专利名称：配有混合气吸入装置的二冲程发动机的工作方法
技术领域：
本发明涉及一种二冲程发动机的工作方法，特别是手持式机具如电动链锯、磨切机、自由切割机、喷砂机等上用的二冲程发动机的工作方法，其中二冲程发动机具有一个设置在一汽缸中的燃烧室，该燃料室通过一个往复运动的活塞加以限制，活塞经过一连杆驱动一个可旋转地设置在一曲轴箱中的曲轴；经过一溢流管从曲轴箱向燃烧室供给一种燃料/空气混合物，该混合物在发动机的吸气阶段内经过一入口而被吸入到曲轴箱中；还具有一个流体通道，经过该通道在吸气阶段内将含稀薄燃料的至无燃料的流体吸入到溢流管中并存储于其内。
背景技术：
DE 19900 445 A1中公开过一种膜片配气控制的二冲程发动机，这种发动机经过一个入口将燃料/空气混合物吸入曲轴箱中，再经过一个膜片配气控制的流体通道将无燃料的流体如纯空气吸入到溢流管中。在此在溢流管的曲轴箱一侧的端部，流体即纯空气从溢流口出来而流入到曲轴箱中，这样，在曲轴箱中所存储的混合物便变得稀薄了。为了对曲轴箱中的各活动部件保证充分的润滑，必须随同燃料向曲轴箱供给相应量的润滑油。这个做法导致在消声器中以及燃烧室中产生积碳现象，从而决定了很差的废气值。
EP 0 302 045 B1中公开了一种具有曲轴箱扫气装置的内燃机，在这种内燃机上所需的燃烧用空气是经过曲轴箱吸入的，而工作所需的燃料则是经过进入口区域内的喷嘴喷入到燃烧室中的。但二冲程发动机的这种运行要求在曲轴箱中有一个分开的润滑系统，这是很费事的，而且可能导致燃烧室中润滑油加入量增高。
发明内容
本发明的任务是提出一种配有扫气装置的按上述类型的二冲程发动机工作方法，其中在对所有运动部件实施良好润滑的同时可获得良好的废气值。
根据本发明上述任务是用权利要求1所述的一种方法加以解决的。
在二冲程发动机的部分负荷范围和全负荷范围内，在曲轴箱中所存储的燃料/空气混合物是调定得很浓的，此时的空气系数λ在大约0.2至0.6的范围内。浓的混合物凝结在曲轴箱中的活动部件上并汽化掉，其中通过汽化过程从曲轴箱吸走了热量。从而对内燃机实现了良好的冷却。化油器的冰冻危险降低了，因为燃料的汽化是在曲轴箱中进行的。
此外，曲轴箱中凝结下来的燃料-润滑油壁膜导致一种改善的热传导，这是因为从一个例如用铝制成的曲轴箱到一种壁膜的传热比到一种气态混合物的传热更好。
所形成的燃料-润滑油壁膜还能产生一种明显更好的润滑作用，从而避免了各运动部件润滑不足的更象。
曲轴箱中燃料的更好利用结合更好的润滑便能实现总燃料量和润滑油量的用量降低，从而能确保消声器中和燃料室中积碳的减少。
空气系数λ最好在0.3至0.5范围内，其中在空载运行时空气系数λ大于0.6，在负荷不断升高时则可降低直到一个约为0.3的值。于此，空气系数λ最好在负荷上大致是连续地下降的。
根据本发明的特别设计方案，所吸入的含稀薄燃料的至无燃料的流体体积例如纯空气体积基本上完全在溢流管中存储着，或者在多槽发动机上在多个溢流管中存储着。在一个通入燃料室的进入口和一个通向曲轴箱的溢流口之间所存在的一个溢流管的容积，或者说多个这类溢流管的总容积之和，在此情况下设计得大于在全负荷下所吸入的含稀薄燃料的至无燃料的流体体积。这就避免了溢流管的向曲轴箱中的过度扫气，从而可以毫无困难地经过化油器而调定一个小的空气系数。各溢流管的总容积最好达到发动机的活塞工作容积的大约15％至35％。
本发明的其它特征见其它各项从属权利要求中所述。
下面将参照一些实施例对根据本发明的方法做详细说明。附图所示为图1示意地表示一种携带式机具如电动链锯，图2安装在图1所示电动链锯上的内燃机的示意断面图，图3图2所示内燃机的溢流管的断面图，图4曲轴箱中空气系数λ变化的示意曲线图，是在节气门开启角度上绘制的，
图5曲轴箱中空气系数λ变化的示意曲线图，是在转速l/min上绘制的，图6缝式配气控制的内燃机的示意断面图，图7沿图6中VII-VII线的断面图。
具体实施例方式
