CN114542271A - 一种使用曲轴箱进气的四冲程汽油机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种使用曲轴箱进气的四冲程汽油机，由汽缸体组合、曲轴箱、进气系统、点火系统等组成；其中曲轴箱下部设置有阀门控制系统一和阀门控制系统二，其控制可燃混合气沿单向流动路径流入燃烧室燃烧做功，同时对所经过的路径的运动部件进行润滑，汽油机使用由汽油和润滑油组成的混合油作为燃料，汽油机可以任意角度使用。

Description

一种使用曲轴箱进气的四冲程汽油机

技术领域

本发明涉及四冲程汽油机领域，尤其涉及应用于链锯、绿篱机、割灌机等手持便携式360°旋转的四冲程汽油机。

背景技术

四冲程汽油机没有二冲程汽油机的扫气损失，且四冲程汽油机设有独立机油室润滑运动部件，因此四冲程汽油机与二冲程汽油机相比具有排放低、寿命长的优点；然而传统四冲程汽油机都是缸体进气，分离润滑，需要有单独的润滑系统，才能保障机器的正常使用，而润滑系统原理基本采用飞溅或压力润滑，润滑机油无法满足手持式工具任意角度使用，使其应用领域受到极大限制，加上独立的机油室，四冲程汽油机较二冲程汽油机体积更大、重量更重、结构更复杂。减小四冲程汽油机的重量及体积，实现四冲程汽油机任意角度作业一直是工程技术人员的研究课题。

作为使四冲程汽油机满足任意角度使用的技术，公知的有，例如专利文献1与专利文献2中提到的两种四冲程汽油机。

专利文献1：US6766784B2美国公开专利；

专利文献2：CN201496171U实用新型专利。

然而，专利文献1所提到的四冲程汽油机，混合气由进气系统进入汽缸体，通过汽缸体进入到曲轴箱室，曲轴箱室内的混合气由凸轮齿轮室进入气门室，再进入燃烧室，进气路径长，影响混合气雾化质量，汽油机功率偏低，排放偏高。

专利文献2所提到的四冲程汽油机，气门室、凸轮齿轮室、曲轴箱室相互连通，间接增大了气门室空间，使得汽油机进气压力变小；同样，曲轴箱室内的混合气只能由凸轮齿轮室进入气门室，气门室充气效率低，影响润滑；汽油机的升功率低，排放高。

发明内容

为了解决上述背景技术中提出的问题，本发明提供了一种可以满足任意角度使用，体积小、重量轻、曲轴箱进气、气门室拥有多条单向充气通道，低排放小型混合油四冲程汽油机。

本发明公开的实施例是这样实现的：

本发明采取的技术方案是：

一种使用曲轴箱进气的四冲程汽油机，包括曲轴箱，一端连着进气系统，一端连着汽缸体组合，燃油、润滑油和空气的混合气通过曲轴箱进入汽缸体。其下部设置有阀门控制系统一和阀门控制系统二，其控制混合气沿单向流动路径流入曲轴箱室和燃烧室。

进气系统，用于为汽油机提供混合油和空气的可燃混合气。

汽缸体组合，其内部滑动的活塞，形成在汽缸体一端的燃烧室和另一端的曲轴箱室，活塞在汽缸体内部往复运动，在曲轴箱室内产生交替的吸力和压力；所述燃烧室连通有进气门室和排气门室，所述进气门室和排气门室与燃烧室连接处设有控制其进排气导通或截止的进气门和排气门；所属进气门室通过一个单向阀与曲轴箱室连接，所述曲轴箱室内有运动组件旋转对外输出扭矩。

点火系统,安装在汽缸体上，用于引燃混合气。

阀门控制系统一是一个由簧片一、簧片一限位板组成的单向阀门，在活塞上行的过程中，曲轴箱室内的负压产生的吸力使单向阀门打开，可燃混合气从化油器进入到曲轴箱室内，活塞下行的过程中，曲轴箱室内的正压使单向阀门关闭。

阀门控制系统二是一个由簧片二、簧片二限位板组成的单向阀门，在活塞上行的过程中，曲轴箱室内的负压产生的吸力使单向阀门关闭，活塞下行的过程中，曲轴箱室内的正压使单向阀门打开，曲轴箱室内的可燃混合气进入到凸轮齿轮室、气门室、燃烧室。

