專利名稱：一種發(fā)動機排氣門的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種發(fā)動機排氣門，這種排氣門結(jié)構(gòu)適用于渦輪增壓、機械增壓、 雙增壓汽油發(fā)動機，尤其適用于渦輪增壓汽油發(fā)動機。
背景技術(shù)：
以往的汽油發(fā)動機排氣門是采用實心排氣門，排氣門盤部采用耐高溫的奧氏體材 料，桿部采用馬氏體材料，然后經(jīng)焊接、表面處理等工藝加工而成。這種結(jié)構(gòu)、工藝的排氣門 只能使用在排氣溫度不超過750°C的自然吸氣汽油發(fā)動機上。在增壓發(fā)動機中，由于使用了壓縮進氣技術(shù)(具體有渦輪增壓、機械增壓和雙增 壓)，使缸內(nèi)的燃燒爆發(fā)壓力比自然吸氣時高，缸內(nèi)的溫度也比自然吸氣時高，從而排氣門 的溫度相應(yīng)的升高。故排氣門處的溫度常常超過排氣門材料的許用溫度，從而降低排氣門 使用壽命，降低散熱性能。為了解決這一問題，人們在排氣門的氣門桿部鉆孔形成一空腔， 并在空腔中填充一定數(shù)量的鈉。由于鈉的熔點較低(97. 8°C)，在發(fā)動機運行過程中，排氣 門的溫度很容易達到鈉的熔點而使之融化。利用液態(tài)鈉在氣門桿的孔中的流動把排氣門的 熱量迅速傳遞給氣門導(dǎo)管，從而降低排氣門的熱負荷。上述中空充鈉結(jié)構(gòu)的排氣門有一個問題氣門頸部和氣門盤端面中心處的熱量不 容易被順利傳導(dǎo)走，是溫度聚集的部位，會影響排氣門的散熱均勻性，降低排氣門壽命。

實用新型內(nèi)容為了解決現(xiàn)有技術(shù)的中空充鈉排氣門散熱不均的技術(shù)問題，本實用新型提供一種 發(fā)動機排氣門，通過控制排氣門桿部的空腔的位置，較好的將氣門頸部和氣門盤端面中心 處積聚的熱量傳導(dǎo)走，從而使排氣門散熱均勻。本實用新型的目的通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)一種發(fā)動機排氣門，包括氣門盤和氣 門桿，氣門盤和氣門桿軸心線重合，一空腔沿軸心線從氣門盤延伸到氣門桿，空腔內(nèi)充鈉， 所述空腔靠近氣門盤的一端與氣門盤的端面的水平投影所在平面之間的距離為3. 8mm 5. 2mmο采用上述結(jié)構(gòu)的排氣門，可以較好的將氣門頸部和氣門盤中心處積聚的熱量傳導(dǎo) 走，從而使排氣門散熱均勻。所述空腔靠近氣門盤的一端與氣門盤的端面的水平投影所在平面的距離優(yōu)選為 4. Omm 5. 0mm，這樣更有利于迅速傳導(dǎo)氣門頸部和氣門盤中心處積聚的熱量，有利于排氣 門均勻散熱。氣門盤與氣門桿相連接的頸部直徑逐漸變小(如圖1和2中的EF部分)，頸部圓 弧輪廓邊緣與氣門桿水平輪廓邊緣相切，空腔靠近氣門盤的一端到氣門盤的端面的水平投 影所在平面的距離小于氣門桿水平輪廓邊緣與頸部圓弧輪廓邊緣的切點到氣門盤的端面 的水平投影所在平面的距離。這種結(jié)構(gòu)設(shè)計更有利于迅速傳導(dǎo)氣門頸部和氣門盤中心處積 聚的熱量，有利于排氣門均勻散熱。[0010]所述氣門盤的端面可以是平面，也可以是一凹陷的曲面(如圖5和6所示為例)。 當氣門盤的端面是一凹陷的曲面(如圖5所示)時，其水平投影是一水平面內(nèi)的圓。凹陷 的曲面可以增大散熱面積，但其強度有所降低；端面是平面的排氣門(如圖6所示)散熱面 積略小，但其具有較高的強度。具體使用過程中，可根據(jù)設(shè)計要求進行選擇。由于將氣門盤 端面設(shè)計成凹陷的曲面時，其對強度降低的影響大于增強散熱的影響，故優(yōu)選氣門盤的端 面是平面。選用端面是平面的氣門盤時，優(yōu)選在其端面的中心處有一凹陷區(qū)域的結(jié)構(gòu)。