Двигатель
Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания (ДВС). Предложен ДВС 1, включающий в себя камеру 7 картера кривошипного механизма, в которой происходят колебания давления при возвратно-поступательном движении поршня 9, и карбюратор 25, включающий в себя диафрагменный топливный насос (ДТН) 109. ДТН 109 имеет камеру насоса, выполненную с конфигурацией, обеспечивающей возможность всасывания и выталкивания топлива, и камеру 110 с диафрагмой, в которую подается давление, которое приводит в действие камеру насоса. Предусмотрен соединительный канал 104, сообщающий камеру 110 и камеру 7, в соединительном канале обеспечено отверстие 103 на стороне картера кривошипного механизма с возможностью его открывания и закрывания поршнем 9. Причем камера 110 и камера 7 сообщаются друг с другом, когда в камере 7 создается отрицательное давление. Технический результат заключается в повышении эффективности и надежности системы подачи топлива ДВС, использующей ДТН. 9 з.п. ф-лы, 9 ил.
ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к двигателю, выполненному с конфигурацией, обеспечивающей приведение в действие диафрагменного топливного насоса посредством использования колебаний давления в камере картера кривошипного механизма.
2. Описание уровня техники, имеющего отношение к изобретению
В последнее время вследствие возрастающей осведомленности общественности в отношении экологических проблем, усиления борьбы с загрязнением атмосферы газообразными отходами и тому подобного, на смену двухтактному двигателю приходит четырехтактный двигатель в качестве приводного двигателя для рабочей машины, такой как кусторез, цепная пила и ранцевая воздуходувка, перемещаемой рукой пользователя или переносимой на плече пользователя.
В некоторых двухтактных двигателях колебания давления во всасывающем отверстии используются в качестве источника энергии для приведения в действие топливного насоса (диафрагменного топливного насоса), как раскрыто, например, в выложенной публикации заявки на патент Японии № 2005-140027 (патентный литературный источник 1) и в выложенной публикации заявки на патент Японии № НЕI9-158806 (патентный литературный источник 2). Однако в большинстве двухтактных двигателей используются колебания давления в камере картера кривошипного механизма. В данном случае положительное давление (давление выше атмосферного) и отрицательное давление (давление ниже атмосферного), создаваемые в камере картера кривошипного механизма, часто используются в качестве источника энергии для приведения в действие камеры с диафрагмой в диафрагменном топливном насосе, как раскрыто, например, в выложенной публикации заявки на патент Японии № НЕI3-189363 (патентный литературный источник 3), в выложенной публикации заявки на патент Японии № 2003-172221 (патентный литературный источник 4) и в выложенной публикации заявки на патент Японии № 2001-207914 (патентный литературный источник 5).
В случаях, рассматриваемых в патентном литературном источнике 1 и патентном литературном источнике 2, то есть в том случае, если диафрагменный топливный насос в четырехтактном двигателе приводится в действие посредством использования колебаний давления во всасывающем отверстии в качестве источника энергии, существует проблема, заключающаяся в том, что диафрагменный топливный насос не может получить достаточного количества энергии, поскольку давление во всасывающем отверстии изменяется только один раз, в то время как коленчатый вал совершает два оборота. Кроме того, в случаях, рассматриваемых в патентном литературном источнике 3, патентном литературном источнике 4 и патентном литературном источнике 5, то есть в том случае, если диафрагменный топливный насос приводится в действие посредством использования колебаний давления в камере картера кривошипного механизма, существует возможность получить энергию, посредством которой давление изменяется один раз, пока коленчатый вал совершает один оборот, и, следовательно, решить вышеописанную проблему. Тем не менее, положительное давление в камеру картера кривошипного механизма воздействует на внутреннюю часть камеры с диафрагмой, и, следовательно, масло из камеры картера кривошипного механизма поступает в камеру с диафрагмой и в канал, сообщающийся с камерой с диафрагмой. В результате будет отсутствовать возможность передачи колебаний давления камере с диафрагмой, и в конце концов это может вызвать отказ диафрагменного топливного насоса.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение было сделано с учетом вышеописанных предпосылок. Следовательно, задача настоящего изобретения состоит в разработке двигателя, выполненного с возможностью получения колебаний давления, достаточных для приведения в действие диафрагменного топливного насоса, и предотвращения поступления масла в камеру с диафрагмой.
Для решения вышеописанной проблемы двигатель включает в себя:
камеру картера кривошипного механизма, в которой происходят колебания давления; и карбюратор, включающий в себя диафрагменный топливный насос. Диафрагменный топливный насос имеет камеру насоса, выполненную с конфигурацией, обеспечивающей возможность всасывания и выталкивания топлива; и камеру с диафрагмой, в которую подается давление, которое обеспечивает приведение в действие камеры насоса. Камера с диафрагмой и камера картера кривошипного механизма сообщаются друг с другом в состоянии, в котором в камере картера кривошипного механизма создается отрицательное давление.
Предпочтительно, чтобы двигатель дополнительно имел соединительный канал, выполненный с конфигурацией, обеспечивающей возможность сообщения между камерой с диафрагмой и камерой картера кривошипного механизма. Канал, открывающийся в зону атмосферного давления и выполненный с конфигурацией, обеспечивающей возможность сообщения с пространством, находящимся под атмосферным давлением, соединен с соединительным каналом.
Предпочтительно, чтобы двигатель дополнительно имел соединительный канал, выполненный с конфигурацией, обеспечивающей возможность сообщения между камерой с диафрагмой и камерой картера кривошипного механизма. Канал, открывающийся в зону атмосферного давления и выполненный с конфигурацией, обеспечивающей возможность сообщения с пространством, находящимся под атмосферным давлением, соединен с камерой с диафрагмой.
Предпочтительно, чтобы двигатель дополнительно имел соединительный канал, выполненный с конфигурацией, обеспечивающей возможность сообщения между камерой с диафрагмой и камерой картера кривошипного механизма. Отверстие соединительного канала на стороне камеры картера кривошипного механизма образовано рядом с местом, в котором концевая часть юбки поршня будет расположена тогда, когда поршень будет находиться в верхней мертвой точке.