图1中所示的可携带的手持式机具是一种电动链锯60，在其外壳61中设置了一个内燃机，在图2和6中示意地绘出了该内燃机。内燃机驱动一个工具，在所示的电动链锯上该工具是一个在导轨62上环行的锯链63。该导轨利用一个链轮罩64而被夹定在内燃机的外壳61上。为了携带和操纵此机具，配置了一个后手柄65及一个上手柄66。在后手柄65上配置了一个操纵杆67用于操作内燃机；在上面的、前面的手柄66前方设置了一个护手部件68。
图2中示意地绘出的内燃机1是一种带有扫气装置的二冲程发动机。它基本由一个汽缸2和一个设置在汽缸2的脚上的曲轴箱4组成。在汽缸2中设置了一个燃烧室3，该燃烧室由一个往复运动的活塞5所限制。活塞5经过一个连杆6驱动一个设置在曲轴箱4中的曲轴7。
为了内燃机1的运行，经过一个在实施例中缝式配气控制的入口11将燃料/空气混合物吸入到曲轴箱4中。燃料/室气混合物在一化油器8中加以处理，该化油器经过一个入口通道9而与入口11相连通。
针对汽缸2的一条纵向中轴线19，与入口11相对置地在高度上错开地布置了一个出口10，从燃料室3中出来的燃料气体经该出口排出。
从曲轴箱4向燃烧室3输供燃料/空气混合物是经过至少一个溢流管12、15进行的，溢流管可以设置在汽缸14中。溢流管12、15也可以作为外部通道加以配置。
在所示的实施例中，总共布置了四个溢流管12、15，这四个溢流管中分别有两个布置在一个通过入口11和出口10延伸的、包含纵中轴线19的平面的一侧。图2中示出了在汽缸2的一侧上的两个溢流管12、15。每个溢流管12、15以一个进入口13、16而通入到燃料室3中，并以溢流口22、23而终止在曲轴箱4中。溢流管12、15是由一个槽壁24而对汽缸内腔加以限制的，该槽壁处在汽缸壁14的平面中。
在图2所示活塞朝下运动时，曲轴箱4中所吸入的燃料/空气混合物被压缩，并经过溢流口22和23通过溢流管12、15和进入口13和16而流入到燃料室3中。在活塞继续向下运动时，进入口12、15和出口10便都被关闭，与此同时通过活塞裙30而使入口11打开。基于活塞5向上运动在曲轴箱4中所产生的负压，经过通道9将在化油器8中处理过的燃料/空气混合物吸入。
根据本发明设定如此调节向曲轴箱4所输供的燃料/空气混合物，使得在曲轴箱4中的空气系数λ在负荷上达到大约0.2至0.6范围内。最好将空气系数λ调到0.3到0.5范围内。在此在无负荷空运转时，空气系数λ最好大于0.6；而在负荷不断升高至满负荷51时则空气系数可一直下降到一个大约0.3的值，尤其是大致连续地下降。在一个与空运转相连的部分负荷范围50中，空气系数λ大致保持稳定。
相反地，在燃烧室3中，最好在将出口关闭之后和在溢流管打开之前，在整个负荷范围上将空气系数λ调到大约0.7至0.95，为此，经过一流体通道17将合稀薄燃料的至无燃料的流体特别是新鲜空气吸入到溢流管12、15中。图3中示出靠近出口的溢流管15的横断面。溢流管15设置在汽缸2的壁中，其中为汽缸壁14的一部分的内壁24限定了溢流管15对汽缸内腔的界限。溢流管15沿径向朝外地被一个套置在汽缸2上的盖25加以关闭，该盖利用固定元件27被固定在汽缸2上。流体通道17的一部分设置在盖25中，该通道经过一个流体通口18而与溢流管15相连通。一个膜片26a在图示的打开位置上由一个刚性的膜片支夹26b支撑着，并与该支夹一起形成一个膜片阀26，该膜片阀控制着流体通口18。
在活塞5沿着纵中轴线19的纵向朝上运动时，便在曲轴箱4中产生一负压，此负压不仅存在于入口11处而且也存在于溢流管12和15的溢流口22和23处。由于这种负压之故，膜片阀26将流体通口18打开，从而使含稀薄燃料的至无燃料的流体特别是纯空气沿箭头28通过流体通口18而流入溢流管15中，并将上次溢流循环的或许还存在于其中的燃料/空气混合物排出去。
