CN1993544B - 具有受控的附加空气的二冲程内燃机系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种将空气-燃料混合物供给二冲程内燃机(2)的系统(1)，包括具有节流阀(4)和阻气阀(5)的化油器(3)。该系统还具有位于所述内燃机(2)的曲轴箱(7)与燃烧室(8)之间的输送通道(6)。附加空气的供应管(9)具有用于所述附加空气的空气阀(10)，在所述二冲程内燃机(2)的一部分循环过程中，所述附加空气的供应管(9)适合将附加空气排入到所述输送通道(6)的顶部之内。所述空气阀(10)进一步由节流阀(4)来控制，以便在所述节流阀的打开状态受到影响时，也影响空气阀的打开状态，并且所述空气阀(10)的打开状态由所述阻气阀(5)的阻气状态来界定，而与节流阀的打开状态无关。

Description

具有受控的附加空气的二冲程内燃机系统

技术领域

本发明涉及一种二冲程曲轴箱扫气型内燃机系统，其中附加空气的空气通道布置在空气入口与输送管上部之间。新鲜空气是在输送管顶部加入的，并预计用作下面的空气/燃料混合物的缓冲剂。此缓冲剂在扫气过程中主要损失到排气口内。燃料消耗和废气排放因此得以减少。

背景技术

对于常规的二冲程内燃机，如何控制空气/燃料混合物，这是公知的，但是能够产生大量的未燃烧的碳氢污染物，这是因为在这种内燃机中，扫气过程是由空气和燃料的混合物专门实施的。一些空气/燃料混合物与废气进行混合，借此使一些未燃烧的燃料随同废气一起损失掉。

在扫气过程中采用附加空气技术的二冲程内燃机以前在本领域内是公知的。这些内燃机使燃料消耗和废气排放减少。但是对于这些已有技术的内燃机，存在的问题是，在正常工作和起动过程中如何控制空气/燃料混合物。常规二冲程内燃机的一个普遍的起动规程是，采用关闭的阻气阀和全开放的节流阀。在采用“常规”附加空气技术的燃烧中，这将为最佳起动状况提供太多的空气。由于这些类型的内燃机用于许多不同的环境并且承受棘手条件，因此需要实现强力的运转。采用附加空气技术的内燃机的一个结果是，还提供良好的起动特性。这种内燃机的工作条件可以是变化的温度、湿度、大气压等。

因此，需要一种改进的采用附加空气技术的二冲程内燃机系统，以获得良好的起动和正常工作特性。而且，所具有的一个优点是，将这种内燃机的正常工作与节约的环境友好的操作结合起来。最后，有益的是，提供一种强力、经济、高质量的这种内燃机系统。

发明内容

本发明的目的是，提供一种将空气/燃料混合物供给二冲程内燃机的系统，其至少克服了一些上述缺陷，并且能够改善对供给内燃机的空气/燃料混合物的控制。

按照本发明，提供了一种将空气-燃料混合物供给二冲程内燃机的系统，其包括具有节流阀和阻气阀的化油器。该系统还具有位于所述内燃机的曲轴箱与燃烧室之间的输送通道，附加空气的供应管具有用于所述附加空气的空气阀。在所述二冲程内燃机的一部分循环过程中，附加空气的供应管适合将附加空气排入到所述输送通道的顶部之内，可以是直接通过止回阀或经内燃机活塞中的凹口排入的。空气阀由所述节流阀来控制，以便在所述节流阀的打开状态受到影响时，也影响空气阀的打开状态，并且所述空气阀的打开状态由所述阻气阀的阻气状态来界定，而与节流阀的打开状态无关。在具有附加空气的已有技术的二冲程内燃机中，存在的问题是，当化油器中的阻气阀关闭时，有太多的附加空气通过供应管。本发明提供了一种改进的、利用附加空气的二冲程内燃机的技术方案。利用此技术方案，在内燃机的起动、正常工作和其它状况中可控制空气/燃料混合物。

