CN100416060C - 双冲程发动机 - Google Patents

Abstract

一种尤其用于手提式工作机具如电锯、切割砂轮等的双冲程发动机具有气缸(2)，在气缸里形成燃烧室(3)。燃烧室由往复运动的活塞(5)限定，活塞通过连杆(6)驱动可旋转地支承在曲轴箱(4)里的曲轴(7)。双冲程发动机具有燃料入口(10)和从燃烧室排出废气的出口(9)。燃烧室在规定的活塞位置上通过设置在活塞里的活塞窗口(16，23)和至少一个溢流道(11，13)与曲轴箱相连。溢流道以溢流窗口(12，14)通入燃烧室并以溢流孔(15)通入曲轴箱。溢流孔和溢流窗口在活塞经过的区域与气缸孔(25)相通。为使燃油/空气混合物从曲轴箱中延迟流入，在溢流窗口开始打开时，溢流孔在活塞移向曲轴箱时还没有完全关闭。

Description

双冲程发动机

技术领域

本发明涉及一种双冲程发动机，它尤其用于手提式工作机如电锯、切割砂轮等等。

背景技术

应该减少在双冲程发动机中产生的废气。同时，应该缩小双冲程发动机的结构尺寸。在双冲程发动机中，废气由出口逸出，而新鲜的燃油/空气混合物随后流入燃烧室。在这里，必须阻止新鲜的燃油/空气混合物经出口离开燃烧室，这是因为否则的话会使废气中的HC值提高。为此，新鲜的混合物经其溢流出的溢流道应该在打开燃烧室出口之后尽可能晚地打开。不过，溢流道在曲轴箱方向上的偏置使得发动机的结构尺寸加大了。溢流道的尺寸也必须足够大并足够长时间地开启，以便确保向燃烧室输入足够多的新鲜混合气。这些原因严格限制了溢流道在气缸上的结构布置。

US 2002/0134326A1公开了在一个溢流道里有废气。为此规定，溢流道朝向曲轴箱方向关闭，而废气应从燃烧室侧的端部流入溢流道。在溢流道里的由此引起的压力水平的提高应该使燃油/空气混合物延迟流入燃烧室。但事实表明，通过这种布置不能达到足够的延迟，这是因为燃烧室内的压力没有充分地传入溢流道内并且没有废气流入溢流道里。

发明内容

本发明的任务是提出一种属于此类型的双冲程发动机，在该发动机中，可以在结构尺寸小的情况下得到良好的废气值。

该任务通过一种双冲程发动机来完成，该双冲程发动机有一个气缸和一个形成在该气缸里的燃烧室，该燃烧室由一个在气缸纵轴线方向上来回往复移动的活塞限定，其中，该活塞通过一个连杆驱动一个可旋转地支承在曲轴箱里的曲轴，该双冲程发动机还有一个燃料入口和一个用于从燃烧室里排出废气的出口，其中，该燃烧室在规定的活塞位置上通过至少一个设置在活塞里的活塞窗口和至少一个溢流道与该曲轴箱连接，该溢流道以一个溢流窗口通入该燃烧室并以一个溢流孔通入曲轴箱，其中，该溢流孔和该溢流窗口在一个由活塞经过的区域里与气缸孔相通，无论是溢流孔还是溢流窗口都是由活塞隙缝配气控制的，其特征在于，该溢流孔在该活塞向着该曲轴箱运动时还没有完全关闭，而该溢流窗口开始打开。

