與相關(guān)申請的交叉引用

本申請要求2016年3月16日提交的韓國專利申請第10-2016-0031330號的優(yōu)先權(quán)，上述申請的全部內(nèi)容通過參考結(jié)合于此。

本發(fā)明涉及一種汽缸蓋的水套結(jié)構(gòu)及其操作方法，更特別地，涉及這樣一種汽缸蓋的水套結(jié)構(gòu)及其操作方法，其能夠通過降低流動阻力并加強(qiáng)橫流而防止各個(gè)汽缸之間的表面溫度偏差從而有效地控制發(fā)動機(jī)。

背景技術(shù)：

通常，車輛發(fā)動機(jī)包括汽缸體和汽缸蓋，汽缸體包括多個(gè)缸孔，活塞可以通過該缸孔進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動，汽缸蓋聯(lián)接至汽缸體的上部以與活塞一起形成燃燒室并包括多個(gè)用于安裝各種進(jìn)氣閥和排氣閥的進(jìn)氣口和排氣口。

在發(fā)動機(jī)中，水套安裝在汽缸體和汽缸蓋中，該水套用于使冷卻水流至缸孔的外周、燃燒室的外周以及進(jìn)氣口和排氣口的外周。該水套將從水泵排出的冷卻水流引導(dǎo)至汽缸體和汽缸蓋的整個(gè)區(qū)域，以使發(fā)動機(jī)的工作溫度在發(fā)動機(jī)的整個(gè)工作區(qū)域上保持正常。

也就是說，水套用作冷卻水的流動通道以防止主要部分(諸如汽缸體、汽缸蓋和活塞)受到熱損害，該熱損害是由于燃燒室內(nèi)的氣體混合物的燃燒過程中產(chǎn)生的最高溫度(大約2500℃)的熱量而導(dǎo)致的。

下面將參照附圖詳細(xì)描述現(xiàn)有的汽缸蓋的水套。圖1是示出相關(guān)技術(shù)的問題的示意圖。參照圖1，現(xiàn)有的汽缸蓋的水套沿汽缸蓋的長度方向形成在進(jìn)氣側(cè)和排氣側(cè)。也就是說，現(xiàn)有的汽缸蓋的水套中的冷卻水形成平行流。因此，冷卻每個(gè)汽缸的冷卻水流是不均勻的。而且，當(dāng)汽缸由平行流冷卻時(shí)，出現(xiàn)由于冷卻水溫度增加而導(dǎo)致的在由冷卻水首先冷卻的汽缸體和最后冷卻的汽缸體之間的表面溫度偏差。因此，難以有效地控制發(fā)動機(jī)。

而且，通道形成為使形成平行流的兩個(gè)冷卻水流經(jīng)過該通道流動，因此，各個(gè)通道的橫截面面積增加。因此，存在這樣的問題，冷卻水流不在需要集中冷卻的燃燒室周圍集中，因此可能會降低冷卻效率。

而且，形成平行流的兩個(gè)冷卻水流通過一個(gè)用于冷卻水的出口排出到汽缸蓋外部從而產(chǎn)生冷卻水流的阻力，由此降低冷卻效率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的實(shí)施方案旨在將燃燒室的冷卻通道劃分為上通道和下通道，并將流引導(dǎo)隔壁安裝為增加經(jīng)過實(shí)際要冷卻的燃燒室的外周(特別是排氣口孔的外周)的冷卻水流。

本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案旨在增加排氣側(cè)出口通道的橫截面面積并使排氣側(cè)集水道安裝為將引導(dǎo)冷卻水以平穩(wěn)地排出到汽缸蓋外部，由此降低流動阻力并增強(qiáng)橫流。

本發(fā)明的其它目的和優(yōu)點(diǎn)可以通過如下描述而得到理解，并且參照實(shí)施方案而變得清楚。此外，對于本發(fā)明所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員來說顯而易見的是，本發(fā)明的目的和優(yōu)點(diǎn)可以通過所要求保護(hù)的手段及其組合而實(shí)現(xiàn)。

