用于發(fā)動機的曲軸以及使用該曲軸的發(fā)動機

圖1《用于發(fā)動機的曲軸以及使用該曲軸的發(fā)動機》實施例一提供的發(fā)動機的曲軸的構(gòu)造及其周邊零件的截面圖；

圖2為圖1中的線A-A的剖視圖；

圖3為《用于發(fā)動機的曲軸以及使用該曲軸的發(fā)動機》新型曲軸的側(cè)面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為圖3中曲軸的仰視圖；

圖5為圖3中曲軸的左視圖；

圖6為沿圖3中的線B-B的剖視圖；

圖7為沿圖4中的線C-C的剖視圖；

圖8為實施例的實驗1的結(jié)果；

圖9為實施例的實驗2的結(jié)果；

圖10為實施例二的通道和油道結(jié)構(gòu)示意圖；

圖11為實施例三的通道和油道結(jié)構(gòu)示意圖。

《用于發(fā)動機的曲軸以及使用該曲軸的發(fā)動機》涉及一種用于工程機械和汽車等的發(fā)動機的曲軸，并且還涉及一種應(yīng)用該曲軸的發(fā)動機。

隨著中國排放法規(guī)的日益嚴格，特別是國V法規(guī)的逐漸實行，對機油耗的要求越來越高，而且機油中的顆粒物對人體傷害極大，是造成霧霾的重要因素。公知的柴油機中，大量的采用油氣分離器等外界輔助機構(gòu)，進行油氣分離，成本高昂，且濾芯需進行更換，舊件仍然會對環(huán)境也是很大的污染。

曲軸是發(fā)動機中最重要的部件，它承受發(fā)動機的連桿傳來的力，并將其轉(zhuǎn)變?yōu)檗D(zhuǎn)矩通過曲軸輸出并驅(qū)動發(fā)動機上其他附件工作。常規(guī)曲軸結(jié)構(gòu)包括待裝上發(fā)動機的連桿的連桿軸頸和待裝上發(fā)動機的機體的主軸頸，發(fā)動機的主軸承孔與曲軸的主軸頸同軸線，連桿軸頸和主軸頸交錯設(shè)置，連桿軸頸的軸線平行于主軸頸的軸線，且通常在兩側(cè)的連桿軸頸和主軸頸的連接處和中間的連桿軸頸和主軸頸的連接處還設(shè)置有平衡塊。2015年10月30日前已有結(jié)構(gòu)的曲軸在機體內(nèi)部旋轉(zhuǎn)，曲軸所占的體積和重量非常的大，但其僅僅起到支撐和傳動的作用。因此，有必要對曲軸的能力進行研究創(chuàng)新，使其具有等多的作用。

用于發(fā)動機的曲軸以及使用該曲軸的發(fā)動機專利目的

《用于發(fā)動機的曲軸以及使用該曲軸的發(fā)動機》所要解決的技術(shù)問題在于提供了一種能夠降低機油消耗量，減少污染物排放量，同時提高了曲軸的可靠性和降低成本的用于發(fā)動機的曲軸。

《用于發(fā)動機的曲軸以及使用該曲軸的發(fā)動機》的發(fā)明人發(fā)覺曲軸箱內(nèi)大量的油氣混合氣體，伴隨著曲軸的旋轉(zhuǎn)進行著旋轉(zhuǎn)，并且當活塞運行的時候，從氣缸套周邊的油氣混合的氣流速度是最快的。

用于發(fā)動機的曲軸以及使用該曲軸的發(fā)動機技術(shù)方案

《用于發(fā)動機的曲軸以及使用該曲軸的發(fā)動機》是通過以下技術(shù)方案解決上述技術(shù)問題的：一種用于發(fā)動機的曲軸，包括主軸頸（21）、連桿軸頸（22）和平衡塊（23），主軸頸（21）和連桿軸頸（22）通過曲柄臂（24）交錯連接，其中最內(nèi)端和最外端的連桿軸頸（22）的朝向一致，中間的連桿軸頸（22）的朝向一致，每個連桿軸頸（22）的其中一端的曲柄臂（24）上遠離連桿軸頸（22）的位置設(shè)置有平衡塊（23），連桿軸頸（22）的軸線與主軸頸（21）的軸線平行，在每個平衡塊（23）上垂直于主軸頸（21）的軸線方向設(shè)置有貫穿平衡塊（23）的通道（25），在每個平衡塊（23）的外端部設(shè)置有若干個連通通道（25）的油道。

