CN102817742A

CN102817742A - 发动机用三层气缸垫

Info

Publication number: CN102817742A
Application number: CN2012103222599A
Authority: CN
Inventors: 章家续; 李欢; 刘彤; 杨林强; 陈园明; 张应兵; 陈亮; 姚巍; 张建操
Original assignee: Anhui Jianghuai Automobile Group Corp
Current assignee: Anhui Jianghuai Automobile Group Corp
Priority date: 2012-09-04
Filing date: 2012-09-04
Publication date: 2012-12-12

Abstract

本发明涉及发动机的气缸垫。包括由上层金属板、支撑层金属板和下层金属板组成的三层气缸垫，上层金属板和下层金属板在缸孔圆周处设有圆弧形的缸孔密封筋，支撑层金属板的上表面和下表面在缸孔圆周处形成缸孔护圈，支撑层金属板的前后端区域分别形成前端护圈和后端护圈；可变高度的缸孔护圈，使气缸垫密封筋与缸盖、缸体的接触压力更加均匀；前后端护圈的作用在于，会抵消一部分缸盖因爆发压力产生的向上的弯曲变形，即减小了缸盖的纵向弯曲变形量，有利于提升气缸垫的密封可靠性和缸盖的弯曲疲劳寿命。

Description

发动机用三层气缸垫

技术领域

本发明属于内燃机技术领域，具体涉及一种发动机的气缸垫结构。

背景技术

气缸垫的作用是在内燃机正常运转过程中保证气、油、水的可靠密封。其工作机理是通过缸盖螺栓拧紧形成的轴向力，使缸盖压紧气缸垫。气缸垫上布置的密封筋在受到缸盖的压紧时，产生弹性变形，与缸体缸盖之间形成接触压力，从而实现对气、油、水等介质的可靠密封。在发动机工作过程中，特别是缸孔周围，为实现气缸垫可靠密封，接触压力必须达到一定数值，且接触压力在密封筋各处应均匀连续。因气缸孔内燃气压力较高，气缸孔周围的密封筋与缸体缸盖间的接触压力较大，所以其周围的密封筋弹性变形量相对较大。且受到缸内高温作用，密封筋易产生塑性变形，从而失去密封能力。为了避免这种情况，需对密封筋实行保护，即在缸孔周围的密封筋处布置一定高度的护圈，以控制、调整缸孔周围密封筋的变形量在一定的范围内。传统的护圈设计是采用翻边、铆接、焊接等，均不能实现护圈高度的可变性。

随着发动机技术水平发展，发动机爆发压力越来越高，缸内燃烧的高温高压燃气的密封问题日益严峻。纵然缸盖螺栓预紧力的提高，可以提高气缸垫密封筋与缸体缸盖的接触压力，但是无法保证缸孔周围接触压力的连续均匀。同时爆发压力的提高，缸盖的纵向变形量也会随之加大。缸盖的变形不仅会影响其本身的可靠性，更重要的是会造成对于气缸垫的压紧不实，从而引起密封失效。

发明内容

为了适应越来越苛刻的密封要求，本发明的目的是提供一种缸孔护圈高度可变的带前端护圈和后端护圈的发动机用三层气缸垫；以保证在气缸垫层数较少的情况下，气缸孔周围的密封筋与缸体缸盖的接触压力均匀连续，以及减小发动机工作过程中的缸盖弯曲变形量。

发动机用三层气缸垫，包括由上层金属板、支撑层金属板和下层金属板组成的三层气缸垫，上层金属板、支撑层金属板和下层金属板通过铆接固定在一起，所述三层气缸垫上开设有两个以上的气缸孔、油孔、水孔、油气通孔和螺栓孔，每个气缸孔圆周处相对应的上层金属板上和下层金属板上分别设有圆弧形的缸孔密封筋，每个气缸孔圆周处的缸孔密封筋的内侧相对应的支撑层金属板上分别设有缸孔护圈，气缸垫的前端和后端相对应的支撑层金属板上分别设有前端护圈和后端护圈；其特征在于：

上层金属板上的缸孔密封筋的底部和上层金属板下表面之间的间距，或下层金属板上的缸孔密封筋的顶部和下层金属板上表面之间的间距为缸孔密封筋的高度，均为H1；

每个缸孔密封筋的内侧相对应的支撑层金属板的上表面和下表面上分别设有上凸环和下凸环，所述上凸环和下凸环上分别均匀布置两圈以上的凹槽，上凸环和上凸环上的凹槽形成上表面的缸孔护圈，下凸环和下凸环上的凹槽形成下表面的缸孔护圈。上凸环的顶面与支撑层金属板的上表面之间的间距或下凸环的底面与支撑层金属板的下表面之间的间距为缸孔护圈的高度，缸孔护圈高度为H2；

