CN1536209A - 水冷式内燃机的冷却结构 - Google Patents

Abstract

一种适合安装在小型车辆上的水冷式内燃机的冷却结构。其具有：散热器、连接散热器和气缸盖的水套的冷却水通道、插入冷却水通道和气缸盖的水套之间在冷却水达到一定的温度时打开的恒温器阀、设在恒温器阀下游侧的水泵、具有把在气缸盖的水套中循环的冷却水流向气缸体的水套的通水孔的衬垫、把在气缸体的水套中循环的冷却水返回所述散热器的冷却水通道、设在气缸盖的水套下游端附近把冷却水返回所述水泵上游的旁通通道、与恒温器阀的开闭动作连动在所述恒温器阀打开时关闭旁通通道的旁通通道开关阀。

Description

水冷式内燃机的冷却结构

技术领域

本发明涉及水冷式内燃机的冷却结构。

背景技术

为使内燃机的活塞顺畅运行，必须降低润滑油粘度以降低润滑油粘性阻力。但是，在运行初期，在气缸体温度还低时，润滑油粘度高。另外，在水冷时，在运行初期，冷却水的温度也低。因此，在运行开始后立刻使低温的冷却水在气缸体中循环，难于使润滑油的粘度下降，所以在冷却水温度低的运行初期最好不使冷却水在气缸体中循环。在运行初期不冷却气缸体时，气缸体温度就会较快地上升，润滑油的粘度很快下降，所以能很快顺畅运行。另外，在运行初期仅在气缸盖使冷却水循环，在冷却水温度提高一定程度后，使其对气缸体中循环，可以缩短暖机时间。

目前，为实现所述目的，有设置两个恒温器阀、把循环的冷却水的温度分为三个阶段、对应冷却水的温度如下确定循环对象的实例。例如参照特许文献一。(特许文献一：特开2002-97959号公报(图1∽图9))

冷却水低温时：水泵-气缸盖-水泵。

冷却水中温时：水泵-气缸盖-散热器-水泵。

冷却水高温时：水泵-气缸体-气缸盖-散热器-水泵。

发明内容

如所述现有技术，把冷却水的温度分为三个阶段，设置两个恒温器阀使内燃机的冷却结构复杂，重量增加，因此，这样的结构作为安装在小型车辆上的水冷式内燃机的冷却结构不适合。本发明，通过设置一个恒温器阀，把冷却水的温度分为高温和低温两个阶段，使结构简单，从而达到所述目的，并提供适用于安装在小型车辆上的水冷式内燃机的冷却结构。

本发明为解决上述问题，提供一种水冷式内燃机的冷却结构，其具有：散热器、连接所述散热器和气缸盖的水套上游端的冷却水通道、插入所述冷却水通道和气缸盖的水套上游端之间在冷却水达到一定温度时打开的恒温器阀、设在所述恒温器阀下游侧的水泵、具有把在气缸盖的水套中循环的冷却水流向气缸体的水套的通水孔且安装在气缸盖和气缸体之间的衬垫、把在所述气缸体的水套中循环的冷却水返回所述散热器的冷却水通道、设在所述气缸盖的水套下游端附近把冷却水返回所述水泵上游的旁通通道、与所述恒温器阀的开闭动作连动在所述恒温器阀打开时关闭所述旁通通道的旁通阀。

本发明由于如上所述构成，故在运行初期冷却水达到规定温度前，冷却水不向气缸体侧循环，所以气缸体不会被冷却。因此，温度可以较快上升，使润滑油粘度下降，可尽早顺利运行。另外，在冷却水达到规定温度前，通过旁通通道使冷却水只在气缸盖中循环，冷却水温度上升后再向气缸体循环，所以可以缩短暖机时间。在冷却水达到规定温度后，在气缸盖和气缸体循环并成为高温的冷却水在散热器被冷却。本发明为实现所述目的，设置一个恒温器阀，把冷却水的温度分为高温和低温两个阶段，使结构简单，从而右提供适用于安装在小型车辆上的水冷式内燃机的冷却结构。

