DE102016006640A1

DE102016006640A1 - Method for producing a valve seat ring for a reciprocating engine

Info

Publication number: DE102016006640A1
Application number: DE102016006640.7A
Authority: DE
Inventors: Arnd Bressel; Erwin Fechter; Heinz-Dieter Hesse; Rainer Joos; Dirk Lindenau; Karl-Heinz Mayer; Rudolf Reinhardt; Roland Schweikardt; Ulrich Schweizer; Georg Seidel; Canan Tasdemir
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2016-06-02
Filing date: 2016-06-02
Publication date: 2016-12-22

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines mit einem Zylinderkopf (12) einer Hubkolbenmaschine verbindbaren Ventilsitzrings (16), bei welchem der in Einbaulage des Ventilsitzrings (16) wenigstens einen von einem Kühlmedium (18) durchströmbaren Kühlkanal (20) zumindest teilweise begrenzende und einen Ventilsitz (22) für ein Gaswechselventil bildende Ventilsitzring (16) separat von dem Zylinderkopf (12) hergestellt wird, wobei vor dem Verbinden des Ventilsitzrings (16) mit dem Zylinderkopf (12) ein aus einem ersten Werkstoff gebildeter und in der Einbaulage den Kühlkanal (20) begrenzender Grundkörper (24) des Ventilsitzrings (16) mit einer den Ventilsitz (22) bildenden und aus einem von dem ersten Werkstoff unterschiedlichen zweiten Werkstoff gebildeten Schicht (26) versehen wird.The invention relates to a method for producing a valve seat ring (16) which can be connected to a cylinder head (12) of a reciprocating piston engine, in which the cooling channel (20) can be at least partially bounded by a cooling channel (20) which can be flowed through in the installed position of the valve seat ring (16) Valve seat (22) for a gas exchange valve forming valve seat ring (16) is produced separately from the cylinder head (12), wherein prior to connecting the valve seat ring (16) with the cylinder head (12) formed from a first material and in the installed position the cooling channel ( 20) limiting the base body (24) of the valve seat ring (16) with a valve seat (22) forming and formed from a different material of the first material second layer (26) is provided.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Ventilsitzrings für eine Hubkolbenmaschine gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.The invention relates to a method for producing a valve seat ring for a reciprocating piston engine according to the preamble of patent claim 1.

Ein solches Verfahren zum Herstellen eines mit einem Zylinderkopf einer Hubkolbenmaschine verbindbaren Ventilsitzrings ist beispielsweise bereits aus der DE 10 2004 027 084 A1 bekannt. In seiner Einbaulage begrenzt der Ventilsitzring wenigstens einen von einem Kühlmedium durchströmbaren Kühlkanal zumindest teilweise, wobei der Ventilsitzring ferner einen Ventilsitz für ein Gaswechselventil bildet. Im Rahmen des Verfahrens wird der Ventilsitzring separat beziehungsweise unabhängig von dem Zylinderkopf hergestellt. Nach seiner von dem Zylinderkopf separaten beziehungsweise unabhängigen Herstellung wird der Ventilsitzring mit dem Zylinderkopf verbunden. Hierzu wird der Ventilsitzring beispielsweise zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend oder vollständig, in den Zylinderkopf eingesetzt und mit dem Zylinderkopf beispielsweise stoffschlüssig verbunden. Beispielsweise wird der Ventilsitzring dabei mit dem Zylinderkopf verschweißt.Such a method for producing a valve seat ring which can be connected to a cylinder head of a reciprocating piston engine is already known, for example DE 10 2004 027 084 A1 known. In its installed position, the valve seat ring limits at least partially a cooling channel through which a cooling medium can flow, at least partially, wherein the valve seat ring further forms a valve seat for a gas exchange valve. As part of the process, the valve seat ring is manufactured separately or independently of the cylinder head. After its separate from the cylinder head or independent production of the valve seat ring is connected to the cylinder head. For this purpose, the valve seat ring, for example, at least partially, in particular at least predominantly or completely, inserted into the cylinder head and connected to the cylinder head, for example, cohesively. For example, the valve seat ring is welded to the cylinder head.

