一種內(nèi)燃機(jī)及其潤滑結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種內(nèi)燃機(jī)的潤滑結(jié)構(gòu)，用于潤滑所述內(nèi)燃機(jī)摩擦副各部件之間的大顆粒，所述潤滑結(jié)構(gòu)包括能夠進(jìn)入所述摩擦副各部件之間的若干微結(jié)構(gòu)體，在該微結(jié)構(gòu)體的作用下防止該大顆粒對摩擦副各表面造成塑性變形，從而降低內(nèi)燃機(jī)各部件的磨損，提高內(nèi)燃機(jī)的使用壽命，降低內(nèi)燃機(jī)的負(fù)荷和燃油消耗，并降低內(nèi)燃機(jī)的污染，同時延長機(jī)油的使用壽命于物盡其用——以加代換機(jī)油，使得汽車保養(yǎng)不用換機(jī)油。本實用新型還公開了一種內(nèi)燃機(jī)。
【專利說明】
一種內(nèi)燃機(jī)及其潤滑結(jié)構(gòu)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及內(nèi)燃機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種內(nèi)燃機(jī)及其潤滑結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]內(nèi)燃機(jī)工作時，各摩擦副(如曲軸軸頸與軸承、凸輪軸軸頸與軸承、活塞環(huán)與缸套等)之間以很高的速度相對運(yùn)動，其相對運(yùn)動過程中存在摩擦損耗。各摩擦副表面之間的摩擦不僅增大內(nèi)燃機(jī)內(nèi)部的功率消耗，使零部件工作表面迅速磨損，摩擦過程產(chǎn)生的熱量還可能使某些工作零件表面熔化，從而導(dǎo)致內(nèi)燃機(jī)無法正常運(yùn)轉(zhuǎn)。因此，為了保證內(nèi)燃機(jī)能正常工作，必須對內(nèi)燃機(jī)內(nèi)各摩擦副表面進(jìn)行潤滑。
[0003]目前，內(nèi)燃機(jī)各摩擦副常用的潤滑方式為:利用機(jī)油栗將具有一定壓力的潤滑油送至摩擦副的各摩擦面間形成具有一定厚度、并在承受一定機(jī)械負(fù)荷時不破裂的油膜，盡量將兩零件完全隔開，從而形成潤滑。
[0004]但是，由于內(nèi)燃機(jī)工作過程中，以活塞環(huán)與缸套形成的摩擦副為例，二者的間隙內(nèi)通常存在堅硬的大顆粒，且該大顆粒會刺破油膜，并當(dāng)活塞環(huán)與缸套豎向相對運(yùn)動時，二者之間的間隙在承載力的作用下經(jīng)常為零，這使得大顆粒受到?jīng)_擊并作用于活塞環(huán)或缸套，由于該大顆粒硬度較大，因此，沖擊摩擦副時，使得二者平滑的表面產(chǎn)生隆起式塑性變形，例如毛刺等，該毛刺的存在進(jìn)一步引起兩摩擦副之間產(chǎn)生“鋼對鋼干摩擦”。
[0005]上述兩摩擦副之間的“鋼對鋼干摩擦”使得活塞環(huán)與缸套之間的磨損加快，降低內(nèi)燃機(jī)的使用壽命，并增大內(nèi)燃機(jī)負(fù)荷和燃油消耗，提高內(nèi)燃機(jī)污染。因此，內(nèi)燃機(jī)磨損的起因為:大顆粒造成的摩擦副機(jī)件表面隆起式塑性變形。
[0006]鑒于上述內(nèi)燃機(jī)摩擦副的潤滑結(jié)構(gòu)存在的缺陷，亟待提供一種避免摩擦副之間的大顆粒受沖擊而引發(fā)摩擦副表面隆起式塑性變形的內(nèi)燃機(jī)潤滑結(jié)構(gòu)。
【實用新型內(nèi)容】
[0007]為解決上述技術(shù)問題，本實用新型的第一目的為提供一種內(nèi)燃機(jī)的潤滑結(jié)構(gòu)，包括設(shè)于摩擦副各部件之間的若干微結(jié)構(gòu)體，用于潤滑內(nèi)燃機(jī)摩擦副各部件之間的大顆粒，防止該大顆粒的存在導(dǎo)致摩擦副表面發(fā)生隆起式塑性變形，從而降低內(nèi)燃機(jī)各部件的磨損，提高內(nèi)燃機(jī)的使用壽命，降低內(nèi)燃機(jī)的負(fù)荷和燃油消耗，并降低內(nèi)燃機(jī)的污染。本實用新型的第二目的為提供一種內(nèi)燃機(jī)。
