CN112682212A - 一种环状密封结构、分体式气缸盖垫片及发动机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及发动机技术领域，公开了一种环状密封结构、分体式气缸盖垫片及发动机，该环状密封结构包括弹性件和密封环，弹性件呈环形，且在外力作用下能够沿该环形的轴线方向被压缩。密封环包覆在弹性件的外部，且周面形成有开口；在外力作用下，密封环能够在其自身轴线方向产生弹性变形。该环状密封结构、分体式气缸盖垫片及发动机，改善了现有技术中，当爆压高或气缸盖刚度相对较弱时，爆压工况下，气缸盖抬升量较大，平面金属环的回弹不足以补偿气缸盖抬升的问题。

Description

一种环状密封结构、分体式气缸盖垫片及发动机

技术领域

本发明涉及发动机技术领域，特别涉及一种环状密封结构、分体式气缸盖垫片及发动机。

背景技术

现有技术中，发动机缸套与缸盖之间的燃气密封是通过装配于缸套与缸盖之间的平面金属环实现的，具体地，平面金属环在气缸盖紧固螺栓的作用下，发生轻微塑性变形和弹性压缩，从而在缸套与缸盖的结合面产生初始接触压力，实现二者之间的密封。爆压工况下，气缸盖在爆压作用下向上抬升，平面金属环依靠弹性压缩的回弹来补偿气缸盖的抬升，从而保持缸套与缸盖结合面的接触压力，防止燃烧室中的燃气泄漏；当爆压高或气缸盖刚度相对较弱时，爆压工况下，气缸盖抬升量较大，平面金属环的回弹不足以补偿气缸盖的抬升，会造成平面金属环与气缸盖分离，进而导致燃烧室中的燃气泄漏。

发明内容

本发明提供了一种环状密封结构、分体式气缸盖垫片及发动机，用于改善当爆压高或气缸盖刚度相对较弱时，爆压工况下，气缸盖抬升量较大，平面金属环的回弹不足以补偿气缸盖抬升的问题。

为达到上述目的，本发明提供以下技术方案：

一种环状密封结构，包括：

弹性件，所述弹性件呈环形，且在外力作用下能够沿所述环形的轴线方向被压缩；

包覆在所述弹性件外部的密封环，所述密封环的周面形成有开口；在外力作用下，所述密封环能够在其自身轴线方向产生弹性变形。

本发明提供的环状密封结构在呈环形的弹性件外部包覆周面设有开口的密封环，弹性件能够增加环状密封结构的整体刚度，同时，使得的环状密封结构的回弹性能更为优越。本实施例提供的环状密封结构用于发动机中气缸盖与气缸套之间的密封时，在装配工况下能够提升结合面的接触压力，在爆压工况下能够提升环状密封结构的回弹补偿能力，进而，能够更好地适应气缸盖在爆压压力下的抬升。

可选地，所述开口位于所述密封环朝向其自身轴线的一侧，且在所述密封环的轴线方向，所述开口的尺寸小于所述弹性件的尺寸。

可选地，所述弹性件为弹簧。

可选地，所述密封环为金属密封环。

可选地，所述密封环为奥氏体不锈钢密封环或高温合金密封环。

可选地，所述弹性件和所述密封环的表面均设有隔热层。

可选地，所述隔热层包括热障涂层。

本发明还提供一种分体式气缸盖垫片，包括：

包括上述技术方案中提供的任意一种环状密封结构，所述环状密封结构用于设置于发动机的气缸盖与气缸套的结合处；

垫片，用于设置于发动机的气缸盖与机体的结合处。

本发明提供的分体式气缸盖垫片包括上述环状密封结构，因而，至少能够达到上述环状密封结构所能够达到的技术效果，即，其中的环状密封结构在呈环形的弹性件外部包覆周面设有开口的密封环，弹性件能够增加环状密封结构的整体刚度，同时，使得的环状密封结构的回弹性能更为优越。环状密封结构用于发动机中气缸盖与气缸套之间的密封时，在装配工况下能够提升结合面的接触压力，在爆压工况下能够提升环状密封结构的回弹补偿能力，进而，能够更好地适应气缸盖在爆压压力下的抬升。

可选地，所述垫片包括垫片本体和多个弹性密封圈，所述垫片本体上设有机油孔和冷却液孔，所述机油孔和所述冷却液孔中均设有所述弹性密封圈；

所述弹性密封圈包覆对应的所述机油孔或所述冷却液孔的孔壁，并覆盖所述垫片本体上表面和下表面的部分区域。

本发明还提供一种发动机，包括，机体、设置于所述机体中的气缸套、盖设于所述机体及所述气缸套上的气缸盖，以及上述技术方案中提供的任意一种分体式气缸盖垫片，其中，所述气缸套的顶端设有用于安装所述环状密封结构的安装槽，所述环状密封结构安装于所述安装槽中，所述垫片设置于所述机体的顶端与所述气缸盖之间；装配工况时，所述环状密封结构和所述弹性密封圈均处于压缩状态。

