CN1131930C

CN1131930C - V型发动机的冷却装置

Info

Publication number: CN1131930C
Application number: CN00801409.4A
Authority: CN
Inventors: 饭岛章
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Isuzu Motors Ltd
Priority date: 1999-06-14
Filing date: 2000-06-14
Publication date: 2003-12-24
Anticipated expiration: 2020-06-14
Also published as: DE60042912D1; CN1322274A; US6405689B1; EP1106802B1; EP1106802A1; WO2000077356A1; EP1106802A4

Abstract

本发明的目的是两个机组(2，3)的冷却平衡与冷却性能兼容的同时使机组之间不存在温度差。根据本发明的V型发动机的冷却装置，使从水泵(10)排出的冷却水通过油冷却器(15)后被分配供应给发动机(1)的两个机组(2，3)。利用冷却发动机之前的冷却水可充分地将油冷却，将通过油冷却器(15)后的冷却水等量地供应给两机组(2，3)可使得两机组之间没有温度差。此外，在安装于发动机(1)曲柄轴方向端部处的外壳构件(20)上成一体地设置连接两机组(2，3)的水冷套的连接管(18)。利用已有的飞轮外壳(20)等，不需要单独的配管就可使配置性能提高且使之小型化。

Description

V型发动机的冷却装置

技术领域

本发明涉及适用于V型柴油发动机等各种发动机的冷却装置。

背景技术

通常，V型发动机的水冷***如下所述(参见特开昭62-91615号公报，特开平7-189644号公报)。即，在发动机的曲柄轴方向的一端侧设置水泵，将从该水泵排出的冷却水分配到发动机的两个机组，沿曲柄轴方向通过各机组后，由集流管在另一端集流，送往散热器再返回水泵。

此外，在有些情况下，也利用水冷式油冷却器对油进行冷却。这时，当利用冷却发动机之后的冷却水作为油的冷却媒体时，由于冷却水的温度已变成高温，将不能对油进行充分冷却。

因此，提出如图4和图5所示的油冷却器的配置方案。在图中，a为水泵，b和c为发动机各机组的气缸体和气缸盖，d为集流管，e为散热器，f为油冷却器。

在图4中，冷却水的水流在紧靠水泵a的下游侧分支之后，在进入一个机组的气缸体b之前，通过油冷却器f。同时，在图5中，将冷却水的水流从一个机组的气缸体b的上游部取出，使之通过油冷却器f之后，将其送往集流管d。采用这些方式，由于将冷却发动机之前的冷却水用作冷却媒体，从而可获得对油充分冷却的性能。

然而，在图4的配置中，由于仅在具有油冷却器的一侧的机组中流过已通过油冷却器后的高温冷却水，所以在机组之间产生温差。同时，在图5的配置中，由于在具有油冷却器f的一侧机组的冷却水量比另一个机组的冷却水的水量少，所以在机组之间产生温差。

从而，在现有的配置中，很难使两个机组的冷却平衡与冷却性能兼容。

另一方面，在通常的配置中，水泵设置在发动机的前端，集流管设置在发动机的后端。

然而，在发动机的后端，在大多数情况下配置燃料喷射装置(在柴油发动机的情况下)以及涡轮增压器等辅助机，很难配置作为独立配管的集流管。同时，由于集流管的存在会使发动机的后端大型化。

本发明的目的是，使两个机组的冷却平衡和冷却性能兼容。

本发明的另一个目的是，使流入两个机组的冷却水的温度和水量相等，使机组之间不存在温度差。

本发明的另一个目的是实现发动机的紧凑化。

本发明的另一个目的是不需要连接两个机组的单独的配管，减少部件的数目，提高其配置性能。

本发明的另一个目的是提高刚性，减少振动噪音。

发明概述

根据本发明的V型发动机的冷却装置，使从水泵排出的冷却水通过油冷却器后被分配给发动机的两个机组。

借此，由于使冷却发动机之前的冷却水流过油冷却器，从而可充分地将油冷却。同时，由于将通过油冷却器之后的冷却水分配到两个机组内，从而可使流入各机组的冷却水的温度和水量相等，在机组之间没有温度差。

这里，优选地，上述水泵设置在发动机曲柄轴方向的一端侧，在发动机曲柄轴方向的另一端侧，设置了连接该发动机两机组的水冷套的连接管，由上述水泵排出的冷却水通过油冷却器之后被供应给上述连接管，从上述连接管被分配供应到发动机的两个机组的上述水冷套中。

