CN1863989B - 发动机的油封和排油结构 - Google Patents

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Abstract

一种发动机的润滑和通气系统，该发动机总体上适于竖置曲轴发动机或者横置曲轴发动机。曲轴箱具有用于支承曲轴的第一和第二轴颈部分的第一和第二轴承轮毂。当发动机是立式发动机时，该第二轴承轮毂位于该第一轴承轮毂之上。该系统包括固定在第二轴承轮毂上的罩，该罩与第二轴承轮毂一起限定用于在接收曲轴箱内产生喷溅油的环形腔。该罩具有多个在其上形成的肋部，所述肋部用于减少从环形腔送到通气室的漏气中夹带的油量。

Description

发动机的油封和排油结构
技术领域
本发明总体上涉及一种用于卧式发动机或立式发动机的润滑系统，所述卧式发动机或立式发动机包括曲轴箱和汽缸体，更具体地说，本发明涉及一种所述润滑系统中的改进的油封和排油(drain)结构。
背景技术
现有技术中的发动机包括曲轴横置的卧式发动机和曲轴竖置的立式发动机。在传统的发动机中，各种类型发动机的曲轴箱和汽缸体各不相同，这是由于布置排出通道和回流通道的不同条件造成的，所述的排出通道用于曲轴箱中产生的漏气，所述的回流通道用于将油从漏气中分离出来并返回曲轴箱。
各种类型发动机中的曲轴箱和汽缸体的结构不同，因此不便于对发动机进行大量生产，从而导致成本较高。
在此特别引用美国专利US5,937,836的全部内容，该美国专利提供了一种解决上述问题的技术方案，并提供了一种适用于横置曲轴箱和竖置曲轴箱的发动机。据发现，无论是对于横置曲轴箱和竖置曲轴箱的发动机来说，上述美国专利(’836)的润滑系统都能很好地工作。但是，上述美国专利(’836)中的结构存在一个潜在的问题，即，当曲轴竖置时，根据发动机的排量大小和第二轴承轮毂的构造情况，可能会有过量的油从曲轴箱连通进入通气室。通气室包括将油从漏气中滤出的装置，油量可能会大到使过滤装置不堪重负的程度，因此这会导致过多的油与漏气一起进入发动机进气系统的空气滤清器，从而给发动机的性能表现带来问题。
因此，现有技术需要一种用于具有竖置曲轴发动机的改进的润滑系统，其中该发动机能普遍适用于横置曲轴或竖置曲轴。现有技术还需要这样一种发动机，该发动机适于限制或减少随漏气进入通气室的油量。
发明内容
考虑到这种情况而完成本发明，本发明的一个目的是提供一种用于竖置曲轴的润滑系统，该系统能可靠地进行漏气的排出、漏气中油的分离以及使从漏气中分离出的油返回曲轴箱。因此，本发明提供了一种改进的发动机润滑系统，该润滑系统用于具有竖置曲轴的发动机，但是该发动机也能普遍适用于横置或竖置曲轴。本发明还提供了这样一种发动机，该发动机适于限制或减少随漏气进入通气室的油量。
按照本发明，提供了一种发动机的润滑和通气系统，该发动机具有能适用于卧式发动机或者立式发动机的曲轴箱和气缸体。该发动机包括具有第一和第二轴颈部分的曲轴。该曲轴箱具有用于支承曲轴的第一和第二轴颈部分的第一和第二轴承轮毂。当发动机是立式发动机时，该第二轴承轮毂位于该第一轴承轮毂之上。
进一步按照本发明，所述润滑和通气系统包括位于第二轴承轮毂内的环形腔，该环形腔用于接收曲轴箱内产生的喷溅油.位于气缸体一侧内的通气室与环形腔连通，从而分离漏气和油.为了使油与曲轴箱连通，通气室具有第一回流孔和第二回流孔，当发动机是卧式发动机时，第一回流孔位于最低的位置处，当发动机是立式发动机时，第二回流孔位于最低的位置处.
