CN100549402C - 具有降低的噪音释放的四冲程内燃机 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种具有降低的噪音释放的四冲程内燃机。该内燃机包括具有基本扁平的进口侧和基本扁平的出口侧的过滤器元件，第一壳部分，和第一机壳部分接合的第二壳部分。第一和第二壳部分限定出空气腔，过滤器元件支承于其中。第二壳部分包括内表面，至少一个从内表面延伸以使过滤元件的进口侧与内表面隔开的突起，和空气通道。空气通道的出口紧邻内表面以传送空气到内表面和过滤器元件进口侧之间的空气腔中。空气腔容积与空气通道长度尺寸的比率在大约5in2到大约20in2之间。

Description

具有降低的噪音释放的四冲程内燃机
技术领域
本发明总体上涉及内燃机，具体涉及内燃机的空气滤清器部件。
背景技术
小型实用内燃机，诸如人推式割草机或压力洗涤器中使用的内燃机，一般配有空气滤清器部件来过滤内燃机中使用的空气流。这种空气滤清器部件一般包括盖、基座和安置在盖和基座之间的过滤器元件。当使用滤筒型过滤器元件时，该空气清洁装置一般包括空气进口和基本定位与空气进口垂直的空气出口，这样从空气进口流向出口的气流在到达出口之前径向向内通过环状过滤器元件。当使用平板过滤器元件时，空气清洁器可以包括空气进口和基本定位与空气进口平行的空气出口，如此从空气进口流向出口的气流通过过滤器元件不会明显地改变方向。
发明内容
本发明提供一种具有降低的噪音释放的四冲程内燃机。该内燃机包括具有气缸的内燃机机壳，在气缸中适于往复运动的活塞，有选择地运动以使进气进入气缸的进气门，和有选择地运动以使废气排出气缸的排气门。该内燃机还包括具有基本扁平的进口侧和基本扁平的出口侧的过滤器元件，第一壳部分，与第一壳部分接合的第二壳部分，和在第一壳部分和内燃机机壳之间延伸的进气通道。第一和第二壳部分限定出空气腔，过滤器元件支承于空气腔中。第二壳部分包括内表面，至少一个从内表面延伸以使过滤元件的进口侧与内表面分隔开的突起，以及具有进口和出口的空气通道。出口紧邻内表面用以传送空气到内表面和过滤器进口侧之间的空气腔中。该进气通道包括节流口，该节流口在与通过进气通道的气流方向垂直的平面上具有横截面积，并且其中空气通道在与空气通道的长度尺寸方向垂直的平面上具有横截面积，空气通道的横截面积至少为所述节流口横截面积的两倍大。空气通道限定出长度尺寸，空气腔限定出容积。空气腔容积与空气通道长度尺寸的比率在大约5in2到大约20in2之间。
通过下面详细说明并结合附图，本发明的其他特性和方面将变得明显。
附图说明
附图中，相同附图标记表示相同部分：
图1示出了本发明四冲程内燃机的部分分解透视图。
图2是本发明四冲程内燃机使用的空气滤清器部件第一结构的分解透视图，示出了位于盖和基座之间的过滤器元件。
图3是图2中空气滤清器部件的盖的透视图，示出了该盖的内表面。
图4是图2中空气滤清器部件的组装截面图。
图5是本发明四冲程内燃机使用的空气滤清器部件第二结构的分解透视图，示出了位于盖和基座之间的过滤器元件。
图6是图5中空气滤清器部件的盖的透视图，示出了盖的内表面。
图7是图5的空气滤清器部件的组装截面图。
图8是本发明四冲程内燃机使用的空气滤清器部件第三结构的分解透视图，示出了位于盖和基座之间的过滤器元件。
图9是图8中空气滤清器部件的盖的透视图，示出了盖的内表面。
图10是图8的空气滤清器部件的组装截面图。
图11是图1中四冲程内燃机进气通道部分的局部截面图。
在详细说明本发明任意实施例之前，应该明白本发明在应用上不限于下面说明或附图示出的元件结构和布置的细节。本发明可具有其他实施方式，并能以多种方式实行或执行。也应明白这里使用的措辞和术语是为说明的目的而不是限定。“包含”、“包括”或“具有”和其变化形式的使用是指包含后面列出的项目和等同项目以及额外项目。除非另外指明或限定，词汇“安装”、“连接”、“支承”和“耦合”或其各种变化将被广泛使用，包括直接和非直接安装、连接、支承和耦合。甚至，“连接”和“耦合”不限于物理或机械连接或耦合。
具体实施方式
