(57)【要約】【課題】吸入空気量を向上させることができる吸気バルブと、これを備えた内燃機関及び輸送機器を提供する。【解決手段】吸気バルブ４３の傘部５３は、周縁部７１に形成されているバルブフェース５５と、周縁部７１であって、バルブフェース５５の内側近傍に配置されている単一の環状の周縁溝部７３と、を有する。傘部５３の表面に沿う吸入空気（気流Ｇ１）が周縁部７１に到達すると、その一部（気流Ｇ１）のみが周縁溝部７３に流入し、その他（気流Ｇ２）は周縁溝部７３の上方をそのまま通過する。周縁溝部７３に流入した吸入空気（気流Ｇ１）は乱流となるので、傘部５３の周縁部７１を巻くようにして傘部５３の周縁部７１の下方に進み、燃焼室Ａに吸入される吸入空気量が増大する。また、吸入空気の一部のみが周縁溝部７３に流入するため、吸気ポートＢから燃焼室Ａに流れる吸入空気の流動抵抗を抑制することができる。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼室と連通する吸気ポートに設けられる吸気バルブであって、
傘部と、
前記傘部の頂部に一端が連結し、他端が上方に延びるバルブステムと、
を備え、
前記傘部は、
前記傘部の周縁部に形成されているバルブフェースと、
前記周縁部であって、前記バルブフェースの内側近傍に配置されている単一の環状の周縁溝部と、
を有する吸気バルブ。
【請求項２】
請求項１に記載の吸気バルブにおいて、
平面視において、前記バルブフェースと前記周縁溝部との間隔距離は、０．５ｍｍ以上で、かつ、１．１ｍｍ以下である吸気バルブ。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の吸気バルブにおいて、
平面視において、前記周縁溝部の幅は、前記バルブフェースの幅の同等、または、同等以下である吸気バルブ。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載の吸気バルブにおいて、
前記傘部は、前記頂部から前記周縁溝部にわたって径方向外方に向かって下向きになめらかに傾斜している中央面部を有し、
前記周縁溝部は、前記中央面部に対して下方に窪んでいる吸気バルブ。
【請求項５】
請求項４に記載の吸気バルブにおいて、
前記周縁溝部の深さは、０．５ｍｍ以上で、かつ、０．７ｍｍ以下である吸気バルブ。
【請求項６】
請求項４または請求項５に記載の吸気バルブにおいて、
前記周縁溝部の断面形状は略Ｖの字状である吸気バルブ。
【請求項７】
請求項４から請求項６のいずれかに記載の吸気バルブにおいて、
前記傘部の周縁部は、前記中央面部の延長線より上方に突出していない吸気バルブ。
【請求項８】
請求項４から請求項７のいずれかに記載の吸気バルブにおいて、
前記周縁溝部は、前記中央面部と接合する内側内壁部を有し、
前記中央面部に対して前記内側内壁部が径方向外方に向かって下向きに傾斜している角度は、１５度以上であって、かつ、３０度以下である吸気バルブ。
【請求項９】
請求項８に記載の吸気バルブにおいて、
前記内側内壁部と前記中央面部とが接合する内側接合部の曲率半径は、０．３ｍｍ以下である吸気バルブ。
【請求項１０】
請求項８または請求項９に記載の吸気バルブにおいて、
前記傘部は、前記周縁溝部と前記バルブフェースとの間に形成されている環状の周縁面部を有し、
前記周縁溝部は、前記バルブフェースと接合する外側内壁部を有し、
前記周縁面部に対して前記外側内壁部が径方向内方に向かって下向きに傾斜している角度は、６０度以上であって、かつ、７５度以下である吸気バルブ。
【請求項１１】
請求項１０に記載の吸気バルブにおいて、
前記外側内壁部と前記周縁面部とが接合する外側接合部の曲率半径は、０．３ｍｍ以下である吸気バルブ。
【請求項１２】
請求項１０または請求項１１に記載の吸気バルブにおいて、
前記外側接合部は、前記中央面部の延長線上に位置している吸気バルブ。
【請求項１３】
請求項１から請求項１２のいずれかに記載の吸気バルブにおいて、
前記傘部の材質はチタンである吸気バルブ。
【請求項１４】
エンジン装置であって、
請求項１から請求項１３のいずれかに記載の吸気バルブと、
吸気ポートが形成されているシリンダヘッドと、
前記シリンダヘッドの下部に連結されるシリンダブロックと、
前記シリンダブロックの内部を往復移動可能に設けられ、前記吸気ポートと連通する燃焼室を前記シリンダヘッド及び前記シリンダブロックとともに形成するピストンと、
を備えるエンジン装置。
【請求項１５】
請求項１４に記載のエンジン装置を備えている輸送機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、吸気バルブと、これを備えた内燃機関及び輸送機器に係り、特に、吸入空気量を向上させる技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、吸気バルブはポペット型であり、基本的にバルブステムと傘部とを有している（例えば、特許文献１、２参照）。
【０００３】
特許文献１に記載の技術
特許文献１の技術は、吸気弁の傘部に燃料を衝突させて霧化を行う吸気装置において、燃料の濃度分布を一様にし、燃焼室における燃焼を改善することを目的とする。特許文献１では、傘部の裏面に略同心円状の複数の溝が形成された吸気バルブを開示している。この吸気バルブの傘部の裏面に対して、吸気管（inlet pipe）に設けられた燃料噴射弁が燃料を噴射する。燃料を含む混合気は複数の溝に沿って傘部の裏面の全周域に導かれた後、燃焼室に吸入される。このため、燃料が均一に分散されるので（すなわち、燃料の濃い部分や希薄な部分が形成されることがないので）、燃焼が改善される。
【０００４】
特許文献２に記載の技術
特許文献２の技術は、内燃機関の吸気行程で、吸気ポート（inlet port）から燃焼室に空気（混合気、及び、燃料が混合されていない空気自体を含む）が円滑に流入するようにして、内燃機関の充填効率を向上させることを目的とする。特許文献２では、傘部の頂部から周縁部にわたる略円錐形状の傾斜面を、バルブフェースに対して一段低く形成し、傾斜面とバルブフェースとの間に段差部（障壁部）を有する吸気バルブを開示している。この吸気バルブによれば、吸気バルブの傾斜面に沿って流れる吸入空気は段差部に衝突し、段差部の周りに渦が発生する。これにより、傘部の表面から吸入空気が剥離することが抑制される。この結果、吸気ポートから燃焼室に空気を円滑に吸入させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平５−３９７０６号公報
【特許文献２】特開２００８−８８９５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載の吸気バルブは吸入空気量を増加させることを目的としていない。特許文献２に記載の吸気バルブは、吸入空気量を増加させることを目的としている。しかしながら、特許文献２に記載の吸気バルブより吸入空気量をさらに増大させることができれば、より大きな動力を発生させることができる。
【０００７】
この発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、吸入空気量を向上させることができる吸気バルブと、これを備えた内燃機関及び輸送機器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明は、このような目的を達成するために、次のような構成をとる。
