小型四衝程內燃發動機的製作方法
2023-06-02 23:33:56 1
專利名稱：小型四衝程內燃發動機的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種發動機，特別是，涉及一種適合與可攜式或可移動式電動工具一起使用的小型四衝程內燃發動機。
背景技術：
美國第5,950,590號專利(發明人Everts等)和美國第6,213,079號專利(發明人Watanabe)都公開了小型四衝程發動機的現有技術。
可攜式電動工具，例如手提割草機、鼓風機/真空機、鏈鋸等，大多數是由二衝程發動機或電動機供應電力。一些可移動式電動工具，例如微耕機/中耕機、發電機等，目前也是由二衝程或四衝程發動機供應電力。隨著對空氣汙染的日益關注，越來越需要降低可攜式和可移動式電動設備的汙染物排放量，從這個立場來看，應用電動機供應電力是一種較佳的選擇。但是，遺憾的是，由於電動機供電能力有限，這限制了電動機與有連接線纜的裝置一起使用，另外，由於電動機的電池壽命和供電能力有限，這也限制了電動機與無連接線纜的裝置一起使用。
當設備重量不是首要因素的情況下，比如草坪割草機等，可以通過使用較重的四衝程發動機大幅度地降低汙染物的排放量，但是如果將其應用於一些電動工具，比如手提割草機、鏈鋸、鼓風機/真空機等，就比較困難。由於需要輸出較大的功率，四衝程發動機正在變得越來越重，而且，由於可攜式或可移動式電動工具(發電機或微耕機/中耕機除外)必須能夠在一個很大的方位範圍內工作，所以發動機的潤滑也變成了一個很重要的技術問題。另外，對於一些由具有垂直動力軸的四衝程發動機供電的微耕機/中耕機來說，由於其很難使用與具有水平動力軸的四衝程發動機一樣的潤滑系統，所以發動機的潤滑在這種情況下也變成了一個非常重要的技術問題。
發明內容
為了解決上述技術問題，本發明的一個目的是提供一種小型四衝程內燃發動機，其具有較低的汙染物排放量，並且還有重量輕、便於攜帶運輸的特點，該發動機適合與手提式或可移動式電動工具一起使用。
本發明的另一個目的是提供一種小型四衝程內燃發動機，其具有一內部潤滑系統，該發動機正常操作時，該內部潤滑系統能夠使該發動機在很大的方位範圍內工作，該發動機適合與手提式或可移動式電動工具一起使用。
本發明的另一個目的是提供一種小型輕量四衝程內燃發動機，其具有缸體、頂置閥門機構和潤滑系統，該潤滑系統噴射潤滑油油霧，用以在正常操作位置範圍內潤滑曲軸箱，該發動機適合與手提式或可移動式電動工具一起使用。
本發明的另一個目的是提供一種潤滑油回收系統，潤滑完曲軸箱和頂置閥門室內的構件之後，該回收系統將潤滑油回收進貯油箱。
為了實現上述目的，本發明提供一種小型四衝程發動機，其適合與可攜式或可移動式電動工具一起使用。該發動機具有一缸體，該缸體含有至少一個正常使用時處於直立方向的氣缸以及一位於該氣缸下方的貯油箱。曲軸被可轉動地設置於缸體內。當貯油箱內適當地注入潤滑油時，相對於可為任何方向的曲軸轉動中心，發動機至少可以轉動30度，並且，貯油箱內的油液也不會上升至曲軸平衡塊的高度以上。油泵與凸輪齒輪一凸輪單元相連，並被該單元所驅動，油泵從貯油箱吸出潤滑油，並將該潤滑油噴入氣缸。
