CN108915816B - 航空用水平对置活塞式发动机的干式润滑*** - Google Patents

航空用水平对置活塞式发动机的干式润滑*** Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种航空用水平对置活塞式发动机的干式润滑***，包括滑油箱、机油泵总成、机油冷却器、机油滤清器、缸体主油道、用于将润滑油引导至曲轴的第一润滑支路、用于将润滑油引导至摇臂轴的第二润滑支路和用于将润滑油引导至增压器的第三润滑支路，第一润滑支路、第二润滑支路和第三润滑支路与所述缸体主油道连通。本发明的航空用水平对置活塞式发动机的干式润滑***，满足航空用水平对置活塞式发动机的润滑需求，提高发动机润滑性能的可靠性，满足航空用小型动力极限倾斜角度的需求。

Description

航空用水平对置活塞式发动机的干式润滑***
技术领域
本发明属于发动机润滑***技术领域，具体地说，本发明涉及一种航空用水平对置活塞式发动机的干式润滑***。
背景技术
发动机常规的运行工况下，机油泵将油底壳内的机油送到各运动副和液压部件，参与润滑后的机油又迅速的回流到油底壳内，因此发动机内的机油通过机油泵连续不断的反反复复的在各运动副、液压部件内循环工作。这属于目前常规的润滑***设计，一般此类******设计，叫做湿式润滑***。
但发动机在一些极限的工况，如大姿态倾斜角度下，比如汽车特技单侧轮着地行驶、爬陡坡，飞机大角度倾斜飞行，甚至翻转等等，发动机和油底壳倾斜角度大，参与润滑后的机油回流困难，油底壳内“流失”机油过多，会导致机油泵吸油不足、吸气甚至吸不到机油，影响发动机的正常润滑工作和损坏发动机。在以上背景下，一般采用干式油底壳润滑***方案。
干式润滑***(又称干式油底壳***)，顾名思义，油底壳不存储机油，是“干”的。干式油底壳***包括一个油底壳(高度很低)、多个回油口，1个多口机油泵(副泵)、1个高压机油泵(主泵)，机油箱，机油滤清器、冷却器等。与湿式油底壳润滑***功能其实都一样，就是为发动机各运动副、液压部件提供一定量的连续不断的机油润滑和工作压力。
区别是干式油底壳润滑***有2个及以上的机油泵和的独立于发动机本体的机油储存装置(机油箱)。其中机油泵部分一个机油泵为主泵，直接从机油箱中吸取机油，并向发动机各运动副、液压部件提供一定量的机油润滑和工作压力；一个及以上的机油泵为副泵，收集发动机各处润滑工作后回流到油底壳内的机油并输送到指定的机油箱中，机油箱与发动机本体上油道通过外置机油管连接。
油底壳不承担储存机油功能，单独设置一个机油箱储存发动机工作所需的润滑油；机油泵(主泵)直接从机油箱里吸油供给各运动副和部件润滑工作；另增加一个或多个机油泵收集发动机各处润滑工作后回流到油底壳内的机油并输送到指定的机油箱内。
目前，小型航空活塞发动机，尤其是四冲程活塞发动机，国内正向设计开发能力比较薄弱，大多为航空模型改制的发动机，发动机多采用湿式润滑***设计，发动机飞行兼顾的飞行角度较小，无法适用于大角度飞行。此外，国外活塞式小型航空用发动机或方程式赛车发动机，虽采用干式润滑***设计，但整体设计不够***化，更多的是适应性改制，存在整体布置不紧凑，无法适应小型航空动力，尤其是无人机动力的需求。
如公开号为CN2106593572A的专利文献中公开一种发动机干式润滑装置，采用在直列发动机基础上，优化干式油底壳，外置机油泵、机油管路、机油箱等部件，达到干式润滑***的目标，强化发动机润滑可靠性，保证大倾角下发动机的性能。但也存在如下问题，外置机油泵与发动机本体分开，则外置机油泵的驱动比较复杂。另外在直列发动机技术上，通过优化油底壳的高度，发动机的重心降低有限。相比来说，该干式润滑装置使用在赛车类比赛可满足适用需求，但若适用在小型航空动力上，仍存在局限性。同样，公开号为CN107201927A的专利文献公开的技术方案中也存在同样的问题。
