用于汽车发动机的线环燃烧密封件的制作方法
1.本实用新型总体上涉及用于密封汽车发动机的系统。
背景技术：
2.在承受高负载的内燃机中，气缸盖和发动机缸体之间的密封由气缸盖垫片执行。气缸盖垫片通常设计为在所有气缸上方延伸。发动机缸体和气缸盖借助分布在气缸上方的多个高强度螺栓夹紧在一起，以便可靠地将所需的压力施加在气缸盖垫片上。然而，气缸盖垫片不能提供100％的密封。发动机的垫片接头难以围绕紧邻燃烧孔口的区域密封，特别是在螺栓之间的跨距中点处。这可归因于环绕每个气缸孔口边界并被制成具有均匀厚度的气缸盖垫片的线环。这些较弱的区域会导致气缸泄漏。由于燃烧室中的高点火压力，逸出的气体可能会积聚在密封表面之间，从而损坏密封组件或其它发动机部件，例如，曲轴箱。因此，非常期望一种可以防止燃烧气体泄漏并提高发动机耐用性的有效密封系统。
3.在us 6676134b1中，wiegert等人示出了一种多层气缸盖垫片。其中，描述了围绕气缸盖垫片的每个燃烧孔口周向延伸的钢线环燃烧密封件。线环完全设置在凸缘内，并被构造为提供抵抗局部运动和凸边破裂的阻力。在wo 2005060516a2中，gorman示出了另一种采用密封环的多层垫片。其中，包括一个或多个圆形开口的垫片构造成与发动机的气缸孔开口对齐。包括弹性芯的密封环固定到环绕每个圆形开口的垫片。
4.然而，在此发明人已经发现了该密封系统中的潜在问题，诸如上文指出的。作为一个示例，wiegert等人和gorman描述的气缸盖垫片的线环在线环的整个周缘上具有均匀的厚度。由于施加在内燃机的气缸盖垫片上的压力随着气缸上多个螺栓的位置或分布而变化，因此它在每个线环燃烧密封件上产生两个不同的压缩区。在靠近高强度螺栓的线环区段中产生高压缩区域。另一方面，在线环的离螺栓最远的那些区段中、通常在跨距中间区域中产生低压缩区域。因此，高压缩区域形成密封系统的较强区域，而低压缩区域形成密封系统的较弱区域。在低压缩区域处，产生较低的应力。通常，这是燃烧密封会泄漏的区域。在这些条件下，沿其整个周缘具有均匀厚度的线环不能防止泄漏。
技术实现要素：
5.本发明人在此已认识到上述问题等，并且开发了用于密封汽车发动机的燃烧室的防漏密封系统。该系统包括：压缩在发动机缸体和气缸盖之间的气缸盖垫片，气缸盖垫片包括垫片板；定位在垫片板上的多个圆形燃烧孔口，多个圆形燃烧孔口构造成与发动机缸体的多个气缸孔开口对齐；分布在垫片板上的多个螺栓孔口，多个螺栓孔口与多个圆形燃烧孔口交替；以及多个线环，每个线环围绕多个圆形燃烧孔口中的相应圆形燃烧孔口周向延伸，其中，每个线环的表面包括在跨越在多个螺栓孔口的两个连续螺栓孔口之间的线环的区段上的选择性金属涂层，并且其中，线环的更靠近多个螺栓孔口定位的区段没有金属涂层。
6.根据本实用新型的密封系统是一种包括多个线环燃烧密封件的汽缸盖垫片，其具
有可变厚度的线环。每个燃烧密封件内的每个线环的表面包括金属材料的涂层或沉积物，其构造为局部增加应力以改善低压缩区域处的密封。每个围绕气缸盖垫片的相应圆形燃烧孔口周向延伸的线环被构造为被涂覆，使得仅跨越螺栓孔口之间的线环的区段包括金属沉积物。金属沉积物可以具有0.001-0.006英寸的厚度范围。金属可被电镀或化学沉积到线环的选择性区段的表面。作为非限制性示例，可以使用诸如镍、铜、铝和镍-特氟隆之类的金属。然而，涂层材料可以不限于这些金属，并且其它金属可以用于此目的。每个线环的被定位成紧邻气缸盖垫片的螺栓孔口并且受到螺栓压缩的区段被构造为没有金属涂层。因此，每个线环构造成使得线环的未涂覆的区段与金属涂覆的区段交替。气缸盖垫片的线环的这种选择性金属涂层形成了不同厚度的线环，这极大地有助于改善整个发动机密封系统。
7.本实用新型的密封系统提供若干优点。例如，它通过局部增加应力来改善较弱应力区域的密封。在燃烧密封件中的线环的选择性表面上选择性镀覆金属不仅会增加螺栓跨距之间的负载，还会增加气缸之间的负载，从而防止从一个气缸泄漏到相邻气缸。此外，该系统减少了疲劳升力运动和孔变形。金属沉积增加了选择性区域处的线环的厚度，从而增加了刚度。这通过减少运动和疲劳失效来改善密封，从而防止气缸盖垫片的泄漏或破裂。此外，本系统允许减小线环直径，这能够通过减少硬件应力来提高发动机的耐用性。
8.应当理解，提供以上实用新型内容是为了以简化的形式介绍在具体实施方式中进一步描述的概念的选择。这并不意味着确定所要求保护的主题的关键或必要特征，所要求保护的主题的范围由所附权利要求书唯一地限定。此外，所要求保护的主题不限于解决以上或在本实用新型的任何部分中指出的任何缺点的实施方式。
附图说明
9.图1示出了根据本实用新型的内燃机的密封组件的分解图。
10.图2示出了适于环绕和密封多个发动机气缸孔孔口的气缸盖垫片的立体图。
11.图3示出了根据本实用新型的图2的气缸盖垫片的线环燃烧密封件的放大图。
