一种应用于大学生方程式赛车发动机的润滑系统

摘要

本发明公开了一种应用于大学生方程式赛车发动机的润滑系统，包括可拆装地设置在发动机底部的新型油底壳、一端置于新型油底壳内且另一端与机油泵连接的集滤器，以及设置于新型油底壳与发动机之间的油底壳挡板。本发明通过设置新型油底壳能有效降低发动机的安装位置，降低整车重心，提高赛车的操纵性能，同时利用油底壳挡板减少油液的晃动，减少润滑系统缺油现象的出现，加装新设计的集滤器，既能适用新润滑系统的要求，又能进行必要的调节符合不同的情况，保证赛车在工况剧烈变化时，发动机的润滑系统仍然能够正常地工作，减少润滑不良而对发动机造成的损害。

说明书

技术领域

本发明涉及赛车发动机润滑系统，尤其涉及一种应用于大学生方程式赛车发动机的润滑系统。

背景技术

中国大学生方程式汽车大赛（Formula Student China, 简称：FSC）是一项由高等院校汽车工程或汽车相关专业在校学生组队参加的汽车设计与制造比赛。参赛的车辆需要在一系列的静态和动态项目中进行测试，其中包括有：技术检查、制作成本分析、营销报告、赛车设计、单项性能测试和良好的赛道耐久性。华南理工大学广汽S-Power车队从2009年建队以来已经参加过四届的中国大学生方程式赛事，如图1所示，本次比赛我们选用的是川崎ZX-6R 07的发动机，这是一款本来安装在一台摩托车上的发动机。

川崎ZX-6R 07的原装油底壳形状是呈V型的，本身的设计就是为了在摩托车过弯时能避免发动机润滑系统缺油的情况的发生。但摩托车车手可以把摩托车在过弯时侧倾一定角度来抵消侧向加速度给润滑油晃动时带来的影响，而我们的四轮赛车却不可以，所以必须要考虑一种方法来减少润滑油液的晃动所造成的润滑不良的影响。

对于FSAE赛车来说，整车的质心高度下降后，在赛车加速，制动和转弯的过程中，质量的轴荷转移量会减少，这样轮胎联合提供的附着力会增加，从而提高整车的操纵性能。因而通过油底壳的高度来降低整车重心可以对整车的操纵性能有很大的影响。

本发明的主要意义在于通过改变发动机油底壳的高度以及形状，实现发动机安装高度的下降，从而降低整车质心高度。同时保证赛车在工况剧烈变化时，发动机的润滑系统仍然能够正常地工作，减少润滑不良而对发动机造成的损害。

发明内容

本发明在已有的技术上，针对现有油底壳的不足之处，设计用于大学生方程式大赛润滑系统的油底壳形式。本发明能够实现：有效降低发动机安装高度从而降低整车质心高度以实现更好的赛车操纵性，以及保证赛车在各种工况下润滑系统的有效工作。

为了实现上述任务，本发明专利采用如下技术方案予以实现：

一种应用于大学生方程式赛车发动机的润滑系统，包括可拆装地设置在发电机底部的新型油底壳、一端置于新型油底壳内且另一端与机油泵连接的集滤器，所述新型油底壳高度为45mm-50mm，包括一体式成型的围壁及平板状新型油底壳底面，所述新型油底壳与发动机的安装端面上均匀设置有底壳安装孔，定位销孔；

所述集滤器包括集滤器上接头、集滤器进油管、集滤器下端上板、集滤器下端下板，所述集滤器下端上板和集滤器下端下板扣合后在M4通孔内设置螺栓相连接，所述集滤器进油管下端为斜切面且焊接于所述集滤器下端上板上，所述集滤器上接头一端通过内螺纹与集滤器进油管上端相连接，另一端通过机油泵连接口与机油泵相连接；

所述新型油底壳与发动机之间还设置有油底壳挡板，所述油底壳挡板沿边缘设置有安装孔，所述油底壳挡板中部设置有集滤器通过槽，所述集滤器通过槽与安装孔之间设置有回油孔。

进一步地，所述集滤器进油管上还设置有用于锁紧集滤器上接头的锁紧螺母。

进一步地，所述集滤器下端上板和集滤器下端下板之间还设置有滤网。

进一步地，所述油底壳挡板的厚度为1mm -3mm

进一步地，所述新型油底壳上还设置有放油螺栓孔、机油温度传感器安装孔，对于放油螺栓孔和机油温度传感器安装孔，前者是为了能在不需要拆除整个油底壳的情况下实现机油的排走和更换，后者是为了监控在发动机运行的时候的机油温度情况，以此判断发动机的工作状况。

