CN107076057A - 具有可调节的燃料空气比的化油器式发动机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种简单的发动机，包括(1)气缸和气缸中的火花塞；(2)化油器，流体地连接到气缸；(3)主进气路径，将大气流体地连接到化油器；(4)化油器旁路进气路径，将空气流体地连接到气缸而不穿过化油器；以及(5)沿着化油器旁路进气路径的阀，用于控制通过化油器旁路进气路径的空气流动。

Description

具有可调节的燃料空气比的化油器式发动机
背景技术
用于生产电力的发电机是众所周知的，并且已经可商购多年。这些装置通常包括内燃机。它们适于通过标准的双管脚或三管脚插塞接收器，以120或240伏、以及50至60Hz提供交流电(AC)电力；还常见的是用于为铅酸电池充电的额外的12伏DC电源端口。可用仅使用汽油或仅使用重质燃料的装置，重质燃料如JP-8、柴油、喷气燃料或煤油。
汽油具有低闪点(小于-20℃)和高自燃温度(大于200℃)。在操作中，汽油需要适当的空气燃料比和火花来促使并保持点火。节气门和/或燃料注射器用于测量在操作期间吸入发动机气缸的燃料/空气混合物。汽油的低闪点和挥发性允许在低于冷冻的温度下启动火花点火发动机，允许通常在-20℃至55℃之间的宽范围的温度下操作。为了获得可接受的效率，对于仅使用汽油的发动机，压缩比为8:1至12:1是期望的，其足够低以允许发动机的手动拉动启动和由铝制成的简单轻量便携式发动机装置的构造。
便携式汽油发电机具有简单的设计，以保持轻便、成本低和耐用。这种装置包括具有用于混合空气和燃料的化油器的发动机，并且不包括燃料注射器。化油器喷射器控制离开化油器的空气-燃料混合物中存在的最大量的燃料，并且阻气门用于减少空气-燃料混合物中的空气量，用于启动发动机。选择喷射器的大小，以在典型的条件下，例如25℃环境温度和海平面海拔，在发动机的最大功率下提供良好的性能。当发动机的环境偏离这些典型的条件时，发动机的性能发生变化。如果环境偏离太多，则不可能正确地操作发动机，除非使用不同的喷射器来增加空气-燃料比。例如，在5000英尺以上的海拔，大多数小型便携式汽油发电机将不工作，除非在装置中安装了不同的喷射器。诸如在现代汽车中找到的更先进的发动机使用氧传感器和燃料注射器来增加空气-燃料混合物中的空气，使得发动机在高海拔和高于正常环境温度下将有效地运行。因此，为了使用可以在诸如不同海拔的各种条件下使用的小型便携式发电机，还必须具有用于打开发电机和移除现有喷射器的可用的适当工具，不同尺寸的喷射器的选择，用于对于每个海拔选择正确喷射器的适当图表，以及用于确定发电机将运行的海拔的地图或海拔计。此外，在小型便携式汽油发电机中更换喷射器是多少有点复杂的操作，包括打开发动机和处理已经暴露于汽油的部件，这对于典型的消费者来说是不希望的，特别是在将使用发电机的位置中。
发明内容
在第一方面，本发明是一种简单的发动机，包括(1)气缸和气缸中的火花塞；(2)化油器，流体地连接到气缸；(3)主进气路径，将大气与化油器流体地连接；(4)化油器旁路进气路径，将气体与气缸流体地连接而不穿过化油器；以及(5)沿着化油器旁路进气路径的阀，用于控制通过化油器旁路进气路径的空气流动。
在第二方面，本发明是一种包括简单发动机的发电机。
在第三方面，本发明是一种灵活燃料发电机，其包括简单的发动机。
在第四方面，本发明是一种运行简单发动机的方法，包括向化油器供应空气和燃料以产生空气燃料混合物；将空气-燃料混合物供应到气缸；向气缸供应额外的空气；以及点燃气缸中的燃料以驱动发动机。额外的空气不穿过化油器。
在第五方面，本发明是一种发电方法，包括通过该方法运行简单的发动机。简单的发动机是发电机的一部分。
在第六方面，本发明是一种简单的发动机，其包括：(i)气缸和气缸中的火花塞；(ii)化油器，流体地连接到气缸；(iii)主进气路径，将大气与化油器流体地连接；以及(iv)化油器旁路。化油器旁路包括(a)流体地连接到空气的入口管；(b)流体地连接到入口管的阀，以及(c)流体地连接到气缸的出口管。化油器旁路绕过化油器提供空气到气缸。
