CN1704563A - 冷却的阀座圈 - Google Patents

Abstract

为了提供一种用于内燃机的具有阀门控制的进气口或排气口的气缸盖的冷却的阀座圈，该阀座圈具有被冷却介质通流的空腔，并且可通过相应的通道连接到内燃机的冷却介质回路中，所述阀座圈具有良好的冷却性能、技术上易于制造并且其在气缸盖中的支承区域受到免受腐蚀的保护，所述阀座圈由至少两个环形件(4，5)构成，这两个环形件固定接合在一起并且围成一个环形流道(6)，所述环形流道通过至少在一个环形件中的进气孔或排气孔(10，24)在阀座圈被压入气缸盖(1)中后以及构成一个压合座面的情况下可以集成在内燃机的冷却介质回路中。

Description

冷却的阀座圈

本发明涉及一种用于内燃机的具有阀门控制的进气口或排气口的气缸盖的冷却的阀座圈，所述阀座圈具有被冷却介质通流的空腔，并且通过相应的通道连接到内燃机的冷却介质回路中。

阀座圈、特别对内燃机的排气阀的阀座圈尤其是那些受高温负荷的阀座圈进行冷却是已知的。在内燃机的排气阀的区域内，尝试将冷却套尽可能地接触阀座圈，以便更好地散热。对于具有柴油直接喷射装置和布置在中心的喷嘴的发动机的当前的多阀门气缸盖，有限的空间通常不允许冷却套有着令人满意的布置。

例如由DE 43 28 904 C2已知一种开头所述形式的冷却的阀座圈。

通常通过一个位于阀座圈和气缸盖之间的、被冷却水以足够高的速度通流的冷却通道对阀座圈实施冷却。这种冷却通道最简单的制造方式是对阀座圈进行机械凿槽。为了使冷却水离阀座，即阀座圈和提升阀之间的接触区域尽可能地近，需要对阀座圈的固定部分进行背面开槽。由于加工工具需要一定的间隙，冷却通道的通流横截面大于其为了达到期望的流速所需要的横截面。因此，此处在阀座圈的中间区域中插入一个减小冷却通道的通流横截面的密封环。

然而，这种技术上复杂的结构对制造者提出了所不期望的高要求。

此外已知各种不同的措施用来改善阀门(在此特别是阀座)的散热。开头所述类型的冷却阀座也属于这些措施，这些阀座与包围它的气缸盖部件一起基本上围成环形的冷却空间，该冷却空间在具有阀门的机器运行时流经冷却介质。这种类型的已知的冷却阀座在相应通道的开口上具有压入的例如开头所述类型的阀座圈，所述阀座圈特别是在机器长时间工作后可能变得松动，并且导致不密封性和由此导致冷却介质例如在内燃机气缸中流出。

为了解决或者阻止所压入的阀座圈的不密封性，例如已知使用由特别耐热的材料制成的O-环形的密封装置，其在压入阀座圈时装入相应的凹槽中。这一方面使得阀座的制造和装配很复杂，尽管如此，另一方面由于密封环的仍然相对较高的热负荷反复导致阀座圈的冷却系统中的不密封性。

由于这个原因在此区域内的冷却效率不高。

基于具有开头所述类型的冷却阀座圈的水冷的内燃机，本发明的任务在于提供这样一种阀座圈，其具有良好的冷却性能、技术上易于制造并且其在气缸盖中的支承区域受到免受腐蚀的保护。

在本技术方案中建议，阀座圈由至少两个环形件构成，这两个环形件固定接合在一起地围成一个环形通流管道，所述环形通流管道通过至少在一个环形件中的进气孔或排气孔在阀座圈被压入气缸盖中后以及构成一个压合座面的情况下可以集成在内燃机的冷却介质回路中。

