汽油机的自动风门控制系统、控制方法及汽油机
技术领域
[0001] 本
发明涉及一种汽油机的自动风门控制系统、控制方法及汽油机。
背景技术
[0002] 目前用于园林工具的汽油机，其进气系统包括空滤器、阻风门、
化油器、进气管以及气门等零部件，主要作用是将空气和
燃料通过化油器按一定的比例的
汽化混合成可燃烧的气体，通过进气通道进入
燃烧室。
现有技术的进气系统是空气通过空滤器和阻风门进入化油器的喉口，空滤器起过滤空气的作用，阻风门用于调节和控制进入化油器的空气流量的作用，化油器在化油器的喉口处有调节进入喉口燃油流量的装置，空气和燃油并在喉口处，由于文丘里管效应使燃油汽化并与空气混合成可燃混合气，此可燃混合气然后通过化油器和进气管道以及进气门最终进入燃烧室。
[0003] 在便携式汽油机起动时，特别是在环境
温度较低时，为便于起动汽油机需要将吸入燃烧室内的燃油混合气中的燃油浓度加大，即一方面需要增加化油器的燃油流量，另一方面则需要减少吸入化油器的空气量。
[0004] 目前，市面上采用预加
油门化油器的
发动机，在引擎起动时，一般采用手动的方式关闭阻风门，打开预加油门，增加引擎内的汽油浓度，方便发动机的起动。其操作复杂，而且不方便。
发明内容
[0005] 本发明的目的在于提供一种操作方便的用于汽油机的自动风门控制系统。
[0006] 本发明的另一目的在于提供一种操作方便的汽油机。
[0007] 本发明的再一目的在于提供一种汽油机的自动风门控制方法。
[0008] 为实现上述发明目的，本发明提供了一种汽油机的自动风门控制系统，所述汽油机包括化油器以及连接化油器的汽缸，所述化油器设置有油门，所述化油器与汽缸之间设有进气通道，所述进气通道具有进气口，所述自动风门控制系统包括阻风门、驱动阻风门的动
力单元、连接动力单元的
控制器以及连接控制器的温度检测单元，所述阻风门用于打开或关闭所述进气口，所述动力单元包括
舵机，所述阻风门连接弹性元件，所述温度检测单元用于检测所述汽缸的温度，当检测到的温度低于预设温度，所述控制器控制舵机带动所述阻风门沿第一方向旋转以关闭所述进气口，所述弹性元件蓄能，所述油门响应于所述阻风门的旋转打开第一预设
角度；所述汽油机起动使所述油门打开第二预设角度，所述弹性元件弹力释放带动所述阻风门打开所述进气口。
[0009] 作为本发明一实施方式的进一步改进，所述动力单元还包括由舵机带动的传动机构，所述传动机构包括连接舵机的第一正
齿轮以及与第一正齿轮
啮合的第二正齿轮，所述第二正齿轮带动所述阻风门沿同一轴线旋转。
[0010] 作为本发明一实施方式的进一步改进，所述传动机构还包括由所述第二正齿轮带动的风门轴，所述阻风门连接在所述风门轴上，所述油门连接在油门轴上，所述第二正齿轮通过风门轴带动风门关闭；所述风门轴通过驱动结构带动油门轴旋转以打开油门。
[0011] 作为本发明一实施方式的进一步改进，所述驱动结构包括固定连接在风门轴上的第一爪以及固定连接在所油门轴上的第二爪，所述第一爪随风门轴转动以驱动所述第二爪，所述第二爪带动油门轴旋转，所述汽油机起动，所述油门轴旋转使所述油门开度增大至不小于第二预设角度，所述第二预设角度大于所述第一预设角度，所述第二爪在所述油门轴的带动下与所述第一爪分离，所述弹性元件作用于所述第一爪带动风门轴使所述阻风门打开所述进气口。
[0012] 作为本发明一实施方式的进一步改进，所述油门轴上连接有油门
弹簧，所述油门弹簧提供所述油门轴带动所述油门由打开
位置到关闭位置的弹性力。
[0013] 作为本发明一实施方式的进一步改进，所述风门轴上设有沿径向贯穿所述风门轴的开槽，所述阻风门安装在所述开槽内。
[0014] 本发明还提供了一种汽油机的自动风门控制系统，包括用于打开或关闭进气口的阻风门、驱动阻风门的动力单元、连接动力单元的控制器以及设置于化油器的油门，所述阻风门连接复位元件，所述控制器控
制动力单元带动所述阻风门沿第一方向旋转以关闭所述进气口，所述阻风门和油门在动力单元的作用下建立第一方向的单向传动连接，所述油门打开第一预设角度，所述阻风门被限制沿与第一方向相反的第二方向旋转；所述油门打开第二预设角度，所述阻风门和油门的单向传动连接断开，所述复位元件带动所述阻风门沿第二方向旋转以打开所述进气口。