參照本發(fā)明的實(shí)施方案，汽缸蓋的水套結(jié)構(gòu)包括：多個(gè)進(jìn)氣側(cè)入口通道，所述進(jìn)氣側(cè)入口通道沿汽缸蓋的長度方向分別在汽缸蓋的進(jìn)氣側(cè)安裝以將從汽缸體的水套供給的冷卻水引入到汽缸蓋的水套；燃燒室冷卻通道，其使用從進(jìn)氣側(cè)入口通道供給的冷卻水冷卻燃燒室；多個(gè)排氣側(cè)出口通道，所述排氣側(cè)出口通道沿汽缸蓋的長度方向分別在汽缸蓋的排氣側(cè)設(shè)置，以將經(jīng)過燃燒室冷卻通道的冷卻水排出；以及，排氣側(cè)集水道，其與排氣側(cè)出口通道連通以積聚從排氣側(cè)出口通道排出的冷卻水。

汽缸蓋的水套結(jié)構(gòu)還可以包括：冷卻水出口，其與排氣側(cè)集水道的一側(cè)連通以使積聚在排氣側(cè)集水道中的冷卻水排出到汽缸蓋的外部。

排氣側(cè)出口通道的橫截面面積可以比進(jìn)氣側(cè)入口通道的橫截面面積大。

所述燃燒室冷卻通道可以形成為圍繞進(jìn)氣口孔、排氣口孔和火花塞孔。

所述燃燒室冷卻通道可以包括上通道和下通道，所述上通道和下通道由上下分隔的隔壁所分隔。

汽缸蓋的水套結(jié)構(gòu)還可以包括：流引導(dǎo)隔壁，其豎直地設(shè)置在所述下通道的火花塞孔的兩側(cè)以形成橫流，在所述橫流中從多個(gè)進(jìn)氣側(cè)入口通道引入到所述下通道中的冷卻水沿汽缸蓋的寬度方向流動以冷卻各個(gè)燃燒室，然后排出到多個(gè)排氣側(cè)出口通道。

所述下通道和上通道可以通過繞過所述上下分隔的隔壁而彼此連通以將所述下通道中的空氣引入所述上通道中。

所述上通道可以沿汽缸蓋的長度方向形成以形成平行流，在所述平行流中從下通道引入上通道中的空氣和與所述空氣一起引入的冷卻水沿汽缸蓋的長度方向流動。

汽缸蓋的水套結(jié)構(gòu)還可以包括：通氣通道，所述上通道和冷卻水出口通過所述通氣通道彼此連通，以將在上通道處形成平行流的空氣和冷卻水排出到冷卻水出口。

通氣通道的橫截面面積可以小于上通道的最小橫截面面積。

下通道在火花塞孔兩側(cè)的橫截面面積可以小于下通道在汽缸蓋進(jìn)氣側(cè)的橫截面面積。

流引導(dǎo)隔壁可以在橫流過程中增加圍繞排氣口孔的冷卻水流。

流引導(dǎo)隔壁可以具有六角棱柱形狀，該六角棱柱沿汽缸蓋的寬度方向的長度比沿汽缸蓋的長度方向的長度長。

在流引導(dǎo)隔壁中，汽缸蓋進(jìn)氣側(cè)的側(cè)表面面積比汽缸蓋排氣側(cè)的側(cè)表面面積大。

流引導(dǎo)隔壁的橫截面可以為朝所述汽缸蓋的進(jìn)氣側(cè)突出的字母v的形式。

根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案，操作汽缸蓋的水套結(jié)構(gòu)的方法包括：將冷卻水供給至進(jìn)氣側(cè)入口通道；冷卻步驟，由從進(jìn)氣側(cè)入口通道供給的冷卻水在經(jīng)過燃燒室冷卻通道內(nèi)部的同時(shí)冷卻燃燒室；第一排出步驟，經(jīng)過排氣側(cè)出口通道使經(jīng)過燃燒室冷卻通道的冷卻水排出；使從排氣側(cè)出口通道排出的冷卻水積聚到排氣側(cè)集水道中。

所述方法可以進(jìn)一步包括：第二排出步驟，使積聚在排氣側(cè)集水道中的冷卻水經(jīng)過冷卻水出口排出到汽缸蓋的外部。

所述冷卻步驟可以包括：由豎直設(shè)置在下通道的火花塞孔兩側(cè)的流引導(dǎo)隔壁形成橫流，在該橫流中引入下通道中的冷卻水冷卻各個(gè)燃燒室；形成平行流，在所述平行流中通過繞過下通道處的上下分隔的隔壁而引入上通道的空氣和與空氣一起引入的冷卻水沿汽缸蓋的長度方向流動；第三排出步驟，將在上通道處形成平行流的空氣和冷卻水經(jīng)過通氣通道排出至冷卻水出口。

