CN108071530B

CN108071530B - 双循环发动机

Info

Publication number: CN108071530B
Application number: CN201710498051.5A
Authority: CN
Inventors: 汤浅常由
Original assignee: Kawasaki Jukogyo KK
Current assignee: Kawasaki Motors Ltd
Priority date: 2016-11-15
Filing date: 2017-06-27
Publication date: 2020-06-19
Anticipated expiration: 2037-06-27
Also published as: JP2018080613A; CN108071530A

Abstract

本发明提供一种双循环发动机，在双循环发动机的气缸(1)的左右的一侧设有具有空气通路(21)与混合气通路(22)的吸气通路(44)。在气化器(3)的上方形成有混合气通路(22)，在下方形成有空气通路(21)。在混合气通路(22)的上部配置有向混合气通路(22)供给燃料的主喷嘴(50)。在气化器(3)与气缸腔(1c)之间的中间部处的空气通路(21)配置有对空气的逆流进行阻止的簧片阀(36)。在比收容簧片阀(36)的阀室(35)靠近气缸腔(1c)的区域形成有使空气通路(21)连通于前后一对的换气通路(25)的空气分支通路(30)。

Description

双循环发动机

技术领域

本发明涉及链锯或收割机那种便携式的作业机械所使用的小型的双循环发动机。

背景技术

一般来说，层状换气式双循环发动机在与旋转轴心正交的左右方向的一侧具备有着混合气通路与空气通路的吸气通路。连通于空气通路的换气口形成于比连通于混合气通路的吸气口更靠上侧。因此，在气化器中，大多是在上方形成空气通路，在下方形成混合气通路。在混合气通路设有喷射燃料的主喷嘴。若发动机起动，则吸气通路成为负压，气化器的下部的配量室(metering chamber)内的燃料被从主喷嘴向混合气通路供给。另一方面，若配量室内的燃料被消耗，则被大气压按压的隔膜按压控制杆。由此，进油针(inletneedle)打开，向配量室内补充燃料。

例如，在利用扼流部件(choke)等使发动机从冷机状态起动之后，若立即将节流阀全开而急剧加速，则由于先导空气换气而使燃料跟不上，有时会引发加速不良情况。另外，在利用收割机收割草木那样的稳定状态下，由于施加了负荷，因此发动机的转速降低，所以吸入负压变小。因此，从气化器的主喷嘴供给燃料的供给量被抑制。若从这样的稳定状态移至不再施加负荷的状态，则发动机急剧加速，因此燃料的补充跟不上，有时会引发加速不良情况。在日本专利第5111001号公报的发动机中，将配量室配置于吸气通路的上方，基于重力的燃料头悬于主喷嘴。由此，促进了燃料的供给，实现了急剧加速性的提高。

然而，在专利第5111001号公报中，在气缸中，空气通路与混合气通路上下相互交叉。在这样的通路的构造中，气缸构造变得复杂，而且若不使用模芯，就不能形成通路。因此，制造工时以及制造成本增大。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种能够以简单的构造使加速性提高的双循环发动机。

为了实现上述目的，本发明的双循环发动机具备吸气通路，该吸气通路在左右的一侧具有混合气通路与空气通路。在气化器中的沿着气缸腔的轴心方向的上方形成有上述混合气通路，在下方形成有上述空气通路。在上述混合气通路的上部配置有向上述混合气通路供给燃料的主喷嘴。在上述气化器与上述气缸腔之间的中间部处的上述空气通路配置有对空气的逆流进行阻止的簧片阀。在比收容上述簧片阀的阀室更靠近上述气缸腔的区域，形成有使上述空气通路连通于前后一对的换气通路的空气分支通路。