這 種結(jié)構(gòu)有利于形成一氣體漩渦，更有利于散熱，另外，也有利于減輕排氣門重量。氣門桿 水平輪廓邊緣與頸部圓弧輪廓邊緣的切點到氣門盤的端面的距離為12. 0 12. 4mm，優(yōu)選 12. 2mm。這種結(jié)構(gòu)設(shè)計更有利于迅速傳導(dǎo)氣門頸部和氣門盤中心處積聚的熱量。氣門的空腔內(nèi)充鈉的體積占空腔體積的百分比為61 68 %，優(yōu)選63 %。發(fā)明人 試驗結(jié)果表明，充鈉體積63%時散熱效果最好。所述氣門桿包括空心部分和實心部分(如圖3所示為例)?？招牟糠峙c實心部 分的材料可以相同也可以不同，相應(yīng)的，排氣門的成型加工工藝也有所區(qū)別?？招牟糠?、和 實心部分的材料相同時，首先在氣門桿部的一部分(與氣門盤一體成型的部分)上鉆出一 空腔，此空腔沿軸心線從氣門桿延伸到氣門盤，在氣門桿的另一部分也鉆出內(nèi)徑相同的空 腔，接下來在前述第一個空腔內(nèi)填充鈉，然后將兩段氣門桿對焊(如圖4所示為例，A處為 焊接部位)，使兩個空腔連通為一體?？招牟糠趾蛯嵭牟糠值牟牧喜煌瑫r，同樣的，先在氣 門桿部的一部分(與氣門盤一體成型的部分)上鉆出一空腔，此空腔沿軸心線從氣門桿延 伸到氣門盤，在此空腔內(nèi)填充鈉，然后將一外徑與氣門桿空心部分相同的實心金屬棒(即 氣門桿實心部分)與氣門桿空心部分同軸的對焊在一起(如圖3所示為例，B處為焊接部 位)，從而使氣門桿的空心部分和實心部分連接起來。由于空心部分的主要作用是導(dǎo)熱， 實心部分要與氣門導(dǎo)管配合，故對空心部分的耐熱性要求較高，對實心部分的硬度要求較 高。所以，優(yōu)選空心部分和實心部分選用不同的材料，相應(yīng)的，成型加工工藝也優(yōu)選后一 種。氣門桿實心部分優(yōu)選奧氏體鋼(例如X45CrSi93)，空心部分本體優(yōu)選馬氏體鋼(例如 )C50CrMnNiNbN219)，能更好的滿足實際需要。焊接時，要保證空心部分與實心部分同軸。綜 上所述，優(yōu)選的結(jié)構(gòu)是氣門桿包括空心部分和實心部分，所述氣門桿的空心部分與氣門盤 一體成型，所述氣門桿的空心部分與實心部分同軸地焊接在一起。由于排氣門與排氣門座圈配合的45°錐面處(如圖1和3中G處所示)的溫度較 高，在排氣門與排氣門座圈配合的45°錐面處堆焊一層司太立6號(即Mellite F)合金 可以起到耐高溫、抗腐蝕的作用，故優(yōu)選在排氣門與排氣門座圈配合的45°錐面處堆焊有 一層司太立6號合金。司太立6號合金層的厚度可根據(jù)實際需要選擇，優(yōu)選為0. 3 0. 7mm, 更優(yōu)選0. 5mm。氣門桿與氣門導(dǎo)管配合部位(如圖3中麗段)的全部表面或者部分表面設(shè)有 鍍鉻層。鍍鉻層的作用是增加氣門桿部的抗磨和自潤滑性能。鍍鉻層厚度優(yōu)選0.005 0. 015mmo本實用新型相對于現(xiàn)有技術(shù)具有如下的優(yōu)點及效果(1)實踐證明，本實用新型的中空充鈉排氣門能有效地將排氣門溫度降低40 120°C的，同時將排氣門安全系數(shù)提高到大于2，可以達到2. 5，較好的滿足了排氣門在增壓發(fā)動機上的應(yīng)用。另外，本實用新型還減輕了氣門重量，進一步優(yōu)化了發(fā)動機配氣機構(gòu)的運 動學(xué)與動力學(xué)，在滿足高排溫的前提下也提高了發(fā)動機性能。(2)空腔靠近氣門盤的一端與氣門盤端面的距離為3. 8mm 5. 2mm，氣門盤與氣門 桿相連接的頸部直徑逐漸變小，頸部圓弧輪廓邊緣與氣門桿水平輪廓邊緣相切，所述空腔 靠近氣門盤的一端到氣門盤端面的距離小于氣門桿水平輪廓邊緣與頸部圓弧輪廓邊緣切 點到氣門盤的端面的距離，這樣的結(jié)構(gòu)設(shè)計既避免距離過大不利于散熱降溫缺點，又避免 了距離過小使排氣門的機械強度下降的不足。(3)氣門桿包括空心部分和實心部分，氣門桿的空心部分與氣門盤一體成型，氣門 桿的空心部分與實心部分同軸地焊接在一起，在排氣門與排氣門座圈配合的45°錐面處堆 焊有一層司太立6號合金，氣門桿與氣門導(dǎo)管配合部位的至少部分表面設(shè)有鍍鉻層，這樣 的結(jié)構(gòu)設(shè)計可以全面提高排氣門的機械強度和耐熱性。

