用于密封车辆发动机中部件的涂层密封件的制作方法

专利名称：用于密封车辆发动机中部件的涂层密封件的制作方法
用于密封车辆发动机中部件的涂层密封件技术领域
本发明总体上涉及用于密封车辆发动机中部件的涂层密封件。
技术背景
聚四氟乙烯(PTFE)作为坚韧的(tough)、低摩擦的有用材料是已知的。这种材料 已经有机会在例如汽车和喷气发动机等系统中获得应用，在这些系统中，金属、橡胶和聚合 物部件一起在高速和高压下紧密地移动。发明内容
本文公开了一种用于密封车辆发动机中部件的涂层密封件。该涂层密封件包括 密封件主体部分，该密封件主体部分包括玻璃纤维填充的PTFE、碳填充的PTFE、二硫化钼 填充的PTFE、青铜填充的PTFE、或者其组合。该涂层密封件还包括附着在密封件主体部分 的至少一侧的涂层部分，该涂层部分形成涂层密封件的大约5体积％到25体积％，该涂层 部分包括膨体PTFE、碳填充的PTFE、或者其组合，在受到大约IOOMPa的压力并以0. 2米/ 秒的滑动速度行进至少380米总移动距离的情况下，该涂层部分的摩擦系数小于0. 25。
本发明进一步涉及以下的解决方案
方案1. 一种用于密封车辆发动机中部件的涂层密封件，所述密封件包括
密封件主体部分，所述密封件主体部分包括玻璃纤维填充的聚四氟乙烯、碳填充 的聚四氟乙烯、二硫化钼填充的聚四氟乙烯、青铜填充的聚四氟乙烯、或者其组合；以及
涂层部分，所述涂层部分附着到所述密封件主体部分的至少一侧，形成所述涂层 密封件的约5体积％到约25体积％，所述涂层部分包括膨体聚四氟乙烯、碳填充的聚四氟 乙烯、或者其组合，所述涂层部分在受到大约IOOMPa的压力并以0. 2米/秒的滑动速度行 进至少380米距离的情况下，具有小于0. 25的摩擦系数。
方案2.如方案1所述的涂层密封件，其中，所述涂层部分在受到大约IOOMPa的压 力并以0.2米/秒的滑动速度行进至少380米距离的情况下，具有小于0. 1的摩擦系数。
方案3.如方案1所述的涂层密封件，其中，所述涂层部分形成所述涂层密封件的 大约10体积％到大约20体积％。
方案4.如方案1所述的涂层密封件，其中，所述涂层部分包括膨体聚四氟乙烯，所 述膨体聚四氟乙烯涂层部分在所述涂层密封件上具有大约0. 004英寸到大约0. 012英寸的厚度。
方案5.如方案1所述的涂层密封件，其中，在所述涂层部分和所述密封件主体部 分之间具有粘合剂层，所述粘合剂层包括聚合物基粘合剂。
方案6.如方案5所述的涂层密封件，其中，所述涂层部分的内部分包括具有孔隙 的膨体聚四氟乙烯，聚合物基粘合剂基本填充所述孔隙，来自所述孔隙的聚合物基粘合剂 向所述粘合剂层提供至少一些粘合剂。
方案7.如方案6所述的涂层密封件，其中，所述聚合物基粘合剂为热固性环氧树脂。
方案8.如方案1所述的涂层密封件，其中，所述涂层部分直接附着到所述密封件 主体部分，它们之间没有设置粘合剂层。
方案9.如方案1所述的涂层密封件，其中，所述涂层部分由碳填充的聚四氟乙烯 形成，所述碳构成所述碳填充聚四氟乙烯涂层部分的大约10体积％到大约30体积％。
方案10.如方案9所述的涂层密封件，其中，所述碳填充聚四氟乙烯涂层部分中的 碳为石墨。
方案11.如方案10所述的涂层密封件，其中，所述石墨为高纯度焦炭粉末。
方案12.如方案1所述的涂层密封件，其中，所述密封件主体部分包括玻璃纤维填 充的聚四氟乙烯，所述玻璃纤维占所述玻璃纤维填充聚四氟乙烯密封件主体部分的大约5 体积％到大约30体积％。
方案13. —种具有喷射器的车辆发动机，包括