圖1是沿本發明的發動機的曲軸轉動中心和氣缸軸所繪的側視斷面圖。
圖2是沿圖1中的II-II線所繪的側視斷面圖。
圖3是曲軸及其從動機構的放大示意圖。
圖4是圖2所示發動機倒置時的側視斷面圖。
具體實施例方式
以下參考
本發明的具體實施方式
。
圖1和圖2分別是本發明的四衝程發動機的側視斷面圖。該四衝程發動機由一輕質鋁合金主體構成，該主體具有一缸體1，缸體1內設有一氣缸2。曲軸3按現有技術的方法被可轉動地設置於缸體1內。活塞4在氣缸2內滑動，並且通過一連杆5與曲軸3相連。缸蓋6設置於缸體1上，用來構成內部燃燒室7。缸蓋6具有一進氣口8，進氣口8與絕緣體9和化油器100相連，並且通過進氣閥10有選擇地與燃燒室7相連。101則是氣體濾清裝置101的過濾部件，其用來過濾掉進入發動機的氣體中的塵埃。缸蓋6還具有一與消音器12相連的排氣口11，並且通過排氣閥13有選擇地與燃燒室7相連。
如圖1和圖2所示，發動機正常使用時，氣缸軸14一般為直立的。缸體1與曲軸箱A15和曲軸箱B16相連，曲軸箱A15和曲軸箱B16具有貯油箱17。曲軸箱A15和曲軸箱B16在氣缸軸14的界面上相互結合。另外，發動機正常使用時，由於貯油箱17較深，在曲軸3和貯油箱17內的油液面之間會具有明顯的間隔。
曲軸3具有中心軸部件18，中心軸部件18具有輸出端19，輸出端19與飛輪20相連，飛輪20具有輸入部件21。中心軸部件18的輸入端22與平衡塊23相連。曲柄銷24設置於平衡塊23、25上，與中心軸部件18平行，但在徑向上又與中心軸部件18錯開。曲柄銷24與滾子軸承26一起轉動，滾子軸承26安裝在連杆5上。曲軸3的中心軸部件18、27則通過一對軸承28、29被可轉動地設置於曲軸箱A15和曲軸箱B16上。曲軸齒輪30位於軸承29的一側。凸輪軸驅動和閥門挺杆單元參考圖1和圖3。曲軸齒輪30安裝在曲軸3上，用來驅動凸輪齒輪31，由於凸輪齒輪31的齒數是曲軸齒輪30的齒數的兩倍，所以凸輪軸32就以曲軸3的一半的速度進行轉動。凸輪齒輪31安裝在凸輪軸32上，凸輪軸32與缸體1相連，並且還具有一可轉動的凸輪凸起部33。本實施例中，採用一個單獨的凸輪凸起部來同時驅動進氣閥和排氣閥。從動機構34、35通過樞銷36被可轉動地連接於缸體1上。
挺杆37、38位於凸輪從動機構34、35以及缸蓋6內的搖臂39、40之間。凸輪、挺杆37、38以及搖臂39、40構成了閥門驅動單元。閥門蓋41安裝在缸蓋6上，用來構成閥門室42。
在進氣和排氣挺杆37、38的周圍，按照現有技術的方法設置了圍壁43，用來防止塵埃進入發動機。
為了潤滑發動機，在凸輪齒輪31的一側設置了油泵44，例如擺線泵等。45是油泵44的內轉子，46是油泵44的外轉子。在其他實施例中，油泵44也可以是齒輪泵或者柱塞泵等。
內轉子45由凸輪齒輪31驅動，外轉子46則隨內轉子45的轉動而轉動。潤滑油從通道47被吸入油泵44。通道47的一端與油泵44的油液入口相連，另一端與軟管48相連，而軟管48的另一端則與一過濾器相連，該過濾器具有一壓鐵49。在發動機的任何方位上，藉助於壓鐵49，軟管48的入口都可以浸到貯油箱17內的油液中。