作為優(yōu)化的技術(shù)方案，通道（25）的通道入口（24）處有鑄造圓角。

作為優(yōu)化的技術(shù)方案，在通道（25）與每一個油道的相通處，有光滑過渡圓角。

作為優(yōu)化的技術(shù)方案，所述的通道（25）是圓弧形狀，且與曲軸（13）的主軸頸（21）同軸。

上述通道（25）是圓弧形狀的方案中，優(yōu)化的，各油道（26、27、28）的延長線通過主軸頸（21）的軸線?；蛘撸鲜鐾ǖ溃?5）是圓弧形狀的方案中，優(yōu)化的，各油道（260、270、280）的中心線與通道（25）的中心線相切，并且每一個油道的混合氣進氣側(cè)與通道（25）的相接處的倒角大于油道的混合氣背氣側(cè)與通道（25）的相接處的倒角。

上述方案中，優(yōu)化的，每個平衡塊（23）上的油道（260、270、280）與通道（25）過渡處的半徑尺寸被設(shè)定為逐漸增大，距離通道入口（24）越遠，油道的尺寸越大。優(yōu)化的，所述的通道（25）在所述的旋轉(zhuǎn)方向上，保持內(nèi)徑恒定。

作為另一種通道可選的形狀，所述通道（25’）的軸線呈直線，且直線型通道（25’）的軸線的方向與連桿軸頸（22）和主軸頸（21）的軸心的連線方向垂直。

《用于發(fā)動機的曲軸以及使用該曲軸的發(fā)動機》還提供一種具有上述任一方案所述的曲軸結(jié)構(gòu)的發(fā)動機，所述曲軸（13）的主軸頸（21）固定在發(fā)動機的機體（12）的主軸承孔內(nèi)，機體（12）的主軸承孔與曲軸（13）的主軸頸（21）同軸線。

用于發(fā)動機的曲軸以及使用該曲軸的發(fā)動機改善效果

利用曲軸的旋轉(zhuǎn)，通過通道和油道達到油氣分離的目的，同時可以達到冷卻曲軸和降低曲軸質(zhì)量的目的。結(jié)果，能夠降低機油消耗量，減少污染物排放量，同時提高了曲軸的可靠性和降低了成本。

• 實施例一

請參閱圖1、2所示，本實施例的發(fā)動機為四缸柴油發(fā)動機，其中圖1中示出了一個氣缸11的結(jié)構(gòu)，每個氣缸11內(nèi)包括一個活塞5和一個連桿6。活塞5能夠垂直往復的在氣缸11內(nèi)運行，活塞5通過連桿12連接到氣缸11下部的曲軸13上，即連桿12的小端固定連接在活塞5上，使得活塞5的往復運動通過連桿6變換為曲軸13的旋轉(zhuǎn)。這些零部件的運行全部都是在機體12內(nèi)運行。

汽缸蓋3連接到機體12的上部，汽缸蓋3、機體12以及活塞5限定出燃燒室10，噴油器4布置在燃燒室10的上部。燃燒室10的進氣門2和排氣門1分別連接到發(fā)動機的汽缸蓋3上。曲軸13的旋轉(zhuǎn)，通過齒輪15的傳動帶動凸輪軸20和搖臂18，進而控制進氣門2和排氣門1的開關(guān)。進氣管16通過進氣道7連接在進氣門2上，排氣管19通過排氣道8連接在排氣門1上。用于燃料噴射的噴油器4設(shè)置在燃燒室10的上方，噴油器4是由噴油泵（未畫出）控制壓力，噴射燃料到燃燒室10中。噴射出的柴油與進氣混合形成混合氣，曲軸13轉(zhuǎn)動，帶動活塞5上行，壓燃混合氣，燃燒的能量帶動活塞5下行，進而帶動曲軸13旋轉(zhuǎn)。在這些過程中，由于很多零部件需要機油冷卻，而且機油受熱揮發(fā)，與活塞5的竄氣一起形成了大量的油氣混合氣體，存在與曲軸箱（由機體12和油底殼14等組成）中，最終通過汽缸蓋罩17排到大氣中。

