CN101649771B - 2循环发动机及2循环发动机工具 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种2循环发动机，其有效地抑制因燃烧气体进入曲柄室内引起的发动机输出的降低或排出气体中的THC(总碳氢化合物)的增加，并且提供具有该2循环发动机的2循环发动机工具。发动机具有：气缸，其在气缸周方向的不同位置设置2个扫气口，在该2个扫气口处分别设置经由扫气流路连通的扫气流入口；以及活塞，其在与该扫气流入口相对应的位置形成2个扫气连通口，其构成为，可以使曲柄室内的混合气体分别从活塞的内部空间通过扫气连通口，从扫气流入口经由扫气流路、扫气口流入气缸内，使从气缸内通过扫气口、扫气流路、扫气流入口、扫气连通口流入活塞内的气体在活塞的内部空间的上部旋回，使该气体滞留在活塞内部空间的上部。

Description

2循环发动机及2循环发动机工具
技术领域
本发明涉及2循环发动机，特别地，涉及适用于割草机、链锯、鼓风机等手持发动机工具的2循环发动机，以及具有该2循环发动机的2循环发动机工具。 
背景技术
目前，提出多种关于在扫气行程中减少气缸内的混合气体向排气口流出(吹出)的2循环发动机的发明。 
例如，在专利文献1中，提出一种层状扫气2循环发动机，其在进气行程中，使先导空气通过先导空气口和先导空气流路而流入活塞内部空间，使流入活塞内部空间的先导空气，在扫气行程中通过扫气连通口、扫气流入口、扫气通路及扫气口，流入气缸内，从而对燃烧气体进行扫气。 
专利文献1：日本特开平2008-14209号公报 
发明内容
如前所述，专利文献1中提出的层状扫气2循环发动机，因为利用先导空气对燃烧气体进行扫气，所以可减少扫气行程中的混合气体的吹出。但是，在扫气行程的初始阶段，因为气缸(燃烧室)内的压力高于活塞内部空间的压力，所以存在气缸内的燃烧气体通过扫气口、扫气通路、扫气流入口、扫气连通口而逆流至活塞内部空间，进而进入曲柄室内的问题。另外，如果燃烧气体进入曲柄室内，则曲柄室内的混合气体的浓度降低，其结果，存在发动机的输出降低，或排出气体中含有的THC(总碳氢化合物)量增加的问题。 
本发明是鉴于上述课题提出的，其目的在于提供一种2循环发动机，其可以有效抑制因燃烧气体进入曲柄室内引起的发动机输出降低或排气中的THC(总碳氢化合物)增加。另外，目的在于提供具有该2循环发动机的2循环发动机工具。 
为了解决上述课题，本发明涉及的2循环发动机，其特征在于，具有：气缸，其具有向曲柄室内导入混合气体的进气口、排出燃烧室内的燃烧气体的排气口、扫气口、扫气流入口、及将前述扫气口和前述扫气流入口连通的扫气流路；活塞，其具有内部空间和扫气连通口，构成为可以使前述曲柄室内的混合气体从前述内部空间，通过前述扫气连通口、前述扫气流入口、前述扫气流路及前述扫气口，流入前述燃烧室；以及滞留单元，其设置在前述活塞或前述气缸上，使从前述燃烧室通过前述扫气口、前述扫气流路、前述扫气流入口及前述扫气连通口逆流至前述活塞的前述内部空间的燃烧气体，滞留在前述内部空间的顶部附近。 
前述滞留单元是旋流产生单元，其使通过前述扫气连通口流入前述内部空间的燃烧气体，沿前述活塞内侧的周方向旋回。 
前述旋流产生单元是相对配置的一对前述扫气流入口，使逆流至前述内部空间的燃烧气体彼此反向流动，前述一对扫气流入口的轴线，在从前述气缸的轴线方向观察的情况下相互偏移。 
