專利名稱：冷卻的閥座圈的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于內(nèi)燃機的具有閥門控制的進氣口或排氣口的氣缸蓋的冷卻的閥座圈，所述閥座圈具有被冷卻介質(zhì)通流的空腔，并且通過相應的通道連接到內(nèi)燃機的冷卻介質(zhì)回路中。
閥座圈、特別對內(nèi)燃機的排氣閥的閥座圈尤其是那些受高溫負荷的閥座圈進行冷卻是已知的。在內(nèi)燃機的排氣閥的區(qū)域內(nèi)，嘗試將冷卻套盡可能地接觸閥座圈，以便更好地散熱。對于具有柴油直接噴射裝置和布置在中心的噴嘴的發(fā)動機的當前的多閥門氣缸蓋，有限的空間通常不允許冷卻套有著令人滿意的布置。
例如由DE 43 28 904 C2已知一種開頭所述形式的冷卻的閥座圈。
通常通過一個位于閥座圈和氣缸蓋之間的、被冷卻水以足夠高的速度通流的冷卻通道對閥座圈實施冷卻。這種冷卻通道最簡單的制造方式是對閥座圈進行機械鑿槽。為了使冷卻水離閥座，即閥座圈和提升閥之間的接觸區(qū)域盡可能地近，需要對閥座圈的固定部分進行背面開槽。由于加工工具需要一定的間隙，冷卻通道的通流橫截面大于其為了達到期望的流速所需要的橫截面。因此，此處在閥座圈的中間區(qū)域中插入一個減小冷卻通道的通流橫截面的密封環(huán)。
然而，這種技術上復雜的結(jié)構(gòu)對制造者提出了所不期望的高要求。
此外已知各種不同的措施用來改善閥門(在此特別是閥座)的散熱。開頭所述類型的冷卻閥座也屬于這些措施，這些閥座與包圍它的氣缸蓋部件一起基本上圍成環(huán)形的冷卻空間，該冷卻空間在具有閥門的機器運行時流經(jīng)冷卻介質(zhì)。這種類型的已知的冷卻閥座在相應通道的開口上具有壓入的例如開頭所述類型的閥座圈，所述閥座圈特別是在機器長時間工作后可能變得松動，并且導致不密封性和由此導致冷卻介質(zhì)例如在內(nèi)燃機氣缸中流出。
為了解決或者阻止所壓入的閥座圈的不密封性，例如已知使用由特別耐熱的材料制成的O-環(huán)形的密封裝置，其在壓入閥座圈時裝入相應的凹槽中。這一方面使得閥座的制造和裝配很復雜，盡管如此，另一方面由于密封環(huán)的仍然相對較高的熱負荷反復導致閥座圈的冷卻系統(tǒng)中的不密封性。
由于這個原因在此區(qū)域內(nèi)的冷卻效率不高。
基于具有開頭所述類型的冷卻閥座圈的水冷的內(nèi)燃機，本發(fā)明的任務在于提供這樣一種閥座圈，其具有良好的冷卻性能、技術上易于制造并且其在氣缸蓋中的支承區(qū)域受到免受腐蝕的保護。
在本技術方案中建議，閥座圈由至少兩個環(huán)形件構(gòu)成，這兩個環(huán)形件固定接合在一起地圍成一個環(huán)形通流管道，所述環(huán)形通流管道通過至少在一個環(huán)形件中的進氣孔或排氣孔在閥座圈被壓入氣缸蓋中后以及構(gòu)成一個壓合座面的情況下可以集成在內(nèi)燃機的冷卻介質(zhì)回路中。
一個根據(jù)這個技術方案設計而成的水冷內(nèi)燃機具有這樣的優(yōu)點，即閥座圈以最優(yōu)的方式被冷卻。
通過把冷卻通道集成在閥座圈中，使得氣缸蓋的支承區(qū)域能夠有效地防腐蝕。
另外一個優(yōu)點在于，閥座圈能夠通過簡單的加工和一種釬焊-接合方法以簡單的方式制造。
為了接合上述的構(gòu)件也可以考慮不同的焊接方法，例如鎢極惰性氣體保護焊(WIG)，熔化極惰性氣體保護焊(MIG)，熔化極活性氣體保護焊(MAG)，或者借助于激光或者電子束進行的射束焊(Strahl-Schweiβen)。然而這些接合方法復雜且昂貴。此外這些焊接存在應力集中。
因此構(gòu)件的連接焊縫優(yōu)選通過釬焊-接合方法制造。這個措施一方面可以實現(xiàn)由相同或者不同的材料制成的構(gòu)件的連接，另一方面還可以獲得高的連接強度。此外由此獲得無應力集中的連接焊縫。
因此，特別是高溫釬焊提供一種非常耐熱的連接。這種高溫釬焊是一種在真空或保護氣體中的利用焊料實施的熱接合方法和熱涂層方法，所述焊料的液相溫度在900°以上。經(jīng)常使用的焊料是鎳基焊料、金-鎳焊料和其它貴金屬焊料以及銅和銅基焊料。
構(gòu)件的材料選擇依賴于熱負荷。接合體的熱膨脹應當近似相同。
特別是利用高溫真空焊接進行的接合可以通過其優(yōu)良的可重復制造性制造一體的閥座圈，該閥座圈也是具有集成的冷卻通道。如所述的那樣，高溫真空釬焊相對于焊接連接可以形成無應力集中的連接并且將不同的材料相互連接起來。