すなわち、本発明は、燃焼室と連通する吸気ポートに設けられる吸気バルブであって、傘部と、前記傘部の頂部に一端が連結し、他端が上方に延びるバルブステムと、を備え、前記傘部は、前記傘部の周縁部に形成されているバルブフェースと、前記周縁部であって、前記バルブフェースの内側近傍に配置されている単一の環状の周縁溝部と、を有する。
【０００９】
［作用・効果］本発明に係る吸気バルブによれば、傘部の頂部から周縁部にかけて傘部の表面に沿って吸入空気が流れる。なお、本明細書では、「吸入空気」は、「吸気ポートから燃焼室に吸入される空気」を意味するものとする。ここで、「空気」は、空気と燃料が混合された混合気、及び、燃料が混合されていない空気自体のいずれも含む意味である。傘部の表面に沿う吸入空気が周縁部に到達すると、その一部のみが周縁溝部に流入し、その他は周縁溝部の上方をそのまま通過する。周縁溝部に流入した吸入空気は、微小な渦が発生し、僅かに乱流となる。乱流となった吸入空気は、近傍のバルブフェースに乱流状態のまま至る。
【００１０】
このように、傘部の周縁部の表面を流れる吸入空気の一部が乱流状態となるので、吸入空気が傘部の周縁部から剥離しにくくなり、傘部の周縁部を巻くようにして傘部の周縁部の下方に進み易くなる。これにより、吸気バルブの燃焼室側の吸入空気の流路が拡大し、空気が吸気ポートから燃焼室に効率良く吸入される。この結果、燃焼室に吸入される吸入空気量が増大する。
【００１１】
また、傘部の表面に沿って流れる吸入空気の一部のみが周縁溝部に流入するため、傘部の表面に沿って流れるその他の吸入空気は周縁溝部によって流動抵抗を受けない。このため、吸入空気の流動抵抗を抑制することができる。また、周縁溝部はバルブフェースの内側近傍に配置されているので、発生させる乱流が微弱であっても傘部の周縁部に乱流状態の吸入空気を供給することができる。よって、周縁溝部に流入する吸入空気が受ける流動抵抗自体も低減することができる。
【００１２】
上述した発明において、平面視において、前記バルブフェースと前記周縁溝部との間隔距離は、０．５ｍｍ以上で、かつ、１．１ｍｍ以下であることが好ましい。このように傘部の周縁部に周縁溝部を配置することで、吸入空気量の増大を図ることができる。
【００１３】
上述した発明において、平面視において、前記周縁溝部の幅は、前記バルブフェースの幅の同等、または、同等以下であることが好ましい。このように、比較的幅が狭い周縁溝部を傘部の周縁部に配置することで、吸入空気が受ける流動抵抗を抑制することができる。
【００１４】
上述した発明において、前記傘部は、前記頂部から前記周縁溝部にわたって径方向外方に向かって下向きになめらかに傾斜している中央面部を有し、前記周縁溝部は、前記中央面部に対して下方に窪んでいることが好ましい。中央面部はなめらかな表面を有しているので、中央面部に沿って流れる吸入空気は円滑に流れる。また、周縁溝部は中央面部に対して窪んでいるので、中央面部に沿って流れる吸入空気の一部のみを適切に周縁溝部に流入させることができる。
【００１５】
上述した発明において、前記周縁溝部の深さは、０．５ｍｍ以上で、かつ、０．７ｍｍ以下であることが好ましい。周縁溝部に流入する吸入空気の流動抵抗を抑えつつ、適度な乱流を発生させることができる。
【００１６】
上述した発明において、前記周縁溝部の断面形状は略Ｖの字状であることが好ましい。
【００１７】
上述した発明において、前記傘部の周縁部は、前記中央面部の延長線より上方に突出していないことが好ましい。周縁溝部の上方を通過する吸入空気は、円滑に流れることができる。
【００１８】
上述した発明において、前記周縁溝部は、前記中央面部と接合する内側内壁部を有し、前記中央面部に対して前記内側内壁部が径方向外方に向かって下向きに傾斜している角度は、１５度以上であって、かつ、３０度以下であることが好ましい。周縁溝部に進入する吸入空気の方向変化を緩やかにすることができる。これにより、吸入空気が受ける流動抵抗を抑制することができる。
【００１９】
上述した発明において、前記内側内壁部と前記中央面部とが接合する内側接合部の曲率半径は、０．３ｍｍ以下であることが好ましい。曲率半径は０．３ｍｍ以下である内側接合部を吸入空気が通過すると、吸入空気は乱流になり易くなる。このように、乱流になり易い状態で吸入空気が周縁溝部に流入するので、周縁溝部の内部において効果的に吸入空気を乱流にすることができる。
【００２０】
上述した発明において、前記傘部は、前記周縁溝部と前記バルブフェースとの間に形成されている環状の周縁面部を有し、前記周縁溝部は、前記バルブフェースと接合する外側内壁部を有し、前記周縁面部に対して前記外側内壁部が径方向内方に向かって下向きに傾斜している角度は、６０度以上であって、かつ、７５度以下であることが好ましい。周縁溝部の内部に流れ込んだ吸入空気を、外側内壁部に好適に衝突させることができる。よって、周縁溝部において好適に乱流を発生させることができる。
【００２１】
上述した発明において、前記外側内壁部と前記周縁面部とが接合する外側接合部の曲率半径は、０．３ｍｍ以下であることが好ましい。曲率半径は０．３ｍｍ以下である外側接合部を吸入空気が通過すると、吸入空気は乱流の状態を保ち易くなる。このため、周縁溝部で乱流となった吸入空気は、乱流の状態のままバルブフェースに到達することができる。
【００２２】
上述した発明において、前記外側接合部は、前記中央面部の延長線上に位置していることが好ましい。周縁溝部の上方を通過した吸入空気が外側接合部に衝突することなく、円滑に流れることができる。
【００２３】
上述した発明において、前記傘部の材質はチタンであることが好ましい。高強度かつ軽量な傘部を実現できる。
【００２４】
また、本発明は、エンジン装置であって、請求項１から請求項１３のいずれかに記載の吸気バルブと、吸気ポートが形成されているシリンダヘッドと、前記シリンダヘッドの下部に連結されるシリンダブロックと、前記シリンダブロックの内部を往復移動可能に設けられ、前記吸気ポートと連通する燃焼室を前記シリンダヘッド及び前記シリンダブロックとともに形成するピストンと、を備える。
【００２５】
［作用・効果］本発明に係るエンジン装置によれば、吸気バルブは周縁溝部を有しているので、吸気ポートから燃焼室に効率良く空気を吸入させることができる。この結果、燃焼室への吸入空気量が増大し、エンジン装置はより大きな動力を発生することができる。
【００２６】
また、本発明は、請求項１４に記載のエンジン装置を備えている輸送機器である。
【００２７】
［作用・効果］本発明に係る輸送機器によれば、エンジン装置はより大きな動力を発生することができるので、高性能な輸送機器を実現することができる。
【００２８】
なお、本明細書は、次のような吸気バルブに係る発明も開示している。
（１）上述した発明に係る吸気バルブにおいて、前記中央面部と前記周縁溝部が接合する内側接合部より外周側の前記傘部の部位は、前記中央面部の延長線より上方に突出していない吸気バルブ。
【００２９】
前記（１）に記載の発明によれば、中央面部に沿って流れた吸入空気は、周縁部に至っても円滑に流れることができる。
【００３０】
（２）上述した発明に係る吸気バルブにおいて、前記中央面部の延長線は、断面視において前記中央面部と前記周縁溝部が接合する内側接合部における前記中央面部の接線である吸気バルブ。
【００３１】
前記（２）に記載の発明によれば、中央面部に沿う吸入空気の流れを妨げることを確実に回避することができる。
【００３２】
（３）上述した発明に係る吸気バルブにおいて、前記内側内壁部と前記中央面部とが接合する内側接合部はエッジが立っている吸気バルブ。
【００３３】
前記（３）に記載の発明によれば、エッジが立っている内側接合部を吸入空気が通過すると、吸入空気は乱流になり易くなる。このように、乱流になり易い状態で吸入空気が周縁溝部に流入するので、周縁溝部の内部において効果的に吸入空気を乱流にすることができる。