Предпочтительно, чтобы двигатель дополнительно имел соединительный канал, выполненный с конфигурацией, обеспечивающей возможность сообщения между камерой с диафрагмой и камерой картера кривошипного механизма. Отверстие соединительного канала на стороне камеры картера кривошипного механизма образовано в месте, находящемся ближе к коленчатому валу, чем место, в котором поршневое кольцо будет расположено тогда, когда поршень будет находиться в нижней мертвой точке.
Предпочтительно, чтобы отверстие соединительного канала на стороне камеры картера кривошипного механизма было образовано в месте, находящемся рядом с тем местом, в котором поршневое кольцо поршня будет расположено тогда, когда поршень будет находиться в нижней мертвой точке.
Предпочтительно, чтобы двигатель дополнительно имел соединительный канал, выполненный с конфигурацией, обеспечивающей возможность сообщения между камерой с диафрагмой и камерой картера кривошипного механизма. Дроссель образован в отверстии соединительного канала на стороне камеры картера кривошипного механизма.
Предпочтительно, чтобы двигатель дополнительно имел соединительный канал, выполненный с конфигурацией, обеспечивающей возможность сообщения между камерой с диафрагмой и камерой картера кривошипного механизма. Дроссель образован в канале, открывающемся в зону атмосферного давления, при этом канал, открывающийся в зону атмосферного давления, соединен или с соединительным каналом, или с камерой с диафрагмой для обеспечения возможности сообщения с пространством, находящимся под атмосферным давлением.
Предпочтительно, чтобы двигатель дополнительно имел соединительный канал, выполненный с конфигурацией, обеспечивающей возможность сообщения между камерой с диафрагмой и камерой картера кривошипного механизма. Канал, открывающийся в зону атмосферного давления, открывается с очищенной стороны воздухоочистителя, при этом канал, открывающийся в зону атмосферного давления, соединен или с соединительным каналом, или с камерой с диафрагмой для обеспечения возможности сообщения с пространством, находящимся под атмосферным давлением.
Предпочтительно, чтобы двигатель представлял собой четырехтактный двигатель.
В соответствии с настоящим изобретением существует возможность создания двигателя, выполненного с конфигурацией, обеспечивающей возможность получения колебаний давления, достаточных для приведения в действие диафрагменного топливного насоса и предотвращения поступления масла в камеру с диафрагмой.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фиг.1 представляет собой иллюстрацию, схематически показывающую вариант 1 осуществления настоящего изобретения;
фиг.2 представляет собой иллюстрацию, показывающую местоположение отверстия на стороне камеры картера кривошипного механизма;
фиг.3 представляет собой иллюстрацию, показывающую конструкцию карбюратора, в котором используется диафрагменный топливный насос;
фиг.4 представляет собой иллюстрацию, показывающую форсунку;
фиг.5 представляет собой поперечное сечение, выполненное по линии А-А' на фиг.4;
фиг.6 представляет собой иллюстрацию, показывающую эффект от варианта 1 осуществления;
фиг.7 представляет собой иллюстрацию, показывающую вариант 2 осуществления;
фиг.8 представляет собой иллюстрацию, показывающую вариант 3 осуществления; и
фиг.9 представляет собой иллюстрацию, показывающую вариант 4 осуществления.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ
Вариант 1 осуществления
Предпочтительный вариант 1 осуществления двигателя в соответствии с настоящим изобретением будет разъяснен далее со ссылкой на фиг.1. Фиг.1 представляет собой иллюстрацию, схематически показывающую вариант 1 осуществления настоящего изобретения. В данном случае на фиг.1 показан четырехтактный двигатель 1, в котором поршень находится рядом с верхней мертвой точкой (ВМТ).
Как показано на фиг.1, четырехтактный двигатель 1 включает в себя цилиндр 3, картер 5, смонтированный под цилиндром 3, и резервуар 15 для масла, предусмотренный под картером 5. Цилиндр 3 имеет цилиндрическое пространство для перемещения поршня 9 с возможностью скольжения вверх и вниз на фиг.1. В этом случае поршень 9 установлен в данном пространстве с зазором для скользящего перемещения его вверх и вниз на фиг.1. Границы камеры 7 картера кривошипного механизма определяются цилиндром 3, картером 5 и поршнем 9. То есть камера 7 картера кривошипного механизма представляет собой приблизительно цилиндрическое пространство, ограниченное боковой поверхностью цилиндра 3, поршнем 9 и картером 5. Объем внутреннего пространства данной камеры 7 картера кривошипного механизма изменяется по мере скользящего перемещения поршня 9. Границы камеры 8 сгорания определяются головкой 26 цилиндра, цилиндром 3 и поршнем 9. Резервуар 15 для масла, предназначенный для удерживания масла, предусмотрен отдельно от картера 5.
Обратный клапан 17 предусмотрен между резервуаром 15 для масла и картером 5 для обеспечения возможность прохода масла только в направлении от картера 5 (камеры 7 картера кривошипного механизма) к резервуару 15 для масла. В данном случае отрицательное давление создается в камере 7 картера кривошипного механизма по мере перемещения поршня 9 от нижней мертвой точки (НМТ) к верхней мертвой точке (ВМТ). Напротив, положительное давление создается в камере 7 картера кривошипного механизма по мере перемещения поршня 9 от ВМТ к НМТ. Несмотря на то, что отрицательное давление легко создается в камере 7 картера кривошипного механизма, поскольку предусмотрен обратный клапан 17, давление в камере 7 картера кривошипного механизма может повышаться только до положительного давления, которое «преодолевает» упругость пружины и тому подобного, используемой/используемого в обратном клапане 17. Таким образом, упругость пружины и тому подобного, используемой/используемого в обратном клапане 17, является относительно малой, так что давление в камере 7 картера кривошипного механизма может увеличиваться только до незначительного положительного давления. В данном случае давление в камере 7 картера кривошипного механизма изменяется один раз, пока коленчатый вал 13а совершает один оборот. Это отличается от давления во всасывающем отверстии или выпускном отверстии, которое изменяется только один раз, пока коленчатый вал 13а совершает два оборота.
Кривошип 13 закреплен с возможностью вращения в картере 5. Данный кривошип 13 образован коленчатым валом 13а, который представляет собой центр вращения, противовес и так далее. Поршень 9 и кривошип 13 соединены друг с другом посредством шатуна 11. Шатун 11 соединен с возможностью поворота как с поршнем 9, так и с кривошипом 13. Данная конфигурация обеспечивает возможность возвратно-поступательного и скользящего перемещения поршня 9 в цилиндре 3.
