CN103321709B - 四冲程发动机的润滑系统 - Google Patents

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Abstract

一种四冲程发动机的润滑系统，其中发动机包括油盘(2)，用于储存润滑油、曲轴箱(1)、凸轮室(3)、摇臂(4)、以及分配室(5)，用于将油气混合物分离成油雾和液态油；而润滑系统为：油盘(2)与曲轴箱(1)通过供油通道(21)连通，单向阀(211)设在供油通道(21)中；曲轴箱(1)与分配室(5)通过第一输油通道(15)连通，单向阀(151)设在第一输油通道(15)中；分配室(5)与凸轮室(3)通过第二输油通道(53)连通；凸轮室(3)与摇臂室(4)通过第三输油通道(34)连通；以及摇臂室(4)与曲轴箱(1)通过至少一个回油通道(41)连通，单向阀(413)设在回油通道(41)中。本发明润滑系统结构简单，排放和制造成本低。

Description

四冲程发动机的润滑系统

技术领域

[0001] 本发明涉及一种四冲程发动机的润滑系统。

背景技术

[0002] 如同以草木为对象的手提式割草机(剪切机)和背负式作业机，作为驱动作业人员自己手提或者背负着进行作业的作业机的发动机已经广泛使用传统的二冲程和四冲程小型通用发动机。由于污染物排放规定变的越来越严格，所以将驱动源从二冲程更换为四冲程发动机的需求日益提高，然而，四冲程发动机具有更复杂的润滑系统，这使得发动机在以倾斜角度运行时不太起作用。润滑成为每个发动机厂商的主要设计问题，现在仅有本田公司按EP835987专利技术用于批量生产的可在各种倾斜角度下工作的四冲程发动机。该技术采用特殊油箱围绕安装在曲轴上的旋转刀片以产生油雾，但是按此方式设计发动机更宽，更重，成本更高。另外FUJI ROBIN的美国专利US6213079披露了一种润滑系统，但此种润滑系统较为复杂，特别是气缸体上有较为复杂的油路通道，使加工复杂，成本提高。

发明内容

[0003] 本发明提供了一种具有良好润滑效果，且结构简单、低成本的四冲程发动机的润滑系统，其能够使发动机在倒立或倾斜状态下都能保持正常的润滑功能。其通过如下技术方案实现:

[0004] 一种四冲程发动机的润滑系统，其中四冲程发动机包括:油盘，用于储存润滑油、曲轴箱、凸轮室、摇臂、以及分配室，其与油盘相连通并用于将油气混合物分离成油雾和液态油；其特征在于所述润滑系统为:所述油盘与曲轴箱通过供油通道连通，并在供油通道中设置第一单向阀；曲轴箱与分配室通过第一输油通道连通，并在第一输油通道中设置第二单向阀；分配室与凸轮室通过第二输油通道连通；凸轮室与摇臂室通过第三输油通道连通；以及摇臂室与曲轴箱通过至少一个回油通道连通，并在回油通道中设置第三单向阀。

[0005] 优选的，所述润滑系统还包括气缸和气缸座，所述供油通道至少部分由气缸和气缸座拼接形成。

[0006] 优选的，所述供油通道一端设有喷油口，所述喷油口位于气缸上且在活塞的下死点下方，使喷油口始终是开口状态。

[0007] 优选的，所述至少一个回油通道的数量为两个，且每个回油通道内设置第三单向阀使得润滑油只能从摇臂室流向曲轴箱。

[0008] 优选的，所述回油通道在气缸上设有回油口，回油口位于活塞下死点下方，使回油口始终是开口状态。

[0009] 优选的，所述回油通道设有底部孔和顶部孔，发动机正立使用时，摇臂室内润滑油通过底部孔进入回油通道，发动机倒立使用时，摇臂室内润滑油通过顶部孔进入回油通道。