12.图4a示出了根据本实用新型的第一示例的燃烧密封件中的线环的放大图，该线环包括在线环的选择性区段的表面上的金属沉积物/涂层。
13.图4b和图4c分别示出了图4a的线环的金属涂覆和未涂覆的区段的剖视图。
14.图5a示出了根据本实用新型的第二示例的燃烧密封件中的线环的放大图，该线环包括在线环的选择性区段的表面上的两阶梯式(two-step) 金属沉积物/涂层。
15.图5b、5c和5d分别示出了图5a的线环的金属涂覆和未涂覆的区段的剖视图。
16.图6a-6d示出了根据本实用新型的燃烧密封件中的线环的可变厚度的图形表示。
17.图1-5d按比例显示，但如果需要也可以使用其它相对尺寸。
具体实施方式
18.以下描述涉及用于汽车发动机的密封系统。本实用新型的密封系统被构造为通过局部增加应力来密封弱应力区域。根据本实用新型的包括气缸盖、气缸盖垫片和发动机缸体的内燃机的示例性密封组件在图1中示出。图2示出了压缩在密封组件的气缸盖和发动机缸体之间的气缸盖垫片的立体图。气缸盖垫片适于环绕和密封多个发动机气缸孔孔口。图3中提供了气缸盖垫片的线环燃烧密封件的放大图，示出了高压缩区域和低压缩区域。根据
本实用新型的第一实施例，包括在选择性区段的表面上的金属沉积物/涂层的示例线环在图4a中示出。线环选择性地涂有金属，使得线环的金属涂覆的区段与未涂覆的区段交替。图4a的线环的金属涂覆和未涂覆的区段的剖视图在图4b和4c中提供。根据本实用新型的第二实施例，包括在选择性区段的表面上的金属沉积物/涂层的阶梯轮廓的另一示例线环在图5a中示出。图5a的线环的金属涂覆和未涂覆的区段的剖视图在图5b、 5c和5d中提供。图6a-6d在图形上示出了根据本实用新型的燃烧密封件中的线环的可变厚度的概念。
19.参考图1，图1示出了内燃机的密封组件100的分解图。密封组件100包括气缸盖110、气缸盖垫片120和发动机缸体130。提供坐标轴199 以供参考。y轴可以平行于重力轴。此外，x轴可以是横轴或水平轴，而z 轴可以是纵轴。
20.如图1所示，发动机缸体130包括曲轴箱132、多个螺孔138和多个气缸134。每个气缸可以位于发动机缸体130的相应气缸孔孔口内。另外，每个气缸限定燃烧室136。在一些示例中，气缸套可以为每个燃烧室加衬里。气缸盖垫片120布置在发动机缸体130和气缸盖110之间。气缸盖110借助多个高强度螺栓(未示出)固定到发动机气缸体130，其中气缸盖垫片120被卡在气缸盖110和发动机缸体130之间。多个高强度螺栓从气缸盖垫片120中的多个螺栓孔口122延伸，以穿过发动机缸体130中的多个螺孔138和气缸盖110中的多个相应的螺孔(未示出)，以将气缸盖垫片120夹在发动机缸体130和气缸盖110之间。结果，气缸盖110、发动机缸体130和气缸盖垫片120形成密封区域，以用于密封发动机缸体130 的多个燃烧室中的至少一个燃烧室。
21.参考图2，示出了图1的密封组件100的气缸盖垫片120的立体图200。这样，先前介绍的部件在后续的附图中都被类似地编号，并且为简洁起见不再重新介绍。气缸盖垫片120可以沿着坐标轴299的z轴对齐。
22.如图2所示，气缸盖垫片120包括垫片板202、多个螺栓孔口、多个圆形燃烧孔口和多个线环。垫片板202是薄的矩形结构，其适于环绕和密封多个发动机气缸孔孔口。在一些示例中，垫片板202可以包括多层不锈钢。
23.气缸盖垫片120具有多个圆形燃烧孔口，它们是垫片板202上的大圆形开口，其适于以精确对齐的方式围绕内燃机的气缸延伸。在所示的示例中，四个圆形燃烧孔口：第一圆形燃烧孔口210、第二圆形燃烧孔口 212、第三圆形燃烧孔口214和第四圆形燃烧孔口216示出为彼此相邻布置。任何两个连续的圆形燃烧孔口之间的狭窄区域称为跨距中间区域。例如，第一跨距中间区域250存在于第一圆形燃烧孔口210和第二圆形燃烧孔口 212之间；第二跨距中间区域252存在于第二圆形燃烧孔口212和第三圆形燃烧孔口214之间；而第三跨距中间区域254存在于第三圆形燃烧孔口214 和第四圆形燃烧孔口216之间。
24.图2中所示的气缸盖垫片120的四个圆形燃烧孔口可以构造为围绕图1的发动机缸体130的多个气缸134的相应气缸延伸。多个圆形燃烧孔口中的每个圆形燃烧孔口可以具有直径b。每个圆形燃烧孔口的直径b 可以类似于发动机缸体130的每个气缸孔孔口的直径。
25.如图2所示，气缸盖垫片120还包括多个螺栓孔口122，这些螺栓孔口围绕垫片板202上的多个圆形燃烧孔口定位。在所示示例中，示出了十个螺栓孔。五个螺栓孔口(第一螺栓孔口230、第二螺栓孔口232、第三螺栓孔口234、第四螺栓孔口236和第五螺栓孔口238)定位在多个圆形燃烧孔口的顶部上。其余的五个螺栓孔口(第六螺栓孔口240、第七螺栓孔口242、第八螺栓孔口244、第九螺栓孔口246和第十螺栓孔口248)定位在多个圆形燃烧孔口的
