用于双冲程燃机的空气供应设备 |
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| 申请号 | CN201080068653.3 | 申请日 | 2010-08-20 | 公开(公告)号 | CN103069144A | 公开(公告)日 | 2013-04-24 |
| 申请人 | 富世华智诺株式会社; | 发明人 | 大庭隆; 关根章善; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及一种用于双冲程分层扫气燃机（100）的空气供应设备（102）。该空气供应设备包括具有空气出口（130）和分隔件（131）的空气清洁器（124），使得所述分隔件将空气出口基本分成为第一区段（132）和第二区段（134）。空气供应设备还包括 汽化 器（126）。汽化器包括通路（136）、节流 阀 （140）和扼流阀（138），使得 节流阀 和扼流阀将通路基本分成为空气部分（142）和混合物部分（144）。此外，与空气出口的第一区段连通的第一孔口设置成与空气部分相对应，并且与空气出口的第二区段连通的第二孔口设置成与混合物部分相对应。而且，第一区段的面积不同于第二区段的面积。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种用于双冲程分层扫气燃机的空气供应设备，所述空气供应设备包括： |
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| 说明书全文 | 用于双冲程燃机的空气供应设备技术领域[0001] 本发明涉及一种用于双冲程燃机的空气供应设备。特别地，本发明涉及所述空气供应设备的空气清洁器。 背景技术[0002] 双冲程分层扫气燃机（combustion engines）在本领域中是众所周知的。在这样的发动机中，发动机的完整循环可包括活塞的上行冲程和下行冲程。在上行冲程过程中，可发生新鲜的空气-燃料的摄入，而在点火之后的随后的下行冲程过程中，可发生扫气。在扫气过程中，利用清扫空气以在燃烧废气与未燃的空气-燃料混合物之间形成分层的层，使未燃的空气-燃料混合物随着燃烧废气的排出最小化。 [0003] 通常，利用特殊汽化器为发动机提供清扫空气。这样的汽化器具有独立的混合物通路和清扫空气通路（例如，专利文献1）。专利文献1公开了一种汽化器，该汽化器具有进入通道，所述进入通道由分隔壁分隔成空气通道和混合物通道。 [0004] 普通的汽化器可与双冲程分层扫气燃机一起使用。通常，普通的汽化器在单个通路内具有节流阀和扼流阀（choke valve，阻风阀）。此外，普通的汽化器还可与各种内燃机（诸如双冲程燃机、四冲程燃机等，但不限于此）一起使用。 [0005] 引用列表 [0006] 专利文献 [0007] PTL1：美国专利公开号No.2005/0073062 发明内容[0008] 技术问题 [0009] 这样的特殊汽化器包括复杂的结构，并且比仅具有单个通路的普通汽化器更昂贵。此外，在某些情况下，除了混合物通路中的节流阀之外，还可在清扫空气通路中设置空气控制阀。此外，空气控制阀可能需要特殊的控制机构以使空气控制阀的起动与节流阀的起动同步。这可能进一步增加这样的汽化器的成本。 [0010] 当这样的普通汽化器与双冲程扫气燃机一起使用时，一部分空气-燃料混合物可能流入空气通道。因而，清扫空气可能包含随着燃烧废气而流出的一些未燃的空气-燃料混合物。这可能导致发动机的不良排放标准。 [0011] 考虑到前述问题，存在对于用于双冲程分层扫气燃机的紧凑、简单且有成本效率的空气供应设备的需求，所述空气供应设备能够提高发动机的排放品质。 [0012] 鉴于上述，本发明的一个目的是解决或至少减少上述问题。特别地，所述目的是提供用于双冲程分层扫气燃机的改进的空气供应设备，所述空气供应设备能够提高发动机的排放品质。此外，空气供应设备可具有简单、紧凑且有成本效率的结构。 [0013] 问题的解决方案 [0014] 根据依据本发明的用于双冲程分层扫气燃机的新颖的空气供应设备，所述目的至少部分地实现。 [0015] 该空气供应设备包括：空气清洁器，具有空气出口以及将所述空气出口分成为第一孔口和第二孔口的分隔件；以及汽化器，包括通路和设置在该通路中的至少一节流阀，所述节流阀大致将该通路分成为空气部分和混合物部分，其中 [0016] 第一孔口设置在对应于空气部分的位置处，并且第二孔口设置在对应于混合物部分的位置处，并且第一孔口的开口面积不同于第二孔口的开口面积。 [0017] 空气清洁器的这种构造可消除具有用于清扫空气和空气-燃料混合物的单独通路的特殊汽化器的额外成本，并且导致空气供应设备的更紧凑的布置。此外，通过优化第一孔口和第二孔口的面积，在通路的空气部分与混合物部分之间产生压力差和流速差。这基本上使得在发动机的运行过程中从混合物部分至空气部分混合的空气-燃料混合物的流动最小。因而，清扫空气可包含最小量的空气-燃料混合物。因此，在活塞的下行冲程过程中，可显著减少存在于燃烧废气中的未燃的空气-燃料混合物的量，导致发动机的提高的排放标准。 [0018] 在根据本发明的空气供应设备中，优选地，第一个孔口的开口面积可大于第二孔口的开口面积。 [0019] 在根据本发明的空气供应设备中，优选地，第一个孔口的开口面积可小于第二孔口的开口面积。 [0020] 在根据本发明的空气供应设备中，优选地，在空气清洁器内部设置有覆盖空气出口的圆柱形构件，所述圆柱形构件的内部优选地由分隔件分隔成第一区段和第二区段，并且第一孔口和第二孔口设置在所述圆柱形构件的外圆周上，第一孔口对应于第一区段且第二孔口对应于第二区段。 [0021] 在根据本发明的空气供应装置中，优选地，分隔件为板状。 [0022] 在根据本发明的空气供应设备中，优选地，由蝶形阀提供的扼流阀设置在通路中，并且优选地，分隔件接收处于完全打开状态的扼流阀。 [0024] 将参照随附图更详细地描述本发明，附图中： [0025] [图1]图1示出了具有根据本发明一实施例的空气供应设备的双冲程分层扫气燃机的横截面； [0026] [图2A]图2A示出了根据本发明一实施例的空气清洁器的正面分解图； [0027] [图2B]图2B示出了根据本发明一实施例的空气清洁器的背面分解图； [0028] [图3A]图3A示出了根据本发明一实施例的空气清洁器的主体的正面立体图； [0029] [图3B]图3B示出了根据本发明一实施例的主体的前视图； [0030] [图3C]图3C示出了根据本发明一实施例的主体的后视图； [0031] [图4A]图4A示出了根据本发明另一实施例的空气清洁器的本体的正面立体图； [0032] [图4B]图4B示出了根据本发明另一实施例的本体的前视图；以及 [0033] [图4C]图4C示出了根据本发明另一实施例的本体的后视图。 具体实施方式[0034] 在下文中将参照附图更全面地描述本发明，在附图中示出了包含本发明的一个或多个方面的本发明示例性实施例。然而，本发明可以多种不同的形式来体现，而不应被解释为局限于这里所阐述的实施例。相反，提供这些实施例是为了使本公开透彻和完整，并将本发明的范围全面地传达给本领域技术人员。例如，本发明的一个或多个方面可在其他实施例中使用并且甚至在其他类型的装置中使用。附图中，相似的标号指代相似的元件。 [0035] 图1示出了具有根据本发明一实施例的空气供应设备102的双冲程燃机100。双冲程分层扫气燃机100（下文中称为“发动机100”）可用于各种动力系统（例如但不局限于链锯、线式修剪机、树篱修剪机、剪草机、外置马达、以及机动车）中。另外，可使用任何合适的尺寸、形状、或者类型的元件或材料。 [0036] 如图1中所示的，发动机100包括汽缸体104和曲轴箱106。汽缸体104包括具有汽缸腔室110的单个汽缸108（下文中称为“汽缸108”）。然而，在本发明的范围内，汽缸体104可包括两个或更多个汽缸（未示出）。曲轴箱106包括封有曲轴114的曲轴箱腔室112。活塞116在汽缸腔室110内部往复运动并且经由连杆117而连接至曲轴114。此外，汽缸108包括进入口118、排出口120以及一个或多个扫气口（未示出）。