有利的是，空气阀与所述节流阀弹性相连，以便在节流阀的打开状态受到影响时，也影响空气阀的打开状态，并且阻气状态的阻气阀适合界定所述空气阀的打开状态，而与节流阀的打开状态无关。空气阀与节流阀之间的此弹性连接能够以不同的方式来实施，例如通过弹簧相连的杠杆、具有柔性长度的弹簧加载杆、伸缩杆、与弹簧结合的椭圆孔或者具有相互作用齿的杠杆。在另一种系统设计中，由于阻气打开状态而控制附加空气的供应的控制装置毗邻空气阀配置，受阻气阀的影响。

优选地，所述节流阀轴配有节流阀杆，此杆与配置在所述空气阀轴上的空气阀杆相互连接。在本发明的一个实施例中，此相互连接由使节流阀杆与空气阀杆弹性相连的杆来提供。此相互连接如上所述，取决于阻气阀的位置。因此，在节流阀与空气阀之间具有可变的控制，它还取决于其它参数，但除了与节流阀打开状态直接、硬性的连接。用于控制附加空气阀的打开状态的弹性装置，直接配置在节流杆与弹簧致动杆之间，而后二者都配置在节流轴上。

或者是，用于控制附加空气阀的打开状态的弹性装置，配置在附加空气阀处，在这两种情形中，诸如，杆可用来使节流杆与配置在附加空气阀处的杠杆相连。

有利的是，节流阀杆经弹簧与所述空气阀相互连接。弹簧的硬度足以在节流阀工作时将空气阀带到工作状态，但是却没有硬得能够阻止阻气阀避免打开空气阀(在不需要时)。

有利的是，节流阀杆与空气阀的相互连接是经盘簧实现的，此盘簧固定到节流阀杆上并作用到与节流阀的所述轴旋转相连的弹簧致动杆上。诸如借助于电气控制装置或其它机械机构，还可以有其它设计形式用于上述设计。

优选地，空气阀杆与弹簧致动杆通过一个杆相互连接。此杆将来自节流阀的运动传送到空气阀。在本发明的当前实施例中，有执行此传送运动的弹簧，此传送运动经弹簧从节流杆传送到弹簧致动杆，并且经所述杆进一步传送到空气阀。利用弹簧的不同特性，该传送运动，以及由此空气阀的打开特性，都能够得到控制。通过调整传送弹簧的硬度和/或调整传送弹簧应该起动以使空气阀工作时的作用，可使空气阀的某些工作特性(诸如空气阀的延迟打开)能够与节流阀打开时相比。

有利的是，盘簧描绘出与所述节流阀杆和弹簧致动杆限定的平面平行的一个平面。这意味着，该弹簧是一个扁盘簧。但是也可能由连接在节流阀杆与弹簧致动杆之间的螺旋形弹簧、锥形弹簧、板簧、扭力弹簧或其它种类的弹簧提供相应的效果。

有利的是，弹簧致动杆的配置是为了在改变所述阻气阀的打开状态以限制所述空气阀的打开状态时、在阻气阀已经离开其打开位置时，与阻气阀杆相互作用。这意味着，诸如在内燃机的起动过程中，如果化油器阻塞，那么附加空气通过供应管到达内燃机的流动就将受到限制，这与化油器的阻塞程度相关。

有利的是，所述弹簧致动杆与所述阻气杆至少之一配有在所述阻气阀从打开状态移动时与其相互作用的凸轮。凸轮可以配置在弹簧致动杆或阻气杆上，或者弹簧致动杆和阻气杆都配有凸轮或其它相互作用的几何形状。凸轮的形状将影响该相互作用，并因此可控制空气阀相对于阻气阀打开状态的打开特性的限制程度。

有利的是，节流阀和阻气阀具有至少一个互相锁定的起动状态，其中每个所述阀被锁定在预定的打开状态。此相互锁定状态能够由分别与节流阀和阻气阀相连的杠杆来提供，诸如通过配有弹簧的相互锁定的杠杆的机构提供。这些杠杆既可以在化油器前部整合成节流杆和阻气杆，也可以诸如在化油器的对置后侧上作为单独的杠杆来配置。

