2.3 气缸头密封垫结构的优化设计
    a)设计要点：提高密封垫的压缩量来保证气缸头轻微跳动下的密封性，根据各部位不同的压力分布来调整密封垫的密封强度。
    b)具体结构设计：针对水冷发动机特殊的使用环境和各部件的加工质量，传统的单层结构水冷气缸头密封垫无法起到很好的密封作用，因而出现燃烧室燃烧出的气流进入了水道系统，也就是在气缸床位置，燃烧室与水道之间有微漏现象，这样，燃烧室里由于燃烧产生的大量热量和冷却系统的冷却液相互渗漏，从而导致冷却液温度过高，严重时，冷却液还会通过燃烧室流入机油腔内（出现机油变白现象），致使发动机因润滑不良而损坏。为了解决该问题，弥补单层密封垫的缺陷，技术人员又设计了3层密封垫，3层气缸头密封垫相对于单层密封垫而言，压缩量较大（较单层比增加1倍），因而具有较好的密封性能。
    3层气缸头密封垫具体结构：第1层和第3层分别采用底板为0Cr18Ni9Ti，表面有内外2圈拱形密封线（结构与单层密封垫类似），双面涂层为高温弹性好、表面柔性好的氟橡胶材料，中间层为不锈钢板或镀锌板，没有拱形密封线和表面涂敷层，这样，3层气缸头密封垫的压缩量提高到单层密封垫的2倍。为了保证3层钢垫贴合良好，特别是1、3层的密封线重合度好，在3层垫片相对应位置还设有铆接孔，通过插装于铆接孔的铆钉相连接并铆接牢固可靠，具体结构如图6所示。另外，为了保证3层垫片铆接后，贴合面不至于出现任何一层起拱情况，要求铆钉与3层钢垫铆接孔之间有0.5～0.10 mm的间隙。

    3层气缸头密封垫中1、3层密封垫中密封线高度设计时，笔者针对发动机燃烧和实际工作状态分析，发动机气缸头燃烧室缸口部位燃气压力与缸面油水孔部位的润滑油压力是不一样的，现以CG250水冷发动机（排量250 mL）为例，气缸头燃烧室缸口部位最大爆发力为7 MPa，而气缸头缸面油水部位的最高压力为0.9 MPa。根据气缸头金属垫片的密封作用原理，波形是实现线性密封的手段，就是在需要密封的孔周围形成1个线性密封带，该密封带上的任意一点压强都高于该部位气体（油、水）压强，因此，为了很好地解决各处的密封要求，在密封垫片设计时，同样需要压力的不同分布来调整各个部位的密封强度，实现不同部位密封压强的差异。在螺栓轴力固定的情况下，根据波形的形状和高度不同，来调整压力的分布。
    根据试验数据，按照密封线长度计算，气缸头燃烧室缸口部位的波形高度高于周边波形高度0.05～0.1mm（可根据不同发动机缸面尺寸的大小和密封线拱形大小来选择高差，并可以适当放大），螺栓轴力在垫片的分布最合理，达到密封效果，如图6 （b）所示。

    3 结构优化后的气缸头密封垫使用效果验证
    采用结构优化后的3层气缸头密封垫进行了200 h台架强化试验，表面涂敷层未出现任何烧蚀情况，第1层和第3层上内外圈密封线回弹效果较好如图7所示，达到了设计要求。该气缸头密封垫投入市场1年以来，原摩托车水冷发动机气缸垫烧损、机油发白等现象大幅度降低，由此证明，优化后的气缸头密封垫设计是可行的。

    4 结束语
    近年来，随着中央富农政策和西部大开发战略的实施，摩托车已成为农民朋友致富的好帮手，广大农村用户对发动机动力性的要求越来越高，发动机也越来越朝大排量方向发展。发动机排量的增加，必然带来发动机振动提高和温度增加，为此，对水冷发动机气缸头密封性的要求也随之提高，将成为发动机设计者和摩托车技术人员共同需要面对的课题。此次针对摩托车水冷发动机气缸头密封垫的优化设计，将大幅度降低发动机故障率，从而提高发动机的使用寿命，促进水冷发动机的市场推广。

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