根据该结构，由于主喷嘴配置于混合气通路的上部，因此燃料头作用于主喷嘴，促进了燃料的供给。另外，隔膜因自重下降，易于按压控制杆。由此，连接于控制杆的进油针迅速打开，因此促进了燃料的供给。其结果，发动机的加速性提高。另外，由于空气通路与换气通路经由阀室以及空气分支通路而连通，因此空气通路的构造简洁。并且，由于阀室以及空气分支通路例如能够通过滑动模具形成，因此制造也容易。

在本发明中，优选的是，，上述空气分支通路将上述阀室的上部与上述换气通路的上端部连接。根据该结构，由于能够将空气分支通路形成为直线状，因此吸气阻力减少。

在本发明中，优选的是，在靠近上述气缸腔的区域，形成有使上述混合气通路经过上述空气分支通路之间向斜下方呈直线状延伸并连通于上述气缸腔的吸气口的倾斜通路部。根据该结构，由于混合气通过下冲气流式(down draft)构造迅速地供给到气缸腔，因此发动机的性能提高。

在形成有上述倾斜通路部的情况下，优选的是，上述簧片阀的至少大部分位于比上述吸气口更靠下方的位置。根据该结构，由于阀室不会压迫气缸的冷却片的形成区域，因此易于确保冷却片。因此，气缸的冷却性提高。

在形成有上述倾斜通路部的情况下，优选的是，上述吸气通路中的从上述簧片阀至靠近上述气缸腔的区域一体地形成于形成上述气缸腔的气缸。根据该结构，能够无模芯地将倾斜通路部一体地形成于气缸，因此能够减少制造工时以及制造成本。

在本发明中，优选的是，上述气化器具有沿径向贯通上述混合气通路与上述空气通路的圆柱状的活塞阀。根据该结构，与蝶形阀相比，能够通过混合气的泄漏较少的单一的活塞阀的转动，容易地控制混合气与空气这两方。

在权利要求书及/或说明书及/或附图中公开的至少两个结构的任一组合都包含在本发明中。特别是，权利要求书的各权利要求的两个以上的任一组合都包含在本发明中。

本发明根据参考附图的以下的优选的实施方式的说明应能清楚地理解。但是，实施方式及附图仅用于图示及说明，不应被用于决定本发明的范围。本发明的范围由权利要求(权利要求书)决定。在附图中，多个图中的相同的部件编号表示相同部分。

附图说明

图1是表示本发明的第1实施方式的双循环发动机的正面剖视图。

图2是表示该发动机的气缸与气化器的正面剖视图。

图3是表示该发动机的气缸与气化器的水平剖视图。

图4是沿着图2的IV－IV线的纵剖视图。

图5是表示该气缸的立体图。

图6是沿着图5的VI－VI线的水平剖视图。

图7是表示该气化器的纵剖视图。

附图标记说明

1气缸；1c气缸腔；3气化器；21空气通路；22混合气通路；22a吸气口；26第1换气通路部分(换气通路)；27第2换气通路部分(换气通路)；30空气分支通路；35阀室；36簧片阀；40倾斜通路部；44吸气通路；50主喷嘴；54活塞阀

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的优选的实施方式进行说明。在本说明书，“前后方向”指的是发动机的曲柄轴的轴心方向。另外，“上下方向”指的是气缸腔的轴心方向。并且，“左右方向”指的是和前后方向与上下方向这两方正交的方向。在以下的实施方式中，例示了在收割机中使用的小型的双循环发动机。

在图1，该双循环发动机在形成曲柄室2a的曲柄箱2的上部连结着在内部形成有燃烧室1a的气缸1。该气缸1一体形成有形成气缸腔1c的外周的气缸部分和其上方的气缸头部分。气缸1以及曲柄箱2分别是铝合金那样的金属制，通过成形模具(铸模)成形。在气缸1的外周形成有冷却片1b。在气缸1的左右的一侧部(图1的左侧)连接着构成吸气系统的气化器3与空气滤清器4。另一方面，在气缸1的左右的另一侧部(图1的右侧)连接着构成排气系统的消音器7。气缸1的前方(图1的跟前)与消音器7的除气缸1侧的外周围被护罩5覆盖。在曲柄箱2的下部安装有燃料箱8。

