具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参照图1至图4，图1至图4分别为本发明具体实施例中的第一种至第四种气缸盖结构示意图。

本发明提供了一种气缸盖，包括进气道1、进气喉口2和排气喉口（图中未示出），进气道1的靠近进气喉口2的一段为滚流导向气道，滚流导向气道的壁面设有至少两个用于引导进气气流向排气喉口方向运动的导流曲面部。其中，导流曲面部可以为进气道壁面的一部分或全部，也可以设计为位于进气道壁面局部的凹坑曲面或凸起曲面，进气气流在流经导流曲面部时，导流曲面部会对气流产生引导、抛射等作用。

本发明的工作原理如下：

发动机气缸吸气时，进气门打开，进气道1中的进气气流依次流经各个导流曲面部后从进气喉口2进入到气缸3内，在各个导流曲面部的导流作用下使得进气气流朝向排气喉口方向运动，从而增强了流向排气喉口一侧的气流并减小了进气喉口2一侧的气流，这两侧气流在进入气缸3后更容易形成大尺度的滚流运动，进而增强滚流强度，有利于在压缩末期形成湍流，提升燃气发动机的热效率。

由此可见，本发明在现有柴油机的基础上，通过在进气道1的下游设计多个导流曲面部，使得进气气流产生燃气发动机所需的滚流效果，进而提升滚流强度和燃气发动机的热效率。

需要说明的是，本方案中的进气道1的进气口开设于气缸盖的外侧，进气道1的另一端则为进气喉口2，在沿进气方向上，滚流导向气道位于进气道1的下游，其中，滚流导向气道可以设计为多种布置形式，例如相对气缸盖底面6倾斜布置或垂直布置。在优选方案中，滚流导向气道相对于气缸盖底面6倾斜布置，滚流导向气道在沿进气方向上逐渐靠近进气喉口2和排气喉口，如图1至图4所示，滚流导向气道的靠近气缸盖底面6的一侧壁面为第一壁面4，滚流导向气道内与第一壁面4相对的另一侧壁面为第二壁面5。本发明中可以在第一壁面4和第二壁面5上均设置有至少一个导流曲面部，也可以仅在第一壁面4上设置有至少两个导流曲面部。

具体的，本发明中的滚流导向气道内设有用于引导进气气流向排气喉口方向运动的导流曲面部，该导流曲面部为第一布局结构、第二布局结构和第三布局结构中的一种。

上述第一布局结构为，第一壁面4上沿进气方向分布有至少两个相对第一壁面4向气缸盖底面6方向凹陷的弧形凹坑面。弧形凹坑面可以对进气气流产生抛射作用，即，进气气流在流经弧形凹坑面时，先由弧形凹坑面的上侧边沿进入凹坑底部，然后由弧形凹坑面的下侧边沿流出，当气流从下侧边沿流出时，由于由凹坑底部至下侧边沿对应的进气道内径变小，所以，会对气流产生加速作用，同时，弧形凹坑面的下半段可以将气流向对侧的第二壁面5抛射，因此，进气气流在流出弧形凹坑面后主要沿第二壁面5流动，而第二壁面5更加靠近排气喉口方向，因此，进气气流在由进气喉口2流入气缸3内时，主要从靠近排气喉口一侧的缝隙进入燃烧室中，进气气流主要的进气方向如图1中进气喉口2处的箭头所示。在本方案中，由于第一壁面4上设置了多个沿进气方向布置的弧形凹坑面，因此，可以对进气气流产生多次加速和导向抛射作用，从而进一步增强第二壁面5侧的气流流动。当大部分进气气流从靠近排气喉口一侧的缝隙进入气缸3内之后，受到气缸3壁面的阻挡作用，从而更有利于气体增强滚流强度，滚流方向如图1中的气缸3内的弧形箭头所示。

进一步优选地，第一壁面4上沿进气方向分布的最后一个弧形凹坑面的下侧边沿与进气喉口2的上侧边沿相接，如此设置，使得滚流导向气道最末端的弧形凹坑面可以将气流抛射至第二壁面5最靠近进气喉口2的一端，当进气门打开时，就可以使大部分进气气流从进气喉口2的朝向排气喉口一侧的缝隙中进入到气缸3内，进而进一步增强气缸3内的滚流强度。