[0010] 优选的，所述四冲程发动机还包括空滤器，摇臂室与空滤器通过通气路连通。

[0011] 优选的，所述分配室是由壁和底盖构成的腔室。

[0012] 优选的，所述底盖上设有回油孔，润滑油通过回油孔进入油盘。

[0013] 优选的，所述分配室设有进气孔和出气孔，第一输油通道中的油气通过进气孔进入分配室，分配室中的油气通过出气孔进入第二输油通道。

[0014] 优选的，所述四冲程发动机还包括油泵，油泵提供润滑油在润滑系统中流动的动力。

[0015] 相比于现有技术，本发明揭示的四冲程发动机的润滑系统，在任何位置都能保持良好润滑效果的，同时简化了整个润滑系统的结构，降低了污染物的排放和制造成本。

附图说明

[0016] 图1是本发明第一实施例的剖视图。

[0017]图2是本发明第一实施例润滑系统的示意图。

[0018] 图3是本发明第一实施例的剖视图。

[0019] 图4是本发明第一实施例的剖视图。

[0020] 图5是本发明第一实施例气缸的仰视图。

[0021] 图6是本发明第一实施例气缸座的俯视图。

[0022] 图7是本发明第一实施例气缸座的仰视图。

[0023] 图8是本发明第一实施例分配室底盖不意图。

[0024] 图9是本发明第一实施例摇臂室盖仰视图。

[0025] 图10是本发明第一实施例摇臂室盖俯视图。

[0026] 图11是本发明第一实施例气缸上部剖视图。

[0027] 图12是本发明第二实施例摇臂室盖仰视图。

[0028] 图13是图12的A-A截面的剖视图。

[0029] 图14是第二实施例塞子的示意图。

[0030] 图15是第二实施例盖板的示意图。

[0031] 图16是本发明第三实施例的剖视图。

[0032] 图17是本发明第三实施例润滑系统的示意图。

具体实施方式

[0033] 下面结合具体实施例来对本发明做进一步说明。

[0034] 如图1至11所示为本发明第一实施例中的四冲程发动机及其润滑系统的相关图示，该发动机为竖直放置，其包括曲轴箱1、油盘2、凸轮室3、摇臂室4和空滤器6。油盘2用于储存润滑油，油盘2上方为曲轴箱1，曲轴10设置在曲轴箱I内并与气缸8中的活塞7接合，活塞7在气缸8内的运动使曲轴箱I内产生压力变化。在润滑系统中，所述油盘2与曲轴箱I通过供油通道21连通，供油通道21 —端设有吸油部215，当油盘2内有适量润滑油时，吸油部215在发动机倾斜或倒立时总能保持在润滑油面以下，保证其能从油盘2中吸油。供油通道21另一端部为喷油口 210，喷油口 210在气缸8的侧壁及活塞7下死点下方，也就是说，活塞7的上下运动并不会遮挡住喷油口 210，喷油口 210 —直处于开口状态，从油盘2中吸取的润滑油从喷油口 210喷入曲轴箱I。所述供油通道21包括环形通道211，如图1、5和6所示，环形通道211分别由设置在气缸8和气缸座9上的凹槽拼接而成。气缸8上的环形通道211的凹槽上设有上槽孔214，气缸座9上的环形通道211的凹槽上设有下槽孔213，供油通道21中的油通过下槽孔213进入环形通道211，绕环形通道流动到上槽孔214，润滑油从上槽孔214流入凸轮盖通道216，所述凸轮盖通道216为供油通道21的一部分，凸轮盖通道216设置在凸轮室盖31上(如图3所示)。供油通道21还设有第一单向阀212，第一单向阀212在曲轴箱I内为负压时打开，曲轴箱I内为正压时关闭，本实施例中单向阀是指能够控制通道打开和关闭的控制阀。油盘2上方设有分配室5，分配室5是一个独立腔体，在本实施例中，分配室5设置在气缸座9底部，当然，分配室5可根据发动机结构的变化设置在发动机其他部位。分配室5包括壁51和底盖52 (如图8)，壁51从气缸座9底部向下延伸形成，底盖52固定在分配室5底部，底盖52上设有回油孔520，其大致为圆形，本实施例优选设置两个回油孔520，根据不同发动机的性能和结构要求，回油孔520的数量、大小和形状可做出不同的变化。油气进入分配室5后与分配室5中的部件发生碰撞，例如与壁51和底盖52碰撞，使得部分油气液化，液体润滑油通过回油孔520进入油盘2，剩余的油气通过出气孔531进入第二输油通道53去润滑凸轮室3，因此分配室5能够有效降低进入凸轮室3中的油气浓度。曲轴箱I和分配室5通过第一输油通道15连通，第一输油通道15设有第二单向阀151，本实施例优选第二单向阀为黄片阀，所述簧片阀包括一个可形变的金属片，当曲轴箱内为负压时，第二单向阀151关闭，当曲轴箱内为正压时，第二单向阀151打开。分配室5和凸轮室3通过第二输油通道53连通。凸轮室3位于分配室5上方，气缸8旁边，凸轮室3中设有凸轮机构，控制气门的开闭。气缸8上部设有摇臂室4，凸轮室3和摇臂室4通过第三输油通道34连通。本实施例中，第三输油通道34为挺杆35周围的通道(如图1)，因此有两条第三输油通道。摇臂室4和曲轴箱I通过回油通道41连通(如图4)，回油通道41设有顶部孔411 (如图2)和底部孔410，底部孔410位于回油通道41向摇臂室4内延伸端部，当发动机在使用状态时，摇臂室4内会有润滑油积聚，当发动机在竖直方向使用时，润滑油积聚在摇臂室4底部，当润滑油液面高于底部孔410时，润滑油从底部孔410通过回油通道41吸走，从而不会使摇臂室4内的润滑油过多。顶部孔411位于摇臂室4上部，当发动机在倒立状态下使用时，润滑油积聚在摇臂室4顶部，当润滑油面高于顶部孔411时，此时润滑油从顶部孔411通过回油通道41被吸走。回油通道41在气缸8上设有回油口 412，回油口 412位于活塞下死点下方，即回油口 412 —直处于开口状态，活塞运动路径不会经过回油口 412。回油通道41还设有第三单向阀413，当曲轴箱I内为负压时，第三单向阀413打开，当曲轴箱I内为正压时，第三单向阀413关闭。摇臂室4和空滤器6由通气路46连通，通气路46开口端460在摇臂室4中部，润滑油循环中产生的吹漏气通过开口端460经过通气路46被排至空滤器6上的化油器入口。