在气缸1的内侧形成有上述气缸腔1c。在该气缸腔1c内插入着在轴心方向C1(上下方向)上往复运动的活塞9。经由前后一对的曲柄轴承10、10，将曲柄轴11以旋转自如的方式支承于曲柄箱2。在从该曲柄轴11的轴心偏移的位置，设有中空状的曲柄销12。该曲柄销12与设于活塞9的中空状的活塞销13之间经由大端部轴承14以及小端部轴承17用连杆18连结。在曲柄轴11设有曲柄臂19。在气缸1的上部设有火花塞P。在气缸1与气化器3之间设有隔热体20。隔热体20由树脂那种隔热材料构成，以相对于高温的气缸1隔热为目的而设置。

如图2所示，在隔热体20内，在下部侧形成有连通到气缸1的空气通路21的一部分，在上部侧形成有连通到气缸1的混合气通路22的一部分。在隔热体20内，空气通路21与混合气通路22平行地配设。空气通路21与混合气通路22形成吸气通路44。在气缸1的周壁形成有将来自混合气通路22的混合气M向气缸腔1c导入的吸气口22a。在气缸1的周壁还形成有具有在气缸1的内周面开口的排气口23a的排气通路23。来自该排气通路23的废气经由图1所示的消音器7被向外部排出。

如图1所示，在气缸1与曲柄箱2的内部设有使燃烧室1a与曲柄室2a连通的换气通路25。换气通路25包括被导入混合气与空气这两方的第1换气通路部分26以及第2换气通路部分27。

第1以及第2换气通路部分26、27的上端的第1以及第2换气口26a、27a设定在比排气口23a的上端低一些的位置。另外，第2换气口27a的上缘设定在比第1换气口26a的上缘高的位置。由此，在活塞9下降的换气冲程中，相比于混合气M，基于空气A的换气更加优先。如图1所示，第1以及第2换气通路部分26、27的两个下端在轴承10的附近向气缸内周面开口。第1以及第2换气通路部分26、27的第1以及第2换气口26a、27a在气缸1的内表面开口。

如图3所示，吸气通路44的轴心C2以及排气通路23的轴心C3在从气缸轴心C1方向观察时位于大致同一线上。第1以及第2换气通路部分26、27以吸气通路44的轴心C2或者排气通路23的轴心C3为中心，对称地在前后各设有一对。第2换气通路部分27形成于比第1换气通路部分26更靠排气口23a的位置。

在气缸1的内部形成有空气分支通路30。空气分支通路30使来自隔热体20的空气通路21的空气A经由气缸1内的单一的阀室35之后连通于第1以及第2换气通路部分26、27。详细地说，包含第1以及第2换气口26a、27a的换气通路上部26b、27b与空气通路21(图2)经由空气分支通路30而连通。

在隔热体20一体形成有进入气缸1内的突起32。突起32形成空气分支通路30的壁面的一部分。在气缸1形成有用于形成空气分支通路30的空洞34。该空洞34通过在与吸气通路44大致平行的方向、换句话说是与气缸轴心C1正交的方向穿孔，从而在气缸1的模具成形时利用滑动模具形成。在该空洞34内，突起32进入而形成有空气分支通路30的第1侧壁33。这样，如图4所示，在混合气通路22的两侧配置有两个空气分支通路30。

在图2所示的隔热体20中的空气通路21的下游侧出口，形成有上述阀室35。在该阀室35收纳有单一的簧片阀(reed valve)36。簧片阀36的基端部利用螺纹体37安装于隔热体20。簧片阀36在与空气通路21相连的空气分支通路30的压力上升到规定值以上时，关闭空气通路21。换言之，簧片阀36配置于气化器3与气缸腔1c之间的中间部的空气通路21，阻止空气的逆流。来自空气通路21的空气A通过簧片阀36的开放，经由图3的空气分支通路30，导入第1以及第2换气通路部分26、27的换气通路上部26b、27b。

如图2所示，簧片阀36的除了其前端部的大部分(例如70％以上，在本实施方式中是85％)配置于比吸气口22a更靠下方。在气缸1中的比阀室35更靠气缸腔1c的区域，形成有空气分支通路30。如图5所示，阀室35利用从空洞34向下方延伸的空间形成。换句话说，空气分支通路30将阀室35的上部与换气通路26、27的上端部26b、27b连接。吸气通路44中的从簧片阀36(图2)至靠近气缸腔1c的区域通过上述的模具成形一体形成于气缸1。

混合气通路22具有从图2所示的隔热体20的混合气通路22的出口向斜下方呈直线状延伸的倾斜通路部40。倾斜通路部40从隔热体20朝向气缸腔1c向下方倾斜地延伸，并连通于吸气口22a。如图6所示，倾斜通路部40通过空气分支通路30、30之间而向气缸腔1c延伸。该倾斜通路部40利用安装于气缸1的滑动模具成形。

如图2所示，在气化器3中的上方形成有混合气通路22的一部分，在下方形成有空气通路21的一部分。在气化器3内的混合气通路22的上部配置有主喷嘴50以及配量室52。主喷嘴50将燃料向混合气通路22供给。配量室52向主喷嘴50供给燃料。气化器3具有圆柱状的单一的活塞阀54。活塞阀54将混合气通路22与空气通路21沿径向(上下方向)贯通。在活塞阀54设有形成空气通路21以及混合气通路22的一部分的贯通孔55(图7)。

在气化器3的下端设有利用线(未图示)连接于节流阀杆(未图示)的阀驱动机构56。利用该阀驱动机构56使活塞阀54转动。通过该活塞阀54的转动，可控制混合气与空气这两方。

另一方面，如图7所示，在气化器3的上端部设有隔膜58和与控制杆59连动地动作的进油针60。隔膜58作为配量室52的隔膜而设置。隔膜58的一侧的定压室69被保持为大气压。进油针60将燃料向配量室52的流入路径开闭。若发动机起动，则吸气通路44成为负压，因此配量室52内的燃料从主喷嘴50被向混合气通路22吸出。

若配量室52内的燃料被消耗，则利用被大气压按压的隔膜58并经由控制杆59打开进油针60。由此，向配量室52内补充燃料。这样，配量室52内的燃料以及压力被保持为一定量。

接着，对发动机的动作进行说明。在吸气冲程中，若图1的活塞9上升，则气缸1、曲柄室2a的内部成为负压状态。此时，混合气M从混合气通路22经过向气缸1的内周面开口的吸气口22a而直接导入曲柄室2a内。利用该导入的混合气M将大端部轴承14、小端部轴承17润滑。

此时，连通于曲柄室2a的第1换气通路部分26以及第2换气通路部分27也成为负压。因此，与第1以及第2换气通路部分26、27相连的空气分支通路30(图3)也成为负压。由此，安装在图2的隔热体20的空气通路21的出口处的簧片阀36被开放。其结果，来自空气通路21的空气A通过空气分支通路30，暂时被导入第1以及第2换气通路部分26、27的上端部26b、27b内。

这样，在活塞9上升的吸气冲程中，簧片阀36受到曲柄室2a的负压而开放时，第1以及第2换气通路部分26、27的上端部26b、27b内始终被导入空气A。因此，可在两换气通路部分26、27内确保先导空气换气用的足够的空气量。

接着，经过爆发冲程，在图1的活塞9下降的换气冲程中，空气A与混合气M从第1换气通路部分26的第1换气口26a以及第2换气通路部分27的第2换气口27a朝向燃烧室1a内向斜上方喷出。此时，首先，从位于较高的位置的第2换气口27a导入空气A，稍微延迟后从第1换气口26a导入空气A。接着，从两换气口26a、27a导入混合气M。来自第2换气口27a的空气由于靠近排气口23a而被导入燃烧室1a，因此通过先导入的来自第2换气口27a的空气A，将燃烧气体顺利地从排气口23a排出。因此，能够防止来自排气口23a的混合气M的漏气。

根据上述结构，由于图7所示的主喷嘴50以及配量室52配置于混合气通路22的上部，因此燃料头被悬于主喷嘴50，促进了燃料的供给。另外，隔膜58因自重而下降，易于按压控制杆59。由此，连接于控制杆59的进油针60迅速打开，因此促进了燃料的供给。其结果，即使在急剧加速时，也不会出现燃料不足的情况，发动机的加速性提高。空气通路21(图2)与图6所示的第1以及第2换气通路26、27经由阀室35以及空气分支通路30而连通。由于该阀室35以及空气分支通路30能够通过向左右方向打开的气缸1的成型模具形成，因此制造容易，吸气通路44的构造也变得简单。

另外，空气分支通路30将阀室35的上部与第1以及第2换气通路26、27的上端部连接。由此，能够将空气分支通路30形成为直线状，因此吸气阻力减少。

如图2所示，在混合气通路22中的比隔热体20更靠近气缸腔1c的区域，形成有朝向吸气口22a向斜下方倾斜而延伸的倾斜通路部40。由此，混合气M通过下冲气流式构造迅速地向气缸腔1c供给，因此发动机的性能提高。

由于簧片阀36的大部分配置于比吸气口22a更靠下方的位置，因此阀室35不会压迫气缸1的冷却片1b的形成区域。因此，易于确保冷却片1b。因此，气缸1的冷却性提高。

如图5所示，吸气通路44中的从簧片阀36(图2)至靠近气缸腔1c的区域，通过模具成形一体地形成于气缸1。由此，能够无模芯地将倾斜通路部40一体地形成于气缸1。因此，能够减少制造工时以及制造成本。

图7所示的气化器3具有沿径向贯通混合气通路22与空气通路21的单一的圆柱状的活塞阀54。若使用蝶形阀作为节流阀，则担心混合气M向空气通路21泄漏。然而，如本实施方式那样，通过使用单一的活塞阀54，能够抑制混合气泄漏，并且能够容易地控制混合气与空气这两方。

本发明并不限定于以上的实施方式，在不脱离本发明的主旨的范围内能够进行各种各样的追加、变更或删除。因此，这样的形态也包含在本发明的范围内。

Claims

1.一种双循环发动机，具备吸气通路，该吸气通路在左右的一侧具有混合气通路与空气通路，

在气化器中的沿着气缸腔的轴心方向的上方形成有所述混合气通路，在下方形成有所述空气通路，

在所述混合气通路的上部配置有向所述混合气通路供给燃料的主喷嘴，

在所述气化器与所述气缸腔之间的中间部处的所述空气通路，配置有阻止空气的逆流的簧片阀，

在比收容所述簧片阀的阀室更靠近所述气缸腔的区域，形成有使所述空气通路连通于前后一对的换气通路的空气分支通路，

在靠近所述气缸腔的区域形成有倾斜通路部，所述倾斜通路部通过使所述混合气通路经过所述空气分支通路之间向斜下方呈直线状延伸并连通于所述气缸腔的吸气口而形成。

2.如权利要求1所述的双循环发动机，其中，

所述空气分支通路将所述阀室的上部与所述换气通路的上端部连接。

3.如权利要求1所述的双循环发动机，其中，

所述簧片阀的至少大部分位于比所述吸气口更靠下方的位置。

4.如权利要求1所述的双循环发动机，其中，

所述吸气通路中的从所述簧片阀至靠近所述气缸腔的区域一体地形成于形成所述气缸腔的气缸。

5.如权利要求1～4中任一项所述的双循环发动机，其中，

所述气化器具有沿径向贯通所述混合气通路与所述空气通路的圆柱状的活塞阀。