WO2015000679A1 - Gebautes hohlventil - Google Patents

Gebautes hohlventil Download PDF

Info

Publication number
WO2015000679A1
WO2015000679A1 PCT/EP2014/062524 EP2014062524W WO2015000679A1 WO 2015000679 A1 WO2015000679 A1 WO 2015000679A1 EP 2014062524 W EP2014062524 W EP 2014062524W WO 2015000679 A1 WO2015000679 A1 WO 2015000679A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
cavity
valve
hollow valve
valve according
hollow
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2014/062524
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Christoph Luven
Alexander Puck
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mahle International GmbH
Original Assignee
Mahle International GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mahle International GmbH filed Critical Mahle International GmbH
Publication of WO2015000679A1 publication Critical patent/WO2015000679A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01LCYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L3/00Lift-valve, i.e. cut-off apparatus with closure members having at least a component of their opening and closing motion perpendicular to the closing faces; Parts or accessories thereof
    • F01L3/12Cooling of valves
    • F01L3/14Cooling of valves by means of a liquid or solid coolant, e.g. sodium, in a closed chamber in a valve
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01LCYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L2820/00Details on specific features characterising valve gear arrangements
    • F01L2820/01Absolute values

Definitions

  • the present invention relates to a built-hollow valve of a
  • a generic built-hollow valve for an internal combustion engine 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.
  • 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.
  • 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.
  • the present invention is based on the general idea, in a known per se built hollow valve of an internal combustion engine with a Valve plate and an adjoining valve stem to fill a cavity within the valve stem to only 50 ⁇ 8 vol .-% with coolant and thereby achieve a particularly effective cooling.
  • 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.
  • 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 so far in the valve disk led 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.
  • At least the valve stem is provided with a protective layer, in particular chromium-plated or nitrided.
  • a protective layer in particular chromium-plated or nitrided.
  • the steel of the valve is hardened by the addition of nitrogen, giving it a comparatively wear-resistant coating.
  • 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 ⁇ and is aligned with the expected mechanical or chemical stress of the chrome-plated valve. Both surface nitriding and chrome plating thus increase the wear resistance of the valve and ensure its long service life.
  • an inner wall of the cavity is at least partially coated, in particular provided with a copper or nickel-containing réelleleitbe slaughterung.
  • This coating can be sprayed, for example, by means of PVD or CVD methods, it being understood that it is also possible to use materials other than copper or nickel with similarly good heat conduction properties.
  • a layer thickness of such a plantetbe slaughterung is between 1 and 40 ⁇ .
  • the PVD process physical vapor deposition represents a group of vacuum-based coating processes or thin-film technologies, wherein the material to be deposited is present in solid form in the coating chamber which is usually evacuated.
  • Coating surface where layering occurs Almost all metals can be deposited in very pure form by means of such PVD processes, with oxides, nitrides or carbides also being added by addition of reaction gases, such as, for example, oxygen, nitrogen or hydrocarbons
  • CVD chemical vapor deposition
  • 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.
  • an inner wall of the cavity is at least in a partial area
  • ECM electro-chemical metal working
  • Heat removal can be achieved from the valve and thus the effects of better heat transfer from the surface treatment are particularly advantageous.
  • structures are not limited to such longitudinal ribs, other structures are known in the art, which can effect such improved heat transfer by increasing the surface.
  • Fig. 2 shows a detail of a hollow valve according to the invention, in the upper
  • a built-in hollow valve 1 according to the invention of an otherwise not shown internal combustion engine, a valve plate 2 and an adjoining valve stem 3, in which a cavity 4 for receiving a coolant 5 is arranged.
  • the coolant 5 is sodium or an alloy with sodium.
  • the cavity 4 in the valve stem 3 is now filled to only half, ie to 50 ⁇ 8% by volume with coolant 5.
  • the cavity 4 of the hollow valve 1 shown has an inner diameter d, 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 depending on the ratio between
  • Inner diameter d, and outer diameter d a is a wall thickness of
  • Valve stem 3 is between 1, 0 and 1, 5 mm.
  • Residual wall thickness bi is a maximum of 1, 5 - 4.0 mm.
  • An inner wall of the cavity 4 can be either surface-treated or at least partially coated, in particular with a copper- or nickel-containing bathleitbe slaughterung 7, which causes a better temperature distribution within the valve stem 3 and a better temperature compensation between the valve stem 3 and the valve disc 2.
  • this can at least partially, for example in the valve stem 3 or in the region of the valve plate 2 and the valve bottom 6 with a
  • Protective layer 8 may be provided, which protective layer may contain, for example, chromium or in a nitration, i. one
  • the inner wall of the cavity 4 can also be processed, in particular
  • the processing can be done for example by electrochemical machining (ECM), lasers, radiation or other methods.
  • ECM electrochemical machining
  • the surface treatment can be carried out such that the resulting structures are arranged in the manner of longitudinal ribs 11 in the inner wall of the cavity 4, in particular in the upper region, in which a valve guide 10, the hollow valve 1 leads.
  • FIG. 2 it is shown by way of example how a partial region of the inner wall of the cavity 4 is roughened. This is designated by the reference numeral 12.
  • the hollow valve 1 is produced by firstly introducing the cavity 4 into the valve stem 3 from above by means of a bore. Subsequently, the solid at room temperature coolant 5 in the Art For example, a sodium sausage 13 inserted into the cavity 4 (see Fig. 2). The diameter of the sodium sausage 13 is at least 0.3 mm smaller than the inner diameter d, the cavity 4. Subsequently, the cavity 4 is closed by placing a valve stem portion 9.
  • the sodium which is solid at room temperature is liquefied by the then prevailing high temperatures and can be thrown back and forth in the cavity 4 by the hollow valves 1 moving up and down, whereby a continuous heat dissipation from the valve base 6 in the direction of the valve stem 3 or .,
  • the valve stem portion 9 takes place.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Lift Valve (AREA)
  • Chemically Coating (AREA)

