CN108397255B - 航空用水平对置活塞式发动机的润滑系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种航空用水平对置活塞式发动机的润滑系统，包括机油泵、机油滤清器、缸体主油道、设置于缸体中且与所述缸体主油道连通的左缸体油路和右缸体油路、设置于左缸盖中且与左缸体油路连通的左缸盖油路和设置于右缸盖中且与右缸体油路连通的右缸盖油路。本发明的航空用水平对置活塞式发动机的润滑系统，左、右缸盖油路为并联结构；整个润滑油路呈规则分布，衔接充分，形成简洁顺畅的润滑油路，为发动机内运动件的润滑提供了可靠的保证，提高了润滑油路布置的合理性，确保滑油系统的油压分布均匀。

Description

航空用水平对置活塞式发动机的润滑系统

技术领域

本发明属于航空发动机润滑系统技术领域，具体地说，本发明涉及一种航空用水平对置活塞式发动机的润滑系统。

背景技术

目前，小型航空活塞发动机，尤其是四冲程活塞发动机，国内正向设计开发能力比较薄弱，大多为航空模型改制的发动机，发动机空间尺寸、功重比、经济性等指标上优势不明显，且润滑系统尤其是发动机润滑油路设计不系统，造成发动机可靠性差，机油消耗量大、功重比低、空间尺寸大等等问题，无法适应小型无人机及其动力装置的快速发展。

如公开号为CN205206906U的专利文献中公开了一种通气回油装置及航空发动机，其技术方案的主要内容是，在现有发动机基础上，改装发动机通气回油装置，改善发动机润滑油消耗量过大的问题。该方案未实质改善发动机本体润滑油路的布置，仅仅被动的在发动机外围改制管路，改善油气分离效果，该方案，存在一致性差，可靠性不稳定等问题。

另外，公开号为CN107145104A的专利文献公开了一款航空用柴油发动机，专利中第0110段落，描述了该发动机的润滑系统原理，但对润滑油路布置，尤其是发动机内部用油部件的润滑方案等，无详细说明。从对润滑油的流向分布上看，和传统的道路用活塞发动机比，区别不大，未针对航空用活塞发动机的需求做针对性开发，可能存在发动机润滑油路流量存在分布不均匀等问题，部分用油部件的响应性存在滞后的问题。

综述现有的小型航空类活塞发动机设计来看，整个发动机润滑油路存在如下问题：

1、发动机油路更多是基于发动机进行改制，造成外围润滑油路过大，密封存在隐患，可靠性差等问题；

2、主要用油零部件，如增压器、链条涨紧器、曲轴轴颈等，润滑效果不良，影响了发动机的使用寿命；

3、发动机润滑油路系统性差，油路布置不合理，局部压力损失大，造成了发动机空间尺寸过大，制约了发动机的功重比的指标。

由于小型航空活塞发动机追求极致功重比和高可靠性，故对发动机的重量，可靠性及布置方向提出了更高的要求，合理得润滑油路布置，就显得非常重要。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提供一种航空用水平对置活塞式发动机的润滑系统，目的是提高润滑油路布置的合理性，确保滑油系统的油压分布均匀。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：航空用水平对置活塞式发动机的润滑系统，包括机油泵、机油滤清器、缸体主油道、设置于缸体中且与所述缸体主油道连通的左缸体油路和右缸体油路、设置于左缸盖中且与左缸体油路连通的左缸盖油路和设置于右缸盖中且与右缸体油路连通的右缸盖油路。

所述左缸体油路包括与所述缸体主油道连通的左缸体横油道、与左缸体横油道连通的左缸体斜油道和与左缸体斜油道连通且用于将润滑油引导至曲轴的第一主轴承孔，左缸体横油道与所述左缸盖油路连通。

所述缸体主油道和所述左缸体横油道的长度方向相垂直，所述左缸体斜油道的长度方向和左缸体横油道的长度方向之间具有夹角且该夹角为锐角。

所述右缸体油路包括与所述缸体主油道连通的右缸体横油道、与缸体主油道连通的右缸体斜油道和与右缸体斜油道连通且用于将润滑油引导至曲轴的第二主轴承孔，右缸体横油道与所述右缸盖油路连通。

所述右缸体横油道和所述缸体主油道的长度方向相垂直，所述右缸体斜油道的长度方向与缸体主油道的长度方向之间具有夹角且该夹角为锐角。

所述左缸盖油路包括左缸盖纵向油道、与左缸盖纵向油道连通的左缸盖横向油道、与左缸盖横向油道连通且用于将润滑油引导凸轮轴的左缸盖斜油道和与左缸盖横向油道连通且用于将润滑油引导至液压挺杯的左缸盖主油道。

所述左缸盖主油道的长度方向与所述缸体主油道的长度方向相平行，左缸盖主油道的长度方向与所述左缸盖横向油道的长度方向相垂直，所述左缸盖纵向油道的长度方向与左缸盖横向油道的长度方向之间具有夹角且该夹角为钝角。

所述右缸盖油路包括右缸盖纵向油道、与右缸盖纵向油道连通的右缸盖横向油道、与右缸盖横向油道连通且用于将润滑油引导至液压挺杯的右缸盖主油道和与右缸盖横向油道连通且用于将润滑油引导至凸轮轴的右缸盖斜油道。

所述右缸体横油道通过增压器进油管与涡轮增压器连接。

所述的航空用水平对置活塞式发动机的润滑系统还包括与所述机油泵连接的机油收集器，机油收集器位于油底壳中。

本发明的航空用水平对置活塞式发动机的润滑系统，具有以下的优点：

1、左右缸体水平对置分布，左右缸盖水平对置分布，左右缸体和左右缸盖均设置有油路，油底壳直接集成在缸体上，结构更紧凑；

2、机油泵后的高压油，进入缸体主油道之前，首先流向机油滤清器，可保证温度更适宜、更洁净的润滑油进入发动机内部，起到良好的润滑性能；

3、过滤后的高压润滑油，首先进入缸体主油道，可优先保证缸体主轴承和连杆轴承的可靠性；

4、左、右缸盖油路通过左、右缸体横向油道供油，双方为并联结构；

5、整个润滑油路呈规则分布，衔接充分，形成一简洁顺畅的润滑油路，为发动机内运动件的润滑提供了可靠的保证；提高了润滑油路布置的合理性，确保滑油系统的油压分布均匀；

6、发动机润滑油路充分考虑到小型航空动力的特点，未单独设计机油冷却装置，即可保证发动机的润滑油温度在合适的范围之内，又可提高发动机的功重比指标。

附图说明

本说明书包括以下附图，所示内容分别是：

图1为本发明航空用水平对置活塞式发动机的润滑系统的结构示意图一；

图2为本发明航空用水平对置活塞式发动机的润滑系统的结构示意图二；

图3为缸体总成润滑油路走向示意图；

图4为右缸盖总成润滑油路走向示意图；

图5为左缸盖总成润滑油路走向示意图；

图中标记为：1、机油收集器；2、机油泵进油道；3、机油泵；4、机油泵出油道；5、机油滤清器；6、机油滤清器出油道；7、缸体主油道；8、右缸体横油道；9、左缸体横油道；10、左缸体斜油道；11、第一主轴承孔；12、曲轴第一档斜油道；13、第一连杆轴承；14、右缸体斜油道；15、第二主轴承孔；16、曲轴第二档斜油道；17、第二连杆轴承；18、增压器进油管；19、涡轮增压器；20、右缸盖纵向油道；21、右缸盖横向油道；22、右缸盖主油道；23、液压挺杯；24、右缸盖斜油道；25、右缸盖凸轮轴轴承；26、链条涨紧器；27、左缸盖纵向油道；28、左缸盖横向油道；29、左缸盖主油道；30、左缸盖斜油道；31、左缸盖凸轮轴轴承；32、密封丝堵。

具体实施方式

下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，目的是帮助本领域的技术人员对本发明的构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解，并有助于其实施。

如图1至图5所示，本发明提供了一种航空用水平对置活塞式发动机的润滑系统，包括机油收集器1、机油泵3、机油滤清器5、缸体主油道7、设置于缸体中且与缸体主油道7连通的左缸体油路和右缸体油路、设置于左缸盖中且与左缸体油路连通的左缸盖油路和设置于右缸盖中且与右缸体油路连通的右缸盖油路。

具体地说，如图1至图5所示，左缸盖油路和右缸盖油路为并联方式布置，航空用水平对置活塞式发动机的左缸盖和右缸盖为相对布置，缸体位于左缸盖和右缸盖之间，左缸盖和右缸盖与缸体固定连接。左缸盖油路由左缸体油路供油，右缸盖油路由右缸体油路供油，缸体主油道7为左缸体油路和右缸体油路供油，润滑系统的整个润滑油路呈规则分布，衔接充分，形成简洁顺畅的润滑油路，为发动机内运动件的润滑提供了可靠的保证。而将左缸盖油路和右缸盖油路设置成并联的，可以使得润滑油路的压力损失小，确保滑油系统的油压分布均匀，也提高了润滑油路布置的合理性，易加工。

如图1至图3所示，机油收集器1与机油泵3连接，机油收集器1位于油底壳中，机油收集器1的作用是从油底壳内吸取润滑油，机油收集器1并用于对进入机油泵3内的润滑油进行初级过滤，避免润滑油内过大的杂质对发动机进行损坏；另外，机油收集器1内置在油底壳内，可避免外围管路的磕碰。作为优选的，机油收集器1设置在油底壳的中间位置处，可满足发动机不同倾斜方向下的正常吸油。

如图1至图3所示，机油泵3位于发动机的前端，机油泵3为转子式结构，机油泵3的泄油方式为柱塞式外泄方式。机油泵3的吸油腔与机油泵进油道2相连，机油泵3的出油腔与机油泵出油道4相连接。机油泵进油道2和机油泵出油道4均集成在缸体上，通过预铸造的方式实现。机油收集器1通过机油泵进油道2与机油泵3连接，机油泵出油道4用于将润滑油引导至机油滤清器5。机油泵3的作用是吸收润滑油和为润滑油加压，机油泵3的前端为内有油路与机油收集器1和机油泵出油道4连接。经机油泵3加压后的润滑油，经机油泵出油道进入机油滤清器5进行过滤。机油滤清器5为内嵌式网状滤清器，中间带旁通阀结构。润滑油从机油滤清器5四周进入，通过滤网一定规格的孔眼，进行过滤。过滤后的润滑油，经滤清器中间孔进入缸体主油道7。

如图1至图3所示，机油滤清器5与缸体集成在一起，直接与机油泵出油道4相连。润滑油从机油滤清器5四周进，从机油滤清器5中间出，机油滤清器5中间直接通缸体主油道7，保证过滤后的洁净润滑油进入发动机主油道。机油滤清器5采内嵌式滤网方式，可缩小发动机的空间尺寸，同时可与缸体集成在一起，布置更加紧凑。

本发明的航空用水平对置活塞式发动机的润滑系统未设置机油冷却器装置，发动机机油温度通过高空中的风速和发动机的冷却液带走热量。该设计方案的目的是，在满足润滑油在合理的温度范围前提下，不增加机油冷却器，可降低发动机重量，从而使发动机的功重比更高。

如图1至图3所示，左缸体油路包括与缸体主油道7连通的左缸体横油道9、与左缸体横油道9连通的左缸体斜油道10和与左缸体斜油道10连通且用于将润滑油引导至曲轴的第一主轴承孔11，左缸体横油道9与左缸盖油路连通。缸体主油道7为在缸体内部笔直设置的直油道，缸体主油道7的长度方向与曲轴的轴线相平行。左缸体横油道9为在缸体内部笔直设置的直油道，缸体主油道7的长度方向和左缸体横油道9的长度方向相垂直，左缸体横油道9的长度方向并与曲轴的轴线在空间上相垂直，左缸体横油道9的一端与缸体主油道7连接，左缸体横油道9的另一端与左缸盖油路连接，左缸体斜油道10是在左缸体横油道9的两端之间的位置处与左缸体横油道9连接，左缸体横油道9用于将润滑油引导至左缸盖油路和曲轴。

如图1至图3所示，左缸体横油道9与缸体主油道7垂直连接，两者衔接部位通过密封圈进行密封。左缸体横油道9直接从缸体主油道7引出润滑油，润滑油通过左缸体横油道9输送润滑油到左缸盖总成，形成的润滑油路简洁顺畅，为发动机内运动件的润滑提供了可靠的保证，油路压力损失小，易加工，确保油压分布均匀。作为优选的，左缸体斜油道10的长度方向和左缸体横油道9的长度方向之间具有夹角且该夹角为锐角，左缸体斜油道10相对于左缸盖横油道为倾斜设置，设置斜油道润滑曲轴主轴颈，曲轴主轴颈直接从缸体主油道7引入润滑油，可保证曲轴轴颈的润滑效果更加可靠。左缸体斜油道10的一端与左缸体横油道9连接，左缸体斜油道10的另一端与第一主轴承孔11连接，曲轴主轴颈位于第一主轴承孔11。曲轴主轴颈的内部设置有用于将润滑油引导至第一连杆轴承13的曲轴第一档斜油道12，曲轴第一档斜油道12与第一主轴孔连通。

如图1至图3所示，右缸体油路包括与缸体主油道7连通的右缸体横油道8、与缸体主油道7连通的右缸体斜油道14和与右缸体斜油道14连通且用于将润滑油引导至曲轴的第二主轴承孔15，右缸体横油道8与右缸盖油路连通。右缸体横油道8为在缸体内部笔直设置的直油道，缸体主油道7的长度方向和右缸体横油道8的长度方向相垂直，右缸体横油道8的长度方向并与曲轴的轴线在空间上相垂直，右缸体横油道8的一端与缸体主油道7连接，右缸体横油道8的另一端与右缸盖油路连接，右缸体横油道8用于将润滑油引导至右缸盖油路。右缸体横油道8的长度方向与左缸体横油道9的长度方向之间的夹角为180度，右缸体横油道8和左缸体横油道9与缸体主油道7的同一端连接，右缸体斜油道14与缸体主油道7的另一端连接，右缸体斜油道14用于将润滑油引导至和曲轴。

如图1至图3所示，右缸体横油道8与缸体主油道7垂直连接。右缸体横油道8直接从缸体主油道7引出润滑油，润滑油通过右缸体横油道8输送润滑油到右缸盖总成，形成的润滑油路简洁顺畅，为发动机内运动件的润滑提供了可靠的保证，油路压力损失小，易加工，确保油压分布均匀。右缸体斜油道14的长度方向与缸体主油道7的长度方向之间具有夹角且该夹角为锐角，右缸体斜油道14相对于缸体主油道7为倾斜设置，设置斜油道润滑曲轴主轴颈，曲轴主轴颈直接从缸体主油道7引入润滑油，可保证曲轴轴颈的润滑效果更加可靠。右缸体斜油道14的一端与缸体主油道7连接，右缸体斜油道14的另一端与第二主轴承孔15连接，曲轴主轴颈位于第二主轴承孔15，第一主轴承孔11和第二主轴承孔15为同轴设置。曲轴主轴颈的内部设置有用于将润滑油引导至第二连杆轴承17的曲轴第二档斜油道16，曲轴第二档斜油道16与第二主轴孔连通。

如图1至图3所示，润滑油进入缸体主油道7后，分两部分流向，一部分通过右缸体横油道8和右缸体斜油道14，进入第二主轴承孔15，对第二主轴承孔15进行润滑，最后流入曲轴第二档斜油道16对第二连杆轴承17进行润滑；另一部分润滑油，通过左缸体横油道9和左缸体斜油道10，进入第一主轴承孔11，对第二主轴承孔15进行润滑，最后流入曲轴第一档斜油道12对第一连杆轴承13进行润滑，从而完成缸体总成油路的过程。

如图1至图3和图5所示，左缸盖油路包括左缸盖纵向油道27、与左缸盖纵向油道27连通的左缸盖横向油道28、与左缸盖横向油道28连通且用于将润滑油引导凸轮轴的左缸盖斜油道30和与左缸盖横向油道28连通且用于将润滑油引导至液压挺杯23的左缸盖主油道29。左缸盖横向油道28和左缸盖主油道29为在左缸盖内部笔直设置的直油道，左缸盖主油道29的长度方向与缸体主油道7的长度方向相平行，左缸盖主油道29的长度方向与左缸盖横向油道28的长度方向相垂直。左缸盖纵向油道27的一端与左缸体横油道9连接，左缸盖纵向油道27的另一端与左缸盖横向油道28连接，左缸盖斜油道30和左缸盖主油道29与左缸盖横向油道28的另一端连接。

如图1至图3和图5所示，左缸盖纵向油道27的长度方向与左缸盖横向油道28的长度方向之间具有夹角且该夹角为钝角，左缸盖横向油道28位于左缸体横油道9的上方，左缸盖纵向油道27位于左缸盖横向油道28和左缸体横油道9之间。左缸盖纵向油道27相对于左缸体横油道9为倾斜设置，方便加工，同时可以减少油道侧的厚度，有利于减轻重量。形成的左缸盖油路具有压力损失小、易加工和油压分布均匀等特点。

如图1至图3和图5所示，左缸盖横向油道28的末端设置有一个链条涨紧器，左缸盖横向油道28将润滑油引导至链条涨紧器26，以对链条涨紧器26进行润滑。

如图1至图4所示，右缸盖油路包括与右缸体横油道8连接且用于将润滑油引导至链条涨紧器26的右缸盖纵向油道20、与右缸盖纵向油道20连通的右缸盖横向油道21、与右缸盖横向油道21连通且用于将润滑油引导至液压挺杯23的右缸盖主油道22和与右缸盖横向油道21连通且用于将润滑油引导至凸轮轴的右缸盖斜油道24。右缸盖纵向油道20、右缸盖横向油道21和右缸盖主油道22为在右缸盖内部笔直设置的直油道，右缸盖主油道22的长度方向与缸体主油道7的长度方向相平行，右缸盖主油道22的长度方向与右缸盖横向油道21的长度方向相垂直。右缸盖纵向油道20的一端与右缸体横油道8连接，右缸盖纵向油道20的另一端位于另一个链条涨紧器26处。右缸盖横向油道21位于右缸体横油道8的上方，右缸盖横向油道21的一端是在右缸盖纵向油道20的两端之间的位置处与右缸盖纵向油道20连接，右缸盖斜油道24和右缸盖主油道22与右缸盖横向油道21的另一端连接，右缸盖横向油道21与右缸盖纵向油道20并为垂直连接。形成的右缸盖油路具有压力损失小、易加工和油压分布均匀等特点。

如图1和图2所示，右缸体横油道8通过增压器进油管18与涡轮增压器19连接。由于增压器轴承对润滑油要求较高，所以润滑油路直接与右缸体横油道8相连接，这样可保证有足够压力，温度适宜的清洁润滑油进入道增压器轴承内。此外，由于涡轮增压器19的外形尺寸限制，增压器进油管18为外接管路，这样可以解决布置困难和内置油道加工复杂的问题。另外增压器布置位于发动机中间，采用重力回油方式即可。

以上结合附图对本发明进行了示例性描述。显然，本发明具体实现并不受上述方式的限制。只要是采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进；或未经改进，将本发明的上述构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.航空用水平对置活塞式发动机的润滑系统，包括机油泵、机油滤清器和缸体主油道，其特征在于：还包括设置于缸体中且与所述缸体主油道连通的左缸体油路和右缸体油路、设置于左缸盖中且与左缸体油路连通的左缸盖油路和设置于右缸盖中且与右缸体油路连通的右缸盖油路；

所述左缸体油路包括与所述缸体主油道连通的左缸体横油道、与左缸体横油道连通的左缸体斜油道和与左缸体斜油道连通且用于将润滑油引导至曲轴的第一主轴承孔，左缸体横油道与所述左缸盖油路连通；

所述右缸体油路包括与所述缸体主油道连通的右缸体横油道、与缸体主油道连通的右缸体斜油道和与右缸体斜油道连通且用于将润滑油引导至曲轴的第二主轴承孔，右缸体横油道与所述右缸盖油路连通，右缸体横油道的长度方向与左缸体横油道的长度方向之间的夹角为180度，右缸体横油道和左缸体横油道与缸体主油道的同一端连接，右缸体斜油道与缸体主油道的另一端连接，右缸体斜油道用于将润滑油引导至曲轴；

所述右缸盖油路包括右缸盖纵向油道、与右缸盖纵向油道连通的右缸盖横向油道、与右缸盖横向油道连通且用于将润滑油引导至液压挺杯的右缸盖主油道和与右缸盖横向油道连通且用于将润滑油引导至凸轮轴的右缸盖斜油道，右缸盖纵向油道、右缸盖横向油道和右缸盖主油道为在右缸盖内部笔直设置的直油道，右缸盖主油道的长度方向与缸体主油道的长度方向相平行，右缸盖主油道的长度方向与右缸盖横向油道的长度方向相垂直，右缸盖纵向油道的一端与右缸体横油道连接，右缸盖纵向油道的另一端位于链条涨紧器处；右缸盖横向油道的一端是在右缸盖纵向油道的两端之间的位置处与右缸盖纵向油道连接，右缸盖斜油道和右缸盖主油道与右缸盖横向油道的另一端连接。

2.根据权利要求1所述的航空用水平对置活塞式发动机的润滑系统，其特征在于：所述缸体主油道和所述左缸体横油道的长度方向相垂直，所述左缸体斜油道的长度方向和左缸体横油道的长度方向之间具有夹角且该夹角为锐角。

3.根据权利要求2所述的航空用水平对置活塞式发动机的润滑系统，其特征在于：所述缸体主油道为在缸体内部笔直设置的直油道，缸体主油道的长度方向与曲轴的轴线相平行。

4.根据权利要求1至3任一所述的航空用水平对置活塞式发动机的润滑系统，其特征在于：曲轴主轴颈直接从缸体主油道引入润滑油，曲轴主轴颈的内部设置有用于将润滑油引导至第一连杆轴承的曲轴第一档斜油道，曲轴第一档斜油道与第一主轴孔连通。

5.根据权利要求4所述的航空用水平对置活塞式发动机的润滑系统，其特征在于：所述右缸体横油道和所述缸体主油道的长度方向相垂直，所述右缸体斜油道的长度方向与缸体主油道的长度方向之间具有夹角且该夹角为锐角。

6.根据权利要求1至3任一所述的航空用水平对置活塞式发动机的润滑系统，其特征在于：所述左缸盖油路包括左缸盖纵向油道、与左缸盖纵向油道连通的左缸盖横向油道、与左缸盖横向油道连通且用于将润滑油引导凸轮轴的左缸盖斜油道和与左缸盖横向油道连通且用于将润滑油引导至液压挺杯的左缸盖主油道。

7.根据权利要求6所述的航空用水平对置活塞式发动机的润滑系统，其特征在于：所述左缸盖主油道的长度方向与所述缸体主油道的长度方向相平行，左缸盖主油道的长度方向与所述左缸盖横向油道的长度方向相垂直，所述左缸盖纵向油道的长度方向与左缸盖横向油道的长度方向之间具有夹角且该夹角为钝角。

8.根据权利要求1至3任一所述的航空用水平对置活塞式发动机的润滑系统，其特征在于：润滑油进入缸体主油道后，分两部分流向，一部分通过右缸体横油道和右缸体斜油道，进入第二主轴承孔，对第二主轴承孔进行润滑，最后流入曲轴第二档斜油道对第二连杆轴承进行润滑；另一部分润滑油，通过左缸体横油道和左缸体斜油道，进入第一主轴承孔，对第二主轴承孔进行润滑，最后流入曲轴第一档斜油道对第一连杆轴承进行润滑。

9.根据权利要求1至3任一所述的航空用水平对置活塞式发动机的润滑系统，其特征在于：所述右缸体横油道通过增压器进油管与涡轮增压器连接。

10.根据权利要求1至3任一所述的航空用水平对置活塞式发动机的润滑系统，其特征在于：还包括与所述机油泵连接的机油收集器，机油收集器位于油底壳中。

Images