(57)【要約】【課題】本発明は内燃機関の吸気バルブに関し、スワール比を上げつつ、空気の充填効率を高めて燃費と燃焼の改善を可能とした内燃機関の吸気バルブを提供することを目的とする。【解決手段】請求項１に係る内燃機関の吸気バルブは、バルブステム部から傘部のバルブシート面に至るバルブフランジ部のＲの値（Ｒｂ）を、内燃機関の仕様に応じた設定値よりも小さく変更したことを特徴とする。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
バルブステム部から傘部のバルブシート面に至るバルブフランジ部のＲの値（Ｒｂ）を、内燃機関の仕様に応じた設定値よりも小さく変更したことを特徴とする内燃機関の吸気バルブ。
【請求項２】
傘部の外径寸法（ａ）と、バルブステム部から傘部のバルブシート面に至るバルブフランジ部のＲの値（Ｒｂ）との比（ａ／Ｒｂ）を、３．５〜４．５としたことを特徴とする請求項１記載の内燃機関の吸気バルブ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の吸気バルブに関する。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関、特に直噴式ディーゼルエンジンの燃費改善を図る手段の一つとして、吸排気ポートの流量係数向上によるポンピングロスの低減が挙げられる（例えば、非特許文献１参照。）。
【非特許文献１】
「自動車技術」  社団法人自動車技術会発行  １９９９年４月１日発行
第４２頁−第４６頁
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、吸気ポートの場合、スワールの問題があり、その性能を特徴づけるのは流量係数とスワール比であるため、単に流量係数を上げればよいとは限らず、直噴式ディーゼルエンジンではとりわけスワール比の性能への影響が大きい。
【０００４】
吸気ポートによって生成されたスワール流は、圧縮，燃焼行程を通してシリンダ，燃焼室内の支配的な流れであって、燃料噴霧と空気のミキシング，燃焼後期の火炎中への空気導入等、スワール流は燃焼状態に影響を与え、排気ガス，燃費性能に大きな影響を与える。
【０００５】
而して、従来、吸気ポートのポート形状でスワール比を上げようとすると、ポート形状が抵抗となって空気流量が下がる傾向にあり、スワール比を上げ、且つ空気流量の改善によりポンピングロスの低減を図って燃費を改善する方法として、吸気ポートのポート形状を操作することは難しいのが実情であった。
本発明は斯かる実情に鑑み案出されたもので、スワール比を上げつつ、空気の充填効率を高めて燃費と燃焼の改善を可能とした内燃機関の吸気バルブを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
斯かる目的を達成するため、請求項１に係る内燃機関の吸気バルブは、バルブステム部から傘部のバルブシート面に至るバルブフランジ部のＲの値（Ｒｂ）を、内燃機関の仕様に応じた設定値よりも小さく変更したことを特徴とする。
斯かる構成によれば、バルブフランジ部のＲの値（Ｒｂ）を内燃機関の仕様に応じた設定値よりも小さく変更、言い換えればバルブフランジ部のＲ形状を従来に比し小さく変更することで、吸気の通路面積が増加する。
【０００７】
また、斯様にバルブフランジ部のＲの値（Ｒｂ）を変更することでスワール比（Ｓ／Ｒ）も変化する。
そして、請求項２に係る発明は、請求項１記載の内燃機関の吸気バルブに於て、傘部の外径寸法（ａ）と、バルブステム部から傘部のバルブシート面に至るバルブフランジ部のＲの値（Ｒｂ）との比（ａ／Ｒｂ）を、３．５〜４．５としたことを特徴とする。
【０００８】
