一种密封结构、分段式排气管及发动机总成的制作方法

本实用新型涉及发动机技术领域，尤其涉及一种密封结构、分段式排气管及发动机总成。

背景技术：

目前，发动机排气管的形式主要分为整体式排气管和分段式排气管，针对多缸发动机而言，整体式排气管无法有效释放工作的热应力，容易导致变形、损坏排气管垫片等故障；因而，分段式排气管已广泛应用于多缸发动机上。

分段式排气管通常至少由两段排气管连接构成，并且，分段式排气管的接口处于高温及振动的工作环境中，各段排气管的接口容易产生漏气现象。因此，为了确保发动机有效的工作性能，需进一步对分段式排气管密封的可靠性进行开发研究。

通常，分段式排气管的两段排气管的管口相互插装连接，如图1-3所示，管口外径较小的排气管为内接排气管01，管口外径较大的排气管为外接排气管02。现有技术中，在两段排气管的接口处通常采用的密封方式有两种：其一，密封环03密封；其二，热胀密封。此两种密封方式均存在一定的技术问题。

第一，针对密封环密封的方式，请参见图1。此种密封方式在内排气管的连接端套装四道密封环03，通过四道密封环03紧贴排气管的接口端面，形成径向密封；同时，当排气时，排气压力将密封环03压向密封环槽04的侧壁面，以实现轴向密封。

但是，实际的排气压力并不高，难以将密封环03有效压紧于密封环槽04侧壁上；另外，考虑到可装配性和加工误差以及工作时密封环03振动的可调节性，密封环槽04宽度需要比两道密封环03压紧后的厚度大一些，因而密封环03与密封环槽04的侧壁无法有效贴合，容易发生漏气现象。并且为了防止密封环03烧结和减少相邻两个密封环03之间以及密封环03和密封槽04侧壁之间的摩擦系数，密封环03上通常涂有涂层。

由于排气管在工作过程中，受到高温振动的作用，两排气管接口处、密封环03均会热膨胀和热变形，且排气管与密封环03之间的磨损颗粒填充至密封环03的空隙间，导致密封环03卡滞而使其振动调节能力丧失，引起径向密封失效。由此可知，此种密封方式的漏气量较大、密封较易失效。

第二，针对热胀密封方式，请参见图2和图3所示。此种密封方式需要严格控制各段排气管的接口处的尺寸，使得排气管安装后，在接口处间存在微小的径向间隙S。如此，在高温状态下的排气管发生热胀，从而使内外排气管管口间的径向间隙S减小，且随着温度的升高逐渐消除径向间隙S。

采用热胀方式密封时，内接排气管01和外接排气管02的接口处为平面连接，接触面积大，两段排气管的接口处径向间隙S较小，装配困难，并且不具有角度调节能力；同时，接口处容易发生烧结，使内接排气管01和外接排气管02结为一体，类似于整体式排气管，不在具有调节作用；且当接口处的热膨胀不均匀时，容易导致排气管接口处卡滞，无法对排气管接口处进行轴向调整。

有鉴于此，亟需一种密封结构、分段式排气管及发动机总成解决上述问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于：提供一种密封结构、分段式排气管及发动机总成，以解决现有技术中分段式排气管采用密封环密封的方式和热膨胀方式密封时不具有角度调节能力的问题。

一方面，本实用新型提供一种密封结构，用于分段式排气管的内接排气管与外接排气管接口处的密封，该密封结构，包括公头和母头，所述公头位于所述内接排气管接口处的一端，所述母头位于所述外接排气管接口处的一端；

所述公头的外周面为球面且插接于所述母头中，发动机冷态时，所述公头和所述母头间隙配合，发动机热态时，所述公头与所述母头的内周面抵接且密封。

作为优选，所述母头的内周面呈圆柱形。

作为优选，所述母头的内周面位于接口处的一端设有导向面。

作为优选，所述母头的内周面位于接口处的一端设有导向面，所述导向面为斜面或者弧面。

作为优选，当发动机冷态时，所述球面和所述母头的内周面的间隙小于0.05mm。

另一方面，本实用新型还提供一种分段式排气管，包括上述任一方案中所述的密封结构。

作为优选，所述排气管包括相互插接的第一段排气管和第二段排气管，公头和母头中的一个设置于所述第一段排气管的一端，另一个设置于所述第二段排气管的一端。

作为优选，所述第一段排气管和所述第二段排气管上均设有连接法兰，所述连接法兰用于和发动机缸盖连接。

作为优选，所述排气管还包括与所述第二段排气管插接的第三段排气管，所述公头和所述母头中的一个设置于所述第二段排气管远离所述第一段排气管的一端，另一个设置于所述第三段排气管的一端。