汽缸体内开设有连接曲轴箱室与气门室的通道，该通道通过一个单向阀与曲轴箱室连接，曲轴箱室内的混合气可通过此通道进入气门室，在活塞上行的过程中，曲轴箱室内的负压产生的吸力使单向阀关闭，活塞下行的过程中，曲轴箱室内的正压使单向阀打开，曲轴箱室内的可燃混合气直接进入到气门室燃烧室。

阀门控制系统一和阀门控制系统二之间相对于曲轴箱室中心呈60°到120°之间任一角度。

可燃混合气的流动路径为两条，其一为化油器、阀门控制系统一、曲轴箱室、阀门控制系统二、凸轮齿轮室、气门室、燃烧室；其二为化油器、曲轴箱室、单向阀、气门室、燃烧室。

所用的燃料为汽油和润滑油的混合油，汽油燃烧，润滑油润滑所经过路径的每一个零部件。

根据本发明，具有上述结构的四冲程汽油机工作过程如下：

在活塞的上行冲程中，曲轴箱室中的压力为负压，在负压的作用下，阀门控制系统一的簧片打开，阀门控制系统二的簧片关闭，单向阀关闭，混合气从化油器吸入到曲轴箱室并保留在其中；当活塞上方燃烧室中的混合气被点燃而燃烧时，在燃烧气体的推动下，活塞下行，曲轴箱室的混合气被压缩，曲轴箱室的压力为正压，此时阀门控制系统一的簧片关闭，此时混合气有两条通路，其一阀门控制系统二的簧片打开，混合气经过阀门控制系统二的簧片进入凸轮齿轮室、气门室、燃烧室；其二为单向阀打开，混合气经过通道、气门室、燃烧室，这样完成一个工作循环。

附图说明

图1是表示本发明一种实施方式的作业机械绿篱剪整体图；

图2是表示上述本实施方式的汽油机整体图；

图3是表示图2实施方式活塞在上止点的正面剖面图；

图4是表示图3实施方式活塞在下止点的Ⅰ-Ⅰ方向剖面图；

图5是表示图3实施方式重要部分Ⅱ的放大图。

附图中序号说明：

1.绿篱剪机具；2.汽油机；3.汽缸体组合；4.点火系统；4a.火花塞；4b.磁电机；5.起动装置；6.进气系统；6a.空滤器；6b.化油器；6c.燃油箱；7.阀门控制系统一；7a.簧片一；7b.簧片一限位板；8.排气消声器；9.运动组件；10.活塞；11.单向阀；12.曲轴箱室；13.曲轴箱；14.混合气；15.阀门控制系统二；15a.簧片二；15b.簧片二限位板；16.凸轮齿轮室；17.气门室；18.汽缸体；19.通道一；20.通道二；21.进气门；22.燃烧室；23.废气；24.排气门；25.排气口；

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

如图1所示，是作为本实施例作业机械的绿篱剪外观图，绿篱剪是利用四冲程汽油机驱动绿篱剪机具做往复运动来修剪绿篱等作物枝叶，美化城市园林及进行田园管理，由绿篱剪机具1及汽油机2组成。

如图2～图5所示，其中汽油机2具备：空滤器6a、化油器6b及燃油箱6c组成的进气系统6，气缸体组合3，火花塞4a及磁电机4b组成的点火系统4，排气消声器8及兼具汽油机外观壳体的汽油机起动装置5；作业时，操纵者牵拉汽油机起动装置5，带动汽油机汽缸体组合3内的运动组件9做往复运动，由此产生压力为进气系统6提供进气动力，汽油机汽缸体组合3内的运动组件9的往复运动，带动点火系统4产生电火花，点燃进气系统6提供的可燃混合气14，混合气14燃烧爆炸对外输出动力，由此带动图1中的绿篱剪机具1往复运动修剪枝叶。混合气燃烧后的废气23自汽油机汽缸体18进入排气消声器8，排出机外。