或者，前述旋流产生单元是相对配置的一对前述扫气连通口，使逆流至前述内部空间的燃烧气体彼此反向流动，前述一对扫气连通口的轴线，在从前述气缸的轴线方向观察的情况下相互偏移。 
或者，前述旋流产生单元是一对前述扫气连通口和导流板，该一对扫气连通口相对配置，使逆流至前述内部空间中的燃烧气体彼此反向流动，该导流板配置在前述内部空间的前述扫气连通口的附近，前述导流板引导前述燃烧气体，以使从一对前述扫气连通口流入的前述燃烧气体的流动，在从前述气缸的轴线方向观察的情况下相互偏移。 
另外，前述扫气连通口，以前述内部空间侧的端面与前述扫气流入口侧的端面相比更靠近前述活塞上死点的方式倾斜。 
或者，前述扫气流路，以使从前述扫气流入口逆流至前述内部空间的燃烧气体朝向前述活塞的上死点方向的方式倾斜。 
或者，本发明涉及的2循环发动机也可以构成为，在前述气缸的相对于前述进气口更靠近上死点侧的位置处，还设有先导空气口，同时，前述活塞还设有先导空气流路，其与前述先导空气口相邻，将从前述先导空气口流入的先导空气导入前述活塞的内部空间，在排气行程中，在前述扫气连通口与前述扫气流入口重合的期间，先导空气通过前述扫气连通口、前述扫气流入口、前述扫气流路，从前述扫气口流入气缸内，然后，曲柄室内的混合气体通过前述活塞的内部、前述扫气连通口、前述扫气流入口、前述排气流路，从前述扫气口流入前述气缸内。 
另外，本发明涉及的2循环发动机工具的特征在于具有上述2循环发动机。 
根据本发明，因为使逆流至活塞内部空间的燃烧气体滞留在活塞内部空间中，防止该燃烧气体进入曲柄室内，所以可以有效地抑制2循环发动机的输出降低或排出气体中的THC(总碳氢化合物)增加。另外，可以实现清洁且强力的2循环发动机工具。 
附图说明
图1是表示本发明的实施方式的一个例子的割草机的外观图。 
图2是表示本发明的实施方式的一个例子的发动机的立剖面图。 
图3是以图2的III-III线剖开前述发动机的立剖面图。 
图4是前述发动机的活塞的斜视图。 
图5是从图2的V方向观察前述发动机要部的图。 
图6是以图2的IV-IV线剖开前述发动机要部的平剖面图。 
图7是本发明的其它实施方式所示的发动机的要部的与图6相对应的平剖面图。 
图8是本发明的其它实施方式所示的发动机的要部的与图6相对应的平剖面图。 
图9是本发明的其它实施方式所示的发动机的要部的与图6相对应的平剖面图。 
图10是表示本发明的其它实施方式的发动机的立剖面图。 
具体实施方式
下面，根据附图说明用于实施本发明的最佳方式。 
图1是表示搭载了本发明的2循环发动机(以下简称发动机)1的割草机1001的外观图。如图1所示，在割草机1001的操作杆1002的前端和后端分别安装旋转刀具1003和发动机1。发动机1的输出经由插入操作杆1002内的未图示的驱动杆供给至旋转刀具1003。在操作杆1002上安装手柄1004，操作者把持安装在操作杆1002上的手柄1004而操作割草机1001。 
下面，一边参照图2至图6，一边说明发动机1的结构。 
图2是将发动机1，由包含将排气口14在气缸4的周方向等分的中心线和气缸轴线16在内的平面剖开的立剖面图。如图2所示，在发动机1的气缸体2上安装曲柄壳体3。在气缸体2的气缸4内，活塞5沿气缸轴线34的方向上下移动(图2表示活塞5下降至下死点的状态)。另外，气缸4的下方与曲柄壳体3内的曲柄室6连接。在气缸体2的侧方，经由隔热体7连接化油器8。在隔热体7及化油器8的内部形成进气通路9及先导空气通路10。进气通路9经由进气口11与气缸4连通，将混合气体供给至气缸4的内部。另外，先导空气通路10经由先导空气口12与气缸4连通，将先导空气供给至气缸4的内部。另外，在气缸体2的隔着气缸轴线34的进气通路9(及先导空气通路10)的相反一侧，形成排气通路13。排气通路13经由排气口14与气缸4连通。此外，在化油器8的进气通路9及先导空气通路10中分别设置进气阀15及空气阀16。 
