气缸盖冷却结构和气缸盖以及发动机的制作方法

本实用新型涉及车辆零部件技术领域，特别涉及一种气缸盖冷却结构。本实用新型还涉及一种应用有该气缸盖冷却结构的发动机气缸盖，以及安装有该发动机气缸盖的发动机。

背景技术：

随着人们环保意识的提高，汽车尾气清洁化的发展方向已成为社会各界的共识，想要减少车辆尾气污染物的排放，主要途径为提高发动机的热效率。而为了提高发动机的热效率，目前发动机已部分采用了增压、直喷、高压缩比、米勒循环及中冷egr等技术。这这些技术的应用过程中，压缩比越高，发动机爆震现象越严重，发动机的爆震问题已成为继续提升发动机压缩比的一个重要的限制因素。发动机产生爆震的一个原因在于，现有气缸盖水套结构不合理，导致燃烧室壁面温度较高，可能会将油气混合气体引燃，导致发动机产生爆震。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型旨在提出一种气缸盖冷却结构，以能够具有对发动机气缸盖具有较好的冷却效果。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种气缸盖冷却结构，布置于发动机气缸盖上，且于所述发动机气缸盖上构造有排气道和进气道，并于所述发动机气缸盖上装设有火花塞，且所述火花塞位于所述排气道和所述进气道之间，所述气缸盖冷却结构包括穿设于所述火花塞和所述排气道之间的冷却通路。

进一步的，于所述发动机气缸盖上集成有排气歧管，所述气缸盖冷却结构还包括以构成对所述发动机气缸盖主体冷却的主体水套，以及构成对所述排气歧管冷却的歧管水套；所述主体水套与所述歧管水套并联设置、且分别与发动机缸体水套连通，所述冷却通路布置于所述主体水套内。

进一步的，所述主体水套包括对应于所述发动机气缸盖上的各燃烧室设置的水套单元；各所述水套单元包括靠近于所述排气道一侧的排气侧水套以及靠近于所述进气道一侧的、与所述排气侧水套相串接的进气侧水套。

进一步的，所述排气侧水套包括与所述冷却通路相连通的气缸盖鼻梁区水路，以及与所述气缸盖鼻梁区水路相串联的排气门导管冷却水路。

进一步的，构成冷却液流入所述气缸盖冷却结构的冷却液入口与所述排气侧水套相连通。进一步的，于所述排气道靠近所述火花塞的一侧构造有内凹于所述排气道的、以避让所述冷却通路避让的避让部。

进一步的，所述冷却通路截面上的水平方向上两点之间的距离自上至下渐小设置。

进一步的，与所述截面最高点间垂向距离为1mm的水平线和所述截面两交点间的距离l1，以及与所述截面最低点间垂向距离为1mm的水平线和所述截面两交点间的距离l2的比值为1.8～2.2：1。

相对于现有技术，本实用新型具有以下优势：

本实用新型的气缸盖冷却结构，通过在排气道靠近火花塞的一侧设置避让部，从而可在排气道和火花塞之间设置冷却通路，有效对排气道和火花塞之间的燃烧室壁面进行冷却，可减少发动机的爆震现象。

本实用新型的另一目的在于提出一种发动机气缸盖，于所述发动机气缸盖上构造有排气道和进气道，并于所述发动机气缸盖上装设有火花塞，且所述火花塞位于所述排气道和所述进气道之间，于所述发动机气缸盖上应用有如上所述的气缸盖冷却结构。

此外，本实用新型还提供了一种发动机，于所述发动机上应用有如上所述的发动机气缸盖。

本实用新型的发动机气缸盖和发动机与上述的气缸盖冷却结构具有相同的有益效果，在此不再赘述。

附图说明

构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型实施例一所述的发动机气缸盖的结构示意图；

图2为本实用新型实施例一所述的水套单元的俯视图；

图3为图2中a-a处的剖视图；

图4为图3中b处的放大图；

图5为本实用新型实施例一所述的避让的结构示意图；

图6为本实用新型实施例一所述的发动机冷却结构的整体示意图；

图7为本实用新型实施例一所述水套单元的轴测图；

附图标记说明：

1-发动机气缸盖，2-进气道，21-进气主管，22-进气支管，23-进气门，3-排气道，31-排气主管，32-排气支管，321-避让部，33-排气门，4-火花塞，5-喷油器，61-冷却通路，62-主体水套，621-水套单元，6211-排气侧水套，62111-鼻梁区水路，62112-排气门导管冷却水路，6212-进气侧水套，62121-第一水路，62122-第二水路，62123-第三水路，63-歧管水套，64-冷却液入口，641-，分进水口，642-主进水口。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

