專利名稱：用于發(fā)動機的自動阻風門的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于內燃機的阻風門組件，更特別地是，本發(fā)明 涉及一種小型發(fā)動機的自動阻風門組件。
背景技術：
在使用化油器的小型內燃機中，比如剪草機、吹雪機或其它戶外 動力設備使用的發(fā)動機，發(fā)動機包括可為發(fā)動機的起動提供濃燃油-空 氣混合物的阻風門組件和響應發(fā)動機負荷的節(jié)流閥組件。在許多小型發(fā) 動機中，阻風門組件由手動致動。
在具有自動阻風門組件的發(fā)動機中，阻風門開度由熱響應機構控 制。對于冷發(fā)動機溫度條件，比如剛發(fā)動引擎時，阻風門減少進入發(fā)動 機的空氣流量以使得空氣/燃料混合物變濃。在較高溫度條件下，比如 在發(fā)動機正常運行后(例如發(fā)動機的熱重啟)，阻風門就不需要了，因 為發(fā)動機不再需要濃空氣/燃料混合物。

發(fā)明內容
在一個實施例中，本發(fā)明提供一種用于內燃機的發(fā)動機起動輔助 系統(tǒng)。該起動輔助系統(tǒng)包括電池；置于空氣/燃料混合裝置的進氣道 內的阻風閥，該阻風閥具有打開位置和關閉位置；電池驅動的旋轉螺線管，所述旋轉螺線管具有輸出軸；以及雙金屬線圈。旋轉螺線管的輸出 軸與雙金屬線圈是同軸的。
在另一個實施例中，本發(fā)明提供一種用于內燃機的自動阻風門， 該阻風門包括置于空氣/燃料混合裝置的進氣道內的阻風閥，該阻風 閥具有打開位置和關閉位置，以及自動阻風門模塊。自動阻風門包括 電池驅動的旋轉螺線管，該旋轉螺線管具有輸出軸；包含雙金屬線圈的 雙金屬線圈組件和阻風門臂。旋轉螺線管的輸出軸與雙金屬線圈是同軸 的。
參考詳細的說明以及相應的附圖，本發(fā)明的其它方面變得顯而易見。


圖1示出了具有本發(fā)明實施例的示例性內燃機；
圖2為圖1的具有體現(xiàn)本發(fā)明示例性自動阻風門的發(fā)動機的詳細
視圖2A為圖2的自動阻風門的透視圖3為自動阻風門在關閉的阻風門狀態(tài)的示意圖4為自動阻風門在打開的阻風門狀態(tài)的示意圖5為圖2的自動阻風門模塊的前端透視圖6為圖2的自動阻風門模塊的后端透視圖7為圖2的自動阻風門模塊的分解視圖8為圖2的自動阻風門模塊的另一分解視圖9為沿圖5的9-9線剖取的自動阻風門模塊的剖視圖10為沿圖5的9-9線的剖取的自動阻風門模塊的另一剖視圖11示出了本發(fā)明的自動阻風門的可替換實施例；
圖12示出了本發(fā)明的自動阻風門的另一實施例；
圖13A-13E為不同工作條件下的自動阻風門的側視具體實施例方式
在對本發(fā)明的任何實施例作詳細說明之前，應該理解的是，本發(fā)明并不限于下面的詳細說明所提出的或下面的附圖所圖示的部件配置 和結構的應用細節(jié)。本發(fā)明可用于其它實施例，并可通過不同方式實踐 或執(zhí)行。也能理解，本申請所采用的措詞和術語是為了描述的目的，不 應該作為限制。"包括"、"包含"、"具有"及其類似的變化均表示包含后 續(xù)所列的條目和與之等同的條目，以及其它的條目。除非特別地說明或 限定，術語"安裝"、"連接"、"支撐"、"聯(lián)結"及它們的變形被廣泛使用， 并包括直接的和非直接的安裝、連接、支撐、聯(lián)結。另外，"連接"、"聯(lián) 結"并不限于物理的或機械的連接或聯(lián)結。
參考附圖，圖1示出了包含本發(fā)明的自動阻風門的示例性內燃機
