CN100393989C - 四行程引擎的润滑装置 - Google Patents

Abstract

本发明为一种四行程引擎的润滑装置，主要是在引擎机体内部形成三个独立的空间，分别为曲轴室、凸轮轴室及润滑油室，另外配合设有一个控制连通各室的油气分配室，其中该润滑油室储存着润滑油，内部角落分布着一吸油气管的管路，并于管壁各处设有多个细小的吸油孔，末端设有一空气吸入口，藉此在活塞上升曲轴室产生负压时，利用油气分配室接通曲轴室及润滑油室的吸油气管，使吸入的气体于管路内快速流动，产生的压差将使得由吸油孔吸入的润滑油随即雾化，最后进入曲轴室内，而在活塞下降行程中，接通曲轴室及凸轮轴室，并将润滑油雾送至凸轮轴室内的构件处润滑。

Description

四行程引擎的润滑装置

技术领域

本发明涉及一种四行程引擎的润滑装置，特别涉及一种可使引擎在各种不同倾斜角度下进行工作，并能使构件获得适当润滑。

背景技术

四行程引擎具有较二行程引擎更干净的排放及省燃油的优点，在环保法规的要求下，有更多任务农业应用的小型工具及休闲用的小型动力也采用四行程引擎，例如割草机、修树机、锯木机等等，或是如在休闲用的小型动力如遥控模型引擎等，由于此种的机具在操作为任意方向活动，相对地引擎也必须可以在任意角度下皆能运转，如此一来即必须设有一组特殊的润滑系统供应构件不同姿态下运转所须的润滑，目前所运用的方式是将润滑油雾化再使之流动至各构件处润滑，各厂商则依其设计方式不同产生相异的引擎结构。有鉴于此，本发明人凭借着多年的经验，加以不断的改良，设计出一种结构简洁、使用上更方便的四行程循环引擎的润滑系统。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种引擎能在任意倾倒放置的姿态下工作的四行程引擎的润滑装置，主要是在活塞上升时，利用曲轴室所产生的负压吸入存放润滑油的润滑油室内上方的空气，气体高速于管内流动的同时由没入于润滑油液中的吸油气管上的细小吸油孔吸入润滑油并雾化产生油雾，再经其它机构的运作，使润滑油雾流动至各室的机构的接触面，使机构得获得适当的润滑。

本发明的次要目的是提供一种四行程引擎的润滑装置，主要是在引擎内部设有一油气分配室，能分别适时使曲轴室、润滑油室及凸轮轴室相互连通，当活塞上升时接通曲轴室与润滑油室，使得油雾进入曲轴室内并润滑曲轴、连杆与活塞；而在活塞下降时接通该曲轴室与凸轮轴室，将油雾送出曲轴室至凸轮轴室，润滑凸轮装置及摇臂机构组的各构件的接触面。

本发明的再一目的是提供一种创新的机油回收通路结构，主要是在汽缸头本体与汽缸头盖之间的结合面上形成一环绕油道，该环绕油道于汽缸头盖内四周隅设有二个以上的入油口及接近顶壁的一小孔，使得不论引擎的倾斜状态如何，进入摇臂室的油气或凝结液化的润滑油都可以由入油口或小孔回收至环绕油道再回收至引擎底部的润滑油室。

为实现上述目的，本发明主要是在引擎内部设有三个独立的容置空间，分别为曲轴室、凸轮轴室及润滑油室，另外配合一控制连通各空间的油气分配室，其中该润滑油室设有润滑油，内部分布着一吸油气管的管路，并于管壁各处设有多个细小贯穿的吸油孔，不管引擎任何倾斜状态，该吸油气管的空气吸入口皆高于液面之上，并至少维持有一个以上的吸油孔没入润滑油液面之下，该油气分配室则能分别与曲轴室、凸轮轴室、润滑油室的吸油气管相通，并能在活塞上升时，仅维持着曲轴室与润滑油室的吸油气管相通，而活塞下降时，维持着曲轴室与凸轮轴室相通，藉此能使不断循环润滑引擎的各构件。

