DE102013213268A1

DE102013213268A1 - Built hollow valve

Info

Publication number: DE102013213268A1
Application number: DE201310213268
Authority: DE
Inventors: Christoph Luven; Alexander Puck
Original assignee: Mahle International GmbH
Current assignee: Mahle International GmbH
Priority date: 2013-07-05
Filing date: 2013-07-05
Publication date: 2015-01-08
Also published as: WO2015000679A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Hohlventil Gebautes Hohlventil (1) einer Brennkraftmaschine, mit einem Ventilteller (2) und einem sich daran anschließenden Ventilschaft (3), wobei im Ventilschaft (3) ein Hohlraum (4) zur Aufnahme eines Kühlmittels (5) angeordnet ist. Erfindungswesentlich ist dabei, dass der Hohlraum (4) im Ventilschaft (3) zu 50 ± 8 Vol.-% mit natriumhaltigen Kühlmittel (5) gefüllt ist. Durch diesen definierten Füllgrad kann eine optimierte Kühlung des Hohlventils (1) erreicht werden.The present invention relates to a hollow valve built hollow valve (1) of an internal combustion engine, with a valve plate (2) and an adjoining valve stem (3), wherein in the valve stem (3) has a cavity (4) for receiving a coolant (5) is arranged , Essential to the invention is that the cavity (4) in the valve stem (3) to 50 ± 8 vol .-% with sodium-containing coolant (5) is filled. By this defined degree of filling an optimized cooling of the hollow valve (1) can be achieved.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein gebautes Hohlventil einer Brennkraftmaschine, mit einem Ventilteller und einem sich daran anschließenden Ventilschaft gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The present invention relates to a built hollow valve of an internal combustion engine, with a valve disk and an adjoining valve stem according to the preamble of claim 1.

Aus der US 5,769,037 A ist ein gattungsgemäßes gebautes Hohlventil für eine Brennkraftmaschine bekannt, welches einen Ventilteller sowie einen sich daran anschließenden Ventilschaft aufweist. In dem Ventilschaft ist dabei ein Hohlraum zur Aufnahme eines Kühlmittels angeordnet. Bei dem Kühlmittel handelt es sich um eine metallische Legierung.From the US 5,769,037 A a generic built-hollow valve for an internal combustion engine is known, which has a valve plate and an adjoining valve stem. In the valve stem while a cavity for receiving a coolant is arranged. The coolant is a metallic alloy.

Aus der JP 2012-087620 A ist ein weiteres gattungsgemäßes Hohlventil mit einem sich zumindest in einem Bereich des Ventilschafts angeordneten Hohlraum bekannt, der mit einem Kühlmittel gefüllt ist. Der Hohlraum weitet sich dabei im Bereich des Ventiltellers und soll dadurch eine verbesserte Kühlung desselben erreichen.From the JP 2012-087620 A is another generic hollow valve with a arranged at least in a region of the valve stem cavity is known, which is filled with a coolant. The cavity expands in the area of the valve disk and should thereby achieve improved cooling thereof.

Die vorliegende Aufgabe beschäftigt sich mit dem Problem, für ein Hohlventil der gattungsgemäßen Art eine verbesserte Ausführungsform anzugeben, die sich insbesondere durch eine verbesserte Kühlung auszeichnet.The present task addresses the problem of providing a hollow valve of the generic type an improved embodiment, which is characterized in particular by improved cooling.

Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.This problem is solved according to the invention by the subject matter of independent claim 1. Advantageous embodiments are the subject of the dependent claims.

Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, bei einem an sich bekannten gebauten Hohlventil einer Brennkraftmaschine mit einem Ventilteller und einem sich daran anschließenden Ventilschaft einen Hohlraum innerhalb des Ventilschafts zu lediglich 50 ± 8 Vol.-% mit Kühlmittel zu füllen und dadurch eine besonders effektive Kühlung zu erreichen. Versuche haben dabei gezeigt, dass ein Füllgrad von 50 ± 8 Vol.-% das Optimum für die Kühlung darstellt und durchweg an zumindest den meisten Stellen des Ventils die geringsten Temperaturen ergab. Bei ausgiebigen Versuchsreihen mit Füllgraden von 30–80 Vol.-% hat sich gezeigt, dass ein Befüllen des Hohlraums mit ca. 50% Kühlmittel den besten Kühleffekt erzielt. Das hierzu verwendete Kühlmittel ist Natrium, welches im Einbauzustand üblicherweise fest und wurstartig ist und erst im Betrieb der Brennkraftmaschine flüssig wird und innerhalb des Hohlraums hin und her geschleudert werden kann. Der Hohlraum ist üblicherweise durch eine Bohrung hergestellt, in welche die Natriumwurst einfach eingelegt werden kann. Ein Durchmesser der einzulegenden Natriumwurst ist dabei zumindest 0,3 mm kleiner als ein Innendurchmesser des Hohlraums, wodurch das Einbringen des Kühlmittels in den Hohlraum vergleichsweise einfach möglich ist. Der Hohlraum selbst weist einen Innendurchmesser von ca. 3–4 mm auf, so dass in diesem Fall der Durchmesser der einzulegenden Natriumwurst zwischen 2,6 und 3,6 mm liegt. Durch die vergleichsweise geringen Wandstärken sowohl im Bereich des Ventilschafts als auch im Bereich des Ventiltellers und insbesondere im Bereich eines Ventilbodens, kann eine optimale Kühlung des Hohlventils erzielt werden, da die im Betrieb der Brennkraftmaschine entstehende Wärme vergleichsweise schnell abgeführt werden kann. Durch den vordefinierten Füllgrad des Kühlmittels innerhalb des Hohlraums kann darüber hinaus ein den Kühleffekt unterstützender Shaker-Effekt optimiert werden.The present invention is based on the general idea of filling a cavity within the valve stem with coolant at only 50 ± 8% by volume with coolant in a known hollow valve of an internal combustion engine with a valve disk and an adjoining valve stem, and thus a particularly effective one To achieve cooling. Experiments have shown that a filling level of 50 ± 8 vol .-% is the optimum for the cooling and consistently gave at least in most parts of the valve the lowest temperatures. Extensive test series with fill levels of 30-80% by volume have shown that filling the cavity with approx. 50% coolant achieves the best cooling effect. The coolant used for this purpose is sodium, which is usually solid and sausage-like in the installed state and becomes liquid only during operation of the internal combustion engine and can be thrown back and forth within the cavity. The cavity is usually made through a hole in which the sodium sausage can be easily inserted. A diameter of the sodium sausage to be introduced is at least 0.3 mm smaller than an inner diameter of the cavity, whereby the introduction of the coolant into the cavity is comparatively easily possible. The cavity itself has an inner diameter of about 3-4 mm, so that in this case the diameter of the sodium sausage to be introduced is between 2.6 and 3.6 mm. Due to the comparatively low wall thickness both in the area of the valve stem and in the region of the valve disk and in particular in the region of a valve bottom, optimum cooling of the hollow valve can be achieved since the heat generated during operation of the internal combustion engine can be dissipated comparatively quickly. The predefined filling level of the coolant within the cavity also makes it possible to optimize a shaker effect that supports the cooling effect.

Der Außendurchmesser des Ventilschafts beträgt dabei üblicherweise zwischen 5,0 und 6,0 mm, so dass in diesem Fall die Restwandstärken im Bereich des Ventilschafts zwischen 1,0 und 1,5 mm liegen. Die Bohrung zur Herstellung des Hohlraums innerhalb des Ventilschafts wird dabei so weit in den Ventilteller geführt, dass die Restwandstärke zum Ventilboden maximal 1,5–4,0 mm beträgt, so dass auch hier eine optimierte Wärmeübertragung möglich ist.The outer diameter of the valve stem is usually between 5.0 and 6.0 mm, so that in this case the residual wall thicknesses in the region of the valve stem are between 1.0 and 1.5 mm. The bore for the production of the cavity within the valve stem is guided so far into the valve disk, that the residual wall thickness to the valve bottom is a maximum of 1.5-4.0 mm, so that here, too, an optimized heat transfer is possible.