而して、斯かる構成によれば、比（ａ／Ｒｂ）を、３．５〜４．５とすることで、従来に比しスワール比（Ｓ／Ｒ）と空気流量が共に向上して、燃費と燃焼の改善が図られることとなる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１０】
図１は請求項１及び請求項２の一実施形態に係る内燃機関の吸気バルブを示し、従来と同様、本実施形態に係る吸気バルブ１は、傘部（バルブヘッド）３と、バルブフランジ部５，バルブステム部７、そして、図示しないバルブステム部７上端のステム端部とからなるポペット弁で、バルブシート面９のシート角は３０°に設定され、また、傘部３の外径寸法（ａ）は４７ｍｍに設定されている。
【００１１】
ところで、従来、この種の吸気バルブは強度，信頼性が優先され、傘部の傘裏形状、即ち、バルブステム部を基点として傘部のバルブシート面に至るバルブフランジ部の形状は何ら考慮されておらず、一般にバルブフランジ部のＲ形状のＲの値（Ｒｂ）は、表１，表２に示すＲｂ＝１７の設定値に設定されていた。
【表１】
2004324441.tif 000003
【表２】
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そして、既述したように燃費改善を図る手段の一つとして、吸排気系の流量改善によるポンピングロスの低減が挙げられるが、本実施形態は、吸気ポートのポート形状に代えてバルブフランジ部５に着目し、従来、Ｒｂ＝１７であったバルブフランジ部５をＲｂ＝１３に変えてそのＲ形状を小さくすることで、吸気の通路面積を拡大したものである。
【００１２】
尚、吸気バルブ１の傘部３の外径寸法（ａ）は、従来と同様、４７ｍｍに設定してある。
而して、表１は上述の如くバルブフランジ部５のＲ形状をＲｂ＝１７からＲｂ＝１３に変えて通路面積を拡大したことにより、スワール比（Ｓ／Ｒ）がどのように変化したかを示すもので、表中、「ａ／Ｒｂ」は傘部３の外径寸法（ａ）とバルブフランジ部５のＲの値（Ｒｂ）との比をいう。
【００１３】
また、表２は斯様にバルブフランジ部５のＲ形状をＲｂ＝１７からＲｂ＝１３に変えて通路面積を拡大したことで、トータルエアフロー（Ｔ．Ａ．Ｆ；一分間に流れた空気の重量流量）がどのように変化したかを示すもので、表中、「ａ／Ｒｂ」は同じく傘部３の外径寸法（ａ）とバルブフランジ部５のＲの値（Ｒｂ）との比をいう。
【００１４】
更にまた、本実施形態は、バルブフランジ部５のＲ形状をＲｂ＝１７からＲｂ＝８に変えた場合のスワール比（Ｓ／Ｒ）とトータルエアフロー（Ｔ．Ａ．Ｆ）を計測して表１，２に示し、また、傘部３の外径寸法（ａ）とバルブフランジ部５のＲの値（Ｒｂ）との比（ａ／Ｒｂ）を求めて表１，２に示している。
そして、図２は表１の計測値をグラフ化し、また、図３は表２の計測値をグラフ化したもので、図２，図３の横軸に既述した比（ａ／Ｒｂ）をとり、図２の縦軸はスワール比（Ｓ／Ｒ）、そして、図３の縦軸はトータルエアフロー（Ｔ．Ａ．Ｆ）をとっている。
【００１５】
このように本実施形態は、傘部３の外径寸法（ａ）を、従来と同様、４７ｍｍに設定した上で、バルブフランジ部５のＲ形状をＲｂ＝１７からＲｂ＝１３，Ｒｂ＝８に変えて、傘部３の外径寸法（ａ）とバルブフランジ部５のＲの値（Ｒｂ）との比（ａ／Ｒｂ）を変えたことを特徴としている。
そして、表１の計測値から明らかなように、バルブフランジ部５のＲ形状をＲｂ＝１７からＲｂ＝１３に変えて、比（ａ／Ｒｂ）を「２．７６」から「３．６２」に変えることで、スワール比（Ｓ／Ｒ）が「１．２９５」から「１．３７」に向上している。
【００１６】
また、バルブフランジ部５のＲ形状をＲｂ＝１７からＲｂ＝８に変えて、比（ａ／Ｒｂ）を「２．７６」から「５．８７」に変えることで、スワール比（Ｓ／Ｒ）が「１．２９５」から「１．３２」に向上している。