10。如圖2所示，自動阻風門模塊14可安裝于發(fā)動機10并通過阻風門 連接件22連接到阻風閥18 (圖3)。發(fā)動機IO還可包括安裝支架38， 用于將自動阻風門模塊14聯(lián)結到進氣歧管或發(fā)動機的其它零件。
如圖3和圖4所示，自動阻風門模塊14包括具有旋轉軸19的阻 風閥18和阻風門桿26。當發(fā)動機在冷狀態(tài)下起動期間，在閉合位置， 阻風閥18限制空氣流入到發(fā)動機，增加傳送給發(fā)動機的燃料量(參見 圖3，其中阻風閥處于閉合位置)。當發(fā)動機暖機后，加濃的燃料-空氣 混合物不再需要，阻風閥18轉動打開，允許更多的空氣進入到發(fā)動機 (參見圖4，其中阻風閥處于打開位置)。熱控開關42，或者熱響應卡 盤(snapdisk)，安裝在發(fā)動機附近或上面的合適位置上，以監(jiān)測溫度。 熱控開關42也用于在適合的溫度下斷開旋轉螺線管94的電流通道，并 防止發(fā)動機的過度加濃。熱控開關42可使用現(xiàn)有技術已知的任何適宜 的手段進行安裝(例如，螺栓、螺桿、點悍、粘結等)。熱控開關42 — 般和自動阻風門模塊串連設置，這樣在熱重啟動條件下，當發(fā)動機并不 需要全阻風進行重起動時，電路斷開以防止在發(fā)動機起動期間接合電能 以及通過螺線管電線93給旋轉螺線管94供電(如圖2和2A所示，圖 3和圖4概略描述)。
參考圖5-10，自動阻風門模塊14包括基本上封閉自動阻風門模塊 14的部件的模塊殼體46。該阻風門殼體46可由不同材料而制成，包括 但不限于塑料、鋁及類似物。
阻風門殼體46包括具有雙金屬線圈組件86的第一殼體50和第二殼體54，所述第二殼體54具有旋轉螺線管94。阻風門殼體46具有卡 配(snap fit)保持器機構58。卡配保持器機構58包括分度(index) 機構62，該分度機構62允許以大約每10度的增量進行轉向運動調節(jié)。 分度機構62包括多個間隔槽口 64，該槽口各自與兩個對置臂70的端 部70A、 70B接合。分度機構62允許用戶基于外部條件和適應不同的發(fā) 動機模型精確調節(jié)阻風門臂66位置的靜態(tài)位置。
第一殼體50和第二殼體54可通過臂70、緊固件142、保持環(huán)或 類似物而保持在一起。臂70具有一個被設計成用于將雙金屬線圈組件 86定位和保持到模塊14上的輕微弧度。在另一實施例中，臂70可以 是直的或者具有更大的弧度。緊固件142進一步設計為用于將旋轉螺線 管94保持在第二殼體54內?？商鎿Q地是，旋轉螺線管和第二殼體可制 造成一個整體件。阻風門殼體46進一步包括多個腿47，用于將模塊14 安裝到安裝支架。
自動阻風門模塊14還包括阻風門臂66,該臂66在阻風門模塊殼 體46上方延伸并將旋轉運動轉化為直線運動。在所圖示的實施例中， 阻風門臂66不直接連接在旋轉螺線管的輸出軸上，因為圖示的旋轉螺 線管必須在每一次致動后總是回到它的出發(fā)位置。然而，其它旋轉螺線 管可以不具有這種要求，可以允許阻風門桿直接連接到螺線管輸出軸 上。
阻風門臂66具有阻風門臂孔74，其用于接收阻風門連接件22。 阻風門連接件22借助阻風門桿26 (如圖3和圖4所示)將阻風門臂66 連接到阻風閥18上。阻風門連接件22顯示為一直桿。然而，阻風門桿 可具有別的尺寸或形狀以在大多數(shù)發(fā)動機中適應自動阻風門，從而進一 步增加在不同發(fā)動機中使用自動阻風門模塊的能力。在一可替換實施例 中，自動阻風門模塊可以不需要阻風門連接件直接連接到阻風閥上(見 圖12)。