Головка 26 цилиндра предусмотрена на верхней стенке цилиндра 3. Головка 26 цилиндра выполнена со всасывающим отверстием 27, которое обеспечивает возможность сообщения с карбюратором 25, и выпускным отверстием 33, которое обеспечивает возможность сообщения с выпускным глушителем (непоказанным). Головка 26 цилиндра также предусмотрена с впускным клапаном 29, предназначенным для открытия и закрытия всасывающего отверстия 27. Кроме того, головка 26 цилиндра предусмотрена с выпускным клапаном 31, предназначенным для открытия и закрытия выпускного отверстия 33.
Воздухоочиститель 21 предусмотрен снаружи карбюратора 25. Фильтр 23 расположен в воздухоочистителе 21. Фильтр 23 обеспечивает возможность прохода воздуха через него для удаления пыли и тому подобного в воздухе.
Карбюратор 25 представляет собой устройство, предназначенное для вмешивания топлива в воздух, который прошел через воздухоочиститель 21. Более точно, карбюратор 25 может обеспечивать регулирование смешивания воздуха и топлива, а также регулирование общего количества воздушно-топливной смеси. Карбюратор 25 имеет диафрагменный топливный насос 109, предназначенный для вмешивания топлива в воздух. Данный диафрагменный топливный насос 109 приводится в действие посредством использования колебаний давления в качестве источника энергии.
В данном варианте осуществления камера 110 с диафрагмой в диафрагменном топливном насосе 109 соединена с камерой 7 картера кривошипного механизма посредством соединительного канала 104 для подачи энергии. В данном случае диафрагменный топливный насос 109 снабжен диафрагмой 108, положение которой изменяется в ответ на колебания давления.
Отверстие 103 на стороне камеры картера кривошипного механизма предусмотрено в соединительном канале 104 на стороне камеры 7 картера кривошипного механизма. При этом канал 107, открывающийся в зону атмосферного давления, соединен с соединительным каналом 104. Один конец канала 107, открывающегося в зону атмосферного давления, имеет отверстие 117 на стороне воздухоочистителя, которое открывается в воздухоочиститель 21 (пространство, в котором воздух находится после прохода через фильтр 23). Другой конец канала 107, открывающегося в зону атмосферного давления, открыт на «пути следования» соединительного канала 104. В данном случае, что касается места соединения между соединительным каналом 104 и каналом 107, открывающимся в зону атмосферного давления, соединительный канал 104 на стороне камеры 110 с диафрагмой назван соединительным каналом 113 на стороне камеры с диафрагмой, и соединительный канал 104 на стороне камеры 7 картера кривошипного механизма назван соединительным каналом 105 на стороне камеры картера кривошипного механизма.
Даже если масло и тому подобное поступает в соединительный канал 104, за счет выполнения канала 107, открывающегося в зону атмосферного давления, существует возможность вытеснения масла и тому подобного в камеру 7 картера кривошипного механизма, когда отрицательное давление создается в камере 7 картера кривошипного механизма. Это обусловлено тем, что отверстие 117 на стороне воздухоочистителя в канале 107, открывающемся в зону атмосферного давления, открывается в пространство, находящееся под атмосферным давлением. Следовательно, когда отрицательное давление создается в камере 7 картера кривошипного механизма, воздух поступает в отверстие 103 на стороне камеры картера кривошипного механизма из отверстия 117 на стороне воздухоочистителя для вытеснения масла, поступившего в соединительный канал 104. В данном случае следует отметить, что коэффициент сопротивления трубопровода, определяемый для канала 107, открывающегося в зону атмосферного давления, не должен быть задан слишком низким для предотвращения ухудшения характеристик диафрагменного топливного насоса 109. Это связано с тем, что слишком низкое сопротивление трубопровода, определяемое для канала 107, открывающегося в зону атмосферного давления, создает ситуацию, при которой воздух, находящийся не на стороне камеры 110 с диафрагмой, а на стороне канала 107, открывающегося в зону атмосферного давления, всасывается слишком сильно, когда отрицательное давление создается в камере 7 картера кривошипного механизма.
Дроссель 111 на стороне воздухоочистителя предусмотрен для регулирования сопротивления трубопровода, определяемого для канала 107, открывающегося в зону атмосферного давления. Данный дроссель 111 на стороне воздухоочистителя обеспечивает увеличение сопротивления трубопровода. Существует ряд способов увеличения сопротивления трубопровода, например, способ выполнения трубопровода с большой длиной, способ выполнения всего трубопровода тонким, способ сгибания трубопровода более чем в одном месте и так далее. В данном случае возможны комбинации вышеописанных способов для получения синергетического эффекта. Кроме того, дроссель 111 на стороне воздухоочистителя необязательно должен быть всегда предусмотрен рядом с отверстием 117 на стороне воздухоочистителя, поскольку он используется для регулирования сопротивления трубопровода. Например, дроссель 111 на стороне воздухоочистителя может быть предусмотрен в середине канала 107, открывающегося в зону атмосферного давления, на стороне соединительного канала 104 и так далее.
Дроссель 115 на стороне камеры картера кривошипного механизма предусмотрен в отверстии 103 на стороне камеры картера кривошипного механизма. Данный дроссель 115 на стороне камеры картера кривошипного механизма служит для регулирования колебаний давления, служащих для приведения в действие диафрагменного топливного насоса 109. Кроме того, дроссель 115 на стороне камеры картера кривошипного механизма предусмотрен для уменьшения количества масла и тому подобного, проходящего из камеры 7 картера кривошипного механизма в соединительный канал 104.
Канал 107, открывающийся в зону атмосферного давления, открывается в пространство (очищенную сторону), в котором находится воздух в воздухоочистителе 21 после прохода воздуха через фильтр 23. Следовательно, существует возможность прохода очищенного воздуха, не содержащего пыли и тому подобного, в канал 107, открывающийся в зону атмосферного давления.
Фиг.2 представляет собой иллюстрацию, показывающую местоположение отверстия 103 на стороне камеры картера кривошипного механизма. В данном случае на фиг.2 поршень 9, находящийся в верхней мертвой точке (ВМТ), показан сплошной линией, а поршень 9, находящийся в нижней мертвой точке (НМТ), показан штрихпунктирной линией.
