DE102013203443A1 - Metallic hollow valve - Google Patents

Metallic hollow valve Download PDF

Info

Publication number
DE102013203443A1
DE102013203443A1 DE102013203443.1A DE102013203443A DE102013203443A1 DE 102013203443 A1 DE102013203443 A1 DE 102013203443A1 DE 102013203443 A DE102013203443 A DE 102013203443A DE 102013203443 A1 DE102013203443 A1 DE 102013203443A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
cavity
hollow valve
valve
shaft
hollow
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE102013203443.1A
Other languages
German (de)
Inventor
Peter Kroos
Christoph Luven
Roland Schacherer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mahle International GmbH
Original Assignee
Mahle International GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=50002556&utm_source=***_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=DE102013203443(A1) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by Mahle International GmbH filed Critical Mahle International GmbH
Priority to DE102013203443.1A priority Critical patent/DE102013203443A1/en
Priority to EP14152509.7A priority patent/EP2803827B2/en
Priority to CN201410053267.7A priority patent/CN104018904B/en
Priority to JP2014030232A priority patent/JP2014169696A/en
Priority to KR1020140023156A priority patent/KR20140108150A/en
Publication of DE102013203443A1 publication Critical patent/DE102013203443A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L3/00—Lift-valve, i.e. cut-off apparatus with closure members having at least a component of their opening and closing motion perpendicular to the closing faces; Parts or accessories thereof
    • F01L3/20—Shapes or constructions of valve members, not provided for in preceding subgroups of this group
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L3/00—Lift-valve, i.e. cut-off apparatus with closure members having at least a component of their opening and closing motion perpendicular to the closing faces; Parts or accessories thereof
    • F01L3/12—Cooling of valves
    • F01L3/14—Cooling of valves by means of a liquid or solid coolant, e.g. sodium, in a closed chamber in a valve

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Lift Valve (AREA)
  • Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
  • Cylinder Crankcases Of Internal Combustion Engines (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein metallisches Hohlventil (1) einer Brennkraftmaschine, mit einem rohrförmigen Schaft (2) mit einem Hohlraum (5) und einem daran angebundenen Ventilkopf (3). Erfindungswesentlich ist dabei,
– dass der Schaft (2) einen Außendurchmesser 5,0 mm < da < 6,0 mm und einen Innendurchmesser 3,0 mm < di < 4,6 mm aufweist,
– dass im Ventilkopf (3) ein Hohlraum (4) vorgesehen ist,
– dass eine den Hohlraum (4) umgebende Wand eine Dicke 1,0 mm < b1,2 < 2,0 mm aufweist.
Hierdurch kann ein besonders gut kühlbares Hohlventil (1) hergestellt werden, mittels welchem die Klopfgrenze angehoben werden kann. The invention relates to a metallic hollow valve (1) of an internal combustion engine, having a tubular shaft (2) with a cavity (5) and a valve head (3) connected thereto. Essential to the invention is
That the shaft (2) has an outer diameter of 5.0 mm <d a <6.0 mm and an inner diameter of 3.0 mm <d i <4.6 mm,
- That in the valve head (3) has a cavity (4) is provided,
- That a wall surrounding the cavity (4) has a thickness of 1.0 mm <b 1.2 <2.0 mm.
In this way, a particularly well coolable hollow valve (1) can be produced, by means of which the knock limit can be raised.

Figure DE102013203443A1_0001
Figure DE102013203443A1_0001

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein metallisches Hohlventil einer Brennkraftmaschine mit einem rohrförmigen Schaft und einem daran angebundenen Ventilteller gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. The present invention relates to a metallic hollow valve of an internal combustion engine with a tubular shaft and a valve disk connected thereto according to the preamble of claim 1.

Die zunehmenden thermischen Belastungen in Verbrennungsmotoren, insbesondere in PKW-Motoren, erfordern es zunehmend, auch Bestandteile derselben, wie beispielsweise die Gaswechselventile, kurz auch Ventile genannt, zu kühlen. Hierfür werden sogenannten Hohlventile mit einem innenliegenden Kühlmedium verwendet. The increasing thermal loads in internal combustion engines, especially in passenger car engines, increasingly require that components of the same, such as, for example, the gas exchange valves, also referred to as valves, be cooled. For this purpose, so-called hollow valves are used with an internal cooling medium.

Aus der EP 2 541 000 A1 ist ein Verfahren zur Herstellung von metallischen Hohlventilen bekannt, bei welchem mittels entsprechender Stempel das Ventil sukzessive verformt, insbesondere dessen Schaft verjüngt wird. From the EP 2 541 000 A1 a method for the production of metallic hollow valves is known in which by means of appropriate stamp the valve deforms successively, in particular the shank is tapered.

