CN100535406C - 一种二冲程内燃机以及将扫气导入其气缸的方法 - Google Patents

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Abstract

一种二冲程内燃机，其包括一个气缸；以及一个可移动地安装在气缸中的活塞。气缸包括一个排气口和多个换气口。换气口包括第一对换气口，这对换气口与远离排气口设置的第二对换气口相比，更靠紧排气口设置。第一对换气口彼此相对呈大约70°～85°的第一角度，第二对换气口彼此相对呈大约120°～150°的第二角度。从换气口流出的扫气的方向性排放建立了扫气的流动路径，以使进入排气口内的新鲜未燃烧燃料的损失降至最低。

Description

一种二冲程内燃机以及将扫气导入其气缸的方法
技术领域
本发明涉及一种内燃机，特别涉及一种换气系统。
背景技术
美国专利6,367,432披露了一种二冲程循环的内燃机，其具有一个四级西纽采法扫气系统，该系统的结构应能确保一对第二扫气通道的容量大于一对第一扫气通道的容量，以便在活塞的下降期间，允许在导入空气-燃料混合物之前，从第二扫气通道将空气导入燃烧室内，同时，与从第二扫气通道导入空气的时间长度相比，允许以更长的时间，从第一扫气通道，将较大量的空气导入燃烧室内。
美国专利6,223,705披露了一种二冲程的内燃机，其具有一个西纽采法扫气系统，该系统包括一对第一扫气口和一对第二扫气口。将通过从成对的第一扫气口吹出的一对扫气气流靠紧排气口形成的内部水平扫气角以及远离排气口形成的外部水平扫气角设定为116～124度。将通过从成对的第二扫气口吹出的一对扫气气流靠紧排气口形成的内部水平扫气角以及远离排气口形成的外部水平扫气角分别设定为126～135度以及146～154度。
由于提高了环境污染排放标准，因此，不断要求在二冲程内燃机中降低内燃机的排放。排放问题产生的一个原因在于：由于在关闭排气口之前，活塞在向上行程期间，流出排气口的燃料的短路而导致排出未燃烧的碳氢化合物。因此，需要将存在于排出的废气中的新鲜短循环燃料的损失降至最低。这种最低化能够产生较低碳氢化合物的排放并提高燃料效率。
发明内容
本发明的目的是提供一种二冲程内燃机以及将扫气导入其气缸的方法，其可将存在于排出的废气中的新鲜短循环燃料的损失降至最低，这种最低化能够产生较低碳氢化合物的排放并提高燃料效率。
依据本发明，一种二冲程内燃机，其包括：气缸；以及可移动地安装在气缸中的活塞，其中，所述气缸包括排气口和换气口，所述换气口包括第一对换气口，这对换气口与远离排气口设置的第二对换气口相比，更靠近排气口设置，其特征在于：第一对换气口彼此相对呈70°～85°的第一角度，第二对换气口彼此相对呈120°～150°的第二角度；从换气口流出的扫气的方向性排放建立了扫气的流动路径，以使进入排气口内的新鲜未燃烧燃料的损失降至最低。
依据本发明，一种二冲程内燃机，其包括：气缸；以及可移动地安装在气缸内的活塞，在所述气缸内形成有排气口和第一对换气口，所述第一对换气口比第二对换气口更靠近所述排气口设置，所述第二对换气口远离排气口设置，第一对和第二对换气口中的每一对均朝向横向气缸轴线且远离排气口向内导引进气填充气，其特征在于：来自于第一和第二对换气口的填充气在紧凑的换气口聚集区相遇，该换气口聚集区位于气缸轴线和相对于排气口的气缸前壁之间，所述第一对换气口彼此相对呈70°～85°的第一角度，第二对换气口彼此相对呈120°～150°的第二角度。
依据本发明，一种二冲程内燃机，其包括：气缸；以及可移动地安装在气缸内的活塞，其中，所述气缸包括排气口和换气口，所述换气口中的两个包括一个在气缸底部的公共底部通道以及独立的相应顶部通道，所述底部通道伸入气缸的侧壁，气缸包括一个隔壁，该隔壁在所述换气口中的两个之间延伸以形成两个独立的顶部通道；其中，所述换气口包括更靠近所述排气口设置的第一对换气口，其特征在于：所述第一对换气口彼此相对呈70°～85°的第一角度，第二对换气口彼此相对呈120°～150°的第二角度，从所述换气口流出的扫气的方向性排放建立了扫气的流动路径，以使进入排气口内的新鲜未燃烧燃料的损失降至最低，并且所述换气口中的两个包括来自两对换气口中每一对的一个换气口。
