(57)【要約】【課題】吸気の充填効率の低下を抑制することができる吸気バルブを提供する。【解決手段】ステム１０ａと傘部１０ｂとを有し、内燃機関Ｅの燃焼室６に開口する吸気開口７ａを開閉する吸気バルブ１０において、傘部１０ｂを、外周部に母材２６ｂを露出させるように形成され、吸気開口７ａを画成するバルブシート１３に当接するバルブフェース１０ｃと、バルブフェース１０ｃよりも燃焼室６側の傘表１０ｆの少なくとも一部において、隣接する外周面１０ｇやバルブフェース１０ｃに対して母材２６ｂを凹ませた傘表凹部３７とを有するように構成し、滑らかな外輪郭を画定するように、傘表凹部３７内の母材２６ｂの表面に断熱被膜層２５を形成する。これにより、表面積の増大を抑制して燃焼ガスから傘部１０ｂへの入熱量を低減する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステムと傘部とを有し、内燃機関の燃焼室の吸気開口を開閉する吸気バルブであって、
前記傘部が、外周部に母材（２６ｂ）を露出させるように形成され、前記吸気開口を画成するバルブシートに当接するバルブフェースと、前記バルブフェースよりも前記燃焼室側の傘表の少なくとも一部において、隣接する部分に対して母材を凹ませた傘表凹部とを有し、
滑らかな外輪郭を画定するように、前記傘表凹部内の母材の表面に断熱被膜層が形成されていることを特徴とする吸気バルブ。
【請求項２】
前記ステムが、バルブガイドによって摺動するように案内される摺動軸部と、前記摺動軸部よりも前記傘部側に配置され、母材の断面積が前記摺動軸部よりも小さい細軸部とを有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の吸気バルブ。
【請求項３】
前記傘部が、前記バルブフェースよりも前記ステム側の傘裏の少なくとも一部において、隣接する部分に対して母材を凹ませた傘裏凹部を有し、
滑らかな外輪郭を画定するように、前記傘裏凹部内の母材の表面に断熱被膜層が形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の吸気バルブ。
【請求項４】
滑らかな外輪郭を画定するように、前記細軸部の母材の表面に断熱被膜層が形成されていることを特徴とする請求項３に記載の吸気バルブ。
【請求項５】
前記細軸部の母材が、前記摺動軸部の直径よりも小さな直径の円形断面形状を呈して前記摺動軸部と同軸に配置され、
前記断熱被膜層が前記細軸部の母材の全周にわたって略均一の厚さに形成され、
前記細軸部における前記ステムの直径が前記摺動軸部の直径以下であることを特徴とする請求項４に記載の吸気バルブ。
【請求項６】
前記細軸部及び前記断熱被膜層が、閉弁時の前記バルブガイドの前記傘部側の端部よりも前記傘部側に形成されていることを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の吸気バルブ。
【請求項７】
前記細軸部及び前記傘裏凹部が互いに連続するように形成され、
前記断熱被膜層が前記傘裏凹部から前記細軸部に連続して形成されていることを特徴とする請求項４〜請求項６のいずれか一項に記載の吸気バルブ。
【請求項８】
請求項１〜請求項７のいずれか一項に記載の吸気バルブと、
前記吸気バルブの前記ステムを摺動可能に支持する吸気バルブガイドと、
ステムと傘部とを有し、内燃機関の燃焼室に開口する排気ポートを開閉する排気バルブと、
前記排気バルブの前記ステムを摺動可能に支持する排気バルブガイドと
を有し、
前記吸気バルブガイドと前記排気バルブガイドとが共通部材からなることを特徴とする吸排気装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ステムと傘部とを有し、内燃機関の燃焼室の吸気開口を開閉する吸気バルブ及びこの吸気バルブを備えた吸排気装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の吸排気バルブには、燃焼室側からの高圧に耐えられるように、弁体である傘部と傘部を移動させる軸体であるステムとを有するポペットバルブが一般的に用いられている。吸排気バルブは、燃焼ガスに晒される燃焼室側の燃焼面（ヘッド表面又は傘表ともいう）から熱を受けるため高温になりやすい。ところが、吸排気バルブが高温になることは、燃料ガスの熱エネルギーの流出を意味しており、内燃機関の熱効率を低下させる。このような背景のもと、吸排気弁の燃焼面に断熱コーティング層を形成したものが公知となっている（例えば、特許文献１）。
【０００３】
吸気バルブにおいては、燃焼面側が燃焼ガスによって加熱される一方で、燃焼面に対して反対側となる傘アール面（傘裏ともいう）が吸入空気で冷却され、断熱コーティング層と母材間の温度差が大きくなるとともに燃焼面側の加熱と傘アール面側の冷却とが繰り返されることに加え、弁着座時の機械応力により、コーティング層に亀裂或いは剥離が生じやすい。そのため特許文献１では、吸気バルブの傘アール面やステムにも断熱コーティングを施すようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】実開昭５９−１４１１０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、伝熱量は、熱伝達率、面積、時間及び温度差を乗算することで求められ、断熱コーティング層を設けることで熱伝達率を小さくすることができるが、面積が大きくなるとその分だけ大きくなる。しかしながら、特許文献１記載の吸気バルブでは、傘表や傘裏、ステムの各表面に単に断熱コーティングが施されているだけである。そのため、断熱コーティングの厚さに応じて断熱コーティングの端縁部で表面積が増大し、表面積の増大量に応じた分だけ燃焼ガスからの入熱量や吸入空気への放熱量が増大する。これにより、吸気が熱膨張して吸気の充填効率が低下する。また、傘裏の断熱コーティングの厚さ分だけ吸気開口の有効開口面積が減少することや、ステムの断熱コーティングの厚さ分だけステム径が太くなり、吸気ポート断面に占めるステム面積の割合が増大することによっても吸気の充填効率が低下する。
【０００６】
本発明は、このような背景に鑑み、吸気の充填効率の低下を抑制することができる吸気バルブ及びこれを備えた吸排気装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
