专利名称：一种二冲程内燃机的活塞销轴承润滑系统和方法
技术领域：
本发明涉及内燃机，具体涉及一种二冲程内燃机的活塞销轴承润滑系统和方法。
背景技术：
传统内燃机中，通过泵送润滑油到活塞销轴颈周围绝大部分间隙以提供润滑。然而，由于两冲程发动机在整个发动机循环中的运行方式，活塞销一部分和连杆的轴径轴承表面会始终保持接触，所以这部分很难进行润滑，从而易磨损。在一些两冲程的发动机中，比如一种带有一根曲轴和对置气缸、对置活塞的发动机(对置活塞对置气缸式发动机)，润滑油是通过曲轴和连杆内的油道泵送至活塞销的。在发动机整个循环过程中，传统发动机提供的机油压力不能有效克服作用在活塞销上的爆发压力和惯性力，从而不能提供充分润滑，不充分的润滑会导致过热和磨损。因此改进两冲程发动机活塞销的润滑系统是非常必要的。中国专利CN2422451Y公开了一种二冲程汽油发动机分离润滑装置，主要包括气缸、活塞、曲轴、曲轴箱，缸体上设有润滑油孔，该润滑油孔设在活塞销孔运行的直线上，并处在活塞运行至下止点时，活塞销相对的位置上，润滑孔通过润滑油道和润滑油管与曲轴箱相通，曲轴箱底部设有机油，润滑油管处于油面以下，当活塞向下运行至下止点时，活塞销孔与润滑油孔相对，润滑油喷入活塞销孔内，并经内置润滑油通道进入曲轴连杆头及曲轴轴承部位，该装置不仅达到了分离润滑的目的，而且结构简单，生产成本低。与本申请相t匕，同此专利的具体结构存在较大的差别。中国专利CN101023246A公开了一种用于内燃发动机的机油供应装置，它具有一个输油装置将机油输送给气缸(9)中往复运动的活塞(8)。输油装置的构造为:至少在活塞(8)处于其下止点范围之时，通过该输油装置使机油直接进入活塞(8)下方，尤其是其活塞底(12)下方以及活塞裙(13)以内的范围内。该输油装置至少有一个伸入到活塞底(8)下方范围内的管道元件(16)。当活塞(8)处于其下止点位置时，管道元件(16)应尽可能终止于活塞销(6)附近。这样就能保证使承受极高机械负荷以及热负荷的活塞销(6)得到定向机油润滑。此外，通过该机油供应装置还可以给二冲程发动机的扫气道(15a)供油，以抑制积炭倾向。两者在具体结构上以及所运用的发动机类型上都存在明显的区别。
发明内容
针对现有的二冲程发动机存在的上述问题，本发明提供一种能对活塞销进行充分润滑的二冲程内燃机的活塞销轴承润滑系统和方法。本发明为实现上述目的所采用的技术方案是:一种二冲程内燃机的活塞销轴承润滑系统，包括相对布置于第一气缸的第一内活塞和第一外活塞，相对布置于第二气缸的第二内活塞和第二外活塞，所述第一气缸与所述第二气缸由曲轴连接，所述第一内活塞和所述第二内活塞通过推杆连接于所述曲轴上，所述第一外活塞和所述第二外活塞通过拉杆连接于所述曲轴上，所述第一内活塞和所述第二内活塞设有第一活塞销和第二活塞销，所述第一外活塞远离所述曲轴一端设有第三活塞销且连接所述拉杆，所述第二外活塞远离所述曲轴一端设有第四活塞销且连接所述拉杆，所述推杆和所述拉杆上设有油道，所述油道内设有惯性泵。上述二冲程内燃机的活塞销轴承润滑系统，其中，所述第一内活塞由第一推杆连接于所述曲轴上，所述第二内活塞由第二推杆连接于所述曲轴上，所述第一外活塞由第一拉杆和第二拉杆连接于所述曲轴上，所述第二外活塞由第三拉杆和第四拉杆连接于所述曲轴上，所述第一推杆、所述第二推杆、所述第一拉杆、所述第二拉杆、所述第三拉杆和所述第四拉杆分别设有第一惯性泵、第二惯性泵、第三惯性泵、第四惯性泵、第五惯性泵和第六惯性泵。上述二冲程内燃机的活塞销轴承润滑系统，其中，所述惯性泵对所述连杆与所述推杆的运动做出响应，在活塞循环过程中的下止点时给活塞销轴承表面提供定量高压润滑油。上述二冲程内燃机的活塞销轴承润滑系统，其中，所述惯性泵包含由所述推杆及所述连杆在循环中产生轴向惯性力而驱动的元件。上述二冲程内燃机的活塞销轴承润滑系统，其中，所述惯性泵设有一个保持开放的阀元件，所述阀元件允许润滑油通过所述惯性泵到达活塞销轴承表面。上述二冲程内燃机的活塞销轴承润滑系统，其中，所述惯性泵设有导向孔以及在所述导向孔内纵向运动的柱塞，以对活塞在循环期间产生的加速和减速惯性力做出反应并和所述推杆及所述连杆相通。上述二冲程内燃机的活塞销轴承润滑系统，其中，所述柱塞有两级质量部分，所述两级质量部分包括在所述导向孔内移动的第一质量部分和第二质量部分，所述第一质量部分周向上开设有通道以便使润滑油能通过。一种二冲程内燃机的活塞销轴承润滑方法，包括步骤:由机油泵泵入润滑油，通过曲轴、推杆及连杆中的油道和设于所述油道内的惯性泵，用来在循环下止点注入预定量的润滑油以完成对活塞销轴承的润滑。上述二冲程内燃机的活塞销轴承润滑方法，其中，所述机油泵泵入润滑油时，润滑油处于一级压力，而所述惯性泵强制以比一级压力高的二级压力将定量的二级压力润滑油注入所述活塞销轴承。由于采用了上述技术，上述技术方案与现有技术相比具有的积极效果是:(I)通过装在连杆中的惯性泵，在活塞销和连杆轴颈轴承表面强制泵入更多量的润滑油；(2)通过装在连杆中的惯性泵，并利用活塞在接近和离开下止点时的减速和加速，在活塞销和连杆轴颈轴承表面泵入定量的润滑油，并克服在轴承贴合表面的贴合力来提供强制润滑；(3)提供可适合在内燃机运动部件中使用的改进型惯性泵。
图1是本发明一种二冲程内燃机的活塞销轴承润滑系统和方法的发动机的剖视图；图2 (A)是图1中本发明一种二冲程内燃机的活塞销轴承润滑系统和方法第一实施例的发动机拉杆中设置的惯性泵的横断面视图2 (B)是图2 (A)中沿2B-2B的横截面视图；图2 (C)是图1中本发明一种二冲程内燃机的活塞销轴承润滑系统和方法的发动机推杆中设置的惯性泵的横断面视图；图2 (D)是图2 (C)中沿2D-2D的横截面视图；图3 (A)是图1中本发明一种二冲程内燃机的活塞销轴承润滑系统和方法第二实施例的靠近上止点循环冲程的发动机的连杆中惯性泵的横断面视图；图3 (B)图3 (A)中本发明一种二冲程内燃机的活塞销轴承润滑系统和方法的介于上止点和下止点之间的循环冲程的发动机的连杆中惯性泵的横断面视图；图3 (C)是图3 (A)和图3 (B)本发明一种二冲程内燃机的活塞销轴承润滑系统和方法的靠近下止点循环冲程的发动机的连杆中惯性泵的横断面视图；图3 (D)是图3 (A)中沿3D-3D的横断面视图；图4 (A)是本发明一种二冲程内燃机的活塞销轴承润滑系统和方法的当活塞处于下止点位置时的活塞销轴颈横断面视图；图4 (B)是图4 (A)中本发明一种二冲程内燃机的活塞销轴承润滑系统和方法的活塞处于循环冲程末端时的活塞销轴颈横断面视图；图4 (C)是图4 (A)中本发明一种二冲程内燃机的活塞销轴承润滑系统和方法的活塞处于循环冲程反向末端时的活塞销轴颈横断面视图；图5是图1中本发明一种二冲程内燃机的活塞销轴承润滑系统和方法的发动机的连接内活塞推杆的透视图；图6是图1中本发明一种二冲程内燃机的活塞销轴承润滑系统和方法的发动机内活塞底部与活塞销配合的透视图；图7是图1中本发明一种二冲程内燃机的活塞销轴承润滑系统和方法的发动机的连杆透视图；图8时图1中本发明一种二冲程内燃机的活塞销轴承润滑系统和方法的整个循环冲程中惯性泵的惯性力变化表。
具体实施例方式下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。如图1所示本发明一种二冲程内燃机的活塞销轴承润滑系统和方法，对置活塞对置气缸式发动机100的对置的第一气缸体102和第二气缸104以一个剖切视图显不。第一内活塞IP及第二内活塞2P分别和第一外活塞3P及第二外活塞4P在第一气缸体102和第二气缸104中相对布置。内连杆组件第一推杆120和第二推杆130在第一内活塞1P、第二内活塞2P和曲轴110之间提供动力连接。外连杆组件第一拉杆140、第二拉杆141、第三拉杆150和第四拉杆151在第一外活塞3P、第二外活塞4P和曲轴110之间提供动力连接。第一内活塞IP和第二内活塞2P设有第一活塞销180和第二活塞销190，第一外活塞3P远离曲轴110—端设有第三活塞销142且连接拉杆，第二外活塞4P远离曲轴110—端设有第四活塞销143且连接拉杆。见图5是第一推杆120的详细视图，图7是第一拉杆140和第二拉杆141的详细视图。进一步的，每个拉杆和推杆上安装惯性泵来提供活塞销润滑。第一惯性泵200、第二惯性泵201、第三惯性泵300、第四惯性泵320、第五惯性泵220和第六惯性泵221分别安装在相应的第一拉杆140、第二拉杆141、第一推杆120、第二推杆130、第三拉杆150和第四拉杆151上。机油泵通过在每个拉杆及推杆中设置的油道，来供给曲轴110、各推杆及各拉杆到各活塞销的润滑油，通过在油道中增加各惯性泵来实现本发明润滑活塞销轴承的目的。如图2A和2B所示本发明一种二冲程内燃机的活塞销轴承润滑系统和方法的发动机拉杆中设置的第一惯性泵200的一个实施例，就像被安装在如图1所示的第一拉杆140中。第一惯性泵200带有一个能与第一拉杆140、第一外活塞3P相互作用的空腔201。柱塞202是第一惯性泵200的核心，通过在空腔201中的两个孔里滑动以对应拉杆在整个循环冲程的加速力和减速力。柱塞202的第一质量部分204周向上加工有槽203。足够大的槽203以保证空腔201内的润滑油对柱塞202运动的惯性力产生极小的阻力，在发动机的机油泵的压力维持下，允许润滑油通过入口 206输送至输出口 216。进一步的，第一惯性泵200的两个孔包括供油剖面205和柱塞剖面207。柱塞202也有两部分，一部分在惯性泵的孔中，柱塞202的第一质量部分204完全在剖面213中，柱塞部分210从第一质量部分204延伸，在供油剖面205移动，去限制里面的柱塞202的运动。来自拉杆润滑通道的润滑油进入第一惯性泵200和靠近限位体209的入口 206。进一步的，在循环冲程中活塞向下止点运动的后半部分的位置、在到达下止点的位置和离开下止点前期的位置，在这些位置，惯性力继续推动柱塞202移至左边末端。第一外活塞3P将在下止点位置时，润滑油被柱塞部分210以一个高压从柱塞剖面207的孔中排出(见图8中的力的接近和离开0° (360° )或者下止点位置的情况)。进一步的，第一惯性泵200的压力腔214中设置一个常开的单向阀212。在如图2(A)所示的位置，惯性泵产生压力，惯性力使单向阀212关闭。关闭迫使润滑油被柱塞部分210压缩进输出口 216并进入活塞销轴承。关闭时，单向阀212也阻止润滑油回流进拉杆的供油通道。进一步的，在其余循环冲程位置，单向阀212保持开启并允许来自发动机机油泵的润滑油按照常规方式通过拉杆和第一惯性泵200进入入口 206、槽203、通道208、单向阀212、压力腔214和输出口 216。尽管这个压力足够对活塞销轴颈进行润滑，但是没有足够的压力来使结合的活塞销和活塞轴承表面分开。如图2C和2D所示本发明一种二冲程内燃机的活塞销轴承润滑系统和方法的发动机推杆中设置的第三惯性泵300的另一实施例，第三惯性泵300被恰当的装配在第一推杆120上。在本实施例中，第三惯性泵300具有一个带有入口 306和出口 316的压力腔301。这和附图2B和2A中所示的实施例相反，因为惯性力在接近和远离下止点位置时相反。进一步的，如附图2C所示柱塞302是泵的核心，柱塞302在压力腔301的两个孔里滑动，以应对第一推杆120在整个冲程中的加速和减速。柱塞302被设置具有一个周向设有槽303的圆柱形的质量部分304。槽303足够大以保证空腔内的润滑油对柱塞302的运动惯性力产生极小的阻力。柱塞302在高压下，允许润滑油通过入口 306输送至出口 316。进一步的，第三惯性泵300的两级孔包括一个质量孔剖面305和柱塞孔剖面307。质量孔剖面305和出口 316相通，柱塞302也有两个部分，一部分在泵孔中，而质量部分304完全留在质量孔剖面305的孔中，柱塞部分310从质量部分304延伸出来并在柱塞孔剖面307的孔中运动。一个限位结构309被放置在质量孔剖面305的末端来限制其内部元件的运动。限位结构309布置在出口 316附近，机油通过出口 316离开第三惯性泵300进入活塞销轴承表面。进一步的，一个常开的单向阀312被放置在泵腔314中，位置如图所示，单向阀312被自身惯性和惯性力提供的压力关闭。单向阀312的关闭用来压缩柱塞部分310通过通道308、槽303、出口 316以运送润滑油进入活塞销轴承。当关闭时，单向阀312也会阻止推杆供油通道的油回流。进一步的，在其他接近和远离下止点的位置，单向阀312开启并允许第三惯性泵300使润滑油以传统方式从较低压力的油泵系统进入上述的轴承。如图3A-3D是本发明一种二冲程内燃机的活塞销轴承润滑系统和方法另一个实施例的靠近上止点循环冲程的发动机的连杆中惯性泵600的横断面视图。在这个实施例中，附图同样显示了惯性泵600三个不同的运作阶段。如图3 (A)中，活塞在压缩冲程接近上止点时刻的最后部分。上止点或即将开始做功冲程的接近上止点位置，在这个位置，来自润滑油泵的油被允许通过惯性泵600及流入连接的活塞销。壳体601有一个入口 606和一个出口 616。一个两部分的柱塞602和以上讨论的实施例相似,有一个质量部分604和柱塞部分610。在先前的实施例中，质量部分604至少含有一个槽603，以允许润滑油自由地从入口 606流入泵孔611，减少并阻止泵孔611中的柱塞质量部分604的纵向移动。进一步的，泵腔614包围柱塞部分610和一个在如图3 (A)位置允许润滑油流通的柱塞部分610的第二槽618。进一步的，含有一个中央通道619的圆柱体质量块612在孔615中自由运动，并可替代在先前实施例中描述的单向阀。作为单向阀弹簧力配置的圆柱体质量块612既不常开也不常关。圆柱体质量块612被惯性驱动，和柱塞602保持独立运作。在这种结构中，圆柱体质量块612可以按自身尺寸设置，质量和孔615的阻力开启和关闭供油口 617以达到循环冲程中的精确位置，允许泵腔614被来自传统发动机油泵送来的油填装，当柱塞部分610接近下止点时被驱动。进一步的，如图3 (A)中，供油口 617打开，因为惯性力使圆柱体质量块612在供油口 617的右边。来自油泵的常规润滑油从惯性泵600的入口 606进入槽603，经过泵孔611，再经过第二槽618以进入第二孔621、油道613、供油口 617、中央通道619、泵腔614、孔615 和出 口 616。进一步的，油道613在图3 (A)、3 (B)和3 (C)中清晰地指明出来。油道613在图3 (D)中表现的最清楚。图3 (A)、3 (B)和3 (C)以剖面视图的形式，对油道613进行了展示。油道613将泵孔611和泵腔614进行连通。在图3 (A)中的展示位置，从发动机机油泵来的常规压力的润滑油通过泵腔614，泵腔614中的润滑油被充满，进入孔615并从出口 616流出。进一步的，如图3 (B)中，惯性泵600显示的是在做功冲程的后面部分，当惯性力开始反向时，导致圆柱体质量块612被强制向左移动并关闭供油口 617。柱塞602也被强制向左，第二槽618被堵住。供油口 617被在第二孔621中移动的柱塞部分610的圆柱体质量块612产生的高压关闭。这将阻止通过建立压力来克服导致轴承表面强制结合的润滑油流进轴承。
进一步的，如图3 (C)中，惯性泵600显示的是到达做功冲程接近下止点的最后部分，或者是接近压缩冲程下止点的开始部分。在这个位置，在惯性泵600中的惯性力变得足够高，使得活塞销和活塞轴颈表面注入定量的润滑油。这个力在出口 616，允许润滑油进入活塞销和活塞轴颈之间而使表面分开。如图4 (A)-6所示本发明一种二冲程内燃机的活塞销轴承润滑系统和方法的活塞销轴颈，活塞销和推杆及拉杆轴颈润滑分配系统作为一个活塞展示。第一活塞销180安装在第一内活塞IP上和第一推杆120小头端122有一段轴颈188的中心面配合，在这些图样中，惯性泵没有显示出来，然而，在图6中的指引线指出了油道和惯性泵所处的空间。第一推杆120不断的被和他相关的内活塞或者曲轴110驱动，当远离上止点和下止点时小头端122是以摆动方式在有限的角度内运动。进一步的，如图4 (A) -4 (C)所示为第一活塞销180在上止点和下止点位置的方向，在第一活塞销180中加工出一个轴向通道182和一个与之相通的径向通道184，第一活塞销180外表面加工出一个和径向通道184相连并相通的弧形槽186，在图5中的第一推杆120的小头端122，加工了一个比活塞销180直径略大的圆柱面轴颈188，在轴188表面加工出一定距离贯穿的槽187和189。油道124和第一推杆120中的惯性泵出口相通，通过轴颈188表面接通预设的弧形槽186和第一活塞销180。进一步的，如图4(A)中来自惯性泵的润滑油被以一个足够高的压力注入来克服活塞销表面185和轴颈188表面之间的惯性压力。来自油道124中的润滑油进入弧形槽186并扩展到周围区域给相邻表面提供润滑。进一步的，当发动机循环冲程通过下止点时，第一推杆120接近第一方向角度的极端时，来自油泵的油通过槽187和弧形槽186而相汇合，润滑油通过槽187扩展到轴颈188表面和活塞销表面185的相邻表面。进一步的，同样地，当发动机循环冲程通过上止点时，第一推杆120接近第二方向角度的极端时，来自油泵的油通过槽187和弧形槽186而相汇合相通，润滑油通过槽189扩展到轴颈188表面和活塞销表面185的相邻表面。如图7所示本发明一种二冲程内燃机的活塞销轴承润滑系统和方法的发动机的连杆，其中第一拉杆140和第二拉杆141各自包含第一惯性泵200和第二惯性泵201，第一拉杆140和第二拉杆141与支撑第三活塞销142的横梁145连接。这样，第三活塞销142含有一对弧形槽146，油道144处于弧形槽146的中心，可以和以上解释的内活塞一样提供注入来自常规泵油方式和惯性泵的润滑油。这就是说，当惯性泵没有在轴承表面间注入润滑油时，外活塞轴颈(未显示)有一定的间隙的槽来分配润滑油。以上所述仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的申请专利范围，所以凡运用本发明说明书及图示内容所做出的等效结构变化，均包含在本发明的保护范围内。
权利要求