被油泵44壓出的油液通過凸輪軸32上的內孔50以及如圖1所示的缸壁上的壁孔51進入氣缸2。凸輪軸32上的另一個小孔，即側孔52，則通過凸輪齒輪31上的通道53將油液送至閥門驅動機構。這樣，氣缸內和閥門驅動室內的發動機部件就被油霧所潤滑，該油霧是藉助於轉動部件(例如平衡塊23、25以及凸輪齒輪31)轉動時產生的離心力而噴射的。
如圖1和圖2所示，第一圍壁，即在曲軸3的平衡塊23、25周圍設置的圓弧圍壁54，從曲軸箱A15和曲軸箱B16開始延伸。圓弧圍壁54與平衡塊23或25同軸。平衡塊23或25和圓弧圍壁54的內面之間的距離比較小，原因如下如圖2所示，當油液入口端56處於圓弧圍壁54和曲軸箱A15以及曲軸箱B16之間時，位於平衡塊23或25的轉動方向下遊的圓弧圍壁54的一端55，與曲軸箱A15或曲軸箱B16的內壁相連。
在入口端56的周圍還設置了第二圍壁，即彎曲圍壁57。如圖2所示，彎曲圍壁57與圓弧圍壁54之間具有一定的距離，該距離隨著平衡塊的轉動而增加。位於平衡塊23或25的轉動方向上遊的彎曲圍壁57的一端，與曲軸箱A15或曲軸箱B16的內壁相連。在圓弧圍壁54和彎曲圍壁57之間的空間的另一側還有一個出口端58，其位於貯油箱17的上端。
如圖2所示，圓弧圍壁54和彎曲圍壁57是部分重合的，在接近出口端58的地方，彎曲圍壁57還具有一延伸圍壁59，延伸圍壁59伸向貯油箱17。
在閥門室42內，有一通道61穿過閥門蓋41經由另一通道63與氣體濾清裝置62相連。氣體濾清裝置62中有一個油分離偏導器102，從導管63來的油霧被油分離偏導器102分離成含油豐富的氣體和含油稀少的氣體回收管64與氣體濾清裝置62相連，並且氣缸2的缸壁上還有一回收孔65，回收孔65隨活塞4的往復運動而開閉，含油豐富的氣體只有當曲軸箱的壓力為負時才被回收進曲軸箱，而含油稀少的氣體則經由過濾部件101被吸入化油器100。
另外，上面沒有說明的部件都與現有技術的四衝程發動機相關。火花塞66安裝在缸蓋6上的火花塞孔內。67是點火線圈。裝有卷線69的啟動器68安裝在曲軸3的一側。在曲軸箱B16的下面還有一冷卻空氣入口端70，其用來吸入冷卻空氣。
燃油箱72設置於用於貯油箱17之下，並且與貯油箱17保持適當的距離。燃料箱72中有燃油過濾器73和燃油管74，燃油經由燃油過濾器73和燃油管74被吸入化油器100。
為了獲得較大的輸出功率和相對較低的汙染物排放量，本發明的四衝程發動機具有一非常緊湊的燃燒室7。如圖1所示，當牽引卷線69啟動發動機時，藉助於轉子45、46的轉動，潤滑油同時也從軟管48被吸進油泵44。隨後，潤滑油經由內孔50和壁孔51噴入氣缸2，另外，潤滑油還經由側孔52和通道53噴入閥門驅動室。藉助於與軟管48相連的壓鐵49，潤滑油在發動機的任何方位上都可被吸入。在安裝了閥門驅動單元的閥門驅動室內，潤滑油油霧潤滑閥門室內的各構件，然後經由通道61、63流入氣體濾清裝置62。當氣缸2內的壓力為負時，氣缸壁上的回收孔65打開，油霧從氣體濾清裝置62經由回收管64被回收進氣缸2。潤滑完閥門驅動單元的剩餘潤滑油經由返回孔60返回貯油箱17，返回孔60從閥門驅動室延伸至圓弧圍壁54和彎曲圍壁57之間的空間。