有利的是，节流阀轴和所述阻气阀轴每个都配有杠杆样的钩环(shackle)，其中一个所述钩环在指向另一个钩环的一端配有凸片(lug)，另一个钩环处于附加空气阀在关闭位置的互相锁定的起动状态，与凸片是锁定啮合的。阻气杆和节流杆能够在其轴的任一端工作，诸如在化油器前侧上或者在与化油器后侧上的轴相连的杠杆上。

有利的是，节流阀和所述阻气阀具有至少两个互相锁定的起动状态，其中每个所述阀被锁定在预定的打开状态。这两个相互锁定的起动状态具有节流阀和阻气阀的不同设定，诸如用于不同环境状况的设定。这些上述相互锁定状态的一个优点是，操作者能够利用双手起动内燃机，因为不必操作相互锁定的阻气阀和节流阀。第二个相互锁定状态可能比第一个相互锁定状态提供更加打开的节流和/或阻气状态，因此第二个状态具有已有技术中的附加空气多的问题。由于本发明相对于阻气阀的打开来控制附加空气，因此将改善对附加空气的控制。

有利的是，节流阀和所述阻气阀的相互锁定起动状态提供了处于基本上关闭位置的节流阀、阻气阀和空气阀。由于相互锁定的啮合位置优选是阻气阀和节流阀都处于基本关闭或稍稍打开的位置，因此附加空气阀按照本发明的精神处于基本关闭的位置。

上述系统是用于二冲程内燃机的并用于将空气/燃料混合物供给内燃机。尤其是，按照本发明的这种系统相比于已有技术的具有附加空气的二冲程内燃机，将提供更加改善的起动和运行状况。

按照本发明的系统能够用于配有二冲程内燃机的手把持的工作工具上，还可在包括二冲程内燃机的其它应用中执行本发明。

配有按照本发明、用于控制附加空气供给的系统的机器，可以用联合的全打开节流阀和全关闭阻气阀来起动。按照本发明的系统的另一个优点是，可能在化油器中采用常规的阻气阀，这进一步提供了简单的技术方案，因为所有部件都配置在化油器上。

利用具有附加空气的技术，将减少燃料损失并提供经济(节约的(lean))、环境友好的二冲程内燃机。本发明提供了一种以前未解决的诸如内燃机起动过程附加空气的控制问题的解决方案，因此，具有附加空气的技术现在能够得到充分利用。

普通的冷起动状况是，由于节流，阻气将引起低压，在冷起动过程中这与富集空气-燃料混合物的结合，将使燃料仍然浓缩在软管、管道以及系统的其余部分内。通过利用本发明，将这些冷起动状况优化，以得到良好性能。

附图说明

现在，借助实例，参照附图来描述本发明的实施例，其中：

图1是具有在扫气过程中供应附加空气的系统的二冲程发动机的部分截面侧视图。

图2是化油器前侧的侧视图，具有附加空气的供应管。

图3是化油器的透视图。

图4是化油器后侧的侧视图，具有节流阀杆和阻气阀杆。

具体实施方式

以下参照附图更详细地描述本发明的第一实施例，该实施例涉及用于向二冲程内燃机2供应空气/燃料混合物的系统1。

参照图1，该图表示出具有化油器3和附加空气系统的二冲程内燃机2。化油器3配置在气缸24的入口23处。接下来是活塞8，其用于使空气/燃料混合物进入曲轴箱7，使用于扫气过程的新鲜空气在内燃机的一部分循环过程中进入传送通道6的上部。在内燃机的循环阶段中，空气/燃料混合物在曲轴箱7中被压缩，此后废气通过排气口25被压缩空气/燃料混合物压出。传送通道6(来自附加空气系统)中的新鲜空气缓冲剂在空气/燃料混合物之前进入燃烧室8。因此，未燃烧燃料伴随废气从燃烧室8中排出的危险得以减小。附加空气通过通道9和气缸24中的孔进入传送通道6。所述孔在内燃机的一部分循环过程中导入与传送通道6以流体相连的活塞26中的凹口内。附加空气的通道9也可经止回阀或所谓的簧片阀直接与传送通道6相连。进入传送通道6的附加空气流基本上与进入曲轴箱7的空气/燃料混合物流同步。