新型油底壳采用三维建模和数控加工的方法进行加工，因此需要测量一部分的相关参数以用于建立三维模型。对于油底壳安装平面，由于油底壳安装在发动机的曲轴箱上时，既是密封件，又是紧固件，所以对安装孔的位置精度和安装平面的表面精度要求较高。为了设计加工得到新型油底壳，需要采用ATOS光学扫描仪和三坐标测量仪，分别对原装油底壳的外轮廓参数和安装平面上的安装孔和销孔中心的坐标进行精确测量，保证安装平面加工的精确性，避免由于参数误差而引起的机油泄露现象；对于新型油底壳，在尽量减小高度的同时保证其容积大于或等于原装油底壳容积，因此整个形状较为扁平；所述油底壳挡板主要是限制贮存在油底壳内部的机油的运动，使机油在赛车处于各种极端工况下（如急加速，急制动和高速过弯）都能大部分保持在油底壳里，防止集滤器缺油的情况的发生。油底壳挡板安装在新型油底壳与发动机的曲轴箱之间，是由于油底壳高度降低以后，为了保证润滑系统能够正常工作的需要而设计的。油底壳挡板具有以下功能：能有效地阻隔在新型油底壳里的机油往发动机的曲轴箱方向上运动；油底壳挡板上开设回油孔，能使发动机里回流的机油正常回落至油底壳中；能使集滤器正常工作；油底壳挡板安装在发动机曲轴箱与油底壳之间，能保持良好的紧固和密封。油底壳挡板以安装平面尺寸和安装孔的中心定位为基础，进行三维建模，最后通过数控机床完成加工。

由于新型油底壳高度比原装的油底壳要低，因而原装的安装在发动机底部的集滤器已不适用，需要设计和加工新的改造后的集滤器。集滤器上接头与机油泵进油口连接，其尺寸要与原装集滤器的尺寸相一致。这样才能保证在安装上密封圈后能和进油口保持良好的密封。因此，模型的建立需要对原装集滤器的尺寸进行测量，使用游标卡尺便可测得原装集滤器接头的有关尺寸。通过这些尺寸可以顺利地建立集滤器上接头模型，同时令集滤器上接头与下一个部件（即集滤器进油管）使用螺纹连接，在集滤器上接头下端设计内螺纹。锁紧螺母主要作用是锁紧集滤器上接头与集滤器进油管之间的螺纹连接，同时可以对集滤器的高度进行调节，方便新型油底壳的安装。集滤器进油管的内径要与原装的集滤器相同，保证供给机油泵的流量一定。在集滤器进油管与集滤器上接头连接处设计外螺纹，使两者能通过锁紧螺母紧固配合。集滤器进油管下端设计成斜切面，使集滤器的底部与油底壳底部平行。集滤器下端上板与集滤器进油管使用焊接连接，并在板上设计三个4mm直径的通孔，方便与集滤器下端下板使用螺栓连接。集滤器下端下板与集滤器下端上板通过M4螺栓使用预置力矩螺母连接，在受振动时起到防松的效果。在下板里也设计了放置滤网的空间，当完成装配时，滤网会被固定在上下板中间。改造后的集滤器底部可以通过在M4螺栓上增加垫片来调节与油底壳之间的距离，以实现最佳的吸油空间。

本发明的有益效果如下：

1.切实降低了油底壳的高度。原装油底壳高度为91.715mm。新型油底壳使发动机的安装高度降低了约40mm，由于发动机重量占整车重量比重较大，相当于整车质心高度降低了约10mm，使整车的操纵稳定性有显著提高；

2.通过油底壳挡板的作用，确保赛车在各种极限工况下，底部集滤器都能吸收到油液，润滑系统能正常工作；

3.采用ATOS光学扫描仪和三坐标测量仪对原装油底壳的参数进行测量，再进行三维建模和数控加工，确保油底壳的安装平面尺寸准确，避免油液泄露；

4.新设计的集滤器能通过一定的调节，满足新型油底壳的工作要求。

附图说明

图1是川崎ZX-6R 07发动机内部润滑油路图。

图2是本发明实施例的新型油底壳的结构示意图。

图3是本发明实施例的油底壳挡板的结构示意图。

图4是本发明实施例的集滤器的装配结构示意图。

图5是本发明实施例的集滤器的爆炸示意图。

图中1.凸轮轴润滑油路，2.排气凸轮轴，3.机油滤清器，4.机油冷却器，5.进气凸轮轴，6.机油泵，7.新型油底壳，8.底壳安装孔，9.定位销孔，10.安装平面，11. 新型油底壳底面，12.隔板安装孔，13.集滤器通过槽，14.回油孔，15.机油泵连接口，16.集滤器，17.M4通孔，18.集滤器上接头，19.锁紧螺母，20.集滤器进油管，21.集滤器下端上板，22.集滤器下端下板。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明的发明目的作进一步详细地描述，实施例不能在此一一赘述，但本发明的实施方式并不因此限定于以下实施例。

