[go: up one dir, main page]

CN103797237B - 气缸衬套密封装置及其设置方法 - Google Patents

气缸衬套密封装置及其设置方法 Download PDF

Info

Publication number
CN103797237B
CN103797237B CN201280045194.6A CN201280045194A CN103797237B CN 103797237 B CN103797237 B CN 103797237B CN 201280045194 A CN201280045194 A CN 201280045194A CN 103797237 B CN103797237 B CN 103797237B
Authority
CN
China
Prior art keywords
cylinder
cylinder liner
seal
liner
ring
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201280045194.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN103797237A (zh
Inventor
J·沃辛顿
T·M·肖
D·P·詹特尔
D·E·理查森
I·W·麦吉芬
M·G·吕曼
K·A·甘特
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Cummins Intellectual Property Inc
Original Assignee
Cummins Intellectual Property Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Cummins Intellectual Property Inc filed Critical Cummins Intellectual Property Inc
Publication of CN103797237A publication Critical patent/CN103797237A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103797237B publication Critical patent/CN103797237B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02FCYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F1/00Cylinders; Cylinder heads 
    • F02F1/004Cylinder liners
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23PMETAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
    • B23P6/00Restoring or reconditioning objects
    • B23P6/02Pistons or cylinders
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02FCYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F11/00Arrangements of sealings in combustion engines
    • F02F11/002Arrangements of sealings in combustion engines involving cylinder heads
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16JPISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J10/00Engine or like cylinders; Features of hollow, e.g. cylindrical, bodies in general
    • F16J10/02Cylinders designed to receive moving pistons or plungers
    • F16J10/04Running faces; Liners
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02FCYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F1/00Cylinders; Cylinder heads 
    • F02F2001/006Cylinders; Cylinder heads  having a ring at the inside of a liner or cylinder for preventing the deposit of carbon oil particles, e.g. oil scrapers
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00Metal working
    • Y10T29/49Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49229Prime mover or fluid pump making
    • Y10T29/49231I.C. [internal combustion] engine making
    • Y10T29/49233Repairing, converting, servicing or salvaging
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00Metal working
    • Y10T29/49Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49229Prime mover or fluid pump making
    • Y10T29/4927Cylinder, cylinder head or engine valve sleeve making
    • Y10T29/49272Cylinder, cylinder head or engine valve sleeve making with liner, coating, or sleeve

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Cylinder Crankcases Of Internal Combustion Engines (AREA)
  • Gasket Seals (AREA)

Abstract

一种用于内燃发动机的气缸衬套密封装置,气缸衬套密封装置包括具有气缸孔的气缸体、气缸盖、位于每个气缸孔内的气缸衬套和形成在气缸衬套的上部表面和外部表面中的圆周切口。圆形密封环定位在圆周切口中,其中密封环至少接触气缸体和气缸衬套,以便在其间形成冷却剂密封。密封环包括至少形成在密封环的外周面上的密封增强结构,该密封增强结构包括“D”形环密封件的弧形部分或者多个周向延伸的肋部中的至少一个。

