CN107842441B - 发动机气缸垫及汽车发动机 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种发动机气缸垫及汽车发动机，涉及发动机的技术领域。发动机气缸垫包括缸垫本体，缸垫本体包括上层垫片、中间层垫片和下层垫片，且三层垫片铆接在一起；缸垫本体上设置有燃烧室孔，燃烧室孔周围设置有第一密封结构，且第一密封结构位于上层垫片与中间垫片之间；上层垫片及下层垫片在燃烧室孔的周围处分别设置有全凸筋，且上层垫片的全凸筋、下层垫片的全凸筋和第一密封结构沿缸垫本体的厚度方向重叠形成第二密封结构；上层垫片和下层垫片的全凸筋上，以及上层垫片和下层垫片的外表面均涂有氟橡胶涂层；汽车发动机包括发动机气缸垫；该发动机气缸垫及汽车发动机，以缓解现有技术中的气缸垫密封效果不好的问题。

Description

发动机气缸垫及汽车发动机

技术领域

本发明涉及发动机的技术领域，尤其是涉及一种发动机气缸垫及汽车发动机。

背景技术

随着现代发动机爆发压力的不断提高，金属气缸垫的应用已成为必然趋势。气缸垫是安装在缸体与缸盖之间的多功能垫片，其主要作用有三点：第一、连接缸体和缸盖，传递力矩；第二、调整压缩间隙；第三、密封高温高压燃气、冷却液及润滑油。由于气缸垫功能复杂，且工作条件恶劣，往往需要气缸垫具有极高的机械强度和抗疲劳强度，较强的耐蚀耐高温性能，较高的回弹性能以及长期保持密封的能力。总而言之，气缸垫是实现发动机高性能、高可靠性的重要零部件之一。

气缸垫三大功能的实现往往取决于气缸垫的结构设计，而最优的气缸垫设计则能够保证发动机工作的耐久性和可靠性。为了适应窄的缸间鼻梁区、最小化缸孔变形及降低垫片厚度，在现代发动机中金属缸垫的使用迅猛发展，使得多层金属板组装在一起的气缸垫得到了较为广泛的使用。

基于以上问题，提出一种具有良好密封性的气缸垫显得尤为重要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种发动机气缸垫及汽车发动机，以缓解现有技术中的气缸垫密封效果不好的问题。

为了解决上述技术问题，本发明采取的技术手段为：

本发明提供的一种发动机气缸垫包括缸垫本体，所述缸垫本体包括上层垫片、中间层垫片和下层垫片，且三层垫片铆接在一起；

所述缸垫本体上设置有燃烧室孔，所述燃烧室孔周围设置有第一密封结构，且所述第一密封结构位于所述上层垫片与所述中间垫片之间；

所述上层垫片及所述下层垫片在所述燃烧室孔的周围处分别设置有全凸筋，且所述上层垫片的全凸筋、所述下层垫片的全凸筋和所述第一密封结构沿所述缸垫本体的厚度方向重叠形成第二密封结构；