自動阻風門模塊14可包括被設計為用于覆蓋阻風門臂開口 34和 防止碎片進入自動阻風門模塊14的防塵蓋30 (圖2和圖2A)。防塵蓋 30也包括指示阻風門臂位置的標記32A、 32B、 32C。標記32A、 32B、 32C給操作者提供可視的阻風門位置的標識。自動阻風門14還包括連接到第一殼體50的鏟形連接器78。鏟形連接器78為自動阻風門模塊 14提供電連接79。第一殼體50也包括具有地線83的接地連接82 (圖 2-4所示)。電線83、 93和連接79可通過固定夾91或相似的扣件連接 到安裝支架38上。多個連接器84為所述電連接提供固定保持。
自動阻風門模塊14還包括雙金屬線圈組件86、扭簧90和旋轉螺 線管94。如圖9和圖10所示，雙金屬線圈組件86包括叉形連接器98 (見圖9)，其借助于與連接器99的連接79 (見圖3和圖4)將能量自 電池87傳遞給雙金屬線圈組件86，以加熱雙金屬線圈114。雙金屬線 圈組件86還包括第一盤102、第二盤106、散熱器110和雙金屬線圈 114。第一盤102，或正溫系數(shù)加熱器(PTC)，優(yōu)選地由陶瓷材料構成。 然而，第一盤也可由別的具有絕緣或半導體特性的材料組成。PTC加熱 器的電阻和表面溫度可被改變以使輸入到雙金屬線圈的能量的量發(fā)生 變化，并相應地改變暖機阻風特性以精細調節(jié)阻風門動作和時間，以至 本發(fā)明容易適應不同的發(fā)動機模型。第二盤106優(yōu)選為石墨，但也可以 由能變形以和雙金屬線圈保持良好接觸的別的材料構成。散熱器110優(yōu) 選地由鋁構成，并包括用于保持雙金屬線圈114一個端部的槽118。散 熱器IIO還包括給雙金屬線圈114定義轉動軸線的軸119。然而，散熱 器可由別的如鋁一樣充分導熱并散熱的材料組成。第一盤102和第二盤 106輔助將熱傳遞到散熱器110。雙金屬線圈114為熱敏響應PTC加熱 器的金屬線圈。雙金屬線圈114還可以和阻風門臂66上的阻風門臂桿 122接合。
雙金屬線圈組件86基于周圍條件定位阻風門臂66，以在大約零下 20華氏度到大約120華氏度的所有周圍條件下，為可接受的發(fā)動機暖 機特性提供精確的阻風門定位。PTC加熱器102、石墨盤106和散熱器 110將熱量提供給雙金屬線圈114，隨后雙金屬線圈將輸入能量轉化為 轉動運動。轉動運動在發(fā)動機起動后釋放阻風門到全開位置。阻風門臂 66沿箭頭134所指示的方向旋轉以關閉阻風閥18，并沿箭頭138所指 示的方向旋轉以打開阻風閥18 (見圖9)。完成此轉動運動所需的能量 的量隨外界的溫度條件和發(fā)動機的溫度而變化。例如，在較冷的環(huán)境下 或者當發(fā)動機是冷的時，發(fā)動機的暖機時間比在較溫暖的環(huán)境下或者在熱發(fā)動機重啟動期間要長一些，這是因為在發(fā)動機起動后雙金屬線圈需 要更多的能量以致動阻風閥進入打開位置。對于發(fā)動機的暖機或熱重啟
動，雙金屬線圈114被充分加熱并移動到朝向打開阻風門的位置，從而 允許扭力恢復彈簧90將阻風門桿26朝向打開的阻風門位置恢復。雙金 屬線圈組件被設計為提供基本上不依靠發(fā)動機冷卻系統(tǒng)和排氣系統(tǒng)的 阻風動作。
