CN103388543B - 一种调节二冲程发动机性能的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种调节二冲程发动机性能的方法及装置，通过控制进气弯管和进气喉管的进气截面积来调节进气弯管和进气喉管的通气量，进而实现对发动机性能的调节；进气弯管的进气截面积大于或等于原进气弯管进气截面积的50%，进气喉管的进气截面积大于或等于原进气喉管进气截面积的35%；进气弯管的进气截面积与进气喉管的进气截面积比为1～1.5：1。在进气弯管中设置第一进气节流装置，进气喉管中设置第二进气节流装置；第一进气节流装置和第二进气节流装置通过改变进气弯管和进气喉管的进气截面积实现对进气量的控制，进一步实现对发动机性能的调节。

Description

一种调节二冲程发动机性能的方法及装置

技术领域

本发明涉及一种发动机，尤其涉及一种调节发动机性能的方法及装置。

背景技术

现有的手持式园林机器用二冲程发动机其功率、扭矩等发动机性能，一般情况下是不能改变的。大功率发动机具有工作稳定，动力强劲的优点，但是耗油量大污染较严重。小功率发动机，耗油量小但是在某些情况下不能满足大功率的需求。在不同的工作环境下对园林机器的功率要求有所不同，比如修剪小灌木对发动机功率的要求较小，而修剪乔木时则要求较高的发动机功率。如果准备多台不同功率的机器，显然会造成机器的闲置浪费。从环保节能角度考虑，在没有必要的情况下，维持一个较大的发动机功率显然会有一个较大的燃油消耗量和废气排放量。因此本领域的技术人员致力于开发一种能够通过简单改变就能控制发动机功率及其他性能的方法。

发动机是燃油动力装置的核心部件，进气系统为发动机提供燃油燃烧所需的空气。发动机进气系统包括空气滤清器、进气弯管、化油器和进气喉管，各部件顺次连接。进气系统的进气量能够显著影响发动机的功率、扭矩以及燃油消耗率。可以通过改变进气系统的结构来调节进气量，进一步影响发动机的功率、扭矩及燃油效率。现有技术中，手持式园林机器用二冲程发动机进气弯管为塑料部件、进气喉管为橡胶部件。其中进气喉管与化油器相连的一端具有一个环形的凹槽，现有技术中环形的凹槽用于嵌合一个金属衬圈，起到对橡胶进气喉管的支撑作用，防止进气喉管变形。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种调节二冲程发动机性能的方法及其装置。

为实现上述目的，本发明提供了一种调节二冲程发动机性能的方法，通过控制进气弯管和进气喉管的进气截面积来调节进气弯管和进气喉管的通气量，进而实现对发动机性能的调节。

如果仅控制发动机进气弯管或进气喉管的进气截面积，即，仅控制发动机进气弯管的进气截面积而对进气喉管的进气截面积不作调整，或者，仅控制发动机进气喉管的进气截面积而对进气弯管的进气截面积不作调整，会造成发动机启动困难，怠速不稳，容易熄火的故障。

为了保证发动机的正常运行，进气弯管的进气截面积与进气喉管的进气截面积比必须满足1～1.5：1。进气弯管的进气截面积与进气喉管的进气截面积比在1:1以下时（如0.6:1），会造成发动机启动困难，怠速不稳易熄火。进气弯管的进气截面积与进气喉管的进气截面积比在1.5:1以上时（如2:1），会造成发动机运行不稳，易爆震，发动机工作过程中颤抖严重。进气弯管的进气截面积需大于或等于原进气弯管进气截面积的50%，进气喉管的进气截面积需大于或等于原进气喉管进气截面积的35%。试验发现，如果调整进气弯管的进气截面积小于原进气弯管进气截面积的50%，和/或调整进气喉管的进气截面积小于原进气喉管进气截面积的35%，就会造成发动机怠速时熄火的现象，运行过程中黑烟严重，油耗率会显著上升。