【００３４】
（４）上述した発明に係る吸気バルブにおいて、前記内側接合部の曲率半径は０．１ｍｍ以下である吸気バルブ。
【００３５】
前記（４）に記載の発明によれば、内側接合部を通過する吸入空気を、より効果的に乱流になり易い状態にすることができる。
【００３６】
（５）上述した発明に係る吸気バルブにおいて、前記内側内壁部と前記中央面部とが接合する内側接合部はシャープエッジである吸気バルブ。
【００３７】
前記（５）に記載の発明によれば、シャープエッジである内側接合部を吸入空気が通過すると、吸入空気は乱流になり易くなる。このように、乱流になり易い状態で吸入空気が周縁溝部に流入するので、周縁溝部の内部において効果的に吸入空気を乱流にすることができる。
【００３８】
（６）上述した発明に係る吸気バルブにおいて、断面視において前記外側内壁部と前記内側内壁部とのなす角度は、略９０度である吸気バルブ。
【００３９】
前記（６）に記載の発明によれば、周縁溝部の内部に流れ込んだ吸入空気を、外側内壁部に略直角に衝突させることができる。
【００４０】
（７）上述した発明に係る吸気バルブにおいて、前記外側内壁部の下部と前記内側内壁部の下部とはなめらかに連続している吸気バルブ。
【００４１】
前記（７）に記載の発明によれば、周縁溝部の内部で衝突した吸入空気を、スムーズに周縁溝部から流出させることができる。
【００４２】
（８）上述した発明に係る吸気バルブにおいて、前記外側内壁部と前記周縁面部とが接合する外側接合部はエッジが立っている吸気バルブ。
【００４３】
前記（８）に記載の発明によれば、シャープエッジである外側接合部を吸入空気が通過すると、吸入空気は乱流の状態を保ち易くなる。このため、周縁溝部で乱流となった吸入空気は、乱流の状態のままバルブフェースに到達することができる。
【００４４】
（９）上述した発明に係る吸気バルブにおいて、前記外側接合部の曲率半径は０．１ｍｍ以下である吸気バルブ。
【００４５】
前記（９）に記載の発明によれば、外側接合部を通過する吸入空気を、より効果的に乱流状態を保ち易い状態にすることができる。
【００４６】
（１０）上述した発明に係る吸気バルブにおいて、前記外側内壁部と前記周縁面部とが接合する外側接合部はシャープエッジである吸気バルブ。
【００４７】
前記（１０）に記載の発明によれば、シャープエッジである外側接合部を吸入空気が通過すると、吸入空気は乱流の状態を保ち易くなる。このため、周縁溝部で乱流となった吸入空気は、乱流の状態のままバルブフェースに到達することができる。
【００４８】
（１１）上述した発明に係る吸気バルブにおいて、断面視において、前記内側接合部における前記中央面部の接線が前記バルブステムの軸心となす角度は、６０度以上で、かつ、７５度以下である吸気バルブ。
【００４９】
前記（１１）に記載の発明によれば、傘部を比較的扁平な形状（換言すれば、傘部の上下方向の高さが抑えられた形状）とすることができるので、傘部の厚みを薄くすることができ、吸気バルブの軽量化を図ることができる。
【００５０】
（１２）上述した発明に係る吸気バルブにおいて、前記バルブステムの材質はチタンである吸気バルブ。
【００５１】
前記（１２）に記載の発明によれば、高強度かつ軽量なバルブステムを実現できる。
【００５２】
（１３）上述した発明に係る吸気バルブにおいて、前記バルブフェース及び前記周縁溝部は、吸気ポートに面する前記傘部の上面に形成されている吸気バルブ。
【００５３】
（１４）上述した発明に係る吸気バルブにおいて、前記周縁溝部の深さは、断面視において前記中央面部と前記周縁溝部が接合する内側接合部における前記中央面部の接線を基準とする吸気バルブ。
【発明の効果】
【００５４】
この発明に係る吸気バルブによれば、傘部の頂部から周縁部にかけて傘部の表面に沿って吸入空気が流れる。傘部の表面に沿う吸入空気が周縁部に到達すると、その一部のみが周縁溝部に流入し、その他は周縁溝部の上方をそのまま通過する。周縁溝部に流入した吸入空気は、微小な渦が発生し、僅かに乱流となる。乱流となった吸入空気は、近傍のバルブフェースに乱流状態のまま至る。
【００５５】
このように、傘部の周縁部の表面を流れる吸入空気の一部が乱流状態となるので、吸入空気が傘部の周縁部から剥離しにくくなり、傘部の周縁部を巻くようにして傘部の周縁部の下方にも進み易くなる。これにより、吸気バルブの燃焼室側の吸入空気の流路が拡大し、空気が効率良く吸気ポートから燃焼室に吸入される。この結果、燃焼室に吸入される吸入空気量を増大させることができる。
【００５６】
また、傘部の表面に沿って流れる吸入空気の一部のみが周縁溝部に流入するため、傘部の表面に沿って流れるその他の吸入空気に対して流動抵抗を与えない。このため、吸入空気の流動抵抗を抑制することができる。また、周縁溝部はバルブフェースの内側近傍に配置されているので、発生させる乱流が微弱であっても傘部の周縁部に乱流状態の吸入空気を供給することができる。よって、周縁溝部に流入する吸入空気の流動抵抗自体も低減することができる。
【００５７】
また、この発明に係るエンジン装置によれば、吸気バルブは周縁溝部を有しているので、吸気ポートから燃焼室に効率良く空気を吸入させることができる。この結果、燃焼室への吸入空気量が増大し、エンジン装置はより大きな動力を発生することができる。
【００５８】
また、この発明に係る輸送機器によれば、エンジン装置はより大きな動力を発生することができるので、高性能な輸送機器を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】実施例に係る自動二輪車の概略構成を示した側面図である。
【図２】エンジン装置の要部の断面図である。
【図３】図３の上段は吸気バルブの断面図であり、図３の下段は吸気バルブの平面図ある。
【図４】傘部の要部断面図である。
【図５】吸入空気の挙動を模式的に示した図である。
【図６】比較例に係る吸気バルブにおける吸入空気の挙動を模式的に示した図である。
【図７】比較例に係る吸気バルブにおける吸入空気の挙動を模式的に示した図である。
【図８】比較例に係る４種の吸気バルブの各形状を示す図である。
【図９】比較例に係る標準タイプの吸気バルブによる流量に対する、実施例に係る吸気バルブ、及び、比較例に係る各バルブの各流量の変化率（％）を示すグラフである。
【図１０】カム回転角とバルブリフト量の関係を示す図である。
【図１１】吸気バルブの応力値を模式的に示す吸気バルブの要部断面図であり、（ａ）実施例に係る吸気バルブについての図であり、（ｂ）乃至（ｄ）はそれぞれ比較例に係る吸気バルブについての図である。
【図１２】実施例に係る吸気バルブにおいて、間隔距離、及び、周縁溝部の深さの組み合わせと、吸入空気量の関係を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００６０】
以下、図面を参照してこの発明の実施例を説明する。ここでは、本発明の輸送機器として自動二輪車を例に採って説明する。
【００６１】
１．自動二輪車の全体概略構成
図１は、実施例に係る自動二輪車の概略構成を示した側面図である。図示する自動二輪車１は不整地での走行性能を重視したタイプである。図１においては図面の左側が自動二輪車１の前側である。
【００６２】
自動二輪車１はメインフレーム３を備えている。メインフレーム３にはエンジン装置５、燃料タンク７、および、シート９などが固定されている。エンジン装置５はメインフレーム３の下部に配置されている。エンジン装置５には吸気管（inlet pipe）１１及び排気管（exhaust pipe）１３が接続されている。燃料タンク７はメインフレーム３の上部の前寄りの位置に配置されている。シート９はメインフレーム３の上部の後寄りの位置に配置されている。
