专利名称：内燃机的润滑油回流系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及内燃机。更具体地，本发明涉及内燃机的润滑油回流(drainback)系统。
背景技术：
内燃机需要润滑油，或者需要其它形式的润滑剂，来润滑发动机的各运动机件。在标准内燃机中，是通过将润滑油存储在曲轴箱中并且从曲轴箱通过某些分配系统向各运动机件供油来完成的。然后，润滑油从发动机的各机件经过某些回流系统，如回流通道，返回到曲轴箱。
例如，标准内燃机曲轴箱的润滑油从曲轴箱被供给到配气机构，来润滑配气机构的阀，摇臂，和其它部件。润滑油从配气机构流过发动机的气缸盖，通过回流通道流回到曲轴箱。
然而，在某些工作状况下，该标准的回流系统具有一些缺陷。例如，在出现高曲轴箱压力的情况下，曲轴箱的润滑油会通过回流通道被迫反向，可能使气缸盖和阀箱充满润滑油。类似地，如果发动机以升角(elevated angle)(如，向后倾斜)运行时，曲轴箱的油会通过回流通道向后流，可能又使气缸盖和阀箱充满润滑油。如果气缸盖和阀箱充满润滑油，会妨碍位于气缸盖的进气、排气和火花塞的运行，并且润滑油可能通过阀流入气缸。
因此，有益的是将内燃机设计成能防止曲轴箱的润滑油充入发动机气缸盖和/或阀箱。具体地，有益的是将内燃机的润滑油回流系统设计成在正常的工作过程中润滑油能通过回流通道从阀箱流到曲轴箱，而在某些工作状况下，如曲轴箱中出现高压时或者在以升角运行的过程中防止润滑油通过回流通道从曲轴箱流到阀箱。
发明内容
本发明的目的之一是一种带曲轴箱的内燃机，曲轴箱有定义出容纳润滑油的内容积的壁。气缸盖有固定到曲轴箱的近端，并且从曲轴箱横向向外延伸，在远端终止。摇臂盖固定在气缸盖的远端并且定义一个形成阀箱的腔。回流通道互相连接曲轴箱的内容积和阀箱，使液体能从阀箱流到曲轴箱的内容积。单向阀设置在回流通道中，使液体能从阀箱流到曲轴箱的内容积，并且防止液体从曲轴箱内容积流到阀箱。
这使得在正常工作过程中，阀箱的润滑油能排回到曲轴箱，并且在曲轴箱内的压力增大或者发动机的工作角度增大时防止润滑油通过回流通道反向运动(进入阀箱)。
本发明的另一个目的是内燃机，其中气缸盖上形成有一个从其穿过的从近端延伸到远端的孔。曲轴箱有气缸，气缸有与曲轴箱壁中的一个整体形成的汽缸壁。气缸壁上形成有一个从其穿过的孔，该孔从与曲轴箱的内容积相连的气缸壁的内表面延伸到与气缸盖近端啮合的气缸壁的外表面。气缸盖中的孔和气缸壁中的孔一起定义出回流通道。另外，气缸壁中的孔在一端被扩大，在气缸壁的外表面形成一个腔，阀球被设置在腔内。腔和阀球一起定义出单向阀。阀球靠在在气缸盖近端的孔，从而当曲轴箱中出现高压时或发动机以升角运行时防止液体从曲轴箱的内容积流到阀箱。
图1是单缸发动机的第一透视图，沿着发动机上有起动器和气缸盖的一侧；图2是图1所示的单缸发动机的第二透视图，沿着发动机上有空气滤清器和油滤清器的一侧；图3是图1所示的单缸发动机的第三透视图，其中去掉发动机的某些部件示出发动机的其它内部部件；图4是图1所示的单缸发动机的第四透视图，其中去掉了发动机的某些部件示出发动机的其它内部部件；图5是图1的单缸发动机部分的第五透视图，其中去掉了曲轴箱的顶部示出曲轴箱的内部；
图6是图1的单缸发动机部分的第六透视图，其中分解示出曲轴箱的顶部和曲轴箱的底部；图7是图1的单缸发动机的顶视图，以灰度级(grayscale)示出发动机的内部构件；图8是图1单缸发动机的配气机构的部件的透视图；图9是图1的单缸发动机的部分剖视图；图9a是图9的单向阀的放大视图。
具体实施例方式