可替换地，进入口 118可为曲轴箱106的一部分。在不背离本发明的本质的情况下，扫气口可位于汽缸上的不同位置处。此外，进入口118和/或扫气口可包括簧片阀（未示出）以便调节流体流。扫气口朝向扫气通路（未示出）打开，所述扫气通路将曲轴箱腔室112与汽缸腔室110连接。此外，还提供有火花塞122，以点火汽缸108内部的空气-燃料混合物。 [0037] 空气供应设备102分别经由进入口118和扫气口为发动机100供应空气-燃料混合物和清扫空气。如在图1中所示，空气供应设备102包括空气清洁器124、汽化器126和绝缘体128。空气清洁器124包括空气出口130，所述空气出口大致由板状分隔件131分成为第一区段132和第二区段134。分隔件131的一部分还可接收处于完全打开位置中的扼流阀138。 [0038] 如在图1中所示，汽化器126包括通路136，其中，在所述通路136中设置有扼流阀138和节流阀140。可替换地，所述汽化器126可仅包括节流阀140。如在图1中所示，扼流阀138和节流阀140大致将通路136分成为远离主喷嘴（未示出）的空气部分142（图中的上侧）和靠近所述主喷嘴的混合物部分144（图中的下侧）。此外，空气部分142和混合物部分144分别与空气出口130的第一区段132和第二区段134连通。此外，如在图1中所示，扼流阀138和节流阀140是蝶形阀。然而，对于本领域的普通技术人员来说可能显而易见的是，在不背离本发明范围的情况下，扼流阀138和节流阀140可为调节空气流的任何其他合适的阀，所述阀例如为（但不限于）转动阀等。可提供一个或多个燃料进口（未示出）以便将燃料供应至混合物部分144内部流动的空气。空气部分142和混合物部分144分别连接至绝缘体128的第一通路146和第二通路148。绝缘体128还包括延伸部分150，用于接收处于完全打开位置的节流阀140。延伸部分150还可基本防止空气-燃料混合物与空气的混合。此外，第一通路146和第二通路148分别连接至发动机100的扫气口和进入口118。 绝缘体128可由绝缘材料制成，以便在运行过程中将热从发动机100隔离。 [0039] 现在将描述发动机100的运行以便更好地示出本发明的各个方面。活塞116的上行冲程和下行冲程通常可构成发动机100的运行周期。大致从下死点（bottom dead centre）发起的活塞116的上行冲程导致空气从空气清洁器124吸入至发动机100。已经存在于汽缸腔室110中的空气-燃料混合物也可在上行冲程过程中被压缩。在活塞-阀类型的布置中，进入口和/或扫气口依据活塞116的运动而打开。在簧片阀类型的布置中，进入口和/或扫气口中的簧片阀也打开。此外，来自于空气清洁器124的空气流经第一区段132和第二区段134而分别进入空气部分142和混合物部分144。 [0040] 在混合物部分144中，空气与燃料混合以形成新鲜的空气-燃料混合物。在清扫空气部分142中的空气用作清扫空气，并且不与燃料混合。通路136中的扼流阀138和节流阀140的起动可由各种参数确定，所述参数例如（但不局限于）发动机100的运行周期中的阶段、发动机运行的类型（例如空转、满载）等。清扫空气和新鲜的空气-燃料混合物然后分别流入绝缘体128的第一通路146和第二通路148。随后，新鲜的空气-燃料混合物和清扫空气可分别进入进入口118和扫气口。新鲜的空气燃料混合物然后可充满曲轴箱腔室112。此外，当活塞116大致到达上死点（top dead centre）时，已经存在于汽缸腔室110中的空气-燃料混合物由火花塞122点火。可替换地，点火可发生在活塞116到达上死点之前或之后。在活塞116从上死点开始的随后的下行冲程过程中，燃烧废气经由排出口120而从汽缸腔室110排出。清扫空气可有助于燃烧废气的排出。新鲜的空气-燃料混合物可经由扫气通路而填充汽缸腔室110。 [0041] 本领域普通技术人员可意识到，通过分隔件131将空气清洁器124的空气出口130分成为第一区段132和第二区段134，使得与图1中所示的汽化器126类似的普通汽化器能够与双冲程分层扫气燃机一起使用。