用于发动机的气缸和车辆的制作方法

1.本技术涉及车辆技术领域，尤其是涉及一种用于发动机的气缸和车辆。


背景技术：

2.为了提升缸内滚流强度，目前主流的措施是提升进气道的滚流比。大多数的主机厂在调整气门附近的进气道下轮廓的结构时，都会考虑下轮廓部位的冷却，提前预留好冷却水套的布置空间，这样会造成下轮廓改动的幅度受限，很难使滚流比实现质的提升。


技术实现要素：

3.本技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。
4.为此，本技术的一个目的在于提出一种用于发动机的气缸，在满足高热效率需求的前提下，提高产品的可靠性，提高发动机的竞争力；
5.本技术的另一个目的在于提出一种车辆，包括上述的气缸。
6.为了达到上述目的，本技术一方面提供了用于发动机的气缸，包括：缸盖和缸体，所述缸盖与所述缸体固定连接，所述缸盖限定出燃烧室；缸盖主水套和缸盖辅水套，所述缸盖主水套和所述缸盖辅水套形成在所述缸盖内，所述缸盖主水套邻近所述燃烧室的中心区域以同时冷却所述燃烧室的进气侧和排气侧，所述缸盖辅水套远离所述燃烧室的中心区域以冷却所述燃烧室的进气侧。
7.本技术的气缸，通过增加缸盖辅水套，解决了进气侧冷却布置难的问题，有效提高发动机进气道下部的燃烧室的冷却需求，进而增强进气侧燃烧室附近结构的可靠性，在满足发动机高热效率需求的前提下，提高了产品的可靠性，增加发动机的竞争力。
8.进一步地，所述缸体上设置有多个气缸孔，所述缸盖辅水套构造为条形且设置在多个所述气缸孔的外侧。
9.进一步地，所述缸盖辅水套包括多个依次相连的弧形段，每个所述弧形段设置在对应的所述气缸孔的外侧。
10.进一步地，每个所述弧形段与对应的所述气缸孔同心，每个所述弧形段的内径与所述气缸孔的孔径之间的差值为8mm
‑
20mm。
11.进一步地于，所述缸盖辅水套的横截面为梯形或矩形结构。
12.进一步地，所述缸盖辅水套的高度为2mm
‑
7mm，所述缸盖辅水套的宽度为 4mm
‑
10mm。
13.进一步地，所述缸盖主水套上设置有第一进水口，所述缸盖辅水套上设置有第二进水口，所述缸盖主水套上设置有第一排水口，所述缸盖辅水套上设置有第二排水口；所述第一进水口与所述第二进水口分别与所述缸体的缸体水套连通，所述第一排水口与所述第二排水口连通。
14.进一步地，所述缸盖主水套上还设置有多个第一连接口，所述缸盖辅水套上还设置有多个第二连接口，每个第一连接口与对应的所述第二连接口连通。
15.进一步地，所述缸体的缸体水套上设置有第三进水口和第三出水口，所述第三进水口与所述第一进水口连通。
16.本技术另一方面提供了一种车辆，包括所述的用于发动机的气缸。
17.本技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本技术的实践了解到。
附图说明
18.本技术的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
19.图1是根据本技术实施例中缸盖水套的结构示意图；
20.图2是根据本技术实施例中缸盖水套的底面结构示意图；
21.图3是根据本技术实施例中缸盖辅水套截面图；
22.图4是根据本技术实施例中缸体水套的结构示意图；
23.图5是根据本技术实施例中气缸盖垫片的结构示意图；
24.图6是根据本技术实施例中缸盖水套、气缸盖垫片和缸体水套的配合示意图。
25.附图标记：
26.缸体水套100，
27.缸体进气侧上水部1011，缸体排气侧上水部1012，
28.缸盖水套200，
29.缸盖主水套3，
30.第一进水口301，缸盖主水套主上水孔3011，缸盖主水套排气侧辅上水孔3012，
31.第一排水口302，
32.缸盖辅水套4，第二排水口402，第二连接口403，
33.进气侧5，排气侧6，
34.气缸盖垫片7，气缸盖垫片主上水孔701，气缸盖垫片排气侧上水孔702，气缸盖垫
