CN103201492A - 分层扫气二冲程发动机的空气供给装置 - Google Patents

Abstract

一种分层扫气二冲程发动机的空气供给装置（1）包括：混合物通道（40），该混合物通道穿过汽化器（2）和绝缘体（3），该混合物通道由汽化器侧混合物通道（8）和绝缘体侧混合物通道（21）提供；空气通道（41），该空气通道由汽化器侧空气通道（9）和绝缘体侧空气通道（22）提供；节流阀（13），该节流阀设置在汽化器（2）的单个孔（4）内，节流阀（13）由与节流操作关联旋转的蝶形阀提供；以及流速调节器（28），该流速调节器设置在空气通道（41）内，该流速调节器（28）在空气通道（41）中向内凸出。节流阀的阀体（17）的周边的至少一部分接近于流速调节器（28），直到阀体（17）从与空转速度对应的初始位置旋转预定的旋转角为止。

Description

分层扫气二冲程发动机的空气供给装置

技术领域

本发明涉及一种分层扫气二冲程发动机的空气供给装置。具体而言，本发明涉及一种设置有汽化器（carburetor，化油器）和绝缘体（insulator）的空气供给发动机。

背景技术

适用于分层扫气二冲程发动机的汽化器设置有分离的通道，即，用于生成空气燃料混合物并且将空气燃料混合物提供给发动机本体的混合物通道，以及用于供应用于分层扫气的空气的空气通道（例如，专利文献1）。

根据专利文献1，与节流操作关联移动的蝶形阀（butterfly valve）位于形成每个通道的孔内，以便控制穿过该孔的空气的流速（flow rate，流量，流率）。这种汽化器通过隔热的绝缘构件而附接至发动机本体的汽缸体等。因此，绝缘体也需要设置有空气燃料混合物穿过的混合物通道，以及分层扫气的空气穿过的空气通道。

用于普通的二冲程发动机（其并非分层扫气型）的汽化器最初被配置为单孔汽化器，该单孔汽化器设置有仅仅一个供空气流入的孔，其限定了用作空气燃料混合物的混合物通道的内部空间。为了将这种单孔汽化器应用于分层扫气二冲程发动机中，通常已知一种技术，该技术将单个混合物通道分成两部分，即，一部分作为混合物通道，而另一部分作为空气通道（例如，专利文献1）。由于最初设置为单孔汽化器，所以这种汽化器设置有一个蝶形阀，该蝶形阀与节流操作关联移动。

以上类型的单孔汽化器适用于分层扫气二冲程发动机中，在蝶形阀的尺寸和操作机构方面，这种单孔汽化器与普通二冲程发动机的汽化器相同，并且与设置有分离的混合物通道和空气通道的汽化器相比，具有相当小的尺寸以及简单的结构。因此，将单孔汽化器应用于分层扫气二冲程发动机中，允许减小发动机的尺寸，并且明显地有助于减轻重量。而且，在设置有分离的混合物通道和空气通道的汽化器内，需要在分别设置于这些通道内的蝶形阀内，逆着回位弹簧进行节流操作，从而在操作的过程中，负荷较大。然而，上述单孔汽化器仅仅具有一个回位弹簧。在操作的过程中，使用单孔汽化器，不仅会减小尺寸和重量，而且会减少疲劳。

引文列表

专利文献

PTL1：US2006/0219217A1

PTL2：WO08/033062A1

发明内容

技术问题

在设置有分离的混合物通道和空气通道的汽化器内，与打开混合物通道内的阀的时间相比，打开空气通道内的阀的时间通常延迟。为了延迟时间，这些阀使用特定的链路机构（link mechanism，连杆机构）彼此关联移动。结果，当在空转速度（idling speed，怠速）范围到低-中速度范围之间的速度范围内驱动发动机时，停止将分层扫气空气提供给发动机本体，从而在空转的过程中，抑制不稳定燃烧。

