包括汽缸套和垫片的燃烧密封件的制作方法

1.本技术涉及发动机领域。


背景技术：

2.内燃发动机包括汽缸盖。汽缸盖可从发动机缸体移除，以允许进入内部部件以进行组装和维修。汽缸盖垫圈布置在汽缸盖和发动机缸体之间，并防止汽缸盖和发动机缸体之间的气体和/或流体泄漏。汽缸盖可通过例如螺栓等紧固件紧固到发动机缸体上。这些紧固件延伸穿过汽缸盖并且螺纹地接合发动机缸体中的孔，以将垫圈保持在汽缸盖和发动机缸体之间。
3.发动机缸体包括容纳发动机的活塞的汽缸。在某些类型的发动机(例如柴油发动机)中，发动机缸体包括缸套。缸套例如通过缸套、孔和缸套或孔之一上的o形圈之间的过盈配合布置在发动机缸体的相应孔中。缸套在发动机缸体中限定出汽缸。在这样的示例中，汽缸盖垫圈可被汽缸盖压靠在缸套上，以绕缸套密封。汽缸盖和缸套之间以及汽缸盖和发动机缸体之间的适当密封以防止其之间的泄漏取决于缸套相对于发动机缸体的正确对准。在由于会导致缸套相对于发动机缸体未对准的制造公差、磨损等原因导致缸套相对于发动机缸体不正确对准的情况下，可能会损害缸套或发动机缸体处的密封件的完整性。
4.在柴油发动机的维护期间，缸套可从发动机缸体上移除并更换，以完善绕缸套的密封件。例如，在移除缸套之后，发动机缸体的孔可被钻孔，以增加支撑缸套的壁架的深度，并且至少一个垫片可定位在凸缘上。然后新的缸套可插入垫片顶部的孔中，以完善绕缸套的密封件。


技术实现要素：

5.本技术提供了一种发动机，包括：发动机缸体和安装到发动机缸体上的汽缸盖。发动机缸体包括沿轴线延伸的孔和布置在孔中并绕轴线环形地延伸的缸套。缸套包括密封表面和从密封表面径向向内布置的防火坝。防火坝沿轴线从密封表面朝向汽缸盖延伸。发动机进一步包括布置在发动机缸体和汽缸盖之间的汽缸盖垫圈。汽缸盖垫圈绕防火坝无限地延伸。发动机进一步包括位于密封表面和汽缸盖垫圈之间并且邻接密封表面和汽缸盖垫圈的垫片。垫片从防火坝径向向外布置，并绕轴线环形地延伸。
6.垫片可绕防火坝是无限的。
7.发动机缸体可包括平台(deck)表面。密封表面可布置在平台表面和汽缸盖之间。
8.垫片可包括内径和从内径朝向防火坝径向向内延伸的多个凸片。该多个凸片可周向地彼此间隔开。
9.垫片可包括内径，并且汽缸盖垫圈包括绕防火坝周向地延伸的壁。壁可限定出直径等于或小于内径的开口。
10.垫片可包括从内径朝向防火坝径向向内延伸的多个凸片。该多个凸片可周向地彼此间隔开。
11.垫片可沿轴线具有厚度。厚度可在0.001
–
0.009英寸之间。
12.垫片可进一步被限定为沿轴线堆叠的多个垫片。
13.该多个垫片中的至少一个可沿轴线具有与该多个垫片中的另一个不同的厚度。
14.垫片可沿轴线具有矩形横截面。
15.垫片可以是金属。
16.本技术还相应地提供了一种方法，包括移除汽缸盖和汽缸盖垫圈以暴露布置在发动机缸体的孔中的缸套的密封表面。该方法进一步包括测量从密封表面到发动机缸体的平台表面的高度。该方法进一步包括基于确定高度与指定高度之间的差来选择垫片。该方法进一步包括将垫片定位在密封表面上。该方法进一步包括将汽缸盖垫圈定位在垫片上，其中垫片在汽缸盖垫圈和密封表面之间。
17.该方法可进一步包括将缸套形成为具有防火坝，该防火坝从密封表面径向向内布置并且从密封表面向上延伸。
18.该方法可进一步包括将垫片形成为具有内径和朝向防火坝延伸的多个凸片，以及相对于防火坝定位垫片。