接下來借助于兩個實施例對本發(fā)明進行詳細闡述。
附圖包括

圖1通過一個水冷內(nèi)燃機的氣缸蓋的局部示意剖視圖，所述氣缸蓋具有一個進氣口或出氣口以及一個設置在里面的根據(jù)本發(fā)明閥座圈的第一實施例，圖2如圖1的局部示意剖視圖，包括根據(jù)本發(fā)明閥座圈的第二根據(jù)圖1在一個未詳細示出的水冷的內(nèi)燃機的氣缸蓋1中每個氣缸通常配備至少一個進氣閥和排氣閥，所述進氣閥和排氣閥應用在氣缸蓋1中的對應的進氣通道或排氣通道2中。
在這種通道2的開口上嵌入一個閥座圈3，其與閥盤一起將通道2相對于氣缸空間密封。閥座圈3由兩個環(huán)形件4和5構(gòu)成，即閥座圈上部和閥座圈下部，它們在接合狀態(tài)下構(gòu)成一個一體的具有集成的環(huán)形冷卻空間6的閥座圈3。閥座圈3被嵌入或者被壓入氣缸蓋1的進氣通道或排氣通道2的環(huán)形凹槽7中。環(huán)形冷卻空間6具有一個流動連接部位10通向冷卻介質(zhì)的進氣口或排氣口8，其中構(gòu)成壓合座面9的側(cè)面具有進氣孔或排氣孔10。
固定接合在一起的環(huán)形件4和5相對于氣缸蓋1具有一個圓柱形壓合座面9，并且環(huán)形件4和5配合連接地貼在位于氣缸蓋1的閥門控制的進氣孔或排氣孔2中的凹槽7的平面11上。
通過閥座圈3的沒有縮進的圓柱形的外徑取得了一個連貫的壓配合。通過該壓配合可以明顯改善通過氣缸蓋1的散熱。閥座3a上的溫度由此附帶地降低了。可以放棄使用由圓形密封圈帶來的密封。
集成的冷卻通道6可以有不同的設計方案，由此可以實現(xiàn)它到閥座3a所期望的較小的距離A。
通過閉合的集成在閥座圈3中的環(huán)形回路保護了在氣缸蓋1上的支承區(qū)域免受腐蝕，由于壓合座面9相對較大，已經(jīng)獲得較好的熱傳遞。
圖2中示出了根據(jù)本發(fā)明閥座圈20的另外一個實施例。與圖1相對應的構(gòu)件用相同的符號表示。
閥座圈20的一個第一環(huán)形件21具有一個向著氣缸蓋1的方向開口的環(huán)形冷卻通道23。一個相對壁薄的、套筒形的第二環(huán)形件同心地包圍第一環(huán)形件21地與第一環(huán)形件固定接合，從而環(huán)形的冷卻通道23相對于氣缸蓋1被封閉，其中在套筒形環(huán)形件22中設置有用于將冷卻通道23與冷卻介質(zhì)回路8連接的進氣孔或排氣孔24。
在第一環(huán)形件21上，即閥座圈20的閥座圈上設置有一個固定部分25，一個用于安裝閥門的閥座26以及一個中間區(qū)域27，其中套筒形的第二環(huán)形件22相對于氣缸蓋1密封中間區(qū)域27，也即冷卻通道23，并且第二環(huán)形件22在氣缸蓋1上形成壓合座。
冷卻通道23通過對固定部分25背面開槽而制成，并且套筒形的第二環(huán)形件22借助于一個底座28將固定部分25至少部分地相對于氣缸蓋1覆蓋。
中間區(qū)域27相對于固定部分25構(gòu)造成具有縮進的外直徑。由于縮進的外直徑，必需通過一個圓形密封環(huán)29在氣缸蓋1和閥座圈20之間形成密封。
因此在氣缸蓋1和套筒形環(huán)形件22之間設置一個圓形密封環(huán)29。在這個實施例中氣缸蓋1的鑄造材料也借助于套筒形的環(huán)形件22作為冷卻通道23的遮擋物來防止腐蝕。通過把環(huán)形密封環(huán)29放入套筒22和氣缸蓋之間，優(yōu)選在氣缸蓋1的較冷的材料中，從而所述環(huán)形密封環(huán)附加地從內(nèi)部通過壁薄的套筒22來冷卻。因此，環(huán)形密封環(huán)29的使用壽命明顯提高了。
權(quán)利要求
