汽缸盖衬垫的制作方法
【技术领域】
[0001 ]本公开涉及一种用于内燃发动机的汽缸盖衬垫，所述内燃发动机特别是柴油发动机。
【背景技术】
[0002]已知的是，内燃发动机通常包括汽缸盖衬垫，其介于汽缸盖与发动机缸体之间，从而密封燃烧室和从发动机缸体延伸到汽缸盖的致冷导管的周边。
[0003]各燃烧室通常是由发动机汽缸体与容纳在其中的活塞顶部和汽缸盖朝向活塞的一部分一起限定的。
[0004]其结果是，燃烧室的内部容积响应于活塞在汽缸内的运动而周期性地变化。在活塞的运动期间，在腔室内部的压力也发生变化。它在燃料被点燃时到达最大值(最大峰值点火压力)，而它在发动机循环的其它阶段仍保持在较低的值上。
[0005]燃烧室内部压力的这种周期性变化改变汽缸盖与汽缸体之间的间隙。因此，汽缸盖衬垫经受压力变化，并且必须具有永久的间隙恢复能力以维持令人满意的密封性。
[0006]汽缸盖衬垫包括一叠层叠的弹簧金属层。半筋部和全筋部(Half and Fullbeads)通常设置在一些弹簧金属层上(然后称为功能层)，以获得所需的永久密封压力。此夕卜，限制器(或档止部)保护绕各燃烧室的周边延伸的筋部，以便使它们在有效载荷的适当范围内工作。档止部沿燃烧室的边缘安置，并限制所述筋部的闭合，它跟随汽缸盖相对于所述缸体的相对运动(间隙)。
[0007]档止部可阻止筋部被汽缸盖螺栓负载压平，因为它形成汽缸盖衬垫沿各燃烧室边缘延伸的凸起。在档止部的区域中，在发动机缸体与汽缸盖之间不存在任何间隙的情况下，非常高的线负载由于通过螺栓施加的力而产生。相反，在燃烧期间，由于在燃烧室内部的压力对比通过螺栓施加的力，档止部的区域通常被释放(至少仅一段时间)。这在这一区域中导致高的压力振幅。
[0008]在高性能发动机中，特别是柴油发动机，所可能的是，在最大峰值压力点火过程中，燃烧室周边的密封座中失去接触，并形成层间的间隙。
[0009]当档止部的区域中失去接触时，热的燃烧气体可以无阻碍地通过，直达由弹簧钢筋部形成的实际密封切断点。其结果是，因为燃烧气体的高温/高压，所述筋部的弹簧特性受到损害，因此，它的密封作用可能被减少。
[0010]DE10143431-A1描述了一种用于内燃发动机的金属汽缸盖衬垫，所述发动机包括设有相邻燃烧室的汽缸体和拧到汽缸体的汽缸盖。
[0011]汽缸盖衬垫包括两个由特别是弹簧钢的弹性金属组成的基本平坦的功能层，由钢板制成的载体层布置在所述功能层之间。在每一个功能层上，全筋部围绕每个燃烧室的边缘设置。每一层的筋部以它们的顶点彼此面对。筋部的闭合被与相应筋部同心地布置的至少一个静态档止部限制。
[0012]构建为半筋部或全筋部的支撑元件设置在档止部的区域中。所述支撑元件覆盖所述档止部，并且不能被压平。在发动机的运转状态(最大峰值点火压力)下，由直接地靠在档止部上的支撑元件施加的力在约30至60N/mm的范围内。
[0013]适用于高性能发动机，并且特别适用于铝制汽缸体和汽缸套的柴油发动机的上述技术仍可能允许热的燃烧气体穿过衬垫的第一密封区域的通路。
[0014]事实上，与冷却剂中的废气污染一起，衬垫由于高温气体泄漏的损坏是得到验证的(通常是孔到孔)。
[0015]此外，由于作用在其上的由汽缸盖螺栓施加的力所导致的高的机械应力，设置在载体层上的支撑元件变得容易破损。
【发明内容】
[0016]本发明的目的是提供一种汽缸盖衬垫，其最小化或防止从燃烧室的气体泄漏，特别是在燃烧阶段的压力峰值(最大峰值点火压力)期间。
[0017]这些和其它的目的是通过本发明的具有独立权利要求中的特征的实施例实现的。从属权利要求界定本发明的次要方面。
[0018]特别地，本发明的一个实施例提供一种汽缸盖衬垫，其包含包括第一功能层、第二功能层和载体层的叠层，所述第一功能层具有隆起的第一密封全筋部和第一档止部，所述第二功能层具有隆起的第二密封全筋部，所述载体层具有隆起的载体层全筋部，其中，第一密封全筋部和第二密封全筋部相互叠置，其中，所述载体层全筋部和所述第一档止部相互叠置，并且其中，所述载体层全筋部在它被完全压缩时具有包含在75至125N/mm之间的最大线负载范围，并呈现平坦构造。
[0019]这提供了最小化或防止从燃烧室的气体泄漏的效果，特别是在汽缸内的压力峰值期间。在档止部没有被施加负载时，存在于载体层上的全筋部也能够给出相应的弹簧力。这有助于在燃烧室周边形成间隙后立即密封所述间隙。
[0020]根据本发明的一个方面，第一密封全筋部的凸部面对第二密封全筋部的凸部。