此外，优选地，上述连接管具有导入通过油冷却器之后的冷却水的入口，从该入口沿冷却水流动方向依次串联配置的、与发动机的各机组的水冷套连通的至少两个出口，以及在上述出口之间的位置处使管内通路面积缩小的节流部。

同时，优选地，上述连接管的在上述出口之间的部分在上游侧附近呈缩径的锥形，缩径最大的部分构成上述节流部，其设置在紧靠上游侧的上述出口的下游侧位置处。

同时，优选地，上述连接管与飞轮外壳整体构成。

另一方面，根据本发明的V型发动机的冷却装置，将连接发动机两个机组的水冷套的连接管成一体地设置在安装于发动机曲柄轴方向的端部上的外壳构件上。

借此，利用通常安装在发动机的曲柄轴方向端部的外壳构件，成一体地将连接管设于其上，从而不需要由单独的配管构成的连接管，可提高其配置性能并使之小型化。

这里，上述外壳构件优选地为飞轮外壳。

附图简述

图1为根据本发明的实施例的分解透视图。

图2为飞轮外壳的正视图。

图3为图2的III-III线剖视图。

图4是表示并列设置油冷却器的冷却装置的一个方案的结构图。

图5是表示并列设置油冷却器的冷却装置的一个方案的结构图。

发明详述

下面根据附图详细描述本发明的优选实施例。

图1表示根据本发明的V型发动机的冷却装置。V型发动机1的结构为，它具有左右机组2，3，机组2，3的下部为气缸体4，顶部为气缸盖5，6。在发动机1的曲柄轴(图中未示出)的一端，即前端上安装有曲轴齿轮7，在该发动机1的前端部上可自由旋转地安装有由曲轴齿轮7旋转驱动的惰齿轮8和泵齿轮9，进而，在发动机1的前端部安装有由泵齿轮9驱动的水泵10。水泵10由两个入口11，12吸入冷却水，从一个出口13排出该冷却水。在图中，冷却水的流动方向用空白箭头表示。

水泵10的出口13突出到发动机1的右侧方，并指向后方。冷却器入口管14的入口连接到该出口13上。冷却器入口管14向后方延伸，其出口连接到水冷式油冷却器15的冷却水入口16上。油冷却器15通过其内部进行油和冷却水之间的热交换，以对油进行冷却。油冷却器15的出口连接到弯曲状的连结管17上。油冷却器15位于发动机1的曲柄轴方向的中间部，该曲柄轴的方向与冷却器的长度方向一致。同时，冷却器15的出口位于冷却器长度方向的后端，在该处连接到连结管17上。

连结管17在其中途弯折，其出口指向左方。然后，其出口连结到连接管18的入口19上。

连接管18连接到发动机1的左右机组2，3上，更具体地说，连接到其气缸体4部分的水冷套(图中未示出)上，在这里，它与作为外壳构件的飞轮外壳20成一体地设置。即，利用通常设置在发动机1的曲柄轴方向的另一端、即后端上的飞轮外壳与其成一体地设置连接管18。连接管18向左右延伸，在其右端具有上述入口19，同时，具有从入口19沿管的长度方向(冷却水流动方向)依次串联设置的两个出口21，各出口21连通并连接到发动机1的左右机组2，3的水冷套上。

在发动机1的前端，在左右机组2，3的气缸盖5，6的前面安装导出管22，23，导出管22，23延伸到机组2，3中间的中心位置处，其出口连接到恒温箱外壳24上。在恒温箱外壳24内装有两个恒温箱25，26，一个恒温箱25为双级开放式，另一个恒温箱26为单级开放式。在恒温箱外壳24的底部设置旁通侧出口27，它通过旁通管28与水泵10的旁通侧入口11连接。

恒温箱外壳24的上部由可开关的外壳盖29构成，在外壳盖29上设置散热器侧出口30。散热器侧出口30中间经过图中未示出的配管连接到散热器(图中未示出)的入口上。散热器的出口利用图中未示出的配管连接到水泵10的散热器侧入口12上。

在这种冷却装置中，冷却水的流动如下所述。即，从水泵10排出的冷却水通过冷却器入口管14流向后方，被导入油冷却器15。然后，在这里完成与油进行的热交换，通过连结管17进一步导入后方的连接管18。在连接管18，先流向右机组3的气缸体4内，再流向左机组2的气缸体4。这样，连接管18将导入的冷却水分配供应给各机组2，3。