附图说明

图1为本发明的机构正面剖视图；

图2为本发明的机构另一角度的纵向剖视图；

图3A为本发明的凸轮轴室的剖面示意图；

图3B为本发明设置于机体内的回油道剖面示意图；

图4A为本发明的润滑油室的另一纵向位置的剖视图；

图4B为本发明该油底壳底部的仰视图，为呈现该处的管路分布图；

图4C为引擎倾倒时，本发明的润滑油室的另一角度的剖视图；

图5A为本发明的下曲轴箱结合面及部份构件的分配图；

图5B为本发明的油气分配室在不同曲轴角度下的结构剖面图(此时活塞为上升行程)；

图6A为本发明的下曲轴箱结合面及部份构件的分配图；

图6B为本发明的油气分配室在不同曲轴角度下的结构剖面图(此时活塞为下降行程)；

图7A为本发明的汽缸头盖的仰视图，为呈现的该处的油路通道的分布图；

图7B为本发明的汽缸头本体的俯视图；

图7C为本发明的汽缸头盖的剖视图；

图8A为本发明的另一种吸油气管的润滑油室的剖面示图；

图8B为本发明的另一种吸油气管的润滑油室的另一角度的纵向剖面示图；

图9A～C为引擎在不同倾倒状态下的示意图。

图中

曲轴室        1

汽缸体        10        上曲轴箱体    11

下曲轴箱体    12

曲轴          13

转轴          131         齿轮        132

轴承          14          油封        15

燃烧室        16          活塞        17

连杆          18          汽缸头本体  19

凸轮轴室      2

凸轮装置      21

凸轮轴        211         齿轮        212

摇臂机构组    22

摇臂室        220         摇臂机构    221

回油孔        23

润滑油室      3

润滑油箱体    30         油底壳       31

底板          32

吸油气管      4

A吸油气管     41         管路         42

B吸油气管     43         管路         44

主吸油气管    45        空气吸入孔        451

吸油孔        46

油气分配室    5

油气控制阀    51        油气进出孔        51a

吸油气区      52        排油气区          53

曲轴室油道    54        分隔板            55a

分隔板        55b

导油气道      56        凸轮轴室油道      57

分歧管        58        入口              58a

回油道        6

回油管路      61        回油管            62

润滑油        7

液面          70

汽缸头盖      8

环绕油道      81        回油口            82

入油口        83        小孔              84

吸油气管9

油管          91        入口              911

管路          92        油气管            93

吸油孔        94        回油管            95

出口         951

具体实施方式

以下将针对本发明较佳实施例配合附图作进一步地详细说明。某些尺度与其它部份相关的尺度比被放大显示以提供更清楚的描述。

本发明四行程引擎的润滑装置，主要是将原本引擎结构中所存在的曲轴室、凸轮轴室、润滑油室略为重新设计，使之成为相互不相连通的空间，并配合另外所设计的一油气分配室及润滑油室内所增设的吸油气管，在引擎活塞动作的同时，适时利用油气分配室接通各室的空间，使得吸油气管能进一步使润滑油室内的润滑油被雾化形成油气，再分送各室内使机构的接触面得以不断润滑。

请参考图1、2所示，为本发明的正视图及结构剖面图，该曲轴室1是由包含汽缸体10的上曲轴箱体11及下曲轴箱体12所构成，在本实施中该上曲轴箱体11与汽缸体10为一体不可分离，但也可设计成各为一件的可分离；该下曲轴箱体12的形状与该上曲轴箱体11为相对应，两者之间有螺栓固定，借以形成一密闭空间即为曲轴室1，该曲轴室1箱内设有一曲轴13，且该曲轴13的两端并分别套设有轴承14及油封15，借以包容该曲轴13于曲轴室1内，并使之得以在曲轴室1内旋转运动，该曲轴室1并与汽缸体10内部空间相连通，该汽缸体10其上部形成一燃烧室16，并设有活塞17及连杆18。

该凸轮轴室2，容置着凸轮装置21和摇臂机构组22如图1、3A所示，该凸轮装置21内部容置有凸轮轴211、齿轮212，该齿轮212是动力连结至设置于前述曲轴13的转轴131上的齿轮132处。该摇臂机构组22，是内部容置有摇臂机构221，该摇臂机构221是动力连结至前述凸轮轴211，并透过凸轮轴211的时程控制，而配合该活塞17的工作行程，达到燃油与进排气控制。

如图1、2、4A、4B所示，该润滑油室3，其为一密封的空间，由设置于下曲轴箱体12底部的润滑油箱体30、油底壳31及底板32所构成，借以储存润滑油7者。该润滑油箱体30可与下曲轴箱体12一体成型。