Description

气缸衬套密封装置及其设置方法
技术领域
本发明大体上涉及一种内燃发动机的气缸衬套密封件。更具体地,本发明涉及一种压装就位且容易保持的气缸衬套密封件,用于防止冷却剂穿过气缸体和气缸衬套之间的连接部,并且本发明还涉及设置和替换这种密封件的方法。
发明背景
在设计内燃发动机时将可替换的气缸衬套包含在内,为这种发动机的制造和其使用者提供了众多优点。除了其明显优势(在彻底检修发动机的过程中替换该气缸衬套而无需替换整个气缸体)之外,气缸衬套消除了在制造或使用过程中,由于气缸的内侧表面被不当地加工或者损坏而废弃整个气缸体的必要性。尽管有这种和其他优势,在可替换的气缸衬套(如例如发动机制造之前所使用的各种各样的气缸衬套设计)的使用中出现很多问题。此外,密封件在许多柴油发动机平台中是很普遍的,并且经常希望或是需要发动机内的流体与环境之间的分离。尤其是针对在气缸衬套内的燃烧气体和围绕气缸衬套的冷却剂之间的情况。在传统的气缸衬套构造中,燃烧气体密封件设置用于防止燃烧气体从气缸衬套和气缸盖之间的燃烧室通过。如果密封失效,则燃烧气体可能与围绕气缸衬套的冷却剂护套的冷却剂混合。在授予Stamper并且转让给本发明的受让人的美国专利No.6036194中阐述了这种类型的燃烧气体密封件,其用于提供气缸衬套顶面和气缸盖之间的燃烧气体密封。
目前,湿式气缸衬套和干式气缸衬套两者均包含中间止挡装置或者顶部止挡,在中间止挡装置中的情况下,气缸衬套基本上沿气缸衬套的长度被支撑在气缸体中间位置处,在顶部止挡情况下,其中气缸衬套围绕其上周面被支撑。美国专利No.3403661公开了一种用于发动机气缸体中的汽缸套设计,该气缸体具有沉孔气缸腔,其中衬套包括径向向外延伸的凸缘,设计用于被安置在沉孔中,从而使得衬套可以容易地被发动机气缸盖夹紧到位。为了设置用于围绕衬套的冷却剂流动,在发动机气缸体和衬套的与顶部凸缘间隔开的下部之间设置有密封件。由于振动和热引起的衬套尺寸变化,在密封区域中发生相对运动,这种类型的相对运动可能会破坏传统已知的密封。
在工业中已知采用机械装置来获得气缸衬套和气缸体之间的密封,从而防止冷却剂穿过气缸体和气缸衬套之间的连接部。在授予Baugh等人并且转让给本发明的受让人的美国专利No.4244330中阐述了一种这样的方法。其中,内燃发动机的气缸衬套包括空心体,该空心体具有压装的上端部和位于衬套端部中间的止挡件,用于接合发动机缸体衬套止挡件,以便为冷却剂通道提供上部和底部密封。形成与压装的上端部邻接的衬套的外侧面和止挡件,以允许在衬套和发动机缸体之间使用可设定的塑料材料,从而辅助冷却剂密封的形成并且提供气缸衬套的径向支撑。
类似地,美国专利No.5979374提供了一种用于内燃发动机的气缸体内的气缸腔的可替换的气缸衬套,该气缸衬套具有在气缸腔内定位在活塞的行进范围的中间点处的衬套止挡件,该活塞布置成用于在气缸腔内进行往复运动。该衬套包括空心圆柱体,该空心圆柱体具有内端部和外端部,其中外端部具有与活塞接合的内表面,该与活塞接合的内表面用于在行进过程中引导活塞,并且该外端部还具有顶端面,该顶端面用于借助发动机盖形成燃烧气体密封。衬套还包括一个机构,该机构用于加强衬套并在气缸腔内将衬套固定到位,用于抵抗由于在外端部内的燃料燃烧引起的变形力,并且还用于在压制于其中时,以压缩和摩擦的方式接合气缸腔的内表面。加强和固定机构包括与外端部的外端相邻的端部凸台,这种端部凸台的外径比供端部凸台压装在其中的气缸腔的相应部分的内径略大。可替换的衬套还包括用于在气缸腔内轴向支撑中空圆柱体的衬套支撑部,衬套支撑部包括衬套止挡件,该衬套止挡件在衬套被放置在气缸腔内时,与用于接合衬套止挡件的表面接合。
端部凸台位于衬套的外端部的最外端处,该端部凸台形成在衬套的外表面上,用于加强,并且主要用于以摩擦的方式接合气缸腔的内表面以形成冷却剂密封,并且用于抵抗由于中空气缸体内的燃料燃烧引起的变形力。特别是,端部凸台防止气缸衬套的外端部的径向移动,同时通过形成与衬套容纳腔的内表面的径向压接配合(通过在压接时以压缩和摩擦的方式接合该腔体的内表面来形成)允许外端部在衬套容纳腔内的受限的轴向运动。在端部凸台的外表面中形成有用于容纳一个或多个O形环类型的密封构件的一个或多个凹部,该密封构件在端部凸台和相邻的气缸体之间提供了冷却剂密封。在全面检修发动机的情况下进行常规保养的过程中,为了替换一个或多个O形环类型的密封构件,需要移除每个气缸衬套以对O形环密封进行操作。
发明内容
