專利名稱：內(nèi)燃機進氣閥及其制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種內(nèi)燃機的鋁或鋁合金進氣閥及其制作方法。
內(nèi)燃機的進氣閥一般由耐高溫的馬氏體鋼制成，最近，熱負荷相對較低的進氣閥由鋁合金制成。
馬氏體鋼進氣閥耐高溫，但其缺點是慣性質(zhì)量較高。
同時，在較低熱負荷的情況下，對于鋁合金進氣閥而言，氣閥操縱機構(gòu)的慣性質(zhì)量減小了，因而提高了內(nèi)燃機的性能，改善了功率輸出或燃油的消耗。
然而鋁合金進氣閥有一個問題，就是氣閥頭的背部應(yīng)力集中的地方強度較低，因而有可能產(chǎn)生疲勞斷裂，如果氣閥頭的背部加厚，強度增加了，卻不能減輕氣閥本身的重量。而且，氣閥頭周圍的進氣通道的面積減小了，因而也增加了進氣阻力。
鑒于上述缺陷，本發(fā)明的一個目的在于提供一種內(nèi)燃機的進氣閥，提高氣閥頭的背部應(yīng)力集中部分的強度而不增加其厚度。
本發(fā)明的另一個目的在于提供一種制作這種氣閥的方法。
按照本發(fā)明一方面內(nèi)容，提供一種由鋁或鋁合金制成的內(nèi)燃機氣閥，它包括一氣閥桿，氣閥桿的一個端部有一個氣閥頭，氣閥頭具有應(yīng)力集中的背部，在所述的背部有一層由所述進氣閥材料和在其外周表面部分上的強化材料組成的合金層。
由于在不增加厚度的情況下提高了氣閥背部的強度，因而能夠在減輕氣閥重量的同時提高內(nèi)燃機的性能。
按照本發(fā)明另一方面內(nèi)容，提供了一種制作內(nèi)燃機進氣閥的方法。其步驟包括將粉末強化材料置于鋁或鋁合金進氣閥氣閥頭背部的表層，然后通過高能加熱的裝置將粉末強化材料熔化，形成一個由粉末強化材料和氣閥本身材料的合金層。
所述合金層很容易貼附在氣閥頭背部的表層，以便在不增加氣閥重量的情況下提高氣閥背部的強度。
從下面對附圖所示的實施例的具體描述中，本發(fā)明的目的和優(yōu)點將會更加明顯。


圖1是帶有本發(fā)明進氣閥進氣道的進氣閥操縱機構(gòu)的中心垂直剖面主視圖；圖2是一個放大的進氣閥局部剖視圖；下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作具體闡述圖1描述了一種多缸汽油機進氣道的氣閥操縱機構(gòu)，圖2是用于氣閥操縱機構(gòu)中的本發(fā)明進氣閥氣閥頭局部剖視圖。
進氣閥1由鋁合金例如鋁硅合金、鋁硅碳合金制成，并且氣閥桿1a的下端有一氣閥頭1b。下表面面對燃燒室的氣閥頭1b有一背部2，背部2的形狀和慣用的耐高溫的進氣閥相同。在氣閥頭1b的外周有一錐形閥面3。
如圖2所示，在背部2的外周表面2a形成合金層，該合金層從氣閥桿1a的下端延伸到進氣閥1的錐形閥面3。合金層由進氣閥1本身的的材料和強化材料組成。包括由Ti，Cr，Ni，Cu，Mo，Mn，F(xiàn)e和Ta中的一種元素組成，也可由兩種或兩種以上的元素混合組成。強化材料可以是Ti，Cr或Ni。
合金層是按下列方法制成的。在背部2的表層放上由上述強化材料組成的粉末材料，然后由激光12加熱該背部2的表層，將鋁合金的基體再次熔化，之后將強化材料部分熔化，或者用激光12直接將強化材料熔化，然后，再將基體的表面層熔化，從而形成一個包含基體金屬和強化材料的合金層。為加熱背部2，可以采用電子束或等離子電弧作為高能加熱裝置。包含基體和強化材料的金屬間化合物形成合金層。于是外周面2a被硬化以增加機械強度。合金層可以延伸到錐形閥面3。