依据上述技术路线，经过反复测试，最终确定技术方案如下：

如果要调节发动机功率至其原功率的40%，则需要控制进气弯管进气截面积为原进气弯管进气截面积的的50%，进气喉管进气截面积为原进气喉管进气截面积的35%；

如果要调节发动机功率至其原功率的50%，则需要控制进气弯管进气截面积为原进气弯管进气截面积的的55%，进气喉管进气截面积为原进气喉管进气截面积的40%；

如果要调节发动机功率至其原功率的60%，则需要控制进气弯管进气截面积为原进气弯管进气截面积的的55%，进气喉管进气截面积为原进气喉管进气截面积的45%；

如果要调节发动机功率至其原功率的70%，则需要控制进气弯管进气截面积为原进气弯管进气截面积的的65%，进气喉管进气截面积为原进气喉管进气截面积的55%；

如果要调节发动机功率至其原功率的80%，则需要控制进气弯管进气截面积为原进气弯管进气截面积的的75%，进气喉管进气截面积为原进气喉管进气截面积的65%；

如果要调节发动机功率至其原功率的90%，则需要控制进气弯管进气截面积为原进气弯管进气截面积的的85%，进气喉管进气截面积为原进气喉管进气截面积的80%。

经过申请人一系列的试验，令人惊奇的发现，当把进气弯管的进气截面积调整到原进气弯管进气截面积的50%，把进气喉管的进气截面积调整到原进气喉管进气截面积的40%～45%时，能够控制发动机功率在原功率的50%～60%之间，但是与原功率状态相比油耗率能够降低近25%。普遍的观点认为，减少发动机进气系统的进气量会导致燃油的不充分燃烧，进而导致油耗率的升高。试验也发现，当把进气弯管的进气截面积调整到原进气弯管进气截面积的75～85%，把进气喉管的进气截面积调整到原进气喉管进气截面积的65%～80%时，能够控制发动机功率在原功率的80%～90%之间，但是与原功率状态相比油耗并没有减少，说明油耗率有所升高，大约升高了20%～10%。此结果说明，通过调节发动机进气系统的进气量，不仅能够实现对发动机功率的调整，还能降低发动机的油耗率，提高发动机的燃油利用率。

进一步地，本发明提供了一种调节二冲程发动机性能的装置，包括进气弯管、化油器和进气喉管，进气弯管和进气喉管通过化油器连接，其中，进气弯管中设置第一进气节流装置，进气喉管中设置第二进气节流装置。第一、第二进气节流装置能够分别控制进气弯管和进气喉管的进气量，实现对发动机性能的控制。

第一进气节流装置，横截面外形为圆角矩形，中间为空气通孔。圆角矩形结构使其能够与进气弯管紧密装配，中间空气通孔的横截面也为圆角矩形。空气通孔包括远化油器一端的变内径段和近化油器一端的等内径段，空气经过第一进气节流装置时先经过变内径段，然后进入等内径段。空气通孔的变内径段其截面积自外向内逐渐变小过渡到等内径段。

第一进气节流装置的进气截面积为等内径段的横截面积。第一进气节流装置通过硬挤压的方式安装进入进气弯管。进气弯管安装了第一进气节流装置后，其近气截面积即减小为了第一进气节流装置的进气截面积。

第二进气节流装置，横截面外形为圆形，中间具有空气通孔，空气通孔横截面也为圆形。第二进气节流装置的外部结构包括凸环、第一等直径段、变直径段和第二等直径段，凸环、第一等直径段、变直径段和第二等直径段的直径依次变小，第一等直径段通过变直径段过渡到第二等直径段。第二进气节流装置外部结构使其能够与进气喉管紧密贴合。

优选地，第二进气节流装置的气体流出端设置一倒角结构，方便装配。

安装时，将第二进气节流装置自进气喉管的进气一端插入，使凸环与进气喉管的环形凹槽嵌合。凸环不仅起到了限位固定的作用，而且能够代替现有技术中的金属衬圈，起到对进气喉管的支撑作用。

第二进气节流装置的空气通孔的结构，依次包括第一变内径段、第一等内径段、第二变内径段和第二等内径段，空气通孔的内径依次逐渐变小。空气流经第一变内径段时，流速增加，进入第一等内径段，而后进入第二变内径段进一步增加流速，然后进入第二等内径段，流速稳定后进入进气喉管。