另外，公开号为CN107191240A的专利文献中公开一种使用于大倾角柴油机的干式油底壳供油装置，主要思路为在油底壳内设置隔离隔板，隔离储油槽和集油槽，保证柴油机在大倾角机油的惯性和倾斜流动，同时利用回油装置保证吸油口始终在机油液面下，实现机油泵的正常吸油和润滑***的正常工作。该结构设计充分利用油底壳的内部结构特点，实现大倾角下润滑的可靠性。但造成油底壳整体深度加大，发动机重心偏高。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提供一种航空用水平对置活塞式发动机的干式润滑***，目的是满足航空用水平对置活塞式发动机的润滑需求。
为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：航空用水平对置活塞式发动机的干式润滑***，包括滑油箱、机油泵总成、机油冷却器、机油滤清器、缸体主油道、用于将润滑油引导至曲轴的第一润滑支路、用于将润滑油引导至摇臂轴的第二润滑支路和用于将润滑油引导至增压器的第三润滑支路，第一润滑支路、第二润滑支路和第三润滑支路与所述缸体主油道连通。
所述第一润滑支路包括与所述缸体主油道连通的曲轴斜油道和与曲轴斜油道连通且用于将润滑油引导至曲轴的主轴承孔，曲轴斜油道与缸体主油道相垂直。
所述第二润滑支路包括与所述缸体主油道连通的缸体横向油道、与缸体横向油道连通且用于将润滑油引导至液压挺柱的挺柱油道和用于将液压挺柱处的润滑油引导至所述摇臂轴的推杆孔。
所述缸体横向油道与所述缸体主油道相垂直，所述挺柱油道与缸体主油道相平行。
所述第三润滑支路包括与所述缸体主油道连通的增压器进油管、与增压器进油管连通的增压器轴承孔和与增压器轴承孔连通且用于收集润滑油的增压器储油罐。
所述第三润滑支路还包括与所述增压器储油罐和所述机油泵总成连接的第一增压器回油管以及与机油泵总成和所述滑油箱连接的第二增压器回油管。
所述机油泵总成包括相连接的主机油泵和副机油泵，副机油泵与所述第一增压器回油管和所述第二增压器回油管连接，主机油泵用于将润滑油输送至所述缸体主油道。
所述主机油泵的进油口通过机油泵吸油管与所述滑油箱连接，主机油泵的出油口与所述机油冷却器连接。
本发明的航空用水平对置活塞式发动机的干式润滑***，满足航空用水平对置活塞式发动机的润滑需求，提高发动机润滑性能的可靠性，满足航空用小型动力极限倾斜角度的需求。
附图说明
本说明书包括以下附图，所示内容分别是：
图1是本发明航空用水平对置活塞式发动机的干式润滑***的结构示意图；
图2是本发明航空用水平对置活塞式发动机的干式润滑***的局部结构示意图；
图3是附件润滑油路示意图；
图4是滑油箱的结构示意图；
图中标记为：1、滑油箱；2、机油泵吸油管；3、机油泵总成；4、机油冷却器；5、机油滤清器；6、缸体主油道；7、曲轴斜油道；8、主轴承孔；9、缸体横向油道；10、挺柱油道；11、推杆；12、摇臂；13、增压器进油管；14、增压器轴承孔；15、增压器储油罐；16、第一增压器回油管；17、第二增压器回油管；18、第一缸体回油管；19、第二缸体回油管；20、通风管。
具体实施方式
下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，目的是帮助本领域的技术人员对本发明的构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解，并有助于其实施。
需要说明的是，在下述的实施方式中，所述的“第一”、“第二”和“第三”并不代表结构和/或功能上的绝对区分关系，也不代表先后的执行顺序，而仅仅是为了描述的方便。
如图1至图3所示，本发明提供了一种航空用水平对置活塞式发动机的干式润滑***，包括滑油箱1、机油泵总成3、机油冷却器4、机油滤清器5、缸体主油道6、用于将润滑油引导至曲轴的第一润滑支路、用于将润滑油引导至摇臂轴的第二润滑支路和用于将润滑油引导至增压器的第三润滑支路，第一润滑支路、第二润滑支路和第三润滑支路与缸体主油道6连通。