このような課題を解決するために、本発明は、ステム（１０ａ）と傘部（１０ｂ）とを有し、内燃機関（Ｅ）の燃焼室（６）の吸気開口（７ａ）を開閉する吸気バルブ（１０）であって、前記傘部が、外周部に母材（２６ｂ）を露出させるように形成され、前記吸気開口を画成するバルブシート（１３）に当接するバルブフェース（１０ｃ）と、前記バルブフェースよりも前記燃焼室側の傘表（１０ｆ）の少なくとも一部において、隣接する部分（１０ｇ、１０ｃ）に対して母材を凹ませた傘表凹部（３７）とを有し、滑らかな外輪郭を画定するように、前記傘表凹部内の母材の表面に断熱被膜層（２５）が形成されている構成とする。
【０００８】
この構成によれば、傘表に傘表凹部が形成され、この傘表凹部内に滑らかな外輪郭を画定するように断熱被膜層が形成されることにより、表面積の増大を抑制しつつ傘表に断熱被膜層を形成できる。これにより、燃焼ガスから傘部への入熱量を低減するとともに、吸気バルブから吸入空気への放熱量を低減し、吸気の充填効率の低下を抑制できる。
【０００９】
また、上記の発明において、前記ステムが、バルブガイド（１２）によって摺動するように案内される摺動軸部（３１）と、前記摺動軸部よりも前記傘部（１０ｂ）側に配置され、母材の断面積が前記摺動軸部よりも小さい細軸部（３２）とを有する構成とすることができる。
【００１０】
この構成によれば、熱伝導によって傘部から摺動軸部へ向けて細軸部を伝達する熱量を低減し、傘表を高温に保てることから、燃焼ガスから傘部への入熱量を低減するとともに、吸気バルブから吸入空気への放熱量を低減し、吸気の充填効率の低下を抑制できる。特に、吸気バルブから吸入空気への放熱量は、傘表凹部内の断熱被膜層と細軸部との相乗効果により大幅に低減する。
【００１１】
また、上記の発明において、前記傘部（１０ｂ）が、前記バルブフェース（１０ｃ）よりも前記ステム（１０ａ）側の傘裏（１０ｅ）の少なくとも一部において、隣接する部分（１０ｃ）に対して母材を凹ませた傘裏凹部（３６）を有し、滑らかな外輪郭を画定するように、前記傘裏凹部内の母材（２６ｂ）の表面に断熱被膜層（２５）が形成されている構成とすることができる。
【００１２】
この構成によれば、傘裏に傘裏凹部が形成され、この傘裏凹部内に滑らかな外輪郭を画定するように断熱被膜層が形成されることにより、表面積の増大を抑制しつつ傘裏に断熱被膜層を形成できる。これにより、傘部から吸入空気への放熱量を低減し、傘表を高温に保てることから、燃焼ガスから傘部への入熱量をも低減し、吸気の充填効率の低下を抑制できる。
【００１３】
また、上記の発明において、滑らかな外輪郭を画定するように、前記細軸部（３２）の母材（２６ａ）の表面に断熱被膜層（２５）が形成されている構成とすることができる。
【００１４】
この構成によれば、細軸部に滑らかな外輪郭を画定するように断熱被膜層が形成されることにより、細軸部において熱がステムの表面に到るまでに時間を要することから、放熱量の変化が緩慢となり、一時的なエンジン回転数や負荷の増大による吸気温度の急上昇を抑制できる。また、ステムから吸入空気への放熱量を低減することも可能である。
【００１５】
また、上記の発明において、前記細軸部（３２）の母材（２６ａ）が、前記摺動軸部（３１）の直径（Ｄ１）よりも小さな直径（Ｄ）の円形断面形状を呈して前記摺動軸部と同軸に配置され、前記断熱被膜層（２５）が前記細軸部の母材の全周にわたって略均一の厚さ（ｔ１）に形成され、前記細軸部における前記ステム（１０ａ）の直径（Ｄ２）が前記摺動軸部の直径以下（Ｄ２≦Ｄ１）である構成とすることができる。
【００１６】
この構成によれば、摺動軸部との比較において細軸部におけるステム径の拡大を防止できるため、有効開口面積の減少及び吸気ポート断面におけるステムが占める面積の増大による吸気充填効率の低下を抑制できる。また、閉弁時に細軸部がバルブガイドの内部に進入するように構成されている場合であっても、断熱被膜層がバルブガイドに干渉することを防止できる。
【００１７】
また、上記の発明において、前記細軸部（３２）及び前記断熱被膜層（２５）が、閉弁時の前記バルブガイド（１２）の前記傘部（１０ｂ）側の端部（１２ａ）よりも前記傘部側に形成されている構成とすることができる。
【００１８】
この構成によれば、吸気バルブの閉弁時においても、細軸部がバルブガイドの内部に進入しないため、細軸部の外周面に形成された断熱被膜層がバルブガイドに干渉することを防止できる。
【００１９】
また、上記の発明において、前記細軸部（３２）及び前記傘裏凹部（３６）が互いに連続するように形成され、前記断熱被膜層（２５）が前記傘裏凹部から前記細軸部に連続して形成されている構成とすることができる。
【００２０】
この構成によれば、一時的なエンジン回転数や負荷の増大による吸気温度の急上昇を一層効果的に抑制できる。
【００２１】
また、上記の課題を解決するために、本発明は、前記吸気バルブ（１０）と、前記吸気バルブの前記ステム（１０ａ）を摺動可能に支持する吸気バルブガイド（１２）と、ステム（１１ａ）と傘部（１１ｂ）とを有し、内燃機関（Ｅ）の燃焼室（６）の排気開口（８ａ）を開閉する排気バルブ（１１）と、前記排気バルブの前記ステムを摺動可能に支持する排気バルブガイド（１２）とを有する吸排気装置（１６）であって、前記吸気バルブガイドと前記排気バルブガイドとが共通部材からなる構成とする。
【００２２】
この構成によれば、吸気充填効率の低下を抑制しつつ、吸気バルブガイドと前記排気バルブガイドとが共通部材からなることにより、部品コストの低減が可能になる。また、吸気バルブガイドと前記排気バルブガイドとを区別する必要がなくなるため、組立作業が容易になり、組立コストも低減できる。
【発明の効果】
【００２３】
このように本発明によれば、吸気の充填効率の低下を抑制することができる吸気バルブ及びこれを備えた吸排気装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】実施形態に係る内燃機関の要部断面図
【図２】図１に示す吸気バルブの正面図
【図３】図２に示す吸気バルブの要部断面図
【図４】実施形態に係る吸気バルブの効果を説明するためのグラフ
【図５】実施形態に係る吸気バルブの効果を説明するためのグラフ