本公开提供了一种用于内燃发动机的气缸衬套密封装置,气缸衬套密封装置包括具有气缸孔的气缸体、气缸盖、位于每个气缸孔内的气缸衬套和形成在气缸衬套的上表面和外表面中的圆周切口。圆形密封环定位在圆周切口中,其中密封环至少接触气缸体和气缸衬套以在气缸体和气缸衬套之间形成冷却剂密封。密封环包括至少形成在密封环的外周面上的密封增强结构。圆周切口包括形成在气缸衬套的圆柱形上部外表面中的第一侧壁和径向延伸的底壁,该底壁从第一侧壁朝向气缸体延伸,同时气缸孔的上部内表面形成圆周切口的第二侧壁。
替换气缸衬套密封件包括:在保持气缸衬套在相应的气缸孔内的位置的同时移除气缸盖;在保持气缸衬套在气缸孔内的位置的同时从形成在气缸衬套中的圆周切口内移除上部衬套密封件;在继续保持气缸衬套在气缸孔内的位置的同时将替换的密封环定位在圆周切口中;随后替换气缸盖并将其固定在发动机的气缸体上。在保持气缸衬套在相应的气缸孔内的位置的同时将替换的密封环定位在圆周切口中时,需要确定替换的气缸衬套密封件与第一侧壁和第二侧壁的接触。
在一种实施方式中,气缸衬套密封件是“D”形环密封件,并且密封加强结构包括“D”形环密封件的形成该“D”形环密封件的外周面的弧形部分。“D”形环密封件的弧形部分定位成与气缸体接触,并且“D”形环密封件的相对的表面定位成与所述气缸衬套接触。
在另一实施方式中,气缸衬套密封件包括至少形成在气缸衬套密封件的外周面上的多个周向延伸的肋部。多个肋部定位成与圆周切口的第二侧壁接触。
气缸衬套密封件由弹性体材料形成,尤其是由耐高温抗冷却剂材料形成。适合于该目的的材料包括,但不限于,四氟乙烯丙烯和过氧化物固化的氟碳化合物(peroxidecured fluorocarbon)。此外,气缸衬套密封件可以包括由弹性体材料封装并且结合至弹性体材料的金属芯。
附图描述
图1是包括冷却剂密封件的发动机盖组件的剖视图;
图2仅示出了上部衬套密封件;
图3是沿图2的剖切线III-III截取的上部衬套密封件的剖视图;
图4是发动机盖组件的发动机体的俯视图,其中发动机盖已被移除;
图5是发动机盖组件的发动机体的剖视图,其中发动机盖已被移除;
图6是发动机盖组件的发动机体的剖视图,其中发动机盖已被移除,包括就位的上部衬套密封件;
图7是发动机盖组件的发动机体的剖视图,其中上部衬套密封件就位并且发动机盖定位于其上;
图8是在组装过程中定位的上部衬套密封件的示意图;
图9是在组装过程中定位的上部衬套密封件的示意图;
图10是在操作条件下上部衬套密封件的示意图;
图11是上部衬套密封件安装压缩力的图示;
图12是处于70°F时上部衬套密封件压力的示意图;
图13是处于450°F时上部衬套密封件压力的示意图;
图14是另选的上部衬套密封装置的剖视图;
图15是图14中示出的上部衬套密封装置的拆解视图。
具体实施方式
如上所述,密封件经常设置在相应的气缸衬套和气缸体之间,以便将设置在气缸衬套和气缸体之间的衬套冷却剂保持成在气缸衬套和气缸体之间通过,并且与燃烧气体混合。这些密封件通常由弹性体材料形成,该弹性体材料随着时间推移可能会功能退化至某一程度,即需要对设置在气缸衬套和气缸体之间的界面处的一个或多个衬套密封件进行替换。在此情况下,相应的气缸衬套被移除,磨损的或退化的衬套密封件被从形成在气缸衬套外表面中的圆周槽移除,新的衬套密封件被定位在每个相应的槽中,并且气缸衬套被移回并且被定位在气缸体的相应的气缸孔中。本发明的发明人指出,这样的过程是麻烦的,并且从费用方面考虑效益较低,导致在发动机运行中大量的停机时间,并且在通常情况下,当包括新密封件在内的气缸衬套被替换至它们相应的气缸孔中时,导致衬套密封件的损坏。
目前,珠粒或石墨涂层被用来密封内燃发动机的气缸盖和气缸体之间的连接部。尤其是,用于实现更有效的系统的方法是为气缸盖衬垫提供一机构,该机构用于提供形成在气缸体和衬套之间的冷却剂腔和燃烧室之间的密封,从而防止冷却剂和燃烧气体的混合;然而,发明人已经确定,这样的整体密封装置不能满足将冷却剂保持在冷却剂腔中的要求。尤其针对天然气发动机会出现这种情况。针对这种发动机,已经确定的是,希望密封气缸体和气缸衬套连接部来防止潜在的渗漏,同时具有气缸盖衬垫,该衬垫任何情况下允许在天然气进气歧管过压情况过程中多余气体离开。因此,发明人认识到,需要减少替换气缸衬套密封件的费用,减少发动机的停机时间,使在替换气缸衬套密封件的过程中无意引起的对其的损害最小化,以及允许在天然气进气歧管过压情况过程中,多余气体从气缸盖衬垫离开,同时防止这样的气体和发动机冷却剂混合。发明人还发现,如果能够使技术人员在常规维护的过程中当移除气缸盖时容易地替换气缸衬套密封件,而不是等到渗漏实际发生时需要对发动机进行大范围检修时进行替换,将是有益的。