在各机组2，3的气缸体4内形成从后方向前方的水流，与此相结合，产生指向气缸盖5，6的向上的水流。借此对发动机1进行冷却。流过各机组2，3之后的冷却水被导出管22，23导出并被导入到恒温箱外壳24内。当恒温箱25，26完全关闭时，恒温箱外壳24内的冷却水全部通过旁通管28返回到水泵10内。即，由于未经过散热器，所以冷却水未被冷却。这是发动机刚刚发动之后进行对发动机预热的状态。

随着对发动机的预热的进行，恒温箱25，26的一部分乃至全部打开，根据其打开的程度，相应量的冷却水在上方通过恒温箱25，26，从散热器侧出口30被导出，经过图中未示出的配管流向散热器。然后，冷却水在散热器内被冷却。被冷却之后的冷却水同样通过图中未示出的配管从散热器侧入口12返回到水泵10。未经过散热器的剩余的水量通过旁通管28经旁路回到水泵10。

此外，图中没有表示出来，在上述路径之外，还设有经由用于室内加热器的加热器中心部分的路径。冷却水的补充是从膨胀水箱向散热器内进行补充。

在这样的冷却装置中，由于从水泵10排出的冷却水在未供给发动机之前首先流经油冷却器15，可用低温的冷却水对油进行冷却，从而可充分确保对油的冷却性能。同时，由于将通过油冷却器15之后的冷却水相等地分配供应给发动机1的两个机组2，3，所以不会导致机组2，3之间的温度差。借此，就可兼顾油的冷却性能和两个机组的冷却平衡。

同时，由于在发动机1的曲柄轴方向的一端侧设置水泵10，在发动机的曲柄轴方向的另一端侧设置连接管18，将从水泵10排出的冷却水经过油冷却器15之后供应给连接管18，从连接管18分配供应给发动机1的两个机组2，3的水冷套，从而可实现发动机1的紧凑化。

即，在本装置中，在发动机前方，先将从水泵10排出的冷却水送向后方，在其中途使之通过油冷却器15，同时，从发动机的后方通过两个机组2、3返回到前方的水泵10。另一方面，假定在发动机的前方使之通过油冷却器15、同时从前方向左右机组2、3供应冷却水的话，配管及油冷却器15将密集在发动机的前端部，会使前部侧的配置复杂、大型化。同时还需要一根使冷却水从发动机后方返回到前方用的配管。

采用本装置的配置，不存在发动机前部侧的配置复杂化的问题，能够有效地对各部件进行配置，实现紧凑化。

特别是，由于将油冷却器15设置在发动机1的曲柄轴方向中间部且位于侧方，使其长度方向与曲柄轴方向一致，所以可有效地利用油冷却器15的长度，缩短连接发动机前后的配管(冷却器入口管14及连结管17)的长度。

同时，本装置的一大特征是将连接管18成一体地设置在飞轮外壳20上。下面对飞轮外壳20的结构进行详细说明。

如图2所示，飞轮外壳20是铸造而成的整体制品，突出于其前表面的连接肋31接合到发动机1的后表面部分上，由多个螺栓进行固定。32为螺栓孔，飞轮位于该外壳20的后方并且其外周被覆盖。在飞轮20的中心部上形成用于将曲柄轴后端部***的中心孔33。34为跨越连接肋31左右、围绕中心孔33周围的加强肋。

在飞轮外壳20的上部整体地形成连接管18。连接管18向左右延伸，具有竖长矩形的截面形状。在靠近连接肋31的左右外侧方便设置靠近前方的上述出口21。在右侧出口21的右方，连接管18向斜下方弯曲，在其前端设置上述入口19。连接管18的左端是敞开的，但如图1所示，利用盖35封闭，以阻止冷却水流出。

如图3所示，连接肋31比连接管18向更前方突出。出口21的敞开端呈阶梯状扩大直径，该直径扩大部36以凹窝接头的方式连接到从气缸体4突出的管状部(图中未示出)上。同时，各管状部构成各机组上的水冷套的入口。限定了直径扩大部36的环状部37与连接肋31之间形成微小的间隙38，且突出了与连接肋相等的长度。