【図６】他の実施形態に係る吸気バルブの要部断面図
【図７】他の実施形態に係る吸気バルブの要部断面図
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、図面を参照して、本発明に係る吸気バルブ１０及び吸排気装置１６を自動車用の内燃機関Ｅに適用した一実施形態について詳細に説明する。以下では、内燃機関Ｅが自動車に搭載された状態を基準として図１に示す上下の方向に従って説明する。
【００２６】
図１に示すように、内燃機関Ｅは、直列多気筒の自動車用ガソリンエンジンであり、図示しないピストンが収容される複数のシリンダ１を備えたシリンダブロック２と、シリンダブロック２の上端面２ａに接合する下端面３ａをもってシリンダブロック２に締結されたシリンダヘッド３と、シリンダヘッド３の上部に締結されたヘッドカバー４とを備えている。
【００２７】
シリンダ１は、それぞれ略上下方向に延在し、互いに平行かつ一列となるようにシリンダブロック２に形成されている。以下、列設された複数のシリンダ１の配列方向をシリンダ列方向という。各シリンダ１は、上端がシリンダブロック２の上端面２ａに開口し、下端がシリンダブロック２の下部に形成されたクランク室（図示しない）に開口している。シリンダブロック２のシリンダ１の側部には、各シリンダ１の側周部を一体に囲むようにブロック冷却水通路（ウォータジャケット）５が形成されている。ブロック冷却水通路５のシリンダ列方向に延在する部分は、各シリンダ１の側周部に沿うように湾曲しており、ブロック冷却水通路５の上端は、シリンダブロック２の上端面２ａに開口している。
【００２８】
シリンダヘッド３の下端面３ａの各シリンダ１に対向する部分には、曲面状の窪みである燃焼室凹部３ｂが形成されている。各燃焼室凹部３ｂは、各シリンダ１のピストンよりも上方の部分と共に燃焼室６を画成する。また、シリンダヘッド３の内部には、一端がシリンダ列方向に沿う一側面に開口する一方、二股に分岐した２つの他端が各燃焼室凹部３ｂに接続する複数の吸気ポート７と、一端がシリンダヘッド３のシリンダ列方向に沿う他側面に開口する一方、分岐した他端が２つずつ各燃焼室凹部３ｂに接続する排気ポート８とが形成されている。燃焼室凹部３ｂを基準として吸気ポート７が設けられた側を吸気側、排気ポート８が設けられた側を排気側とする。また、シリンダヘッド３には、燃焼室凹部３ｂの壁面及びシリンダヘッド３の上面に開口するように図示しない点火プラグ挿入孔が形成され、この点火プラグ挿入孔に点火プラグを挿入される。
【００２９】
シリンダヘッド３の内部には、燃焼室６内や排気ポート８内の燃焼ガスからの熱伝搬による温度上昇を抑制するために、燃焼室凹部３ｂ及び排気ポート８の周辺にヘッド冷却水通路９（９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ等）が形成されている。ヘッド冷却水通路９は、複数の燃焼室凹部３ｂの上方近傍を通過するようにシリンダヘッド３のシリンダ列方向（長手方向）に延在する主冷却水通路９ａ、排気ポート８を上下から互いに挟み合うように配置され、それぞれシリンダヘッド３の長手方向に延在する上排気側冷却水通路９ｂ及び下排気側冷却水通路９ｃ、主冷却水通路９ａと上排気側冷却水通路９ｂ及び下排気側冷却水通路９ｃとを連通する図示しない排気側連結通路、吸気ポート７側に配置され、シリンダヘッド３のシリンダ列方向に延在する吸気側冷却水通路９ｄ、及び主冷却水通路９ａと吸気側冷却水通路９ｄとを連通する図示しない吸気側連結通路等を有している。
【００３０】
シリンダヘッド３には、各吸気開口７ａ及び排気開口８ａを開閉する吸気バルブ１０及び排気バルブ１１が設けられている。また、シリンダヘッド３には、上面から吸気ポート７および排気ポート８に連通するように形成された２つの孔に円筒状のバルブガイド１２、１２嵌合されており、各吸気ポート７及び排気ポート８と燃焼室凹部３ｂとの接続部には、燃焼室６に向けて開口する吸気開口７ａ及び排気開口８ａが円環状のバルブシート１３、１３によって画成されている。吸気バルブ１０及び排気バルブ１１はそれぞれ、バルブガイド１２、１２によって摺動可能に支持され、各吸気ポート７及び排気ポート８を横切るように配置された棒状のステム１０ａ、１１ａと、ステム１０ａ、１１ａの下端に一体に形成され、バルブシート１３、１３に着座する弁体である傘部１０ｂ、１１ｂとを有するポペットバルブである。傘部１０ｂ、１１ｂの外周部分には、バルブシート１３、１３に当接する円錐台形のバルブフェース１０ｃ、１１ｃ（シール面）が形成されている。
【００３１】
吸気バルブ１０及び排気バルブ１１の上端近傍にはそれぞれ円盤形状のリテーナ１４、１４が固定されており、各リテーナ１４とシリンダヘッド３の上面との間には圧縮コイルばね１５が介装されている。これにより、吸気バルブ１０及び排気バルブ１１は、常時上向き（閉弁方向）に付勢されて傘部１０ｂ、１１ｂがバルブシート１３、１３に着座し、吸気開口７ａ及び排気開口８ａを閉塞する。吸気バルブ１０及び排気バルブ１１に対して設けられたバルブガイド１２、リテーナ１４及び圧縮コイルばね１５は、それぞれ共通部材とされている。これらの吸気ポート７、排気ポート８、吸気バルブ１０、排気バルブ１１、バルブガイド１２、１２、バルブシート１３、１３、リテーナ１４、１４及び圧縮コイルばね１５、１５により、燃焼室６への吸気及び燃焼室６からの排気が可能な吸排気装置１６が構成される。
【００３２】
シリンダヘッド３とヘッドカバー４との間に画成された動弁室１７には、吸気バルブ１０及び排気バルブ１１を開弁駆動する動弁機構１８が収容されている。動弁機構１８は、シリンダヘッド３に支持されたカムシャフト１９及びロッカシャフト２０、ロッカシャフト２０により揺動可能に支持された吸気ロッカアーム２１及び排気ロッカアーム２２等を備えた公知の構成を有している。吸気ロッカアーム２１及び排気ロッカアーム２２は、それぞれカムに当接する一端及び吸気バルブ１０及び排気バルブ１１のステムエンドに当接する他端を有している。
【００３３】