依据本发明，一种将扫气导入二冲程内燃机的气缸内的方法，该方法包括以下步骤：提供一个气缸，该气缸具有排气口和两对换气口，与第二对换气口相比，第一对换气口更靠近所述排气口；其特征在于：第一对换气口形成彼此相对的为70°～85°的角度以及第二对换气口形成彼此相对的为120°～150°的角度；第二对换气口带有平的顶部表面，所述顶部表面沿朝排气口的方向向下倾斜；在活塞打开第一对换气口之前，当活塞朝下死点位置运动时，使第二对换气口通向内燃机的燃烧室；以及通过所述活塞打开第一对换气口；其中，在使第一对换气口通向燃烧室之前，使更远离排气口设置的第二对换气口通向燃烧室。
依据本发明，一种将扫气导入二冲程内燃机的气缸内的方法，该方法包括以下步骤：提供一个气缸，该气缸具有排气口和两对换气口，与第二对换气口相比，第一对换气口更靠近所述排气口；其特征在于：第一对换气口形成彼此相对的为70°～85°的角度以及第二对换气口形成彼此相对的为120°～150°的角度；在活塞打开第一对换气口之前，当活塞朝下死点位置运动时，通过内燃机的活塞使第二对换气口通向内燃机的燃烧室；以及通过所述活塞打开第一对换气口；其中，在使第一对换气口通向燃烧室之前，使更远离排气口设置的第二对换气口通向燃烧室。
根据本发明的一个方面，提供了一种二冲程内燃机，其包括一个气缸；以及一个可移动地安装在气缸中的活塞。所述气缸包括一个排气口和多个换气口。换气口包括第一对换气口，这对换气口与远离排气口设置的第二对换气口相比，更靠紧排气口设置。第一对换气口彼此相对呈大约70°～85°的第一角度，第二对换气口彼此相对呈大约120°～150°的第二角度。从换气口流出的扫气的方向性排放建立了扫气的流动路径，以使进入排气口内的新鲜未燃烧燃料的损失降至最低。
根据本发明的另一个方面，提供了一种二冲程内燃机，其包括一个气缸；以及一个可移动地安装在气缸内的活塞。所述气缸包括一个排气口和多个换气口。两个换气口包括一个排气口和多个换气口。换气口中的两个包括一个在气缸底部的公共底部通道以及独立的相应顶部通道，所述底部通道伸入气缸的侧壁。气缸包括一个隔壁，该隔壁在两个独立的顶部通道之间延伸以形成两个独立的顶部通道。
根据本发明的另一个方面，提供了一种将扫气导入二冲程内燃机的气缸内的方法，该方法包括以下步骤：提供一个气缸，该气缸具有一个排气口和两对换气口，与成对换气口中的第二换气口相比，成对换气口中的第一换气口更靠近所述排气口；在活塞打开第一对换气口之前，当活塞朝下死点位置运动时，通过内燃机的活塞，使第二对换气口通向内燃机的燃烧室；以及通过所述活塞打开第一对换气口。在使第一对换气口通向燃烧室之前，使更远离排气口设置的第二对换气口通向燃烧室。
根据本发明的其它方面，提供了一种二冲程内燃机，其具有一个气缸以及一个可移动地安装在其中的活塞。气缸限定有一个排气口和至少一对相对的换气口，这对换气口以大致离开朝向一相对气缸壁的排气口的方式向内朝向一横向中心线，其中，来自至少一对换气口的进气会聚在气缸中央轴线和前壁之间的紧凑聚集区中。聚集区与气缸轴线的距离优选大于气缸半径0.4倍、最好大于0.5～0.8倍。
根据本发明的其它方面，提供了一种二冲程内燃机，其包括一个气缸以及一个可移动地安装在其中的活塞。该气缸包括一个排气口和至少一对在其相对侧上留有间隔的换气口，所述换气口能够以向内并大致离开排气口的方式导引进气填充气，排气口在TDC(顶部死点)之后打开116°～121°，最好在TDC之后打开117°～120°。
根据本发明的其它方面，提供了一种二冲程内燃机，包括一个气缸以及一个可移动地安装在其中的活塞。该气缸包括一个排气口和至少一对在其相对侧上留有间隔的换气口，所述换气口能够以向内并大致离开排气口的方式导引进气填充气，其中，换气口在排气口打开之后打开8°～15°，最好在排气口打开之后打开10°～12°。