涂层密封件，其可操作地直接布置到所述车辆发动机中的喷射器的至少一个表 面，所述涂层密封件包括
密封件主体部分，所述密封件主体部分包括玻璃纤维填充的聚四氟乙烯、碳填充 的聚四氟乙烯、二硫化钼填充的聚四氟乙烯、青铜填充的聚四氟乙烯、或者其组合；以及
涂层部分，所述涂层部分附着到所述密封件主体部分的至少一侧，形成所述涂层 密封件的约5体积％到约25体积％，所述涂层部分包括膨体聚四氟乙烯、碳填充的聚四氟 乙烯、或者其组合，所述涂层部分在受到大约IOOMPa的压力并以0. 2米/秒的滑动速度行 进至少380米距离的情况下，具有小于0. 25的摩擦系数；
其中，所述涂层密封件构造为能忍受在所述车辆发动机喷射器孔中的反复的上下 竖直脉动、燃烧压力、和随机的从一侧到另一侧的水平压力；
并且其中，所述涂层密封件构造为使得所述喷射器以降低的摩擦、降低的噪声、和 改进的耐磨性进行工作。
方案14. 一种形成用于密封车辆发动机中部件的涂层密封件的方法，包括
将涂层部分附着到密封件主体部分的至少一侧来形成所述涂层密封件，所述密封 件主体部分包括玻璃纤维填充的聚四氟乙烯、碳填充的聚四氟乙烯、二硫化钼填充的聚四 氟乙烯、青铜填充的聚四氟乙烯、或者其组合；并且所述涂层部分形成所述涂层密封件的大 约5体积％到大约25体积％，所述涂层部分包括膨体聚四氟乙烯、碳填充的聚四氟乙烯、或 者其组合；
其中，所述涂层部分在受到大约IOOMPa的压力并以0. 2米/秒的滑动速度行进至 少380米距离的情况下，具有小于0. 25的摩擦系数。
方案15.如方案14所述的方法，其中，附着是通过以下方式实现的
在把所述涂层部分靠着所述密封件主体部分定位时施加热、压力、或者其组合；或 者
在所述密封件主体部分和所述涂层部分之间应用聚合物基粘合剂。
方案16.如方案14所述的方法，其中，所述涂层部分包括
其内具有孔隙的膨体聚四氟乙烯；以及
基本填充所述孔隙的聚合粘合剂，所述聚合粘合剂将所述涂层部分粘附到所述密封件主体部分。
方案17.如方案16所述的方法，其中，所述聚合粘合剂包括热固性环氧树脂。
方案18.如方案14所述的方法，其中，所述涂层部分以片、挤出物、或者带的形式 附着到密封件主体部分的至少一侧。
方案19.如方案14所述的方法，其中，所述涂层密封件可操作地设置在火花点火 直接喷射式喷射系统或者隔离型火花点火直接喷射式喷射系统中的喷射器上。
方案20.如方案14所述的方法，其中，所述涂层部分在应用于喷射器时，在受到大 约IOOMPa的压力并以0. 2米/秒的滑动速度行进至少380米距离的情况下，具有的摩擦系 数小于0. 1。


参考以下具体实施方式
和附图，本发明的特点和优点会变得显而易见，其中同样 的附图标记对应于相似、尽管可能不相同的部件。为了简洁起见，具有之前说明的功能的特 征或附图标记可能结合或者可能没有结合出现它们的其他附图进行说明。
图1是根据本发明实施例的隔离型的火花点火直接喷射(SIDI)喷射器的可插入 部分的剖视立体图2A是根据本发明实施例的涂层密封件的放大截面剖视图2B是根据本发明实施例的涂层密封件的放大截面剖视图2C是根据本发明实施例的涂层密封件的放大截面剖视图3是根据本发明实施例的摩擦系数(COF)与时间(秒)的关系图4A、4B、4C和4D是具有碳填充PTFE (黑)和玻璃填充PTFE (白)密封件的隔离 型SIDI喷射器试验后拍摄的比较照片；
图5A、5B、5C和5D是分别与四个单独的密封件定位的四个单独的铝制部段进行销 盘式摩擦试验之后拍摄的比较照片；
图6是根据本发明实施例的涂层密封件进行销盘式摩擦试验之后拍摄的铝制部 段的照片；和
