CN101413463B - 可调式限制补气的发动机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可调式限制补气的发动机，发动机的补气系统的补气管上设置调节阀，调节阀包括阀体、调节阀芯、圆柱形阀芯和阀座，阀座设置圆柱形通道，调节阀的进气口和出气口分别与圆柱形通道相通，调节阀芯和圆柱形阀芯纵向设置在圆柱形通道内，调节阀芯与化油器的柱塞同步动作并使调节阀滞后于化油器柱塞开启；圆柱形阀芯与调节阀芯同步动作并在调节阀芯调节行程后使调节阀关闭，本发明能够根据发动机的运行要求调节补气量，并且在低速和高速运转时切断补气，处于中间转速时进行补气，实现燃油蒸发和机前补气(稀薄燃烧)可控可调综合运用和节能、减排的目的，从而使发动机能够处于最佳运行状态。
Description
技术领域
本发明涉及一种内燃发动机，特别涉及一种可调式限制补气的发动机。
背景技术
摩托车发动机由于是高速汽油机，油气混合气形成过程时间短，由于混合时间短，会造成混合不均匀，因此燃料燃烧不充分，会在尾气中出现CO和HC气体，造成环境污染。为解决以上问题，发动机设置补气系统。现有技术中，补气装置分电控补气和机械补气两种，电控补气装置包括电控单元ECU和电控补气阀，效果好，容易控制排放达标；但是具有成本高的缺点，在没有普遍使用电喷情况下不亦采用。机械补气装置在发动机转速(吸气频率)很低，阀门仍处于正常工作状态；当发动机的转速(吸气频率)增高到达某一数据后，弹簧片难以实现与发动机同步频率打开阀门；由于时间很短，弹簧片来不及打开就已经又处于正压关闭状态，因此常处在关闭状态，低速不需要补气时仍在补气，高速需要补气时却关闭不补气，从而影响了发动机必须控制的排放。
另外，现有的燃油发动机必须加燃油蒸发活性碳罐，以限污减排的目的。当发动机起动后，燃油蒸发活性碳罐处于负压下打开工作状态，无论高速和低速都脱附和吸附状态。而当吸附的燃油被脱附完后，可以认为该通道处于长期补气状态，相当于进行二次补气，存在怠速时不需要补气，却仍在补气。
如果采用普通调节阀结构进行调节进气量，则在发动机低速和高速运转时仍然补气和脱附，影响发动机的点火和怠速性能，并在高速运转时影响发动机最大功率和爬坡能力。
因此，需要对发动机的补气系统进行改造，能够根据发动机的运行要求调节补气量，并且能够根据发动机转速开启或切断补气，实现燃油蒸发和机前补气(稀薄燃烧)可控可调综合运用和节能、减排的目的，从而使发动机能够处于最佳运行状态。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种可调式限制补气的发动机，能够根据发动机的运行要求调节补气量，并且根据发动机转速开启或切断补气，实现燃油蒸发和机前补气(稀薄燃烧)可控可调综合运用和节能、减排的目的，从而使发动机能够处于最佳运行状态。
本发明的可调式限制补气的发动机，包括发动机本体、油路系统、进气系统和补气系统，油路系统和进气系统通过化油器将混合气送入发动机本体，所述补气系统包括连接在发动机本体混合气进口的补气管和设置在补气管上的单向阀以及过滤器，油路系统的油箱通过碳罐连接于补气管，所述补气管上还设置调节阀，所述调节阀包括阀体、调节阀芯、圆柱形阀芯和阀座，阀座设置圆柱形通道，调节阀的进气口和出气口分别与圆柱形通道相通，调节阀芯和圆柱形阀芯纵向设置在圆柱形通道内，调节阀芯与化油器的柱塞同步动作并使调节阀滞后于化油器柱塞开启；圆柱形阀芯与调节阀芯同步动作并在调节阀芯开启行程后使调节阀关闭。
进一步，所述调节阀芯为长圆锥形结构的针形阀芯，长圆锥形结构的长度大于进气口和出气口之间的轴向距离，所述圆柱形阀芯设置于针形阀芯前端部，针形阀芯的长圆锥底以及圆柱形阀芯与圆柱形通道无间隙可轴向移动配合，针形阀芯的长圆锥底的设定位置使调节阀滞后于化油器柱塞开启；
进一步，所述发动机转速小于2000r/min时，针形阀芯的长圆锥底位于与圆柱形通道连通的进气口和出气口之间；发动机转速大于6500r/min时圆柱形阀芯位于与圆柱形通道连通的进气口和出气口之间；
进一步，所述调节阀还包括设置在阀体空腔内的回位弹簧和滑块，所述滑块与针形阀芯尾部固定连接并可沿阀体空腔纵向移动，所述回位弹簧一端顶住阀体空腔端部，另一端顶住滑块，化油器的油门拉索设置有分别与化油器柱塞和滑块或针形阀芯尾部连接的两个分端，所述油门拉索控制两个分端同步动作；
进一步，所述圆柱形通道内纵向设置具有压缩预紧力的顶紧弹簧，所述顶紧弹簧一端与阀座相对固定，另一端顶住圆柱形阀芯；