具体地说，如图1至图3所示，滑油箱1用于存储润滑油，机油泵总成3通过机油泵吸油管2与滑油箱1连接，机油泵吸油管2的一端与滑油箱1连接，机油泵吸油管2的另一端与机油泵总成3连接，机油冷却器4与机油泵总成3和机油滤清器5连接。机油泵总成3运转时，滑油箱1中的润滑油通过机油泵吸油管2被吸入机油泵总成3，然后润滑油进入机油冷却器4，润滑油经过机油冷却器4的冷却后，流入机油滤清器5中，润滑油经过机油滤清器5的过滤后，流入缸体主油道6中。缸体主油道6为在发动机缸体内部笔直设置的直油道，缸体主油道6的长度方向与曲轴的轴线相平行。
如图1至图3所示，第一润滑支路包括与缸体主油道6连通的曲轴斜油道7和与曲轴斜油道7连通且用于将润滑油引导至曲轴的主轴承孔8，实现对曲轴的润滑，曲轴斜油道7与缸体主油道6相垂直。曲轴轴颈位于主轴承孔8中，曲轴斜油道7为在发动机缸体内部笔直设置的直油道，主轴承孔8设置于发动机缸体上。曲轴斜油道7具有一定的长度，曲轴斜油道7的长度方向与缸体主油道6的长度方向相垂直，曲轴斜油道7朝向缸体主油道6的上方延伸，曲轴斜油道7的长度方向与发动机的活塞的轴线之间具有夹角且该夹角为锐角或钝角，曲轴斜油道7设置多个且所有曲轴斜油道7为沿缸体主油道6的长度方向依次布置，主轴承孔8也设置多个且主轴承孔8的数量与曲轴斜油道7的数量相同，各个主轴承孔8分别与一个曲轴斜油道7连通。
如图1至图3所示，第二润滑支路包括与缸体主油道6连通的缸体横向油道9、与缸体横向油道9连通且用于将润滑油引导至液压挺柱的挺柱油道10和用于将液压挺柱处的润滑油引导至摇臂轴的推杆孔。缸体横向油道9为在发动机缸体内部笔直设置的直油道，挺柱油道10也为在发动机缸体内部笔直设置的直油道，缸体横向油道9与缸体主油道6相垂直，挺柱油道10与缸体主油道6相平行，缸体横向油道9用于将来自缸体主油道6的润滑油引导至挺柱油道10中，挺柱油道10用于将来自缸体横向油道9的润滑油引导至液压挺柱处，实现对液压挺柱的润滑。发动机的推杆与液压挺柱相配合，推杆位于液压挺柱与摇臂之间，摇臂通过摇臂轴安装在发动机缸盖上。推杆为中空结构，推杆孔为推杆的中心孔且推杆孔为从推杆的一端中心处开始沿推杆的轴向延伸至推杆的另一端，推杆孔用于将液压挺柱处的润滑油引导至摇臂轴处，实现对摇臂轴和摇臂的润滑。
如图1至图3所示，润滑油进入缸体主油道6后，分两部分流向，一部分润滑油通过曲轴斜油道7进入主轴承孔8，实现对曲轴的润滑；另一部分润滑油，通过缸体横向油道9、挺柱油道10，润滑油充入液压挺柱后，经推杆孔，最后流向摇臂轴，实现对摇臂轴的润滑。
如图1至图3所示，第三润滑支路包括与缸体主油道6连通的增压器进油管13、与增压器进油管13连通的增压器轴承孔14和与增压器轴承孔14连通且用于收集润滑油的增压器储油罐15。增压器进油管13用于将来自缸体主油道6的润滑油引导至增压器轴承孔14中，增压器进油管13的一端与缸体主油道6连接，增压器进油管13的另一端与增压器轴承孔14连接，缸体主油道6内的润滑油在压力的作用下，通过增压器进油管13进入增压器轴承，对增压器轴承进行润滑和冷却，润滑后的润滑油汇聚在增压器储油罐15内，增压器储油罐15位于增压器轴承孔14的下方，增压器储油罐15的进油口与增压器轴承孔14连通。
由于增压器布置在发动机的底部，润滑油无法在重力作用下回到滑油箱1，需要通过机油泵总成3对增压器储油罐15进行抽油。如图1至图3所示，第三润滑支路还包括与增压器储油罐15和机油泵总成3连接的第一增压器回油管16以及与机油泵总成3和滑油箱1连接的第二增压器回油管17。第一增压器回油管16的一端与增压器储油罐15的出油口连接，第一增压器回油管16的另一端与机油泵总成3连接，第二增压器回油管17的一端与机油泵总成3连接，第二增压器回油管17的另一端与滑油箱1连接。机油泵总成3运转后，增压器储油罐15中的润滑油依次经第一增压器回油管16、机油泵总成3和第二增压器回油管17流入滑油箱1中，润滑后的机油最后都回流到机油箱内，实现润滑油的循环利用。