图1示出了一小型风冷四冲程内燃机10。内燃机10可以配置有大约1hp(马力)的低功率和大约35hp(马力)的高功率，来使内燃机驱动的户外动力设备运行(如割草机、拖拉机、铲雪机、压力洗涤器、剪草机等)。如图1所示，内燃机10包括具有气缸16的机壳14。曲轴18旋转支撑在机壳14中，活塞22连接到曲轴18上在气缸16里做往复运动。内燃机10还包括有选择地运动以使进气进入气缸16的进气门23，和有选择地运动以使废气排出气缸16的排气门24。虽然图1示出的内燃机10包括一侧置式气门结构，内燃机10也可以包括一顶置式气门结构。另外，虽然图示的内燃机10构造为单气缸立式内燃机10，内燃机10也可以构造成双缸内燃机或卧式内燃机。
图2示出了空气滤清器部件26的第一结构，该空气滤清器部件可以用于图1的内燃机10，为内燃机10提供经过滤的空气流。参考图2，空气滤清器部件26包括基座30、盖34、位于基座30和盖34之间的第一过滤器元件38、和位于基座30和盖34之间的第二过滤器元件42。该基座30可以通过进气歧管或进气管道(未示出)连接到机壳14上来支承空气滤清器部件26，该盖34可以利用传统紧固件(未示出)连接到基座30上来固定基座30和盖34之间的过滤器元件38、42。
继续参考图2，第一过滤器元件38被构造成包含开放气室式泡沫块或片46的“预过滤器”，而第二过滤器元件42被构造成平板式过滤器元件，该第二过滤器元件包括连接到弹性或橡胶基座54的气透纸膜50。在可选结构中，该第二过滤器元件42可以包括开放气室式泡沫块。
该开放气室式泡沫片46构造成能捕捉较大尺寸的微粒和其他杂质，而膜50构造成捕捉通过泡沫片46和膜50的气流中夹带的较小尺寸的微粒和其他杂质。如图2所示，膜50具有褶状外形，而不是基本扁平或平面膜外形，以使膜50暴露较大的总表面积给流经膜50的气流。然而，每个过滤器元件46、50通常可以限定基本平面的或扁平的进口侧58、62和基本平面或扁平的出口侧66、70。
参考图4，基座30和盖34限定出空气腔74，过滤器元件38、42支撑于空气腔中。空气从盖34外侧通过形成在盖34内的空气通道78传送至空气腔74中(也参见图2和图3)。该空气通道78包括空气进口82和紧邻盖34内表面90的空气出口86。该盖34包括许多从内表面90延伸的突起。图示的突起被构造成从内表面90向上直立的突出部分98。这些突出部分98每个都包括基本弓形或弯曲的上边缘100，其限定了顶端102。
参考图4，突出部分98接合过滤器元件38的进口侧58以将过滤器元件38的进口侧58从盖34的内表面90隔开。尤其，突出部分98沿各自的顶端102基本上以“线接触”接合过滤器元件38的进口侧58。也就是说，突出部分98的各自顶端102基本沿“线”或沿在过滤器元件38进口侧58上限定的非常狭窄面积部分接触过滤器元件38的进口侧58。在不使用泡沫片46作为预过滤器的空气滤清器部件26的可选结构中，突出部分98可以接触过滤器元件42的进口侧62。
在内燃机10运行过程中，被吸进的气流流经空气滤清器部件26、进气歧管，并进入到气缸16中燃烧。特别地，气流最初被吸进流经空气通道78并在基本与过滤器元件38的进口侧58平行的方向上进入到空气腔74中。由于突出部分98基本上沿各自的顶端102以线接触接合过滤器元件38的进口侧58，所以过滤器元件38的进口侧58上没被暴露到气流中的“被堵塞”面积数量减少。因此，更多的过滤器元件38的进口侧58可以暴露到空气腔74的气流中用于过滤，从而增加通过过滤器元件38、42的总气流，并增加过滤器元件38、42的使用寿命。之后，在过滤器元件38、42的下游，过滤后的气流经过基座30(见图2)的开口104，经过该开口过滤后的气流通过进气歧管或管道被传送到气缸16中。
