本實(shí)用新型屬于汽車發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域，具體說，涉及一種發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸墊片結(jié)構(gòu)以及具有所述氣缸墊片的發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

統(tǒng)觀幾年前的發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)，鑄鐵缸體占據(jù)了大部分的市場(chǎng)。隨著汽車輕量化及整車油耗法規(guī)的進(jìn)一步加嚴(yán)，鑄鋁發(fā)動(dòng)機(jī)的應(yīng)用越來越廣泛。鋁缸體相對(duì)鐵缸體來說，重量有大幅的降低，帶來了較低的整車油耗。但其整體的剛度卻不足，容易發(fā)生塑性變形，引起失效。尤其是在目前各大車企普遍應(yīng)用的小排量增壓發(fā)動(dòng)機(jī)上，較窄的密封寬度，極高的氣缸爆發(fā)壓力和較差的整機(jī)冷卻效果都對(duì)氣缸墊密封提出了很高的要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型涉及的一個(gè)方面是提供了一種氣缸墊片，所述墊片包括一層或多層基板，所述基板上設(shè)有對(duì)應(yīng)于氣缸口的分開布置的多個(gè)孔以及圍繞所述多個(gè)孔突出布置的凸筋，所述凸筋在氣缸工作時(shí)產(chǎn)生變形以向各個(gè)氣缸口燃燒室提供密封力，其特征是：所述墊片還包括限位結(jié)構(gòu)和承壓結(jié)構(gòu)，所述限位結(jié)構(gòu)位于所述凸筋的一側(cè)并且沿著所述凸筋布置以影響所述凸筋變形的行程，所述承壓結(jié)構(gòu)相對(duì)于所述限位結(jié)構(gòu)位于所述凸筋的另一側(cè)以轉(zhuǎn)移所述限位結(jié)構(gòu)施加于所述氣缸的作用力。

可選地，在上述氣缸墊片中，所述限位結(jié)構(gòu)布置在相對(duì)于所述孔的所述凸筋的內(nèi)側(cè)上，所述承壓結(jié)構(gòu)布置在反方向的所述凸筋的外側(cè)上。

可選地，在上述氣缸墊片中，所述凸筋為完整圍繞所述多個(gè)孔而構(gòu)成的多個(gè)全凸筋，相鄰的所述全凸筋是相切的；所述限位結(jié)構(gòu)沿所述全凸筋的內(nèi)輪廓布置，構(gòu)成多個(gè)分開的限位環(huán)；所述承壓結(jié)構(gòu)沿所述全凸筋的外輪廓布置，并且構(gòu)成一個(gè)包括至少兩個(gè)不完整的環(huán)形和多個(gè)圓弧的封閉形狀。

可選地，在上述氣缸墊片中，所述至少兩個(gè)不完整的環(huán)形為兩個(gè)不完整的環(huán)形，其中一個(gè)所述不完整的環(huán)形的端點(diǎn)各自通過至少一個(gè)圓弧與另一個(gè)不完整的環(huán)形的端點(diǎn)連接。

可選地，在上述氣缸墊片中，所述承壓結(jié)構(gòu)沿所述孔的徑向方向的橫截面形狀為條形結(jié)構(gòu)，所述條形結(jié)構(gòu)具有一定的高度和沿所述孔的徑向方向的寬度。

可選地，在上述氣缸墊片中，所述墊片包括至少兩層基板，所述基板分別為上基板和下基板，所述上基板和所述下基板對(duì)置地設(shè)有所述凸筋，所述上基板或所述下基板上設(shè)置所述限位結(jié)構(gòu)或所述承壓結(jié)構(gòu)兩者，或者其中一個(gè)所述基板設(shè)置所述限位結(jié)構(gòu)而另一個(gè)所述基板設(shè)置所述承壓結(jié)構(gòu)。

可選地，在上述氣缸墊片中，所述限位結(jié)構(gòu)通過激光焊接焊接到其所在的基板上，所述承壓結(jié)構(gòu)通過激光焊接或鉚接連接到其所在的基板上，或者通過將基板沖壓出所述承壓結(jié)構(gòu)。