附加空气通道9配有用于控制进入内燃机2的附加空气的空气阀10。附加空气的空气阀10与化油器3的节流阀4相互连接，这将同步控制节流阀的打开状态和附件空气经空气阀10的供应。

为了在内燃机的起动过程中获得富集空气/燃料混合物，阻气阀5配置在化油器3中，以阻塞通过化油器3的空气流。普遍采用的二冲程内燃机2的起动设定是，全打开的节流阀4和关闭的阻气阀5。如果节流阀4与附加空气阀10(诸如与固定杆17)直接相互作用，那么空气阀10在上述起动状况过程中将被打开。如果是这种情形，那么内燃机2将通过附加空气通道9采集主要的空气供应流，并因此没有足够的燃料到达内燃机2。为了避免这种情形，在空气阀10与节流阀4之间是非钢性连接，在此实施例中，这由使配置在节流轴16上的两个杠杆相连的弹簧14来提供。这两个杠杆中的第一个是与调整节流阀的打开状态的节流轴16固定相连的节流杆11。用于控制空气阀并旋转布置在节流轴16上的第二个杠杆15，经弹簧14进一步与节流杆11相连。节流杆11与附加空气的弹簧致动杆16之间的此弹性相互连接提供了对空气阀10的柔性控制。阻气阀5配有用于调整阻气阀10的阻气杆18，此阻气杆18用于和弹簧致动杆15相互作用。当阻气阀5处于打开或部分打开状态时，阻气杆18将以这样的方式与弹簧致动杆15相互作用：即，使空气阀10的打开状态受到限制。例如，弹簧致动杆15和阻气杆18之一或二者都配有凸轮19，以便易于在这两个杠杆之间实现受控的相互作用。

由节流阀4控制的空气阀10的打开特性，进一步受到将弹簧致动杆15和节流杆11连接起来的弹簧14的控制。诸如，可以预先确定，与节流阀4打开时相比，空气阀10应该具有延迟的打开时间或角度。弹簧致动杆15与节流杆11之间的相互作用提供了控制空气阀10与节流阀4之间的打开速度和打开特性的关系的机会，诸如线性或非线性特征。这可通过调整将弹簧致动杆15与节流杆11连接起来的弹簧14的弹簧硬度和/或特征来实现，并且弹簧用于将空气阀、节流阀和阻气阀保持在它们各自的初始位置上。

图2a-d表示出具有阻气杆18、节流杆11和弹簧致动杆15的本发明的一个实施例。

图2a描绘出处于未受影响状态的化油器3，杠杆被弹簧保持在他们各自的初始位置上。在此未受影响的初始状态中，阻气阀5完全打开，节流阀4关闭，附加空气阀10关闭。

图2b表示出正常全打开节流工作状态中的化油器3。阻气阀5处于未受影响的全打开位置，节流阀4是完全打开的。由于阻气阀5是打开的，因此阻气杆18不能阻止弹簧致动杆15移动。弹簧致动杆15与节流杆11之间的相互连接的弹簧14，在此状态将影响弹簧致动杆15随同节流杆11旋转，因此附加空气阀10在此状态将处于打开位置。

图2c表示出阻气阀5是关闭的而节流阀4处于未受影响的关闭位置的状态中的化油器3。这诸如是在节流阀还没有打开时的起动过程中。由于阻气阀5处于关闭位置，因此阻气杆18将通过配置在这些杠杆上的相互作用的凸轮阻止弹簧致动杆15的旋转。由此，如果此状态中的节流阀4将打开，那么节流杆4就不能将空气阀10带到打开位置，至少不能比相互作用的阻气杆18打开得更多。