35.片进气侧上水孔703，
36.冷却水泵8，
37.弧形段的半径r，气缸孔的半径r。
具体实施方式
38.下面详细描述本技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本技术，而不能理解为对本技术的限制。
39.下面参考图1
‑
图6描述根据本技术实施例的用于发动机的气缸，包括：缸盖、缸体、缸盖主水套3和缸盖辅水套4。
40.具体的，缸盖与缸体固定连接，缸盖限定出燃烧室；缸盖主水套和缸盖辅水套形成在所述缸盖内，缸盖主水套3邻近所述燃烧室的中心区域以同时冷却所述燃烧室的进气侧和排气侧，缸盖辅水套4远离所述燃烧室的中心区域以冷却所述燃烧室的进气侧。
41.提升热效率最直接的办法就是提升燃烧速度，而主流的提升燃烧速度的方式是提
升点火时刻缸内的湍动能，湍动能主要由缸内的滚流在压缩上止点时破碎转换而来，故缸内滚流强度与点火时刻的湍动能存在正相关性。
42.为了提升缸内滚流强度，目前主流的措施是提升进气道的滚流比。大多数的主机厂在调整气门附近的进气道下轮廓的结构时，都会考虑下轮廓部位的冷却，提前预留好冷却水套的布置空间，这样会造成下轮廓改动的幅度受限，很难使滚流比实现质的提升。在不考虑冷却的前提下，可以得到高滚流比、高流量系数的发动机进气侧5，如何均衡进气侧5、冷却系统以及产品的可靠性成为解决问题的难点。
43.在单位时间内发动机进气量大会提高发动机的热负荷，为了保护发动机的性能、使发动机可以正常运作，产生的热量需要冷却。为此，本技术提出了一种发动机的气缸，可以实现高效进气下的冷却，通过对进气侧5的冷却系统合理布置，可以满足进气侧5 下部的冷却需求。
44.气缸具有进气侧5和排气侧6，气体可由进气侧5的进气口进入发动机的燃烧室内，通过燃烧室内的活塞作用后，气体从排气侧6的排气口排出。
45.气缸具有缸盖与缸体，缸盖内的燃烧室会产生大量的热通过热传递输送到缸盖和缸体上，因此在缸盖上设置的缸盖水套200，用于冷却缸盖上的热量；缸体上设置的缸体水套100，用于带走缸体上的热量。
46.缸盖水套200主要包括缸盖主水套3和缸盖辅水套4，现有技术大多只有缸盖主水套3，燃烧室的中心区域相对于燃烧室的其他区域温度较高，将缸盖主水套3设置在进气侧5和排气侧6之间、邻近燃烧室的中心区域，可以及时冷却缸盖上燃烧室区域的进气侧5以及排气侧6。
47.为了增强进气侧5的冷却效果，本技术增加缸盖辅水套4，并将缸盖辅水套4设置在靠近进气侧5的位置上，具体设置在进气侧5的外侧，可以降低燃烧室进气侧5的周围温度，避免进气侧5因高温而变形。
48.根据本技术的气缸，通过增加缸盖辅水套4，解决了进气侧5冷却布置难的问题，有效提高发动机进气道下部的燃烧室的冷却需求，进而增强进气侧5燃烧室附近结构的可靠性，在满足发动机高热效率需求的前提下，提高了产品的可靠性，增加发动机的竞争力。
49.根据本技术的一个实施例，缸体上设置有多个气缸孔，缸盖辅水套4构造为条形且设置在多个气缸孔的外侧。
50.缸盖辅水套4为条形或者带状结构，分布在燃烧室的进气侧5位置，如图1所示，缸盖辅水套4设置在多个气缸孔的外侧，从缸盖的前端延伸到缸盖的后端，相当于贯穿整个进气侧5，可以冷却进气侧5上燃烧室周围结构的温度，减少缸盖进气侧5的高温变形。
51.根据本技术的一个实施例，缸盖辅水套4包括多个依次相连的弧形段，每个弧形段设置在对应的气缸孔的外侧。
52.由于气缸孔的外部形状一般都为圆形或椭圆形，缸盖辅水套4与气缸孔的外形适配，也设计为弧形段，弧形段可以为圆弧形或者扇形，使每个气缸孔的外侧都对应有一段缸盖辅水套4，多个弧形段依次相连形成缸盖辅水套4。
53.优选的，每个弧形段与对应的气缸孔同心，每个弧形段的内径与气缸孔的孔径之间的差值为8mm
‑
20mm。
54.缸盖辅水套4由多段弧形段组成，每个弧形段的内部直径与对应的每个气缸的气