根据本发明的其它方面，提供了一种二冲程内燃机，包括一个气缸以及一个可移动地安装在其中的活塞。该气缸包括一个排气口和至少一对在其相对侧上留有间隔的换气口，所述换气口能够以向内并大致离开排气口的方式导引进气填充气，其中，排气口具有一有限的扫气区区域，该区域能够最初就打开，从而提供整个排气口面积的20％～30％，扫气区域具有远小于最大排气口周长的周长，并且优选为最大排气口周长的大约50％。
附图说明
图1为带有本发明特征的内燃机的局部示意图；
图2为图1中所示内燃机中气缸的剖面图；
图3为沿线3-3的图2中所示的气缸的剖面图；
图4为图2中所示的气缸的剖面图，其显示了排气口；
图5显示了包括本发明中一种可选择实施例的一部分内燃机的示意图；
图6为沿线6-6的图5中所示的气缸的剖面图；
图7为沿线7-7的图5中所示的气缸的剖面图；
图8为示意图，其显示了包括本发明中另一种可选择实施例的一部分内燃机；
图9为示意图，其显示了包括本发明中另一种可选择实施例的一部分内燃机；
图10为正时图，在该图中，与现有技术的设计相比，对于本发明而言，以曲柄角度显示了相对于活塞位置的排气口和换气口的打开面积。
具体实施方式
参见图1，其显示了带有本发明特征的内燃机10的局部示意图。虽然参照附图所示的实施例对本发明进行了详细说明，但是，应理解可以采用多种可选择的实施例实现本发明。另外，可以利用任意适当的尺寸，形状和类型的元件或材料。
所述内燃机10为二冲程内燃机，其具有一个气缸12，一个活塞14，一根曲轴16，一个曲轴箱18，一个燃料输送系统20，以及一个点火系统22。内燃机10的一种特定用途可用于小型高速二行程内燃机，如用于手持动力工具(如叶片鼓风机，线绳式修剪器，圆盘式修剪器，链锯等)中。
点火系统22通常包括一个火花塞24以及一个与火花塞24相连的电发生器26。但是，在可选择的实施例中，可使用任意适合类型的点火系统。点火系统22在本领域中是众所周知的。
燃料输送系统20通常包括一个化油器28，一个空气过滤器30，一个伸入气缸12内的主空气入口32以及一个进入气缸12底部的燃料空气入口33。但是，在可选择的实施例中，可以使用任意适当类型的燃料输送系统。例如，燃料输送系统20可包括一个本领域众所周知的传统燃料输送系统。作为可选择的方案，燃料输送系统20可包括一个燃料注射系统或一个更新型的有效燃料输送系统，如在可在本申请中参考使用的美国专利Nos.6,295,957；6,293,235；6,286,469；以及6,382,176中披露的燃料输送系统。
活塞14可移动地安装在气缸12中，并且以常规方式可操纵地与曲轴16相连。参见图2，使气缸12的底部40与曲轴箱18相连。除了入口32以外，气缸12还包括一个排气口34以及多个换气口36。可以将一个消音器(未示出)固定至排气口34。气缸12包括一个主内部区域38，活塞14在该区域往复运动，并且该区域形成了一个燃烧腔室42。
仍参见图3，在该实施例中，所述气缸包括两组换气口36。第一组换气口44包括一对第一换气口48。第二组换气口46包括一对第二换气口50。但是，在可选择的实施例中，气缸可包括多于两组的换气口，每一组换气口均包括多于或少于两个换气口。与更远离排气口34设置的第二组换气口46相比，第一组换气口44更靠紧排气口34设置。
如图3所示，换气口36的输送通道壁相对于气缸的轴线60以及从所述输送通道壁伸出的假想平面的交点61倾斜。第一换气口48以第一角度52彼此相对地倾斜。在一个最佳实施例中，第一角度52为大约70°～大约85°。在一种特定形式的实施例中，第一角度52为大约79°。第二换气口50以第二角度54彼此相对倾斜。在一最佳实施例中，第二角度54为大约120°～大约150°。在一个特定形式的实施例中，第二角度54为大约141°。
在一种实施例中，气缸12的主内部区域38直径为大约1.375英寸。可以朝气缸轴线60相距距离66的交点的内部最常用区域61导引从换气口36流出的流体。对于大约1.375英寸的直径而言，该距离66可以为大约0.3英寸～大约0.412英寸。
换气口36沿离开排气口34的方向朝气缸的前部倾斜。换气口36从气缸的底部40向上延伸至气缸的中部。换气口36从主内部区域38向外伸入气缸12的内部侧壁内。换气口36最好在它们的基底、接近底部40、随后在它们的顶端56，58加宽。顶端56，58是大致扁平的。但是，在可选择的实施例中，顶端可具有任意适当类型的形状。