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung ist zumindest der Ventilschaft mit einer Schutzschicht versehen, insbesondere verchromt oder nitriert. Beim Nitrieren wird der Stahl des Ventils durch Zufuhr von Stickstoff gehärtet und erhält dadurch eine vergleichsweise verschleißbeständige Beschichtung. Beim Verchromen zur Verbesserung des Verschleißschutzes kommen insbesondere Hartchromschichten zum Einsatz, die aufgrund ihrer guten technischen, chemischen und physikalischen Eigenschaften ein breites Anwendungsspektrum gefunden haben. Die Dicke derartiger technischer Hartchromschichten liegt in der Regel zwischen 15 und 500 µm und ist auf die zu erwartende mechanische bzw. chemische Beanspruchung des verchromten Ventils ausgerichtet. Sowohl das Oberflächennitrieren als auch das Verchromen erhöht somit die Verschleißbeständigkeit des Ventils und gewährleistet dessen lange Lebensdauer.In an advantageous development of the solution according to the invention, at least the valve stem is provided with a protective layer, in particular chromium-plated or nitrided. During nitriding, the steel of the valve is hardened by the addition of nitrogen, giving it a comparatively wear-resistant coating. When chrome plating to improve the wear protection especially hard chrome layers are used, which have found a wide range of applications due to their good technical, chemical and physical properties. The thickness of such technical hard chrome layers is usually between 15 and 500 microns and is aligned with the expected mechanical or chemical stress of the chromium-plated valve. Both surface nitriding and chrome plating thus increase the wear resistance of the valve and ensure its long service life.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung ist eine Innenwandung des Hohlraums zumindest teilweise beschichtet, insbesondere mit einer kupfer- oder nickelhaltigen Wärmeleitbeschichtung versehen. Diese Beschichtung kann beispielsweise mittels PVD- oder CVD-Verfahren aufgespritzt werden, wobei selbstverständlich auch andere Werkstoffe als Kupfer oder Nickel mit ähnlich guten Wärmeleiteigenschaften zum Einsatz kommen können. Eine Schichtdicke einer derartigen Wärmeleitbeschichtung beträgt dabei zwischen 1 und 40 µm. Das PVD-Verfahren (physical vapor deposition) stellt eine Gruppe von Vakuum-basierten Beschichtungsverfahren bzw. Dünnschichttechnologien dar, wobei das abzuscheidende Material in fester Form in der meist evakuierten Beschichtungskammer vorliegt. Durch den Beschuss mit Laserstrahlen, magnetisch abgelenkten Ionen oder Elektronen sowie durch Lichtbogenentladung wird das Material verdampft und bewegt sich entweder ballistisch oder durch elektrische Felder geführt auf die zu beschichtende Oberfläche, wo es zur Schichtbildung kommt. Mittels derartiger PVD-Verfahren können fast alle Metalle in sehr reiner Form abgeschieden werden, wobei durch Zugabe von Reaktionsgasen, wie beispielsweise Sauerstoff, Stickstoff oder Kohlenwasserstoffe auch Oxide, Nitride oder Carbide abgeschieden werden können. Bei der chemischen Gasabscheidung (CVD-Verfahren) wird an der erhitzten Oberfläche aufgrund einer chemischen Reaktion eine Feststoffkomponente aus einer Gasphase abgeschieden. Voraussetzung hierfür ist, dass flüchtige Verbindungen der Schichtkomponenten existieren, die bei einer bestimmten Reaktionstemperatur die feste Schicht abscheiden.In a further advantageous embodiment of the solution according to the invention, an inner wall of the cavity is at least partially coated, in particular provided with a copper or nickel-containing Wärmeleitbeschichtung. This coating can be sprayed, for example, by means of PVD or CVD methods, it being understood that materials other than copper or nickel with similarly good heat conducting properties can be used. A layer thickness of such a