底部上。多个螺栓孔口122中的每个螺栓孔口可以具有直径c。每个螺栓孔口的直径c显著小于垫片板202上每个圆形燃烧孔口的直径b。多个螺栓孔口122中的每个螺栓孔口允许螺栓(未示出) 穿过。
26.气缸盖垫片120还包括多个线环燃烧密封件，每个线环围绕垫片板202的相应圆形燃烧孔口周向延伸。例如，第一线环220围绕第一圆形燃烧孔口210周向延伸。第二线环222围绕第二圆形燃烧孔口212周向延伸。第三线环224围绕第三圆形燃烧孔口214周向延伸。第四线环226围绕第四圆形燃烧孔口216周向延伸。多个线环中的每个线环由低碳钢或不锈钢制成。每个线环的厚度通常为1.5mm；但是，线环的厚度可以在0.8mm 到2.5mm的范围内。在一些示例中，每个线环可以附连在金属凸缘内。然而，在其它示例中，可以在没有金属凸缘的情况下附连线环。
27.图3示出了图2的气缸盖垫片120的一部分260的放大图300。部分260表示垫片板202的区段，其包括第二圆形燃烧孔口212，以及围绕第二圆形燃烧孔口212周向延伸的第二线环222。部分260还示出了环绕第二线环222的多个螺栓孔口122中的四个螺栓孔口。第二螺栓孔口232和第三螺栓孔口234位于在线环任一侧上的第二线环222的顶部上。第八螺栓孔口244和第九螺栓孔口246存在于在线环任一侧上的第二线环222的底部上。在所示的示例中，第二螺栓孔口232、第三螺栓孔口234、第八螺栓孔口244和第九螺栓孔口246中的每一个结合有螺栓。
28.如图3所示，第二线环222的布置和环绕的四个螺栓孔口构造为使得第二线环222的一些区段紧邻螺栓孔口定位，而第二线环222的其它区段跨越在螺栓孔口之间。例如，第二线环222的第一区段310紧邻第二螺栓孔口232定位；第二线环222的第三区段312紧邻第三螺栓孔口234 定位；第二线环222的第五区段314紧邻第八螺栓孔口244定位；而第二线环222的第七区段316紧邻第九螺栓孔口246定位。第二线环222的第二区段320在紧邻螺栓孔口的前述区段之间隔开，示出为横跨在第二螺栓孔口232和第三螺栓孔口234之间；第二线环222的第四区段322横跨在第三螺栓孔口234和第八螺栓孔口244之间；第二线环222的第六区段324 横跨在第八螺栓孔口244和第九螺栓孔口246之间；而第二线环222的第八区段326横跨在第九螺栓孔口246和第二螺栓孔口232之间。
29.如图3所示，穿过第二螺栓孔口232、第三螺栓孔口234、第八螺栓孔口244和第九螺栓孔口246中的每一个的螺栓在垫片板202上产生可变应力或压缩区域。当被螺栓压缩时，环绕螺栓孔口的区域会产生高压缩区域。然而，跨越螺栓之间的区域产生相对较低的压缩区。作为示例，由于第二线环222的第一区段310、第三区段312、第五区段314和第七区段 316紧邻相应的螺栓/螺栓孔口，因此第二线环222的这些区段落入高压缩区域，从而防止气体从相应气缸泄漏。横跨在螺栓/螺栓孔口之间的第二线环222的第二区段320、第四区段322、第六区段324和第八区段326落入低压缩区域，从而产生较弱的应力区域，可能导致泄漏。
30.转向图4a-4c，图2的气缸盖垫片120的部分260的放大图400 在图4a中提供。该部分260的放大图400包括第二圆形燃烧孔口212、围绕第二圆形燃烧孔口212周向延伸的第二线环222和环绕第二线环222的四个螺栓孔口(第二螺栓孔口232、第三螺栓孔口234、第八螺栓孔口244 和第九螺栓孔口246)。在所示的示例中，第二螺栓孔口232、第三螺栓孔口234、第八螺栓孔口244和第九螺栓孔口246中的每一个结合有螺栓。
31.如图4a所示，根据本实用新型的第一实施例，第二线环222包括在选择性区段的表面上的金属沉积物或金属涂层410。图4b和4c分别提供了根据本实用新型的第一实施例的第二线环222的未涂覆的区段和金属涂覆的区段的剖视图450和460，其揭示了金属涂覆的程度。图4a-4b 在本文中一并描述。
32.如图4a所示，跨越在螺栓/螺栓孔口(即，跨距中点)之间的、落入低压缩区域的第二线环222的每个区段在其表面上涂有金属。例如，第二线环222的第二区段320、第四区段322、第六区段324和第八区段326 涂覆有一定厚度的金属。在所示示例中，金属涂层410为0.004英寸厚。然而，在其它示例中，金属涂层410可以具有0.001-0.006英寸的厚度范围。涂层厚度经由计算机模拟选择并在发动机测试中验证。可将金属电镀或化学沉积到第二线环222的这些选择性区段的表面。用于选择性镀覆金属的一些方法可包括刷镀、掩蔽和可重复使用的模具。在所示的示例中，选择用于线环的选择性涂覆的金属是镍，因为它具有出的强度和兼容性。然而，在其它示例中，诸如铜、铝、镍-特氟隆或其它金属之类的金属可以用于气缸盖垫片的线环的选择性涂覆。线环的选择性表面上的这种金属沉积特征选择性地增加了较弱应力区域处的负载，从而提供更好的密封。