参照图1,示出了内燃发动机10的一部分,并且这一部分包括覆在气缸体14和气缸衬套16上的气缸盖12。气缸衬套16可以包括传统方式的刮油环18。气缸体14包括多个气缸孔20,每个气缸孔接纳气缸衬套16。冷却剂通道22和24分别形成在气缸盖12和气缸体14中,冷却剂通道24通向冷却剂腔26,该冷却剂腔至少围绕气缸衬套16的上部。气缸体14和衬套16被构造成允许冷却剂围绕气缸衬套16的外周流动,以确保气缸衬套16和气缸体14被保持在希望的操作温度中。
一个或多个气缸盖衬垫28定位在气缸体14和气缸盖12之间,以及定位在气缸衬套16和气缸盖12之间。气缸盖衬垫28的形式可以是一个连续元件或者几个元件。优选地,气缸盖衬垫是单一的元件。气缸盖衬垫形成气缸盖12和气缸体14之间以及气缸盖12和气缸衬套16之间的燃烧气体密封。盖衬垫28通常设置用于防止在发动机运行过程中的气体和/或液体渗漏;然而可以希望在天然气进气歧管过压情况过程中允许多余气体离开。
如图1中所示,圆周切口30形成在气缸衬套16的上表面32和圆柱侧表面34中。因此,圆周切口30包括内部侧壁33和底壁35。下文将对圆周切口30的特定构造进行更详细的解释。密封件36定位在圆周切口30内,提供了气缸体14和气缸衬套16之间的有效密封。虽然密封件36可以采用不同的构造,但发明人已经提供了已经被确定的构造,以提供所需的必要的密封。
如图2和图3中所示,密封件通常为环形构造,从而大致与相应的气缸衬套和形成于其中的圆周切口的外部尺寸相符。如在图3中特别示出的,环型密封件是基本上呈“D”形环密封件的形式,其包括大致平坦的顶面和底面38、40,以及圆柱内表面42。与内表面42相对的是弧形外表面44,其可以包括围绕“D”形环密封件36的周面延伸的凹入部46,该凹入部可以增加“D”形环密封件的结构稳定性。此外,如果给出“D”形环密封件的结构,技术人员可以容易地确定密封件是否在组装时发生扭转。“D”形环密封件被构造成具有比与圆周切口30的内部侧壁33和气缸体14的相对的表面37的距离大的厚度,包括气缸体的倒角表面。在这种情况下,“D”形环密封件36被挤压至圆周切口30内,以保持其位置。因此,“D”形环密封件36基本上被气缸衬套16和气缸体14挤压。“D”形环密封件36基本上不被气缸盖12或气缸盖衬垫28加载。因此,“D”形环密封件36防止冷却剂经由气缸衬套36和气缸体14之间的金属压接配合向上流出,并且还防止燃烧气体或者天然气进气歧管过压情况中的多余气体与冷却剂混合。在这种情况下,可以防止由于持续的渗漏而可能引发的对气缸体板件以及气缸盖衬垫28的腐蚀。而且,并且更重要地,可以防止发动机冷却剂的加压或可能的污染。
附加地,发动机内的过压情况的可能的结果可以导致通过气缸盖衬垫被从气缸盖和衬套的顶部之间推出而允许多余的气体离开。该情况发生后不久,气缸压力停止,但发动机冷却系统保持压力。这种压差足以在圆周切口30内向上移动衬套顶部密封环36。因此,为了使足够的密封被保持,“D”形环密封件的“D”的最宽部分定位成,即使当衬套顶部密封环被冷却剂压力相对气缸盖12的底面一路向上推动时,衬套和缸体孔之间的密封压力也能被保持。这避免了热加压冷却剂洒落至发动机的外侧。因此,优选地,“D”形环密封件36的一半高度比气缸盖衬垫的厚度大,或者比气缸体14和气缸盖12之间的间隔加上气缸体或衬套的引入倒角的较大的竖向尺寸要大,具体参照下文。在这种情况下,如果“D”形环密封件36在过压情况下向上移位,“D”形环密封件36的顶面将与气缸盖12的底面接触,同时“D”形环密封件36的“D”的最宽的部分保持与气缸体14接触,因此保持气缸体14和气缸衬套16之间的足够的密封。
“D”形环密封件36由弹性体材料形成,并且优选由耐高温抗冷却剂弹性体材料形成。尤其适合于该目的的材料是四氟乙烯丙烯和过氧化物固化的氟碳化合物。四氟乙烯丙烯耐受超过450°F的温度,高于过氧化物固化的氟碳化合物的耐受温度;然而,这样的优势需要付出一定的成本。因此,在其中经历低于400°F的温度的应用中,使用较便宜的过氧化物固化的氟碳化合物。
如本文前面提到的,图4大体上示出了气缸体14和气缸衬套16的俯视平面图。气缸体14以及气缸衬套16包括不同的流体路径。此外,如从俯视图中证明的,气缸衬套16包括刮油环18和圆周切口30。
