CN201215044Y - 缸套密封结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种缸套密封结构，在缸套的缸口(21)处设置两弹性变形层(3)和一塑性变形层(5)，所述塑性变形层(5)夹在两弹性变形层(3)中间。采用这样的结构后，密封性能更好，能应用于活动式等缸套顶面不平的机体。

Description

缸套密封结构

技术领域

本实用新型涉及一种密封结构，特别涉及一种缸套密封结构。

背景技术

气缸盖与气缸体之间设有气缸垫，以保证燃烧室的密封。气缸垫应该满足以下主要要求：1)在高温、高压燃气作用下有足够的强度，不易损坏。2)耐热和耐腐蚀，即在高温、高压燃气下或有压力的机油和冷却水的作用下不烧损、不变质。3)具有一定的弹性，能补偿接合面的不平度，以保证密封。4)拆装方便，寿命长。

对于敞开式(Open Deck)铝合金机体，缸套与机体的配合形式常见的形式有压入式、铝包容式(Cast-in)和活动式。无论是压入式缸套还是铝包容式缸套，在将缸套装配到机体后，缸套与机体为过盈配合，最后都会对带有缸套的机体顶面进行机加工，使机体上的缸套端面达到一定的平面度要求。

但对于活动式缸套，缸套和机体是间隙配合，缸套和机体都分别完成各自的机加工，然后装配在一起，不对装配总成的缸套2端面进行最后的合件加工，由于公差配合的问题，势必会造成各缸的突出量有一定量的差异，如图1所示，这将给气缸垫的密封设计要求提出了一定的挑战。

众所周知，发动机气缸的密封要求特别高，现代多点喷射自然吸气的汽油机爆发压力达到70bar以上，增压的或直喷的汽油机的爆发压力则更高。现代的气缸垫设计多采用多层金属形式的结构(MLS)。对于前面提到的压入式或铝包容式等机体合件顶面机加工的形式来说，气缸垫缸口的密封通常采用的结构如图2所示，两层凸筋层中间夹一厚度补充层，以使气缸垫的压紧厚度达到设计要求。该厚度补充层通常为单块光整的冷轧的低碳钢制成。两层凸筋层在需要密封的气缸口和水口、油口周围冲压出一定高度的凸纹。利用凸纹的弹性变形来实现密封。上述现有的缸套密封结构应用在压入式和铝包容式的气缸口上的密封等进行机体顶面最终加工工序的结构是可以达到密封要求的。

但对于采用活动式缸套的发动机，由于缸套突出量的不一致，造成宏观的不平度，如果采用图2或类似的结构，势必会造成多缸机各缸套的面压值有很大差异，缸套突出量大的，对应的面压值就高，反之，缸套突出量小的，对应的面压值就低。在一定的范围内，面压值大的，密封性能越好。因此，在发动机工作时，面压值低的位置泄露的可能性就非常高。

在申请号为200620141232.X的专利中，描述了一种汽油发动机全金属气缸垫，所述气缸垫垫体上设有气缸孔、水孔、油孔和螺栓孔，垫体是由上板和薄板二片金属板构成，在气缸孔处的薄板上设有一环形金属板形成的环形平面密封带，在气缸孔处的上板上设有一弧形的上板波纹筋并与薄板配合形成单波纹筋密封带。在气缸孔处的薄板上设有一弧形的薄板波纹筋并与上板配合形成竖置双波纹筋密封带。结合附图可以看出，该专利同样不适用于气缸顶面不平的情况。

有鉴于上述现有的缸套密封结构存在的缺陷，本发明人基于从事此类产品设计制造多年来丰富的实务经验和专业知识，并加以实际运用，以期创设出适用于气缸顶面不平的、密封性能更好的缸套密封结构。经本发明人不断研究、试验和改进，创设出本实用新型。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种密封性能更好，能应用于活动式等缸套顶面不平的机体的缸套密封结构。