图3是以图2的III-III线剖开发动机1的剖面图。如图3所示，在气缸体2的内部，相对于气缸轴线34对称地形成1对扫气通路17。扫气通路17经由形成在其上死点侧的端部的扫气口18与气缸4连通。另外，在扫气通路17的下死点侧形成扫气流入口19。即，扫气通路17是使扫气口18与扫气流入口19气密地连接的气体通路。此外，扫气口18的上边缘(上死点侧的边缘)形成在低于排气口14的上边缘的位置。 
另外，因为活塞5下表面开放，所以活塞5的内部空间与曲柄室6连通。另外，在活塞5的侧部形成扫气连通口20，活塞5的内部空间经由扫气连通口20与外部连通。另外，如果活塞5下降，气缸4与扫气口18连通，则扫气连通口20开始与扫气流入口19连通，在活塞5位于下死点附近时，扫气连通口20以全部打开的状态与扫气流入口19连通。 
图4是活塞5的斜视剖面图，为了便于说明，去除图2的IV-IV线以上部分而图示。如图4所示，在活塞5的侧部形成外周面为L字状的槽部21。另外，因为在活塞5的上方设置先导空气流入口22，所以槽部21经由先导空气流入口22与活塞5的内部空间连通。 
图5是从图2的V方向观察发动机1的要部的图，表示活塞5位于上死点的状态。如图5所示，进气口11和先导空气口12，以使位置在上下(轴线34的方向)及左右(气缸4的周方向)彼此偏移的方式配置。具体地说，先导空气口12配置为，在活塞5位于上死点附近(图中虚线所示的位置)的情况下，与活塞5的槽部21连通。此外，即使活塞5上下移动，进气口11也不与活塞5的槽部21重合。 
图6是由图2的IV-IV线剖开发动机1的剖面图。如图6所示，在活塞5的内部空间中具有活塞销毂部25，保持活塞销24。另外，活塞销毂部25向活塞5的中心凸出。在各活塞销毂部25的两侧部，相对于活塞销轴线28对称地各具有2个(总计4个)肋部27。另外，肋部27形成扇形，向活塞5的内周面延伸。 
另外，如图6所示，如果从气缸轴线34的方向观察(以垂直于活塞轴线34的平面剖开而图示剖面)发动机1，则扫气连通口20和与扫气连通口20连通的扫气流入口19的轴线一致。另外，扫气连通口20与扫气流入口19的数量为2组，隔着平面32而相对配置，该平面32包含气缸4的轴线34，且垂直于活塞销轴线28。因此，从气缸4经过2个扫气连通口20而流入活塞5的内部空间(逆流)的燃烧气体彼此反向流动。另外，2个扫气连通口20的轴线相互偏移。也就是说，前述2条轴线相互平行，隔着规定的间隔配置。另外，前述轴线相对于活塞销轴线28倾斜。 
此外，扫气流入口19或扫气连通口20的“轴线”，是扫气流入口19或扫气连通口20的几何中心轴，且是代表通过扫气流入口19或扫气连通口20的气体流线的轴。即，通过扫气连通口20而流入活塞5的内部空间(逆流)的燃烧气体，沿扫气连通口20的轴线方向流动。例如，在图6中，扫气流入口19的左侧及右侧的棱线19a的中线，相当于扫气流入口19或扫气连通口20的轴线。 
此外，在这里，对于按照上述方式构成的发动机1的1个循环气体的流动进行说明。因为活塞5的内部空间与曲柄室6连通，所以在活塞5从下死点向上死点上升时，活塞5的内部空间的压力降低至与曲柄室6内的压力相同(相对于大气为负压)。因此，在进气口11开始打开至关闭的期间，混合气体通过化油器8的进气通路9及进气口11而流入曲柄室6内。 