在第七方面，本发明是从简单的发动机制造改进的发动机的方法。简单的发动机具有气缸，气缸中的火花塞，流体地连接到气缸的化油器和将空气流体地连接到化油器的主进气路径。该方法包括向简单发动机添加化油器旁路。化油器旁路包括(a)流体地连接到空气的入口管；(b)流体地连接到入口管的阀；以及(c)流体地连接到气缸的出口管。化油器旁路绕过化油器提供空气到气缸。
定义
重质燃料包括柴油燃料，柴油1，柴油2，煤油，JP-8，JP-5，F-76，DF2航空燃料和生物柴油。重质燃料或汽油临时与大量的润滑剂(如油)混合，以形成用于不含润滑剂的二冲程发动机的燃料-润滑剂混合物。优选地，不存在重质燃料或汽油作为这种燃料-润滑剂混合物。
柴油燃料包括柴油1，柴油2，JP-8，JP-5，F-76，DF2航空燃料和生物柴油。柴油燃料不包括煤油。
气态低闪点燃料包括氢气，合成气，丙烷和丁烷。
低沸点低闪点燃料包括乙醚和汽油。这些燃料的沸点为15-50℃，闪点低于0℃。
燃料包括具有高闪点和低自燃温度的重质燃料，气态低闪点燃料，低沸点低闪点燃料和其他高闪点和高自燃燃料如甲醇，乙醇和异丙醇。燃料可以包含添加剂，以例如改善燃烧或减少排放。
“便携式汽油发电机”是如下的发电机，其具有内燃机并包括拉动启动器和化油器，并且使用火花点燃发动机中的燃料，并且优选地不包括用于启动发动机的电池。发动机中使用的压缩比大于8.0:1，更优选地为8.1:1至12.0:1。优选地，发动机是空气冷却的，具有一个或多个铝制气缸，并且使用固定的火花塞点火定时。优选地，发动机是4循环、50cc发动机。便携式汽油发电机的示例包括YAMAHA逆变器EF1000iS、EF2000iS和EF2000iSH以及本田EU1000i、EU2000i和EB2000L
在发动机操作的情况下，术语“等温的”或“等温地”意味着一个或多个气缸的温度在所需的温度范围内保持基本均匀，而与发动机RPM或环境外部温度无关。
“步降式气体调节器”是如下的气体调节器，其在0.5至1psi的压力下输送气体，仅供给吸入气体。这些调节器的示例以品牌名称“GARRETSON”出售。
术语“发动机”是指内燃机，其至少包括气缸，在气缸内移动的活塞，火花塞，到气缸的燃料空气入口，从气缸的排气出口以及随活塞移动的驱动轴。术语“简单的发动机”是指包括化油器、固定喷射器并且不包括燃料注射器的发动机。
术语“运行燃料”是指用于运行发动机的燃料，而术语“启动燃料”是指用于启动发动机的燃料。
术语“进气路径”包括主进气路径和化油器旁路进气路径二者。进气路径将发电机外部的大气流体地连接到发动机，以供应用于燃料燃烧的空气。“主进气路径”是在进入气缸之前穿过化油器的进气路径。“化油器旁路进气路径”是在不穿过化油器的情况下向气缸提供空气的进气路径。主进气路径和化油器旁路进气路径可以共享每个路径的部分，例如两个进气路径可以共享在分开成分离的路径之前通过空气过滤器的共同进气口。
附图说明
图1和2示出了具有包括化油器旁路进气路径的简单发动机的灵活燃料发电机。
图3示出了灵活燃料发电机的启动模块。
图4示出了灵活燃料发电机的启动燃料外壳。
图5和6分别示出了灵活燃料发电机的具有和不具有启动燃料箱的启动模块的内部。
图7和8示出了灵活燃料发电机的后部的两种构造，提供了灵活燃料发电机的热控制器的细节。
图9是具有包括化油器旁路进气路径的简单发动机的灵活燃料发电机的分解视图。
图10示出了图9所示的灵活燃料发电机的分解视图的一部分。
图11示出了化油器旁路。
图12是在没有化油器旁路进气路径(“未优化”)或具有化油器旁路进气路径并且阀打开以最大化效率(“优化”)的情况下，在正常和经济模式下以JP-8燃料运行的2kW灵活燃料发电机的燃料消耗的曲线图。
图13是没有化油器旁路进气路径(正方形)或具有化油器旁路进气路径(三角形)的(其中阀打开以最大化效率)，具有固定喷射器的以JP-8燃料运行的1kW灵活燃料发电机的CO排放的曲线图。虚线代表美国EPA对50cc发动机的限制。
图14是没有化油器旁路进气路径(正方形)或具有化油器旁路进气路径(三角形)的(其中阀打开以最大化效率)，具有固定喷射器的以JP-8燃料运行的1kW灵活燃料发电机的燃烧效率的曲线图。
具体实施方式
