CN101142379A - 设有防腐蚀层的换气阀 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种包括阀锥的内燃机换气阀，该阀锥主要是由气门杆构成，该气门杆在形成倒圆内角的条件下逐渐过渡为阀盘，并且该阀锥或者至少是气门杆直到倒圆内角区域是由典型气门钢材制成，该气门钢材是由形成氮化物的基础合金组成。为了按如下进一步改进这种换气阀：即使是由典型气门钢材组成的换气阀部件也具有良好的防腐蚀层，本发明将阀锥设计成至少在部分区域内设有形式为渗氮层的防腐蚀层，其中，防腐蚀层是通过形成氮化物的基础合金在氮气氛中通过等离子渗氮或者等离子氮碳共渗的转化而生成。

Description

设有防腐蚀层的换气阀
本发明涉及一种包括阀锥的内燃机换气阀，该阀锥主要是由气门杆构成，该气门杆在形成倒圆内角的条件下逐渐过渡为阀盘。
换气阀，即用于打开和关闭内燃机气体通道的进气门和排气门，由于燃烧气体经受大的机械负荷和热负荷以及的腐蚀性侵蚀。只有高温强度大且抗氧化性好的高度合金钢可以应对特别是排气门的负荷。
为了提高这种换气阀的使用寿命，已经公开了多种措施。因此，例如阀盘在密封面上，利用特别具有抵抗能力的CrNi合金来铠装(gepanzert)。
如在DE 43 41 811 A1中所建议，在承受高度负荷的发动机中，除了上述的铠装之外，排气门的使用寿命还通过形式为推进器的旋转装置而提高了几倍，该推进器设在气门杆上。由于通过推动推进器的流出废气而产生的强制旋转，气门杆端部和阀盘保持没有沉积物，并且单侧发热不会使阀盘泄漏。
然而，换气阀的其他部件在高温强度、疲劳强度及耐腐蚀性方面也经受着不同要求。众所周知，对于在阀锥的不同温度带上的高温强度、疲劳强度及耐腐蚀性方面的不同要求，是这样进行考虑的：即阀盘由一种耐高温且抗烧损的材料制成，而气门杆连同推进器由切口敏感性小且疲劳强度高的材料，也就是说具有足够韧性的材料组成，以抵消在该区域出现的弯曲应力。优选地，对于阀盘使用由典型的气门钢材组成的材料或者由超级合金组成的材料，例如NiCr2OTiAl，而对气门杆连同推进器使用由典型的气门钢材组成的材料，例如X45CrSi9-3。由于众所周知，镍基合金钢用于避免腐蚀太昂贵，因此很大程度上，在能够经受的情况下，换气阀正是由典型的气门钢材，例如X45CrSi9-3制成。
此外，已经公开的是，换气阀负荷的另一方面在于，气门杆和倒圆内角通过由于在发动机停机时燃烧气体温度降至露点以下的湿腐蚀(冷凝)而被腐蚀。
另一方面，在形成氮化物的钢中进行等离子渗氮或等离子氮碳共渗的硬化方法当然已经公开了。
一般地，等离子渗氮/等离子氮碳共渗是指在钢的表面上进行硬化处理，其中，氮或者碳原子扩散并在这里在表面薄层中与铁反应形成氮化物或者氮碳化物，化合层(VS)。在与化合层紧贴的扩散层(DS)中，氮在冷却时才部分地作为氮化物析出，然后起到提高硬度的作用。硬度本身取决于氮化物的类型。根据氮与钢的反应情况，渗氮时间和渗氮层各不相同。换句话说，为了提高硬度、耐磨性、疲劳强度或者抗腐蚀性，利用氮使材料表层扩散饱和。该表层在渗氮/氮碳共渗之后由外部的氮化物或碳氮化物层(化合层)和紧贴的由富含氮的混合晶体和析出氮化物组成的层(扩散层)组成。
通过氮气由辉光放电的离子化，即所谓的等离子渗氮，可以缩短渗氮时间(在450℃至550℃下等离子渗氮)。
在处理介质除了氮之外还含有提供碳的成分的氮碳共渗时，的确可以在粉末、盐浴、气体或者等离子体中进行氮碳共渗(在500℃至590℃下，优选在大约520℃下等离子氮碳共渗)。
由此出发，本发明的任务在于，如下进一步改进这种的换气阀：即使是由开头所述的典型气门钢材组成的换气阀部件也具有良好的防腐蚀层。
该任务是通过权利要求1特征部分中这种类型换气阀的特征得以解决。
如果换气阀的阀体正是设计成单构件，并且如开头所述，阀盘在密封面上或者在气门座区域上铠装，那么以优选的方式，氮化物或碳氮化物层完全地设在气门杆和倒圆内角直到经过铠装的密封面上。
借助唯一的附图来说明本发明：
用于内燃机的换气阀，特别是排气门1具有形式为设置在其气门杆2上的推进器3的旋转装置。阀盘4在其密封面5上铠装。推进器3的翼片6是由推进器的旋转型铣削出来。
此外，对于在阀锥1的不同温度带上的高温强度、疲劳强度及耐腐蚀性方面的不同要求，是这样进行考虑：即阀盘4由一种耐高温且抗烧损的材料制成，而气门杆2连同推进器3由切口敏感性小且疲劳强度高的材料，也就是说具有足够韧性的材料组成，以抵抗在该区域出现的弯曲应力。优选地，对于阀盘4，使用由典型的气门钢组成的材料或者由超级合金组成的材料，例如NiCr2OTiAl，而对于气门杆2连同推进器3，使用由耐热工具钢组成的材料，例如X45CrSi9-3。阀盘4通过摩擦焊接处7与气门杆2连接。
在这里作为示例而示出的排气门1中，阀锥至少在部分区域内设有形式为渗氮层8的防腐蚀层，其中，防腐蚀层是由形成氮化物的基础合金在氮或氮碳气氛中通过等离子渗氮或者等离子氮碳共渗的转化而形成。
在这里换气阀由两个构件组成的实施方式中，以优选的方式，整个气门杆2直到摩擦焊接处7设有渗氮层8，耐热工具钢材料正好在该摩擦焊接处邻接，倒圆内角11的区域保持开放。当然，一般地不仅在换气阀由单构件组成而且在换气阀由多构件组成的实施方式中，关于氮化物层或者碳氮化物层8，阀盘4和气门杆2上的两个端面都可以省去。
但是，优选地在单构件的实施方式中，也可以使整个阀锥1包括阀盘4的经过铠装的气门座区域5以及阀盘盘底部和气门杆端面都设有渗氮层8。
在根据本发明的换气阀中，对表面进行改变，从而形成硬的且耐磨的表层。为此，阀锥毛坯是部分地以气门杆的形式或完整地以包括气门杆2和阀盘4的形式经过所有加工工序而进行加工，从而阀锥毛坯具有其最终表面粗糙度，接着进行等离子渗氮或者等离子氮碳共渗。然而，对经过渗氮的换气阀可以进行后处理，但不是必需的(诚然，为了使生成的化合层(Verbindungsschicht)不被去除，不应当在换气阀的防腐蚀蚀区域内进行后处理)。例如，阀锥1在渗氮之后可以进行磨削。
可以作为生成的防腐蚀层的特征指出的是：渗氮层具有扩散层9和建立在其上的化合层10，该扩散层的厚度(渗氮硬化深度)为0.1mm至0.3mm，而化合层的厚度为3μm至15μm且其表面硬度大于750HV(维氏)。
如果对于化合层要达到10μm左右的厚度，那么要优选采用在添加碳的条件下的等离子氮碳共渗。
通过对阀锥1进行等离子渗氮或等离子氮碳共渗，实现了防腐蚀性能的明显改善和交变疲劳强度的提高，也就是说，实现了更长的保养间隔或者构件使用寿命，并且抵抗了由于弯曲载荷导致的裂纹形成。