进一步，所述圆柱形阀芯与针形阀芯针尖端部固定设置；
进一步，所述针形阀芯的尾部为与针形阀芯的长圆锥底一体的圆柱体，圆柱体的直径与长圆锥底的直径相等。
本发明的有益效果是：本发明的可调式限制补气的发动机，采用与化油器柱塞同步动作的双阀芯调节阀，能够根据发动机的运行要求，调节补气量，并且在确定数值的低速和确定数值的高速运转时切断补气，处于中间转速时进行补气，实现燃油蒸发和机前补气(稀薄燃烧)可控可调综合运用和节能、减排的目的；低速运转时，调节阀处于关闭状态，燃油蒸发系统此时不脱附、不补气，不影响发动机的起动和怠速性能；高速运转时，调节阀仍然处于关闭状态，燃油蒸发系统不脱附、不补气，不影响摩托车的最大功率和爬坡能力，并利于降低尾气中的NOx，发动机转速处于设定低速和高速之间时调节阀处于打开状态，燃油蒸发系统处于脱附状态，这样有利于碳罐内的燃油脱附；碳罐内无燃油或很少时，利用碳罐实现机前补气(稀薄燃烧)，降低CO和THC，达到节能减排的最终目的，本发明结构简单，安装方便，成本低；采用长圆锥形的针形阀芯结构，可根据开启行程线性增大补气量，控制的补气曲线与混合气进气曲线相适应，达到二者良好配合的目的，使发动机保持最佳运行。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。
图1为本发明的结构示意图；
图2为调节阀低速关闭状态结构示意图；
图3为调节阀高速关闭状态结构示意图；
图4为调节阀另一种实施方式结构示意图。
具体实施方式
图1为本发明的结构示意图，图2为调节阀低速关闭状态结构示意图，图3为调节阀高速关闭状态结构示意图，如图所示：本实施例的可调式限制补气的发动机为摩托车用汽油机，包括发动机本体1、油路系统2、进气系统3和补气系统4；油路系统2和进气系统3通过化油器7将混合气送入发动机本体1；补气系统4包括连接在发动机本体1混合气进口的补气管41和依次设置在补气管41上的过滤器42、单向阀I 43、三通管44、单向阀II 46和碳罐45，保证补入的空气洁净并且不倒流；油路系统2的油箱与三通管44之间的管路上设置倾倒阀21，碳罐45用于燃油蒸汽的脱附和吸附；油路系统2的油箱内的燃料油通过输油管经油过滤器22进入化油器7；补气管41上还设置调节阀5，调节阀5包括阀体51、长圆锥形结构的针形阀芯53、圆柱形阀芯57和阀座52，调节阀5的阀体51外部设置固定耳56，调节阀5通过固定耳56安装在车架上，安装简单方便，提高安装的工作效率高；阀座52设置圆柱形通道52a，调节阀5的进气口52b和出气口52c分别与圆柱形通道52a相通，所述针形阀芯53的长圆锥形结构的长度大于进气口52b和出气口52c之间的轴向距离；针形阀芯53的长圆锥形结构的圆锥底和圆柱形阀芯57以无间隙可轴向移动配合的方式纵向设置在圆柱形通道52a内，无间隙配合可以保证关闭时进气口52b和出气口52c之间良好密封，避免关闭时空气进入发动机本体，影响发动机的运行；针形阀芯53与化油器7的柱塞同步动作，初始状态针形阀芯53的长圆锥形结构的圆锥底位于进气口52b和出气口52c之间，因此滞后于化油器7柱塞开启；圆柱形通道52a内纵向设置具有压缩预紧力的顶紧弹簧58，顶紧弹簧58一端紧靠旋在阀座52上的丝堵59上与阀座52相对固定，另一端顶住圆柱形阀芯57，使圆柱形阀芯57与针形阀芯53针尖端部同步动作，并在调节阀芯53调节行程后，圆柱形阀芯57运动至进气口52b和出气口52c之间使调节阀5关闭；调节行程是指调节阀芯53在开启到气体流量逐渐增大的过程，与发动机设定的最低和最高转速范围相对应；
采用长圆锥形的针形阀芯53结构，随着开启行程的加大，针形阀芯53圆锥形部分与圆柱形通道52a之间的间隙逐渐变大，补气量也逐渐增多，利于根据发动机混合气进气量调节补气量，由于长圆锥形的针形阀芯53控制的补气曲线与化油器7的混合气进气曲线相适应，达到同步良好配合的目的，使发动机保持最佳运行的同时保证尾气合格；根据发动机不同的低转速设定值和高转速设定值，采用不同针形阀芯53的长圆锥结构长度，应用简单方便；