下面对本实施方式最具特征的汽油机混合气在机体内的流动进行详细说明。

牵拉起动装置5，汽油机汽缸体18内的活塞10向燃烧室22一侧移动，此时曲轴箱室12的容积空间相应增大，进而曲轴箱室12内产生负压，在负压作用下，阀门控制系统一7中的簧片一7a开启，开启的最大角度由簧片一限位板7b控制，雾化后的混合气14从进气系统6进入曲轴箱室12内，从而充满曲轴箱室12，而曲轴箱室12另一侧的阀门控制系统二15中的簧片二15a受负压作用关闭，此时阀门控制系统一7、阀门控制系统二15及活塞10在曲轴箱室12内形成了一个充满混合气14的密闭空间。汽缸体18具有通道一19，一端连接曲轴箱室12，另一端通向气门室17，在连接曲轴箱室12的端部设置一个单向阀11，混合气14的流向从曲轴箱室12，单向阀11，经过通道一19到达气门室17；

牵拉起动装置5，汽油机汽缸体18内的活塞10向曲轴箱室12方向移动，阀门控制系统一7、阀门控制系统二15及活塞11在曲轴箱室12内形成的充满混合气14的密闭空间容积逐渐减小，混合气14受到挤压，曲轴箱室12内的压力逐渐增大，在压力作用下，阀门控制系统一7中的簧片一7a关闭，进气系统6停止进气，而阀门控制系统二15中的簧片二15a在压力作用下开启，开启的最大角度由簧片二限位板15b控制，混合气14自曲轴箱室12进入凸轮齿轮室16，凸轮齿轮室16另一端贯通气门室17，混合气14进而充满凸轮齿轮室16及气门室17；受挤压的混合气14有一部分流经通道一19直接由曲轴箱室12进入到气门室17，因此气门室17中的混合气14由两部分组成，一部分来自于凸轮齿轮室16(图4)，另一部分则来自于通道一19。

汽缸体18上具有一通道二20，其两端连接进气门21和气门室17；进入气门室17的混合气14在进气门21打开时，由通道二20进入燃烧室22，在凸轮齿轮室16与气门室17中的凸轮配气机构以及点火系统4的作用下，混合气14燃烧做功后转化为废气23，经开启的排气门24、排气口25排出汽缸体18，进入排气消声器8，排入大气。

混合气14燃烧后的化学能转换为动能带动活塞10等运动部件往复运动，为曲轴箱室12提供正负压力变换，使得进气系统6源源不断的提供混合气14进入汽缸体18，为汽油机提供新的燃料。而混合气14作为雾化后的混合油与空气的混合物，自进气系统6进入汽缸体18，流经上述汽缸体18内诸多结构并在燃烧室22燃烧做功后转化为废气23排出汽缸体18，在这整个过程中，混合气14所含的润滑油成分分别润滑了曲轴箱室12中的活塞10等运动组件、凸轮齿轮室16、气门室17中的凸轮配气机构，减少了汽缸体18中运动部件的磨损，确保汽油机可靠性。因此混合气14既为汽油机提供燃料，也为汽油机提供润滑剂，使得汽油机不必另设机油室润滑，减小了汽油机的重量及体积。

本发明产生的有益效果，曲轴箱13进气的四冲程汽油机2的进气系统6连接在曲轴箱13上，使得混合气14可直接由进气系统6进入曲轴箱室12内，有效减短进气路径，提高曲轴箱室12的进气效率。另外，曲轴箱室12的两侧均设有阀门装置，实现混合气14单向流动的同时，提高了曲轴箱室12空间内及凸轮齿轮室16与气门室17共组空间内的混合气14压力，确保各运动部件的润滑效果，进一步减少磨损。

曲轴箱进气的四冲程汽油机2的汽缸体18内有连接曲轴箱室12与气门室17的通道一19，通道一19的存在使得曲轴箱室12内的混合气14可分为两条路径进入气门室17，在确保汽油机运动部件润滑良好的同时提高了气门室17的进气效率，进而提高燃烧室22的进气效率，汽油机升功率提高15％。

混合气14的进气动力来源于曲轴箱室12中的正负压力变化，此压力变化不受汽油机所处位置状态的影响，因此汽油机可在任意角度正常作业，打破了传统四冲程汽油机不可任意角度使用的限制。

混合气14在燃烧室22内燃烧做功受凸轮齿轮室16、气门室17中的凸轮配气机构调节控制，燃烧室22内进排气独立，因此该四冲程汽油机2依然具备传统四冲程汽油机没有扫气损失的优点，使得汽油机油耗较低，排放低。