相反，单孔汽化器仅仅设置有一个蝶形阀，该蝶形阀与节流阀关联移动。当在空转的过程中通过操作节流阀而移动阀时，不期望同时打开作为混合物通道的部分以及作为空气通道的部分，从而甚至在以上速度范围内，将用于分层扫气的空气提供给发动机本体。结果，在汽缸内损害燃料浓度的均匀性，这通常造成不稳定燃烧。

本发明的一个目标在于，提供一种具有单孔的空气供给装置，其适用于分层扫气二冲程发动机，该空气供给装置能够以低-中速或更低的速度提高燃烧稳定性。

解决问题的方法

根据本发明的一个方面，一种分层扫气二冲程发动机的空气供给装置包括：汽化器，该汽化器设置有供空气流入的单个孔，在该孔内具有节流阀，由与节流操作关联（conjunction，共同，连同）旋转的蝶形阀提供该节流阀，从而当该节流阀打开时，供所生成的空气燃料混合物流入的汽化器侧混合物通道和供空气直接流入的汽化器侧空气通道基本上被限定在孔内的节流阀的下游侧上；以及绝缘体，该绝缘体设置在汽化器的下游侧上，该绝缘体设置有与该汽化器侧混合物通道连通的绝缘体侧混合物通道和与汽化器侧空气通道连通的绝缘体侧空气通道，该空气供给装置包括：混合物通道，该混合物通道由汽化器侧混合物通道和绝缘体侧混合物通道限定；空气通道，该空气通道由汽化器侧空气通道和绝缘体侧空气通道限定；以及流速调节器（regulator），该流速调节器设置在该空气通道内，该流速调节器在该空气通道内向内凸出（bulging，突起），其中，该节流阀的阀体的周边（periphery，外围）的至少一部分接近于该流速调节器，直到该阀体从与空转速度对应的初始位置旋转预定的旋转角为止。

根据本发明的以上方面，接近于节流阀的阀体的流速调节器被设置在空气通道内。因此，当阀体在从空转速度范围到低-中速度范围处于预定的旋转角时，通过使阀体保持接近于流速调节器，空气通道能够在这种速度范围内关闭，而仅仅打开混合物通道，从而能够限制提供用于分层扫气的空气。因此，汽缸内空气燃料混合物浓度的均匀性保持在低-中速度范围内或以下，从而甚至在将单孔汽化器用于分层扫气二冲程发动机中时，也能够实现稳定燃烧。

在根据本发明的以上方面的空气供给装置内，朝向该汽化器延伸以装入该汽化器的汽化器侧空气通道内的延伸部分可设置在该绝缘体的绝缘体侧空气通道的上游端附近，并且该流速调节器可设置在延伸部分上而作为绝缘体的一部分。可替换地，绝缘体可包括设置在分层扫气二冲程发动机的发动机本体上的绝缘体本体和介于绝缘体本体与汽化器之间的中间构件，朝向该汽化器延伸以装入该汽化器的汽化器侧空气通道内的延伸部分可设置在形成该绝缘体侧空气通道的中间构件的一部分的上游端附近，并且该流速调节器可设置在延伸部分上而作为中间构件的一部分。可替换地，该流速调节器可作为该汽化器的一部分设置在该汽化器的汽化器侧空气通道的下游端附近。

在该空气供给装置内，优选地，该节流阀的阀体接近于该流速调节阀，直到该阀体从初始位置旋转20到40度的旋转角为止。

当以小于20度的旋转角释放接近状态（close state，关闭状态）时，根据流速调节器的形状，用于分层扫气的空气的供给在低-中速度范围内增大，从而不会充分地提高燃烧性能。相反，当以超过40度的旋转角保持接近状态时，在超过中速度范围时，不会充分地供应用于分层扫气的空气，从而不会充分地减少排放。

在该空气供给装置内，优选地，该流速调节器的接近于该阀体的对立表面（opposing surface，相对表面）为沿着该阀体的旋转路径延伸的球面。通过以上布置方式，当阀体和流速调节器彼此接近时，其间的间隙恒定，从而可安全地限制用分层扫气的空气的供应。