Wärmeleitbeschichtung is between 1 and 40 microns. The PVD (physical vapor deposition) method represents a group of Vacuum-based coating method or thin-film technologies, wherein the material to be deposited is present in solid form in the most evacuated coating chamber. By bombarding with laser beams, magnetically deflected ions or electrons and by arc discharge, the material is vaporized and moves either ballistic or guided by electric fields on the surface to be coated, where it comes to film formation. Almost all metals can be deposited in very pure form by means of such PVD processes, it also being possible to deposit oxides, nitrides or carbides by adding reaction gases such as, for example, oxygen, nitrogen or hydrocarbons. In chemical vapor deposition (CVD), a solid component is separated from a gas phase on the heated surface due to a chemical reaction. The prerequisite for this is that volatile compounds of the layer components exist, which deposit the solid layer at a certain reaction temperature.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung ist eine Innenwandung des Hohlraums zumindest in einem Teilbereich oberflächenbearbeitet, insbesondere mittels eines Lasers oder mittels eines Strahlverfahrens. Hierdurch können eine größere Oberfläche und damit auch eine verbesserte Wärmeübertragung erreicht werden. Auch sogenannte ECM-Verfahren (elektro-chemische Metallbearbeitung) können zu diesem Zweck eingesetzt werden. In a further advantageous embodiment of the solution according to the invention, an inner wall of the cavity is surface-treated at least in a partial area, in particular by means of a laser or by means of a jet method. As a result, a larger surface and thus improved heat transfer can be achieved. Also so-called ECM (electro-chemical metal processing) can be used for this purpose.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist der mindestens eine Teilbereich der oberflächenbearbeiteten Innenwandung des Hohlraums im oberen Bereich, das heißt auf der dem Ventilteller abgewandten Hälfte des Ventilschafts angeordnet. Idealerweise erstreckt sich die oberflächenbearbeitete Innenwandung im Bereich der Ventilführung, da gerade hier eine optimale Wärmeabführung aus dem Ventil heraus erzielt werden kann und somit sich die Effekte der besseren Wärmeübertragung aus der Oberflächenbearbeitung besonders vorteilhaft darstellen.In a further advantageous embodiment, the at least one subregion of the surface-treated inner wall of the cavity is arranged in the upper region, that is to say on the half of the valve stem facing away from the valve disk. Ideally, the surface-treated inner wall extends in the region of the valve guide, since it is here that optimum heat removal from the valve can be achieved and thus the effects of better heat transfer from the surface treatment are particularly advantageous.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist der mindestens eine oberflächenbearbeitete Teilbereich der Innenwandung mit sich in Axialrichtung erstreckenden Längsrippen versehen um eine besonders gute Wärmeübertragung zu gewährleisten. Die für diesen Zweck einsetzbaren Strukturen beschränken sich natürlich nicht nur auf solche Längsrippen dem Fachmann sind auch andere Strukturen bekannt, die solch eine verbesserte Wärmeübertragung durch eine Vergrößerung der Oberfläche bewirken können. In a further advantageous embodiment, the at least one surface-processed portion of the inner wall is provided with longitudinally extending ribs in the axial direction to ensure a particularly good heat transfer. Of course, the structures which can be used for this purpose are not limited to such longitudinal ribs. Other structures are also known to the person skilled in the art which can bring about such improved heat transfer by increasing the surface area.

Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.Other important features and advantages of the invention will become apparent from the dependent claims, from the drawings and from the associated figure description with reference to the drawings.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It is understood that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the particular combination given, but also in other combinations or in isolation, without departing from the scope of the present invention.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Bauteile beziehen.Preferred embodiments of the invention are illustrated in the drawings and will be described in more detail in the following description, wherein like reference numerals refer to the same or similar or functionally identical components.

Es zeigen, jeweils schematischIt show, each schematically

1 ein erfindungsgemäßes gebautes Hohlventil, 1 an inventive built hollow valve,

2 einen Ausschnitt eines erfindungsgemäßen Hohlventils, das im oberen Bereich der Innenwandung des Hohlraums aufgeraut ist. 2 a detail of a hollow valve according to the invention, which is roughened in the upper region of the inner wall of the cavity.

Entsprechend der 1, weist ein erfindungsgemäßes gebautes Hohlventil 1 einer im Übrigen nicht gezeigten Brennkraftmaschine einen Ventilteller 2 sowie einen sich daran anschließenden Ventilschaft 3 auf, in welchem ein Hohlraum 4 zur Aufnahme eines Kühlmittels 5 angeordnet ist. Bei dem Kühlmittel 5 handelt es sich um Natrium bzw. eine Legierung mit Natrium. Erfindungsgemäß ist nun der Hohlraum 4 im Ventilschaft 3 zu lediglich der Hälfte, d.h. zu 50 ± 8 Vol.-% mit Kühlmittel 5 gefüllt. Durch diesen Füllgrad kann eine besonders effektive Kühlung des Hohlventils 1 erzielt werden, was in ausführlichen Versuchen belegt wurde. In diesen Versuchen wurden Füllgrade zwischen 30 und 80 Vol.-% getestet, wobei mit einem Füllgrad von ca. 50 Vol.-% die besten Kühlergebnisse und die geringsten Temperaturen am Ventil 1 festgestellt werden konnten.According to the 1 , Has a built-in hollow valve according to the invention 1 an otherwise not shown internal combustion engine a valve disk 2 and an adjoining valve stem 3 in which a cavity 4 for receiving a coolant 5 is arranged. For the coolant 5 it is sodium or an alloy with sodium. According to the invention is now the cavity 4 in the valve stem 3 to only half, ie to 50 ± 8 vol .-% with coolant 5 filled. By this degree of filling a particularly effective cooling of the hollow valve 1 achieved, which has been proven in extensive experiments. Filling levels between 30 and 80% by volume were tested in these tests, with the best cooling results and the lowest temperatures at the valve with a filling level of approx. 50% by volume 1 could be detected.

Der Hohlraum 4 des gezeigten Hohlventils 1 besitzt einen Innendurchmesser d_i zwischen 3,0 und 4,0 mm. Der Außendurchmesser d_a des Ventilschafts 3 beträgt zwischen 5,0 und 6,0 mm, so dass je nach Verhältnis zwischen Innendurchmesser d_i und Außendurchmesser d_a eine Wandstärke des Ventilschafts 3 zwischen 1,0 und 1,5 mm liegt. The cavity 4 the shown hollow valve 1 has an inner diameter d _i between 3.0 and 4.0 mm. The outer diameter d _{a of} the valve stem 3 is between 5.0 and 6.0 mm, so that depending on the ratio between the inner diameter d _i and outside diameter d _a a wall thickness of the valve stem 3 between 1.0 and 1.5 mm.

Betrachtet man die Darstellung gemäß der 1, so kann man erkennen, dass die den Hohlraum 4 bildende Bohrung im Bereich des Ventiltellers 2 soweit in Richtung des Ventilbodens 6 geführt ist, dass die dort verbleibende Restwandstärke b₁ maximal 1,5–4,0 mm beträgt. Eine Innenwandung des Hohlraums 4 kann darüber hinaus entweder oberflächenbearbeitet oder zumindest teilweise beschichtet werden, insbesondere mit einer kupfer- oder nickelhaltigen Wärmeleitbeschichtung 7, die eine bessere Temperaturverteilung innerhalb des Ventilschafts 3 sowie einen besseren Temperaturausgleich zwischen dem Ventilschaft 3 und dem Ventilteller 2 bewirkt. Die Wärmeleitbeschichtung 7 besitzt dabei jeweils eine Schichtdicke zwischen 1 und 40 µm. Aufgebracht wird die Wärmeleitbeschichtung 7 bzw. generell die Beschichtung mittels PVD- oder mittels CVD-Verfahren.Looking at the representation according to the 1 So you can tell that the cavity 4 forming hole in the region of the valve disk 2 so far in the direction of the valve bottom 6 is guided that the residual wall thickness b ₁ remaining there is a maximum of 1.5-4.0 mm. An inner wall of the cavity 4 beyond that either surface-treated or at least partially coated, in particular with a copper- or nickel-containing Wärmeleitbeschichtung 7 that provide better temperature distribution within the valve stem 3 and a better temperature balance between the valve stem 3 and the valve plate 2 causes. The heat conducting coating 7 has in each case a layer thickness between 1 and 40 microns. Applied is the Wärmeleitbeschichtung 7 or generally the coating by means of PVD or CVD method.