[0015] 作为本发明一实施方式的进一步改进，所述动力单元包括舵机、由舵机带动的传动机构以及连接于传动机构的风门轴，所述风门安装在所述风门轴上，所述传动机构沿所述第一方向与所述风门轴传动连接，并且沿第二方向在预设范围内与所述风门轴脱离传动连接。
[0016] 作为本发明一实施方式的进一步改进，所述传动机构包括由舵机带动的第一正齿轮以及与第一正齿轮啮合的第二正齿轮，所述第二正齿轮的端面设有限位槽，所述风门轴的一端连接传动件，所述传动件设置于所述限位槽内并能够沿着限位槽相对所述第二正齿轮旋转，所述第二正齿轮沿第一方向旋转通过所述传动件带动所述风门轴旋转；所述第二正齿轮沿第二方向在对应于所述限位槽的预设范围内旋转，所述传动件在所述限位槽内与所述第二正齿轮相对运动。
[0017] 作为本发明一实施方式的进一步改进，所述油门连接在油门轴上，所述阻风门和所述油门之间设置驱动结构；所述阻风门与所述驱动结构联动并通过驱动结构带动油门轴旋转以使油门打开第一预设角度。
[0018] 作为本发明一实施方式的进一步改进，所述驱动结构包括固定连接在风门轴上的第一爪以及固定连接在所述油门轴上的第二爪，所述第一爪随风门轴转动以驱动所述第二爪，所述第二爪带动油门轴旋转。
[0019] 作为本发明一实施方式的进一步改进，所述第二爪上设有限制阻风门沿第二方向旋转的自
锁结构，所述自锁结构包括设置于第二爪上的台阶部，所述第一爪抵接于所述台阶部以带动所述第二爪，所述台阶部限制所述第一爪沿第二方向旋转复位，所述油门轴带动所述第二爪与所述第一爪分离，所述第一爪被允许沿第二方向旋转复位。
[0020] 本发明还涉及一种汽油机，包括壳体、设置在壳体内的汽缸、在汽缸中往复运动的
活塞、带动活塞往复运动的
曲轴、起动时驱动曲轴运动的驱动
电机、存放燃料的油箱、设置在汽缸和油箱之间的化油器，所述汽油机还包括如上任意一个实施方式所述的自动风门控制系统。
[0021] 作为本发明一实施方式的进一步改进，所述汽油机还包括连接所述进气口的空滤器，所述空滤器包括连接壳体的空滤器
外壳以及设置于空滤器外壳和壳体之间的空滤器底座，所述舵机和传动机构安装在所述空滤器底座上。
[0022] 作为本发明一实施方式的进一步改进，所述控制器根据所述
驱动电机的启动对温度检测单元检测到的温度进行判断，并在检测到的温度低于预设值时控制所述舵机启动。
[0023] 本发明又涉及一种汽油机的自动风门控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0024] 获取汽缸的温度；
[0025] 当汽缸的温度小于预设温度，控制器给动力单元发送驱动
信号，所述驱动信号为控制动力单元带动阻风门沿第一方向旋转预设角度并且动力单元复位的信号，阻风门在动力单元的作用下关闭进气口，油门在阻风门单向传动连接的作用下打开第一预设角度；
[0026] 控制油门打开第二预设角度，所述第二预设角度大于所述第一预设角度，油门与阻风门断开单向传动连接，阻风门复位打开进气口。
[0027] 作为本发明一实施方式的进一步改进，所述控制器基于发动机的起动获取汽缸的温度。
[0028] 与现有技术相比，本发明提供的自动风门控制系统和汽油机能有效的根据汽缸温度的变化自动做出判断并实现化油器预加油门的打开或者关闭，化油器加油门后，自锁结构解锁，阻风门则会恢复到开启状态，由此实现整个过程的自动化，能极大程度上简化人们的操作，方便人们的使用。
附图说明
[0029] 图1是本发明优选的
实施例中汽油机的剖视示意图；
[0030] 图2是图1中a部分的放大示意图；
[0031] 图3是图1中的汽油机的部分立体分解示意图；
[0032] 图4是图1中的汽油机的自动风门控制系统和自动风门控制系统的主视图；
[0033] 图5是图4中自动风门控制系统的一部分的立体示意图；
[0034] 图6是图5中自动风门控制系统的立体分解示意图；
[0035] 图7是图5中自动风门控制系统的俯视示意图；
[0036] 图8是图7中沿A-A线的剖视示意图；
[0037] 图9是自动风门控制系统处于初始状态的立体示意图；
[0038] 图10是图7中沿B-B线的剖视示意图；
[0039] 图11是自动风门控制系统处于舵机启动状态的立体示意图；