19.该方法可进一步包括将垫片形成为具有内径，以及将汽缸盖垫圈形成为具有壁，该壁限定出直径等于或小于内径的开口。
20.该方法可进一步包括将垫片形成为具有从内径朝向防火坝延伸的多个凸片，以及相对于防火坝定位垫片。
21.垫片可进一步被限定为沿轴线堆叠的多个垫片。该多个垫片中的至少一个可沿轴线具有与该多个垫片中的另一个不同的厚度。
22.该方法可进一步包括将垫片形成为沿轴线具有矩形横截面。
23.该方法可进一步包括将垫片形成为具有沿轴线的在0.001
‑
0.009英寸之间的厚度。
24.该方法可进一步包括将垫片形成为金属。
附图说明
25.图1是包括汽缸盖、发动机缸体、多个缸套和汽缸盖垫圈的发动机的分解图。
26.图2a是沿发动机的线2的剖视图，包括形成绕缸套的周向连续的燃烧密封件的汽缸盖垫圈。
27.图2b是沿发动机的线2的剖视图，包括相对于发动机缸体未对准的缸套。
28.图3a是垫片的俯视图。
29.图3b是彼此堆叠的多个垫片的立体图。
30.图4a是沿发动机的线2的剖视图，包括邻接缸套和汽缸盖垫圈以完善周向连续的燃烧密封件的垫片。
31.图4b沿发动机的线2的剖视图，包括彼此堆叠并且邻接缸套和汽缸盖垫圈以完善周向连续的燃烧密封件的多个垫片。
32.图5是布置在一个缸套的密封表面上的垫片的立体图。
33.图6是用于放置垫片以完善周向连续密封件的示例性过程流程。
具体实施方式
34.参考附图，其中贯穿若干视图，相同的标号指示相同的部件，总体上示出了发动机10。发动机10包括发动机缸体12和安装到发动机缸体12上的汽缸盖14。发动机缸体12包括沿轴线a延伸的孔16和布置在孔16中并绕轴线a环形地延伸的缸套18。缸套18包括密封表面20和从密封表面20径向向内布置的防火坝22。防火坝22沿轴线a从密封表面20朝向汽缸盖14延伸。发动机10进一步包括布置在发动机缸体12和汽缸盖14之间的汽缸盖垫圈24。汽缸盖垫圈24绕防火坝22无限地延伸。发动机10进一步包括位于密封表面20和汽缸盖垫圈24之间并且邻接密封表面20和汽缸盖垫圈的垫片26。垫片26从防火坝22径向向外布置并且绕轴线a环形地延伸。
35.当汽缸盖14安装到发动机缸体12时，汽缸盖垫圈24被压缩在汽缸盖14和缸套18的密封表面20之间，如图2a所示。也就是说，汽缸盖垫圈24位于缸套18的密封表面20上，并绕缸套18产生周向连续的燃烧密封件32，这防止了汽缸盖14和缸套18之间的气体和/或流体的泄漏。然而，在发动机10的运转期间，缸套18可例如由于制造公差、磨损等而相对于发动机缸体12轴向移动，使得缸套18的密封表面20相对于发动机缸体12轴向未对准。在这些情况下，缸套18的未对准可能会导致不足的压缩载荷被分配到缸套18，这会导致汽缸盖14和缸套18之间的流体泄漏。图2b以虚线示出汽缸盖14和汽缸盖垫圈24，以展示缸套18相对于发动机缸体12的未对准。有利地，如图4a
‑
4b所示，无需从发动机缸体12上移除缸套18，垫片26位于缸套18的密封表面20上，以完善周向连续的燃烧密封件32。
36.参考图1，发动机10包括发动机缸体12和汽缸盖14。发动机缸体12包括面对汽缸盖14的平台表面28。例如，平台表面28可以是顶表面。发动机缸体12的平台表面28包括容纳紧固件(未编号)的紧固件孔(未编号)。平台表面28的紧固件孔是带螺纹的。紧固件孔沿轴线a延伸。发动机缸体12和汽缸盖14是金属，例如铸铁、钢等。发动机缸体12和汽缸盖14可以是相同或不同的金属。
