(57)【要約】【課題】吸気温の上昇を抑えることで燃焼効率の向上に寄与しうる吸気バルブであって、重量増加を抑えることができ、しかも吸気の促進によっても燃焼効率を向上させることができる吸気バルブを提供する。【解決手段】バルブ本体１０は、軸部１１と、軸部１１の一端に設けられ、燃焼室に面する傘表面及び吸気通路に面する傘裏面１４を有する傘部１２とからなり、バルブシートに密着するバルブフェース１５を傘裏面１４の外周縁部に有する。バルブフェース１５以外の傘裏面１４には、耐熱性樹脂よりなる裏側断熱層２０が形成されている。裏側断熱層２０は、吸気通路から燃焼室への吸気流を整えて吸気を促進する整流路２４を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸部と、該軸部の一端に設けられ、燃焼室に面する傘表面及び吸気通路に面する傘裏面を有する傘部とからなり、バルブシートに密着するバルブフェースを該傘裏面の外周縁部に有するバルブ本体と、
前記バルブフェース以外の前記傘裏面に形成された裏側断熱層と、を備え、
前記裏側断熱層は、耐熱性樹脂よりなり、かつ前記吸気通路から前記燃焼室への吸気流を整えて吸気を促進する整流路を有することを特徴とする吸気バルブ。
【請求項２】
前記裏側断熱層は、前記軸部の一端から前記傘裏面の外周端に向かうとともに該傘裏面に沿って放射状に延びる複数の突条を有し、隣り合う該突条同士の間に複数の前記整流路が形成されている請求項１に記載の吸気バルブ。
【請求項３】
複数の前記突条が同一方向に湾曲している請求項２に記載の吸気バルブ。
【請求項４】
前記裏側断熱層が前記傘裏面に接着された樹脂成形品よりなる請求項１乃至３のいずれか一つに記載の吸気バルブ。
【請求項５】
前記傘表面に形成された耐熱樹脂製の表側断熱層を有する請求項１乃至４のいずれか一つに記載の吸気バルブ。
【請求項６】
前記表側断熱層が前記傘表面に接着された樹脂塗布膜よりなる請求項５に記載の吸気バルブ。
【請求項７】
前記裏側断熱層及び前記表側断熱層がポリイミドよりなる請求項１乃至６のいずれか一つに記載の吸気バルブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は内燃機関に用いられる吸気バルブに関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車エンジン等の内燃機関では、シリンダ内でピストンが往復する間に、吸気、圧縮、爆発及び排気の各行程が順に行われる。このうち吸気行程では、吸気バルブが吸気ポートを開くことで、吸気通路から燃焼室へ空気や混合気が導入される。その際、吸気通路から燃焼室に導入される空気の温度、すなわち吸気温が高いと、空気（酸素）の体積膨張が大きくなって燃焼室内における空気の充填率が減少し、燃料の燃焼効率が低下する。このため、燃焼室内での燃料の燃焼効率を向上させる観点からは、吸気温を低くすることが望ましい。
【０００３】
しかし、吸気バルブは熱伝導率の高い金属よりなるため、燃焼室内の熱により高温になり易い。このため、吸気バルブからの放熱により吸気通路内の空気が暖められてしまい、吸気温を低く維持することが困難であった。
【０００４】
ここに、吸気バルブとして、吸気ポートを開閉する傘部の燃焼室に面する傘表面に、耐熱性の断熱材料（アルミナ、炭化珪素や窒化ケイ素等のセラミックス系の酸化物、炭化物や窒化物等）や耐熱鋼等よりなる遮熱板を、傘表面との間に断熱空間を設けつつ、取り付けたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。この遮熱板は、遮熱板の外周端部に設けられたＬ字状断面のフランジ部を傘部の外周端部に設けられた環状凹溝に嵌合してから、その外側の傘部の外周部を内向きに塑性変形させてかしめることにより、傘部に取り付けられている。
【０００５】
この吸気バルブでは、遮熱板及び断熱空間により、燃焼室から傘部の傘表面に入熱する入熱量が小さくなる。このため、傘部の傘裏面から吸気通路内の空気への放熱量も小さくなり、吸気温の上昇を抑えることができる。