据此规定，溢流道仍然朝向曲轴箱敞开，而溢流道朝向燃烧室方向敞开。人们惊奇地发现，当溢流道还朝向曲轴箱敞开时，大大改善了压力从燃烧室传入溢流道里。因而，可以实现使溢流道里的压力水平相当于燃烧室里的压力水平。由于在刚刚敞开朝向燃烧室的溢流道之后就关闭了通向曲轴箱的溢流道，所以确保了没有废气能从燃烧室流入曲轴箱。由于溢流道里的压力大于曲轴箱里的压力，因而，当溢流道朝向曲轴箱敞开时，最初还没有燃油/空气混合物流入溢流道里。只有当曲轴箱里的混合物因活塞继续朝向曲轴箱向下运动而大致等于溢流道里的压力时，混合物才瞬间从溢流道流入燃烧室里。通过这种延迟的瞬间流出，同时改善了扫气性能。因而，可以在双冲程发动机具有小结构尺寸的情况下得到低的废气值。

所希望的溢流道控制可以简单地如此做到，即在气缸纵轴线方向上测得的、在溢流窗口的面向燃烧室的上边和溢流道的溢流孔的面向曲轴箱的下边之间的距离大于平行于气缸纵轴线测得的在该溢流道区里的活塞的高度。由于活塞不能同时完全关闭溢流道的两个开口，因而确保了，溢流开口还打开着而溢流窗口已打开。若在溢流窗口的上边和溢流孔的下边之间的距离比在溢流道区里的活塞高度大2mm-4mm，或者如果在溢流窗口的上边和溢流孔的下边之间的距离对应于曲轴转动5°-30°且特别是15°-20°，则实现了良好的延迟流出。为确保刚刚在打开溢流窗口之后该溢流孔就已关闭而规定，在气缸纵轴线方向上测得的、在溢流窗口的面向曲轴箱的下边和溢流道的溢流孔的面向燃烧室的上边之间的距离小于平行于气缸纵轴线测得的在该溢流道区里的活塞的高度。当溢流窗口开始打开时，溢流孔就已经部分关闭了。

还规定了，使溢流窗口大致与出口打开同时地或者刚刚在出口打开后就打开。尤其是当溢流窗口和出口大致同时打开时，确保了在溢流道中出现足够高的压力。在气缸纵轴方向上测得的、面向燃烧室的出口上边与溢流道上边的距离适当地对应于曲轴旋转0°-20°。若活塞窗口被构造成从活塞外周面至活塞内部的孔，则简化了活塞构造。为了实现燃烧室的对称扫气以及与之有关的低废气值，设有四个溢流道，它们对称于一个中心平面地布置，该中心平面包含气缸纵轴线并且大致在中心划分出口。

附图说明

以下根据附图对本发明的一个实施例进行说明，附图所示为：

图1是双冲程发动机的纵剖面示意图；

图2-图4以示意截面图表示双冲程发动机的气缸，在气缸中的活塞处于不同的活塞位置上。

具体实施方式

图1所示的双冲程发动机1具有一个气缸2，在气缸中形成一个燃烧室3。该燃烧室由一个活塞5限定，该活塞通过一个连杆6驱动一个支承在曲轴箱4里的曲轴7。一个入口10通入曲轴箱4里，该入口可以给曲轴箱4输入燃油/空气混合物，这种混合物例如在一个混合物制备装置如在化油器里已被处理好。入口10与气缸孔25相通并通过活塞5的活塞裙24进行隙缝配气控制。一个同样也是隙缝配气控制的出口9从燃烧室3中通出来。在气缸2里设有溢流道11、13，它们在活塞5的规定位置上使燃烧室3与曲轴箱4相通。同时设有两个最近出口的溢流道11和两个远离出口的溢流道13，它们对称于一个在图1中形成剖面的中心平面布置。

靠近出口的溢流道11通过溢流窗口12通入燃烧室3里，而远离出口的溢流道13则通过溢流窗口14。活塞5具有活塞窗口16、23，它们被构造成从活塞外周面24至活塞内部的孔。通过活塞窗口16、23使溢流道11、13在活塞5的下死点区里与曲轴箱4连通。溢流道11、13的曲轴箱侧端部因此布置在气缸2里的一个高度上，该高度相当于在活塞5的下死点区域里的活塞窗口16、23的位置。