图5示出空气滤清器部件106的第二结构。像图2-4的空气滤清器部件26，该空气滤清器部件106可以用于内燃机10，为内燃机10提供经过滤的空气流。空气滤清器部件106包括基座110、盖114、位于基座110和盖114之间的第一过滤器元件38、位于基座110和盖114之间的第二过滤器元件42。如图5所示，过滤器元件38、42基本类似于图2-4的过滤器元件38、42，这里不再具体描述。基座110可以通过进气歧管或进气管道(未示出)连接到机壳14上来支承空气滤清器部件106，该盖114可以使用传统紧固件(未示出)和与盖114和基座110整体形成的连结结构118、120的组合而连接到基座110上，以固定基座110和盖114之间的过滤器元件38、42(见图7)。
参考图7，基座110和盖114限定空气腔122，过滤器元件38、42支撑在空气腔122中。空气从盖114外侧通过形成在盖114内的空气通道126传送至空气腔122中(参见图5和图6)。该空气通道126包括空气进口130和紧邻盖114内表面138的空气出口134。图示的空气进口130形成为椭圆状(见图5)，然而其他形状也可以使用。
参考图5-7，该盖114包括许多从内表面138延伸的突起。至少一个突起被构造成壁146，该壁至少部分限定空气通道126。该壁146包括弓形或弯曲的外表面150，外表面150接合过滤器元件38的进口侧58以使过滤器元件38的进口侧58从盖114的内表面138隔开。尤其，该壁146的弓形或弯曲外表面150限定了一顶端154，过滤器元件38的进口侧58沿着该顶端与外表面150基本上“线接触”(参见图7)。也就是说，像图2-4的突出部分98的各自顶端102一样，壁146的弓形或弯曲外表面150的顶端154基本沿“线”或沿过滤器元件38进口侧58上限定的非常狭窄面积部分接触过滤器元件38的进口侧58。
如图5和6所示，盖114上的其他突起被构造成从盖114的内表面138向上竖立的突出部分158。这些突出部分158接合过滤器元件38的进口侧58以将过滤器元件38的进口侧58从盖114的内表面138隔开(见图7)。尤其，突出部分158沿各自的顶端162基本上以线接触接合过滤器元件38的进口侧58。虽然突出部分158的各顶端162可以不是弓形或弯曲的，但突出部分158的顶端162沿过滤器元件38进口侧58上限定的非常狭窄面积部分接触过滤器元件38的进口侧58。在不使用泡沫片46作为预过滤器的空气滤清器部件106的可选结构中，突出部分158和壁146的弯曲外表面150可以接触过滤器元件42的进口侧62。
在内燃机10运行过程中，被吸进的气流流经空气滤清器部件106、进口歧管，并进入到气缸16中燃烧。特别地，气流最初被吸进流经空气通道126并在基本与过滤器元件38的进口侧58平行的方向上进入到空气腔122。由于壁146的弯曲外表面150沿顶端154基本上以线接触接合过滤器元件38的进口侧58，所以过滤器元件38的进口侧58上没被暴露到气流中的“被堵塞”面积数量减少。因此，更多的过滤器元件38的进口侧58可以暴露到空气腔122的气流中用于过滤，从而增大通过过滤器元件38、42的总气流，并增加过滤器元件38、42的使用寿命。之后，在过滤器元件38、42的下游，过滤后的气流经过基座110(见图2)的开口164，经过该开口过滤后的气流通过进气歧管或管道被传送到气缸16中。
图8示出空气滤清器部件166的第三结构。像图2-4的空气滤清器部件26和图5-7的空气滤清器部件106，该空气滤清器部件166可以用于燃机10，为内燃机10提供经过滤的空气流。空气滤清器部件166包括基座170、盖174、位于基座170和盖174之间的双过滤器元件178。基座170可以通过进气歧管或进气管道(未示出)连接到机壳14上来支承空气滤清器部件166，该盖174可以使用与盖174和基座170整体形成的连结结构182、186连接到基座170上来固定基座170和盖174之间的过滤器元件178。
继续参考图8，图示过滤器元件178被构造成开放气室式泡沫块188，每个泡沫块188通常限定基本平面的或扁平的进口侧190和基本平面或扁平的出口侧194。在可选结构中，使用单个厚的过滤器元件而不是较薄的、双过滤器元件178。在又一个可选结构中，至少一个过滤器元件178可被构造成平板式过滤器元件，该元件具有气透纸膜，像图2-4和图5-7的空气滤清器部件26和106的过滤器元件42。在又一个可选结构中，过滤器元件178之一可以被构造成与膜结合的薄泡沫元件或“预过滤器”。
