示されるように、第１材料が純アルミの場合のＢ２温度は、比較例の場合より７８℃も低い。第１材料がジュラルミンの場合であっても、Ｂ２温度は、比較例の場合より６６℃低い。このように、第１の例に係る第１材料によって、Ｂ２温度は顕著に低下する。また、高価な純アルミではなく、ジュラルミンを用いる場合であっても、十分な温度低下効果が得られることが分かる。
【００３９】
図７も、本実施の形態及び比較例の場合のＢ２温度の計算結果を示している。横軸は熱伝導率λの逆数（１／λ）を表し、縦軸はＢ２温度を表している。比較例の場合のＳＵＨ３の１／λは、０．０５［ｍ・Ｋ／Ｗ］である。一方、本実施の形態の場合の純アルミ及びジュラルミンの１／λは、共に０．０１［ｍ・Ｋ／Ｗ］未満である。図７に示されるように、１／λが小さくなるにつれて、Ｂ２温度がより低くなる、つまり、温度低下効果がより強くなる。
【００４０】
尚、図７には、放出割合も示されている。放出割合は、吸気バルブ１０からの熱放射の量を反映している。より詳細には、既出の図３を参照して、吸気バルブ１０に流入した熱は、上記の熱流ｑ１、ｑ２だけでなく、吸気バルブ１０からの熱放射によっても消費される。放出割合とは、熱流ｑ１、ｑ２以外の熱放射による放射熱量の総熱量に対する割合である。放出割合は、吸気バルブ１０の温度の関数であり、吸気バルブ１０の温度が高くなるにつれて高くなる。従って、図７に示されるように、１／λが大きくなるに従って、放出割合も増加する。
【００４１】
図８は、第１の例に係る第１材料（アルミニウムあるいはアルミニウム合金）の具体例とそれぞれの１／λを示している。第１の例に係る第１材料は、純アルミ、ジュラルミン、超ジュラルミン、及び超々ジュラルミンを含む。いずれの場合であっても、１／λは、０．０１［ｍ・Ｋ／Ｗ］未満である。
【００４２】
以上に説明されたように、第１の例によれば、比較例の場合よりもＢ２温度が顕著に低下する。Ｂ２温度の低下は、軸部１３の温度の低下、及び、傘部１１からバルブシート５への熱移動の増加を意味する。従って、ノッキングが効果的に抑制される。
【００４３】
２−２．第２の例
図９は、既出の図７と同じフォーマットのグラフ図である。上述の第１の例では、第１材料はアルミニウムあるいはアルミニウム合金であり、１／λは０．０１［ｍ・Ｋ／Ｗ］未満であった。第２の例では、第１の例とは異なる１／λの範囲、つまり、図９中の範囲ＲＥについて考える。
【００４４】
より詳細には、範囲ＲＥの下限及び上限は、それぞれ、０．０１［ｍ・Ｋ／Ｗ］及び０．０４［ｍ・Ｋ／Ｗ］である。この範囲ＲＥの上限である０．０４［ｍ・Ｋ／Ｗ］は、比較例（ＳＵＨ３）の場合の０．０５［ｍ・Ｋ／Ｗ］よりも小さい。上述の通り、また、図９に示されるように、１／λが小さくなるにつれて、Ｂ２温度がより低くなる、つまり、温度低下効果がより強くなる。よって、１／λが範囲ＲＥにある第２の例でも、比較例の場合との比較において温度低下効果は得られる。すなわち、範囲ＲＥも有効である。
【００４５】
図１０は、第２の例に係る第１材料の具体例を示している。第２の例に係る第１材料としては、タングステン鋼、クロム鋼（ＳＣｒ１５）、低クロム鋼（ＳＣｒＬ１５）、及び低炭素鋼（Ｓ１５）が挙げられる。各材料の１／λは、上述の範囲ＲＥにある。尚、図１０中の熱伝導率λ及び１／λの値は、いずれも１００℃における値である。
【００４６】
図１１は、様々な材料の引張り強さ（tensile strength）を示すグラフ図である。縦軸は引張り強さを表し、横軸は１／λを示している。図１１に示されるように、１／λが小さくなるにつれ、つまり、熱伝導率λが高くなるにつれ、引張り強さが小さくなる。特に、１／λが０．０１［ｍ・Ｋ／Ｗ］未満になると、引張り強さが急激に低下する。従って、１／λが０．０１［ｍ・Ｋ／Ｗ］以上である範囲ＲＥは、引張り強さの観点からも好適であると言える。
【００４７】
以上に説明されたように、第２の例によれば、比較例の場合よりもＢ２温度が低下する。すなわち、第２の例によっても、傘部１１からバルブシート５への熱移動が促進されるため、ノッキング抑制の効果が得られる。
【００４８】
更に、第２の例によれば、次のような効果も得られる。すなわち、第２の例に係る鋼系材料（タングステン鋼、クロム鋼、低クロム鋼、低炭素鋼）は、第１の例に係る材料（アルミニウム、アルミニウム合金）よりも、強度、引張り強さ、耐磨耗性等の観点で優れている。従って、第１の例の場合よりも、吸気バルブ１０の耐久性が向上し、また、弁フェース１１Ｆの磨耗も抑制される。また、第２の例に係る鋼系材料は、コストの面でも、第１の例より有利である。
