CN100547231C - 四冲程发动机系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种一个四冲程发动机运用发动机振动来润滑发动机零件。发动机振动在位于曲柄箱的储油箱的油面产生油波。油波使润滑油雾化，从而润滑发动机的暴露零件。在一个曲柄箱厚度约或小于1.5mm情况下，发动机振动会被加强。同时，一个位于曲柄箱中的间隙区可以被缩小，使润滑油面可以接触配重，从而把润滑油溅到零件上。发动机的振动可以通过在曲柄箱中某处加装一个振动板或振动弹簧来加强。

Description

四冲程发动机系统
技术领域
本发明涉一种四冲程发动机，具体来说是，涉及对一种小型手持式四冲程发动机的内燃机部件进行润滑。
背景技术
通常，户外动力工具往往使用一种两冲程内燃机或电动马达来给剪草机、鼓风机、电锯等提供动力。两冲程发动机相对比较轻，可以较容易被操作人员用来以各角度工作。但是，两冲程发动机被广泛认为在废气排放方面存在很大的问题，通常不能在某些被严格排放标准控制的地区使用，比如加州大气资源委员会、联邦环境保护局等。相反，四冲程发动机系统对户外动力工具制造商来说具有显著的优势，能使得这些户外动力工具能够满足加州大气资源委员会和联邦环境保护局在废气排放方面的要求。而且，四冲程发动机运行起来也比两冲程发动机要安静的多。
两冲程发动机在排除燃烧产物的同时也吸入混合有润滑油的燃料和空气的新鲜进料，该新鲜进料中包括未燃烧的燃料，与两冲程发动机不同，四冲程发动机通常使得润滑油相对于燃烧室隔离开。四冲程发动机的润滑油是一个独立的储油箱提供的，该储油箱可以为位于曲柄箱中连接在该发动机的底侧部分的一油盘，或者是一外部箱。一个油匙与一连杆的末端部分相连并且可操作以便将来自油箱的润滑油泼到发动机的各个部件进行润滑。
发明内容
下面对本发明进行了简要的概述，以便对本发明的一些方面有一个基本的理解。该概述并不是对本发明的一个详细描述。它并不是要指出本发明的关键点或必要元件，也不是对本发明的范围进行限制。其唯一的目的是以一种简化方式给出本发明的一些构思，作为后面所给出的更为详细的描述的一个序言。
根据本发明的一个方面，所提供的四冲程发动机包括曲柄箱；位于该曲柄箱内的储油箱；以及使该曲柄箱震动的装置，该震动使得储油箱内的油雾化以便对发动机部件进行润滑。
根据本发明的另一个方面，所提供的四冲程发动机包括曲柄箱；位于该曲柄箱内的储油箱；以及不使用油匙的使得储油箱内的油雾化的装置。
为了实现前述目的以及相关的目的，本发明还包括后面详细描述的特征。下述说明和附图详细描述了本发明的所图示的特征。不过，这些方案给出了一些变化方式，其中采用了本发明的一些原理，并且本发明将包括所有这些方面和其等效方式。通过下面结合附图对本发明的详细说明可以对本发明的其他目的、优点以及新颖的特征有一个清楚的了解。
附图说明
图1是根据本发明的四冲程发动机的主剖视图；
图2是图1中所示的四冲程发动机的侧剖图；
图3是本发明的第二技术方案的四冲程发动机的主剖视图。
具体实施方式
本发明提供了对四冲程发动机的零件进行润滑的系统。下面将参照附图对本发明进行详细的描述。其中在所有附图中，相同的参考标记用来指代相同的元件。需要理解的是，各个附图彼此并不是必定按比例绘制，尤其是部件的尺寸也是随意绘制以便于附图的阅读。在下面的说明书，出于解释的目的，所给出的各种具体的细节是为了使得读者对本发明有一个完整的理解。