在其背部2得到強化的進氣閥1中，氣閥桿1a滑動插入氣缸蓋4的氣閥導(dǎo)管5中。在進氣口6的下端，進氣閥1的錐形閥面3配合在氣閥座7的座部7a上，且經(jīng)常是關(guān)閉的。一個氣閥彈簧座8通過進氣閥1的氣閥桿1a上端的一對鎖片(未示出)固定。在氣閥彈簧座8和氣缸蓋4上表面之間設(shè)置一氣閥彈簧9，使氣閥1通常受到向上的偏壓力。
連接在搖臂10端部的調(diào)整鏍釘11壓在進氣閥1的上端，搖臂10通過一個凸輪(未示出)垂直驅(qū)動，以使進氣閥1開啟和關(guān)閉。
進氣閥閥頭1b的底面由因發(fā)動機運轉(zhuǎn)在燃燒室中產(chǎn)生的熱量而加熱，背部由吸入的空氣冷卻，于是熱應(yīng)力就集中在背部2。一個只由鋁合金作基體制成的氣閥頭沒有足夠的強度承受這樣的熱應(yīng)力，于是有可能會產(chǎn)生疲勞斷裂。在本發(fā)明所述的進氣閥中，應(yīng)力集中的氣閥背部2的表層2a得到強化，因而避免了氣閥頭3a的這種斷裂，于是就形成了一個堅固的鋁合金進氣閥1。
前面所述僅僅涉及本發(fā)明的實施例。在不脫離各權(quán)利要求的范圍的情況下，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以作出各種改變和改型。
權(quán)利要求
1.一種內(nèi)燃機進氣閥，由鋁或鋁合金制成，它包括一氣閥桿，以及在氣閥桿的端部的一個氣閥頭，氣閥頭有一應(yīng)力集中的背部，在所述的背部的外周表面有一合金層，此合金層由所述氣閥的材料和強化材料組成。
2.如權(quán)利要求1所述的進氣閥，其中，強化材料由Ti，Cr，Ni，Mo，Mn，F(xiàn)e和Ta中的一種材料組成，也可由兩種或兩種以上的材料混合組成。
3.如權(quán)利要求1所述的進氣閥，其中，強化材料是Ti，Cr或Ni。
4.一種制作內(nèi)燃機中進氣閥的方法，其步驟包括將粉末強化材料置于鋁或鋁合金進氣閥頭的背部的表層，然后通過高能加熱的方法將粉末強化材料熔化，形成一個由粉末強化材料和氣閥本身材料組成的合金層。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其中，強化材料由Ti，Cr，Ni，Mo，Mn，F(xiàn)e和Ta中一種材料組成，也可由兩種或兩種以上的材料混合組成。
6.如權(quán)利要求4所述的方法，其中，強化材料是Ti，Cr或Ni。
7.如權(quán)利要求4所述的方法，其中，高能加熱裝置包括激光，電子束或等離子電弧。
8.如權(quán)利要求4所述的方法，其中，高能加熱裝置包括激光。
全文摘要
一種用于使內(nèi)燃機氣閥操縱機構(gòu)減輕的鋁或鋁合金進氣閥。此進氣閥包括氣閥桿和氣閥桿端部的氣閥頭。應(yīng)力集中產(chǎn)生在氣閥頭的背部,因而可能導(dǎo)致氣閥的疲勞斷裂。本發(fā)明在氣閥頭背部形成有由氣閥本身材料和強化材料如Ti,Cr和Ni組成的合金層。
文檔編號F01L3/04GK1193071SQ9810627
公開日1998年9月16日 申請日期1998年3月11日 優(yōu)先權(quán)日1997年3月11日
發(fā)明者海野信一, 淺沼宏昭 申請人:富士烏茲克斯株式會社