溢流管15是这样设计的，使得所吸入的流体空气体积或纯空气体积基本上完全被存储在溢流管15中。为此，处于进入燃烧室3的入口16和通向曲轴箱4的溢流口23之间的整个溢流管15的容积设计得等于、最好大于在满负荷下被内燃机1所吸入的流体体积或者纯空气体积。在此，图2所示实施例中的布置是这样采取的，使得所吸入的流体体积被存储在由两个溢流管12和15合成的总容积中。只使用靠近出口的溢流管15作为用于被吸入的流体体积的存储容积，这可能是适宜的。
由于所吸入的含稀薄燃料至无燃料的流体体积、特别是纯空气体积专门被存储在溢流管15中，因而很少或者没有含稀薄燃料的至无燃料的流体特别是纯空气从溢流口23出来而进入到曲轴箱4中，所以在该处经过入口11所吸入的浓燃料/空气混合物在其成分上是基本保持无变化的，从而可毫无困难地经过化油器8在曲轴箱中将空气系数λ调节到0.2至0.6。
如果让含稀薄燃料的或无燃料的流体特别是纯空气从溢流管12、15而溢流到曲轴箱4中，则溢流最好以不大于溢流管12、15的管容积的20％至30％加以调节。在对溢流体积进行这种调节时，可以保证在曲轴箱中在负荷上将空气系数λ调节为大约0.2至0.6。
在负荷下的空气系数λ的变化曲线见图4中所示。空气系数λ置于Y轴上；节气门开启角度(°DK)置于X轴上，该节气门设置在化油器8中(图2)。在一个第一的与空运转相连的部分负荷范围50中，曲轴箱中的空气系数保持得相对大；它大致相当于燃料室中所调节的达0.75的空气系数。超过部分负荷范围50，曲轴箱4中的空气系数λ则随着负荷或者说节气门开启角度的不断增大而大致连续降到一个0.2的值，这即是全负荷范围51的终端上全负荷、节气门全打开(90°)的情况。
如果将曲轴箱中所调定的空气系数λ置于转速l/min上方，则在低的转速条件下在负荷下所得出的一个值λ为0.3，这个值在高转速条件下在负荷下可上升到大约0.6。这种状态对于一种膜片配气控制的流体通口18是很重要的。
与图2和3所示的膜片配气控制的扫气式发动机相比，在图6和7中绘出了缝式配气控制的扫气式发动机1。该扫气式发动机直到流体通道17同溢流管12和15的连通这一点上都与图2和3所示膜片配气控制的扫气式发动机的结构基本相应；因此，相同的部分使用相同的附图标记。
如图6和7中所示，流体通道17通过汽缸内壁14上的一个流体通口18(图7)、最好在流体通道12、15的进入口13、16的下方汇入到燃烧室3中。在活塞裙30中设置了一个活塞缺口21，该活塞缺口在一个相应的活塞位置上将流体通口17同本实施例中的两个溢流管12、15连通起来。图7中对吸气阶段内的活塞位置示出上述之点。
图6和7所示配有缝式配气控制的入口18的二冲程发动机的工作原理基本上与图2和图3所示膜片配气控制的二冲程发动机的工作原理相应。在活塞5向上运动时，入口11被活塞裙30释放开，从而使得在曲轴箱4中建立起来的负压促成经过入口通道9的燃料/空气混合物的吸入。由于溢流通口22和23是朝曲轴箱4开着的，所以负压也存在于溢流管12和15中。一旦活塞缺口21覆盖着流体通口18及进入口13和16，则含稀薄燃料的至无燃料的流体特别是纯空气或新鲜空气便经过流体通道17和流体通口18而流入到活塞缺口21中，并从该处再经过进入口13和16而流入到溢流管12和15中。溢流管12和15如此有利地完全沿反方向被流体流所流过，从而将从上一个溢流循环而仍然留在溢流管中的燃料/空气混合物残余部分扫气到曲轴箱4中。在此溢流管12和15的容积是如此加以测量的，使得没有或者只有很小量的流体溢流到曲轴箱4中。这样，曲轴箱4就可用其空气系数λ为0.2至0.6的浓燃料/空气混合物进行运转。
在负荷上的空气系数λ的变化曲线(对应于节气门角的开度-°DK)大致与图4中所示在膜片配气控制的二冲程发动机情况下的变化曲线图相当。
在转速上的空气系数λ如图5所示大约稳定在0.3，如用虚线表示的曲线所指明的。
以空气系数λ为0.2至0.6的浓燃料/空气混合物的调节导致内燃机的更好冷却，这是因为燃料的抽走热量的汽化过程不仅在化油器中而且也在曲轴箱中进行。降低了化油器的结冰危险。