在凸筋的一側(cè)設(shè)限位結(jié)構(gòu)，而在另一側(cè)設(shè)承壓結(jié)構(gòu)，使力的分配有利于墊片密封，提高了墊片密封的可靠性，并且延長(zhǎng)了墊片的使用壽命。

本實(shí)用新型涉及的另一個(gè)方面是提供了一種發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)，其包括氣缸體、氣缸蓋、以及氣缸體和氣缸蓋之間的氣缸墊片，所述氣缸墊片包括一層或多層基板，所述基板上設(shè)有對(duì)應(yīng)于氣缸口的分開布置的多個(gè)孔以及圍繞所述多個(gè)孔突出布置的凸筋，所述凸筋在氣缸工作時(shí)產(chǎn)生變形以向各個(gè)氣缸口燃燒室提供密封力，其特征是：所述氣缸墊片還包括限位結(jié)構(gòu)和承壓結(jié)構(gòu)，所述限位結(jié)構(gòu)位于所述凸筋的內(nèi)側(cè)并且在所述氣缸的缸套的上方以影響所述凸筋變形的行程，所述承壓結(jié)構(gòu)位于所述凸筋的外側(cè)以轉(zhuǎn)移所述限位結(jié)構(gòu)施加在所述缸套上的作用力。

將限位結(jié)構(gòu)設(shè)置在凸筋的內(nèi)圈，承壓結(jié)構(gòu)設(shè)置在凸筋的外圈，將內(nèi)圈的力分散到外圈。該氣缸墊片結(jié)構(gòu)既起到了密封發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)高溫燃?xì)狻⒗鋮s液、高壓機(jī)油及低壓機(jī)油的基礎(chǔ)作用，也起到了降低缸套下沉量的作用，更提高了發(fā)動(dòng)機(jī)的耐久性。

通過以下參考附圖的詳細(xì)說明，本實(shí)用新型的其他方面和特征變得明顯。但是應(yīng)當(dāng)知道，該附圖僅僅為解釋的目的設(shè)計(jì)，而不是作為本實(shí)用新型的范圍的限定，這是因?yàn)槠鋺?yīng)當(dāng)參考附加的權(quán)利要求。還應(yīng)當(dāng)知道，附圖僅僅意圖概念地說明此處描述的結(jié)構(gòu)和流程，除非另外指出，不必要依比例繪制附圖。

附圖說明

結(jié)合附圖參閱以下具體實(shí)施方式的詳細(xì)說明，將更加充分地理解本實(shí)用新型，附圖中同樣的參考附圖標(biāo)記始終指代視圖中同樣的元件。其中：

圖1為本實(shí)用新型涉及的發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實(shí)用新型涉及的發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸墊片結(jié)構(gòu)的一種實(shí)施例在缸口區(qū)域的位置示意圖；

圖3為本實(shí)用新型涉及的發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸墊片結(jié)構(gòu)的一種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為圖3中沿A-A線的平面剖視圖；

圖5為本實(shí)用新型涉及的發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸墊片結(jié)構(gòu)中的承壓結(jié)構(gòu)的一種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為本實(shí)用新型涉及的發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸墊片結(jié)構(gòu)的一種實(shí)施例在缸口區(qū)域的結(jié)構(gòu)示意圖；以及

圖7為本實(shí)用新型涉及的發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸墊片結(jié)構(gòu)的一種實(shí)施例的平面剖視圖。

具體實(shí)施方式

為幫助本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠確切地理解本實(shí)用新型要求保護(hù)的主題，下面結(jié)合附圖詳細(xì)描述本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式。