在该空气供给装置内，优选地，该流速调节器被配置成使得当该阀体旋转时逐渐地释放相对于该阀体的接近状态。

根据以上布置方式，由于未立即释放阀体与流速调节器之间的接近状态，所以根据旋转角能够平稳且均匀地控制流速，从而进一步稳定燃烧状态。

附图的简要说明

图1为示出根据本发明的第一示范性实施例的空气供给装置的横截面视图。

图2为示出紧接打开之前的空气供给装置的阀的横截面视图。

图3为示出在下游侧观察时图2的阀的放大图。

图4为示出紧接打开之后的空气供给装置的阀的横截面视图。

图5为示出在下游侧观察时图4的阀的放大图。

图6为示出当完全打开时的空气供给装置的阀的横截面视图。

图7为示出本发明的第一变型的放大图。

图8为示出本发明的第二变型的放大图。

图9为示出本发明的第三变型的放大图。

具体实施方式

下面将参看附图描述本发明的一个示范性实施例。

如图1中所示，根据这个示范性实施例的应用于分层扫气二冲程发动机中的空气供给装置1包括：生成空气燃料混合物的汽化器2和设置在汽化器2的下游侧上的绝缘体3。顺便提及，由安装在便携式工作机器（例如，割草机、链锯、发动机风扇或绿篱机）内的发动机来作为二冲程发动机的例子。

将空气净化器（未示出）附接到汽化器2的上游侧上。绝缘体3通过螺栓等固定到发动机本体（未示出）的汽缸体。同样地，汽化器2通过螺栓等固定到绝缘体3。绝缘体3由合成树脂制成，以便进行隔热。因此，绝缘体3防止热量从发动机本体中传输到汽化器2。

将详细描述汽化器2。

汽化器2设置有单孔结构，其中，提供空气穿过其中的单孔4。汽化器2与用于非分层扫气型的普通二冲程发动机的单孔汽化器设置有相同的轮廓、外部结构、尺寸等。顺便提及，这个示范性实施例的汽化器2应用于分层扫气型发动机，并且孔4的内部空间由板状分离器5分成两个通道。

这两个通道中的一个为汽化器侧混合物通道8，其中将用于喷射燃料的主喷嘴7提供给文丘里管6。另一个通道为汽化器侧空气通道9，仅仅用于分层扫气的空气穿过该通道。通过孔4的圆形流入开口10，将空气引入通道8和9内。在汽化器侧混合物通道8内，将燃料从主喷嘴7中喷射到引入的空气中，以生成空气燃料混合物。通过孔4的圆形流出开口11，将空气燃料混合物提供给绝缘体3。通过流出开口11，将引入汽化器侧空气通道9内的空气直接提供给绝缘体3。

在汽化器2的孔4内，将阻气阀（choke valve）12设置在上游侧上，并且将节流阀13设置在下游侧上。阀12和13分别由旋转轴14和15旋转，旋转轴沿着视图的深度方向延伸。这个示范性实施例的阀12和13分别包括板状和大致圆形的阀体16和17。阀体16和17分别通过螺丝18和19固定到旋转轴14和15。通过操作阻气杆（未示出），旋转阻气阀12。节流阀13与节流杆（未示出）的操作关联旋转。

在图1中，阻气阀12设置在完全打开的位置，在该位置内，汽化器侧混合物通道8和汽化器侧空气通道9中的每个打开，在流入开口10处具有最大的开口面积。阻气阀12通常固定到这种完全打开的位置中，在发动机启动时、发动机预热时或诸如此类时除外。在图1中，节流阀13设置在空转位置（初始位置）处，与空转速度对应，在该位置内，汽化器侧混合物通道8和汽化器侧空气通道9中的每个在流出开口11附近完全关闭。然而，通过在阀体17内限定的连通开口，打开汽化器侧混合物通道8，以便提供足够量的空气燃料混合物，用于至少保持空转速度。

如上所述，分离器5设置在阀12和13之间。当阀12和13均旋转到完全打开的位置（见图6）时，阀12和13的阀体16和17大致线性地覆盖在分离器5上，从而通道8和9几乎完全打开，同时彼此分离。