Claims (4)

1.包括阀锥(1)的内燃机换气阀，该阀锥主要是由气门杆(2)构成，该气门杆在形成倒圆内角(11)的情况下过渡为阀盘(4)，并且该阀锥(1)或者至少是气门杆(2)直到倒圆内角(11)区域是由典型气门钢制成，该气门钢是由形成氮化物的基础合金组成，其特征在于，所述阀锥(1)至少在部分区域内设有形式为氮化物或碳氮化物层的防腐蚀层(8)，其中，所述防腐蚀层(8)是通过形成氮化物的基础合金在氮气氛中通过等离子渗氮或者等离子氮碳共渗的转化而生成。
2.根据权利要求1所述的换气阀，其特征在于，在单构件的设计中，整个阀锥(1)包括阀盘(4)经过铠装的气门座区域以及阀盘盘底部和气门杆端面都设有渗氮层(8)。
3.根据权利要求1所述的换气阀，其特征在于，在由两个构件组成的设计中，所述气门杆(2)至少在其与燃烧气体接触的外表面直到分界面(7)全部设有渗氮层(8)，耐热工具钢材料正好在该分界面邻接；而阀盘(4)及必要时倒圆内角(11)区域关于渗氮层(8)保持开放。
4.根据前述权利要求中任一项所述的换气阀，其特征在于，所述渗氮层(8)具有0.1mm至0.3mm，扩散层的厚度(9)(渗氮硬化深度)和建立在其上的化合层(10)，而该化合层的厚度为3μm至15μm且表面硬度大于750HV(维氏)。
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WO (1) WO2006097264A1 (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101970811B (zh) * 2009-01-23 2013-06-12 曼柴油机涡轮机欧洲股份公司曼柴油机涡轮机德国分公司 用于内燃机的排气门杆或活塞形式的可运动的壁构件及制造这种构件的方法
CN103498711A (zh) * 2013-10-21 2014-01-08 济南沃德汽车零部件有限公司 盘锥面堆焊合金并在合金层上保留氮化层的气门
CN110662889A (zh) * 2017-05-17 2020-01-07 联邦摩高气门机构公司 提升阀及其制造方法