首先看图1和图2，其所表示的是根据本发明的一个方面的四冲程发动机10的主剖视图和侧剖图。该四冲程发动机10可以用在一种手持式动力工具12中，例如剪草机。但是，需要明白的是它也可以用于其它任何适合的用途。发动机10包含气缸14、进气阀16和排气阀18、以及活塞20。活塞20可以在气缸14中纵向运动，并带轴颈，以便通过在联结杆22上的曲柄销21作枢轴运动。曲柄销21夹在两个曲柄颊板23中，其用来平衡曲柄的质量。联结杆22在活塞20和曲柄轴24之间延伸并通过第一和第二相应轴承28和30与活塞20和曲柄轴24操作相连。曲柄轴24通过第三和第四轴承32和34支承而可以在曲柄箱26中旋转运动，并与驱动轴36可操作相连，该驱动轴36将旋转力传递给该动力工具12的一部分(比如，剪草机的头部驱动轴)。
曲柄箱26底部形成一个储油箱38，内盛用于发动机10零件润滑的润滑油。在普通四冲程发动机中，联结杆22的大头部有一个细长的油匙(未示出)。油匙进出储油箱38中，泼洒润滑油对发动机进行润滑。但是，本发明中的四冲程发动机10免去了对油匙的需要，减少了制造该发动机的零件数。在不用油匙的情况下为给发动机提供足够的润滑，发动机本身的振动被利用来从油表面40吸入油波。这些油波会在发动机10中形成雾状，对暴露的零件进行润滑。
为了加强发动机10的振动，曲柄箱的壁厚可以是1.5mm或更薄。传统的曲柄箱壁厚一般是2.5mm，因而，本发明所提供的曲柄箱26的壁厚至少比传统曲柄箱壁厚薄1.0mm。曲柄箱的壁厚比较薄有利于与发动机的振动源形成谐振和/或对发动机的振动源进行放大。发动机的正常振动是由活塞20和配重(未标出)的运动所产生。一个或更多的配重可以连接到至少一个曲柄颊板23上以平衡曲柄传动。振动在曲柄箱26中产生的鼓动效果(drum effect)，该鼓动效果又使油面40在曲柄箱26中产生波动。需要明白的是，曲柄箱26的壁可以被制作成任何厚度以达到对发动机零件充足的润滑效果。
根据本发明的另一个方面的情况，在曲柄箱26中的间隙区46相对传统四冲程发动机而言可以被减小。总的说来，传统的发动机中的间隙区一般有10mm到25mm，以便给油槽和油匙足够的空间。但是，本发明的发动机10不用油匙，间隙区46就可以被缩小到10mm以内。间隙区46所占空间的缩小，有利于因发动机的振动而产生的油波和配重接触，从而将润滑油溅到暴露的零件上。作为实例，这个间隙区46可以是1.5mm。
在四冲程发动机10的运行过程中，一个化油器48将提供被点火装置50(比如，火花塞)点燃的燃料混合物，用于在气缸14的燃烧室52中燃烧。燃料混合体的燃烧将带动活塞22在气缸中运动，同时带动曲柄轴24转动，此点有初步行业知识的人都容易明白。
进气通道54经过气缸体56和/或气缸盖58从化油器48一直延伸到汽缸14。进气阀16附在气缸盖58上，和进气通道54以及气缸14的燃烧室52部分相联。进气阀可以开启，使得燃料混合物流进气缸14的燃烧室部分52。例如：进气阀可以是一提升阀。一阀门弹簧60可以在固定在该阀16上的阀保持器62和该汽缸盖56或位于汽缸盖上的弹簧座之间延伸，以便将该阀偏压到一关闭位置。排气阀18如同进气阀16一样进行设置并可操作连接。排气阀18的作用是排出气缸14的燃烧气体，此点有初步行业知识的人都容易明白。
如以上所展示的例子中，化油器48提供燃料混合物，燃料混合物经过进气通道54，经过开启的进气阀16进入汽缸16的燃烧室部分52。但是，需要指出的是，也可以考虑不同的给汽缸14的燃烧室52提供混合燃烧气体的方式。例如，化油器48可以被去掉或修改，气体和油可被喷射到汽缸14的燃烧室52中，而空气仅仅通过进气阀16进行传送。以上之不同的燃料混合物输送方式应视为在本发明范围之内。
再回到所展示的例子，进气阀16和排气阀18是各自独立地联结在阀传动链上。只有进气阀的阀传动链64被显示出来，但是，需要明白的是，同样的装置也被用于排气阀18。在传动链64中，一摇杆臂66与一位于阀腔70中的枢轴装置68可枢轴运动相连。摇杆臂66的一端和阀16配合连接，并可操作地驱动阀(比如图1中的向下运动)并克服弹簧60的偏压力而开启阀16。
