CN103993927A - 一种发动机脉冲油气润滑系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种发动机脉冲油气润滑系统及方法，该润滑系统包括曲轴箱及外侧设置的润滑油箱，所述润滑油箱与曲轴箱由箱壁隔开，在箱壁上设置一个以上的吹吸孔，润滑油箱与曲轴箱由吹吸孔相通，所述吹吸孔的位置设置在，润滑油箱内的油量低于最高设定油量时，发动机任意翻转，润滑油均不会从润滑油箱直接流进曲轴箱，其利用活塞上下运动产生的脉冲气流，将产生的润滑油小油粒顺序吹至各需要润滑的零件，并将极少量发挥过作用的润滑油送出机外。

Description

一种发动机脉冲油气润滑系统及方法

技术领域

本发明涉及发动机润滑系统及方法，尤其涉及一种主要用于打草机、油锯、旋耕机的四冲程发动机润滑系统及方法。

背景技术

目前，国内外相关四冲程发动机润滑系统的专利已有多项，除了那些四冲程发动机原理所必有的零部件结构外，我们所见到的资料表明，专利主要内容均为润滑系统的创意，旨在保证翻转使用中通气管不喷油且充分润滑，为之设计了诸如单向阀、转阀、搅油针、供油通道、回油通道、供油管、回油管，空心曲轴等等，并且无一例外沿用了“供油、回油循环润滑系统”的理论思路。在对多款国、内外机型的测试中发现，即使如上复杂的设计，运转中任意翻转，润滑油也还会从通气管大量喷出，至，不能正常运转，这是最大的缺陷；第二点，所有机型的通气管均接入空滤器，即使正常工位，运行一段时间，空滤器过滤棉也全被排出的润滑油浸湿甚至流出壳体，说明“供油、回油循环润滑系统”的回油理论及机构不可靠，造成其润滑油消耗率大多在5—6g/kw.h，虽然低于规定标准，但，较高。

四冲程发动机的润滑系统，如何满足任意翻转正常使用，降低润滑油消耗率，排除通气管接入空滤器浸湿过滤棉的瑕疵，为此找到一种性能可靠，结构简单，降低成本的技术方案，仍是本领域需要探讨解决的一个问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题就是提供了一种发动机脉冲油气润滑系统及方法，满足任意翻转正常使用，降低润滑油消耗率，排除通气管接入空滤器浸湿过滤棉的瑕疵，其满足性能可靠，结构简单，降低成本的要求。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种发动机脉冲油气润滑系统，包括曲轴箱及外侧设置的润滑油箱，所述润滑油箱与曲轴箱由箱壁隔开，在箱壁上设置一个以上的吹吸孔，润滑油箱与曲轴箱由吹吸孔相通，所述吹吸孔的位置设置在，润滑油箱内的油量低于最高设定油量时，发动机任意翻转，润滑油均不会从润滑油箱直接流进曲轴箱。

优选的，所述吹吸孔位于润滑油箱与曲轴箱箱壁轴向尺寸的二分之一至八分之一范围。

优选的，所述吹吸孔的形状为方形、菱形、圆形或者三角形。

优选的，所述吹吸孔的面积之和与汽缸截面积之比小于1。

优选的，润滑油箱内所加润滑油量，满足发动机任意翻转时，油面都低于任何一个吹吸孔，其距离为0—50mm。

另外，利用上述发动机脉冲油气润滑系统进行润滑的方法为：活塞上下运动使曲轴箱内产生的脉冲气流通过吹吸孔去吹、吸润滑油箱中的润滑油，使润滑油荡起，少量油滴从吹吸孔处溅入曲轴箱，被高速旋转的曲柄带起甩击，使之成小油粒，这些小油粒被下压的气流从曲轴箱通过曲轴轴承依次吹向凸轮室—顶杆孔道—气门摇臂室—缸头盖—油气分离室—通气管，在这个过程中，小油粒形成油膜对经过的零件进行润滑与冷却，同时，润滑了曲轴连杆及汽缸壁与活塞。

优选的，所述活塞上下运动使曲轴箱内产生的脉冲气流以0.01—0.002秒的频率吹、吸，小油粒先会附着在较近处的腔室壁及零件上形成油膜，再随着每次下压气流将其依次逐渐吹向各个需要润滑与冷却的零部件，所述油膜的行进速度为2—5mm/s。