进一步按照本发明，通气管与发动机进气系统配合，并且通气管与通气室的部分相连。当发动机是卧式发动机时，通气管位于第一回流孔之上，当发动机是立式发动机时，通气管位于第二回流孔之上。
进一步按照本发明，在第二轴承轮毂上固定有罩，该罩与第二轴承轮毂一起限定出环形腔。该罩具有多个在其上形成的肋部，所述肋部用于减少从环形腔连通到通气室的油量。所述肋部包括多个径向方向的肋部和一个环状肋部。
进一步按照本发明，第二轴承轮毂包括给油孔，油和漏气通过该给油孔从曲轴箱流到环形腔。在第二轴承轮毂内形成多个回油孔，油通过所述多个回油孔从环形腔返回曲轴箱。回油孔的直径比给油孔的直径小。第二轴承轮毂还包括多个油槽，每个油槽与回油孔中的一个连接，并适于在其中保持一定量的油。
附图说明
参照如下说明书和附图的内容，本发明的这些和其它特征将明显体现出来，其中：
图1是用于立式发动机的本发明实施例的纵向截面侧视图；
图2是沿图1中线2-2的纵向截面图；
图3是移去环形室的盖时，沿图1中箭头3-3方向的示意图；
图4是沿图1中线4-4的截面图；
图5是沿图4中线5-5的截面图；
图6是沿图3中线6-6的截面图；
图7是通气室的罩的内侧视图；
图8是沿图3中线8-8看的曲轴箱的第二轴承轮毂的截面图；
图9是盖的内表面的局部平面图；
图10是图9中盖的局部截面图。
具体实施方式
参照图1和图2，发动机本体1包括曲轴箱3，该曲轴箱3支承着竖置的曲轴2。气缸体5具有缸膛5a和气缸盖8，活塞4在缸膛5a内滑动，进气门和排气门6、7被支承在气缸盖8内。曲轴2和活塞4通过连杆9相连。曲轴箱3沿着其对角线被分为上半箱体3a和下半箱体3b，所述对角线与曲轴2的轴线偏斜相交。上半箱体3a、气缸体5和气缸盖8整体形成。通过这种方式，发动机本体1形成两个部分，而且，该发动机本体1适用于立式发动机。上半箱体3a和下半箱体3b通过一个或多个螺栓可分离地连接在一起。
在靠近缸膛5a处，气缸体5内的一侧内限定有平的气门操作传送室10。正时传送装置12位于室10内并使曲轴12和支承在气缸盖8上的气门操作用凸轮轴11相连。正时传送装置12包括固定在曲轴2上的齿形驱动轮131、固定在气门操作用凸轮轴11上的齿形驱动轮132和缠绕驱动轮131、132的齿形带14，从而使得曲轴2的转速减半传递给气门操作用凸轮轴11.气门操作用凸轮轴11适于通过摇臂15的转动来打开和关闭进、排气门6和7.正时传送装置12和摇臂15的部分被通过螺栓与气缸盖连接在一起的盖罩16覆盖.