自動阻風門模塊14還包括同軸的旋轉螺線管94。旋轉螺線管94 包括第一旋轉螺線管臂或銷126和旋轉螺線管軸130。第一旋轉螺線管 臂126在電能供應到旋轉螺線管94時和阻風門臂66接合。旋轉螺線管 軸130為扭簧90提供彈簧座并也和阻風門臂66接合。阻風門臂66在 旋轉螺線管軸130上的滑動配合允許其容易組裝，并僅允許阻風門臂 66轉動地移動，同時旋轉螺線管94軸向地、轉動地移動。旋轉螺線管 的總起動扭矩取決于旋轉螺線管中的繞組數(shù)目。比如，通過設計，在大 約攝氏20度的條件下，總起動扭矩在25%的工作循環(huán)大約為0.046牛 頓-米。較高的工作循環(huán)比率導致熱量的增加以及較小的可用轉矩。旋 轉螺線管的設計是基于線性螺線管原理，并使用三球軸承座圈(未示出) 以將線性運動轉化為旋轉運動。旋轉螺線管和阻風門臂之間的相互作用 提供附加的螺線管行程以保證化油器在發(fā)動機起動期間獲得阻風門全 開位置。阻風門臂被設計為旋轉大約43度以致動阻風閥從全閉位置到 全開位置。旋轉螺線管具有67.5度的可旋轉角度。可用行程可使阻風 門從全閉阻風門位置轉動到全開阻風門位置。
在一些實施例中，旋轉螺線管94與雙金屬線圈組件86是同軸的。 在其它實施例中，阻風門臂66也和旋轉螺線管94及雙金屬線圈組件 86是同軸的。仍然在其它實施例中，阻風閥318與具有旋轉螺線管94 和雙金屬線圈組件86的自動阻風門模塊14是同軸的(參見圖12)。雙 金屬線圈114、阻風門臂66、旋轉螺線管94、扭簧90及殼體46的同 軸對齊使得用最少的零件實現(xiàn)緊湊的封裝和簡單的組裝。自動阻風門模 塊的緊湊特性有助于自動阻風門模塊的普遍適應性和自動阻風門模塊 以多種角度和位置進行安裝的適應性。通過在阻風門臂和阻風門桿之間 簡單地設計合適的連接件就可將所述模塊用于多種發(fā)動機設計上。在操作中，自動阻風門模塊14內的熱導材料允許自動阻風門模塊 14具有自動阻風門的功能。在一般并取決于周圍溫度的情況下，在發(fā) 動機起動時，阻風閥18處于閉合位置。發(fā)動機10的暖機致使阻風閥 18移動到打開位置。然而，阻風門桿26并不總是在發(fā)動機起動時處于 閉合位置。例如，在華氏70度左右，阻風閥置于大約一半的阻風門位 置。在發(fā)動機10已經暖機起動的情況下，自動阻風模塊14的作用是使 阻風閥18至少保持在部分打開的位置，以防止發(fā)動機10在不需要這樣 濃混合氣以維持燃燒時出現(xiàn)過度加濃的燃料-空氣混合物。
更需指明的是，當發(fā)動機IO的溫度在一特定閾值溫度下，旋轉螺 線管94在發(fā)動機起動過程中被通電，比如當操作人員移動瞬時起動開 關95至lj"啟動"位置時。通電的螺線管銷126使阻風門臂66偏轉，以移 動阻風閥18到閉合位置。關閉阻風閥18以減少空氣流入到發(fā)動機10， 并且加濃燃料-空氣混合物。如果發(fā)動機IO在預定的閾值溫度之上，濃 燃料-空氣混合物并不被發(fā)動機起動所需要。在預定的閾值溫度之上， 熱開關42中斷供應到旋轉螺線管94的電能。 一旦旋轉螺線管94不通 電，并且瞬時開關95被釋放，致使它保持在ON位置，扭簧90保持阻 風臂66緊靠雙金屬線圈114。當發(fā)動機10暖機后，雙金屬線圈114巻 攏(wind up)，允許阻風臂66轉動至全開位置。在發(fā)動機起動和隨后 的旋轉螺線管94的斷電之后，阻風臂66被雙金屬線圈114和回程彈簧 90的相互作用和相反的力所定位。
例如，如圖13A-13E所示，阻風門臂66可操作地移動阻風閥18 到不同的工作位置。阻風門軸120定義垂直的阻風閥位置。臂軸123定 義垂直的阻風門臂位置，其對應于標記32B。圖13A顯示了全閉阻風門 位置，其中，阻風閥18與阻風門軸120之間的夾角al大約為15度， 阻風門臂66與臂軸123之間的夾角ei大約為18. 6度，并對應標記32C。