附图说明

图1是安装了本发明的水冷式四冲程循环内燃机1的在机动两轮车2的侧面图；

图2是以车载状态从上看所述内燃机的横剖面的图；

图3是从左侧看所述内燃机的纵剖面图；

图4是可看到恒温器阀70内部的图；

图5是图4的V-V剖面图，是表示恒温器阀70在冷却水为低温状态的阀体位置的图；

图6是表示所述恒温器阀70在冷却水为高温状态的阀体位置的图；

图7是所述内燃机冷却水流路系统图，表示冷却水在低温状态的水流的图；

图8是从另一角度看图7的冷却水流路系统图，表示冷却水在低温状态的水流的图；

图9是所述内燃机冷却水流路系统图，表示冷却水在高温状态的水流的图；

图10是从另一角度看图9的冷却水流路系统图，表示冷却水在高温状态的水流的图。

部件编号说明

1…水冷式四冲程循环内燃机； 2…机动两轮车；3…主车架；4…下行管；5…后车架；6…头管；7…转向轴；8…前叉；9…前轮；10…后叉；11…后轮；12…减震器；13…操纵柄；14…散热器；15…前挡泥板；16…后挡泥板；17…排气管；18…消音器；19…车座；20…左曲轴箱；21…右曲轴箱；22…左曲轴箱盖；23…右曲轴箱盖；24…气缸体；25…气缸盖；26…气缸盖罩；27…曲轴；28…曲轴销；29…滚动轴承；30…滚动轴承；31…连杆  32…活塞；33…气缸室 34…燃烧室；35…凸轮轴；36…凸轮轴传动链室；37…驱动链轮；38…从动链轮；39…凸轮轴传动链；40…水泵；41…泵壳；42…泵轴；43…泵叶片；44…从动泵用永久磁铁；45…驱动泵用永久磁铁；46…气缸盖侧水套；47…气缸体侧水套 48…水泵流入口；49…水泵排出口；50…交流发电机；51…起动离合器；52…变速切换离合器；53…变速器齿轮组 60…吸气口；61…排气口；62…吸气阀；63…排气阀；64…摇臂轴；65…摇臂；66…滚子；67…启动电机；70…恒温箱阀；71…壳；72…盖；73…散热器回水入口；74…旁通水入口；75…流出口；76…隔板；77…桥部；78…圆筒状可动部；79…阀芯；80…第一阀体；81…第二阀体；82…圆锥状螺旋弹簧；83…弹簧支承部件；84…螺旋弹簧；85…小孔；90…衬垫；90a…衬垫的通水孔；90b…衬垫的排出空气孔；91…空气出口；92…冷却水出口；93…散热器回水通道；94…旁通通道；95…排放空气通道；96…气缸体回水通道；97…散热器入口；98…散热器盖。

具体实施方式

图1是安装了本发明的水冷式四冲程内燃机1的机动两轮车2的侧面图。该机动两轮车2的车体由下述部分组成：主车架3，其从前方上部向后方下部倾斜；下行管4，其前端部与主车架3的前方上部结合成一体；后车架5，其与主车架3后方下部结合成一体，指向斜后上方；头管6，其与主车架3的前端结合成一体。水冷式四冲程内燃机1以气缸轴线比水平稍微向上向前倾斜的姿态安装在主车架3和下行管4上。

另外，转向轴7可左右自由转动地嵌装在头管6内；在转向轴7的下端设置前叉8，前轮9转动自如地安装在前叉8的下端。在主车架3的后方下部上下自由摆动地枢轴支承着后叉10的前端，后轮11转动自如地安装在后叉10的后端；在后车架5和后叉10的后端之间安装减震器12。

另外，在转向轴7的上端一体安装转向手柄13，在下行管4的上部前方配置散热器14。在前叉8上连成一体地安装前挡泥板15，在后车架5上安装后挡泥板16，在内燃机排气口上连接排气管17和消音器18。在后车架上方安装车座19。