参照图1和图2，Kohler，Wisconsin的科勒公司设计的单缸、四冲程内燃机100包括曲轴箱110，其有形成在曲轴箱110一个侧壁的气缸160，固定在曲轴箱110的顶部的盖290，和装在盖290顶部的鼓风机壳体120。风扇130和飞轮140是在鼓风机壳体120中。发动机100还包括装到盖290的起动器150，和气缸盖170，它有固定于曲轴箱110的近端并且从曲轴箱110的侧壁横向向外延伸终止在远端。摇臂盖180固定在气缸盖170的远端，并且定义出一个在其中形成阀箱的腔，阀箱装有配气机构的阀和其它部件，这将在以下详细说明。图1和2中所示的排气口190和图2和3中所示的进气口200装在气缸盖170。
如本领域中已知的，在发动机100工作过程中，活塞210(见图7)在气缸160中朝向和离开气缸盖170往复运动。活塞210的运动依次引起曲轴220(见图7)转动，以及引起与曲轴220相连的风扇130和飞轮140的转动。风扇130的转动冷却发动机，飞轮140的转动保持了相对恒定的转动动量。
现参照图2，发动机100还包括连接到进气口200的空气滤清器230，在向气缸盖170提供空气之前过滤发动机所需的空气。提供给进气口200的空气经气缸盖170被送到气缸160，然后通过经由气缸盖170从气缸160流出排气口190排出发动机。空气经由气缸盖170进、出气缸160的流入和流出分别由输入阀240(input valve)和输出阀250(output valve)(参见图8)控制。仍如图2所示，发动机100包括装在盖290、与起动器150相对的润滑油滤清器260，发动机100的润滑油通过其并被过滤。具体地，润滑油滤清器260分别通过进线和出线270、280连接到曲轴箱110，从而将加压的润滑油提供给润滑油滤清器260，然后从润滑油滤清器260返回到曲轴箱110。
参照图3和图4，示出的发动机100去掉了鼓风机壳体120，露出曲轴箱110的盖290。参照图3，其中风扇130和飞轮140也都被去掉了，示出线圈300被装在盖290并且根据风扇130和/或飞轮140的转动产生电流，一起起磁发电机的作用。另外，示出曲轴箱110的盖290有一对突起部310，它们覆盖一对齿轮320(参见图5和图7-8)。参照图4，示出风扇130和飞轮140位于曲轴箱110的盖290之上。另外，图4示出了没有气缸盖170和摇臂盖180的发动机100，来更清楚地示出一对管330，一对相应的推杆340通过其延伸。推杆340在一对相应的摇臂350和曲轴箱110中的一对凸轮360之间伸展(参见图8)，请见下文的详细说明，。
参照图5和图6，示出了盖290被从曲轴箱110去掉的发动机100，示出发动机100的剖开的立体图，去掉了发动机在气缸160之上延伸的部分，如气缸盖170。参照图6，以分解图示出曲轴箱110的盖290在曲轴箱110之上。曲轴箱110包括底壁390和多个竖直的侧壁400，定义出用于容纳润滑油的内容积380。盖290和曲轴箱110被制成两个单独的部件，使得为了进入曲轴箱110的内容积380实际上能将盖290从曲轴箱110移开。此外，如图5所示，曲轴箱110中的一对齿轮320由相应的轴410支撑并且在轴410上转动，轴410依次由曲轴箱110的底壁390支撑。
参照图7，示出发动机100的顶视图，其中用灰度级示出了发动机的其它内部部件。具体地，图7示出了气缸160中的活塞210通过连杆420与曲轴220相连。曲轴220依次连接到转动配重430和反的配重(reciprocal weight)440，它们平衡由活塞210施加在曲轴220上的力。进一步地，曲轴220与各齿轮320接触，并且因此将转动运动传给齿轮。在本实施例中，将齿轮320支撑在其上的轴410能将润滑油从曲轴箱110(如图5所示)的底壁390向上送到齿轮320。到润滑油滤清器260的进线270与轴410中的一个相连来接受润滑油，润滑油滤清器的出线280与曲轴220相连向其提供润滑。图7还示出了位于气缸盖170上的火花塞450，它在发动机工作冲程过程中提供点火，使得在气缸160中发生燃烧。火花塞450的电能由线圈300(参见图3)提供。