再一方面，本实用新型还提供一种发动机总成，包括上述任一方案中所述的分段式排气管。

本实用新型的有益效果为：通过使公头和母头在发送机冷态下间隙配合，可以方便内接排气管和外接排气管的安装；通过将公头设计为球面，从而可以公头和母头具有一定的角度调节能力，可以方便的调节内接排气管和外接排气管的连接角度。

附图说明

图1为现有技术中密封环密封分段排气管的结构示意图；

图2为现有技术中热胀密封分段排气管的结构示意图；

图3为图2中所示A处的局部放大示意图；

图4为本实用新型实施例中密封结构的结构示意图；

图5为本实用新型实施例中分段式排气管的分解示意图。

图中：

01、内接排气管；02、外接排气管；03、密封环；04、密封环槽；S、径向间隙；

1、公头；2、母头；21、导向面；

11、第一段排气管；12、第二段排气管；13、第三段排气管；14、连接法兰。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。

如图4所示，本实施例提供一种密封结构，包括公头1和母头2，适用于分段式排气管的内接排气管和外界排气管的接口处密封，定义内接排气管接口处的一端为公头1，外接排气管接口处的一端为母头2，公头1插接于母头2内的插槽中，具体的，本实施例中，公头1靠近接口处的外周面为球面，母头2内的插槽的呈圆柱形，发动机冷态时，公头1和母头2间隙配合，该间隙小于0.05mm，当发动机热态时，公头1和母头2受热膨胀，两者紧密贴合，公头1球形的外周面抵紧于母头2圆柱形的内周面上，将内接排气管和外接排气管的接口处密封。从而，当发动机热态下时，公头1和母头2线接触。可以理解的是，可以根据实际情况，选取公头1和母头2的材质，使两者在热膨胀状态下能够抵紧，确保可靠的密封性能。需要注意的是，本实施例中公头1为一体成型的一个整体，其球形的外周面为其一体成型的一部分。

本实施例通过使公头1和母头2在冷态下间隙配合，从而可以方便的进行安装，通过将公头1设计为球面，母头2的内周面呈圆柱形，发动机热态下时，公头1和母头2线接触，接触面积小，接触的位置不容易高温烧结，同时通过线接触的设计可以使内接排气管和外接排气管具有一定的轴向调整能力和一定的偏角调整能力。特别当发动机在冷态和热态下进行状态切换时，内接排气管和外接排气管因热胀冷缩，会导致两者发生形变，即两者产生一定的轴向移动和连接角度偏转，此时，通过公头1和母头2线接触的设计，能够实时的补偿内接排气管和外接排气管发生的形变，有效的保证了内接排气管和外接排气管接口处的密封性能。同时可避免内接排气管和外接排气管因形变产生的应力无法释放而导致的管体裂纹问题。

另外，本实施例通过将公头1靠近接口处的外周面设置为球面，当排气管中的废气从公头1和母头2之间的缝隙排出时，由于废气排出后的空间变大，形成扩口结构，能够将废气的流速降低，甚至降至为零，从而废气不会高速喷射在内接排气管的管壁上，不会在内接排气管的管壁上产生积碳。

本实施例中，母头2内周面位于接口处的一端设有导向面21，导向面21可为斜面或者弧面，公头1沿导向面21可以方便的插入母头2内。

如图5所示，本实施例还提供一种分段式排气管，包括上述方案中的密封结构。该分段式排气管包括插接配合的第一段排气管11和第二段排气管12，具体的，公头1和母头2中的一个设置在第一排气管的一端，另一个设置在第二段排气管12的一端，第一段排气管11和第二段排气管12通过公头1和母头2插接配合。

优选的，该分段式排气管还包括第三段排气管13，第三段排气管13和第二段排气管12插接，具体的，在第二段排气管12远离第一段排气管11的一端设置公头1和母头2中的一个，在第三段排气管13和第二段排气管12插接的一端设置公头1和母头2中的另一个。图5中示出了在第一段排气管11上设置公头1，第二段排气管12的两端设置母头2，第三段排气管13上设置公头1的情形，此时，第一段排气管11和第三段排气管13均为内接排气管，第二段排气管12为外接排气管。

当然，本实施例分段式排气管还可以根据发动机的缸数，将排气管的段数设置为其他数目，本实施例在此不做限制。

优选的，第一段排气管11、第二段排气管12以及第三段排气管13上均设有连接法兰14，连接法兰14用于和发动机缸盖连接，发动机产生的废气通过相应的连接法兰14进入分段式排气管中。

在分段式排气管中采用上述密封装置，通过公头1和母头2的角度以及轴向调节能力，能够保证在内接排气管和外接排气管形变产生的应力及时释放，保证连接法兰14处不受形变的影响，保证连接法兰14和发动机缸盖的密封性能。

本实施例还提供一种发动机总成，包括上述的分段式排气管。

显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为了清楚说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。