本发明提供一种发动机包括上述分体式气缸盖垫片，因而，至少能够达到上述分体式气缸盖垫片所能够达到的技术效果，此处不再赘述。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种环状密封结构的示意图；

图2为图1所示的环状密封结构的分解图；

图3为本发明实施例提供的一种发动机的局部结构示意图。

图标：1-弹性件；2-密封环；3-垫片；31-垫片本体；32-弹性密封圈；10-机体；101-冷却液通道；102-机油通道；20-气缸套；201-安装槽；30-气缸盖。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。

如图1和图2所示，本实施例提供的一种环状密封结构包括弹性件1和密封环2，弹性件1呈环形，且在外力作用下能够沿该环形的轴线方向被压缩。当然，外力减小或者消失后，弹性件1能够回弹；

密封环2包覆在弹性件1的外部，且周面形成有开口；在外力作用下，密封环2能够在其自身轴线方向产生弹性变形。

本实施例提供的环状密封结构在呈环形的弹性件1外部包覆周面设有开口的密封环2，弹性件1能够增加环状密封结构的整体刚度，同时，使得的环状密封结构的回弹性能更为优越。本实施例提供的环状密封结构用于发动机中气缸盖30与气缸套20之间的密封时，在装配工况下能够提升结合面的接触压力，在爆压工况下能够提升环状密封结构的回弹补偿能力，进而，能够更好地适应气缸盖30在爆压压力下的抬升。

具体地，将本实施例提供的环状密封结构用于发动机中气缸盖30与气缸套20之间的密封时，装配工况下(即非爆压状态时)，环状密封结构被压紧于气缸套20的顶面与气缸盖30的底面之间，受力压缩变形，与气缸套20的顶面及气缸盖30的底面均紧密接触，从而形成密封带，实现燃烧室的初始密封。爆压工况下，气缸盖30在爆压压力作用下被向上抬升，与气缸套20产生一定分离，被压缩的环状密封结构因载荷减小而产生回弹，回弹能够补偿气缸盖30与气缸套20因爆压产生的分离；同时，环状密封结构与气缸盖30的底面和气缸套20的顶面均始终保持接触压力，因而能够保证燃烧室的可靠密封。

一种具体实现方式中，密封环2的开口位于其朝向自身轴线的一侧，且在密封环2的轴线方向，开口的尺寸小于弹性件1的尺寸。

密封环2的开口位于其朝向自身轴线的一侧，即环状密封结构用于发动机中气缸盖30与气缸套20的密封时，密封环2的开口朝向发动机的燃烧室，如此一来，燃烧室中高温高压的燃气能够进入密封环2(如图3中箭头所示)，使密封环2具有胀开的趋势或者被胀开，即环状密封结构具有了自紧功能，燃烧室中燃气压力越高，环状密封结构产生的密封压力越高，最终能够提升对发动机燃烧室燃气的密封可靠性。

在密封环2的轴线方向，密封环2的开口尺寸小于弹性件1的尺寸，则能够防止弹性件1从密封环2的开口中脱出，有利于环状密封结构的结构稳定性。

具体设置上述弹性件1时，上述弹性件1可以为弹簧。

具体设置上述密封环2时，上述密封环2可以为金属密封环，例如：具有优越的回弹性能的奥氏体不锈钢密封环或者高温合金密封环。

一种具体实现方式中，弹性件1和密封环2的表面均可以设有隔热层，例如：热障涂层，以有效降低环状密封结构的温度，同时弥补气缸套20、气缸盖30表面的粗糙度，起到微密封、降低与结合面摩擦的作用。

本实施例提供的一种分体式气缸盖垫片包括垫片3和上述环状密封结构，环状密封结构用于设置于发动机的气缸盖30与气缸套20的结合处，垫片3用于设置于发动机的气缸盖30与机体10的结合处。

本实施例提供的分体式气缸盖垫片设置有上述环状密封结构，因而，至少能够达到上述环状密封结构所能够达到的技术效果，即环状密封结构中，在呈环形的弹性件1外部包覆周面设有开口的密封环2，弹性件1能够增加环状密封结构的整体刚度，同时，使得的环状密封结构的回弹性能更为优越。环状密封结构用于发动机中气缸盖30与气缸套20之间的密封时，在装配工况下能够提升结合面的接触压力，在爆压工况下能够提升回弹补偿能力，进而，能够更好地适应气缸盖30在爆压压力下的抬升。

一种可选的实现方式中，垫片3包括垫片本体31和多个弹性密封圈32，垫片本体31上设有机油孔(用于与机体10上的机油通道102连通)和冷却液孔(用于与机体10上的冷却液通道101连通)，机油孔和冷却液孔中均设有弹性密封圈32，以实现与气缸盖30及机体10上的相应通道密封连通。