此时，即，如图5所示，在形成于活塞5的外周面的槽部21与先导空气口12重合的期间(从开始重合的瞬时，至活塞5到达上死点，重合解除，先导空气口12关闭的期间)，槽部21与先导空气通路10经由先导空气口12成为连通状态。因此，利用内外压力差，先导空气从先导空气通路10，通过先导空气口12流入活塞5的内部空间。 
另外，如图6所示，在活塞5的内部空间中形成4个肋部27，从而由活塞销毂部25闭塞该内部空间。因此，与肋部27相比的燃烧室侧的活塞5的内部空间被先导空气充满。即，在发动机的进气行程中，在先导空气被吸入到肋部27上方的活塞5的内部空间的同时，混合气体被吸入曲柄室6中。另一方面，因为气缸4的燃烧室31填充混合气体，所以如果活塞5到达上死点附近，由火花塞35将混合气体点燃，则混合气体燃烧而成为高压的燃烧气体。因为高压燃烧气体将活塞5向下推压，所以活塞5的内部空间和曲柄室6的压力上升。 
并且，如果活塞5下降，则首先排气口14开放，气缸4内的燃烧气体从排气通路13向外部排出。然后，扫气口18开放。此时，活塞5的扫气连通口20与气缸4的扫气流入口19开始重合，活塞5的内部空间与气缸4连通。在扫气口18刚开放之后，因为燃烧室的 压力高于活塞5内部和曲柄室的压力，所以燃烧气体通过扫气口18、扫气通路17、扫气连通口20，向活塞5的内部空间逆流。 
如上所述，在活塞5上相对配置2个扫气连通口20，扫气连通口20的轴线相互偏移。因此，从2个扫气连通口20分别逆流至活塞5内的燃烧气体，沿活塞5的内部壁面旋回而流动(在图6中，顺时针旋回)。即，逆流的燃烧气体通过沿活塞5的内部壁面旋回而流动，从而滞留在活塞5的内部空间的上部。另外，能够抑制从扫气连通口20逆流的燃烧气体相互碰撞，产生朝向活塞5下方的流动，从而流入曲柄室6内的混合气体中的情况发生。另外，因为在活塞5的内部空间形成4个扇状的肋部27，所以活塞5的内部空间局部地封闭。因此，可以更加有效地将燃烧气体贮存在活塞5的内部空间的上部。 
如果燃烧气体向活塞5的内部空间的逆流结束，则在活塞5的内部空间上部旋回而滞留的燃烧气体通过扫气连通口20、扫气流入口19、扫气通路17，从扫气口18向气缸4内回流。此外，先导空气流入气缸4内，将气缸4内的燃烧气体从排气口14压出，进行扫气。因此，可以有效地排出燃烧气体。并且，在先导空气之后，燃料浓度较高的混合气体流入气缸4内。 
如上所述，发动机1，因为使向活塞5的内部空间逆流的燃烧气体在活塞5的内部空间上部旋回，并滞留在该空间，所以可以防止燃烧气体逆流而使曲柄室6的混合气体浓度降低，进而可以快速地将逆流的燃烧气体排出。因此，可以有效地抑制输出降低。另外，因为先导空气首先流入气缸4内，然后混合气体流入，所以可以有效减少混合气体从排气口14吹出。此外，因为从外部获取的先导空气或混合气体通过活塞5的内部，所以可以有效地冷却活塞5。 
此外，在上述实施方式中，表示了扫气流入口19和与其连接的扫气连通口20的轴线一致，而相对于活塞销轴线28倾斜的例子，但扫气流入口19及扫气连通口20的形状或配置不限于上述例子。 
例如，如图7所示，也可以使扫气流入口119和与其连接的扫气连通口120的轴线与活塞销28平行偏移，构成旋流产生单元(＝滞留单元)。这种情况下，分别从1对扫气连通口120逆流至活塞 105内的燃烧气体沿活塞105的内部壁面旋回而流动，滞留在活塞105的内部空间上部。其结果，可以抑制燃烧气体流入曲柄室6内，污染曲柄室6内的混合气体。 