该润滑油室3内设有吸油气管4，该吸油气管4是由数个连通的管路所构成，包括设置于润滑油室3内的A吸油气管41、B吸油气管43、主吸油气管45，及由油底壳31与底板32所构成的管路42、44，并使得管路依序连接导通；该主吸油气管45设有一空气吸入口451，而气体吸入后流动的路径为主吸油气管45、管路44、B吸油气管43、管路42、A吸油气管41。其中在该各吸油气管壁上形成有多个细小贯穿的吸油孔46，用以使吸入的润滑油雾化，其方式是利用当吸油气管4内因其它构件动作而产生负压时，经主吸气管45吸入大量的气体，气体在狭窄管路通道高速流动所产生的压差，即可使由细小吸油孔46吸入的润滑油雾化。

前述该吸油气管4的各气管的形状及所形成流动管路位置或路径，以及其上吸油孔46的数目及分布位置皆经精密的设计，使之不管任何倾斜状态如图4C所示，至少维持有一个以上的吸油孔46没入润滑油液面70之下，较佳的实施例为二个以上。另外该吸油气管4亦可将A吸油气管41、B吸油气管43、主吸油气管45及管路42、44，整合成为单一条管体，即一条分布于润滑油室3各个角落，且在各角落管壁皆设有吸油孔的吸油气管。

另外该润滑油7的使用量与主吸油气管45的空气吸入口451的位置皆经精密的计算，如本实例所示，该空气吸入口451位于润滑油室3中心位置附近，使得不管引擎倾斜状态为何，吸入口451皆高于润滑油液面70之上，避免吸气时直接由此处吸入大量液体状的润滑油。

如图1及图5A、5B所示，油气分配室5设置于上曲轴箱体11与下曲轴箱体12之间，分别能与曲轴室1、凸轮轴室2及润滑油室3的吸油气管4相通，其包括油气控制阀51、吸油气区52及排油气区53，该油气控制阀51是一柱体，其连接该曲轴13的转轴，在本实施例中两者为一体的构件，形成同步且共轴旋转。该油气控制阀51中心形成一个曲轴室油道54，相通着曲轴室1，且贯穿油气控制阀51侧壁而形成一油气进出孔51a。该吸油气区52及排油气区53是通过由上下分隔板55a、55b隔绝为两个不互通的区域，该吸油气区52一侧设有导油气道56与其相通，该导油气道56并连通着该A吸油气管41的出口41a，该排油气区53一侧设有凸轮轴室油道57与其相通，该凸轮轴室油道57另一端并连通着该凸轮轴室2。

接着就该油气分配室5的动作方式作一说明，请参考图5A及5B所显示，当活塞上升的行程中，该油气控制阀51的转动角度将造成油气进出孔51a处于吸油气区52中，此时该曲轴室油道54连通该导油气道56，因活塞上升使得曲轴室1的容积变大所产生的负压吸力，吸入曲轴室油道54、导油气道56及吸油气管4内的气体，最后经主吸油气管45吸入润滑油室3内液面70上的空气，同时由于负压的作用使吸入的气体产生高速空气流，依据流体力学文氏管原理，由于高速空气流产生的压差ΔP可将吸油气管外面的润滑油经分布于液面之下的吸油孔46吸入管内并随即雾化，雾化的油气经前述路径进入曲轴室1内，润滑曲轴13及与曲轴室相通的汽缸壁、活塞、连杆等构件。

参考图6A及图6B所显示，当活塞下降的行程中，该油气控制阀51的转动角度将造成油气进出孔51a处于排油气区53中，则该曲轴室油道54连通该凸轮轴室油道57，因活塞下降使得曲轴室1的容积变小而产生的增压高压，让内部雾化的润滑油气再经由曲轴室油道54及凸轮轴室油道57送至凸轮轴室2内，使得内部的凸轮装置21和摇臂机构组22等相关机件的磨擦面皆能获得润滑油的润滑。

另外，如图2、5A所示，吸入的润滑油雾亦可经另一通道进入曲轴室1，其主要是于该汽缸体10下半部设有一个与其连通的分歧管58，该分歧管58的入口58a并与导油气道56相连通，使得活塞17上升的行程中，润滑油雾会自导油气道56经分歧管58吸入汽缸体10中，润滑汽缸壁表面，此部份量较少，主要用于特定部位的润滑。