【００６３】
メインフレーム３の上部の前端部にはヘッドパイプ１５が固定的に連結されている。ヘッドパイプ１５はステアリングシャフト（図示省略）をその軸心回りに回転可能に支持している。ステアリングシャフトにはハンドルクラウン１６及びアンダーブラケット１７を介してフロントフォーク１８が連結されている。フロントフォーク１８の下部には、前輪１９が回転可能に支持されている。また、ステアリングシャフトにはハンドルクラウン１６を介してハンドル２１が連結されている。
【００６４】
メインフレーム３の下部の後端部には、スイングアーム２３がピボット軸２４周りに揺動可能に連結されている。スイングアーム２３はメインフレーム３の後方に延びており、その後端部には後輪２５が回転可能に支持されている。後輪２５にはドリブンスプロケット２６が一体に回転可能に連結されている。ドリブンスプロケット２６には、チェーン２７が掛け回されている。チェーン２７はさらに、ドライブスプロケット（図示省略）に掛け回されている。エンジン装置５が発生した動力は、ドライブスプロケット、チェーン２７、ドリブンスプロケット２６を介して後輪２５に伝達される。これにより、自動二輪車１は前進する。
【００６５】
２．エンジン装置５の概略構成
図２は、エンジン装置５の要部の断面図である。エンジン装置５は、シリンダブロック３１、ピストン３３、シリンダヘッド３５、および、ヘッドカバー３７などを備えている。
【００６６】
ピストン３３はシリンダブロック３１の内部に往復移動可能に設けられている。ピストン３３の下部にはコンロッド４１が連動連結されている。シリンダブロック３１の上面にはシリンダヘッド３５の下部が連結されている。これらシリンダブロック３１、シリンダヘッド３５、及び、ピストン３３は燃焼室Ａを形成している。
【００６７】
シリンダヘッド３５には、燃焼室Ａと連通する吸気ポートＢ（inlet port）、及び、燃焼室Ａと連通する排気ポートＣ（exhaust port）が形成されている。また、シリンダヘッド３５には、吸気ポートＢを開閉する吸気バルブ４３と、排気ポートＣを開閉する排気バルブ４５とが設けられている。シリンダヘッド３５の上部には、吸気バルブ４３、及び、排気バルブ４５を駆動する動弁機構４７が設けられている。
【００６８】
吸気ポートＢの一端はシリンダヘッド３５の底面（燃焼室Ａ）に開口している。吸気ポートＢの他端はシリンダヘッド３５の一側部に開口して、上述の吸気管１１と連通接続されている。吸気管１１には、吸気ポートＢに向けて燃料を噴射する燃料噴射装置４９が設けられている。そして、吸気管１１が空気を供給するとともに燃料噴射装置４９が燃料を噴射すると、空気と燃料が混合された混合気が生成され、混合気は吸気ポートＢに供給される。以下では、空気と燃料が混合された混合気、及び、燃料が混合されていない空気自体を総称する用語として「空気」を用いる。また、特に吸気ポートから燃焼室に吸入される空気を、適宜に「吸入空気」と記載する。
【００６９】
吸気バルブ４３はポペット型であり、棒形状のバルブステム５１と傘形状の傘部５３とを有し、バルブステム５１の一端が傘部５３の頂部に一体に連結されている。傘部５３には、環状のバルブフェース５５が設けられている。吸気ポートＢ（より詳しくは、吸気ポートＢの燃焼室Ａ側の開口の縁部）には、バルブフェース５５が当接するバルブシート（弁座）５７が設けられている。そして、バルブフェース５５がバルブシート５７から離反すると、バルブフェース５５とバルブシート５７の間を通じて空気が吸気ポートＢから燃焼室Ａに吸入される。
【００７０】
バルブステム５１は、筒形状を呈するバルブガイド５９に摺動可能に挿通されている。バルブステム５１には、吸気バルブ４３を閉じ方向（上方向）に付勢するバルブスプリング６１が取り付けられている。バルブステム５１の上端には、ステムエンド６３が取り付けられている。
【００７１】
動弁機構４７は、カム軸６５と、カム軸６５と一体に回転するカム６７を備え、カム６７がステムエンド６３と接触している。そして、カム６７が回転することによって、吸気バルブ４３を下方に押し下げて、吸気バルブ４３を開き方向（下方向）に移動させる。
【００７２】
なお、排気バルブ４５についても同様に構成されており、燃焼室Ａから排気ポートＣに燃焼ガスを排気する。
【００７３】
３．吸気バルブ４３の構成
図３の上段は吸気バルブ４３の断面図であり、図３の下段は吸気バルブ４３の平面図である。なお、以下の説明では、吸気バルブ４３について、バルブステム５１の軸心Ｐを上下方向とし、バルブステム５１側を「上」、傘部側を「下」として説明する。図３に示すように、バルブステム５１の下端は傘部５３の頂部６９に一体に連結されており、バルブステム５１の上端は、図示を省略するが、傘部５３の上方に延びている。
【００７４】
傘部５３の周縁部７１には、上述のバルブフェース５５とともに周縁溝部７３が形成されている。なお、本明細書では、傘部５３の周縁部７１と記載するときは、特に明記した場合を除き、吸気ポートＢに面する傘部５３の上面の周縁部を意味する。
【００７５】
バルブフェース５５は、平面視でバルブステム５１の軸心Ｐを中心とする円環形状を呈している。周縁溝部７３は単一であり、平面視で軸心Ｐを中心とし、バルブフェース５５より若干小径の円環形状を呈している。周縁溝部７３は、バルブフェース５５の内周側であって、バルブフェース５５に近接した位置に配置されている。
【００７６】
バルブフェース５５と周縁溝部７３との間には、周縁面部７５が形成されている。この周縁面部７５は、バルブシート５７と接触しない。本実施例では、傘部５３の周縁部７１は、周縁溝部７３、周縁面部７５、及び、バルブフェース５５を含んで構成される。
【００７７】
平面視におけるバルブフェース５５と周縁溝部７３との間隔距離Ｄ（すなわち、平面視における周縁面部７５の幅である）は、平面視におけるバルブフェース５５の幅W１に比べて非常に小さい。具体的には、間隔距離Ｄは、０．５ｍｍ以上で、かつ、１．１ｍｍ以下であることが好ましい。したがって、周縁溝部７３がバルブフェース５５に密接して配置されている。また、平面視における周縁溝部７３の幅W２は、平面視におけるバルブフェース５５の幅W１と同等であるか、または、それ以下であることが好ましい。
【００７８】
傘部５３の周縁部７１（周縁溝部７３）より内周側には、中央面部７７が形成されている。中央面部７７は、傘部５３の頂部６９から周縁溝部７３にわたって、軸心Ｐを中心とする径方向（以下、単に「径方向」と記載する）外方に向かって下向きになめらかに傾斜している。すなわち、中央面部７７は、溝状の凹部や隆起した凸部を有しない。
【００７９】
上述した周縁溝部７３は、この中央面部７７に対して下方に窪んでいる。周縁溝部７３の深さＦは、０．５ｍｍ以上で０．７ｍｍ以下の範囲内であることが好ましい。ここで、周縁溝部７３の深さFは、断面視において中央面部７７と周縁溝部７３が接合する内側接合部Ｃ１における中央面部７７の接線Ｌを基準とした距離である。なお、本明細書では、内側接合部Ｃ１は中央面部７７の外周端部にあたるので、接線Ｌを適宜に「中央面部７７の延長線Ｌ」と記載する。
【００８０】
この接線Ｌとバルブステム５１の軸心Ｐとのなす角度θ１は、６０度以上で７５度以下であることが好ましい。これにより、傘部５３を比較的扁平な形状（換言すれば、傘部５３の上下方向の高さが抑えられた形状）とすることができるので、傘部５３の厚みを薄くすることができ、吸気バルブ４３の軽量化を図ることができる。