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.

Description

Gebautes Hohlventi
Die vorliegende Erfindung betrifft ein gebautes Hohlventil einer
Brennkraftmaschine, mit einem Ventilteller und einem sich daran anschließenden Ventilschaft gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 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.
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.
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.
Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des
unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind
Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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.
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.
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 μιτι 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.
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 μιτι. 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.
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 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 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.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen
Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
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.
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.
Es zeigen, jeweils schematisch
Fig. 1 ein erfindungsgemäßes gebautes Hohlventil,
Fig. 2 einen Ausschnitt eines erfindungsgemäßen Hohlventils, das im oberen
Bereich der Innenwandung des Hohlraums aufgeraut ist. Entsprechend der Fig. 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.
Der Hohlraum 4 des gezeigten Hohlventils 1 besitzt einen Innendurchmesser d, zwischen 3,0 und 4,0 mm. Der Außendurchmesser da des Ventilschafts 3 beträgt zwischen 5,0 und 6,0 mm, so dass je nach Verhältnis zwischen
Innendurchmesser d, und Außendurchmesser da eine Wandstärke des
Ventilschafts 3 zwischen 1 ,0 und 1 ,5 mm liegt.
Betrachtet man die Darstellung gemäß der Fig. 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 bi 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 μιτι. Aufgebracht wird die Wärmeleitbeschichtung 7 bzw. generell die Besch ichtung mittels PVD- oder mittels CVD-Verfahren.
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 .
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.
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.
In Fig. 2 wird beispielshaft gezeigt, wie ein Teilbereich der Innenwandung des Hohlraums 4 aufgeraut ist. Dies ist mit dem Bezugszeichen 12 bezeichnet.
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. Fig. 2). Der Durchmesser der Natriumwurst 13 ist dabei mindestens 0,3 mm kleiner als der Innendurchmesser d, 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.
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.