图2是以车载状态从上看所述内燃机的横剖面的图。图中，该内燃机的外壳由左曲轴箱20、右曲轴箱21、左曲轴箱盖22、右曲轴箱盖23、气缸体24、气缸盖25、气缸盖罩26构成。曲轴27由左右两部分组成并且通过曲轴销28连成一体。曲轴27在左曲轴箱20和右曲轴箱21内分别能够通过滚动轴承29、30转动地支承着。活塞32通过连杆31与曲轴销28连接。该活塞32在气缸室33中沿气缸轴线方向进行往复运动。在气缸盖25的下面形成燃烧室34。在气缸盖25上安装未图示的火花塞，其前端对着上述燃烧室34。气门传动机构的凸轮轴35能够转动地被支承在气缸盖25内。

在如上所述地组装的内燃机的左侧部设置凸轮轴传动链室36，其从凸轮轴35的左端部空间贯通至左曲轴箱20的内部。在曲轴27的左侧部上设有驱动链轮37，在凸轮轴35的左端部固定从动链轮38，凸轮轴传动链39挂在这两个链轮上。由此，能够向凸轮轴35传递曲轴27的转动驱动力，在规定的时间驱动配置在气缸盖25内的吸排气门。

在气门传动机构左侧设置水泵40。在泵壳41的中心，设置可自由转动且具有与所述凸轮轴35共同的中心线但没连在一起的泵轴42。泵叶片43与从动泵用永久磁铁44安装在泵轴42上与该泵轴42一体转动。在由所述凸轮轴传动链39驱动的从动链轮38上驱动泵用永久磁铁45与从动链轮38一起转动地安装。在通过凸轮轴传动链39驱动从动链轮38和凸轮轴35转动时，驱动泵用永久磁铁45也在泵壳41的外周转动，驱动泵壳41中的泵从动用永久磁铁使水泵40工作。

邻接气缸盖25的燃烧室34上方形成水套46。在气缸体24靠近燃烧室周围形成水套47。

在曲轴27的一端设有交流发电机50，在曲轴27的另一端设有起步离合器51。52是变速器的切换离合器，53是变速器的齿轮组。

图3是从左侧看所述内燃机的纵剖面的图。右曲轴箱21中有曲轴27，在连接曲轴销28的连杆31的端部设置活塞32，其在气缸体24的气缸室33中沿气缸轴线滑动。

在气缸盖25与活塞32相对的一侧形成燃烧室34，设置从内燃机上部通向燃烧室34的吸气口60。设置从燃烧室34通向内燃机下部的排气口61。在吸气口60设置吸气门62，在排气口61设置排气门63。在气缸盖25的中央设置所述凸轮轴35。与凸轮轴35邻接设置一对摇臂轴64、一对摇臂65和滚子66，用上述部件驱动所述吸气门62、排气门63。在气缸盖25设置水套46，在气缸体24设置水套47。

图4是可看到本实施例所用的恒温器阀70的内部的图。图5是图4的V-V剖面图。图4、图5都表示在恒温器阀70中流通冷却水为低温时阀体的位置图。恒温器阀70设置在壳71和盖72中。在盖72上设置散热器回水入口73；在壳71上设置旁通水入口74。在壳71设置与水泵流入口直接连接的流出口75。

在图5中，在恒温器阀70内部由壳71和盖72夹持固定具有桥部77的隔板76。在该桥部77中保持有从圆筒状可动部78突出的阀芯79的一端。该阀芯79的另一端插入圆筒状可动部78中。在该圆筒状可动部78的大直径部的内部封入蜡，作为感温部起作用。在流通的水的温度上升时，推出所述阀芯79，由于阀芯79的一端保持在桥部77中，所以由其反作用力，使该圆筒状可动部78自身动作。