如上所述，圓弧圍壁54以一很小的距離圍繞在平衡塊23、25的周圍，而對於彎曲圍壁57來說，從圓弧圍壁54向平衡塊轉動方向的距離逐漸增加，並且其與圓弧圍壁54部分重合。平衡塊23、25噴射油霧，潤滑內部的發動機部件。潤滑完發動機部件之後，隨著平衡塊23、25的轉動，油液沿彎曲圍壁57被回收進貯油箱17。在平衡塊23、25和圓弧圍壁54之間的潤滑油的黏性以及由平衡塊23、25轉動時產生的向心力的作用下，該回收過程在發動機處於任何方位上都可順利完成。另外，如圖4所示，即使發動機被傾斜成倒置狀態，油液也可以藉助延伸圍壁59滯留在貯油箱17內，而不是流到缸蓋6那裡。
綜上所述，本發明的小型輕量四衝程發動機適合與手提式或可移動式電動工具一起使用，並能減少汙染物排放量。儘管現有技術中也記載了很多適合手提式或可移動式電動工具的發動機，但是，大多數都需要一個複雜的閥門檢測系統，用來控制發動機中的潤滑油的流動，特別地，當發動機被傾斜成倒置時，還要用來防止潤滑油流入缸蓋部分。然而，本發明並不需要閥門檢測機構，也就是說，並不需要多餘的部件來構成如現有技術那樣的閥門檢測系統，因此，本發明可以使發動機的結構更簡單，並且還可以降低發動機的重量和製造成本。
另外，本發明的油泵可以由射出成形法和粉末壓縮成形法等方法比較容易地製成，所以其製造成本很低。再有，本發明的另一個優點是具有較好的冷卻效果。現有技術中，一些發動機使用幹油池式潤滑，但採用幹油池式潤滑時，過熱的油液會破壞潤滑效果。如圖2所示，本發明的潤滑方式看起來類似幹油池式潤滑，但與幹油池式潤滑相比具有以下不同之處第一，油泵輸送大量的油液。第二，在圓弧圍壁與彎曲圍壁之間存在一空間，該空間可以阻止曲軸室和貯油箱之間的熱量流動，所以，與採用幹油池式潤滑的發動機相比，本發明的發動機的貯油箱中的油液溫度比較低。另外，如圖1所示，冷卻空氣在貯油箱周圍被吸入，由於貯油箱的溫度較低，冷卻空氣不會象採用幹油池式潤滑方式的發動機那樣被加熱得很高，所以，發動機能夠被有效地冷卻。因此，這種改善的冷卻方式可以通過降低發動機的冷卻能量來減少汙染物排放量。
本發明並不局限於上述具體實施例，只要不脫離權利要求書的範圍，亦可採用其他變化形式代替，但那些變化形式仍屬於本發明所涉及的範圍。
權利要求
1.一種安裝在電動工具上的、單缸四衝程火花點火式內燃發動機，它具有缸體，它含有氣缸、缸蓋以及在所述氣缸內作往復運動的活塞，所述缸蓋構成一空氣燃油燃燒室；空氣燃油進氣口和排氣口，它們位於所述缸蓋上；閥門蓋，它位於所述缸蓋上，並構成一閥門室；進氣閥和排氣閥，它們分別安裝在所述進氣口和所述排氣口上，實現在開口位置和閉口位置之間的往復運動；閥門驅動機構，它含有至少一個搖臂和至少一個閥門挺杆單元，所述閥門挺杆單元的一端延伸至所述閥門室並與所述搖臂嚙合；曲軸，它被可轉動地安裝在曲軸箱內，含有一曲柄部和至少一個平衡塊；連杆，它的一端與所述活塞鉸接，另一端與所述曲柄部鉸接，用以形成一活塞—連杆—曲軸傳動機構；凸輪，它被可轉動地安裝在凸輪箱內，並具有一凸輪齒輪，所