用于内燃机的阀座嵌件制造技术

一种用于内燃机(100)的汽缸盖(104)的阀座嵌件(10A、10B、10C)包括：环状主体(20)，其限定通路(22)用于使得流体沿着轴向方向(Z)从阀座嵌件(10A、10B、10C)的入口侧(24)至出口侧(26)通过该主体(20)，其中该主体(20)包括具有第一接触表面部分(42)和阀密封表面部分(46)的入口侧部分(32)，具有第二接触表面部分(48)的出口侧部分(34)，以及拱形部分(36)，其入口侧部分(32)轴向地延伸至出口侧部分(34)且材料厚度从入口侧部分(32)朝出口侧部分(34)直至位于拱形部分(36)中靠近出口侧部分(34)的一半中的最小厚度轴向位置(P)降低。由此，可提供阀座嵌件(10A、10B、10C)的更耐负载结构。

Seat insert for an internal combustion engine

For an internal combustion engine (100) of the cylinder cover (104) of the valve seat insert (10A, 10B, 10C) comprises a circular body (20), which defines a passageway (22) for allowing the fluid along the axial direction (Z) from the valve seat insert (10A, 10B, 10C) the entrance side (24) to the outlet side (26) by the main body (20), wherein the main body (20) comprises a first contact surface (42) and valve sealing surface portion (46) of the entrance side part (32), with second contact surface (48) the export side part (34), and the arch part (36), the entrance side part (32) axially extends to the outlet side part (34) and the thickness of the material from the entrance side portion (32) toward the exit side part (34) is located in the arch portion (36) until near the outlet side part (34) the minimum thickness of the axial position of the lower half (P). As a result, a more load resistant structure for seat inserts (10A, 10B, 10C) can be provided.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于内燃机的阀座嵌件
本专利技术大体上涉及一种内燃机的阀，并且更具体地涉及一种用于内燃机的阀的阀座嵌件。
技术介绍
进气阀和排气阀的正确功能性对于运行内燃机而言是至关重要的。然而，具体地，阀轴和阀座经受诸如高温和强烈废气成分的不利条件。尽管存在这些不利条件，长的寿命时间是所需要的。在中速内燃机中，通常使用阀座嵌件，其按压配合或收缩配合至汽缸盖的相应阀开口中。具体对于排气阀，阀座嵌件配置成连同汽缸盖的开口的侧壁形成圆周冷却通道。冷却通道连接至发动机冷却回路并且对阀座嵌件提供冷却以及在阀的关闭状态中经由阀轴的底部部分与阀座的接触间接地对该阀轴的底部部分提供冷却。本专利技术至少部分涉及改进或克服现有技术的一个或多个方面。
技术实现思路
一方面，一种用于内燃机的汽缸盖的阀座嵌件包括环状主体，其限定通路用于使地流体沿着轴向方向从该阀座嵌件的入口侧至出口侧通过该主体。该主体包括入口侧部分，其具有第一接触表面部分、邻接表面部分以及阀密封表面部分。该主体进一步包括具有第二接触表面部分的出口侧部分，以及拱形部分，该拱形部分从该入口侧部分轴向地延伸至该出口侧部分且材料厚度从该入口侧部分朝该出口侧部分降低直至位于该拱形部分中靠近该出口侧部分的一半中的最小厚度轴向位置。另一方面，一种用于内燃机的汽缸盖的阀座嵌件包括环状主体，其限定通路用于使得流体沿着轴向方向从入口侧至出口侧通过该主体，其中该主体包括入口侧部分，其具有用于在安装状态中形成与汽缸盖的第一密封接触的第一接触表面部分、用于在安装于该汽缸盖处时限定该位置的邻接表面部分以及适用于阀轴的阀密封表面部分；出口侧部分，其具有用于在安装状态中形成与汽缸盖的第二密封接触的第二接触表面部分，以及在径向方向上从该通路界定冷却通道的拱形部分，其中在阀座嵌件的安装状态中，该冷却通道形成在该阀座嵌件与该汽缸盖之间，且其中该拱形部分的材料厚度在轴向方向上从入口侧沿着该拱形部分的至少60％降低。