总的说来，向曲轴箱供给的燃料和润滑油减小了，而且又达到了更好的冷却，这是因为由于低的空气系数λ可在曲轴箱中形成一个燃料-润滑油壁膜的结果。该壁膜导致从曲轴箱的材料到燃料/空气混合物的更好热传递，这相当于一种熟知的喷油冷却。所形成的燃料-润滑油壁膜还导致对运动部件的更好润滑，因为获得了更厚的润滑膜之故。对燃料和润滑油的用量减少也就降低了消声器中和燃料室中的积碳。
在这些实施例中，通往曲轴箱4的入口11是缝式配气控制的；取代缝式配气控制的入口11，也可合适地采用膜片配气控制的曲轴箱入口或者旋转滑阀配气控制的入口。作为膜片配气控制的曲轴箱入口用的膜片阀可使用这样一种阀，它从结构上看与图3所示膜片阀26相当。
权利要求
1.二冲程发动机、特别是手持式机具如电动链锯、磨切机、自由切割机、喷砂机等上用的二冲程发动机的工作方法，其中二冲程发动机(1)具有一个设置在一汽缸(2)中的燃烧室(3)，该燃料室通过一个往复运动的活塞(5)加以限制，活塞(5)经过一连杆(6)驱动一个可旋转地设置在一曲轴箱(4)中的曲轴(7)；经过一溢流管(12、15)从曲轴箱(4)向燃烧室(3)供给一种燃料/空气混合物，该混合物在发动机的吸气阶段内经过一入口(11)而被吸入到曲轴箱(4)中；还具有一个流体通道(17)，经过该通道在吸气阶段内将含稀薄燃料的至无燃料的流体吸入到溢流管(12、15)中并存储于其内，其特征在于在二冲程发动机(1)的部分负荷范围和全负荷范围中，被存储在曲轴箱(4)中的燃料/空气混合物的空气系数(λ)在大约0.2至0.6的范围内加以调节。
2.按权利要求1所述的方法，其特征在于空气系数(λ)在0.3至0.5的范围内加以调节。
3.按权利要求1所述的方法，其特征在于在空运转时空气系数(λ)大于0.6，而在负荷不断上升时则可一直降到一个约为0.3的值。
4.按权利要求1所述的方法，其特征在于空气系数(λ)在负荷上大致是连续地下降的。
5.按权利要求1所述的方法，其特征在于空气系数(λ)在一个与空运转相连的部分负荷范围(50)内大致保持稳定。
6.按权利要求1所述的方法，其特征在于该被吸入的流体体积基本上完全被存储在溢流管(12、15)的容积中。
7.按权利要求1所述的方法，其特征在于处于通入燃烧室(3)中的进入口(13、16)和通往曲轴箱(4)的溢流通口(22、23)之间的溢流管(12、15)的总容积设计得大于在全负荷下所吸入的流体体积。
8.按权利要求1所述的方法，其特征在于溢流管(12、15)的总容积大约为发动机(1)的活塞工作容积的15％至35％。
9.按权利要求1所述的方法，其特征在于在燃料室(3)中的整个负荷范围内，参与燃烧的燃料/空气混合物的空气系数(λ)被调到大约0.70至0.95。
10.按权利要求1所述的方法，其特征在于该发动机是一种缝式配气控制的扫气式发动机。
11.按权利要求1所述的方法，其特征在于该发动机是一种膜片配气控制的扫气式发动机。
12.按权利要求1所述的方法，其特征在于该发动机具有一个膜片配气控制的或旋转滑阀控制的燃料/空气混合物入口和一个缝式配气控制的流体入口。
全文摘要
本发明涉及一种配有扫气装置的二冲程发动机的一种工作方法。设置在汽缸(2)中的燃烧室(3)从曲轴箱(4)经过溢流管(12、15)获得一种燃料/空气混合物供给，该混合物在发动机吸气阶段经过一个入口被吸入到曲轴箱(4)中。在吸气阶段经过一流体通道(17)将无燃料的流体如纯空气吸入到溢流管中并存储在其内。为了在燃料消耗少和润滑可靠的条件下获得良好的废气值而设定在二冲程发动机(1)的部分负荷范围和全负荷范围内存储在曲轴箱(4)中的燃料/空气混合物的空气系数(λ)在大约0.2至0.6的范围内进行调节。
文档编号F02B25/14GK1488845SQ0315546
公开日2004年4月14日 申请日期2003年9月5日 优先权日2002年9月6日
发明者C·弗莱格, W·盖尔, J·施罗萨茨克, C 弗莱格, 奕 目 申请人:安德烈亚斯·斯蒂尔两合公司, 安德烈亚斯 斯蒂尔两合公司