侧置水箱卧式水冷踏板车发动机
技术领域
本发明属于摩托车发动机技术领域，尤其涉及一种侧置水箱卧式水冷踏板车发动机。
背景技术
现代城市中，摩托车作为一种便捷轻巧的大众交通工具，其生产技术已经很成熟。但就使用者来说，是普通摩托车的发动机在运行过程中依然存在发热和维护方面的问题。首先，摩托车发动机的工作循环是在高温下进行的。高温燃气及运动件磨擦产生的摩擦热会使活塞、缸体、缸盖等部件温度上升。高温容易造成热变形，使发动机部件机械强度降低，使正常的配合间隙因热膨胀过大而改变等问题。如果摩托车发动机长时间得不到有效的散热，会加速发动机部件的老化，影响驾驶人员的出行安全。这些问题不但影响了发动机的工作寿命，还都大大增加了摩托车驾驶人员对摩托车维护保养时的工作量和工作难度。
现有技术中的摩托车大都是卧式强制风冷发动机，但发动机使用环境导风性差，强制风冷冷却的方式冷却效果差，发动机工作温度仍过高，可靠、耐久性差。
例如，中国实用新型专利公开了一种摩托车发动机[申请号： 201621049456.8]，该实用新型专利包括气缸头、气缸体、左曲轴箱体和右曲轴箱体；其特征在于，所述气缸头位于气缸体上部并与气缸体连接，所述气缸头顶部的缸顶面为倾斜弧面；在所述气缸体外侧四周有平行排列的气缸散热片，所述气缸头的两个侧面设置有通风槽，所述通风槽从气缸头顶部向下延伸至气缸体上部气缸散热片的位置；所述右曲轴箱体外侧表面具有凸起的曲轴箱散热片。
该实用新型即采用风冷冷却的方式，虽然对发动机外形进行了一定的改装，但其散热效果仍有待进一步提高。
发明内容
本发明的目的是针对上述问题，提供一种水循环冷却，冷却效果好的侧置水箱卧式水冷踏板车发动机。
为达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：
一种侧置水箱卧式水冷踏板车发动机，包括发动机主体和连接在发动机主体上的摩托车气缸，所述摩托车气缸包括相互连接的气缸头和气缸体，气缸体内具有燃烧室，所述气缸体内还设有可与燃烧室发生热交换的水冷空腔，所述水冷空腔的长度为L1，气缸体的长度为L2，所述气缸体一体成型制得且L1为L2的80％以上，还包括用于冷却燃烧室的循环水冷系统，所述循环水冷系统与水冷空腔之间设有进水管道和出水管道，所述进水管道和出水管道的两端均分别与水冷空腔和循环水冷系统相连通，冷却水通过进水管道流入水冷空腔并从出水管道回流至循环水冷系统。
在上述的侧置水箱卧式水冷踏板车发动机中，所述循环水冷系统包括安装外壳体和位于安装外壳体内的储水箱，所述储水箱一端与进水管道相连通，另一端与出水管道相连通，所述安装外壳体内还设有用于提高储水箱表面气体流动速率的气冷组件，所述气冷组件位于储水箱的一侧。
在上述的侧置水箱卧式水冷踏板车发动机中，所述安装外壳体包括水箱外罩和右盖，所述水箱外罩和右盖之间通过若干根连接立柱相连接，安装空腔位于水箱外罩和右盖之间，所述储水箱和气冷组件均安装在安装空腔内，相邻两根连接立柱之间还具有进气窗口，所述安装空腔通过进气窗口与外界连通。
在上述的侧置水箱卧式水冷踏板车发动机中，所述气冷组件包括冷却风扇和用于驱动冷却风扇转动的曲轴，还包括与进水管道相连通的水泵，泵用驱动轴与水泵驱动连接，所述泵用驱动轴远离水泵的一端与泵用链条相啮合，所述泵用链条远离泵用驱动轴的一端与曲轴远离冷却风扇的一端相啮合；所述曲轴通过曲轴驱动齿与泵用链条相啮合，所述泵用驱动轴通过泵用从动齿与泵用链条相啮合，所述泵用从动齿与曲轴驱动齿的齿数比为1-1.3。