Claims

Ansprüche
1 . 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, dadurch gekennzeichnet,
dass der Hohlraum (4) im Ventilschaft (3) zu 50 ± 8 VoL-% mit
natriumhaltigen Kühlmittel (5) gefüllt ist.
2. Hohlventil nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass zumindest ein Teilbereich einer Innenoberfläche des Hohlraums (4) aufgeraut ist.
3. Hohlventil nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass der zumindest eine aufgeraute Teilbereich der Innenoberfläche des Hohlraums (4) in der vom Ventilteller (2) abgewandten oberen Hälfte des Ventilschafts (3) angeordnet ist.
4. Hohlventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3
dadurch gekennzeichnet,
dass der Hohlraum (4) einen Innendurchmesser von 3,0 mm < d, < 4,0 mm aufweist.
5. Hohlventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass ein Außendurchmesser des Ventilschafts (3) zwischen 5,0 mm < da < 6,0 mm liegt.
6. Hohlventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass eine Innenwandung des Hohlraums (4) zumindest teilweise beschichtet, ist, insbesondere mit einer kupfer- oder nickelhaltigen
Wärmeleitbeschichtung (7) versehen ist.
7. Hohlventil nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass eine Schichtdicke der Wärmeleitbeschichtung (7) ca. 1 bis 40 μιτι beträgt.
8. Hohlventil nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass mindestens ein Teilbereich einer Innenwandung des Hohlraums (4) oberflächenbearbeitet ist, insbesondere mittels eines Lasers oder mittels eines Strahlverfahrens oder mittels ECM.
9. Hohlventil nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass der mindestens eine Teilbereich einer Innenwandung des Hohlraums (4) derart oberflächenbearbeitet ist, dass sich in Axialrichtung erstreckende Längsrippen (11 ) ergeben.
10. Hohlventil nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet,
dass zumindest der Ventilschaft (3) mit einer Schutzschicht (8) versehen, insbesondere verchromt oder nitriert ist. Hohlventil nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
dadurch gekennzeichnet,
dass eine Mindestwandstärke am Ventiltellerboden von 1 ,5 < bi < bis 4,0 mm eingehalten wird.
*****
PCT/EP2014/062524 2013-07-05 2014-06-16 Gebautes hohlventil Ceased WO2015000679A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE201310213268 DE102013213268A1 (de) 2013-07-05 2013-07-05 Gebautes Hohlventil
DE102013213268.9 2013-07-05

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2015000679A1 true WO2015000679A1 (de) 2015-01-08

Family

ID=50942293

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2014/062524 Ceased WO2015000679A1 (de) 2013-07-05 2014-06-16 Gebautes hohlventil

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102013213268A1 (de)
WO (1) WO2015000679A1 (de)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016148258A (ja) * 2015-02-10 2016-08-18 本田技研工業株式会社 エンジンバルブ
WO2018149610A1 (de) * 2016-02-17 2018-08-23 Mahle International Gmbh Brennkraftmasvhine mit zumindest einem hohlkopfventil
DE102017114509A1 (de) * 2017-06-29 2019-01-03 Federal-Mogul Valvetrain Gmbh Hohlraumventil mit optimierter Schaftinnengeometrie und Verfahren zu dessen Herstellung

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102015204706A1 (de) * 2015-03-16 2016-09-22 Mahle International Gmbh Ventil einer Brennkraftmaschine
DE102022206387A1 (de) 2022-06-24 2024-01-04 Mahle International Gmbh Wasserstoffverbrennungsmotor sowie Personenkraftfahrzeug und Nutzfahrzeug

