CN108252816A - 水冷发动机的冷却结构 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种水冷发动机的冷却结构，通过进一步的结构改进，无需使发动机长度变大，也能够充分地进行缸孔间冷却，从而能够实现发动机长度的小型化和冷却性能的兼顾。该水冷发动机具有在气缸体(1)中排列的多个气缸(2)和形成于多个气缸(2)的周围的水套(W)，其中，水套(W)具有：一对主流路(7、8)，以沿气缸排列方向延伸的状态形成；缸孔间流路(9、10)，在使一对主流(7、8)彼此连接的状态下形成于相邻的气缸(2)彼此之间缸孔间流路之间，在气缸体(1)形成有引导壁h(11、13)，该引导壁h(11、13)能够相对于缸孔间流路(9、10)引导在主流路(7、8)流动的冷却水。

Description

水冷发动机的冷却结构

技术领域

本发明涉及一种适用于工业用柴油发动机等的冷却结构，详细地说，涉及具有在气缸体中排列的多个气缸和形成于多个气缸周围的水套的水冷发动机的冷却结构。

背景技术

作为水冷发动机中的冷却结构，通常，在发热部位即气缸和气缸盖的周围设置水套，并使冷却水循环。在直列四气缸发动机等双气缸以上的多气缸发动机的情况下，往往需要进行相邻的气缸之间的冷却，即缸孔间冷却。

在气缸有两个以上的情况下，优选地，为了使发动机长度紧凑，尽可能使相邻的气缸彼此靠近配置。然而，在热的产生源中也存在有的气缸彼此之间，即缸孔间的部分，热负荷最为严重。因此，在以往，如专利文献1所示，采用如下方法，即，通过后加工在气缸的缸孔间的部分钻出钻孔来作为水路。

通过钻孔的设置，使冷却水通过缸孔间而提高冷却性能，但在高压缩发动机、大排气量发动机等热负荷较大的情况下，需要加强缸孔间冷却。因此，在以往，采用了如下方法，即，通过用型芯撑等使相邻的气缸明确地分开，并在缸孔间设置明确的水套，来进一步提高冷却性能。(参照专利文献2)。

在后一种现有技术中，虽然提高了冷却性能，但相应地需要缸孔间的距离，其结果，存在发动机长度容易变大的问题。在前一种现有技术中，发动机长度方面虽然没有问题，但是在冷却性能方面低于后一种技术。这样一来，在以往的水冷发动机的冷却结构中，在控制发动机长度变大方面和提高冷却性能方面均具有优点和缺点。

专利文献1：日本特开2007-023824号公报

专利文献2：日本特开2003-193836号公报

发明内容

本发明的目的在于，提供一种水冷发动机的冷却结构，通过进一步的结构改进，无需使发动机长度变大，也能够充分地进行缸孔间冷却，从而能够实现发动机长度的小型化和冷却性能兼顾。

第一技术方案的发明，一种水冷发动机的冷却结构，该水冷发动机具有在气缸体1中排列的多个气缸2和形成于所述多个气缸2的周围的水套W，其特征在于，所述水套W具有：一对主流路7、8，在气缸的外侧以沿气缸排列方向延伸的状态形成；缸孔间流路9、10，在使一对主流路7、8彼此连接的状态下形成于相邻的气缸2彼此之间，在所述气缸体1形成有引导的引导壁h，该引导的引导壁h能够相对于所述缸孔间流路9、10引导在所述主流路7、8流动的冷却水。

第二技术方案的发明的特征在于，在第一技术方案的发明所述的水冷发动机的冷却结构中，在气缸排列方向上与相邻的所述缸孔间流路9、10相对应的所述引导壁h分别形成为，相对于所述缸孔间流路9、10引导冷却水的方向互为相反方向。

第三技术方案的发明的特征在于，在第一技术方案的发明所述的水冷发动机的冷却结构中，在气缸排列方向上与相邻的所述缸孔间流路9、10相对应的所述引导壁h彼此形成为，相对于所述缸孔间流路9、10引导冷却水的方向互为相同方向。

第四技术方案的发明的特征在于，在第一至第三技术方案的发明中任一发明所述的水冷发动机的冷却结构中，所述引导壁h包括引导壁23、24，所述引导壁23、24形成于所述气缸体1中的包围所述水套W的气缸外框部5。

第五技术方案的发明的特征在于，在第一至第三技术方案的发明中任一发明所述的水冷发动机的冷却结构中，所述引导壁h包括引导壁11、13，所述引导壁11、13形成于所述气缸体1中的形成所述气缸2的圆筒部4。