缸直径存在较强的相关关系。弧形段设置在气缸孔的外侧，弧形段的内部直径需要大于气缸的直径，其差值一般为8mm～20mm，图1中示出弧形段的内部半径r以及气缸的半径r。
55.气缸盖垫片7设置在气缸和缸盖之间，由于气缸盖垫片7在缸盖燃烧室的周围要布置密封筋，防止缸内高温气体进入冷却系统。若弧形段的内部直径与气缸的直径差值太小，则不利于密封筋的布置，密封筋的密封性能变差，高温气体易进入冷却系统内；若差值过大，布置在缸盖辅水套4外侧的缸盖螺栓孔需要向外移动，增加整个发动机的横向宽度，这样不仅使发动机的体积增大，还会增加发动机的重量，不符合轻量化的要求，发动机体积增大还会影响与其他零件的兼容性，影响较大。
56.根据本技术的一个实施例于，缸盖辅水套4的横截面为梯形或矩形结构。
57.具体截面如图2所示，缸盖辅水套4的成型方式可以是机加工成型，也可以是铸造成型，其中，铸造成型方式的成本较低。
58.缸盖辅水套4横截面积的大小与缸盖辅水套4的高度和宽度有关，缸盖辅水套4的高度和宽度会影响冷却水的流速和流量，进而影响对缸盖的冷却效率。
59.根据本技术的一个实施例，缸盖辅水套4的高度为2mm
‑
7mm。
60.缸盖辅水套4的高度太小，缸盖辅水套4很扁，影响冷却水流通的横截面积，导致冷却水不易通过，冷却水的流量过小，影响冷却性能，不能满足燃烧室周围结构的冷却的需求；高度太大虽然冷却能力可以达到缸盖的冷却需求，但是由于缸盖螺栓孔布置在弧形段的外侧，缸盖螺栓的紧固力在传递至燃烧室周围密封筋的过程中，会被较高的弧形段隔断，严重影响缸盖螺栓紧固力的传递，导致气缸盖垫片7的密封筋无法被压实，存在密封失效的较高风险。
61.根据本技术的一个实施例，缸盖辅水套4的宽度为4mm
‑
10mm。
62.为了保证冷却水流通的横截面积，满足缸盖的冷却需求，需要增加弧形段的高度，但这样会影响缸盖螺栓力的传递，影响密封，因此需要在高度一定的范围内增大缸盖辅水套4的宽度，从而保证缸盖的冷却需求；但弧形段的宽度不易过大，若弧形段的宽度超过10mm会占用缸盖螺栓孔的位置，导致缸盖螺栓孔外移，增加发动机的横向距离，不仅使发动机的体积增大，还会增加发动机的重量，不符合轻量化的要求，发动机体积增大还会影响与其他零件的兼容性，影响较大。
63.根据本技术的一个实施例，缸盖主水套3上设置有第一进水口301，缸盖辅水套4 上设置有第二进水口，缸盖主水套3上设置有第一排水口302，缸盖辅水套4上设置有第二排水口402；第一进水口301与第二进水口分别与缸体的缸体水套100连通，第一排水口302与第二排水口402连通。
64.缸盖主水套3上有第一进水口301和第一排水口302，冷却水从第一进水口301流入然后从第一排水口302排出。其中，缸盖主水套3上的第一进水口301可以为多个，分为缸盖主水套主上水孔3011和缸盖主水套排气侧辅上水孔3012，冷却水可以从缸盖主水套主上水孔3011或缸盖主水套排气侧辅上水孔3012流入，从第一排水口302排出。
65.缸盖辅水套4上有第二进水口和第二排水口402，冷却水从第二进水口流入然后从第二排水口402排出。
66.在一个实施例中，气缸盖垫片7上也设置有气缸盖垫片主上水孔701、气缸盖垫片排气侧上水孔702、气缸盖垫片进气侧上水孔703，如图5所示。其中，气缸盖垫片主上水孔
701与缸盖主水套主上水孔3011的位置对应，通过气缸盖垫片主上水孔701将冷却水压入缸盖主水套主上水孔3011内，气缸盖垫片主上水孔701的孔洞大小占整个气缸盖垫片7上所有气缸盖垫片主上水孔701、所有气缸盖垫片排气侧上水孔702以及所有气缸盖垫片进气侧上水孔703面积的70％以上，气缸盖垫片进气侧上水孔703与第二进水口对应，气缸盖垫片进气侧上水孔703的面积占所有气缸盖垫片主上水孔701、所有气缸盖垫片排气侧上水孔702以及所有气缸盖垫片进气侧上水孔703面积的5％以上。
67.根据本技术的一个实施例，缸盖主水套3上还设置有多个第一连接口，缸盖辅水套 4上还设置有多个第二连接口403，每个第一连接口与对应的第二连接口403连通。