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008018875A1 (de) 2008-04-14 2009-10-15 Märkisches Werk GmbH Auslassventil an einem Hubkolbenmotor
JP4510126B2 (ja) * 2008-05-13 2010-07-21 エムエーエヌ・ディーゼル・フィリアル・アフ・エムエーエヌ・ディーゼル・エスイー・ティスクランド 大型２サイクルディーゼルエンジンのための排気バルブ、このようなエンジンにおけるＮＯｘ形成削減のためのプロセス、及びこのようなエンジン
DE102008061237A1 (de) 2008-12-09 2010-06-10 Man Diesel Se Gaswechselventil und Verfahren zu seiner Herstellung
KR101274239B1 (ko) * 2010-12-02 2013-06-11 기아자동차주식회사 차량용 흡배기 밸브
DE102012202859A1 (de) * 2012-02-24 2013-08-29 Mahle International Gmbh Ventilsystem zur Ladungswechselsteuerung
US9051910B2 (en) * 2013-01-31 2015-06-09 Caterpillar Inc. Valve assembly for fuel system and method
DE102013203441A1 (de) 2013-02-28 2014-08-28 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Betriebsverfahren für ein einachsiges Wankstabilisierungssystem eines zweiachsigen, zweispurigen Fahrzeugs
DE102013203443A1 (de) * 2013-02-28 2014-08-28 Mahle International Gmbh Metallisches Hohlventil
DE102013210900A1 (de) * 2013-06-11 2014-12-11 Mahle International Gmbh Gaswechselventil einer Brennkraftmaschine
DE102019207536A1 (de) * 2019-05-23 2020-11-26 Mahle International Gmbh Gaswechselventil
CN114810270B (zh) * 2022-04-07 2023-08-01 重庆乐瑞斯科技有限公司 升程可自适应调节型配气机构

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1902676A (en) * 1929-12-19 1933-03-21 Sutton Hubert Hardening alloy steels
US2745777A (en) * 1951-12-20 1956-05-15 Armco Steel Corp Internal combustion engine valves and the like
GB1351234A (en) * 1970-07-21 1974-04-24 Nissan Motor Process for forming a soft nitride layer in a metal surface
WO1994002656A1 (en) * 1992-07-16 1994-02-03 Nippon Steel Corporation Titanium alloy bar suitable for producing engine valve
JPH06146825A (ja) * 1992-11-04 1994-05-27 Fuji Oozx Inc チタン製エンジンバルブ
DE4341811A1 (de) * 1993-12-08 1995-06-14 Man B & W Diesel Ag Gaswechselventil für eine Brennkraftmaschine
US5441235A (en) * 1994-05-20 1995-08-15 Eaton Corporation Titanium nitride coated valve and method for making
DE19618477C2 (de) * 1996-05-08 2000-08-03 Trw Deutschland Gmbh Herstellungsverfahren für ein nitriertes Bimetallventil
US5934238A (en) * 1998-02-20 1999-08-10 Eaton Corporation Engine valve assembly
US5960760A (en) * 1998-02-20 1999-10-05 Eaton Corporation Light weight hollow valve assembly
JP2001050020A (ja) * 1999-05-31 2001-02-23 Nippon Piston Ring Co Ltd 内燃機関用の弁装置
JP3553549B2 (ja) * 1999-11-10 2004-08-11 株式会社セム 鉄族系合金基材の窒化加工方法および窒化鉄族系合金基材ならびにエンジンバルブ
JP2003307105A (ja) * 2002-04-12 2003-10-31 Fuji Oozx Inc エンジンバルブ
SE525291C2 (sv) * 2002-07-03 2005-01-25 Sandvik Ab Ytmodifierat rostfritt stål
US6912984B2 (en) * 2003-03-28 2005-07-05 Eaton Corporation Composite lightweight engine poppet valve

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101970811B (zh) * 2009-01-23 2013-06-12 曼柴油机涡轮机欧洲股份公司曼柴油机涡轮机德国分公司 用于内燃机的排气门杆或活塞形式的可运动的壁构件及制造这种构件的方法
CN103498711A (zh) * 2013-10-21 2014-01-08 济南沃德汽车零部件有限公司 盘锥面堆焊合金并在合金层上保留氮化层的气门
CN110662889A (zh) * 2017-05-17 2020-01-07 联邦摩高气门机构公司 提升阀及其制造方法
CN110662889B (zh) * 2017-05-17 2021-07-23 联邦摩高气门机构公司 提升阀及其制造方法

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Publication number Publication date
US20080149062A1 (en) 2008-06-26
DE102005013088A1 (de) 2006-09-21
JP2008533372A (ja) 2008-08-21
KR20070112287A (ko) 2007-11-22
RU2007138648A (ru) 2009-04-27
WO2006097264A1 (de) 2006-09-21
DE102005013088B4 (de) 2006-12-28
CA2601053A1 (en) 2006-09-21
NO20075320L (no) 2007-12-13
EP1864003A1 (de) 2007-12-12

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