TWI738933B - 內燃機之冷卻系統及具有此冷卻系統之摩托車 - Google Patents

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賈科莫 弗雷斯基
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Abstract

一種內燃機之冷卻系統，例如機車之氣冷式內燃機，其容許以被動方式並且僅依據引擎內部溫度升高之方式來致動風扇，及包含冷卻閥(8)，該冷卻閥藉由離合器(11)鍵接於曲柄軸桿(4)之遠端，該致動軸桿在內部設有殼體(12)，該殼體容置該離合器(11)之致動構件，該致動構件係敏感於在該內燃機中循環之流體之溫度，其中，該致動構件包含蠟致動器(14)，適用於經由彈簧(19)操作該離合器(11)，該彈簧(19)配置在該殼體(12)內、介置於該蠟致動器(14)與該離合器(11)之間，以利於將該離合器(11)從非操作位置移動至操作位置，以達成該離合器(11)之致動。

Description

內燃機之冷卻系統及具有此冷卻系統之摩托車
本發明關於一種引擎之冷卻系統，例如像是機車之氣冷式引擎，其中，冷卻風扇係由曲柄軸桿旋轉之軸或由曲柄軸桿本身控制。
惟，本發明意指類似的解決方式也可以使用，即使是液動式冷卻系統，亦即水冷式，其中，散熱器係設置並由曲柄軸桿本身直接或間接控制之風扇冷卻。
此冷卻系統亦可有效使用在摩托車之引擎中，其中，設置用於抽取冷卻空氣的風扇、及設置用於內燃機啟動電池充電並且可在混合燃料推進型摩托車中供給驅動轉矩的發電機引擎兩者皆鍵接於曲柄軸桿。
內燃機之軸線係相關於摩托車之縱向展開方向而呈橫向，且其設置相關於地面而呈水平，以及當摩托車根據直線向前移動時，其垂直於大致由固定式(亦即，非轉向)後輪之旋轉平面界定之垂直平面。
以往，用於抽取引擎冷卻空氣的風扇可以直接鍵接於曲柄軸桿之一端部而端部轉動風扇，或鍵接於和曲柄軸桿相鄰且平行之軸，藉此致動旋轉。
供空氣抽送通過的散熱器護罩的定位使散熱器不在前方受氣流吹擊，而是在切線方向。冷卻空氣隨後由風扇抽吸，其軸線大致垂直於由摩托車前進動作所決定之氣流。因此，吾人希望風扇能有預定之落差，以解決引擎之冷卻需求。
在習知例子中，其中，風扇並非通過曲柄軸桿之旋轉而獨立致動，例如藉由工作電動馬達，風扇之旋轉體系並非直接取決於冷卻需求，而是由引擎之旋轉體系決定。
惟，例如在啟動階段、或特別冰冷的氣候裡，顯然引擎可以有不依賴其曲柄軸桿旋轉體系之冷卻需求。
儘管如此，在此情況下，風扇並未停止或減速，其利用僅依賴曲柄軸桿旋轉體系之特定落差來持續抽取氣流，此並無任何優勢，反而至少在引擎之燃料消耗上有未經要求的增加。
應該注意的是，每當冷卻風扇是以其旋轉與已冷卻之引擎之體系之間的直接相關性來旋轉、且未利用溫度感測器控制個別致動時，即出現此缺點。
本發明下之技術問題在提供一種用於引擎之冷卻系統，其提供解決先前技術之上述缺失。
此問題係由如申請專利範圍第1項之一種冷卻系統解決。
在氣冷式內燃機之特定例子中，軸是利用一或多個專屬導管由引擎之潤滑油潤濕，所以即使是在此情況中仍可建立風扇使用與引擎溫度之間的直接相互關係。
再者，引擎可在較短時間內到達其本身之操作溫度，以容許節省油循環泵之能源。
根據本發明之較佳形式，該致動構件包含熱膨脹性材料，像是蠟，該熱膨脹性材料是在溫度升高時增大本身之體積，以利操作與風扇結合之離合器。特別是，此材料可以是蠟且致動是藉由蠟致動器進行。
根據本發明之冷卻系統之主要優點在於容許風扇以被動方式並且僅依據引擎內部溫度升高之方式來致動：低溫時，風扇不轉動且燃料消耗達到最佳化。
1:推進單元
2:活塞桿
3:曲柄
4:曲柄軸桿
6:電動馬達
7:定子繞組
8:冷卻風扇
9:外殼
10:吸孔
11:離合器
12:縱向殼體
13:旁通管
14:蠟致動器
15:貯槽
16:熱膨脹性材料
17:活塞
18:致動桿
19:彈簧
20:第一離合器元件
21:第二離合器彈簧
22:第二離合器元件
23:第三離合器元件
24:螺絲
25:軸承
本發明將根據其較佳實施例敘述於後，並藉由舉例說明及參考非限制性之附圖，其中：圖1揭示摩托車之內燃機之一部分合併本發明之冷卻系統的部分截面立體圖；圖2揭示圖1之冷卻系統之細部結構之部分截面立體 圖；及圖3揭示圖2之細部結構之分解立體圖。
