[发明专利]一种增压直喷发动机排气系统的密封结构

说明书

技术领域

本发明属于发动机排气系统领域，具体涉及一种增压直喷发动机排气系统的密封结构。

背景技术

如图1所示，现有的发动机排气系统的密封结构包括缸盖法兰1、密封垫2和排气歧管法兰3，缸盖法兰1的边缘开设有多个缸盖螺栓连接孔14，缸盖法兰1上开设有四个排气口11，密封垫2为一体式法兰结构，由上层金属波纹基板、中间层金属波纹基板和下层金属波纹基板焊接构成，密封垫2的边缘开设有多个与缸盖螺栓连接孔14对应的密封垫螺栓连接孔25，密封垫2上开设有与四个排气口11分别对应的四个过孔21，排气歧管法兰3的边缘开设有多个与密封垫螺栓连接孔25对应的排气歧管螺栓连接孔33，排气歧管法兰3上开设有与四个过孔21分别对应的四个气道口，密封垫2位于缸盖法兰1与排气歧管法兰3之间，排气口11、过孔21、气道口对应连通，缸盖法兰1、密封垫2、排气歧管法兰3通过穿过缸盖螺栓连接孔14、密封垫螺栓连接孔25、排气歧管螺栓连接孔33的螺栓与螺母的配合而连接固定。

上述密封结构如果用于一般的自然吸气发动机，可以达到密封的要求；但是随着发动机增压技术、缸内直喷技术的应用，排气歧管热负荷越来越高，排气温度从500℃提高到900℃以上，上述密封结构如果用于增压直喷发动机，则会存在如下问题：（1）排气歧管法兰在较高的热负荷下容易产生较大变形、开裂，引起密封垫密封失效；（2）排气歧管法兰在机械应力和较大热应力的共同作用下会发生沿X方向（即排气歧管法兰的长度方向，相当于图1中的左右方向）的热蠕动，导致螺栓断裂；（3）排气歧管法兰沿X方向的较大热蠕动，会使密封垫滑移、密封筋磨损，导致密封失效。其不能满足增压直喷发动机的密封要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种增压直喷发动机排气系统的密封结构，以避免螺栓断裂，避免密封垫密封失效。

本发明所述的增压直喷发动机排气系统的密封结构，包括缸盖法兰、密封垫和排气歧管法兰，缸盖法兰上开设有多个排气口（排气口的数量与发动机的缸数相等），密封垫上开设有与排气口对应的过孔，排气歧管法兰上开设有与过孔对应的气道口，气道口的数量与排气口的数量相等；所述缸盖法兰上对应于排气口的边缘开设有密封凹槽，所述密封垫的数量与排气口的数量相等，密封垫的形状与密封凹槽的端面形状相匹配，所述排气歧管法兰上对应于气道口的边缘设置有排气管，排气管的高度与密封凹槽的深度相等，排气管的内孔与气道口对应；所述密封垫装在密封凹槽内，排气管伸入密封凹槽内，排气管压紧密封垫并与密封凹槽间隙配合，排气口、过孔、内孔、气道口对应连通，缸盖法兰与排气歧管法兰通过螺栓螺母连接。

为了方便密封垫装配，并防止密封垫脱落，所述密封凹槽的边缘开设有限位槽，所述密封垫的边缘设置有与限位槽相匹配的限位卡子，密封垫装在密封凹槽内时，限位卡子卡接在限位槽内。

为了在满足密封要求的同时降低成本，所述密封垫由上层金属波纹基板和下层金属波纹基板构成，上层金属波纹基板的外侧与下层金属波纹基板的外侧焊接，上层金属波纹基板的内侧与下层金属波纹基板的内侧沿相反方向弯折，形成空腔结构的密封筋。

本发明与现有技术相比，具有如下效果：

（1）缸盖法兰的各个排气口具有单独的密封凹槽，各个密封垫独立装在密封凹槽内，排气歧管法兰上的各个排气管伸入密封凹槽内压紧密封垫并与密封凹槽间隙配合，各缸气道单独密封，其防止了排气歧管法兰产生沿X方向的较大热蠕动，避免了螺栓断裂，也避免了密封垫滑移、密封筋磨损，不会出现密封垫失效、密封结构漏气的情况。

（2）排气歧管法兰上的各个排气管相互独立，各个排气管凸出于排气歧管法兰的端面，排气歧管法兰因受热产生的内应力较小，避免了排气歧管法兰在热负荷下产生较大变形、开裂，排气歧管法兰上安装螺栓的位置的温度比排气管的温度低，避免了螺栓因受热挤压变形而断裂失效。

（3）密封垫具有限位卡子，密封凹槽内开设有限位槽，限位卡子与限位槽卡接，密封垫装配方便，并且不容易脱落、滑移。

（4）密封垫采用双层结构，由上层金属波纹基板和下层金属波纹基板构成，相对于三层结构来说，既满足了密封要求，又降低了成本。

附图说明

图1为现有的发动机排气系统的密封结构示意图。

图2为本发明的结构示意图。

图3为本发明中缸盖法兰的结构示意图。

图4为本发明中密封垫的结构示意图。

图5为图4中的A-A剖面图。