在一种具体实施例方案中，如图1所示，第一壁面4沿进气方向分布有第一弧形凹坑面41和第二弧形凹坑面42，第一弧形凹坑面41相对第一壁面4凹陷的最深处位置与进气喉口2的轴线（图1所示的进气喉口轴线22）的距离（第一凹坑距离L1）为进气门座圈内径（进气门座圈21和进气门密封锥面的最小直径）D的0.8~2.9倍，具体的，第一凹坑距离L1可以为进气门座圈内径D的0.8倍或1.2倍或1.6倍或2.1倍或2.5倍或2.9倍。第二弧形凹坑面42相对第一壁面4凹陷的最深处位置与进气喉口轴线22的距离（第二凹坑距离L2）为进气门座圈内径D的0.2~1.6倍，具体的，第二凹坑距离L2可以为进气门座圈内径D的0.2倍或0.8倍或1.2倍或1.6倍。气流经过第一弧形凹坑面41后被初步抛射，经过抛射后的气流在第二壁面5的挤压后有回到第一壁面4的趋势，本方案通过合理布置第一壁面4上的两个弧形凹坑面的位置，使得气流在经过第二壁面5的挤压后能够向第二弧形凹坑面42运动，从而再次被抛射，进而加强滚流运动的生成强度。

上述第二布局结构为，滚流导向气道内设有第一导流曲面部43和第二导流曲面部，第一导流曲面部43为设置于第一壁面4并相对第一壁面4向气缸盖底面6方向凹陷的弧形凹坑面，与第一导流曲面部43相对布置的第二壁面5形成第二导流曲面部，即，第一导流曲面部43对侧的第二壁面5为第二导流曲面部，第二导流曲面部为沿进气方向逐渐靠近排气喉口的圆滑曲面。在该方案中，利用弧形凹坑面对进气气流进行导向抛射，再利用逐渐靠近排气喉口的圆滑的第二导流曲面部对进气气流进行引导，从而使大部分进气气流从进气喉口2的靠近排气喉口一侧的缝隙中进入气缸3内，进而有利于提高气缸3内的滚流强度。

优选地，当导流曲面部为第二布局结构时，第一导流曲面部43的下侧边沿和第二导流曲面部的下侧边沿均与进气喉口2的上侧边沿相接，如此设置，使得弧形凹坑面可以将气流抛射至第二导流曲面部最靠近进气喉口2的一端，第二导流曲面部与进气喉口2的上侧边沿（即进气喉口2靠近排气喉口一侧的上侧边沿）之间的相接处没有其他弯折面结构，减小了气体流动动能损失，当进气门打开时，就可以使大部分进气气流从进气喉口2的朝向排气喉口一侧的缝隙中进入到气缸3内，进而进一步增强气缸3内的滚流强度。

如图2所示，在一种具体实施例方案中，当所述导流曲面部为第二布局结构时，同时经过进气喉口轴线22和排气喉口的轴线的平面为竖向特征面，第二壁面5与竖向特征面的交线为第二壁面特征线51，由于滚流导向气道在气缸盖底面6的投影的延伸方向与进气喉口2朝向对应的排气喉口的方向一致，因此，第二壁面特征线51的延伸方向即为滚流导向气道的第二壁面5的延伸方向。在本方案中，第二壁面特征线51为相对气缸盖底面6倾斜的直线，即，在进气方向上，第二导流曲面部沿着直线下冲的方向延伸，从而使得由第一壁面4的弧形凹坑面抛射出来的气流进一步沿着直线下冲的方向流动，进气气流在进入进气喉口2之前快速下降，因此，本方案能够在减小气体流动能量损失的同时进一步提高滚流强度。

进一步优选地，第二壁面5与气缸盖底面6的最大距离（即图2中所示的第二壁面特征线51的高度H1）为进气门座圈内径D的0.8~1.5倍，第一导流曲面部43的上侧边沿与进气喉口轴线22的最大距离L3为进气门座圈内径D的0.8~2倍。

进一步优选地，第二壁面特征线51与气缸盖底面6的夹角为40°~80°。

如图3所示，在另一种具体实施例方案中，当所述导流曲面部为第二布局结构时，还可以为如下所述的情况：同时经过进气喉口轴线22和排气喉口的轴线的平面为竖向特征面，第二壁面5与竖向特征面的交线为第二壁面特征线51，由于滚流导向气道在气缸盖底面6的投影的延伸方向与进气喉口2朝向对应的排气喉口的方向一致，因此，第二壁面特征线51的延伸方向即为滚流导向气道的第二壁面5的延伸方向。在本方案中，第二壁面特征线51为朝气缸盖底面6方向凸出的弧形线，从而使得滚流导向气道整体的中心线朝向气缸盖底面6方向凸出，即，相当于将滚流导向气道整体向气缸盖底面6方向凸出弯曲。如此设置，第二导流曲面部的上半段就可以将进气气流引导至对侧的第一导流曲面部43内，由第一导流曲面部43抛射出来的气流再沿着第二导流曲面部的下半段快速下降至进气喉口2，从而加剧进气气流向排气喉口方向移动的趋势，因此，本方案能够使更多气体引导至第一壁面4的弧形凹坑面内，并能够在减小气体流动能量损失的同时进一步提高滚流强度。