这可消除具有用于清扫空气和空气-燃料混合物的单独通路的专用汽化器的额外成本，并且导致空气供应设备102的更紧凑的布置。在该示例性实施方式中，在与通路136的第一区段132连通的空气部分142和与第二区段134（以下将参照图3A-图3C进行描述）连通的混合物部分144之间形成压力差，使得在混合物部分144的侧部上产生的空气-燃料混合物不与流经空气部分142的清扫空气混合。 [0042] 更具体地，混合物部分144可比空气部分142处于更大的负压下。这在发动机100的运行过程中大致可使空气-燃料混合物从混合物部分144至空气部分142的流动最小。因而，清扫空气可包含最小量的空气-燃料混合物。因此，在活塞116的下行冲程过程中，可显著减少存在于燃烧废气中的未燃的空气-燃料混合物的量，导致发动机100的提高的排放标准。 [0043] 对于本领域普通技术人员可能明显的是，上述发动机100和空气供应设备102的细节仅用于说明性目的，并且在不偏离本发明的本质的情况下，发动机100及空气供应设备102可有不同的构造。例如，绝缘体128可包括多个清扫空气流通路径。 [0044] 图2A和图2B是根据本发明的实施例的空气清洁器124的分解图。空气清洁器124包括封盖202、支撑板204、过滤器元件206和空气清洁器本体208。封盖202包括旋钮 210，以用于附接封盖202或从封盖脱离附接，从而执行空气清洁器124的修理或维护。此外，封盖202包括用于环境空气进入的多个开口。提供支撑板204以保持过滤器元件206处于固定的位置和形状。支撑板204还包括多个孔口212，使得空气能够穿过所述孔口212并且进入过滤器元件206以用于净化。过滤器元件206可为纸滤器、泡沫过滤器等。 [0045] 如在图2A和图2B中所示的，空气清洁器本体208包括主体214和附接构件216。附接构件216包括用于将封盖202定位在空气清洁器主体208上的一个或多个定位孔218。 与空气出口130相对应的大致圆柱形构件220设置在主体214内部以覆盖空气出口130。 圆柱形构件220包括用于将过滤器元件206和支撑板204与空气清洁器本体208固定在一起的附接部分222。上述分隔件131设置在圆柱形构件220内部以便将圆柱形构件220内的空间分成为第一区段132和第二区段134，第一区段在图中的上侧上，且第二区段在下侧上。 [0046] 对于本领域普通技术人员可能显而易见的是，上述空气过滤器124的细节仅用于说明性目的，并且在本发明的范围内，空气清洁器124可具有任何其他构造或形状。例如，可设置多个过滤器元件206。此外，支撑板204可不为独立的部件，而是可与封盖202或空气清洁器本体208整体形成。 [0047] 图3A-图3C示出了根据该示例性实施例的去除了附接构件216的主体214的各个视图。分别对应于第一个区段132和第二区段134而打开的第一孔口302和第二孔口304设置在圆柱形构件220的外圆周上。因此，第一孔口302对应于通路136的空气部分142，并且第二孔口304对应于混合物部分144。如在图3B中所示，第一孔口302的开口面积不同于第二孔口304的开口面积。更具体地，第一孔口302的开口面积大于第二孔口304的面积。此外，圆柱形构件220的壁306和308还用于分离流入第一孔口302和第二孔口304的空气。因为第一孔口302的开口面积大而第二孔口304的开口面积小，所以处于第二孔口304下游的第二区段134和混合物部分144处的压力变得比处于第一孔口302的下游的第一区段132和空气部分142处的压力更低。另外，流经混合物部分144的空气-燃料混合物的流速变得比流经空气部分142的清扫空气的流速更快。相应地，混合物部分144侧部上的空气-燃料混合物变得易于直接朝着第二通路148流动，使得空气-燃料混合物不太可能与空气部分142侧部上的清扫空气混合。 [0048] 然而，主体214的各个部分在开口面积方面的差别仅用于描述性目的，并且在本发明的范围内，为了提高发动机100的排放质量，不同部件的开口面积可以任何其他方式进行优化。