上述發(fā)動機的運行狀態(tài)由ECU（電子控制單元，未畫出）控制。ECU基于來自諸如水溫傳感器、空氣流量計、發(fā)動機轉(zhuǎn)速傳感器、凸輪位置傳感器和EGR位置控制傳感器的輸出，控制諸如軌壓、噴油器4等部件來執(zhí)行發(fā)動機的各種控制。其中曲軸13一般通過鑄造球鐵，后進行加工形成。如圖1所示，連桿6的大端連接到曲軸13的連桿軸頸22上。同時參閱圖3所示，所述曲軸13包括主軸頸21、連桿軸頸22和平衡塊23，主軸頸21和連桿軸頸22通過曲柄臂24交錯連接，其中最內(nèi)端和最外端的連桿軸頸22的朝向一致，中間的連桿軸頸22的朝向一致，每個連桿軸頸22的其中一端的曲柄臂24上遠離連桿軸頸22的位置設(shè)置有平衡塊23，因此，最內(nèi)端和最外端的平衡塊23的朝向一致，中間的平衡塊23的朝向一致，所述曲軸13的主軸頸21固定在機體12的主軸承孔內(nèi)，機體12的主軸承孔與曲軸13的主軸頸21同軸線，連桿軸頸22的軸線與主軸頸21的軸線實質(zhì)上是平行的。本實施例的發(fā)動機為四缸柴油發(fā)動機，因此圖3中所示的連桿軸頸22有4檔，主軸頸21有5檔，平衡塊23有4塊。上面所描述的發(fā)動機和其中曲軸的構(gòu)造為2015年10月30日前所有的一般通用的發(fā)動機和曲軸的構(gòu)造，《用于發(fā)動機的曲軸以及使用該曲軸的發(fā)動機》的創(chuàng)新點在于對截至2015年10月30日已有發(fā)動機和的曲軸13結(jié)構(gòu)的改進，從而實現(xiàn)降低機油消耗量，減少污染物排放量的效果。當然，這種曲軸13的改進結(jié)構(gòu)，應(yīng)用于其他結(jié)構(gòu)的發(fā)動機上時，具有一樣的降低機油消耗量，減少污染物排放量的效果。同時參閱圖4至圖7所示，下面對曲軸13的形狀進行詳細的描述。在下面的描述中，為了描述的簡明，當在圖4的仰視圖中觀察曲軸13時，沿曲軸主軸頸21方向為“X方向”，而垂直于主軸頸21的垂直方向稱為“Y方向”。另外，見圖3，沿平衡塊的方向，且與主軸頸垂直的方向為“Z方向”。圖5是圖3中的線B-B的剖視圖，圖6是圖4中的線C-C的剖視圖?！队糜诎l(fā)動機的曲軸以及使用該曲軸的發(fā)動機》的改進點在于，在每個平衡塊23的圓周上設(shè)置有貫穿平衡塊23的通道25，在每個平衡塊23的外端部設(shè)置有若干個連通通道25的油道，《用于發(fā)動機的曲軸以及使用該曲軸的發(fā)動機》實施例中，設(shè)置了3個油道26、27、28。

下面對曲軸13的作用過程進行詳細的描述。首先曲軸13旋轉(zhuǎn)以后，在曲軸箱（由機體12和油底殼14等組成）內(nèi)存在大量的油氣混合氣體。從通道入口24處，會進入大量的混合氣體。原因有以下兩點：一：通道入口24處為迎氣面，壓力大，通道出口29為背氣面，壓力??；二：油道26、27、28和通道出口29的面積之和大于油道進口24，行程負壓，抽吸效應(yīng)。