1.用于內(nèi)燃機的具有閥門控制的進氣口或排氣口的氣缸蓋的冷卻的閥座圈，該閥座圈具有被冷卻介質(zhì)通流的空腔，并且通過相應的通道連接到內(nèi)燃機的冷卻介質(zhì)回路中，其特征在于，閥座圈(3，20)由至少兩個環(huán)形件(4，5；21，22)構(gòu)成，這兩個環(huán)形件固定接合在一起并圍成一個環(huán)形流道(6，23)，所述環(huán)形流道通過至少在一個環(huán)形件中的進氣孔或排氣孔(10，24)在閥座圈被壓入氣缸蓋(1)中后以及構(gòu)成一個壓合座面的情況下可以集成在內(nèi)燃機的冷卻介質(zhì)回路中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的冷卻的閥座圈，其特征在于，閥座圈(3)由兩個環(huán)形件(4，5)構(gòu)成，它們分別大致包圍一個半腔(6a，6b)，并且在接合狀態(tài)下構(gòu)成一個具有集成的冷卻通道(6)的一體的閥座圈，這兩個環(huán)形件構(gòu)成壓合座面的一側(cè)具有進氣孔或排氣孔(10)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的冷卻的閥座圈，其特征在于，一個第一環(huán)形件(21)具有一個朝著氣缸蓋(1)的方向開口的環(huán)形的冷卻通道(23)；一個相對壁薄的、套筒形的第二環(huán)形件(22)同心包圍所述第一環(huán)形件(21)的與第一環(huán)形件固定接合，從而環(huán)形的冷卻通道(23)相對于氣缸蓋(1)被封閉，其中在套筒形環(huán)形件(22)中設置有用于將冷卻通道(23)與冷卻介質(zhì)回路連接的進氣孔或排氣孔(24)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的冷卻的閥座圈，其特征在于，所述第一環(huán)形件(21)設置有一個固定部分(25)、一個用于安裝閥門的閥座(26)以及一個中間區(qū)域(27)，其中套筒形的第二環(huán)形件(22)相對于氣缸蓋(1)覆蓋具有冷卻通道(23)的中間區(qū)域(27)，并且第二環(huán)形件在氣缸蓋(1)上形成壓合座。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的冷卻的閥座圈，其特征在于，所述冷卻通道(23)通過對固定部分(25)背面開槽而制成并且套筒形第二環(huán)形件(22)借助于一個底座(28)相對于氣缸蓋(1)至少部分地在壓入狀態(tài)下覆蓋固定部分(25)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的冷卻的閥座圈，其特征在于，所述中間區(qū)域(27)相對于固定部分(25)具有縮進的外直徑，在氣缸蓋(1)和套筒形的第二環(huán)形件(22)之間設置一個圓形密封環(huán)(29)。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的冷卻的閥座圈，其特征在于，所述的固定接合的環(huán)形件(4，5)相對于氣缸蓋(1)具有一個圓柱形的壓合座面(9)，并且閥座圈(3)可以連接配合地貼在位于氣缸蓋(1)的閥門控制的進氣孔或排氣孔(2)中的一個凹槽(7)的一個平面(11)上。
8.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的冷卻的閥座圈，其特征在于，所述環(huán)形件(4，5；21，22)借助于釬焊-接合方法相互固定連接在一起。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的冷卻的閥座圈，其特征在于，所述環(huán)形件(4，5；21，22)借助于高溫真空釬焊相互固定連接。
全文摘要
為了提供一種用于內(nèi)燃機的具有閥門控制的進氣口或排氣口的氣缸蓋的冷卻的閥座圈，該閥座圈具有被冷卻介質(zhì)通流的空腔，并且可通過相應的通道連接到內(nèi)燃機的冷卻介質(zhì)回路中，所述閥座圈具有良好的冷卻性能、技術上易于制造并且其在氣缸蓋中的支承區(qū)域受到免受腐蝕的保護，所述閥座圈由至少兩個環(huán)形件(4，5)構(gòu)成，這兩個環(huán)形件固定接合在一起并且圍成一個環(huán)形流道(6)，所述環(huán)形流道通過至少在一個環(huán)形件中的進氣孔或排氣孔(10，24)在閥座圈被壓入氣缸蓋(1)中后以及構(gòu)成一個壓合座面的情況下可以集成在內(nèi)燃機的冷卻介質(zhì)回路中。
文檔編號F01L3/22GK1704563SQ200510074278
公開日2005年12月7日 申請日期2005年6月2日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月2日
發(fā)明者W·施特法尼克, M·瓦倫塔 申請人:曼·B及W柴油機公開股份有限公司