如在图2中能最清楚地看到的那样，第一换气口48比第二换气口50的顶端58短。当活塞14在气缸12的主内部区域38上下运动时，相对于燃烧室42打开和关闭换气口36。由于第一和第二换气口48，50的顶端56，58之间的高度差，因此，当活塞在气缸中朝下死点(BDC)位置向下运动时，存在第二换气口50相对于第一换气口48的开启正时差。更为特别的是，当活塞14在气缸12中向下运动时，在打开第一对换气口48之前，使第二对换气口50通向燃烧室42。当活塞14继续朝其下死点位置移动时，随即打开第二对换气口50。由于与第一换气口48相比，第二换气口50更远离排气口34，因此，与排气口34距离最远的换气口首先打开。不同类型的换气口的相继打开与换气口的倾斜形状的结合有助于防止新鲜的未燃烧燃料进气的短循环存在于排气口34。
与传统的二冲程内燃机不同，前后对换气口对在它们的打开正时上具有相位差。当活塞向下朝下死点位置运动时，与使后部气口(即，第一对换气口48)露出相比，活塞以大约4～8度更快地使前部气口(即第二对气口50)露出。在早期的扫气操作期间，由于所述气口的方向性排放特点，更快打开的前部气口50使新鲜燃料(燃料和空气)离开排气口34，并将其排入气缸内。距离排气口最远排出的燃料首先进入气缸内，并且行进最长的距离。最早进入的进气同样为整个燃料中最可能进入排气口34内的一小部分进气。即使经第二换气口50进入的进气首先进入，其也必须行进最远并为从两组换气口44，46进入的最少量的进气。因此，相对损失也最小。
四个换气口中早期打开的前两个换气口50有助于建立以可形成接近完美的排出清除的方式流动的进气的流动路径。因此，新鲜进气的流动方式以及交错排放能够使新鲜燃料进入排气口内的损失降至最小，从而能够降低排放并提高燃料经济性。
可以将第二换气口50的顶端58设置在排气口34的顶端之下。第二换气口50的宽度可小于第一换气口48的宽度。在活塞14使第二换气口50露出时，沿第二换气口50高度的锥形的使用还能够减小第二换气口打开的侧面。相信在换气过程期间前侧气口晚些的有限打开能够提高排放速度，从而有助于混合。新鲜进气的较小短路损失与改善的混合相结合能够显著减小排气污染。
参见图4，在所示的实施例中，排气口34包括一个大致人字形壁。更为特别的是，在所示的实施例中，排气口34的顶侧62具有人字形状，排气口34的顶侧62具有人字形状，并且底侧64具有相反的人字形状。当活塞14使排气口34露出时，由于仅使上侧人字形壁的顶点露出，因此，排气口34的最初打开程度较小。当活塞14继续进一步露出排气口34时，加大通向排气口的开口。人字形排气口提供了能够形成最佳排放特性的台阶状流动区域。内燃机可设置单独的上述换气口特征，或如图4所示，与人字形排气口相结合。
带有所提出的发明的特征的内燃机的试验已证明：在不使用催化转换器的情况下，排放低于2004EPA Phase II排放水平。本发明在传统内燃机设计内的实施可采用比较简单和现存的硬件(如，活塞等)并且可以使其与上述重新设计的内燃机一起使用。实现本发明特征的加工成本最小。下面的图表显示了在30cc内燃机上的气口结构的这种测试和变化的结果。在25cc内燃机上的相似测试已显示出较低的排放水平。
  以度为单位的换气口正时   以度的排气口正时   功率   HC & NOx
  #1气缸.类型1   137(全部)   118   0.74hp@7500rpm   66.96@7500rpm
  #1气缸.类型2   134，129(交错)   118   0.90hp@7500rpm   53.33@9000rpm
  #2气缸.   129(全部)   118   0.91hp@7500rpm   57.90@8500rpm
  #3气缸.   134，129(交错)   118   0.90hp@7500rpm   60.85@8500rpm