所述上层垫片和所述下层垫片的全凸筋上，以及所述上层垫片和所述下层垫片的外表面均涂有氟橡胶涂层。

作为一种进一步的技术方案，所述缸垫本体上设置有油孔、螺栓孔和冷却液孔；

所述上层垫片及所述下层垫片在所述油孔、所述螺栓孔及所述冷却液孔的边缘处分别设置有油孔密封筋、螺栓孔密封筋和冷却液孔密封筋。

作为一种进一步的技术方案，所述油孔密封筋、所述螺栓孔密封筋及所述冷却液孔密封筋均采用形状相同、方向相反的半凸筋。

作为一种进一步的技术方案，所述冷却液孔包括进气侧水孔和排气侧水孔；

所述进气侧水孔均采用圆孔结构，且靠近前三个燃烧室孔处分别开设一个圆孔结构，靠近第四个燃烧室孔处开设两个圆孔结构；相邻两个燃烧室孔之间开设一个圆孔结构；

靠近前三个燃烧室孔处的排气侧分别开设腰形水孔结构，靠近第四个燃烧室孔处的排气侧开设圆孔结构。

作为一种进一步的技术方案，所述进气侧水孔中，靠近第一个燃烧室孔处的圆孔结构直径为6mm；

靠近第二个燃烧室孔、第三个燃烧室孔和第四个燃烧室孔处的圆孔结构直径为4mm；

相邻两个燃烧室孔之间的圆孔结构直径为4.2mm。

作为一种进一步的技术方案，所述排气侧水孔中的圆孔结构直径为3mm；所述排气侧水孔中的腰形水孔结构的宽度为6mm，且前三个腰形水孔结构的中心距依次为14mm、12mm和6mm。

作为一种进一步的技术方案，所述缸垫本体上靠近进气侧前端的位置处设置有防翘曲密封筋，所述防翘曲密封筋采用两个形状相同、方向相反的半凸筋组成。

作为一种进一步的技术方案，所述缸垫本体上缸间鼻梁区的宽度为5.4mm。

作为一种进一步的技术方案，所述上层垫片、所述下层垫片及所述中间垫片均采用不锈钢材质。

本发明提供的一种汽车发动机包括所述的发动机气缸垫。

与现有技术相比，本发明提供的一种发动机气缸垫及汽车发动机具有的技术优势为：

本发明提供的一种发动机气缸垫包括缸垫本体，其中，该缸垫本体由三层结构组成，包括上层垫片、中间垫片和下层垫片，而三层垫片通过多个铆钉进行铆接，从而共同形成缸垫本体；在缸垫本体的中部设置有多个燃烧室孔，与发动机上的各个燃烧室相对应，而在各个燃烧室孔的周围设置一圈第一密封结构，具体为，第一密封结构通过焊接方式固定在中间层垫片上，并位于上层垫片与中间层垫片之间，使用时，通过螺栓将气缸盖、缸垫本体和气缸体紧固在一起，使得缸垫本体受到挤压后上层垫片、第一密封结构、中间层垫片以及下层垫片紧紧贴合在一起，从而能够起到第一层密封作用。

进一步的，在上层垫片和下层垫片相对应的位置处分别设置全凸筋，该全凸筋同样位于各个燃烧室孔的周围，且上层垫片上的全凸筋与下层垫片上的全凸筋均朝向中间层垫片凸起，由此，上层垫片上全凸筋的凸起与第一密封结构相接触，下层垫片上全凸筋的凸起与中间层垫片相接触，即从上到下依次为上层垫片的全凸筋、第一密封结构、中间层垫片、下层垫片的全凸筋，并共同形成第二密封结构；当缸垫本体紧固在气缸盖与气缸体之间时，上层垫片的全凸筋和下层垫片的全凸筋分别从两侧压紧第一密封结构和中间层垫片，因而起到了第二道密封作用。

为提高密封效果，在上层垫片的全凸筋上、下层垫片的全凸筋上、上层垫片及下层垫片的表面涂覆氟橡胶涂层，以实现微观密封。

本发明中采用多层结构铆接形成缸垫本体的方式，并且，通过第一道密封结构和第二道密封结构的共同作用，保证了燃烧室周围良好的燃气密封效果，同时，在很大的爆发压力下，全凸筋能够平衡缸体与缸盖之间的动态密封间隙变化，同时，第一密封结构除了起到第一道密封作用外，还能够对全凸筋起到载荷限制器的作用。

本发明提供的一种汽车发动机包括上述发动机气缸垫，由此，该汽车发动机所达到的技术效果及优势包括上述发动机气缸垫所达到的技术效果及优势，此处不再进行赘述。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种发动机气缸垫的结构示意图；