述凸輪與所述曲軸相連，並以所述曲軸的速度的一半的速度被所述曲軸所驅動，所述閥門挺杆單元的另一端與所述凸輪相連，所述閥門挺杆組合被所述凸輪轉動時產生的往復運動所驅動；潤滑油貯油箱，它位於所述曲軸箱的下方；油泵，它與所述凸輪齒輪一凸輪單元相連，並被該油泵驅動機構所驅動，所述油泵從所述貯油箱吸出潤滑油，並將該潤滑油噴入所述氣缸和所述閥門室，用以潤滑所述氣缸和所述閥門室內的所述發動機部件；第一圍壁，它至少部分圍繞所述平衡塊，並且，所述第一圍壁與所述平衡塊之間的距離很小；以及，第二圍壁，它至少部分圍繞所述第一圍壁，並且，所述第二圍壁與所述第一圍壁之間的距離沿所述平衡塊轉動的下遊方向逐漸增加，其中，所述平衡塊噴射所述潤滑油，用以潤滑內部的所述發動機構件，潤滑完內部的所述發動機構件之後，所述平衡塊轉動時，由於所述平衡塊和所述第一圍壁之間的所述潤滑油的黏性，所述潤滑油被強制沿所述第二圍壁流動，進而回收進所述貯油箱。
2.根據權利要求1所述的發動機，其中，它還具有氣體濾清裝置，它經由第一通道與所述閥門室相連，所述潤滑油的油霧在所述第一導管內流動；第二通道，它將所述氣體濾清裝置與所述曲軸箱或者所述缸體相連；以及，調節閥，它位於所述第二通道至所述曲軸箱的入口處，其中，所述調節閥的開關由所述活塞的往復運動所控制，當所述曲軸箱內的壓力為負時，所述調節閥打開，而當所述曲軸箱內的壓力為正時，所述調節閥關閉，所述調節閥構成一潤滑油的油霧流動迴路，該油霧流動迴路從所述閥門室經由所述氣體濾清裝置至所述曲軸室或者所述缸體。
3.根據權利要求1所述的發動機，其中，所述油泵設置於所述凸輪或所述凸輪齒輪上，並與所述凸輪或所述凸輪齒輪成為一體。
4.根據權利要求1所述的發動機，其中，所述油泵為擺線泵。
5.根據權利要求1所述的發動機，其中，所述油泵為齒輪泵。
6.根據權利要求1所述的發動機，其中，所述油泵為柱塞泵。
7.根據權利要求1所述的發動機，其中，所述第二圍壁具有一延伸圍壁，當所述發動機傾斜時，該延伸圍壁防止所述潤滑油從所述貯油箱內流出。
8.根據權利要求1至7所述的發動機，其中，所述第一圍壁和所述第二圍壁與所述曲軸箱一起製成。
9.一種可攜式、可移動式或固定式電動工具，它由權利要求1所述的發動機所驅動，其中，所述電動工具由水平、垂直或傾斜的動力軸驅動。
全文摘要
一種適合與可攜式或可移動式電動工具一起使用的小型四衝程發動機。本發明的小型四衝程發動機具有一輕質鋁合金缸體，該缸體內含有一圓柱形氣缸和一內置貯油箱。曲軸被可轉動地設置於缸體內，並可沿曲軸的轉動中心轉動。活塞在氣缸內往復運動，並通過連杆與曲軸相連。油泵由凸輪齒輪驅動，該凸輪齒輪與由曲軸驅動的曲柄齒輪嚙合，該油泵從貯油箱中吸出潤滑油，並將其噴入氣缸。該發動機還具有一缸蓋，其用來構成燃燒室，該燃燒室含有一對頂置的進氣口和排氣口以及相應的進氣閥和排氣閥。本發明的發動機具有重量輕、輸出功率高、汙染物排放量低等特點。
文檔編號F01M9/06GK1908389SQ20061010925
公開日2007年2月7日 申請日期2006年8月3日 優先權日2005年8月3日
發明者慄原克己 申請人:Etg有限公司