最后描述润滑于各室机构后的滑润油如何回收。如图3B所示，该回油道6主要是设置于引擎机体一侧，由上方摇臂室220处一侧延伸至润滑油箱体30底部，并与油底壳31与底板32所形成的回油管路61相通如图2所示，而该润滑油室3内另设有一回油管62与其相通，该回油管62的出口621的高度及位置须经设计，较佳的位置于润滑油室3中心附近，并略高于润滑油液面之上，避免左右倾斜晃动时，润滑油易因晃动溅入回油管62内。

下面描述该润滑机油如何回流置至回油道6内。在一般正常的直立状态使用时，如图3A～B所示，于该凸轮轴室2底部设有贯穿的回油孔23与回油道6相通，使得凝结液化的润滑油因重力关系直接经回油孔23流至回油道6内。或者因先前所提吸油气管吸出润滑油室上方的空气所产生的负压，亦会因回油道6的回油管62与其相通的关系，而经回油孔23吸出及收回部份润滑油雾。

如果为倾斜状态时，则参考如图1、3A～B及图7A～C所示，为设置于摇臂室220处的机油回收通路结构，主要设于汽缸头本体19与汽缸头盖8之间的结合面上，如第图7A所示，主要是在该汽缸头盖8上形成环绕外围的一个环绕油道81，该环绕油道81上设有一深度较深的回油口82，此回油口82的位置是与汽缸头本体19上的回油道6的入口相应。另外该环绕油道81上设有两个以上入油口83，在本实施例是分布于四角隅，当汽缸头盖8锁固于汽缸头本体19时，即使环绕油道81形成一封闭的油道，该回油口82连通着回油道6，并利用该入油口83和摇臂室220相通，藉此只要引擎不呈倒立状，不论引擎的倾斜状态如何，进入上摇臂室的油气或凝结液化的润滑油都可以由入油口83进入回油道6再回收至引擎底部的润滑油室内。除此之外，该汽缸头盖8上接近盖子内顶部设有贯通壁面且与回油口82相通的一小孔84，组装时，该小孔84分别连通着该回油口82与摇臂室220，在引擎呈倒立状态时，油雾或是液化的机油则会因负压的作用而由小孔84进入回油口82、回油道81再回收至润滑油室。

该机油回收通路结构的优点，除了引擎在任何倾斜位置皆可回收润滑油外，因此部份的结构例如环绕油道81、回油口82、入油口83等，皆设置于汽缸头盖8的结合面上，可以使模具直接成型不需任何机械加工程序。

参考图8A～B所示，为本发明的另一种实施例图，在本实施例中主要是改变该吸油气管在润滑油室内所形的管路结构，该吸油气管9包括一个可旋转的油管91、管路92及油气管93，该油管91被枢接于支撑汽缸体轴心线位置附近，在引擎不同的倾斜时会因重力作用作360度自由旋转，其侧向延伸形成一弯曲的勾形，入口911高于液面70，管壁上亦设有多个吸油孔94，使得不管引擎的使用倾斜状态如何或引擎倒置，该油管91受重力局部沉入润滑油7中，至少一个以上的吸油孔94也没入液面70之下，此管路结构也能产生雾化润滑油的功能。但此油管91在设计时须考虑到其360度旋转运动范围内没有任何构件。由于此因素本实施中的回油管95是与油管91的枢接处的管体是同一轴心，该回油管95的出口951于中间位置，但管内并隔开未连通(如图8A)所示。此实施例中该回油道6是与位于下曲轴箱体12底部的回油路管952相连通，让润滑油直接经回油管95流入润滑油室3。

如图9A～C所示，则呈现不同倾斜角度下，吸油气管9的油管91的旋转状态及润滑油7的分布关系，由图中可知不管引擎的使用倾斜状态如何或引擎倒置，吸气管9至少会有一个以上的吸油孔94没入于润滑油7的液面下，当活塞为上升行程曲轴室负压时，使吸油气管外面的润滑油经由吸油孔94吸入管内并随即雾化。

以上所述者仅为用以解释本发明的较佳实施例，并非企图具以对本发明作任何形式上的限制，所以，凡有在相同的发明精神下所作有关本发明的任何修饰或变更，皆仍应包括在本发明意图保护的范畴。