优选的，通过试验确定润滑油箱与曲轴箱相邻箱壁上的吹吸孔的位置、形状与大小,控制脉冲气流压力及油粒产生量。

本发明的技术方案中，在润滑油箱与曲轴箱相邻的箱壁上，设置一个或一个以上的吹吸孔，利用活塞上下运动产生的脉冲气流，将产生的润滑油小油粒顺序吹至各需要润滑的零件，并将极少量发挥过作用的润滑油送出机外，实现了与“供油、回油循环润滑系统”的传统理论思路不同的脉冲油气润滑方法。

采用本发明脉冲油气润滑系统及方法的四冲程发动机，可任意翻转使用，通气管不会直接喷出润滑油；长时连续运行，缸头通气管排出废气的温度近似环境温度，即验证了各部件润滑充分，无发热；将通气管排出的气体进行油气分离，收集到的极少量润滑油呈乳液状，说明没有新鲜润滑油排出；经测定，润滑油消耗率≤2.8g/kw.h，远低于6.8g/kw.h的国家标准。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步描述：

图1为发动机的结构示意图一；

图2为发动机的结构示意图二；

图3为发动机的结构示意图三；

图4为发动机处于水平状态的结构示意图；

图5为发动机处于左右侧翻状态的结构示意图；

图6为发动机处于倒翻状态的结构示意图；

图7为发动机处于前侧翻状态的结构示意图；

图8为发动机处于后侧翻状态的结构示意图。

具体实施方式

如图1至图3所示，一种发动机脉冲油气润滑系统，包括曲轴箱2以及在曲轴箱外侧设置的润滑油箱1，所述润滑油箱1在与曲轴箱2相邻的箱壁上设置一个以上的吹吸孔10与曲轴箱2内腔连通，其利用活塞上下运动产生的脉冲气流，吹、吸润滑油箱1中的润滑油，将产生的润滑油小油粒顺序吹至各需要润滑的零件。

其中，吹吸孔10的位置设置以及与润滑油箱1内的油量设置使发动机任意翻转时润滑油均不会从润滑油箱流进曲轴箱。具体的，在本实施例中，所述润滑油箱呈U形包围曲轴箱的底面及宽度两侧面。所述吹吸孔设置有三个，分别位于润滑油箱底部中心以及宽度两侧壁中心位置，而润滑油箱内的油量，在发动机处于水平状态时，所述润滑油箱底部中心的吹吸孔位于润滑油液面上方50mm高度以内。如图4至图8所示，无论发动机如何翻转，由于吹吸孔位置设置的合理性，以及润滑油箱内油量合适，润滑油均不会从润滑油箱直接流进曲轴箱。所述吹吸孔的口部面积之和与汽缸截面积之比小于1。

活塞上下运动使曲轴箱2内产生的脉冲气流通过吹吸孔10去吹、吸润滑油箱1中的润滑油，使润滑油荡起，少量油滴从吹吸孔处溅入曲轴箱2，被高速旋转的曲柄带起甩击，使之成小油粒，这些小油粒被下压的气流从曲轴箱通过曲轴轴承3依次吹向凸轮室4—顶杆孔道5—气门摇臂室6—缸头盖7—油气分离室8—通气管9，在这个过程中，小油粒对经过的零件进行润滑与冷却。同时，润滑了曲轴连杆及汽缸壁与活塞。

在本发明中，吹吸孔的设置及利用活塞上下运动使曲轴箱内产生的脉冲吹吸润滑油进行润滑是核心；其余参与润滑的零件，曲轴轴承、凸轮室、顶杆孔道、气门摇臂室、缸头盖、油气分离室及通气管均为所有四冲程发动机不可或缺的机构部件，本发明是利用其本身的位置设置及既有结构使其被润滑或参与润滑。

由于活塞上下运动产生的脉冲气流以0.01—0.002秒的高频率吹、吸，小油粒不会一次走的很远，先会附着在较近处的腔室壁及零件上，小油粒不会一次走的很远，先会附着在较近处的腔室壁及零件上形成油膜，再随着每次下压气流将其依次逐渐吹向各个需要润滑与冷却的零部件。通过采用透明管监测，所述油膜呈很慢的速度行进。

在下压气流吹着润滑油膜向前走的过程中，由于活塞上下运动产生的脉冲气流高频率吹、吸变化，加之截面很小的通气管比摩阻很大，使机器内的正压绝对值总是大于负压绝对值，所以，润滑油膜虽然走一下停一下，但总趋势是向着出口慢慢爬去。通过采用透明管监控检测，油膜的行进速度为2—5mm/s。