在圆筒状可动部78设置第一阀体80和第二阀体81。第一阀体80固定在圆筒状可动部78上。第二阀体81圆筒状可动部78受圆锥状螺旋弹簧82靠压。固定在隔板76的弹簧支承部件83和第一阀体80之间安装螺旋弹簧84。第一阀体的通道是主通道，第二阀体的通道是旁通水的通道。

图5表示运行初期流动水的温度低时的阀体位置和水流状态。图中，粗箭头表示大量的水流，细箭头表示少量水流。在水温低时，第一阀体80处于关闭位置，第二阀体81为开放位置。在隔板76上设有小孔85，在第一阀体80处于关闭位置时也可从散热器回水入口73流入少量的水。在水温低时，从旁通水入口74流入大量的水并向流出口75流出。从散热器回水入口73有少量水流入，通过小孔85在流出口75流出。

图6表示运行开始经过一段时间后，流经所述恒温器阀70的水的温度升高时阀体的位置和水流状态图。图中，粗箭头表示大量的水流，细箭头表示少量水流。在水温高时，第一阀体80处于开放位置，第二阀体81关闭。圆筒状可动部78的温度上升时，在其内部填充的蜡膨胀，圆筒状可动部78把阀芯79推出。由于阀芯79的前端是固定的，所以由其反作用力使圆筒状可动部78自身抵抗螺旋弹簧84的弹力移动。在图中是向右方移动，使第一阀体80打开，第二阀体81闭合。在水温高时，从散热器回水入口73流入大量的水并向流出口75流出。有通过小孔85有流入恒温器阀70少量的水，但这些水与所述大量的水合流从流出口75流出。而不从旁通水入口74流入水。

图7是所述内燃机1的冷却水流路系统图，是从左侧看各部分的图。在图中，气缸盖25和气缸体24画成离开，但实际上是连着的，水套46和水套47借助于设在衬垫90上的通水孔90a连通。

所述水泵40设在气缸盖25的左侧部。水泵40的流入口48在接近水泵40的中心处开口。水泵40的排出口49设置在离开中心的部位，与气缸盖25的水套46连通。

与水泵40邻接设置有所述恒温器阀70。在恒温器阀70上有两个水的入口。即为散热器回水入口73和旁通水入口74。在恒温器阀70有流出口75，与所述水泵40的流入口48直接连接。在气缸盖侧的水套46设置空气出口91。在气缸体侧的水套47设置冷却水出口92。

在所述冷却水流路系统，连接各设备的流体通道自图中左侧开始依次设置以下四条：

(1)散热器回水通道93：在散热器14中被冷却了的水向恒温器阀70的散热器回水入口73流的通道。

(2)旁通通道94：气缸盖侧水套46中的水流向恒温器阀70的旁通水入口74的通道。

(3)排放空气通道95：是连接气缸盖侧水套46的空气出口91至散热器14的小内径通道。这是在内燃机开始使用前在向水套注入冷却水时，排出其中的空气的通道。空气从在散热器14的盖98开设的开口部放出。在内燃机运行时，该通道有少量水流动。

(4)气缸体回水通道96：流经气缸体侧水套47的水从冷却水出口92流出流向散热器14的通道。

图8是从另一角度看图7的冷却水流路系统的图。左侧图是从后方(燃烧室侧)看气缸盖25的图，右侧图是从前方(燃烧室侧)看气缸体24的图，中央的图是从前方看安装在气缸盖25和气缸体24之间的衬垫90的图。在衬垫90的气缸室周围设有一个通水孔90a。气缸盖侧的水套46和气缸体侧的水套47借助于该通水孔90a连通。90b是用于注排水的连通孔。

图7和图8的箭头表示运行初期即恒温器阀70中流通的水温度低时的水流。粗箭头表示大量的水流，细箭头表示少量的水流。从恒温器阀70流入水泵40的流入口48的水从排出口49排向气缸盖25的水套46，经过在气缸套46内流动冷却燃烧室34的周围部分，大部分的水从旁通通道94返回恒温器阀70的旁通水入口74，送入水泵40中。