Aus der DE 10 2010 051 871 A1 ist ein Verfahren zur Herstellung von metallischen Hohlventilen für den Gasaustausch einer Brennkraftmaschine bekannt, wobei die Hohlräume der das Ventil bildenden Hohlteile miteinander verbunden sind und wobei diese Hohlräume wenigstens teilweise durch elektrochemische Metallabtragung hergestellt sind. Hierzu wird zunächst der Ventilschaft der Länge nach durchgebohrt, wobei anschließend der Hohlraum im Ventilkopf als Erweiterungsbohrung quer zur Längsachse des Ventilschafts erzeugt wird. Mittels des beschriebenen Verfahrens soll insbesondere die Herstellung von Hohlventilen vereinfacht und zugleich deren Qualität verbessert werden können. From the DE 10 2010 051 871 A1 a method for the production of metallic hollow valves for the gas exchange of an internal combustion engine is known, wherein the cavities of the valve-forming hollow parts are connected to each other and wherein these cavities are at least partially made by electrochemical metal removal. For this purpose, the valve stem is initially drilled lengthwise, wherein subsequently the cavity in the valve head is generated as an extension bore transversely to the longitudinal axis of the valve stem. By means of the method described, in particular, the production of hollow valves should be simplified and at the same time their quality improved.

Aus der DE 10 2012 209 187 A1 ist wiederum ein Verfahren zum Herstellen eines metallischen Hohlventils einer Brennkraftmaschine bekannt, bei dem in einen als Schmiedebirne ausgebildeten Rohling eine Bohrung eingebracht wird. Ein späterer Ventilkopf wird anschließend durch elektrochemisches Abtragen zumindest teilweise ausgehöhlt, wobei anschließend der derart hergestellte Hohlraum mittels eines Stützfluides befüllt und das Hohlventil geschlossen wird. Hierdurch kann das Hohlventil vergleichsweise kostengünstig hergestellt werden. From the DE 10 2012 209 187 A1 In turn, a method for producing a metallic hollow valve of an internal combustion engine is known in which a bore is formed in a blank designed as a forging bulb. A later valve head is then at least partially hollowed out by electrochemical removal, wherein subsequently the cavity produced in this way is filled by means of a support fluid and the hollow valve is closed. As a result, the hollow valve can be manufactured comparatively inexpensively.

Aus der DE 10 2011 077 198 A1 ist wiederum ein Verfahren zum Herstellen eines metallischen Hohlventils einer Brennkraftmaschine mit einem in einen Ventilschaft übergehenden Ventilkopf bekannt, bei welchem in den Ventilkopf eine Bohrung eingebracht wird und dieser anschließend durch elektrochemisches Abtragen zumindest teilweise ausgehöhlt wird. Auch hierdurch soll prinzipiell die Herstellung derartiger metallischer Hohlventile verbessert werden. From the DE 10 2011 077 198 A1 In turn, a method for producing a metallic hollow valve of an internal combustion engine with a valve stem passing into a valve head is known in which a bore is introduced into the valve head and this is then at least partially hollowed out by electrochemical removal. This is also intended to improve the production of such metallic hollow valves in principle.

Generell gilt für metallische Hohlventile, dass diese leichter sind als Vollventile und bei Füllung mit einem Kühlmedium, wie beispielsweise Natrium, eine verbesserte Wärmeabfuhr bieten. Bei Ottomotoren führt ein Hohlventil, das eine besonders gute Wärmeableitung bietet, zu einer Verschiebung der Klopfgrenze und damit zu einem besonders vorteilhaften Betrieb. Das Klopfen bezeichnet das unkontrollierte Zünden des Benzin-Luft-Gemisches aufgrund zu hoher Temperatur und Druck. Dies führt zu Schlägen in der Brennkraftmaschine mit hohen mechanischen und thermischen Belastungen, welche schlussendlich die Lebensdauer und den Wirkungsgrad negativ beeinträchtigen. Kann die Klopfgrenze jedoch angehoben werden, wird eine höhere Verdichtung im Zylinder möglich, die zu einer deutlichen Effizienzsteigerung im Verbrennungsprozess und damit zu einer höheren Leistung bei geringerem Kraftstoffverbrauch führt. In general, metallic hollow valves are lighter than full valves and offer improved heat dissipation when filled with a cooling medium such as sodium. In gasoline engines, a hollow valve, which offers a particularly good heat dissipation, leads to a shift of the knock limit and thus to a particularly advantageous operation. Knocking refers to the uncontrolled ignition of the gasoline-air mixture due to high temperature and pressure. This leads to shocks in the internal combustion engine with high mechanical and thermal loads, which ultimately adversely affect the life and efficiency negative. However, if the knock limit can be raised, a higher compression in the cylinder is possible, which leads to a significant increase in efficiency in the combustion process and thus to a higher performance with lower fuel consumption.

Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich daher mit dem Problem, für ein metallisches Hohlventil der gattungsgemäßen Art eine verbesserte Ausführungsform anzugeben, die eine erhöhte Klopfgrenze ermöglicht. The present invention therefore deals with the problem of providing an improved embodiment for a metallic hollow valve of the generic type, which allows an increased knock limit.

Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. This problem is solved according to the invention by the subject matter of independent claim 1. Advantageous embodiments are the subject of the dependent claims.

Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, die Klopfgrenze in einer Brennkraftmaschine anzuheben, indem die in dieser Brennkraftmaschine eingesetzten Ventile (Gaswechselventile) als sehr dünnwandige Hohlventile ausgebildet werden und dadurch besonders effektiv zu kühlen sind. Das erfindungsgemäße metallische Hohlventil weist hierzu in bekannter Weise einen rohrförmigen Schaft sowie einen daran angebundenen Ventilkopf auf. Der Schaft besitzt erfindungsgemäß einen Außendurchmesser zwischen 5,0 und 6,0 mm sowie einen Innendurchmesser zwischen 3,0 und 4,6 mm, wodurch eine Wandstärke des Schaftes im Vergleich zu herkömmlichen Hohlventilen deutlich reduziert werden kann. Im Ventilkopf ist zusätzlich ein Hohlraum vorgesehen, wobei die diesen umgebenden Wände eine Dicke zwischen 1,0 und maximal 2,0 mm aufweist und dadurch ebenfalls eine hohe Wärmeübertragung und eine exzellente Kühlung des Hohlventils ermöglicht. Durch die vergleichsweise filigrane Ausbildung des erfindungsgemäßen Hohlventils kann insbesondere eine effektive Kühlung an der planen und dem Brennraum zugewandten Ventilkopfunterseite erreicht werden, welche dazu beiträgt, die Klopfgrenze zu verschieben, das heißt anzuheben, und dadurch die mechanischen und thermischen Belastungen der Brennkraftmaschine, hervorgerufen durch das Klopfen, zu senken. In dem erfindungsgemäßen filigranen Ventil kann darüber hinaus eine höhere Verdichtung im Zylinder erzielt werden, die zu einer deutlichen Effizienzsteigerung im Verbrennungsprozess und damit zu einer höheren Leistung bei gleichzeitig geringerem Kraftstoffverbrauch führt. The present invention is based on the general idea to raise the knock limit in an internal combustion engine by the valves used in this internal combustion engine (gas exchange valves) are designed as very thin-walled hollow valves and thereby are particularly effective to cool. The metallic hollow valve according to the invention has for this purpose in a known manner a tubular shaft and a valve head connected thereto. The shaft according to the invention has an outer diameter between 5.0 and 6.0 mm and an inner diameter between 3.0 and 4.6 mm, whereby a wall thickness of the shank can be significantly reduced compared to conventional hollow valves. In addition, a cavity is provided in the valve head, the surrounding walls having a thickness between 1.0 and a maximum of 2.0 mm and thereby also enables a high heat transfer and excellent cooling of the hollow valve. Due to the comparatively filigree design of the hollow valve according to the invention, in particular an effective cooling on the plan and the combustion chamber facing the valve head bottom can be achieved, which helps to shift the knock limit, that is lift, and thereby the mechanical and thermal stresses of the internal combustion engine, caused by the Knock, lower. In addition, in the filigree valve according to the invention a higher compression in the cylinder can be achieved, which leads to a significant increase in efficiency in the combustion process and thus to a higher performance with lower fuel consumption.

Zweckmäßig beträgt eine Oberflächenrauheit RZ einer Innenwand des Hohlraums > 10 µm, insbesondere RZ > 16 µm. Durch die vergleichsweise große Oberflächenrauheit an der Innenwand des Hohlraums im Ventilkopf steht eine vergrößerte Wärmeübertragungsfläche zur Verfügung, die einen Wärmetausch positiv beeinflusst und damit auch die Kühlung der erfindungsgemäßen Hohlventile. In gleicher Weise kann selbstverständlich auch die Oberflächenrauheit einer Innenwand im Schaft des Hohlventils gestaltet sein. Suitably, a surface roughness R Z of an inner wall of the cavity is> 10 μm, in particular R Z > 16 μm. Due to the comparatively large surface roughness on the inner wall of the cavity in the valve head, an enlarged heat transfer surface is available, which positively influences a heat exchange and thus also the cooling of the hollow valves according to the invention. In the same way, of course, the surface roughness of an inner wall can be designed in the shaft of the hollow valve.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung ist das Hohlventil aus X45CrSi9-3, aus X50CrMnNiNbN21-9, aus NiCr20TiAl, oder aus NCF 3015 (Ni 30%, Cr 15%) Stahl hergestellt. Derartige hochlegierte Stähle erlauben erst die filigrane Ausbildung des erfindungsgemäßen Hohlventils und weisen darüber hinaus einen vergleichsweise hohen Verschleißwiderstand auf. Derartige hochlegierte Stähle besitzen darüber hinaus üblicherweise eine hohe Korrosionsbeständigkeit und insbesondere auch eine hohe Beständigkeit gegen aggressive Chemikalien, wie beispielsweise Öle oder Verbrennungsabgase, sodass sie besonders geeignet für den Einsatz bei derartigen metallischen Hohlventile in Brennkraftmaschinen sind. In a further advantageous embodiment of the solution according to the invention, the hollow valve is made of X45CrSi9-3, of X50CrMnNiNbN21-9, of NiCr20TiAl, or of NCF 3015 (Ni 30%, Cr 15%) steel. Such high-alloy steels allow only the filigree design of the hollow valve according to the invention and also have a comparatively high resistance to wear. Moreover, such high-alloyed steels usually have a high corrosion resistance and, in particular, a high resistance to aggressive chemicals, such as, for example, oils or combustion exhaust gases, so that they are particularly suitable for use in such metallic hollow valves in internal combustion engines.