附圖說明

圖1為示出相關(guān)技術(shù)的問題的示意圖。

圖2為根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方案的汽缸蓋的水套結(jié)構(gòu)的立體圖。

圖3為圖2的進(jìn)氣側(cè)的側(cè)視圖。

圖4為沿著圖3的線a-a所呈現(xiàn)的橫截面圖。

圖5為沿著圖3的線b-b所呈現(xiàn)的橫截面圖。

圖6為根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方案的汽缸蓋的水套結(jié)構(gòu)的工作圖。

圖7為操作根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方案的汽缸蓋的水套結(jié)構(gòu)的方法的流程圖。

具體實(shí)施方式

本申請的說明書和權(quán)利要求書中的術(shù)語和表述不是旨在解釋為一般的或字典中的含義，而是旨在解釋為符合本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思的含義或概念，本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思所依據(jù)的原則是：發(fā)明人能夠合適地限定術(shù)語的概念，從而以最佳的方式來描述其發(fā)明。因此，本發(fā)明的示例性實(shí)施方案和附圖中描述的構(gòu)造僅為示例性的，而不能代表本發(fā)明的全部技術(shù)精神。因此，本發(fā)明應(yīng)理解為包括在提交本申請時(shí)所提交的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)的全部的變化、等價(jià)形式和替代形式。在本申請的說明書中，將省略重復(fù)的描述以及會對理解本發(fā)明的主要原理造成困難的已知的功能和構(gòu)造的細(xì)節(jié)描述。在下文中，將參照附圖詳細(xì)描述示例性實(shí)施方案。

圖2為根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方案的汽缸蓋的水套結(jié)構(gòu)的立體圖，圖3為圖2的進(jìn)氣側(cè)的側(cè)視圖。參照圖2和3，根據(jù)本發(fā)明的汽缸蓋的水套結(jié)構(gòu)包括進(jìn)氣側(cè)入口通道100、燃燒室冷卻通道200、排氣側(cè)出口通道300、排氣側(cè)集水道400、冷卻水出口500、上下分隔的隔壁600、流引導(dǎo)隔壁700和通氣通道800。

每個(gè)進(jìn)氣側(cè)入口通道100沿汽缸蓋的長度方向設(shè)置在汽缸蓋的進(jìn)氣側(cè)從而將從汽缸體的水套供給的冷卻水引入汽缸蓋內(nèi)。進(jìn)氣側(cè)入口通道100可以是多個(gè)。

而且，燃燒室冷卻通道200用作使用從進(jìn)氣側(cè)入口通道100供給的冷卻水冷卻燃燒室。燃燒室冷卻通道200形成為圍繞進(jìn)氣口孔i/h、排氣口孔o(hù)/h和火花塞孔s/h。也就是說，燃燒室冷卻通道200形成為圍繞特別是需要集中冷卻的部分(也就是說，表面溫度相對較高的部分)，由此防止該部分受到熱損害。

在這種情況下，燃燒室冷卻通道200被上下分隔的隔壁600分隔為上通道210和下通道220。而且，下通道220和上通道210通過繞過上下分隔的隔壁600而彼此連通，因此下通道220中的空氣可以被引入上通道210內(nèi)。下面對上通道210和下通道220進(jìn)行詳細(xì)描述。

排氣側(cè)出口通道300沿汽缸蓋的長度方向分別設(shè)置在汽缸蓋的排氣側(cè)，以將經(jīng)過燃燒室冷卻通道200的冷卻水排出。而且，排氣側(cè)出口通道300可以是多個(gè)。

而且，排氣側(cè)集水道400與排氣側(cè)出口通道300連通，從排氣側(cè)出口通道300排出的冷卻水積聚到排氣側(cè)集水道400中。

在這種情況下，形成排氣側(cè)集水道400并且進(jìn)氣側(cè)入口通道100的橫截面面積形成為比排氣側(cè)出口通道300的橫截面面積大，使得燃燒室冷卻通道200(特別是下通道220)處的橫流得到增強(qiáng)。

