[發(fā)明專(zhuān)利]氣體交換閥以及用于制造氣體交換閥的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310683638.5
• 申請(qǐng)日: 2013-12-10
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103867248B
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-07-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: T·哈恩茲卡;D·施拉格
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 瓦錫蘭瑞士公司
• 主分類(lèi)號(hào): F01L3/06
• 分類(lèi)號(hào): F01L3/06;F01L3/02
• 代理公司: 北京三友知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司11127
• 代理人: 黨曉林,王小東

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及用于往復(fù)式內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的氣體交換閥，具體而言涉及用于縱向掃氣的大型二沖程柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣閥，本發(fā)明還涉及用于制造該氣體交換閥的方法。

背景技術(shù)

對(duì)于高溫腐蝕，常常也簡(jiǎn)單地稱(chēng)為熱腐蝕或熱氣體腐蝕的保護(hù)覆層在現(xiàn)有技術(shù)中是眾所周知的。這些被理解為例如是表面層保護(hù)覆層，這些保護(hù)覆層特別是對(duì)于高溫下的氧化或硫化以及在化學(xué)侵蝕性環(huán)境下具有高耐腐蝕性。它們例如通過(guò)熱噴涂制成，其中MCrAlY層被廣泛用作熱溫防腐。關(guān)于這一點(diǎn)，金屬M(fèi)可以例如是鐵、鈷、鎳或這些金屬的合金或者其它金屬的合金。而且例如通過(guò)鍍鉻形成的鋁鉻層顯示了在多種應(yīng)用中的或多或少的良好的耐高溫腐蝕性，特別是對(duì)于含硫介質(zhì)的良好的耐高溫腐蝕性。

關(guān)于這一點(diǎn)，高溫腐蝕的現(xiàn)象通過(guò)出現(xiàn)在存在少許100℃到遠(yuǎn)高于1000℃的相當(dāng)高的過(guò)程溫度的地方，其中常常不僅高溫因而對(duì)腐蝕效應(yīng)的出現(xiàn)負(fù)責(zé)，而且化學(xué)侵蝕性環(huán)境條件也能被發(fā)現(xiàn)，例如該化學(xué)侵蝕性條件能被引回到燃燒產(chǎn)品或其他化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)品或者也能由燃料、潤(rùn)滑劑等中的混合物引起。

因此，特別地或多或少與燃燒過(guò)程直接接觸的工件、部件和機(jī)械零件受到高溫腐蝕威脅。對(duì)此的示例是內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)中活塞的活塞表面、汽缸壁、汽缸蓋、噴嘴、氣體交換閥，還有內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣系統(tǒng)的部件，例如渦輪增壓機(jī)，特別是還有渦輪部件和/或排氣供應(yīng)或者排氣的抽取以及渦輪增壓機(jī)系統(tǒng)。

關(guān)于這一點(diǎn)，大型柴油燃燒馬達(dá)的排氣閥常常由鎳基合金（超級(jí)合金）（例如Nimonic80A）構(gòu)成，這些合金對(duì)于重油燃燒時(shí)出現(xiàn)的侵蝕性介質(zhì)具有合適的耐蝕性。與鎳基合金相比有成本效益的變型是使用用于制造閥體的耐腐蝕鉻鎳鋼，然而，其腐蝕相關(guān)特性不會(huì)得到鎳基合金的那些特性。為了匹配這些鋼的相應(yīng)特性與相應(yīng)的要求，已知，具體地將這些鋼借助于沉積焊接以多層（例如，以大約6至9層）沉積在氣體交換閥的有腐蝕危險(xiǎn)的區(qū)域中。關(guān)于這一點(diǎn)，通過(guò)沉積焊接引入的熱導(dǎo)致閥體中的強(qiáng)的預(yù)應(yīng)力，導(dǎo)致部件變形并且因此增大了閥體中形成裂紋的危險(xiǎn)。

