CN1070983A - 二冲程内燃机机油计量方法和装置 - Google Patents

Abstract

控制发动机燃油喷射装置每个喷射循环供给发 动机之燃油量的装置，该燃油喷射装置具有一带一个 可选择地开启的喷嘴的燃油腔室，并与压力气体源连 续连通，一可周期性控制的泵通过一管路与所述燃油 腔连通，在所述燃油喷射装置的每一循环将计量过的 燃油供至所述腔室；所述方法包括：在每个喷射循环 由所述泵将计量过的燃油供入所述管路，因此燃油被 供入所述燃油腔室并且管路中充注燃油，至少可在发 动机低负荷时从充注燃油之所述管路中回流出一部 分燃油，以调节下一喷射循环中供入燃油腔室的燃油 量。

Description

本发明涉及供给二冲程发动机的机油的控制，其中该机油是与燃油分别供给发动机的。

随着减少内燃机排放污染的要求不断提高，人们认识到，不仅汽车发动机，所有发动机的废气排放都应进行控制。尤其是娱乐用的船用发动机和机械脚踏车及汽艇用的发动机。对各种形式的固定内燃机及采用相对较小功率之内燃机的设备（如剪草机和灌木剪割机）排放的限制也正在考虑之中。

大量的这类小型发动机是按二冲程原理工作的，这主要是因为二冲程机的制造成本低、重量轻。然而，现在绝大部分二冲程发动机实现润滑的方法是将润滑油加入到燃油中，在该燃油进入气缸点火燃烧之前，通过气缸对应的曲轴箱。尽管机油与燃油的混合是极为方便的，并且将润滑油输送到发动机不同地方的装置很便宜，但这种混合确实产生废气排放恶化问题。

在二冲程发动机中也使用机械式机油计量装置，该装置通常由油门操纵杆控制，以根据发动机负荷调整机油供入量。机油可掺入燃油中，或直接供入发动机中，或在二冲程发动机的压缩过程中，供入到曲轴箱里的空气中。

已经得出，尤其是对二冲程发动机来说，直接将燃油喷入燃烧室中，能够最有效的控制废气的排放，然而，使用这种直喷系统，燃油就不能作为润滑油之载体。因为这时燃油不进入发动机的曲轴箱，而需有效润滑之主要部件却装于曲轴箱中。

在采用相对较大功率发动机的汽车中，采用一套发动机控制系统与对发动机润滑系统进行程控之电控单元相结合在经济上讲还是可接受的，该控制系统另外还控制燃油喷射系统。但这种发动机控制系统的成本太高，从而不可能用其来控制低成本的小功率发动机，例如小的船用发动机，机械脚踏车和汽艇用发动机及剪草机用发动机。

因此本发明之目的是提供一种向二冲程内燃机供给燃油和润滑液的方法及装置，它可有效地、可靠地控制供入发动机的润滑液的供给速率，并且可在相对低的成本下制造出大功率的发动机。

考虑到这一目的，本发明提供了一种控制供给二冲程内燃机润滑油之方法，其包括：将燃油从燃油贮存器中供入发动机中，用至少等于在最大燃油消耗率时，工作若干循环的发动机所耗燃油量的燃油量周期地注入燃油贮存器：利用容积式泵装置将机油供入发动机，该泵装置每循环供入之机油量大于每个发动机循环所要求的最大机油量，根据从所述燃油贮存器中消耗的燃油量启动机油泵并使两者同步;控制每个泵循环供入之机油，使每个发动机循环供入发动机的燃油量和机油量之比保持在基本均匀的预定值上。

作为本发明另一方面之内容，本发明还提供了一种控制供给二冲程内燃机润滑油的润滑油计量装置，它包括给发动机供润滑油的容积式泵装置，并且该泵装置每个泵循环之容量比发动机每循环所需之最大机油量大;一燃油供给贮存器，其具有的燃油容量至少等于在发动机最大耗油率时若干循环所需之燃油量;使贮存器中所述燃油在基本上稳定之压力下供给燃油计量装置的装置;响应于从所述燃油贮存器中消耗的燃油量而启动所述泵装置并使两者同步工作的装置;及控制在每个泵装置期间供给的机油量，以保持供给发动机每个循环的燃油量和机油量之比为基本稳定的预定值。