Zweckmäßig ist der Hohlraum im Ventilkopf durch elektrochemisches Abtragen hergestellt, wobei der Hohlraum im Wesentlichen rund, ellipsoidisch oder kegelförmig ausgebildet ist. Das elektrochemische Abtragen bietet dabei die Möglichkeit, ohne großen mechanischen Aufwand und ohne Einsatz komplizierter Werkzeuge einen möglichst großen Hohlraum im Ventilkopf zu schaffen. Das elektrochemische Abtragen stellt dabei einen äußerst genau kontrollierbaren Prozess dar, sodass die erfindungsgemäßen metallischen Hohlventile mit gleichbleibend hoher Qualität hergestellt werden können. Der Schaft kann dabei ebenfalls durch elektrochemisches Abtragen erweitert werden, wobei dieser üblicherweise zunächst gebohrt wird. Suitably, the cavity is made in the valve head by electrochemical removal, wherein the cavity is substantially round, ellipsoidal or conical. The electrochemical removal offers the opportunity to create as large a cavity in the valve head without great mechanical effort and without the use of complicated tools. In this case, the electrochemical removal represents an extremely precisely controllable process, so that the metallic hollow valves according to the invention can be produced with consistently high quality. The shaft can also be extended by electrochemical removal, which is usually drilled first.

Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus der Zeichnung und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnung.Other important features and advantages of the invention will become apparent from the dependent claims, from the drawing and from the associated description of the figures with reference to the drawing.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It is understood that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the particular combination given, but also in other combinations or in isolation, without departing from the scope of the present invention.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.A preferred embodiment of the invention is illustrated in the drawing and will be explained in more detail in the following description.

Die einzige 1 zeigt einen Querschnitt durch ein erfindungsgemäßes metallisches Hohlventil. The only 1 shows a cross section through a metallic hollow valve according to the invention.

Entsprechend der 1, weist ein erfindungsgemäßes metallisches Hohlventil 1 einer im Übrigen nicht gezeigten Brennkraftmaschine einen rohrförmigen Schaft 2 sowie einen daran angebundenen Ventilkopf 3 auf. Der Schaft 2 und der Ventilkopf 3 sind dabei üblicherweise einstückig ausgebildet. Um nun eine möglichst effiziente Kühlung des metallischen Hohlventils 1 erreichen zu können, ist dieses filigran, das heißt mit vergleichsweise dünnen Wandstärken b1, b2 und b3 ausgestattet, wobei die Wandstärke b1 im Bereich eines einem nicht gezeigten Brennraum zugewandten Ventilkopfbodens ist, wogegen die Wandstärke b2 im Bereich einer Ventilkehle 6 gemessen wird. Die Wandstärke b3 bezieht sich auf die Dicke der Wand im Bereich des Schafts 2. Durch die dünnen Wandstärken b1, b2 und b3 wird jedoch nicht nur eine verbesserte Kühlung des metallischen Hohlventils 1 erreicht, sondern auch eine Erhöhung der Klopfgrenze der Brennkraftmaschine, wodurch ein unkontrolliertes Zünden eines Benzin-Luft-Gemisches mit den damit verbundenen hohen mechanischen und thermischen Belastungen vermieden, zumindest aber stark reduziert werden kann. Die dünnen Wandstärken bewirken dabei die Erhöhung der Klopfgrenze. Um dies zu erreichen, weist das erfindungsgemäße metallische Hohlventil 1 im Bereich seines Schaftes 2 einen Außendurchmesser da auf, der zwischen 5 und 6 mm liegt. Ein Innendurchmesser di liegt im Bereich des Schaftes 2 zwischen 3,0 und 4,6 mm, sodass die Wandstärke b3 zwischen circa 0,7 und 1,5 mm liegt. Selbstverständlich kann die Wandstärke b3 toleranzbedingt auch zwischen ca. 0,5 und 1,5mm liegen, wobei vorzugsweise der Innendurchmesser di bei 4,6 mm liegt, sofern der Außendurchmesser da bei 6 mm liegt. Im Ventilkopf 3 ist dabei ein Hohlraum 4 vorgesehen, der zusammen mit einem im Schaft 2 angeordneten Hohlraum 5 einen Aufnahmeraum für ein Kühlmittel, beispielsweise Natrium, bildet. Eine den Hohlraum 4 umgebende Wand weist dabei im Bereich des Ventilkopfbodens eine Dicke b1 zwischen 1 und 2 mm auf, ebenso wie im Bereich einer Ventilkehle 6, sodass auch in diesem Bereich die Dicke b2 der Wand circa 1 bis 2 mm beträgt. According to the 1 , Has a metallic hollow valve according to the invention 1 an otherwise not shown internal combustion engine, a tubular shaft 2 and a valve head connected thereto 3 on. The shaft 2 and the valve head 3 are usually formed in one piece. To now the most efficient cooling of the metallic hollow valve 1 This filigree, that is, equipped with comparatively thin wall thicknesses b 1 , b 2 and b 3 , wherein the wall thickness b 1 in the region of a not shown combustion chamber facing the valve head bottom is, whereas the wall thickness b 2 in the region of a valve throat 6 is measured. The wall thickness b 3 refers to the thickness of the wall in the region of the shaft 2 , Due to the thin wall thicknesses b 1 , b 2 and b 3 , however, not only is improved cooling of the metallic hollow valve 1 achieved, but also an increase in the knock limit of the internal combustion engine, whereby an uncontrolled ignition of a gasoline-air mixture with the associated high mechanical and thermal loads can be avoided, but at least greatly reduced. The thin wall thicknesses cause the increase of the knock limit. To achieve this, the inventive metallic hollow valve 1 in the area of his shaft 2 an outer diameter d a , which is between 5 and 6 mm. An inner diameter d i lies in the region of the shaft 2 between 3.0 and 4.6 mm, so that the wall thickness b 3 is between approximately 0.7 and 1.5 mm. Of course, the wall thickness b 3 tolerance may also be between about 0.5 and 1.5 mm, preferably the inner diameter d i is 4.6 mm, provided that the outer diameter d a is 6 mm. In the valve head 3 is a cavity 4 provided, together with one in the shaft 2 arranged cavity 5 forms a receiving space for a coolant, such as sodium. One the cavity 4 surrounding wall has in the region of the valve head bottom has a thickness b 1 between 1 and 2 mm, as well as in the region of a valve throat 6 , so that in this area, the thickness b 2 of the wall is about 1 to 2 mm.

