CN106907238B - 一种能够润滑活塞的对置活塞发动机及其润滑方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种能够润滑活塞的对置活塞发动机及其润滑方法，涉及内燃机领域，该发动机包括气缸套，气缸套的两端分别螺接固定有曲轴箱，曲轴箱内设有机油道，机油道的一端与发动机主油道相连通，另一端与进气侧进油孔或排气侧进油孔相连通，气缸套中心和进气侧进油孔之间布置有能够在气缸套内做往复运动的进气活塞，气缸套中心和排气侧进油孔之间布置有能够在气缸套内做往复运动的排气活塞，进气活塞和排气活塞的裙部外圆周面上设有裙部第一道气环环槽、裙部第二道气环环槽和裙部油环环槽，裙部油环环槽内设有储油腔。本发明能够有效增加水平对置活塞上半面的机油润滑量和活塞下半部分的机油回流效率，提高机油回油量，减小发动机的机油消耗。

Description

一种能够润滑活塞的对置活塞发动机及其润滑方法

技术领域

本发明涉及内燃机技术领域，更具体的涉及一种能够润滑活塞的对置活塞发动机及其润滑方法。

背景技术

对置活塞二冲程发动机的概念早在1890年左右被提出。对置活塞二冲程发动机的对置活塞布置于同一气缸套内，采用“气口-气口”式直流扫气方式，并取消了气缸盖和配气机构，具有功率密度高、传热损失小、平衡性好等优点。在20世纪后期，由于现代排放法规的不断严格，二冲程发动机普遍存在的排放问题阻止了对置活塞二冲程发动机的发展和应用。近年来，随着现代科技和电控技术的发展，为提高内燃机的动力性和排放性，对置活塞二冲程发动机持续受到关注和发展。

对置活塞二冲程发动机是将两个活塞在同一个气缸套中水平对称布置，两个活塞分别驱动各自的曲柄连杆机构完成动力输出。对于传统发动机而言，活塞润滑主要靠曲轴转动时带动机油飞溅到气缸套内壁对活塞、缸套进行润滑。传统发动机起动后，由曲轴旋转被甩出的机油在离心力的作用下，首先被甩出到气缸套内壁的一侧，再反溅到气缸套内壁的另一侧。对于水平对置活塞发动机而言，往往不能采用传统发动机的飞溅润滑方式进行活塞缸套之间的润滑。因此，针对水平对置活塞发动机，在箱体上设计有活塞润滑喷嘴，机油泵输出的机油通过单独油路输送到活塞润滑喷嘴向活塞底部喷油。然而，在实验过程中发现低速时，由于机油泵的泵油压力较低，从活塞润滑喷嘴处喷出的机油扬程极低，对活塞和缸套之间的润滑改善作用极为有限。

同时，基于对置活塞的水平安装和水平运动状态，被活塞裙部油环刮下的机油在重力作用下必然流到活塞油环环槽的下半面，导致活塞油槽和气缸套的下半面机油多，上半面机油少。而由于活塞裙部油环的刮油作用，导致对置活塞头部的油环和气环的润滑较差。当活塞裙部油环环槽的机油聚集较多而不能迅速排出时，所聚集的机油则回流到进气腔和排气腔，进入进气腔的机油会随着进气气流进入燃烧室，造成烧机油；进入排气腔的机油将随着燃烧废气直接排出大气，造成机油耗高，排放恶化等后果。

发明内容

本发明提供一种能够润滑活塞的对置活塞发动机及其润滑方法，能够有效增加水平对置活塞上半面的机油润滑量，且能够增加活塞下半部分的机油回流效率，提高机油回油量，减小对置活塞二冲程发动机的机油消耗。

具体的，本发明提供的能够润滑活塞的对置活塞发动机，包括：

气缸套，气缸套的两端分别螺接固定有曲轴箱，气缸套中心线两侧的缸壁上对称设有进气侧进油孔和排气侧进油孔，气缸套中心线与进气侧进油孔之间的缸壁上设有进气口，气缸套中心线与排气侧进油孔之间的缸壁上设有排气口，气缸套中心线两侧的缸壁上还对称设有进气侧主出油孔和排气侧主出油孔，进气侧主出油孔与进气侧进油孔相对设置，排气侧主出油孔和排气侧进油孔相对设置。