参照图5至图7,将详细描述本发明的一方面,即,对气缸衬套密封件36的替换。如图5中所示,气缸盖12和气缸盖衬垫28已经被移除。一旦它们被移除,在保持气缸衬套16在气缸体14的气缸孔内的定位的同时,气缸衬套密封件36类似地被移除。特别是,替换气缸衬套密封装置的方法包括:在保持气缸衬套16在它们的形成于气缸体14中的相应的气缸孔内的位置的同时从发动机的气缸体14移除气缸盖12和气缸盖衬垫28(必要时)。由于气缸衬套具有大致圆柱形的外部上表面34和大致平面状的顶面32,因此可以容易地触及形成在大致圆柱形的外部上表面34中的圆周切口30和气缸衬套16的大致平面状的顶面32。在保持气缸衬套16在气缸孔内的位置的同时,待被替换的气缸衬套密封件从圆周切口内移除。接下来,再次在如图6所示地保持气缸衬套16在相应的气缸孔内的位置的同时,将替换的气缸衬套密封件36定位在圆周切口30中。在将替换的气缸衬套密封件36定位在圆周切口30中之后,替换气缸盖衬垫28(如果该气缸盖衬垫已被移除),并且如图7所示,将气缸盖12放置在气缸体14上并将气缸盖固定于该气缸体。
如图4至图6所示,圆周切口30包括倒角的圆周上边缘。气缸体14的圆周上边缘50和气缸衬套的圆周上边缘52远离彼此被倒角,从而辅助气缸衬套密封件在圆周切口30内的定位。尽管倒角的角度可以变化,该角度通常与圆周切口的内表面和气缸体14的孔的内表面呈大约30°。此外,圆周切口30和气缸密封件36的尺寸确定依赖于发动机尺寸和整体容量。然而,如本文前面提到的,气缸衬套密封件36具有比圆周切口30大的径向直径,以确保内部侧壁33圆周切口和气缸体14的相对的表面37之间的气缸衬套密封件36的压缩配合。
前面的讨论关注的是气缸衬套密封件36的替换,而图8至图10示出了气缸衬套密封件36在相应的圆周切口30内的初步定位。在对气缸衬套密封件36的工厂安装过程中,气缸衬套密封件36被设置在气缸衬套16上,并且定位于圆周切口30所处的位置中。多个气缸衬套16被放置在气缸体14内的它们相应的孔中,并且包括气缸盖衬垫的气缸盖12被放置在相应的气缸衬套16上并且与其接触,如图8所示。为了清楚起见,图8至图10中未示出气缸盖衬垫。
当气缸盖12朝向气缸体14移动并且包括气缸衬套密封件36的气缸衬套16进一步移入气缸孔内时,如图9所示,接触压力或密封压力相对气缸衬套密封件36产生。这些压力已经被确定为分别在斜边的交叉部、内部侧壁33和相对的表面37、区域60和62处是最大的。此外,如图11中所示,在处于70°F的安装过程中,当气缸衬套密封件36被挤压进圆周切口30内时,压紧力增加。而且,在处于70°F的安装过程中产生的密封压力在图12中被示出。在大约为450°F的操作温度下,密封压力变得比图13中示出的要大。图10示出在大约450°F的操作条件下安装就位的密封件。在气缸衬套密封件36的最底部区域66中经受气缸衬套16上的最小密封压力。
作为对上述的备选,图14和图15示出了压装就位的气缸衬套密封件110,其围绕可移除的气缸衬套116的顶部周面定位,该可移除的气缸衬套被接纳在内燃发动机的气缸体114中。图15中详细示出的气缸衬套密封环110与前面相类似地由弹性体材料120制成,并且具有由弹性体材料120封装并且结合至弹性体材料的金属芯124。金属芯可以由任何合适的金属(包括但不限于钢)制成。气缸衬套密封件的形式为环,并且包括多个分别形成在环的内表面和外表面的其中一个或者两者中的周向延伸的肋部128、130。金属芯用于在插入密封件以及使用密封件的过程中保持密封件的结构完整性。
尤其是,图14和图15中,在气缸衬套密封件110中包含金属芯124,相对于热加压冷却剂洒落在发动机的外侧的可能性提供了增强的坚固性。特别是,如果气缸盖衬垫通过过压情况而受影响,通常仅在局部区域中围绕气缸衬套的上部受影响。在全橡胶衬套顶部密封环的情况下,气缸盖衬垫的局部损耗可以允许衬套顶部密封环在那个区域中相对气缸盖向上移动,从而可能导致冷却剂渗漏在发动机外部。通过在气缸衬套密封环110中包含金属芯124,围绕气缸衬套116的顶部的多数圆周连续出现的气缸盖衬垫用于将整个装有金属芯的气缸衬套密封环110保持在其预定的位置中,因为金属芯具有足够的刚度来相对于冷却剂压力保持气缸衬套密封环110,即使在不再由气缸盖衬垫覆盖的区域中,由此防止气缸衬套密封环110移动以及防止发动机外部的冷却剂渗漏。
如所提到的,气缸衬套密封件具有多种商业和战略优势,包括通过允许在替换气缸盖衬垫时替换密封件而被改善的服务的间隔,因此避免了在使用时为了替换径向密封环而移除气缸衬套的需要。此外,实现了气缸盖衬垫材料的更大灵活性,不再需要制造微型密封件。
虽然已经通过参照各种特定的实施方式描述了本发明,但应该理解的是,可以在已描述的发明思想的精神和范围内进行大量修改,目的在于本发明不被限制为已描述的实施方式,而是将具有通过所附权利要求的描述所限定的全部范围。