37.继续参考图1，汽缸盖14可拆卸地安装到发动机缸体12上，例如安装到平台表面28上。汽缸盖14包括容纳紧固件的紧固件孔。紧固件孔延伸穿过汽缸盖14，即具有两个开口端。当汽缸盖14组装到发动机缸体12上时，汽缸盖14的紧固件孔与平台表面28的紧固件孔对准。紧固件延伸穿过汽缸盖14的紧固件孔，即穿过两个开口端，并螺纹地接合平台表面28的紧固件孔。汽缸盖14的紧固件孔可以是光滑的，即没有螺纹。紧固件可具有任何合适的类型、尺寸等。发动机10可包括任何合适数量的紧固件。发动机10可以是任何合适类型的内燃发动机，包括柴油发动机、汽油发动机等。
38.继续参考图1，发动机缸体12包括多个孔16。该多个孔16从平台表面28沿轴线a远离汽缸盖14延伸，例如朝向与汽缸盖14间隔开的曲轴(未示出)延伸。每个孔16包括绕轴线a环形地延伸的孔壁30。
39.如图2a、2b和4所示，每个孔16包括沿轴线a与平台表面28间隔开的壁架34。换句话说，当汽缸盖14安装到发动机缸体12上时，平台表面28布置在壁架34和汽缸盖14之间。壁架34绕轴线a周向地(即无限地)延伸。壁架34将缸套18支撑在孔16中，如下文进一步讨论。
40.另外，如图2a、2b和4所示，每个孔16包括沿轴线a从平台表面28延伸到壁架34的阶梯壁36。阶梯壁36可沿轴线a延伸任何合适的量。也就是说，壁架34可沿轴线a与平台表面28间隔开任何合适的量。阶梯壁36绕轴线a环形地延伸。阶梯壁36布置在孔壁30的径向外侧。
阶梯壁36的直径大于孔壁30的直径。壁架34从阶梯壁36径向向内延伸到孔壁30。
41.参考图2a、2b和4，当缸套18组装到发动机缸体12上时，即布置在孔16中时，缸套18和孔16是同轴的，即沿轴线a伸长。缸套18布置在孔16中。例如，缸套18可与孔壁30和布置在缸套18或孔壁30之一上的o形圈(未示出)(例如橡胶o形圈)过盈配合。当缸套18组装到发动机缸体12上时，即布置在孔16中，缸套18限定出发动机缸体12的汽缸。汽缸容纳活塞(未示出)，这些活塞通过内燃过程在汽缸中移动。
42.缸套18包括绕轴线a环形地延伸的内壁38。具体地说，缸套18的内壁38限定出汽缸。另外，缸套18包括绕内壁38周向地延伸的外壁40。当缸套18组装到发动机缸体12上时，即布置在孔16中时，缸套18的外壁40与孔16的孔壁30相邻。外壁40的直径可基本上等于孔壁30的直径。例如，外壁40可邻接孔壁30。缸套18是金属，例如铸造的铁、钢等。
43.继续参考图2a、2b和4，缸套18包括布置在壁架34和汽缸盖14之间的挡块42。挡块42由壁架34支撑。挡块42包括凸缘44和布置在凸缘44的径向内侧的防火坝22。防火坝22绕轴线a环形地延伸。具体地说，防火坝22从凸缘44延伸到缸套18的内壁38。另外，防火坝22沿轴线a从凸缘44朝向汽缸盖14延伸，即向上延伸。防火坝22布置在凸缘44和汽缸盖14之间。
44.继续参考图2a、2b和4，凸缘44绕轴线a环形地延伸。具体地，凸缘44绕防火坝22周向地延伸，并且绕防火坝22是无限的。凸缘44包括绕轴线a周向地延伸的外表面46。当缸套18组装到发动机缸体12上时，即布置在孔16中时，外表面46与阶梯壁36相邻。外表面46的至少一部分的直径基本上等于阶梯壁36的直径。例如，外表面46的一部分可邻接阶梯壁36。