参考图10，基座170和盖174限定空气腔198，过滤器元件178在其中被支撑。空气从盖174外侧通过形成在盖174内的空气通道202传送至空气腔198中(也参见图8和图9)。该空气通道202包括空气进口206和邻近盖174内表面214的空气出口210。该盖174包括许多从内表面214延伸的突起。这些突起被构造成从盖174的内表面214直立向上的突出部分222。这些突出部分222接合相邻过滤器元件178的进口侧190以将过滤器元件178的进口侧190从盖174的内表面214隔开。尤其，突出部分222沿各自的顶端226基本上以线接触接合过滤器元件178的进口侧190。虽然突出部分222的各自顶端226可能不是弓形或弯曲的，但突出部分222的顶端226沿过滤器元件178进口侧190上限定的非常狭窄面积部分接合过滤器元件178进口侧190。
在内燃机10运行过程中，被吸进的气流流经空气滤清器部件166和进气歧管用于燃烧。特别地，气流最初被吸进流经空气通道202并在基本与过滤器元件178的进口侧190平行的方向上进入到空气腔198。由于突出部分222沿各自顶端226基本上以线接触接合过滤器元件178的进口侧190，所以过滤器元件178的进口侧190上没被暴露到气流的“被堵塞”面积数量减少。因此，更多的过滤器元件178的进口侧190可以暴露到空气腔198的气流中用以过滤，从而增大通过过滤器元件178的总气流，并增加过滤器元件178的使用寿命。之后，在过滤器元件178的下游，过滤后的气流经过基座170(见图8)的开口230，经过该开口过滤后的气流通过进气歧管或管道被传送到气缸16中。
一个或更多空气滤清器部件26、106、166可以包括具有一定大小的空气通道78、126、202和空气腔74、122、198以降低内燃机10的噪音释放。在空气滤清器部件26、106、166的一些实施例中，内燃机10的噪音释放可以被降低达大约5dbA。尤其，参考图2-4的空气滤清器部件26，空气腔74容积和气体通道78的长度可确定尺寸以削弱与空气滤清器部件26中的进气气流噪音相关的特定频率(如在大约300Hz和大约700Hz之间)。在空气滤清器部件26的一个实施例中，空气通道78可以具有长度尺寸L1(见图3)，使得空气腔74容积与空气通道长度尺寸L1的比率在大约5in2到大约20in2之间，以削弱和吸入气流噪音相关的大约300Hz和大约700Hz之间的频率。特别地，在所示的空气滤清器部件26的结构中，空气腔74容积与空气通道长度尺寸L1的比率大约是13in2。
同样地，参考图5-7的空气滤清器部件106，空气腔122容积和气体通道126的长度可确定尺寸以削弱与空气滤清器部件106中的吸入气流噪音相关的特定频率(如在大约300Hz和大约700Hz之间)。在空气滤清器部件106的一个实施例中，空气通道126可以具有长度尺寸L2(见图5)，使得空气腔122容积与空气通道长度尺寸L2的比率在大约5in2到大约20in2之间，可以削弱和吸入气流噪音相关的大约300Hz和大约700Hz之间的频率。特别地，在所示的空气滤清器部件106的结构中，空气腔122容积与空气通道长度尺寸L2的比率大约是13in2。
另外，参考图8-10的空气滤清器部件166，空气腔198容积和气体通道202的长度可确定尺寸以削弱与空气滤清器部件166中的吸入气流噪音相关的特定频率(如在大约300Hz和大约700Hz之间)。在空气滤清器部件166的一个实施例中，空气通道202可以具有平均长度尺寸L3(见图9)，使得空气腔198容积与空气通道长度尺寸L3的比率在大约5in2到大约20in2之间，以削弱和吸入气流噪音相关的大约300Hz和大约700Hz之间的频率。特别地，在所示的空气滤清器部件166的结构中，空气腔198容积与空气通道长度尺寸L3的比率大约是6in2。