调节阀5还包括设置在阀体空腔51c内的回位弹簧55和滑块54，滑块54与针形阀芯53尾部固定连接并可沿阀体空腔51c纵向移动，本实施例中，针形阀芯53的尾部为与长圆锥底一体的圆柱体，圆柱型结构的直径与针形阀芯53的长圆锥底直径相等，设置滑块54，可以保证针形阀芯53的径向位置，从而保证针形阀芯53与圆柱形通道52a的同轴度，使针形阀芯53与圆柱形通道52a之间密封可靠，动作顺畅；针形阀芯53的尾部为与针形阀芯53的长圆锥底等径的圆柱体，利于保证针形阀芯53与圆柱形通道52a的同轴度；回位弹簧55一端顶住阀体空腔51c端部，另一端顶住滑块54，化油器7的油门拉索6设置有分别与化油器7柱塞和针形阀芯53尾部连接的两个分端，两个分端分别为分端61和分端62，分端61连接针形阀芯53尾部，分端62连接化油器7柱塞，油门拉索6控制两个分端61和62同步动作，以保证针形阀芯53与化油器7的柱塞同步动作，当针形阀芯53处于使调节阀开启的状态时，针形阀芯53圆锥形部分与出气口52c径向相对，空气和来自油箱的燃油蒸汽的混合气由进气口52b进入并通过针形阀芯53圆锥形部分与圆柱形通道52a之间的间隙进入出气口52c，在发动机本体1混合气进口负压的作用下与混合气混合，在补入空气的作用下，混合气进一步混合均匀，并且增加含氧量，保证燃料燃烧充分，随着开启行程的加大，针形阀芯58使圆柱形阀芯57处于圆柱形通道52a连通的进气口52b和出气口52c之间，关闭调节阀气道；放松油门拉索6时，化油器7进入发动机本体1的混合气量减少，回位弹簧55作用于滑块54，克服顶紧弹簧58，推动针形阀芯53回位，当发动机转速低于设定值时，针形阀芯53的锥形底部回到进气口52b和出气口52c之间，使调节阀5气道关闭；阀体空腔51c端部设置通孔51d，油门拉索6的分端61穿过通孔51d与针形阀芯53尾部连接，施力时没有偏心力，利于保证针形阀芯53的灵活动作；当然，分端61并不局限于与针形阀芯53尾部连接，也可以是连接在滑块54上，由于针形阀芯53与滑块54固定连接，也可以实现本发明目的；
本实施例中，发动机转速小于2000r/min时，针形阀芯53的长圆锥底位于与圆柱形通道52a连通的进气口52b和出气口52c之间，调节阀关闭，不影响摩托车的起动点火、怠速性能和排放；发动机转速大于6500r/min时，圆柱形阀芯57无间隙配合位于与圆柱形通道52a连通的进气口52b和出气口52c之间，调节阀关闭，不影响摩托车的最大功率和爬坡能力；发动机转速高于2000r/min而低于6500r/min时，调节阀气道打开进行调节行程线性进气并线性进气，可以实现增加燃油蒸发碳罐后，不影响排放，而且碳罐吸附的燃油(昼间换气损失和热浸损失)基本脱附完成后，可以利用碳罐实现二次补气，达到节能减排的最终目的。
调节阀5设置于补气管41与发动机本体1混合气进口连接处的近端，也就是安装在碳罐45之后，利于实现燃油蒸发和机前补气(稀薄燃烧)可控可调综合运用和节能、减排的目的，调节阀5距离发动机本体1混合气进口较近，调节补气量对于混合气反应灵敏，见效快；
本实施例中，阀座52与阀体51制成一体，使调节阀结构简单紧凑，阀体51上设置分别与圆柱形通道52a的进气口52b和出气口52c相连通的进气短节51a和出气短节51b，方便连接补气管41，使调节阀5的安装简单方便，提高安装的工作效率高。
图4为调节阀另一种实施方式结构示意图，如图所示：本实施例与上述实施例的区别在于：圆柱形阀芯57与针形阀芯53针尖端部固定一体设置，结构简单紧凑，不需要安装顶紧弹簧，动作灵活。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (8)
1.一种可调式限制补气的发动机，包括发动机本体(1)、油路系统(2)、进气系统(3)和补气系统(4)，油路系统(2)和进气系统(3)通过化油器(7)将混合气送入发动机本体(1)，所述补气系统(4)包括连接在发动机本体(1)混合气进口的补气管(41)和设置在补气管(41)上的单向阀以及过滤器，油路系统(2)的油箱通过碳罐(45)连接于补气管(41)，其特征在于：所述补气管(41)上还设置调节阀(5)，所述调节阀(5)包括阀体(51)、调节阀芯(53)、圆柱形阀芯(57)和阀座(52)，阀座(52)设置圆柱形通道(52a)，调节阀(5)的进气口(52b)和出气口(52c)分别与圆柱形通道(52a)相通，调节阀芯(53)和圆柱形阀芯(57)纵向设置在圆柱形通道(52a)内，调节阀芯(53)与化油器(7)的柱塞同步动作并使调节阀(5)滞后于化油器(7)柱塞开启；圆柱形阀芯(57)与调节阀芯(53)同步动作并在调节阀芯(53)调节行程后使调节阀(5)关闭。
