一种内燃机及其润滑结构的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种内燃机的润滑结构，用于润滑所述内燃机摩擦副各部件之间的大颗粒，所述润滑结构包括能够进入所述摩擦副各部件之间的若干微结构体，在该微结构体的作用下防止该大颗粒对摩擦副各表面造成塑性变形，从而降低内燃机各部件的磨损，提高内燃机的使用寿命，降低内燃机的负荷和燃油消耗，并降低内燃机的污染，同时延长机油的使用寿命于物尽其用——以加代换机油，使得汽车保养不用换机油。本实用新型还公开了一种内燃机。
【专利说明】
一种内燃机及其润滑结构
技术领域
[0001]本实用新型涉及内燃机技术领域，特别涉及一种内燃机及其润滑结构。
【背景技术】
[0002]内燃机工作时，各摩擦副(如曲轴轴颈与轴承、凸轮轴轴颈与轴承、活塞环与缸套等)之间以很高的速度相对运动，其相对运动过程中存在摩擦损耗。各摩擦副表面之间的摩擦不仅增大内燃机内部的功率消耗，使零部件工作表面迅速磨损，摩擦过程产生的热量还可能使某些工作零件表面熔化，从而导致内燃机无法正常运转。因此，为了保证内燃机能正常工作，必须对内燃机内各摩擦副表面进行润滑。
[0003]目前，内燃机各摩擦副常用的润滑方式为:利用机油栗将具有一定压力的润滑油送至摩擦副的各摩擦面间形成具有一定厚度、并在承受一定机械负荷时不破裂的油膜，尽量将两零件完全隔开，从而形成润滑。
[0004]但是，由于内燃机工作过程中，以活塞环与缸套形成的摩擦副为例，二者的间隙内通常存在坚硬的大颗粒，且该大颗粒会刺破油膜，并当活塞环与缸套竖向相对运动时，二者之间的间隙在承载力的作用下经常为零，这使得大颗粒受到冲击并作用于活塞环或缸套，由于该大颗粒硬度较大，因此，冲击摩擦副时，使得二者平滑的表面产生隆起式塑性变形，例如毛刺等，该毛刺的存在进一步引起两摩擦副之间产生“钢对钢干摩擦”。
[0005]上述两摩擦副之间的“钢对钢干摩擦”使得活塞环与缸套之间的磨损加快，降低内燃机的使用寿命，并增大内燃机负荷和燃油消耗，提高内燃机污染。因此，内燃机磨损的起因为:大颗粒造成的摩擦副机件表面隆起式塑性变形。
[0006]鉴于上述内燃机摩擦副的润滑结构存在的缺陷，亟待提供一种避免摩擦副之间的大颗粒受冲击而引发摩擦副表面隆起式塑性变形的内燃机润滑结构。
【实用新型内容】
[0007]为解决上述技术问题，本实用新型的第一目的为提供一种内燃机的润滑结构，包括设于摩擦副各部件之间的若干微结构体，用于润滑内燃机摩擦副各部件之间的大颗粒，防止该大颗粒的存在导致摩擦副表面发生隆起式塑性变形，从而降低内燃机各部件的磨损，提高内燃机的使用寿命，降低内燃机的负荷和燃油消耗，并降低内燃机的污染。本实用新型的第二目的为提供一种内燃机。
[0008]为了实现本实用新型的第一目的，本实用新型提供一种内燃机的润滑结构，用于润滑所述内燃机摩擦副各部件之间的大颗粒，所述润滑结构包括设于所述摩擦副各部件之间的若干微结构体，且所述微结构体的表面设有若干凹部。
[0009]本实用新型在内燃机工作时，由于微结构体的存在，大大减小因摩擦副间隙突然变小而导致大颗粒对摩擦副各部件表面的冲击力(如汽车在提速、刹车、爬坡、超载等临界摩擦状态时)，从而使摩擦副表面在该大颗粒的冲击力作用下仅发生弹性变形，而非隆起式塑性变形，从而避免摩擦副各部件表面由于存在隆起式塑性变形而发生“钢对钢干摩擦”，进而降低二者之间的磨损，提高内燃机的使用寿命，降低内燃机的负荷和燃油消耗，并降低内燃机的污染。
[0010]可选地，所述凹部的深度为所述微结构体特征尺寸的1/150-1/3。
[0011 ]可选地，所述微结构体为微球体。
[0012]可选地，所述微结构体的直径为0.011-60微米。
[0013]可选地，所述微结构体为微圆柱体。