在图1中，展示了现有川崎ZX-6R 07发动机内部润滑油路图，油液先是储存在油底壳中，当发动机工作时，通过机油泵6把润滑油液经过集滤器的抽取向发动机上部运动，首先经过机油滤清器3和机油冷却器4对润滑油进行过滤和降温，然后进入主油道，把机油分配至齿轮箱和曲轴轴承中进行润滑，最后向上传送至凸轮轴润滑油路1中，对排气凸轮轴2和进气凸轮轴5进行润滑。机油在润滑过后会因重力作用回落至油底壳中，准备新一轮的润滑循环。

本实施例如图2-5所示，一种应用于大学生方程式赛车发动机的润滑系统，包括可拆装地设置在发电机底部的新型油底壳7、一端置于新型油底壳7内且另一端与机油泵6连接的集滤器16，所述新型油底壳7高度为45mm-50mm，本实施例的高度为50mm，也可以根据需要为设为45mm或48mm，所述新型油底壳7包括一体式成型的围壁及平板状新型油底壳底面11，所述新型油底壳7与发动机的安装端面10上均匀设置有底壳安装孔8，定位销孔9；

所述集滤器16包括集滤器上接头18、集滤器进油管20、集滤器下端上板21、集滤器下端下板22，所述集滤器下端上板21和集滤器下端下板22扣合后在M4通孔17内设置螺栓相连接，所述集滤器进油管20下端为斜切面且焊接于所述集滤器下端上板21上，所述集滤器上接头18一端通过内螺纹与集滤器进油管20上端相连接，另一端通过机油泵连接口与机油泵6相连接；

所述新型油底壳7与发动机之间还设置有油底壳挡板，所述油底壳挡板沿边缘设置有隔板安装孔12，所述油底壳挡板中部设置有集滤器通过槽13，所述集滤器通过槽13与隔板安装孔12之间设置有回油孔14。

所述集滤器进油管20上还设置有用于锁紧集滤器上接头18的锁紧螺母19。

所述集滤器下端上板21和集滤器下端下板22之间还设置有滤网。

本实施例的油底壳挡板的厚度为2mm，根据需要，也可以将厚度设为1mm或3mm。

所述新型油底壳7上还设置有放油螺栓孔、机油温度传感器隔板安装孔，便于排放机油及检测机油温度。

如图2所示，所述新型油底壳7的安装平面10上的轮廓、底壳安装孔8和定位销孔9与原装的油底壳一致，可以较好地安装在发动机的曲轴箱上并保证油液不泄露。新型油底壳7的新型油底壳底面11平整，在发动机定位时，尽量保证新型油底壳底面11与地面保持水平。通过比较可以发现，新型油底壳7相对于原装的油底壳较为低矮，能降低发动机安装在车架上的位置，同时降低整车重心。但此时还不能消除发动机在剧烈工况下的油液晃动而导致的润滑不良现象，因此需要加装油底壳挡板。

在图3中，展示了油底壳挡板的构造图，上面开有集滤器通过槽13以供集滤器正常安装，还开有回油孔14以供发动机内部油路的机油回落至新型油底壳7中。油底壳挡板的轮廓、隔板安装孔和销孔与新型油底壳7的安装平面一致。挡板厚度仅为2mm，由于新型油底壳7高度的改变，本来原装的集滤器已经不适用，因此需要重新设计一款集滤器。

如图4及图5所示，机油泵连接口15与机油泵6进油口相连接，需保证两者间的油液密封。集滤器下端上板21与集滤器下端下板22利用M4螺栓和预置力矩防松螺母相连接，可以利用垫片来调节集滤器离新型油底壳底面11的高度。集滤器进油管20与集滤器下端上板焊接在一起，再利用锁紧螺母与集滤器上接头18相连接，锁紧螺母19处又可以对集滤器16高度进行调节，以适应安装要求。最后，在集滤器下端上板21和集滤器下端下板22间放置滤网，过滤机油内部的较大颗粒的杂质。

赛车在高速过弯的工况下，在侧向会受到很大的加速度，此时新型油底壳底部的润滑油液由于惯性力作用，开始往靠转弯方向的向外的方向运动。当没有油底壳挡板作用时，油液的液面可能低于集滤器16的吸油平面，从而导致没有足够量的润滑油液供给至发动机内部的主要零部件润滑，严重时可能出现烧轴瓦，发动机拉缸等问题。当加装了油底壳挡板以后，油液在高速过弯工况下开始靠边运动，此时由于油底壳挡板的阻隔，能把润滑油液较好地保持在新型油底壳中，避免了润滑系统缺油现象的出现。

本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。