В данном случае поршень 9 включает в себя головку 9а поршня и юбку 9b, следующую за головкой 9а поршня. Концевая часть 9с образована на конце юбки 9b на стороне камеры 7 картера кривошипного механизма.
В случае данного варианта осуществления, как показано на фиг.2, отверстие 103 на стороне камеры картера кривошипного механизма, предусмотренное в соединительном канале 104 на стороне камеры 7 картера кривошипного механизма, образовано так, что оно будет открыто в месте, находящемся рядом с местом, в котором концевая часть 9с юбки 9b поршня 9 будет расположена тогда, когда поршень 9 находится в верхней мертвой точке (ВМТ). Это предотвращает поступление масла и тому подобного в соединительный канал 104 и камеру 110 с диафрагмой вследствие положительного давления, создаваемого в камере 7 картера кривошипного механизма (в картере 5). Кроме того, отверстие 103 на стороне камеры 7 картера кривошипного механизма, предусмотренное в соединительном канале 104, образовано так, что оно будет открыто в месте, находящемся ближе к коленчатому валу 13а, чем место, в котором концевая часть 9с будет расположена тогда, когда поршень 9 находится в верхней мертвой точке (ВМТ). За счет образования отверстия 103 на стороне камеры картера кривошипного механизма в данном месте существует возможность перекрытия соединительного канала 104, когда положительное давление создается в камере 7 картера кривошипного механизма, и, следовательно, подачи по существу только отрицательного давления в соединительный канал 104.
Кольцевое поршневое кольцо 52 вставлено в часть боковой поверхности поршня 9 на стороне камеры 8 сгорания. Данное поршневое кольцо 52 образованно компрессионным кольцом 53 и маслосъемным кольцом 51. Компрессионное кольцо 53 должно всегда прилегать к цилиндру 3, поскольку оно предусмотрено для отделения камеры 8 сгорания от камеры 7 картера кривошипного механизма. Кроме того, компрессионное кольцо 53 должно подвергаться смазыванию для предотвращения абразивного износа, поскольку оно совершает скользящее движение. Следовательно, в зазоре между цилиндром 3 и поршнем 9 на стороне камеры 8 сгорания имеется значительно больше масла, чем в зоне между компрессионным кольцом 53 и маслосъемным кольцом 51. В зазоре имеется просочившийся газ и тому подобное. Следовательно, когда поршень 9 перемещается для того, чтобы отверстие 103 на стороне камеры картера кривошипного механизма оказалось между компрессионным кольцом 53 и маслосъемным кольцом 51, масло, просочившийся газ и тому подобное могут поступать в соединительный канал 104 из отверстия 103 на стороне камеры картера кривошипного механизма. В данном варианте осуществления отверстие 103 на стороне камеры 7 картера кривошипного механизма, предусмотренное в соединительном канале 104, образовано в месте, находящемся ближе к коленчатому валу 13а, чем место, в котором маслосъемное кольцо 51 будет расположено, когда поршень 9 находится в нижней мертвой точке (НМТ). Это обеспечивает предотвращение поступления масла и тому подобного в соединительный канал 104 из отверстия 103 на стороне камеры картера кривошипного механизма.
Если отверстие 103 на стороне камеры картера кривошипного механизма будет образовано в месте, находящемся на некотором расстоянии от места, в котором маслосъемное кольцо 51 в поршне 9 будет расположено, когда поршень 9 находится в нижней мертвой точке (НМТ), потребуется соответственно увеличить длину юбки 9b и, следовательно, увеличить размер поршня 9. Следовательно, в данном варианте осуществления отверстие 103 на стороне камеры картера кривошипного механизма образовано рядом с местом, в котором маслосъемное кольцо 51 в поршне 9 будет расположено, когда поршень 9 будет находиться в нижней мертвой точке (НМТ), для уменьшения размера поршня 9 и предотвращения попадания масла и тому подобного в соединительный канал 104.
В этом случае в данном варианте осуществления отверстие 103 на стороне камеры картера кривошипного механизма образовано в месте, находящемся рядом с местом, в котором концевая часть 9с юбки 9b поршня 9 будет расположена, когда поршень 9 будет находиться в верхней мертвой точке (ВМТ), как показано на фиг.2. В данном случае, даже если отрицательное давление будет действовать на соединительный канал 104, невозможно будет обеспечить достаточную производительность диафрагменного топливного насоса 109, если будет отсутствовать канал 107, открывающийся в зону атмосферного давления. Это обусловлено тем, что отверстие 103 на стороне камеры картера кривошипного механизма будет закрыто юбкой 9b до того, как давление вернется к положительному давлению после того, как поршень 9 достигнет верхней мертвой точки (ВМТ) и давление в соединительном канале 104 достигнет минимума. Это вызывает ситуацию, при которой давление в соединительном канале 104 будет поддерживаться на уровне определенного отрицательного давления, и, следовательно, будет невозможно создать достаточные колебания давления. В этом случае, когда поршень 9 достигнет верхней мертвой точки (ВМТ) на следующем такте, давление может измениться только от определенного отрицательного давления до минимального давления. Диафрагменный топливный насос 109 приводится в действие в соответствии с амплитудой колебаний давления и, следовательно, не сможет работать, если амплитуда колебаний давления будет мала. Следовательно, в соответствии с данным вариантом осуществления принята конфигурация, в которой предусмотрен канал 107, открывающийся в зону атмосферного давления, и воздух будет подаваться в соединительный канал 104, пока отверстие 103 на стороне камеры картера кривошипного механизма будет закрыто юбкой 9b поршня 9, для увеличения колебаний давления в камере 110 с диафрагмой. В этом случае при конфигурации в соответствии с данным вариантом осуществления промежуток времени, в течение которого отверстие 103 на стороне камеры картера кривошипного механизма будет закрыто, будет значительно более продолжительным по сравнению с промежутком времени, в течение которого отверстие 103 на стороне камеры картера кривошипного механизма будет открыто. Следовательно, даже если сопротивление трубопровода, создаваемое в канале 107, открывающемся в зону атмосферного давления, увеличивается до некоторой степени, существует возможность подачи достаточного количества воздуха в соединительный канал 104. Это обеспечивает возможность получения достаточной амплитуды колебаний давления в соединительном канале 104.
Фиг.3 представляет собой иллюстрацию, показывающую конструкцию карбюратора 25, в котором используется диафрагменный топливный насос 109.