图2d表示出阻气阀5是完全关闭的而节流阀4处于完全打开位置的状态中的化油器3。这诸如是二冲程内燃机通常采用的起动状态。阻气杆18与弹簧致动杆15的凸轮19相互作用，弹簧致动杆15因此保留在关闭位置。在节流杆11的打开过程中，弹簧致动杆15与节流杆11之间的弹簧14将被拉紧，但是由于阻气杆18阻止弹簧致动杆15的旋转，因此节流杆11不能将旋转中的弹簧致动杆15带到打开位置。

图2d所示的这种状态可通过如下方式获得：首先将阻气阀5操作到关闭位置，然后将节流杆4操作到打开位置，或者先将节流杆4操作到打开位置，然后阻气阀5的关闭通过杠杆之间的相互作用，压迫附加空气阀10回旋到关闭位置。

图3描绘出化油器3，空气通往化油器3的入口被阻气阀5所控制，而阻气阀5安装到贯穿阻气轴22上。有阻气杆18和安装到阻气轴22上的第二阻气杆28。节流轴16也是通过化油器3行进的轴。节流杆11在一侧上安装到轴16上，第二节流杆27安装在化油器3的相反侧上。在另一实施例中，有相对于节流杆11装配到化油器相反侧上的节流轴18上的第二阻气杆28和第三阻气杆29(在图4a-c示出)。

图4a-c表示出相比于图2a-d来自化油器相反侧的本发明的一个实施例。在此相反侧上，有第二阻气杆28和第三阻气杆29以及进一步具有第二节流杆27。

图4a描绘出具有在交替起动位置的第二节流杆27和阻气杆28，29的化油器，这交替地意味着，完全阻气和完全打开的节流。在这种情形中，交替地说明节流阀4诸如处于几乎关闭的位置，阻气阀5也处于几乎关闭的位置。本发明在此交替起动状态中使附加空气阀10也处于准确关闭的位置。为了获得这种交替的起动状态(有时称作起动气体状态)，第二节流杆27配有用于和第三阻气杆29互相锁定的凸片20，其中阻气杆配有钩环。在本发明的此实施例中，第三阻气杆29配有两个接合部(abutment)21，以便使两个起动气体状态具有节流阀4和阻气阀5的打开状态的不同设定。

为了达到杠杆的互相锁定状态，阻气阀5向关闭位置旋转。在预定位置，阻气杆的接合部21与配有凸片20的弹簧加载的第二节流杆27互相锁定。此第一互相锁定状态在图4a中示出。如果第二阻气杆28进一步旋转，那么第三阻气杆29将被迫旋转，并且第二节流杆27的凸片20将到达第三阻气杆29的第二接合部。

图4b表示出内燃机2的、具有交替起动状态、起动气体状态的第二节流杆27和第二及第三阻气杆28，29的化油器3。第二节流杆27和第三阻气杆29互相连接，操作者在起动片刻过程中不必操作阻气或节流控制。在杠杆之间的这种互相锁定状态中，可将阻气阀5从基本关闭的位置向阻气阀5的更加打开的位置操作，而第二节流杆27和第三阻气杆29仍然处于互相锁定的位置。此特性在内燃机的起动过程中是有用的。由于第三阻气杆29固定连接到阻气轴22上，因此可操作互相锁定状态中的阻气阀。第二阻气杆28是通过弹簧向打开位置加载的，并且进一步旋转连接到阻气轴22上，第三阻气杆29上的凸片将压迫第二阻气杆28，以便在阻气阀5关闭并且节流杆与阻气杆之间没有互相锁定时，沿一个方向跟随第三阻气杆。

图4c描绘出具有在未受影响的初始位置的第二节流杆27和阻气杆28，29的化油器3。为了从互相锁定状态(在图4a-b中示出)到达此初始位置，相反侧上的节流杆，不得不向节流阀4的更加打开位置旋转，由此将释放杠杆27，29与弹簧加载的阻气阀5之间的互相锁定状态，并且杠杆将返回到阻气阀5的初始全打开状态。

虽然已经参照具体实施例描述了本发明，但是应该懂得，在不脱离本发明的精髓和范围的前提下，本领域的技术人员可以做出不同修改、变型和变化。

Claims (15)