【００８１】
図４を参照する。図４は、傘部の要部断面図である。図４に示すように、周縁面部７５は接線Ｌ上に位置しているが、バルブフェース５５や周縁溝部７３は接線Ｌより下方に配置されている。すなわち、周縁部７１（より具体的に言えば、内側接合部Ｃ１より外周側の部位）は、中央面部７７の延長線Ｌより上方に突出していない。
【００８２】
周縁溝部７３の断面形状は略Ｖの字形状である。周縁溝部７３は、内周側の内側内壁部７３ｉと、外周側の外側内壁部７３ｏとを有する。ここで、中央面部７７に対して内側内壁部７３ｉが径方向外方に向かって下向きに傾斜している角度θ２は、１５度以上で３０度以下であることが好ましい。なお、角度θ２は、断面視で中央面部７７の接線Ｌと内側内壁部７３ｉとのなす角度に相当する。
【００８３】
また、周縁面部７５に対して外側内壁部７３ｏが径方向内方に向かって下向きに傾斜している角度θ３は、６０度以上で７５度以下であることが好ましい。なお、角度θ３は、断面視で周縁面部７５と外側内壁部７３ｏとのなす角度に相当する。
【００８４】
さらに、断面視で内側内壁部７３ｉと外側内壁部７３ｏとのなす角度θ４は略９０度であることが好ましい。
【００８５】
内側内壁部７３ｉは、上述した内側接合部Ｃ１で中央面部７７と接合する。この内側接合部Ｃ１はシャープエッジである（エッジが立っている）ことが好ましい。したがって、内側接合部Ｃ１は面取り加工が施されていないことが好ましい。具体的には、内側接合部Ｃ１の曲率半径は０．３ｍｍ以下であることが好ましい。さらに、内側接合部Ｃ１の曲率半径は０．１ｍｍ以下であることが、より好ましい。
【００８６】
外側内壁部７３ｏは、外側接合部Ｃ２で周縁面部７５と接合する。この外側接合部Ｃ２もシャープエッジであることが好ましい。したがって、内側接合部Ｃ２も面取り加工が施されていないことが好ましい。具体的には、外側接合部Ｃ２の曲率半径は０．３ｍｍ以下であることが好ましい。さらに、外側接合部Ｃ２の曲率半径は０．１ｍｍ以下であることが、より好ましい。なお、この外側接合部Ｃ２は中央面部７７の延長線Ｌ上にある。
【００８７】
内側内壁部７３ｉの下部と外側内壁部７３ｏの下部とは、湾曲面によってなめらかに接合している。なお、上述した吸気バルブ４３の傘部５３の径は、適宜に選択、設計される。たとえば、傘部５３の周縁端Ｅの直径としては、２２．２[mm]から３６[mm]の範囲が例示される。
【００８８】
上述した吸気バルブ４３の材質としては、チタン合金または純チタンが例示される。吸気バルブ４３がチタン合金または純チタンからなる場合、吸気バルブ４３の製造において、吸気バルブ４３に対して酸化炉で酸化被膜処理を行うことが好ましい。この処理によって吸気バルブ４３の表面に酸化被膜（ＴｉO２被膜）が形成され、吸気バルブ４３の硬さや耐摩耗性を増すことができる。また、吸気バルブ４３の製造において、ショット（鋼粒）を吸気バルブ４３に高速に吹き付けるショットピーニング処理を行うことが好ましい。この処理を行うことで、吸気バルブ４３の疲労強度を向上させることができる。
【００８９】
４．動作
次に、実施例に係る自動二輪車１の動作を、主として吸気バルブ４３によって燃焼室Ａに空気が吸入される様子を中心に説明する。図５は、燃焼室Ａに吸入される空気（本実施例では、混合気である）の流れを模式的に示した図である。図５では、中央面部７７の表面近くを流れる空気の気流Ｇと、気流Ｇより中央面部７７から若干離れた位置を流れる空気の気流Ｈを模式的に示す。
【００９０】
図５に示すように、吸入空気は中央面部７７に沿って径方向外方に向かって流れる。中央面部７７はなめらかに傾斜しているので、中央面部７７に沿って流れる気流Ｇ１は層流状態である。
【００９１】
気流Ｇが内側接合部Ｃ１に至ると、進路の異なる気流Ｇ１、Ｇ２に分かれる。気流Ｇの一部である気流Ｇ１は、内側接合部Ｃ１の付近において、進行方向をゆるやかに変え、周縁溝部７３に進入する。気流Ｇのうち、その他の気流Ｇ２は、進行方向を変えずに内側接合部Ｃ１を通過し、中央面部７７の延長線上に沿うように進む。よって、気流Ｇ２は周縁溝部７３の上方を通過する。
【００９２】
気流Ｇ１が内側接合部Ｃ１を通過すると、気流Ｇ１は極めて微弱な乱流になるか、または、層流であっても乱流に近い状態となる。このような状態を、本明細書では「乱流になり易くなる」と記載する。内側内壁部７３ｉの付近では、気流Ｇ１は乱流になり易くなっている。その様子を、図５では比較的小さい円（○印）によって模式的に示している。
【００９３】
内側内壁部７３ｉに沿って進んだ気流Ｇ１は、外側内壁部７３ｏと衝突する。このとき、気流Ｇ１が外側内壁部７３ｏに入射する角度は略直角である。この衝突後、気流Ｇ１は周縁溝部７３から出るとともに確実に乱流となる。さらに、気流Ｇ１が周縁溝部７３から出る際、外側接合部Ｃ２を通過するので、気流Ｇ１は乱流の状態を保ち易くなる。但し、周縁溝部７３で発生させる乱流の程度はあくまで微弱である。図５では、確実に乱流となっている範囲を比較的大きい円（○印）によって模式的に示している。
【００９４】
周縁溝部７３から出た気流Ｇ１は、周縁溝部７３の上方を通過する気流Ｇ２とともに、周縁面部７５、及び、バルブフェース５５に沿って進む。この際、気流Ｇ２は外側接合部Ｃ２と衝突しない。
【００９５】
また、乱流は層流に剥離しにくい性質を有するので、気流Ｇ１は周縁面部７５、及び、バルブフェース５５の表面形状に好適に追従するように進む。そして、気流Ｇ１が周縁端Ｅに至っても、その周縁端Ｅに沿うように流れようとする。この結果、気流Ｇ１は傘部５３の周縁部７１を巻くように、気流Ｇ１の進行方向は径方向外方から下方に変化する。その後、傘部５３から離れて燃焼室Ａに流入する。気流Ｇ２、気流Ｈも、気流Ｇ１の進路の外側を通って燃焼室Ａに流入する。
【００９６】
このように、吸気バルブ４３の燃焼室Ａ側の吸入空気の流路（すなわち、燃焼室Ａに流入する空気の流路）は、径方向外方（換言すれば、傘部５３の周縁部７１の側方、または、中央面部７７の延長線Ｌ上）のみではなく、傘部５３の周縁部７１の下方にも及んでいる。このように、吸気バルブ４３の燃焼室Ａ側の吸入空気の流路は広いので、空気が効率良く燃焼室Ａに吸入される。この結果、燃焼室Ａに吸入される空気量、すなわち、吸入空気量が増大する。
【００９７】
また、傘部５３の表面に沿って流れる吸入空気の一部（気流Ｇ１）のみが周縁溝部７３に流入するので、その他（気流Ｇ２）は流動抵抗を受けずに進む。このように、空気が吸気ポートＢから燃焼室Ａに吸入される際に空気が受ける抵抗は比較的に小さいので、空気が効率良く燃焼室に吸入される。また、流動抵抗が抑制されているので、吸入効率が安定している。たとえば、吸気バルブ４３のリフト量が変わっても、吸入効率は良好に保たれている。
【００９８】
また、周縁溝部７３はバルブフェース５５の内側近傍に配置されているので、バルブフェース５５の表面に効果的に乱流状態の吸入空気を供給することができる。また、周縁溝部７３で発生させる乱流を微弱にすることができるので、吸入空気が周縁溝部７３で受ける流動抵抗自体も低減することができる。また、平面視における周縁溝部７３の幅W２は、平面視におけるバルブフェース５５の幅W１と同等、または、それ以下であるので、吸入空気が周縁溝部７３で受ける流動抵抗自体も低減することができる。
【００９９】
この結果、エンジン装置５は、より大きな動力を発生させることができる。出力を大きくすることができる。また、これにより、自動二輪車１の性能に高めることができる。
【０１００】
５．比較例との対比
以下では、実施例に係る吸気バルブ４３と、比較例に係る吸気バルブとを種々の観点から対比する。
【０１０１】
５．１．吸入空気の挙動に関する対比