曲轴箱内设有机油道，机油道的一端为机油道进油口，且与发动机主油道相连通，机油道的另一端为机油道出油口，且与进气侧进油孔或排气侧进油孔相连通。

气缸套中心和进气侧进油孔之间布置有能够在气缸套内做往复运动的进气活塞，气缸套中心和排气侧进油孔之间布置有能够在气缸套内做往复运动的排气活塞，进气活塞的顶面和排气活塞的顶面相对。

进气活塞和排气活塞的头部外圆周面上均设有头部第一道气环环槽和头部第二道气环环槽，进气活塞和排气活塞的裙部外圆周面上均依次设有裙部第一道气环环槽、裙部第二道气环环槽和裙部油环环槽，裙部油环环槽内设有储油腔。

优选的，气缸套的的缸体侧壁上还设有散热片。

优选的，进气侧主出油孔两侧的缸壁上对称设有多个进气侧辅助出油孔，排气侧主出油孔两侧的缸壁上对称设有多个排气侧辅助出油孔。

优选的，进气侧进油孔、进气侧主出油孔和多个进气侧辅助出油孔的中心均在同一横截面上，排气侧进油孔、排气侧主出油孔和多个排气侧辅助出油孔的中心均在同一横截面上。

优选的，进气侧主出油孔与进气侧进油孔对称设置在同一圆周的气缸套缸壁上，排气侧主出油孔和排气侧进油孔对称设置在同一圆周的气缸套缸壁上。

优选的，进气侧进油孔、排气侧进油孔、进气侧主出油孔和排气侧主出油孔的截面均为倒梯形。

优选的，储油腔为圆弧形环带结构，且储油腔位于裙部油环环槽的底部。

一种能够润滑活塞的对置活塞发动机的润滑方法，活塞发动机的结构如上述任一所述，具体活塞发动机的润滑方法为：发动机主油道中机油通过机油道进油口进入曲轴箱内的机油道中，机油流至机油道出油口，并自动滴落到进气侧进油孔或排气侧进油孔内，从而使机油进入气缸套内部，对进气活塞或排气活塞进行机油润滑，进气活塞或排气活塞的裙部油环环槽内均设有储油腔，能够有效储存足够量机油，对进气活塞或排气活塞进行有效振荡润滑，聚集在气缸套内部的机油，通过进气侧主出油孔和排气侧主出油孔排出并通入曲轴箱内，形成整个机油回路的闭合循环。

本发明具有以下有益效果：

(1)本发明曲轴箱内部设计有机油道，机油道一端与发动机主油道相连通，另一端与气缸套的进油孔相连通，使得主油道内的机油可以通过机油道流到出油口处，并自动滴落到气缸套的进油孔内，从而使得机油进入气缸套的内壁，对活塞裙部的油环进行有效润滑，而且可以保证活塞上半面的机油润滑量，同时消除低速、低温时活塞和缸套之间的干摩擦。

(2)气缸套还设计有与曲轴箱连通的出油孔，出油孔能够将活塞裙部油环所刮的机油及时排出，避免气缸套下半面机油堆积过多而窜入进排气口。

(3)油环环槽内设有储油腔结构，一方面可以连通进油孔和出油孔，另一方面能够有效存储足够的机油保证活塞润滑，储油腔位于油环环槽底部，在活塞往复运动的过程中，储油腔内部的机油能够进行震荡润滑。

(4)本发明在提高活塞润滑性的同时，及时将活塞底部聚集的机油排出，大量减少机油进入燃烧室，减少了机油消耗，并且减少废气的排放，节能环保。

附图说明

为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明提供的能够润滑活塞的对置活塞发动机气缸套和活塞装配示意图；

图2是本发明提供的能够润滑活塞的对置活塞发动机气缸套结构示意图；

图3是本发明提供的能够润滑活塞的对置活塞发动机曲轴箱端面示意图；

图4是本发明提供的能够润滑活塞的对置活塞发动机活塞示意图；

图5是本发明提供的能够润滑活塞的对置活塞发动机储油腔放大示意图。

附图标记说明：

1-气缸套，2-进气侧进油孔，3-进气活塞，4-进气口，5-散热片，6-排气口，7-排气活塞，8-排气侧进油孔，9-排气侧主出油孔，10-进气侧主出油孔，11-进气侧辅助出油孔，12-排气侧辅助出油孔，13-曲轴箱，14-机油道出油口，15-机油道，16-机油道进油口，17-固定螺栓孔，18-裙部油环环槽，19-裙部第二道气环环槽，20-裙部第一道气环环槽，21-头部第二道气环环槽，22-头部第一道气环环槽，23-储油腔。

