專利名稱：內(nèi)燃機(jī)中的空心氣門的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種空心氣門，可用作內(nèi)燃機(jī)中的進(jìn)氣門或排氣門。
目前，在汽油機(jī)方面，強(qiáng)烈要求實(shí)現(xiàn)高的輸出功和低的燃油消耗。為實(shí)現(xiàn)高的輸出功率，其方法是使用一個(gè)增壓器，或者提高發(fā)動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速。為實(shí)現(xiàn)低的燃油消耗，可使用一種稀燃型發(fā)動(dòng)機(jī)。
但是，采用上述方法改善發(fā)動(dòng)機(jī)性能時(shí)，必然會(huì)使燃燒溫度增加。特別是排氣門頭的熱負(fù)荷增加，因此氣門頭溫度升高，強(qiáng)度減弱，所以，使用普通的耐熱鋼制作氣門很困難。如果提高發(fā)動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速，氣門的慣性質(zhì)量增加，會(huì)使其與凸輪的隨動(dòng)性喪失。所以，需要減輕氣門的重量。
為滿足減小氣門頭熱負(fù)荷及減輕氣門重量的需要，日本特開昭第60-145410和日本實(shí)開昭第63-151911公開了一種空心氣門，該氣門內(nèi)從氣門頭部延伸到氣門桿的空腔中裝有冷卻介質(zhì)金屬鈉。
通常的空心氣門內(nèi)裝的金屬鈉很可能與水或氧氣反應(yīng)，反應(yīng)生成的氧化鈉(Na2O)或氫氧化鈉(NaOH)會(huì)增加空腔內(nèi)的壓力或減弱冷卻的效果。因此，為制作該空心氣門時(shí)，需要徹底除去空腔中的水份，并需將金屬鈉放入惰性氣體環(huán)境中，因而，該空心氣門的制作工藝過(guò)程很復(fù)雜。
金屬鈉在室溫時(shí)呈固體狀態(tài)，但在氣門工作溫度時(shí)熔化。但是，金屬鈉的熔點(diǎn)相對(duì)較低，約為98℃。因此，在發(fā)動(dòng)機(jī)暖車操作時(shí)或運(yùn)行后立即低速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，金屬鈉就已熔化了，氣門頭由于金屬鈉的熱交換而處于過(guò)度冷卻狀態(tài)。因此自動(dòng)清洗功能喪失，以致排氣中的燃燒產(chǎn)物或滴下的潤(rùn)滑油粘附或沉積在氣門頭上。
為克服以上缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的是提供一種用于內(nèi)燃機(jī)中的空心氣門，其中，將冷卻介質(zhì)而不是金屬鈉密封在一個(gè)空腔內(nèi)，因而該氣門易于制造，并可有效防止氣門頭受到過(guò)度冷卻。
本發(fā)明提供了一個(gè)可用于內(nèi)燃機(jī)中的空心氣門，該氣門包括一個(gè)氣門頭；一個(gè)氣門桿；和一個(gè)在氣門頭和氣門桿內(nèi)形成的空腔，一種低熔點(diǎn)合金被密封在該空腔中。
因此，本發(fā)明氣門制作容易且成本降低；本發(fā)明的特征及優(yōu)點(diǎn)在對(duì)以下帶有附圖的實(shí)施例進(jìn)行描述時(shí)將變的更加清楚明了，其中

圖1是本發(fā)明實(shí)施例的局剖前視圖；圖2是本發(fā)明實(shí)施例在低熔點(diǎn)合金處于熔化狀態(tài)時(shí)的局剖前視圖。
圖1示出了一個(gè)空心氣門，其中氣門件1包括一個(gè)氣門桿2和一個(gè)氣門頭3。氣門桿2包括一個(gè)緊靠氣門頭3的氣門桿空心部分2a和一個(gè)實(shí)心部分2b。從鄰近氣門頭3的底部到氣門桿實(shí)心部分2b在軸線方向上形成了一個(gè)空腔4。
一個(gè)作為冷卻介質(zhì)的棒狀低熔點(diǎn)合金被插入到空腔4內(nèi)，當(dāng)其熔化時(shí)，占空腔4容積的1/4至1/3。在低熔點(diǎn)合金5密封入空腔4后，通過(guò)摩擦焊將氣門桿空心部分2a的開口端通過(guò)與氣門實(shí)心部分2b焊接在一起而使其封閉。
低熔點(diǎn)合金5要占空腔容積的1/4至1/3是因?yàn)槿绻陀诖朔秶鷷r(shí)，不能達(dá)到應(yīng)有的冷卻效果，高于此范圍時(shí)，在振動(dòng)過(guò)程中已熔化的低熔點(diǎn)合金5上下運(yùn)動(dòng)所需的空間會(huì)減小乃至失去，以致減弱了熱交換，增加了氣門件1的重量。
低熔點(diǎn)合金5可優(yōu)先選取一種所含錫在重量上占42％，鉍在重量上占58％的合金，該合金的熔點(diǎn)為138℃；可選取一種所含錫在重量上占40％，鉍在重量上占56％，鋅在重量上占4％的合金，該合金的熔點(diǎn)為130℃；也可選取一種所含錫在重量上占30％，鉍在重量上占57％，鋅在重量上占13％的合金，該合金的熔點(diǎn)為127℃。