[0008]為了實現(xiàn)本實用新型的第一目的，本實用新型提供一種內(nèi)燃機(jī)的潤滑結(jié)構(gòu)，用于潤滑所述內(nèi)燃機(jī)摩擦副各部件之間的大顆粒，所述潤滑結(jié)構(gòu)包括設(shè)于所述摩擦副各部件之間的若干微結(jié)構(gòu)體，且所述微結(jié)構(gòu)體的表面設(shè)有若干凹部。
[0009]本實用新型在內(nèi)燃機(jī)工作時，由于微結(jié)構(gòu)體的存在，大大減小因摩擦副間隙突然變小而導(dǎo)致大顆粒對摩擦副各部件表面的沖擊力(如汽車在提速、剎車、爬坡、超載等臨界摩擦狀態(tài)時)，從而使摩擦副表面在該大顆粒的沖擊力作用下僅發(fā)生彈性變形，而非隆起式塑性變形，從而避免摩擦副各部件表面由于存在隆起式塑性變形而發(fā)生“鋼對鋼干摩擦”，進(jìn)而降低二者之間的磨損，提高內(nèi)燃機(jī)的使用壽命，降低內(nèi)燃機(jī)的負(fù)荷和燃油消耗，并降低內(nèi)燃機(jī)的污染。
[0010]可選地，所述凹部的深度為所述微結(jié)構(gòu)體特征尺寸的1/150-1/3。
[0011 ]可選地，所述微結(jié)構(gòu)體為微球體。
[0012]可選地，所述微結(jié)構(gòu)體的直徑為0.011-60微米。
[0013]可選地，所述微結(jié)構(gòu)體為微圓柱體。
[0014]可選地，所述微結(jié)構(gòu)體為微正方體。
[0015]可選地，所述微結(jié)構(gòu)體的重量為0.1-1000克。
[0016]可選地，所述微結(jié)構(gòu)體為陶瓷結(jié)構(gòu)。
[0017]為了實現(xiàn)本實用新型的第二目的，本實用新型還提供一種內(nèi)燃機(jī)，包括若干可相對運(yùn)動的摩擦副，還包括用于盛放機(jī)油的機(jī)油池，所述機(jī)油池內(nèi)設(shè)有用于潤滑所述內(nèi)燃機(jī)摩擦副各部件之間大顆粒的潤滑結(jié)構(gòu)，所述潤滑結(jié)構(gòu)能夠進(jìn)入所述摩擦副的各部件之間；其中，所述潤滑結(jié)構(gòu)為以上所述的潤滑結(jié)構(gòu)。
【附圖說明】
[0018]圖1為本實用新型所提供內(nèi)燃機(jī)的潤滑結(jié)構(gòu)在一種【具體實施方式】中的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖2為圖1中I部分的局部放大圖；
[0020]圖3a為圖1中微結(jié)構(gòu)體在第一種具體實施例中的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖3b為圖3a的側(cè)視圖；
[0022]圖4a為圖1中微結(jié)構(gòu)體在第二種具體實施例中的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖4b為圖4a的側(cè)視圖；
[0024]圖5a為圖1中微結(jié)構(gòu)體在第三種具體實施例中的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖5b為圖5a的側(cè)視圖。
[0026]圖1-5 中:
[0027]I缸套、2活塞環(huán)、3機(jī)油池、4大顆粒、5微結(jié)構(gòu)體、51凹部；
[0028]A缸套彈性變形曲線、B活塞環(huán)彈性變形曲線；
[0029]L邊長、D直徑、t凹部深度。
【具體實施方式】
