TWI715666B - 機車引擎冷卻設備 - Google Patents

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TWI715666B
TWI715666B TW105137100A TW105137100A TWI715666B TW I715666 B TWI715666 B TW I715666B TW 105137100 A TW105137100 A TW 105137100A TW 105137100 A TW105137100 A TW 105137100A TW I715666 B TWI715666 B TW I715666B
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斯凡諾 多弗里
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義大利商比雅久股份有限公司
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Abstract

一種水冷式機動車輛內燃機的冷卻設備,其中一冷卻風扇(6)由面向著散熱器(4)之一驅動軸(2)加以控制,該散熱器係由一進氣口葉片(5)加以保護,進氣口葉片設置在機動車輛之一側,並可接收一大致上切線方向之空氣流,以供空氣以改善方式穿過該散熱器,因而可避免風扇尺寸過大,該進氣口葉片(5)具有:至少一氣流肋部(11),其係平行於散熱器(4)中沿著與移動方向(F)一致之方向延伸的外側表面,位於下方固定邊緣(51)與頂側固定邊緣(52)之間,並且相對於其更遠離散熱器(4),且具有C形截面,而界定出位在進氣口葉片(5)與散熱器(4)之間的一空間(10),以偏導由風扇(6)吸入之空氣的運動;以及複數板片(12、13),其沿著該氣流肋部(11)的二側延伸而相對於機動車輛的移動方向(F)呈橫側向,並具有較各自之後端邊緣(17)更遠離散熱器(4)之一前導邊緣(16)。

Description

機車引擎冷卻設備
本發明係有關於水冷式機動車輛,特別是速克達,的一種內燃機冷卻設備,其中一冷卻風扇係由一面對著一散熱器的驅動軸加以控制,該散熱器係由設置在該機動車輛之一側的進氣口葉片加以保護,且可接收由該機動車輛之向前移動而造成之大致上切線方向上的空氣流。
此冷卻設備亦可應用於供機動車輛使用的引擎上,其中用來通過一散熱器而吸入空氣的風扇,以及可對用來啟動該內燃機之電池充電且在該機動車輛是所謂混合動力型式的情形中可提供驅動動力的發電器引擎,二者均係組裝在驅動軸上。
該驅動軸係相對於該機動車輛之縱向展開結構呈橫側向設置,並且在機動車輛沿著直線移動時,相對於移動平面呈水平狀,且垂直於由固定而無法轉向之後輪的旋轉平面所界定的垂直平面。電引擎、風扇、散熱器及相關的進氣口葉片則在由一個或多個活塞加以控制之驅動 軸末端處設置於引擎的同一側;該驅動軸的另一末端則連接至用來傳遞運動而驅動後輪的機構上。在此機動車輛中也可以透過本文未說明的方案來設置雙後輪,但其亦可包含本文中所描述的冷卻設備。
前述散熱器之進氣口葉片的位置使其無法使用前方的空氣,而只能使用切線方向上的。用來冷卻散熱器冷卻水的空氣係由一風扇加以吸入而該風扇的軸基本上垂直於由機動車輛前進移動所造成的空氣流。
考量到前述風扇轉動方式並不是直接由冷卻需求來加以決定的,因其通常是使用在汽車引擎內,其中風扇是由專用電馬達來加以控制,但其與引擎轉動方式是相仿的,因此散熱器一定可以被適當地加以冷卻,而風扇的泛用必須要在規劃時假設適當的數值。
這樣的需求會造成風扇板片的尺寸過大,這在一方面會過度增大冷卻設備在相對於機動車輛之橫側方向上的尺寸,另一方面他們會減低引擎的整體性能,考量到在較高狀態下大部分的驅動力量會用於風扇的運動。
美國專利第6,971,438號中描述一種如上所述的冷卻設備,其中進氣口葉片是大致上平行於散熱器,其構造內可以看到前述提及的缺點。