一个或更多空气滤清器部件26、106、166也可以包括相对于内燃机10中进气通道250确定尺寸的空气通道78、126、202，以使不限制通过进气通道250的气流或气/燃料混合流。图11示出了通过内燃机10的一部分进气通道250。特别地，进气通道250的所示部分包括形成在化油器258中的文氏管254，引导气流(由箭头“A”标明)流向文氏管254的导管262，和引导气/燃料混合物(由箭头“B”标明)离开文氏管254的导管266。导管262可以在任何一个空气滤清器部件26、106、166和文氏管254的进口之间延伸，而导管266可以包括延伸在文氏管254出口和内燃机机壳14进口(未示出)之间的进气歧管或管道。
继续参考图11，进气通道250包括具有直径为“D”形成在文氏管254中的节流口270。该节流口270可限制能被进气通道250传递到内燃机10进气口处的气流或气/燃料混合流的量。在与通过文氏管254的气流方向(由箭头A指示)基本垂直的平面上，该节流口270限定一横截面积，该横截面积与直径D成比例。参考图3，空气通道78可以在与长度尺寸L1基本垂直的平面上限定出横截面积，该横截面积至少有进气通道250中节流口270的横截面积的两倍大。同样地，参考图5，空气通道126可以在与长度尺寸L2基本垂直的平面上限定出横截面积，该横截面积至少有进气通道250中节流口270的横截面的两倍大。另外，参考图9，空气通道202可以在与长度尺寸L3基本垂直的平面上限定出横截面积，该横截面积至少有进气通道250中节流口270横截面的两倍大。
[0039]在内燃机10的进气通道250的可选结构中，节流口270可以在进气通道250的不同部分内形成。例如，在使用燃料喷射的内燃机10的结构中，节流口270可以在节气门体内形成。
[0040]本发明的不同特性将在下面的权利要求中进行阐明。

Claims (11)

1.一种具有降低的噪音释放的四冲程内燃机，该内燃机包括：
包含气缸的内燃机机壳；
适于在该气缸中往复运动的活塞；
有选择地运动以使进气进入气缸的进气门；
有选择地运动以使废气排出气缸的排气门；
具有基本扁平的进口侧、基本扁平的出口侧的过滤器元件；
第一壳部分；
和第一壳部分接合的第二壳部分，第一壳部分和第二壳部分限定出空气腔，过滤器元件支承于空气腔中，第二壳部分包括：
内表面；
至少一个从内表面延伸以使过滤器元件的进口侧与该内表面隔开的突起；和
包括进口和出口的空气通道，出口邻近内表面以传送空气到该内表面和过滤器元件进口侧之间的该空气腔中；和
在第一壳部分和内燃机机壳之间延伸的进气通道；
其中该进气通道包括节流口，该节流口在与通过进气通道的气流方向垂直的平面上具有横截面积，并且其中空气通道在与空气通道的长度尺寸方向垂直的平面上具有横截面积，空气通道的横截面积至少为所述节流口横截面积的两倍大；并且其中该空气通道限定出长度尺寸，并且空气腔限定出容积，空气腔的容积与空气通道的长度尺寸的比率在5in2到20in2之间。
2.如权利要求1所述的内燃机，其特征在于该至少一个突起基本以线接触接合过滤器元件的进口侧。
3.如权利要求1所述的内燃机，其特征在于该至少一个突起包括多个从该内表面延伸的突出部分。
4.如权利要求1所述的内燃机，其特征在于该至少一个突起包括至少部分限定该空气通道的壁。
5.如权利要求4所述的内燃机，其特征在于该壁包括基本以线接触接合过滤器元件的进口侧的弯曲外表面。
6.如权利要求4所述的内燃机，其特征在于该至少一个突起还包括多个从该内表面延伸的突出部分，突出部分基本以线接触接合过滤器元件的进口侧。
7.如权利要求1所述的内燃机，其特征在于该至少一个突起与该第二壳部分整体形成。
8.如权利要求1所述的内燃机，其特征在于空气以与过滤器元件的进口侧平行的方向进入空气腔。
9.如权利要求1所述的内燃机，其特征在于该空气通道的进口成形为椭圆状。
10.如权利要求1所述的内燃机，其特征在于该过滤器元件是第一过滤器元件，并且该内燃机还包括临近于第一过滤器元件布置的第二过滤器元件。
11.如权利要求10所述的内燃机，其特征在于第一和第二过滤器元件中的至少一个包括开放气室式泡沫预过滤器。
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