在上述的侧置水箱卧式水冷踏板车发动机中，所述气冷组件还包括固定连接在曲轴上的启动大齿，所述启动大齿位于曲轴驱动齿与冷却风扇之间且启动大齿的轴心线与曲轴的轴心线相重合，所述启动大齿侧面啮合有启动减速齿。
在上述的侧置水箱卧式水冷踏板车发动机中，所述水冷空腔的长度L1与气缸体的长度L2相等；所述燃烧室的外表面与水冷空腔的内表面相贴合。
在上述的侧置水箱卧式水冷踏板车发动机中，所述燃烧室为中空圆筒形，所述水冷空腔首尾相连呈圆环形，且水冷空腔横截面的环宽为燃烧室横截面半径的三分之一以下。
在上述的侧置水箱卧式水冷踏板车发动机中，所述水冷空腔分别连通有进水通道和出水通道，进水管道套设在进水通道上且与进水通道相连通，出水管道套设在出水通道上且与出水通道相连通，所述进水通道的轴心线与水冷空腔轴心线相互垂直且进水通道位于水冷空腔下方。
在上述的侧置水箱卧式水冷踏板车发动机中，所述气缸体表面还凸出有若干个散热翅片，所述散热翅片沿气缸体的轴心线依次排布；所述散热翅片首尾相连呈环形，且相邻两个散热翅片之间的距离相等。
与现有的技术相比，本发明的优点在于：
1、本发明设有与摩托车气缸连通的循环水冷系统，循环水冷系统内的冷却水循环通过摩托车气缸，并与摩托车气缸发生热交换，从而实现对摩托车气缸的水冷冷却，保证冷却效果，延长了发动机的使用寿命。
2、本发明还设有用于提高储水箱表面气体流动速率的气冷组件，气冷组件可提高储水箱内冷却水的散热速度，降低冷却水的温度，进一步保证了冷却效果。
3、本发明的气缸体一体成型制得，故相比于焊接连接的方式具有更好的连接稳定性，从而使得水冷空腔的长度可在气缸体长度的三分之二以上，以保证换热效果。
附图说明
图1是摩托车发动机的结构示意图；
图2是本发明部分结构的爆炸图；
图3是本发明部分结构的结构示意图；
图4是摩托车气缸的结构示意图；
图5是摩托车气缸的剖视图；
图6是摩托车气缸的爆炸图；
图中：摩托车气缸1、循环水冷系统2、进水管道3、出水管道4、散热翅片5、火花塞6、气缸头11、气缸体12、燃烧室13、水冷空腔14、进水通道15、出水通道16、端盖17、通气空腔18、通气口19、安装外壳体21、储水箱22、气冷组件23、发动机主体100、水箱外罩211、右盖212、安装空腔213、连接立柱214、进气窗口215、冷却风扇231、曲轴232、水泵233、泵用驱动轴 234、泵用链条235、曲轴驱动齿236、泵用从动齿237、启动大齿238、启动减速齿239。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。
结合图1-5所示，一种侧置水箱卧式水冷踏板车发动机，包括发动机主体100和连接在发动机主体100上的摩托车气缸1，所述摩托车气缸1包括相互连接的气缸头11和气缸体12，气缸体12内具有燃烧室13，所述气缸体12内还设有可与燃烧室13 发生热交换的水冷空腔14，所述水冷空腔14的长度为L1，气缸体12的长度为L2，所述气缸体12一体成型制得且L1为L2的三分之二以上，还包括用于冷却燃烧室13的循环水冷系统2，所述循环水冷系统2与水冷空腔14之间设有进水管道3和出水管道 4，所述进水管道3和出水管道4的两端均分别与水冷空腔14和循环水冷系统2相连通，冷却水通过进水管道3流入水冷空腔14 并从出水管道4回流至循环水冷系统2。