如图1至图3所示，机油泵总成3为组合式机油泵，机油泵总成3包括相连接的主机油泵和副机油泵，副机油泵与第一增压器回油管16和第二增压器回油管17连接，主机油泵用于将润滑油输送至缸体主油道6。主机油泵和副机油泵为串联连接，主机油泵的泵轴与副机油泵的泵轴之间通过齿轮传动机构连接，该齿轮传动机构实现主机油泵与副机油泵之间的动力传递，主机油泵通过齿轮传动机构带动副机油泵同步运转。主机油泵的进油口通过机油泵吸油管2与滑油箱1连接，机油泵吸油管2的两端分别通过空心螺栓与滑油箱1和主机油泵固定连接。主机油泵的进油口与机油泵进油口连接，主机油泵的出油口与机油冷却器4连接，主机油泵用于将滑油箱1中的润滑油输送至机油冷却器4中，向缸体主油道6提供压力润滑油，副机油泵用于将增压器储油罐15中的润滑油输送至滑油箱1中，副机油泵抽出增压器储油罐15内的润滑油。第一增压器回油管16的一端与增压器储油罐15的出油口连接，第一增压器回油管16的另一端与副机油泵的进油口连接，第二增压器回油管17的一端与副机油泵的出油口连接，第二增压器回油管17的另一端与滑油箱1连接。第三润滑支路的回油为压力强制回油，主要是增压器布置在发动机最底点，增压器储油罐15内的润滑油通过组合式机油泵中的副机油泵抽油，经两个增压器回油管回到滑油箱1内。因此，主机油泵与副机油泵集成一体，采用组合式机油泵结构设计，保证发动机本体润滑油路需求同时，根据水平对置发动机特点，保证了增压器回油的可靠性。
如图1和图4所示，润滑箱呈圆柱形结构，主要是为了满足发动机在大倾斜角度下，正常吸油的功能的要求。采用轻质铝合金材料制作而成。
缸体内润滑油回油方式为曲轴箱压力回油和重力回油方式结合，缸体回油管为两支，第一润滑支路经缸体内设置的回油道与第一缸体回油管18连接，第二润滑支路经缸体内设置的回油道与第二缸体回油管19连接，第一缸体回油管18和第二缸体回油管19与滑油箱1连接，第一缸体回油管18用于将第一润滑支路中润滑后的润滑油引导至滑油箱1，第二缸体回油管19用于将第二润滑支路中润滑后的润滑油引导至滑油箱1。第一缸体回油管18和第二缸体回油管19分别设置于发动机的一端，可保证发动机在不同姿态下，润滑油回流功能。第一缸体回油管18、第二缸体回油管19、第一增压器回油管16、第二增压器回油管17和机油泵进油管均为软管，便于布置。
以上结合附图对本发明进行了示例性描述。显然，本发明具体实现并不受上述方式的限制。只要是采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进；或未经改进，将本发明的上述构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.航空用水平对置活塞式发动机的干式润滑***，包括滑油箱、机油泵总成、机油冷却器、机油滤清器和缸体主油道，其特征在于：还包括用于将润滑油引导至曲轴的第一润滑支路、用于将润滑油引导至摇臂轴的第二润滑支路和用于将润滑油引导至增压器的第三润滑支路，第一润滑支路、第二润滑支路和第三润滑支路与所述缸体主油道连通；
滑油箱用于存储润滑油，机油泵总成通过机油泵吸油管与滑油箱连接，机油泵吸油管的一端与滑油箱连接，机油泵吸油管的另一端与机油泵总成连接，机油冷却器与机油泵总成和机油滤清器连接；机油泵总成运转时，滑油箱中的润滑油通过机油泵吸油管被吸入机油泵总成，然后润滑油进入机油冷却器，润滑油经过机油冷却器的冷却后，流入机油滤清器中，润滑油经过机油滤清器的过滤后，流入缸体主油道中；
第一润滑支路包括与缸体主油道连通的曲轴斜油道和与曲轴斜油道连通且用于将润滑油引导至曲轴的主轴承孔，实现对曲轴的润滑，曲轴斜油道与缸体主油道相垂直；曲轴轴颈位于主轴承孔中，曲轴斜油道为在发动机缸体内部笔直设置的直油道，主轴承孔设置于发动机缸体上；曲轴斜油道的长度方向与缸体主油道的长度方向相垂直，曲轴斜油道朝向缸体主油道的上方延伸，曲轴斜油道的长度方向与发动机的活塞的轴线之间具有夹角且该夹角为锐角或钝角，曲轴斜油道设置多个且所有曲轴斜油道为沿缸体主油道的长度方向依次布置，主轴承孔也设置多个且主轴承孔的数量与曲轴斜油道的数量相同，各个主轴承孔分别与一个曲轴斜油道连通；