33.如图4a所示，紧邻相应螺栓/螺栓孔口并落入高压缩区域的第二线环222的第一区段310、第三区段312、第五区段314和第七区段316没有金属涂层。因此，在所示示例中，第二线环222示出为具有与未涂覆的区段交替的金属涂覆的区段。
34.如图4b和4c所示，示例性未涂覆的第五区段314的剖视图450 由沿图4a的第二线环222的虚线a-a截取的轴向切口限定。示例性未涂覆的第五区段314的剖视图450示出为在其表面上没有金属沉积物。在第二线环222的第一区段310、第三区段312和第七区段316中的每一个上都存在类似的金属缺乏涂层。另外，线环的未涂覆的区段的横截面的直径可以被称为d。在所示的示例中，第二线环222的每个未涂覆的区段的直径d 为0.052英寸。如图4b和4c所示，示例性金属涂覆的第四区段322的剖视图460由沿图4a的第二线环222的虚线a'-a'截取的轴向切口限定。示例性金属涂覆的第四区段322的剖视图460示出了在表面上的0.004英寸厚的金属沉积物410。金属涂层具有单个阶梯部，该阶梯部围绕线环的示例性金属涂覆的第四区段322的横截面的整个周缘周向延伸。类似的金属涂层存在于第二线环222的第二区段320、第六区段324和第八区段326中的每一个上。因此，在所示的示例中，第二线环222的每一个金属涂覆的区段的直径e为0.056英寸。这产生了可变厚度的线环，因此产生了可变刚度的线环。
35.上面分别为未涂覆和金属涂覆的区段的直径d和e提供的值本质上是示例性的，并且可能随其它示例而变化。如前所述，金属涂层410可以具有0.001-0.006英寸的厚度范围。因此，线环的金属涂覆的区段的直径可以相应地变化。
36.所示示例示出了仅对气缸盖垫片120的第二线环222进行选择性涂覆。然而，类似的选择性涂覆可应用于气缸盖垫片120的所有其它线环 (第一线环220、第三线环224和第四线环226)。
37.转向图5a-5d，图2的气缸盖垫片120的部分260的放大图500 在图5a中提供。该部分260的放大图500包括第二圆形燃烧孔口212、围绕第二圆形燃烧孔口212周向延伸的第二线环222和环绕第二线环222的四个螺栓孔口(第二螺栓孔口232、第三螺栓孔口234、第八螺栓孔口244 和第九螺栓孔口246)。在所示的示例中，第二螺栓孔口232、第三螺栓孔口234、
第八螺栓孔口244和第九螺栓孔口246中的每一个结合有螺栓。
38.如图5a所示，根据本实用新型的第二实施例，第二线环222包括在选择性区段的表面上的两阶梯式金属沉积物。图5b、5c和5d分别提供了根据本实用新型的第二实施例的第二线环222的未涂覆、单表面涂覆和双表面涂覆的区域的剖视图550、560和570，其揭示了金属涂覆的程度。图5a-5d在本文中一并描述。
39.如通过图5a理解的，跨越在螺栓/螺栓孔口(即，跨距中点)之间的、落入低压缩区域的第二线环222的每个区段在其表面上涂有金属。例如，第二线环222的第二区段320、第四区段322、第六区段324和第八区段326包括一定厚度的金属涂层。在本实施例中的金属沉积物的厚度不均匀。在该实施例中的金属涂层包括两阶梯式的厚度。换言之，线环的每个金属涂覆的区段包括一个或多个具有单表面涂层的区域和一个或多个具有双表面涂层的区域，从而产生可变厚度。具有单表面涂层的一个或多个区域中的每一个包括金属涂覆的一个表面(例如，顶表面)，并且其余部分未涂覆。具有双表面涂层的一个或多个区域中的每一个包括金属涂覆的两个表面(例如，顶表面和底表面)，并且其余部分未涂覆。
40.在所示示例中，第二线环222的每个金属涂覆的区段包括具有双表面涂层512的中间区域，以及各自具有单表面涂层510的第一端区域和第二端区域。例如，金属涂覆的第二区段320包括具有单表面涂层的第一端区域518和第二端区域520以及具有双表面涂层的中间区域519。金属涂覆的第四区段322包括具有单表面涂层的第一端区域522和第二端区域524 以及具有双表面涂层的中间区域523。金属涂覆的第六区段324包括具有单表面涂层的第一端区域526和第二端区域528以及具有双表面涂层的中间区域527。金属涂覆的第八区段326包括具有单表面涂层的第一端区域530 和第二端区域532以及具有双表面涂层的中间区域531。