カムシャフト１９が図示しない動力伝達機構を介してクランクシャフトの２分の１の回転速度をもって回転駆動されると、ローラを介してカムに転接する吸気ロッカアーム２１及び排気ロッカアーム２２がそれぞれ所定のタイミングで揺動する。これにより、吸気バルブ１０及び排気バルブ１１が圧縮コイルばね１５の付勢力に抗して下向き（開弁方向）に駆動されて傘部１０ｂ、１１ｂがバルブシート１３、１３から離反することで、吸気開口７ａ及び排気開口８ａが開放されて吸気ポート７及び排気ポート８が燃焼室６と連通する。
【００３４】
次に、図２及び図３を参照して、吸気バルブ１０について詳細に説明する。吸気バルブ１０は、前述したように、ステム１０ａと傘部１０ｂとを有している。本明細書では、傘部１０ｂとは、バルブフェース１０ｃに到るまで、上方（ステム１０ａ側）から下方に進むにつれて連続的に拡径する断面形状の変化開始点（変化点Ｐ）以下の部分を指すものとし、ステム１０ａとは、変化点Ｐ以上（傘部１０ｂよりも上側）の全ての部分を指すものとする。つまり、変化点Ｐがステム１０ａと傘部１０ｂとの境界になる。
【００３５】
ステム１０ａは、前述したようにバルブガイド１２によって摺動可能に支持される。図２及び図３には、吸気バルブ１０が閉弁位置にあるときのバルブガイド１２を想像線で示している。ステム１０ａの上端近傍には環状溝１０ｄが形成されており、この環状溝１０ｄに２つ割りの図示しないコッタが嵌合する。前述のリテーナ１４はコッタを介してステム１０ａの上端近傍に固定される。一方、ステム１０ａにおけるバルブガイド１２以下（閉弁位置にあるときバルブガイド１２の下端１２ａよりも下側）の部分と傘部１０ｂとの表面には、環状のバルブフェース１０ｃを除く全面に断熱被膜層２５が形成されている。
【００３６】
ステム１０ａの母材２６ａ及び傘部１０ｂの母材２６ｂにより構成される吸気バルブ１０の母材２６（断熱被膜層２５を除く部分）は、本実施形態では、熱伝導率が３０Ｗ／ｍ・Ｋ程度のステンレス鋼によって中実に形成されている。なお、母材２６は、ステンレス鋼だけで形成される形態に限られず、例えば摺動軸部３１において、耐摩耗性を向上させるためにステンレス鋼の表面にクロムめっきや窒化等の表面処理を施したものであってもよい。排気バルブ１１も、吸気バルブ１０と同様、耐熱性のステンレス鋼により形成されてよい。
【００３７】
一方、断熱被膜層２５は、母材２６に比べて熱伝導率が小さな材料で形成される。本実施形態では、断熱被膜層２５として、熱伝導率が１．５Ｗ／ｍ・Ｋ程度のジルコニア（ＺｒＯ２）系のセラミックスが用いられている。断熱被膜層２５は、ガス炎又はアーク溶射法、プラズマ溶射法、爆発溶射法、スパッタリング、イオンプレーティング等の手法を用いて形成することができる。
【００３８】
なお、シリンダブロック２及びシリンダヘッド３はアルミニウム合金により形成され、バルブガイド１２はグラファイトを含む潤滑性に優れた焼結材により形成されている。
【００３９】
ステム１０ａの母材２６ａは、円形断面形状に形成され、バルブガイド１２によって摺動するように案内される摺動軸部３１（図２に示すバルブガイド１２によって囲まれた部分、及びその上方に連続するバルブリフト量に応じた長さの部分）と、摺動軸部３１よりも傘部１０ｂ側において摺動軸部３１の断面積よりも小さな断面積（断面図は省略、図３の直径Ｄを参照）とされた細軸部３２とを有している。本実施形態では、細軸部３２は、摺動軸部３１よりも小径の円形断面形状に形成されて摺動軸部３１と同軸に配置されており、摺動軸部３１と接続する上端部では、下方に進むにつれて摺動軸部３１の断面積が徐々に小さくなるように、ステム１０ａの外輪郭に対して断面で斜めに（テーパ状に）形成されている。なお、ステム１０ａにおける摺動軸部３１よりも上側の部分（図２参照）は、環状溝１０ｄが形成された部分や上端の面取り部分を除き、バルブガイド１２によって案内されることなくかつ摺動軸部３１と同一径を有する一般軸部３３とされている。
【００４０】
細軸部３２は、吸気バルブ１０が閉弁位置にあるときにバルブガイド１２の下端１２ａに対応する位置から傘部１０ｂに到るように形成されている。つまり、細軸部３２が摺動軸部３１の下端（傘部１０ｂ側の端部）及び傘部１０ｂの上端に接続しており、摺動軸部３１と細軸部３２との間及び摺動軸部３１と傘部１０ｂとの間には、一般軸部３３は形成されていない。このように構成された細軸部３２は、言い換えれば、ステム１０ａに、隣接する摺動軸部３１に対して母材２６ａを全周にわたって凹ませた凹部がステム１０ａの下端に到るように形成されたことにより形成される。
【００４１】
ステム１０ａにおいて、断熱被膜層２５は略一定の厚さで細軸部３２の全周及び全長にわたって（つまり、凹部の全体にわたって）形成されている。細軸部３２の外周面に形成された断熱被膜層２５の厚さｔ１は、細軸部３２におけるステム１０ａの直径Ｄ２（細軸部３２の直径Ｄ＋２ｔ１）が、摺動軸部３１の直径Ｄ１以下となるように設定される（Ｄ２＝Ｄ＋２ｔ１≦Ｄ１）。このようにステム１０ａのうち、細軸部３２の表面のみ（凹部のみ）に断熱被膜層２５が形成されることにより、細軸部３２に断熱被膜層２５が形成されない場合に比べ、ステム１０ａの外輪郭が滑らかになっている。本実施形態では、細軸部３２におけるステム１０ａの直径Ｄ２と摺動軸部３１の直径Ｄ１とが同一とされており（Ｄ２＝Ｄ１）、ステム１０ａの外輪郭が一層滑らかにされている。
【００４２】
なお、本実施形態のように断熱被膜層２５が形成された部分のステム１０ａの直径Ｄ２が摺動軸部３１の直径Ｄ１と同一又はそれに近い場合、バルブガイド１２のシリンダヘッド３に対する挿入代やバルブ長さ、バルブシート２３−バルブガイド１２間距離等にばらつきがあると、閉弁時に断熱被膜層２５がバルブガイド１２と干渉する虞があるため、閉弁位置にあるときのバルブガイド１２の下端１２ａよりも若干下方に断熱被膜層２５の上端がくるように断熱被膜層２５の位置や細軸部３２の位置を設定するとよい。
【００４３】
このようにした場合には、閉弁時にバルブガイド１２の下方に、ステム１０ａにおける断熱被膜層２５に覆われない母材２６が露出する部分が生じ、この部分が吸気に晒されることがある。また、このような部分が生じない場合であっても、開弁時には、断熱被膜層２５に覆われていない摺動軸部３１が吸気に晒される。しかしながら、このような部分の温度は傘部１０ｂやステム１０ａの下端近傍の温度に比べて低いため、吸気への伝達熱量は微小であり、その影響は小さい。
【００４４】