图2为图1中沿A－A剖面示意图；

图3为图1中沿B－B剖面示意图；

图4为图1中沿C－C剖面示意图；

图5为图1中沿D－D剖面示意图；

图6为图1中沿E－E剖面示意图；

图7为图1中沿F－F剖面示意图。

图标：1－燃烧室孔；2－进气侧水孔；3－排气侧水孔；4－进气回油孔；5－排气回油孔；6－螺栓孔；7－铆接孔；8－全凸筋；9－半凸筋；100－上层垫片；200－中间层垫片；300－下层垫片；400－第一密封结构。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面通过具体的实施例子并结合附图对本发明做进一步的详细描述。

具体结构如图1－图7所示。图1为本发明实施例提供的一种发动机气缸垫的结构示意图；图2为图1中沿A－A剖面示意图；图3为图1中沿B－B剖面示意图；图4为图1中沿C－C剖面示意图；图5为图1中沿D－D剖面示意图；图6为图1中沿E－E剖面示意图；图7为图1中沿F－F剖面示意图。

如图1－3所示，本实施例提供的一种发动机气缸垫包括缸垫本体，其中，该缸垫本体由三层结构组成，包括上层垫片100、中间垫片和下层垫片300，而三层垫片通过多个铆钉进行铆接，从而共同形成缸垫本体；在缸垫本体的中部设置有多个燃烧室孔1，与发动机上的各个燃烧室相对应，而在各个燃烧室孔1的周围设置一圈第一密封结构400，具体为，第一密封结构400通过焊接方式固定在中间层垫片200上，并位于上层垫片100与中间层垫片200之间，使用时，通过螺栓将气缸盖、缸垫本体和气缸体紧固在一起，使得缸垫本体受到挤压后上层垫片100、第一密封结构400、中间层垫片200以及下层垫片300紧紧贴合在一起，从而能够起到第一层密封作用。

进一步的，在上层垫片100和下层垫片300相对应的位置处分别设置全凸筋8，该全凸筋8同样位于各个燃烧室孔1的周围，且上层垫片100上的全凸筋8与下层垫片300上的全凸筋8均朝向中间层垫片200凸起，由此，上层垫片100上全凸筋8的凸起与第一密封结构400相接触，下层垫片300上全凸筋8的凸起与中间层垫片200相接触，即从上到下依次为上层垫片100的全凸筋8、第一密封结构400、中间层垫片200、下层垫片300的全凸筋8，并共同形成第二密封结构；当缸垫本体紧固在气缸盖与气缸体之间时，上层垫片100的全凸筋8和下层垫片300的全凸筋8分别从两侧压紧第一密封结构400和中间层垫片200，因而起到了第二道密封作用。

为提高密封效果，在上层垫片100的全凸筋8上、下层垫片300的全凸筋8上、上层垫片100及下层垫片300的表面涂覆氟橡胶涂层，以实现微观密封。

需要说明的是，燃烧室孔1周围的全凸筋8设计满足燃气密封面压压力值≥5倍的爆压；通过第一密封结构400和全凸筋8的共同作用，以实现缸口燃气密封效果；一般来说，第一密封结构400因螺栓预紧而承受60％－80％的应力。

本发明中采用多层结构铆接形成缸垫本体的方式，并且，通过第一道密封结构和第二道密封结构的共同作用，保证了燃烧室周围良好的燃气密封效果，同时，在很大的爆发压力下，全凸筋8能够平衡缸体与缸盖之间的动态密封间隙变化，同时，第一密封结构400除了起到第一道密封作用外，还能够对全凸筋8起到载荷限制器的作用。