低熔點(diǎn)合金5的熔點(diǎn)可在120℃到200℃間選取，最好是150±20℃；這可通過(guò)使上述合金中的各元素選取不同的比例而容易達(dá)到。選擇該熔點(diǎn)范圍的原因是，當(dāng)熔點(diǎn)低于120℃時(shí)，類似于上述現(xiàn)有技術(shù)中的金屬鈉，該合金在發(fā)動(dòng)機(jī)暖車操作時(shí)就熔化了，使得氣門頭易受到過(guò)度冷卻；當(dāng)熔點(diǎn)高于200℃時(shí)，氣門件1的起始冷卻溫度變得很高，降低了對(duì)氣門頭3的冷卻效果。
圖2示出了將上述實(shí)施例空心氣門裝在發(fā)動(dòng)機(jī)上時(shí)，低熔點(diǎn)合金在工作溫度下熔化于空腔4內(nèi)的情況。當(dāng)氣門頭3被燃?xì)饧訜嶂粮邷囟葧r(shí)，氣門頭內(nèi)的熱量通過(guò)低熔點(diǎn)合金5在空腔4內(nèi)的上下運(yùn)動(dòng)傳到氣門桿2上部，再經(jīng)氣門導(dǎo)管6傳到汽缸蓋(圖中未示)上，因此，減輕了氣門頭3的熱負(fù)荷。
如上所述，在本發(fā)明中，低熔點(diǎn)合金5被密封在空腔4內(nèi)，因此，省去了內(nèi)裝金屬鈉的傳統(tǒng)氣門復(fù)雜的制造過(guò)程，降低了成本。
低熔點(diǎn)合金的熔點(diǎn)比金屬鈉的熔點(diǎn)高，所以，當(dāng)氣門件溫度仍較低時(shí)，如在暖車操作時(shí)，該低熔點(diǎn)合金熔化而使氣門頭未受到過(guò)度冷卻，因此，防止了燃燒產(chǎn)物或滴下的潤(rùn)滑油粘附在氣門頭3上。
本發(fā)明并不限于前述實(shí)施例。例如，不考慮高成本時(shí)，可將錫銦(Sn-In)合金作為低熔點(diǎn)合金5來(lái)使用。在該實(shí)施例中，低熔點(diǎn)合金5象一個(gè)棒一樣插入空腔中，也可做成粉末或濃縮粉末壓入空腔?？捎脧?qiáng)導(dǎo)熱材料，或與低熔點(diǎn)合金5有良好親和力的材料對(duì)空腔4的內(nèi)周面進(jìn)行處理，以增加低熔點(diǎn)合金5的可沾性。因而，熱傳遞的效率增加了，于是氣門頭的冷卻效果加大了。當(dāng)然，空腔4的形狀并不限于以上實(shí)施例。例如，空腔4的直徑可以朝著氣門頭的方向逐漸加大。
以上僅涉及到本發(fā)明實(shí)施例。本領(lǐng)域的技術(shù)人員可在權(quán)利要求的范圍內(nèi)對(duì)本發(fā)明作出修改和變化。
權(quán)利要求
1.一種用于內(nèi)燃機(jī)中的空心氣門，該氣門包括一個(gè)氣門頭；一個(gè)氣門桿；和一個(gè)在氣門頭及氣門桿內(nèi)形成的空腔，一種低熔點(diǎn)合金密封在該空腔內(nèi)。
2.按照權(quán)利要求1的空心氣門，其中低熔點(diǎn)合金占空腔容積的1/4到1/3。
3.按照權(quán)利要求1的空心氣門，其中低熔點(diǎn)合金的熔點(diǎn)在120℃到200℃之間。
4.按照權(quán)利要求3的空心氣門，其中低熔點(diǎn)合金的熔點(diǎn)在130℃到170℃之間。
5.按照權(quán)利要求1的空心氣門，其中低熔點(diǎn)合金內(nèi)含有錫(Sn)和鉍(Bi)。
6.按照權(quán)利要求5的空心氣門，其中低熔點(diǎn)合金內(nèi)含有的錫(Sn)在重量上占40至45％，鉍(Bi)在重量上占55至60％。
7.按照權(quán)利要求1的空心氣門，其中低熔點(diǎn)合金內(nèi)含有錫(Sn)，鉍(Bi)和鋅(Zn)。
8.按照權(quán)利要求7的空心氣門，其中低熔點(diǎn)合金內(nèi)含有的錫(Sn)在重量上占30至40％，鉍(Bi)在重量上占55至66％，鋅(Zn)在重量上占3至15％。
全文摘要
一種可用作內(nèi)燃機(jī)進(jìn)氣門或排氣門的空心氣門?？招臍忾T有一個(gè)氣門頭和一個(gè)氣門桿。一個(gè)空腔從氣門頭延伸到氣門桿。一個(gè)占該空腔容積1/4至1/3的固態(tài)低熔點(diǎn)合金被插入該空腔內(nèi),在發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí),合金被熔化,以此冷卻該氣門。
文檔編號(hào)F01L3/14GK1189574SQ97101898
公開日1998年8月5日 申請(qǐng)日期1997年1月29日 優(yōu)先權(quán)日1997年1月29日
發(fā)明者大坪城, 見目武司 申請(qǐng)人:富士烏茲克斯株式會(huì)社