Claims (12)

1.一种用于内燃发动机的气缸衬套密封装置,所述气缸衬套密封装置包括:
气缸体,该气缸体具有至少一个气缸孔;
气缸盖,所述气缸盖刚性附接至所述气缸体;
气缸衬套,该气缸衬套位于形成在所述气缸体中的所述至少一个气缸孔中,所述气缸衬套具有大致圆柱形的上部外表面和大致平面状的顶面;
冷却剂腔,所述冷却剂腔允许冷却剂围绕所述气缸衬套的外周流动;
圆周切口,该圆周切口形成在所述气缸衬套的所述大致圆柱形的上部外表面和所述大致平面状的顶面中;以及
上部衬套密封件,该上部衬套密封件定位在所述圆周切口中;
其中所述上部衬套密封件至少与所述气缸体和所述气缸衬套接触,以在所述气缸体和所述气缸衬套之间形成冷却剂密封,
其中所述上部衬套密封件是“D”形环密封件,所述“D”形环密封件的弧形部分形成该“D”形环密封件的外周面,并且
其中所述“D”形环密封件的弧形部分被定位成与所述气缸体接触,并且所述“D”形环密封件的与所述弧形部分相对的表面被定位成与所述气缸衬套接触。
2.根据权利要求1所述的气缸衬套密封装置,其中所述圆周切口包括形成在所述气缸衬套的所述大致圆柱形的上部外表面中的第一侧壁和从所述第一侧壁朝向所述气缸体延伸的径向延伸的底壁。
3.根据权利要求2所述的气缸衬套密封装置,其中所述至少一个气缸孔的上部内表面形成所述圆周切口的第二侧壁。
4.根据权利要求3所述的气缸衬套密封装置,其中所述第一侧壁的上部和所述第二侧壁是倾斜的。
5.根据权利要求3所述的气缸衬套密封装置,其中所述上部衬套密封件由弹性体材料制成。
6.根据权利要求3所述的气缸衬套密封装置,其中所述上部衬套密封件由耐高温抗冷却剂的弹性体材料制成。
7.根据权利要求3所述的气缸衬套密封装置,其中所述上部衬套密封件由过氧化物固化的氟碳化合物和四氟乙烯-丙烯中的至少一种形成。
8.根据权利要求5所述的气缸衬套密封装置,其中所述上部衬套密封件包括由所述弹性体材料封装并且结合至所述弹性体材料的金属芯。
9.一种在内燃发动机中替换气缸衬套密封装置的方法,该方法包括:
从所述发动机的气缸体移除气缸盖,所述气缸体具有至少一个气缸孔;
保持气缸衬套在形成于所述气缸体中的所述至少一个气缸孔内的位置,所述气缸衬套具有大致圆柱形的上部外表面和大致平面状的顶面,在所述气缸衬套的所述大致圆柱形的上部外表面和所述大致平面状的顶面中形成有圆周切口;
在保持所述气缸衬套在所述至少一个气缸孔内的位置的同时从所述圆周切口内移除上部衬套密封件;
在保持所述气缸衬套在所述至少一个气缸孔内的位置的同时将替换用的上部衬套密封件定位在所述圆周切口中,冷却剂腔允许冷却剂围绕所述气缸衬套的外周流动,其中所述替换用的上部衬套密封件至少与所述气缸体和所述气缸衬套接触,以在所述气缸体和所述气缸衬套之间形成冷却剂密封,其中所述替换用的上部衬套密封件是“D”形环密封件,该“D”形环密封件的弧形部分形成所述“D”形环密封件的外周面,并且其中所述“D”形环密封件的弧形部分被定位成与所述气缸体接触,并且所述“D”形环密封件的与所述弧形部分相对的表面被定位成与所述气缸衬套接触;以及
将所述气缸盖重新置于所述发动机的所述气缸体上。
10.根据权利要求9所述的替换气缸衬套密封装置的方法,其中所述圆周切口包括形成在所述气缸衬套的所述大致圆柱形的上部外表面中的第一侧壁和从所述第一侧壁朝向所述气缸体延伸的径向延伸的底壁,并且所述至少一个气缸孔的上部内表面形成所述圆周切口的第二侧壁;并且
其中在保持所述气缸衬套在所述至少一个气缸孔内的位置的同时将替换用的上部衬套密封件定位在所述圆周切口中包括:确保所述替换用的上部衬套密封件与所述第一侧壁和所述第二侧壁接触。
11.一种用于内燃发动机的气缸衬套密封件,该气缸衬套密封件包括:
大致圆形的密封环,该密封环具有外周面和内周面;以及
密封增强结构,该密封增强结构至少形成在所述大致圆形的密封环的所述外周面上,
其中所述气缸衬套密封件是“D”形环密封件,并且所述密封增强结构包括所述“D”形环密封件的弧形部分,
其中该“D”形环密封件的所述弧形部分形成所述“D”形环密封件的外周面,所述“D”形环密封件的所述外周面被构造为定位成与气缸体接触,并且所述“D”形环密封件的与所述弧形部分相对的表面被构造为定位成与气缸衬套接触。
12.根据权利要求11所述的用于内燃发动机的气缸衬套密封件,其中所述气缸衬套密封件由弹性体材料制成并且包括由所述弹性体材料封装并且结合至所述弹性体材料的金属芯。
CN201280045194.6A 2011-08-03 2012-07-31 气缸衬套密封装置及其设置方法 Active CN103797237B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US13/197,197 2011-08-03
US13/197,197 US8601995B2 (en) 2011-08-03 2011-08-03 Cylinder liner seal arrangement and method of providing the same
PCT/US2012/049049 WO2013019813A1 (en) 2011-08-03 2012-07-31 Cylinder liner seal arrangement and method of providing the same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103797237A CN103797237A (zh) 2014-05-14
CN103797237B true CN103797237B (zh) 2017-12-05