散热器14中的水借助于散热器返回水通道93和恒温器阀70的小孔85(图5)被吸到水泵40中。这样，产生流向散热器14的少量的水。第一部分少量的水流从气缸盖25的水套46的空气出口91流出，经排放空气通道95从散热器入口97流入散热器14中。第二部分少量的水流从气缸盖25的水套46经衬垫90的通水孔90a，进入气缸体24的水套47中，在气缸室33的外周的水套47中流动，从冷却水出口92流出，再经气缸体回水通道96流入散热器14。第一、第二这两部分少量水流在散热器14内汇合并被冷却，经散热器返回水通道93吸入恒温器阀70。

气缸体24的水套47中的水在运行初期时，也成为上述第二部分少量水流动，所以可以防止由滞留在气缸体内的水过热引起的故障，例如需要冷却时用高温的滞留水使气缸冷却迟缓而产生的燃爆。

图9、图10表示继续运行时即恒温器阀70中流通的水温度高时的水流。粗箭头表示大量的水流，图中，细箭头表示少量的水流。从恒温器阀70流入水泵40的流入口48的水从排出口49排向气缸盖25的水套46，经过在水套46内流动冷却燃烧室34的周围。在流通的水温度高时，恒温器阀70的旁通水入口74侧的阀关闭，所以水不能流向旁通通道94侧。大部分水从气缸盖25的水套46经衬垫90的通水孔90a流入气缸体24的水套47，在气缸室33的外周的水套47中流动，冷却气缸体24，水自身形成高温，从冷却水出口92流出，经气缸体回水通道96和散热器入口97流入散热器14。

在所述大量水流之外，有从气缸盖25的水套46的空气出口91流出，经排放空气通道95流入散热器14中的水。所述大量的水流和少量水流在散热器14内汇合并被冷却，经散热器回水通道93被吸入恒温箱阀70。

综上所述，在本实施例的内燃机的冷却结构中，设置一个恒温器阀，把冷却水的温度分为两个阶段，主要的冷却水循环如下所示：

冷却水低温时：水泵-气缸盖-水泵。

冷却水高温时：水泵-气缸盖-气缸体-散热器-水泵。

在运行初期冷却水达到规定温度前，冷却水不向气缸体侧循环，所以气缸体不会被冷却。因此，温度可以较快上升，使润滑油粘度下降，可尽早顺利运行。另外，在冷却水达到规定温度前，通过旁通通道使冷却水只在气缸盖中循环，特别由在排气口附近的高温使冷却水温度上升后再向气缸体循环，所以可以缩短暖机时间。在冷却水达到规定温度后，在气缸盖和气缸体循环成为高温的冷却水在散热器被冷却。在本实施例中，设置一个恒温器阀，把冷却水的温度分为低温和高温两个阶段，使结构简单，并达到所述目的，所以可以提供适用于安装在小型车辆上的水冷式内燃机的冷却结构。

气缸体24的水套47中的水在运行初期也有少量循环，所以可以防止由滞留在气缸体内的水过热引起的故障，例如需要冷却时因高温的滞留水使气缸冷却迟缓而产生燃爆。

Claims (1)

1、一种水冷式内燃机的冷却结构，其特征在于，具有：散热器、连接所述散热器和气缸盖的水套的上游端的冷却水通道、插入所述冷却水通道和气缸盖的水套的上游端之间当冷却水达到一定的温度时打开的恒温器阀、设在所述恒温器阀下游侧的水泵、具有把在气缸盖的水套中循环的冷却水流向气缸体的水套的通水孔且安装在气缸盖和气缸体之间的衬垫、把在所述气缸体的水套中循环的冷却水返回所述散热器的冷却水通道、设在气缸盖的水套下游端附近把冷却水返回所述水泵上游的旁通通道、与所述恒温器阀的开闭动作连动在所述恒温器阀打开时关闭所述旁通通道的旁通通道开关阀。

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