为了垂直支承曲轴2，发动机本体1这样配置，使得第二轴承轮毂32占据第一轴承轮毂31之上的位置。在曲轴箱3的下半箱体3b内限定储油腔26，该储油腔26的位置低于室10。储油腔26内存储的润滑油27的量被设定为使正时传送装置12不浸入油中。
离心调速器19的支承轴20被水平固定在支架50上，所述支架50固定在下半箱体3b的内壁上。离心调速器19由转盘21、可滑动地支承在支承轴20上的管状滑块23和多个摆动式离心配重24形成，其中配重24可摆动地支承在转盘21上以夹住滑块23。每个离心配重24包括操作臂24a，当配重24受离心力作用径向向外摆动时，所述操作臂24a允许滑块23沿一个方向滑动。当滑块23沿一个方向滑动时，通过传统方式，利用连接机构(未示出)把进气系统中的节流阀控制到关闭位置，并把发动机转数控制为预定值。
在转盘21端面上形成的从动齿轮22与固定在曲轴2上的调速器驱动齿轮18相啮合，所述转盘21可转动地位于(carried on)支承轴20上。转盘21具有多个从其外周面上凸出的叶片25a，从而形成叶轮25，转盘21的下半部浸入润滑油27中。
导流壁51整体形成在曲轴箱3的内壁上，从而盖住从驱动轮131朝着从动轮132延伸到气门操作传送室10的路径。凹槽52起到储油槽的作用，该凹槽52位于气门操作用凸轮轴11的上端面。
在曲轴2上，在正时传送装置12一侧上的轴颈部分21被称为第一轴颈部分，在相反侧上的轴颈部分22被称为第二轴颈部分。在曲轴箱3内，支承第一和第二轴颈部分21和22的轴承轮毂31和32分别被称为第一和第二轴承轮毂。如图所示，当发动机本体1用作立式发动机时，第二轴承轮毂32位于第一轴承轮毂31之上。
在图3-5中，曲轴箱3的第二轴承轮毂32的外端面内形成有环形凹槽33，并通过用罩35把环形凹槽33盖住而形成环形腔33。罩35优选地由金属形成，所述罩35支承着密封地与曲轴2的外周面啮合在一起的油封34。油封34被环形金属弹簧34a(图10)环绕，所述环形金属弹簧34a把油封34挤靠在曲轴2上。
优选地，罩35具有弹性的或挠性的类似橡胶的结构，并被模制或以其它方式接合。除了油封34之外，弹性结构包括形成在罩35内表面上的多个肋部35a、35b，如图5和9-10所示。尽管这些肋部优选地为挠性并与油封34整体形成，但是应当注意的是，这些肋部可以通过适当的形成工艺从罩34的金属本体形成。
所述肋部包括多个径向方向上的肋部35a和一个与曲轴2同心的环状肋部35b。如图所示，环状肋部35b由一系列弧形肋部形成，这些弧形肋部在沿着径向肋部35a的大体中央位置处、在径向肋部35a之间延伸。肋部35a、35b作为由漏气和夹带油构成的流体流入环形腔33的障碍物，因此，能允许夹带油从漏气中分离出来，这将在后面进行描述。自然地，弹性肋部35a、35b和油封34可以被模制到罩35的金属本体上，或者也可以通过适当的粘接技术而接合。
参照图3、4和8，连通环形腔33与曲轴箱3内侧的给油孔36位于第二轴承轮毂32上。在第二轴承轮毂32的外表面上还形成多个油槽36’.每个油槽36’都具有形成于其中的回油孔36”，油通过所述回油孔36”流回曲轴箱3.应当理解的是，给油孔36具有相对大的、优选恒定的直径，从而在曲轴箱3内部和环形腔33之间提供自由的或不受限制的连通.另一方面，回油孔36”的直径基本上比给油孔36的直径小，因此基本上能防止或禁止漏气通过回油孔36”流入环形腔33.另外，回油孔36”具有这样的尺寸，从而在使用中，油槽36’保持一定容积的油，这能进一步禁止漏气穿过回油孔36”而流动.