45.继续参考图2a、2b和4，凸缘44包括沿轴线a彼此间隔开的密封表面20和底表面48。外表面46沿轴线a从密封表面20延伸到底表面48。底表面48从缸套18的外壁40径向向外延伸到外表面46。当缸套18组装到发动机缸体12上时，底表面48位于壁架34上。也就是说，底表面48邻接壁架34。换句话说，挡块42可沿轴线a延伸与阶梯壁36相应的量。例如，底表面48可布置成与缸套18的中线(即缸套18的顶部和底部之间的中点)相比更靠近缸套18的顶部，如图所示。在这样的示例中，缸套18可被称为“顶部挡块缸套”。作为另一示例，底表面48可大致布置在缸套18的中线上。也就是说，挡块42可沿缸套18的长度大约延伸一半。在这样的示例中，缸套18可称为“中间挡块缸套”。
46.继续参考图2a、2b和4，密封表面20从防火坝22径向向外延伸到外表面46。当缸套18组装到发动机缸体12上时，即布置在孔16中时，密封表面20布置在平台表面28和汽缸盖14之间。也就是说，外表面46沿轴线a延伸得比阶梯壁36更远。当汽缸盖垫圈24组装到发动机缸体12上时，密封表面20支撑汽缸盖垫圈24。
47.参考图2a，汽缸盖垫圈24绕缸套18无限地延伸。也就是说，汽缸盖垫圈24绕缸套18形成周向连续的燃烧密封件32。具体地说，汽缸盖垫圈24被压缩在缸套18的密封表面20和汽缸盖14之间，以绕防火坝22密封。汽缸盖垫圈24包括主体(未编号)。该主体是任何合适的可压缩材料。例如，该主体可以是可压缩的石墨、复合纸等。
48.参考图2a、2b和4，汽缸盖垫圈24包括绕轴线a环形地延伸的壁50，即，汽缸盖垫圈24的主体限定出壁50。当组装到发动机10上时，壁50绕防火坝22周向地延伸。也就是说，壁50布置在防火坝22的径向外侧。换句话说，壁50绕缸套18产生周向连续的燃烧密封件32。壁50是金属。作为示例，壁50可以是钢、钢合金等。
49.壁50限定出沿轴线a延伸穿过汽缸盖垫圈24的开口52。当组装到发动机10上时，开
口52与缸套18轴向对准，并且防火坝22布置在开口52中。开口52可以是圆柱形的，或者可以是任何其他合适的形状。
50.如上所述，例如由于可能会影响周向连续的燃烧密封件32的磨损、制造公差等原因，缸套18的密封表面20可能相对于平台表面28(参见图2b)未对准，这是因为不充分的压缩载荷可能被分配给未对准的缸套18。在这样的示例中，沿轴线a从平台表面28到密封表面20的高度可低于指定高度。指定高度可由发动机10的制造商或设计者指定。指定高度是沿轴线a从平台表面28到密封表面20的最小高度。在该最小高度以下，例如，由于分配给缸套18的压缩载荷不足以产生周向连续的燃烧密封件32，汽缸盖垫圈24不能产生周向连续的燃烧密封件32。指定高度可基于例如经验试验来确定，以确定最小高度。在该最小高度处，汽缸盖垫圈24绕缸套18产生周向连续的燃烧密封件32。
51.在维护发动机10的过程中，例如技术人员将垫片26组装到缸套18上，以完善周向连续的燃烧密封件32。例如，垫片26可从包括多个垫片26的垫片套件中选择(未编号)，如图3b所示。垫片套件中的每个垫片26可具有不同的厚度，如下文进一步所述。例如，垫片套件可包括三个垫片26，并且垫片26的厚度可以分别是0.002英寸、0.004英寸和0.006英寸。基于高度与指定高度之间的差，例如从垫片套件中选择垫片26。换句话说，选择垫片26以校正缸套18相对于发动机缸体12(例如，平台表面28)的轴向未对准。通过校正缸套18相对于发动机缸体12的轴向未对准，垫片26由汽缸盖垫圈24绕缸套18压缩，从而完善了周向连续的燃烧密封件32。