參見圖1，發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸結(jié)構(gòu)包括氣缸體2、氣缸蓋3、以及位于這兩者之間的氣缸墊片1，氣缸蓋3上設(shè)有螺栓31，該螺栓31穿過氣缸墊片1且與氣缸體2固定。氣缸體2內(nèi)設(shè)有多個(gè)氣缸，每個(gè)氣缸內(nèi)嵌缸套（未示出）。氣缸墊片1上設(shè)有相應(yīng)于氣缸的多個(gè)孔，并覆蓋在氣缸口上，這些孔對(duì)準(zhǔn)氣缸口。氣缸口的燃燒室21由于氣缸墊片1的加入而得到了密封保障。氣缸墊片1可配合鑄鋁發(fā)動(dòng)機(jī)缸體使用。

發(fā)動(dòng)機(jī)每一個(gè)工作循環(huán)，需要經(jīng)歷進(jìn)氣/壓縮/燃燒/排氣等四個(gè)過程，在缸口燃燒室21這個(gè)狹窄的區(qū)域，形成了一個(gè)宏觀的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸內(nèi)燃?xì)鉁囟茸罡呖蛇_(dá)2000℃，爆發(fā)壓力最高可達(dá)120bar，為了可靠密封，氣缸墊片1使用了全凸筋來密封燃燒室21，即氣缸墊片1上沿著孔設(shè)有一圈圍繞氣缸口的凸筋以提供足夠的密封。氣缸體2和氣缸蓋3在每個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)下產(chǎn)生不同行程的位移，由于氣缸墊片1的彈性作用，凸筋在這過程中產(chǎn)生的變形能提供良好的密封力。

為了防止凸筋在長(zhǎng)時(shí)間壓縮回彈情況下的疲勞開裂，需要使用激光焊接的限位結(jié)構(gòu)來限制凸筋的行程，防止凸筋形成過度的壓縮回彈。如圖2所示，一限位結(jié)構(gòu)14通過激光焊接與氣缸墊片1連接，沿著缸口燃燒室周邊布置，在該圖所示的位置示意圖中，限位結(jié)構(gòu)14的位置恰好在缸套22的上方。

缸套22是鐵材料，是通過鑄造和鋁結(jié)合在一起，位置在缸體頂面下方2.5mm處。正因?yàn)樵摷す夂附拥南尬唤Y(jié)構(gòu)14存在，相當(dāng)于在缸套22上施加了一個(gè)很大的力，同時(shí)在高溫下鋁材料機(jī)械性能下降，再加上鐵和鋁的熱膨脹系數(shù)不一致，鋁產(chǎn)生塑性變形，即下沉，導(dǎo)致凸筋13的壓縮和回彈行程也變大，在某個(gè)臨界點(diǎn)無法再起到密封作用，而產(chǎn)生燃?xì)庑孤??；蛘呤峭菇?3在多次的極大的壓縮回彈行程下而疲勞開裂，產(chǎn)生燃?xì)庑孤?。缸口燃?xì)庑孤?dǎo)致高溫氣體直接進(jìn)入冷卻液，使得發(fā)動(dòng)機(jī)溫度迅速提高，燃燒室周邊產(chǎn)生燒蝕現(xiàn)象，發(fā)動(dòng)機(jī)無法繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，極限情況下甚至?xí)?dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)起火而引起安全事故。

考慮到缸套22位置的下沉，主要原因來自于缸套22上方的力以及高溫的共同作用，為了改善這種下沉，本實(shí)用新型專利提出了一種降低缸套22上方力的設(shè)計(jì)理念。在凸筋13的相對(duì)于限位結(jié)構(gòu)14的另一側(cè)上設(shè)置有承壓結(jié)構(gòu)15，該承壓結(jié)構(gòu)15能夠轉(zhuǎn)移限位結(jié)構(gòu)14施加于缸套22上的作用力。