图7A和7B是根据本发明实施例的附接于销的涂有膨体聚四氟乙烯(ePTFE)的玻 璃纤维填充PTFE密封件在进行销盘式摩擦试验之前(图7A)和之后(图7B)拍摄的侧视 照片。
具体实施方式
传统的火花点火直接喷射(SIDI)式燃料喷射器刚性地、坚固地安装在机动车辆 的发动机结构上，例如气缸盖上。这样，在喷射器操作时来自喷射器的压力脉冲和噪声就会 大多直接传递到发动机。因此，对于传统的SIDI系统可能存在关于噪音、振动和不平顺性 (NVH)的负面问题。出于同样原因，在这些喷射器上使用的密封件，例如针对喷射器孔密封 喷射器的燃烧密封件并不需要忍受较多的不规律运动(如果有的话)，这是因为喷射器是 刚性安装到发动机缸体的。这种刚性的安装允许NVH大多直接传递到发动机。密封件的主 要作用就是密封住来自内部燃烧过程的压力脉动和气体，其压力平均在25-30bar左右，但 也可能高达300bar (30MPa)。
相反地，隔离型的SIDI系统将喷射器以隔离的或者悬挂的方式安装到发动机，这 样所产生的NVH就会轻易的被喷射器本身和燃料系统吸收，随后并不容易传递到发动机的 其他部分。因此，喷射器的悬挂方式使得其相对于发动机可以相对自由进行一些相对运动， 主要是竖直方向的，上下方向的运动，但还有诸如水平方向的以及从一侧到另一侧的运动 的运动。由于这种相对自由的运动，喷射器的燃烧密封件需要能够忍受由隔离型SIDI系统 的悬挂机构产生的各种运动和力。
本发明的涂层密封件可以容易地应用于传统的或者隔离型的SIDI系统的喷射器 中。它的涂层特别地非常适合于能够应对(handle)隔离型SIDI系统中的喷射悬挂机构。 其还可以用于密封在进气口燃料喷射(PFI)发动机的进气口中使用的喷射器。
本发明的一个实施例是用于密封车辆发动机中部件的涂层密封件。在另一实施例 中，该涂层密封件可被用作SIDI喷射系统和隔离型SIDI喷射系统中的喷射密封件。
图1是本发明的实施例，其示出了 SIDI喷射器12的可插入部分的立体图。特别 的，涂层密封件10可以用在SIDI系统和隔离型SIDI系统中的喷射器12上。可以理解，涂 层密封件10可以用作动态密封件或静态密封件。在图1中，有一个涂层密封件10。在喷射 器12的替代实施例中，喷射器12也可以用两个密封件10进行双密封，所述两个密封件彼 此相邻地设置在喷射器12上，以覆盖一个较大的区域和提供更有效的密封能力，以应对在 燃烧过程中产生的气体和液体的压力。
在上述的实施例中，喷射器主体12延伸形成了尖端14，该尖端的一部分被密封件 10围绕或者覆盖。对于SIDI喷射系统或隔离型SIDI喷射系统，包括密封件10的喷射器尖 端14被插入到通向发动机的燃烧室的孔中。密封件10忍受在喷射器主体12于喷射器孔 中反复脉动时由喷射器主体12的动态运动所引起的磨损和摩擦。密封件10还忍受喷射器 主体12在喷射器孔中进行动态运动期间偶然施加的随机的从一侧到另一侧的水平压力和 燃烧压力。
图2A、2B、2C是涂层密封件的三个分别的实施例10，、10”、10”，的的截面剖视图。 在分别示于图2A、图2B、图2C中的每个实施例中，密封件主体部分16、16’、16”围绕着芯 沈、26’、26”，其代表了图1中所示的尖端14的一部分。
对于本文的任何实施例而言，密封件主体部分16、16’、16”可以选自任何合适的材 料。但是，在一个实施例中，密封件主体部分16、16’、16”从这样的材料组中选择玻璃纤维 填充的PTFE、碳填充的PTFE、二硫化钼填充的PTFE、青铜填充的PTFE、或者其组合。在另一 个实施例中，碳填充的PTFE密封件主体部分16、16’、16”中的碳为石墨。合适石墨材料的 一个非限制性的例子是高纯度焦炭粉末。