缸孔护圈在缸孔的不同周向位置的高度数值可以变化；

所述支撑层金属板的前端的上表面上和下表面上分别设有前外凸环，后端的上表面上和下表面上分别设有后外凸环，所述前外凸环和后外凸环上分别均匀布置两圈以上的凹槽，前外凸环和前外凸环上的凹槽分别形成前端的上表面护圈和下表面护圈，且两者高度相同，并统称为前端护圈；后外凸环和后外凸环上的凹槽分别形成后端的上表面护圈和下表面护圈，且两者高度相同，并统称为后端护圈；所述前端护圈和后端护圈的高度均为H3。

当然，根据具体情况，前端护圈和后端护圈的高度也可以不同；

缸孔护圈在缸孔的不同周向位置的高度数值变化范围是0.7×H2～1.3×H2，其中H2为0.09mm；且缸孔护圈的最大高度小于缸孔圆周处的圆弧形密封筋高度H1，即（1.3×H2）＜H1；

前端护圈和后端护圈的高度H3小于缸孔护圈的最小高度，即H3＜（0.7×H2）。

本发明的缸孔周围形成的缸孔护圈，可以通过模具的结构调整，实现在缸孔周围不同的周向位置，具有不同的高度。但要保证护圈高度小于缸孔密封筋的高度。缸孔护圈具体高度的变化，可以根据缸盖、缸体与气缸垫密封筋的接触情况而定。比如在缸盖、缸体与气缸垫密封筋的接触不良的区域，通过调整缸孔周围护圈的高度，以加强局部区域气缸垫密封筋与缸盖、缸体的接触压力。而在缸盖、缸体与气缸垫密封筋的接触压力较强的区域，通过调整缸孔周围护圈的高度，以弱化局部区域气缸垫密封筋与缸盖、缸体的接触压力。这样可变高度的缸孔护圈高度，有效地均匀了气缸垫密封筋与缸盖、缸体的接触压力。而冲压成型，从工艺上实现了缸孔护圈高度的可变性。另外，冲压成型的护圈，具有生产效率高、生产尺寸一致性好等优点。

本发明气缸垫的前端护圈和后端护圈，在装配状态下，缸盖会在前后端的护圈处产生压缩预变形，而这个预变形是弹性变形。

当发动机工作时，缸内的爆发压力使缸盖产生向上的弯曲变形。如果缸盖产生的向上的变形量过大，一方面会使缸盖疲劳失效，另一方面将不能有效的压紧气缸垫，从而引起气缸垫的密封失效。如果在气缸垫的前后端布置护圈，缸盖在装配状态下前后端产生的预变形，会抵消一部分缸盖因爆发压力产生的向上的弯曲变形，即减小了缸盖的纵向弯曲变形量。

附图说明

图1为气缸垫俯视示意图。

图2为图1的A-A剖视图。

图3为图2中X处局部放大图。

图4为图2中Y处局部放大图。

图5为图1的D-D剖视图。

上图中序号：上层金属板1、支撑层金属板2、下层金属板3、缸孔密封筋4、水孔密封筋5、缸孔护圈6、上表面缸孔护圈61、下表面缸孔护圈62、前端护圈7、前端上表面护圈71、前端下表面护圈72、后端护圈8、后端上表面护圈81、后端下表面护圈82、前端护圈区域9、后端护圈区域10。

具体实施方式

下面结合附图，通过实施例对本发明作进一步地说明。

实施例

参见图1和图2，发动机的气缸垫是由上层金属板1、支撑层金属板2和下层金属板3组成的三层气缸垫，上层金属板1、支撑层金属板2和下层金属板3通过铆接固定在一起。三层气缸垫上开设有两个以上的气缸孔、油孔、水孔、油气通孔和螺栓孔，每个气缸孔圆周处的相对应的上层金属板上和下层金属板上分别设有圆弧形的缸孔密封筋4、水孔密封筋5。上层金属板上的缸孔密封筋圆弧底部和上层金属板下表面之间的间距或下层金属板上的缸孔密封筋圆弧顶部和下层金属板上表面之间的间距为缸孔密封筋高度，均为H1。每个气缸孔圆周处支撑层金属板2的上表面和下表面上分别设有上凸环和下凸环，上下凸环位于缸孔密封筋4的内侧，见图2。上凸环和下凸环上分别均匀布置两圈以上的凹槽，形成缸孔护圈6，具体地说是上凸环和其上的凹槽形成上表面缸孔护圈61，下凸环和其上的凹槽形成下表面缸孔护圈62，支撑层金属板2上的上表面缸孔护圈61和支撑层金属板2上的下表面缸孔护圈62在缸孔的同一周向位置，高度相同。上表面缸孔护圈61和下表面缸孔护圈62的基本高度均为H2，见图3。