鑑於此項需求,歐洲專利申請案第2,474,723號中描述一種冷卻設備,其中進氣口葉片是呈傾斜狀,因此其一具有較大尺寸的橫向突出部係面向著移動方向,以供攔截部分由車輛移動所產生之氣流。
但是,此種配置方式會降低該車輛的空氣動力上的效用,事實上該進氣口葉片具有橫向板片,配置成可在進氣口葉片上形成一平直表面,使用上會防礙空氣通過,甚至會防阻塵土、水分、或顆粒穿過由進氣口葉片本身加以封閉住之散熱器腔室內部。
相反的,歐洲專利申請第2,022,658及台灣專利申請TW 200 927 542 A提及一種前述型式的冷卻設備,其中進氣口葉片是由一相對於進氣口葉之前端及後端邊緣升高的垂直肋片加以區分成二個部分。以此方式,在進氣口葉片會形成一中空空間,其中的空氣可能會因風扇的吸入力量的作用而改變方向,而進氣口葉片的一部分具有橫向突出部,面向著移動方向,因此會部分地攔截由車輛運動所產生之空氣流。
但是,即使在此種情形中,有關於空氣動力學的問題及塵土或顆粒可能會穿過保護用進氣口葉片下方之散熱器區域的風險二者均會存在。
本發明基本的技術問題是要提供一種供機動車輛之內燃機使用冷卻設備,以供消除已知技藝的缺點。
此問題可由前述所提而界定於下附申請專利範圍第1項的冷卻設備來加以克服。
本發明之冷卻設備的主要優點在於,其可供空氣以較佳方式通過散熱器,因之而避免風扇尺寸過大。
下文中將配合所附圖針對一較佳實施例範例來說明本發明,此僅係做舉例而已,並無任何限制之目的。
1:推進單元
2:驅動軸
4:散熱器
5:進氣口葉片
6:風扇
7:引擎發電機
8:殼體
9:鰭片
10:空間
11:第一氣流肋部
12:第一板片
13:第二板片
14:第二氣流肋部
15:第三板片
16:前導邊緣
17:後端邊緣
20:停靠平台
21:側板
22:入口嘴部
23:空氣出口開口
30:出氣盒
41:下方歧管
42:上方歧管
43:蓋部
44:排氣管道
45:進氣管道
50:軸
51:下方固定邊緣
52:頂側固定邊緣
53:前端固定邊緣
54:後端固定邊緣
55:固定孔
56:下方開放部位
57:中間開放部位
58:上方開放部位
59:頂側封閉部位
60:後輪
70:排氣管道
F:前進移動方向
第1圖顯示出一結合根據本發明之機動車輛引擎冷卻設備的機動車輛的部分側視外觀圖,其中可以看到其散熱器之保護用進氣口葉片。
第2圖顯示出第1圖中結合本發明機動車輛引擎冷卻設備之機動車輛的推進單元的前視圖。
第3A圖顯示出第2圖之推進單元之側視圖,在其一側上設有該冷卻設備,其中可以看到該進氣口葉片。
第3B圖類似於前一圖,顯示出第2圖之推進單元之側視圖,其中的進氣口葉片已被移除。
第4A圖顯示出第1圖中結合本發明機動車輛引擎冷卻設備之機動車輛的推進單元的平面圖。
第4B圖顯示出前一圖之放大細部,顯示出根據本發明之冷卻設備的部件。
第5圖顯示出前述進氣口葉片的一視圖,係組合於根據本發明之冷卻設備的一散熱器上。
第6圖顯示出沿著第5圖中平面A-A所取之進氣口葉片-散熱器-風扇盒之組合的剖面圖。
第7圖顯示出沿著第5圖中平面B-B所取之 進氣口葉片-散熱器-風扇盒之組合的剖面圖。
第8圖係沿著與第5圖相對側所示之進氣口葉片-散熱器-風扇盒之組合的視圖。
請參閱圖式,其中顯示出一機動車輛的一部分,其係為速克達式,具有供騎士及乘客使用的座墊,並具有連接至車架上以供騎士腳部使用的停靠平台20。
該機動車輛包含一推進單元1(第2圖、第3A圖、第3B圖、及第4A圖),其具有一單件式的引擎體,內置一汽缸及相關的活塞,並且在其頂端設有一出氣盒30。該推進單元1可結合於一水冷式的內燃機。圖式中標示出該機動車輛的前進移動方向F,而該機動車輛的右側,其係顯示於第1圖中,及其左側則可據以界定之。
在機動車輛的左側,推進單元1包含有設置於傳動箱40內的傳動機構;其係自該引擎延伸至後輪60(第1圖)的軸50(第3A圖、第3B圖、及第4A圖)。
機動車輛推進單元1在右側包含一將詳述於後的冷卻設備,及一排氣管道70。
在此要加以表明的是,本文中是以傳統的方式來定義右側及左側,惟在實際結構上,各機構可以鏡射般地互相交換。
推進單元1包含一驅動軸2,係由引擎內之活 塞的往復運動的作用加以帶動旋轉。