最近开发了可以在汽油和重质燃料(如JP-8)上操作的小型便携式发电机(以下简称为“灵活燃料发电机”)：见国际申请公开No.WO 2013/103542。该发电机包括简单的发动机，并且类似于小型便携式汽油发电机，但已被设计为在120-180℃的温度范围内运行。该装置还包括启动模块，启动模块通过进气口将少量的低沸点低闪点燃料输送到化油器，用于启动发动机。该发电机适用于可能无法提供汽油的远程现场。然而，因为该发电机使用具有喷射器的化油器，所以在不改变喷射器的情况下它不能在高海拔正常工作，如具有简单发动机的其它发电机一样。
本发明基于这样的发现，包含将大气与气缸流体地连接并绕过化油器的化油器旁路进气路径允许提高进入气缸的空气-燃料比。该提高的空气-燃料比可以用于补偿在高海拔和/或在高环境温度下在大气中降低的氧浓度。利用沿着化油器旁路进气路径的阀，由用户手动操作或通过联接到氧传感器自动操作，可以向气缸提供提高的空气-燃料比，以补偿遇到的任何高度和/或温度，而不需要切换化油器喷射器所需的设备和人力。该化油器旁路进气路径可以通过向简单发动机添加化油器旁路而被包括在任何简单的发动机上。具有简单发动机的装置的示例包括发电机，例如小型便携式发电机；割草机；吹叶机；没有燃油注射器的电机循环；轻便摩托车；ATV；和越野车。
令人惊讶的是，即使化油器旁路进气路径在化油器已经准备空气-燃料混合物之后的点处供应空气，发动机仍然平稳运行。更令人惊讶的是，当发动机是灵活燃料发电机的一部分并且燃料是重质燃料(例如不像汽油那样挥发的柴油)时，也是如此。
令人惊讶和意想不到的好处是，即使在当发电机没有包括化油器旁路的条件下(环境温度和海拔)，沿着化油器旁路进气路径的阀的调节也可用于显着提高具有简单发动机的发电机的效率。燃料效率提高约30％，发电机的排放量减少约30％，这取决于装置中使用的燃料。当添加化油器旁路进气路径时，在包含简单发动机的任何装置中将预期这种改进水平。此外，改进还延伸到减少发动机中的碳沉积物，减少诸如换油和更换火花塞的维护。更少的烟灰颗粒也降低了更换火花塞的频率。
图11示出了用于在简单的发动机中提供化油器旁路进气路径的化油器旁路100。化油器旁路包括入口管112，具有手柄(处于打开位置的110)的阀108和出口管114。如图所示，出口管通过衬垫间隔件102提供空气。出口管可以包括多个部件；如图所示，它包括第一管106和第二管104。类似地，入口管也可以包括第一管和第二管。当安装在汽油发电机中时，间隔件位于化油器和气缸之间。入口管和出口管及其部件可以由金属或塑料制成，但优选地由能够承受发动机那些部件中遇到的温度的材料制成。例如，第一管可以是黄铜，第二管可以是橡胶，并且入口管可以是橡胶。尽管衬垫间隔件可以是塑料材料，例如酚醛树脂，但优选地间隔件是金属，例如黄铜。优选地，在灵活燃料发电机的情况下，衬垫间隔件可以是厚度为3/8英寸的黄铜，阀可以是1/4英寸的球阀，并且进入衬垫间隔件的管可以是具有5/16英寸外径(O.D.)、以30度角切向气缸的黄铜。
化油器旁路的引入产生由化油器旁路定义的化油器旁路进气路径。这种化油器旁路可以用于将化油器旁路进气路径添加到任何简单的发动机中，包括发电机中的那些，例如小型便携式发电机(汽油或灵活燃料)；割草机；吹叶机；没有燃油注射器的电机循环；轻便摩托车；ATV；和越野车。
在使用中，用户可以在阻气门(choke)关闭的情况下启动发动机，然后打开阻气门，然后调节化油器旁路的阀，从关闭位置启动。在听发动机的同时，阀缓慢打开，直到发动机开始溅射(例如，气缸中活塞的运动变得不规则)。这表明燃料太贫瘠(即空气-燃料比太大)。然后缓慢关闭阀，直到发动机平稳运行，并且溅射停止，表明空气燃料比已被选择以获得最大效率。可替代地，阀的运动可以通过联接到氧传感器来实现自动化，使用氧传感器以与使用燃料注射器相同的方式确定何时已经选择了期望的空气-燃料比以获得最大效率。
入口管可以直接从发电机外部吸入空气，或者可以从与主进气路径共用的进气路径吸入空气。优选地，入口管吸入已经过滤的空气，例如从空气过滤器的后面吸入空气，空气过滤器还过滤用于主进气路径的空气。如果入口管直接从发电机外部吸入空气，则可能需要一些过滤器，收缩或挡板，以防止通过化油器旁路将太多的空气吸入气缸。
包括本申请的发动机的发电机可以通过修改便携式汽油发电机或灵活燃料发电机来制造，其中便携式汽油发电机例如YAMAHA逆变器EF1000iS，
EF2000iS和EF2000iSH，以及本田EU1000i，EU2000i和EB2000i。在这种情况下，化油器旁路用于产生化油器旁路进气路径，其通过阀从空气过滤器后部吸入空气，并通过安装化油器旁路进入将化油器与气缸分离的衬垫间隔件。
发电机可以可选地包括启动模块。启动模块包括启动燃料箱保持器和启动燃料管线，用于将启动燃料箱流体地连接到进气路径(主进气路径或化油器旁路进气路径或两个进气路径的公共部分)。优选地，启动模块包括：启动燃料箱，包含优选地被加压的低沸点低闪点燃料，例如通常作为启动流体可用的加压乙醚喷雾罐；启动燃料分配器，用于分配低沸点低闪点燃料，例如喷雾帽或小型机械液体泵；启动燃料外壳，具有用于进入启动燃料分配器的启动燃料按钮通道、用于防止低沸点低闪点燃料的意外分配的启动燃料按钮盖、用于将启动燃料外壳附接在启动燃料箱上的外壳螺栓孔。当存在时，外壳可以通过螺栓附接到维护面板。优选地，启动燃料箱保持器附接到发电机壳体，例如到维护面板上。启动燃料箱保持器可以是夹子(如图6所示)、胶带或带子。
优选地，发电机包括沿着进气路径(主进气路径和/或化油器旁路进气路径或两个进气路径的公共部分)的空气过滤器。当存在启动燃料模块时，还存在启动燃料管线，其可以是耐低沸点低闪点燃料的损坏或化学反应的简单塑料管，并且优选地将低沸点低闪点燃料作为雾输送到空气过滤器的空气出口侧(背面)或空气过滤器和气缸之间的一些其他点。
低沸点低闪点燃料优选为乙醚，例如启动流体。优选地，低沸点低闪点燃料存在于启动燃料箱中，更优选地作为加压流体。特别地启动流体形式的乙醚是特别优选的(例如，具有气缸润滑剂的超强度启动流体)，因为它方便地在方便尺寸的加压罐中供应；罐顶的简单按压几秒将分配所需量的启动流体雾。也可以使用汽油，但不那么优选，因为组合物和闪点是可变的。
0.1至10.0克，更优选地0.3至3.0克，包括1.0、1.5、2.0和2.5克的低沸点低闪点燃料足以启动发动机并维持重质燃料的燃烧。因为低沸点低闪点燃料沿进气路径设置，所以它将作为蒸汽进入发动机。发动机将以来自主燃料箱的任何液体燃料和来自进气路径的燃料蒸汽的组合来启动和运行。当低沸点低闪点燃料蒸发时，它将允许发电机自动快速转换为仅来自主燃料箱的液体燃料。
任何重质燃料、汽油或酒精和混合物都可用作来自主燃料箱的液体燃料。作为变型，燃料是柴油。优选地，重质燃料是JP-8。可能需要调节发电机中的喷射器的尺寸以补偿液体燃料的粘度和主燃料箱中液体燃料的预期温度。由于重质燃料的较快的火焰速度，与汽油发动机相比，可能需要延迟火花塞点火时机。主燃料箱流体地连接到发动机，并将液体燃料输送到化油器。
可选的热控制器调节通过发电机的冷却剂流量。优选地，冷却剂是空气。例如，空气风扇可以将空气拉动通过发电机并且在气缸的外部之上，以冷却气缸，然后排出冷却空气出口。在这种构造中，热控制器可以是在沿着冷却空气路径的任何点处的可以中断空气流量的金属或塑料的可移动片(热门)。可以移动热控制器以增加或减小冷却空气出口的尺寸。在替代配置中，挡板可用于增加或减小冷却空气出口或入口或沿着冷却空气路径的尺寸。在另一替代配置中，热控制器可以是联接到温度传感器或恒温器的风扇或泵，其增加或减少冷却剂流量以将温度保持在期望的温度范围内。
可选地，使用诸如热门的热控制器将气缸的温度保持在120-180℃，优选地130-175℃，更优选地150-170℃，例如155-165℃。如果温度太低或太高，可以使用热控制器来增加或减少冷却液的流量。发电机的温度优选地是气缸的温度，其可以使用热电偶温度传感器(例如，可从TRAIL TECH获得的火花塞温度传感器)在火花塞处方便地测量。
可选地，发电机可以具有全气缸冷却。在具有全气缸冷却的发电机中，可以保持发动机的等温操作。优选地，气缸包括保持发电机重量低的铝(即，发动机缸体包括铝)，并且由于铝的高导热性，保持发动机的等温运行。优选地，全气缸冷却包括在燃料入口和/或排气出口处冷却气缸。通过使用诸如3/8英寸黄铜衬垫间隔件的导热衬垫间隔件，可以在较大的发电机(和较大的简单发动机)中实现全气缸冷却。这种衬垫间隔件特别适用于在YAMAHA逆变器EF2000iSH以及本田EU2000i和EB2000i以及类似的5kW装置中提供全气缸冷却。