41.线环的表面上的金属涂层的上述计算机辅助工程(cae)最佳厚度可以通过掩蔽位置再现。例如，线环的更靠近高压缩区域的区域可能仅需要单表面涂层，而更远离高压缩区域的区域可能需要双表面涂层。在所示示例中，在单表面涂覆的区域上的金属沉积物可以具有0.002英寸的厚度。因此，双表面涂覆的区域上的金属沉积物可具有0.004英寸的总厚度，每个表面具有0.002英寸厚的金属涂层。然而，在其它示例中，金属涂层对于单表面涂层可以具有0.001-0.003英寸的厚度范围，并且相应地对于双表面涂层可以具有0.002-0.006英寸的厚度范围。示例线环的表面上的金属沉积物的最佳厚度可以经由有限元分析(fea)确定并经由实验验证。线环设计的性质可能决定金属沉积物的确切厚度；但是，双表面涂层的厚度可能是单表面涂层厚度的两倍。这产生了具有两阶梯式厚度的金属沉积物的线环。线环的一个区域中的单表面涂层510和另一区域中的双表面涂层512 形成具有改变厚度并因此具有改变刚度的金属沉积物的两个阶梯部。单表面涂层510表示线环的区段厚度的第一阶梯增加，而双表面涂层512表示线环的区段厚度的第二阶梯增加。在一些示例中，第二阶梯金属沉积物的高度可以是第一阶梯金属沉积物的高度的两倍。
42.如前所述，可将金属电镀或化学沉积到第二线环222的这些选择性区段的表面。用于选择性镀覆金属的一些方法可包括刷镀、掩蔽和可重复使用的模具。在所示的示例中，选择用于线环的选择性涂覆的金属是镍，因为它具有出的强度和兼容性。然而，在其它示例中，诸如铜、铝、镍
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特氟隆或其它金属之类的金属可以用于气缸盖垫片的线环的选择性涂覆。线环的选择性表面上的这种金属沉积特征选择性地增加了较弱应力区域处的负载，从
而提供更好的密封。
43.如图5a所示，紧邻相应螺栓/螺栓孔口并落入高压缩区域的第二线环222的第一区段310、第三区段312、第五区段314和第七区段316没有金属涂层。因此，在所示示例中，第二线环222看上去具有与未涂覆的区段交替的金属涂覆的区段。
44.如图5b所示，示例性未涂覆的第五区段314的剖视图550，由沿图5a的第二线环222的虚线a-a截取的轴向切口限定。示例性未涂覆的第五区段314的剖视图550示出为在其表面上没有金属沉积物。此外，横截面的高度可以称为h。在所示示例中，第二线环222的未涂覆的区段的高度h为0.052英寸。
45.如图5c所示，金属涂覆的第四区段322的示例性单表面涂覆的第二端区域524的剖视图560由沿图5a的第二线环222的虚线a'-a'截取的轴向切口限定。示例性单表面涂覆的区域524的剖视图560示出了在顶表面上的0.002英寸厚的金属沉积物510，而其余的表面未被涂覆。类似的金属涂层图案可以存在于第二线环222的每个单表面涂覆的区域上。因此，在所示示例中，第二线环222的每个单表面涂覆的区域的高度i为0.054英寸。
46.如图5d所示，金属涂覆的第四区段322的示例性双表面涂覆的中间区域523的剖视图570由沿图5a的第二线环222的虚线a'-a'截取的轴向切口限定。示例性双表面涂覆的区域523的剖视图570示出了在顶表面和底表面的每一个上的0.002英寸厚的金属沉积物512，而双表面涂覆的区域523的第一侧表面和第二侧表面保持未涂覆。类似的金属涂层图案可以存在于第二线环222的每个双表面涂覆的区域上。因此，线环的双表面涂覆的区域上的金属沉积物的总厚度为0.004英寸。因此，在所示示例中，第二线环222的每个双表面涂覆的区域的高度j为0.056英寸。在一些示例中，线环的双表面涂覆的区域的顶表面和底表面中的每一个上的金属沉积物的厚度可能不相同。作为示例，cae或发动机测试可能证明，线环的顶表面的厚度为0.001英寸并且底表面的厚度为0.003英寸，这与每个顶部和底部表面的每一个上的0.002英寸的金属沉积物相比更加坚固。在不脱离本实用新型的范围的情况下，在这种情况下金属沉积物的其它示例厚度也是可能的。因此，这产生了可变厚度的线环，因此产生了可变刚度的线环。
47.上面分别为未涂覆的、单表面涂覆和双面涂覆的区域的高度h、i 和j提供的值本质上是示例性的并且可以随其它示例而变化。如前所述，金属涂层对于单表面涂层可以具有0.001-0.003英寸的厚度范围，并且相应地对于双表面涂层可以具有0.002-0.006英寸的厚度范围。因此，线环的金属涂覆的区段的高度可以相应地变化。
48.虽然在上述示例中，金属涂层是关于线环的所选择的区段的顶表面和/或底表面进行讨论的；可以注意到，在其它示例中，金属沉积物的第一阶梯和第二阶梯可以应用于线环的所选择的区段的表面上的任何合适的位置。例如，这可以包括但可以不限于线环的所选择的区段的顶表面、第一侧表面、底表面或第二侧表面。如前所述，线环的表面上的金属涂层的适当位置和厚度可以通过计算机模拟确定并在发动机测试中验证。
49.所示示例示出了仅对气缸盖垫片120的第二线环222进行选择性涂覆。然而，类似的选择性两阶梯式涂覆可应用于气缸盖垫片120的所有其它线环(第一线环220、第三线环224和第四线环226)。
50.虽然在本实用新型的第一实施例(图4a-4c)和第二实施例(图 5a-5d)中描述的金属沉积物改进了内燃机的整体密封组件，第二示例性实施例的两阶梯式金属涂层在线环的