实施例一

本实施例涉及一种气缸盖冷却结构，其布置于发动机气缸盖1上，在该发动机气缸盖1上还构造有进气道2和排气道3，并在该发动机上装设火花塞4，且火花塞4位于进气道2和排气道3之间，也即是说该发动机气缸盖1上的火花塞4为顶置式。所述的气缸盖冷却结构具有穿设于火花塞4和排气道3之间的冷却通路61，并于排气道3靠近火花塞4的一侧构造有内凹的、可构成对冷却通路61避让的避让部321。

具体的，发动机工作原理的示意性说明如下：发动机气缸盖1和发动机缸体可围构成燃烧室，装设在发动机气缸盖1上的喷油器5可向燃烧室内喷射油液，进气道2可向燃烧室内输送空气，油液与空气的混合气体可被火花塞4点燃，混合气体于燃烧室内的燃烧可推动活塞，从而使发动机可对外做功，混合气体燃烧产生的高温废气可从排气道3内排出。

如图1所示，排气道3和进气道2相对的布置在发动机气缸盖1的两侧，且排气道3包括排气主管31，以及位于排气主管31和燃烧室之间的两排气支管32；进气道2包括进气主管21，以及位于进气主管21和燃烧室之间的两进气支管22。并在发动机气缸盖1上、且对应于各排气支管32和进气支管22分别设有排气门33和进气门23。各排气门33于发动机气缸盖1上的往复滑动可构成对应的排气支管32与燃烧室的连通或隔断，而各进气门23于发动机气缸盖1上的往复滑动可构成对应的进气支管22与燃烧室间的连通或隔断。上述的火花塞4及喷油器5位于排气道3和进气道2之间，且相比于喷油器5，火花塞4更接近于排气道3。需要说明的是，该发动机气缸盖1的结构可参考现有成熟技术，在此说明仅为了便于对该气缸盖冷却结构的理解。

发明人发现，由于靠近火花塞4以及排气道3，导致排气道3与火花塞4之间的燃烧室壁面温度较高，且由于结构限制，现有发动机气缸盖1上未在排气门33和火花塞4之间设置冷却水通路，对于小排量的发动机来说，尤其是对于1.5l以下排量发动机来说，随着发动机热效率的提高，该处温度也越来越高，甚至可达到将混合气体引燃的温度；而在火花塞4之外，混合气体还在其它地方被引燃，是发动机产生爆震的一个重要原因。

为了能够冷却排气道3与火花塞4之间的燃烧室壁面，本实施例中，如图2至图4所示，该气缸盖冷却结构包括穿设在排气道3和火花塞4之间的冷却通路61，而为了能够实现该冷却通路61的布置，本实施例中，如图5所示，在排气道3靠近火花塞4的一侧上构造有内凹的、可构成对冷却通路61避让的避让部321。具体的来说，本实施例中，该避让部321包括构造在各排气支管32上的凹坑，通过设置各凹坑，使得可在排气门33和火花塞4之间布置有效的冷却通路61。

为了提高该冷却通路61的冷却效果，本实施例中，如图4所示，该冷却通路61截面水平方向上两点之间的距离自上至下渐小设置。因截面下部宽度较小，使得下部冷却液的流速会高于上部冷却液的流速，由于下部更接近于燃烧室，因而可更多的带走热量，也即可提高对燃烧室壁面的冷却效果。优选的，该冷却通路61的截面被配置为：与所述截面最高点间垂向距离为1mm的水平线和所述截面两交点间的距离l1，以及与所述截面最低点间垂向距离为1mm的水平线和所述截面两交点间的距离l2的比值为1.8～2.2：1。进一步优选的，距离l1与距离l2的比值为2:1，以具有较好的效果。根据实际测量，通过设置该冷却通路61，并将冷却通路61设置成上述结构，可将排气道3和火花塞4之间燃烧室壁面的温度降低20℃以上，有效改善发动机的爆震问题。

除上述冷却通路61外，本实施例亦对该气缸盖冷却结构的其它位置做了改进，具体的来说，在应用该气缸盖冷却结构的发动机气缸盖1上集成有排气歧管，至于排气歧管于发动机气缸盖1上的集成结构可参考现有成熟技术，在此不再赘述。对应于该发动机气缸盖1的结构，该气缸盖冷却结构包括构成对气缸盖主体冷却的主体水套62，以及构成对排气歧管冷却的歧管水套63。