参照图5～7，对本发明的一种可选择的实施例进行说明。在该实施例中，内燃机70包括一个燃料输送系统72，该系统72具有一个空气过滤器74以及一个伸入气缸78内的入口76。气缸78还包括一个排气口34以及四个换气口80。换气口80包括第一组第一换气口82以及第二组换气口84。
在气缸每一侧上的多对换气口包括一个公共底部通道86以及多个独立的相应顶部通道，其中，所述底部通道在气缸的底部伸入气缸的侧壁，所述顶部通道形成两个气口82，84。气缸78包括一个隔壁88，该隔壁在两个气口82，84之间延伸以形成两个独立的顶部通道。在所示的实施例中，隔壁88包括一个大致三角形剖面。但是，在可选择的实施例中，壁88可包括任意适当的横截面形状。壁88的高度为气口82高度的大约2/3。在所示的实施例中，底部通道86的前后侧以角94和96彼此相对倾斜。在一个实施例中，角94为大约80°，而角96为大约130°。但是，在可选择的实施例中，可设置任意适当的角。可使该实施例形成图3的实施例中所示的相同的角52，54。顶端90，92包括顶部表面，这些表面以排气口34的方向向下倾斜。每一个第二换气口84均包括一个在端部92的顶部表面，该顶部表面至少局部高出在端部90处的第一换气口的顶部表面，以便当活塞朝下死点位置运动时，第二换气口在第一换气口之前打开。
由于活塞的曲率，因此，提供了排放角98的上升。隔壁88不必一直延伸至活塞14，该实施例的一个特征为：可以在比较紧凑的区域中设置成对的换气口82，84。其允许可以将本发明的特征用于尺寸较小的气缸中。在一个可选择的实施例中，换气口的顶端是大致直线和水平状的，而活塞的顶部表面可倾斜以允许形成使燃料进入燃烧室的台阶状上升。在另一可选择的实施例中，换气口的顶部表面可以不采用直线状，反而可以是曲线状。
图8显示了另一可选择的实施例。在该实施例中，气缸100包括具有第一种换气口102和第二种换气口84的换气口，第一和第二换气口102，84包括一公共底部通道86。隔壁88位于底部通道86的顶部并使两个气口102，84彼此分离。该实施例不同于图5所示的实施例，两者的不同点在于：换气口102的顶端104是大致直线和水平状的。但是，第二换气口84的顶端92向下倾斜。
图9显示了本发明的另一可选择的实施例。在该实施例中，内燃机110包括近似位于气缸相对侧上的两个换气口112。每一换气口112均包括一个倾斜顶部表面114。
以下的图表在0表示活塞的顶部死点(TDC)而180表示活塞的下死点(BDC)的情况下，以曲柄角度说明作为活塞位置函数的排气口和换气口面积。如大致在图1～4中所示，已计算出排量范围为25cc～40cc的四台内燃机W～Z具有四种换气口设计。为了比较，提供了一种现有技术的标准二冲程内燃机，其具有30cc的排量以及一对换气口。
发动机W  排理25.4cc
曲轴转动    排气面积    换气口    换气口    总体
O＝TDC                    I        II        I+II
  118   0.0   0.0   0.0   0.0
  119   1.3   0.0   0.0   0.0
  120   3.1   0.0   0.0   0.0
  121   5.7   0.0   0.0   0.0
  122   8.6   0.0   0.0   0.0
  123   11.7   0.0   0.0   0.0
  124   14.7   0.0   0.0   0.0
  125   17.8   0.0   0.0   0.0
  126   20.8   0.0   0.0   0.0
  127   23.8   0.0   0.0   0.0
  128   26.8   0.0   0.0   0.0
  129   29.8   0.0   0.0   0.0
  130   32.7   0.0   0.0   0.0
  131   35.5   0.0   0.3   0.3
  132   39.8   0.0   0.9   0.9
  134   43.8   0.0   1.6   1.6
  135   47.8   0.0   2.3   2.3
  137   51.7   0.4   3.0   3.4