Um die Wärmeübertragung zwischen dem im Hohlraum 4 und 5 angeordneten Kühlmittel und dem metallischen Hohlventil 1 weiter verbessern zu können, kann vorgesehen sein, dass eine Oberflächenrauheit RZ einer Innenwand 7 des Hohlraums 4 bzw. des Hohlraums 5 größer als 10 µm, insbesondere größer als 16 µm ist. Durch die erhöhte Oberflächenrauheit RZ wird die für den Wärmetausch zur Verfügung stehende Fläche vergrößert und dadurch die Wärmeübertragung verbessert. To heat transfer between in the cavity 4 and 5 arranged coolant and the metallic hollow valve 1 can be further provided that a surface roughness R Z of an inner wall 7 of the cavity 4 respectively. of the cavity 5 greater than 10 microns, in particular greater than 16 microns. The increased surface roughness R Z increases the area available for the heat exchange and thus improves the heat transfer.

Generell kann das Hohlventil 1 aus einem hochlegierten Stahl, wie beispielsweise X45CrSi9-3, aus X50CrMnNiNbN21-9, aus NiCr20TiAl oder aus NCF3015 Stahl hergestellt sein. Derartige hochlegierte Stähle ermöglichen die filigrane Ausbildung des erfindungsgemäßen metallischen Hohlventils 1 und sind darüber hinaus beständig gegen aggressive chemische Medien, wie beispielsweise Öle oder Verbrennungsabgase. Zudem besitzen sie einen hohen Verschleiß- und Korrosionswiderstand und besitzen dadurch eine hohe Lebensdauer. Generally, the hollow valve 1 from a high-alloy steel such as X45CrSi9-3, X50CrMnNiNbN21-9, NiCr20TiAl or NCF3015 steel. Such high-alloy steels enable the filigree design of the metallic hollow valve according to the invention 1 and are also resistant to aggressive chemical media, such as oils or combustion gases. In addition, they have a high resistance to wear and corrosion and thus have a long service life.

Der Hohlraum 5 im Schaft 2 wird üblicherweise gebohrt, wogegen der Hohlraum 4 im Ventilkopf 3 mittels elektrochemischen Abtragens hergestellt wird. Der Hohlraum 4 kann beispielsweise rund, kegelförmig oder aber auch ellipsoidisch ausgebildet sein. Ein derartiges elektrochemisches Abtragen ermöglicht eine einerseits einfache und andererseits höchst genaue Herstellung des Hohlraums 4 und damit auch diesen umgebenden Wände. The cavity 5 in the shaft 2 is usually drilled, whereas the cavity 4 in the valve head 3 is produced by electrochemical removal. The cavity 4 For example, it can be round, conical or even ellipsoidal. Such electrochemical removal makes it possible on the one hand simple and on the other hand highly accurate production of the cavity 4 and thus also these surrounding walls.