1.一种将空气-燃料混合物供给二冲程内燃机(2)的系统(1)，包括具有节流阀(4)和阻气阀(5)的化油器(3)，所述系统还具有位于所述内燃机(2)的曲轴箱(7)与燃烧室(8)之间的输送通道(6)，其中附加空气的供应管(9)具有用于所述附加空气的空气阀(10)，在所述二冲程内燃机(2)的一部分循环过程中，所述附加空气的供应管(9)适合直接通过止回阀或经内燃机活塞(26)中的凹口将附加空气排入到所述输送通道(6)的顶部之内，

其特征在于，所述空气阀(10)由所述节流阀(4)来间接地控制，以便在所述节流阀的打开状态受到影响时，试图影响空气阀的打开状态，

以及所述空气阀(10)的打开状态由所述阻气阀(5)的阻气状态来界定。

2.根据权利要求1所述的系统(1)，其特征在于，所述空气阀(10)与所述节流阀(4)弹性相连，以便在所述节流阀的打开状态受到影响时，也影响空气阀的打开状态，

以及处于阻气状态的所述阻气阀(5)适合界定所述空气阀(10)的打开状态，而与节流阀的打开状态无关。

3.根据权利要求1或2所述的系统(1)，其特征在于，所述节流阀的轴(16)配有节流阀杆(11)，所述节流阀杆(11)与配置在所述空气阀轴(13)上的空气阀杆(12)互相连接。

4.根据权利要求3所述的系统(1)，其特征在于，所述节流阀杆(11)经弹簧(14)与所述空气阀(10)互相连接。

5.根据权利要求4所述的系统(1)，其特征在于，所述互相连接是经盘簧(14)实现的，所述盘簧连接到所述节流阀杆(11)上并作用到与节流阀的所述轴(16)旋转相连的弹簧致动杆(15)上。

6.根据权利要求5所述的系统(1)，其特征在于，所述空气阀杆(13)通过杆(17)与所述弹簧致动杆(15)互相连接。

7.根据权利要求5或6所述的系统(1)，其特征在于，所述盘簧(14)限定出与所述节流阀杆(11)和弹簧致动杆(15)限定的平面平行的一个平面。

8.根据权利要求5所述的系统(1)，其特征在于，所述弹簧致动杆(15)的配置是为了在改变所述阻气阀的打开状态以限制所述空气阀(10)的打开状态时、在阻气阀(5)已经离开其打开位置时，与阻气阀杆(18)相互作用。

9.根据权利要求8所述的系统(1)，其特征在于，所述弹簧致动杆(15)与所述阻气杆(18)至少之一配有在所述阻气阀(5)从打开状态移动时与其相互作用的凸轮。

10.根据权利要求1或2所述的系统(1)，其特征在于，所述节流阀(4)和所述阻气阀(5)具有至少一个互相锁定的起动状态，其中所述阀的每个都被锁定在预定的打开状态。

11.根据权利要求10所述的系统(1)，其特征在于，所述节流阀轴(16)和所述阻气阀轴(22)每个都配有杠杆样的钩环，其中所述钩环之一在指向另一个钩环的一端配有凸片20，所述另一个钩环(21)在处于所述附加空气阀(10)在关闭位置的所述互相锁定的起动状态下，与凸片是锁定啮合的。

12.根据权利要求10所述的系统(1)，其特征在于，所述节流阀(4)和所述阻气阀(5)具有至少两个互相锁定的起动状态，其中所述阀的每个都被锁定在预定的打开状态。

13.根据权利要求10的系统(1)，其特征在于，节流阀(4)和所述阻气阀(5)的相互锁定起动状态提供了处于基本上关闭位置的节流阀(4)、阻气阀(5)和空气阀(10)。

14.一种二冲程内燃机(2)，配有根据权利要求1-13任一项所述的用于供应空气-燃料混合物的系统(1)。

15.一种配有二冲程内燃机(2)的手把持的工作工具，所述内燃机(2)具有根据权利要求1-13任一项所述的用于供应空气-燃料混合物的系统(1)。

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