[0030]為了使本領(lǐng)域的技術(shù)人員更好地理解本實用新型的技術(shù)方案，下面結(jié)合附圖和具體實施例對本實用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0031]請參考附圖1-2，其中，圖1為本實用新型所提供內(nèi)燃機(jī)的潤滑結(jié)構(gòu)在一種【具體實施方式】中的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖1中I部分的局部放大圖。
[0032]在一種【具體實施方式】中，本實用新型提供一種內(nèi)燃機(jī)的潤滑結(jié)構(gòu)，用于潤滑內(nèi)燃機(jī)各摩擦副之間的大顆粒4，如圖2所示，該潤滑結(jié)構(gòu)包括能夠進(jìn)入各摩擦副之間的若干微結(jié)構(gòu)體5。
[0033]其中，微結(jié)構(gòu)體5指的是必須借助于光學(xué)顯微鏡或電子顯微鏡才能觀察到的微觀結(jié)構(gòu)，其區(qū)別于人眼可觀測的各種宏觀結(jié)構(gòu)。
[0034]現(xiàn)有的內(nèi)燃機(jī)潤滑結(jié)構(gòu)中，活塞環(huán)與缸套之間存在大顆粒，當(dāng)二者豎向相對運(yùn)動時，因摩擦副間隙在承載力作用下突然變小而導(dǎo)致大顆粒對摩擦副各部件表面的沖擊力(如汽車在提速、剎車、爬坡、超載等臨界摩擦狀態(tài)時)，大顆粒受到?jīng)_擊不僅刺破油膜并且作用于活塞環(huán)或缸套，由于該大顆粒硬度較大，又因氣缸內(nèi)瞬時高達(dá)1600°C以上溫度致使摩擦副表面硬度也瞬時下降，因此，沖擊摩擦副表面時，使得二者平滑的表面產(chǎn)生隆起式塑性變形，例如毛刺等，該毛刺的存在進(jìn)一步引起兩摩擦副之間產(chǎn)生“鋼對鋼干摩擦”。
[0035]上述兩摩擦副之間的“鋼對鋼干摩擦”使得活塞環(huán)與缸套之間的磨損加快，降低內(nèi)燃機(jī)的使用壽命，并增大內(nèi)燃機(jī)負(fù)荷和燃油消耗，提高內(nèi)燃機(jī)污染。
[0036]本實施例中的內(nèi)燃機(jī)工作前，將若干微結(jié)構(gòu)體5直接或間接加入機(jī)油池3內(nèi)，使其隨潤滑油進(jìn)入內(nèi)燃機(jī)各摩擦副之間，以圖1和圖2所示的活塞環(huán)2與缸套I組成的摩擦副為例。
[0037]內(nèi)燃機(jī)工作時，如圖1和圖2所示，活塞環(huán)2在缸套I內(nèi)豎向運(yùn)動，潤滑油與微結(jié)構(gòu)體5進(jìn)入二者之間的間隙內(nèi)，該微結(jié)構(gòu)體5與大顆粒4均朝向缸套I或活塞環(huán)2的方向運(yùn)動，且由于微結(jié)構(gòu)體5極具嚙合大顆粒4的表面張力結(jié)構(gòu)，因此，各微結(jié)構(gòu)體5相較于大顆粒4更靠近缸套I或活塞環(huán)2的表面，即若干微結(jié)構(gòu)體5附著于大顆粒4并處于缸套I和活塞環(huán)2之間。
[0038]基于此，由于微結(jié)構(gòu)體5的存在，當(dāng)缸套I與活塞環(huán)2之間的間隙在承載力作用下為零時，微結(jié)構(gòu)體5構(gòu)成的潤滑結(jié)構(gòu)緩解降低了大顆粒4對摩擦副各部件表面的沖擊力，從而使摩擦副表面在該大顆粒4的沖擊力作用下僅發(fā)生彈性變形，而非隆起式塑性變形，另外，此時氣缸內(nèi)1600°C以上的瞬時高溫，也增加了摩擦副機(jī)件表面瞬時彈性指數(shù)。如圖2所示的缸套變形曲線A與活塞環(huán)變形曲線B，從而避免摩擦副各部件表面由于存在塑性變形而發(fā)生“鋼對鋼干摩擦”，進(jìn)而降低二者之間的磨損，提高內(nèi)燃機(jī)的使用壽命，同時降低內(nèi)燃機(jī)的負(fù)荷和燃油消耗，使得內(nèi)燃機(jī)的污染降低。