【特許文献１】特開２００３−３０７１０５号公報（第３−４頁、第４−６図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記従来の吸気バルブでは、遮熱板が比較的重いセラミックスや耐熱鋼等よりなることから、重量増加に繋がる。また、上記従来の吸気バルブでは、遮熱板を傘部に取り付けるのに、面倒なかしめ作業を要するという問題もある。
【０００７】
他方、燃焼室内での燃料の燃焼効率を向上させる観点からは、吸気通路から燃焼室への吸気流れを促進して吸気速度、吸気量を増大させることが望ましい。このため、吸気バルブとしては、吸気通路から燃焼室への吸気流れを促進するための改良が加えられたものが望ましい。
【０００８】
本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、吸気温の上昇を抑えることで燃焼効率の向上に寄与しうる吸気バルブであって、重量増加を抑えることができ、しかも吸気の促進によっても燃焼効率を向上させることができる吸気バルブを提供することを目的とするものであり、また、このような吸気バルブを面倒なかしめ作業等を行うことなく提供することを他の目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決する本発明の吸気バルブは、軸部と、該軸部の一端に設けられた、燃焼室に面する傘表面及び吸気通路に面する傘裏面を有する傘部とからなり、バルブシートに密着するバルブフェースを該傘裏面の外周縁部に有するバルブ本体と、前記バルブフェース以外の前記傘裏面に形成された裏側断熱層と、を備え、前記裏側断熱層は、耐熱性樹脂よりなり、かつ前記吸気通路から前記燃焼室への吸気流を整えて吸気を促進する整流路を有することを特徴とするものである。
【００１０】
本発明の吸気バルブは、吸気通路に面する傘裏面に耐熱性樹脂製の裏側断熱層を有する。このため、傘部の傘裏面から吸気通路内の空気や混合気への放熱が裏側断熱層により抑えられる。したがって、吸気温の上昇を抑えて、吸気通路から燃焼室へ導入される空気や混合気の体積膨張を抑えることができる。よって、本発明の吸気バルブによれば、燃焼室内への空気や混合気の充填率を増大させることができ、燃料の燃焼効率を向上させることが可能となる。
【００１１】
また、本発明の吸気バルブでは、裏側断熱層が耐熱性樹脂よりなる。このため、断熱材料としてセラミックス等を用いる場合と比較して、断熱層を設けることによる重量増加を抑えることができる。
【００１２】
さらに、本発明の吸気バルブは、吸気通路に面する裏側断熱層に整流路を有する。この整流路は、吸気通路から燃焼室へ導入される吸気流を整えて吸気通路から燃焼室への吸気を促進する。このため、吸気通路から燃焼室への吸気流れの速度が高まって、吸気量が増大する。したがって、本発明の吸気バルブによれば、吸気の促進によっても燃料の燃焼効率を向上させることができる。
【００１３】
本発明の吸気バルブにおいて、前記裏側断熱層は、前記軸部の一端から前記傘裏面の外周端に向かうとともに該傘裏面に沿って放射状に延びる複数の突条を有し、隣り合う該突条同士の間に複数の前記整流路が形成されていることが好ましい。
【００１４】
この構成を有する吸気バルブでは、傘部の傘裏面において、軸部の一端（軸部と傘部との境界）から傘裏面の外周端に向かって放射状に延びる複数の整流路が形成される。このため、吸気ポートを介して吸気通路から燃焼室に導入される空気や混合気が、傘裏面に沿って放射状に流れるように整流される。その結果、吸気通路から燃焼室への吸気が促進される。
【００１５】
本発明の吸気バルブにおいて、複数の前記突条が同一方向に湾曲していることが好ましい。
【００１６】
この構成を有する吸気バルブでは、傘部の傘裏面において、軸部の一端から傘裏面の外周端に向かって同一方向に湾曲しつつ放射状に延びる複数の整流路が形成される。このため、吸気ポートを介して吸気通路から燃焼室に導入される空気や混合気が、傘裏面に沿って同一方向に湾曲しつつ放射状に流れるように整流され、旋回流となる。その結果、吸気通路から燃焼室への吸気が促進される。