Mit dem erfindungsgemäßen metallischen Hohlventil 1 lässt sich dieses deutlich besser kühlen und dadurch indirekt die Klopfgrenze der Brennkraftmaschine anheben, was nicht nur die Lebensdauer der Brennkraftmaschine erhöht, sondern auch zu einer höheren Leistung bei gleichzeitig geringerem Kraftstoffverbrauch führt. Durch die filigrane Ausführung wird zudem Gewicht eingespart, was sich positiv auf einen Kraftstoffverbrauch der Brennkraftmaschine auswirkt. With the metallic hollow valve according to the invention 1 This can cool much better and thereby indirectly raise the knock limit of the engine, which not only increases the life of the engine, but also leads to higher performance with lower fuel consumption. The filigree design also saves weight, which has a positive effect on fuel consumption of the internal combustion engine.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • EP 2541000 A1 [0003] EP 2541000 A1 [0003]
  • DE 102010051871 A1 [0004] DE 102010051871 A1 [0004]
  • DE 102012209187 A1 [0005] DE 102012209187 A1 [0005]
  • DE 102011077198 A1 [0006] DE 102011077198 A1 [0006]

Claims (7)

Metallisches Hohlventil (1) einer Brennkraftmaschine, mit einem rohrförmigen Schaft (2) mit einem Hohlraum (5) und einem daran angebundenen Ventilkopf (3), dadurch gekennzeichnet, – dass der Schaft (2) einen Außendurchmesser 5,0 mm < da < 6,0 mm und einen Innendurchmesser 3,0 mm < di < 4,6 mm aufweist, – dass im Ventilkopf (3) ein Hohlraum (4) vorgesehen ist, – dass eine den Hohlraum (4) umgebende Wand eine Dicke 1,0 mm < b1,2 < 2,0 mm aufweist. Metallic hollow valve ( 1 ) of an internal combustion engine, with a tubular shaft ( 2 ) with a cavity ( 5 ) and a valve head connected thereto ( 3 ), characterized in that - the shaft ( 2 ) has an outer diameter of 5.0 mm <d a <6.0 mm and an inner diameter of 3.0 mm <d i <4.6 mm, - that in the valve head ( 3 ) a cavity ( 4 ) is provided, - that one of the cavity ( 4 ) surrounding wall has a thickness of 1.0 mm <b 1.2 <2.0 mm. Hohlventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine den Hohlraum (5) umgebende Wand eine Dicke 0,7 mm < b3 < 1,5 mm aufweist. Hollow valve according to claim 1, characterized in that a cavity ( 5 ) surrounding wall has a thickness of 0.7 mm <b 3 <1.5 mm. Hohlventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Hohlventil (1) aus X45CrSi9-3, aus X50CrMnNiNbN21-9, aus NiCr20TiAl oder aus NCF 3015 Stahl hergestellt ist. Hollow valve according to one of the preceding claims, characterized in that the hollow valve ( 1 ) is made of X45CrSi9-3, X50CrMnNiNbN21-9, NiCr20TiAl or NCF 3015 steel. Hohlventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlraum (4) im Ventilkopf (3) zumindest teilweise durch elektrochemisches Abtragen hergestellt ist.Hollow valve according to one of claims 1 to 3, characterized in that the cavity ( 4 ) in the valve head ( 3 ) is at least partially made by electrochemical removal. Hohlventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlraum (4) im Wesentlichen rund, ellipsoidisch oder kegelförmig ausgebildet ist.Hollow valve according to one of claims 1 to 4, characterized in that the cavity ( 4 ) is substantially round, ellipsoidal or conical. Hohlventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlraum (5) im Schaft (2) gebohrt ist. Hollow valve according to one of claims 1 to 5, characterized in that the cavity ( 5 ) in the shaft ( 2 ) is drilled. Hohlventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Oberflächenrauheit RZ einer Innenwand (7) des Hohlraums (4, 5) größer als 10 µm, insbesondere größer als 16 µm, ist. Hollow valve according to one of claims 1 to 5, characterized in that a surface roughness R Z of an inner wall ( 7 ) of the cavity ( 4 . 5 ) greater than 10 microns, in particular greater than 16 microns, is.
DE102013203443.1A 2013-02-28 2013-02-28 Metallic hollow valve Withdrawn DE102013203443A1 (en)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102013203443.1A DE102013203443A1 (en) 2013-02-28 2013-02-28 Metallic hollow valve
EP14152509.7A EP2803827B2 (en) 2013-02-28 2014-01-24 Metallic hollow valve
CN201410053267.7A CN104018904B (en) 2013-02-28 2014-02-17 Metal hollow valve
JP2014030232A JP2014169696A (en) 2013-02-28 2014-02-20 Metallic hollow valve
KR1020140023156A KR20140108150A (en) 2013-02-28 2014-02-27 Metallic hollow valve

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102013203443.1A DE102013203443A1 (en) 2013-02-28 2013-02-28 Metallic hollow valve

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102013203443A1 true DE102013203443A1 (en) 2014-08-28

Family

ID=50002556

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102013203443.1A Withdrawn DE102013203443A1 (en) 2013-02-28 2013-02-28 Metallic hollow valve

Country Status (5)