請參閱圖式，一推進單元1(如圖1)係以部分揭示。在本實施例中，此單元1包含一氣冷式單汽缸內燃機，並且揭示引擎之一活塞桿2及一曲柄3，屬於一曲柄軸桿4，曲柄軸桿傳送運動至一傳動裝置(圖中未示)。
曲柄軸桿4在相關於揭示元件之相反方向突出，且其鍵接於一含有個別定子繞組7的電動馬達6。
應該注意的是，曲柄軸桿4係相關於摩托車之縱向展開方向而呈橫向，且其相關於地面而呈水平，以及當摩托車根據直線向前移動時，其垂直於大致由固定式(亦即，非轉向)後輪之旋轉平面界定之垂直平面。
馬達6可以是單純之電流發電機，單純提供電流至內燃機，並且可提供至工作構件及/或饋送至電池。其亦表示此電動馬達可以操作成啟動器及發電機引擎，提供充電於電池、啟動內燃機及在摩托車為混合燃料推進型時可供給一驅動轉矩。
在本範例中，推進單元包含一冷卻系統，冷卻系統具有一直接鍵接於曲柄軸桿4上之冷卻風扇8，曲柄軸桿操作成用於致動風扇的軸，風扇可面朝向一配置在摩托車之一側部上的散熱器，進而接收氣流通過一保護罩。
意即風扇可相關於曲柄軸桿而鍵接於一不同 之致動軸桿上，以便相關於曲柄軸桿而拉曳偏置風扇。
風扇8容置於一具有吸孔10之外殼9中。風扇8藉由一離合器11鍵接於曲柄軸桿4之一端部上。
曲柄軸桿4包含一縱向殼體12，縱向殼體從內燃機延伸到與風扇8鍵接之端部上，換句話說，從引擎到風扇8的曲柄軸桿4的部分為中空狀。
殼體12容置用於致動離合器11之構件，構件可感應在引擎中循環之流體之溫度。
特別是，在靠近引擎處，曲柄軸桿4包含一導管，供流體循環於該殼體12。
在此特殊例子中設有兩旁通管13，對稱設在曲柄軸桿之相反側上，兩旁通管皆浸在引擎之潤滑系統中並且填注入潤滑油，潤滑油之溫度取決於引擎之溫度。
油(亦即，在曲柄軸桿內循環之流體)置入且接觸於上述致動構件，在此例子中，致動構件係由一蠟致動器14構成，蠟致動器在其內側設有一貯槽15，貯槽內注入熱膨脹性材料16，較佳為蠟。
材料之膨脹引起一活塞17(連接於一致動桿18)之平移，此平移係相反於一配置在殼體12中，介於離合器11與桿18之遠端之間的彈簧19的施力，特別是線圈彈簧。
特別是，彈簧19介置於蠟致動器14與離合器11之間。此組態容許調變離合器11上之負荷並因此等比例地調變傳送到風扇之轉矩。第一彈簧19之遠端連接於離合器11之第一離合器元件20，第一離合器元件作用在一與其 面對的第二離合器元件22上。離合器元件20、22之間設有第二離合器彈簧21。
細言之，當蠟致動器14(根據溫度)致動時，其將離合器移動於一非操作位置與一操作位置之間。細言之，其執行桿18上之一平移運動，即壓縮第一彈簧19，進而作用在離合器11上。
第一彈簧19因此在離合器元件20、22上實施負荷校準功能，以容許等比例地調變風扇之轉矩。依此方式，風扇之轉矩係根據溫度調變。
若溫度低，風扇即停止。當溫度升高到一臨限值以上並且啟動致動器14時，風扇啟動但是因為彈簧19之阻制而以中速啟動，當溫度到達一固定速度時，傳輸之轉矩為最大值。
第一彈簧19亦容許對致動桿18作額外運行，以防止貯槽15中之壓力超過破裂極限。
通過一軸承25之第二離合器元件22係連接於第三離合器元件23，第三離合器元件連接於風扇8之轂部，亦即其中心部分，此連接係藉由螺絲24固定於轂部，以利於執行風扇8之拉曳。
依上所述，當引擎冷卻時，由於彈簧19及離合器脫離彈簧21傳送之力的作用，膨脹性材料16之體積使活塞17及桿18縮回。離合器元件20、23在其間分離且風扇8未被拉曳旋轉。
當引擎之溫度增加到某一預定之臨限值時， 油加熱膨脹性材料16，使活塞17及桿18平移且抵抗彈簧19。在離合器11中，離合器元件20、23藉由克服脫離彈簧21之力而向彼此推近，且轂部23拉曳旋轉風扇8。
惟，意即致動構件例如可以基於硬的熱膨脹性元件或其他而假設為其他形狀。
針對上述冷卻系統，為了滿足其他及附帶之需求，習於此技者可以導出許多其他修改及變化，惟諸此皆為文後界定之本發明保護性範疇所涵蓋。
1:推進單元
2:活塞桿
3:曲柄
4:曲柄軸桿
6:電動馬達
7:定子繞組
8:冷卻風扇
9:外殼
10:吸孔
11:離合器
12:縱向殼體
13:旁通管
14:蠟致動器
18:致動桿