【００４９】
２−３．特許文献１〜特許文献４との対比
以下、上述の特許文献１〜特許文献４の場合のバルブ構造について議論する。
【００５０】
特許文献１（特開平８−１４４７２２号公報）では、エンジンバルブ本体は、Ｔｉ−Ａｌの金属間化合物で形成されている。この金属間化合物によって強度は確保されるが、バルブシートへの熱移動が促進されるわけではない。
【００５１】
特許文献２（特開平１１−６２５２５号公報）では、吸気バルブの本体はアルミニウム合金で形成されているが、弁フェースには熱硬化層が形成されている。更に、熱硬化層の下には、強化元素を含む合金層が形成されている。これら熱硬化層及び合金層の熱伝導率λは、アルミニウム合金（吸気バルブ本体）の熱伝導率λよりも低い。つまり、熱硬化層及び合金層は、バルブシートへの熱移動を妨げるように働いてしまう。その一方で、吸気バルブの軸部はアルミニウム合金で形成されており、熱伝導率λが高い。よって、吸気バルブに流入した熱は、弁フェースではなく、むしろ軸部の方に流れていく。すなわち、特許文献２の場合、バルブシートへの熱移動ではなく、軸部への熱移動が促進される。これは、本実施の形態における熱移動の傾向とは正反対である。
【００５２】
特許文献３（特開２０１２−１６２９９９号公報）及び特許文献４（特開昭６２−４１９０８号公報）では、バルブシートと接触する弁フェースがＳＵＨ３等の耐熱鋼で形成されている。これは、上述の比較例と同じである。
【００５３】
３．接合面の位置に関する様々な例
以下、第１材料部２１と第２材料部２２との間の接合面２３の位置に関する様々な例を説明する。
【００５４】
図１２は、本実施の形態に係る吸気バルブ１０の構造の一例を示す模式図である。図１２に示される例では、接合面２３は、傘部１１と首部１２との間の境界ＢＤ１に位置している。つまり、傘部１１は、第１材料で形成され、首部１２と軸部１３が、第２材料（耐熱鋼）で形成されている。ここで、吸気バルブ１０に係る応力を考える。図１２に示されるように、応力が最大となる最大応力部ＳＭは、首部１２の途中の湾曲部に存在する。その首部１２の材料が高強度の耐熱鋼であるため、最大応力部ＳＭも高強度の耐熱鋼内に位置することになる。このことは、吸気バルブ１０の耐久性の観点から好ましい。
【００５５】
図１３は、本実施の形態に係る吸気バルブ１０の構造の他の例を示す模式図である。図１３に示される例では、接合面２３は、首部１２の途中に位置している。より詳細には、接合面２３の位置は、最大応力部ＳＭの位置と一致している。よって、最大応力部ＳＭの位置での強度を、接合によって強化することができる。このことは、吸気バルブ１０の耐久性の観点から好ましい。
【００５６】
図１４は、本実施の形態に係る吸気バルブ１０の構造の更に他の例を示す模式図である。図１４に示される例では、接合面２３は、首部１２と軸部１３との間の境界ＢＤ２に位置している。図１４に示される構造であっても、軸部１３への熱流ｑ２の抑制、軸部１３の温度の低下といった効果は得られる。
【００５７】
図１５は、図１４で示された吸気バルブ１０の構造の変形例を示している。図１５に示される変形例では、接合面２３に隣接する軸部１３内に中空部３０が形成されている。このような中空部３０の存在により、軸部１３への熱流ｑ２が更に抑制され、結果として、バルブシート５への熱移動が更に促進される。
【００５８】
図１６は、図１４で示された吸気バルブ１０の構造の他の変形例を示している。図１５で示された場合と同じく、接合面２３に隣接する軸部１３内に中空部３０が形成されている。更に、その中空部３０には断熱材３１が充填されている。このような中空部３０及び断熱材３１の存在により、軸部１３への熱流ｑ２が更に抑制され、結果として、バルブシート５への熱移動が更に促進される。
【符号の説明】
【００５９】
１    燃焼室
２    吸気ポート
３    シリンダヘッド
４    吸気開口部
５    バルブシート
６    冷却通路
１０    吸気バルブ（エンジンバルブ）
１１    傘部
１１Ｓ  主面
１１Ｆ  弁フェース
１２    首部
１３    軸部
２１    第１材料部
２２    第２材料部
２３    接合面
３０    中空部
３１    断熱材
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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