圖1是本實用新型主視圖；圖2是本實用新型的立體圖；圖3是本實用新型的主剖視圖；圖4是現(xiàn)有技術(shù)的一種排氣門桿的主剖視圖，其中，兩段氣門桿在A處焊接連為一 體；圖5是本實用新型的一種氣門盤結(jié)構(gòu)的主剖面圖(沿軸線剖開)，其中，氣門盤的 端面為一凹陷的曲面；圖6是本實用新型的另一種氣門盤結(jié)構(gòu)的主剖面圖(沿軸線剖開)，其中，氣門盤 的端面為一平面。圖1 6中，[0027]1—-氣門盤，5——一氣門盤端面，[0028]2——-氣門桿，6——一氣門盤端面凹陷，[0029]3——-空腔，7——一空腔靠近氣門盤的一端，[0030]4一金屬鈉，EF-一氣門盤與氣門桿相連接的頸部，MN——氣門2與氣門導(dǎo)管配合的部位，R——氣門盤與氣門桿相連接的頸部圓弧輪廓邊緣與氣門桿水平輪廓邊緣相切的 切點，B——氣門桿空心部分與實心部分的焊接處，G——排氣門與排氣門座圈相配合的45°錐面。
具體實施方式
下面結(jié)合實施例及附圖對本實用新型作進一步詳細的描述，但本實用新型的實施 方式不限于此。實施例如圖1和圖2所示，一種發(fā)動機排氣門，包括氣門盤1和氣門桿2，氣門盤1和氣門 桿2軸心線重合。氣門盤1與氣門桿2相連接的頸部EF的直徑逐漸變小，頸部EF圓弧輪廓邊緣與氣門桿2水平輪廓邊緣相切于R。如圖2和圖3所示，氣門盤1的端面5為一平面，端面5的中心處有一凹陷6。如圖3所示，一空腔3沿軸心線從氣門盤1延伸到氣門桿2，空腔3內(nèi)填充有金屬 鈉4，金屬鈉4的體積占空腔3容積的61%或63%或65%或68%。空腔3靠近氣門盤1的 一端7到氣門盤1的端面5的距離為4mm 5mm。氣門桿2包括空心部分21和實心部分 22，空心部分21與實心部分22在B處同軸的焊接在一起。氣門桿實心部分22為奧氏體鋼 X45CrSi93，空心部分 21 為馬氏體鋼 X50CrMnNiNbN219。如圖3所示，氣門盤1與氣門桿2相連接的頸部EF的圓弧輪廓邊緣與氣門桿2水 平輪廓邊緣相切的切點R到氣門盤1的端面5的距離為12. 0 12. 4mm，本實施例中具體 是12. 2mm。氣門桿2與氣門導(dǎo)管配合的部位設(shè)有鍍鉻層(鍍鉻層在圖中未畫出)，鍍鉻層 的厚度為0. 005 0. 015mm，本實施例中，氣門桿與氣門導(dǎo)管配合部位的全部表面(如圖3 中MN段)都設(shè)有鍍鉻層。配合部位如圖3虛線框中所示，M、N分別為配合部位的起點和終 點，也是鍍鉻層的起點和終點。如圖1和3所示，排氣門與排氣門座圈相配合的45°錐面處G堆焊有一層司太立 6號合金，合金層的厚度為0. 3 0. 7mm，本實施例中具體是0. 5mm。
權(quán)利要求1.一種發(fā)動機排氣門，包括氣門盤和氣門桿，氣門盤和氣門桿軸心線重合，一空腔沿軸 心線從氣門盤延伸到氣門桿，空腔內(nèi)充鈉，其特征在于所述空腔靠近氣門盤的一端與氣門 盤的端面的水平投影所在平面之間的距離為3. 8mm 5. 2mm。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動機排氣門，其特征在于所述空腔靠近氣門盤的一端與 氣門盤的端面的水平投影所在平面的距離為4. Omm 5. 0mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動機排氣門，其特征在于氣門盤與氣門桿相連接的頸部 直徑逐漸變小，頸部圓弧輪廓邊緣與氣門桿水平輪廓邊緣相切，所述空腔靠近氣門盤的一 端到氣門盤的端面的水平投影所在平面的距離小于氣門桿水平輪廓邊緣與頸部圓弧輪廓 邊緣的切點到氣門盤的端面的水平投影所在平面的距離。