[0021]本发明的这个方面提供了进一步提高衬垫的密封性能的效果。
[0022]根据本发明的一个方面，所述载体层全筋部在最小负载条件下具有低于30N/mm的最大线负载范围
[0023]本发明的这一方面有助于在最小负载条件下也避免在载体层全筋部上的剧烈压力。
[0024]根据本发明的一个方面，所述第二功能层布置在具有档止部的所述第一功能层与所述载体层之间。
[0025]本发明的这一方面提供了保护载体层筋部的效果，因为它不直接暴露于档止部负载。
[0026]根据本发明的另一方面，所述第二功能层没有任何档止部。
[0027]在发动机循环的不同阶段中，本发明的这一方面给出了第二功能层均匀地分配作用在载体层筋部上的负载的效果。
[0028]根据本发明的另一方面，叠置的层包括具有隆起的第三密封全筋部的第三功能层，以及具有隆起的第四密封全筋部和第二档止部的第四功能层，其中，所述第三和第四功能层定位为使得第三密封全筋部的凸部面对所述第四密封全筋部的凸部，并且所述第二档止部面对第一档止部。
[0029]本发明的这一方面给出的优点是，由于在功能层上的四个全筋部的存在而提供了非常有效的密封衬垫。此外，所述构造通过层到层的均匀负载分布，而在所述层的平面上没有剪应力。
[0030]根据本发明的另一方面，第三功能层位于所述载体层与所述第四功能层之间。
[0031 ]本发明的这个方面给出了保护载体层筋部的优点，因为它不直接暴露于档止部负载。
[0032]根据本发明的另一方面，第三功能层没有任何档止部。
[0033]本发明的这个方面给出的优点是，在发动机循环期间，作用在载体层全筋部上的压力通过功能层在载体层与档止部之间的存在而完美地分布在全筋部上。因此，衬垫的寿命目标以及特别是存在于载体层上的全筋部的寿命更长。
[0034]根据本发明的另一方面，档止部被焊接到相应的功能层上。
[0035]本发明的这一方面给出了提供可不同于(以及例如远高于)焊接到档止部上的功能层的刚性的档止部刚性的可能性。
[0036]本发明的不同实施例提供了一种内燃发动机，包括汽缸体、汽缸盖和根据前述权利要求的任一项的插置在汽缸体与汽缸盖之间的衬垫。
[0037]这给出了最小化或防止从发动机燃烧室的气体泄漏的效果，特别是在燃烧阶段。
【附图说明】
[0038]本发明现在将通过举例的方式参考附图进行描述，其中:
[0039]图1是本发明第一实施例的示意性分解剖视图；
[0040]图2是本发明第二实施例的示意性分解剖视图。
[0041]图3是根据本发明的发动机的示意图。
[0042]附图标记
[0043]HO 内燃发动机
[0044]120 发动机缸体
[0045]124 铝制发动机缸体
[0046]128 衬套
[0047]130 汽缸盖
[0048]135 曲轴
[0049]140 活塞
[0050]150 燃烧室[0051 ] 160 汽缸衬垫
[0052]170 第一功能层
[0053]175 第一全筋部
[0054]178 第一全筋部的凸部
[0055]180 第二功能层
[0056]185 第二全筋部
[0057]188 第二全筋部的凸部
[0058]190第一档止部
[0059]200载体层
[0060]205载体层全筋部
[0061]210汽缸衬垫
[0062]220第三功能层
[0063]225第三全筋部
[0064]228第三全筋部的凸部
[0065]230第四功能层
[0066]235第四全筋部
[0067]238第四全筋部的凸部
[0068]240第二档止部
[0069]250连接边界
【具体实施方式】
[0070]—些实施例可包括具有发动机缸体120的内燃发动机(ICE，在图3中示出)110，所述发动机缸体限定至少一个具有联接以旋转曲轴145的活塞140的汽缸125。拧到发动机缸体120上的汽缸盖130与活塞140和汽缸壁配合以限定燃烧室150。燃料和空气混合物(未示出)布置在燃烧室150中并点燃，产生导致活塞140的往复运动的热的膨胀废气。发动机可以是在缸体中有衬套的发动机，展示出铝制发动机缸体124和限定汽缸壁的铸铁衬套128。
[0071]多层汽缸盖衬垫160存在于汽缸盖130与发动机缸体120之间。在图1中，汽缸盖衬垫通过分解图示出。它至少包括第一功能层170和第二功能层180，其可以由弹性金属并且特别由弹簧钢制成。功能层设置有多个对应于相关内燃发动机的燃烧室150的燃烧腔孔。汽缸盖衬垫160还展示出对应于冷却剂腔设