以下では、実施例に係る吸気バルブ４３の比較例として２種の吸気バルブを例にとり、これら比較例に係る吸気バルブによって燃焼室Ａに空気が吸入される様子について対比説明する。
【０１０２】
図６を参照する。図６は、比較例に係る吸気バルブ１０１によって燃焼室Ａに吸入される空気の流れを模式的に示した図である。図６に示す吸気バルブ１０１の傘部１０３には、周縁溝部７３に相当する構成が形成されていない。バルブフェース１０５は中央面部１０７と接合部１０９で直接、接合している。
【０１０３】
この吸気バルブ１０１の場合、中央面部１０７の表面近くを径方向外方に向かって流れる気流Ｉは、層流のまま接合部１０９に至る。このため、気流Ｉは接合部１０９で傘部１０３から剥離し、進行方向をほとんど変えずに中央面部１０７の延長線上を進む。すなわち、気流Ｉはバルブフェース１０５に沿うように、また、傘部１０３の周縁部を巻き込むように進まない。よって、傘部１０３の見かけ上の径は、傘部１０３の実際の径に比べて大きくなる。図６では、実際の傘部１０３に比べて見かけ上、大きくなっている傘部の領域Ｊを明示している。
【０１０４】
このように、吸気バルブ１０１の燃焼室Ａ側の吸入空気の流路（すなわち、燃焼室Ａに流入する空気の流路）は、径方向外方のみに限られる。したがって、吸気バルブ１０１の燃焼室Ａ側の吸入空気の流路は、実施例に係る吸気バルブ４３の場合に比べて狭い。よって、空気は効率よく燃焼室Ａに吸入されず、吸入空気量は比較的小さい。
【０１０５】
図７を参照する。図７は、比較例に係る吸気バルブ１１１によって燃焼室Ａに吸入される空気の流れを模式的に示した図である。図７に示す吸気バルブ１１１は、段差が付いた傘部１１３を備えている。具体的は、中央面部１１５の外周部がバルブフェース１１７に対して一段低く、中央面部１１５とバルブフェース１１７との間に障壁部１１９が形成されている。
【０１０６】
この吸気バルブ１１１の場合、中央面部１１５の表面近くを径方向外方に向かって流れる気流Ｋは全て、障壁部１１９と衝突する。この衝突によって気流Ｋは乱流となる。乱流となった気流Ｋは、バルブフェース１１７に沿って進む。図７では、乱流となっている範囲を円（○印）によって模式的に示している。
【０１０７】
そして、気流Ｋは、傘部１１３の周縁部を巻くように進行方向を径方向外方から下方に変えて、燃焼室Ａに流入する。気流Ｍも、気流Ｋの進路の外側を通って燃焼室Ａに流入する。このため、吸気バルブ１１１の燃焼室Ａ側の吸入空気の流路（すなわち、燃焼室Ａに流入する空気の流路）は広い。
【０１０８】
しかしながら、気流Ｋの全部が障壁部１１９に衝突するので、吸入空気が受ける抵抗は比較的に大きい。これに対し、実施例に係る吸気バルブ４３によれば、図５を参照して説明したように、気流Ｇの一部である気流Ｇ１のみが流動抵抗を受けるので、吸入空気が受ける抵抗は比較的に小さい。
【０１０９】
さらに、気流Ｍの進路も障壁部１１９によって大きく屈曲する。特に、障壁部１１９の上方において気流Ｍは大きく進行方向が変化するので、吸入空気が受ける抵抗は一層大きくなる。これに対し、実施例の吸気バルブ４３によれば、周縁溝部７３の上方において気流Ｈの進行方向はほとんど変化しないので、吸入空気が受ける抵抗は比較的に小さい。
【０１１０】
以上より、吸気バルブ１１１の場合、吸気バルブ１１１の燃焼室Ａ側の吸入空気の流路は広いが、吸入空気が受ける流動抵抗が比較的に大きいので、空気が燃焼室Ａに吸入される効率は、実施例に係る吸気バルブ４３に劣る。したがって、吸気バルブ１１１における吸入空気量は吸気バルブ４３における吸入空気量に比べて小さい。また、吸入空気が受ける流動抵抗が比較的に大きいため、吸気バルブ１１１は、吸入効率の安定性の観点からも吸気バルブ４３に比べて不安定であり、バランスを崩しやすい。たとえば、吸気バルブ４３のリフト量等によって吸入効率が低下する場合がある。
【０１１１】
５．２．吸入空気量に関する対比
次に、比較例に係る吸気バルブと実施例に係る吸気バルブ４３とを、吸入空気量の観点から対比する。
【０１１２】
図８は、比較例に係る４種の吸気バルブの各形状を示す図である。左上段には標準タイプの吸気バルブ１２１を示し、左下段には段付タイプの吸気バルブ１３１を示し、右上段には２本溝タイプの吸気バルブ１４１を示し、右下段には内周溝タイプの吸気バルブ１５１を示す。以下、適宜、標準タイプ１２１、段付タイプ１３１、２本溝タイプ１４１、内周溝タイプ１５１と記載する。
【０１１３】
標準タイプ１２１の傘部１２３には、周縁溝部７３に相当する構成が形成されていない。すなわち、傘部１２３は、中央面部１２５とバルブフェース１２７が直接、接合している。
【０１１４】
段付タイプ１３１は、段差が付いた傘部１３３を備えている。具体的は、中央面部１３５の外周部がバルブフェース１３７に対して一段低く、中央面部１３５とバルブフェース１３７との間に障壁部１３９が形成されている。
【０１１５】
２本溝タイプ１４１は、傘部１４３に２本の溝１４５、１４７が形成されている。溝１部１４５は傘部１４３の周縁部に形成され、溝部１４７は周縁部より内周側に形成されている。以下では、適宜、溝部１４５を「周縁溝部１４５」と記載し、溝部１４７を「内周溝部１４７」と記載する。
【０１１６】
内周溝タイプ１５１は、上述の２本溝タイプ１４１から周縁溝部１４５を省略したものに相当する。
【０１１７】
上述した各吸気バルブ４３、１２１、１３１、１４１、１５１を使用して、以下のような測定を行った。すなわち、燃焼室Ａ及び吸気ポートＢの圧力をそれぞれ所定圧力に設定する。そして、０[mm]から１０[mm]までの各バルブリフト量で吸気ポートＢを開いた状態を保ち、吸気ポートＢから燃焼室Ａに吸入される空気の流量[L/sec]をそれぞれ実測した。各バルブリフト量における吸入空気の流量の実測結果を表１に示す。表１では、各バルブリフト量において最大の流量値を丸で囲んで明示する。
【０１１８】
【表１】
2011038438.tif 000003
【０１１９】
表１に示されるように、各バルブとも、バルブリフト量が大きくなるに従って流量が増大する傾向は同じである。バルブリフト量を、１〜３[mm]の低領域と、４〜６[mm]の中領域と、７〜１０[mm]の高領域に分けて、低領域、中領域、及び、高領域ごとに各種バルブを比較する。そうすると、バルブリフト量が低領域では２本溝タイプ１４１が最も流量が大きく、バルブリフト量が中領域では段付タイプ１３１が最も流量が大きく、バルブリフト量が高領域では実施例に係る吸気バルブ４３が最も流量が大きい。
【０１２０】
各バルブの傾向を明示するために、標準タイプ１２１の流量を基準とし、この標準タイプ１２１の流量に対する各バルブの流量の変化率（％）を、表２に示す。表２では、各バルブリフト量において最も大きい変化率を丸で囲んで明示する。
【０１２１】
【表２】
2011038438.tif 000004
【０１２２】
また、図９は、標準タイプ１２１の流量に対する各バルブの流量の変化率（％）のグラフである。図９のグラフの横軸はバルブリフト量（ｍｍ）であり、縦軸は変化率（％）である。
【０１２３】
表２、及び、図９で顕在化する各バルブの流量特性は以下の通りである。すなわち、本実施例に係る吸気バルブ４３、及び、２本溝タイプ１４１はいずれも、バルブリフト量が低領域と高領域で流量が比較的高い。バルブリフト量が中領域では段付タイプ１３１に劣るが、標準タイプ１２１及び内周溝１５５に比べれば流量ははるかに大きい。
【０１２４】
段付タイプ１３１は、バルブリフト量が３[mm]のときは突出して良好であるが、バルブリフト量が低領域と高領域では落ち込みが激しい。特に、バルブリフト量が１ｍｍと１０ｍｍでは、全ての吸気バルブの中で段付タイプ１３１の流量が最も低い。