Der Ventilsitzring nimmt seine Einbaulage in vollständig hergestelltem Zustand der Hubkolbenmaschine ein, wobei der genannte Kühlkanal teilweise direkt durch den Zylinderkopf und teilweise direkt durch den Ventilsitzring gebildet ist. Dadurch kann das beispielsweise als Kühlflüssigkeit ausgebildete Kühlmedium, wenn es den Kühlkanal durchströmt, den Ventilsitzring direkt an- und umströmen, sodass ein effektiver Wärmeabtransport von dem Ventilsitzring realisierbar ist. Dadurch kann der Ventilsitzring gekühlt werden.The valve seat ring assumes its installation position in the fully manufactured state of the reciprocating engine, wherein said cooling channel is formed partly directly through the cylinder head and partly directly through the valve seat ring. As a result, the cooling medium formed, for example, as a cooling liquid, when it flows through the cooling channel, the valve seat ring directly on and flow around, so that an effective heat dissipation from the valve seat ring can be realized. As a result, the valve seat ring can be cooled.

Ferner offenbart die DE 102 26 013 A1 einen Ventilsitz für eine Brennkraftmaschine, mit einem Dichtring, der einen in einem Zylinderkopf ringförmig entlang eines Ventilsitzes verlaufenden Kühlkanal abdichtet. Dabei ist der Richtring mit einer thermischen Spritzschicht überzogen.Further, the DE 102 26 013 A1 a valve seat for an internal combustion engine, with a sealing ring which seals a running in a cylinder head annularly along a valve seat cooling passage. The directional ring is covered with a thermal sprayed layer.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass der Ventilsitzring auf besonders einfache und betriebssichere Weise mit einer hohen Verschleißfestigkeit hergestellt werden kann.Object of the present invention is to develop a method of the type mentioned in such a way that the valve seat ring can be made in a particularly simple and reliable manner with a high wear resistance.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.This object is achieved by a method having the features of claim 1. Advantageous embodiments with expedient developments of the invention are specified in the remaining claims.

Um ein Verfahren der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art derart weiterzuentwickeln, dass der Ventilsitzring auf besonders einfache und betriebssichere Weise mit einer besonders hohen Verschleißfestigkeit hergestellt werden kann, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass vor dem Verbinden des Ventilsitzrings mit dem Zylinderkopf ein aus einem ersten Werkstoff gebildeter und in der Einbaulauge den Kühlkanal begrenzender Grundkörper des Ventilsitzrings mit einer den Ventilsitz bildenden und aus einem von dem ersten Werkstoff unterschiedlichen zweiten Werkstoff gebildeten Schicht versehen wird. Dabei kann die Schicht aus einem besonders verschleißfesten Werkstoff hergestellt werden, sodass der Verschleiß der Schicht und somit des Ventilsitzrings insgesamt während eines Betriebs der Hubkolbenmaschine besonders gering gehalten werden kann. Darüber hinaus kann beispielsweise ein besonders vorteilhafter Korrosionsschutz, insbesondere gegenüber Kontaktkorrosion, realisiert werden, da bei der Verbindung des Ventilsitzrings mit dem Zylinderkopf die Entstehung eines Lokalelements infolge einer leitenden Verbindung zwischen Ventilsitzring, Zylinderkopf und Kühlmedium vermieden werden kann. Insbesondere ist es bei dem Ventilsitzring möglich, den direkt in Kontakt mit dem den Kühlkanal durchströmenden Kühlmedium kommenden Grundkörper aus einem solchen Werkstoff herzustellen, dass der Kontakt des Grundkörpers mit dem Kühlmedium und mit dem Zylinderkopf nicht zu einer unterwünschten Korrosion führt.In order to develop a method specified in the preamble of claim 1 type such that the valve seat ring can be made in a particularly simple and reliable manner with a particularly high wear resistance, it is inventively provided that before connecting the valve seat ring with the cylinder head from a first Material formed and in the installation eye the cooling channel limiting body of the valve seat ring is provided with a valve seat forming and formed from a different material from the first material second layer. In this case, the layer can be made of a particularly wear-resistant material, so that the wear of the layer and thus of the valve seat ring can be kept particularly low during operation of the reciprocating engine. In addition, for example, a particularly advantageous corrosion protection, especially against contact corrosion, can be realized, since in the connection of the valve seat ring with the cylinder head, the emergence of a local element due to a conductive connection between the valve seat ring, cylinder head and cooling medium can be avoided. In particular, it is possible in the valve seat ring to make the coming directly into contact with the coolant channel flowing through the cooling medium base body of such a material that the contact of the body with the cooling medium and with the cylinder head does not lead to an undesired corrosion.