  139   56.5   1.6   3.9   5.5
  141   61.1   2.8   4.7   7.5
  143   65.4   3.9   5.5   9.4
  145   69.5   5.0   6.2   11.3
  147   73.2   6.1   7.0   13.0
  150   78.3   7.5   7.9   15.5
  153   82.8   8.8   8.9   17.7
  156   86.5   10.0   9.7   19.7
  159   89.4   11.1   10.4   21.5
  164   92.9   12.5   11.4   23.9
  169   95.1   13.6   12.1   25.7
  174   96.1   14.3   12.6   26.8
  179   96.3   14.6   12.8   27.4
  180   96.3   14.6   12.8   27.4
所有的面积测量以sqmm为单位
发动机X    排量25cc
曲轴转动    排气面积    换气口    换气口    A+B
O＝TDC                    A         B
Figure C20038010086900171
发动机Y    排量30cc
曲轴转动    排气面积    换气口    换气口    A+B
O＝TDC                    A         B
Figure C20038010086900181
发动机Z    排量40cc
曲轴转动    排气面积    换气口    换气口    A+B
O＝TDC                    A        B
Figure C20038010086900191
标准发动机    排量30cc
曲轴转动    排气面积    换气口A
O＝TDC
Figure C20038010086900201
为了与现有技术相比，更好地说明本发明中换气口和排气口区域的相对尺寸和正时，在图10中提供了气口面积与曲柄角度正时的关系曲线图。所述标准的现有技术的二冲程内燃机由排气口面积曲线120和换气口面积曲线122表示。内燃机Y为使用了本发明的尺寸较大的内燃机。内燃机Y具有与曲柄角度曲线124相关的排气口面积。相对于标准排气口面积曲线120，本发明不仅在最大面积上略小一些，而且在一正时间之后以10°大约位移。当最初打开时，非常难理解但重要的是排气口的面积曲线120的形状。由于前面所述的人字形排气口，因此，与现有技术相比，排气口最初就能更平稳地增大。
内燃机Y的排气口具有燃烧室扫气区域，该区域占整个气口面积的20％～30％，所述整个气口面积相对于能够导致更平稳的气口增大和关闭的剩余气口区域，具有减小的周长。该较小尺寸燃烧室扫气区域允许有效地收集进气填充气，同时仍允许有效的排放和排气，以便不会降低内燃机的功率。最好，排气区距离排气口剩余部分具有为最大周长50％的圆周气口长度。
如图10所示，除了用于内燃机W-Z的正时图表，在TDC之后，最好在TDC之后的117°～120°，排气口优选打开116°～121°。排气口最好在TDC之后打开118°～119°。
除了延迟排气口的打开以及排气口的打开几何形状以外，本发明的内燃机较早地打开换气口。换气口的结合面积会使换气口更平稳地打开。在图10中，在通过曲线128说明第一换气口面积的同时，如曲线126所示，第二换气口最初打开。通过曲线130说明两个换气口的结合面积。如图10示意性所示的那样，除了在内燃机图表W～Z中以外，在BDC处的第一换气口的最大面积大于在BDC处的第二换气口。第二换气口优选具有BDC面积，其比在BDC处的第一换气口的BDC面积小90％。更为优选的是，第二换气口的面积为BDC处的第一换气口的65％～90％，并且最好为在BDC处的第二换气口的80％～90％。
同样在图10的曲线图以及图表W～Z中说明了第一和第二换气口打开的相对正时。第二换气口在第一换气口之前打开超过3°，优选在第一换气口之前打开3°～10°，最好在第一换气口之前打开4°～8°