在油膜润滑零件的过程中，发挥过作用的润滑油的粘度会下降，低于未发挥过作用的润滑油的粘度，前者被气流吹着行进的速度就会快于后者，最终从通气管排入空气中的气体中仅有极少量发挥过作用呈乳液状的润滑油。

本发明脉冲油气润滑方法，润滑油为单向行进润滑，发挥过作用的润滑油不再返回润滑油箱，有利于保持未发挥过作用的润滑油的品质纯净和润滑性能。

通过试验控制润滑油箱与曲轴箱相邻箱壁上的吹吸孔的位置与大小，可以控制脉冲气流压力及油粒产生量，也就控制了通气管排出气体的压力和乳液状润滑油的排出速度，从而保证在润滑充分的前提下，未完全发挥过作用的润滑油不会被排出机外，达到了降低润滑油消耗，减少污染的目的。

本发明提出了一种新的四冲程发动机脉冲油气润滑方法，其不同于在此之前所有的四冲程发动机“供油、回油循环润滑系统”技术理论及部件结构设计。以简单至极的方法，解决了此技术领域存在的难题。其不需要之前设计中的单向阀、转阀、搅油针、供油通道、回油通道、回油管、空心曲轴等等为润滑而设置的零部件，只在润滑油箱与曲轴箱相隔的箱壁上，设置一个或一个以上的吹吸孔，利用活塞上下运动产生的脉冲气流，将产生的润滑油油膜顺序吹至各需要润滑的零件，并将极少量发挥过作用的润滑油送出机外，实现了与“供油、回油循环润滑系统”的传统理论思路不同的脉冲油气润滑方法。

Claims (8)

1.一种发动机脉冲油气润滑系统，包括曲轴箱(2)及外侧设置的润滑油箱(1)，其特征在于：所述润滑油箱(1)与曲轴箱(2)由箱壁隔开，在箱壁上设置一个以上的吹吸孔(10)，润滑油箱(1)与曲轴箱(2)由吹吸孔(10)相通，所述吹吸孔(10)的位置设置在，润滑油箱内的油量低于最高设定油量时，发动机任意翻转，润滑油均不会从润滑油箱(1)直接流进曲轴箱(2)。

2.根据权利要求1所述的发动机脉冲油气润滑系统，其特征在于：所述吹吸孔(10)位于润滑油箱(1)与曲轴箱(2)箱壁轴向尺寸的二分之一至八分之一范围。

3.根据权利要求2所述的发动机脉冲油气润滑系统，其特征在于：所述吹吸孔(10)的形状为方形、菱形、圆形或者三角形。

4.根据权利要求3所述的发动机脉冲油气润滑系统，其特征在于：所述吹吸孔(10)的面积之和与汽缸截面积之比小于1。

5.根据权利要求1所述的发动机脉冲油气润滑系统，其特征在于：润滑油箱(1)内所加润滑油量，满足发动机任意翻转时，油面都低于任何一个吹吸孔(10)，其距离为0—50mm。

6.一种发动机脉冲油气润滑方法，其特征在于：活塞上下运动使曲轴箱(2)内产生的脉冲气流通过吹吸孔(10)去吹、吸润滑油箱(1)中的润滑油，使润滑油荡起，少量油滴从吹吸孔(10)处溅入曲轴箱，被高速旋转的曲柄带起甩击，使之成小油粒，这些小油粒被下压的气流从曲轴箱通过曲轴轴承(3)依次吹向凸轮室(4)—顶杆孔道(5)—气门摇臂室(6)—缸头盖(7)—油气分离室(8)—通气管(9)，在这个过程中，小油粒形成油膜对经过的零件进行润滑与冷却，同时，润滑了曲轴连杆及汽缸壁与活塞。

7.根据权利要求6所述的发动机脉冲油气润滑方法，其特征在于：所述活塞上下运动使曲轴箱内产生的脉冲气流以0.01—0.002秒的频率吹、吸，小油粒先会附着在较近处的腔室壁及零件上形成油膜，再随着每次下压气流将其依次逐渐吹向各个需要润滑与冷却的零部件，所述油膜的行进速度为2—5mm/s。

8.根据权利要求7所述的发动机脉冲油气润滑方法，其特征在于：通过试验确定润滑油箱(1)与曲轴箱(2)相邻箱壁上的吹吸孔(10)的位置、形状与大小,控制脉冲气流压力及油粒产生量。