专利名称：内燃机进气阀及其制作方法
技术领域：
本发明涉及一种内燃机的铝或铝合金进气阀及其制作方法。
内燃机的进气阀一般由耐高温的马氏体钢制成，最近，热负荷相对较低的进气阀由铝合金制成。
马氏体钢进气阀耐高温，但其缺点是惯性质量较高。
同时，在较低热负荷的情况下，对于铝合金进气阀而言，气阀操纵机构的惯性质量减小了，因而提高了内燃机的性能，改善了功率输出或燃油的消耗。
然而铝合金进气阀有一个问题，就是气阀头的背部应力集中的地方强度较低，因而有可能产生疲劳断裂，如果气阀头的背部加厚，强度增加了，却不能减轻气阀本身的重量。而且，气阀头周围的进气通道的面积减小了，因而也增加了进气阻力。
鉴于上述缺陷，本发明的一个目的在于提供一种内燃机的进气阀，提高气阀头的背部应力集中部分的强度而不增加其厚度。
本发明的另一个目的在于提供一种制作这种气阀的方法。
按照本发明一方面内容，提供一种由铝或铝合金制成的内燃机气阀，它包括一气阀杆，气阀杆的一个端部有一个气阀头，气阀头具有应力集中的背部，在所述的背部有一层由所述进气阀材料和在其外周表面部分上的强化材料组成的合金层。
由于在不增加厚度的情况下提高了气阀背部的强度，因而能够在减轻气阀重量的同时提高内燃机的性能。
按照本发明另一方面内容，提供了一种制作内燃机进气阀的方法。其步骤包括将粉末强化材料置于铝或铝合金进气阀气阀头背部的表层，然后通过高能加热的装置将粉末强化材料熔化，形成一个由粉末强化材料和气阀本身材料的合金层。
所述合金层很容易贴附在气阀头背部的表层，以便在不增加气阀重量的情况下提高气阀背部的强度。
从下面对附图所示的实施例的具体描述中，本发明的目的和优点将会更加明显。
图1是带有本发明进气阀进气道的进气阀操纵机构的中心垂直剖面主视图；图2是一个放大的进气阀局部剖视图；下面结合附图对本发明作具体阐述图1描述了一种多缸汽油机进气道的气阀操纵机构，图2是用于气阀操纵机构中的本发明进气阀气阀头局部剖视图。
进气阀1由铝合金例如铝硅合金、铝硅碳合金制成，并且气阀杆1a的下端有一气阀头1b。下表面面对燃烧室的气阀头1b有一背部2，背部2的形状和惯用的耐高温的进气阀相同。在气阀头1b的外周有一锥形阀面3。
如图2所示，在背部2的外周表面2a形成合金层，该合金层从气阀杆1a的下端延伸到进气阀1的锥形阀面3。合金层由进气阀1本身的的材料和强化材料组成。包括由Ti，Cr，Ni，Cu，Mo，Mn，Fe和Ta中的一种元素组成，也可由两种或两种以上的元素混合组成。强化材料可以是Ti，Cr或Ni。
合金层是按下列方法制成的。在背部2的表层放上由上述强化材料组成的粉末材料，然后由激光12加热该背部2的表层，将铝合金的基体再次熔化，之后将强化材料部分熔化，或者用激光12直接将强化材料熔化，然后，再将基体的表面层熔化，从而形成一个包含基体金属和强化材料的合金层。为加热背部2，可以采用电子束或等离子电弧作为高能加热装置。包含基体和强化材料的金属间化合物形成合金层。于是外周面2a被硬化以增加机械强度。合金层可以延伸到锥形阀面3。
在其背部2得到强化的进气阀1中，气阀杆1a滑动插入气缸盖4的气阀导管5中。在进气口6的下端，进气阀1的锥形阀面3配合在气阀座7的座部7a上，且经常是关闭的。一个气阀弹簧座8通过进气阀1的气阀杆1a上端的一对锁片(未示出)固定。在气阀弹簧座8和气缸盖4上表面之间设置一气阀弹簧9，使气阀1通常受到向上的偏压力。
连接在摇臂10端部的调整镙钉11压在进气阀1的上端，摇臂10通过一个凸轮(未示出)垂直驱动，以使进气阀1开启和关闭。
进气阀阀头1b的底面由因发动机运转在燃烧室中产生的热量而加热，背部由吸入的空气冷却，于是热应力就集中在背部2。一个只由铝合金作基体制成的气阀头没有足够的强度承受这样的热应力，于是有可能会产生疲劳断裂。在本发明所述的进气阀中，应力集中的气阀背部2的表层2a得到强化，因而避免了气阀头3a的这种断裂，于是就形成了一个坚固的铝合金进气阀1。
前面所述仅仅涉及本发明的实施例。在不脱离各权利要求的范围的情况下，本领域普通技术人员可以作出各种改变和改型。
权利要求
1.一种内燃机进气阀，由铝或铝合金制成，它包括一气阀杆，以及在气阀杆的端部的一个气阀头，气阀头有一应力集中的背部，在所述的背部的外周表面有一合金层，此合金层由所述气阀的材料和强化材料组成。
2.如权利要求1所述的进气阀，其中，强化材料由Ti，Cr，Ni，Mo，Mn，Fe和Ta中的一种材料组成，也可由两种或两种以上的材料混合组成。
3.如权利要求1所述的进气阀，其中，强化材料是Ti，Cr或Ni。
4.一种制作内燃机中进气阀的方法，其步骤包括将粉末强化材料置于铝或铝合金进气阀头的背部的表层，然后通过高能加热的方法将粉末强化材料熔化，形成一个由粉末强化材料和气阀本身材料组成的合金层。
5.如权利要求4所述的方法，其中，强化材料由Ti，Cr，Ni，Mo，Mn，Fe和Ta中一种材料组成，也可由两种或两种以上的材料混合组成。
6.如权利要求4所述的方法，其中，强化材料是Ti，Cr或Ni。
7.如权利要求4所述的方法，其中，高能加热装置包括激光，电子束或等离子电弧。
8.如权利要求4所述的方法，其中，高能加热装置包括激光。
全文摘要
一种用于使内燃机气阀操纵机构减轻的铝或铝合金进气阀。此进气阀包括气阀杆和气阀杆端部的气阀头。应力集中产生在气阀头的背部,因而可能导致气阀的疲劳断裂。本发明在气阀头背部形成有由气阀本身材料和强化材料如Ti,Cr和Ni组成的合金层。
文档编号F01L3/04GK1193071SQ9810627
公开日1998年9月16日 申请日期1998年3月11日 优先权日1997年3月11日
发明者海野信一, 浅沼宏昭 申请人:富士乌兹克斯株式会社