缸孔护圈6在缸孔的不同周向位置，高度数值可以变化，变化范围是0.7×H2～1.3×H2，其中H2为0.09mm。且缸孔护圈6的最大高度小于缸孔圆周处的缸孔密封筋4高度H1，即（1.3×H2）＜H1。

支撑层金属板2的前端的上表面上和下表面上分别设有前外凸环，后端的上表面上和下表面上分别设有后外凸环，所述前外凸环和后外凸环上分别均匀布置两圈以上的凹槽。前外凸环和其上的凹槽形成前端护圈7，后外凸环和其上的凹槽形成后端护圈8，具体的说是支撑层金属板2上的前端的上表面凸环和其上的凹槽形成前端上表面护圈71，支撑层金属板2上的前端的下表面凸环和其上的凹槽形成前端下表面护圈72，支撑层金属板2上的后端的上表面凸环和其上的凹槽形成后端上表面护圈81，支撑层金属板2上的后端的下表面凸环和其上的凹槽形成后端下表面护圈82，前端上表面护圈71的高度、前端下表面护圈72的高度、后端上表面护圈81的高度和后端下表面护圈82的高度均为H3，见图4、图5。

前端护圈7和后端护圈8的高度H3小于缸孔护圈6的最小高度，即H3＜(0.7×H2)。

缸孔密封筋4、水孔密封筋5、缸孔护圈6、前端护圈7、后端护圈8均通过冲压工艺成型。

以下具体说明缸孔护圈在缸孔周围不同的位置具有不同的高度。

如图1所示，在缸孔的B-B剖断处与C-C剖断处。B-B剖断处的缸孔护圈6的高度为护圈高度数值的上限，即1.3×H2。C-C剖断处的缸孔护圈6的高度为护圈高度数值的下限，即0.7×H2。当然，在此缸孔的其它局部位置或其它缸孔的某些局部位置，缸孔护圈6的高度可以不同于其基本高度H2，为高度数值的上限或者下限，也可以介于上下限之间，即0.7×H2～1.3×H2,其中H2为0.09㎜。且缸孔护圈的最大高度小于缸孔圆周处的圆弧形密封筋高度H1，即（1.3×H2）＜H1；前端护圈和后端护圈的高度H3小于缸孔护圈的最小高度，即H3＜(0.7×H2)。

Claims

1.发动机用三层气缸垫，包括由上层金属板、支撑层金属板和下层金属板组成的三层气缸垫，上层金属板、支撑层金属板和下层金属板通过铆接固定在一起，所述三层气缸垫上开设有两个以上的气缸孔、油孔、水孔、油气通孔和螺栓孔，每个气缸孔圆周处相对应的上层金属板上和下层金属板上分别设有圆弧形的缸孔密封筋，每个气缸孔圆周处的缸孔密封筋的内侧相对应的支撑层金属板上分别设有缸孔护圈，气缸垫的前端和后端相对应的支撑层金属板上分别设有前端护圈和后端护圈；其特征在于：

每个缸孔密封筋的内侧相对应的支撑层金属板的上表面和下表面上分别设有上凸环和下凸环，所述上凸环和下凸环上分别均匀布置两圈以上的凹槽，上凸环和上凸环上的凹槽形成上表面的缸孔护圈，下凸环和下凸环上的凹槽形成下表面的缸孔护圈；

上凸环的顶面与支撑层金属板的上表面之间的间距或下凸环的底面与支撑层金属板的下表面之间的间距为缸孔护圈的高度，缸孔护圈高度为H2；

缸孔护圈在缸孔的不同周向位置的高度数值可以变化；

所述支撑层金属板的前端的上表面上和下表面上分别设有前外凸环，后端的上表面上和下表面上分别设有后外凸环，所述前外凸环和后外凸环上分别均匀布置两圈以上的凹槽，前外凸环和前外凸环上的凹槽分别形成前端的上表面护圈和下表面护圈，且两者高度相同，并统称为前端护圈；后外凸环和后外凸环上的凹槽分别形成后端的上表面护圈和下表面护圈，且两者高度相同，并统称为后端护圈；所述前端护圈和后端护圈的高度均为H3；

当然，前端护圈和后端护圈的高度也可以不同。

2.根据权利要求1所述的发动机用三层气缸垫，其特征在于：缸孔护圈在缸孔的不同周向位置的高度数值变化范围是0.7×H2～1.3×H2，其中H2为0.09mm；且缸孔护圈的最大高度小于缸孔圆周处的圆弧形密封筋高度H1，即1.3×H2＜H1。

3.根据权利要求1所述的发动机用三层气缸垫，其特征在于：前端护圈和后端护圈的高度H3小于缸孔护圈的最小高度，即H3＜0.7×H2。