本实施例中，上述的主体水套62与歧管水套63并联设置，本实施例中，进入主体水套62与歧管水套63冷却液可由缸体水套提供也可由水泵直接提供，以可较好的构成对燃烧室与排气歧管的冷却。具体的，该发动机冷却结构的冷却液入口64如图6所示，其包括间隔布置的三个进水口，且具体包括位于中间的主进水口642，以及位于主进水口642两侧的两个分进水口641，如图6中箭头所示，其中，由各主进水口642和分进水口641流入的冷却液可进入主体水套62，由主进水口641流入的冷却液还可进同时入歧管水套63，从而构成主体水套62与歧管水套63的并联。

如图6所示，上述主体水套62包括对应于发动机气缸盖1各燃烧室设置的多个水套单元套621，本实施例中水套单元套621具体为四个。如图2和图7所示，各水套单元套621包括靠近于排气道3一侧的排气侧水套6211，以及靠近于进气道2一侧的、与排气侧水套6211相连通的进气侧水套6212，上述的冷却液入口64与排气侧水套6211相连通，因排气道3的温度高于进气道2的温度，将冷却液入口64设置为与排气侧水套6211相连通，可由温度较低的冷却液优先对温度较高的气缸盖排气侧进行冷却，从而具有较好的冷却效果。

上述排气侧水套6211除包括上述的冷却通路61外，还包括与冷却通路61相连通的、构成对气缸盖鼻梁区冷却的气缸盖鼻梁区水路62111，以及环绕在排气门33导管周侧、并与气缸盖鼻梁区水路62111相连通的排气门导管冷却水路62112。通过上述结构设置，经冷却液入口64流入的冷却液一部分经鼻梁区水路62111、排气门导管冷却水路62112流入进气侧水套6212，再经与进气侧水套6212相连通的出水口流出；另一部分经冷却通路61流入进气侧水套6212，再经出水口流出；上述冷却液于主体水套62内的流通共同构成对发动机气缸盖1主体的冷却。

如2和图7所示，上述的进气侧水套6212包括位于排气支管32以及对应的进气支管22之间的、与冷却通路61相连通的第一水路62121，以及布置在喷油器5和两进气支管22之间的、与第一水路62121相连通的第二水路62122，还包括设于两进气支管22之间的、与第二水路62122相连通的第三水路6212。

通过上述设置，如图6和图7中箭头所示，由冷却液入口进入该气缸盖冷却结构的冷却液具体有以下路径：1、由主进水口642进入鼻梁区水路62111、冷却通路61、再流入进气侧水套6212，经与进气侧水套6212相连接的主体水套排水口排出；2、由主进水口642进入歧管水套63，并经设置在歧管水套63末端的歧管水套出水口排出；3、由分进水口641流入排气门导管冷却水路62112，再流入进气侧水套6212，经与进气侧水套6212相连接的主体水套排水口排出。由于通过上述流通路径，由于流经鼻梁区水路62111、冷却通路61以及排气门导管冷却水路62112的都会在气缸盖排气道周围水路汇合，共同对气缸盖燃烧室进行冷却，从而具有较好的冷却效果。

需要说明的是，上述发动机冷却结构中未提到的部分可参考现有成熟技术，在此不再赘述。

综上所述，本实施例的气缸盖冷却机构通过在排气道3上设置避让部321，从而实现了在排气门33和火花塞4之间布置冷却通路61，有效降低排气门33和火花塞4之间燃烧室壁面的温度，有效减少发动机尤其是小排量发动机的爆震问题。

实施例二

本实施例涉及一种发动机气缸盖，于所述发动机气缸盖上构造有排气道和进气道，并于所述发动机气缸盖上装设有火花塞，且所述火花塞位于所述排气道和所述进气道之间，并于所述发动机气缸盖上应用有如实施例一所述的气缸盖冷却结构。

本实施例的发动机气缸盖，通过应用如实施例一所述的气缸盖冷却结构，可较好的对发动机气缸盖进行冷却，有效减少安装该发动机气缸盖的发动机的爆震现象。

实施例三

本实施例涉及一种发动机，于所述发动机上安装有如实施例二所述的发动机。

本实施例所述的发动机，通过安装如实施例二所述的发动机气缸盖1，可有效减少发动机的爆震现象。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，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、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。