为解决上述技术问题，本实用新型缸套密封结构在缸套的缸口处设置两弹性变形层和一塑性变形层，所述塑性变形层夹在两弹性变形层中间。

作为上述方案的优选方案，塑性变形层在对应缸套的缸口处设置凸起的圆环带。

作为上述方案的优选方案，所述塑性变形层由至少一对压紧厚度调节层构成，所述压紧厚度调节层在对应缸套的缸口处设置凸起的圆环带，两片压紧厚度调节层对扣，在圆环带处形成空腔。

优选的是，弹性变形层在对应缸套的缸口处设置凸纹。

优选的是，弹性变形层由至少一对对扣的凸筋层构成，凸筋层在对应缸套的缸口处设有凸纹。

优选的是，塑性变形层由低碳钢材料制成。

优选的是，弹性变形层为不锈钢材料。

采用这样的结构后，缸套密封结构能适用于活动式缸套，即缸套装入机体后顶面不平的缸套的密封，该缸套密封结构能弥补缸套不平引起的误差，从而起到良好的密封效果。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

图1是活动式缸套装配到机体后顶面不平示意图。

图2是现有的MLS气缸垫常用缸口密封结构。

图3是本实用新型的俯视图。

图4是图3中A-A向视图。

图5是本实用新型气缸垫初次装配压紧后的状态图。

附图标记如下：

1、机体                  2、缸套

3、弹性变形层            4、厚度补充层

5、塑性变形层            6、气缸盖

21、缸口                 31、32、凸筋层

53、空腔                 51、52、压紧厚度调节层

具体实施方式

根据本实用新型缸套密封结构包括如下结构，下文中参照附图将对此进行详细描述。

图2所示为现有技术中的气缸垫常用缸口21密封结构形式。该缸套密封结构包括两个凸筋层31、32，两凸筋层31、32之间夹一厚度补充层4。该凸筋层31、32在对应缸套的缸口21处设置凸纹，凸筋层31、32截面呈单波纹型，材料采用不锈钢板。该厚度补充层4通常为平板形的冷轧钢板，以使气缸垫压紧厚度达到设计要求。

但现有的气缸垫密封结构不适用于多缸机的各个气缸顶面不平的情况。如图1所示，气缸顶面不平，会造成缸体突出量小的地方，面压值小，缸体突出量大的地方，面压值大，各缸套的面压值有很大差异。因此，在发动机工作时，面压值低的位置泄漏的可能性就越高。为了彻底解决这个问题，提高安全系数，设计了如图3、图4所示的结构形式。

如图4所示，为本实用新型的密封结构示意图。主要的改进之处在于，在两弹性变形层3之间设置了塑性变形层5，该塑性变形层5在外力足够大的情况下可以发生塑性变形，即永久变形。这样，可以弥补气缸顶面不平引起的高度差。

上面所述的塑性变形层5的结构可以在缸套的缸口21位置冲压出凸起的圆环带。该圆环带在缸盖螺栓扭紧后，会在气缸较高的位置产生塑性变形，以弥补各个气缸的高度差。这样就可以保持各个缸套的面压值均匀。从而保证气缸密封结构良好的密封性能。

作为上述方案的优选方案，塑性变形层5由至少一对压紧厚度调节层51、52构成，压紧厚度调节层51、52的结构与上述方案相同，在对应缸套的缸口21处冲压出凸起的圆环带。将这两片压紧厚度调节层51、52对扣，在圆环带处形成圆环形的空腔53。塑性变形层5还可以由两对或两对以上的压紧厚度调节层51、52构成。根据设计要求的气缸垫压紧厚度来确定。

弹性变形层3在对应缸套的缸口21处设置一圈凸纹。发动机气缸内的燃烧过程使内部压力产生周期性的变化。燃烧气体产生的压力造成气缸盖6的抬升。图4中的凸筋层31、32能够始终保持与气缸套缸口21的紧密接触，从而保证密封。