[0014]可选地，所述微结构体为微正方体。
[0015]可选地，所述微结构体的重量为0.1-1000克。
[0016]可选地，所述微结构体为陶瓷结构。
[0017]为了实现本实用新型的第二目的，本实用新型还提供一种内燃机，包括若干可相对运动的摩擦副，还包括用于盛放机油的机油池，所述机油池内设有用于润滑所述内燃机摩擦副各部件之间大颗粒的润滑结构，所述润滑结构能够进入所述摩擦副的各部件之间；其中，所述润滑结构为以上所述的润滑结构。
【附图说明】
[0018]图1为本实用新型所提供内燃机的润滑结构在一种【具体实施方式】中的结构示意图；
[0019]图2为图1中I部分的局部放大图；
[0020]图3a为图1中微结构体在第一种具体实施例中的结构示意图；
[0021]图3b为图3a的侧视图；
[0022]图4a为图1中微结构体在第二种具体实施例中的结构示意图；
[0023]图4b为图4a的侧视图；
[0024]图5a为图1中微结构体在第三种具体实施例中的结构示意图；
[0025]图5b为图5a的侧视图。
[0026]图1-5 中:
[0027]I缸套、2活塞环、3机油池、4大颗粒、5微结构体、51凹部；
[0028]A缸套弹性变形曲线、B活塞环弹性变形曲线；
[0029]L边长、D直径、t凹部深度。
【具体实施方式】
[0030]为了使本领域的技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明。
[0031]请参考附图1-2，其中，图1为本实用新型所提供内燃机的润滑结构在一种【具体实施方式】中的结构示意图；图2为图1中I部分的局部放大图。
[0032]在一种【具体实施方式】中，本实用新型提供一种内燃机的润滑结构，用于润滑内燃机各摩擦副之间的大颗粒4，如图2所示，该润滑结构包括能够进入各摩擦副之间的若干微结构体5。
[0033]其中，微结构体5指的是必须借助于光学显微镜或电子显微镜才能观察到的微观结构，其区别于人眼可观测的各种宏观结构。
[0034]现有的内燃机润滑结构中，活塞环与缸套之间存在大颗粒，当二者竖向相对运动时，因摩擦副间隙在承载力作用下突然变小而导致大颗粒对摩擦副各部件表面的冲击力(如汽车在提速、刹车、爬坡、超载等临界摩擦状态时)，大颗粒受到冲击不仅刺破油膜并且作用于活塞环或缸套，由于该大颗粒硬度较大，又因气缸内瞬时高达1600°C以上温度致使摩擦副表面硬度也瞬时下降，因此，冲击摩擦副表面时，使得二者平滑的表面产生隆起式塑性变形，例如毛刺等，该毛刺的存在进一步引起两摩擦副之间产生“钢对钢干摩擦”。
[0035]上述两摩擦副之间的“钢对钢干摩擦”使得活塞环与缸套之间的磨损加快，降低内燃机的使用寿命，并增大内燃机负荷和燃油消耗，提高内燃机污染。
[0036]本实施例中的内燃机工作前，将若干微结构体5直接或间接加入机油池3内，使其随润滑油进入内燃机各摩擦副之间，以图1和图2所示的活塞环2与缸套I组成的摩擦副为例。
[0037]内燃机工作时，如图1和图2所示，活塞环2在缸套I内竖向运动，润滑油与微结构体5进入二者之间的间隙内，该微结构体5与大颗粒4均朝向缸套I或活塞环2的方向运动，且由于微结构体5极具啮合大颗粒4的表面张力结构，因此，各微结构体5相较于大颗粒4更靠近缸套I或活塞环2的表面，即若干微结构体5附着于大颗粒4并处于缸套I和活塞环2之间。
[0038]基于此，由于微结构体5的存在，当缸套I与活塞环2之间的间隙在承载力作用下为零时，微结构体5构成的润滑结构缓解降低了大颗粒4对摩擦副各部件表面的冲击力，从而使摩擦副表面在该大颗粒4的冲击力作用下仅发生弹性变形，而非隆起式塑性变形，另外，此时气缸内1600°C以上的瞬时高温，也增加了摩擦副机件表面瞬时弹性指数。如图2所示的缸套变形曲线A与活塞环变形曲线B，从而避免摩擦副各部件表面由于存在塑性变形而发生“钢对钢干摩擦”，进而降低二者之间的磨损，提高内燃机的使用寿命，同时降低内燃机的负荷和燃油消耗，使得内燃机的污染降低。