これに対し、断熱被膜層２５の上端位置を閉弁時のバルブガイド１２の下端１２ａよりも下方に設定することや、細軸部３２におけるステム１０ａの直径Ｄ２が摺動軸部３１の直径Ｄ１よりも小さくなるように断熱被膜層２５の厚さｔ１を設定することにより、吸気バルブ１０の製造や組付けに高い精度が求められなくなるため、コストや作業効率の観点でその効果は大きい。
【００４５】
傘部１０ｂは、前述したように母材２６ｂを露出させるバルブフェース１０ｃと、バルブフェース１０ｃよりもステム１０ａ側の傘裏１０ｅと、バルブフェース１０ｃよりも燃焼室６側の傘表１０ｆとにより構成される。傘裏１０ｅの外輪郭は、上方から下方に進むにつれて断面形状が連続的に拡径するラッパ形状を呈している。一方、傘表１０ｆの外輪郭は、バルブフェース１０ｃの外縁から下方に延びる概ね円筒形の外周面１０ｇと、概ね燃焼室６に向く底面１０ｈとにより構成されている。底面１０ｈは、外周面１０ｇの下縁から中心に向けて燃焼室６側に膨出する円錐台状の凸面部１０ｉと、凸面部１０ｉの内縁から中心に向けてステム１０ａの軸線と概ね直交する向きに延在するドーナツ状の平面部１０ｊと、平面部１０ｊの内縁から中心に向かうにつれて徐々に深くなる湾曲凹面部１０ｋとにより構成されており、傘部１０ｂの強度確保と軽量化とが図られている。
【００４６】
傘部１０ｂの母材２６ｂは、傘裏１０ｅにおいて、バルブフェース１０ｃの内縁（上縁）から、傘裏１０ｅの外輪郭に対して斜めに（テーパ状に）凹陥する凹壁面２６ｃと、凹壁面２６ｃの底縁で凹壁面２６ｃに対して屈曲した後、傘裏１０ｅの外輪郭に沿ってラッパ状に延在してステム１０ａとの境界（変化点Ｐ）に至り、細軸部３２（ステム１０ａの母材２６ａ）と段差なく連続する凹底面２６ｄとを有している。つまり、傘裏１０ｅには、隣接するバルブフェース１０ｃに対して母材２６ｂを凹ませた傘裏凹部３６が、傘裏１０ｅの全体にわたって形成されている。
【００４７】
一方、傘表１０ｆにおいては、傘部１０ｂの母材２６ｂは、バルブフェース１０ｃの外縁（下縁）から、傘表１０ｆの外輪郭に対して斜めに（テーパ状に）凹陥する凹壁面２６ｅと、凹壁面２６ｅの底縁で凹壁面２６ｅに対して屈曲した後、傘表１０ｆの外輪郭に沿って延在する凹底面２６ｆとを有している。凹底面２６ｆは、凹壁面２６ｅ側から順に、互いに屈曲することなく滑らかに接続する凸状凹底面２６ｇ、平状凹底面２６ｈ及び湾曲凹状凹底面２６ｉを有している。つまり、傘表１０ｆには、隣接する外周面１０ｇやバルブフェース１０ｃに対して母材２６ｂを凹ませた傘表凹部３７が、傘表１０ｆのうちの底面１０ｈの全体にわたって形成されている。
【００４８】
本実施形態では、傘裏凹部３６が傘裏１０ｅの全体にわたって形成され、かつ凹部の底面となる凹底面２６ｄの全体がバルブフェース１０ｃの上縁よりも上方に位置しているため、傘裏凹部３６が凹部と言えるか否かの判別が難しい。そこで、本明細書においては、前述の屈曲した部分を断面輪郭に有し、当該屈曲部を構成する２つの面（凹壁面２６ｃ及び凹底面２６ｄの外周部）に直交する線の交点ｐ１が屈曲点ｐ２よりも上方に位置すること、すなわち屈曲部が下向きに突出しているもの、或いは屈曲ではなく湾曲している部分を断面輪郭に有し、当該湾曲線上の２点の曲率半径の中心点が当該２点間の湾曲線の中点よりも上方となる湾曲部分を含むこと、すなわち下向きに突出する湾曲部分を含むものを、傘裏１０ｅの凹部と定義するものとする。
【００４９】
同様に、本実施形態では、傘表凹部３７が傘表１０ｆの底面１０ｈの全体にわたって形成されているため、凹部の底面となる凹底面２６ｆのうち、凸状凹底面２６ｇ及び平状凹底面２６ｈの全体並びに湾曲凹状凹底面２６ｉの外周部分が傘表１０ｆの外周面１０ｇの下端よりも下方に位置しているため、凹部であるか否かの判別がしにくい。そこで、本明細書においては、前述した屈曲した部分を断面輪郭に有し、当該屈曲部を構成する２つの面（凹壁面２６ｅ及び凹底面２６ｆの外周部）に直交する線の交点ｐ３が屈曲点ｐ４よりも上方に位置するもの、すなわち屈曲部が上向きに突出していること、或いは屈曲ではなく湾曲している部分を断面輪郭に有し、当該湾曲線上の２点の曲率半径の中心点が当該２点間の湾曲線の中点よりも上方となる湾曲部分を含むこと、すなわち上向きに突出する湾曲部分を含むものを、傘表１０ｆの凹部と定義するものとする。したがって、湾曲凹状凹底面２６ｉは、傘表凹部３７の中央に更に形成された凹部と言える。
【００５０】
そして、傘裏１０ｅにおいては、断熱被膜層２５は略一定の厚さで傘裏凹部３６の全体にわたって形成されている。つまり、断熱被膜層２５は、細軸部３２の外周面から傘部１０ｂの傘裏１０ｅに連続するように形成されている。傘裏凹部３６に形成された断熱被膜層２５の厚さｔ２は細軸部３２に形成された断熱被膜層２５の厚さｔ１と同一とされており、ステム１０ａの外輪郭と傘部１０ｂの外輪郭とは段差なく滑らかに連続している。また、この厚さｔ２は、傘裏凹部３６の外周部分の深さ、正確には凹底面２６ｆの外縁での深さと同一の値となっている。このように傘裏１０ｅのうち、傘裏凹部３６内の母材２６ａの表面のみに断熱被膜層２５が形成されることにより、断熱被膜層２５が形成されない場合に比べ、傘裏１０ｅの外輪郭が滑らかになっている。
【００５１】
一方、傘表１０ｆにおいては、断熱被膜層２５は凸状凹底面２６ｇ及び平状凹底面２６ｈにおいて比較的薄い厚さｔ３とされ、この厚さｔ３は、傘表凹部３７の外周部分の深さ、正確には凸状凹底面２６ｇの外縁での深さと同一の値とされている。一方、湾曲凹状凹底面２６ｉにおいては、断熱被膜層２５は比較的厚く形成されている。このように傘表１０ｆのうち、傘表凹部３７内の母材２６ａの表面のみに断熱被膜層２５が形成されることにより、断熱被膜層２５が形成されない場合に比べ、傘表１０ｆの外輪郭が滑らかになっている。
【００５２】
次に、以上のように構成された吸気バルブ１０の作用効果について説明する。
【００５３】
図４及び図５は、実施形態に係る吸気バルブ１０の効果を他の例と比較して示すグラフである。図４のグラフでは、横軸に傘表１０ｆの表面積をとり、縦軸に傘表１０ｆからの入熱量をとっている。図５のグラフでは、横軸に傘裏１０ｅ＋軸部（ステム１０ａ）の表面積をとり、（Ａ）では縦軸に傘裏１０ｅ＋軸部（ステム１０ａ）の平均温度を、（Ｂ）では縦軸に傘裏１０ｅ＋軸部（ステム１０ａ）からの放熱量をとっている。
【００５４】