另外，如图8所示，也可以以相对于气缸轴线34对称地配置一对扫气流入口219，使二者轴线一致的方式形成，同时，使扫气连通口220的轴线相对于扫气流入口219的轴线倾斜，以使2个扫气连通口220的轴线彼此偏移的方式配置，构成旋流产生单元(＝滞留单元)。在这种情况下，分别从一对扫气连通口220逆流至活塞205内的燃烧气体沿活塞205的内部壁面旋回而流动，滞留在活塞205的内部空间上部，可以抑制其流入曲柄室6内。在这种情况下，因为仅使扫气连通口220的轴线相对于扫气流入口219的轴线倾斜即可得到上述效果，所以可以以更低的成本提高发动机的性能。 
另外，如图9所示，也可以以使一对扫气流入口319及1对扫气连通口320相对于气缸轴线34对称地配置，使二者的轴线一致的方式形成，同时，在活塞305的内部空间的扫气连通口320附近，分别具有肋部321，以构成旋流产生单元(＝滞留单元)，该肋部321在气缸4的轴线方向34上具有至少与扫气连通口320相同的长度，从扫气连通口320的周方向的端部覆盖扫气连通口320的开口，并向活塞305内部倾斜地向同一周方向(在图9中为逆时针方向)凸出。即，在活塞305的内部空间，具有从下侧的扫气连通口320的右端向左斜上方延伸的肋部321，和从上侧的扫气连通口320的左端向右斜下方延伸的肋部321。肋部321作为导流板起作用，其引导从扫气连通口320逆流至活塞305的内部空间的燃烧气体的流动，使其沿活塞305的内部壁面右旋流动。即，肋部321引导从2个扫气连通口320流入活塞305的内部空间中的燃烧气体，使二者的流线相互偏移。因此，因为逆流的燃烧气体在活塞305的内部空间上部旋回而滞留，所以可以抑制燃烧气体流入曲柄室6内。并且，在这种情况下，因为只要在活塞305内部形成肋部321即可得到上述效果，所以可以以更低的成本提高发动机性能。此外，该凸缘320也可以组合上述其它实施方式的活塞5、105、205使用。 
另外，在上述各实施方式中，如图3、图4清楚地所示，形成于活塞5(105、205、305)上的扫气连通口20(120、220、320)朝向气缸4内的开口方向或开口轴，水平地形成(与垂直于气缸轴线34的面平行)。即，扫气连通口20(120、220、320)的上下壁面垂直于气缸轴线36地形成。但是，扫气连通口20(120、220、320)的形成不限于上述结构。 
例如，如图10所示，也可以以朝向气缸4内的斜上方(上死点方向)的方式形成扫气连通口420的开口或开口轴。即，可以以内周侧高于外周侧的方式形成扫气连通口420上下的壁面。该扫气连通口420的形状可以组合上述各实施方式的扫气连通口20、120、220、320的任意一种使用。在这种情况下，因为从扫气连通口420逆流至活塞405内的燃烧气体向活塞405内的上方流动，所以可以更有效地使燃烧气体滞留在活塞405的内部空间的上部。因此，可以更有效地抑制逆流至活塞405的内部空间的燃烧气体进入曲柄室6内。 
此外，旋流产生单元(滞留单元)不限于上述实施方式。旋流产生单元(滞留单元)也可以不与扫气连通口20或扫气流入口19相连续。或者，也可以将从活塞的内部空间的上部向下部延伸的肋部作为旋流产生单元(滞留单元)。 