當油氣混合氣體由通道進口24進入通道25后，高速旋轉(zhuǎn)時的離心力，會使大的油滴緊靠在通道25的外壁上，會在第一個油道26處甩出油道26，被甩到油底殼14或者機體12上面，最終回到油底殼14，經(jīng)過第一次分離后，油氣混合氣體會進一步的分離，然后通過第二、第三個油道27、28，達到油氣分離的目的。

如上所述，根據(jù)依照所述實施例的曲軸13，可以利用燃燒時曲軸13的轉(zhuǎn)動，將曲軸箱內(nèi)的油氣混合氣分離。結(jié)果證明，油氣分離效率提高，機油消耗量大幅下降，大幅改善了污染排放，并且能夠降低曲軸自重，減小摩擦損失，改善了燃料消耗率。

下面對所實施的確認上述實施例的效果的實驗以及所述實驗的結(jié)果進行描述。在所述的實驗中，具有通道和油道的曲軸13與不具有通道和油道的曲軸分別被裝配到發(fā)動機（直列四缸柴油發(fā)動機）中，通過24小時機油耗試驗（實驗1）和燃油消耗對比實驗（實驗2）。圖8示出了實驗1的結(jié)果。圖9示出了實驗2的結(jié)果如圖8所示，具有根據(jù)《用于發(fā)動機的曲軸以及使用該曲軸的發(fā)動機》的通道和油道的曲軸13的發(fā)動機實現(xiàn)了比裝配常規(guī)曲軸的發(fā)動機24小時機油消耗量節(jié)省了60％，大幅降低了污染物排量。

如圖9所示，具有根據(jù)《用于發(fā)動機的曲軸以及使用該曲軸的發(fā)動機》的通道和油道的曲軸13的發(fā)動機，在保持同樣功率的情況下，實現(xiàn)了比裝配常規(guī)曲軸的發(fā)動機的24小時的燃油消耗量減少了9千克，燃油消耗率降低了1％，對能源的節(jié)約有著積極的意義。作為優(yōu)化的結(jié)構(gòu)，通道25的通道入口24處有鑄造圓角，利于氣體導向作用。而更進一步的優(yōu)化，在通道25與每一個油道的相通處，有光滑過渡圓角，利于油滴流通。

本實施例中，在每個平衡塊的

該實施例中，所述的通道25是圓弧形狀，且與曲軸13的主軸頸21同軸，油道26、27、28的延長線通過主軸頸21的軸線。

該實施例中，所述的通道25包括相鄰的兩個朝向一致的平衡塊23內(nèi)的通道25和另外兩個相鄰的朝向一致的平衡塊23內(nèi)的通道25。并且作為優(yōu)化的技術(shù)方案，每個平衡塊23上的油道26、27、28與通道25過渡處的半徑尺寸被設(shè)定為逐漸增大，以靠近轉(zhuǎn)向末端的內(nèi)徑最大，即距離通道入口24越遠，油道的尺寸越大，油道28與通道25的過渡處的半徑比油道27與通道25的過渡處的半徑大，油道27與通道25的過渡處的半徑比油道26與通道25的過渡處的半徑大。并且，該結(jié)構(gòu)中，作為優(yōu)化的實施方案，所述的通道25在所述的旋轉(zhuǎn)方向上，保持內(nèi)徑恒定。

• 實施例二

請參閱圖10所示，該實施例與實施例一的區(qū)別在于曲軸13的油道的結(jié)構(gòu)的不同，其他結(jié)構(gòu)均與實施例一完全相同。

在圖10所示的改進例中，油道用260、270、280標示，該實施例更改了油道的260、270、280走向和形狀，油道260、270、280的中心線與通道25的中心線相切，并且每一個油道與通道25的相接處的倒角在混合氣進氣側(cè)較大，背氣側(cè)較小。

該實施例中，每個平衡塊23上的油道260、270、280與通道25過渡處的半徑尺寸被設(shè)定為逐漸增大，以靠近轉(zhuǎn)向末端的內(nèi)徑最大，即距離通道入口24越遠，油道的尺寸越大，油道280與通道25的過渡處的半徑比油道270與通道25的過渡處的半徑大，油道270與通道25的過渡處的半徑比油道260與通道25的過渡處的半徑大。