Country Link
EP (1) EP2803827B2 (en)
JP (1) JP2014169696A (en)
KR (1) KR20140108150A (en)
CN (1) CN104018904B (en)
DE (1) DE102013203443A1 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102014225618A1 (en) * 2014-12-11 2016-06-16 Mahle International Gmbh Method for producing a hollow valve
DE102016200739A1 (en) * 2016-01-20 2017-07-20 Mahle International Gmbh Metallic hollow valve for an internal combustion engine of a commercial vehicle
DE102020202739A1 (en) 2020-03-04 2021-09-09 Mahle International Gmbh Sintered bearing bushing material, plain bearings, internal combustion engines and electrical machines
DE102020202738A1 (en) 2020-03-04 2021-09-09 Mahle International Gmbh Plain bearing, method for producing a plain bearing, internal combustion engine with plain bearing and electrical machine with plain bearing

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102017202585A1 (en) * 2016-02-17 2017-08-17 Mahle International Gmbh Internal combustion engine with at least one cylinder and with at least two hollow-head valves
EP3455468B1 (en) 2016-05-09 2021-01-20 MAHLE International GmbH Gas exchange valve

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE69403843T2 (en) * 1993-04-01 1998-01-29 Eaton Corp Ultralight valve for internal combustion engines
DE19746235A1 (en) * 1996-11-02 1998-05-07 Volkswagen Ag Poppet valve manufacturing method for vehicle engine
DE102005005041A1 (en) * 2005-02-03 2006-08-10 Märkisches Werk GmbH Valve for controlling the gas exchange, in particular in internal combustion engines
DE102005013088A1 (en) * 2005-03-18 2006-09-21 Man B & W Diesel Ag Gas exchange valve with corrosion protection layer
US20090020082A1 (en) * 2007-07-06 2009-01-22 Takao Suzuki Hollow valve for internal combustion engine, and internal combustion engine having the hollow valve
US20110174259A1 (en) * 2008-09-18 2011-07-21 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Method for production of valve head portion of hollow engine valve and hollow engine valve
DE102010051871A1 (en) 2010-11-22 2012-05-24 Märkisches Werk GmbH Method for manufacturing valves for gas exchange, involves forming valve head and valve stem as hollow section, particularly for internal combustion engines
DE102012209187A1 (en) 2011-06-08 2012-12-13 Mahle International Gmbh Method for manufacturing metallic hollow valve of internal combustion engine, involves introducing hole into slug, and partially hollowing valve head by electrochemical removal such that cavity is filled with fluid, and forging hollow valve
DE102011077198A1 (en) 2011-06-08 2012-12-13 Mahle International Gmbh Method for producing a metal hollow valve with improved cooling
EP2541000A1 (en) 2010-02-26 2013-01-02 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Method for producing metallic-sodium-filled engine valve

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2627259A (en) * 1942-06-24 1953-02-03 Gen Motors Corp Valve
DE1213457B (en) * 1964-10-06 1966-03-31 Teves Thompson & Co G M B H Heat treatment process for the production of welded, sodium-filled valve cones
JPS56121803A (en) * 1980-02-27 1981-09-24 Hitachi Ltd Manufacture of nozzle blade
JPH03264714A (en) * 1990-03-14 1991-11-26 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Hollow poppet valve
EP0911493A3 (en) * 1997-10-21 2000-04-12 Eaton Corporation Improved tip structures for an ultra light engine valve
DE19804053A1 (en) * 1998-02-03 1999-08-05 Mwp Mahle J Wizemann Pleuco Gm Lightweight valve
JP4264284B2 (en) * 2003-04-09 2009-05-13 新日本製鐵株式会社 Sizing press mold
US7104762B2 (en) * 2004-01-06 2006-09-12 General Electric Company Reduced weight control stage for a high temperature steam turbine
US20090081073A1 (en) 2007-06-07 2009-03-26 Celso Antonio Barbosa Alloys with high corrosion resistance for engine valve applications
CN101169054A (en) * 2007-10-16 2008-04-30 韩鸿滨 Lightweight air valve
WO2010041337A1 (en) * 2008-10-10 2010-04-15 日鍛バルブ株式会社 Hollow poppet valve and its production process
CN202360166U (en) * 2011-07-29 2012-08-01 马勒技术投资(中国）有限公司 Valve provided with oil duct communicated with the external world

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE69403843T2 (en) * 1993-04-01 1998-01-29 Eaton Corp Ultralight valve for internal combustion engines
DE19746235A1 (en) * 1996-11-02 1998-05-07 Volkswagen Ag Poppet valve manufacturing method for vehicle engine
DE102005005041A1 (en) * 2005-02-03 2006-08-10 Märkisches Werk GmbH Valve for controlling the gas exchange, in particular in internal combustion engines
DE102005013088A1 (en) * 2005-03-18 2006-09-21 Man B & W Diesel Ag Gas exchange valve with corrosion protection layer
US20090020082A1 (en) * 2007-07-06 2009-01-22 Takao Suzuki Hollow valve for internal combustion engine, and internal combustion engine having the hollow valve
US20110174259A1 (en) * 2008-09-18 2011-07-21 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Method for production of valve head portion of hollow engine valve and hollow engine valve
EP2541000A1 (en) 2010-02-26 2013-01-02 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Method for producing metallic-sodium-filled engine valve
DE102010051871A1 (en) 2010-11-22 2012-05-24 Märkisches Werk GmbH Method for manufacturing valves for gas exchange, involves forming valve head and valve stem as hollow section, particularly for internal combustion engines
DE102012209187A1 (en) 2011-06-08 2012-12-13 Mahle International Gmbh Method for manufacturing metallic hollow valve of internal combustion engine, involves introducing hole into slug, and partially hollowing valve head by electrochemical removal such that cavity is filled with fluid, and forging hollow valve
DE102011077198A1 (en) 2011-06-08 2012-12-13 Mahle International Gmbh Method for producing a metal hollow valve with improved cooling