現(xiàn)在將參照示意性圖1在下文解釋該狀態(tài)的眾所周知的問(wèn)題。

在這方面，關(guān)于這一點(diǎn)，應(yīng)該注意的是，關(guān)于涉及現(xiàn)有技術(shù)的示例的特征所設(shè)置的附圖標(biāo)記帶有引號(hào)，而涉及根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的特征不具有引號(hào)。

圖1示出了從示意性圖示中的縱向掃氣大型二沖程柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的現(xiàn)有技術(shù)已知的排氣閥。

圖1的排氣閥1’包括：具有閥軸2’閥體，該閥軸沿著軸向的閥軸軸線A’延伸；以及在閥軸2’處鄰接的閥盤(pán)3’，該閥盤(pán)沿著軸向方向背離閥軸2’延伸并且相對(duì)于閥軸軸線A’以徑向向外擴(kuò)展的方式延伸。關(guān)于這一點(diǎn)，閥配合表面32’在閥盤(pán)3’處構(gòu)造成位于該閥盤(pán)3’的相對(duì)于閥軸軸線A’以大體上正交的形式形成的足表面31’和閥軸2’之間。

在閥盤(pán)3’的在安裝狀態(tài)下，面向活塞的在大型柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的汽缸中運(yùn)行的表面的足表面31’處的是呈上下疊置沉積的連續(xù)沉積的防腐層51’、52’的形式的防腐覆層5’，其設(shè)置用于對(duì)于由于在操作狀態(tài)期間在汽缸中的燃燒過(guò)程而直接作用于在足表面31’處的侵蝕性負(fù)荷、熱負(fù)荷、化學(xué)負(fù)荷和物理負(fù)荷來(lái)保護(hù)該足表面31’。圖1的排氣閥1’的防腐覆層5’關(guān)于這一點(diǎn)在足表面31’的整個(gè)半徑R1’的范圍內(nèi)擴(kuò)展。

以多層沉積在足表面31’上的防腐覆層5’關(guān)于這一點(diǎn)實(shí)際上常常具有連續(xù)沉積的大約6至9層，其中，為了清楚起見(jiàn)，在圖1中僅示出了兩層，即，兩個(gè)防腐覆層51’、52’。關(guān)于這一點(diǎn)，由沉積焊接引起的熱導(dǎo)致閥體中的強(qiáng)的預(yù)應(yīng)力Z’，特別是但不僅在圖1中的用Z’指出的閥盤(pán)3’的區(qū)域處引起強(qiáng)的預(yù)應(yīng)力。在沉積焊接期間，這些導(dǎo)致如由圖1中的箭頭W’指示的部件變形W’，由此，特別是閥體中的形成裂紋的風(fēng)險(xiǎn)被整體增大。此外，在沉積焊接內(nèi)形成熱裂紋和重復(fù)熔融裂紋的風(fēng)險(xiǎn)隨著所引入的熱而增大。

由于部件變形W’，閥盤(pán)3’因多層焊而沿遠(yuǎn)離閥軸2’的方向如此強(qiáng)烈地凸出，使得防腐層52’的附加層在閥盤(pán)3’的中央中焊接，要求機(jī)械加工余量以便再次抵消部件變形W’使得在足表面31’處再次確保盡可能平坦的表面。

關(guān)于這一點(diǎn)，應(yīng)該注意的是，每個(gè)另外層的焊接均增大了熱裂紋形成和重復(fù)熔融裂紋形成的風(fēng)險(xiǎn)并且能導(dǎo)致一部分的部件變形W’。此外，如已提及的，預(yù)應(yīng)力Z’由于引入的焊接熱而特別地出現(xiàn)在閥軸2’到閥盤(pán)3’的過(guò)渡處的臨界區(qū)域中。關(guān)于這一點(diǎn)，在排氣閥1’中的機(jī)械負(fù)荷是相當(dāng)大的并且預(yù)應(yīng)力Z’促進(jìn)裂紋形成。