同様に、表２の計測値から明らかなように、バルブフランジ部５のＲ形状をＲｂ＝１７からＲｂ＝１３に変えて、比（ａ／Ｒｂ）を「２．７６」から「３．６２」に変えることで、トータルエアフロー（Ｔ．Ａ．Ｆ）が「０．０２８４」から「０．０２９４」に向上し、また、バルブフランジ部５のＲ形状をＲｂ＝１７からＲｂ＝８に変えて、比（ａ／Ｒｂ）を「２．７６」から「５．８７」に変えることで、トータルエアフロー（Ｔ．Ａ．Ｆ）が「０．０２８４」から「０．０２９２」に向上している。
【００１７】
この表２の計測値から窺えることは、バルブフランジ部５のＲ形状をＲｂ＝１３よりＲｂ＝８にすることで、より広い通路面積が確保できるために空気流量が増加するかに思われるが、バルブフランジ部５のＲ形状が小さすぎると、バルブフランジ部５の形状自体が流路抵抗となって空気流量の増加を妨げることが導かれる。
【００１８】
従って、本実施形態の如く吸気バルブ１のバルブフランジ部５に着目して、スワール比（Ｓ／Ｒ）とトータルエアフロー（Ｔ．Ａ．Ｆ）を向上させるに当たっては、内燃機関の仕様に応じ傘部３の外径寸法（ａ）とバルブフランジ部５のＲの値（Ｒｂ）を適宜設定して、比（ａ／Ｒｂ）を最適値に調整することが必要で、本実施形態では、表１，表２から比（ａ／Ｒｂ）＝３．５〜４．５とすることがスワール比（Ｓ／Ｒ）とトータルエアフロー（Ｔ．Ａ．Ｆ）を向上させるに当たって好適である。
【００１９】
そして、図４は比（ａ／Ｒｂ）が「２．７６」，「３．６２」，「５．８７」である前記吸気バルブをエンジンに装着した場合の燃費を確認したもので、既述したように比（ａ／Ｒｂ）＝５．８７は従来の吸気バルブ、そして、比（ａ／Ｒｂ）＝３．６２はＲｂ＝１３の吸気バルブ１、比（ａ／Ｒｂ）＝２．７６はＲｂ＝８の吸気バルブである。
【００２０】
而して、この図４から明らかなように、３つの吸気バルブの中では、スワール比（Ｓ／Ｒ）とトータルエアフロー（Ｔ．Ａ．Ｆ）の値が最も高い比（ａ／Ｒｂ）＝３．６２の吸気バルブ１を用いた場合に、最も燃費の改善が図られている。以上述べたように、吸気ポートのポート形状でスワール比を上げようとすると空気流量は下がる傾向にあったが、本実施形態によれば、バルブフランジ部５のＲ形状の調整によって、空気流量と共にスワール比（Ｓ／Ｒ）を上げることが可能で、この結果、ポンピングロスの低減によって燃費が改善されると共に、空気流量の増加とスワール比（Ｓ／Ｒ）の向上によって燃焼の改善が図られることとなった。
【００２１】
そして、既述したように吸気バルブのバルブフランジ部に着目して、スワール比（Ｓ／Ｒ）とトータルエアフロー（Ｔ．Ａ．Ｆ）を向上させるに当たり、内燃機関の仕様に応じ傘部の外径寸法（ａ）とバルブフランジ部のＲの値（Ｒｂ）を最適な値に設定して比（ａ／Ｒｂ）を適宜変化させることで、総ての内燃機関の燃費，燃焼の改善が図れることとなる。
【００２２】
【発明の効果】
以上述べたように、各請求項に係る発明によれば、バルブフランジ部のＲ形状の調整によって、空気流量と共にスワール比を上げることができ、この結果、ポンピングロスの低減によって燃費が改善されると共に、空気流量の増加とスワール比の向上によって燃焼の改善が図れる利点を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】請求項１及び請求項２の一実施形態に係る吸気バルブの要部正面図である。
【図２】比（ａ／Ｒｂ）とスワール比（Ｓ／Ｒ）の関係を示す説明図である。
【図３】比（ａ／Ｒｂ）とトータルエアフロー（Ｔ．Ａ．Ｆ）の関係を示す説明図である。
【図４】比（ａ／Ｒｂ）と燃費の関係を示す説明図である。
【符号の説明】
１  吸気バルブ
３  傘部
５  バルブフランジ部
７  バルブステム部
９  バルブシート面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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