对于本文的任一实施例，涂层部分20、20’、20”可以附着于密封件主体部分16、 16’、16”。可以理解的是，涂层部分20、20’、20”可以从任何合适的材料中选择。但是，在一 个实施例中，涂层部分可以从这样的材料组中选择ePTFE、碳填充的PTFE、或者其组合，只 要其满足耐磨要求(例如，大约IOOMPa的接触压力和以0. 2米/秒的滑动速度进行的380 米的总移动距离)。
现在参照图2A，在本发明的密封件10’的所示实施例中，涂层部分20附着到环绕 芯沈的密封件主体部分16。粘合剂层18可以用于将涂层部分20附着到密封件主体部分 16。在粘合剂层18中的粘合剂可以是基于聚合物的粘合剂。在一个实施例中，粘合剂是热固性环氧树脂。
现在参照图2B，在本发明的密封件10”的所示实施例中，涂层部分20’附着到环 绕芯26’的密封件主体部分16’。涂层部分20’的内部分22包括其中具有孔M的ePTFE。 聚合物基的粘合剂可以基本上或者完全填充孔24，因此形成ePTFE和聚合物基粘合剂的复 合物。在一个实施例中，来自粘合剂填充的孔M的粘合剂提供给粘合剂层18’至少一部分 粘合剂，粘合剂层18’将涂层部分20’粘附到密封件主体部分16’。在一个例子中，粘合剂 填充的孔M中的粘合剂可以是热固性环氧树脂。在另一实施例中，聚合物基的粘合剂(例 如，如上所述的热固性环氧树脂)充当多孔ePTFE的承载合作者，附加地或者替代地，提供 粘合剂层18’中的至少一些粘合剂。
现在参照图2C，在本发明的密封件10”’的所示实施例中，涂层部分20”附着到环 绕芯沈”的密封件主体部分16”。在本实施例中，涂层部分20”直接附着到密封件主体部分 16”，而没有在图2A和2B中示出的粘合剂层18、18’。涂层部分20”和密封件主体部分16” 之间的附着是通过使用热和压力将涂层部分20”应用到密封件主体部分16”上来实现的。
例如，在涂层部分20、20’、20”和密封件主体部分16、16’、16”均是化学上类似的 材料(例如，都由PTFE基的材料形成)的实施例中，涂层部分和密封件主体部分可热压到 一起。
在另外的一个实施例中，涂层部分20、20’、20”可以以片、挤出物或者带的形式附 着到密封件主体部分16、16’、16”的至少一侧。
已经发现SIDI喷射系统(其非限制性的一个例子是隔离型的SIDI喷射系统)的 设计对于车辆发动机中的降噪是有效的。但是，也发现，SIDI设计会导致在车辆发动机中 的喷射器密封件10、10’、10”、10”’与喷射器孔之间的微小运动。为了最小化这种微小运动 产生的影响，本发明人已经认识到，密封件的材料需要具有针对喷射器孔的低摩擦和高耐 磨性，其中喷射器孔通常由铸造铝合金或者铁制成。
已经对用作SIDI喷射系统的密封件的无涂层的玻璃纤维填充PTFE(白)已经进 行了评估。这种无涂层的白色PTFE虽然是有作用的，但是其显示出过多的磨损和摩擦，并 导致了密封性能和耐用性的降低。
在无涂层的碳填充PTFE(黑)用作SIDI喷射系统的密封件时，获得了更好的结 果。无涂层的黑色PTFE密封件证实比无涂层的白色PTFE密封件有更低的摩擦和更高的耐 磨性。