圖13B顯示了阻風門75%的關閉位置，其中，阻風閥18與阻風門 軸120之間的夾角a2大約為33.75度，阻風門臂66與臂軸123之間的 夾角62大約為10.6度。圖13C顯示了 50%的阻風門關閉位置，其中， 阻風閥18與阻風門軸120之間的夾角a3大約為52. 5度，阻風臂66 在臂軸123處，對應標記32B。圖13D顯示了 25%的阻風門關閉位置，其中，阻風閥18與阻風門軸120之間的夾角為a4大約為71.25度，阻 風門臂66與臂軸123之間的夾角04大約為-11.5度。圖13E顯示了阻 風門全開位置，其中，阻風閥18與阻風門軸120之間的夾角a5大約為 90度，阻風門臂66與臂軸123之間的夾角G5大約為-24度，并對應標 記32A。
自動阻風門模塊可與平衡和非平衡阻風門裝置一塊使用。在非平 衡的阻風門裝置中，由于接合一個負載所引起的附加空氣流將通過阻風 門臂作用到雙金屬線圈所傳遞的空氣流動力允許阻風閥旋轉以進一步 打開，這種內置的自釋放動作允許發(fā)動機在發(fā)動機暖機期間帶有和不帶 有負荷的條件下維持最優(yōu)的運行條件。
為了確定阻風需求和熱控開關的設置，需執(zhí)行發(fā)動機的輪廓圖 (profile)。發(fā)動機的溫度輪廓圖決定特殊發(fā)動機類型的阻風需求的溫 度范圍?；谠撦喞獔D，可確定熱控開關的合適設置。
圖11為根據(jù)本發(fā)明的自動阻風門模塊214的另一可替換實施例。 圖11所示的自動阻風門模塊214包括和圖2-10和圖12所描述的自動 阻風門模塊14類似的結構；所以，相同的參考數(shù)字表示類似的部件。 更特別地是，圖11所示的自動阻風門模塊214并不具有圖2-10和圖 12所示的可選的分度機構62。相反，第一殼體250和第二殼體254通 過用卡配連接、按鈕式連接或類似的連接結合在一起。
本發(fā)明的不同特征和優(yōu)點在如下的權利要求中被提出來了。
權利要求
1、一種被構造成在內燃機上使用的發(fā)動機起動輔助系統(tǒng)，所述起動輔助系統(tǒng)包括電池；置于空氣/燃料混合裝置的進氣道中的阻風閥，阻風閥具有打開位置和關閉位置；電池供電的旋轉螺線管，該旋轉螺線管具有輸出軸；和雙金屬線圈；其中，旋轉螺線管的輸出軸與雙金屬線圈是同軸的。
2、 如權利要求1所述的發(fā)動機起動輔助系統(tǒng)，其特征在于，還包 括與旋轉螺線管的輸出軸和雙金屬線圈同軸的阻風門臂。
3、 如權利要求2所述的發(fā)動機起動輔助系統(tǒng)，其特征在于，還包 括將阻風門臂聯(lián)接到阻風閥的阻風門連接件。
4、 如權利要求3所述的發(fā)動機起動輔助系統(tǒng)，其特征在于，還包 括構造成與阻風門臂接合以將阻風閥向打開位置偏壓的偏壓裝置。
5、 如權利要求2所述的發(fā)動機起動輔助系統(tǒng)，其特征在于，阻風 門臂可以和雙金屬線圈相接合。
6、 如權利要求2所述的發(fā)動機起動輔助系統(tǒng)，其特征在于，還包 括基本上包圍至少旋轉螺線管、雙金屬線圈及阻風門臂一部分的殼體。
7、 如權利要求6所述的發(fā)動機起動輔助系統(tǒng)，其特征在于，殼體 包括被構造用于允許阻風門臂靜態(tài)定位的分度機構。
8、 如權利要求7所述的發(fā)動機起動輔助系統(tǒng)，其特征在于，分度 機構還包括具有相應端部的兩個臂；被構造用于和兩個臂的端部接合的多個間隔的槽。