驅動軸2係相對於機動車輛的縱向延伸呈橫側向設置,因此在該機動車輛沿著直線移動時,係相對於移動之平面呈水平狀,並且垂直於由固定而無法轉向之後輪60的旋轉平面所界定的垂直平面。
在本例的冷卻設備中,一冷卻風扇6係直接鍵結於驅動軸2,面對著一散熱器4,該散熱器係由一設置在該機動車輛右側的進氣口葉片5加以保護,且可接收由該機動車輛前進時所產生之大致上切線方向上的空氣流。
該風扇6的直接鍵結接合係一種風扇的特殊形態,其中係由驅動軸以一種並非是引擎自身之旋轉狀態所致之自主方式來加以控制旋轉的。
具體地說,在本實施例的範例中,用來將空氣經由散熱器吸入的風扇6及用來對電池加以充電且可供啟動該內燃機並可在該機動車輛是所謂之混合推進式的情形下提供驅動力量的引擎發電機7二者均是組合於該驅動軸2上。
該電引擎、風扇、散熱器、及相關的進氣口葉片即可設置在該驅動軸2之末端,位在該引擎的同一側,而該驅動軸2的另一側末端則可連接至前述的傳動機構上。
風扇6是包覆於一殼體8內,該殼體係設置於散熱器4與電馬達7之間。此殼體具有寬廣的中心開 口,對應於散熱器4中與面向進氣口葉片5一側相對的一側(第8圖)。空氣可經由此開口及散熱器4所具有之複數未示於圖中的貫穿槽口而吸入。
加熱後的空氣流可經由風扇6之殼體8的側壁而排放出去,特別是通過一朝向下方而設有鰭片9(第6圖及第7圖)的開口排放出去。
應注意到,本文至目前為止的說明係與具有一可轉向前輪及一固定式後輪的速克達及具有一對可轉動之前輪及一固定式後輪之型式上為具有三個輪胎之速克達等二種速克達有關。但是在具有二個後輪的機動車輛上,雖然本文中並未加以說明,但仍可採用本文所述之冷卻設備的方案。
接著將集中討論該冷卻設備,該進氣口葉片5具有一下方固定邊緣51、一頂側固定邊緣52、透過傾斜段連接至頂側固定邊緣52的一前端固定邊緣53、及區分為二個稍微傾斜段的一後端固定邊緣54。下方固定邊緣51、前端固定邊緣53、及後端固定邊緣54均具有各自的固定孔55,可供與螺釘嚙合。前述的各個邊緣均係彎折而構成一開放式的容器,其中外露進氣口葉片的表面,該容器係固定至面對著該進氣口葉片5之內凹部的散熱器4。
由底側至頂側,該進氣口葉片5可大致上分為四個橫向的部位:其具有一下方開放部位56、一中間開放部位57、及一上方開放部位58,這些部位均是自前 端固定邊緣53延伸至後端固定邊緣54。再者,該進氣口葉片5具有一頂側封閉部位59,做為第四個部位。
進氣口葉片5包含一第一主氣流肋部11,沿著與機動車輛之移動方向同向的方向延伸,具有後側末端,相對於前側末端向上升高在該下方固定邊緣51與頂側固定邊緣52的中間位置處,此肋部係自前端固定邊緣53延伸至後端固定邊緣54而位於下方開放部位56與中間開放部位57之間。
進氣口葉片5包含複數板片,係在第一氣流肋部11的二側延伸出,並係相對於機動車輛之移動方向呈橫側向設置。
具體地說,該下方開放部位56具有第一板片12,係沿著垂直方向自下方固定邊緣51延伸至第一肋部11;中間開放部位57具有第二板片13,係沿著垂直方向自第一肋部11延伸至一第二氣流肋部14,後者與前者相同,係位在下方固定邊緣51與頂側固定邊緣52之間的中間位置處,係自前端固定邊緣53延伸至後端固定邊緣54而位在中間開放部位57與上方開放部位58之間。該第二氣流肋部14具有相對於前端向上升高的後端。
該上方開放部位58具有第三板片15,沿著垂直方向自第二氣流肋部14延伸至頂側封閉部位59。
所有的板片12、13、15共同構成一個大致上呈百葉窗狀的結構,具有一前導邊緣16,其係比後端邊緣17(第7圖)更遠離散熱器4。換言之,相對於平行於 散熱器4面向著進氣口葉片5之表面且與進氣口葉片5之主要表面大致上相對應的垂直平面而言,若自頂側觀視,板片12、13、15係沿著順時鐘方向傾斜(第7圖),而該等板片的表面則是透過此種方式而不致於阻擋到空氣流,而是引導其至進氣口葉片5下方的空間內。
再者,第一氣流肋部11係相對於下方固定邊緣51及頂側固定邊緣52位在更遠離散熱器的位置處。就此而言,第一肋部11,以及在第二肋部14的情形中,具有C形截面,設有面向著散熱器4的內凹部,以加大被包含於其間及散熱器4的中空空間的高度。