第六技术方案的发明的特征在于，在第四或第五技术方案的发明中任一发明所述的水冷发动机的冷却结构中，所述引导壁h具有沿着气缸2的周向的圆弧状的肋壁11、13、23、24。

根据本发明，由于设置有能够将在主流路流动的冷却水向缸孔间流路引导的引导壁，因此，通过引导壁能够促进使更多的冷却水流入缸孔间流路的取水作用。通过这种顺畅的冷却水的流动，在缸孔间流路中能够确保充分的流量(冷却水的每单位时间的流量)，从而不扩大气缸的排列间隔，也能够有效地冷却难以冷却的部位即缸孔间。

其结果，能够提供一种水冷发动机的冷却结构，通过进一步的结构改进，无需使发动机长度变大，也能够充分地进行缸孔间冷却，从而能够实现发动机长度的小型化和冷却性能兼顾。

附图说明

图1是表示气缸体的气缸部的俯视图。

图2是沿着图1所示的气缸体的a-a线的剖视图。

图3是沿着图1所示的气缸体的b-b线的剖视图。

图4是沿着图2所示的气缸体的c-c线的剖视图。

图5A～图5B是表示水套中的冷却水的流动，图5A是互为相反方向的引导壁的情况(实施方式1)，图5B是互为相同方向的引导壁的情况(实施方式2)。

图6是表示实施方式3的引导壁的结构的气缸体的横截面图。

图7是表示缸孔间流路中的侧壁为其他形状的主要部分放大主视图。

附图标记的说明：

1 气缸体

2 气缸

4 圆筒部

5 气缸外框部

7 吸气侧主流路

8 排气侧主流路

9、10 缸孔间流路

11、13 引导壁

12、14 引导壁

23、24 引导壁

W 水套

h 引导壁

具体实施方式

下面，一边参照附图，一边说明将本发明的水冷发动机的冷却结构的实施方式适用于立式直列三气缸水冷柴油发动机的冷却结构。

如图1和图4所示，该发动机构成为水冷发动机，该水冷发动机在气缸体(cylinderblock)1中直列地排列有多个(3个)气缸2，并且具有形成于多个气缸2的周围的水套(气缸套)W。水套W是形成于圆筒部(气缸壁)4、4、4、气缸体1中的气缸外框部5、气缸顶壁3之间的冷却水循环用的内部空间，所述圆筒部4、4、4形成气缸体1中的各个气缸2且竖立形成为大致筒状。此外，在气缸体1的前侧向左侧伸出的部分是燃料喷射箱体部26。

在图1、图4中，将气缸体1的吸气侧作为左，排气侧作为右，具有水套W的冷却水入口6的一侧作为前，与其相反一侧作为后。

水套W具有：作为一对主流路的吸气侧主流路7和排气侧主流路8，在气缸2(圆筒部4)的外侧以沿气缸排列方向延伸的状态形成；第一缸孔间流路9和第二缸孔间流路10，在使一对主流路7、8彼此连接的状态下形成于相邻气缸2(圆筒部4)彼此之间；前端流路wf和后端流路wr，将主流路7、8的开始端和末端彼此连接。

如图1、图4所示，在气缸顶壁3上形成有螺栓插通孔3a、连通孔3b、钻孔3c，该气缸顶壁3的上表面3A经由垫片(未图示)与气缸盖(未图示)连接。螺栓插通孔3a是供用于连接气缸体1和气缸盖(未图示)等的螺栓通过的孔，在各个气缸2的周围的多个部位(14个部位)开设有螺栓插通孔3a。连通孔3b是用于使冷却水从水套W向气缸盖的水套(气缸盖套，未图示)流动的比较大的通路，所述连通孔3b以与任一个主流路7、8连通的状态形成在多个部位(12个部位)。

钻孔3c在气缸顶壁3的前后端，以在前后分别与水套W的前端流路wf、后端流路wr连通的状态形成于4个部位。另外，所述钻孔3c作为从左上向右下架设的斜孔，以分别与第一缸孔间流路9和第二缸孔间流路10连通的状态，分别形成于气缸顶壁3的相邻的气缸2、2之间的一个部位。

此外，在图3、4中，以面对前端流路wf的方式设置于气缸体1的前端的孔可以是用于安装恒温器(未图示)、测量冷却水温度的传感器(未图示)等辅助设备的安装孔25。

由水泵(未图示)从冷却水入口6向水套W输送的冷却水，首先从前端流路wf向左右分开而朝向后方在吸气侧主流路7和排气侧主流路8中流动，途中也流过第一缸孔间流路9和第二缸孔间流路10。并且，冷却水在水套W内一边向后方流动也一边向上方流动，并通过多个部位的连通孔3b和多个部位的钻孔3c流入气缸盖套(未图示)，然后，向气缸盖的冷却水出口(未图示)流动。