Как показано на фиг.3, карбюратор 25 включает в себя корпус 1102 карбюратора. Соединительный канал 104, который обеспечивает возможность сообщения с камерой 7 картера кривошипного механизма, образован в корпусе 1102 карбюратора. Данный соединительный канал 104 выходит к камере 110 с диафрагмой, которая представляет собой одну сторону (верхнюю часть на фигуре) диафрагменного топливного насоса 109. Камера 1108 насоса образована с другой стороны (в нижней части на фигуре) диафрагменного топливного насоса 109. Отверстие 1112 для подвода топлива сообщается с камерой 1108 насоса через впускной клапан 1110, и дозирующая камера 118 в дозирующей диафрагме 1120 сообщается с камерой 1108 насоса через выпускной клапан 1114 и игольчатый клапан 1116. В данном случае отверстие 1112 для впуска топлива соединено с резервуаром для топлива (непоказанным). Отверстие 103 на стороне камеры картера кривошипного механизма, предусмотренное в соединительном канале 104 на стороне камеры 7 картера кривошипного механизма, образовано в цилиндре 3, который определяет границы камеры 7 картера кривошипного механизма.
Давление в камере 7 картера кривошипного механизма изменяется в соответствии с изменением ее объема. Как описано выше, только отрицательные значения давления у изменяющегося давления влияют на камеру 110 с диафрагмой через соединительный канал 104. В этом случае диафрагменный топливный насос 109 приводится в действие за счет отрицательного давления, воздействующего на камеру 110 с диафрагмой. Более точно, отрицательное давление воздействует на камеру 110 с диафрагмой в диафрагменном топливном насосе 109, и, следовательно, отрицательное давление будет воздействовать на сторону камеры 1108 насоса, когда диафрагма 108 будет изгибаться в сторону камеры 110 с диафрагмой. Отрицательное давление камеры 1108 насоса создает возможность открытия впускного клапана 1110, пока выпускной клапан 1114 будет закрыт, и, следовательно, топливо будет всасываться из отверстия 1112 для впуска топлива в камеру 1108 насоса. Далее, когда в данном состоянии отрицательное давление, воздействующее на камеру 110 с диафрагмой в диафрагменном топливном насосе 109, изменяется на положительное давление, сила упругости, создаваемая диафрагмой 108, заставляет диафрагму 108 возвращаться в исходное состояние. Следовательно, положительное давление будет воздействовать на сторону камеры 1108 насоса. Затем, когда перемещение диафрагмы 108 обеспечит воздействие положительного давления на сторону камеры 1108 насоса, выпускной клапан 1114 будет открываться в то время, как впускной клапан 1110 будет оставаться закрытым, для выталкивания топлива из камеры 1108 насоса. Это вытолкнутое топливо подается в дозирующую камеру 1118 в дозирующей диафрагме 1120 через игольчатый клапан 1116.
Дозирующая камера 1118 отделена от камеры 1122 противодавления дозирующей диафрагмой 1120. Давление в четырехтактном двигателе 1 воздействует на камеру 1122 противодавления. Дозирующая диафрагма 1120 приводится в действие за счет перепада давления между четырехтактным двигателем 1 и дозирующей камерой 1118. В данном случае на фигуре не показан канал, который обеспечивает возможность сообщения между камерой 1122 противодавления и пространством в двигателе, находящимся под действием отрицательного давления. Дозирующая диафрагма 1120 соединена с вышеописанным игольчатым клапаном 1116 посредством рычага 1124 управления и функционирует для открытия и закрытия игольчатого клапана 1116. Более точно, когда дозирующая камера 1118 заполняется топливом, давление в дозирующей камере 1118 повышается, и дозирующая диафрагма 1120 изгибается в сторону камеры 1122 противодавления. В этот момент сила упругости, создаваемая пружиной 1126 рычага управления, вызывает поворот рычага 1124 управления таким образом, что один конец (с левой стороны на фигуре) рычага 1124 управления выталкивается вниз, а другой конец (с правой стороны на фигуре) выталкивается вверх. Данный поворот рычага 1124 управления вызывает подъем игольчатого клапана 1116 и прерывание сообщения между камерой 1108 насоса и дозирующей камерой 1118.
В корпусе 1102 карбюратора образован канал 1128 для обеспечения сообщения между всасывающим отверстием 27, образованным в цилиндре 3, и воздухоочистителем 21. Данный канал 1128 имеет участок 1128а с большим диаметром с входной стороны (со стороны воздухоочистителя 21) и участок 1128b типа трубки Вентури с выходной стороны (со стороны всасывающего отверстия 27), который меньше участка 1128а с большим диаметром. Участок 1128b трубки Вентури включает в себя дроссельный клапан 1130 для изменения его отверстия. Ось поворота дроссельного клапана 1130 ортогональна каналу 1128. При воздействии на поворотный рычаг 1130а дроссельный клапан 1130 поворачивается, скользя вверх и вниз на фигуре для изменения отверстия участка 1128b типа трубки Вентури в соответствии с углом поворота.
Кроме того, данный дроссельный клапан 1130 предусмотрен с первым регулировочным винтом 1131, который коаксиален относительно оси поворота дроссельного клапана 1130, для точной регулировки количества топлива, смешиваемого с воздухом, проходящим по каналу 1128. Данный первый регулировочный винт 1131 предусмотрен со вторым регулировочным винтом 1132, который коаксиален относительно оси поворота первого регулировочного винта 1131. Второй регулировочный винт 1132 установлен так, что он простирается вверх и вниз на фигуре. Наружный диаметр второго регулировочного винта 1132, который приблизительно такой же, как внутренний диаметр форсунки 1134, описанной позже, уменьшается в направлении сверху вниз дважды. Переключающая часть 1132а, предназначенная для переключения топливного жиклера 1136, описанного позже, предусмотрена на конце второго регулировочного винта 1132. Как показано на фигуре, первый регулировочный винт 1131 перемещается вниз при вращении его в одном направлении (для затягивания винта) относительно дроссельного клапана 1130 и, с другой стороны, перемещается вверх при вращении его в другом направлении (для ослабления винта) относительно дроссельного клапана 1130. Аналогичным образом, как показано на фигуре, второй регулировочный винт 1132 перемещается вниз при вращении его в одном направлении (для затягивания винта) относительно первого регулировочного винта 1131 и, с другой стороны, перемещается вверх при вращении его в другом направлении (для ослабления винта) относительно первого регулировочного винта 1131.