9、 如權利要求2所述的發(fā)動機起動輔助系統(tǒng)，其特征在于，還包 括被構造用于基本上包圍阻風門臂以防止碎屑進入旋轉螺線管的蓋。
10、 如權利要求9所述的發(fā)動機起動輔助系統(tǒng)，其特征在于，所 述蓋還包括指示阻風閥位置的標記。
11、 如權利要求1所述的發(fā)動機起動輔助系統(tǒng)，其特征在于，還 包括被構造用于影響雙金屬線圈轉動的加熱器。
12、 如權利要求1所述的發(fā)動機起動輔助系統(tǒng)，其特征在于，還 包括被構造用于響應發(fā)動機溫度的熱控開關。
13、 如權利要求1所述的發(fā)動機起動輔助系統(tǒng)，其特征在于，還 包括被構造用于將能量傳遞給雙金屬線圈的熱元件。
14、 如權利要求1所述的發(fā)動機起動輔助系統(tǒng)，其特征在于，阻 風閥具有與旋轉螺線管的輸出軸同軸的轉動軸。
15、 一種被構造成在內燃機上使用的自動阻風門，所述阻風門包括置于空氣/燃料混合裝置的進氣道中的阻風閥，該阻風閥具有打開 位置和關閉位置；以及自動阻風門模塊；該自動阻風門模塊包括-電池供電的旋轉螺線管，該旋轉螺線管具有輸出軸； 包括雙金屬線圈的雙金屬線圈組件；和 阻風門臂；其中旋轉螺線管的輸出軸與雙金屬線圈是同軸的。
16、 如權利要求15所述的自動阻風門，其特征在于，還包括基本 上包圍自動阻風門模塊的殼體。
17、 如權利要求16所述的自動阻風門，其特征在于，殼體包括被 構造用于允許阻風門臂的靜態(tài)定位的分度機構。
18、 如權利要求17所述的自動阻風門，其特征在于，分度機構還包括具有相應端部的兩個臂；和被構造用于和兩個臂的端部接合的多個間隔的槽。
19、 如權利要求15所述的自動阻風門，其特征在于，雙金屬線圈 組件還包括加熱器。
20、 如權利要求19所述的自動阻風門，其特征在于，雙金屬線圈 組件還包括被構造用于將熱能傳遞給雙金屬線圈的熱元件。
21、 如權利要求15所述的自動阻風門，其特征在于，阻風門臂與 旋轉螺線管的輸出軸和雙金屬線圈是同軸的。
22、 如權利要求15所述的自動阻風門，其特征在于，還包括將阻 風門臂連接到阻風閥的阻風門連接件。
23、 如權利要求15所述的自動阻風門，其特征在于，阻風門臂包 括構造成被雙金屬線圈和偏轉裝置的相反的力定位的阻風門臂桿。
24、 如權利要求15所述的自動阻風門，其特征在于，自動阻風門 模塊還包括被構造用于響應發(fā)動機溫度的熱控開關。
25、 如權利要求15所述的自動阻風門，其特征在于，還包括被構 造用于基本上包圍阻風門臂以防止碎屑進入旋轉螺線管的蓋。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種被構造成在內燃機上使用的發(fā)動機起動輔助系統(tǒng)，該起動輔助系統(tǒng)包括電池；置于空氣/燃料混合物設備的進氣道內的阻風閥，該阻風閥具有打開位置和關閉位置；電池驅動的旋轉螺線管，該旋轉螺線管具有輸出軸；和雙金屬線圈。旋轉螺線管的輸出軸和雙金屬線圈是同軸的。本發(fā)明還涉及一種被構造成在內燃機上使用的自動阻風門。
文檔編號F02M1/10GK101482073SQ20081017851
公開日2009年7月15日 申請日期2008年8月13日 優(yōu)先權日2007年8月13日
發(fā)明者M·B·巴塞特里, M·O·勒克斯, M·W·克勞斯, T·G·甘特利 申請人:布里格斯斯特拉頓公司