第二进气节流装置的进气截面积为其第二等内径段的横截面积。进气喉管安装了第二进气节流装置后，其近气截面积即减小为了第二进气节流装置的进气截面积。

实际操作中，可以制作具有不同进气截面积的进气节流装置。操作人员仅需将不同进气截面积的第一、第二进气节流装置分别安装进去进气弯管和进气喉管，即可实现对发动机性能的调节，操作简单方便。

本发明中油耗率的测定方法为：发动机单位时间油耗量/发动机额定功率，单位为g/kw.h，其中发动机单位时间油耗量由容积式油耗计量器同步测试得出。

本发明中发动机功率是指发动机的额定功率，将发动机的最大功率定义为额定功率。

以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。

附图说明

图1是本发明的一个较佳实施例的二冲程发动机示意图

图2是本发明的一个较佳实施例的第一进气节流装置横截面示意图

图3是本发明的一个较佳实施例的第一进气节流装置剖面图

图4是本发明的一个较佳实施例的第二进气节流装置剖面图

图5是本发明的一个较佳实施例的第一进气节流装置的安装示意图

图6是本发明的一个较佳实施例的第二进气节流装置的安装示意图

图7是本发明的另一个较佳实施例的第二进气节流装置剖面图

具体实施方式

实施例1

如图1所示，手持式园林机器用二冲程发动机（1E41F）进气系统包括空气滤清器6、进气弯管3、化油器5、进气喉管4,空气经空气滤清器6、进气弯管3、化油器5、进气喉管4进入气缸7。本实例通过控制进气弯管和进气喉管的进气截面积来调节进气弯管和进气喉管的通气量，进而实现对发动机性能的调节。

如果仅控制发动机进气弯管或进气喉管的进气截面积，即，仅控制发动机进气弯管的进气截面积而对进气喉管的进气截面积不作调整，或者，仅控制发动机进气喉管的进气截面积而对进气弯管的进气截面积不作调整，会造成发动机启动困难，怠速不稳，容易熄火的故障。

为了保证发动机的正常运行，进气弯管的进气截面积与进气喉管的进气截面积比必须满足1～1.5：1。进气弯管的进气截面积与进气喉管的进气截面积比在1:1以下时（如0.6:1），会造成发动机启动困难，怠速不稳易熄火。进气弯管的进气截面积与进气喉管的进气截面积比在1.5:1以上时（如2:1），会造成发动机运行不稳，易爆震，发动机工作过程中颤抖严重。进气弯管的进气截面积需大于或等于原进气弯管进气截面积的50%，进气喉管的进气截面积需大于或等于原进气喉管进气截面积的35%。试验发现，如果进气弯管的进气截面积小于原进气弯管进气截面积的50%，和/或者进气喉管的进气截面积小于原进气喉管进气截面积的35%，就会造成发动机怠速时熄火的现象，运行过程中黑烟严重，油耗率会上升到900g/kw.h以上，而原功率状态下油耗率为776g/kw.h，油耗率升高了16%。

