[发明专利]强化内燃机用排气阀中环形阀座区的方法以及排气阀

说明书

本发明提供一种内燃机用排气阀，所述内燃机用排气阀包括具有第一侧(14)和第二侧(16)的阀盘、从阀盘的第一侧延伸的阀杆、以及位于阀盘的第一侧的环形阀座区(11)。环形阀座区(11)是镍基合金的或铬基合金的并且具有阀座表面。环形阀座区至少具有位于两个第二环形部(42)之间的第一环形部(43)。第一环形部具有比两个第二环形部低的硬度。

技术领域

本发明涉及一种内燃机用排气阀，所述排气阀包括具有第一侧和第二侧的阀盘、从阀盘的第一侧延伸的阀杆、以及位于阀盘的第一侧的环形阀座区，环形阀座区是镍基合金的或铬基合金的并且具有阀座表面。

背景技术

在US 6,295,731中公开了这种排气阀，其中阀坯件具有比成品阀的盘直径小的阀盘和在阀座上方的过量材料。将过量材料成形为在覆盖阀座的整个面积的阀盘上的等腰三角形截面的突起物(lobe)。将阀坯件加热至530至600℃的温度并且在具有成品阀盘形状的模中锻造。在锻造期间，将等腰三角形截面的突起物塑性变形并且增加阀盘的外径。因此过量材料的锻造引起在阀盘外部区域的所有材料的塑性流动。

EP 0521821B1公开了一种排气阀，其包括具有设置有延伸阀杆的第一侧的阀盘以及具有阀座表面的环形阀座区。环形阀座区是镍基合金的或铬基合金的。锻造可以用于将阀座区成形为球形。推荐进行热变形，以便在材料内分配碳化物形成物，以便获得改善的耐腐蚀性。

由Institute of Marine Engineers，London(海洋工程师研究所，伦敦)在1990年公开的书籍“用于重质燃料运行的柴油机燃烧室材料”收集了从整个行业获得的经验并且提供了概括性的结论：排气阀的阀座区必须具有高硬度。

WO 97/47862公开了一种排气阀盘，该排气阀盘具有奥氏体不锈钢的基体和通过焊接或通过HIP过程提供的镍基材料的阀座区。通过材料的冷加工，如通过辊轧或锻造阀座区，可以增加阀座区的屈服强度。

发明内容

本发明的一个目的是改进阀座区的制造。

鉴于此，最初提到的根据本发明的排气阀的特征在于环形阀座区至少具有位于两个第二环形部之间的第一环形部，第一环形部具有比所述两个第二环形部低的硬度。

较低硬度的第一环形部具有比所述两个第二环形部更高的延展性，并且在阀座区中的两个第二环形部之间的第一环形部的位置允许在第一环形部中比在第二环形部中出现更多的弹性阀座变形。当发动机开始运行或停止运行或明显改变发动机负荷时，较硬且较低延展性的第二环形部可以因此较少地受由温度变化导致的负荷的影响。尤其是对于船舶中的主推进发动机来说，在从一个目的地到另一个目的地跨越海洋航行时，发动机通常以几乎恒定的发动机负荷——通常全发动机负荷——典型地运行若干天或许多天，并且之后在船舶接近和进入港口时以低发动机负荷运行。这种负荷的变化和所引起的运行温度的变化影响阀盘和阀座区。阀座区是阀盘的第一侧的一部分并且因此背对发动机气缸中的燃烧室。阀座区具有锥形外表面，并且归因于所引起的在阀座区处的阀盘的厚度的变化，由阀盘的热变化引起的负荷是明显的。因为将高硬度合金材料定位在两个第二环形部中，阀座区中的第一环形部使阀座区中的高硬度合金材料减少。

在现有技术排气阀中，对整个阀座区进行塑性变形，以便提高阀座合金的硬度或屈服强度。较低硬度的第一环形部需要避免塑性变形，或者不以与在第二环形部中相同的程度进行。因为需要较少的塑性变形，所以促进了阀座区的制造并且所进行的塑性变形可以更精确，因为待变形的材料的体积较小。

在一个实施方案中，在第一环形部的中间的阀座表面的平均硬度比第二环形部中的至少一个的表面的中间的平均硬度低至少80HV。尽管也以较低的平均硬度差得到益处，如至少50HV的差，至少80HV的差提供了第一环形部中适合的延展性。