Citations (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2365285A (en) * 1942-07-13 1944-12-19 Thompson Prod Inc Method of making evacuated valves
US2411734A (en) * 1942-03-11 1946-11-26 Thompson Prod Inc Cold worked hollow stem valve
US2627259A (en) * 1942-06-24 1953-02-03 Gen Motors Corp Valve
GB700562A (en) * 1951-04-06 1953-12-02 Thompson Prod Inc Improvements in or relating to cooled hollow articles
US3233599A (en) * 1964-10-12 1966-02-08 Bayerisches Leichtmetallwerk K Valve, valve-manufacturing process and articles used in said process
DE3001536A1 (de) * 1980-01-17 1981-07-23 Teves-Thompson Gmbh, 3013 Barsinghausen Hohlventil
EP0619419A1 (de) * 1993-04-01 1994-10-12 Eaton Corporation Ultraleichtes Ventil für Brennkraftmaschine
EP0937867A2 (de) * 1998-02-20 1999-08-25 Eaton Corporation Anordnung für Hohlventil mit geringem Gewicht
US20040118372A1 (en) * 2002-11-20 2004-06-24 Aisan Kogyo Kabushiki Kaisha Surface treating methods of titanium parts
EP1462621A1 (de) * 2003-03-28 2004-09-29 Eaton Corporation Zusammengesetztes, leichtes Hubventil für Brennkraftmaschine
DE102005062522A1 (de) * 2005-12-19 2007-06-21 Gehring Gmbh & Co.Kg. Verfahren zur kraftschlüssigen Verbindung der Stirnflächen zweier Maschinenbauteile zur Übertragung hoher Drehmomente oder Querkräfte
EP2357326A1 (de) * 2008-10-10 2011-08-17 Nittan Valve Co., Ltd. Hohles tellerventil und herstellungsverfahren dafür
US20120111458A1 (en) * 2009-07-15 2012-05-10 Boguslaw Grabas Method of increasing heat exchange surfaces and active surfaces of metal elements including, in particular, heat exchange surfaces
US20120246934A1 (en) * 2010-02-26 2012-10-04 Yoshimura Company Method for producing metallic-sodium-filled engine valve

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE831174C (de) * 1943-04-08 1952-02-11 Daimler Benz Ag Auslassventil fuer Brennkraftmaschinen
US2548092A (en) * 1949-10-06 1951-04-10 Thompson Prod Inc Cooled hollow article
JPS59128908A (ja) * 1983-01-14 1984-07-25 Mitsubishi Heavy Ind Ltd きのこ状弁の製造方法
JPH09184404A (ja) 1995-12-28 1997-07-15 Fuji Oozx Inc 内燃機関用中空弁
DE10055109A1 (de) * 2000-11-07 2002-05-08 Daimler Chrysler Ag Ventil für Hubkolbenmaschine und Verfahren zu seiner Herstellung
JP2003307105A (ja) * 2002-04-12 2003-10-31 Fuji Oozx Inc エンジンバルブ
JP2004150349A (ja) * 2002-10-30 2004-05-27 Isao Shirayanagi エンジン弁の冷却構造
JP2010084693A (ja) * 2008-10-01 2010-04-15 Aisan Ind Co Ltd エンジンバルブ
JP5485011B2 (ja) * 2010-05-12 2014-05-07 三菱重工業株式会社 金属ナトリウム封入エンジンバルブの製造方法
JP2012087620A (ja) 2010-10-15 2012-05-10 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 金属ナトリウム封入エンジンバルブ
DE102011007140A1 (de) * 2011-04-11 2012-10-11 Man Diesel & Turbo Se Ventilsitzring

Patent Citations (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2411734A (en) * 1942-03-11 1946-11-26 Thompson Prod Inc Cold worked hollow stem valve
US2627259A (en) * 1942-06-24 1953-02-03 Gen Motors Corp Valve
US2365285A (en) * 1942-07-13 1944-12-19 Thompson Prod Inc Method of making evacuated valves
GB700562A (en) * 1951-04-06 1953-12-02 Thompson Prod Inc Improvements in or relating to cooled hollow articles
US3233599A (en) * 1964-10-12 1966-02-08 Bayerisches Leichtmetallwerk K Valve, valve-manufacturing process and articles used in said process
DE3001536A1 (de) * 1980-01-17 1981-07-23 Teves-Thompson Gmbh, 3013 Barsinghausen Hohlventil
EP0619419A1 (de) * 1993-04-01 1994-10-12 Eaton Corporation Ultraleichtes Ventil für Brennkraftmaschine
EP0937867A2 (de) * 1998-02-20 1999-08-25 Eaton Corporation Anordnung für Hohlventil mit geringem Gewicht
US20040118372A1 (en) * 2002-11-20 2004-06-24 Aisan Kogyo Kabushiki Kaisha Surface treating methods of titanium parts
EP1462621A1 (de) * 2003-03-28 2004-09-29 Eaton Corporation Zusammengesetztes, leichtes Hubventil für Brennkraftmaschine
DE102005062522A1 (de) * 2005-12-19 2007-06-21 Gehring Gmbh & Co.Kg. Verfahren zur kraftschlüssigen Verbindung der Stirnflächen zweier Maschinenbauteile zur Übertragung hoher Drehmomente oder Querkräfte
EP2357326A1 (de) * 2008-10-10 2011-08-17 Nittan Valve Co., Ltd. Hohles tellerventil und herstellungsverfahren dafür
US20120111458A1 (en) * 2009-07-15 2012-05-10 Boguslaw Grabas Method of increasing heat exchange surfaces and active surfaces of metal elements including, in particular, heat exchange surfaces
US20120246934A1 (en) * 2010-02-26 2012-10-04 Yoshimura Company Method for producing metallic-sodium-filled engine valve