[0039]需要說明的是，本實施例中的潤滑結(jié)構(gòu)不同于本領(lǐng)域常用的固體潤滑方式?，F(xiàn)有的固體潤滑為利用固體粉末、涂膜和復(fù)合材料等隔離相互接觸的摩擦表面，以達(dá)到潤滑的目的的潤滑方式。因此，現(xiàn)有固體潤滑方式通過在摩擦副的兩表面均形成固體潤滑膜，使得磨損發(fā)生在固體潤滑膜之間，而非摩擦副表面之間，用于潤滑摩擦副。而本實施例中的微結(jié)構(gòu)體5通過防止大顆粒4對摩擦副表面形成塑性變形而起到潤滑的目的，其潤滑過程針對于摩擦副兩表面之間的大顆粒，因此，二者的目的及原理均不同。
[0040]請繼續(xù)參考附圖3-5，其中，圖3a為圖1中微結(jié)構(gòu)體在第一種具體實施例中的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3b為圖3a的側(cè)視圖；圖4a為圖1中微結(jié)構(gòu)體在第二種具體實施例中的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4b為圖4a的側(cè)視圖；圖5a為圖1中微結(jié)構(gòu)體在第三種具體實施例中的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5b為圖5a的側(cè)視圖。
[0041]具體地，如圖3-5所示，微結(jié)構(gòu)體5的形狀可為微球體、微圓柱體或微正方體結(jié)構(gòu)，且其表面設(shè)有若干凹部51。同時，該凹部深度t為微結(jié)構(gòu)體5特征尺寸的1/150-1/3。
[0042]對于呈微球體形狀的微結(jié)構(gòu)體5，特征尺寸指的是直徑D，如圖3所示，1/150<t/D< l/3o
[0043]對于呈微圓柱體形狀的微結(jié)構(gòu)體5，特征尺寸指的是直徑D，如圖4所示，1/150<t/D< l/3o
[0044]對于呈微正方體形狀的微結(jié)構(gòu)體5，特征尺寸指的是邊長L，如圖5所示，1/150< t/L< l/3o
[0045]該微結(jié)構(gòu)體5的工作過程如下所述:當(dāng)微結(jié)構(gòu)體5受到大顆粒4的沖擊力時，從宏觀上講，多個微結(jié)構(gòu)體5組成的潤滑結(jié)構(gòu)減小大顆粒5的沖擊壓強(qiáng)和沖擊力，從微觀上講，微結(jié)構(gòu)體5的凹部51不僅使微結(jié)構(gòu)體5隨時附著嚙合在大顆粒4上，此時在沖擊力的作用下還首先使微結(jié)構(gòu)體5夯實嚙合了大顆粒4，繼而使微結(jié)構(gòu)體5與大顆粒4之間時時產(chǎn)生相對蠕動，從而分散減小了大顆粒4對摩擦副表面的沖擊力和能量，實現(xiàn)對大顆粒4的潤滑。
[0046]本實施例中，由于微結(jié)構(gòu)體5表面具有若干凹部51，使得其比表面積較大，因此，該微結(jié)構(gòu)體5表面具有極強(qiáng)的表面張力結(jié)構(gòu)，可清除內(nèi)燃機(jī)機(jī)油內(nèi)的油泥、漆皮、絮狀物等降低機(jī)油潤滑性的雜質(zhì)，從而可提高機(jī)油的壽命于物盡其用的以加代換機(jī)油，使得汽車保養(yǎng)時不需要更換機(jī)油。
[0047]優(yōu)選地，該凹部51的深度為微結(jié)構(gòu)體5特征尺寸的1/50-1/5，當(dāng)凹部深度t處于該范圍時，潤滑效果最好。同樣地，上述凹部51的深度并不僅限于此，也可根據(jù)實際需要任意設(shè)置，凹部51的深度處于合理范圍內(nèi)時，該微結(jié)構(gòu)體5均具有較大的比表面積，因此，此處對凹部51的形狀及深度均不作限定。
[0048]需要說明的是，以上各實施例中，微結(jié)構(gòu)體5為微球體、微圓柱體、微正方體等結(jié)構(gòu)指的是其主體結(jié)構(gòu)為以上形狀，如圖3-5中虛線所示的形狀，該主體結(jié)構(gòu)表面均設(shè)置若干凹部51。另外，由于微結(jié)構(gòu)體5是在球體、圓柱體、正方體上設(shè)置了若干凹部51的結(jié)構(gòu)，故將微結(jié)構(gòu)體5具體形狀定義為微球體、微圓柱體、微正方體。