此外，在上述各实施方式中所示的发动机1，均是先导空气式即层状扫气2循环发动机，但本发明的应用对象并不限定于各实施方式所示的层状扫气2循环发动机。可以将本发明应用于其它形式的层状扫气2循环发动机及除了层状扫气2循环发动机之外的2循环发动机。另外，本发明的应用对象不限于向工具供给动力的2循环发动机。可以将本发明应用于向各种机器设备、或车辆、船艇等供给动力的2循环发动机。另外，本发明涉及的2循环发动机工具不限于割草机。另外，在本发明涉及的2循环发动机工具中包括链锯、鼓风机等其它各种工具。 
本申请基于在2008年8月12日申请的日本国专利申请第2008-208284号而要求优先权，在这里引用其内容。 

Claims (8)

1.一种2循环发动机，其特征在于，具有：
气缸，其具有向曲柄室内导入混合气体的进气口、排出燃烧室内的燃烧气体的排气口、扫气口、扫气流入口、及将前述扫气口和前述扫气流入口连通的扫气流路；
活塞，其具有内部空间和扫气连通口，构成为可以使前述曲柄室内的混合气体从前述内部空间，通过前述扫气连通口、前述扫气流入口、前述扫气流路及前述扫气口，流入前述燃烧室；以及
滞留单元，其设置在前述活塞或前述气缸上，使从前述燃烧室通过前述扫气口、前述扫气流路、前述扫气流入口及前述扫气连通口逆流至前述活塞的前述内部空间中的燃烧气体，滞留在前述内部空间的顶部附近，
其中，前述滞留单元是旋流产生单元，其使通过前述扫气连通口流入前述内部空间中的燃烧气体，沿前述活塞内侧的周方向旋回。
2.如权利要求1所述的2循环发动机，其特征在于，
前述旋流产生单元是相对配置的一对前述扫气流入口，使逆流至前述内部空间中的燃烧气体彼此反向流动，
前述一对扫气流入口的轴线，在从前述气缸的轴线方向观察的情况下相互偏移。
3.如权利要求1所述的2循环发动机，其特征在于，
前述旋流产生单元是相对配置的一对前述扫气连通口，使逆流至前述内部空间中的燃烧气体彼此反向流动，
前述一对扫气连通口的轴线，在从前述气缸的轴线方向观察的情况下相互偏移。
4.如权利要求1所述的2循环发动机，其特征在于，
前述旋流产生单元是一对前述扫气连通口和导流板，该一对扫气连通口相对配置，使逆流至前述内部空间中的燃烧气体彼此反向流动，该导流板配置在前述内部空间的前述扫气连通口的附近，
前述导流板引导前述燃烧气体，以使从一对前述扫气连通口流入的前述燃烧气体的流动，在从前述气缸的轴线方向观察的情况下相互偏移。
5.如权利要求1所述的2循环发动机，其特征在于，
前述扫气连通口，以前述内部空间侧的端面与前述扫气流入口侧的端面相比更靠近前述活塞上死点的方式倾斜。
6.如权利要求1所述的2循环发动机，其特征在于，
前述扫气流路，以使从前述扫气流入口逆流至前述内部空间中的燃烧气体朝向前述活塞的上死点方向的方式倾斜。
7.如权利要求1所述的2循环发动机，其特征在于，
在前述气缸的相对于前述进气口更靠近上死点侧的位置处，还设有先导空气口，
同时，前述活塞还设有先导空气流路，其与前述先导空气口相邻，将从前述先导空气口流入的先导空气导入前述活塞的内部空间，
在排气行程中，在前述扫气连通口与前述扫气流入口重合的期间，先导空气通过前述扫气连通口、前述扫气流入口、前述扫气流路，从前述扫气口流入气缸内，然后，曲柄室内的混合气体通过前述活塞的内部、前述扫气连通口、前述扫气流入口、前述排气流路，从前述扫气口流入前述气缸内。
8.一种2循环发动机工具，其特征在于，
具有权利要求1至7中的任意一项所述的2循环发动机。
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