顺便提及，虽然根据这个示范性实施例，分离器5设置在孔4内，但是仅仅在必要时提供分离器5（即，分离器5可省略）。甚至在省略分离器5时，通过打开节流阀13，汽化器侧混合物通道8和汽化器侧空气通道9不仅基本上限定在节流阀13所分割的区域处，而且限定在节流阀13的下游侧上。

将详细描述绝缘体3。

绝缘体3设置有与汽化器2的汽化器侧混合物通道8连通的绝缘体侧混合物通道21以及与汽化器侧空气通道9连通的绝缘体侧空气通道22。汽化器侧混合物通道8和绝缘体侧混合物通道21相结合，形成穿过汽化器2和绝缘体3的根据示范性实施例的混合物通道40。汽化器侧空气通道9和绝缘体侧空气通道22相结合，形成穿过汽化器2和绝缘体3的根据示范性实施例的空气通道41。

绝缘体侧混合物通道21的下游端通过设置在汽缸体（未示出）上的进气口（intake port）与曲轴箱的内部空间连通。绝缘体侧空气通道22的下游端通过空气口（air port，空气喷口）（未示出）与扫气通道的扫气口的附近连通。

当活塞往复运动以便用作活塞阀（活塞阀型）时，或者可选地，当引导阀（lead valve）响应于在曲轴箱（引导阀型）的内部空间中的压力脉动而移动时，进气口和空气口被打开和关闭。当活塞向上移动以便在曲轴箱的内部空间内生成负压时，在汽化器侧混合物通道8内生成的空气燃料混合物穿过绝缘体侧混合物通道21和进气口，以便提供给曲轴箱的内部空间。

几乎与此同时，引入汽化器侧空气通道9内的用于分层扫气的空气穿过绝缘体侧空气通道22和空气口，以便储存在扫气口附近的扫气通道内。在扫气过程中使用储存在扫气通道内的空气，以便在空气燃料混合物从曲轴箱到来之前，在燃烧室内清扫燃烧气体。因此，在分层扫气二冲程发动机内，最初由用于分层扫气的空气进行扫气，从而在扫气过程内空气燃料混合物内所包含的未燃尽燃料的排出受到抑制，以便改善排放。

绝缘体3的通道21和22通过设置在中心的分离部分23彼此分离。绝缘体侧混合物通道21的上游开口24和绝缘体侧空气通道22的上游开口25形成为半圆形。绝缘体侧空气通道22的上游开口25在开口的整个周边上设置有延伸部分26，该延伸部分朝向汽化器2延伸。在模制整个绝缘体3时，也一体地形成延伸部分26。当汽化器2附接至绝缘体3时，延伸部分26装配在汽化器侧空气通道9内。

延伸部分26在与分离部分23延续的部分处限定平坦部分（flattenedportion，扁平部分）27。当节流阀13旋转到完全打开的位置时，节流阀13的阀体17与平坦部分27进行接触。阀体17和平坦部分27因此覆盖在彼此之上。平坦部分27平行于节流阀13的旋转轴线15A延伸（见图3）。延伸部分26也在与上游开口25的弧形部分对应的部分处限定流速调节器28，该流速调节器28向内凸出，以便部分地封闭上游开口25。流速调节器28形成为绝缘体3的一部分。

在绝缘体侧空气通道22的下游侧上观看时，如图3中所示，流速调节器28以新月形凸出到绝缘体侧空气通道22内。流速调节器28的两端与平坦部分27的两端相隔大致相同的长度L1。如图1中所示，流速调节器28的横截面形状大致为三角形。更具体而言，在节流阀13旋转的过程中，流速调节器28将球面29限定为接近阀体17的端部的对立表面。球面29沿着阀体17的旋转路径延伸。

在节流阀13开始从空转位置旋转之后，流速调节器28保持接近阀体17的端部一段时间。结果，当节流阀13开始旋转时，汽化器侧混合物通道8同时开始打开，从而汽化器侧混合物通道8立即与绝缘体侧混合物通道21进行连通。相反，汽化器侧空气通道9延迟与绝缘体侧空气通道22进行连通。在这个示范性实施例中，如图2和图3中所示，汽化器侧空气通道9保持关闭，直到节流阀13从空转位置旋转20到40度（在这个示范性实施例中，旋转40度）为止。

