CN103629014B - 通用汽油机化油器阻风门的自动控制机构 - Google Patents

Abstract

一种通用汽油机化油器的阻风门自动控制机构。所述阻风门自动控制机构包括响应于风扇产生的气流而驱动阻风门转动的风叶、积聚汽油机废气热量的消声器壳体，与消声器壳体热连通的热响应机构、以及对应于热响应机构变化而变化的限位装置。在汽油机处于设定温度以下低于时，热响应机构不工作，布置在限位装置上的复位弹簧保持化油器阻风门关闭。在汽油机处于设定温度以上时，热响应元件与限位装置工作，使阻风门保持在至少部分打开的位置。这样就保证了汽油机处于设定温度以上或以下时的顺利起动。

Description

通用汽油机化油器阻风门的自动控制机构

技术领域

本发明涉及一种通用汽油机化油器阻风门的自动控制机构，具体涉及一种通用汽油机化油器的阻风门的自动控制机构。

技术背景

在使用化油器的小型通用汽油机中，汽油机在常温或低温起动时要求进气歧管中燃料在空气燃料混合物中的比例较大，以维持起动工况下的持续稳定燃烧。通常情况下，这通过关闭阻风门，减少空气的流通面积，使进入化油器中空气量减少，满足汽油机起动时需要的较浓混合气的需求。在汽油机起动后，如果阻风门打开过快，由于燃料-空气混合气没有富含到足以维持稳定燃烧反应的程度，也会造成停机。随着汽油机运行，温度升高，进入化油器中内的汽油更容易汽化，混合气体偏浓，要求进入化油器的空气量增加，稀释混合气，以维持汽油的稳定燃烧反应，因此阻风门要求增加开启面积，使更多的空气进入化油器。而在汽油机热机重新起动的过程中，阻风门必须保持至少部分的开启以起动汽油机并防止汽油机因为燃料-空气混合气过浓而使汽油机不稳定或者停机。

在目前许多小型通用汽油机中，例如以垂直轴汽油机为动力的草坪机大都是采用手动方式来控制阻风门的开启和关闭，一般是利用设置在汽油机上的操纵手柄带动控制拉索使阻风门开启或关闭，这种手动的控制装置有时可能会因人为忘记开启或关闭，导致汽油机运行不良，不能正常工作。

也有采用自动方式来控制阻风门的开启阻风门，即在风扇导风罩的风道内设置一个叶片机构，联结到阻风门，当汽油机起动后，风扇产生的气流吹动叶片运动，带动阻风门打开，停机时，阻风门在扭簧的作用下自动回位并关闭。这种阻风门自动控制机构虽然解决了人工控制阻风门的繁琐和存在的不足，但无论发动机处于冷机或热机状态，阻风门都处于使混合气体变浓的关闭状态。因此不能解决发动机处于冷机状态启动和处于热机状态启动的要求是不一样的问题。

在冷起动过程中，如果阻风门打开太快，由于燃料与空气混合物没有富含到足以维持反应的程度，因此造成汽油机停机。如果阻风门闭合太久，那么汽油机燃烧不稳定并且可能发生过度的碳氢化合物排放和火花塞的积碳。

其他现有的具有自动控制功能的阻风门机构在小型通用汽油机方面所作的努力是相对不成功的，主要因为那些阻风门控制机构的设计复杂，对低成本并且大批量的生产来说是不实际的，因为汽油机内部的公差必需非常精确地计算，且必须考虑的公差变化。

发明内容

本发明提供一种通用汽油机化油器的阻风门自动控制机构，它通过控制阻风门开度的控制装置和具有自动调节功能的限位装置的共同作用下，通过热响应机构感应发动机的不同状态，使阻风门能够在汽油机工作时自动打开，并在设定温度以上的停机状态下保持部分开启、在冷机状态时自动关闭，自动控制化油器阻风门在设定温度以下、或设定温度以上保持开启不同的面积。