Family

ID=47626130

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201280045194.6A Active CN103797237B (zh) 2011-08-03 2012-07-31 气缸衬套密封装置及其设置方法

Country Status (3)

Country Link
US (2) US8601995B2 (zh)
CN (1) CN103797237B (zh)
WO (1) WO2013019813A1 (zh)

Families Citing this family (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2508472A (en) * 2013-09-09 2014-06-04 Daimler Ag Sealing Element for a cooling Jacket of a Combustion Engine
US9593639B2 (en) 2014-08-19 2017-03-14 Caterpillar Inc. Cylinder liner having annular coolant circulation groove
US20160084193A1 (en) * 2014-09-22 2016-03-24 Caterpillar Inc. Cylinder liner having flange with annular groove
US9732698B2 (en) * 2014-12-19 2017-08-15 Caterpillar Inc. Temperature reducing channel
US20160177871A1 (en) 2014-12-23 2016-06-23 Caterpillar Inc. Cylinder Liner for an Engine Block
DE102015003039A1 (de) * 2015-03-10 2016-09-15 Mahle International Gmbh Anordnung für einen Verbrennungsmotor
US9657682B2 (en) 2015-06-02 2017-05-23 Caterpillar Inc. Cylinder liner assembly having a thermal barrier coating
JP6655348B2 (ja) * 2015-10-22 2020-02-26 三菱重工エンジン&ターボチャージャ株式会社 内燃機関
KR101776756B1 (ko) * 2016-03-16 2017-09-08 현대자동차 주식회사 워터자켓을 갖는 엔진
US9958358B2 (en) * 2016-03-31 2018-05-01 Caterpillar Inc. Control system having seal damage counting
US9938925B2 (en) 2016-05-16 2018-04-10 Caterpillar Inc. Cylinder liner with chamfer and anti-polishing cuff
US20210332774A1 (en) * 2017-05-15 2021-10-28 Cummins Inc. Cylinder head bolt boss cutouts
KR102336472B1 (ko) * 2018-10-29 2021-12-07 카트리지 리미티드 열적으로 향상된 배기 포트 라이너
US10895218B2 (en) * 2019-02-01 2021-01-19 Caterpillar Inc. Liner for engine cylinder with lower liner support
WO2021126943A1 (en) * 2019-12-17 2021-06-24 Cummins Inc. Profiled cylinder liner for bore distortion control
CA3170038A1 (en) * 2020-03-03 2021-09-10 Florian Becker Arrangement for an internal combustion engine and method for cooling such an arrangement
WO2021242565A1 (en) 2020-05-27 2021-12-02 Cummins Inc. Anti-polish ring for an engine cylinder
US12129922B2 (en) * 2020-11-19 2024-10-29 Sonnax Transmission Company Drop-in signal accumulator piston kit and method for replacing an original equipment signal accumulator piston
JP2023107563A (ja) * 2022-01-24 2023-08-03 三菱重工エンジン&ターボチャージャ株式会社 内燃機関のガスシール構造
CN114962645A (zh) * 2022-06-02 2022-08-30 北京星际荣耀科技有限责任公司 动密封结构
WO2025024880A1 (en) * 2023-07-31 2025-02-06 Lovick Engineering Pty Ltd Sealing insert for preventing coolant leakage in internal combustion engines
CN118757274B (zh) * 2024-09-02 2024-11-19 陕西麦吾德科技有限公司 一种防脱胶便于组装的气缸

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3156224A (en) * 1963-07-08 1964-11-10 Vladimir A Winkler Head gasket for diesel engine
US4848212A (en) * 1986-04-24 1989-07-18 Mazda Motor Corporation Internal combustion engine piston with two compression rings having reduced oil consumption
US6036194A (en) * 1996-09-16 2000-03-14 Cummins Engine Company, Inc. Combustion gas seal for an internal combustion engine