52.参考图4a，垫片26由缸套18支撑。例如，垫片26可布置在缸套18的密封表面20上，即布置在防火坝22和凸缘44的外表面46之间。垫片26可绕轴线a环形地延伸。也就是说，垫片26可绕防火坝22是无限的。垫片26沿轴线a的横截面可具有任何合适的形状。垫片26沿轴线a的横截面可以是矩形的。垫片26可以是任何合适类型的高强度金属，例如不锈钢等。
53.继续参考图4a，垫片26邻接密封表面20和汽缸盖垫圈24。也就是说，垫片26沿轴线a从密封表面20延伸到汽缸盖垫圈24。垫片26与汽缸盖垫圈24和密封表面20分开并且不同。也就是说，垫片26被形成并且随后被定位在缸套18的密封表面20上，并且汽缸盖垫圈24随后被定位在垫片26上。垫片26可定位在缸套18上，而不从孔16移除缸套18。然后，在汽缸盖垫圈24组装到发动机缸体12上时，垫片26被汽缸盖垫圈24压缩。
54.垫片26包括内径56和外径58，如图3a所示。内径56绕防火坝22周向地延伸。外径58等于或小于外表面46的直径。也就是说，垫片26完全布置在密封表面20上，如图5所示。如图4a
‑
4b所示，垫片26的内径56在汽缸盖垫圈24的开口52的外部。也就是说，汽缸盖垫圈24的开口52的直径小于或等于垫片26的内径56。例如，垫片26可布置在汽缸盖垫圈24的壁50的径向外侧。
55.内径56可包括从内径56径向向内延伸的多个凸片60，如图3a所示。凸片60周向地彼此间隔开。凸片60朝向防火坝22延伸。例如，凸片60可延伸到防火坝22，如图4a
‑
5所示。凸片60可限制或防止垫片26相对于防火坝22的横向运动。另外，凸片60可将垫片26相对于防火坝22定位。
56.垫片26包括沿轴线a延伸的厚度t。厚度t在0.001
‑
0.009英寸之间。技术人员基于从密封表面20到平台表面28的高度来选择垫片26。也就是说，所选择的垫片26的厚度t等于或大于该高度与指定高度之间的差。换句话说，当垫片26位于密封表面20上时，从密封表面
20到平台表面28的高度等于或大于指定高度。
57.发动机10可包括任何合适数量的垫片26。例如，如图4a所示，发动机10可包括由一个缸套18支撑的一个垫片26。作为另一示例，发动机10可包括多个缸套18，每个缸套支撑一个相应的垫片26。作为又一示例，发动机10可包括任意合适数量的缸套18，其支撑任何合适数量的垫片26。例如，垫片26可被进一步限定为沿轴线a堆叠的多个垫片26。也就是说，该多个垫片26可从缸套18的密封表面20到汽缸盖垫圈24彼此堆叠，如图4b所示。在这样的示例中，垫片26可具有相同或不同的厚度t。换句话说，每个垫片26可具有相同的厚度t，或者至少一个垫片26可具有与至少一个其他垫片26不同的厚度t(请参见图3b)。
58.在典型的操作中，缸套18的密封表面20邻接汽缸盖垫圈24，使得汽缸盖垫圈24在组装到发动机10上时绕缸套18产生周向连续的燃烧密封件32，如图2a所示。通常，缸套18的密封表面20轴向地布置在发动机缸体12的平台表面28上方至少指定高度处。在一些情况下，例如由于制造公差、磨损等原因，密封表面20可布置在指定高度以下。在这样的示例中，汽缸盖垫圈24可能将不足以产生周向连续的燃烧密封件32的压缩载荷分配到密封表面20。