第二润滑支路包括与缸体主油道连通的缸体横向油道、与缸体横向油道连通且用于将润滑油引导至液压挺柱的挺柱油道和用于将液压挺柱处的润滑油引导至摇臂轴的推杆孔；缸体横向油道为在发动机缸体内部笔直设置的直油道，挺柱油道也为在发动机缸体内部笔直设置的直油道，缸体横向油道与缸体主油道相垂直，挺柱油道与缸体主油道相平行，缸体横向油道用于将来自缸体主油道的润滑油引导至挺柱油道中，挺柱油道用于将来自缸体横向油道的润滑油引导至液压挺柱处，实现对液压挺柱的润滑；发动机的推杆与液压挺柱相配合，推杆位于液压挺柱与摇臂之间，摇臂通过摇臂轴安装在发动机缸盖上；推杆为中空结构，推杆孔为推杆的中心孔且推杆孔为从推杆的一端中心处开始沿推杆的轴向延伸至推杆的另一端，推杆孔用于将液压挺柱处的润滑油引导至摇臂轴处，实现对摇臂轴和摇臂的润滑；
润滑油进入缸体主油道后，分两部分流向，一部分润滑油通过曲轴斜油道进入主轴承孔，实现对曲轴的润滑；另一部分润滑油，通过缸体横向油道、挺柱油道，润滑油充入液压挺柱后，经推杆孔，最后流向摇臂轴，实现对摇臂轴的润滑；
第三润滑支路包括与缸体主油道连通的增压器进油管、与增压器进油管连通的增压器轴承孔和与增压器轴承孔连通且用于收集润滑油的增压器储油罐；增压器进油管用于将来自缸体主油道的润滑油引导至增压器轴承孔中，增压器进油管的一端与缸体主油道连接，增压器进油管的另一端与增压器轴承孔连接，缸体主油道内的润滑油在压力的作用下，通过增压器进油管进入增压器轴承，对增压器轴承进行润滑和冷却，润滑后的润滑油汇聚在增压器储油罐内，增压器储油罐位于增压器轴承孔的下方，增压器储油罐的进油口与增压器轴承孔连通；
第三润滑支路还包括与增压器储油罐和机油泵总成连接的第一增压器回油管以及与机油泵总成和滑油箱连接的第二增压器回油管；第一增压器回油管的一端与增压器储油罐的出油口连接，第一增压器回油管的另一端与机油泵总成连接，第二增压器回油管的一端与机油泵总成连接，第二增压器回油管的另一端与滑油箱连接；机油泵总成运转后，增压器储油罐中的润滑油依次经第一增压器回油管、机油泵总成和第二增压器回油管流入滑油箱中，润滑后的机油最后都回流到机油箱内，实现润滑油的循环利用；
机油泵总成为组合式机油泵，机油泵总成包括相连接的主机油泵和副机油泵，副机油泵与第一增压器回油管和第二增压器回油管连接，主机油泵用于将润滑油输送至缸体主油道；主机油泵和副机油泵为串联连接，主机油泵的泵轴与副机油泵的泵轴之间通过齿轮传动机构连接，该齿轮传动机构实现主机油泵与副机油泵之间的动力传递，主机油泵通过齿轮传动机构带动副机油泵同步运转；主机油泵的进油口通过机油泵吸油管与滑油箱连接，机油泵吸油管的两端分别通过空心螺栓与滑油箱和主机油泵固定连接；主机油泵的进油口与机油泵进油口连接，主机油泵的出油口与机油冷却器连接，主机油泵用于将滑油箱中的润滑油输送至机油冷却器中，向缸体主油道提供压力润滑油，副机油泵用于将增压器储油罐中的润滑油输送至滑油箱中，副机油泵抽出增压器储油罐内的润滑油；第一增压器回油管的一端与增压器储油罐的出油口连接，第一增压器回油管的另一端与副机油泵的进油口连接，第二增压器回油管的一端与副机油泵的出油口连接，第二增压器回油管的另一端与滑油箱连接；第三润滑支路的回油为压力强制回油，增压器布置在发动机最底点，增压器储油罐内的润滑油通过组合式机油泵中的副机油泵抽油，经两个增压器回油管回到滑油箱内；
缸体内润滑油回油方式为曲轴箱压力回油和重力回油方式结合，缸体回油管为两支，第一润滑支路经缸体内设置的回油道与第一缸体回油管连接，第二润滑支路经缸体内设置的回油道与第二缸体回油管连接，第一缸体回油管和第二缸体回油管与滑油箱连接，第一缸体回油管用于将第一润滑支路中润滑后的润滑油引导至滑油箱，第二缸体回油管用于将第二润滑支路中润滑后的润滑油引导至滑油箱；第一缸体回油管和第二缸体回油管分别设置于发动机的一端，可保证发动机在不同姿态下，润滑油回流功能。
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