[0040] 图12与图10类似，其中自动风门控制系统处于舵机启动状态；
[0041] 图13是自动风门控制系统处于预加油门状态的立体示意图；
[0042] 图14与图10类似，其中自动风门控制系统处于预加油门状态；
[0043] 图15是自动风门控制系统处于舵机复位状态的立体示意图；
[0044] 图16与图10类似，其中自动风门控制系统处于舵机复位状态；
[0045] 图17是自动风门控制系统处于加大油门状态的立体示意图；
[0046] 图18与图10类似，其中自动风门控制系统处于加大油门状态。具体实施例
[0047] 以下将结合附图所示的具体实施方式对本发明进行详细描述。但这些实施方式并不限制本发明，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本发明的保护范围内。
[0048] 应该理解，本文使用的例如“上”、“上方”、“下”、“下方”等表示空间相对位置的术语是出于便于说明的目的来描述如附图中所示的一个单元或特征相对于另一个单元或特征的关系。空间相对位置的术语可以旨在包括设备在使用或工作中除了图中所示方位以外的不同方位。
[0049] 如图1到图5所示，介绍本发明的优选的实施方式。在本实施方式中,以汽油机100为例进行说明。汽油机100包括化油器20以及连接化油器20的汽缸30，化油器20与汽缸30之间设有进气通道21，进气通道21具有进气口，化油器20设置有油门24。汽油机还包括自动风门控制系统，自动风门控制系统包括阻风门23、驱动阻风门23的动力单元、连接动力单元的控制器以及连接控制器的温度检测单元，阻风门23用于打开或关闭进气口。动力单元包括舵机22，阻风门23连接弹性元件233，温度检测单元用于检测汽缸30的温度，当检测到的温度低于预设温度，控制器控制舵机22旋转带动阻风门23沿第一方向旋转以关闭进气口，弹性元件233蓄能，油门24响应于阻风门23的旋转打开第一预设角度；汽油机起动使油门打开第二预设角度，弹性元件233弹力释放带动阻风门23打开进气口。
[0050] 本实施例中，动力单元还包括由舵机22带动的传动机构，传动机构包括连接舵机的第一正齿轮221以及与第一正齿轮啮合的第二正齿轮222，第二正齿轮222带动阻风门23沿同一轴线旋转，即第二正齿轮222带动阻风门23旋转以打开或关闭进气口。其中正齿轮指标
准直齿圆柱齿轮，用于
齿轮传动，且齿轮的轮缘上有齿能进行连续啮合传递运动和动力。
[0051] 通过温度检测单元检测汽缸30的温度，以此判断汽油机是否处于冷起动状态，也就是说，当检测到的汽缸30的温度低于预设温度时，确认为冷起动，并且在冷起动时由舵机控制关闭风门且预加油门，在起动后风门自动打开。通过控制器控制舵机22带动第一正齿轮221和第二正齿轮222旋转来实现阻风门23关闭进气口，以减少吸入化油器20的空气量，从而增加吸入汽缸30内燃烧室的燃油混合器中的燃油浓度，以便于汽油机的起动，能极大程度上简化人们的操作，方便人们的使用。
[0052] 本实施例中优选的，传动机构还包括由第二正齿轮222带动的风门轴231，阻风门23固定或可拆卸的连接在风门轴231上。风门轴231安装在进气通道21内，舵机22带动第一正齿轮221和第二正齿轮222旋转，第二正齿轮222带动风门轴231，风门轴231上沿径向设有贯穿风门轴的开槽235，阻风门23安装在开槽235内，可以通过控制器控制舵机22的转向和转速，以控制阻风门23的旋转角度从而调节进风量。
[0053] 另外，油门24固定连接在油门轴241上，第二正齿轮222通过风门轴231带动阻风门23关闭；风门轴231通过驱动结构带动油门轴241旋转以打开油门24。具体的，驱动结构包括固定连接在风门轴231上的第一爪232以及固定连接在油门轴241上的第二爪242，第一爪
232随风门轴231转动以驱动第二爪242，第二爪242带动油门轴241旋转。具体的，弹性元件
233为连接在风门轴231上的风门弹簧，风门弹簧构造为
扭簧，扭簧的一端连接到第一爪232上，扭簧的另一端连接到油门轴241上，当阻风门23关闭，第一爪232带动扭簧的一端一起旋转，扭簧蓄能；当油门打开，扭簧弹性释放带动第一爪232继而带动风门轴231以打开阻风门
