一种燃烧室密封结构及柴油机的制作方法

1.本实用新型涉及柴油机技术领域，尤其涉及一种燃烧室密封结构及柴油机。


背景技术：

2.内燃机燃烧室在燃料燃烧时会产生高达1000摄氏度的高温、高压燃气，气缸盖与气缸体之间必须有一种可靠的密封结构来保证燃气不外漏，以免降低内燃机的功率、性能及可靠性。装配在气缸体与气缸盖之间的气缸垫，其主要功能是密封，即为燃烧室、冷却液和润滑油通道提供一定的密封压力，保证气缸体和气缸盖之间的有效密封，其中技术难度最大、可靠性最难以保证的就是高温、高压的燃气。
3.随着柴油机平均有效压力和功率的不断提升，为获得较好的经济性能，迫使爆压不断提升，导致气缸垫易出现漏气故障。通常为解决漏气故障，一般通过增加气缸盖螺栓的预紧力，导致气缸体、气缸体改动较大，有时螺栓力矩过大时，气缸体形变增加，强度下降，带来了新的问题。
4.因此，如何在气缸盖和气机体之间的螺栓拧紧力不变的情况下，解决气缸垫密封漏气问题，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种燃烧室密封结构，以在气缸盖和气机体之间的螺栓拧紧力不变的情况下，解决气缸垫密封漏气问题；
6.本实用新型的另一目的在于提供一种具有上述燃烧室密封结构的柴油机。
7.为了实现上述目的，本实用新型提供了如下技术方案：
8.一种燃烧室密封结构，包括：
9.气缸体，包括气缸套和设置于所述气缸套外侧的冷却水套，所述气缸套和冷却水套之间形成冷却水腔，所述气缸套具有与活塞滑动配合的活塞腔；
10.气缸盖，固定于所述气缸体的顶部，且与所述活塞上方的活塞腔密封形成燃烧室；
11.气缸垫，设置于所述气缸套和所述气缸盖之间，且所述气缸垫的外周面上设置有环形缺口。
12.可选地，在上述燃烧室密封结构中，所述气缸套上设置有内环台，所述气缸垫套设于所述内环台上。
13.可选地，在上述燃烧室密封结构中，所述气缸垫的内壁与所述内环台的外壁的间隙t2为0.3mm-0.6mm。
14.可选地，在上述燃烧室密封结构中，所述气缸垫与所述气缸体的密封面避开所述冷却水套的位置。
15.可选地，在上述燃烧室密封结构中，所述环形缺口的横截面为圆弧形，且所述环形缺口沿所述气缸垫轴向上的对称中心面对称布置。
16.可选地，在上述燃烧室密封结构中，所述环形缺口的半径r为2mm-3mm；和/或，
17.所述环形缺口的深度为2mm-3mm。
18.可选地，在上述燃烧室密封结构中，所述气缸垫的厚度t1为9mm-12mm；和/或，
19.所述气缸垫的材质为灰铁或球铁。
20.可选地，在上述燃烧室密封结构中，所述气缸垫的宽度t3为8mm-11mm。
21.可选地，在上述燃烧室密封结构中，所述气缸盖的边缘设置有向下延伸的外环台，所述气缸垫设置于所述外环台围设的范围之内；
22.所述气缸垫与所述气缸盖贴合的上表面与所述外环台的下表面之间的距离t4为4mm-6mm。
23.本实用新型提供的燃烧室密封结构，在气缸套和气缸盖之间设置了气缸垫，并且气缸垫的外周面上设置有环形缺口，以使得气缸垫在径向方向上的刚度不同，即气缸垫的外侧边缘的刚度较低，气缸垫的靠近中心的位置刚度较高。本实用新型在气缸盖和气缸体的缸盖螺栓拧紧力不变的情况下，通过优化气缸垫的结构，在气缸垫的外圆设计环形缺口，由于环形缺口处的刚性相对较弱，气缸垫的内端未开设环形缺口的刚性相对较强，气缸垫被压紧在气缸套和气缸盖之间后，气缸垫实现外压内翘的弹性结构，气缸垫内翘与气缸盖和气缸套紧密接触，实现了气缸垫内端密封面压较大的密封机理，先密封燃烧室的内侧，从而改善气缸垫密封性，解决漏气问题。
24.一种柴油机，包括如上任一项所述的燃烧室密封结构。
25.本实用新型提供的柴油机，由于具有上述燃烧室密封结构，因此兼具上述燃烧室密封结构的所有技术效果，本文在此不再赘述。
附图说明
26.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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。
27.图1为本实用新型实施例提供的燃烧室密封结构的剖视图；
28.图2为本实用新型实施例提供的燃烧室的气缸垫处的局部剖视图。
29.图中的各项附图标记的含义如下：
30.101为气缸盖；
31.102为燃烧室；
32.103为气缸垫，1031为环形缺口；
33.104为冷却水腔；
34.105为冷却水套；
35.106为气缸套；
36.107为气缸套支撑面；
37.108为活塞。
具体实施方式
38.本实用新型的核心在于提供一种燃烧室密封结构，以在气缸盖和气机体之间的螺
栓拧紧力不变的情况下，解决气缸垫密封漏气问题；
39.本实用新型的另一核心在于提供一种具有上述燃烧室密封结构的柴油机。
40.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
41.如图1和图2所示，本实用新型实施例公开了一种燃烧室密封结构，包括气缸体、气缸盖101和气缸垫103。
42.其中，气缸体包括气缸套106和设置于气缸套106外侧的冷却水套105，气缸套106和冷却水套105之间形成冷却水腔104，冷却水腔104内用于通入冷却介质，以对发动机进行冷却。
43.气缸套106具有与活塞108滑动配合的活塞腔，活塞108在活塞腔内运动，通过曲轴将动力输出。气缸盖101固定于气缸体的顶部，且与活塞108上方的活塞腔密封形成燃烧室102，气缸盖101通过缸盖螺栓固定在气缸体的顶部。
44.气缸垫103设置于气缸套106和气缸盖101之间，用于燃烧室102的密封，保证气缸体和气缸盖101之间的有效密封，保证燃烧室102内的高温高压燃气不外漏。气缸垫103的外周面上设置有环形缺口1031，以降低气缸垫103边缘处的刚性。
