CN1311146C - 带有离心式润滑油分离器的发动机 - Google Patents

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Abstract

一个用于发动机的通气孔和分离器组件，该发动机包括一个曲轴箱，一个与曲轴箱连通的气缸，和一个装在气缸中作往复运动的活塞。发动机包括一个旋转轴和一个有一固定的孔的曲轴箱壁，该孔与一个空气/燃油混合气吸入系统之间连通并允许液体在其间流动。通气孔和分离器组件与轴分离并适于与轴一起旋转。通气孔和分离器组件包括一个第一侧面，一个相对的第二侧面，和一个在第一侧面和第二侧面之间的外缘。第一侧面适于面对曲轴箱壁并有一个环形槽，在旋转轴旋转时环形槽适于与孔之间是连通的并允许液体在其间流动。通气孔和分离器组件还包括至少一个在环形槽和外缘之间延伸的径向通道。

Description

带有离心式润滑油分离器的发动机
技术领域
本发明涉及一种发动机，特别涉及带有离心式润滑油分离器的发动机。
背景技术
在户外动力工具中使用四冲程内燃机的一个缺点是不能按照使用者的要求将发动机上下颠倒或在某些极端的角度下使用。在这些情况下曲轴箱中的机油将往往会通过发动机气缸体排出，并进入空气/燃油混合气吸入系统、燃烧室、或化油器，因而导致在发动机运转时燃料的有效燃烧被干扰。
发明内容
本发明涉及一种带有离心式润滑油分离器的发动机，该发动机包括：一个带有曲轴箱壁的曲轴箱，曲轴箱内有曲轴箱压力；一个和曲轴箱连通的气缸；一个装于气缸内的活塞在一个第一位置和一个比第一位置更远离曲轴箱的第二位置之间作往复运动，活塞在其中从第一位置向第二位置移动使曲轴箱压力降低，从第二位置移动到第一位置使曲轴箱压力升高；一个在曲轴箱内的旋转轴；一个通气系统，该通气系统包括：
一个曲轴箱上的固定的孔，和一个可与上述轴一起旋转的分离器，该分离器是由单一材料制成的整体圆盘，并包括一个面对曲轴箱壁的第一侧面，第一侧面包括一条环形槽，该槽在轴旋转时与该孔成流体流动连通，一个对置的第二侧面，一个在第一侧面和第二侧面之间的外缘，和至少一个位于分离器内部的在上述环形槽和上述外缘之间的径向通道。
附图说明
本领域的技术人员通过参考下述说明书、权利要求和附图的详细描将更清楚本发明的其它特点和优点。
附图1是本发明的一个有通气孔和分离器组件的发动机的实施例的示意图。
附图2是图1所示的通气孔和分离器组件的一部分的透视图。
附图3是图1所示的发动机曲轴箱的一部分的透视图。
附图4是通气孔和分离器组件的备选实施例的侧视图。
附图5是根据本发明另一实施例的一板的局部剖视图。
附图6是图5中所示板的截面图。
具体实施方式
在对本发明的一个实施例进行详细解释之前，必须明白，本发明并不只局限应用于在下面对附图的描述和说明中所阐明的部件的结构和布置，本发明也能有其它实施方式并以不同的方式实现和实施。此处所用的措词和术语是为了描述的目的而不应被认为一种限制，这一点也应被了解。用于此处的“包括”和“包含”及其类似用语意味着不仅包含列于其后的对象及其相等物，也包含另外的对象。词语“由……组成”及其类似用语意味着包含列于其后的对象。辨别一种方法或过程的要素的词语的使用仅仅只是出于辨识的目的而不是指这些要素应以一种特别的顺序实行。
图1示意性地示出一台发动机10，它包括一个带有一曲轴箱壁14的曲轴箱12。曲轴箱壁14包括一个固定的孔16，该孔可通液体地通连一空气/燃油混合气吸入系统18。曲轴箱12包括一个与曲轴箱12连通的气缸20，发动机10包括一个曲轴22和一个活塞24，曲轴22装在曲轴箱12中并可绕着曲轴轴线26旋转。活塞24容纳与气缸20中并通过一个连杆30与曲轴22的曲柄销28联接以便当活塞24在第一位置和比第一位置更远离曲轴箱12的第二位置之间作往复运动时带动曲轴22一起旋转。发动机10还包括一个被曲轴22带动旋转的凸轮轴(未画出)。
曲轴22包括一个位于曲柄销28的一面上的第一平衡重32和一个位于曲柄销28的相对面上的第二平衡重34。曲轴22还包括一个旋转支承在曲轴箱壁14上的孔38上的第一端36，一个在第一端36和第一平衡重32之间的中间轴部分40，一个旋转支承在曲轴箱12中的与第一端相对的第二端42。
进一步参考图2，发动机10还包括一个通气孔和分离器组件44，它被装在曲轴22上并与曲轴22一起绕轴26旋转。组件44独立于曲轴22并通过将中间轴部分40插入组件44的中心孔46中与曲轴22相连，以使组件44位于第一平衡重32和曲轴箱壁14之间。该组件44被压在中间轴部分40上以使组件44与曲轴22一起旋转。备选的，也可将一个销(未画出)插入到组件44和平衡重32上的定位孔(未画出)中。一个可选的波状弹簧48被装于第一平衡重32和组件44之间以将组件44压靠在曲轴箱壁14上。该组件44可由尼龙或类似材料加工或模制而成。
该组件44包括一个面对曲轴箱壁14的第一侧面50，一个与之相对的并面对第一平衡重32的第二侧面52，一个在第一和第二侧面50，52之间的外缘。第一侧面50包括一个环绕着孔46的环形槽56，并确定了一个360度的圆弧α。环形槽56大致位于组件44的内缘58和外缘54的中间位置。更具体的，该环形槽56与曲轴轴线26之间的距离等于孔16与曲轴轴26之间的距离，以使在曲轴22旋转时环形槽56可通液地连接该孔16。组件44还包括六个在环形槽56和外缘54之间延伸的径向通道60。这六个径向通道60中的每一个都被各自的壁面围绕并具有0.125英寸的直径。也可使用不同数量的径向通道或不同的通道直径。虽然实施例组件为一圆盘，但组件44也能有其它形状。
图3所示是曲轴箱12的一部分和曲轴箱壁14。曲轴箱壁14包括一个位于曲轴箱12内部的充分平坦的平面部分62。孔38位于曲轴箱壁14内并包括一个轴承座表面64，轴承座表面64被从曲轴箱壁14中的通道(未画出)流出的润滑油润滑。在运转期间，多余的润滑油从孔38中朝着组件44流出，接着通过曲轴箱壁14内的径向延伸槽66流出。槽66导引曲轴箱壁14和组件44之间的润滑油，因而组件44的旋转导引润滑油径向向外地流入曲轴箱12中。曲轴箱壁14与曲轴箱12一体铸造，并被加工或研磨以形成与组件44的第一侧面50相接触的平面部分62。
在图5所示的备选实施例中，一块压制出的平板68与曲轴箱12相连以取代一体铸造出的平面部分62，平板68能被用于改进用现有的刀具制成的曲轴箱12或用于减轻发动机10的整重。平板68包括一个第一平面70，一个第二平面72，一个中心孔74，和一个被凸缘78围绕的孔76。如图6中所示，通过将一个曲轴箱12的轴部80插入到中心孔74中来将平板68安装到曲轴箱12上，此时第一平面70面对曲轴箱12，第二平面72面对组件44。凸缘78被部分地插入气/油引入通道18，平板68能被焊接定位或，也可以不加以固定，因为组件44将对平板68定位。具体而言，凸缘78将防止平板68旋转，而可选的波状弹簧48会将组件44的第一侧面50压靠在平板68的第二平面72上，从而将平板68压在曲轴箱12上。
在发动机10和组件44运行期间，在气缸20内形成的燃烧室82中所进行的受控制的燃烧使活塞24在气缸20内作往复运动，从而推动曲轴22旋转。曲轴22的旋转使平衡重32、34带动曲轴箱12底部的润滑油形成飞溅润滑并形成遍及曲轴箱12的空气/润滑油混合物。同样地，如果发动机10被用于一个户外动力工具中，发动机10可以被转到不同的角度，这也将使润滑油遍及曲轴箱12。
活塞24从第一位置向第二位置移动使曲轴箱的压力降低，而活塞24从第二位置移动到第一位置使曲轴箱的压力升高。典型地，当曲轴箱12内的压力升高时，空气通过一个单向阀通气系统(未画出)被释放到空气/燃油混合气吸入系统18中。设置单向阀的目的是当曲轴箱12内的压力高于外界压力时允许空气排出曲轴箱12，当曲轴箱内的压力低于外界压力时阻止外界空气进入曲轴箱12。然而，当曲轴箱12中充满了不能被送入空气/燃油混合气吸入系统18的空气/润滑油混合物时仅有上述系统是不够的，更具体的说，因为空气/润滑油混合物将会增加燃油喷射量，弄脏空气滤清器，并造成发动机的低效运行，所以空气/润滑油混合物不能被送入空气/燃油混合气吸入系统18。
通过增加本发明中的组件44即可克服这些典型通气系统中的缺点，组件44在释放空气之前将空气和润滑油分离，空气将通过通气系统进入空气/燃油混合气吸入系统18。当组件44随着曲轴22旋转时，来自空气/润滑油混合物中的空气被允许通过旋转的组件44的径向通道60进入环形槽56，同时来自空气/润滑油混合物中的润滑油被改变方向回到曲轴箱12中。更具体的说，当组件44随着曲轴22旋转时，离心力驱使旋转的组件44的径向通道60中的润滑油液滴径向向外流回到曲轴箱12中，来自空气/润滑油混合物中的空气进入环形槽56并通过孔16进入空气/燃油混合气吸入系统18。
应该指出，不需要该组件44一定与曲轴22相联，也可以与曲轴箱22内的其它旋转轴相联，例如，组件44能与一个凸轮轴相联并被其带动旋转。除了凸轮轴的转速是曲轴22的一半外，组件44的工作过程与上面以曲轴为对象所述的工作方式相同。
图4中示出了通气孔和分离器组件44的另一个实施例，其中组件44包括一个弧度α大约在30度至90度之间的环形槽56，弧度α最好大致为90度。在这个实施例中，组件44包括三个在径向槽56和外缘54之间延伸的径向通道60，每一个径向通道60都被各自的壁面围绕并具有0.125英寸的直径。在说明书中和权利要求书中所使用的“环形槽”这个词表示的是一个弧度α在30度至360度之间的槽。
图4中所示的环形槽56取消了空气/燃油通道18中的簧片式或其它类型的单向阀。环形槽56相对于曲轴22的定位允许组件44通过在环形槽56和孔16之间提供间歇的连通的方式作为一个旋转阀工作，从而在曲轴箱12中保持一个平均的真空度。当活塞24从第一位置向第二位置移动并降低曲轴箱的压力时，组件44所处的位置使得孔16被第一侧面50所封闭，当活塞24从第二位置向第一位置移动并使得曲轴箱的压力升高时，孔16和环形槽56连通。当环形槽56和孔16连通时，空气/润滑油混合物进入径向通道60，组件44将润滑油从空气中分离出来，润滑油流回曲轴箱12，空气进入环形槽56，通过孔16，进入空气/燃油通道18。

Claims (16)

1、一种带有离心式润滑油分离器的发动机，包括：
一个带有曲轴箱壁的曲轴箱，曲轴箱内有曲轴箱压力；
一个和曲轴箱连通的气缸；
一个装于气缸内的活塞在一个第一位置和一个比第一位置更远离曲轴箱的第二位置之间作往复运动，活塞在其中从第一位置向第二位置移动使曲轴箱压力降低，从第二位置移动到第一位置使曲轴箱压力升高；
一个在曲轴箱内的旋转轴；
一个通气系统，包括：
一个曲轴箱上的固定的孔，和一个可与上述轴一起旋转的分离器，该分离器是由单一材料制成的整体圆盘，并包括一个面对曲轴箱壁的第一侧面，第一侧面包括一条环形槽，该槽在轴旋转时与该孔成流体流动连通，一个对置的第二侧面，一个在第一侧面和第二侧面之间的外缘，和至少一个位于分离器内部的在上述环形槽和上述外缘之间的径向通道。
2、如权利要求1的发动机，其特征在于所述分离器包括一个邻近旋转轴的径向内部区域，所述环形槽位于所述径向内部区域和所述外缘之间。
3、如权利要求1的发动机，其特征在于所述至少一个径向通道被一个壁面包围。
4、如权利要求3的发动机，其特征在于所述至少一个径向通道的直径大致为0.125英寸。
5、如权利要求1的发动机，其特征在于所述环形槽是一个部分环形槽，在所述旋转轴旋转期间它至少间歇地与所述孔成流体流动连通，该部分环形槽的弧度大约为30度至90度。
6、如权利要求5的发动机，其特征在于该部分环形槽的弧长大约为90度。
7、如权利要求1的发动机，其特征在于所述至少一个径向通道包括至少三个间隔的位于分离器内部的在所述环形槽和所述外缘之间延伸的径向通道，该至少三个径向通道中的每一个都被一相应的壁面所围绕。
8、如权利要求1的发动机，其特征在于该环形槽的弧度为360度。
9、如权利要求1的发动机，其特征在于该旋转轴是一个曲轴。
10、如权利要求9的发动机，其特征在于该曲轴包括一个平衡重，并且所述第二侧面面对该平衡重。
11、如权利要求10的发动机，其特征在于还包含一个在所述平衡重和所述第二侧面之间的弹簧。
12、如权利要求1的发动机，其特征在于还包含一个空气/燃油混合气吸入系统，所述孔与该空气/燃油混合气吸入系统成流体连通。
13、如权利要求1的发动机，其特征在于所述孔位于一块板上，该板配置于曲轴箱壁和所述分离器之间。
14、如权利要求13的发动机，其特征在于所述板包括一个凸缘，该凸缘从所述板伸出并环绕所述孔。
15、如权利要求1的发动机，其特征在于曲轴箱壁包括一个至少部分地支承曲轴旋转的轴承，该轴承包括一个向着第一侧面开口的径向延伸的槽。
16、如权利要求1的发动机，其特征在于该整体圆盘是由尼龙制成的。
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