23，也就是说，风门弹簧提供风门轴231带动阻风门23由关闭位置到打开位置的弹性力。油门轴241上连接有油门弹簧243，油门弹簧243也可以构造为扭簧，以提供油门241轴带动油门24从打开位置到关闭位置的弹性力。
[0054] 参照图5到图8所示，第二正齿轮222上设有限位槽226，风门轴231与第二正齿轮222为间隙配合，风门轴231上径向插接一销轴236，销轴236与限位槽226配合并在限位槽
226限定的范围内旋转，也就是说，第二正齿轮222通过销轴236带动风门轴231沿第一方向旋转，而当第二正齿轮222在限位槽226限定的范围内沿与第一方向相反的第二方向旋转，则风门轴231在限位槽226限定的范围内不会随着第二正齿轮222一起沿着第二方向旋转。
[0055] 限位槽226的截面构造为两个对称设置的扇形，风门轴231的端部穿设在第二正齿轮222的中心孔内，销轴236卡设在限位槽226内并且能够沿着限位槽226在预定的范围内相对第二正齿轮222旋转，销轴236同时实现风门轴231与第二正齿轮222之间的轴向安装
定位。销轴236的初始位置处于与限位槽226的第一侧槽壁2261抵接，这样第二正齿轮222可以通过限位槽226的槽壁带动销轴236随其一起沿第一方向旋转；而当第二正齿轮222在舵机22的作用下沿第二方向复位，销轴236与第一侧槽壁2261分离，第二正齿轮222旋转到销轴
236与限位槽226的第二侧槽壁2262抵接的位置，在这个过程中，第二正齿轮222的旋转无法传递给销轴236。通过销轴236和限位槽226的配合，销轴236作为传动件传递第二正齿轮222到风门轴231的旋转，这样就可以实现传动机构沿第一方向与风门轴传动连接，并且沿第二方向在预设范围内与风门轴脱离传动连接。
[0056] 另外，风门轴231的端部形成扁方238，销轴236穿设在扁方238上，另外一拨叉228安装在扁方238上，其位于风门轴231的主体和销轴236之间，以便于定位。拨叉228能够被风门轴231带动旋转，继而拨叉228拨动第一爪232沿第一方向旋转。当第一爪232在弹性元件233的作用下复位时，第一爪232通过拨叉228带动风门轴231沿第二方向旋转。
[0057] 本实施例中，第一爪232沿第一方向旋转以驱动第二爪242，第二爪242与油门轴241相对固定安装，因此第二爪242带动油门轴241旋转，继而油门轴241带动油门旋转打开第一预设角度，即预加油门。第一爪232和第二爪242之间还形成有对阻风门23进行自锁的自锁结构，而可以通过加油门的方式来进行自锁结构的解锁。具体的，第二爪242与第一爪
232配合的部分设有台阶部，包括第一台阶面2421和第二台阶面2422，第一爪232旋转先抵接到第二爪242的第一台阶面2421，随着第一爪232的进一步旋转，第一爪232越过第一台阶面2421继而抵接在第二台阶面2422，连接第一爪232的弹性元件蓄能；当第二正齿轮222不再带动风门轴231沿第一方向旋转并且第二正齿轮222沿第二方向旋转复位，第一爪232在弹性元件的作用下也有沿第二方向旋转的趋势，而第一台阶面2421和第二台阶面2422之间的连接面阻挡第一爪232沿第二方向旋转，即第二爪242上的台阶部形成了锁定第一爪242的自锁结构，使得第一爪232和第二爪242之间只能进行旋转运动的单向传递，从而使阻风门23始终处于关闭状态，当化油器20加油门时，油门轴241旋转使油门打开第二预设角度，第二爪242在油门轴241的带动下继续沿打开的方向旋转与第一爪232分离，第一爪232的锁定被解除，从而第一爪232在弹性元件的带动下带动风门轴231沿第二方向旋转，使阻风门
20开启。也就是说，当要起动汽油机时，可通过控制舵机22带动传动机构使阻风门23关闭，一旦阻风门23关闭到位，舵机22反转复位，并使得舵机22与传动机构脱离传动连接，而阻风门23在自锁结构的作用下保持在关闭状态。而一旦汽油机起动，化油器20加油门后，自锁结构解锁，阻风门23则会恢复到开启状态，由此实现整个过程的自动化。
[0058] 下面将根据附图具体说明汽油机的起动过程。