当ePTFE的涂层部分20附着到玻璃纤维填充PTFE的密封件主体部分16上形成 涂层密封件10’时，获得了类似好的结果。在一个类似的过程之后，碳填充PTFE的涂层部 分20附着到玻璃纤维填充PTFE的密封件主体部分16上。该涂层密封件10’的结果与上述 具有ePTFE的涂层密封件10，的结果类似。本发明人于是发现，通过如上所述那样将ePTFE 或者碳填充PTFE的涂层部分20、20’、20”附着到有较低耐磨性、较低降摩擦性且通常为较 便宜材料的密封件主体部分16、16，、16”，就可以获得ePTFE和碳填充PTFE的耐磨、降摩擦 的益处。
因此，当各种密封件主体部分16、16，、16”材料中的任一种涂覆了 ePTFE或者碳填 充PTFE的涂层并且用作密封件10、10’、10”、10”’时让涂层作为与燃烧室的喷射器孔接触 的区域时，也可以获得类似的良好效果。事实上，在一个实施例中，已经发现，这样的涂层密封件10、10’、10”、10”’的外表面在遭受大约IOOMPa的压力并以0.2米/秒的滑动速度行 进至少380米的总移动距离时，具有的摩擦系数小于0. 25。涉及压力的“大约”，在本文中 的含义为士 lOMPa。在另一实施例中，已经发现，这样的涂层密封件10、10，、10”、10”，的外 表面在遭受大约IOOMPa的压力并以0. 2米/秒滑动速度行进至少380米的总移动距离时， 具有的摩擦系数小于0.1。
可以理解的是，涂层密封件10、10，、10”、10”，的涂层部分20、20，、20”可构成涂 层密封件10、10’、10”、10”’的任何合适的量。在本发明的一个实施例中，涂层密封件10、 10，、10”、10”，的涂层部分20、20，、20”形成涂层密封件10、10，、10”、10”，的大约5%至大 约25% (体积百分比)。在替代实施例中，涂层密封件10、10’、10”、10”’的涂层部分20、 20，、20”形成涂层密封件10、10，、10”、10”，的大约10%至大约20% (体积百分比)。这里 所用的“大约”含义为士3% (体积百分比)。
在本发明的另一实施例中，涂层部分20、20，、20”包括ePTFE、碳填充的PTFE、或者 其组合，并且涂层部分20、20’、20”可以在涂层密封件10、10’、10”、10”’上具有任何合适的 厚度，例如从大约0.004英寸到大约0.012英寸。这里所用的“大约”意味着士0.002英寸。 在另一实施例中，当涂层部分20、20，、20”包括碳填充PTFE时，碳填充PTFE涂层部分20、 20，、20”中的碳占涂层部分20、20，、20”的体积百分比为从大约10%到大约30%。这里所 用的“大约”意味着士5% (体积百分比)。在又一个实施例中，碳填充PTFE涂层部分20、 20’、20”中的碳为石墨。合适的石墨材料的一个非限制性例子是高纯度焦炭粉末。
在本发明另一实施例中，当密封件主体部分16、16’、16”包括玻璃纤维填充的 PTFE时，玻璃纤维占密封件主体部分16、16，、16”的体积百分比为大约5%到大约30%。这 里使用的“大约”含义为士2% (体积百分比)。
本发明的另一实施例涉及在车辆发动机中使用涂层密封件10、10’、10”、10”’的方 法。该方法的实施例包括可操作地将涂层密封件10、10’、10”、10”’直接设置在车辆发动 机中的喷射器12的至少一个表面上。在另一实施例中，涂层密封件10、10’、10”、10”’被应 用为SIDI喷射系统或者隔离型SIDI喷射系统中的喷射密封件或者燃烧密封件。
本发明的涂层密封件10、10’、10”、10”’的实施例构造为能忍受在车辆发动机的喷 射器孔中的反复的竖直方向的上下脉动和燃烧压力，以及随机的从一侧到另一侧的水平压 力。涂层密封件10、10’、10”、10”’构造为使得喷射器12能够以降低的摩擦、降低的噪声、 和改进的耐磨性进行工作。
本发明的另一实施例涉及一种系统，该系统用于在车辆发动机中的喷射器密封件 10、10’、10”、10”’中实现降低的摩擦、降低的噪声、和改进的耐磨性。该系统包括如本文所 述的涂层密封件10、10’、10”、10”’，所述涂层密封件可操作地设置在车辆发动机的喷射器 12上作为喷射器密封件。
为了进一步说明本发明的实施例，本文给出了下面的例子。应当理解的是，给出这 些例子仅仅是为了说明的目的，而不应理解为是对所公开实施例的范围的限制。
例子
例子 1
为了比较三种不同的PTFE密封件的摩擦系数(COF)，根据以下的程序来收集数 据。进行比较的三种不同的PTFE密封件是ePTFE涂层密封件10，、无定形碳填充PTFE密封件、和玻璃纤维填充PTFE密封件。为了确定摩擦系数，对PTFE密封件施加了负载。一 个比密封件的内直径稍大一些的钢球被推入并强力粘附到每个密封件中。随后它们被放 到销保持器中，并让密封件的外直径表面暴露作为销尖，该销尖在表面粗糙度范围为Rz = 2 μ m，6 μ m到20 μ m的机械加工的铝盘上运动。对接触表面施加负载。接触压力估计在大 约IOOMI^或以下。因为较高的负载会导致较快的磨损速率(虽然很低)，所以总的膜/涂 层厚度可以基于至少380米的移动距离下的所需耐久性(移动长度和时间)和磨损速率来 进行计算。此外，滑动速度为0. 2m/s，测试温度为150°C。
图3是基于根据上述程序得到的数据绘出的。图3是绘出了三种不同的PTFE密封 件的摩擦系数(COF)随着时间变化的曲线图。竖轴度量摩擦系数，横轴度量时间。进行比较 的三种不同的PTFE密封件是ePTFE涂层密封件10，、无定形碳填充PTFE密封件、和玻璃纤 维填充PTFE密封件。如图3中的曲线图所示，ePTFE涂层密封件的曲线310随着时间的推 移显示出最小的摩擦系数(在2000秒的过程中COF仅仅超过0. 1)，无定形碳填充PTFE密 封件的曲线312紧随其后(C0F在2000秒内在0. 1到0. 2之间)。玻璃纤维填充PTFE密封 件的曲线314显示了在密封件开始磨损之后摩擦系数急剧增加到一个较高的数值(C0F在 2000秒内在0. 3到0. 5之间)。从数据中还可以看出，玻璃纤维填充PTFE密封件的磨损过 程还会随着时间的推移而迅速加快。与此相比，虽然也有少量的密封件磨损，但是曲线310 和312显示了稳定的低摩擦和不明显的密封件磨损。
例子2
为SIDI发动机制造的四个喷射器(分别拍摄为图4A、4B、4C、4D)进行了耐久性试 验。在图4A、4B中的喷射器在与燃烧室的喷射器孔接触的区域的喷射器尖端附近具有碳填 充PTFE(黑)密封件。在图4C、4D中的喷射器在与燃烧室的喷射器孔接触的区域的喷射器 尖端附近具有玻璃纤维填充PTFE (白)密封件。
使用SIDI V4隔离器对第一喷射器(图4A)进行耐久性试验，与其它密封件相比， 第一喷射器上的密封件厚了大约10%以便提供用于其密封功能的大约12%的额外压缩。 在经历这些条件后，第一喷射器被发现是100%的“干净”，没有与燃烧窜漏(combustion blow-by)有关的沉积物，这表明没有密封件磨损以及燃烧室的泄漏。在这种黑色密封件的 OD表面上观察到了极小的磨损(仅仅是表面上材料的轻微污迹)。
在标称的配合压缩(nominal fit compression)下使用SIDI V4隔离器对第二喷 射器(图4B)进行耐久性试验。在经历这些条件后，发现第二喷射器在密封件上具有大约 2. 5mm的可见带状未知组分的沉积物。虽然没有对2. 5mm的可见带状沉积物进行化学分析， 但它不一定是窜漏，因为密封件显示没有磨损。在该黑色密封件的OD表面上没有观察到磨 损道，甚至在微米水平也没有观察到。
在标称的配合压缩下使用SIDI V4隔离器对第三喷射器(图4C)进行耐久性试 验。在经历这些条件后，发现第三喷射器在密封件上具有大约2. 5mm的可见带状未知组分 的沉积物。虽然没有对2. 5mm的可见带状沉积物进行化学分析，但它不一定是窜漏，因为密 封件显示非常少的磨损。具体地，密封件在其更靠近燃烧室一侧的OD表面上看起来具有 50微米的磨损带。磨损的深度比较浅，在SEM中不能看到明显的断裂的玻璃纤维。
在标称的配合压缩下使用SIDI Vl隔离器对第四喷射器(图4D)进行耐久性试 验。在经历这些条件后，发现第四喷射器在密封件上具有大约8mm的带状沉积物。化学分析证实，该沉积物与密封件上的燃烧窜漏一致。具体地，密封件看起来已经磨损，并且似乎 已经发生了一些燃烧室泄漏。在更靠近燃烧室的边缘上的OD表面上看到的磨损道大约300 微米宽，与喷射器的微小运动的幅度相一致。SEM图片显示出磨损道上的断裂的玻璃纤维。 这些断裂的纤维被认为加速了铝制喷射器孔的磨损，从而导致了最终的泄漏和窜漏。因此， 图4D中的沉积物与在图4C中平的铝制部段上看到的黑色物质不同，那是由于密封件与喷 射器孔不断的摩擦和接触造成的密封件碎屑。
例子3
进行了盘销摩擦试验。五个密封件分别相对于五个平的铝制表面进行旋转和/或 脉动10000圈(约380米)。平的铝制表面被机械加工成具有与喷射器孔大致相同的粗糙 度。摩擦试验中所用的销具有围绕它们附接的密封件，这样每个密封件的圆形表面边缘与 各自的铝制表面摩擦。在图5A和5B中示出的所述密封件中的前两个，在销周围附接有碳 填充PTFE密封件。接下来的两个密封件，如在图5C和5D中所示，在销周围附接有玻璃纤 维填充PTFE密封件。图5A和5C中平的铝制表面的表面粗糙度为Rz = 2微米，而图5B和 5D中平的铝制表面的表面粗糙度为民=6微米。最后一个被应用到图6中所示的铝制部 段上的密封件具有附着到玻璃纤维填充PTFE密封件的ePTFE涂层部分20，该涂层密封件 围绕销附接。如图所示，与图5C和5D中所示的玻璃纤维填充PTFE密封件相比，图5A和 5B中的碳填充PTFE密封件在各自的铝制表面上留下了明显较不容易发现的圆形磨损碎 屑。但是，图6中的涂有ePTFE的密封件明显留下了最少量的磨损碎屑，并且沉积物是孤立 的(isolated)，甚至都不足以在铝制表面上留下实的圆形廓线，这与在图5A、5B、5C、5D看 到的形成对比。
图7A和7B是上述涂有ePTFE的密封件10’的部分的特写照片，其在图6中所示 的铝制表面上几乎没有留下磨损碎屑。图7A是涂有ePTFE的密封件10’在相对于铝制表 面以0. 2米/秒的滑动速度进行约10000圈(约380米)旋转/脉动前的一部分的照片。 图7B是涂有ePTFE的密封件10，在进行约10000圈(约380米)旋转后的该相同部分的 照片。如照片所示，没有可见的证据表明ePTFE涂层部分20从玻璃纤维填充PTFE密封件 16上脱离或者磨掉。
尽管详细说明了若干实施例，但对本领域技术人员而言明显的是，可以对所公开 的实施例进行修改。因此，前述的说明内容应该被认为是示例性的而不是限制性的。
权利要求