本发明是这样实现的：在汽油机上安装有化油器、风扇、导风罩、消声器，在化油器进气口处设有阻风门，布置有用于驱动阻风门打开的风叶，所述风叶的第一部分为叶片，第二部分为驱动齿轮，第三部分为杆臂，叶片与驱动齿轮之间为旋转中心轴套，轴套间隙配合在化油器设有的轴上，叶片伸入导风罩内位于风道中，所述阻风门的轴的一端设有齿轮，所述阻风门的轴与所述风叶之间通过齿轮传动，阻风门的开度由风叶上的齿轮控制，并由风叶的转动角度决定。在汽油机的化油器侧布置有自动限位装置，限定了所述风叶在停机状态下的位置，从而限定所述阻风门在停机状态下的开启面积。

所述自动限位机构的限位作用具体是这样实施的：

当汽油机处于设定温度以下停机状态下，汽油机的温度特别是消声器的温度在所述热响应机构的设定温度以下，热响应机构的双金属卷簧片卷簧保持在初始位置，热响应机构的转臂定位在设定的初始位置，连接热响应机构转臂的拉杆与所述自动限位机构的转臂通过弹簧连接在一起，所述弹簧具有非常微小的伸长量，保持所述弹簧不会轻易脱落。所述自动限位机构的转臂在复位弹簧的作用下与所述自动限位机构的固定座的限位挡片贴合，并与所述风叶的杆臂脱离接触。所述风叶在复位弹簧作用下，向回到设定温度以下的初始位置方向转动，所述风叶通过齿轮啮合传动，带动所述阻风门轴转动，驱动所述阻风门轴旋转，直到所述阻风门轴上的定位块贴合在所述化油器的定位销位置，此时阻风门完全关闭，此时所述风叶在复位弹簧的作用下保持稳定状态，自动限位机构在设定温度以下的作用得到实现。

在汽油机运行状态下，通过风扇产生的气流在导风罩内流动，冲刷风叶，克服连接在风叶与自动限位机构的固定座的复位弹簧的作用力，驱动布置在导风罩内的风叶转动，所述风叶通过齿轮驱动阻风门轴向打开阻风门的方向转动，打开阻风门，直到所述阻风门轴上的定位块贴合在所述化油器的定位销位置，所述阻风门轴不再转动，保持阻风门呈全开状态。安装在所述消声器壳体表面的热响应机构感应到消声器传来的热量，当温度升高到设定温度以上时，所述热响应机构的转臂开始转动，带动与之相连接的拉杆，向远离所述自动限为装置的方向移动，拉杆带动拉伸与之连接的弹簧，所述弹簧带动安装在自动限位装置上的转臂，该转臂与自动限位装置的固定板通过铆钉铆接在一起，并可以相对灵活转动。所述转臂转到自动限位装置的限位挡片位置时，转臂停止转动，但与转臂连接的拉伸弹簧可以继续拉伸，直到热响应机构的转臂转到设定的极限位置后不再转动，所述连接在拉杆上的弹簧也不再拉伸。此时的限位机构不起作用。

当汽油机处于设定温度以上的停机状态下，所述风叶在复位弹簧的作用下向设定状态下的初始位置方向转动，但是此时汽油机的温度特别是消声器的温度还在所述热响应机构的设定温度之上，热响应机构的转臂保持在转动一定角度的位置，当所述风叶向初始位置方向转动时，接触到所述自动限位装置的转臂。在设计时，已设定风叶复位弹簧的拉力对自动限位机构的转臂的力矩与所述转臂复位弹簧的拉力对所述转臂的力矩之和小于与所述转臂连接弹簧的拉力对所述转臂的力矩，因此所述自动自动限位机构的转臂仍然贴合在所述自动限位机构的固定座的限位挡片位置，当所述风叶接触到所述转臂后就不再继续转动，而是停留在此位置上，由于所述风叶与所述阻风门是通过齿轮啮合的机构，此时的阻风门也停留在该位置，不会完全关闭。此时，设定温度以上自动限位机构的作用也得到体现。