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的發(fā)動機排氣門，其特征在于所述氣門盤的端面為平面。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的發(fā)動機排氣門，其特征在于所述氣門盤的端面的中心處有 一凹陷區(qū)域。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的發(fā)動機排氣門，其特征在于氣門桿水平輪廓邊緣與氣門盤 頸部圓弧輪廓邊緣的切點到氣門盤的端面的距離為12. 0 12. 4mm。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的發(fā)動機排氣門，其特征在于氣門桿水平輪廓邊緣與頸部圓 弧輪廓邊緣的切點到氣門盤的端面的距離為12. 2mm。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動機排氣門，其特征在于充鈉的體積占空腔體積的百分 比為 61-68% ο
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的發(fā)動機排氣門，其特征在于充鈉的體積占空腔體積的百分 比為63%。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動機排氣門，其特征在于所述氣門桿包括空心部分和實 心部分，所述氣門桿的空心部分與氣門盤一體成型，所述氣門桿的空心部分與實心部分同軸地焊接在一起。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的發(fā)動機排氣門，其特征在于在排氣門與排氣門座圈配合 的45°錐面處堆焊有一層司太立6號合金。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的發(fā)動機排氣門，其特征在于所述司太立6號合金層的厚 度為0. 3 0. 7mm。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的發(fā)動機排氣門，其特征在于所述^elliteF合金層的厚 度為0. 5mmο
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動機排氣門，其特征在于所述氣門桿與氣門導(dǎo)管配合部 位的全部表面或者部分表面設(shè)有鍍鉻層。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動機排氣門，其特征在于所述鍍鉻層厚度為0.005 0. 015mmo
專利摘要本實用新型公開一種發(fā)動機排氣門，包括氣門盤和氣門桿，氣門盤和氣門桿軸心線重合，一空腔沿軸心線從氣門盤延伸到氣門桿，空腔內(nèi)充鈉，氣門的空腔內(nèi)充鈉的體積占空腔體積的百分比為61～68％，空腔靠近氣門盤的一端與氣門盤的端面的水平投影所在平面之間的距離為3.8mm～5.2mm。本實用新型目的是提供一種發(fā)動機排氣門，通過控制排氣門桿部的空腔的位置，較好的將氣門頸部和氣門盤端面中心處積聚的熱量傳導(dǎo)走，從而使排氣門散熱均勻。
文檔編號F01L3/06GK201924985SQ201020690188
公開日2011年8月10日 申請日期2010年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月30日
發(fā)明者張著云 申請人:廣州汽車集團股份有限公司