【００１７】
本発明の吸気バルブにおいて、前記裏側断熱層が前記傘裏面に接着された樹脂成形品よりなることが好ましい。
【００１８】
この構成の吸気バルブでは、樹脂の型成形を利用して、所定の突条を有する所定形状の裏側断熱層を容易に形成することができる。また、樹脂成形品の接着により裏側断熱層が設けられるので、例えば断熱板のかしめ作業と比較して、容易に製造することができる。
【００１９】
本発明の吸気バルブは、前記傘表面に形成された耐熱性樹脂製の表側断熱層を有することが好ましい。
【００２０】
この構成の吸気バルブでは、燃焼室から傘部の傘表面への入熱を表側断熱層により抑えることができる。このため、吸気バルブの傘部自体の温度上昇を抑えることができる。したがって、傘部の傘裏面から吸気通路内の空気や混合気への放熱による吸気温の上昇をより抑えることが可能となる。
【００２１】
本発明の吸気バルブにおいて、前記表側断熱層が前記傘表面に接着された樹脂塗布膜よりなることが好ましい。
【００２２】
この構成の吸気バルブでは、樹脂塗布膜の接着により表側断熱層が設けられるので、表側断熱層を容易に形成することができる。
【００２３】
本発明の吸気バルブにおいて、前記裏側断熱層及び前記表側断熱層がポリイミドよりなることが好ましい。
【００２４】
ポリイミドは耐熱性が高く、また、金属への接着が容易である。このため、裏側断熱層がポリイミドよりなる場合は、例えば、ポリイミドよりなる型成形品をポリイミドよりなる接着剤で接着することにより、所定形状の裏側断熱層を傘裏面に容易に形成することができる。一方、表側断熱層がポリイミドよりなる場合は、例えば、ポリイミドよりなる接着剤を傘表面に塗布することにより、所定厚さの表側断熱層を傘表面に容易に形成することができる。
【発明の効果】
【００２５】
したがって、本発明の吸気バルブによれば、裏側断熱層により吸気温の上昇を抑えて、燃焼効率を向上させることができる。そして、裏側断熱層が耐熱性樹脂よりなるため、重量増加を抑えることができる。また、この裏側断熱層には吸気を促進する整流路が形成されているので、吸気の促進によっても燃焼効率を向上させることができる。
【００２６】
さらに、樹脂成形品の接着により裏側断熱層を設ける場合は、面倒なかしめ作業等を行うことなく容易に製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ具体的に説明する。
【００２８】
（実施形態１）
図１〜図４に示される本実施形態の吸気バルブ１は、自動車エンジンにおいて、シリンダ（図示せず）内の燃焼室（図示せず）と吸気通路（図示せず）とを連通する吸気ポート（図示せず）を開閉するためのものである。
【００２９】
この吸気バルブ１は、バルブ本体１０と、耐熱性樹脂よりなる裏側断熱層２０とを備えている。
【００３０】
バルブ本体１０は、ステンレス金属からなる冷間鋳造品で、軸部１１と、軸部１１の一端（図１、図３、図４に示される軸部１１の下端）に一体に設けられた傘部１２とから構成されている。傘部１２は、燃焼室に面する傘表面１３（図３参照）と、吸気通路に面する傘裏面１４とを有する。そして、傘部１２の傘裏面１４の外周縁部には、バルブシート（図示せず）に密着するバルブフェース１５が設けられている。
【００３１】
裏側断熱層２０は、バルブ本体１０の傘部１２の傘裏面１４のうちバルブフェース１５以外の部分と、軸部１１の一端側（下端側）端部を覆うように形成されている。この裏側断熱層２０は、所定形状に予め型成形された樹脂成形品を樹脂接着剤で傘裏面１４に接着することにより形成されている。
【００３２】
すなわち、裏側断熱層２０は、バルブ本体１０の軸部１１の外面形状に対応する内面形状を有する直状筒部２１と、この直状筒部２１の一端（下端）に一体に成形され、バルブ本体１０の傘部１２の傘裏面１４の外面形状に対応する内面形状を有するラッパ状筒部２２とからなる樹脂成形品により構成されている。ラッパ状筒部２２は、直状筒部２１側から開口端側に向かうに連れて、徐々に拡径している。
【００３３】