溢流窗口12、14被布置成其面对燃烧室3的上边18大致位于面向燃烧室3的出口9的上边27的高度上，或者相对于出口9上边27在朝向曲轴箱4的方向上偏移一个距离d。在这里，该距离d适当地对应于曲柄轴7旋转0°-20°。

图2表示了在远离出口的溢流道13的高度上的气缸2的截面图。溢流道13对称于中间平面28地布置，该平面使双冲程发动机1的出口9大致在中心被划分开并且该平面包含气缸纵向轴线20。溢流道13以溢流孔15通入曲轴箱4。溢流孔15同样如溢流窗口14那样布置在气缸孔25上的一个部位上，活塞5经过该部位。因此，无论是溢流孔15，还是溢流窗口14，都是隙缝配气控制的。溢流道13被构造成耳状通道形式并在其一段长度范围里朝向气缸内腔关闭。朝向燃烧室3的溢流孔15上边21距离朝向燃烧室4的溢流窗口14下边19有一个距离a，该距离小于在溢流道13区内的活塞5的高度c。在所示实施例中，限定出燃烧室3的活塞顶17同样象朝向曲轴箱4的活塞5侧面一样是扁平的并且垂直于气缸纵轴线20延伸，因此，活塞5在每个位置上具有平行于气缸纵轴线20测得的相同的高度c。

在气缸纵轴线方向上测得的、在溢流孔15下边22和溢流窗口14上边18之间的距离b大于活塞5高度c。因此，在图2所示的活塞5的位置上，当活塞5从燃烧室3起朝向曲轴箱4地运动时，溢流孔15还打开着而且溢流窗口14已打开了。有利的是，距离b比活塞5高度c大2mm-4mm，从而使溢流孔15还打开2mm-4mm，而溢流窗口14已打开。该距离b有利地相当于曲轴转动5°-30°，尤其是15°-20°。

在双冲程发动机1运转时，首先在活塞5的上死点区域里将燃油/空气混合物吸入曲轴箱4里。当活塞5向下移动时，混合物就在曲轴箱4里被压缩，然后流过活塞窗口16、23、溢流孔15和溢流道13、11，通过溢流窗口12、14流入燃烧室3里。在活塞5的上死点区中，由布置在气缸2里的点火火花塞8将燃油/空气混合物点燃。在活塞3随后向下运动时，出口9大致与溢流道11、13同时地或者刚刚在溢流道11、13之前打开。当溢流道打开时，而溢流孔至曲轴箱还并未完全关闭。在燃烧室3里的高压因而可以继续传入溢流道11、13，从而在溢流道11、13里也有高压。在废气能从燃烧室3流入曲轴箱4之前，溢流孔15由于活塞5继续向下移动而关闭。

图3表示由活塞裙24关闭的溢流孔15。在溢流孔15已经完全关闭3的时刻，溢流窗口14相对于活塞顶17才打开了大致一半。在活塞5在朝向曲轴箱4继续向下运动时，如图4所示，溢流孔15被活塞窗口16开启。面向曲轴箱4的活塞窗口16下边26的位置限定了溢流道在燃烧室3和曲轴箱4之间建立起联系的时刻。

曲轴箱4里的压力在溢流孔15朝向曲轴箱4打开的时刻要小于溢流道13、11里的废气压力。由于这个原因，在溢流孔15打开时，不立即开始使燃油/空气混合物经过溢流道11、13流入燃烧室3。确切地说，流入燃烧室3被足够长地延迟了，直到曲轴箱4里的燃油/空气混合物的压力达到了在溢流道11、13里的废气压力为止。在这段延迟时间以后，燃油/空气混合物就开始从溢流道11、13或者曲轴箱4里突然流入燃烧室3里。流入的延迟可以实现良好的扫气效果。突然流入同时确保了能有足够多的燃油/空气混合物流入燃烧室3。这种延迟允许使溢流窗口12、14大致布置在废气出口9的高度上。因而，可以使双冲程发动机1有小的结构尺寸。