68.缸盖辅水套4的第二连接口403与缸盖主水套3的第一连接口是连通的，由于缸盖辅水套4截面积相对较小，缸盖辅水套4内冷却水的压力相对较高，可以通过第二连接口403以及第一连接口进入缸盖主水套3内，缓解缸盖辅水套4内的水压，并增加第二连接口403以及第一连接口周围冷却水的流速和水流量。
69.根据本技术的一个实施例，缸体的缸体水套100上设置有第三进水口和第三出水口，第三进水口与第一进水口301连通。
70.气缸还包含冷却水泵8、缸体排气侧上水部1012以及缸体进气侧上水部1011，缸体进气侧上水部1011的冷却水经过气缸盖垫片7前端的气缸盖垫片主上水孔701，由第二进水口进入缸盖辅水套4，依次冷却每个气缸的燃烧室的进气侧5的高温区域，在第二排水口402通过第一连接口以及第二连接口403连通进入缸盖主水套3的第一排水口 302，缸盖辅水套4的冷却水与缸盖主水套3的冷却水汇合排出。可以理解为，整个气缸内的冷却水是连通的，冷却水可以在里进行循环流动。
71.发动机的冷却水通过冷却水泵8，从第三进水口进入缸体水套100内，冷却水在缸体水套100内循环流动，其中，第三进水口又分为缸体进气侧上水部1011和缸体排气侧上水部1012。缸体水套100内的冷却水，一部分从气缸盖垫片主上水孔701进入缸盖主水套3，一部分从气缸盖垫片排气侧上水孔进入缸盖排气侧6上水孔，剩下的在缸体内循环。进入缸盖内的冷却水，从前端依次流向后端，缸盖主水套3上的第一排水口302 的冷却水与缸盖辅水套4上的第二排水口402的冷却水汇合后排出，进入整车的冷却循环管路及散热器，最后回到冷却水泵8前，进行不断的冷却循环。
72.在一个实施例中，流经缸盖辅水套4的冷却水的速到可到达3m/s～6m/s，流速比较高，保证足够的流通面积，冷却效率有明显的提升，有效带走燃烧室进气侧5周围的高温热量。在经耦合分析确认，该区域的最高温度可降低30
°
～80
°
，流经进气侧5的缸盖辅水套4的冷却水也可以通过第一连接口303以及第二连接口403进入缸盖主水套3，提高周围区域的冷却水流速和流量，便于冷却多个燃烧室之间的高温结构。
73.根据本技术实施例中的车辆，包括上述的气缸。
74.这样的车辆由于发动机可以提供高热效率，且冷却系统可以有效对发动机进行冷却，防止发动机过热，使装有此发动机的车辆更有市场竞争力。
75.在本技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“横向”、“宽度”、“高度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
76.在本技术的描述中，“第一特征”、“第二特征”可以包括一个或者更多个该特征。
77.在本技术的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上。
78.在本技术的描述中，第一特征在第二特征“之上”或“之下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。
79.在本技术的描述中，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。
80.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本技术的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
81.尽管已经示出和描述了本技术的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本技术的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本技术的范围由权利要求及其等同物限定。