确定发动机是否在120-180℃的等温范围内运行并具有全气缸冷却，可以如下进行。发动机的温度例如通过附接到垫圈的热电偶在火花塞处被测量，其中它被拧入发动机缸体中。然后发动机以JP-8燃料运行。如果发动机在至少5分钟的时间段内不爆震，并且发动机的温度保持在120-180℃，则在这段时间内，发动机在120-180℃等温运行。此外，在5分钟时间段内的这种运行证实发动机具有全气缸冷却。在具有多个气缸的发动机的情况下，如果在5分钟的时间段内每个火花塞的温度保持在120-180℃，并且不发生爆震，则在该时间段期间，发动机在120-180℃等温运行；此外，在5分钟时间段内的这种运行证实发动机具有全气缸冷却。全气缸冷却的示例是YAMAHA逆变器EF1000iS，其允许空气在燃料入口和/或排气出口处冷却气缸。
优选地，气缸的压缩比大于8.0:1，例如8.1:1至12:1或10:1，包括8.2:1、8.3:1、8.4:1、8.5:1、8.6:1、8.7:1、8.8:1、8.9:1、9.0:1和9.5:1。优选地，发动机是空气冷却的，具有铝缸体并且使用固定的定时。优选地，发动机是4循环、50cc发动机。
灵活燃料发电机可以通过修改如国际申请公开No.WO 2013/103542中所述的便携式汽油发电机(例如YAMAHA逆变器EF1000iS)来制造，其是空气冷却的，具有铝缸体，使用固定的定时，并且是4循环、50cc发动机，压缩比为8.2:1。附图示出了这种灵活燃料发电机，其包括化油器旁路进气路径。如图所示，添加启动模块，其将低沸点低闪点燃料(例如乙醚)输送到空气过滤器的背部。热控制器添加到发电机后部。添加温度显示器，其显示火花塞的温度。通过将火花点火线圈从其原始位置顺时针移动，固定的火花塞点火定时被延迟。添加化油器旁路，以提供化油器旁路进气路径。当也存在具有启动燃料分配器的启动燃料箱，并且在主燃料箱中存在诸如JP-8燃料的重质燃料时，则可以通过首先将分配器按压1至3秒来启动发电机。然后，拉动启动器用于启动发电机，其中热门阻挡大部分冷却空气出口。一旦温度显示器的温度达到120-180℃，可以调节热门以保持该温度。发电机的设计不需要等温运行的修改，因为发电机具有全气缸冷却。单罐超强度启动流体与气缸润滑剂包含足够的乙醚以启动发生器约100次。由于发动机的高温运行，可能需要使用耐高温击穿的较高质量的油，例如作为润滑剂的SAE 10W-40合成机油，或更频繁地更换润滑剂。此外，可能需要进行发动机冲洗处理以从重质燃料中除去碳沉积物。
在也被修改为使用降压调节器将气态低闪点燃料直接接收到化油器中的这种改进的便携式汽油发电机的情况下，可以仅使用气态低闪点燃料来启动发电机。一旦达到120-180℃的温度，就可以将燃料供应切换到来自使用气态低闪点燃料作为启动燃料并且使用重质燃料作为运行燃料的主燃料箱的诸如柴油的重质燃料。然而，与低沸点低闪点燃料相比，需要更大量的气态低闪点燃料以维持燃烧，并且必须由用户进行到主燃料箱的切换。
附图中示出了包括具有本申请的化油器旁路进气路径的简单发动机的灵活燃料发电机的示例。
图1和图2示出了具有化油器旁路的灵活燃料发电机10。发电机包括发电机壳体14，其封闭发电机发动机(未示出)。来自发电机发动机的排气通过排气出口(未示出)排出，然后通过附接到排气出口的排气软管12。发电机壳体包括维护面板16和加油端口22。附接到维修门的是启动模块18。发电机壳体上的温度显示器20显示发电机发动机的内部温度。辅助显示器24显示其他信息，例如发电机已经运行的时间长度。用于手动启动发动机的拉动启动器26通过发电机壳体。控制面板28存在于发电机壳体上，并且包括电插头接收器、启动和停止按钮以及用于控制发电机运行的其他控制。还示出了位于壳体外部的阀(108，未示出)的手柄(110处于打开位置，116处于关闭位置)。具有空气过滤器118的开口将空气直接提供到入口管(112，未示出)。
图3示出了启动模块18。启动模块附接到维护面板16。启动模块包括启动燃料外壳30，其具有启动燃料按钮盖32和启动燃料按钮通道34。还示出了用于将启动燃料外壳附接到维护面板的外壳螺栓36和36。图4示出了启动燃料外壳30。启动燃料外壳30具有启动燃料按钮盖32和启动燃料按钮通道34。还示出了用于外壳螺栓的外壳螺栓孔38和38。
图5和图6示出了分别具有和不具有启动燃料箱的启动模块，其中移除了启动燃料外壳。示出了维护面板16。附接到面板的是启动燃料箱保持器40和40，用于保持启动燃料箱48。启动燃料分配器42可以附接到启动燃料箱，以分配启动燃料。附接到启动燃料分配器并通过维护面板的启动燃料管线44将启动燃料运输到发电机的进气路径。还示出了附接到维护面板的外壳螺栓突片46和46，用于接收用于将启动燃料外壳附接到发电机壳体的维护面板的外壳螺栓。
图7和8示出了灵活燃料发电机的后部的两种构造，提供了热门的细节。在这些附图中示出的是发电机壳体14，排气端口58，排气软管12附接到排气端口58。热门50通过卡扣56和56在冷却空气出口54上可滑动地附接到发电机壳体的后部。在图7中，热门几乎完全阻挡了冷却空气出口，而在图8中，热门只阻挡了冷却空气出口的一小部分。
图9是具有化油器旁路的灵活燃料发电机10的分解视图。这里，发电机壳体14已被分开以示出另外隐藏的元件。与图1所示的灵活燃料发电机不同，化油器旁路进气路径从空气过滤器62后方吸入空气。空气过滤器壳体包括前面板60和后面板64，并且空气过滤器62位于这两个面板之间；这些元件是进气路径(化油器旁路进气路径和主进气路径)的一部分。空气进入发电机，并且通过后面板的下部被拉动到前面板的下部，然后沿着前面板向上并通过空气过滤器，最后从后面板的上部的背部出来用于主进气路径，或进入化油器旁路的入口管112。如该图所示，为了构成部件与发动机的其它部件的关系的清楚，化油器旁路被分离成构成部件。化油器旁路进气路径包括入口管112，并且跟随进入阀108(图中仅示出了阀的手柄(处于打开位置中的110和处于关闭位置的116))，并且然后进入第一管106和第二管104，最后进入衬垫间隔件102。图中还示出了启动燃料管线44，其具有向空气过滤器的背部(即，空气过滤器的面向后面板的侧面)输送启动燃料的出口端。尽管在图9中未示出，启动燃料管线的入口端附接到启动燃料分配器，在启动燃料箱和进气路径之间形成流体地连接。通过激活启动燃料分配器，例如通过按压启动燃料分配器的顶部，启动燃料被分配到空气过滤器的背部。冷却剂(在该装置中，空气)流过气缸68，包括在燃料入口63处和排气出口65处的气缸部分。图9还示出了火花塞66，温度传感器67(其测量火花塞处的温度并连接到温度显示器)，化油器69和主燃料箱74。
图10示出了图9所示的灵活燃料发电机的分解视图的一部分的细节。示出的是气缸68，风扇72和火花点火线圈70。火花点火线圈的位置控制火花塞的定时，因为它通过风扇(其连接到驱动轴)上的磁体与驱动轴的运动联接；当风扇旋转时，磁体致动火花点火线圈。由于火花点火线圈与火花塞电连接，所以当火花点火线圈被致动时，通过气缸内的火花塞产生火花。此外，风扇将空气拉动通过发电机并且在气缸的外部拉动，以冷却气缸，然后排出冷却空气出口。如图9更清楚地示出的，气缸的外部包括沿着外部整个长度的冷却片，使得气缸在顶部和底部均被冷却，因此具有全气缸冷却。
示例
示例1：具有简单发动机的发电机，其被修改为包括化油器旁路进气路径的灵活燃料发电机。
YAMAHA逆变器EF1000iS被修改为包括化油器旁路，启动模块和热控制器(热门)，如图所示。
此外，使用较大的化油器喷射器，并且火花塞点火定时被延迟。
示例2：以JP-8燃油运行的2kW的灵活燃料发电机的燃油效率。
图12是在没有化油器旁路进气路径(“未优化”)或具有化油器旁路进气路径并且阀打开以最大化效率(“优化”)的情况下，在正常和经济模式下以JP-8燃料运行的2kW灵活燃料发电机的燃料消耗的曲线图。
示例3：1kW灵活燃油发电机的燃烧效率和CO排放。
图13是没有化油器旁路进气路径(正方形)或具有化油器旁路进气路径(三角形)的(其中阀打开以最大化效率)，具有固定喷射器的以JP-8燃料运行的1kW灵活燃料发电机的CO排放的曲线图。虚线代表美国EPA对50cc发动机的限制。
图14是没有化油器旁路进气路径(正方形)或具有化油器旁路进气路径(三角形)的(其中阀打开以最大化效率)，具有固定喷射器的以JP-8燃料运行的1kW灵活燃料发电机的燃烧效率的曲线图。

Claims (44)

1.一种简单的发动机，包括：
(1)气缸和所述气缸中的火花塞，
(2)化油器，流体地连接到所述气缸，
(3)主进气路径，将大气流体地连接到所述化油器，
(4)化油器旁路进气路径，将空气流体地连接到所述气缸而不穿过所述化油器，以及
(5)沿着所述化油器旁路进气路径的阀，用于控制通过所述化油器旁路进气路径的空气流动。
2.根据前述权利要求中任一项所述的简单的发动机，其中，所述发动机还包括空气过滤器，并且
所述化油器旁路进气路径通过所述空气过滤器吸入空气。
3.根据前述权利要求中任一项所述的简单的发动机，其中，所述发动机还包括空气过滤器，并且
所述主进气路径和所述化油器旁路进气路径二者通过所述空气过滤器吸入空气。
4.根据前述权利要求中任一项所述的简单的发动机，其中，所述发动机还包括在所述化油器和所述气缸之间的衬垫间隔件，并且
所述化油器旁路进气路径将空气送入所述衬垫间隔件。
5.一种简单的发动机，包括：
(i)气缸和所述气缸中的火花塞，
(ii)化油器，流体地连接到所述气缸，
(iii)主进气路径，将大气流体地连接到所述化油器，以及
(iv)化油器旁路，包括
(a)流体地连接到空气的入口管，
(b)流体地连接到所述入口管的阀，以及
(C)流体地连接到所述气缸的出口管，
其中，所述化油器旁路绕过所述化油器提供空气到所述气缸。
6.根据前述权利要求中任一项所述的简单的发动机，其中，所述发动机还包括空气过滤器，并且
所述化油器旁路通过所述空气过滤器吸入空气。
7.根据前述权利要求中任一项所述的简单的发动机，其中，所述发动机还包括空气过滤器，并且
所述主进气路径和所述化油器旁路二者通过所述空气过滤器吸入空气。
8.根据前述权利要求中任一项所述的简单的发动机，其中，所述化油器旁路还包括附接到所述出口管的衬垫间隔件，并且
其中，所述衬垫间隔件在所述化油器和所述气缸之间。
9.根据前述权利要求中任一项所述的简单的发动机，其中，所述衬垫间隔件包括金属。
10.根据前述权利要求中任一项所述的简单的发动机，其中，所述衬垫间隔件包括黄铜。
11.一种发电机，包括前述权利要求中任一项所述的简单的发动机。
12.一种灵活燃料发电机，包括前述权利要求中任一项所述的简单的发动机。
13.根据前述权利要求中任一项所述的灵活燃料发电机，还包括：
(6)流体地连接到所述化油器的主燃料箱，
(7)冷却剂路径，其为冷却所述气缸的冷却剂提供流动路径，
(8)沿着所述冷却剂路径的热控制器，以及
(9)启动模块，其包括启动燃料箱保持器和启动燃料管线，其中，所述启动燃料管线流体地连接到所述主进气路径或所述化油器旁路进气路径。
14.根据前述权利要求中任一项所述的发电机，其中，所述发电机是1kW，2kW或5kW的发电机。
15.根据前述权利要求中任一项所述的灵活燃料发电机，其中，所述发电机是空气冷却的。
16.根据前述权利要求中任一项所述的简单的发动机，其中，所述简单的发动机是割草机；吹叶机；没有燃油注射器的电机循环；摩托车；ATV；或越野车的一部分。
17.根据前述权利要求中任一项所述的灵活燃料发电机，其中，所述气缸包括铝。
18.根据前述权利要求中任一项所述的灵活燃料发电机，还包括封闭所述气缸的发电机壳体，其中，所述启动模块附接到所述发电机壳体。
19.根据前述权利要求中任一项所述的灵活燃料发电机，还包括流体地连接到所述启动燃料管线的启动燃料箱。
20.根据前述权利要求中任一项所述的灵活燃料发电机，还包括将所述启动燃料箱流体地连接到所述启动燃料管线的启动燃料分配器。
21.根据前述权利要求中任一项所述的灵活燃料发电机，其中，所述启动模块还包括启动燃料外壳。
22.根据前述权利要求中任一项所述的灵活燃料发电机，其中，所述启动燃料外壳包括启动燃料按钮通道和启动燃料按钮盖。
23.根据前述权利要求中任一项所述的灵活燃料发电机，其中，所述启动燃料箱包含低沸点低闪点燃料。
24.根据前述权利要求中任一项所述的灵活燃料发电机，其中，所述低沸点低闪点燃料是乙醚。
25.根据前述权利要求中任一项所述的灵活燃料发电机，其中，所述启动燃料箱中的所述低沸点低闪点燃料被加压。
26.根据前述权利要求中任一项所述的灵活燃料发电机，其中：
所述冷却剂路径具有用于空气进入所述发电机的入口和用于空气离开所述发电机的出口，
所述热控制器是热门，并且
所述热门在所述冷却剂路径的出口处。
27.根据前述权利要求中任一项所述的灵活燃料发电机，其中，所述主燃料箱包含燃料，并且所述燃料包括重质燃料。
28.根据前述权利要求中任一项所述的灵活燃料发电机，其中，所述主燃料箱包含燃料，并且所述燃料包括柴油燃料。
29.根据前述权利要求中任一项所述的灵活燃料发电机，还包括封闭所述气缸的发电机壳体，其中，所述启动模块附接到所述发电机壳体，并且
其中，所述发电机是空气冷却的，
所述气缸包括铝，
所述发电机不包括电池，
所述启动模块还包括启动燃料外壳，
所述启动燃料管线连接到所述空气过滤器和所述气缸之间的进气路径，
所述冷却剂路径具有用于空气进入所述发电机的入口和用于空气离开所述发电机的出口，
所述热控制器是热门，并且
所述热门在所述冷却剂路径的出口处。
30.一种运行简单的发动机的方法，包括：
向化油器供应空气和燃料，以产生空气燃料混合物，
将空气-燃料混合物供应到气缸，
向所述气缸供应额外的空气，其中，所述额外的空气不穿过所述化油器，以及
点燃所述气缸中的燃料以驱动所述发动机。
31.一种发电的方法，包括：
通过前述权利要求中任一项所述的方法运行简单的发动机，其中，所述简单的发动机是发电机的一部分。
32.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述发电机是灵活燃料发电机。
33.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述灵活燃料发电机包括化油器旁路。
34.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述燃料是重质燃料。
35.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述重质燃料是柴油燃料。
36.一种从简单的发动机制造修改的发动机的方法，所述简单的发动机具有气缸、所述气缸中的火花塞、流体地连接到所述气缸的化油器以及将空气流体地连接到所述化油器的主进气路径，所述方法包括：
添加化油器旁路到所述简单的发动机，
其中，所述化油器旁路包括：
(a)流体地连接到空气的入口管，
(b)流体地连接到所述入口管的阀，以及
(c)流体地连接到所述气缸的出口管，并且
所述化油器旁路绕过所述化油器提供空气到所述气缸。
37.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述简单的发动机还包括空气过滤器，并且
所述化油器旁路通过所述空气过滤器吸入空气。
38.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述简单的发动机还包括空气过滤器，并且
所述主进气路径和所述化油器旁路二者通过所述空气过滤器吸入空气。
39.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述化油器旁路还包括附接到所述出口管的衬垫间隔件，并且
其中，所述衬垫间隔件在所述化油器和所述气缸之间。
40.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述衬垫间隔件包括金属。
41.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述衬垫间隔件包括黄铜。
42.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述简单的发动机是发电机的一部分。
43.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述简单的发动机是灵活燃料发电机的一部分。
44.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述发电机是1kW，2kW或5kW的发电机。
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