也可以适宜地不使用四个溢流道，而采用不同数量的溢流道。将各个溢流道的控制时间设计成是不同的是合适的，从而可以实现燃烧室3的非对称扫气。

Claims (10)

1. 一种双冲程发动机，该双冲程发动机有一个气缸(2)和一个形成在该气缸(2)里的燃烧室(3)，该燃烧室由一个在气缸纵轴线(20)方向上来回往复移动的活塞(5)限定，其中，该活塞(5)通过一个连杆(6)驱动一个可旋转地支承在曲轴箱(4)里的曲轴(7)，该双冲程发动机还有一个燃料入口(10)和一个用于从燃烧室(3)里排出废气的出口(9)，其中，该燃烧室(3)在规定的活塞位置上通过至少一个设置在活塞(5)里的活塞窗口(16，23)和至少一个溢流道(11，13)与该曲轴箱(4)连接，该溢流道(11，13)以一个溢流窗口(12，14)通入该燃烧室(3)并以一个溢流孔(15)通入曲轴箱(4)，其中，该溢流孔(15)和该溢流窗口(12，14)在一个由活塞(5)经过的区域里与气缸孔(25)相通，无论是溢流孔(15)还是溢流窗口(12，14)都是由活塞(5)隙缝配气控制的，其特征在于，该溢流孔(15)在该活塞(5)向着该曲轴箱(4)运动时还没有完全关闭，而该溢流窗口(12，14)开始打开。

2. 按权利要求1所述的双冲程发动机，其特征在于，在该气缸纵轴线(20)方向上测得的、在该溢流窗口(14)的面向该燃烧室(3)的上边(18)和该溢流道(23)的溢流孔(15)的面向该曲轴箱(4)的下边(22)之间的距离(b)大于平行于气缸纵轴线(20)测得的在该溢流道(13)区域里的活塞(3)的高度(c)。

3. 按权利要求2所述的双冲程发动机，其特征在于，在该溢流窗口(14)上边(18)和该溢流孔(15)下边(22)之间的距离(b)比在溢流道(13)区域中的活塞(5)高度(c)大2mm-4mm。

4. 按权利要求2或3所述的双冲程发动机，其特征在于，在该溢流窗口(14)上边(18)和该溢流孔(15)下边(22)之间的距离(b)相当于该曲轴(7)转动5°-30°。

5. 按权利要求2或3所述的双冲程发动机，其特征在于，在该溢流窗口(14)上边(18)和该溢流孔(15)下边(22)之间的距离(b)相当于该曲轴(7)转动15°-20°。

6. 按权利要求1所述的双冲程发动机，其特征在于，在该气缸纵轴线(20)的方向上测得的、在该溢流窗口(14)的面向曲轴箱(4)的下边(19)和该溢流道(13)的溢流孔(15)的面对燃烧室(3)的上边(21)之间的距离(a)小于平行于气缸纵轴线(20)测得的在该溢流道(13)区域里的活塞(5)的高度(c)。

7. 按权利要求1所述的双冲程发动机，其特征在于，该溢流窗口(14)大致与该出口(27)的打开同时地或刚刚在该出口打开之后打开。

8. 按权利要求7所述的双冲程发动机，其特征在于，在该气缸纵轴线(20)方向上测得的、在该出口(9)的面对该燃烧室(3)的上边(27)到该溢流道(11，13)上边(18)的距离(d)相当于曲轴(7)转动0°-12°。

9. 按权利要求1所述的双冲程发动机，其特征在于，该活塞窗口(16，23)被构造成从活塞外周面(24)到活塞内部的孔。

10. 按权利要求1所述的双冲程发动机，其特征在于，设有四个溢流道(11，13)，它们对称于一个中间平面(28)地布置，该中间平面(28)包含该气缸纵轴线(20)并大致在中心划分该出口(9)。

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