一个根据这个技术方案设计而成的水冷内燃机具有这样的优点，即阀座圈以最优的方式被冷却。

通过把冷却通道集成在阀座圈中，使得气缸盖的支承区域能够有效地防腐蚀。

另外一个优点在于，阀座圈能够通过简单的加工和一种钎焊-接合方法以简单的方式制造。

为了接合上述的构件也可以考虑不同的焊接方法，例如钨极惰性气体保护焊(WIG)，熔化极惰性气体保护焊(MIG)，熔化极活性气体保护焊(MAG)，或者借助于激光或者电子束进行的射束焊(Strahl-Schweiβen)。然而这些接合方法复杂且昂贵。此外这些焊接存在应力集中。

因此构件的连接焊缝优选通过钎焊-接合方法制造。这个措施一方面可以实现由相同或者不同的材料制成的构件的连接，另一方面还可以获得高的连接强度。此外由此获得无应力集中的连接焊缝。

因此，特别是高温钎焊提供一种非常耐热的连接。这种高温钎焊是一种在真空或保护气体中的利用焊料实施的热接合方法和热涂层方法，所述焊料的液相温度在900°以上。经常使用的焊料是镍基焊料、金-镍焊料和其它贵金属焊料以及铜和铜基焊料。

构件的材料选择依赖于热负荷。接合体的热膨胀应当近似相同。

特别是利用高温真空焊接进行的接合可以通过其优良的可重复制造性制造一体的阀座圈，该阀座圈也是具有集成的冷却通道。如所述的那样，高温真空钎焊相对于焊接连接可以形成无应力集中的连接并且将不同的材料相互连接起来。

接下来借助于两个实施例对本发明进行详细阐述。

附图包括：

图1：通过一个水冷内燃机的气缸盖的局部示意剖视图，所述气缸盖具有一个进气口或出气口以及一个设置在里面的根据本发明阀座圈的第一实施例，

图2：如图1的局部示意剖视图，包括根据本发明阀座圈的第二

实施例。

根据图1在一个未详细示出的水冷的内燃机的气缸盖1中每个气缸通常配备至少一个进气阀和排气阀，所述进气阀和排气阀应用在气缸盖1中的对应的进气通道或排气通道2中。

在这种通道2的开口上嵌入一个阀座圈3，其与阀盘一起将通道2相对于气缸空间密封。阀座圈3由两个环形件4和5构成，即阀座圈上部和阀座圈下部，它们在接合状态下构成一个一体的具有集成的环形冷却空间6的阀座圈3。阀座圈3被嵌入或者被压入气缸盖1的进气通道或排气通道2的环形凹槽7中。环形冷却空间6具有一个流动连接部位10通向冷却介质的进气口或排气口8，其中构成压合座面9的侧面具有进气孔或排气孔10。

固定接合在一起的环形件4和5相对于气缸盖1具有一个圆柱形压合座面9，并且环形件4和5配合连接地贴在位于气缸盖1的阀门控制的进气孔或排气孔2中的凹槽7的平面11上。

通过阀座圈3的没有缩进的圆柱形的外径取得了一个连贯的压配合。通过该压配合可以明显改善通过气缸盖1的散热。阀座3a上的温度由此附带地降低了。可以放弃使用由圆形密封圈带来的密封。

集成的冷却通道6可以有不同的设计方案，由此可以实现它到阀座3a所期望的较小的距离A。

通过闭合的集成在阀座圈3中的环形回路保护了在气缸盖1上的支承区域免受腐蚀，由于压合座面9相对较大，已经获得较好的热传递。

图2中示出了根据本发明阀座圈20的另外一个实施例。与图1相对应的构件用相同的符号表示。

阀座圈20的一个第一环形件21具有一个向着气缸盖1的方向开口的环形冷却通道23。一个相对壁薄的、套筒形的第二环形件同心地包围第一环形件21地与第一环形件固定接合，从而环形的冷却通道23相对于气缸盖1被封闭，其中在套筒形环形件22中设置有用于将冷却通道23与冷却介质回路8连接的进气孔或排气孔24。

在第一环形件21上，即阀座圈20的阀座圈上设置有一个固定部分25，一个用于安装阀门的阀座26以及一个中间区域27，其中套筒形的第二环形件22相对于气缸盖1密封中间区域27，也即冷却通道23，并且第二环形件22在气缸盖1上形成压合座。