【０１２５】
標準タイプ１２１と内周溝タイプ１５１は、バルブリフト量の全域にわたって流量が比較的に低い。
【０１２６】
表１に示す測定結果に基づいて試算した吸入空気量を表３に示す。この試算では、吸気バルブを駆動するカムの回転数を２５００[rpm]とし、カムのカム角度と吸気バルブのバルブリフト量は図１０に示す関係にあることを前提としている。なお、バルブリフト量の最大値は、カム回転角０[deg]のときで９．６[mm]である。表３に示す値は、１回当たりの吸気行程１回あたりの吸入空気量である。
【０１２７】
【表３】
2011038438.tif 000005
【０１２８】
表３に示すように、実施例に係る吸気バルブ４３の吸入空気量が最も大きい。２本溝タイプ１４１は、吸気バルブ４３に若干劣る。次いで、段付タイプ１３１、内周溝タイプ１５１、標準タイプ１２１の順で吸入空気量は小さくなる。
【０１２９】
ここで、吸気バルブ４３についてみれば、バルブリフト量が９[mm]以上であるときの吸入空気量は、吸入空気量全体の約３０％を占める。また、バルブリフト量が８[mm]以上であるときの吸入空気量は、全体の約５０％を占め、バルブリフト量が高領域（７[mm]）であるときの吸入空気量は、全体の約６３％を占める。このように、吸入空気量は、バルブリフト量が高領域であるときの吸入空気量に大きく依存している。よって、高領域のバルブリフト量において流量が比較的大きいと、吸入空気量も比較的大きくなる傾向がある。実際、実施例に係る吸気バルブ４３によれば、上述したとおり、比較例に係る各種吸気バルブに比べて、高領域のバルブリフト量において大きな流量で空気を吸入させることができる。
【０１３０】
５．３．強度（応力）の関する対比
次に、上述した標準タイプ１２１、段付タイプ１３１、２本溝タイプ１４１と、実施例に係る吸気バルブ４３とについて、強度（応力）の観点から対比する。
【０１３１】
各種吸気バルブについて、次のような条件に基づいて傘部の応力値を算出した。すなわち、吸気バルブはチタン製として、そのヤング率[GPa]を１１７とし、ポアソン比を０．３１５とし、密度を４．４３×１０−６[kg/mm3]とする。そして、吸気バルブのバルブフェースを、その面に直交する方向の変位を拘束した状態で、傘部の下面全体に８[MPa]の圧力を加え、かつ、バルブステムの上端にその軸心上向きに１４９．５[N]の力を加えるものとする。これらの条件を前提として強度解析シミュレーションを行い、傘部の上面の応力値を試算した。
【０１３２】
図１１は、吸気バルブの傘部における応力値を模式的に示す図である。図１１では、吸気バルブの一部（バルブステムの軸心回りに約２０度分）を切り取った部位を図示しており、試算した傘部の位置、及び、その位置における応力値を付記している。図１１（ａ）は実施例に係る吸気バルブ４３であり、（ｂ）は２本溝タイプ１４１であり、（ｃ）は標準タイプ１２１であり、（ｄ）は段付タイプ１３１である。
【０１３３】
図１１（ａ）に示するように、吸気バルブ４３の最大応力値は、中央面部７７の点ａにおける９２．７[MPa]である。この値は、標準タイプ１２１の点ａにおける応力値と同じである（図１１（ｃ）を参照）。
【０１３４】
これに対し、図１１（ｂ）に示すように、２本溝タイプ１４１の最大応力値は、内周溝部１４７の点ｃにおける１６７．５[MPa]である。この値は、試算した４種の吸気バルブの応力値と比べて突出して高い。
【０１３５】
図１１（ｃ）に示すように、標準タイプ１２１の最大応力値は中央面部１２５の点ａにおける９２．７[MPa]である。また、傘部１２３の周縁部の点ｂにおける応力は、他の吸気バルブに比べて最も低い。
【０１３６】
図１１（ｄ）に示すように、段付タイプ１３１の最大応力値は、中央面部１３５の点Ａにおける１１７．２[MPa]である。これは、バルブフェースに対して中央面部１３５が一段低くするために、中央面部１３５の厚みを僅かに薄くしているからである。
【０１３７】
このように、標準タイプ１２１は、傘部に応力が集中せず、最も強度的に優れている。また、吸気バルブ４３の最大応力値が標準タイプ１２１と同じであるから、吸気バルブ３４も標準タイプ１２１と同等の強度を有すると認められる。これに対して、２本溝タイプ１４１は、吸気バルブ４３の最大応力値の約２倍弱の応力が内周溝部１４７に集中している。このため、２本溝タイプ１４１の強度は吸気バルブ４３に比べて極めて低い。
【０１３８】
以上のとおり、実施例に係る吸気バルブ４３は、比較例に係る各吸気バルブに比べて、吸入空気の流れ（挙動）の観点から吸入効率が高いと認められる。また、吸気バルブ４３は、吸入空気の流量の実測結果に基づいて、吸入空気量が最も大きいと認められる。さらに、強度計算の結果を考慮すると、吸気バルブ４３によれば、強度を落とすことなく（応力を集中させることなく）、吸入空気量の増大を図ることができる。対照的に、２本溝タイプ１４１では、吸入空気量を増大させることができるが、強度が著しく低下している。
【０１３９】
６．間隔距離Ｄと周縁溝部７３の深さＦの好ましい範囲
以下では、平面視においてバルブフェース５５と周縁溝部７３との間隔距離Ｄ、及び、周縁溝部７３の深さＦについて、それぞれ好ましい範囲を説明する。
【０１４０】
表４に示すように、実施例に係る吸気バルブ４３について、間隔距離Ｄ、及び、深さＦの組み合わせが異なる１０種の吸気バルブ４３を用意した。以下では、各種の吸気バルブ４３を区別するために、それぞれ吸気バルブＮ１、Ｎ２、…、Ｎ１０と記載する。
【０１４１】
【表４】
2011038438.tif 000006
【０１４２】
そして、これら１０種の吸気バルブＮ１−Ｎ１０を使用して、上述の流量測定と同様の測定を行った。すなわち、燃焼室Ａ及び吸気ポートＢの圧力をそれぞれ所定圧力に設定する。そして、０[mm]から１０[mm]までの各バルブリフト量で吸気ポートＢを開いた状態を保ち、吸気ポートＢから燃焼室Ａに吸入される空気の流量[L/sec]をそれぞれ実測した。
【０１４３】
表５は、各バルブリフト量における吸入空気の流量の実測結果である。表５では、各バルブリフト量において最大の流量値を三重丸で囲み、２番目に大きい流量値を二重丸で囲み、３番目に大きい流量値を波線の一重丸で囲んで明示する。
【０１４４】
【表５】
2011038438.tif 000007
【０１４５】
表５に示されるように、バルブリフト量の全域にわたって、吸気バルブＮ２が最も流量が大きい。また、次に良好な結果が得られたのは、吸気バルブＮ１０である。吸気バルブＮ１０も、バルブリフト量の全域にわたって流量が大きい。ちなみに、吸気バルブＮ２の仕様は、間隔距離Ｄが０．５[mm]で、周縁溝部７３の深さＦが１．１[mm]である。また、吸気バルブＮ１０の仕様は、間隔距離Ｄが０．７[mm]で、周縁溝部７３の深さＦが０．７[mm]である。
【０１４６】
表５に示す測定結果に基づいて試算した吸入空気量を表６に示す。この試算では、吸気バルブを駆動するカムの回転数を２５００[rpm]とし、カムのカム角度と吸気バルブのバルブリフト量は図１０に示す関係にあることを前提としている。なお、バルブリフト量の最大値は、カム回転角０[deg]のときで９．６[mm]である。表６に示す値は、１回当たりの吸気行程１回あたりの吸入空気量である。また、表６では、吸入空気量の大きい順番に順位（１）〜（１０）を付記している。
【０１４７】
【表６】
2011038438.tif 000008
【０１４８】
表６に示すように、吸気バルブＮ２の吸入空気量が最も大きく、次いで吸気バルブＮ１０の吸入空気量が大きい。
【０１４９】