在四个换气口实施例中，进气填充气进入气缸的流体最初来自第二换气口，所述第二换气口如图3所示，彼此相对以夹角120°～150°定位。当活塞向下移动并打开第一换气口时，将补充的进气填充气引入气缸内并如图3所示，对于第一换气口之间的夹角而言，相对于横向中心线的更明显的角度为70°～85°。经过所有四个换气口的气体会聚在一换气口聚集区63。换气口聚集区63在气缸轴线60和相对于排气口34的气缸前壁之间，沿横向中心线设置。最理想的是，聚集区与气缸套轴线60留有间距，在图1～4的四点实施例中，该距离大于气缸半径的0.4倍，优选为气缸半径的0.4～0.9倍，最好为气缸半径的0.5～0.8倍。
在图6和7所示的可选择的实施例中，换气口聚集区略微靠紧与排气口相对的气缸壁。应理解：可以使用图3所示的四气口设计，或使用图6和7所示的可选择的气口的设计。在换气口完全打开时，在进气循环后期导引进气时，以相对气口之间的较大夹角导引最初进入气缸的进气填充气。这种设计能够使扫气效率以及进气紊流达到最大，同时使进气填充气短路损失降至最小。排气口和换气口正时的结合优点能够在无需追加使用昂贵的修正硬件的情况下，就能显著地改善排放。
虽然已对本发明的实施例进行的说明，但是，不应认为这些实施例说明和描述了本发明的所有可能的形式。相反，在说明书中使用的词语是描述性的，而不是说明性的，应理解：在不脱离本发明思想和范围的情况下，可作出各种改进。
正时图更好地说明。

Claims (27)

1.一种二冲程内燃机，其包括：
气缸；以及
可移动地安装在气缸中的活塞，
其中，所述气缸包括排气口和换气口，所述换气口包括第一对换气口，这对换气口与远离排气口设置的第二对换气口相比，更靠近排气口设置，其特征在于：第一对换气口彼此相对呈70°～85°的第一角度，第二对换气口彼此相对呈120°～150°的第二角度；
从换气口流出的扫气的方向性排放建立了扫气的流动路径，以使进入排气口内的新鲜未燃烧燃料的损失降至最低。
2.根据权利要求1所述的二冲程内燃机，其中：所述第二对换气口包括顶部表面，这些顶部表面至少部分高出第一对换气口的顶部表面，以便当活塞朝下死点位置运动时，第二对换气口在第一对换气口之前打开。
3.根据权利要求2所述的二冲程内燃机，其中：每一个所述第二对换气口的顶部表面均有一个朝向排气口向下倾斜的平的倾斜表面。
4.根据权利要求3所述的二冲程内燃机，其中：每一个所述第一对换气口的顶部表面均有一个朝向排气口向下倾斜的平的倾斜表面。
5.根据权利要求3所述的二冲程内燃机，其中：第一对换气口的顶部表面不是平的且不朝排气口倾斜。
6.根据权利要求2所述的二冲程内燃机，其中：在第一对换气口之前，第二对换气口打开超过3～10个曲轴角度。
7.根据权利要求1所述的二冲程内燃机，其中：两个换气口包括一个在气缸底部中的公共底部通道以及独立的相应顶部通道，所述底部通道伸入气缸的侧壁中，气缸包括一个隔壁，该隔壁在两个独立的顶部通道之间延伸以形成两个气口。
8.根据权利要求1所述的二冲程内燃机，其中：所述排气口包括一个台阶状流动区域，该台阶状流动区域具有一个初始扫气区域，该初始扫气区域具有相对于剩余气口区域的最大周长减小的周长。
9.根据权利要求8所述的二冲程内燃机，其中：所述排气口的初始扫气区域的面积为整个排气口面积的20％～30％。
10.根据权利要求1所述的二冲程内燃机，其中：所述第一角度为79°。
11.根据权利要求1所述的二冲程内燃机，其中：所述第二角度为141°。
12.根据权利要求1所述的二冲程内燃机，其中：在活塞处于下死点时，所述第二组换气口的最大面积小于第一对换气口的最大面积的90％。
13.根据权利要求1所述的二冲程内燃机，其中：进气填充气流会聚在沿气缸的横向中心线设置的并位于气缸轴线和与排气口相对的前部区域气缸壁之间的中央聚集区。
14.根据权利要求13所述的二冲程内燃机，其中：所述换气口聚集区的中央以大于气缸半径0.4倍的量与孔径中央轴线分离。
15.一种二冲程内燃机，其包括：
气缸；以及
可移动地安装在气缸内的活塞，