• 實施例三

請參閱圖11所示，該實施例與實施例一的區(qū)別在于曲軸13的通道和油道的結(jié)構(gòu)的不同，其他結(jié)構(gòu)均與實施例一完全相同。

在圖11所示的改進例中，通道用25’標示，油道用26’、27’、28’標示，該實施例更改了通道25’和油道26’的走向和形狀，通道25’的軸線呈直線，且直線型通道25’的軸線的方向是與連桿軸頸22和主軸頸21的軸心的連線方向垂直。油道26’的延長線通過主軸頸21的軸線。圖11中只給出了一個油道，本領(lǐng)域人員可以理解，如同實施例一和實施例二相同，油道的數(shù)量設(shè)置為至少一個。在以上所述的實施例和改進例中，《用于發(fā)動機的曲軸以及使用該曲軸的發(fā)動機》應(yīng)用于工程機械的多缸柴油機的曲軸。

2021年8月16日，《用于發(fā)動機的曲軸以及使用該曲軸的發(fā)動機》獲得安徽省第八屆專利獎銀獎。

《發(fā)動機曲軸箱油氣分離系統(tǒng)》涉及發(fā)動機油氣分離領(lǐng)域，特別涉及一種發(fā)動機曲軸箱油氣分離系統(tǒng)。

圖1為根據(jù)《發(fā)動機曲軸箱油氣分離系統(tǒng)》的發(fā)動機曲軸箱油氣分離系統(tǒng)的一級油氣分離結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為圖1的A-A方向的剖視圖；

圖3為根據(jù)《發(fā)動機曲軸箱油氣分離系統(tǒng)》的發(fā)動機曲軸箱油氣分離系統(tǒng)的一級油氣分離結(jié)構(gòu)的缸蓋罩結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為根據(jù)《發(fā)動機曲軸箱油氣分離系統(tǒng)》的發(fā)動機曲軸箱油氣分離系統(tǒng)的一級油氣分離結(jié)構(gòu)的隔板結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為圖4的B-B方向的剖視圖；

圖6為圖4的C-C方向的局部剖視圖；

圖7為根據(jù)《發(fā)動機曲軸箱油氣分離系統(tǒng)》的發(fā)動機曲軸箱油氣分離系統(tǒng)的一級油氣分離結(jié)構(gòu)的出氣接管的軸向剖視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8為根據(jù)《發(fā)動機曲軸箱油氣分離系統(tǒng)》的發(fā)動機曲軸箱油氣分離系統(tǒng)的二級油氣分離結(jié)構(gòu)的油氣分離器的立體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖9為根據(jù)《發(fā)動機曲軸箱油氣分離系統(tǒng)》的發(fā)動機曲軸箱油氣分離系統(tǒng)的二級油氣分離結(jié)構(gòu)的油氣分離器的俯視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖10為圖9的D-D方向的剖視圖；

圖11為根據(jù)《發(fā)動機曲軸箱油氣分離系統(tǒng)》的發(fā)動機曲軸箱油氣分離系統(tǒng)的二級油氣分離結(jié)構(gòu)的油氣分離器的主視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖12為圖11的E-E方向的剖視圖；

圖13為根據(jù)《發(fā)動機曲軸箱油氣分離系統(tǒng)》的發(fā)動機曲軸箱油氣分離系統(tǒng)的二級油氣分離結(jié)構(gòu)的分離器調(diào)壓閥的俯視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖14為根據(jù)《發(fā)動機曲軸箱油氣分離系統(tǒng)》的發(fā)動機曲軸箱油氣分離系統(tǒng)的二級油氣分離結(jié)構(gòu)的分離器調(diào)壓閥的左視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖15為圖13的F-F方向的剖視圖；

圖16為圖15的G-G方向的局部剖視圖；

圖17為根據(jù)《發(fā)動機曲軸箱油氣分離系統(tǒng)》的發(fā)動機曲軸箱油氣分離系統(tǒng)的二級油氣分離結(jié)構(gòu)的裝配結(jié)構(gòu)示意圖。