本实施例的可选技术方案中，缸垫本体上还设置有油孔、螺栓孔6和冷却液孔，这些孔均设置在燃烧室孔1的周围，以便于与缸体和缸盖上相应的孔相对应；而为了提高各个孔处的密封效果，分别在各孔处设置密封筋，具体的，在油孔边缘处设置油孔密封筋，包括进气回油孔4密封筋和排气回油孔5密封筋，如图4所示，在上层垫片100和下层垫片300上靠近进气回油孔4和排气回油孔5边缘处设置半凸筋9，该半凸筋9的具体结构采用倾斜式结构，且上层垫片100与下层垫片300分别向着相互背离的方向延伸；类似的，如图7所示，螺栓孔6边缘处的螺栓孔6密封筋同样采用半凸筋9；同样的，冷却液孔边缘处的冷却液孔密封筋也采用半凸筋9。通过在油孔、螺栓孔6和冷却液孔边缘处设置油孔密封筋、螺栓孔6密封筋和冷却液孔密封筋，且各个密封筋均采用半凸筋9，从而能够对燃烧室孔1周围区域进行良好的密封，以便于有效缓解燃烧室孔1周围区域出现泄漏问题。图6为上油孔处的剖视图。需要说明的是，半凸筋9设计满足密封面面压≥25MPa，以实现冷却液、机油的密封。

本实施例的可选技术方案中，为了对发动机起到良好的冷却降温效果，在缸体、缸盖以及缸垫本体上均设置多个冷却液孔，包括进气侧水孔2和排气侧水孔32，且这些冷却液孔均分布在燃烧室孔1的周围，该发动机从前到后设置四缸，相应的，缸垫本体上设置四个燃烧室孔1，具体情况为：从发动机前端到后端依次定义为第一个燃烧室孔1、第二个燃烧室孔1、第三个燃烧室孔1和第四个燃烧室孔1，而在第一个燃烧室孔1周围的进气侧处开设一个圆孔结构，该圆孔结构的直径为6mm；在第二个燃烧室孔1和第三个燃烧室孔1周围的进气侧处同样开设圆孔结构，该圆孔结构的直径为4mm；在第四个燃烧室孔1周围的进气侧处并排开设两个圆孔结构，该两个圆孔结构的直径为4mm；并且，在第一个燃烧室孔1与第二个燃烧室孔1之间、第二个燃烧室孔1与第三个燃烧室孔1之间、以及第三个燃烧室孔1与第四个燃烧室孔1之间分别设置一个圆孔结构，该三个圆孔结构的直径为4.2mm；通过上述各个进气侧水孔2的设置，有效实现了发动机各缸冷却所需要的冷却液的流量。

进一步的，在各个燃烧室孔1周围的排气侧同样设置多个冷却液孔，具体为，在第一个燃烧室孔1、第二个燃烧室孔1和第三个燃烧室孔1周围的排气侧处分别开设一个腰形水孔结构，且在第四个燃烧室孔1周围的排气侧处开设一个圆孔结构，具体的，从前到后的三个腰形水孔结构宽度方向的尺寸均为6mm，而三个腰形水孔结构的中心距依次为14mm、12mm和6mm；通过上述各个排气侧水孔32的设置，有效实现了发动机各缸冷却所需要的冷却液的流量。需要说明的是，本实施例中，发动机前端是指自由端，后端是指飞轮端。

由于发动机爆发压力很高，容易使缸盖出现翘曲、偏载等现象，并对缸垫本体产生严重影响，降低气缸垫的使用寿命，由此，本实施例中在缸垫本体上靠近进气侧前端的位置处设置了防翘曲密封筋，具体为的如图5所示，在上层垫片100上设置一组半凸筋9，下层垫片300上设置另一组半凸筋9，两组半凸筋9均采用倾斜式结构，且上层垫片100与下层垫片300上的半凸筋9分别向着相背离的方向延伸。在缸垫本体上增加防翘曲密封筋，结构简单，并能够有效防止缸盖出现翘曲、偏载等现象。

由于缸盖上相邻两缸之间的距离为7mm，为满足安装和密封效果，本实施例中缸垫本体上缸间鼻梁区的宽度为5.4mm，即相邻两个燃烧室孔1之间的距离为5.4mm，满足并适应窄的缸盖鼻梁区要求。

本实施例的可选技术方案中，三层垫片均采用不锈钢材质，且对应位置分别设置有铆接孔7，然后通过铆钉进行铆接，使得该缸垫本体的结构简单，工艺实施方便，且满足轻量化设计的要求。