由于在设定温度以下时，所述自动限位机构保证了所述化油器的阻风门完全关闭，进入所述化油器内的空气流量较小，保证了汽油机在设定温度以下时燃料-空气混合物的浓度达到适于点火的浓度，让汽油机可以顺利点火起动。当汽油机运行时，所述阻风门在所述风叶的作用下保持全开状态，使汽油机正常运转。当汽油机在设定温度以上的停机状态下需要重新起动时，所述自动限位机构使所述阻风门保持在至少部分开启的状态，充足的空气进入化油器，使混合气稀释，防止出现化油器起动混合气过浓而使汽油机起动困难或无法起动，确保汽油机在热机状态下顺利起动。

另外，结合附图，根据下面对本发明的详细描述，本发明的结构和优点及其组织和运行的方式将变的显而易见，其中在附图中，相同的元件在全部附图中具有相同的附图标记。

附图说明

图1是通用汽油机上安装本发明的结构示意图；

图2是图1的阻风门自动控制机构的设定温度以下停机状态的结构示意图；

图3是图1的阻风门自动控制机构的设定温度以上停机状态的结构示意图；

图4是本发明的热响应机构的剖视图；

图5是图4的热响应机构上转臂运动的示意图；

图6是图4的热响应机构上转臂在设定温度以下的定位结构的示意图；

图7是图4的热响应机构上转臂在设定温度以上的定位结构的示意图；

图8是本发明的连接热响应机构与自动限位装置的拉杆与弹簧的组合示意图；

图9是本发明的自动限位装置的结构示意图；

图10是图6的自动限位装置上的固定座的结构示意图；

图11是图6的自动限位装置上的转臂的结构示意图；

图12是本发明的自动限位装置上转臂在设定温度以下时停机状态的受力分析图；

图13是本发明的自动限位装置上转臂在设定温度以上时汽油机运行状态的受力分析图；

图14是本发明的自动限位装置上转臂在设定温度以上时停机状态的受力分析图；

图15是本发明的阻风门全关闭时阻风门轴与化油器上定位销柱接触示意图；

图16是本发明的阻风门全打开时阻风门轴与化油器上定位销柱接触示意图；

图17是本发明的阻风门与阻风门轴的结构示意图；

图18是本发明的风叶的结构示意图。

附图中，10为消声器，20为热响应机构，20a为限位挡销，20b为限位挡销，21为转臂，22为双金属卷簧片，29为拉杆，30为化油器，30x为限位挡销，40为阻风门轴，40a为齿轮，41阻风门，50为风叶，50a为风叶上的齿轮，50b为风叶上的叶片，50c为风叶上的杆臂，60为弹簧，70为弹簧，80为弹簧，90为固定座，90a为安装孔，90b为接口，90c为安装孔，90d为开槽，90e为圆孔，90f为限位档片，90h为限位档片，90k为弹簧挂钩，91为转臂，91a为限位面，91b为弹簧挂钩，91c为限位面，91d为弹簧挂钩，100为导风罩，110为风扇。

具体实施方式

参见图1至图18，在汽油机上安装有消声器10，布置在消声器10壳体上的热响应机构20，化油器30，设置在化油器30进气口部位的阻风门40，设置在导风罩100内部的用于驱动化油器阻风门转动的风叶50，在风叶50和阻风门40之间通过齿轮50a和40a啮合传动。另外还设置有限制风叶50在停机状态下的转动角度的自动限位装置(图9)，连接热响应机构20和自动限位装置转臂91的拉杆29与弹簧60的组合(图8)，以及使风叶向驱动阻风门关闭方向转动的复位弹簧70。一种通用汽油机的化油器阻风门的自动控制装置安装状态如图1所示。

在汽油机处于设定温度以下时的停机状态时，如图2所示，消声器10的温度在热响应机构20的设定温度以下，热响应机构20的转臂21贴靠在初始位置20a(图6)，与拉杆29和转臂91上91e位置连接的弹簧60具有非常微小的伸长量，产生微小的拉力，如图12所示，连接转臂91和拉杆29的复位弹簧80的拉力为F1，拉力F1对转臂91的转动中心O的力臂为L1，作用在拉杆29与转臂91上的拉簧60产生的拉力为F2，拉力F2对转臂91转动中心O的力臂为L2，因为弹簧60初始状态下只有非常微小的伸长量，因此F2非常微小，有F1×L1＞F2×L2，这使转臂91保持与限位挡片90a位置接触状态。由于风叶50上弹簧挂钩50e和自动限位机构的固定座90上弹簧挂钩90k之间连接有复位弹簧70，风叶50在复位弹簧70的作用下向关闭阻风门41的方向转动，直到阻风门轴40的限位挡块40a靠在化油器30的限位挡销30x上，阻风门41不再转动，因为风叶50上的齿轮50a与40a啮合，此时风叶50也不再转动，此时风叶50的杆臂50c部位与转臂91的91d部位保持一定的余量间隙。由于阻风门41完全依靠阻风门轴40上的限位挡块40b贴靠在化油器30上的限位挡销30x来定位，风叶50在复位弹簧70的作用下消除了风叶50上齿轮50a与阻风门轴40上齿轮40a的间隙对阻风门41，使阻风门41完全关闭。此时起动汽油机，由于阻风门41关闭，化油器30中空气的进入量较小，使化油器30内的燃料-空气混合气的浓度达到适于点火的浓度，从而保证发动机在设定温度以下的顺利起动。

当汽油机起动后，风叶50在导风罩100内受到风扇110产生的气流作用，需要克服弹簧70的拉力，才能向气流冲刷的方向转动，通过齿轮50a与40a啮合传动，驱动阻风门轴40转动，从而带动阻风门41打开。由于汽油机风扇110在低转速下产生的气流作用力较小，吹动风叶50的轻微的作用力并不足以克服弹簧70的拉力而导致打开阻风门41，从而保证汽油机在起动瞬间的低转速下进入化油器30的空气量较少，化油器30内的燃料在与空气混合物浓度较高，可以保证汽油机维持稳定燃烧，迅速暖机。

当汽油机温度增加，转速上升，风叶50受到的气流作用力增大，达到足以克服复位弹簧70的拉力后，风叶50开始转动，通过齿轮50a与40a啮合传动，驱动阻风门轴40转动，带动阻风门41打开，引导引擎转速进一步上升，风扇110产生的气流冲刷风叶的作用力进一步增大，从而使风叶50带动阻风门41完全打开。由于消声器10内部受废气冲刷，热量积聚，并传递给热响应机构20，使热响应机构20的温度上升，当热响应机构20的温度越过设定温度点时，布置在热响应机构20内部的双金属卷簧22变形已足够大，开始带动转臂21转动，转臂21拉动拉杆29移动，从而拉动连接在转臂91上91d位置的弹簧60，如图13所示，弹簧60产生的拉力F22作用在转臂91上91d位置，对铆钉92中心的作用力矩为F22×L2，由于此时的风叶50的杆臂51d与转臂91之间没有接触，保持一定的间隙，因此风叶50与转臂91之间没有作用力，当作用在转臂91上91d位置的力F22对转动中心O的力矩F22×L2超过复位弹簧80的产生拉力F11对转动中心O的力矩F11×L1时，转臂91开始转动。随着汽油机温度升高，热响应机构20的温度进一步升高，双金属卷簧片22的变形进一步变大，转臂21的转动角度加大，带动拉杆29移动的距离增加，弹簧60的伸长量增加，当转臂91的限位面91c靠在固定座90的限位挡片90f上，转臂91不再转动，但热响应机构20上的转臂21继续转动，带动拉杆29移动，继续拉伸弹簧60，直到热响应机构20上的转臂21处于极限位置20b为止(如图7)。此时化油器30的阻风门41受到风叶50驱动控制，阻风门轴40的限位挡块40c贴靠在化油器30上的限位挡销30x位置，阻风门41处于全开状态，汽油机此时正常工作。

如果汽油机在此时停机，阻风门自动控制机构的结构示意图如图3所示。汽油机的温度还处于热响应机构20的设定温度以上，因为汽油机温度特别是消声器10的温度并不会立即下降，传递给热响应机构20的热量足够使双金属卷簧片22维持在设定温度以上，分析此时转臂91所受力矩，如图14所示，此时弹簧60产生的拉力F222作用在转臂91上，对转动中心O(铆钉92的中心)的力矩为F222×L2，复位弹簧80产生的拉力作用在转臂91的弹簧挂钩91b位置，对转动中心O的力矩为F111×L1，复位弹簧70产生的拉力作用在风叶50的弹簧挂钩50e位置，使风叶50绕中心轴线50d转动，当风叶50与转臂91接触，对转臂91的产生的作用力矩为F3×L3，由于在设计时已设定F222×L2＞F3×L3+F111×L1，所以此时转臂91并不会移动，仍然保持转臂91上限位面91c贴合在固定座90上的限位挡片90f位置，此时风叶50贴合在转臂91上，不再回到设定温度以下的位置，而是转动了一个角度，通过齿轮50a与40a啮合传动，使阻风门41保持在至少部分开启的位置，如果此时起动汽油机，化油器30内的燃料-空气混合物不会过浓，保证发动机在热机状态下顺利点火，不会由于燃料与空气的混合物过浓而导致发生汽油机运行不稳定或者熄火，汽油机顺利起动。

一旦汽油机停机冷却，汽油机的温度特别是消声器10的温度降低到设定温度以下，热响应机构20内的双金属卷簧片的形状也随温度降低而恢复到设定温度以下的状态，带动转臂21恢复到设定温度以下的初始位置20a(图6)，解除了对转臂91控制，转臂91在复位弹簧80的作用力下回转，使转臂91上91a与固定座90上的90g位置重新贴合。由于汽油机停止转动，风扇110也停止，导风罩100内不再有气流产生，风叶50在只受复位弹簧70的作用力下随之回到设定温度以下的初始位置，通过齿轮50a与40a啮合传递，驱动阻风门轴40转动，阻风门轴40上限位挡块40b贴靠在化油器30上的限位挡销30x上，使阻风门41关闭，汽油机也回到设定温度以下的起动状态。

Claims (1)

1.一种通用汽油机化油器阻风门的自动控制机构，包括：风扇；导风罩；阻风门；驱动阻风门转动的齿轮机构；消声器及安装在消声器壳体表面的热响应机构；对应于热响应机构位置变化而变化的自动限位机构，该自动限位机构在汽油机起动过程中当热响应机构检测出高于设定温度时使所述阻风门保持在至少部分打开的位置，同时在设定温度及以下时保持所述阻风门关闭；所述阻风门的轴的一端带有齿轮，所述齿轮与所述阻风门的轴构成一体，所述阻风门在全开状态或全关状态下由所述阻风门的轴上的两个限位挡块进行限位，所述两个限位挡块与所述阻风门的轴构成一体，所述两个限位挡块相互之间呈小于90°的夹角；所述风扇的风叶包括：风叶转动时所围绕的中心轴孔；限制风叶停机状态位置的杆臂；同所述的驱动阻风门转动的齿轮机构的齿轮啮合的齿轮；所述杆臂与所述的同所述的驱动阻风门转动的齿轮机构的齿轮啮合的齿轮与所述风叶构成一体，并且绕其中心轴线转动；所述风扇的风叶在发动机停机状态下的转动角度由所述的自动限位机构进行控制；所述自动限位机构包括：固定座；控制所述风扇的风叶在热机停机状态下的转动角度的转臂；使所述转臂在设定温度及以下回到初始位置的复位弹簧；使所述风扇的风叶在设定温度以下回到初始位置的复位弹簧；所述自动限位机构的固定座上布置有限制所述转臂转动角度的两个限位挡片；所述的一种通用汽油机化油器阻风门的自动控制机构其特征在于，所述自动限位机构的所述转臂上布置有限制所述转臂转动角度的与所述固定座配合的两个限位面，且所述转臂通过铆钉联结在所述固定座上，并且所述转臂与所述固定座之间可以相对转动；所述自动限位机构与化油器布置在汽油发动机的同一侧；且所述热响应机构通过拉杆和弹簧与所述自动限位机构的所述转臂进行联接；所述弹簧的一端穿过所述拉杆上的圆孔，使所述弹簧与所述拉杆构成一个组合体，就使所述拉杆与所述热响应机构的转臂连接，而且使所述弹簧与所述自动限位机构的所述转臂进行了联接。