Der Erfindung liegt dabei insbesondere folgende Erkenntnis zugrunde: Da der Ventilsitzring sowohl den Kühlkanal zumindest teilweise begrenzt als auch den Ventilsitz bildet, werden unterschiedliche Anforderungen an den Ventilsitzring gestellt. Im Bereich des Ventilsitzes und somit beispielsweise auf einer einem Brennraum der Hubkolbenmaschine zugewandten Seite ist eine hohe Verschleißfestigkeit des Ventilsitzrings vorteilhaft. Diese Anforderung kann durch die beispielsweise als Spritzschicht ausgebildete Schicht erfüllt werden. Da der Ventilsitzring mit dem Zylinderkopf verbunden, insbesondere verschweißt, wird, besteht grundsätzlich die Gefahr eines Kontaktelements und somit einer Kontaktkorrosion, der entgegengewirkt werden sollte. Diese Anforderung kann dadurch erfüllt werden, dass der Kühlkanal nicht durch die den Ventilsitz bildende Schicht und somit nicht durch den den Ventilsitz bildenden Werkstoff, sondern durch den Grundkörper und somit durch den den Grundkörper bildenden Werkstoff begrenzt wird. Dadurch kann ein vorteilhafter Korrosionsschutz realisiert werden, sodass eine übermäßige Korrosion vermieden werden kann. Außerdem ist es beispielsweise möglich, den Grundkörper aus einem kostengünstigen Werkstoff herzustellen, sodass die Kosten des Ventilsitzrings gering gehalten werden können.The invention is based in particular on the following knowledge: Since the valve seat ring both at least partially limits the cooling channel and forms the valve seat, different requirements are placed on the valve seat ring. In the region of the valve seat and thus for example on a combustion chamber of the reciprocating engine side facing a high wear resistance of the valve seat ring is advantageous. This requirement can be met by the example formed as a spray layer layer. Since the valve seat ring connected to the cylinder head, in particular welded, is, there is always the danger of a contact element and thus a contact corrosion, which should be counteracted. This requirement can be met in that the cooling channel is not limited by the layer forming the valve seat and thus not by the material forming the valve seat, but rather by the basic body and thus by the material forming the basic body. As a result, an advantageous corrosion protection can be realized, so that excessive corrosion can be avoided. In addition, it is possible, for example, to produce the base body from a cost-effective material, so that the cost of the valve seat ring can be kept low.

Beispielsweise ist der Grundkörper ein Sitzringrohling, welcher aus Aluminium als Trägermaterial hergestellt ist. Alternativ oder zusätzlich ist es denkbar, dass der Grundkörper mit der Schicht durch Sintern versehen ist, wobei beispielsweise die Schicht an den Grundkörper angesintert ist. For example, the main body is a seat ring blank, which is made of aluminum as a carrier material. Alternatively or additionally, it is conceivable that the base body is provided with the layer by sintering, wherein, for example, the layer is sintered to the base body.

Zur Realisierung eines besonders vorteilhaften Korrosionsschutzes ist es vorzugsweise vorgesehen, dass der Ventilsitzring über den Grundkörper, nicht jedoch über die Schicht mit dem Zylinderkopf verbunden ist, sodass beispielsweise dann, wenn der Grundkörper und der Zylinderkopf aus Aluminium gebildet sind, an einer Schweißstelle beziehungsweise in einer Schweißzone, an beziehungsweise in der der Ventilsitzring mit dem Zylinderkopf, insbesondere durch Reibschweißen, verschweißt wird, als einziges Material Aluminium vorliegt. Da ferner vorzugsweise das als Kühlflüssigkeit ausgebildete und den Kühlkanal durchströmende Kühlmedium lediglich mit Aluminium des Zylinderkopfes und mit Aluminium des Grundkörpers in Kontakt kommt, kann die Entstehung eines Lokalelement vermieden werden, wobei auch Potentialunterschiede zwischen dem Zylinderkopf und dem Grundkörper vermieden werden können.To realize a particularly advantageous corrosion protection, it is preferably provided that the valve seat ring is connected via the base body, but not via the layer with the cylinder head, so that, for example, when the main body and the cylinder head are formed of aluminum, at a weld or in a Welding zone, at or in which the valve seat ring with the cylinder head, in particular by friction welding, is welded, is present as the only material aluminum. Further, since the cooling medium formed as the cooling liquid and flowing through the cooling passage preferably comes into contact only with aluminum of the cylinder head and aluminum of the base body, formation of a local element can be avoided, and potential differences between the cylinder head and the main body can be avoided.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung; diese zeigen in:Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the following description of preferred embodiments and from the drawing; these show in:

1 ausschnittsweise eine schematische Schnittansicht durch eine Hubkolbenmaschine, mit einem Zylinderkopf und mit einem separat von dem Zylinderkopf ausgebildeten und mit dem Zylinderkopf verbundenen Ventilsitzring gemäß einer ersten Ausführungsform, welcher derart hergestellt wird, dass vor dem Verbinden des Ventilsitzrings mit dem Zylinderkopf ein aus einem ersten Werkstoff gebildeter und in Einbaulage des Ventilsitzrings einen Kühlkanal begrenzender Grundkörper des Ventilsitzrings mit einer einen Ventilsitz bildenden und aus einem von dem ersten Werkstoff unterschiedlichen zweiten Werkstoff gebildeten Schicht versehen wird; und 1 a schematic sectional view through a reciprocating piston engine, with a cylinder head and with a separately formed from the cylinder head and connected to the cylinder head valve seat ring according to a first embodiment, which is prepared such that prior to connecting the valve seat ring with the cylinder head one formed of a first material and in the installation position of the valve seat ring, a cooling body limiting body of the valve seat ring is provided with a valve seat forming and formed from a different material from the first material second layer; and

2 ausschnittsweise eine schematische Schnittansicht durch die Hubkolbenmaschine mit dem Ventilsitzring gemäß einer zweiten Ausführungsform. 2 partially a schematic sectional view through the reciprocating engine with the valve seat ring according to a second embodiment.

In den Fig. sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.In the figures, the same or functionally identical elements are provided with the same reference numerals.

1 zeigt ausschnittsweise in einer schematischen Schnittansicht eine Hubkolbenmaschine für ein Fahrzeug, insbesondere für ein Kraftfahrzeug wie beispielsweise einen Personenkraftwagen. Die Hubkolbenmaschine ist beispielsweise als Verbrennungskraftmaschine ausgebildet, mittels welcher das Fahrzeug antreibbar ist. Dabei umfasst die Hubkolbenmaschine ein Zylindergehäuse, durch welches wenigstens ein Brennraum 10 gebildet ist. Beispielsweise ist der Brennraum 10 als Zylinder ausgebildet. Die Hubkolbenmaschine umfasst ferner einen separat von dem Zylindergehäuse ausgebildeten und mit dem Zylindergehäuse verbundenen Zylinderkopf 12, durch welchen beispielsweise ein Brennraumdach des Brennraums 10 gebildet ist. 1 shows a detail in a schematic sectional view of a reciprocating engine for a vehicle, in particular for a motor vehicle such as a passenger car. The reciprocating engine is designed for example as an internal combustion engine, by means of which the vehicle is driven. In this case, the reciprocating piston engine comprises a cylinder housing, through which at least one combustion chamber 10 is formed. For example, the combustion chamber 10 designed as a cylinder. The reciprocating engine further includes a separately formed from the cylinder housing and connected to the cylinder housing cylinder head 12 through which, for example, a combustion chamber roof of the combustion chamber 10 is formed.

Der Zylinderkopf 12 weist wenigstens einen dem Brennraum 10 zugeordneten und von wenigstens einem Gas durchströmbaren Gaskanal 14 auf. Der Gaskanal 14 ist beispielsweise ein Einlasskanal, über welchen zumindest Luft in den Brennraum 10 eingeleitet werden kann. Alternativ ist es denkbar, dass der Gaskanal 14 als Auslasskanal ausgebildet ist, über welchen Abgas aus dem Brennraum 10 abgeführt werden kann. Dem Gaskanal 14 ist ein in 1 nicht dargestelltes Gaswechselventil zugeordnet, welches zwischen einer Schließstellung und wenigstens einer Offenstellung relativ zu dem Zylinderkopf 12, insbesondere translatorisch, bewegbar ist. In der Schließstellung ist der Gaskanal 14 durch das Gaswechselventil fluidisch versperrt, sodass in der Schließstellung des Gaswechselventils kein Gas aus dem Gaskanal 14 in den Brennraum 10 einströmen beziehungsweise umgekehrt kein Gas aus dem Brennraum 10 in den Gaskanal 14 einströmen kann. In der Offenstellung jedoch gibt das Gaswechselventil den Gaskanal 14 frei, sodass in der Offenstellung des Gaswechselventils Gas aus dem Gaskanal 14 in den Brennraum 10 beziehungsweise umgekehrt Gas aus dem Brennraum in den Gaskanal 14 einströmen kann.The cylinder head 12 has at least one the combustion chamber 10 associated and permeable by at least one gas channel gas 14 on. The gas channel 14 For example, is an inlet duct, via which at least air into the combustion chamber 10 can be initiated. Alternatively, it is conceivable that the gas channel 14 is formed as an outlet channel, via which exhaust gas from the combustion chamber 10 can be dissipated. The gas channel 14 is an in 1 not shown gas exchange valve associated, which between a closed position and at least one open position relative to the cylinder head 12 , in particular translationally, is movable. In the closed position is the gas channel 14 fluidly blocked by the gas exchange valve, so that in the closed position of the gas exchange valve no gas from the gas channel 14 in the combustion chamber 10 inflow or vice versa no gas from the combustion chamber 10 in the gas channel 14 can flow in. In the open position, however, the gas exchange valve is the gas channel 14 free, so that in the open position of the gas exchange valve gas from the gas channel 14 in the combustion chamber 10 or vice versa gas from the combustion chamber in the gas channel 14 can flow in.