[0039]需要说明的是，本实施例中的润滑结构不同于本领域常用的固体润滑方式。现有的固体润滑为利用固体粉末、涂膜和复合材料等隔离相互接触的摩擦表面，以达到润滑的目的的润滑方式。因此，现有固体润滑方式通过在摩擦副的两表面均形成固体润滑膜，使得磨损发生在固体润滑膜之间，而非摩擦副表面之间，用于润滑摩擦副。而本实施例中的微结构体5通过防止大颗粒4对摩擦副表面形成塑性变形而起到润滑的目的，其润滑过程针对于摩擦副两表面之间的大颗粒，因此，二者的目的及原理均不同。
[0040]请继续参考附图3-5，其中，图3a为图1中微结构体在第一种具体实施例中的结构示意图；图3b为图3a的侧视图；图4a为图1中微结构体在第二种具体实施例中的结构示意图；图4b为图4a的侧视图；图5a为图1中微结构体在第三种具体实施例中的结构示意图；图5b为图5a的侧视图。
[0041]具体地，如图3-5所示，微结构体5的形状可为微球体、微圆柱体或微正方体结构，且其表面设有若干凹部51。同时，该凹部深度t为微结构体5特征尺寸的1/150-1/3。
[0042]对于呈微球体形状的微结构体5，特征尺寸指的是直径D，如图3所示，1/150<t/D< l/3o
[0043]对于呈微圆柱体形状的微结构体5，特征尺寸指的是直径D，如图4所示，1/150<t/D< l/3o
[0044]对于呈微正方体形状的微结构体5，特征尺寸指的是边长L，如图5所示，1/150< t/L< l/3o
[0045]该微结构体5的工作过程如下所述:当微结构体5受到大颗粒4的冲击力时，从宏观上讲，多个微结构体5组成的润滑结构减小大颗粒5的冲击压强和冲击力，从微观上讲，微结构体5的凹部51不仅使微结构体5随时附着啮合在大颗粒4上，此时在冲击力的作用下还首先使微结构体5夯实啮合了大颗粒4，继而使微结构体5与大颗粒4之间时时产生相对蠕动，从而分散减小了大颗粒4对摩擦副表面的冲击力和能量，实现对大颗粒4的润滑。
[0046]本实施例中，由于微结构体5表面具有若干凹部51，使得其比表面积较大，因此，该微结构体5表面具有极强的表面张力结构，可清除内燃机机油内的油泥、漆皮、絮状物等降低机油润滑性的杂质，从而可提高机油的寿命于物尽其用的以加代换机油，使得汽车保养时不需要更换机油。
[0047]优选地，该凹部51的深度为微结构体5特征尺寸的1/50-1/5，当凹部深度t处于该范围时，润滑效果最好。同样地，上述凹部51的深度并不仅限于此，也可根据实际需要任意设置，凹部51的深度处于合理范围内时，该微结构体5均具有较大的比表面积，因此，此处对凹部51的形状及深度均不作限定。
[0048]需要说明的是，以上各实施例中，微结构体5为微球体、微圆柱体、微正方体等结构指的是其主体结构为以上形状，如图3-5中虚线所示的形状，该主体结构表面均设置若干凹部51。另外，由于微结构体5是在球体、圆柱体、正方体上设置了若干凹部51的结构，故将微结构体5具体形状定义为微球体、微圆柱体、微正方体。
[0049]同时，上述各微结构体5的直径为0.0101-60微米。优选为0.101-60微米。当然，以上各实施例中的微结构体5也可为若干微结构体5组成的微结构体团聚物，内燃机工作时，在各摩擦副的未造成磨损的轻挤压力作用下，该微结构体团聚物被分散为若干微结构体5。
[0050]同样，本实施例中，各微结构体5的直径或边长等尺寸并不仅限于此，也可根据需要任意设置，合理范围内的微结构体5的尺寸均在本申请所要保护的范围内。