そして、この裏側断熱層２０の外面、すなわち裏側断熱層２０を構成する樹脂成形品の外面には、バルブ本体１０の軸部１１の一端（下端）側、すなわち直状筒部２１の他端（上端）からバルブ本体１０の傘裏面１４の外周端、すなわちラッパ状筒部２２の開口端に向かうとともに傘裏面１４に沿って放射状に延びる複数の突条２３が設けられている。これにより、裏側断熱層２０の外面には、隣り合う突条２３同士の間に複数の整流路２４が形成されている。なお、突条２３及び整流路２４は複数あればその数は特に限定されない。本実施形態では、８本の突条２３が周方向に等間隔で配設されている。
【００３４】
裏側断熱層２０を構成する耐熱性樹脂の種類としては、所定の耐熱性を有するもの、例えば２５０℃程度の温度で溶融又は分解しないものであれば特に限定されない。
【００３５】
この裏側断熱層２０の厚さは０．１〜３ｍｍであることが好ましい。裏側断熱層２０が薄すぎると、断熱層としての機能を有効に発揮し得ない。一方、裏側断熱層２０が厚すぎると、重量がアップし、バルブの作動性に影響がでる。
【００３６】
裏側断熱層２０を構成する耐熱性樹脂として、具体的には、合成樹脂の中でも特に優れた耐熱性を有するポリイミドを好適に用いることができる。ポリイミドは熱可塑性でも熱硬化性でもかまわないが、必要な耐熱性を確保する上では、熱硬化性が好ましい。
【００３７】
ここに、本実施形態の吸気バルブ１では、裏側断熱層２０が熱硬化性のポリイミドよりなる。そして、裏側断熱層２０の厚さは２ｍｍである。
【００３８】
上記構成を有する本実施形態の吸気バルブ１は、例えば以下のようにして製造することができる。
【００３９】
すなわち、図４に示されるように、まず鋳造により所定形状を有するバルブ本体１０を形成する。一方、熱硬化性のポリイミドの注入型成形により、所定形状を有する樹脂成形品を成形する。そして、バルブ本体１０の傘部１２の傘裏面１４のうちバルブフェース１５以外の部分と軸部１１の一端側（下端側）端部にポリイミド前駆体としての液体モノマーを所定厚さで塗布してから、１５０℃以上の温度で有機溶剤を蒸発してプリベイクした後、その上に樹脂成形品を被せて配置する。そして、２００℃以上の高温に加熱することで、ポリイミド前駆体としての液体モノマーを重合、硬化させ、樹脂成形品よりなる裏側断熱層２０を所定部位に接着させる。
【００４０】
本実施形態の吸気バブル１では、傘部１２の傘裏面１４に設けられた耐熱性樹脂製の裏側断熱層２０により、傘部１２の傘裏面１４から吸気通路内の空気や混合気への放熱が抑えられる。したがって、吸気温の上昇を抑えて、吸気通路から燃焼室へ導入される空気や混合気の体積膨張を抑えることができる。よって、この吸気バルブ１によれば、燃焼室内への空気や混合気の充填率を増大させることができ、燃料の燃焼効率を向上させることが可能となる。
【００４１】
また、裏側断熱層２０が耐熱性樹脂よりなるため、断熱材料としてセラミックス等を用いる場合と比較して、断熱層を設けることによる重量増加を抑えることができる。
【００４２】
さらに、吸気通路に面する裏側断熱層２０は、軸部１１側から傘裏面１４の外周端に向かって放射状に延びる複数の整流路２４を有している。この整流路２４は、吸気通路から燃焼室へ導入される吸気流を整えて吸気通路から燃焼室への吸気を促進する。このため、吸気通路から燃焼室への吸気流れの速度が高まって、吸気量が増大する。したがって、本実施形態の吸気バルブ１によれば、吸気の促進によっても燃料の燃焼効率を向上させることができる。
【００４３】
加えて、本実施形態の吸気バルブ１では、裏側断熱層２０が傘裏面１４に接着された樹脂成形品よりなる。このため、樹脂の型成形を利用して、所定の突条２３を有する所定形状の裏側断熱層２０を容易に形成することができる。また、樹脂成形品の接着により裏側断熱層２０が設けられるので、例えば断熱板のかしめ作業と比較して、容易に製造することができる。
【００４４】
また、本実施形態の吸気バルブ１では、裏側断熱層２０が熱硬化性のポリイミドよりなるため、裏側断熱層２０における耐熱性が高いものとなる。
【００４５】
（実施形態２）
図５に示される本実施形態の吸気バルブ１は、前記実施形態１の吸気バルブ１における複数の前記突条２３を同一方向に湾曲させて形成したものである。これにより、傘部１２の傘裏面１４において、軸部１１の一端側から傘裏面１４の外周端に向かって同一方向に湾曲しつつ放射状に延びる複数の整流路２４が形成されている。このため、この吸気バルブ１では、吸気ポートを介して吸気通路から燃焼室に導入される空気や混合気が、傘裏面１４に沿って同一方向に湾曲しつつ放射状に流れるように整流され、旋回流となる。その結果、吸気通路から燃焼室への吸気が促進される。
【００４６】
その他の構成及び作用効果は前記実施形態１と同様であるため、その説明を省略する。
【００４７】
（実施形態３）
図６に示される本実施形態の吸気バルブ１は、前記実施形態１又は前記実施形態２の吸気バルブ１において、傘部１２の傘表面１３に耐熱性樹脂製の表側断熱層３０をさらに形成したものである。この表側断熱層３０は、傘表面１３に樹脂接着剤を所定厚さで塗布することにより形成されている。すなわち、この表側断熱層３０は、傘表面１３に接着された樹脂塗布膜よりなる。
【００４８】
表側断熱層３０を構成する耐熱性樹脂の種類としては、所定の耐熱性を有するもの、例えば２５０℃程度の温度で溶融又は分解しないものであれば特に限定されない。
【００４９】
この表側断熱層３０の厚さは０．１〜３ｍｍであることが好ましい。表側断熱層３０が薄すぎると、断熱層としての機能を有効に発揮し得ない。一方、表側断熱層３０が厚すぎると、重量がアップし、バルブの作動性に影響がでる。
【００５０】
この表側断熱層３０を構成する耐熱性樹脂として、具体的には、合成樹脂の中でも特に優れた耐熱性を有するポリイミドを好適に用いることができる。ポリイミドは熱可塑性でも熱硬化性でもかまわないが、必要な耐熱性を確保する上では、熱硬化性が好ましい。
【００５１】
ここに、本実施形態の吸気バルブ１では、表側断熱層３０が熱硬化性のポリイミドよりなる。そして、表側断熱層３０の厚さは１ｍｍである。
【００５２】
この構成の吸気バルブでは、燃焼室から傘部１２の傘表面１３への入熱を表側断熱層３０により抑えることができる。このため、吸気バルブ１の傘部１２自体の温度上昇を抑えることができる。したがって、傘部１２の傘裏面１４から吸気通路内の空気や混合気への放熱による吸気温の上昇をより抑えることが可能となる。
【００５３】
その他の構成及び作用効果は、前記実施形態１又は前記実施形態２と同様であるため、その説明を省略する。
【００５４】
なお、予め板状に型成形した樹脂成形品を樹脂接着剤で傘表面１３に接着することにより、表側断熱層３０を形成することも勿論可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本実施形態１に係る吸気バルブの構成を示す斜視図である。
【図２】本実施形態１に係る吸気バルブの平面図である。
【図３】本実施形態１に係る吸気バルブの部分断面図である。
【図４】本実施形態１に係る吸気バルブの要部を示す分解斜視図である。
【図５】本実施形態２に係る吸気バルブの平面図である。
【図６】本実施形態３に係る吸気バルブの部分断面図である。
【符号の説明】
【００５６】
１…吸気バルブ                    １０…バルブ本体
１１…軸部                          １２…傘部
１３…傘表面                        １４…傘裏面
１５…バルブフェース                ２０…裏側断熱層
２３…突条                          ２４…整流路
３０…表側断熱層
【図１】
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【図２】
2008248735.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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