本发明，使用时，循环水冷系统2内的冷却水通过进水管道 3流入摩托车气缸1即水冷空腔14内与燃烧室13发生热交换，再通过出水管道4回流至循环水冷系统2内。故本发明设有与摩托车气缸1连通的循环水冷系统2，循环水冷系统2内的冷却水循环通过摩托车气缸1，并与摩托车气缸1发生热交换，从而实现对摩托车气缸1的水冷冷却，保证冷却效果，延长了发动机的使用寿命。
如图2所示，所述循环水冷系统2包括安装外壳体21和位于安装外壳体21内的储水箱22，所述储水箱22一端与进水管道3 相连通，另一端与出水管道4相连通，所述安装外壳体21内还设有用于提高储水箱22表面气体流动速率的气冷组件23，所述气冷组件23位于储水箱22的一侧。本发明还设有用于提高储水箱 22表面气体流动速率的气冷组件23，气冷组件23可提高储水箱 22内冷却水的散热速度，降低冷却水的温度，进一步保证了冷却效果。
具体的说，所述气冷组件23包括冷却风扇231和用于驱动冷却风扇231转动的曲轴232，还包括与进水管道3相连通的水泵233，泵用驱动轴234与水泵233驱动连接，所述泵用驱动轴234 远离水泵233的一端与泵用链条235相啮合，所述泵用链条235 远离泵用驱动轴234的一端与曲轴233远离冷却风扇231的一端相啮合。泵用驱动轴234驱动水泵233输送冷却水通过进水管道 3进入摩托车气缸1。曲轴232驱动冷却风扇231转动，从而带动空气流动，增强储水箱22表面气体流动速率。泵用链条235使得曲轴233和泵用驱动轴234处于联动状态，即使得冷却水输送速度和冷却风扇231的转动速度在使用过程中均处于适宜比例内。曲轴232与冷却风扇231可以是直接驱动连接，也可以是间接驱动连接，例如可以通过曲轴232驱动磁钢转子转动以带动冷却风扇231转动。
优选地，所述曲轴233通过曲轴驱动齿236与泵用链条235 相啮合，所述泵用驱动轴234通过泵用从动齿237与泵用链条235 相啮合，所述泵用从动齿237与曲轴驱动齿236的齿数比为1-1.3。
如图3所示，所述气冷组件23还包括固定连接在曲轴232 上的启动大齿238，所述启动大齿238位于曲轴驱动齿236与冷却风扇231之间且启动大齿238的轴心线与曲轴232的轴心线相重合，这样可以保证驱动过程的稳定性。所述启动大齿238侧面啮合有启动减速齿239。启动减速齿239可降低转速和增大转矩，以满足工作需要。
如图3所示，所述安装外壳体21包括水箱外罩211和右盖 212，所述水箱外罩211和右盖212之间通过若干根连接立柱214 相连接，安装空腔213位于水箱外罩211和右盖212之间，所述储水箱22和气冷组件23均安装在安装空腔213内，相邻两根连接立柱214之间还具有进气窗口215，所述安装空腔213通过进气窗口215与外界连通。即安装空腔213为一个开放式的空腔，以便于安装空腔213内的空气与外界发生流通，增强储水箱22 的冷却效率。
优选地，每根连接立柱214的轴心线之间相互平行，这样能保证提供的支撑力相互平行，从而形成更大的合力。
结合图4-5所示，所述水冷空腔14的长度L1与气缸体12 的长度L2相等。这样可以进一步扩大换热面积，提高换热效果。这里所说的L1和L2的相等应当理解为大致相等，而不是绝对的相等，因为水冷空腔14的两端还需留出一定的厚度使得水冷空腔 14两端为封闭状态。
如图5所示，所述燃烧室13的外表面与水冷空腔14的内表面相贴合。这样可以减小热传递路程，提高热传递效率。
优选地，所述燃烧室13为中空圆筒形，所述水冷空腔14首尾相连呈圆环形，且水冷空腔14横截面的环宽为燃烧室13横截面半径的三分之一以下。这样在冷却水进入水冷空腔14内会形成一个具有较大表面积和较小厚度的水环，保证换热效率。