[0059] 如图9和图10所示，汽油机的初始状态，舵机22处于初始角度，阻风门23打开，油门24关闭，第一爪232和第二爪242处于相互分离的状态，销轴236与限位槽226的第一侧槽壁
2261抵接。图中虚线Y和虚线Z分别示出了油门24和阻风门23的开度。
[0060] 如图11和图12所示，温度检测单元检测到汽缸30的温度低于预设温度，控制器控制舵机22启动，舵机22带动第一正齿轮221沿图示箭头方向顺
时针转动，进而带动第二正齿轮222逆时针转动，第二正齿轮222通过销轴236带动风门轴231逆时针转动，风门轴231的第一爪232抵靠油门轴241的第二爪242，以使第二爪242能够带动油门轴241转动。
[0061] 如图13和图14所示，舵机22继续转动至预设角度，此时，阻风门23关闭，第二爪242带动油门轴241转动，油门轴241带动油门24打开第一预设角度，弹性元件233蓄能。
[0062] 如图15和图16所示，舵机22在达到预设角度后反转回到初始角度，因销轴236在限位槽226内转动从而不能带动风门轴231，油门24和阻风门23保持不动，此时即完成起动准备(即阻风门关闭且预加油门)。
[0063] 如图17和图18所示，当成功起动汽油机后，加大油门24(油门轴顺时针旋转)，油门24打开第二预设角度，使油门轴241的第二爪242不再抵靠风门轴231的第一爪232，风门轴
231在弹性元件233的作用下回到初始状态，阻风门23自动打开。
[0064] 根据上述说明，本发明的汽油机的自动风门控制方法包括以下步骤：
[0065] 获取汽缸30的温度；
[0066] 当汽缸30的温度小于预设温度，控制器给舵机22发送驱动信号，该驱动信号优选为控制舵机沿预设方向旋转预设角度并复位的信号，这样阻风门23在舵机22的作用下关闭进气口，油门24在阻风门23单向传动连接的作用下打开第一预设角度；
[0067] 控制油门24打开第二预设角度，第二预设角度大于第一预设角度，油门24与阻风门23断开单向传动连接，阻风门21复位打开进气口。
[0068] 进一步的，控制器基于发动机的起动获取汽缸的温度。
[0069] 通过阻风门和风门之间的联动设置，使得汽油机的自动风门控制更加简单，从而降低汽油机的成本。
[0070] 本发明还涉及具有上述自动风门控制系统的汽油机，汽油机包括壳体10，汽缸30及化油器20均设置在壳体10内，在汽缸30中设有往复运动的活塞42，活塞42的上部还设有用于点火的
火花塞43，活塞42通过曲轴41往复运动带动，其中曲轴41设置在曲
轴箱40内，壳体内还设有驱动电机50，用于起动时驱动曲轴41运动，汽油机还包括存放燃料的油箱60，油箱安装在
曲轴箱40的一侧，化油器20也位于曲轴箱40的一侧且位于油缸60的上方，驱动电机50设置在曲轴箱40的另一侧。当驱动电机50启动时，控制器获取温度检测单元检测的汽缸30的温度，当温度低于预设值时，则判断发动机属于冷起动状态，控制舵机22启动以关闭阻风门23，并且在油门动作后，阻风门23自动恢复到开启状态。当然，如果温度高于预设值，则判断出发动机属于热起动状态，则舵机22不会产生动作，化油器20的油门24关闭。而发动机每一次起动，舵机22都会接收到汽缸温度信号并做出判断。也就是说，控制器根据驱动电机50的启动对温度检测单元检测到的温度进行判断，并在检测到的温度低于预设值时控制舵机22启动，而检测到的温度高于预设值时舵机22是不会启动的。
[0071] 另外，上述汽油机还包括连接进气口的空滤器80，空滤器80具有连接壳体10的空滤器外壳81以及设置于空滤器外壳81和壳体10之间的空滤器底座82，舵机22以及传动机构均安装在空滤器底座82上。汽缸30相对于化油器20的另一侧还设有消音器70，以减小汽油机运行时发出的噪音。
[0072] 上述实施例中，汽油机的自动风门控制系统能根据汽缸温度的变化自动做出判断并实现化油器预加油门的打开或者关闭。能极大程度上简化人们的操作，方便人们的使用。
[0073] 应当理解，虽然本
说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
[0074] 上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。