(实施方式1)

如图4、图5A所示，在气缸体1的4个部位上形成有能够将在主流路7、8流动的冷却水引导至缸孔间流路9、10的引导壁h(11～14)。详细地说，各个引导部h分别由从前后中间的第二圆筒部4的前侧部分向吸气侧主流路7凸出的第一引导壁11、从前侧的第一圆筒部4的后侧部向排气侧主流路8凸出的第二引导壁12、从前后中间的第二圆筒部4的后侧部分向吸气侧主流路7凸出的第三引导壁13、从后侧的第三圆筒部4的前侧部分向排气侧主流路8凸出的第四引导壁14构成。

在上下方向上观察呈沿着前侧的第一气缸2的周向的圆弧状的第一引导壁11发挥如下的引导作用，即，使在第一气缸2旁边的吸气侧主流路7中从前向后流动的冷却水向右而引导至第一缸孔间流路9。在上下方向观察沿着前后中间的第二气缸2的周向的呈圆弧状的第二引导壁12发挥如下的引导作用，即，使在第一缸孔间流路9中从左向右(从吸气侧向排气侧)流动的冷却水向右斜后方引导，并使其与排气侧主流路8合流。

在上下方向上观察呈沿着第二气缸2的周向的圆弧状的第四引导壁14发挥如下的引导作用，即，使在第二气缸2旁边的排气侧主流路8中从前向后流动的冷却水向左而引导至第二缸孔间流路10。在上下方向上观察呈沿着后侧的第三气缸2的周向的圆弧状的第三引导壁13发挥如下的引导作用，即，使在第二缸孔间流路10中从右向左(从排气侧向吸气侧)流动的冷却水向左斜后方引导，并使其与吸气侧主流路7合流。

这样一来，在气缸排列方向上与相邻的缸孔间流路9、10相对应的第一引导壁11和第三引导壁13分别形成为，第一引导壁11向缸孔间流路9引导入冷却水的方向与第三引导壁13从缸孔间流路10引导出冷却水的方向互为相反方向。并且，限制在排气侧主流路8流动的冷却水进入第一缸孔间流路9的第二引导壁12和促进在排气侧主流路8流动的冷却水进入第二缸孔间流路10的第四引导壁14也形成为，相互向相反方向起引导作用。

其结果，如图5A所示，在水套W中，冷却水通过第一～第四引导壁11～14的引导作用，以产生在一对主流路7、8中从前向后流动的液流、在第一缸孔间流路9中从左向右流动缸孔间流路的液流、在第二缸孔间流路10中从右向左流动缸孔间流路的液流的方式被引导。通过这种顺畅的冷却水的流动，在第一以及第二缸孔间流路9、10中确保了缸孔间流路充分的流量(冷却水的每单位时间的流量)，因此，即使不扩大气缸2、2的排列间隔，也能够实现可有效地冷却难以冷却的部位即缸孔间的结构。

即，在第一缸孔间流路9中，利用第一引导壁11发挥促进获取冷却水(取水)的作用、利用第二引导壁12发挥促进排水的作用，因此，即使不扩大缸孔间宽度，也能够流过充分的流量，从而能够获得有效的水冷效果。同样地，在第二缸孔间流路10中，利用第四引导壁14发挥促进获取冷却水(取水)的作用，利用第三引导壁13发挥促进排水的作用，因此，即使不扩大缸孔间宽度，也能够流过充分的流量，从而能够获得有效的水冷效果。

在实施方式1的水冷发动机的冷却结构中，在气缸排列方向上与相邻的缸孔间流路9、10相对应的引导壁11(h)、13(h)分别形成为，引导壁11(h)向缸孔间流路9引导入冷却水的方向与引导壁13(h)从缸孔间流路10引导出冷却水的方向互为相反方向。因此，能够使在两个部位的缸孔间流路9、10中流动的冷却水的移动路径变长，从而能够有效地发挥冷却水的吸热作用。

另外，由于引导壁h形成为与作为输送冷却水的对象的缸孔间流路9、10的气缸缸孔同心或大致同心的圆弧状，因此，能够更加顺畅地将冷却水送入缸孔间流路9、10。

如图2、图3所示，水套W具有套底15，并且具有与圆筒部4的大致上下长度相等的深度(上下宽度)。

如图2所示，在缸孔间中，将相邻的圆筒部4、4彼此的下半部一体化的阻挡壁16形成为从套底15上升，并且形成有点连接壁17，该点连接壁17以小的横截面积使相邻圆筒部4、4彼此的上部一体化。