也就是說，排氣側(cè)出口通道300的橫截面面積大，排氣側(cè)出口通道300和排氣側(cè)集水道400彼此連通，使得被引入燃燒室冷卻通道200中的冷卻水可以被順利地排出。因此，使被引入燃燒室冷卻通道200中的冷卻水的流動阻力最小化從而防止各個(gè)汽缸中的冷卻水流之間的干擾現(xiàn)象，由此增強(qiáng)橫流。因此，能夠通過防止各個(gè)汽缸之間的表面溫度偏差而有效地控制發(fā)動機(jī)。

冷卻水出口500與排氣側(cè)集水道400的一側(cè)連通從而用作使積聚在排氣側(cè)集水道400中的冷卻水排出到汽缸蓋的外部。而且，冷卻水出口500經(jīng)由通氣通道800(下文描述)與上浮通道(floitngpassage)210連通，下面將對上浮通道進(jìn)行詳細(xì)描述。

圖4為沿著圖3的線a-a所呈現(xiàn)的橫截面圖；圖5為沿著圖3的線b-b所呈現(xiàn)的橫截面圖。參照圖4和5，在下通道220中，下通道220在火花塞孔s/h兩側(cè)的橫截面面積可以形成為小于下通道220在汽缸蓋的進(jìn)氣側(cè)處的橫截面面積。因此，火花塞孔s/h處的冷卻水流和排氣口孔o(hù)/h處的冷卻水流集中，因此火花塞孔s/h和排氣口孔o(hù)/h處的冷卻效率提高。也就是說，排氣口變成各個(gè)燃燒室產(chǎn)生的高溫排出氣體排出的通道。因此，這會使將形成汽缸蓋排氣口的排氣口孔o(hù)/h外周的冷卻水流集中。

流引導(dǎo)隔壁700用作形成橫流，在該橫流中從多個(gè)進(jìn)氣側(cè)入口通道100引入到下通道220中的冷卻水沿汽缸蓋的寬度方向流動從而冷卻各個(gè)燃燒室然后排出到多個(gè)排氣側(cè)出口通道300。

在這種情況下，流引導(dǎo)隔壁700豎直地設(shè)置在下通道220的火花塞孔s/h的兩側(cè)。

而且，流引導(dǎo)隔壁700形成為增加橫流過程中的圍繞排氣口孔o(hù)/h的冷卻水流。也就是說，排氣口變成各個(gè)燃燒室產(chǎn)生的高溫排出氣體排出的通道。因此，這會使將形成汽缸蓋排氣口的排氣口孔o(hù)/h外周的冷卻水流集中，由此提高冷卻效率。

在形成為增加橫流過程中的圍繞排氣口孔o(hù)/h的冷卻水流的流引導(dǎo)隔壁700之中，根據(jù)第一實(shí)施方案的流引導(dǎo)隔壁700具有六角棱柱形狀，在該六角棱柱形狀中沿汽缸蓋寬度方向的長度比沿汽缸蓋長度方向的長度長。在這種情況下，流引導(dǎo)隔壁700的汽缸蓋進(jìn)氣側(cè)的側(cè)表面面積設(shè)定為比汽缸蓋排氣側(cè)的側(cè)表面面積大。

上述流引導(dǎo)隔壁700的形式可以在制造汽缸蓋的基礎(chǔ)上容易地制造流引導(dǎo)隔壁，并且可以增加橫流過程中的圍繞排氣口孔o(hù)/h的冷卻水流。

而且，在形成為增加橫流過程中的圍繞排氣口孔o(hù)/h的冷卻水流的流引導(dǎo)隔壁700之中，根據(jù)第二實(shí)施方案的流引導(dǎo)隔壁700具有朝向汽缸蓋的進(jìn)氣側(cè)突出的字母v形式的橫截面。

上述流引導(dǎo)隔壁700的形式可以形成為增加橫流過程中的圍繞排氣口孔o(hù)/h的冷卻水流，而不用考慮制造的簡易度。

流引導(dǎo)隔壁700的形式不限于第一實(shí)施方案和第二實(shí)施方案，流引導(dǎo)隔壁700還可以包括增加橫流過程中的圍繞排氣口孔o(hù)/h的冷卻水流的另一種形式。

下通道220和上通道210被上下分隔的隔壁600分隔。下通道220和上通道210通過繞過上下分隔的隔壁600而彼此連通，因此下通道220中的空氣可以被引入上通道210內(nèi)，而上下分隔的隔壁600起到阻擋冷卻水流的作用。