[0035] 本实施例的润滑系统中润滑油流动路径如图2所示，活塞7的上下运动使曲轴箱I内压力周期性变化，使发动机各部位产生压差，压差润滑油沿一定的路径流动。曲轴箱I的压力为P1、油盘2的压力为P2、凸轮室3的压力为P3、摇臂室4的压力为P4、分配室5的压力为P5、大气压为PO。当活塞7从下死点向上死点运动时，曲轴箱I内压力降低产生负压，此时各部分气压关系为P5 > P3 > P4 > P2 > PO > P1，第一单向阀212、第三单向阀413和第四单向阀610打开，同时第二单向阀151关闭，此时油盘2中润滑油通过供油通道21进入曲轴箱1，摇臂室4内的润滑油通过回油通道41进入曲轴箱1，空滤器6中润滑油通过返油通道61进入曲轴箱1，进入曲轴箱的润滑油被曲轴组件打成雾状，润滑整个曲轴箱内部件。当活塞从上死点向下死点运动时，曲轴箱I内压力增大产生正压，此时气压关系为Pl > P5> P3 > P4 > P2 > PO，第一单向阀212、第三单向阀413和第四单向阀610关闭，第二单向阀151打开，此时曲轴箱I内的油雾通过进气孔152经过第一输油通道15进入分配室5，分配室5内的压力增大，同时油雾在分配室5内与分配室5内的壁51、底盖52等部件碰撞而有部分油雾成为液体油，液体油通过回油孔520进入油盘；剩余油雾通过出气孔531经过第二输油通道53进入凸轮室3，润滑凸轮室3内的部件；油雾继续从凸轮室3通过第三输油通道34进入摇臂室4，润滑摇臂室4内的部件；摇臂室4内的润滑油通过底部孔411或顶部孔410进入回油通道41，然后回到曲轴箱I ;摇臂室4内的部分油雾和吹漏气经过通气路46进入空滤器6，空滤器6通过油气分离，将润滑油和吹漏气分离。本实施例利用曲轴箱I内的压力变化使各部位产生压力差使润滑油沿着一定的润滑通道发动机内流动，但本发明同样适用于依靠油泵供油的四冲程发动机。