Family Cites Families (32)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2783748A (en) * 1954-04-19 1957-03-05 Perfect Circle Corp Cylinder block and liner construction and method of assembling the same
US3853099A (en) * 1972-12-21 1974-12-10 Caterpillar Tractor Co Elastomeric sealing ring for cylinder liners
US4244330A (en) 1978-11-13 1981-01-13 Cummins Engine Company, Inc. Engine cylinder liner having a mid stop
JPS55104400A (en) * 1979-02-06 1980-08-09 Kureha Chemical Ind Co Ltd Detergent composition
DE3208341A1 (de) 1982-03-09 1983-09-15 Klöckner-Humboldt-Deutz AG, 5000 Köln Zylinderkopf fuer eine wassergekuehlte brennkraftmaschine
DE3233578C2 (de) 1982-09-10 1985-09-12 M.A.N. Maschinenfabrik Augsburg-Nürnberg AG, 8500 Nürnberg Mehrzylinderbrennkraftmaschine mit nassen Zylinderlaufbüchsen und Einzelzylinderköpfen
JPS5996341U (ja) 1982-12-20 1984-06-29 マツダ株式会社 エンジンのシリンダヘツド構造
US4524982A (en) * 1983-12-27 1985-06-25 Seals Eastern Inc. Seal for aggressive environments
JPH0381548A (ja) 1989-08-23 1991-04-05 Yamaha Motor Co Ltd シリンダヘッドの液冷ジャケット構造
US5033426A (en) 1990-08-22 1991-07-23 Cummins Engine Company, Inc. Radial combustion seal
US5062393A (en) * 1990-10-22 1991-11-05 General Motors Corporation Engine cylinder liner, seals and assembly therewith
US5112066A (en) 1990-12-05 1992-05-12 Arne Remmerfelt Resilient sealing ring
US5326034A (en) 1993-07-27 1994-07-05 Cummins Engine Company, Inc. Compact closed nozzle assembly for a fuel injector
US5711449A (en) * 1995-12-11 1998-01-27 Petroleum Containment, Inc. Entry assembly
JP2870463B2 (ja) 1996-01-19 1999-03-17 トヨタ自動車株式会社 多気筒内燃機関のシリンダヘッド構造
US5819704A (en) 1996-07-25 1998-10-13 Cummins Engine Company, Inc. Needle controlled fuel system with cyclic pressure generation
DE19654451C1 (de) 1996-12-27 1998-05-14 Daimler Benz Ag Flüssigkeitsgekühlte Mehrzylinder-Brennkraftmaschine
US6116198A (en) * 1997-07-21 2000-09-12 Cummins Engine Company, Inc. Replaceable cylinder liner with improved cooling
US5979374A (en) 1998-06-12 1999-11-09 Cummins Engine Company, Inc. Control cooled cylinder liner
JP4049344B2 (ja) 1998-12-17 2008-02-20 ヤマハマリン株式会社 筒内燃料噴射式エンジン
US6145481A (en) 1999-07-07 2000-11-14 Caterpillar Inc. Cooling ring for a cylinder liner in an internal combustion engine
US6164260A (en) * 1999-07-13 2000-12-26 Caterpillar Inc. Scraping ring and sealing ring used with a cylinder liner in an internal combustion engine
US6357400B1 (en) * 2000-03-07 2002-03-19 Federal-Mogul World Wide, Inc. Piston sleeve
US6532915B2 (en) * 2001-07-27 2003-03-18 Caterpillar Inc Sealing arrangment for a cylinder liner
US6931705B2 (en) 2002-02-25 2005-08-23 Federal-Mogul World Wide, Inc. Cylinder liner having modified combustion seal and method
US6746021B2 (en) 2002-03-19 2004-06-08 Dana Corporation MLS gasket with conformable stopper element
DE102004005796B4 (de) 2004-02-06 2014-01-16 Daimler Ag Zylinderkopf für eine Brennkraftmaschine
DE102004015135A1 (de) 2004-03-27 2005-10-13 Dr.Ing.H.C. F. Porsche Ag Wassergekühlter Zylinderkopf für eine mehrzylindrige Brennkraftmaschine
DE102004062522B4 (de) 2004-12-24 2013-08-08 Fev Gmbh Zylinderkopf mit Versteifung
US20070227475A1 (en) 2006-03-28 2007-10-04 Yamaha Hatsudoki Kabushiki Kaisha Internal combustion engine and transporation apparatus incorporating the same
US8337180B2 (en) 2009-09-09 2012-12-25 National Oilwell Varco, L.P. Mud pump cylinder assembly and liner system
CN201723700U (zh) * 2010-07-06 2011-01-26 龙岩科力达橡塑有限公司 一种d形密封圈

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3156224A (en) * 1963-07-08 1964-11-10 Vladimir A Winkler Head gasket for diesel engine
US4848212A (en) * 1986-04-24 1989-07-18 Mazda Motor Corporation Internal combustion engine piston with two compression rings having reduced oil consumption
US6036194A (en) * 1996-09-16 2000-03-14 Cummins Engine Company, Inc. Combustion gas seal for an internal combustion engine

Also Published As

Publication number Publication date
US9464591B2 (en) 2016-10-11
CN103797237A (zh) 2014-05-14
US20140090619A1 (en) 2014-04-03
US20130032117A1 (en) 2013-02-07
WO2013019813A1 (en) 2013-02-07
US8601995B2 (en) 2013-12-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103797237B (zh) 气缸衬套密封装置及其设置方法
JPWO2005045222A1 (ja) 内燃機関およびライナー装着リング
JP6276497B2 (ja) エンジンのシリンダ用インサート
EP3408521B1 (en) Crankcase assembly for a reciprocating machine
CN106051167A (zh) 密封件以及制造和/或使用密封件的方法
KR101898141B1 (ko) 패킹링
CN108019518B (zh) 往复式气缸套密封组件
EP0768459B1 (en) Device for sealing a combustion chamber of a combustion engine
US20130206124A1 (en) Seatless wet cylinder liner for internal combustion engine
WO2012113417A1 (en) Piston-piston ring system for a combustion engine
JP5164659B2 (ja) 組合せオイルリング
CN105190130B (zh) 混合环焊接的汽缸盖衬垫
CN103032201A (zh) 用于内燃发动机的维修垫片和方法
KR102056954B1 (ko) 내연 엔진용 피스톤 링
JP7558184B2 (ja) 内燃機関の燃焼室をシールするための装置
JP3815547B2 (ja) 軸封装置
JPH04504463A (ja) ピストン往復運動機械、主として内燃機関のためのピストンリング装置
JPS5910445Y2 (ja) シ−ル装置
CN1985111A (zh) 具有分体式铸造外壳的内燃机用的密封系统
JP4889975B2 (ja) ピストン装置
CN102108913A (zh) 用于衬垫的具有模制插入件的压缩限制器
CN117189406A (zh) 一体式机体缸盖系统、其装配方法及发动机
JPH0720449Y2 (ja) リップ型シール
CN104813013A (zh) 发动机汽缸和衬垫组件
WO2004038207A1 (fr) Segment de piston a fente hermetique, moteur a piston a reduction de segment a fente hermetique et mecanisme alternatif a reduction de segment

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant