專利名稱：具有增大潤滑油容積和/或增加性能的內(nèi)燃機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明通常關(guān)于內(nèi)燃機(jī)，尤其是關(guān)于具有增大潤滑油容積和/或性能的內(nèi)燃機(jī)。
發(fā)動(dòng)機(jī)上的油箱要求含有發(fā)動(dòng)機(jī)在多種工作條件下潤滑發(fā)動(dòng)機(jī)的潤滑油。油箱中要求所含的油量取決于所用發(fā)動(dòng)機(jī)的工作類型、最短的可接受的服務(wù)時(shí)間、發(fā)動(dòng)機(jī)尺寸、發(fā)動(dòng)機(jī)的工作環(huán)境和油流過發(fā)動(dòng)機(jī)的零件的冷卻效率等等因素。
希望較高的比功率輸出和較長的服務(wù)時(shí)間對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)油的潤滑和冷卻性能提出了要求，而發(fā)動(dòng)機(jī)油很難增加到在不加大發(fā)動(dòng)機(jī)油容積的情況下滿足要求。
增大發(fā)動(dòng)機(jī)的油容積由于將可大量接納一定量的污染物從而可有利于延長服務(wù)時(shí)間。大容積還能降低發(fā)動(dòng)機(jī)工作溫度，從而既對(duì)油的使用壽命有利，也對(duì)如曲軸軸承類的發(fā)動(dòng)機(jī)零件有利。
在現(xiàn)代的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)中，由預(yù)定量定時(shí)的延時(shí)燃料噴射是已知的。這會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的潤滑油的煙灰污染。
增大油箱中油的容積可改善這個(gè)問題，甚至可增加換油的服務(wù)時(shí)間。
然而，通過增大油箱中最高的水平面的辦法來增加的容積具有許多負(fù)面影響。主要問題是增大了風(fēng)阻(windage)的可能性，這是由于曲軸和相應(yīng)連桿較大端的滑動(dòng)會(huì)將油從油箱中抽起又將它們拋到發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)側(cè)，因此增大了油的溫度、油耗和發(fā)散，并降低了發(fā)動(dòng)機(jī)的效率。風(fēng)阻甚至?xí)霈F(xiàn)在連桿較大端位于油箱中油的水平面上方靠近油水平面時(shí)就會(huì)出現(xiàn)。
通常允許提高油箱中油的最高水平面并因此增加裝油容積的做法是在曲軸和油箱油面之間提供開孔的隔板或“風(fēng)阻盤”。這在發(fā)動(dòng)機(jī)在正常的水平位置工作時(shí)有助于減小風(fēng)阻，而在發(fā)動(dòng)機(jī)傾斜到水平傾角以上或由于車輛方向改變的慣性力使油穿過隔板的孔從其下方流到上方時(shí)，風(fēng)阻仍然會(huì)出現(xiàn)。
美國專利US3100028教導(dǎo)了一種通過將油箱下部朝外延伸來增加內(nèi)燃機(jī)油的容積的方法。然而寬度的增加必然導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)包絡(luò)尺寸的增大，并可能導(dǎo)致由于油箱側(cè)翼使車架或車身很難看。
在美國專利US5479886中公開了另一種增加發(fā)動(dòng)機(jī)油容積同時(shí)減小風(fēng)阻危險(xiǎn)的裝置，其中它教導(dǎo)一種限制油從發(fā)動(dòng)機(jī)上部區(qū)域返回到油箱的方法，這樣這些上部區(qū)域在發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)起到輔助油箱的作用。這種限制油從上部區(qū)域返回到油箱中是由強(qiáng)迫油通過若干小直徑的抽吸孔做到的。
在美國專利US5479886中教導(dǎo)了另一種限制油返回的方法，它在發(fā)動(dòng)機(jī)的上部區(qū)域包括一個(gè)保持腔，不管發(fā)動(dòng)機(jī)是否工作油都不能從該腔抽回到油箱中。
后項(xiàng)先有技術(shù)的教導(dǎo)中具有許多缺點(diǎn)。首先，小的抽吸孔會(huì)被燃燒產(chǎn)物或污染油的其它物質(zhì)堵塞，從而使油不能返到油箱中。其次當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)服務(wù)到期時(shí)，必須使它立放相當(dāng)長的時(shí)間，在它工作后使油抽到除去點(diǎn)。如果油還未完全加熱因此粘度太高這個(gè)重放時(shí)間可能相當(dāng)長。因此就有在舊油還未完全除去之前就引入新油的危險(xiǎn)。第三在US5479886中未公開任何裝置來確保由未抽吸的油腔預(yù)先收集的油不受如燃燒殘留物等引起的污染，這些污染可能釋放到后面將置換的“清潔”的潤滑油中。
為一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)提供高的油容積帶來的問題會(huì)由于要求一些發(fā)動(dòng)機(jī)在水平傾角以上的滑動(dòng)傾角時(shí)工作的情況、如用在運(yùn)動(dòng)設(shè)備或救生艇上時(shí)會(huì)更加嚴(yán)重。風(fēng)阻的傾向隨著工作角度的增大而增大，在傾斜的發(fā)動(dòng)機(jī)的下端上尤其厲害，這是由于油箱中的油的水平面將靠近轉(zhuǎn)動(dòng)的曲軸。在此情況下，最大的工作角取決于在發(fā)動(dòng)機(jī)下端開始產(chǎn)生風(fēng)阻時(shí)的角度。
另一個(gè)問題是對(duì)設(shè)備的操作者來說很難指示出可允許發(fā)動(dòng)機(jī)工作傾角達(dá)到的限制點(diǎn)。該限制角通常低于操作者希望操作該設(shè)備時(shí)的角度因此指定的最大操作角越低，超過它的風(fēng)險(xiǎn)就越大。而較低的最大角不僅限制了設(shè)備的使用，而且也增加了濫用預(yù)計(jì)的最大角的危險(xiǎn)，如果這種濫用引起了風(fēng)阻，可導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)過熱、增大油的散發(fā)并增大油耗。
本發(fā)明的目的在于提供一種用于增大內(nèi)燃機(jī)油箱中油容積同時(shí)排除上述缺點(diǎn)的裝置。
本發(fā)明的進(jìn)一步目的在于增大內(nèi)燃機(jī)性能(可允許的工作角)，同時(shí)又能排除上述缺點(diǎn)。
按照本發(fā)明，提供一種具有油箱的內(nèi)燃機(jī)，油箱裝在發(fā)動(dòng)機(jī)體上，上述發(fā)動(dòng)機(jī)體接納一曲軸和與之相配合的連桿，其中該發(fā)動(dòng)機(jī)包括位于靠近上述連桿的一個(gè)較大端滑動(dòng)時(shí)的最低點(diǎn)的阻攔裝置，上述阻擋裝置專用于上述連桿，并起到在連桿滑動(dòng)到最低部分時(shí)限制曲箱中的油到達(dá)連桿較大端附近的作用。
通過下面參照附圖作為示例對(duì)優(yōu)選實(shí)施例的描述可以更容易地理解本發(fā)明的特征。


圖1是本發(fā)明內(nèi)燃機(jī)一個(gè)實(shí)施例的剖面端視圖，表示增大的油箱的油容積；圖2是圖1發(fā)動(dòng)機(jī)剖面?zhèn)纫晥D；圖3是本發(fā)明內(nèi)燃機(jī)實(shí)施例的剖面端視圖，表示增大的傾斜能力；圖4是圖3發(fā)動(dòng)機(jī)的剖面?zhèn)纫晥D；圖5是本發(fā)明的阻擋裝置在裝到發(fā)動(dòng)機(jī)上之前的等角投影視圖。
參見附圖，圖1是發(fā)動(dòng)機(jī)10的剖面端視圖，其中可以要求提高最大的油箱的油的水平面，從而增大發(fā)動(dòng)機(jī)服務(wù)時(shí)間間隔，或改進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)或潤骨油壽命而不會(huì)增加風(fēng)阻出現(xiàn)的情況。發(fā)動(dòng)機(jī)10裝有常規(guī)的油箱12，它用作為發(fā)動(dòng)機(jī)油的一個(gè)儲(chǔ)油箱。油箱12裝在發(fā)動(dòng)機(jī)體14上。發(fā)動(dòng)機(jī)體中容納曲軸16和與之相關(guān)的連接桿18。圖1中的線“A”表示在發(fā)動(dòng)機(jī)中可以看見的設(shè)計(jì)的最大的油的水平面，在本發(fā)明的阻攔裝置安裝之前，它通常處于正常的向上(水平)的位置。線D表示發(fā)動(dòng)機(jī)10在允許的最大橫向上工作時(shí)的相應(yīng)的油的水平面。如果油的水平面增加到圖1中“A”線所示水平面以上，在發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)就會(huì)有風(fēng)阻的危險(xiǎn)，從而產(chǎn)生前面提到的問題。當(dāng)然由線“A”表示的最大的油的水平面將隨不同發(fā)動(dòng)機(jī)而改變。
圖2表示圖1發(fā)動(dòng)機(jī)剖面的側(cè)視圖。線“A”還表示發(fā)動(dòng)機(jī)在正常的直立位置時(shí)的最大的油的水平面，線“E”表示發(fā)動(dòng)機(jī)在允許的最大的縱向角上工作時(shí)的相應(yīng)的油的水平面。
圖5表示本發(fā)明的阻攔裝置24，它通常為杯形。該裝置是一個(gè)專用的阻攔裝置，宜安裝并罩住發(fā)動(dòng)機(jī)一根連接桿。在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，需要兩個(gè)這樣的裝置，一個(gè)罩住第一連接桿18＇的較大端20，另一個(gè)罩住曲軸16的最末的連接桿18″的較大端22，在發(fā)動(dòng)機(jī)10工作時(shí)發(fā)生縱向和橫向傾斜時(shí)它們與箱12攜帶油既不直接接觸也沒有風(fēng)阻接觸(windage contact)。
由于提供了專用的阻攔裝置24，并安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)單個(gè)連桿的下方，減小了發(fā)動(dòng)機(jī)重量，并僅通過在風(fēng)阻最易出現(xiàn)的區(qū)域提供風(fēng)阻阻攔裝置而有利于提高發(fā)動(dòng)機(jī)效率。
每個(gè)阻攔裝置24最好做成密切仿照連桿(18＇,18″)相關(guān)的較大端(20,22)的通路的吊籃形，從而使較大端接近但不接觸地通過與它們相應(yīng)的阻攔裝置24。阻攔裝置24最好也由支架28之類裝置與通常的發(fā)動(dòng)機(jī)主軸承蓋26固定的螺釘保持定位，當(dāng)然也可采用其它的定位和支撐裝置。例如正如圖1和2的虛線所示，阻攔裝置24可由與油箱12制成一起的安裝裝置25支撐和固定到油箱12上。該阻攔裝置24可用金屬板材的沖壓單獨(dú)制成或與支架28制成一體。另外，阻攔裝置24可用塑料制成并可用注模法制成。
裝有本發(fā)明裝置的發(fā)動(dòng)機(jī)的最大的油的水平面可處在如圖1和2所示“Al”的較高的水平面上，因此增加了可裝在油箱內(nèi)的油的容積。在正常的直立位的發(fā)動(dòng)機(jī)中最大油的水平面的增高將導(dǎo)致相應(yīng)增高發(fā)動(dòng)機(jī)在最大的橫向和縱向角上工作時(shí)的油的水平面，分別如圖1和2中“D1”和“E1”線所示。然而連桿通路由相關(guān)的阻攔裝置24罩住將通過防止連桿較大端(20,22)在滑過最低位置時(shí)油箱中的油到達(dá)相應(yīng)的較大端(20,22)附近而阻止了油的風(fēng)阻。
會(huì)有大量的油從發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸內(nèi)排出，但由于油的飛濺和排放使阻攔裝置24收集的油將會(huì)由于連桿較大端(22,20)和它的相應(yīng)的曲柄樞軸的滑動(dòng)而排空。這將保證使污染物不會(huì)匯集在裝置24內(nèi)而在發(fā)動(dòng)機(jī)換油時(shí)污染引入的新油。
本發(fā)明允許由發(fā)動(dòng)機(jī)10的油箱12攜帶的油的容積增大，因而這就提供了發(fā)動(dòng)機(jī)的服務(wù)時(shí)間并可減小發(fā)動(dòng)機(jī)在其嚴(yán)峻的工作期間油的溫升。油箱容積的增大范圍達(dá)20％～40％。
圖3和4表示本發(fā)明的內(nèi)燃機(jī)10，示出該發(fā)動(dòng)機(jī)10可橫向和/或縱向傾斜較大的角度，其傾角可大于不具有本發(fā)明的阻攔裝置24的同樣發(fā)動(dòng)機(jī)的傾角，而不必為避免油的風(fēng)阻而減少油箱中的油量。
在某些最終使用、如用于救生艇中時(shí)，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)來說重要的是能經(jīng)受很高傾斜度的工作而沒有油的風(fēng)阻，而在這種情況下延長服務(wù)時(shí)間和本發(fā)明提供的其它好處可能不是重要的，可以要求至少保持油箱的油容積類似于任務(wù)較少的發(fā)動(dòng)機(jī)具有的容積。圖3和4所示的布局在這方面提供了改進(jìn)。
在圖3和4中，線“A”又一次示出在發(fā)動(dòng)機(jī)處于正常直立位置時(shí)可以看到的設(shè)計(jì)的最大的油的水平面。該最大的油的水平面將保持在線“A”上或線“A”的上方，并安裝兩個(gè)阻攔裝置24從而如上所述罩住第一和最后一個(gè)連桿較大端(20,22)。
這樣的布局將允許發(fā)動(dòng)機(jī)在風(fēng)阻發(fā)生之前大大增加發(fā)動(dòng)機(jī)的工作角度。線“B”和“C”表示在正常的操作中典型的橫向和縱向的工作角度，而“B1”和“C1”表示用本發(fā)明可以達(dá)到的相應(yīng)角度。
本發(fā)明將增加發(fā)動(dòng)機(jī)的橫向和/或縱向工作角，增加的量從10°～20 °。
同時(shí)為簡化起見，上面是相對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)的一個(gè)橫向和一個(gè)縱向來描述本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)的，顯然本發(fā)明將允許發(fā)動(dòng)機(jī)在相反的方向傾斜類似的角度，并具有類似的優(yōu)點(diǎn)。
應(yīng)該看到，對(duì)有些發(fā)動(dòng)機(jī)而言，僅需用一個(gè)阻擋裝置罩住曲軸的一端上的一根連桿較大端，而對(duì)另一些發(fā)動(dòng)機(jī)而言，采用多個(gè)或每個(gè)連桿較大端一個(gè)裝置是有利的。這就能密切控制發(fā)動(dòng)機(jī)的總重量，而不必象先有技術(shù)那樣在發(fā)動(dòng)機(jī)體的整個(gè)長度上提供風(fēng)阻盤。這樣可增大發(fā)動(dòng)機(jī)效率，減小發(fā)動(dòng)機(jī)的總的成本。
本發(fā)明能迅速而簡單地從現(xiàn)有發(fā)動(dòng)機(jī)上裝拆，并能在對(duì)從發(fā)動(dòng)機(jī)的上部將油自由排放進(jìn)入油箱無妨礙的情況下在發(fā)動(dòng)機(jī)效率方面取得立竿見影的效果。
由于阻擋裝置可很容易地從發(fā)動(dòng)機(jī)上拆下按需要進(jìn)行維修，所以本發(fā)明本身具有易于維修的優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明減少了維護(hù)需要的時(shí)間，從而提高了發(fā)動(dòng)機(jī)的操作效率。
權(quán)利要求
1．一種具有油箱的內(nèi)燃機(jī)，油箱裝在發(fā)動(dòng)機(jī)體的下方，上述發(fā)動(dòng)機(jī)體接納曲軸和與之相關(guān)的連桿，其中該發(fā)動(dòng)機(jī)包括位于上述連桿一個(gè)較大端滑動(dòng)時(shí)的最低點(diǎn)附近的阻攔裝置，上述阻攔裝置專用于上述連桿并起到限制油箱中的油在它滑動(dòng)到最低部分時(shí)到達(dá)連桿較大端附近的作用。
2．按照權(quán)利要求1的內(nèi)燃機(jī)，其中上述阻攔裝置通常包括一個(gè)圍繞連桿較大端滑動(dòng)(通路)的最低部分的區(qū)域。
3．按照權(quán)利要求1或2的內(nèi)燃機(jī)，其中阻攔裝置具有密切仿照連桿較大端滑動(dòng)的最低部分的形狀。
4．按照權(quán)利要求1、2或3的任何一個(gè)的內(nèi)燃機(jī)，其中阻攔裝置通常是杯形的。
5．按照權(quán)利要求4的內(nèi)燃機(jī)，其中阻攔裝置是吊籃形的。
6．按照前述權(quán)利要求中任何一個(gè)的內(nèi)燃機(jī)，其中阻攔裝置由板材沖壓而成的。
7．按照前述權(quán)利要求中任何一個(gè)的內(nèi)燃機(jī)，其中阻攔裝置由支架裝置安裝到發(fā)動(dòng)機(jī)體上。
8．按照權(quán)利要求7的內(nèi)燃機(jī)，其中阻攔裝置由支架裝置安裝到發(fā)動(dòng)機(jī)體的主軸承蓋上。
9．按照權(quán)利要求1-6中任何一個(gè)的內(nèi)燃機(jī)，其中阻攔裝置安裝在油箱上。
10．按照權(quán)利要求9的內(nèi)燃機(jī)，其中用于將阻攔裝置安裝在油箱上的裝置與油箱做成整體。
11．按照前述權(quán)利要求中任何一個(gè)的內(nèi)燃機(jī)，其中該內(nèi)燃機(jī)包括每個(gè)連桿專用的阻攔裝置。
12．按照權(quán)利要求1～9中任何一個(gè)的內(nèi)燃機(jī)，其中該內(nèi)燃機(jī)包括為位于朝向曲軸相應(yīng)的相對(duì)端的兩根連桿的每一根專用的阻攔裝置。
13．按照權(quán)利要求1～12中任何一個(gè)的內(nèi)燃機(jī)的油箱，其中油箱包括安裝在其中的阻攔裝置，上述阻攔裝置在油箱中布置成當(dāng)油箱安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)體下方時(shí)，阻攔裝置位于曲軸連桿一個(gè)較大端滑動(dòng)時(shí)的最低點(diǎn)附近。
14．一種阻攔裝置，在使用中阻攔內(nèi)燃機(jī)油箱中的油在連桿較大端部滑動(dòng)到最低部分時(shí)到達(dá)連桿較大部端附近，上述裝置專用于上述連桿并包括通常做成杯形的板式裝置，并且有將它安裝在連桿下方的裝置。
15．按照權(quán)利要求14的阻攔裝置，其中上述板式裝置通常是吊籃形的。
16．按照權(quán)利要求14或15的阻攔裝置，還包括將板式裝置裝到發(fā)動(dòng)機(jī)體或發(fā)動(dòng)機(jī)油箱上的裝置。
17．按照權(quán)利要求16的裝置，其中安裝裝置包括與板式裝置做成整體的支架裝置。
18．按照權(quán)利要求14～17的任何一個(gè)的阻攔裝置，其中板式裝置由板材沖壓而成。
19．一種操作內(nèi)燃機(jī)的方法，內(nèi)燃機(jī)的機(jī)體下方裝有油箱，上述內(nèi)燃機(jī)體接納曲軸和與之相關(guān)的連桿，該內(nèi)燃機(jī)包括位于上述連桿一個(gè)較大端滑動(dòng)時(shí)的最低點(diǎn)附近的阻攔裝置，上述阻攔裝置在連桿較大端滑到其最低部分時(shí)，起到限制油箱中的油到達(dá)連桿較大端附近的作用，其中油箱中的油的水平面設(shè)定在內(nèi)燃機(jī)在正常傾角時(shí)阻攔裝置的最低和最高點(diǎn)之間的一個(gè)水平面上。
20．基本如上面參照附圖描述的一種內(nèi)燃機(jī)。
21．基本如上面參照附圖描述的內(nèi)燃機(jī)的油箱。
22．基本如上面參照附圖描述的內(nèi)燃機(jī)的阻攔裝置。
全文摘要
一種具有油箱(12)的內(nèi)燃機(jī)(10),油箱裝在機(jī)體(14)下方,上述機(jī)體(14)接納曲軸和與之相關(guān)的連桿(18),其中該內(nèi)燃機(jī)包括位于上述一根連桿較大端(20,22)滑動(dòng)時(shí)的最低點(diǎn)附近的阻攔裝置(24),上述阻攔裝置專用于上述連桿并在連桿較大端滑到最低部分時(shí)起到限制油箱中的油到達(dá)連桿較大端附近的作用。
文檔編號(hào)F01M11/10GK1236415SQ9880117
公開日1999年11月24日 申請(qǐng)日期1998年8月19日 優(yōu)先權(quán)日1997年8月19日
發(fā)明者丹尼爾·迪恩 申請(qǐng)人:珀金斯發(fā)動(dòng)機(jī)有限公司