弹性变形层3由至少一对对扣的凸筋层31、32构成，凸筋层31、32与上述方案结构相同，在对应缸套的缸口21处设有凸纹。弹性变形层3可以由两对或两对以上的凸筋层31、32构成。这样可以提高弹性变形层3对气缸盖6抬升的跟随性。

上述塑性变形层5采用低碳钢材料，例如使用冷轧钢板等塑性材料。弹性变形层3采用不锈钢材料等弹性较高的材料。

由于压紧厚度调节层51、52使用的是冷轧钢板等这样的低碳钢材料，它的凸起结构的弹性不像不锈钢材料的凸筋层31、32那么好。当气缸垫初次装配时，缸盖螺栓的压紧力先是克服凸筋的弹力，然后再克服压紧厚度调节层51、52的弹力。缸套突出量高的地方产生的压紧力大一些，压紧厚度调节层51、52的凸起部受到较大的力，先是克服一部分弹力，如果缸套突出较高的话，缸套对压紧厚度调节层51、52所施加的压力超过压紧厚度调节层51、52的弹性限度时，此部分可能产生一定的永久变形；而缸套突出量较低的地方产生的压紧力较小，对压紧厚度调节层51、52的凸起部的压紧变形就较小，没有超过压紧厚度调节层51、52的弹性限度，仅做弹性变形。通过这样的调节，使得多缸发动机各个缸套突出量有较大差异的发动机在装配后，各个缸套处的面压值一致性非常好，从而极大地提高缸口21的密封性。压紧后的状态如图4。两片压紧厚度调节层51、52在缸套较高处产生永久变形，两片压紧厚度调节层51、52对扣所形成的空腔53在缸套较高处变小。

如图4所示，在缸盖螺栓扭紧后，由于凸筋层31、32弹性较好，压紧状态近似平面，而在缸套突出量高的地方产生的压紧力大，将压紧厚度调节层51、52的凸起压紧后厚度变小，在缸套突出量较低的地方产生的压紧力较小，凸起压紧后厚度较大，通过这样的调节，传递到气缸盖6平面的宏观不平度大大削弱，从而使发动机整个气缸盖6和机体1接合面各个缸套处的面压值非常均匀。当发动机工作时，凸筋层31、32也就是功能层的凸筋的回弹特性相似，进而保证动态密封。

采用新的密封结构后，提高了活动式缸套的密封性能。

上述设计实例仅用于对本实用新型进行说明，并不构成对权利要求范围的限制，本领域技术人员可以想到的其他实质等同手段，均在本实用新型权利要求范围内。

Claims (7)

1.一种缸套密封结构，其特征在于：在缸套的缸口(21)处设置两弹性变形层(3)和一塑性变形层(5)，所述塑性变形层(5)夹在两弹性变形层(3)中间。

2.根据权利要求1所述的缸套密封结构，其特征在于：所述塑性变形层(5)在对应缸套的缸口(21)处设置凸起的圆环带。

3.根据权利要求1所述的缸套密封结构，其特征在于：所述塑性变形层(5)由至少一对压紧厚度调节层(51、52)构成，所述压紧厚度调节层(51、52)在对应缸套的缸口(21)处设置凸起的圆环带，两片压紧厚度调节层(51、52)对扣，在圆环带处形成空腔(53)。

4.根据权利要求1所述的缸套密封结构，其特征在于：所述弹性变形层(3)在对应缸套的缸口(21)处设置凸纹。

5.根据权利要求1所述的缸套密封结构，其特征在于：所述弹性变形层(3)由至少一对对扣的凸筋层(31、32)构成，所述凸筋层(31、32)在对应缸套的缸口(21)处设有凸纹。

6.根据权利要求1或2或3所述的缸套密封结构，其特征在于：所述塑性变形层(5)采用低碳钢材料。

7.根据权利要求1或4或5所述的缸套密封结构，其特征在于：所述弹性变形层(3)采用不锈钢材料。

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