如图2所示，左右长前后短的形状的阻挡壁16具有左右倾斜侧面18、19，该阻挡壁16形成为上窄形状的梯形。此外，也可以是倾斜侧面18、19形成于垂直的侧面而在前后方向观察呈矩形的阻挡壁16。试图流入缸孔间流路9、10的冷却水被倾斜侧面18、19引导，因此，在缸孔间流路9、10中，促进缸孔间流路向横斜上方的流动的成分。并且，缸孔间流路9、10的上面可形成为倒碗状的弯曲顶面20，因此，在缸孔间流路9、10中，能够促进比较靠上部的流动。

在阻挡壁16与点连接壁17的上下之间设置有从圆筒部4向前后伸出所形成的上窄梯形的下肋壁21。在点连接壁17的上侧设置有从圆筒部4向前后伸出所形成的上肋壁22。通过上述下肋壁21和上肋壁22，限制缸孔间流路9、10的路径宽度(前后宽度)，从而能够达到加快冷却水的流速和向上方引导的效果。

另外，在缸孔间流路9、10的上部的左右中间，形成有将气缸顶壁3上下贯通的钻孔3c，来作为从下向左斜上方的倾斜孔。通过该钻孔3c，能够从缸孔间流路9、10的顶部向气缸盖套(未图示)流动，从而提高在缸孔间流路9、10的流速、增大冷却面积，因此，能够提高冷却効率。

这样一来，在水套W中的相邻的圆筒部4、4彼此之间，由于在其下半部分具有阻挡壁16，因此，其上半部分具有主流路7、8的深度大约一半的深度，且形成为位于气缸2的上部的状态的缸孔间流路9、10。由圆筒部4、4彼此通过阻挡壁16和点连接壁17而一体化，从而会有助于提高气缸体1的强度、刚性。

如图2、图3所示，各个引导壁11～14的下端以从套底15竖立的状态一体形成。第一以及第三引导壁11、13以如下方式设定高度，即，它们的上端位于缸孔间流路9、10的上下中间且高度为水套W的上下宽度(深度)的2/3～3/4。第二以及第四引导壁12、14以如下方式设定高度，它们的上端在缸孔间流路9、10的上下中间略低于第一以及第三引导壁11、13的上端，高度为水套W的上下宽度(深度)的1/2～2/3。

(实施方式2)

如图5B所示，冷却结构也可以设置成第一和第二缸孔间流路9、10的流动方向相互相同。即，第三引导壁13形成为，在上下方向上观察呈沿着前后中间的第二气缸2的周向的圆弧状，从第三圆筒部4向吸气侧主流路7突出。另外，第四引导壁14形成为，在上下方向上观察呈沿着后侧的第三气缸2的周向的圆弧状，从第二圆筒部4向排气侧主流路8突出。

在实施方式2的冷却结构中，通过第三引导壁13来发挥引导作用，以促进将在吸气侧主流路7中流动的冷却水向第二缸孔间流路10引导的液流。并且，通过第四引导壁14来发挥引导作用，以使在第二缸孔间流路10中从吸气侧向排气侧(从左向右)流动缸孔间流路的冷却水向右斜后方引导，并顺畅地与排气侧主流路8合流。

即，如图5B所示，通过引导壁h(11～14)，在任一缸孔间流路9、10中，冷却水被引导为从左向右(从吸气侧向排气侧)流动。除了在第二缸孔间流路10中的流动方向不同以外，与图5A所示的实施方式1的情况相同。虽然与实施方式1的情况(参照图5A)的流动方向不同，但是，就缸孔间流路9、10的水冷效果而言，能够起到相同的效果。

而且，如图5B所示，使比第三引导壁13更靠近冷却水入口6的第一引导壁11向吸气侧主流路7的突出量小于第三引导壁13的突出量，从而向第一以及第二缸孔间流路9、10流入的冷却水的流入量彼此相等，若以上述方式达到平衡，则非常合适。另外，使第三引导壁13的距套底15(参照图2)的高度高于第一引导壁11的高度的方法也是有效的。

在实施方式2的水冷发动机的冷却结构中，在气缸排列方向上与相邻缸孔间流路9、10对应的引导壁11(h)、13(h)彼此形成为，向缸孔间流路9、10引导入冷却水的方向互为相同方向。因此，冷却水向两个部位的缸孔间流路9、10的流动均变为从吸气侧主流路7向排气侧主流路8的流动，从而通过水套W中的顺畅的流动，能够获得更有效的冷却效果。