各グラフにおいて、白抜き菱形は、ベース（ステム１０ａの母材２６ａに細軸部３２が形成されず、かつ断熱被膜層２５が形成されない場合）を示している。白抜き丸は、ベース＋単純傘表裏断熱＋軸部断熱（ベース形状に単に傘表１０ｆ及び傘裏１０ｅに断熱被膜層２５を形成すると共に軸部にも断熱被膜層２５を形成した場合）を示している。白塗り三角は、細軸化（ベース形状に細軸部３２を形成した場合）を示している。白塗り四角は、細軸化＋単純傘表裏断熱＋細軸部断熱（細軸化し、単に傘表１０ｆ及び傘裏１０ｅに断熱被膜層２５を形成すると共に細軸部３２にも断熱被膜層２５を形成した場合）を示している。
【００５５】
また、黒塗り菱形は、傘表断熱（傘表１０ｆに傘表凹部３７を形成したうえで傘表凹部３７内に断熱被膜層２５を形成した場合）を示している。黒塗り三角は、細軸化＋傘表断熱（細軸化し、傘表１０ｆに傘表凹部３７を形成したうえで傘表凹部３７内のみに断熱被膜層２５を形成した場合）を示している。黒塗り丸は、細軸化＋傘表裏断熱（細軸化し、傘表１０ｆ及び傘裏１０ｅに傘表凹部３７及び傘裏凹部３６を形成したうえで傘表凹部３７及び傘裏凹部３６内に断熱被膜層２５を形成した場合）を示している。黒塗り四角は、本実施形態の吸気バルブ１０に対応する、細軸化＋傘表裏断熱＋軸部断熱（細軸化し、傘表１０ｆ及び傘裏１０ｅに傘表凹部３７及び傘裏凹部３６を形成したうえで傘表凹部３７及び傘裏凹部３６内に断熱被膜層２５を形成すると共に細軸部３２にも断熱被膜層２５を形成した場合）を示している。
【００５６】
ここで、図４に示す燃焼ガスから傘表１０ｆへの入熱量Ｑ１は下式（１）で表される。
Ｑ１＝ｈ１×Ａ１×（Ｔｇ１−Ｔｗ１）    ・・・（１）
ただし、ｈ１：熱伝達率、Ａ１：傘表の表面積、Ｔｇ１：燃焼ガス温度、Ｔｗ１：傘表の壁面温度である。
【００５７】
図４のグラフにおいて、内燃機関Ｅの熱効率向上の観点から、入熱量Ｑ１は小さい方が好ましい。燃焼ガス温度Ｔｇ１が一定とすると、熱伝達率ｈ１及び傘表の表面積Ａ１が小さくかつ傘表の壁面温度Ｔｗ１が高いほど、入熱量Ｑ１は小さくなる。
【００５８】
一方、図５（Ｂ）に示す傘裏＋軸部から吸気への放熱量Ｑ２は下式（２）で表される。
Ｑ２＝ｈ２×Ａ２×（Ｔｗ２−Ｔｇ２）    ・・・（２）
ただし、ｈ２：熱伝達率、Ａ２：傘裏＋軸部の表面積、Ｔｗ２：傘裏＋軸部の壁面温度、Ｔｇ２：吸気温度である。
【００５９】
図５（Ｂ）のグラフにおいて、内燃機関Ｅの熱効率向上の観点から、放熱量Ｑ２は小さい方が好ましい。吸気温度Ｔｇ２が一定とすると、熱伝達率ｈ２及び傘裏＋軸部の表面積Ａ２が小さくかつ傘裏＋軸部の壁面温度Ｔｗ２が低いほど、放熱量Ｑ２は小さくなる。つまり、図５（Ａ）のグラフにおいては、傘裏＋軸部の表面積Ａ２が小さくかつ傘裏平均温度が低い方が好ましい。
【００６０】
まず、図４を参照して傘表からの入熱量について説明する。ベース＋単純傘表裏断熱＋軸部断熱（白丸）では、ベース（白菱形）に対し、傘表１０ｆに断熱被膜層２５が形成されたことにより熱伝達率は小さくなるが、傘表の表面積が大きくなり、表面積増大による効果が熱伝達率の低減による断熱効果を上回るため、傘表からの入熱量が増大している。一方、細軸化（白三角）では、ベース（白菱形）に対し、若干ではあるが傘表からの入熱量が減少している。これは、熱伝導によって傘部１０ｂから摺動軸部３１へ向けて細軸部３２を伝達する熱量が低減し、傘表１０ｆが比較的高温に保たれるためである。しかしながら、細軸化＋単純傘表裏断熱＋細軸部断熱（白四角）では、細軸化（白三角）に対し、傘表の表面積が大きくなることから、やはり傘表からの入熱量が増大している。
【００６１】
これに対し、傘表断熱（黒菱形）では、ベース（白菱形）に対し、傘表の表面積の増大を招くことなく、傘表１０ｆに断熱被膜層２５が形成されて熱伝達率は小さくなったことにより、傘表からの入熱量が大幅に減少している。また、細軸化＋傘表断熱（黒三角）では、ベース（白菱形）に対しては大幅に傘表からの入熱量が減少し、傘表断熱（黒菱形）に対しては若干ではあるが、上記と同じく傘表１０ｆが比較的高温に保たれるという理由により傘表からの入熱量が減少している。更に、細軸化＋傘表裏断熱（黒丸）と細軸化＋傘表裏断熱＋軸部断熱（黒四角）とでは、傘表からの入熱量が概ね同じ値となり、傘表断熱（黒菱形）に対して減少している。
【００６２】
次に、図５（Ａ）及び（Ｂ）を参照して傘裏＋軸部からの放熱量について説明する。ベース＋単純傘表裏断熱＋軸部断熱（白丸）では、ベース（白菱形）に対し、（Ａ）に示すように傘裏＋軸部の平均温度は低下しているが、傘裏＋軸部の表面積が増大しており、表面積増大による効果が熱伝達率の低減による断熱効果を上回る結果、（Ｂ）に示すように傘裏＋軸部からの放熱量は増大している。一方、細軸化（白三角）では、ベース（白菱形）に対し、（Ａ）に示すように傘裏＋軸部の平均温度と傘裏＋軸部の表面積との両方が低減しており、（Ｂ）に示すように傘裏＋軸部からの放熱量も減少している。しかしながら、細軸化＋単純傘表裏断熱＋細軸部断熱（白四角）では、細軸化（白三角）に対し、（Ａ）に示すように傘裏＋軸部の平均温度は低下しているが、傘裏＋軸部の表面積が増大しており、やはり表面積増大による効果が熱伝達率の低減による断熱効果を上回る結果、（Ｂ）に示すように傘裏＋軸部からの放熱量は増大している。
【００６３】
これに対し、傘表断熱（黒菱形）では、ベース（白菱形）に対し、（Ａ）に示すように、傘裏＋軸部の表面積の増大を招くことなく、傘裏１０ｅに断熱被膜層２５が形成されて熱伝達率が小さくなったことにより、傘裏＋軸部の平均温度が大幅に減少している。その結果、（Ｂ）に示すように、傘表断熱（黒菱形）では、ベース（白菱形）に対し、傘裏＋軸部からの放熱量が減少している。
【００６４】
また、細軸化＋傘表断熱（黒三角）では、（Ａ）に示すように、ベース（白菱形）に対しては、傘裏＋軸部の表面積と傘裏＋軸部の平均温度との両方が大幅に低減し、細軸化（白三角）に対しては、傘裏＋軸部の表面積が変わらず、傘裏＋軸部の平均温度が大幅に減少し、傘表断熱（黒菱形）に対しては、傘裏＋軸部の表面積が大幅に減少し、傘裏＋軸部の平均温度も低下している。その結果、（Ｂ）に示すように、細軸化＋傘表断熱（黒三角）では、傘裏＋軸部からの放熱量が、ベース（白菱形）に対しては大幅に減少し、細軸化（白三角）や傘表断熱（黒菱形）に対しても減少している。特に、（Ｂ）の傘裏＋軸部からの放熱量では、ベース（白菱形）から細軸化＋傘表断熱（黒三角）への減少量が、ベース（白菱形）から傘表断熱（黒菱形）への減少量とベース（白菱形）から細軸化（白三角）への減少量との和よりも大きくなっている。これは傘表断熱と細軸化との相乗効果によるものと考えられる。