此外，第一孔口302的开口面积可小于第二孔口304的开口面积。在这样的布置中，空气部分142侧部上的压力很可能变得更低。然而，由于根据开口面积的设定可使得空气部分142的侧部上的清扫空气的流速显著高于在混合物部分144的侧部上的空气-燃料混合物的流速，因此来自混合物部分144的空气-燃料混合物在混合物部分144与空气部分142之间的边界处被阻挡，以防止空气-燃料混合物进入空气部分142，从而还防止空气-燃料混合物与清扫空气的混合。 [0049] 此外，分隔件131可相对于主体214的水平轴线H1以一定角度倾斜。另外，第一孔口302和第二孔口304中的至少一个可相对于主体214的竖直轴线V1以一定角度倾斜。 [0050] 图4A-图4C示出了根据本发明另一实施例的空气清洁器124的本体402的各个视图。出于说明性的目的，未示出空气清洁器124的各个其他部件。本体402具有附接至主体402的板404，板404可通过机械紧固件、粘着剂等附接至本体402。如在图4A-图4C中所示的，板404大致为具有水平部分406和竖直部分408的L形。在本发明范围内，竖直部分408也可相对于水平部分406而非直角地倾斜（obliquely inclined）（例如100度）。此外，板404的竖直部分408包括用于插入空气清洁器124的紧固部件（例如螺栓）的孔410。水平部分406将空气清洁器124的空气出口130大致分成为第一区段132和第二区段134。 水平部分406还可接收处于完全打开位置的扼流阀138。在第一区段132处打开的第一孔口302的开口面积不同于在第二区段134处打开的第二孔口304的开口面积。更具体地，第一孔口302的开口面积大于第二孔口304的开口面积。对于本领域普通技术人员显而易见的是，在本发明的范围内，板404可具有可替换的形状和构造。例如，板404的形状可构造成类似不具有锐边的圆弧。 [0052] 工业应用 [0053] 本发明可用作用于双冲程燃机的空气供应设备来应用。 [0054] 参考标记列表 [0055] 100...发动机 [0056] 102...空气供应设备 [0057] 104...汽缸体 [0058] 106...曲轴箱 [0059] 108...汽缸 [0060] 110...汽缸腔室 [0061] 112...曲轴箱腔室 [0062] 114...曲轴 [0063] 116...活塞 [0064] 117...连杆 [0065] 118...进入口 [0066] 120...排出口 [0067] 122...火花塞 [0068] 124...空气清洁器 [0069] 126...汽化器 [0070] 128...绝缘体 [0071] 130...空气出口 [0072] 131...分隔件 [0073] 132...第一区段 [0074] 134...第二区段 [0075] 136...通路 [0076] 138...扼流阀 [0077] 140...节流阀 [0078] 142...空气部分 [0079] 144...混合物部分 [0080] 146...第一通路 [0081] 148...第二通路 [0082] 150...延伸部分 [0083] 202...封盖 [0084] 204...支撑板 [0085] 206...过滤器元件 [0086] 208...空气清洁器本体 [0087] 210...旋钮 [0088] 211...多个开口 [0089] 212...多个孔口 [0090] 214...主体 [0091] 216...附接构件 [0092] 218...定位孔 [0093] 220...圆柱形构件 [0094] 222...附接部分 [0095] 302...第一孔口 [0096] 304...第二孔口 [0097] 306、308...壁 [0098] 402...本体 [0099] 404...板 [0100] 406...水平部分 [0101] 408...竖直部分 [0102] 410...孔 |
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