如图2所示，连接管18可至少在左右出口21之间的部分在右侧(上游侧)附近缩径成锥形。这里，从弯曲位置A起的整个左侧部分(连接部分)缩径成锥形。该弯曲位置A相对于右侧出口21的中心O位于紧靠左侧(紧靠下游侧)的位置处。在该弯曲位置A处，连接管18的通路面积缩小得最大。从而在连接管18上设置位于弯曲部A的节流部40。

连接管18以弯曲位置A为界弯曲，在其右侧具有入口侧部分41，它构成与前面相反的锥形，即，在左侧(下游侧)附近成缩径锥形。但其锥形角比连接部分39的角度更缓。在入口侧部41的右端设置入口19。从而，在连接管18上依照入口19、右出口21、左出口21的顺序依次沿冷却水流动方向串联配置入口19及出口21。

进而，当这样将连接管18成一体地设置在飞轮外壳20上时，不需要设置作为现有的单独配管的连接管(集流管)，以便减少部件的数目，降低成本。通常，由于把飞轮外壳安装到发动机的后端，所以本装置利用它与连接管形成一体。同时，由于不需要一根配管，从而产生富余空间，提高了配置性能，容易配置其它辅助机件。从而可将发动机的后端部紧凑化。

同时，由于连接管18起着加强肋的作用，从而可提高飞轮外壳乃至整个发动机的刚性，可降低噪音。

进而，由于设置如上所述的节流部40，使从各出口21流出的冷却水量均等，对消除机组2，3之间的温度差有很大贡献。

即，右侧的出口21位于弯曲状连结管17的紧靠下游侧的位置处。这样，受到连结管17的弯曲的影响，在右侧出口21处，水流有朝向管内后部的倾向。当没有节流部40时，由于水流量的影响，在右侧出口21处沿连结管17的水流变强，难以流出到与其正交的右侧出口21内。因此，如果在右侧出口21的下游侧将通路缩径的话，它变成阻力，使水流易于流出右侧出口21。

从这一点出发，可将节流部40设置在右侧出口21与左侧出口21之间。但是，设置在紧靠右侧出口21的下游侧的位置，其效果更大。

本发明的实施例不限于以上所述的形式。例如，连接管的出口对于机组可设置多个，节流部可以不是锥形而形成突起状。

另外，成一体地设置的连接管的外壳构件除上述飞轮外，可利用连接两个机组的已有的所有外壳构件。上述实施例将连接管用作向各机组排出冷却水的排出管，但相反地，也可如现有装置那样，将该连接管作为把从各机组来的冷却水加以集流的集流管使用。即，将连接管成一体地设置在外壳构件上的结构也可适用于现有装置。

本申请把日本专利申请特愿平11-166869号(1999年6月14日)和特愿平11-166870号(1999年6月14号)作为优先权的基础，上述日本专利申请的内容记载在本申请中。

工业适用性

本发明可适用于柴油发动机，汽油发动机等各种V型发动机。

Claims

1、V型发动机的冷却装置，其特征在于，使从水泵(10)排出的冷却水通过油冷却器(15)之后被分配供应给发动机(1)的两个机组(2，3)。

2、如权利要求1所述的V型发动机的冷却装置，其特征在于，上述水泵(10)设置在发动机(1)的曲柄轴方向的一端侧，在发动机(1)的曲柄轴方向的另一端侧，设置了连接该发动机(1)的两机组(2，3)的水冷套的连接管(18)，从上述水泵排出的冷却水通过油冷却器(15)之后被供应给上述连接管(18)，从上述连接管(18)分配供应给发动机(1)之两个机组(2，3)的上述水冷套。

3、如权利要求2所述的V型发动机的冷却装置，其特征在于，上述连接管(18)具有用以导入通过油冷却器(15)之后的冷却水的入口(19)，从该入口(19)沿冷却水流动方向依次串联配置的与发动机(1)的各机组(2，3)的水冷套连通的至少两个出口(21，21)，以及位于上述出口(21，21)之间的位置处将管内通路面积缩小的节流部(40)。

4、如权利要求3所述的V型发动机的冷却装置，其特征在于，上述连接管(18)的上述出口(21，21)之间的部分被制成在上游侧被缩径的锥形，其最大缩径部分构成上述节流部(40)，并设置在上游侧出口(21)的紧下游的位置处。

5、如权利要求2至4中任何一个所述的V型发动机的冷却装置，其特征在于，上述连接管(18)与飞轮外壳(20)成一体地形成。