进一步优选地，第二壁面5在气缸盖底面6的投影的长度L4为进气门座圈内径D的0.5~3倍，具体的，该投影的长度L4可以为进气门座圈内径D的0.5倍或1倍或1.5倍或2倍或3倍。

如图4所示，在另一种具体实施例方案中，当导流曲面部为第三布局结构时，第三布局结构为：第一壁面4上沿进气方向分布有第一导流曲面部43和第二导流曲面部，第一导流曲面部43为相对第一壁面4向气缸盖底面6的方向凹陷的弧形凹坑面，第二导流曲面部为位于进气喉口2上方的导流凸出部7，导流凸出部7在进气喉口2的上端面的轴向投影为凸出投影71，凸出投影71位于进气喉口2的内侧并且形成由进气喉口2的上端面的边缘沿径向向进气喉口2的中心凸出的凸出区域，凸出投影71在沿进气喉口2的周向方向上的中部的宽度大于其两端的宽度，如图5所示。具体的，导流凸出部7的上侧边沿与第一导流曲面部43的下侧边沿相接，导流凸出部7的下侧边沿与进气喉口2的上侧边沿相接。在本方案中，当进气气流流经第一导流曲面部43后，弧形凹坑面将气流向对侧的第二壁面5抛射，弧形凹坑面下游的导流凸出部7进一步使得气流向第二壁面5方向挤压，从而增强了流向排气喉口方向的气流，减小了进气喉口2远离排气喉口一侧的气流，这两侧气流在进入气缸3内后形成较强的滚流运动，从而满足燃气发动机的燃烧需求。

优选地，导流凸出部7与进气喉口轴线22的最小距离L6大于0并且小于等于进气门座圈内径D的0.5倍，具体的，最小距离L6可以为进气门座圈内径D的0.1倍或0.2倍或0.3倍或0.4倍或0.5倍。第一导流曲面部43相对第一壁面4凹陷的最深处为凹坑位置点，凹坑位置点与进气喉口轴线22的距离L5为进气门座圈内径D的0.5~3倍，具体的，距离L5可以为进气门座圈内径D的0.5倍或0.6倍或0.7倍或0.8倍或0.9倍或1倍或1.1倍或1.2倍或1.3倍或1.4倍或1.5倍或1.6倍或1.7倍或1.8倍或1.9倍或2倍或2.5倍或3倍，凹坑位置点与气缸盖底面6的距离H2大于0并且小于等于进气门座圈内径D，具体的，距离H2可以为进气门座圈内径D的0.1倍或0.2倍或0.3倍或0.4倍或0.5倍或0.6倍或0.7倍或0.8倍或0.9倍或1倍。

需要说明的是，本方案中的导流凸出部7的作用是将进气气流在射入进气喉口2之前，使部分气流向排气喉口一侧挤压，能够实现上述功能的导流凸出部7可以设计为多种结构形状，例如将导流凸出部7朝向进气喉口中心的一侧边缘设计为弧线形、直线形、折线形或其他曲线形结构。优选地，本方案中的凸出投影为月牙形区域，且月牙形区域的内凹侧朝向进气喉口2的中心布置，即，导流凸出部7朝向进气喉口中心的一侧边缘设计为内凹的弧形。

需要说明的是，导流凸出部7具体包括上侧导流面和下侧加工面，上侧导流面和下侧加工面的交界处即为导流凸出部7朝向进气喉口中心凸出的边缘，下侧加工面是导流凸出部加工特征去除气缸盖主体的部分材料后形成的加工面，导流凸出部加工特征具体可以采用铸造加工、回转切削加工等，根据导流凸出部7的不同结构，下侧加工面具体可以设计为回转加工面、或多个顺序相接的平面、或其他曲面结构等。优选地，本方案中的下侧加工面为环绕加工轴线的回转加工面，加工轴线可以设计为与进气喉口轴线22重合、平行、或相对倾斜布置，回转加工面的母线为直线、折线或曲线。回转加工面去除气缸盖主体的部分材料后即形成了导流凸出部7。