进一步参照图7，并且还有图8，示出了发动机100的配气机构500的元件。配气机构500包括分别设置在轴410上的齿轮320，还包括在齿轮下面的凸轮360。另外，相应的凸轮从动臂510可转动地装在曲轴箱110，并且伸展设置在相应的凸轮360之上。相应的推杆340依次设置在相应的凸轮从动臂510上。当凸轮360转动时，凸轮从动臂510暂时迫使推杆340向外离开曲轴箱110。这使得摇臂350摇摆或转动，从而使相应的阀240和250向曲轴箱110打开。然而，随着凸轮继续转动，凸轮从动臂510使得推杆340向内返回到它们的原始位置。设置在气缸盖170和摇臂350之间的一对弹簧520在趋于关闭阀240、250的方向上分别提供趋于摇动摇臂的力。作为弹簧520在摇臂350上作用的结果，推杆340被推回到它们的原始位置。
参照图9和9a，示出了内燃机100的曲轴箱110和气缸盖170的剖面图。在气缸盖170的下壁172形成有孔550，从在气缸盖170远端的阀箱延伸到在气缸盖170近端的密封表面185。在发动机正常运行过程中，该孔550基本上水平延伸，但向下倾斜使得润滑油因重力排出阀箱。
气缸160有柱形气缸壁405，在曲轴箱壁400之一整体模制。气缸壁405定义出气缸160中的一个腔形成气缸腔165来容纳活塞(未示出)。在气缸腔165下方的气缸壁405提供与曲轴箱110的内容积380连通的内表面460，以及与气缸盖170上的密封表面185啮合的外表面465。
圆柱形孔530形成在气缸壁405中在气缸腔165下方，并且从在那它与曲轴箱内容积380连通的气缸壁内表面460，延伸到在那它与气缸盖170中的孔550对齐并且相连的气缸壁外表面465。气缸盖中的孔550和气缸壁405中的孔530一起定义出润滑油回流通道，使汇集在阀箱中的润滑油能流回到曲轴箱的内容积380。
孔530的外端被扩大在气缸壁外表面465中形成腔560。阀球620被容纳在该腔560中来形成单向阀，使润滑油在发动机正常运行过程中通过孔550能流出阀箱，但在某些情况下，如当出现曲轴箱压力增大或工作在升角时防止润滑油从曲轴箱孔530流回到阀箱，以下将详细说明。
阀球620优选由碳氟化合物制成，能够承受高温并且非常能抗吸油和抗磨损。然而，阀球620也可由能实现密封要求的其它任何材料制成，如下文所述。可选地，单向阀也可是簧片阀、阻挡盘(check disk)、球阀，或者设置在润滑油回流通道中，在发动机100正常运行过程中使润滑油能从阀箱流到曲轴箱110的内容积380，并且在某些工作条件下，如在曲轴箱中出现高压时或在以角度运行的过程中防止润滑油从曲轴箱110的内容积380流到阀箱的其它任何类型的单向阀或者类似的单向流动(one-way flow)的密封装置。
盖衬垫175设置在曲轴箱110和气缸盖170之间，来防止润滑油从气缸壁外表面465和气缸盖密封表面185之间漏出。盖衬垫175带有孔540，与孔530、550对准使润滑油能流过盖衬垫175。
在本发明的可选实施例中，回流通道不必向以上所述的与气缸盖和曲轴箱为整体的。回流通道可以用任何方式来连接阀箱与曲轴箱的内容积，如外部通过软管、管子或其它方法，并且其中有某种单向阀。
在发动机100的正常工作过程中(即，在热机循环时，其中存在低曲轴箱压力并且发动机没有以升角运行)，阀球620在腔560中浮动，使得润滑油能流过腔560并且通过阀球620。这使得阀箱的润滑油能流过气缸盖170中的孔550，流过盖衬垫175中的孔540，绕过阀球620，并且流过侧壁400中的孔530回到曲轴箱110。
在热机循环出现高曲轴箱压力时，曲轴箱孔530中的压力增大，将阀球620推向气缸盖170。当这发生时，阀球620经过盖衬垫175中的孔540，并且在气缸盖170的密封表面185搁靠在孔550。类似地，如果发动机100运行在升角时，阀球620朝气缸盖170移动。当这发生时，阀球620又通过盖衬垫175中的孔540，并且在气缸盖170的密封表面185搁靠在的孔550。阀球620搁靠在孔550关闭了润滑油回流通道，并且防止了润滑油通过孔550向回流。这使得发动机100在出现高曲轴箱压力时和在升角时能够运行，而阀箱没有充满润滑油。