1.一种二冲程内燃机的活塞销轴承润滑系统，其特征在于，包括相对布置于第一气缸的第一内活塞和第一外活塞，相对布置于第二气缸的第二内活塞和第二外活塞，所述第一气缸与所述第二气缸由曲轴连接，所述第一内活塞和所述第二内活塞通过推杆连接于所述曲轴上，所述第一外活塞和所述第二外活塞通过拉杆连接于所述曲轴上，所述第一内活塞和所述第二内活塞设有第一活塞销和第二活塞销，所述第一外活塞远离所述曲轴一端设有第三活塞销且连接所述拉杆，所述第二外活塞远离所述曲轴一端设有第四活塞销且连接所述拉杆，所述推杆和所述拉杆上设有油道，所述油道内设有惯性泵。
2.如权利要求1所述二冲程内燃机的活塞销轴承润滑系统，其特征在于，所述第一内活塞由第一推杆连接于所述曲轴上，所述第二内活塞由第二推杆连接于所述曲轴上，所述第一外活塞由第一拉杆和第二拉杆连接于所述曲轴上，所述第二外活塞由第三拉杆和第四拉杆连接于所述曲轴上，所述第一推杆、所述第二推杆、所述第一拉杆、所述第二拉杆、所述第三拉杆和所述第四拉杆分别设有第一惯性泵、第二惯性泵、第三惯性泵、第四惯性泵、第五惯性泵和第六惯性泵。
3.如权利要求1所述二冲程内燃机的活塞销轴承润滑系统，其特征在于，所述惯性泵对所述连杆与所述推杆的运动做出响应，在活塞循环过程中的下止点时给活塞销轴承表面提供定量高压润滑油。
4.如权利要求1所述二冲程内燃机的活塞销轴承润滑系统，其特征在于，所述惯性泵包含由所述推杆及所述连杆在循环中产生轴向惯性力而驱动的元件。
5.如权利要求1所述二冲程内燃机的活塞销轴承润滑系统，其特征在于，所述惯性泵设有一个保持开放的阀元件，所述阀元件允许润滑油通过所述惯性泵到达活塞销轴承表面。
6.如权利要求1所述二冲程内燃机的活塞销轴承润滑系统，其特征在于，所述惯性泵设有导向孔以及在所述导向孔内纵向运动的柱塞，以对活塞在循环期间产生的加速和减速惯性力做出反应并和所述推杆及所述连杆相通。
7.如权利要求6所述二冲程内燃机的活塞销轴承润滑系统，其特征在于，所述柱塞有两级质量部分，所述两级质量部分包括在所述导向孔内移动的第一质量部分和第二质量部分，所述第一质量部分周向上开设有通道以便使润滑油能通过。
8.—种二冲程内燃机的活塞销轴承润滑方法，其特征在于，包括步骤:由机油泵泵入润滑油，通过曲轴、推杆及连杆中的油道和设于所述油道内的惯性泵，用来在循环下止点注入预定量的润滑油以完成对活塞销轴承的润滑。
9.如权利要求8所述二冲程内燃机的活塞销轴承润滑方法，其特征在于，所述机油泵泵入润滑油时，润滑油处于一级压力，而所述惯性泵强制以比一级压力高的二级压力将定量的二级压力润滑油注入所述活塞销轴承。
全文摘要
本发明公开了一种二冲程内燃机的活塞销轴承润滑系统和方法，包括相对布置于第一气缸的第一内活塞和第一外活塞，相对布置于第二气缸的第二内活塞和第二外活塞，第一气缸与第二气缸由曲轴连接，第一内活塞和第二内活塞通过推杆连接于曲轴上，第一外活塞和第二外活塞通过拉杆连接于曲轴上，第一内活塞和第二内活塞设有第一活塞销和第二活塞销，第一外活塞设有第三活塞销且连接拉杆，第二外活塞设有第四活塞销且连接拉杆，推杆和拉杆上设有油道，油道内设有惯性泵。本发明的有益效果是以惯性泵和利用活塞在接近和离开下止点时的减速和加速，在活塞销和连杆轴颈轴承表面泵入定量的润滑油，并克服在轴承贴合表面的贴合力来提供强制润滑。
文档编号F02F3/00GK103174538SQ20131011193
公开日2013年6月26日 申请日期2013年4月1日 优先权日2013年4月1日
发明者李传友, 左朝凤, 陈新, 黄永刚, 陈立新 申请人:优华劳斯汽车系统(上海)有限公司