一个推杆72穿过汽缸体56的通道74。该推杆是和摇杆臂66的另一端配合连接，并可操作地推动摇杆臂66(例如图1中显示的向上运动)使其进行枢轴上转动。一个凸轮随动件76在气缸体56中的通道74内，并与推杆72配合连接。凸轮随动件76通过以凸轮随动件销78而相对该汽缸体56进行受限制的运动，并(沿着图1所示的向上方向)将一运动力传递给给推杆72。
一个凸轮机构80位于汽缸体56中的通道74中，并由一个凸轮机构销82支承以便相对该气缸体56运动。凸轮机构80和凸轮随动件76相连，也和在曲柄轴24上的曲轴机构相连。凸轮机构80随着曲柄轴24的运转将动力传动到所述凸轮随动件76上。需要明确的是传动链64可以有不同的组成结构、方式等。
传动链64构造成使得进气阀16按照四冲程发动机的顺序进行运转。特别在于，进气阀的运行时间设置是依照四冲程发动机的工作流程设置的。排气阀18(图2)也是同样依照四冲程发动机的工作流程进行运转。
其中有传动链64穿过的通道74(图1)把曲柄箱26和阀腔70连接起来。尤其是，通道74的大小允许液体在传动链64中的所有零件66-84的附近流动和流过这些零件。同样的液体流也在排气阀18的传动链零件中存在。
下面看图3，显示了另外一个四冲程发动机的例子。作为第一个和第二个例子之间的相似性，几乎和第一个例子相同的第二个例子中的零件和步骤我们用同样的数字在表示。而且，为简洁之目的，省略了对第二个例子中的与第一个例子相同的部件和步骤的描述。
四冲程发动机利用发动机振动来维持发动机的润滑。为加大发动机的自然振动，一个震动机械装置88被安装在曲柄箱26的一部分上。震动机械装置88可以是一振动盘，也可以是一振动弹簧，或者任何其他合适的振动构件。震动机械装置88可以在曲柄箱26中产生鼓动效果，从而在曲柄箱26中引起油面40产生波动。油面40的波动在发动机中产生油雾，从而润滑发动机零件。震动机构88可被用于任何壁厚的曲柄箱26中和任何合适的间隙区46中。虽然震动机械装置88被描述成连接在曲柄箱26的底部，但需要明确的是它也可以被安放在曲柄箱26的任何合适的部位。
本发明的润滑系统可以被用于任何四冲程发动机。例如，它可以被用于将气缸和气缸盖做成一个零件以减少制造发动机所需零件数量的四冲程发动机中。作为另一个例子，它也可以用于采用旁路阀(side valve)的四冲程发动机中。
如到目前为止所讨论的，在不采用传统油匙的情况下，对四冲程发动机的有效的润滑也可以通过一个或更多的装置或结构完成。这些装置或结构利用发动机和/或曲柄箱的振动在储油箱中引起表面波动，该波动用来提供油雾或者溅起油。在这些说明和相应的描述中，提供了三个独立的装置和结构。需要明确的是在四冲程发动机可以只运用其中一种，或者两个或以上的装置和结构被用于单个发动机中。另外，也可以将一种不同于例子的结构和装置单独或者和以上所提之结构和装置配合使用。
以上所描述的包括本发明的示例性实施例。当然，申请人不可能为了描述本发明而对每种可能想到的部件或方法的组合进行描述，但是本领域的普通技术人员可以认识到，本发明可以更多的组合和替换方式。因此本发明的目的是为了构架出落在本发明的范围和构思之内的所有这种替换方式、变化方式以及变形。

Claims (14)

1.一种四冲程发动机，包括：
曲柄箱；
受支承以在曲柄箱中旋转的曲柄轴；
位于曲柄箱中的储油箱；以及
用于使得曲柄箱振动的装置，从而使得储油箱中的油雾化，以便对非曲柄箱环境的发动机部件进行润滑，其中，用于使得曲柄箱振动的装置包括与曲柄箱的一部分相连的振动机构；
用于使得曲柄箱振动的装置包括其壁厚约为1.5mm的曲柄箱。
2.一种四冲程发动机，包括：
曲柄箱；
受支承以在曲柄箱中旋转的曲柄轴；
位于曲柄箱中的储油箱；以及
用于使得曲柄箱振动的装置，从而使得储油箱中的油雾化，以便对非曲柄箱环境的发动机部件进行润滑，其中，用于使得曲柄箱振动的装置包括与曲柄箱的一部分相连的振动机构；