如图4和图5中所示，当节流阀13的旋转角超过40度时，汽化器侧空气通道9打开并且与绝缘体侧空气通道22进行连通，从而将用于分层扫气的空气提供给发动机本体。40度的旋转角与发动机速度的低-中速范围对应。换言之，根据这个示范性实施例，防止了在低-中速范围内将用于分层扫气的空气提供给发动机本体，但是在发动机速度超过低-中速范围之后提供新鲜空气。

进一步地，如图6中所示，节流阀13旋转成与阀体17的平坦部分27进行接触时，汽化器2的通道8和9完全打开，具有其最大的开口面积。

顺便提及，由于空气燃料混合物侧和空气侧通过分离器5、阀体17、突出的平坦部分27等而分离，所以无论节流阀13的旋转角多大，空气燃料混合物几乎不进入绝缘体侧空气通道22内。

如上所述，在根据这个示范性实施例的空气供给装置1内，在接近节流阀13的阀体17的位置处，流速调节器28设置在绝缘体侧空气通道22的上游端上。因此，当节流阀13旋转的角度与从空转速度范围到低-中速范围之间的范围对应时，汽化器侧混合物通道8打开，而汽化器侧空气通道9关闭。结果，在以上旋转范围内，防止了提供用于分层扫气的空气，从而防止损害汽缸内空气燃料混合物浓度的均匀性。甚至在汽化器2（单孔汽化器）用于分层扫气二冲程发动机内时，也可稳定燃烧状态。

应理解的是，本发明的范围不限于上述示范性实施例，而是包括只要实现本发明目标的任何变型。

例如，图7示出了一个实例（本发明的第一变型），其中，改变了流速调节器28的形成位置。在以上示范性实施例中，流速调节器28的两端与平坦部分27的两端相距大致相同的长度L1（见图3）。相反，在这个第一变型中，一端大致定位在平坦部分27处，而另一端与平坦部分27很大程度上相隔长度L2（L1<L2）。与上述示范性实施例中一样，平坦部分27平行于节流阀13的旋转轴线15A延伸。

结果，与上述示范性实施例中相比，汽化器侧空气通道9略早打开（或者，可在阀体17旋转时打开）。然而，当超过预定的旋转角时，在流速调节器28的整个区域上并不立即释放流速调节器28和阀体17之间的接近状态，而是从阀体17的一部分周边中逐渐地释放，以便打开汽化器侧空气通道9。因此，在开始打开汽化器侧空气通道9时，用于分层扫气的空气的流速足够小，并且不会对燃烧状态造成严重的影响。确切地说，与第一变型中一样，通过逐渐地打开汽化器侧空气通道9，可根据旋转角实现平稳并且均匀的流速控制，从而进一步稳定燃烧状态。

进一步地，当节流阀13完全打开时，在第一变型中的汽化器侧空气通道9的开口面积与上述示范性实施例中的开口面积一样。因此，在高速旋转范围内能够提供充足的用于分层扫气的空气量，从而能够安全地改善排放。

顺便提及，鉴于发动机排量或所需要的燃烧特性，可通过任何方式确定流速调节器28的形状等，并且其不限于上述示范性实施例和第一变型中所示出的那些。

而且，通过可拆卸地安装到绝缘体3和汽化器2的独立于绝缘体3的半圆形环，可提供具有平坦部分27和流速调节器28的延伸部分26。此时，可制备具有不同形状的流速调节器28的多个延伸部分26，可根据所需要的性能选择使用一个合适的延伸部分。

图8示出了一个实例（本发明的第二变型），其中，由设置在发动机本体的侧边上的绝缘体本体30以及介于绝缘体本体30和汽化器2之间的中间构件31提供绝缘体3，并且流速调节器28用作形成绝缘体侧空气通道22的中间构件31的一部分。中间构件31可由合成树脂制成，或者可选地，由金属制成。