需要说明的是，垫片本体31上机油孔和冷却液孔的设置可以根据实际需要设置。

进一步地，弹性密封圈32包覆对应的机油孔或冷却液孔的孔壁，并覆盖垫片本体31上表面和下表面的部分区域；如此一来，弹性密封圈32位于对应的机油孔和冷却液孔中的部分能够产生的弹性变形更大，从而，能够使得机油孔和冷却液孔与气缸盖30及机体10上的相应通道之间的密封连通更为可靠。

一种可选的实现方式中，垫片本体31可以包括金属骨架，弹性密封圈32可以为橡胶圈，金属骨架中机油孔和冷却液孔的孔壁处模压橡胶圈，即垫片本体31和弹性密封圈32成形一体，以便于装配。

具体地，垫片本体31作为弹性密封圈32的支撑，可以采用铝合金材质，从而既保证密封又实现轻量化。

如图3所示，本实施例提供的一种发动机包括，机体10、设置于机体10中的气缸套20、盖设于机体10及气缸套20上的气缸盖30，以及上述分体式气缸盖垫片，其中，气缸套20的顶端设有用于安装环状密封结构的安装槽201，环状密封结构安装于安装槽201中，垫片3设置于机体10的顶端与气缸盖30之间；装配工况时，环状密封结构和弹性密封圈32均处于压缩状态。

本实施例提供的发动机中，气缸套20顶端的安装槽201中设置有上述环状密封结构，在气缸盖30上的螺栓的载荷作用下，装配工况下(即非爆压状态时)，环状密封结构被压紧于气缸套20的顶面与气缸盖30的底面之间，受力压缩变形，与气缸套20的顶面及气缸盖30的底面均紧密接触，从而形成密封带，实现燃烧室的初始密封。爆压工况下，气缸盖30在爆压压力作用下被向上抬升，与气缸套20产生一定分离。而被压缩的环状密封结构因载荷减小而产生回弹，回弹能够补偿气缸盖30与气缸套20因爆压产生的分离。同时，环状密封结构与气缸盖30的底面和气缸套20的顶面均始终保持接触压力，进而能够保证燃烧室的可靠密封。

一种具体实现方式中，如图3所示，密封环2背离开口的一侧贴合安装槽201的相应侧壁，以使安装槽201的侧壁成为密封环2的支撑。此时，燃烧室中的高温高压燃气通过安装槽201内侧的间隙进入环状密封结构，填充于密封环2的内腔。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种环状密封结构，其特征在于，包括：

弹性件，所述弹性件呈环形，且在外力作用下能够沿所述环形的轴线方向被压缩；

包覆在所述弹性件外部的密封环，所述密封环的周面形成有开口；在外力作用下，所述密封环能够在其自身轴线方向产生弹性变形。

2.根据权利要求1所述的环状密封结构，其特征在于，所述开口位于所述密封环朝向其自身轴线的一侧，且在所述密封环的轴线方向，所述开口的尺寸小于所述弹性件的尺寸。

3.根据权利要求1所述的环状密封结构，其特征在于，所述弹性件为弹簧。

4.根据权利要求1所述的环状密封结构，其特征在于，所述密封环为金属密封环。

5.根据权利要求4所述的环状密封结构，其特征在于，所述密封环为奥氏体不锈钢密封环或高温合金密封环。

6.根据权利要求1-5任一项所述的环状密封结构，其特征在于，所述弹性件和所述密封环的表面均设有隔热层。

7.根据权利要求6所述的环状密封结构，其特征在于，所述隔热层包括热障涂层。

8.一种分体式气缸盖垫片，其特征在于，包括：

权利要求1-7任一项所述的环状密封结构，所述环状密封结构用于设置于发动机的气缸盖与气缸套的结合处；

垫片，用于设置于发动机的气缸盖与机体的结合处。

9.根据权利要求8所述的分体式气缸盖垫片，其特征在于，所述垫片包括垫片本体和多个弹性密封圈，所述垫片本体上设有机油孔和冷却液孔，所述机油孔和所述冷却液孔中均设有所述弹性密封圈；

所述弹性密封圈包覆对应的所述机油孔或所述冷却液孔的孔壁，并覆盖所述垫片本体上表面和下表面的部分区域。

10.一种发动机，其特征在于，包括，机体、设置于所述机体中的气缸套、盖设于所述机体及所述气缸套上的气缸盖，以及权利要求8或权利要求9所述的分体式气缸盖垫片，其中，所述气缸套的顶端设有用于安装所述环状密封结构的安装槽，所述环状密封结构安装于所述安装槽中，所述垫片设置于所述机体的顶端与所述气缸盖之间；装配工况时，所述环状密封结构和所述弹性密封圈均处于压缩状态。

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