[0051]优选地，根据内燃机的功率不同，上述微结构体5可选用不同的直径，例如，对于超大型内燃机，微结构体5直径可为14.001-60微米;对于大型内燃机，微结构体5直径可为9.001-14微米;对于中型内燃机，微结构体5直径可为5.001-9微米;对于小型内燃机，微结构体5直径可为0.301-5微米;对于微型内燃机，微结构体5直径可为0.101-0.3微米。
[0052]具体地，上述加入润滑油的微结构体5的集合重量为0.1-1000克。可以理解，处于该重量范围内的微结构体5为加入各摩擦副之间的若干微结构体5的集合，随内燃机特性的不同，加入的微结构体5的重量也不同，可根据实际需要任意设置，此处同样不作限定。
[0053]更具体地，以上各实施例中，微结构体5为陶瓷结构。
[0054]如图2所示，为了防止大颗粒4在摩擦副挤压力的作用下对摩擦副表面造成塑性变形，该微结构体5需要具有一定的硬度，可以理解，该微结构体5并不仅限于采用陶瓷或金属制成，也可采用本领域常用的其它材料，此处不作限定。
[0055]另外，本实用新型还提供一种内燃机，包括若干可相对运动的摩擦副，各摩擦副之间均设置润滑结构，其中，该润滑结构为以上任一实施例中所述的润滑结构。由于上述润滑结构具有上述技术效果，设有该润滑结构的内燃机也具有相应的技术效果，此处不再赘述。
[0056]—般情况下，汽车内燃机油耗占汽车整体油耗的七成，即做汽车有用功的油耗不足三成。在汽车内燃机诸多内耗中，降低摩擦磨损负载是汽车领域重要的节油方向。
[0057]交通部汽车挂车质量监督检验测试中心对使用本实用新型中提供的润滑结构的汽车做了以下检测:90km/h等速行驶燃料消耗量试验，该试验是依据CB/T12545.1-2008《乘用车燃料消耗量试验方法》做出的。当该汽车行驶至211256公里，车速为90km/h时，其耗油量为公升/百公里(L/100km)，而该车型的新车不采用本实用新型提供的润滑结构时，其耗油量为7.18公升/百公里((L/100km)，因此，使用本实用新型所提供的润滑结构后，其润滑效果大大提高，使得汽车节油性能大大提高。
[0058]以上对本实用新型所提供的一种内燃机及其润滑结构均进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。
【主权项】
1.一种内燃机的润滑结构，用于润滑所述内燃机摩擦副各部件之间的大颗粒(4)，其特征在于，所述润滑结构包括能够进入所述摩擦副各部件之间的若干微结构体(5)，且所述微结构体(5)的表面设有若干凹部(51)。2.根据权利要求1所述的润滑结构，其特征在于，所述凹部(51)的深度为所述微结构体(5)特征尺寸的1/150-1/3。3.根据权利要求1所述的润滑结构，其特征在于，所述微结构体(5)为微球体。4.根据权利要求3所述的润滑结构，其特征在于，所述微结构体(5)的直径为0.0101-60微米。5.根据权利要求1所述的润滑结构，其特征在于，所述微结构体(5)为微圆柱体。6.根据权利要求1所述的润滑结构，其特征在于，所述微结构体(5)为微正方体。7.根据权利要求1-6中任一项所述的润滑结构，其特征在于，所述微结构体(5)的重量为0.1-1000 克。8.根据权利要求1-6中任一项所述的润滑结构，其特征在于，所述微结构体(5)为陶瓷结构。9.一种内燃机，包括若干可相对运动的摩擦副，还包括用于盛放机油的机油池(3)，所述机油池(3)内设有用于润滑所述内燃机摩擦副各部件之间大颗粒(4)的润滑结构，所述润滑结构能够进入所述摩擦副的各部件之间；其特征在于，所述润滑结构为权利要求1-8中任一项所述的润滑结构。
【文档编号】F01M11/00GK205477817SQ201620041429
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年1月15日
【发明人】张安, 张建良
【申请人】张安, 张建良