參見圖3-4，圖3為本實(shí)用新型涉及的氣缸墊片的一種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖，圖4為沿圖3中A-A線的平面剖視圖。氣缸墊片1可包括一層至多層的基板11，在本實(shí)施例中，可以是金屬基板。對(duì)應(yīng)于氣缸體2，該氣缸墊片1的基板11上設(shè)置有三個(gè)分開的孔12（即氣缸體有三個(gè)氣缸），凸筋圍繞氣缸口突設(shè)于基板11上（見圖4），凸筋可以完整地圍繞氣缸口，因此為全凸筋131，而且相鄰的全凸筋131是相切的。在凸筋131的內(nèi)側(cè)（即內(nèi)圈）設(shè)有限位結(jié)構(gòu)，該限位結(jié)構(gòu)為三個(gè)整圈的限位環(huán)141，該限位環(huán)141可以防止全凸筋131的過渡變形?；氐綀D3，在全凸筋的外側(cè)，即沿著全凸筋的外輪廓設(shè)有承壓結(jié)構(gòu)，該承壓結(jié)構(gòu)為包圍全凸筋的一個(gè)封閉形狀的結(jié)構(gòu)，其具體形狀可參見圖5，承壓結(jié)構(gòu)15包括兩個(gè)不完整的環(huán)形和兩個(gè)圓弧，如圖5清楚所見，左邊的環(huán)形的兩個(gè)端點(diǎn)分別連接兩段圓弧與右邊的環(huán)形的兩個(gè)端點(diǎn)連接。

再參見圖6-7，是本實(shí)用新型涉及的氣缸墊片的不同實(shí)施例的剖面圖所示的結(jié)構(gòu)。全凸筋131的一側(cè)是限位結(jié)構(gòu)14，另一側(cè)是承壓結(jié)構(gòu)15。承壓結(jié)構(gòu)15具有一定的高度h和沿孔12的徑向方向上的寬度w。該高度h和寬度w可配合限位結(jié)構(gòu)14的高度進(jìn)行調(diào)整。因?yàn)榇嬖诹Φ姆峙洌袎航Y(jié)構(gòu)15的高度h用來調(diào)整力的比例，但在設(shè)計(jì)過程中仍然需要考慮到基本的密封需求，即設(shè)置承壓結(jié)構(gòu)15必須以滿足密封需求為前提。

在如圖6所示的結(jié)構(gòu)中，承壓結(jié)構(gòu)15為不連續(xù)的，即由多個(gè)帶高度h和寬度w的條形結(jié)構(gòu)排列構(gòu)成。當(dāng)然，承壓結(jié)構(gòu)15也可以如圖5所示為連續(xù)的結(jié)構(gòu)。

氣缸墊片1可以具有兩層基板，分別為上基板111和下基板112。在上基板111上和下基板112上對(duì)置地設(shè)凸筋13，限位結(jié)構(gòu)14和承壓結(jié)構(gòu)15可以同設(shè)在一塊基板上，如圖6所示，或者限位結(jié)構(gòu)14和承壓結(jié)構(gòu)15中的一個(gè)設(shè)在上基板111上，而另一個(gè)設(shè)在下基板112上，如圖7所示，這些結(jié)構(gòu)都能滿足本實(shí)用新型的氣缸墊片1密封設(shè)計(jì)。

承壓結(jié)構(gòu)15可以通過多種方式實(shí)現(xiàn)，例如直接用模具沖壓出如圖6所示的具有一定高度h及寬度w的條形結(jié)構(gòu)，或者直接用切好尺寸的金屬圓環(huán)通過激光焊接或鉚接的形式與基板11連接等等。

對(duì)于本申請(qǐng)所示的發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)，限位結(jié)構(gòu)設(shè)置在凸筋的內(nèi)圈，且在缸套上方，承壓結(jié)構(gòu)的加入可以將內(nèi)圈的力分散到外圈，以降低氣缸口缸套的下沉量，因此可用多種本領(lǐng)域技術(shù)人員想得到的可實(shí)現(xiàn)方式及多種材料來進(jìn)行力的分散。

雖然已詳細(xì)地示出并描述了本實(shí)用新型的具體實(shí)施例以說明本實(shí)用新型的原理，但應(yīng)理解的是，本實(shí)用新型可以其它方式實(shí)施而不脫離這樣的原理。