结合图1和图4所示，所述水冷空腔14分别连通有进水通道 15和出水通道16，进水管道3套设在进水通道15上且与进水通道15相连通，出水管道4套设在出水通道16上且与出水通道16 相连通。
使用时，循环水冷系统2内的冷却水通过进水管道3和进水通道15流入水冷空腔14内与燃烧室13发生热交换，再通过出水通道16和出水管道4回流至循环水冷系统2内。循环水冷系统2 可以是一个冷却水储箱。本发明设有与摩托车气缸1连通的循环水冷系统2，循环水冷系统2内的冷却水循环通过摩托车气缸1，并与摩托车气缸1发生热交换，从而实现对摩托车气缸1 的水冷冷却，保证冷却效果，延长了发动机的使用寿命。
优选地，所述进水通道15的轴心线与水冷空腔14轴心线相互垂直且进水通道15位于水冷空腔14下方。90度下端进水设计可使进水更均布，换热没有死角，而且便于安装。
如图4所示，所述气缸体12表面还凸出有若干个散热翅片5，所述散热翅片5沿气缸体12的轴心线依次排布。散热翅片5可增大气缸体12整体的表面积，提高换热速率。
优选地，所述散热翅片5首尾相连呈环形，且相邻两个散热翅片5之间的距离相等。
如图4所示，所述气缸体12或气缸头11的外壁上还连接有火花塞6，所述火花塞6一端延伸至燃烧室13内，所述气缸头11 远离气缸体12的一端设有用于封闭燃烧室13的端盖17。燃烧室 13内的气体通过火花塞6引燃。火花塞6设置在气缸体12或气缸头11的外壁上可便于火花塞6的更换和维护。
如图6所示，所述气缸体12和气缸头11内还设有相互连通的通气空腔18，所述通气空腔18与水冷空腔14相互隔离，所述气缸头11侧壁开有通气口19，所述通气空腔18一端贯通气缸体 12表面与外界连通，另一端通过通气口19与外界连通。即外界气体可通过通气口19和通气空腔18进行流通，也可起到辅助换热的效果，但本发明主要的换热途径还是水冷空腔14内的冷却介质与燃烧室13的换热过程。
本发明的工作原理是：泵用驱动轴234驱动水泵233，使得储水箱22内的冷却水在水泵233的输送下，依次通过进水管道3 和进水通道15流入水冷空腔14内与燃烧室13发生热交换，再依次通过出水通道16和出水管道4回流至储水箱22内，曲轴232 驱动冷却风扇231，提高安装空腔213内的空气流通速率，以加快储水箱22内冷却水温度的降低速率，再重复上述步骤实现循环冷却。故本发明设有与摩托车气缸1连通的循环水冷系统2，循环水冷系统2内的冷却水循环通过摩托车气缸1，并与摩托车气缸1发生热交换，从而实现对摩托车气缸1的水冷冷却，保证冷却效果，延长了发动机的使用寿命。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
尽管本文较多地使用了摩托车气缸1、循环水冷系统2、进水管道3、出水管道4、散热翅片5、火花塞6、气缸头11、气缸体 12、燃烧室13、水冷空腔14、进水通道15、出水通道16、端盖 17、通气空腔18、通气口19、安装外壳体21、储水箱22、气冷组件23、发动机主体100、水箱外罩211、右盖212、安装空腔 213、连接立柱214、进气窗口215、冷却风扇231、曲轴232、水泵233、泵用驱动轴234、泵用链条235、曲轴驱动齿236、泵用从动齿237、启动大齿238、启动减速齿239等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。