Um die Verschleißbeständigkeit des erfindungsgemäßen Hohlventils 1 steigern zu können, kann dieses zumindest teilweise, beispielsweise im Ventilschaft 3 oder im Bereich des Ventiltellers 2 bzw. des Ventilbodens 6 mit einer Schutzschicht 8 versehen werden, wobei diese Schutzschicht beispielsweise Chrom enthalten kann oder aber in einer Nitrierung, d.h. einer Oberflächenhärtung, besteht. Selbstverständlich ist auch lediglich ein Verchromen des Ventilschafts 3 denkbar, ebenso wie ein gänzliches Nitrieren, d.h. Aufsticken, der Oberfläche des Hohlventils 1.To the wear resistance of the hollow valve according to the invention 1 To be able to increase, this can at least partially, for example in the valve stem 3 or in the area of the valve disk 2 or the valve bottom 6 with a protective layer 8th be provided, this protective layer may contain, for example, chromium or in a nitration, that is, a surface hardening exists. Of course, only a chrome plating of the valve stem 3 conceivable, as well as a complete nitriding, ie Aufsticken, the surface of the hollow valve 1 ,

Um die Kühlung des Hohlventils 1 weiter verbessern zu können, kann die Innenwandung des Hohlraums 4 ebenfalls bearbeitet, insbesondere oberflächenbearbeitet sein, um hierdurch eine größere Oberfläche und dadurch einen verbesserten Wärmeaustausch zu erreichen. Die Bearbeitung kann beispielsweise durch Elektro-Chemische-Bearbeitung (ECM), Lasern, Strahlen oder andere Verfahren erfolgen. To the cooling of the hollow valve 1 To further improve, the inner wall of the cavity 4 also machined, in particular surface-treated to thereby achieve a larger surface area and thereby improved heat exchange. The processing can be done for example by electrochemical machining (ECM), lasers, radiation or other methods.

Die Oberflächenbearbeitung kann derart ausgeführt sein, dass die sich ergebenden Strukturen in der Art von Längsrippen 11 in der Innenwandung des Hohlraums 4 angeordnet sind, insbesondere im oberen Bereich, in dem auch eine Ventilführung 10 das Hohlventil 1 führt.The surface treatment may be performed such that the resulting structures are in the nature of longitudinal ribs 11 in the inner wall of the cavity 4 are arranged, in particular in the upper region, in which also a valve guide 10 the hollow valve 1 leads.

In 2 wird beispielshaft gezeigt, wie ein Teilbereich der Innenwandung des Hohlraums 4 aufgeraut ist. Dies ist mit dem Bezugszeichen 12 bezeichnet.In 2 is exemplified as a portion of the inner wall of the cavity 4 is roughened. This is with the reference number 12 designated.

Hergestellt wird das erfindungsgemäße Hohlventil 1, indem zunächst in den Ventilschaft 3 von oben mittels einer Bohrung der Hohlraum 4 eingebracht wird. Anschließend wird das bei Raumtemperatur feste Kühlmittel 5 in der Art beispielsweise einer Natriumwurst 13 in den Hohlraum 4 eingelegt (vgl. 2). Der Durchmesser der Natriumwurst 13 ist dabei mindestens 0,3 mm kleiner als der Innendurchmesser d_i des Hohlraums 4. Anschließend wird der Hohlraum 4 durch Aufsetzen eines Ventilschaftabschnitts 9 verschlossen. Im Betrieb der Brennkraftmaschine wird durch die dann herrschenden hohen Temperaturen das bei Raumtemperatur feste Natrium verflüssigt und kann durch die sich auf und ab bewegenden Hohlventile 1 im Hohlraum 4 hin und her geschleudert werden, wodurch eine kontinuierliche Wärmeabfuhr vom Ventilboden 6 in Richtung des Ventilschafts 3 bzw. des Ventilschaftabschnitts 9 erfolgt.The hollow valve according to the invention is produced 1 by first in the valve stem 3 from above by means of a bore of the cavity 4 is introduced. Subsequently, the solid at room temperature coolant 5 in the way for example a sodium sausage 13 in the cavity 4 inserted (cf. 2 ). The diameter of the sodium sausage 13 is at least 0.3 mm smaller than the inner diameter d _{i of} the cavity 4 , Subsequently, the cavity 4 by placing a valve stem section 9 locked. During operation of the internal combustion engine, the sodium which is solid at room temperature is liquefied by the then prevailing high temperatures and can be driven by the hollow valves moving up and down 1 in the cavity 4 be thrown back and forth, creating a continuous heat dissipation from the valve bottom 6 in the direction of the valve stem 3 or the valve stem portion 9 he follows.

Durch den erfindungsgemäß exakt festgelegten Füllgrad von 50 ± 8 Vol.-% des Hohlraums 4 mit Kühlmittel 5 kann eine optimierte Kühlung des Hohlventils 1 erreicht werden, wobei die Toleranzbereiche durch einen vergleichsweise schwierigen Füllprozess bedingt sind und nur durch vergleichsweise großen Aufwand auf eine Toleranz von 50 ± 8 Vol.-% begrenzt werden kann. By the inventively exactly defined degree of filling of 50 ± 8 vol .-% of the cavity 4 with coolant 5 can be an optimized cooling of the hollow valve 1 can be achieved, the tolerance ranges are due to a comparatively difficult filling process and can be limited only by comparatively large effort to a tolerance of 50 ± 8 vol .-%.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

US 5769037 A [0002]
JP 2012-087620A [0003]

Claims

Built hollow valve ( 1 ) of an internal combustion engine, with a valve disk ( 2 ) and an adjoining valve stem ( 3 ), wherein in the valve stem ( 3 ) a cavity ( 4 ) for receiving a coolant ( 5 ), characterized in that the cavity ( 4 ) in the valve stem ( 3 ) to 50 ± 8% by volume with sodium-containing coolant ( 5 ) is filled.

Hollow valve according to claim 1, characterized in that at least a portion of an inner surface of the cavity ( 4 ) is roughened.

Hollow valve according to claim 2, characterized in that the at least one roughened portion of the inner surface of the cavity ( 4 ) in the valve plate ( 2 ) facing away from the upper half of the valve stem ( 3 ) is arranged.

Hollow valve according to one of claims 1 to 3, characterized in that the cavity ( 4 ) has an inner diameter of 3.0 mm <d _i <4.0 mm.

Hollow valve according to one of the preceding claims, characterized in that an outer diameter of the valve stem ( 3 ) is between 5.0 mm <d _a <6.0 mm.

Hollow valve according to one of claims 1 to 5, characterized in that an inner wall of the cavity ( 4 ) is at least partially coated, in particular with a copper or nickel-containing Wärmeleitbeschichtung ( 7 ) is provided.

Hollow valve according to claim 6, characterized in that a layer thickness of the Wärmeleitbeschichtung ( 7 ) is about 1 to 40 microns.

Hollow valve according to one of claims 1 to 7, characterized in that at least a portion of an inner wall of the cavity ( 4 ) is surface-treated, in particular by means of a laser or by means of a blasting method or by means of ECM.

Hollow valve according to one of claims 1 to 8, characterized in that the at least a portion of an inner wall of the cavity ( 4 ) is surface-treated in such a way that axially extending longitudinal ribs ( 11 ).

Hollow valve according to one of claims 1 to 9, characterized in that at least the valve stem ( 3 ) with a protective layer ( 8th ), in particular chromium-plated or nitrided.

Hollow valve according to one of claims 1 to 10, characterized in that a minimum wall thickness is maintained at the valve disc bottom of 1.5 <b ₁ <to 4.0 mm.