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016148258A (ja) * 2015-02-10 2016-08-18 本田技研工業株式会社 エンジンバルブ
WO2018149610A1 (de) * 2016-02-17 2018-08-23 Mahle International Gmbh Brennkraftmasvhine mit zumindest einem hohlkopfventil
US11828207B2 (en) 2016-02-17 2023-11-28 Mahle International Gmbh Internal combustion engine with at least one hollow-head valve
DE102017114509A1 (de) * 2017-06-29 2019-01-03 Federal-Mogul Valvetrain Gmbh Hohlraumventil mit optimierter Schaftinnengeometrie und Verfahren zu dessen Herstellung

Also Published As

Publication number Publication date
DE102013213268A1 (de) 2015-01-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE602004002606T2 (de) Zusammengesetztes, leichtes Hubventil für Brennkraftmaschine
DE19548124C2 (de) Reibkörper und Verfahren zum Herstellen eines solchen
DE102014008844A1 (de) Bremsscheibe für ein Kraftfahrzeug
DE102014006064B4 (de) Beschichtetes Grauguss-Bauteil und Herstellungsverfahren
EP2912206B1 (de) Bauteil mit einer beschichtung und verfahren zu seiner herstellung
DE102013213268A1 (de) Gebautes Hohlventil
DE102007027245A1 (de) Kolbenring
EP2912207B1 (de) Bauteil mit einer beschichtung und verfahren zu seiner herstellung
EP2182183B1 (de) Beweglicher, heißen Gasen ausgesetzter Verschlusskörper eines Ventiles
DE102008053637A1 (de) Reibring und Verfahren zu dessen Herstellung
EP2803827B1 (de) Metallisches Hohlventil
DE102017121942A1 (de) Kugelgewindetrieb
DE102013210900A1 (de) Gaswechselventil einer Brennkraftmaschine
DE102013221687A1 (de) Wälzlagerring
DE102012209187A1 (de) Verfahren zum Herstellen eines metallischen Hohlventils mit verbesserter Kühlung
EP3568618B1 (de) Kolbenring und verfahren zur herstellung
DE102009053046A1 (de) Nocken oder Lagerring für eine Nockenwelle
DE102005001157A1 (de) Verriegelungsvorrichtung, insbesondere für ein Kraftfahrzeug
WO2014044420A1 (de) Kettenelement, kettenbolzen und verfahren zur herstellung eines desgleichen
EP3116678B1 (de) Lichtbogendrahtgespritze schicht auf der laufbahn eines zylinderkurbelgehäuses aus einer aluminiumlegierung
DE112009000308T5 (de) Funkenerosives Beschichtungsverfahren und dabei eingesetzte Grünlingelektrode
DE102010049840B4 (de) Bauteil mit einer Verschleißschutzschicht
DE102013225860A1 (de) Gleitlager
DE19508419C1 (de) Kolbenring für Verbrennungskraftmaschinen mit einer verschleißfesten Beschichtung
DE102015102966A1 (de) Verfahren zum Herstellen einer Lauffläche für eine Dichtung

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 14729928

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 14729928

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1