具体实施方式

下面将结合本发明的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

如图1和图2所示，示例性的示出了本发明提供的能够润滑活塞的对置活塞发动机，包括：气缸套1，气缸套1的两端分别螺接固定有曲轴箱13，气缸套1中心线两侧的缸壁上对称设有进气侧进油孔2和排气侧进油孔8，气缸套1中心线与进气侧进油孔2之间的缸壁上设有进气口4，气缸套1中心线与排气侧进油孔8之间的缸壁上设有排气口6，气缸套1中心线两侧的缸壁上还对称设有进气侧主出油孔10和排气侧主出油孔9，进气侧主出油孔10与进气侧进油孔2对称设置，排气侧主出油孔9和排气侧进油孔8对称设置，进气侧主出油孔10两侧的缸壁上对称设有多个进气侧辅助出油孔11，排气侧主出油孔9两侧的缸壁上对称设有多个排气侧辅助出油孔12，进气侧进油孔2、进气侧主出油孔10和多个进气侧辅助出油孔11的中心均在同一横截面上，排气侧进油孔8、排气侧主出油孔9和多个排气侧辅助出油孔12的中心均在同一横截面上，气缸套1的缸体侧壁上还设有散热片5。

气缸套1中心和进气侧进油孔2之间布置有能够在气缸套1内做往复运动的进气活塞3，气缸套1中心和排气侧进油孔8之间布置有能够在气缸套1内做往复运动的排气活塞7，进气活塞3的顶面和排气活塞7的顶面相对，进气活塞3和排气活塞7在气缸套1中相对运动，能够控制进气口4和排气口6的启闭，实现对置活塞发动机缸内的充量更换和流动组织。

如图3对置活塞发动机曲轴箱端面结构所示，曲轴箱上13设有四个固定螺栓孔17，便于与气缸套1装配连接，曲轴箱13内设有机油道15，机油道15的一端为机油道进油口16，且与发动机主油道相连通，机油道15的另一端为机油道出油口14，且与进气侧进油孔2或排气侧进油孔8相连通，发动机主机油道中机油通过机油道进油口16进入机油道15中，并从机油道出油口14中流出后自动滴落到气缸套1的进气侧进油孔2或排气侧进油孔8内，从而使机油进入气缸套1的内壁，实现对进气活塞3或排气活塞7的有效润滑，从而保证进气活塞3或排气活塞7上半面的机油润滑量，同时消除低速、低温时活塞与气缸套1内壁之间的干摩擦；气缸套1的进气侧主出油孔10和排气侧主出油孔9均与曲轴箱13相连通，进气侧主出油孔10和排气侧主出油孔9能够将活塞裙部油环环槽所刮并聚集在气缸套1下半部的机油及时迅速排出，避免气缸套下半面机油堆积过多而窜入进气口或排气口，进气侧主出油孔10两侧的缸壁上对称设有多个进气侧辅助出油孔11，以及排气侧主出油孔9两侧的缸壁上对称设有多个排气侧辅助出油孔12，能够加速聚集机油的排出；曲轴箱13的机油道15连通进气侧进油孔2或排气侧进油孔8，并结合进气侧主出油孔10和排气侧主出油孔9形成了机油循环系统，能够对气缸套1内的活塞进行有效润滑，并且避免了气缸套下半部机油堆积过多而窜入进气口或排气口。

图4结合图5所示，进气活塞3和排气活塞7的头部外圆周面上均设有头部第一道气环环槽22和头部第二道气环环槽21，进气活塞3和排气活塞7的裙部外圆周面上均依次间隔设有裙部第一道气环环槽20、裙部第二道气环环槽19和裙部油环环槽18，裙部油环环槽18内设有储油腔23，储油腔23为圆弧形环带结构，且储油腔23位于裙部油环环槽18的底部，储油腔23可连通进油孔和出油孔，能够有效存储足够的机油保证活塞润滑，并且在活塞往复运动的过程中，储油腔23内部的机油还可进行震荡润滑。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (8)

1.一种能够润滑活塞的对置活塞发动机，其特征在于，包括：

气缸套(1)，所述气缸套(1)的两端分别螺接固定有曲轴箱(13)，所述气缸套(1)中心线两侧的缸壁上对称设有进气侧进油孔(2)和排气侧进油孔(8)，所述气缸套(1)中心线与所述进气侧进油孔(2)之间的缸壁上设有进气口(4)，所述气缸套(1)中心线与所述排气侧进油孔(8)之间的缸壁上设有排气口(6)，所述气缸套(1)中心线两侧的缸壁上还对称设有进气侧主出油孔(10)和排气侧主出油孔(9)，所述进气侧主出油孔(10)与所述进气侧进油孔(2)相对设置，所述排气侧主出油孔(9)和所述排气侧进油孔(8)相对设置；

所述曲轴箱(13)内设有机油道(15)，所述机油道(15)的一端为机油道进油口(16)，且与发动机主油道相连通，所述机油道(15)的另一端为机油道出油口(14)，且与所述进气侧进油孔(2)或所述排气侧进油孔(8)相连通；

所述进气侧进油孔(2)、所述机油道出油口(14)的中心均在同一横截面上，所述进气侧进油孔(2)位于所述机油道出油口(14)的正下方，使机油从所述机油道出油口(14)流出并自动滴落到所述进气侧进油孔(2)内；

所述气缸套(1)中心和所述进气侧进油孔(2)之间布置有能够在所述气缸套(1)内做往复运动的进气活塞(3)，所述气缸套(1)中心和所述排气侧进油孔(8)之间布置有能够在所述气缸套(1)内做往复运动的排气活塞(7)，所述进气活塞(3)的顶面和所述排气活塞(7)的顶面相对；

所述进气活塞(3)和所述排气活塞(7)的头部外圆周面上均设有头部第一道气环环槽(22)和头部第二道气环环槽(21)，所述进气活塞(3)和所述排气活塞(7)的裙部外圆周面上均依次设有裙部第一道气环环槽(20)、裙部第二道气环环槽(19)和裙部油环环槽(18)，所述裙部油环环槽(18)内设有储油腔(23)。

2.根据权利要求1所述的一种能够润滑活塞的对置活塞发动机，其特征在于，所述气缸套(1)的缸体侧壁上还设有散热片(5)。

3.根据权利要求1所述的一种能够润滑活塞的对置活塞发动机，其特征在于，所述进气侧主出油孔(10)两侧的缸壁上对称设有多个进气侧辅助出油孔(11)，所述排气侧主出油孔(9)两侧的缸壁上对称设有多个排气侧辅助出油孔(12)。

4.根据权利要求3所述的一种能够润滑活塞的对置活塞发动机，其特征在于，所述进气侧进油孔(2)、所述进气侧主出油孔(10)和多个所述进气侧辅助出油孔(11)的中心均在同一横截面上，所述排气侧进油孔(8)、所述排气侧主出油孔(9)和多个所述排气侧辅助出油孔(12)的中心均在同一横截面上。

5.根据权利要求1所述的一种能够润滑活塞的对置活塞发动机，其特征在于，所述进气侧主出油孔(10)与所述进气侧进油孔(2)对称设置在同一圆周的所述气缸套(1)缸壁上，所述排气侧主出油孔(9)和所述排气侧进油孔(8)对称设置在同一圆周的所述气缸套(1)缸壁上。

6.根据权利要求1所述的一种能够润滑活塞的对置活塞发动机，其特征在于，所述进气侧进油孔(2)、所述排气侧进油孔(8)、所述进气侧主出油孔(10)和所述排气侧主出油孔(9)的截面均为倒梯形。

7.根据权利要求1所述的一种能够润滑活塞的对置活塞发动机，其特征在于，所述储油腔(23)为圆弧形环带结构，且所述储油腔(23)位于所述裙部油环环槽(18)的底部。

8.一种能够润滑活塞的对置活塞发动机的润滑方法，其特征在于，活塞发动机的结构如任一权利要求1-7所述，具体活塞发动机的润滑方法为：发动机主油道中机油通过机油道进油口(16)进入曲轴箱(13)内的机油道(15)中，机油流至机油道出油口(14)，并自动滴落到进气侧进油孔(2)或排气侧进油孔(8)内，从而使机油进入气缸套(1)内部，对进气活塞(3)或排气活塞(7)进行机油润滑，进气活塞(3)或排气活塞(7)的裙部油环环槽(18)内均设有储油腔(23)，能够有效储存足够量机油，对进气活塞(3)或排气活塞(7)进行有效振荡润滑，聚集在气缸套(1)内部的机油，通过进气侧主出油孔(10)和排气侧主出油孔(9)排出并通入曲轴箱(13)内，形成整个机油回路的闭合循环。