Форсунка 1134 предусмотрена в корпусе 1102 карбюратора напротив второго регулировочного винта 1132. Конец второго регулировочного винта 1132 вставлен в распылитель 1134а форсунки, предусмотренный в форсунке 1134. Кроме того, форсунка 1134 имеет отверстие 1134b, которое открывается в канал 1128. Нижняя часть 1134с, сообщающаяся с отверстием 1134b, обращена к дозирующей камере 1118. В данном случае топливный жиклер 1136 и главный запорный клапан 1138, которые служат в качестве средств регулирования соотношения компонентов смеси и механизма регулирования подачи топлива, предусмотрены между отверстием 1134b и дозирующей камерой 1118.
Фиг.4 представляет собой иллюстрацию, показывающую форсунку 1134. Фиг.5 представляет собой поперечное сечение, выполненное по линии А-А' на фиг.4.
Как показано на фиг.4 и фиг.5, топливный жиклер 1136 включает в себя первую часть 1136а топливного жиклера и вторую часть 1136b топливного жиклера. Первая часть 1136а топливного жиклера имеет заданное проходное сечение для обеспечения возможности сообщения между отверстием 1134b форсунки 1134 и дозирующей камерой 1118. Вторая часть 1136b топливного жиклера имеет большее проходное сечение по сравнению с проходным сечением первой части 1136а топливного жиклера для обеспечения возможности сообщения между отверстием 1134b форсунки 1134 и дозирующей камерой 1118. Одна из первой части 1136а топливного жиклера и второй части 1136b топливного жиклера, предусмотренных в топливном жиклере 1136, закрыта переключающей частью 1132а второго регулировочного винта 1132, а другая обеспечивает возможность сообщения между отверстием 1134b форсунки 1134 и дозирующей камерой 1118. За счет вращения второго регулировочного винта 1132 относительно первого регулировочного винта 1131 можно обеспечить переключение между открытым и закрытым состоянием первой части 1136а топливного жиклера и второй части 1136b топливного жиклера, предусмотренных в топливном жиклере 1136. То есть за счет вращения второго регулировочного винта 1132 относительно первого регулировочного винта 1131 в соответствии с топливом, подлежащим использованию, существует возможность подачи топлива в одну из первой части 1136а топливного жиклера и второй части 1136b топливного жиклера, предусмотренных в топливном жиклере 1136.
Фиг.6 представляет собой иллюстрацию, показывающую эффект от данного варианта осуществления.
Когда поршень 9 совершает возвратно-поступательное движение между верхней мертвой точкой (ВМТ) и нижней мертвой точкой (НМТ), давление в камере 7 картера кривошипного механизма будет колебаться, как показано сплошной линией и пунктирной линией на фиг.6А. С другой стороны, давление во всасывающем отверстии 27 изменяется только один раз в то время, когда коленчатый вал 13а совершает два оборота, как показано на фиг.6В. Следовательно, нецелесообразно использовать давление во всасывающем отверстии 27 в качестве источника энергии для диафрагменного топливного насоса 109. В конфигурации в соответствии с данным вариантом осуществления отверстие 103 на стороне камеры картера кривошипного механизма, предусмотренное в соединительном канале 104 на стороне камеры 7 картера кривошипного механизма, образовано так, что оно будет открыто в месте, находящемся рядом с местом, в котором концевая часть 9с юбки 9b поршня 9 будет расположена, когда поршень 9 будет находиться в верхней мертвой точке (ВМТ). За счет этого давление в камере 7 картера кривошипного механизма будет действовать рядом с отверстием 103 на стороне камеры картера кривошипного механизма, как показано сплошной линией на фиг.6А. Однако, если в данной конфигурации будет отсутствовать канал 107, открывающийся в зону атмосферного давления, будут возможны только такие колебания давления в соединительном канале 104, как показанные на фиг.6С. При подобных обстоятельствах диафрагменный топливный насос 109 не сможет работать надлежащим образом, поскольку он приводится в действие в соответствие с амплитудой колебаний давления. Следовательно, канал 107, открывающийся в зону атмосферного давления, соединяется с соединительным каналом 104 для обеспечения возможности подачи воздуха, находящегося в пространстве, находящемся под действием атмосферного давления, в соединительный канал 104. За счет этого давление в соединительном канале 104 возвращается к значениям, почти равным атмосферному давлению, так что существует возможность увеличения колебаний давления, как показано на фиг.6D. В данном случае пунктирная линия a, показанная на фиг.6D, показывает колебания давления в том случае, когда дроссель 111 на стороне воздухоочистителя не предусмотрен в отверстии 117 на стороне воздухоочистителя, предусмотренном в канале 107, открывающемся в зону атмосферного давления. Между тем, сплошная линия b, показанная на фиг.6D, показывает колебания давления в том случае, когда дроссель 111 на стороне воздухоочистителя предусмотрен в отверстии 117 на стороне воздухоочистителя, предусмотренном в канале 107, открывающемся в зону атмосферного давления. Как описано выше, за счет обеспечения наличия дросселя 111 на стороне воздухоочистителя существует возможность надлежащим образом увеличить сопротивление трубопровода, определяемое в канале 107, открывающемся в зону атмосферного давления, для предотвращения всасывания воздуха в количестве, превышающем необходимое, из канала 107, открывающегося в зону атмосферного давления, когда камера 7 картера кривошипного механизма и соединительный канал 104 будут сообщаться друг с другом. В данном случае не всегда требуется дроссель 111 на стороне воздухоочистителя, но возможен случай, когда трубопровод будет выполнен утоненным, удлиненным, изогнутым и тому подобным для регулирования сопротивления трубопровода. Однако при использовании вышеописанных способов нелегко регулировать сопротивление трубопровода. Следовательно, предпочтительно предусмотреть дроссель 111 на стороне воздухоочистителя.
Кроме того, за счет выполнения канала 107, открывающегося в зону атмосферного давления, можно обеспечить вытеснение масла и тому подобного, поступившего в соединительный канал 104, за счет эффекта выталкивания. Для этого в данном случае предпочтительно увеличить скорость, с которой воздух проходит из канала 107, открывающегося в зону атмосферного давления, в соединительный канал 104.