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102014225618A1 (en) * 2014-12-11 2016-06-16 Mahle International Gmbh Method for producing a hollow valve
US11247284B2 (en) 2014-12-11 2022-02-15 Mahle International Gmbh Method for producing a hollow valve
DE102016200739A1 (en) * 2016-01-20 2017-07-20 Mahle International Gmbh Metallic hollow valve for an internal combustion engine of a commercial vehicle
DE102020202739A1 (en) 2020-03-04 2021-09-09 Mahle International Gmbh Sintered bearing bushing material, plain bearings, internal combustion engines and electrical machines
DE102020202738A1 (en) 2020-03-04 2021-09-09 Mahle International Gmbh Plain bearing, method for producing a plain bearing, internal combustion engine with plain bearing and electrical machine with plain bearing
US11619258B2 (en) 2020-03-04 2023-04-04 Mahle International Gmbh Sliding bearing, method for producing a sliding bearing, internal combustion engine having a sliding bearing and electric machine having a sliding bearing
US11796000B2 (en) 2020-03-04 2023-10-24 Mahle International Gmbh Sintered bearing bush material, sliding bearing, internal combustion engine and electric motor

Also Published As

Publication number Publication date
EP2803827B1 (en) 2015-11-18
KR20140108150A (en) 2014-09-05
CN104018904B (en) 2017-10-24
EP2803827A1 (en) 2014-11-19
JP2014169696A (en) 2014-09-18
CN104018904A (en) 2014-09-03
EP2803827B2 (en) 2023-01-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2803827B1 (en) Metallic hollow valve
DE112012005045B4 (en) Prechamber device for an internal combustion engine
DE102019115844A1 (en) Cylinder head arrangement with a hybrid valve seat insert
DE102008037747A1 (en) bimetal
DE102015215803A1 (en) Method for producing at least part of a steel or aluminum piston for an internal combustion engine and steel or aluminum piston for an internal combustion engine
DE102011077198A1 (en) Method for producing a metal hollow valve with improved cooling
DE102013210900A1 (en) Gas exchange valve of an internal combustion engine
DE102007029307A1 (en) Piston for an internal combustion engine and method for its production
DE102012209187A1 (en) Method for manufacturing metallic hollow valve of internal combustion engine, involves introducing hole into slug, and partially hollowing valve head by electrochemical removal such that cavity is filled with fluid, and forging hollow valve
DE102010049904A1 (en) Cylinder head assembly for an internal combustion engine and manufacturing process
DE102012111521A1 (en) Method for producing a cylinder crankcase
DE102009025063A1 (en) Light metal piston with multiple omega combustion bowl
DE102012008690A1 (en) Piston-piston pin-arrangement for passenger car diesel engine, comprises piston made of steel material, where compression height of piston amounts to certain percentage of piston diameter
DE102017202585A1 (en) Internal combustion engine with at least one cylinder and with at least two hollow-head valves
DE102016014769A1 (en) Valve for an internal combustion engine of a motor vehicle
DE102011007140A1 (en) Valve seat ring for a gas exchange valve of internal combustion engine, has a flow-through opening defining the base body, where valve seat is formed at section of base body in area of through-flow opening,
DE102014017756A1 (en) Cylinder head for an internal combustion engine and method for manufacturing a cylinder head
EP3199770A1 (en) Metallic hollow valve for a combustion engine of a utility motor vehicle
DE102012011992A1 (en) Metallic cast component and method of making a metallic cast component
EP1760306A1 (en) Housing
DE102011115954A1 (en) Method for manufacturing crankshaft of internal combustion engine, involves forming notches on fracture-separated regions of bearing pins
DE102010052579A1 (en) Piston, useful for an internal combustion engine, comprises piston upper part and piston lower part, which are made of different materials
DE102014222416A1 (en) Piston for an internal combustion engine
DE102013016358A1 (en) Reciprocating piston-internal combustion engine for a motor vehicle, has cylinder housing with cylinder, and screw pipe for partially receiving cylinder head screw for fastening cylinder head to cylinder housing
DE102014106925A1 (en) Bearing bridge for the bearing of a camshaft

Legal Events

Date Code Title Description
R163 Identified publications notified
R005 Application deemed withdrawn due to failure to request examination