1.一种用于密封车辆发动机中部件的涂层密封件，所述密封件包括密封件主体部分，所述密封件主体部分包括玻璃纤维填充的聚四氟乙烯、碳填充的聚 四氟乙烯、二硫化钼填充的聚四氟乙烯、青铜填充的聚四氟乙烯、或者其组合；以及涂层部分，所述涂层部分附着到所述密封件主体部分的至少一侧，形成所述涂层密封 件的约5体积％到约25体积％，所述涂层部分包括膨体聚四氟乙烯、碳填充的聚四氟乙烯、 或者其组合，所述涂层部分在受到大约IOOMPa的压力并以0. 2米/秒的滑动速度行进至少 380米距离的情况下，具有小于0. 25的摩擦系数。
2.如权利要求1所述的涂层密封件，其中，所述涂层部分在受到大约IOOMPa的压力并 以0. 2米/秒的滑动速度行进至少380米距离的情况下，具有小于0. 1的摩擦系数。
3.如权利要求1所述的涂层密封件，其中，所述涂层部分形成所述涂层密封件的大约 10体积％到大约20体积％。
4.如权利要求1所述的涂层密封件，其中，所述涂层部分包括膨体聚四氟乙烯，所述膨 体聚四氟乙烯涂层部分在所述涂层密封件上具有大约0. 004英寸到大约0. 012英寸的厚 度。
5.如权利要求1所述的涂层密封件，其中，在所述涂层部分和所述密封件主体部分之 间具有粘合剂层，所述粘合剂层包括聚合物基粘合剂；并且其中，所述涂层部分的内部分包 括具有孔隙的膨体聚四氟乙烯，聚合物基粘合剂基本填充所述孔隙，来自所述孔隙的聚合 物基粘合剂向所述粘合剂层提供至少一些粘合剂。
6.如权利要求1所述的涂层密封件，其中，所述涂层部分由碳填充的聚四氟乙烯形成， 所述碳构成所述碳填充聚四氟乙烯涂层部分的大约10体积％到大约30体积％。
7.如权利要求6所述的涂层密封件，其中，所述碳填充聚四氟乙烯涂层部分中的碳为 石墨。
8.如权利要求7所述的涂层密封件，其中，所述石墨为高纯度焦炭粉末。
9.一种具有喷射器的车辆发动机，包括如权利要求1所述的涂层密封件，其可操作地直接布置到所述车辆发动机中的喷射器 的至少一个表面，其中，所述涂层密封件构造为能忍受在所述车辆发动机喷射器孔中的反复的上下竖直 脉动、燃烧压力、和随机的从一侧到另一侧的水平压力；并且其中，所述涂层密封件构造为使得所述喷射器以降低的摩擦、降低的噪声、和改进 的耐磨性进行工作。
10.一种形成用于密封车辆发动机中部件的涂层密封件的方法，包括将涂层部分附着到密封件主体部分的至少一侧来形成所述涂层密封件，所述密封件主 体部分包括玻璃纤维填充的聚四氟乙烯、碳填充的聚四氟乙烯、二硫化钼填充的聚四氟乙 烯、青铜填充的聚四氟乙烯、或者其组合；并且所述涂层部分形成所述涂层密封件的大约5 体积％到大约25体积％，所述涂层部分包括膨体聚四氟乙烯、碳填充的聚四氟乙烯、或者 其组合；其中，所述涂层部分在受到大约IOOMPa的压力并以0. 2米/秒的滑动速度行进至少 380米距离的情况下，具有小于0. 25的摩擦系数。
全文摘要
本文公开了一种用于密封车辆发动机中部件的涂层密封件。该密封件包括密封件主体部分，该密封件主体部分包括玻璃纤维填充的聚四氟乙烯、碳填充的聚四氟乙烯、二硫化钼填充的聚四氟乙烯、青铜填充的聚四氟乙烯、或者其组合；以及涂层部分，该涂层部分包括膨体聚四氟乙烯、碳填充的聚四氟乙烯、或者其组合。本文还公开了一种在车辆发动机中使用涂层密封件的方法。本文还公开了一种在车辆发动机中的喷射器密封件中实现降低的摩擦、降低的噪声、和改进的耐磨性的系统。
文档编号F02F11/00GK102042407SQ201010582868
公开日2011年5月4日 申请日期2010年10月22日 优先权日2009年10月22日
发明者P-K·袁, Y·齐 申请人:通用汽车环球科技运作公司