在本发明的优选实施例中，阀球620通过搁靠在气缸盖170远端的孔550来防止润滑油反向流过气缸盖170中的孔550。然而，阀球620可搁靠在沿着润滑油回流通道任何之处的任何表面上。例如，如果盖衬垫175的孔540做得较小，那么阀球620可搁靠在盖衬垫175上而不是从其通过，由此防止润滑油通过孔550反向流回到阀箱。
在本实施例中，发动机100是垂直轴发动机，能输出15-20马力，用于各种用户草地和花园机械，如割草机。在可选实施例中，发动机100也可是水平轴发动机，可设计成输出更大或更小的功率，和/或应用于各种其它类型的机器中，如除雪机。此外，在可选实施例中，发动机100中部件的具体设置可与以上所示和所述的不同。例如，在一个可选实施例中，凸轮360可设置在齿轮320之上而不是在齿轮下面。
虽然以上示出和说明了本发明的优选实施例，但应该理解本发明并不限于在此公开的具体结构。本发明可包含其它特定的形式，而不偏离本发明的精神和实质。相应地，本发明的范围应该参考下文中的权利要求，而不是参考前面的说明。
权利要求
1.一种内燃机，其包括带有壁的曲轴箱，所述壁定义出容纳润滑油的内容积；气缸盖，有固定到所述曲轴箱的近端，所述气缸盖从所述曲轴箱横向向外延伸，在远端终止；摇臂盖，固定在所述气缸盖的远端，所述摇臂盖定义出阀箱形成在其中的腔；回流通道，互相连接所述曲轴箱的内容积与阀箱，使液体能从所述阀箱流到所述曲轴箱的内容积；和单向阀，设置在所述回流通道中，使液体能从所述阀箱流到所述曲轴箱的内容积，并且防止液体从所述曲轴箱的内容积流到所述阀箱。
2.如权利要求1所述的内燃机，其中所述单向阀包括簧片阀。
3.如权利要求1所述的内燃机，其中所述单向阀包括阻挡盘。
4.如权利要求1所述的内燃机，其中所述单向阀包括球阀。
5.如权利要求1所述的内燃机，其中所述回流通道形成作为所述气缸盖和所述曲轴箱的整体部分。
6.如权利要求1所述的内燃机，其中所述气缸盖形成有从其穿过的从所述气缸盖的远端延伸到近端的孔；所述曲轴箱有形成在所述壁之一的气缸，所述气缸有气缸壁，整体形成在所述曲轴箱的该壁，还有与所述曲轴箱的内容积相连的内表面和与所述气缸盖的近端啮合的外表面；和所述气缸壁形成有从其穿过的孔，从所述内表面延伸到所述外表面，在此所述孔对齐所述气缸盖的孔并且与之相连；其中所述第一孔和第二孔一起定义所述回流通道。
7.如权利要求6所述的内燃机，进一步包括设置在所述曲轴箱和所述气缸盖之间的盖衬垫，所述盖衬垫有一个与所述第一和第二孔对齐的孔，液体能从其流过。
8.如权利要求6所述的内燃机，其中所述气缸壁的所述孔在一端被扩大，在所述气缸壁的外表面形成腔；和阀球设置在所述腔中；其中所述阀球搁靠在所述气缸盖近端的所述孔上，当所述曲轴箱中有高压出现时或当所述发动机以升角运行时防止液体从所述曲轴箱的内容积流到所述阀箱；和所述腔和所述阀球一起定义所述单向阀。
9.如权利要求8所述的内燃机，其中所述阀球由碳氟化合物制成。
全文摘要
本发明涉及一种有润滑油回流通道和整体单向阀的内燃机。润滑油回流通道在正常工作过程中使润滑油能从发动机的阀箱流到曲轴箱，和在曲轴箱中出现高压时或者发动机以升角运行时防止润滑油从曲轴箱到阀箱的反向流动。润滑油回流通道由穿过曲轴箱气缸壁的孔和穿过气缸盖的孔形成。单向阀包括在曲轴箱气缸壁中的腔，它位于气缸壁中孔的与气缸盖的孔相交的一端，和包括设置在该腔中的阀球。在正常工作过程中，阀球浮在腔中，使润滑油通过润滑油回流通道能回流到曲轴箱。如果出现高曲轴箱压力，或者如果发动机以升角运行时，阀球将搁靠在气缸盖中孔的该端，防止润滑油通过回流通道到阀箱的反向流动。
文档编号F01M9/10GK1836093SQ200480023389
公开日2006年9月20日 申请日期2004年8月12日 优先权日2003年8月15日
发明者E·胡达克 申请人:科勒公司