表面上提供了更有针对性的金属沉积物。在精确位置(例如，顶表面、底表面或侧表面)处，在线环表面上镀金属不仅会增加局部应力，而且更具成本效益。通过在线环的特定区段的表面上部分且精确地沉积金属而不涂覆横截面的整个周缘，可以允许使用最少量的金属来实现密封功能以防止气缸泄漏。
51.现在转向图6a-6d，图6a-6d示出了根据本实用新型的燃烧密封件中的线环的可变厚度的图形表示。图6a-6d在本文中一并描述。图6a 描绘了指示0
°
角位置到360
°
角位置的示例线环600，其中0
°
角位置表示线环的开始，而360
°
角位置表示完整的线环。由角度m表示的弧长对应于线环600的区段。
52.图6b、6c和6d中的每一个都描绘了图6a的线环600的展开视图。图6b、6c和6d具体示出了具有不同类型的金属涂层的线环600的区段，如先前根据本实用新型的第一和第二实施例所述的。在图6b、6c和 6d的每一个中，横坐标表示线环600的角位置(以度为单位)，而纵坐标表示在线环600的表面上的金属涂层的厚度(以英寸为单位)。此外，横坐标上的条表示线环600的金属涂覆的区段，而横坐标上的条之间的间隙表示线环600的未涂覆的区段。
53.图6b示出了多个未涂覆的区段622和多个涂覆的区段624，其中每个涂覆的区段中金属涂层的厚度是均匀的。该图可以对应于之前参考图 4a-4c描述的金属沉积物。多个涂覆的区段624的每个涂覆的区段中的金属涂层的厚度可以在0.001-0.006英寸的范围内。沿着横坐标从0
°
角位置移动到360
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角位置，线环的每个涂覆的区段和未涂覆的区段可以彼此交替。每个涂覆的区段的金属涂层的正和负厚度(由纵坐标表示)对应于线环的相应区段的顶表面和底表面的金属涂层。另外，多个涂覆的区段624中的每个涂覆的区段的阴影表示在横截面的整个周缘上的涂层，其表示金属涂层的均匀性。
54.图6c示出了多个未涂覆的区段642和多个涂覆的区段643。沿着横坐标从0
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角位置移动到360
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角位置，线环的每个涂覆的区段和未涂覆的区段可以彼此交替。该图中的金属涂层的图案可以对应于先前参考图5a-5d描述的金属沉积物的两阶梯式的厚度。如图6c中所示，每个金属涂覆的区段还包括不覆盖横截面的整个周缘的涂层区域。多个涂覆的区段643 中的每个涂覆的区段可以包括第一端区域644、中间区域646和第二端区域 645。第一端区域644和第二端区域645中的每一个可以具有单表面涂层(例如，在线环的顶表面上)，如由纵坐标的正厚度表示。中间区域646可以具有双表面涂层(例如，在线环的顶表面和底表面上)，如由纵坐标的正和负厚度所表示。
55.图6d示出了在线环的表面上可变金属沉积物的另一实施例，其表示多个未涂覆的区段662和多个涂覆的区段664。沿着横坐标从0
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角位置移动到360
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角位置，线环的每个涂覆的区段和未涂覆的区段可以彼此交替。在图6d中，多个涂覆的区段664的一个或多个涂覆的区段可以示出为类似于图6c的多个涂覆的区段643的金属沉积物的两阶梯式厚度。然而，在图6d中，多个涂覆的区段664的其余的涂覆的区段可以示出为与图6b 的多个涂覆的区段624类似的均匀涂层。在图6d中，具有两阶梯式厚度的涂覆的区段还可以包括第一端区域674、中间区域676和第二端区域675。第一端区域674和第二端区域675中的每一个可以具有单表面涂层(例如，在线环的顶表面上)，如由纵坐标的正厚度表示。中间区域676可以具有双表面涂层(例如，在线环的顶表面和底表面上)，如纵坐标的正和负厚度所表示。在图6d中，在横截面的整个周缘上具有均匀涂层的每个涂覆的区段由所描绘的阴影表示。
56.这样，本实用新型的密封系统极大地有助于改进内燃机的整体密封组件。本实用新型的密封系统提供若干优点。例如，它通过局部增加应力来改善较弱应力区域的密封。在燃烧密封件中的线环的选择性表面上沉积或镀覆金属不仅会增加螺栓跨距之间的负载，还会增加气缸之间的负载，从而防止从一个气缸泄漏到相邻气缸。此外，本系统减少了疲劳升力运动和孔变形。金属沉积增加了选择性区域处的线环的厚度，从而增加了刚度。这通过减少运动和疲劳失效来改善密封，从而防止气缸盖垫片的凸边的泄漏或破裂。此外，本系统允许减小线环直径，这能够通过减少硬件应力来提高发动机的耐用性。