【００６５】
更に、細軸化＋傘表裏断熱（黒丸）では、（Ａ）に示すように、細軸化＋傘表断熱（黒三角）に対し、傘裏＋軸部の平均温度が低下している。なお、傘裏＋軸部の表面積は、傘裏１０ｅに傘裏凹部３６を形成しているにも拘わらず、細軸化＋傘表断熱（黒三角）に対して若干増大している。これは、比較条件を整えるために高温となるバルブ中央における傘表−傘裏間の最小肉厚を一定にしているためである。この影響により、（Ｂ）に示すように、細軸化＋傘表裏断熱（黒丸）では、傘裏＋軸部からの放熱量が、細軸化＋傘表断熱（黒三角）に対して僅かに増大している。ただし、断熱被膜層２５の熱伝導率がより小さい場合や、断熱被膜層２５に強度負担を期待でき、傘裏＋軸部の表面積の増大量を０にできる場合には、細軸化＋傘表断熱（黒三角）に対し、傘裏＋軸部からの放熱量を低減することが可能である。
【００６６】
最後に、細軸化＋傘表裏断熱＋軸部断熱（黒四角）では、（Ａ）に示すように、細軸化＋傘表断熱（黒三角）や細軸化＋傘表裏断熱（黒丸）に対し、傘裏＋軸部の平均温度が低下している。一方、細軸部３２に断熱被膜層２５が形成されたことにより、傘裏＋軸部の表面積は、細軸化＋傘表断熱（黒三角）や細軸化＋傘表裏断熱（黒丸）に対して増大している。この影響により、（Ｂ）に示すように、細軸化＋傘表裏断熱＋軸部断熱（黒四角）では、傘裏＋軸部からの放熱量が、細軸化＋傘表断熱（黒三角）や細軸化＋傘表裏断熱（黒丸）に対して若干増大している。ただし、断熱被膜層２５の熱伝導率がより小さい場合や、断熱被膜層２５に強度負担を期待でき、細軸部３２を一層細くできる場合等には、細軸化＋傘表断熱（黒三角）や細軸化＋傘表裏断熱（黒丸）に対し、傘裏＋軸部からの放熱量を低減することが可能である。
【００６７】
このように、実施形態に係る吸気バルブ１０では、傘部１０ｂが、外周部に母材２６ｂを露出させるように形成され、吸気開口７ａを画成するバルブシート１３に当接するバルブフェース１０ｃと、バルブフェース１０ｃよりも燃焼室６側の傘表１０ｆの少なくとも一部において、隣接する外周面１０ｇやバルブフェース１０ｃに対して母材２６ｂを凹ませた傘表凹部３７とを有し、滑らかな外輪郭を画定するように、傘表凹部３７内の母材２６ｂの表面に断熱被膜層２５が形成されている。そのため、表面積の増大を抑制しつつ傘表１０ｆに断熱被膜層２５を形成することができ、燃焼ガスから傘部１０ｂへの入熱量が低減するとともに、吸気バルブ１０から吸入空気への放熱量が低減し、吸気の充填効率の低下が抑制される。
【００６８】
また、ステム１０ａが、バルブガイド１２によって摺動するように案内される摺動軸部３１と、摺動軸部３１よりも傘部１０ｂ側に配置され、母材２６ａの断面積が摺動軸部３１よりも小さい細軸部３２とを有している。そのため、熱伝導によって傘部１０ｂから摺動軸部３１へ向けて細軸部３２を伝達する熱量を低減し、傘表１０ｆが高温に保たれることから、燃焼ガスから傘部１０ｂへの入熱量が低減するとともに、吸気バルブ１０から吸入空気への放熱量が低減し、吸気の充填効率の低下が抑制される。
【００６９】
本実施形態では、傘部１０ｂが、バルブフェース１０ｃよりもステム１０ａ側の傘裏１０ｅの少なくとも一部において、隣接するバルブフェース１０ｃに対して母材２６ｂを凹ませた傘裏凹部３６を有し、滑らかな外輪郭を画定するように、傘裏凹部３６内の母材２６ｂの表面に断熱被膜層２５が形成されている。そのため、表面積の増大を抑制しつつ傘裏１０ｅに断熱被膜層２５を形成することができ、傘部１０ｂから吸入空気への放熱量を低減し、傘表１０ｆが高温に保たれることから、燃焼ガスから傘部１０ｂへの入熱量をも低減し、吸気の充填効率の低下を抑制できる。また、吸気開口７ａの有効開口面積の減少が抑制されることによっても、吸気の充填効率の低下が抑制される。
【００７０】
また、ステム１０ａに、滑らかな外輪郭を画定するように、細軸部３２の母材２６ａの表面に断熱被膜層２５が形成されていることにより、傘裏１０ｅ及びステム１０ａの表面を介して吸気バルブ１０から吸気に伝達する熱量は若干大きくなるが、細軸部３２においては、断熱被膜層２５が形成されない場合に比べ、熱伝導率が大きいステム１０ａの母材２６ａを伝導した熱が断熱被膜層２５を径方向外側に伝導してステム１０ａの表面に到るまでに時間を要することから、放熱量の変化が緩慢となり、一時的なエンジン回転数や負荷の増大による吸気温度の急上昇が抑制される。また、ステムから吸入空気への放熱量を低減し、吸気の充填効率の低下を抑制することも可能である。
【００７１】
本実施形態では、細軸部３２の母材２６ａが、摺動軸部３１の直径Ｄ１よりも小さな直径Ｄの円形断面形状を呈して摺動軸部３１と同軸に配置され、断熱被膜層２５が細軸部３２の母材２６ａの全周にわたって略均一の厚さｔ１に形成され、細軸部３２におけるステム１０ａの直径Ｄ２が摺動軸部３１の直径以下（Ｄ２≦Ｄ１）とされている。そのため、摺動軸部３１との比較で、細軸部３２におけるステム１０ａの直径Ｄ２の拡大が防止され、吸気開口７ａの有効開口面積の減少及び吸気ポート断面におけるステム１０ａが占める面積の増大による吸気充填効率低下が抑制される。また、閉弁時に細軸部３２がバルブガイド１２の内部に進入するように構成されている場合であっても、断熱被膜層２５のバルブガイド１２との干渉が防止される。
【００７２】
ただし、本実施形態では、閉弁位置にある時のバルブガイド１２の傘部１０ｂ側の下端１２ａよりも傘部１０ｂ側に細軸部３２及び断熱被膜層２５が形成されている。そのため、細軸部３２がバルブガイド１２の内部に進入することはなく、細軸部３２の外周面に形成された断熱被膜層２５がバルブガイド１２に干渉することはなく、逆に、細軸部３２におけるステム１０ａの直径Ｄ２を摺動軸部３１の直径Ｄ１以上とすること、或いは、細軸部３２におけるステム１０ａの直径Ｄ２を摺動軸部３１の直径Ｄ１以下に設定した場合に断熱被膜層２５の厚さｔの精密な管理を省略することが可能である。
【００７３】
本実施形態では、細軸部３２及び傘裏凹部３６が互いに連続するように形成され、断熱被膜層２５が傘裏凹部３６から細軸部３２に連続して形成されたことにより、一時的なエンジン回転数や負荷の増大による吸気温度の急上昇が一層効果的に抑制される。
【００７４】
他方、排気バルブ１１は、傘部１１ｂの傘表が燃焼室６内の燃焼ガスに晒されるうえ、傘裏やステム１１ａの表面が排気ポート８内の排気ガスに晒されるため、吸気バルブ１０に比べて高温になりやすい。吸気バルブ１０や排気バルブ１１には、閉弁方向に作用する圧縮コイルばね１５のばね力や閉弁時の慣性力による衝撃荷重（軸方向引張力）、カムからの曲げ力が加わるため、軸方向引張力及び曲げ力に対する強度が要求され、要求強度を満たすように材料や寸法が決定される。そして、排気バルブ１１のステム１０ａの直径は、高温時でも要求強度を満足する寸法とされている。
【００７５】
前述したように、吸気バルブ１０を摺動可能に支持するバルブガイド１２と排気バルブ１１を摺動可能に支持するバルブガイド１２とは共通部材とされており、摺動軸部３１における吸気バルブ１０のステム１０ａの直径Ｄ１は、排気バルブ１１のステム１１ａの直径と同一になっている。そのため、比較的低温の吸気バルブ１０のステム１０ａには要求強度に対して余裕があり、ステム１０ａの母材２６ａに細軸部３２を形成することが可能になっている。一方、バルブガイド１２やリテーナ１４及び圧縮コイルばね１５が、吸気用と排気用とで共通部材とされていることにより、部品コストの低減が可能になる。また、吸気用と排気用とで部品を区別する必要がなくなるため、組立作業が容易になり、組立コストが低減される。
【００７６】
また、断熱被膜層２５の素材であるジルコニア系セラミックスは、比重が５６０−５９０ｋｇ／ｍ３であり、吸気バルブ１０の母材２６であるステンレス鋼に比べて軽量である。そのため、細軸部３２における吸気バルブ１０の直径Ｄ２が摺動軸部３１の直径Ｄ１と同一であっても、ステム１０ａが母材２６ａのみによって摺動軸部３１の直径Ｄ１を全長にわたって有するように形成された場合に比べ、吸気バルブ１０が軽量化される。
【００７７】
以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されることなく幅広く変形実施することができる。例えば、上記実施形態では、一例として自動車用の内燃機関Ｅに適用したものとして、吸気バルブ１０及び吸排気装置１６の説明を行ったが、鉄道車両や船舶、航空機等にも広く適用することができる。
【００７８】
上記実施形態では、断熱被膜層２５が吸気バルブ１０の細軸部３２にも形成されているが、図６に示すように断熱被膜層２５が細軸部３２に形成されない形態としてもよい。或いは、断熱被膜層２５が細軸部３２に形成されず、かつ傘裏１０ｅに傘裏凹部３６及び断熱被膜層２５が形成されない形態や、傘裏１０ｅに傘裏凹部３６及び断熱被膜層２５が形成されない形態、断熱被膜層２５が細軸部３２に形成されず、かつ傘表１０ｆに傘表凹部３７及び断熱被膜層２５が形成されない形態、傘表１０ｆに傘表凹部３７及び断熱被膜層２５が形成されない形態としてもよい。更に、細軸部３２が形成されず、かつステム１０ａに断熱被膜層２５が形成されない形態や、この形態と上記した形態の構成とを組み合わせた形態としてもよく、ステム１０ａ又は傘部１０ｂの少なくとも一部に、隣接する部分に対して凹設された凹部が設けられ、滑らかな外輪郭を画定するように凹部内の母材２６の表面に断熱被膜層２５が形成されれば、表面積増大による入熱量又は放熱量の増大を抑制できる。
【００７９】
上記実施形態では、細軸部３２におけるステム１０ａの直径Ｄ２が、摺動軸部３１の直径Ｄ１と同一の太さ（Ｄ２＝Ｄ１）に設定されているが、図７に示すように細軸部３２におけるステム１０ａの直径Ｄ２が、摺動軸部３１の直径Ｄ１よりも細くなるように設定されてもよい（Ｄ２＝Ｄ＋２ｔ＜Ｄ１）。
【００８０】
上記実施形態では、吸気バルブ１０の母材２６は、ステンレス鋼により形成されているが、オーステナイト系耐熱鋼、ニッケル基耐熱合金等の他の材料により形成される形態や、ステム１０ａの母材２６ａと傘部１０ｂの母材２６ｂとが異なる材料から形成され、両者を接合して吸気バルブ１０の母材２６が形成される形態であってもよい。また、上記実施形態では、吸気バルブ１０の母材２６は中実構造とされているが、中空構造とされてもよい。
【００８１】
上記実施形態では、断熱被膜層２５がジルコニア系セラミックスにより形成されているが、断熱被膜層２５として他に、アルミナ、コージェライト、ジルコン、チタン等の酸化物系セラミックス、炭化ケイ素等の炭化物系セラミックス、窒化ケイ素等の窒化物系セラミックス、ケイ酸アルミニウム、酸化クロム、ＷＣ＋Ｃｏ合金、ＷＣ＋Ｎｉ＋Ｗ＋Ｃｒ３Ｃ２合金及びＣｒ３Ｃ２＋Ｎｉ−Ｃｒ合金等が用いられてもよい。
【００８２】
この他、各部材や部位の具体的構成や配置、数量、角度、素材等、本発明の趣旨を逸脱しない範囲であれば適宜変更可能である。一方、上記実施形態に示した各構成要素は必ずしも全てが必須ではなく、適宜選択することができる。
【符号の説明】
【００８３】
６      燃焼室
７ａ    吸気開口
８ａ    排気開口
１０    吸気バルブ
１０ａ  ステム
１０ｂ  傘部
１０ｃ  バルブフェース
１０ｅ  傘裏
１０ｆ  傘表
１０ｇ  外周面
１１    排気バルブ
１１ａ  ステム
１１ｂ  傘部
１２    バルブガイド
１２ａ  下端（傘部側の端部）
１６    吸排気装置
２５    断熱被膜層
２６    母材
２６ａ  ステム１０ａの母材
２６ｂ  傘部１０ｂの母材
３１    摺動軸部
３２    細軸部
３６    傘裏凹部
３７    傘表凹部
ｔ１    細軸部３２に形成された断熱被膜層２５の厚さ
Ｄ１    摺動軸部３１の直径
Ｄ２    細軸部３２におけるステム１０ａの直径
Ｅ      内燃機関
【図１】
2015214924.tif 000003
【図２】
2015214924.tif 000004
【図３】
2015214924.tif 000005
【図４】
2015214924.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
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