用于使得曲柄箱振动的装置包括其壁厚少于1.5mm的曲柄箱。
3.一种四冲程发动机，包括：
曲柄箱；
受支承以在曲柄箱中旋转的曲柄轴；
位于曲柄箱中的储油箱；以及
用于使得曲柄箱振动的装置，从而使得储油箱中的油雾化，以便对非曲柄箱环境的发动机部件进行润滑，其中，用于使得曲柄箱振动的装置包括与曲柄箱的一部分相连的振动机构；
其中，该振动机构是一振动盘。
4.一种四冲程发动机，包括：
曲柄箱；
受支承以在曲柄箱中旋转的曲柄轴；
位于曲柄箱中的储油箱；以及
用于使得曲柄箱振动的装置，从而使得储油箱中的油雾化，以便对非曲柄箱环境的发动机部件进行润滑，其中，用于使得曲柄箱振动的装置包括与曲柄箱的一部分相连的振动机构；
其中，该振动机构是一振动弹簧。
5.一种四冲程发动机，包括：
曲柄箱；
受支承以在曲柄箱中旋转的曲柄轴；
位于曲柄箱中的储油箱；以及
用于使得曲柄箱振动的装置，从而使得储油箱中的油雾化，以便对非曲柄箱环境的发动机部件进行润滑，其中，用于使得曲柄箱振动的装置包括与曲柄箱的一部分相连的振动机构；
其中，该振动机构连接在曲柄箱的底部。
6.一种四冲程发动机，包括：
曲柄箱；
受支承以在曲柄箱中旋转的曲柄轴；
位于曲柄箱中的储油箱；以及
用于使得曲柄箱振动的装置，从而使得储油箱中的油雾化，以便对非曲柄箱环境的发动机部件进行润滑，其中，用于使得曲柄箱振动的装置包括与曲柄箱的一部分相连的振动机构；
其中，位于曲柄箱中的间隙区少于10mm。
7.一种四冲程发动机，包括：
曲柄箱；
受支承以在曲柄箱中旋转的曲柄轴；
位于曲柄箱中的储油箱；以及
用于使得曲柄箱振动的装置，从而使得储油箱中的油雾化，以便对非曲柄箱环境的发动机部件进行润滑，其中，用于使得曲柄箱振动的装置包括与曲柄箱的一部分相连的振动机构；
其中，位于曲柄箱中的间隙区大约为1.5mm。
8.一种四冲程发动机，包括：
曲柄箱；
受支承以在曲柄箱中旋转的曲柄轴；
位于曲柄箱中的储油箱；以及
用于使得曲柄箱振动的装置，从而使得储油箱中的油雾化，以便对非曲柄箱环境的发动机部件进行润滑，其中，用于使得曲柄箱振动的装置包括与曲柄箱的一部分相连的振动机构；
其中，位于曲柄箱中的间隙区便于将润滑油溅到一配重上。
9.一种四冲程发动机包括：
曲柄箱；
受支承以在曲柄箱中旋转的曲柄轴；
位于曲柄箱中的储油箱，以及
不使用油匙将储油箱中的润滑油雾化的方式；
其中，将润滑油雾化的方式包括在曲柄箱中提供一个小于10mm的间隙区，使得储油箱中的表面波动溅到发动机中的配重上，所述间隙区在曲柄轴的整个旋转过程中保持在静止油面的上面。
10.如权利要求9所述的四冲程发动机，其中，该间隙区约为1.5mm。
11.如权利要求9所述的四冲程发动机，其中，用于将储油箱中的润滑油雾化的方式包括利用发动机的振动来在油面制造波动。
12.如权利要求11所述的四冲程发动机，其还包括一个连接在曲柄箱上的振动机构以便放大该波动。
13.一种四冲程发动机，包括：
曲柄箱；
受支承以在曲柄箱中旋转的曲柄轴；
位于曲柄箱中的储油箱；以及
用于使得曲柄箱振动的装置，从而使得储油箱中的油雾化，以便对非曲柄箱环境的发动机部件进行润滑，其中，用于使得曲柄箱振动的装置包括与曲柄箱的一部分相连的振动机构；
其中，用于振动的装置连接到曲柄箱的外部。
14.一种四冲程发动机包括：
曲柄箱；
受支承以在曲柄箱中旋转的曲柄轴；
位于曲柄箱中的储油箱；
不使用油匙将储油箱中的润滑油雾化的方式，其中，将润滑油雾化的方式包括在曲柄箱中提供一个小于10mm的间隙区，使得储油箱中的表面波动溅到发动机中的配重上，用于将储油箱中的润滑油雾化的方式包括利用发动机的振动来在油面制造波动；以及
连接在曲柄箱上的振动机构以便放大所述波动。
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