冷却通道23通过对固定部分25背面开槽而制成，并且套筒形的第二环形件22借助于一个底座28将固定部分25至少部分地相对于气缸盖1覆盖。

中间区域27相对于固定部分25构造成具有缩进的外直径。由于缩进的外直径，必需通过一个圆形密封环29在气缸盖1和阀座圈20之间形成密封。

因此在气缸盖1和套筒形环形件22之间设置一个圆形密封环29。在这个实施例中气缸盖1的铸造材料也借助于套筒形的环形件22作为冷却通道23的遮挡物来防止腐蚀。通过把环形密封环29放入套筒22和气缸盖之间，优选在气缸盖1的较冷的材料中，从而所述环形密封环附加地从内部通过壁薄的套筒22来冷却。因此，环形密封环29的使用寿命明显提高了。

Claims (9)

1.用于内燃机的具有阀门控制的进气口或排气口的气缸盖的冷却的阀座圈，该阀座圈具有被冷却介质通流的空腔，并且通过相应的通道连接到内燃机的冷却介质回路中，其特征在于，阀座圈(3，20)由至少两个环形件(4，5；21，22)构成，这两个环形件固定接合在一起并围成一个环形流道(6，23)，所述环形流道通过至少在一个环形件中的进气孔或排气孔(10，24)在阀座圈被压入气缸盖(1)中后以及构成一个压合座面的情况下可以集成在内燃机的冷却介质回路中。

2.根据权利要求1所述的冷却的阀座圈，其特征在于，阀座圈(3)由两个环形件(4，5)构成，它们分别大致包围一个半腔(6a，6b)，并且在接合状态下构成一个具有集成的冷却通道(6)的一体的阀座圈，这两个环形件构成压合座面的一侧具有进气孔或排气孔(10)。

3.根据权利要求1所述的冷却的阀座圈，其特征在于，一个第一环形件(21)具有一个朝着气缸盖(1)的方向开口的环形的冷却通道(23)；一个相对壁薄的、套筒形的第二环形件(22)同心包围所述第一环形件(21)的与第一环形件固定接合，从而环形的冷却通道(23)相对于气缸盖(1)被封闭，其中在套筒形环形件(22)中设置有用于将冷却通道(23)与冷却介质回路连接的进气孔或排气孔(24)。

4.根据权利要求3所述的冷却的阀座圈，其特征在于，所述第一环形件(21)设置有一个固定部分(25)、一个用于安装阀门的阀座(26)以及一个中间区域(27)，其中套筒形的第二环形件(22)相对于气缸盖(1)覆盖具有冷却通道(23)的中间区域(27)，并且第二环形件在气缸盖(1)上形成压合座。

5.根据权利要求3或4所述的冷却的阀座圈，其特征在于，所述冷却通道(23)通过对固定部分(25)背面开槽而制成并且套筒形第二环形件(22)借助于一个底座(28)相对于气缸盖(1)至少部分地在压入状态下覆盖固定部分(25)。

6.根据权利要求4或5所述的冷却的阀座圈，其特征在于，所述中间区域(27)相对于固定部分(25)具有缩进的外直径，在气缸盖(1)和套筒形的第二环形件(22)之间设置一个圆形密封环(29)。

7.根据权利要求2所述的冷却的阀座圈，其特征在于，所述的固定接合的环形件(4，5)相对于气缸盖(1)具有一个圆柱形的压合座面(9)，并且阀座圈(3)可以连接配合地贴在位于气缸盖(1)的阀门控制的进气孔或排气孔(2)中的一个凹槽(7)的一个平面(11)上。

8.根据上述权利要求之一所述的冷却的阀座圈，其特征在于，所述环形件(4，5；21，22)借助于钎焊-接合方法相互固定连接在一起。

9.根据权利要求8所述的冷却的阀座圈，其特征在于，所述环形件(4，5；21，22)借助于高温真空钎焊相互固定连接。

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