燃油供给贮存器最好具有一随贮存器中燃油的消耗而运动的壁部;该壁部与机油泵可操作地连接，因此机油泵供给机油之速率是与该燃油供给贮存器所述壁部的运动成比例的，该油泵装置最好是活塞泵，燃油供给贮存器的壁部直接连接到油泵的活塞或气缸上，因此，影响活塞与气缸间的与燃油贮存器之壁部的运动成比例的相对运动，从而影响机油之供给。

根据本发明另一方面的内容，其提供了一燃油计量装置，它包括：一燃油贮存器，一计量腔，一个计量元件，该元件的一端伸入所述的计量腔中，其中部在燃油贮存器中，形成一个连通所述燃油贮存器和所述计量腔的通道，只允许燃油从贮存器流过该通道到所述计量腔的阀装置，因此，在计量元件向一个方向运动时，燃油从所述计量腔排出，计量元件向另一方向运动时，燃油则从贮存器流到计量腔以注满计量腔;影响计量腔中计量元件往复运动的装置，它影响从计量腔中的燃油供给，及控制往复运动的范围的装置，以改变供给的燃油量，从而计量发动机的燃油。

计量元件最好是延展通过燃油贮存器，且其壁上有一孔，以最好是连续地连通贮存器及计量元件中的通道。该计量元件可操纵地连接到驱动装置上，其连接方式可如在汽缸中运动之活塞，从而影响所述之往复运动，该驱动装置或活塞的冲程是根据燃油需求变化的，以控制计量之燃油供给量。

上述之燃油计量装置可与前述的机油计量装置联合使用或各自独立使用。

本发明的另一方面涉及给发动机供入计量过的燃油的方法，其中燃油按上述方法或其它合适的方法计量，最好是用容积式装置将燃油供给喷油器装置的方法。

一内燃机具有包括喷油器腔及一有选择性地控制的喷嘴的燃油喷射装置，当喷嘴开启时，使所述喷油器腔与发动机的一燃烧室连通，一种向这种内燃机中供入计量过的燃油的方便方法包括：在发动机循环之压缩部分期间开启喷嘴，以便燃油通过喷嘴供至燃烧室，当燃油供至燃烧室之后，最好是在燃油在燃烧室内点火之前，通过所述喷嘴将气体从燃烧室供至喷油器腔中，供入计量过之燃油至喷油器腔中的气体中，最好是当喷嘴关闭之后供入，以便为了在发动机的下一循环之压缩部分期间由喷油器腔中之气体供入至燃烧室。

尽管当燃油点火后从燃烧室供入之气体可连续地进行，但最好是在火焰前烽到达喷嘴之前完成气体的供入，在某些情况下，有些燃烧产物可能会通过喷嘴进入喷射腔。

本发明的一种实际结构将参照附图说明如下，其中分别示明了机油的燃油计量装置的一种实际结构。

图1是燃油供给和机油计量单元之横剖面图;

图2是燃油计量单元之横剖面图;

图3是图2所示之燃油计量单元的计量杆部分和计量腔的横剖面放大图;

图4是喷油器单元之截面图;

现参照附图1，其中示出了包括机油计量装置的燃油和机油泵单元的横剖面图。

机油进入接头15连接到机油贮存器（未示出）上，通过单向阀17将机油供给通道16。该单向阀17由弹簧17A压至关闭位置。在由弹簧19A压至关闭位置的单向阀19的控制下，机油从通道16经管接头18供入。机油计量杆20在机油泵腔21中是紧滑动配合的，以形成部分机油通道16。

如图1所示计量杆20向上运动将通过阀17将机油从机油供给贮存器吸入通道16中。计量杆20的向下运动将使机油从通道16通过管接头18经阀19排出。该管接头18与有一定压力的一根或多根导管相连，从而将机油供至发动机之适当位置。

在多缸发动机中，通道16和计量杆20可做成适当之尺寸形状，所以一个机油计量单元能供给多缸发动机6所有部件润滑所需之机油。此外，也可用相同结构之各单个计量单元，将润滑剂供给每个气缸及相关的轴承。

该机油计量杆20伸入燃油供给腔25并与膜片26对中连接，该膜片形成了燃油腔25的一个壁。燃油腔25经各自的单向阀29和30与燃油供入管27和燃油排出管28连通，因此如图1所示，膜片26向上运动，将燃油吸入腔25中，而向下运动则将燃油从腔25中排出至一燃油计量单元（以后进一步描述）。应注意到，如图1所示，此时膜片26处于伸展位置，因此，燃油腔25中注满了最大容量之燃油，并且燃油计量杆20处于其最上端位置，机油通道16中也充注有机油。

随着燃油由燃油喷射单元所消耗，膜片26将向下运动，并随即引起机油计量杆20也向下运动。由于计量杆20与膜片26之中心部分26A是固定连接的，因此它们每个都协调一致地向下运动，从而以直接与燃油腔25中的燃油消耗率成比例的速率从通道16中将机油排出。可以看出：上述机构为以直接与燃油消耗速率相关的速率计量供入发动机机油提供了一种极为简单、可靠并有效的装置。

为了产生使燃油和机油排出之必要的力，膜片36之底侧直接受腔35中稳定的气体压力的控制，该压力对应于在每个循环期间二冲程发动机曲轴箱中所取得的约为峰值的压力。一常规止回阀型（未示出）的压力阀可用来使腔35和曲轴箱有选择地连通，从而在腔35中达到所述的压力条件。杠杆39支承在枢轴40上，从而将膜片36产生之力传递至膜片26，因此由于两膜片26和36的面积之差，从而在燃油腔25中获得的压力成倍于腔35中的压力，并且杠杆39可由弹簧23和通道16中的机油压力之作用来调节。

随着燃油从燃油腔25中的消耗，膜片36将如图1所示向上运动，直至可调节的止动器42与位于由膜片36支承的座37中球38接触。因此腔35与大气连通，并且球38将又回靠在固定突出体43上，膜片36向下运动直至球38再一次进入座37中。在此同时，弹簧23将膜片26推向上运动，因此燃油通过阀27吸入腔25中，而机油通过阀17吸入通道16中，然后重复所述循环。

从上述燃油和机油结合供给的系统之结构和工作过程中应注意到：由于膜片26和计量杆20由膜片36和杠杆39驱动协调运动，因此供入发动机的燃油供给率与机油供给率之间基本上保持固定的关系。

现在参照图2和3，如前述图1所述，燃油输送通道28将燃油供入燃油储备腔45，该腔45带有一压力调节挡板46，以使腔45中的燃油压力保持基本稳定。调节挡板46包括一装弹簧的膜片44。一空心燃油计量杆47延伸穿过燃油腔45，该计量杆47的壁上设有一孔48，从使燃油储备腔45和燃油计量杆47的内腔49连续连通。燃油计量杆47的上端由与之固定连接的活塞51封住。

计量杆47的下端装于计量腔53（图3）中，并且可在其中轴向运动，以改变计量腔之燃油容量。计量杆下端的单向阀组件52控制计量杆47的内腔49和燃油计量腔53之间的连通。计量腔53另一端的单向阀54控制燃油从控制腔53流入管55，并将燃油输送至发动机的供油处。

刚性地连接到计量杆47的活塞51在气缸58中相应于气缸58中的流体压力而运动。所用之流体压力将使活塞51的燃油计量杆47如图2所示向右移动，结果使单向阀52关闭，单向阀54打开，因此在燃油腔53中的燃油通过排出管55排出。由此可以看出：改变活塞51也即计量杆47之冲程，在计量杆47的每一行程期间排出的燃油量可变化以满足发动机对燃油的需求。

阀52和54是常规结构的，每个都由弹簧压至关闭位置。当内腔49中的压力高于计量腔53中的压力一预定值时，计量杆49中的阀52开启，同样，当计量腔中的压力高于排出管55中的压力时，阀54开启。阀52的开启压力比阀54的开启压力低。

为了能向发动机中供入不同量的燃油，凸轮59可旋转地装在轴60上，并与可调节之活塞止动件61配合作用，该止动件61控制活塞51在气缸58中的回复位置。活塞向图2中之右边移动之范围是由环形肩件52固定的。因此，当活塞止动件61向肩形件62运动时，即向图2中之右边运动。燃油计量杆47的冲程减少，并且在每个活塞冲程，从燃油计量腔53排出之燃油量减少，反之亦然。

这样，借助于凸轮59之工作而控制活塞51之冲程，就可改变发动机的燃油供油率。凸轮61的工作直接是由驱动器控制，或者也通过一适当的ECU控制，因此供给发动机之燃油量对发动机之负荷和速度来说是合适的。

供给腔58以驱动活塞51的流体采用空气比较方便，该空气是从二冲程发动机曲轴箱中的泵气行程经适当的压力控制装置而得。空气压力能从前述对附图1所述的驱动膜片36所用的同一压力源而获得。空气压力作用于活塞之正时按公知之方式在发动机循环的要求点上输送燃油。燃油经管55可被直接地输送至一喷油嘴，该燃油之压力足以将其喷入发动机空气进气系统中或燃烧室中，或将燃油经管55直接输送至适当形式的燃油喷油器。

可看出，如附图1所述的燃油及机油供给系统，可用来将燃油供给与图2和3所示之结构不同的燃油计量装置。同样，图2和3所述之燃油计量装置也可与图1所述之不同的燃油供给装一起使用。

现参照4，其中示出了直接装于内燃机气缸盖90上的燃油喷射装置。

计量之燃油量可从图2和3所述之燃油计量单元经管55输送至燃油腔132，根据发动机的需要，发动机每一循环输送一次。

喷油嘴142的阀143通过一穿过燃油腔132的阀杆144与置于喷油器体131中的电磁阀的衔铁141配合。阀143由盘形弹簧压至关闭位置，而由激励之电磁阀147开启。图4所示之阀143是处于开启位置。电磁阀147之激励是由与发动机循环存在正时关系之ECU（未示出）控制。从而影响燃油从燃油腔132至发动机气缸之输送。

燃油腔132从适当之压力源以基本上稳定之压力充进空气。借助于将电磁阀147激励，可使阀143向下移动，以开启喷嘴142，所以在燃油腔132中计量过的燃油量由高压空气进气携带出燃油腔132通过喷嘴142进入发动机气缸的燃烧室91。

燃油输送至发动机燃烧室之正时是由ECU按公知之方式控制的。在燃油腔中的高压空气可经空气进入口145，从一外部压力源供给。此外，进口145也可从喷油器单元上省去，而从发动机燃烧室获取高压气体。

这可由使喷嘴142在当燃油喷射完成之后燃烧室中之气压还在继续上升时开启一段时间而获得。用这种方法，高于喷油时燃烧室中气体压力的气体（大部分为空气）输送入燃油腔132中，并贮集于其中，以备下一发动机循环期间输送燃油用。在燃烧产物从发动机气缸进入燃油腔132之前，最好是在点火发生前，喷嘴最好关闭。从燃烧室进入贮集于燃油腔中的高压气体消除了为提供足以影响燃油喷射之压力气体所需的压缩机。

可以清楚地知道：这里所描述的对供入发动机的润滑油进行计量的方法和装置能用于用与这里所述之实际结构不同形式的燃油计量和输送装置的发动机中。特别是该方法与装置可与带燃油喷射系统的发动机一起用，其中燃油单独喷入，而不同于这里所述的将燃油喷入空气中的系统，燃油可直接喷入发动机燃烧室中或喷入发动机空气进气系统中。燃油也可用化油器系统供给。

Claims (18)

1、一种控制供入两冲程内燃机润滑油的方法，包括：将燃油从燃油贮存器供给发动机；用至少等于在最大燃油消耗率时工作若干循环的发动机所耗燃油量的燃油量周期地注入燃油贮存器，利用容积式泵装置将机油供入发动机，该泵装置每循环供入之机油量大于每个发动机循环所要求的最大机油量；响应于从所述燃油贮存器中消耗的燃油量启动机油泵并使两者同步；控制每个泵循环供入之机油，使每个发动机循环供入发动机的燃油量和机油量之间的比值为一基本均匀的预定值。

2、如权利要求1所述之方法，其特征在于还包括响应于从所述燃油贮存器中供给的燃油量而移动构成所述燃油贮存器的一个壁，根据该壁的移动，启动所述的泵。

3、如权利要求2所述之方法：其特征在于对所述壁部分作用一负荷，以保持贮存器中的燃油压力基本稳定。

4、如权利要求2或3所述的方法，其特征在于包括：根据当贮存器注满燃油时从所述壁部所处之位置运动的预定范围，以重新注油至所述燃油贮存器。

5、如权利要求3所述之方法，其特征在于包括：从流体压力源给所述壁部加负荷以对贮存器中之燃油加压，当壁部移动一预定范围之后，泄出该流体压力，使所述壁部回复至原始位置，重新充注贮存器和施加流体压力。

6、如权利要求5所述之方法，其特征在于，包括：按壁部之所述回复运动将燃油吸入贮存器。以重新充注贮存器。

7、如权利要求5或6所述之方法，其特征在于包括：由从燃烧室或发动机腔中吸入压缩气体以供给所述流体压力。

8、如前述任一权利要求所述之方法，其特征在于包括：根据贮存器的所述壁部之移动启动所述泵装置。

9、如权利要求8所述之方法，其特征在于所述泵装置包括一伸入固定容积腔中的元件，并且直接响应于燃油贮存器的所述壁的位移而增加所述元件的伸入程度，以影响所述燃油供给的控制，并向发动机供给机油。

10、如权利要求9所述方法，其特征在于当附属于权利要求8和5时，其中所述的元件与所述壁部相互协调运动，同时随着壁部回复至原始位置，减少所述元件伸入所述腔中的范围，从而将机油吸入所述腔，重新用机油充注腔中。

11、一种控制机油供入二冲程内燃机的机油计量装置，其包括：将机油输送至发动机的容积式泵装置，该泵装置每个泵行程的容量大于发动机每循环所需的最大机油量;一燃油容量至少等于在最大油耗率时若干循环内发动机所需燃油量的燃油贮存器;使所述燃油以基本上稳定的压力保存在贮存器中，以供给燃油计量装置的装置;响应于或同步于从所述贮存器中消耗之燃油而工作以启动所述泵装置的装置;为保持发动机每循环供给的燃油量和机油量之间的为基本稳定的预定值，在每个泵循环期间控制机油供给之装置。

12、如权利要求11所述之机油计量装置，其特征在于控制机油供给的装置适用于在贮存器中的燃油和由泵供给的机油之间保持基本上稳定之压力比。

13、如权利要求11和12所述之机油计量装置，其特征在于随着燃油从其中供出燃油贮存器之体积是可变化的，所以在工作时贮存器总是充满燃油的，周期性给所述贮存器供送燃油之装置将贮存器回复至最大体积;所述泵装置包括一体积随燃油贮存器体积变化而变并与之成正比关系的腔。

14、如权利要求11所述之机油计量装置，其特征在于，贮存器带有一可运动的以改变贮存器体积之壁部，并带设有给所述壁部施加一作用负荷，以使随贮存器容积之变化燃油压力保持基本稳定的装置。

15、如权利要求14所述之机油计量装置，其特征在于所述壁部与所述机油泵装置是工作性地配合的，所以由泵装置根据贮存器的体积变化供给的机油比率是按前预定比率进行的。

16、如权利要求14或15所述机油计量装置，其特征在于：给燃油贮存器的所述壁部施加一作用负荷的所述装置包括一带可运动的壁部的腔室，其可操作地连接到燃油贮存器的运动壁部分，有选择性地将所述腔室与压力元件源连通，并可保持所述腔室中的气体压力基本稳定的装置。

17、如权利要求16所述之机油计量装置，其特征在于设有杠杆装置，其将腔室中气体压力产生的力传递至燃油容器的可运动的壁部。

18、如权利要求16或17所述装置，其特征在于有选择地将压力气体源与所述腔室连通的所述装置，适应于连接两冲程发动机之曲轴箱。

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