用于实施本发明的最佳构成等已通过以上的记述进行了公开，但本发明不限于此。本发明中，主要对特定的实施方式进行了图示且进行了说明，但在不脱离本发明的技术思想及目的范围，本领域技术人员对以上叙述的实施方式在形状、数量、其他详细构成方面可加以各种变形。

因此，限定了上述公开的形状、数量等的记述是为了使对本发明的理解更容易，而示例的记述，不是对本发明进行限定，故这些形状、数量等的限定一部分或全部的限定外的部件的名称下的记述也包含于本发明中。

工业上的可利用性

本发明可利用于灌木切割机、油锯、绿篱剪、割草机等便携用作业机械。

Claims (7)

1.一种使用曲轴箱(13)进气的四冲程汽油机(2)，其特征在于，包括曲轴箱(13)，一端连着进气系统(6)，一端连着汽缸体组合(3)，燃油、润滑油和空气的混合气(14)通过曲轴箱(13)进入汽缸体(18)。其下部设置有阀门控制系统一(7)和阀门控制系统二(15)，其控制混合气(14)沿单向流动路径流入曲轴箱室(12)和燃烧室(22)。

进气系统(6)，用于为汽油机(2)提供混合油和空气的可燃混合气(14)。

汽缸体组合(3)，其内部滑动的活塞(10)，形成在汽缸体(18)一端的燃烧室(22)和另一端的曲轴箱室(12)，活塞(10)在汽缸体(18)内部往复运动，在曲轴箱室(12)内产生交替的吸力和压力；所述燃烧室(22)连通有进气门室和排气门室，所述进气门室和排气门室与燃烧室(22)连接处设有控制其进排气导通或截止的进气门(21)和排气门(24)；所属进气门室通过一个单向阀(11)与曲轴箱室(12)连接，所述曲轴箱室(12)内有运动组件(9)旋转对外输出扭矩。

点火系统(4),安装在汽缸体(18)上，用于引燃混合气(14)。

2.根据权利要求1所述的四冲程汽油机(2)，其特征在于所述阀门控制系统一(7)是一个由簧片一(7a)、簧片一限位板(7b)组成的单向阀门，在活塞(10)上行的过程中，曲轴箱室(12)内的负压产生的吸力使单向阀门打开，可燃混合气(14)从化油器(6b)进入到曲轴箱室(12)内，活塞(10)下行的过程中，曲轴箱室(12)内的正压使单向阀门关闭。

3.根据权利要求1所述的四冲程汽油机，其特征在于所述阀门控制系统二(15)是一个由簧片二(15a)、簧片二限位板(15b)组成的单向阀门，在活塞(10)上行的过程中，曲轴箱室(12)内的负压产生的吸力使单向阀门关闭，活塞(10)下行的过程中，曲轴箱室(12)内的正压使单向阀门打开，曲轴箱室(12)内的可燃混合气(14)进入到凸轮齿轮室(16)、气门室(17)、燃烧室(22)。

4.根据权利要求1所述的四冲程汽油机(2)，其特征在于汽缸体(18)内开设有连接曲轴箱室(12)与气门室(17)的通道，该通道通过一个单向阀(11)与曲轴箱室(12)连接，曲轴箱室(12)内的混合气(14)可通过此通道进入气门室(17)，在活塞(10)上行的过程中，曲轴箱室(12)内的负压产生的吸力使单向阀(11)关闭，活塞(10)下行的过程中，曲轴箱室(12)内的正压使单向阀(11)打开，曲轴箱室(12)内的可燃混合气(14)直接进入到气门室(17)、燃烧室(22)。

5.根据权利要求1所述的四冲程汽油机(2)，其特征在于所述阀门控制系统一(7)和阀门控制系统二(15)之间相对于曲轴箱室(12)中心呈60°到120°之间任一角度。

6.根据权利要求1中所述的四冲程汽油机(2)，其特征在于可燃混合气(14)的流动路径为两条，其一为化油器(6b)、阀门控制系统一(7)、曲轴箱室(12)、阀门控制系统二(15)、凸轮齿轮室(16)、气门室(17)、燃烧室(22)；其二为化油器(6b)、曲轴箱室(12)、单向阀(11)、气门室(17)、燃烧室(22)。

7.根据权利要求1中所述的四冲程汽油机(2)，其特征在于所用的燃料为汽油和润滑油的混合油，汽油燃烧，润滑油润滑所经过路径的每一个零部件。

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