図１２は、吸気バルブ４３の仕様（間隔距離Ｄ、及び、周縁溝部７３の深さＦの組み合わせ）と、吸入空気量の関係を模式的に示す図である。図１２では、横軸に周縁溝部７３の深さＦ[mm]をとり、縦軸に間隔距離Ｄ[mm]をとったグラフである。そして、各吸気バルブＮ１−Ｎ１０の間隔距離Ｄ、及び、周縁溝部７３の深さＦの組み合わせに対応する位置にプロットし、その傍らに吸入空気量[cc]と、括弧書きで吸入空気量の順位を付記している。また、吸入空気量が４９０[cc]を超える組み合わせ領域Ｑ１、吸入空気量が４９０[cc]未満で４８５[cc]以上の組み合わせ領域Ｑ２、吸入空気量が４８５[cc]未満の組み合わせ領域Ｑ３をそれぞれ模式的に示している。
【０１５０】
図１２を参照し、吸入空気量の観点から説明する。図１２に明示されるように、周縁溝部７３の深さＦについては総じて以下のことが言える。すなわち、周縁溝部７３の深さＦは０．３[mm]以下である場合（例えば、吸気バルブＮ５、Ｎ７）に比べて、０．５[mm]以上であることが好ましい。さらに、周縁溝部７３の深さＦが０．５[mm]以上の範囲では、０．９[mm]以上よりも、０．７[mm]以下であることがより好ましい。
【０１５１】
また、間隔距離Ｄについては総じて以下のことが言える。すなわち、間隔距離Ｄは、０．２[mm]以下や、１．６[mm]以上である場合に比べて、０．４[mm]以上で１．４[mm]以下であることが好ましい。さらに、間隔距離Ｄが０．４[mm]から１．４[mm]の範囲では、０．５[mm]以上で１．２[mm]以下であることがより好ましい。また、さらに、間隔距離Ｄが０．５[mm]から１．２[mm]の範囲では、０．５[mm]以上で１．１[mm]以下であることがより好ましい。
【０１５２】
次に、吸気バルブＮ１、Ｎ２、Ｎ３、及び、Ｎ９に着目すると、周縁溝部７３の深さＦが０．５[mm]のとき、間隔距離Ｄは、０．４[mm]以下、または、１．４[mm]以上である場合に比べて、０．９[mm]の方が好ましい。また、吸気バルブＮ６、Ｎ１０、Ｎ８に着目すると、周縁溝部７３の深さＦが０．７[mm]のときは、間隔距離Ｄは、０．２[mm]以下、または、１．２[mm]以上である場合に比べて、０．７[mm]の方が好ましい。
【０１５３】
また、吸気バルブＮ５、Ｎ２、Ｎ１、Ｎ８、Ｎ１０、及び、Ｎ９に着目すると、間隔距離Ｄが０．４[mm]から１．２[mm]の範囲のとき、周縁溝部７３の深さＦは、０．３[mm]以下である場合に比べて、０．５[mm]以上であることが好ましい。この場合、さらに、周縁溝部７３の深さＦは、０．７[mm]以下であることがより好ましい。
【０１５４】
なお、間隔距離Ｄが著しく大きい値となると、もはや周縁部７１に溝部を有する吸気バルブ４３ではなくなり、上述した内周溝タイプ１５１となる。この場合、吸入空気量が大幅に低下することは、上記「５．２．吸入空気量に関する対比」において説明した通りである。
【０１５５】
この発明は、上記実施形態に限られることはなく、下記のように変形実施することができる。
【０１５６】
（１）上述した実施例では、外側接合部Ｃ２は中央面部７７の延長線Ｌ上にあったが、これに限られない。例えば、中央面部７７の延長線Ｌより下方に位置するように外側接合部Ｃ２を構成してもよい。
【０１５７】
（２）上述した実施例では、周縁面部７５は中央面部７７の延長線Ｌ上に位置していたが、これに限られない。例えば、中央面部７７の延長線Ｌより下方に位置するように周縁面部７５を構成してもよい。
【０１５８】
（３）上述した実施例では、内側接合部Ｃ１及び外側接合部Ｃ２はいずれもシャープエッジであったが、これに限られない。たとえば、内側接合部Ｃ１、または／及び、外側接合部Ｃ２が面取り加工されていてもよい。
【０１５９】
（４）上述した実施例において、中央面部７７は断面視で湾曲する面部であってもよいし、断面視で直線的な面部であってもよい。また、周縁面部７５も断面視で湾曲する面部であってもよいし、断面視で直線的な面部であってもよい。
【０１６０】
（５）上述した実施例では、間隔距離Ｄ、周縁溝部７３の深さF、角度θ１乃至θ４、内側接合部Ｃ１及び外側接合部Ｃ２の各曲率半径、及び、傘部５３の径について、それぞれ好ましい範囲を具体的に例示したが、これに限られない。これら各種の寸法及び仕様は、エンジン装置５の仕様や用途に応じて適宜に選択、設計することができる。
【０１６１】
（６）上述した実施例では、吸気管１１に燃料噴射装置４９を備える構成であったが、これに限られない。燃料噴射装置４９に換えてキャブレタ装置を備えるように変更してもよい。また、燃料噴射装置４９に換えて、燃焼室Ａに直接、燃料を噴射する直接噴射ノズルを備えるように構成してもよい。この場合には、空気自体が吸気管１１から吸気ポートＢに供給され、吸気ポートＢから燃焼室Ａに吸入される。
【０１６２】
（７）上述した実施例では、吸気バルブの材質としてチタンを例示したが、これに限られない。たとえば、ステンレスや耐熱鋼など適宜に選択することができる。
【０１６３】
（８）上述した実施例では、輸送機器として自動二輪車を例にとって説明したが、これに限られない。たとえば、三輪自動車、四輪自動車であってもよいし、用途としては建築土木用車輌、農業用車輌、その他の特殊車両であってもよい。また、これら陸上用の輸送機器に限られず、船舶、ボート等の海上用の輸送機器であってもよい。また、ヘリコプターや飛行機などの航空機であってもよい。
【０１６４】
（９）実施例、及び、上記（１）から（７）で説明した各変形実施例については、さらに各構成を他の変形実施例の構成に置換または組み合わせるなどして適宜に変更してもよい。
【符号の説明】
【０１６５】
１  …  自動二輪車
５  …  エンジン装置
３５  …  シリンダヘッド
３１  …  シリンダブロック
３３  …  ピストン
４３  …吸気バルブ
５３  …  傘部
６９  …  頂部
７１  …  周縁部
５１  …  バルブステム
５５  …  バルブフェース
７３  …  周縁溝部
７３ｉ  …  内側内壁部
７３ｏ  …  外側内壁部
７５  …  周縁面部
７７  …  中央面部
Ａ  …  燃焼室
Ｂ  …  吸気ポート
Ｆ…  周縁溝部の深さ
Ｌ  …  内側接合部における中央面部の接線（中央面部の延長線）
Ｐ  …  バルブステムの軸心
Ｃ１  …  内側接合部
Ｃ２  …  外側接合部
θ１  …  接線とバルブステムの軸心とのなす角度
θ２  …  中央面部に対して内側内壁部が径方向外方に向かって下向きに傾斜している角度
θ３  …  周縁面部に対して外側内壁部が径方向内方に向かって下向きに傾斜している角度
θ４  …  断面視で内側内壁部と外側内壁部とのなす角度
Ｗ１  …  面視におけるバルブフェースの幅
Ｗ２  …  平面視における周縁溝部の幅
【図１】
2011038438.tif 000009
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2011038438.tif 000013
【図６】
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【図７】
2011038438.tif 000015
【図８】
2011038438.tif 000016
【図９】
2011038438.tif 000017
【図１０】
2011038438.tif 000018
【図１１】
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【図１２】
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