45.本实用新型提供的燃烧室密封结构，在气缸套106和气缸盖101之间设置了气缸垫103，并且气缸垫103的外周面上设置有环形缺口1031，以使得气缸垫103在径向方向上的刚度不同，即气缸垫103的外侧边缘的刚度较低，气缸垫103的靠近中心的位置刚度较高。
46.本实用新型在气缸盖101和气缸体的缸盖螺栓拧紧力不变的情况下，通过优化气缸垫103的结构，在气缸垫103的外圆设计环形缺口1031，由于环形缺口1031处的刚性相对较弱，气缸垫103的内端未开设环形缺口1031的刚性相对较强，气缸垫103被压紧在气缸套106和气缸盖101之间后，气缸垫103实现外压内翘的弹性结构，气缸垫103内翘与气缸盖101和气缸套106紧密接触，实现了气缸垫103内端密封面压较大的密封机理，先密封燃烧室的内侧，从而改善气缸垫103密封性，解决漏气问题。
47.为了方便对气缸垫103的定位，防止气缸垫103安装时，气缸垫103的轴线与气缸套106的轴线发生偏斜，而导致密封效果变差，在本实用新型一具体实施例中，在气缸套106上设置有内环台。也即在气缸套106的密封面上设置凸出于密封面的内环台，气缸垫103套设于内环台上。在内环台的定位作用下，可以限制气缸垫103的位置，只需要将气缸垫103套设于内环台上，便可完成对气缸垫103径向上的位置定位，防止气缸垫103的轴线与气缸套106的轴线发生偏斜，保证气缸垫103和气缸套106位于同一直线上，避免因安装偏斜导致的密封失效问题。
48.本领域技术人员可以理解的是，气缸垫103用于对燃烧室102进行密封，因此其周围的温度较高，在高温下，气缸套106的内环台以及气缸垫103均会发生膨胀变形，因此若将气缸垫103的内孔尺寸设计的与内环台的外圆尺寸设计为相同，则可能导致变形后产生热应力，影响密封。
49.基于此，进一步的，本实用新型实施例将气缸垫103的内壁与内环台的外壁之间设计具有间隙t2，并将间隙t2设计为0.3mm-0.6mm，确保在具有较好的定位效果的同时，还能
取得良好的热膨胀补偿间隙，防止热膨胀接触产生附加热应力，导致气缸垫103和气缸套106形变影响密封和强度。
50.在本实用新型一具体实施例中，气缸垫103与气缸体的密封面避开冷却水套105的位置，也即气缸垫103仅贴合在气缸套106上，并不与冷却水套105接触。使得一旦气缸垫103出现漏气故障时，可以方便检查，同时渗漏的燃气不会进入冷却水腔104，带来冷却系统故障问题。
51.在本实用新型一具体实施例中，环形缺口1031的横截面为圆弧形，且环形缺口1031沿气缸垫103轴向上的对称中心面对称布置。需要说明的是，环形缺口1031的横截面形状也可为组合图形，比如圆弧和矩形拼成的组合图形，以增加环形缺口1031的深度。本实施例中，将环形缺口1031的横截面设计为圆弧形，使得具有较小的应力集中，防止在压紧力作用下，气缸垫103在环形缺口1031处被压断。
52.进一步的，在本实用新型一具体实施例中，环形缺口1031的半径r为2mm-3mm；环形缺口1031的深度为2mm-3mm。经过试验验证，将环形缺口1031的相应尺寸参数设计为如上数值，可在保证较好的回弹效果情况下，对气缸垫103的强度影响不大。
53.进一步的，在本实用新型一具体实施例中，气缸垫103的厚度t1为9mm-12mm；气缸垫103材料可选择弹性模量较低的金属材料，例如灰铁或球铁，可得到较好的密封回弹补偿量，取得较好的密封效果。
54.进一步的，气缸垫103的宽度t3设计为8mm-11mm，宽度不宜过大，可确保面压不超限的情况下取得较好的密封效果。
55.在本实用新型一具体实施例中，气缸盖101的边缘设置有向下延伸的外环台，气缸垫103设置于外环台围设的范围之内。气缸垫103与气缸盖101贴合的上表面与外环台的下表面之间的距离t4为4mm-6mm。本实用新型通过设置外环台，可防止高温燃气水平喷出，避免安全问题。由于气缸垫103上部没有向气缸套106下部阻焰的结构，气缸垫103上部温度较高，上部相对下部易先出现漏气故障，一但漏气，由于外环台的阻挡，可防止高温燃气水平喷出，避免安全问题。
56.本实用新型实施例还公开了一种柴油机，包括如上实施例公开的燃烧室密封结构。本实用新型提供的柴油机，由于具有上述燃烧室密封结构，因此兼具上述燃烧室密封结构的所有技术效果，本文在此不再赘述。
57.需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。
58.如本技术和权利要求书中所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。一般说来，术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素，而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列，方法或者设备也可能包含其它的步骤或元素。由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
59.以下，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。
60.本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例
的说明只是用于帮助理解本实用新型的核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。