Вариант 2 осуществления
Фиг.7 представляет собой иллюстрацию, показывающую вариант 2 осуществления.
Канал 107, открывающийся в зону атмосферного давления, не сообщается с соединительным каналом 104, а сообщается с камерой 110 с диафрагмой в диафрагменном топливном насосе 109. В этом случае в данном варианте предпочтительно предусмотреть наличие дросселя 111 на стороне воздухоочистителя в отверстии 117 на стороне воздухоочистителя, предусмотренном в канале 107, открывающемся в зону атмосферного давления.
Вариант 3 осуществления
Фиг.8 представляет собой иллюстрацию, показывающую вариант 3 осуществления.
Как показано на фиг.8, возможна конфигурация, в которой соединительный канал 104 выполнен так, что он сообщается непосредственно с картером 5. Кроме того, в данном случае возможна конфигурация, в которой соединительный канал 104 разветвляется на второй соединительный канал 119, предназначенный для обеспечения «выхода» положительного давления, созданного в соединительном канале 104. Посредством данной конфигурации можно создать механизм, который обеспечивает приведение в действие диафрагменного топливного насоса 109 при более простой конструкции.
Кроме того, более предпочтительно обеспечить возможность сообщения между вторым соединительным каналом 119 и резервуаром 15 для масла и предусмотреть второй обратный клапан 121 на стороне резервуара 15 для масла. В этом случае сила упругости, создаваемая пружиной и тому подобным, используемой/используемым во втором обратном клапане 121 для обеспечения «выхода» положительного давления, созданного в соединительном канале 104, будет меньше, чем в обратном клапане 17. За счет данной конфигурации можно обеспечить подачу в основном только отрицательного давления к диафрагменному топливному насосу 109 при более простой конструкции.
Вариант 4 осуществления
Фиг.9 представляет собой иллюстрацию, показывающую вариант 4 осуществления.
Как показано на фиг.9, дроссель 115 на стороне камеры картера кривошипного механизма не предусмотрен в отверстии 103, но однолинейный распределитель 123 (обратный клапан или направляющий клапан), который предотвращает проход потока со стороны камеры 7 картера кривошипного механизма и обеспечивает возможность прохода потока в обратном направлении, может быть предусмотрен в соединительном канале 105 на стороне камеры картера кривошипного механизма. За счет данной конфигурации обеспечивается возможность предотвращения поступления масла на траекторию соединительного канала 104.
Конфигурации и эффекты вариантов осуществления
Четырехтактный двигатель 1 в соответствии с настоящим изобретением включает в себя камеру 7 картера кривошипного механизма, в которой происходят колебания давления, и карбюратор 25. Карбюратор 25 включает в себя диафрагменный топливный насос 109. Диафрагменный топливный насос 109 имеет камеру 1108 насоса, которая обеспечивает всасывание и выталкивание топлива, и камеру 110 с диафрагмой, в которую подается давление, которое обеспечивает приведение в действие камеры 1108 насоса. Камера 110 с диафрагмой и камера 7 картера кривошипного механизма сообщаются друг с другом в состоянии, в котором отрицательное давление создается в камере 7 картера кривошипного механизма. Посредством данной конфигурации обеспечивается возможность предотвращения поступления масла в соединительный канал 104 из камеры 7 картера кривошипного механизма.
Соединительный канал 104 предусмотрен для обеспечения возможности сообщения между камерой 110 с диафрагмой и камерой 7 картера кривошипного механизма. Канал 107, открывающийся в зону атмосферного давления и сообщающийся с пространством, находящимся под атмосферным давлением, соединен с соединительным каналом 104. Посредством данной конфигурации обеспечивается возможность предотвращения поступления масла в соединительный канал 104 с помощью простого механизма. Кроме того, существует возможность увеличения колебаний давления в камере 110 с диафрагмой.
Соединительный канал 104 предусмотрен для обеспечения возможности сообщения между камерой 110 с диафрагмой и камерой 7 картера кривошипного механизма. Канал 107, открывающийся в зону атмосферного давления, который обеспечивает возможность сообщения с пространством, находящимся под атмосферным давлением, соединен с камерой 110 с диафрагмой. За счет данной конфигурации даже в том случае, если масло и тому подобное поступает в камеру 110 с диафрагмой, существует возможность вытеснения масла и тому подобного из камеры 110 с диафрагмой и соединительного канала 104. Кроме того, существует возможность увеличения колебаний давления в камере 110 с диафрагмой.
Соединительный канал 104 предусмотрен для обеспечения возможности сообщения между камерой 110 с диафрагмой и камерой 7 картера кривошипного механизма. Отверстие 103 на стороне камеры картера кривошипного механизма, предусмотренное в соединительном канале 104 на стороне камеры 7 картера кривошипного механизма, образовано рядом с местом, в котором концевая часть 9с юбки 9b поршня 9 будет расположена, когда поршень 9 будет находиться в верхней мертвой точке (ВМТ). При образовании отверстия 103 на стороне камеры картера кривошипного механизма в данном месте положительное давление не будет действовать на соединительный канал 104, и, следовательно, существует возможность предотвращения поступления масла в соединительный канал 104 из камеры 7 картера кривошипного механизма.
Соединительный канал 104 предусмотрен для обеспечения возможности сообщения между камерой 110 с диафрагмой и камерой 7 картера кривошипного механизма. Отверстие 103 на стороне камеры картера кривошипного механизма, предусмотренное в соединительном канале 104 на стороне камеры 7 картера кривошипного механизма, образовано в месте, находящемся ближе к коленчатому валу 13а, чем место, в котором поршневое кольцо 52 будет расположено, когда поршень 9 будет находиться в нижней мертвой точке (НМТ). При образовании отверстия 103 на стороне камеры картера кривошипного механизма в данном месте траектория перемещения поршневого кольца 52 не будет перекрывать отверстие 103 на стороне камеры картера кривошипного механизма, и, следовательно, существует возможность предотвращения поступления масла, снимаемого поршнем 9, в соединительный канал 104.
Отверстие 103 на стороне камеры картера кривошипного механизма, предусмотренное в соединительном канале 104 на стороне камеры 7 картера кривошипного механизма, образовано в месте, находящемся рядом с местом, в котором поршневое кольцо 52 поршня 9 будет расположено, когда поршень 9 будет находиться в нижней мертвой точке (НМТ). При данной конфигурации существует возможность уменьшения размера поршня 9 и предотвращения поступления масла и тому подобного в соединительный канал 104.