即使在其结构上具有差异，第二变型也提供了与上述示范性实施例相同的优点，从而可实现本发明的目标。

图9示出了一个实例（本发明的第三变型），其中，流速调节器28设置在汽化器2上。具体而言，流速调节器28设置在汽化器侧空气通道9的下游端附近，作为汽化器2的一部分。在绝缘体3内，仅仅平坦部分27用作延伸部分26。

即使在其结构上具有差异，第三变型也提供了与上述示范性实施例相同的优点，从而可实现本发明的目标。

工业实用性

本发明适用于安装在便携式工作机器（例如，割草机、链锯、发动机风扇或绿篱机）内的分层扫气二冲程发动机的空气供给装置。

参考标号列表

1   空气供给装置

2   汽化器

3   绝缘体

4   孔

8   汽化器侧混合物通道

9   汽化器侧空气通道

13  节流阀

17  阀体

21  绝缘体侧混合物通道

22  绝缘体侧空气通道

26  延伸部分

28  流速调节器

29  球面

30  绝缘体本体

31  中间构件

40  混合物通道

41  空气通道

Claims (7)

1.一种分层扫气二冲程发动机的空气供给装置，包括：汽化器，所述汽化器设置有供空气流入的单个孔，在所述孔中具有节流阀，由与节流操作关联旋转的蝶形阀提供所述节流阀，从而当所述节流阀打开时，供所生成的空气燃料混合物流入的汽化器侧混合物通道和供空气直接流入的汽化器侧空气通道基本上被限定在所述孔中的所述节流阀的下游侧上；以及绝缘体，所述绝缘体设置在所述汽化器的下游侧上，所述绝缘体设置有与所述汽化器侧混合物通道连通的绝缘体侧混合物通道和与所述汽化器侧空气通道连通的绝缘体侧空气通道，

其特征在于

所述空气供给装置包括：

混合物通道，所述混合物通道由所述汽化器侧混合物通道和所述绝缘体侧混合物通道限定；

空气通道，所述空气通道由所述汽化器侧空气通道和所述绝缘体侧空气通道限定；以及

流速调节器，所述流速调节器设置在所述空气通道内，所述流速调节器在所述空气通道中向内凸出，其中

所述节流阀的阀体的周边的至少一部分接近于所述流速调节器，直到所述阀体从与空转速度对应的初始位置旋转预定的旋转角为止。

2.根据权利要求1所述的分层扫气二冲程发动机的空气供给装置，其中

在所述绝缘体的所述绝缘体侧空气通道的上游端附近设置有朝向所述汽化器延伸以装入所述汽化器的所述汽化器侧空气通道内的延伸部分，并且

所述流速调节器作为所述绝缘体的一部分设置在所述延伸部分上。

3.根据权利要求1所述的分层扫气二冲程发动机的空气供给装置，其中

所述绝缘体包括设置在所述分层扫气二冲程发动机的发动机本体上的绝缘体本体和介于所述绝缘体本体与所述汽化器之间的中间构件，

在所述中间构件的形成所述绝缘体侧空气通道的部分的上游端附近设置有朝向所述汽化器延伸以装入所述汽化器的所述汽化器侧空气通道内的延伸部分，并且

所述流速调节器作为所述中间构件的一部分设置在所述延伸部分上。

4.根据权利要求1所述的分层扫气二冲程发动机的空气供给装置，其中

所述流速调节器作为所述汽化器的一部分设置在所述汽化器的所述汽化器侧空气通道的下游端附近。

5.根据权利要求1到4中任一项所述的分层扫气二冲程发动机的空气供给装置，其中

所述节流阀的所述阀体接近于所述流速调节阀，直到所述阀体从所述初始位置旋转20到40度的旋转角为止。

6.根据权利要求1到5中任一项所述的分层扫气二冲程发动机的空气供给装置，其中

所述流速调节器的接近于所述阀体的对立表面为沿着所述阀体的旋转路径延伸的球面。

7.根据权利要求1到6中任一项所述的分层扫气二冲程发动机的空气供给装置，其中

所述流速调节器被配置成使得当所述阀体旋转时逐渐地释放相对于所述阀体的接近状态。

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