技术特征：
1.一种燃烧室密封结构，其特征在于，包括：气缸体，包括气缸套(106)和设置于所述气缸套(106)外侧的冷却水套(105)，所述气缸套(106)和冷却水套(105)之间形成冷却水腔(104)，所述气缸套(106)具有与活塞(108)滑动配合的活塞腔；气缸盖(101)，固定于所述气缸体的顶部，且与所述活塞(108)上方的活塞腔密封形成燃烧室(102)；气缸垫(103)，设置于所述气缸套(106)和所述气缸盖(101)之间，且所述气缸垫(103)的外周面上设置有环形缺口(1031)。2.根据权利要求1所述的燃烧室密封结构，其特征在于，所述气缸套(106)上设置有内环台，所述气缸垫(103)套设于所述内环台上。3.根据权利要求2所述的燃烧室密封结构，其特征在于，所述气缸垫(103)的内壁与所述内环台的外壁的间隙t2为0.3mm-0.6mm。4.根据权利要求1所述的燃烧室密封结构，其特征在于，所述气缸垫(103)与所述气缸体的密封面避开所述冷却水套(105)的位置。5.根据权利要求1所述的燃烧室密封结构，其特征在于，所述环形缺口(1031)的横截面为圆弧形，且所述环形缺口(1031)沿所述气缸垫(103)轴向上的对称中心面对称布置。6.根据权利要求5所述的燃烧室密封结构，其特征在于，所述环形缺口(1031)的半径r为2mm-3mm；和/或，所述环形缺口(1031)的深度为2mm-3mm。7.根据权利要求1-6任一项所述的燃烧室密封结构，其特征在于，所述气缸垫(103)的厚度t1为9mm-12mm；和/或，所述气缸垫(103)的材质为灰铁或球铁。8.根据权利要求1-6任一项所述的燃烧室密封结构，其特征在于，所述气缸垫(103)的宽度t3为8mm-11mm。9.根据权利要求1-6任一项所述的燃烧室密封结构，其特征在于，所述气缸盖(101)的边缘设置有向下延伸的外环台，所述气缸垫(103)设置于所述外环台围设的范围之内；所述气缸垫(103)与所述气缸盖(101)贴合的上表面与所述外环台的下表面之间的距离t4为4mm-6mm。10.一种柴油机，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的燃烧室密封结构。

技术总结
本实用新型公开了一种燃烧室密封结构及柴油机，包括：气缸体，包括气缸套和设置于气缸套外侧的冷却水套，气缸套和冷却水套之间形成冷却水腔，气缸套具有与活塞滑动配合的活塞腔；气缸盖，固定于气缸体的顶部，且与活塞上方的活塞腔密封形成燃烧室；气缸垫，设置于气缸套和气缸盖之间，且气缸垫的外周面上设置有环形缺口。本实用新型在气缸垫的外圆设计环形缺口，由于环形缺口处的刚性相对较弱，气缸垫的内端未开设环形缺口的刚性相对较强，气缸垫被压紧在气缸套和气缸盖之间后，气缸垫实现外压内翘的弹性结构，气缸垫内翘与气缸盖和气缸套紧密接触，先密封燃烧室的内侧，从而改善气缸垫密封性，解决漏气问题。解决漏气问题。解决漏气问题。


技术研发人员：史长平 邓刚 杨刚
受保护的技术使用者：重庆潍柴发动机有限公司
技术研发日：2023.01.04
技术公布日：2023/5/16