[0049]同時，上述各微結(jié)構(gòu)體5的直徑為0.0101-60微米。優(yōu)選為0.101-60微米。當(dāng)然，以上各實施例中的微結(jié)構(gòu)體5也可為若干微結(jié)構(gòu)體5組成的微結(jié)構(gòu)體團(tuán)聚物，內(nèi)燃機(jī)工作時，在各摩擦副的未造成磨損的輕擠壓力作用下，該微結(jié)構(gòu)體團(tuán)聚物被分散為若干微結(jié)構(gòu)體5。
[0050]同樣，本實施例中，各微結(jié)構(gòu)體5的直徑或邊長等尺寸并不僅限于此，也可根據(jù)需要任意設(shè)置，合理范圍內(nèi)的微結(jié)構(gòu)體5的尺寸均在本申請所要保護(hù)的范圍內(nèi)。
[0051]優(yōu)選地，根據(jù)內(nèi)燃機(jī)的功率不同，上述微結(jié)構(gòu)體5可選用不同的直徑，例如，對于超大型內(nèi)燃機(jī)，微結(jié)構(gòu)體5直徑可為14.001-60微米;對于大型內(nèi)燃機(jī)，微結(jié)構(gòu)體5直徑可為9.001-14微米;對于中型內(nèi)燃機(jī)，微結(jié)構(gòu)體5直徑可為5.001-9微米;對于小型內(nèi)燃機(jī)，微結(jié)構(gòu)體5直徑可為0.301-5微米;對于微型內(nèi)燃機(jī)，微結(jié)構(gòu)體5直徑可為0.101-0.3微米。
[0052]具體地，上述加入潤滑油的微結(jié)構(gòu)體5的集合重量為0.1-1000克?？梢岳斫?，處于該重量范圍內(nèi)的微結(jié)構(gòu)體5為加入各摩擦副之間的若干微結(jié)構(gòu)體5的集合，隨內(nèi)燃機(jī)特性的不同，加入的微結(jié)構(gòu)體5的重量也不同，可根據(jù)實際需要任意設(shè)置，此處同樣不作限定。
[0053]更具體地，以上各實施例中，微結(jié)構(gòu)體5為陶瓷結(jié)構(gòu)。
[0054]如圖2所示，為了防止大顆粒4在摩擦副擠壓力的作用下對摩擦副表面造成塑性變形，該微結(jié)構(gòu)體5需要具有一定的硬度，可以理解，該微結(jié)構(gòu)體5并不僅限于采用陶瓷或金屬制成，也可采用本領(lǐng)域常用的其它材料，此處不作限定。
[0055]另外，本實用新型還提供一種內(nèi)燃機(jī)，包括若干可相對運(yùn)動的摩擦副，各摩擦副之間均設(shè)置潤滑結(jié)構(gòu)，其中，該潤滑結(jié)構(gòu)為以上任一實施例中所述的潤滑結(jié)構(gòu)。由于上述潤滑結(jié)構(gòu)具有上述技術(shù)效果，設(shè)有該潤滑結(jié)構(gòu)的內(nèi)燃機(jī)也具有相應(yīng)的技術(shù)效果，此處不再贅述。
[0056]—般情況下，汽車內(nèi)燃機(jī)油耗占汽車整體油耗的七成，即做汽車有用功的油耗不足三成。在汽車內(nèi)燃機(jī)諸多內(nèi)耗中，降低摩擦磨損負(fù)載是汽車領(lǐng)域重要的節(jié)油方向。
[0057]交通部汽車掛車質(zhì)量監(jiān)督檢驗測試中心對使用本實用新型中提供的潤滑結(jié)構(gòu)的汽車做了以下檢測:90km/h等速行駛?cè)剂舷牧吭囼?，該試驗是依?jù)CB/T12545.1-2008《乘用車燃料消耗量試驗方法》做出的。當(dāng)該汽車行駛至211256公里，車速為90km/h時，其耗油量為公升/百公里(L/100km)，而該車型的新車不采用本實用新型提供的潤滑結(jié)構(gòu)時，其耗油量為7.18公升/百公里((L/100km)，因此，使用本實用新型所提供的潤滑結(jié)構(gòu)后，其潤滑效果大大提高，使得汽車節(jié)油性能大大提高。