在面向环形腔33的第二轴承轮毂32的端面内，局部或完整地限定有锥形油槽37。优选地，如图所示，在第二轴承轮毂32上与给油孔36径向相反的位置处形成有通气通道40的开口，后文将对其进行描述。
在气缸体5的一侧内形成有多边形凹槽38，利用罩39封闭该多边形凹槽38的开口表面，从而使该多边形凹槽38成为通气室。通气室38通过通气通道40与曲轴箱3的内部连通，该通气通道40从通气室38延伸到环形腔33。
如图3、6和7所示，通气通道40进入通气室38的开口端面形成在阀座41上，多个支承片43焊接到罩39上以支承与阀座41相对的阀板42，从而开启和关闭运动。阀座41和阀板42形成单向阀44，该单向阀44适于根据曲轴箱3内压力的增大而打开，以及根据曲轴箱3内压力的减小而关闭。罩39通过螺栓45固定到气缸体5上。
通气室38内形成有第一和第二回流孔461、462。当发动机本体1是卧式发动机时，第一回流孔461位于最低的位置处，当发动机本体1是立式发动机时，第二回流孔462位于最低的位置处。回流孔461和462都通向曲轴箱3内侧。另外，每个回流孔461和462都具有远小于通气通道40的直径，从而最大限度地禁止漏气流过该回流孔461和462。
连接孔47位于罩39内，并开口进入通气室38中。与发动机进气系统中的空气滤清器(未示出)连接的通气管48与连接孔47相连接。当发动机本体1是卧式发动机时，连接孔47位于第一回流孔461之上，当发动机本体1是立式发动机时，连接孔47位于第二回流孔462之上。在通气室38内，隔板49整体形成在气缸体5的侧壁上，以将阀座41和连接孔47相互分隔开。
在曲轴2的旋转过程中，储油腔26内的润滑油通过叶轮25的转动而喷溅出来。喷溅油的一部分被叶轮25附近的导流壁51导向室10并润滑正时传送装置12、另一个阀操作机构元件和第一轴颈部分21。喷溅油的另一部分通过第二轴承轮毂32内的给油孔36进入环形腔33。同时，曲轴箱3内的压力随着活塞4的往复运动而反复增大和减小。当曲轴箱3内的压力增大时，单向阀44打开，使得压力随漏气一起通过环形腔33和通气通道40进入通气室38。当曲轴箱3内的压力减小时，单向阀44关闭，从而防止漏气的回流。
在进入环形腔时，液流(漏气和油)面对着从罩35的内表面延伸的肋部35a、35b，该肋部35a、35b使流体速度降低从而允许流体中夹带的至少一些油从漏气中分离出来。因此，进入通气通道40并最终进入通气室38的漏气中夹带的油的量被减少。喷溅油积聚到位于第二轴承轮毂32上表面的锥形油槽37内，该喷溅油能有效地润滑位于第一轴颈部分21之上的第二轴颈部分22。另外，喷溅油积聚到油槽36’内，并慢慢通过回油孔36”流回到曲轴箱内。优选地，回油孔36”的直径被选择为能提供足够的排出液流以防止油槽36’溢流，同时还在油槽36’内保持有少量油。回油孔36”的小直径和油槽36’内保持的油共同起作用，防止或限制漏气通过回油孔36”进入环形腔33。
曲轴箱3内产生的漏气通过环形腔33(其中除去了漏气中夹带的第一部分油)和通气通道40进入通气室38。液流(漏气和(减少的)油)进入通气室38并越过隔板49，这就进一步使油从漏气中分离出来。该进一步分离出来的油通过第二回流孔462从通气室38排至曲轴箱3.现在基本上已不含油的漏气通过通气管48被导向空气滤清器(未示出)并排出.
发动机停止工作后，位于凹槽52之上的油滴积聚到位于阀操作用凸轮轴11上端面的凹槽52内。重新启动发动机时，这种油被阀操作用凸轮轴11的转动甩出，并用于润滑围绕该阀操作用凸轮轴11的阀操作机构元件。因此，即使在发动机从停止状态开始启动时，也能防止阀操作机构的缺油运行。
尽管在此详细描述了本发明的实施例，但是应当理解是，本发明并不限于上述实施例，设计上的各种改变都不脱离权利要求所限定的本发明的精神和范围。

Claims (12)