因此，大多數(shù)從進(jìn)氣側(cè)入口通道100引入到下通道220的冷卻水不被引入上通道210中而是排出到出口側(cè)出口通道300。也就是說，冷卻水流集中于可以直接冷卻燃燒室的下通道220，由此提高冷卻效率。

而且，當(dāng)下通道220中含有空氣時(shí)，對冷卻水流會產(chǎn)生與空氣量一樣多的阻力。因此，需要將包含于下通道220中的空氣排出。也就是說，下通道220和上通道210通過繞過上下分隔的隔壁600而彼此連通，因此下通道220中的空氣被引入上通道210內(nèi)。在這種情況下，一些冷卻水也可以被引入上通道210內(nèi)。因此，需要排出如上所述的引入到上通道210中的空氣和冷卻水。

出于該目的，上通道210沿汽缸蓋的長度方向形成，從下通道220引入到上通道210中的空氣和與空氣一起引入的冷卻水形成平行流，該平行流沿汽缸蓋的長度方向流動。而且，上通道210和冷卻水出口500通過通氣通道800彼此連通，使得在上通道210處形成平行流的空氣和冷卻水排出到冷卻水出口500。

在這種情況下，通氣通道800的橫截面面積設(shè)定為小于上通道210的最小橫截面面積。因此，通過上通道210排出的冷卻水的流量被最小化，大多數(shù)冷卻水流經(jīng)過下通道220，因此冷卻水流集中于燃燒室，特別是集中于相對高溫的火花塞孔s/h和排氣口孔o(hù)/h的外周，由此提高冷卻效率。

圖6為根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方案的汽缸蓋的水套結(jié)構(gòu)的工作狀態(tài)圖，圖7為操作根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方案汽缸蓋的水套結(jié)構(gòu)的方法的流程圖。參照圖6和7，操作汽缸蓋的水套結(jié)構(gòu)的方法包括：將冷卻水供給至進(jìn)氣側(cè)入口通道100(s100)；冷卻步驟(s200)，通過從進(jìn)氣側(cè)入口通道100供給的冷卻水在經(jīng)過燃燒室冷卻通道200的內(nèi)部的同時(shí)冷卻燃燒室；第一排出步驟(s300)，通過排氣側(cè)出口通道300排出經(jīng)過燃燒室冷卻通道200的冷卻水；使從排氣側(cè)出口通道300排出的冷卻水積聚到排氣側(cè)集水道400中(s400)。

操作汽缸蓋的水套結(jié)構(gòu)的方法包括第二排出步驟(s500)：使積聚在排氣側(cè)集水道400中的冷卻水通過冷卻水出口500排出到汽缸蓋外部。

冷卻步驟(s200)包括：通過豎直設(shè)置在下通道220的火花塞孔s/h兩側(cè)的流引導(dǎo)隔壁700形成橫流，該橫流冷卻各個(gè)燃燒室(s210)；形成平行流，該平行流使通過繞過上下分隔的隔壁600而從下通道220引入到上通道210中的空氣和與空氣一起引入的冷卻水沿汽缸蓋的長度方向流動(s220)；第三排出步驟(s230)，使形成平行流的空氣和冷卻水通過通氣通道800從上浮通道210排出到冷卻水出口500。

如上所述，根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方案，可以通過集中冷卻要冷卻的燃燒室的外周而使經(jīng)過燃燒室的外周(特別是排氣口孔的外周)的冷卻水的流量得以增加。

而且，可以通過降低流動阻力和強(qiáng)化橫流而避免各個(gè)汽缸之間的表面溫度偏差，由此有效地控制發(fā)動機(jī)。

前述的示例性實(shí)施方案僅僅是示例，以使本發(fā)明所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員(下文稱為本領(lǐng)域技術(shù)人員)容易實(shí)施本發(fā)明。因此，本發(fā)明不限于前述的示例性實(shí)施方案和附圖，因而本發(fā)明的范圍不限于前述的示例性實(shí)施方案。因此，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說顯而易見的是，能夠進(jìn)行各種替換、修改和變化而不背離本發(fā)明由所附權(quán)利要求所限定的精神和范圍，而這些替代、修改和變化也可以屬于本發(fā)明的范圍。