此可供空氣流在其內生成的內凹部進一步可提供空氣流朝向著後端固定邊緣的切線分量。
以此方式,散熱器4的整個表面均以均勻而能實質上減低壓力損耗的方式浸沉在空氣流內。再者,此肋部界定一位於進氣口葉片5與散熱器4之間的空間10,可偏導由風扇6吸入之空氣的移動。
該偏導空間10係位在大致上對應於風扇6之殼體8之開口的位置處,因此可構成一橫向穿越散熱器4之較少空氣動力學阻力的路徑。
氣流肋部11、14大致上平行於由散熱器4與之面對之表面所界定的平面,而其等與該表面間的距離,其構成該中空空間,沿著界定機動車輛之前進移動方向F觀之是固定不變的。
在本例中,第二氣流肋部14係大致上位在與 下方固定邊緣51及頂側固定邊緣52相同高度處,但亦可相對於散熱器4做選擇性地升高。
現在參閱散熱器4,其具有一下方歧管41,大致上對應於下方固定邊緣51,以及一上方歧管42,設有一蓋部43。
在本例中,進氣口葉片5的封閉頂側部位59重疊於上方歧管42及蓋部43,而完全遮蔽之,同時亦藉由向上彎折之上方固定邊緣52之助而遮蓋住蓋部43。
此種配置方式可防止蓋部意外打開,以及被突入的可能性,且可防止這些部位,其等係為金屬材質,在運轉時會具有高溫,燙傷騎士及乘客。
如已提及的,散熱器4具有箱盒形形狀,具有暴露於通過進氣口葉片5之空氣流的表面,該表面係大致上呈垂直方向,且平行於機動車輛的前進移動方向F。
再者,散熱器4係朝向後方傾斜,因此散熱器4的下方歧管41在前端位置處係超過散熱器4的上方歧管42。
散熱器4之下方歧管41及上方歧管42在前端固定邊緣53處分別具有排氣管道44及進氣管道45,此二者均設置在散熱器4的前側。
參閱第1圖,機動車輛具有一車架,其在靠近於進氣口葉片5處設有供騎士腳部使用的停靠平台20(第1圖)。
在該平台20下方,機動車輛包含一側板21, 用以使前述冷卻設備進行運轉。
就此而言,在該平台下方,機動車輛的本體具有的形狀係形成有沿縱向延伸的管狀內凹部。該側板21重疊於該管狀凹入部,並在該平台20下方及該進氣口葉片5的側邊界定出一個具有入口嘴部22的通道,面向著相對於該機動車輛之前進移動方向F的前方方向,以及一個空氣出口開口23,面向著該進氣口葉片5。
以此方式,該通道具有縱向展開結構,大致上相切於進氣口葉片5的外露表面,且平行於第一氣流肋部11。
它然後分割並減緩通過位在其下之空間10的空氣流。
就此而言,第一肋部11,以及在第二肋部14的情形中,具有設有面向著散熱器4的內凹部之C形截面,可增加被包含在其間及散熱器4的中空空間的高度。
此內凹部進一步可供形成在其內的空氣流產生朝向後端固定邊緣的切線分量。
以此方式,散熱器4的整個表面均以均勻而能實質上減低壓力損耗的方式浸沉在空氣流內。
再者,在散熱器4與風扇6的殼體8之間並不需要任何特別的密封件,以供產生空氣流。
就前述之冷卻設備而言,熟知此技藝之人士,在為了滿足額外附帶之需求的目的下,可以導入多種的改良及變化,而這些均包含於本發明由下附申請專利範 圍所界定的保護範圍內。
2:驅動軸
4:散熱器
5:進氣口葉片
6:風扇
7:引擎發電機
8:殼體
11:第一氣流肋部
13:第二板片
F:前進移動方向

Claims (9)

  1. 一種水冷式的機動車輛的內燃機的冷卻設備,其中一冷卻風扇(6)係由面向著一散熱器(4)的驅動軸(2)加以控制,該散熱器(4)係由一進氣口葉片(5)加以保護,該進氣口葉片(5)設置在該機動車輛之一側且接收由該機動車輛之前進移動所生成之大致上切線方向空氣流,該進氣口葉片(5)具有一下方固定邊緣(51)及一頂側固定邊緣(52),其中:該進氣口葉片(5)包含至少一氣流肋部(11),其沿著與該機動車輛之移動方向(F)一致之方向延伸,位在該下方固定邊緣(51)與頂側固定邊緣(52)之間,且相對於其更遠離該散熱器(4),並具有設有面向著該散熱器(4)的內凹部之一C形截面,以加大被包含於其間與該散熱器(4)之中空空間的高度,以在該進氣口葉片(5)與該散熱器(4)之間界定出一個偏導由該風扇(6)所吸入之空氣的運動的空間;且該進氣口葉片(5)包含複數板片(12、13),其延伸於該氣流肋部(11)的二側,相對於該機動車輛的該移動方向(F)呈橫側向,且具有較各自之後端邊緣(17)更遠離該散熱器(4)之一前導邊緣(16),該至少一氣流肋部(11)係大致上平行於由該散熱器(4)之與其相面對之表面所界定的平面,因此界定該中空空間(10)之該至少一氣流肋部與該表面間的距離在沿著界定該機動車輛之前進移動的該方向(F)觀視時是固定不變的。