2.根据权利要求1所述的可调式限制补气的发动机，其特征在于：所述调节阀芯(53)为长圆锥形结构的针形阀芯，长圆锥形结构的长度大于进气口(52b)和出气口(52c)之间的轴向距离，所述圆柱形阀芯(57)设置于针形阀芯(53)前端部，针形阀芯(53)的长圆锥底以及圆柱形阀芯(57)与圆柱形通道(52a)无间隙可轴向移动配合，针形阀芯(53)的长圆锥底的设定位置使调节阀(5)滞后于化油器(7)柱塞开启。
3.根据权利要求2所述的可调式限制补气的发动机，其特征在于：所述发动机转速小于2000r/min时，针形阀芯(53)的长圆锥底位于与圆柱形通道(52a)连通的进气口(52b)和出气口(52c)之间；发动机转速大于6500r/min时圆柱形阀芯(57)位于与圆柱形通道(52a)连通的进气口(52b)和出气口(52c)之间。
4.根据权利要求3所述的可调式限制补气的发动机，其特征在于：所述调节阀(5)还包括设置在阀体空腔(51c)内的回位弹簧(55)和滑块(54)，所述滑块(54)与针形阀芯(53)尾部固定连接并可沿阀体空腔(51c)纵向移动，所述回位弹簧(55)一端顶住阀体空腔(51c)端部，另一端顶住滑块(54)，化油器(7)的油门拉索(6)设置有分别与化油器(7)柱塞和滑块(54)或针形阀芯(53)尾部连接的两个分端，所述油门拉索(6)控制两个分端同步动作。
5.根据权利要求1至4任一权利要求所述的可调式限制补气的发动机，其特征在于：所述圆柱形通道(52a)内纵向设置具有压缩预紧力的顶紧弹簧(58)，所述顶紧弹簧(58)一端与阀座(52)相对固定，另一端顶住圆柱形阀芯(57)。
6.根据权利要求1至4任一权利要求所述的可调式限制补气的发动机，其特征在于：所述圆柱形阀芯(57)与针形阀芯(53)针尖端部固定设置。
7.根据权利要求5所述的可调式限制补气的发动机，其特征在于：所述针形阀芯(53)的尾部为与针形阀芯(53)的长圆锥底一体的圆柱体，圆柱体的直径与长圆锥底的直径相等。
8.根据权利要求6所述的可调式限制补气的发动机，其特征在于：所述针形阀芯(53)的尾部为与针形阀芯(53)的长圆锥底一体的圆柱体，圆柱体的直径与长圆锥底的直径相等。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| EE01 | Entry into force of recordation of patent licensing contract |
Assignee: Chongqing Longxin Engine Ltd. Assignor: Chongqing Longxin Engine Co., Ltd. Contract record no.: 2012500000045 Denomination of invention: Adjustable air make-up limitation engine Granted publication date: 20110706 License type: Exclusive License Open date: 20090422 Record date: 20120508 |
|
| EE01 | Entry into force of recordation of patent licensing contract |
Application publication date: 20090422 Assignee: Chongqing Longxin Engine Ltd. Assignor: Chongqing Longxin Engine Co., Ltd. Contract record no.: 2012500000045 Denomination of invention: Adjustable air make-up limitation engine Granted publication date: 20110706 License type: Exclusive License Record date: 20120508 |
|
| LICC | Enforcement, change and cancellation of record of contracts on the licence for exploitation of a patent or utility model | ||
| C17 | Cessation of patent right | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20110706 Termination date: 20131114 |