Соединительный канал 104 предусмотрен для обеспечения возможности сообщения между камерой 110 с диафрагмой и камерой 7 картера кривошипного механизма. Дроссель 115 на стороне камеры картера кривошипного механизма образован в отверстии 103 на стороне камеры картера кривошипного механизма, предусмотренном в соединительном канале 104 на стороне камеры 7 картера кривошипного механизма. При данной конфигурации существует возможность предотвращения поступления масла и тому подобного в соединительный канал 104 из камеры 7 картера кривошипного механизма.
Соединительный канал 104 предусмотрен для обеспечения возможности сообщения между камерой 110 с диафрагмой и камерой 7 картера кривошипного механизма. Дроссель 111 на стороне воздухоочистителя предусмотрен в канале 107, открывающемся в зону атмосферного давления, который соединен или с соединительным каналом 104, или с камерой 110 с диафрагмой для обеспечения возможности сообщения с пространством, находящимся под атмосферным давлением. При данной конфигурации существует возможность надлежащего регулирования колебаний давления в камере 110 с диафрагмой. То есть посредством данного дросселя 111 на стороне воздухоочистителя обеспечивается возможность надлежащего регулирования момента, когда давление в камере 110 с диафрагмой, которое представляет собой отрицательное давление, возвращается к атмосферному давлению.
Соединительный канал 104 предусмотрен для обеспечения возможности сообщения между камерой 110 с диафрагмой и камерой 7 картера кривошипного механизма. Канал 107, открывающийся в зону атмосферного давления, соединен или с соединительным каналом 104, или с камерой 110 с диафрагмой для обеспечения возможности сообщения с пространством, находящимся под атмосферным давлением. Канал 107, открывающийся в зону атмосферного давления, открывается в направлении стороны с очищенным воздухом в воздухоочистителе 21. При данной конфигурации существует возможность предотвращения попадания пыли в трубопровод канала 107, открывающегося в зону атмосферного давления. Двигатель в соответствии с вариантами осуществления может применяться для рабочей машины, такой как цепная пила и устройство для резки бетона, которые создают «пыльную бурю».
Несмотря на то, что в качестве примера был описан четырехтактный двигатель, существует возможность обеспечения такого же эффекта посредством двухтактного двигателя.
Кроме того, настоящее изобретение не ограничено вышеописанными вариантами осуществления, но может иметь различные модифицированные конструкции и конфигурации.
1. Двигатель, содержащий:
камеру картера кривошипного механизма, в которой происходят колебания давления при возвратно-поступательном движении поршня; и
карбюратор, включающий в себя диафрагменный топливный насос, при этом:
диафрагменный топливный насос имеет:
камеру (1108) насоса, выполненную с конфигурацией, обеспечивающей возможность всасывания и выталкивания топлива; и
камеру с диафрагмой, в которую подается давление, которое обеспечивает приведение в действие камеры (1108) насоса;
соединительный канал, выполненный с возможностью обеспечения сообщения между камерой с диафрагмой и камерой картера кривошипного механизма, при этом в соединительном канале обеспечено отверстие на стороне картера кривошипного механизма с возможностью его открывания и закрывания поршнем,
при этом камера с диафрагмой и камера картера кривошипного механизма сообщаются друг с другом в состоянии, в котором в камере картера кривошипного механизма создается отрицательное давление.
2. Двигатель по п. 1, в котором с соединительным каналом соединен канал, открывающийся в зону атмосферного давления и выполненный с конфигурацией, обеспечивающей возможность сообщения с пространством, находящимся под атмосферным давлением.
3. Двигатель по п. 1, в котором с камерой с диафрагмой соединен канал, открывающийся в зону атмосферного давления и выполненный с конфигурацией, обеспечивающей возможность сообщения с пространством, находящимся под атмосферным давлением.
4. Двигатель по п. 1, в котором отверстие соединительного канала на стороне камеры картера кривошипного механизма образовано так, что оно открывается в месте, находящемся ближе к коленчатому валу, чем место, в котором расположена концевая часть юбки поршня, когда поршень находится в верхней мертвой точке.
5. Двигатель по п. 1, дополнительно содержащий соединительный канал, выполненный с конфигурацией, обеспечивающей возможность сообщения между камерой с диафрагмой и камерой картера кривошипного механизма,
при этом отверстие соединительного канала на стороне камеры картера кривошипного механизма образовано в месте, находящемся ближе к коленчатому валу, чем место, в котором поршневое кольцо будет расположено тогда, когда поршень будет находиться в нижней мертвой точке.
6. Двигатель по п. 5, в котором отверстие соединительного канала на стороне камеры картера кривошипного механизма образовано так, что оно открывается в месте, расположенном ближе к коленчатому валу, чем место, расположенное ниже поршневого кольца поршня, когда поршень находится в нижней мертвой точке.
7. Двигатель по п. 1, дополнительно содержащий соединительный канал, выполненный с конфигурацией, обеспечивающей возможность сообщения между камерой с диафрагмой и камерой картера кривошипного механизма,
при этом дроссель образован в отверстии соединительного канала на стороне камеры картера кривошипного механизма.
8. Двигатель по п. 1, дополнительно содержащий соединительный канал, выполненный с конфигурацией, обеспечивающей возможность сообщения между камерой с диафрагмой и камерой картера кривошипного механизма,
при этом дроссель образован в канале, открывающемся в зону атмосферного давления, при этом канал, открывающийся в зону атмосферного давления, соединен или с соединительным каналом, или с камерой с диафрагмой для обеспечения возможности сообщения с пространством, находящимся под атмосферным давлением.
9. Двигатель по п. 1, дополнительно содержащий соединительный канал, выполненный с конфигурацией, обеспечивающей возможность сообщения между камерой с диафрагмой и камерой картера кривошипного механизма,
при этом канал, открывающийся в зону атмосферного давления, открывается с очищенной стороны воздухоочистителя, при этом канал, открывающийся в зону атмосферного давления, соединен или с соединительным каналом, или с камерой с диафрагмой для обеспечения возможности сообщения с пространством, находящимся под атмосферным давлением.
10. Двигатель по п. 1, который представляет собой четырехтактный двигатель.