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之水冷式的機動車輛的內燃機的冷卻設備,其中在該機動車輛中,車架包含一供駕駛者的腳部使用的停靠平台(20),且其中設置有一側板(21),其在該平台(20)的下方在該進氣口葉片(5)的一側界定出一空氣通道,該空氣通道具有相對於該機動車輛的該前進移動方向(F)面向著前方方向之一入口嘴部(22)、以及面向著該進氣口葉片(5)之一空氣出口開口(23),該通道具有一縱向展開結構,其大致上相切於該進氣口葉片(5)的外露表面,且平行於該氣流肋部(11)。
  3. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之水冷式的機動車輛的內燃機的冷卻設備,其中該散熱器(4)具有大致上對應於該下方固定邊緣(51)之一下方歧管(41)、以及設有一蓋部(43)之一上方歧管(42),該進氣口葉片(5)具有一封閉頂側部位(59),其重疊於該上方歧管(42)及該蓋部(43)而將其完全加以覆蓋住。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之水冷式的機動車輛的內燃機的冷卻設備,其中該散熱器(4)具有一箱盒形形狀,其具有一表面,其暴露於通過該進氣口葉片(5)的空氣流內,呈垂直狀並且平行於該機動車輛的該前進移動方向(F),並且朝向後方向傾斜,而使得該散熱器(4)的該下方歧管(41)位在於該散熱器(4)的該上方歧管(42)的前方位置處。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之水冷式的機動車輛的 內燃機的冷卻設備,其中該散熱器(4)的該下方歧管(41)及該散熱器(4)的該上方歧管(42)分別具有排氣管道(44)及進氣管道(45),該排氣管道(44)及該進氣管道(45)二者均係設置在該散熱器(4)的前側。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之水冷式的機動車輛的內燃機的冷卻設備,其中該風扇(6)係包覆於一殼體(8)內,該殼體係設置在該散熱器(4)與一電馬達(7)之間,並具有:一中心開口,其對應於該散熱器(4)之與面向著該進氣口葉片(5)之表面相反的表面;一開口,其位於該殼體(8)之面向下並設有鰭片(9)的側壁上。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之水冷式的機動車輛的內燃機的冷卻設備,其中該進氣口葉片(5)自底部至頂部大致上分成四個橫向部位:一下方開放部位(56)、一中間開放部位(57)、一上方開放部位(58)、及一頂側封閉部位(59),其全部自一前端固定邊緣(53)延伸至後端固定邊緣(54),該氣流肋部(11)係位在該下方開放部位(56)與該中間開放部位(57)之間,且自該前端固定邊緣(53)延伸至該後端固定邊緣(54),該上方開放部位(58)具有第三板片(15),其係沿著垂直方向自一額外的氣流肋部(14)延伸至該頂側封閉部位(59)。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之水冷式的機動車輛的內燃機的冷卻設備,其中該風扇(6)係直接鍵結於該驅 動軸(2)上。
  9. 一種機動車輛,其包含有如申請專利範圍第1至8項中任一項所述之水冷式的機動車輛的內燃機的冷卻設備。
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