依据上述技术路线，经过反复测试，最终确定技术方案如下：

如果要调节发动机功率至其原功率的40%，则需要控制进气弯管进气截面积为原进气弯管进气截面积的的50%，进气喉管进气截面积为原进气喉管进气截面积的35%；

如果要调节发动机功率至其原功率的50%，则需要控制进气弯管进气截面积为原进气弯管进气截面积的的55%，进气喉管进气截面积为原进气喉管进气截面积的40%；

如果要调节发动机功率至其原功率的60%，则需要控制进气弯管进气截面积为原进气弯管进气截面积的的55%，进气喉管进气截面积为原进气喉管进气截面积的45%；

如果要调节发动机功率至其原功率的70%，则需要控制进气弯管进气截面积为原进气弯管进气截面积的的65%，进气喉管进气截面积为原进气喉管进气截面积的55%；

如果要调节发动机功率至其原功率的80%，则需要控制进气弯管进气截面积为原进气弯管进气截面积的的75%，进气喉管进气截面积为原进气喉管进气截面积的65%；

如果要调节发动机功率至其原功率的90%，则需要控制进气弯管进气截面积为原进气弯管进气截面积的的85%，进气喉管进气截面积为原进气喉管进气截面积的80%。

上述技术方案可以通过在发动机上装配不同进气截面积的进气弯管和进气喉管实现，进气弯管的进气截面积是指进气弯管管体最小横截面的截面积，进气喉管的进气截面积是指进气喉管管体最小横截面的截面积。也可以在现有的发动机原装进气弯管和进气喉管中安装进气节流装置达到调节发动机性能的技术效果。进气节流装置能够缩减进气喉管和进气弯管的进气截面积，减少发动机进气量，实现对发动机性能的调整。进气节流装置可以通过注塑或压铸作嵌件嵌入进气喉管或进气弯管，也可以通过将气节流装置直接紧配合压装在进气喉管或进气弯管里面，或者通过紧固件安装在进气弯管和进气喉管中。可以通过更换具有不同进气截面积的进气节流装置来实现控制进气弯管和进气喉管的进气量，进气节流装置的形式可以是多样的，不同形状的，只要能达到控制进气量的目的就能实现其功能。通过改变进气弯管和进气喉管的进气截面积，可以实现通过化油器的空气流量和压力的改变，同时发动机曲轴箱的压力也跟随变化，并实现发动机的功率、扭矩和油耗的变化。

经过申请人一系列的试验，令人惊奇的发现，当把进气弯管的进气截面积调整到原进气弯管进气截面积的50%，把进气喉管的进气截面积调整到原进气喉管进气截面积的40%～45%时，能够控制发动机功率在原功率的50%～60%之间，但是与原功率状态相比，调整后油耗率能够达到580～600g/kw.h，油耗率意外的降低了近22～25%。普遍的观点认为，减少发动机进气系统的进气量会导致燃油的不充分燃烧，进而导致油耗率的升高和燃油利用率的降低。试验也发现，当把进气弯管的进气截面积调整到原进气弯管进气截面积的75～85%，把进气喉管的进气截面积调整到原进气喉管进气截面积的65%～80%时，能够控制发动机功率在原功率的80%～90%之间，但是与原功率状态相比油耗并没有减少，说明燃油利用率有所降低。此结果说明，通过调节发动机进气系统的进气量，不仅能够实现对发动机功率的调整，还能提高发动机的燃油利用率。

实施例2

本实施例提供了一种调节二冲程发动机性能的装置，包括进气弯管3、化油器5和进气喉管4，进气弯管3和进气喉管4通过化油器5连接，其中，进气弯管3中设置第一进气节流装置1，进气喉管4中设置第二进气节流装置2。第一进气节流装置1和第二进气节流装置2能够分别控制进气弯管3和进气喉管4的进气量，实现对发动机性能的控制。

第一进气节流装置1，横截面外形为圆角矩形，中间为空气通孔13。如图1所示，圆角矩形结构使其能够与进气弯管3紧密装配，中间空气通孔13的横截面也为圆角矩形。空气通孔13，包括远化油器一端的变内径段131和近化油器一端的等内径段132，空气经过第一进气节流装置1时先经过变内径段131，然后进入等内径段132。第一进气节流装置1的进气截面积为等内径段132的横截面积。第一进气节流装置1通过硬挤压的方式安装进入进气弯管3。

空气通孔13的变内径段131其截面积自外向内逐渐变小过渡到等内径段132。

本实施例中，制作的第一进气节流装置1的进气截面积，即，中间空气通孔13的等内径段132的横截面积为原进气弯管3的进气截面积的55%。

第二进气节流装置2，横截面外形为圆形，中间具有空气通孔21，空气通孔21横截面为圆形，第二进气节流装置2的外部结构包括凸环22、第一等直径段23、变直径段24和第二等直径段25，凸环22、第一等直径段23、变直径段24和第二等直径段25的直径依次变小，第一等直径段23通过变直径段24过渡到第二等直径段25。第二进气节流装置外部结构使其能够与进气喉管紧密贴合。

第二进气节流装置2的第二端部设置一倒角结构26，方便装配。

安装时，将第二进气节流装置2自进气喉管的进气一端插入，使凸环22与进气喉管4的环形凹槽嵌合。凸环22不仅起到了限位固定的作用，而且能够代替现有技术中的金属衬圈，起到对进气喉管的支撑作用。