[0036] 如图9-11所示为本实施例发动机摇臂室盖，摇臂室盖400设置在摇臂室4上部，摇臂室盖400上设有油孔，本实施例中油孔为底部孔410、顶部孔411和回油孔405。回油通道底部孔410，优选为两个底部孔。摇臂室盖400的上壁401的四个边角处设有四个顶部孔411，发动机在倒置状态下，无论朝哪个方向倾斜，都能保证至少有一个顶部孔411在润滑油面以下。汽缸盖400中部设有开口端460，摇臂室内的油雾和吹漏气形成的混合气通过开口端460离开摇臂室。如图10和11所示，所述摇臂室盖的外壁402和盖板的下壁501之间设有分离腔408和连接通道403，分离腔和连接通道由摇臂室盖400和盖板500拼接而成。所述连接通道403包括沟槽406，沟槽406由摇臂室盖的外壁402和盖板的下壁501上的凹陷部构成，当然，只有摇臂室盖或盖板其中一个上有凹陷部，也可形成沟槽。所述连接通道403分布在与活塞垂直的平面上。所述连接通道403将底部孔410、顶部孔411、回油孔405以及分离腔408连通，底部孔410和顶部孔411将润滑油从摇臂室4内吸到摇臂室夕卜，润滑油沿外壁402上的沟槽406流入回油孔405，再流入曲轴箱I。由摇臂室盖和盖板构成连接通道输送润滑油，简化了摇臂室上部的油路结构，充分利用了摇臂室盖的空间。外壁402中部设有分离腔408，分离腔408由外壁402上的凹口 404和盖板500构成，其大致成方形。分离腔408内设有过滤材料(图中未示出)，例如金属网，过滤材料将从开口端460进入分离腔408的混合气分离成气体和油液，从而降低混合气中油雾的浓度，减少润滑油的消耗，且能减少排放。分离后的气体通过盖孔462离开分离腔408向空滤器6流动。分离腔408中还设有隔板409，隔板由分离腔内壁凸出形成，隔板409使混合气在分离腔408中的流动路径延长，增强了分离效果。

[0037] 如图12—15是本发明另一种摇臂室盖的实施方式，本实施例中，摇臂室盖400’上设有两个回油孔405’，回油孔405’位于摇臂室盖相对的两侧，每个回油孔405’都和一条回油通道41相连通，因此，本实施例中，回油通道41有两条(图中未示出)，这两条回油通道41分别连通摇臂室和曲轴箱。分离腔408’中设有排油通道420’，所述排油通道有多条，可以分布在摇臂室盖400’或盖板500’上，将积聚在分离腔中的油排出分离腔。所述排油通道紧靠着分离腔内壁419’，由内壁419’和塞子415’构成，排油通道利用了部分内壁419’，节约了分离腔内的空间。塞子415’可以是独立的部件，也可以是与摇臂室盖400’或盖板500’做成一体。塞子415’可以由金属、塑料或其他材料制成，本实施例中塞子415’由塑料制成，方便制造。所述排油通道420’包括排油孔414’和通路418’，排油孔414’中心轴线与通路418’中心轴线互相垂直。所述排油孔414’与回油孔405’连通，从排油孔414’中排出的油经过回油孔405’进入回油通道41，进而回到曲轴箱中参与润滑曲轴箱。优选的，排油孔414’设置在方形分离腔408’顶角附近，使发动机在各种姿态下工作，都有至少一个排油孔在分离腔内的润滑油面下方，排出积聚的润滑油。在不脱离本发明精神下，根据不同的发动机结构，分离腔也可以有不同的形状，分离腔中的排油孔只要设置在使发动机在工作状态至少有一个排油孔被浸没在油面下方。在本实施例中，摇臂室盖400’上设有4条排油通道420’，盖板500’上设有3条排油通道420’，盖板500’上的排油通道使发动机在倒立状态使用时，也能顺利排出分离腔中的油。所述排油孔414’通过摇臂室盖外壁上的沟槽406’与回油孔405’连通。所述排油孔414’是由塞子415’上的缺口 417’和分离腔内壁419’构成。所述塞子415’设置在分离腔中，塞子415’具有塞槽416’，其与内壁419’形成通路418’。分离腔408’中的润滑油通过排油孔414’进入通路418’，然后流入沟槽406’中，再通过回油孔405’进入回油通道41中。类似的，在发动机倒立状态时，润滑油通过盖板500’(如图15所示)上的排油孔414’进入沟槽然后通过回油孔405’进入回油通道41。