需要说明的是，根据不同的母线形状，上述回转加工面具体可以设计为多种不同的锥形面结构，优选地，本方案中的回转加工面为圆锥形加工面，圆锥形加工面的加工轴线与进气喉口轴线22重合，且圆锥形加工面的顶点位于进气喉口2的上方。导流凸出部7的具体形状取决于圆锥形加工面的圆锥角的大小，圆锥角越大时，导流凸出部7越尖。优选地，本方案中的圆锥形加工面的圆锥角的取值范围为60°~160°，在此范围内，可以保证导流凸出部7具有足够尖锐的角度，从而进一步强化对进气气流产生的流速突变和挤压效果。

需要说明的是，回转加工面在进气喉口2的上端圆面内形成的最大流通口为理论进气流通口23，即，回转加工面的锥底在去除气缸盖主体的材料之后形成的圆形轮廓在进气喉口2上端圆面内的轴向投影形成了理论进气流通口23。当回转加工面的加工轴线与进气喉口2的轴线重合或平行时，理论进气流通口23为圆形流通口；当回转加工面的加工轴线与进气喉口2的轴线相对倾斜布置时，理论进气流通口23为椭圆形流通口。理论进气流通口23的等效直径为D₁，进气门座圈内径（进气门座圈与进气门密封锥面的最小直径）为D，本方案中，D₁与D之间的关系满足：D₁ = 0.85D~D， 将D₁设计为85%~100%的D时，能够使流通能力和滚流效果达到平衡配合，即，能够在保证对流通能力影响最小的情况下达到明显的滚流效果。

请参照图5，理论进气流通口23的总面积为S3，凸出投影71的面积为S1，由于导流凸出部7使得部分气流无法通过，因此，滚流导向气道的下端用于实际流通气流的开口的面积（即图5中阴影部分所示的实际进气流通口面积S2）等于理论进气流通口23的总面积S3减去凸出投影71的面积S1，即S1、S2、S3三者的关系满足：S3=S1+S2。

凸出投影71的面积S1越大，导流凸出部7阻挡气流的效果越明显，从而对气流挤压的程度越大，即，提高气流速度越明显，生成的滚流强度越大。为了使滚流效果与气道流通能力达到平衡，本方案将凸出投影71的面积S1设计为理论进气流通口23的面积S3的15%~50%，即，S1与S3之间满足：S1/S3=0.15~0.5。

优选地，凸出投影71的两端连线72（如图5所示，两端点P1和P2的连线）的中点与进气喉口中心的连线为凸出方向线73，进气喉口中心与排气喉口中心连线24与凸出方向线73的夹角为凸出方向角β，如图6所示，本方案中的凸出方向角β的范围为0°~45°，如此设置，本方案可以使导流凸出部7的凸出侧边缘朝向相邻的排气喉口方向布置，从而控制大尺度滚流运动尽量充满整个气缸。其中，进气喉口中心与排气喉口中心连线24是指进气喉口2的中心与排气喉口中心8的连线，如图6所示。

优选地，凸出投影71在进气喉口2的上端面内跨过的圆弧角度θ为90°~220°。该特征限定了导流凸出部7在滚流导向气道横截面内的跨度大小。

需要说明的是，本发明提供的气缸盖可以适用于两气门发动机或多气门发动机，即，进气喉口2的数量可以为一个或两个或三个或更多个，相应的，每个进气喉口2均对应连接有一个进气道1，排气喉口的数量也可以为一个或两个或更多个，本文不再一一赘述。

需要说明的是，对于具有两个或三个或更多个进气喉口2的气缸盖，进气道1的数量为两个或三个或更多个，各个进气道1之间可以相互分隔布置，也可以将各个进气道1的上游部分（即位于滚流导向气道上游的进气段，靠近进气道进气口的一段）相互连通成一个总的进气段。

需要说明的是，本发明中的进气道1的数量为两个或三个或更多个时，每个进气道1内的导流曲面部可以均采用同样的结构或布置方式，也可以采用不同的结构或布置方式，例如，对于具有两个进气道1的气缸盖结构，将两个进气道1设计为非对称结构，其中一个进气道1内的滚流导向气道内可以在第一壁面4设置有两个弧形凹坑面，另一个进气道1内的滚流导向气道内可以在第一壁面4设置有一个弧形凹坑面，同时将第二壁面5的延伸方向线设计为朝向气缸盖底面6凸出的弧形线，如图3所示。

需要说明的是，进气道1的进气口一般布置于气缸盖的侧面，当然，本发明提供的气缸盖也可以将进气道1的进气口布置于气缸盖的顶面或底面，从而便于不同型号的发动机的安装布置。

本发明还提供了一种包括上述气缸盖的燃气发动机。该燃气发动机产生的有益效果的推导过程与上述气缸盖带来的有益效果的推导过程大体类似，故本文不再赘述。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。