[0058]以上對本實用新型所提供的一種內(nèi)燃機(jī)及其潤滑結(jié)構(gòu)均進(jìn)行了詳細(xì)介紹。本文中應(yīng)用了具體個例對本實用新型的原理及實施方式進(jìn)行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本實用新型的方法及其核心思想。應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以對本實用新型進(jìn)行若干改進(jìn)和修飾，這些改進(jìn)和修飾也落入本實用新型權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種內(nèi)燃機(jī)的潤滑結(jié)構(gòu)，用于潤滑所述內(nèi)燃機(jī)摩擦副各部件之間的大顆粒(4)，其特征在于，所述潤滑結(jié)構(gòu)包括能夠進(jìn)入所述摩擦副各部件之間的若干微結(jié)構(gòu)體(5)，且所述微結(jié)構(gòu)體(5)的表面設(shè)有若干凹部(51)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的潤滑結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述凹部(51)的深度為所述微結(jié)構(gòu)體(5)特征尺寸的1/150-1/3。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的潤滑結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述微結(jié)構(gòu)體(5)為微球體。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的潤滑結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述微結(jié)構(gòu)體(5)的直徑為0.0101-60微米。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的潤滑結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述微結(jié)構(gòu)體(5)為微圓柱體。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的潤滑結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述微結(jié)構(gòu)體(5)為微正方體。7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一項所述的潤滑結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述微結(jié)構(gòu)體(5)的重量為0.1-1000 克。8.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一項所述的潤滑結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述微結(jié)構(gòu)體(5)為陶瓷結(jié)構(gòu)。9.一種內(nèi)燃機(jī)，包括若干可相對運(yùn)動的摩擦副，還包括用于盛放機(jī)油的機(jī)油池(3)，所述機(jī)油池(3)內(nèi)設(shè)有用于潤滑所述內(nèi)燃機(jī)摩擦副各部件之間大顆粒(4)的潤滑結(jié)構(gòu)，所述潤滑結(jié)構(gòu)能夠進(jìn)入所述摩擦副的各部件之間；其特征在于，所述潤滑結(jié)構(gòu)為權(quán)利要求1-8中任一項所述的潤滑結(jié)構(gòu)。
【文檔編號】F01M11/00GK205477817SQ201620041429
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年1月15日
【發(fā)明人】張安, 張建良
【申請人】張安, 張建良