[0038] 进一步参照图16和图17，所示为对应于本发明第三实施例的四冲程发动机及其润滑系统示意图。本实施例与第一实施例的结构大都相同或相似，区别主要在于摇臂室46与曲轴箱I之间回油通道的设置，故在此仅对回油通道做相应描述。本实施例中，摇臂室46与曲轴箱I之间设有两个回油通道41’，该两个回油通道41’大体平行的分布在摇臂室46和/或曲轴箱I的两侧，且每个回油通道41’内设置一个第三单向阀413’以使得润滑油只能从摇臂室46流向曲轴箱1，反之则不通。这样，相比于第一实施例中的单个回油通道41，这种回油通道的布置方式使得从摇臂室46到曲轴箱I的回油效率更高，降低了润滑油的损耗。此外，不同于第一实施例的是，本实施例中的空滤器6与曲轴箱I之间无需设置返油通道，故而互不相通。

[0039] 本发明提供的的四冲程发动机润滑系统简化了发动机内的润滑油路，不仅能够使发动机在倾斜或倒置使用时都能正常运行并且保持良好的润滑效果，而且有效减少发动机工作时润滑油的消耗，降低污染物排放。

Claims (8)

1.一种四冲程发动机的润滑系统，所述四冲程发动机包括: 油盘(2)，用于储存润滑油； 曲轴箱⑴； 凸轮室⑶； 摇臂室(4);以及 分配室(5)，其与油盘(2)相连通并用于将油气混合物分离成油雾和液态油； 其特征在于所述润滑系统为:油盘(2)与曲轴箱⑴通过供油通道(21)连通，并在供油通道(21)中设置第一单向阀(211);曲轴箱⑴与分配室(5)通过第一输油通道(15)连通，并在第一输油通道(15)中设置第二单向阀(151);分配室(5)与凸轮室(3)通过第二输油通道(53)连通；凸轮室(3)与摇臂室⑷通过第三输油通道(34)连通；以及摇臂室⑷与曲轴箱⑴通过至少一个回油通道(41)连通，并在回油通道(41)中设置第三单向阀(413)，其中分配室(5)是由壁(51)和底盖(52)构成的腔室，底盖(52)上设有回油孔(520)，润滑油通过回油孔(520)进入油盘(2)，分配室(5)设有第一孔(152)和第二孔(531)，第一输油通道(15)中的油气通过第一孔(152)进入分配室，分配室(5)中的油气通过第二孔(531)进入第二输油通道(21);通过第二输油通道(53)输出油气到凸轮室(3)，并通过第一输油通道(15)将曲轴箱⑴的液态油回流到分配室(5)，再由分配室(5)回流到油盘⑵。
2.如权利要求1所述四冲程发动机的润滑系统，其特征在于:所述四冲程发动机还包括气缸(8)和气缸座(9)，所述供油通道(21)至少部分由气缸(8)和气缸座(9)拼接形成。
3.如权利要求2所述的润滑系统，其特征在于:所述供油通道(21) —端设有喷油口(210)，所述喷油口(210)位于气缸⑶上且在活塞(7)的下死点下方，使喷油口(210)始终是开口状态。
4.如权利要求1所述四冲程发动机的润滑系统，其特征在于:所述至少一个回油通道(41)的数量为两个，且每个回油通道(43)内设置第三单向阀(413)使得润滑油只能从摇臂室⑷流向曲轴箱(I)。
5.如权利要求4所述四冲程发动机的润滑系统，其特征在于:所述回油通道(41)在气缸⑶上设有回油口(412)，回油口(412)位于活塞(7)下死点下方，使回油口(412)始终是开口状态。
6.如权利要求4所述四冲程发动机的润滑系统，其特征在于:所述回油通道(41)设有底部孔(410)和顶部孔(411)，四冲程发动机正立使用时，摇臂室(4)内润滑油通过底部孔(410)进入回油通道，四冲程发动机倒立使用时，摇臂室(4)内润滑油通过顶部孔(411)进入回油通道(41)。
7.如权利要求1所述四冲程发动机的润滑系统，其特征在于:所述四冲程发动机还包括空滤器(6)，摇臂室(4)与空滤器(6)通过通气路(46)连通。
8.如权利要求1-7任一项所述四冲程发动机的润滑系统，其特征在于其还包括油泵，油泵提供润滑油在润滑系统中流动的动力。
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