Claims (6)

  1. 一種內燃機之冷卻系統，包含冷卻閥(8)，該冷卻閥(8)藉由離合器(11)鍵接於致動軸桿之遠端，該致動軸桿在內部設有殼體(12)，該殼體(12)容置該離合器(11)之致動構件，該致動構件對於在該內燃機中循環之流體之溫度敏感，其中，該致動構件包含熱膨脹性材料(16)，該熱膨脹性材料(16)是在溫度升高時增大體積，其中，該致動構件包含蠟致動器(14)，適用於經由彈簧(19)操作該離合器(11)，該彈簧(19)配置在該殼體(12)內、介置於該蠟致動器(14)與該離合器(11)之間，以將該離合器(11)從非操作位置移動至操作位置，而達成該離合器(11)之致動，且其中，該彈簧(19)之遠端連接於該離合器(11)之第一離合器元件(20)，該第一離合器元件(20)作用在與其面對的第二離合器元件(22)上，離合器脫離彈簧(21)設置於該離合器元件(20，22)之間。
  2. 如申請專利範圍第1項之冷卻系統，其中，待冷卻之該內燃機之曲柄軸桿(4)充當該致動軸桿。
  3. 如申請專利範圍第2項之冷卻系統，其中，該曲柄軸桿(4)包含至少一導管(13)，供該流體循環於該殼體(12)。
  4. 如申請專利範圍第3項之冷卻系統，其中，在該內燃機中循環之該流體係該內燃機之潤滑油。
  5. 如申請專利範圍第1項之冷卻系統，其中，該蠟致動器(14)在內部設有以該熱膨脹性材料(16)注入之貯槽(15)，該熱膨脹性材料(16)之膨脹決定該貯槽(15)內之活塞(17)之平移，該活塞(17)連接於致動桿(18)，該致動桿(18)操作該離合器(11)。
  6. 一種摩托車，包含申請專利範圍第1至5項中任一項之冷卻系統。
TW106142303A 2016-12-02 2017-12-01 內燃機之冷卻系統及具有此冷卻系統之摩托車 TWI738933B (zh)

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