(实施方式3)

如图6所示，还可以采用如下的冷却结构，在该冷却结构中，除了实施方式2的引导壁h(11～14)以外，还增加了作为肋壁的第五以及第六引导壁23、24，即，合计6个引导壁h(11～14、23、24)。即，第五引导壁23在上下方向上观察呈与第一引导壁11同心或大致同心的圆弧状，并且在比第一引导壁11稍微向前方向左方分离的位置，以向吸气侧主流路7突出的状态，形成于位于前侧的第一气缸2的左侧的气缸外框部5。

并且，第六引导壁24呈与第三引导壁13同心或大致同心的圆弧状，并且在比第三引导壁稍微向前方向左方分离的位置，以向吸气侧主流路7突出的状态，形成于位于前后中间的第二气缸2的左侧的气缸外框部5。

上述第五、第六引导壁23、24设定为，能够在第一、第三引导壁的上流侧辅助加强第一、第三引导壁11、13向缸孔间流路9、10引导冷却水的引导作用。

因此，实施方式3的引导壁h(11～14、23、24)具有如下效果，即，能够促进利用实施方式2的引导壁h(11～14)向缸孔间流路9、10获取冷却水的效果。

在这种情况下，如图6所示，使作为靠近入口的侧的第一引导壁11与第五引导壁23的隔开距离大于第三引导壁13与第六引导壁24的隔开距离，以使冷却水向第一以及第二缸孔间流路9、10的流入量彼此相等，若是利用上述方法达到平衡，则非常合适。水套W中的冷却水的流动情况与图5B示出的实施方式2的情况基本相同。

此外，由于引导壁h形成于气缸外框部5、圆筒部4，因此，通过使用预想形状的型芯等，在制作气缸体1时能够使其与这些引导壁h一体成形。因此，能够以几乎无成本上升的合理状态设置生产率优良的引导壁h。

(其他实施例)

也可以将将图2所示的缸孔间流路9、10的侧壁，即圆筒部4的外周壁的形状和结构变更设定为图7所示的状态。如图7所示，在第二气缸2的圆筒部4的外周壁隆起形成有位于点连接壁17的吸气侧的第一筋部27、位于点连接壁17的排气侧的第二筋部28、位于第二筋部28的排气侧斜上方的第三筋部29。

在第一筋部27与第二筋部28之间形成有包括点连接壁17的环绕部分的倾斜凹入路30。在第二筋部28与第三筋部29之间形成有，下部垂直上部倾斜的弯曲凹入路31。另外，第三筋部29与弯曲顶面20之间形成有S字形凹入路32。上述各凹入路30、31、32形成为，任一末端(上端)均面向钻孔3c的缸孔间流路侧开口(省略附图标记)。

因此，在图7所示的第一～第三筋部27～29形成于侧壁(圆筒部4)的缸孔间流路9、10中，从主流路7、8流入的冷却水被引导为，通过第一～第三筋部27～29以及基于它们而成的各个凹入路30～32，向斜上方流动而朝向钻孔3c。其结果，促进了缸孔间流路9、10中的冷却水的流动，从而能够更加有效地进行气缸缸孔间的冷却。

Claims (6)

1.一种水冷发动机的冷却结构，该水冷发动机具有在气缸体中排列的多个气缸和形成于所述多个气缸的周围的水套，其中，

所述水套具有：

一对主流路，在所述气缸的外侧以沿气缸排列方向延伸的状态形成；

缸孔间流路，在使所述一对主流路彼此连接的状态下形成于相邻的气缸彼此之间，

在所述气缸体形成有引导壁，该引导壁能够相对于所述缸孔间流路引导在所述主流路流动的冷却水。

2.根据权利要求1所述的水冷发动机的冷却结构，其中，

在气缸排列方向上与相邻的所述缸孔间流路对应的所述引导壁分别形成为，相对于所述缸孔间流路引导冷却水的方向互为相反方向。

3.根据权利要求1所述的水冷发动机的冷却结构，其中，

在气缸排列方向上与相邻的所述缸孔间流路相对应的所述引导壁分别形成为，相对于所述缸孔间流路引导冷却水的方向互为相同方向。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的水冷发动机的冷却结构，其中，

所述引导壁形成于所述气缸体中的包围所述水套的气缸外框部。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的水冷发动机的冷却结构，其中，

所述引导壁形成于所述气缸体中的形成所述气缸的圆筒部。

6.根据权利要求4或5所述的冷水发动机的冷却结构，其中，

所述引导壁具有沿着气缸的周向的圆弧状的肋壁。