需要说明的是，为了提高密封性，在各个密封筋上通过绢印工艺，涂覆氟橡胶，涂层稳定，不易脱落，以便于实现气缸垫的微观密封。

本实施例提供的一种汽车发动机包括上述发动机气缸垫，由此，该汽车发动机所达到的技术效果及优势包括上述发动机气缸垫所达到的技术效果及优势，此处不再进行赘述。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (8)

1.一种发动机气缸垫，包括缸垫本体，其特征在于，所述缸垫本体包括上层垫片、中间层垫片和下层垫片，且三层垫片铆接在一起；

所述缸垫本体上设置有燃烧室孔，所述燃烧室孔周围设置有第一密封结构，且所述第一密封结构位于所述上层垫片与所述中间层垫片之间，所述第一密封结构承受60%-80%的应力；

所述上层垫片及所述下层垫片在所述燃烧室孔的周围处分别设置有全凸筋，所述上层垫片上的全凸筋与所述第一密封结构接触，所述下层垫片上的全凸筋与所述中间层垫片接触，所述上层垫片上的全凸筋、所述第一密封结构，所述中间层垫片以及所述下层垫片上的全凸筋沿所述缸垫本体的厚度方向重叠形成第二密封结构；

所述上层垫片和所述下层垫片的全凸筋上，以及所述上层垫片和所述下层垫片的外表面均涂有氟橡胶涂层；

所述缸垫本体上设置有冷却液孔，所述上层垫片及所述下层垫片在所述冷却液孔的边缘处分别设置有冷却液孔密封筋；

所述冷却液孔包括进气侧水孔和排气侧水孔，所述进气侧水孔均采用圆孔结构，靠近前三个燃烧室孔处的排气侧分别开设腰形水孔结构；靠近前三个燃烧室孔处分别开设一个圆孔结构，靠近第四个燃烧室孔处开设两个圆孔结构；相邻两个燃烧室孔之间开设一个圆孔结构；靠近第四个燃烧室孔处的排气侧开设圆孔结构；所述进气侧水孔中圆孔结构的尺寸小于所述排气侧水孔中腰形水孔结构的尺寸；

所述进气侧水孔中，靠近第一个燃烧室孔处的圆孔结构直径为6mm；

靠近第二个燃烧室孔、第三个燃烧室孔和第四个燃烧室孔处的圆孔结构直径为4mm；

相邻两个燃烧室孔之间的圆孔结构直径为4.2mm

所述缸垫本体上具有呈封闭状的腔体，所述进气侧水孔和所述排气侧水孔均位于所述腔体内。

2.根据权利要求1所述的发动机气缸垫，其特征在于，所述缸垫本体上设置有油孔和螺栓孔；

所述上层垫片及所述下层垫片在所述油孔和所述螺栓孔的边缘处分别设置有油孔密封筋和螺栓孔密封筋。

3.根据权利要求2所述的发动机气缸垫，其特征在于，所述油孔密封筋、所述螺栓孔密封筋及所述冷却液孔密封筋均采用形状相同、方向相反的半凸筋。

4.根据权利要求1所述的发动机气缸垫，其特征在于，所述排气侧水孔中的圆孔结构直径为3mm；所述排气侧水孔中的腰形水孔结构的宽度为6mm，且前三个腰形水孔结构的中心距依次为14mm、12mm和6mm。

5.根据权利要求1所述的发动机气缸垫，其特征在于，所述缸垫本体上靠近进气侧前端的位置处设置有防翘曲密封筋，所述防翘曲密封筋采用两个形状相同、方向相反的半凸筋组成。

6.根据权利要求1所述的发动机气缸垫，其特征在于，所述缸垫本体上缸间鼻梁区的宽度为5.4mm。

7.根据权利要求1所述的发动机气缸垫，其特征在于，所述上层垫片、所述下层垫片及所述中间层垫片均采用不锈钢材质。

8.一种汽车发动机，其特征在于，包括权利要求1-7任一项所述的发动机气缸垫。

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