第二进气节流装置2的空气通孔21的结构，依次包括第一变内径段211、第一等内径段212、第二变内径段213和第二等内径段214，空气通孔21的内径依次逐渐变小。空气流经第一变内径段211时，流速增加，进入第一等内径段212，而后进入第二变内径段213进一步增加流速，然后进入第二等内径段214，流速稳定后进入进气喉管。

本实施例中，制作的第二进气节流装置2的进气截面积，即，空气通孔21的第二等内径段214的横截面积，为原进气喉管4进气截面积的45%。第二进气节流装置2的材质为塑料。

在其他实施方式中，可以为其他材料制作第二进气节流装置，如金属或者硬质橡胶，本实施例同样试验了采用铝合金制作第二进气节流装置，相较于塑料材质，采用铝合金材质制作第二进气节流装置，发动机启动后进气系统不会明显颤动，能够延长进气喉管的使用寿命。

本实施例中，第一进气节流装置1和第二进气节流装置2装配入进气弯管3和进气喉管4后，能够将发动机功率调节至原功率的60%，油耗率降低至约600g/kw.h，与原功率状态下776g/kw.h相比降低了23%。

在其他实施方式中，制作第一进气节流装置和第二进气节流装置时，可以人为设定第一进气节流装置和第二进气节流装置的进气截面积的大小，以满足对不同进气截面积的需求。通过控制进气截面积达到调节发动机性能的效果。

实施例3

在将实施例2中的第一进气节流装置1和第二进气节流装置2装入进气弯管3和进气喉管4后，在发动机工作过程中，会产生蜂鸣现象，对作业人员的身体健康特别是耳部健康有所影响。申请人偶然的发现，在第二进气节流装置的气体流出端端面上设置一环形凹槽或散布设置数个凹坑能够避免蜂鸣现象的发生。如图7所示，本实施例在第二进气节流装置2的气体流出端端面上设置一环形凹槽27，凹槽深度为第二等直径段长度的二分之一，能够避免发动机由于装设进气节流装置而引发的蜂鸣现象。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (6)

1.一种调节二冲程发动机性能的装置，包括进气弯管、化油器和进气喉管，所述进气弯管和所述进气喉管通过所述化油器连接，其特征在于，所述进气弯管中设置第一进气节流装置，所述进气喉管中设置第二进气节流装置；所述第一进气节流装置和所述第二进气节流装置能够分别控制所述进气弯管和所述进气喉管的进气量，实现对发动机性能的控制；

所述第二进气节流装置，横截面外形为圆形，中间具有空气通孔，空气通孔横截面也为圆形；

所述第二进气节流装置的外部结构包括凸环、第一等直径段、变直径段和第二等直径段，所述凸环、所述第一等直径段、所述变直径段和所述第二等直径段的直径依次变小，所述第一等直径段通过所述变直径段过渡到所述第二等直径段。

2.如权利要求1所述的一种调节二冲程发动机性能的装置，其中，所述第一进气节流装置，横截面外形为圆角矩形，中间为空气通孔，空气通孔的横截面也为圆角矩形；

所述空气通孔包括远化油器一端的变内径段和近化油器一端的等内径段，所述变内径段其截面积自外向内逐渐变小过渡到所述等内径段；

第一进气节流装置通过硬挤压的方式安装进入进气弯管。

3.如权利要求1所述的一种调节二冲程发动机性能的装置，其中，所述第二进气节流装置的气体流出端设置一倒角结构。

4.如权利要求1所述的一种调节二冲程发动机性能的装置，其中，所述第二进气节流装置的所述空气通孔结构，依次包括第一变内径段、第一等内径段、第二变内径段和第二等内径段，空气通孔的内径依次逐渐变小。

5.如权利要求4所述的一种调节二冲程发动机性能的装置，其中，第二进气节流装置的气体流出端端面上设置一环形凹槽。

6.如权利要求5所述的一种调节二冲程发动机性能的装置，其中，所述环形凹槽深度为所述第二等内径段长度的1/2。