Claims (10)

1.一种四行程引擎的润滑装置，包括：

一曲轴室，容纳着曲柄轴，并与活塞下方的空间相通；

一凸轮轴室，容纳凸轮装置和摇臂机构组；

一润滑油室，为一个密闭空间并储存着润滑油，内部分布着吸油气管；

一油气分配室，分别能与曲轴室、凸轮轴室、润滑油室的吸油气管相通，但在活塞上升行程中，仅维持着曲轴室与润滑油室的吸油气管相通，而活塞下降行程中，则维持着曲轴室与凸轮轴室相通；其特征在于，

该吸油气管最末端设有一空气吸入口，且不管任何倾斜状态，该空气吸入口皆高于液面之上，并至少维持有一个以上的吸油孔没入润滑油液面之下，该吸油气管的管壁各处设有多个细小贯穿的该吸油孔。

2.根据权利要求1所述的四行程引擎的润滑装置，其特征在于：该吸油气管是一条分布于润滑油室各个角落且在各角落管壁皆设有吸油孔的管路，该吸油孔的孔径细小，并能使因管路压差而经此孔吸入的润滑油雾化。

3.根据权利要求1所述的四行程引擎的润滑装置，其特征在于：该吸油气管可由数个连通的管路所构成，包括设置于润滑油室内的A吸油气管、B吸油气管、主吸油气管，及引擎机体底部的油底壳与底板所构成的两管路，并使得各管依序连接导通形成一空气或油气的通道，其中该主吸油气管为最后一段的管路，其设有一空气吸入口，不管引擎倾斜状态如何，该空气吸入口皆位于润滑油液面之上。

4.根据权利要求3所述的四行程引擎的润滑装置，其特征在于：该吸油气管的A吸油气管、B吸油气管分布于润滑油室内部各处，管壁分布着多个贯穿的吸油孔，该吸油孔的孔径细小，并能使因管路压差而经此孔吸入的润滑油雾化。

5.根据权利要求1所述的四行程引擎的润滑装置，其特征在于：该油气分配室设置于引擎机体内的曲轴室的一侧，即于引擎的上、下曲轴箱体的结合面之间。

6.根据权利要求1所述的四行程引擎的润滑装置，其特征在于：该油气分配室包括有一油气控制阀、吸油气区及排油气区，该吸油气区与排油气区为两个不相互连通的区域，该油气控制阀是一柱体，连接于该曲轴的转轴，形成同步且共轴旋转，该油气控制阀中形成一个曲轴室油道，相通着曲轴室，且贯穿油气控制阀侧壁另形成一油气进出孔，该吸油气区一侧设有导油气道与润滑油室的吸油气管相通，该排油气区一侧设有凸轮轴室油道与凸轮轴室相通。

7.根据权利要求1所述的四行程引擎的润滑装置，其特征在于：引擎机体内部设有一回油道，该回油道由上方摇臂室外侧延伸至润滑油室底部，并与润滑油室内所设的一回油管相连通，该回油管的出口位于润滑油室中心位置附近。

8.根据权利要求1所述的四行程引擎的润滑装置，其特征在于：引擎机体的摇臂室处设有一机油回收通路结构，主要设于汽缸头本体与汽缸头盖之间的结合面上，该汽缸头盖底面设有一个环绕油道，该环绕油道上设有一深度较深的回油口，并与设置于汽缸头本体上的回油道的入口相连通，另外该环绕油道上设有两个以上入油口，并与摇臂室内部相通。

9.根据权利要求1所述的四行程引擎的润滑装置，其特征在于：该吸油气管包括一个可旋转的油管、管路及油气管，该油管被枢接于支撑汽缸体轴心线位置附近并可作360度自由旋转，在引擎不同的倾斜时会因重力作用作旋转，其侧向延伸形成一弯曲的勾形，管壁上设有多个吸油孔。

10.根据权利要求9所述的四行程引擎的润滑装置，其特征在于：于润滑油室内另设有一回油管，该回油管和吸油气管的油管枢接处的管体是同一轴心，该回油管的出口于中间位置，但该回油管与该枢接处的管体未连通，另外该曲轴箱体底部另设有一回油路管，该回油路管分别与回油道及回油管相连通。

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