57.本实用新型对用于发动机的系统提供支持，该系统包括构造成围绕气缸盖垫片的圆形燃烧孔口周向延伸的线环，线环包括在多个选择性区段的表面上的金属沉积物，使得线环的更远离气缸盖垫片的多个螺栓孔口定位的区段包括金属沉积物。在该系统的第一示例中，线环的更靠近气缸盖垫片的多个螺栓孔口定位的区段没有金属沉积物。在可选地包括第一示例的系统的第二示例中，金属沉积物具有0.001-0.006英寸的厚度范围。在可选地包括第一和第二示例的系统的第三示例中，金属被化学沉积或通过电镀沉积。在可选地包括第一至第三示例的系统的第四示例中，金属选自镍、铜、铝或镍-特氟隆的组。在可选地包括第一至第四示例的系统的第五示例中，位于气缸盖垫片的多个螺栓孔口的任意两个连续螺栓孔口之间的跨距中点处的线环的每个区段的表面包括金属沉积物。在可选地包括第一至第五示例的系统的第六示例中，线环的多个选择性区段的每个区段的表面上的金属沉积物还包括两阶梯式厚度，两阶梯式厚度包括在线环的多个选择性区段的每个区段的第一端区域和第二端区域中的每一个上的单表面涂层和在中间区域中的双表面涂层。在可选地包括第一至第六示例的系统的第七示例中，单表面涂层具有0.001-0.003英寸的厚度范围，并且双表面涂层具有0.002-0.006英寸的相应厚度范围。在可选地包括第一至第七示例的系统的第八示例中，线环由低碳钢或不锈钢制成。
58.本实用新型还对用于内燃机的系统提供支持，该系统包括：垫片板；定位在垫片板上的多个圆形燃烧孔口，多个圆形燃烧孔口构造成与发动机的多个气缸孔开口对齐；分布在垫片板上的多个螺栓孔口，多个螺栓孔口与多个圆形燃烧孔口交替；以及多个线环，每个线环围绕多个圆形燃烧孔口中的相应圆形燃烧孔口周向延伸，并且其中位于多个螺栓孔口中的两个连续螺栓孔口的跨距中点处的每个线环的多个选择性区段的表面包括金属沉积物。在该系统的第一示例中，每个线环的更靠近多个螺栓孔口定位的区段没有金属沉积物。在可选地包括第一示例的系统的第二示例中，多个螺栓孔口中的每个螺栓孔口允许螺栓穿过以在每个线环的更靠近螺栓定位的区段上产生高压缩区域，并且在每个线环的更远离螺栓定位的区段上产生低压缩区域。在可选地包括第一和第二示例的系统的第三示例中，线环由低碳钢或不锈钢制成。在可选地包括第一至第三示例的系统的第四示例中，金属被化学沉积或通过电镀沉积。在可选地包括第一至第四示例的系统的第五示例中，金属选自镍、铜、铝或镍-特氟隆的组。在可选地包括第一至第五示例的系统的第六示例中，每个线环的多个选择性区段的每个区段的表面上的金属沉积物还包括两阶梯式厚度，两阶梯式厚度包括在线环的多个选择性区段的每个区段的第一端区域和第二端区域中的每一个上的单表面涂层和在中间区域中的双表面涂层。在可选地包括第一至第六示例的系统的第七示例中，单表面涂层具有0.001-0.003英寸的厚度范围并且双表面涂层具有0.002-0.006英寸的相应厚度范围。
59.本实用新型还提供了对汽车发动机的密封系统的支持，该密封系统包括：具有多个气缸孔开口和曲轴箱的发动机缸体；定位在发动机缸体上的气缸盖；压缩在发动机缸体和气缸盖之间的气缸盖垫片，该气缸盖垫片具有：垫片板，定位在垫片板上的多个圆形燃烧孔口，多个圆形燃烧孔构造成与发动机缸体的多个气缸孔开口对齐，分布在垫片板上的多个螺栓孔口，多个螺栓孔口与多个圆形燃烧孔口交替，以及多个线环，每个线环围绕多个圆形燃烧孔口相应的圆形燃烧孔口周向延伸，其中，每个线环的表面包括在跨越在多个螺栓孔口的两个连续螺栓孔口之间的线环的区段上的金属涂层，并且其中，线环的更靠近多个螺栓孔口定位的区段没有金属涂层；以及多个螺栓，多个螺栓穿过气缸盖垫片的多个螺栓孔口夹紧气缸盖、气缸盖垫片和发动机缸体。在该系统的第一示例中，气缸盖垫片的每个线环被构造为沿整个周缘具有可变的厚度，并且其中，每个线环的未涂覆的区段与金属涂覆的区段交替。在可选地包括第一示例的该系统的第二示例中，每个线环的多个金属涂覆的区段中的至少一个区段的表面上的金属涂层还包括两阶梯式厚度，所述两阶梯式厚度包括：在多个金属涂覆的区段的至少一个区段的第一端区域和第二端区域中的每一个上的厚度范围为0.001-0.003英寸的单表面涂层，以及在中间区域的厚度范围为0.002-0.006英寸的双表面涂层。
60.图1-5d示出了具有各个部件的相对定位的示例构造。如果示出为彼此直接接触或直接联接，则至少在一个示例中，这样的元件可以分别称为直接接触或直接联接。类似地，至少在一个示例中，示出为彼此连续或相邻的元件可以分别是彼此连续或彼此相邻的。作为示例，放置为彼此共面地接触的组件可以称为共面地接触。作为另一示例，在至少一个示例中，定位成彼此间隔开、其间仅具有间隔而没有其它部件的元件可以被如此称呼。作为又一示例，彼此上/下、彼此相对侧或彼此左/右地示出的元件可以相对于彼此如此称呼。此外，如附图中所示，在至少一个示例中，最顶上的元件或元件的位置可称为部件的“顶部”，而最底下的元件或元件的位置可称为部件的“底部”。如本文所使用的，顶部/底部、上部/下部、上方 /下方可以是相对于附图的竖直轴线并且用于描述附图中的元件相对于彼此的定位。这样，在一个示例中，在其它元件上方示出的元件垂直地位于其它元件上方。此外，坐标轴199和299包括在图1-2中，以便比较上述视图和相对取向。作为又一示例，在附图中描绘的元件的形状可称为具有如此形状(例如，诸如圆形的、直线的、平面的、弯曲的、圆滑的、倒角的、成角度的，等等)。此外，在至少一个示例中，示出为彼此相交的元件可以被称为相交元件或彼此相交。更进一步，在至少一个示例中，示出为在另一个元件内或在另一个元件外的元件可以如此称呼。图1-5d大致按比例绘制，但也可以使用其它尺寸或相对尺寸。
61.应当理解的是，本文公开的构造和例程本质上是示例性的，并且这些具体实施例不应被认为是限制性的，因为可以进行多种变化。此外，除非明确相反地说明，否则术语“第一”、“第二”、“第三”等并不意在表示任何顺序、位置、数量或重要性，而是仅仅用作区一个元件与另一个元件的标签。本实用新型的主题包括本文公开的各种系统和构造以及其它特征、功能和/或特性的所有新颖且非显而易见的组合和子组合。
62.如本文所使用的，除非另外指明，否则术语“大约”解释为表示该范围的正负百分之五。
63.所附权利要求特别指出了被认为是新颖且非显而易见的某些组合和子组合。这些权利要求可能涉及“一个”元件或“第一”元件或其等同物。应当将这样的权利要求理解为包
括一个或多个这样的元件的结合，既不需要也不排除两个或多个这样的元件。在本技术或相关申请中，可以通过修改本权利要求或通过提出新权利要求来主张所公开的特征、功能、元件和/或特性的其他组合和子组合。这样的权利要求，无论是在范围上与原始权利要求相比更宽、更窄、相同或不同，都被认为包括在本实用新型的主题范围内。
技术特征：
1.一种用于发动机的密封件，包括：线环，所述线环构造成围绕气缸盖垫片的圆形燃烧孔口周向延伸，所述线环的表面包括在多个选择性区段上的金属沉积物，使得所述线环的更远离所述气缸盖垫片的多个螺栓孔口定位的区段包括金属沉积物。2.根据权利要求1所述的密封件，其特征在于，所述线环的更靠近所述气缸盖垫片的所述多个螺栓孔口定位的区段没有所述金属沉积物。3.根据权利要求1所述的密封件，其特征在于，所述金属沉积物具有0.001-0.006英寸的厚度范围。4.根据权利要求3所述的密封件，其特征在于，所述金属是化学沉积的或通过电镀沉积的。5.根据权利要求3所述的密封件，其特征在于，所述金属选自镍、铜、铝或镍-特氟隆的组。6.根据权利要求1所述的密封件，其特征在于，所述线环的位于所述气缸盖垫片的所述多个螺栓孔口的任意两个连续螺栓孔口之间的跨距中点处的每个区段的表面包括金属沉积物。7.根据权利要求1所述的密封件，其特征在于，在所述线环的所述多个选择性区段的每个区段的表面上的所述金属沉积物还包括两阶梯式厚度，所述两阶梯式厚度包括在所述线环的所述多个选择性区段的每个区段的第一端区域和第二端区域中的每一个上的单表面涂层和在中间区域中的双表面涂层。8.根据权利要求7所述的密封件，其特征在于，所述单表面涂层具有0.001-0.003英寸的厚度范围，而所述双表面涂层具有相应的0.002-0.006英寸的厚度范围。9.根据权利要求1所述的密封件，其特征在于，所述线环由低碳钢或不锈钢制成。10.一种系统，包括：垫片板；定位在所述垫片板上的多个圆形燃烧孔口，所述多个圆形燃烧孔口构造成与发动机的多个气缸孔开口对齐；分布在所述垫片板上的多个螺栓孔口，所述多个螺栓孔口与所述多个圆形燃烧孔口交替；以及多个线环，每个线环围绕所述多个圆形燃烧孔口中的相应圆形燃烧孔口周向延伸，并且其中，每个线环的位于所述多个螺栓孔口中的两个连续螺栓孔口的跨距中点处的多个选择性区段的表面包括金属沉积物。11.根据权利要求10所述的系统，其特征在于，每个线环的更靠近所述多个螺栓孔口定位的区段没有金属沉积物。12.根据权利要求10所述的系统，其特征在于，所述多个螺栓孔口中的每个螺栓孔口允许螺栓穿过，以在每个线环的更靠近所述螺栓定位的区段上产生高压缩区域，并且在每个线环的更远离所述螺栓定位的区段上产生低压缩区域。13.根据权利要求10所述的系统，其特征在于，所述线环由低碳钢或不锈钢制成。14.根据权利要求10所述的系统，其特征在于，所述金属是化学沉积的或通过电镀沉积的。
15.根据权利要求14所述的系统，其特征在于，所述金属选自镍、铜、铝或镍-特氟隆的组。
技术总结
本实用新型涉及一种用于密封汽车发动机的燃烧室的防漏密封系统。该系统包括压缩在发动机缸体和气缸盖之间的气缸盖垫片，该气缸盖垫片包括线环，线环构造成围绕气缸盖垫片的圆形燃烧孔口周向延伸，线环的表面还包括在多个选择性区段上的金属沉积物，使得线环的更远离气缸盖垫片的多个螺栓孔口定位的区段包括金属沉积物。在一个示例中，该系统有助于局部增加应力并减少疲劳升力运动，从而提高密封性和发动机耐用性。发动机耐用性。发动机耐用性。