Dem Gaskanal 14 ist dabei ein Ventilsitzring 16 der Hubkolbenmaschine zugeordnet. Der Ventilsitzring 16 ist separat, das heißt unabhängig von dem Zylinderkopf 12 gebildet und mit dem Zylinderkopf 12 verbunden. Hierzu wird der Ventilsitzring 16 zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend oder vollständig, in den Zylinderkopf 12 eingesetzt und mit dem Zylinderkopf 12 beispielsweise stoffschlüssig verbunden. Dabei wird der Ventilsitzring 16 beispielsweise mit dem Zylinderkopf 12 verschweißt. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass der Ventilsitzring 16 durch Reibschweißen mit dem Zylinderkopf 12 verbunden wird. Der Zylinderkopf 12 ist beispielsweise als Gussbauteil ausgebildet. Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, dass der Zylinderkopf 12 aus einem Leichtmetall, insbesondere aus Aluminium, gebildet ist.The gas channel 14 is a valve seat ring 16 associated with the reciprocating engine. The valve seat ring 16 is separate, that is independent of the cylinder head 12 formed and with the cylinder head 12 connected. For this purpose, the valve seat ring 16 at least partially, in particular at least predominantly or completely, in the cylinder head 12 used and with the cylinder head 12 for example, materially connected. This is the valve seat ring 16 for example, with the cylinder head 12 welded. In particular, it can be provided that the valve seat ring 16 by friction welding with the cylinder head 12 is connected. The cylinder head 12 is designed for example as a cast component. Alternatively or additionally, it is possible that the cylinder head 12 is formed from a light metal, in particular aluminum.

Die Hubkolbenmaschine weist ferner wenigstens einen von einem Kühlmedium 18 durchströmbaren Kühlkanal 20 auf, welcher teilweise direkt durch den Zylinderkopf 12 und teilweise direkt durch den Ventilsitzring 16 begrenzt ist. Bei dem Kühlmedium 18 handelt es sich beispielsweise um eine Kühlflüssigkeit, welche auch als Kühlwasser bezeichnet wird. Der Kühlkanal 20 ist beispielsweise Bestandteil eines Kühlmantels der Hubkolbenmaschine, wobei der Kühlmantel auch als Wassermantel bezeichnet wird und von dem Kühlmedium 18 durchströmbar ist.The reciprocating engine further comprises at least one of a cooling medium 18 flow-through cooling channel 20 on, which partly directly through the cylinder head 12 and partly directly through the valve seat ring 16 is limited. At the cooling medium 18 For example, it is a Coolant, which is also referred to as cooling water. The cooling channel 20 is for example part of a cooling jacket of the reciprocating engine, wherein the cooling jacket is also referred to as a water jacket and the cooling medium 18 can be flowed through.

Dadurch, dass der Zylinderkopf 12 und der Ventilsitzring 16 jeweils teilweise den Kühlkanal 20 direkt begrenzen, kann das den Kühlkanal 20 durchströmende Kühlmedium 18 in direkten Kontakt mit dem Zylinderkopf 12 und mit dem Ventilsitzring 16 kommen. Dies bedeutet, dass das den Kühlkanal 20 durchströmende Kühlmedium 18 beispielsweise den Ventilsitzring 16 direkt an- und umströmen kann. Hierdurch kann ein effektiver Wärmeübergang von dem Ventilsitzring 16 an das Kühlmedium 18 erfolgen, sodass ein besonders effektiver Wärmeabtransport von dem Ventilsitzring 16 realisierbar ist. Dadurch kann der Ventilsitzring 16 effektiv gekühlt werden.Because of the cylinder head 12 and the valve seat ring 16 each partially the cooling channel 20 directly limit, this can be the cooling channel 20 flowing cooling medium 18 in direct contact with the cylinder head 12 and with the valve seat ring 16 come. This means that this is the cooling channel 20 flowing cooling medium 18 for example, the valve seat ring 16 directly on and can flow around. This allows an effective heat transfer from the valve seat ring 16 to the cooling medium 18 done so that a particularly effective heat dissipation from the valve seat ring 16 is feasible. This allows the valve seat ring 16 be effectively cooled.

1 zeigt dabei den Ventilsitzring 16 in seiner Einbaulage, wobei der Ventilsitzring 16 seine Einbaulage in vollständig hergestelltem Zustand der Hubkolbenmaschine einnimmt. In dieser Einbaulage begrenzt der Ventilsitzring 16 den Kühlkanal 20 zumindest teilweise direkt. Dadurch ist der Ventilsitzring 16 als direkt gekühlter Sitzring ausgebildet. 1 shows the valve seat ring 16 in its installed position, wherein the valve seat ring 16 its installation position in fully manufactured state of the reciprocating engine occupies. In this installation position limits the valve seat ring 16 the cooling channel 20 at least partially directly. This is the valve seat ring 16 designed as a directly cooled seat ring.

Ferner bildet der Ventilsitzring 16, zumindest in seiner Einbaulage, einen Ventilsitz 22 für das Gaswechselventil. Das Gaswechselventil befindet sich in seiner Schließstellung in direktem Kontakt mit dem Ventilsitz 22. Mit anderen Worten befindet sich das Gaswechselventil in seiner Schließstellung in Stützanlage mit dem Ventilsitz 22, sodass das Gaswechselventil – wenn es sich in einer Schließstellung befindet – den Ventilsitz 22 direkt berührt. Dadurch ist der Gaskanal 14 in der Schließstellung des Gaswechselventils fluidisch versperrt.Furthermore, the valve seat ring forms 16 , at least in its installation position, a valve seat 22 for the gas exchange valve. The gas exchange valve is in its closed position in direct contact with the valve seat 22 , In other words, the gas exchange valve is in its closed position in support system with the valve seat 22 so that the gas exchange valve - when it is in a closed position - the valve seat 22 touched directly. This is the gas channel 14 fluidly blocked in the closed position of the gas exchange valve.

Im Folgenden wird ein Verfahren zum Herstellen des Ventilsitzrings 16 erläutert, wobei 1 eine erste Ausführungsform des Ventilsitzrings 16 zeigt. Im Rahmen des Verfahrens wird der Ventilsitzring 16 unabhängig, das heißt separat von dem Zylinderkopf 12, hergestellt. Dies bedeutet, dass der Ventilsitzring 16 hergestellt wird, ohne dass hierzu der Zylinderkopf 12 erforderlich ist.The following is a method of manufacturing the valve seat ring 16 explains 1 a first embodiment of the valve seat ring 16 shows. As part of the process, the valve seat ring 16 independent, that is separate from the cylinder head 12 , produced. This means that the valve seat ring 16 is made without the cylinder head 12 is required.

Um nun den Ventilsitzring 16 auf besonders einfache und betriebssichere Weise sowie mit einer hohen Verschleißfestigkeit herstellen zu können, ist es im Rahmen des Verfahrens vorgesehen, dass – zeitlich bevor der Ventilsitzring 16 mit dem Zylinderkopf 12 verbunden wird – ein aus einem ersten Werkstoff gebildeter und in der Einbaulage den Kühlkanal 20 direkt begrenzender Grundkörper 24 des Ventilsitzrings 16 mit einer den Ventilsitz 22 bildenden und aus einem von dem ersten Werkstoff unterschiedlichen, zweiten Werkstoff gebildeten Schicht 26 versehen wird. Bezogen auf die Einbaulage ist die Schicht 26 auf einer dem Brennraum 10 zugewandten Seite 28 des Grundkörpers 24 angeordnet beziehungsweise aufgebracht. Bezogen auf den Grundkörper 24 und auf die Schicht 26 ist in der Einbaulage der Kühlkanal 20 lediglich durch den Grundkörper 24, nicht jedoch durch die Schicht 26 begrenzt, sodass das Kühlmedium 18 lediglich in direktem Kontakt mit dem Grundkörper 24, nicht jedoch in Kontakt mit der Schicht 26 kommt. Dadurch kann ferner ein besonders vorteilhafter Korrosionsschutz realisiert werden. Ferner ist es vorzugsweise vorgesehen, dass bezogen auf den Grundkörper 24 und die Schicht 26 der Ventilsitzring 16 lediglich über den Grundkörper 24, nicht jedoch über die Schicht 26, mit dem Zylinderkopf 12 verschweißt ist, sodass beispielsweise in einer Schweißzone, über welche der Ventilsitzring 16 mit dem Zylinderkopf 12 verschweißt wird, lediglich die Werkstoffe des Zylinderkopfs 12 und des Grundkörpers 24 vorliegen. Da ferner das Kühlmedium 18 lediglich in Kontakt mit dem Grundkörper 24, nicht jedoch in Kontakt mit der Schicht 26, kommt, kann die Entstehung eines unerwünschten Lokalelements vermieden werden.To now the valve seat ring 16 To be able to produce in a particularly simple and reliable manner and with a high wear resistance, it is provided in the context of the method that - in time before the valve seat ring 16 with the cylinder head 12 is connected - a formed of a first material and in the installed position the cooling channel 20 directly limiting body 24 of the valve seat ring 16 with a valve seat 22 forming and formed from a different material of the first material, the second material 26 is provided. Relative to the installation position is the layer 26 on one of the combustion chamber 10 facing side 28 of the basic body 24 arranged or applied. Related to the main body 24 and on the layer 26 is in the installation position of the cooling channel 20 only by the main body 24 but not through the layer 26 limited so that the cooling medium 18 only in direct contact with the main body 24 but not in contact with the layer 26 comes. This also allows a particularly advantageous corrosion protection can be realized. Furthermore, it is preferably provided that based on the main body 24 and the layer 26 the valve seat ring 16 only over the main body 24 but not over the layer 26 , with the cylinder head 12 is welded, so that, for example, in a weld zone, over which the valve seat ring 16 with the cylinder head 12 is welded, only the materials of the cylinder head 12 and the basic body 24 available. Further, since the cooling medium 18 only in contact with the main body 24 but not in contact with the layer 26 , comes, the emergence of an undesirable local element can be avoided.

Vorzugsweise handelt es sich bei dem ersten Werkstoff um Aluminium, sodass der Grundkörper 24 beispielsweise aus einem Leichtmetall, insbesondere aus Aluminium, gebildet ist. Beispielsweise handelt es sich bei dem zweiten Werkstoff um einen Stahl, sodass die Schicht 26 beispielsweise aus einem Stahl hergestellt ist. Die Schicht 26 kann somit als verschleißfeste Schicht ausgebildet werden, sodass der Verschleiß der Schicht 26 und somit des Ventilsitzrings 16 insgesamt besonders gering gehalten werden kann.Preferably, the first material is aluminum, so that the base body 24 is formed for example of a light metal, in particular aluminum. For example, the second material is a steel, so that the layer 26 made of a steel, for example. The layer 26 can thus be formed as a wear-resistant layer, so that the wear of the layer 26 and thus the valve seat ring 16 overall can be kept very low.

Beispielsweise ist der Grundkörper 24 durch Sintern mit der Schicht 26 versehen, sodass die Schicht 26 beispielsweise an den Grundkörper 24, insbesondere an dessen Seite 28, angesintert wird. Dabei ist es denkbar, dass die Schicht 26 durch Sintern aus einem Pulver, insbesondere aus einem Metallpulver, hergestellt wird. Aus 1 ist erkennbar, dass die Schicht 26 vorzugsweise massiv und dabei beispielsweise aus einem verschleißfesten Material gebildet ist, um den Verschleiß besonders gering zu halten.For example, the main body 24 by sintering with the layer 26 provided so that the layer 26 for example, to the main body 24 , especially at its side 28 , is sintered. It is conceivable that the layer 26 is produced by sintering from a powder, in particular from a metal powder. Out 1 it can be seen that the layer 26 preferably solid and is formed for example of a wear-resistant material to keep the wear particularly low.

Besonders bevorzugt ist der erste Werkstoff ein Basiswerkstoff, welcher gegenüber dem Werkstoff, aus welchem der Zylinderkopf 12 gebildet ist, keiner Kontaktkorrosion unterliegt beziehungsweise welcher zu keiner Kontaktkorrosion führt. Dabei sind beispielsweise der Zylinderkopf 12 und der Grundkörper 24 aus einem gleichen oder aus einem ähnlichen, insbesondere aus einem legierungsähnlichen, Werkstoff gebildet. Daraus resultieren auch Vorteile beim Verschweißen des Ventilsitzrings 16 mit dem Zylinderkopf 12, sodass beispielsweise ein besonders guter Halt des Ventilsitzrings 16 am Zylinderkopf 12, insbesondere durch Stoffschluss infolge eines homogenen Gefüges in der Schmelzzone, realisiert werden kann.Particularly preferably, the first material is a base material, which with respect to the material from which the cylinder head 12 is formed, no contact corrosion subject or which does not lead to contact corrosion. For example, the cylinder head 12 and the main body 24 formed from a same or from a similar, in particular from an alloy-like, material. This also results in advantages when welding the valve seat ring 16 with the cylinder head 12 so that, for example, a particularly good hold of the valve seat ring 16 on the cylinder head 12 , In particular by material bond due to a homogeneous structure in the molten zone, can be realized.

Ferner ist es bei der in 1 gezeigten ersten Ausführungsform denkbar, dass nicht nur der Grundkörper 24, sondern auch die Schicht 26, insbesondere durch Reibschweißen, mit dem Zylinderkopf 12 verschweißt ist. Da der Zylinderkopf 12 dabei beispielsweise aus Aluminium und die Schicht 26 aus einem Stahl gebildet sind, ist bei der ersten Ausführungsform eine Verschweißung von Stahl mit Aluminium vorgesehen.Furthermore, it is at the in 1 shown first embodiment conceivable that not only the main body 24 but also the layer 26 , in particular by friction welding, with the cylinder head 12 is welded. Because the cylinder head 12 for example, aluminum and the layer 26 are formed of a steel, a welding of steel with aluminum is provided in the first embodiment.

2 zeigt eine zweite Ausführungsform, bei welcher eine solche Verschweißung von Stahl mit Aluminium vermieden ist. Dies ist dadurch realisiert, dass zumindest ein Teilbereich des Grundkörpers 24 in radialer Richtung des Ventilsitzrings 16 zwischen der vollständigen Schicht 26 und dem Zylinderkopf 12 angeordnet ist. Dabei verläuft die mit der Schicht 26 versehene Seite schräg zur radialen Richtung und schräg zur axialen Richtung des Ventilsitzrings 16. Ferner können der Materialbedarf und somit die Kosten zum Herstellen der Schicht 26 bei der zweiten Ausführungsform besonders gering gehalten werden, sodass die Kosten des Ventilsitzrings 16 insgesamt in einem besonders geringen Rahmen gehalten werden können. 2 shows a second embodiment, in which such welding of steel with aluminum is avoided. This is realized in that at least a portion of the body 24 in the radial direction of the valve seat ring 16 between the complete layer 26 and the cylinder head 12 is arranged. It goes with the layer 26 provided side obliquely to the radial direction and obliquely to the axial direction of the valve seat ring 16 , Furthermore, the material requirements and thus the costs for producing the layer 26 be kept particularly low in the second embodiment, so that the cost of the valve seat ring 16 can be kept overall in a very small frame.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102004027084 A1 [0002]
DE 10226013 A1 [0004]

Claims

Method for producing a cylinder head ( 12 ) a reciprocating piston connectable valve seat ring ( 16 ), in which the installation position of the valve seat ring ( 16 ) at least one of a cooling medium ( 18 ) throughflowable cooling channel ( 20 ) at least partially limiting and a valve seat ( 22 ) for a gas exchange valve forming valve seat ring ( 16 ) separately from the cylinder head ( 12 ), characterized in that before connecting the valve seat ring ( 16 ) with the cylinder head ( 12 ) a formed of a first material and in the installed position the cooling channel ( 20 ) limiting body ( 24 ) of the valve seat ring ( 16 ) with a valve seat ( 22 ) layer formed from a second material different from the first material ( 26 ).

Method according to claim 1, characterized in that the basic body ( 24 ) by sintering with the layer ( 26 ).

Method according to claim 1 or 2, characterized in that the layer ( 26 ) is produced by sintering from a powder.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the basic body ( 24 ) is made of a light metal, in particular aluminum.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the layer ( 26 ) is formed from a steel.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the valve seat ring ( 16 ) by friction welding with the cylinder head ( 12 ) is connected.