59.为了完善周向连续的燃烧密封件32，技术人员从发动机缸体12上移除了汽缸盖14和汽缸盖垫圈24，并测量了从缸套18的密封表面20到平台表面28的高度。当该高度低于指定高度时，技术人员然后基于该高度与指定高度之间的差选择垫片26。然后，技术人员将垫片26组装到发动机10上，即，将垫片26定位在缸套18的密封表面20上。技术人员针对每个孔16完成该过程，以完善绕每个缸套18的周向连续的燃烧密封件32。
60.下面描述如图6所示的用于修改燃烧密封件32的过程600。过程600在框605开始。
61.在框605中，汽缸盖14和汽缸盖垫圈24从发动机缸体12上移除。也就是说，缸套18的密封表面20暴露出来。例如，将汽缸盖14安装到发动机缸体12上的紧固件由技术人员移除，并且汽缸盖14由技术人员从发动机缸体12提起。另外，技术人员将汽缸盖垫圈24从发动机缸体12提起。过程600在框610中继续。
62.在框610中，技术人员确定沿轴线a从每个缸套18的密封表面20到平台表面28的高度。例如，该高度可由技术人员使用例如垂直量规、卡尺等来测量。过程600在框615中继续。
63.在框615中，技术人员将从每个密封表面20到平台表面28的高度与指定高度进行比较。如上所述，指定高度指定了密封表面20和平台表面28之间的最小高度。在该最小高度以下，燃烧密封件32不足。如果从一个密封表面20到平台表面28的高度小于指定高度，则过程600在框600中继续。否则，过程600在框630中继续。
64.在框620中，技术人员基于高度选择垫片26。例如，技术人员确定指定高度和高度之间的差。在确定该差之后，根据垫片26的厚度t选择垫片26。例如，技术人员可选择厚度t等于或大于该差的垫片26。具体地，技术人员选择具有厚度t的垫片26。该厚度t将垫片26的顶表面(即，邻接垫圈24的表面)定位在指定公差范围内的密封表面20的指定高度(例如，在发动机制造商提供的公差范围内的指定高度)处。作为另一示例，技术人员可选择并沿轴线a堆叠多个垫片26。在这样的示例中，技术人员选择垫片26，使得垫片26沿轴线a的组合厚度t等于或大于指定高度和高度之间的差。具体地，技术人员选择具有组合厚度t的垫片26的组合。该组合厚度t将顶部垫片26的顶表面定位在指定公差范围内的密封表面20的指定高度(例如，在由发动机制造商提供的公差范围内的指定高度)处。过程600在框625中继续。
65.在框625中，技术人员将垫片26定位在缸套18上。具体地，垫片26定位在密封表面
20上。也就是说，垫片26绕缸套18的防火坝22定位。例如，该多个凸片60可定位到防火坝22上，即，绕轴线a邻接防火坝22。过程600在框630中继续。
66.在框630中，技术人员将汽缸盖垫圈24和汽缸盖14组装到发动机缸体12上。也就是说，汽缸盖垫圈24定位在缸套18上，并且汽缸盖14通过紧固件安装到发动机缸体12上，以将汽缸盖垫圈24压靠在缸套18上。例如，在框625之后，汽缸盖垫圈24定位在垫片26上，使得汽缸盖垫圈24邻接垫片26。在这样的示例中，汽缸盖垫圈24压靠在垫片26上，以完善周向连续的燃烧密封件32。过程600在框630之后结束。
67.已经以说明性的方式描述了本技术，并且应当理解，已经使用的术语旨在具有描述性词语的性质，而不是限制性的。如本文所用，“基本上”是指尺寸、持续时间、形状或其他形容词可能由于物理缺陷、动力中断、机械加工或其他制造的变化等而与所描述的略有不同。鉴于以上教导，本技术是可能的，并且本技术可以不同于具体描述的方式实践。