在所述气缸内形成有排气口和第一对换气口，所述第一对换气口比第二对换气口更靠近所述排气口设置，所述第二对换气口远离排气口设置，第一对和第二对换气口中的每一对均朝向横向气缸轴线且远离排气口向内导引进气填充气，其特征在于：来自于第一和第二对换气口的填充气在紧凑的换气口聚集区相遇，该换气口聚集区位于气缸轴线和相对于排气口的气缸前壁之间，所述第一对换气口彼此相对呈70°～85°的第一角度，第二对换气口彼此相对呈120°～150°的第二角度。
16.根据权利要求15所述的二冲程内燃机，其中：所述换气口聚集区与气缸轴线间隔开大于0.4倍的气缸半径。
17.根据权利要求15所述的二冲程内燃机，其中：所述排气口在顶部死点之后以116°～121°打开。
18.根据权利要求15所述的二冲程内燃机，其中：在所述排气口打开之后，所述第二对换气口打开8°～15°。
19.根据权利要求15所述的二冲程内燃机，其中：所述排气口具有一个扫气区域，该区域首先打开并为整个排气口面积的20％～30％，扫气区域具有沿气缸壁的周长，该周长远小于排气口剩余部分的平均周长，从而在不会显著降低内燃机功率的情况下，允许实现有效的扫气和流动以及有效的收集进入填充气。
20.根据权利要求19所述的二冲程内燃机，其中：所述排气口的扫气区域具有为最大排气口周长的50％的圆周排气口长度。
21.一种二冲程内燃机，其包括：
气缸；以及
可移动地安装在气缸内的活塞，
其中，所述气缸包括排气口和换气口，所述换气口中的两个包括一个在气缸底部的公共底部通道以及独立的相应顶部通道，所述底部通道伸入气缸的侧壁，气缸包括一个隔壁，该隔壁在所述换气口中的两个之间延伸以形成两个独立的顶部通道；
其中，所述换气口包括更靠近所述排气口设置的第一对换气口，
其特征在于：所述第一对换气口彼此相对呈70°～85°的第一角度，第二对换气口彼此相对呈120°～150°的第二角度，从所述换气口流出的扫气的方向性排放建立了扫气的流动路径，以使进入排气口内的新鲜未燃烧燃料的损失降至最低，并且所述换气口中的两个包括来自两对换气口中每一对的一个换气口。
22.根据权利要求21所述的二冲程内燃机，其中：所述第二对换气口包括一个顶部表面，该表面至少部分高出第一对换气口的顶部表面，以便当活塞朝下死点位置运动时，第二对换气口在第一对换气口之前打开。
23.根据权利要求22所述的二冲程内燃机，其中：所述第二对换气口的顶部表面包括一个朝向排气口向下倾斜的平的倾斜表面。
24.根据权利要求23所述的二冲程内燃机，其中：所述第一对换气口的顶部表面均在最靠近排气口的侧面上包括一个向下倾斜的平的倾斜表面。
25.根据权利要求23所述的二冲程内燃机，其中：第一对换气口的顶部表面不是平的且不朝排气口倾斜。
26.一种将扫气导入二冲程内燃机的气缸内的方法，该方法包括以下步骤：
提供一个气缸，该气缸具有排气口和两对换气口，与第二对换气口相比，第一对换气口更靠近所述排气口；
其特征在于：第一对换气口形成彼此相对的为70°～85°的角度以及第二对换气口形成彼此相对的为120°～150°的角度；
第二对换气口带有平的顶部表面，所述顶部表面沿朝排气口的方向向下倾斜；
在活塞打开第一对换气口之前，当活塞朝下死点位置运动时，使第二对换气口通向内燃机的燃烧室；以及
通过所述活塞打开第一对换气口；
其中，在使第一对换气口通向燃烧室之前，使更远离排气口设置的第二对换气口通向燃烧室。
27.一种将扫气导入二冲程内燃机的气缸内的方法，该方法包括以下步骤：
提供一个气缸，该气缸具有排气口和两对换气口，与第二对换气口相比，第一对换气口更靠近所述排气口；
其特征在于：第一对换气口形成彼此相对的为70°～85°的角度以及第二对换气口形成彼此相对的为120°～150°的角度；
在活塞打开第一对换气口之前，当活塞朝下死点位置运动时，通过内燃机的活塞使第二对换气口通向内燃机的燃烧室；以及
通过所述活塞打开第一对换气口；
其中，在使第一对换气口通向燃烧室之前，使更远离排气口设置的第二对换气口通向燃烧室。
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