另一方面，一种用于具有多个汽缸的燃烧发动机的改装方法包括将如上所述的阀座嵌件附接至内燃机的汽缸盖的排气开口的步骤，该多个汽缸中的每一个与至少一个排气阀相关联。通过以下描述和附图，本专利技术的其它特征和方面将显而易见。附图说明图1是燃烧发动机的示意横截面图；图2是穿过诸如图1中所示的燃烧发动机的进气阀和排气阀的示意横截面图；图3是阀座嵌件的第一实施例的示意横截面的图示。图4是安装至汽缸盖的阀座嵌件的第二实施例的示意横截面图；以及图5是阀座嵌件的第三实施例的示意部分三维视图。具体实施方式下文是本专利技术的示例性实施例的详细说明。本文所述且附图中所说明的示例性实施例旨在教导本专利技术的原理，使得本领域一般技术人员在许多不同环境中且对于许多不同应用实施并且使用本专利技术。因此，示例性实施例不旨在并且不应当视为专利保护范围的限制描述。实情是，专利保护范围应当由所附权利要求书限定。本专利技术可以部分基于以下发现：阀座嵌件中的裂缝的形成开始于冷却通道，且具体地开始于冷却通道的阀座侧。已认识到，阀座嵌件经受至少两种类型的应力：由按压配合、基本公差和/或所需同轴设计引起的静态应力/负载，以及由燃烧、具体由燃烧压力引起的交变应力/负载。本文提出由阀座嵌件的具体几何设计在空间上分离这些应力/负载区域。具体地，可以实现该几何设计同时除冷却通道的形状外维持现有表面形状。所提出的设计可以减少上文提及的裂缝的数量、它们的形成的延迟或甚至完全避免它们的形成。本专利技术可以进一步部分基于以下发现：调整给定内表面形状的冷却通道的曲率半径可以允许将由安装引起的静态应力区域朝阀座嵌件的出口侧移动，即，移动至与阀座侧相对的侧。具体地，在与入口侧部分(经受与阀轴的相互作用)相距一定距离处在阀座嵌件的拱形部分中提供阀座嵌件的最小厚度的材料可以形成是静态应力中心的铰链状部分。这可以造成改进阀座嵌件的应力条件。例如，将最小厚度移动至出口侧部分可以将静态应力和交变应力的空间分离最大化。下文参考图1和2描述具有阀座嵌件的内燃机的示例性实施例。图3至5说明阀座嵌件的示例性实施例。参考图1，内燃机100包括发动机缸体101，其至少部分限定多个汽缸102、可滑动地设置在每个汽缸102内的活塞110以及与每个汽缸102相关联的汽缸盖104。发动机100进一步包括与多个汽缸102相关联的多个进气阀106和排气阀108。发动机100的实例包括天然气、火花点火、V式涡轮增压和后冷发动机，其可以具有例如8个、12个或16个汽缸，每个汽缸具有例如2个进气阀和2个排气阀。本领域技术人员将认识到，发动机100可以是诸如(例如)双燃料动力发动机的任何其它类型的内燃机。另外，发动机100可以包括更多或更少数量的汽缸102，且汽缸102可以设置为“直列式”配置或任何其它合适配置。在发动机100的操作期间，进气阀106和排气阀108可以打开和关闭以分别允许气体和空气的混合物进入每个汽缸，并且允许排气流流出每个汽缸。出于该目的，进气阀106和排气阀108包括可阻止相应流通过阀的阀轴142。图2示出例如燃烧发动机100的进气阀106和排气阀108的放大(非平坦)横截面图。进气阀106和排气阀108可以具有类似配置使得下文仅详细地描述排气阀108的配置。然而，应当明白的是，相同描述也可以适用于进气阀106。排气阀108包括阀导向器140、阀轴142和阀座嵌件10。阀导向器140可以具有带有下端141、上端143和通孔145的细长圆柱形形状。阀导向器140可以已知方式固定至汽缸盖104。阀轴142包括具有心轴密封件的底部部分144。阀轴142设置在阀导向器140的通孔145中使得其可在通孔145内侧上下滑动。阀轴142经由偏差弹簧147偏压至其中心轴密封件接触阀座嵌件10的关闭位置中。阀轴142可经由连接至(例如)发动机100的凸轮轴114(参见图1)的致动机构112向下移动至打开位置。在替代性配置中，可以使用共轨系统来致动阀。汽缸盖104包括冷却通道系统148，具体地，该冷却通道系统向形成在汽缸盖104与阀座嵌件10的外侧之间的冷却通道12供应冷却剂。一般来说，冷却通道12设置有位于例如相对端处的冷却剂供应和释放连接件。图2的剖视图并未明确地示出冷却通道系统148与冷却通道12之间的连接件，因为该连接件并未在横截面的平面中。如图2中可见，通常仅排气阀108包括冷却的阀座嵌件10。具体地，当排气阀108在关闭位置中时，阀座嵌件10的冷却允许冷却底部部分144。相比之下，用于进气阀106的阀座嵌件可能不需要经由冷却通道系统来冷却，因为进气可以提供阀轴的充分冷却。因此，图2中所示的阀座嵌件150未形成冷却通道。阀座嵌件10安装在汽缸盖104的排气开口104A(也参见图4)中，该排气开口从燃烧区面延伸至汽缸盖104中以释放汽缸102中的废气。阀座嵌件10的安装深度例如沿着40mm至80mm的范围内的长度延伸。