1.一种发动机的润滑和通气系统，该发动机具有适用于卧式发动机或者立式发动机的曲轴箱和气缸体，以及具有第一和第二轴颈部分的曲轴，所述曲轴箱具有用于支承曲轴的第一和第二轴颈部分的第一和第二轴承轮毂，其中，当发动机是立式发动机时，第一和第二轴承轮毂被设置为第二轴承轮毂位于第一轴承轮毂之上，其中：
该润滑和通气系统包括位于第二轴承轮毂内的环形腔，该环形腔用于接收曲轴箱内产生的喷溅油；
通气室，所述通气室在气缸体的一侧与环形腔连通，从而分离气体和液体，所述通气室具有第一回流孔和第二回流孔，当发动机是卧式发动机时，第一回流孔位于通气室的最低位置部分，从而与曲轴箱内侧连通，当发动机是立式发动机时，第二回流孔位于通气室的最低位置处，从而与曲轴箱内侧连通；以及
通气管，该通气管可操作地与发动机进气系统连接，并且该通气管与通气室的一部分相连，当发动机是卧式发动机时，所述通气室位于第一回流孔之上，当发动机是立式发动机时，所述通气室位于第二回流孔之上；
改进之处包括：
固定在第二轴承轮毂上的罩，该罩与该轴承轮毂一起限定环形腔，所述罩具有多个形成在其上的肋部，所述肋部用于减少气体中夹带的液体量，所述气体从所述环形腔流通到所述通气室，其中，第二轴承轮毂包括给油孔和多个回油孔，气体和液体通过所述给油孔被从曲轴箱引导到环形腔，油通过所述多个回油孔从环形腔返回到曲轴箱，所述回油孔的直径比所述给油孔的直径小。
2.如权利要求1所述的润滑和通气系统，其中，所述第二轴承轮毂还包括多个油槽，每个所述油槽与所述回油孔中的一个相连，每个所述油槽适于在其中保持一定量的油。
3.如权利要求1所述的润滑和通气系统，其中，所述肋部包括多个径向肋部和一个环状肋部。
4.如权利要求3所述的润滑和通气系统，其中，所述第二轴承轮毂还包括多个油槽，每个所述油槽与所述回油孔中的一个连接，每个所述油槽适于在其中保持一定量的油。
5.如权利要求1所述的润滑和通气系统，还包括在所述通气室和所述环形腔之间延伸的通气通道，其中在所述第二轴承轮毂内形成通向所述通气通道的入口，该入口所在位置与所述给油孔所在的位置径向相对。
6.如权利要求5所述的润滑和通气系统，其中，所述肋部包括多个径向肋部和一个环状肋部。
7.如权利要求6所述的润滑和通气系统，其中，所述第二轴承轮毂还包括多个油槽，每个所述油槽与所述回油孔中的一个连接，每个所述油槽适于在其中保持一定量的油。
8.一种围绕发动机曲轴上端设置的罩，所述发动机具有竖置曲轴，所述罩大体成环形，所述罩与支承曲轴上端的轴承轮毂一起限定出一个环形腔，所述环形腔适于接收来自发动机曲轴箱的漏气，所述罩包括：
环形金属本体；
从所述环形金属本体延伸的油封，所述油封密封地与曲轴结合在一起；
在所述环形金属本体的内表面上形成的多个肋部，所述肋部用于阻挡引入环形腔的液流的流动，从而将夹带在液流中的油分离出来，其中，轴承轮毂包括给油孔和多个回油孔，气体和液体通过所述给油孔被从曲轴箱引导到环形腔，油通过所述多个回油孔从环形腔返回到曲轴箱，所述回油孔的直径比所述给油孔的直径小.
9.如权利要求8所述的罩，其中，所述肋部包括多个径向肋部和至少一个环状肋部。
10.一种用于发动机竖置曲轴的轴承轮毂，所述轴承轮毂相对位于发动机曲轴箱之上的位置，所述轴承轮毂适于可转动地支承曲轴的上端，所述轴承轮毂包括：
具有第一直径的给油孔，液流通过该给油孔被从曲轴箱引导到位于所述轴承轮毂的外端面内的环形腔；
具有第二直径的多个回油孔，油通过该多个回油孔从所述轴承轮毂的所述外端面流到曲轴箱，其中所述第二直径小于所述第一直径。
11.如权利要求10所述的轴承轮毂，还包括多个油槽，每个所述油槽与所述回油孔中的一个连接，每个所述油槽适于在其中保持一定量的油。
12.如权利要求11所述的轴承轮毂，其中，在所述轴承轮毂内形成通向通气通道的入口，且所述入口所在位置与所述给油孔的位置径向相对。
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