在该长度期间，排气开口104A的相应侧壁适用于例如通过按压配合和/或收缩配合容纳阀座嵌件10。在某些实施例中，阀座嵌件10可以低温收缩配合在排气开口104A中。具体地，阀座嵌件10可以低温收缩配合在排气开口104A的相应安装部分中。出于该目的，阀座嵌件10的圆周可以具有外径，其中开口直径的标称尺寸基本上相同但是公差不本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于内燃机(100)的汽缸盖(104)的阀座嵌件(10A、10B、10C)，所述阀座嵌件(10A、10B、10C)包括：环状主体(20)，其限定通路(22)用于使得流体沿着轴向方向(Z)从所述阀座嵌件(10A、10B、10C)的入口侧(24)至出口侧(26)通过所述主体(20)，其中所述主体(20)包括具有第一接触表面部分(42)和阀密封表面部分(46)的入口侧部分(32)，具有第二接触表面部分(48)的出口侧部分(34)，以及拱形部分(36)，其从所述入口侧部分(32)轴向地延伸至所述出口侧部分(34)且材料厚度从所述入口侧部分(32)朝所述出口侧部分(34)直至位于所述拱形部分(36)中靠近所述出口侧部分(34)的一半中的最小厚度轴向位置(P)降低。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.09.24 EP 14186281.31.一种用于内燃机(100)的汽缸盖(104)的阀座嵌件(10A、10B、10C)，所述阀座嵌件(10A、10B、10C)包括：环状主体(20)，其限定通路(22)用于使得流体沿着轴向方向(Z)从所述阀座嵌件(10A、10B、10C)的入口侧(24)至出口侧(26)通过所述主体(20)，其中所述主体(20)包括具有第一接触表面部分(42)和阀密封表面部分(46)的入口侧部分(32)，具有第二接触表面部分(48)的出口侧部分(34)，以及拱形部分(36)，其从所述入口侧部分(32)轴向地延伸至所述出口侧部分(34)且材料厚度从所述入口侧部分(32)朝所述出口侧部分(34)直至位于所述拱形部分(36)中靠近所述出口侧部分(34)的一半中的最小厚度轴向位置(P)降低。2.根据权利要求1所述的阀座嵌件(10A、10B、10C)，其中所述最小厚度轴向位置(P)在所述安装状态中限定静态弹簧类应力的区域并且位于从所述入口侧部分(32)测量的所述拱形部分(36)的轴向延伸部的至少60％、70％、80％或90％处。3.根据权利要求1或权利要求2所述的阀座嵌件(10A、10B、10C)，其中所述主体(20)进一步包括内表面(52)，其在所述主体(20)的所述径向内侧上圆周地延伸并且包括所述阀密封表面部分(46)；以及外表面(54)，其在所述主体(20)的所述径向外侧上圆周地延伸并且包括所述第一接触表面部分(42)、所述第二接触表面部分(48)和例如邻接表面部分(44)；以及其中在所述拱形部分(36)处，所述外表面(54)凹入弯曲和/或所述内表面(52)凸出弯曲。4.根据前述权利要求中任一权利要求所述的阀座嵌件(10A、10B、10C)，其中在所述拱形部分(36)处，所述外表面(54)凹入弯曲成具有半径曲率增大直至所述最小厚度轴向位置(P)的一系列弯曲部分(54A、54B、54C)；和/或相邻弯曲部分(54A、54B、54C)基本上切向地过渡至彼此之中。5.根据前述权利要求中任一权利要求所述的阀座嵌件(10A、10B、10C)，其中在所述拱形部分(36)处，所述外表面(54)形成具有朝所述阀密封表面部分(46)的槽状延伸部(62)的凹部(60)，其中所述槽状延伸部(62)的底部(64)限定所述拱形部分(36)的轴向开端使得所述槽状延伸部(62)包括分别与所述拱形部分(36)和所述入口侧部分(32)相关联的内槽表面部分(64A)和外槽表面部分(64B)。6.根据权利要求5所述的阀座嵌件(10A、10B、10C)，其中所述外槽表面部分(64B)包括所述内槽表面部分(64A)的弯曲部分(54A)延伸并且过渡至平坦表面部分(64C)中的弯曲部分(54A’)。7.根据权利要求6所述的阀座嵌件(10A、10B、10C)，其中所述平坦表面部分(64C)在轴向方向上延伸；和/或其中所述平坦表面部分(64C)的所述径向位置基本上与所述第二接触表面部分(48)对准或转变为更大半径(R64C)，所述后一情况增大所述槽状延伸部(62)的所述体积。8.根据前述权利要求中任一权利要求所述的阀座嵌件(10A、10B、10C)，其中，所述第一接触表面部分(42)配置成用于在所述安装状态中与形成与所述汽缸盖(104)的第一密封接触；和/或所述邻接表面部分(44)配置成用于在安装于所述汽缸盖(104)处时限定所述阀座嵌件(10A、10...

【专利技术属性】
技术研发人员：D·米尔德，F·威特，
申请(专利权)人：卡特彼勒发动机有限及两合公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE