CN102345503A - 回流扫气式二冲程发动机 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种回流扫气式二冲程发动机，其结构比较简单，且能够有效地抑制新气的窜气。位于左右一对或多对的扫气通路中的一侧的扫气通路(31L)的至少一处的水平扫气角(θb)与位于另一侧的扫气通路(31R)的水平扫气角(θa)不同，从位于所述一侧的扫气通路(31L)被喷出的扫气流的主流和从位于所述另一侧的扫气通路(31R)被喷出的扫气流的主流，在从排气口(34)的开口中心线(C)向左右方向偏移的部位上，在俯视图中交叉或碰撞。

Description

回流扫气式二冲程发动机
技术领域
本发明涉及设有采用回流扫气(换气)式的一对或多对扫气通路的二冲程发动机，尤其涉及能够有效地抑制新气(未燃混合气)的窜气的回流扫气式二冲程发动机。
背景技术
以往，割草机或链锯等的携带型动力作业机中使用的一般的二冲程汽油发动机，通常，在气缸的头部配设有火花塞，在气缸的主体部上形成有通过活塞进行开闭的进气口、扫气口、排气口。不存在仅用于进气、排气的独立的行程，以活塞的二行程完成内燃机的一个循环。
更详细地，通过活塞的上升行程，从进气口将混合气吸入活塞下方的曲柄室，并且，通过活塞的下降行程将该混合气预压缩，从扫气口将所述经过预压缩的混合气喷出至活塞上方的燃烧工作室，由此，进行燃烧废气向排气口的排出，换言之，利用混合气的气体流动进行燃烧废气的扫气。
因此，燃烧废气(废气)中容易混入未燃混合气，不供燃烧而直接向大气中排出的新气(未燃混合气)、即所谓窜气量大，与四冲程发动机相比不仅燃料消耗差，而且废气中含有大量有害成分即HC(燃料的未燃成分)、CO(燃料的不完全燃烧成分)等，虽然小型，但存在环境污染的问题，并且如何将其与越来越严峻的废气限制及燃料消耗提升要求相对应也成为课题。
鉴于这一课题，以往，例如下述专利文献1、2、3、4等中见到的那样，提出了各种通过改良扫气通路的形状、构造等来抑制所述窜气的技术。
专利文献1：日本特开平09-088617号公报
专利文献2：日本特开2006-348785号公报
专利文献3：日本专利第83041号说明书(专利昭和4年)
专利文献4：日本特开2009-299605号公报
所述专利文献1记载的技术，是从外部(扫气通路以外)对燃烧工作室喷入空气使之产生纵涡由此来抑制所述窜气的技术，凭借该方式，窜气抑制效果不充分，而且，需要另外设置空气供给机构，存在结构变得复杂和导致成本上升等的问题。
所述专利文献2记载的技术，通过对扫气通路的截面形状等进行改进使之产生纵涡，并由此对燃烧工作室内的废气及混合气浓度的分布进行改善，由此，抑制所述窜气，但凭借该方式，所述窜气抑制效果不充分。
所述专利文献3中公开了以下内容：在柴油发动机中，通过在燃烧工作室内产生旋转流来抑制所述窜气，使位于左侧的扫气通路和位于右侧的扫气通路的实效通路面积不同、从所述位于左侧的扫气通路喷出的扫气流和从所述位于右侧的扫气通路喷出的扫气流在从排气口的开口中心线偏向左右方向的部位上碰撞。凭借该方式，同样地，窜气抑制效果不充分，而且，存在结构变得复杂和导致成本上升等的问题。
另外，在所述专利文献4中公开了以下内容：将扫气通路隔着与曲轴的旋转轴线正交的纵剖面(中央纵剖面)左右对称地设置，并且，将进气口及排气口分别相对所述中央纵剖面在俯视图中偏心地设置，由此，增长扫气通路并提高扫气效果，但在该结构中，由于排气口相对所述中央纵剖面偏心地设置，因此，消音器的配置受到限制，容易损害整体的布局的统一性，可能会容易产生起因于消音器的安装配置的热问题。
发明内容
本发明是根据该需求而作出的发明，其目的在于提供一种回流扫气式二冲程发动机，其结构比较简单，且能够有效地抑制新气的窜气。
为实现上述目的，本发明回流扫气式二冲程发动机，基本地，设有左右一对或多对的扫气通路，该扫气通路以将形成在活塞的上方的燃烧工作室和曲柄室连通的方式采用回流扫气式，其特征在于，使位于所述左右一对或多对的扫气通路中的一侧的扫气通路的至少一处的水平扫气角与位于另一侧的扫气通路的水平扫气角不同，从位于所述一侧的扫气通路被喷出的扫气流的主流和从位于所述另一侧的扫气通路被喷出的扫气流的主流，在从排气口的开口中心线向左右方向偏移的部位上，在俯视图中交叉或碰撞。
在优选的方式中，使由位于所述一侧的扫气通路中的位于进气口侧的引导壁面形成的水平扫气角和由位于所述另一侧的扫气通路中的位于进气口侧的引导壁面形成的水平扫气角不同。
在其他优选的方式中，使位于所述一侧的扫气通路和位于所述另一侧的扫气通路的横截面形状或实效通路面积不同。
发明的效果
在本发明的回流扫气式二冲程发动机中，由于左右成对的扫气通路水平扫气角不同，因此，从左右的扫气通路被喷出的扫气流的流速不同，并且，从一侧的扫气通路被喷出的扫气流的主流和从另一侧的扫气通路被喷出的扫气流的主流，不会象现有例那样在排气口的开口中心线附近碰撞。由此，能够以比较简单的结构，尤其对扫气初期的扫气(新气)的窜气进行抑制，并且，扫气(新气)到达排气口的距离(时间)变长，由此，能够使产生窜气的时刻延迟，其结果是，尤其能够抑制扫气中期至后期的窜气。
附图说明
图1(A)是表示本发明的回流扫气式二冲程发动机的一实施例的主要部分的水平剖视图(图4的X-X向视相当剖视图)，图1(B)是表示以往的回流扫气式二冲程发动机的一例的主要部分的水平剖视图(图4的X-X向视相当剖视图)。
图2(A)是用于说明图1(A)所示的本发明实施例的扫气流动的俯视解析图，图2(B)是用于说明图1(B)所示的现有例的扫气流动的俯视解析图。
图3(A)是用于说明图1(A)所示的本发明实施例的扫气流动的立体解析图，图3(B)是用于说明图1(B)所示的现有例的扫气流动的立体解析图。
图4是表示以往的回流扫气式二冲程发动机的一例的主要部分的纵剖视图。
附图标记的说明
1回流扫气式二冲程发动机
10气缸
15燃烧工作室
20活塞
31L左侧的第一扫气通路
31R右侧的第一扫气通路
32第二扫气通路
31b、32b扫气出口
31c、32c引导壁面
33进气口
34排气口
θa、θb水平扫气角
具体实施方式
下面，参照附图说明本发明的实施方式。
图1(A)是表示本发明的回流扫气式二冲程发动机的一实施例的主要部分的水平剖视图(图4的X-X向视相当剖视图)，图1(B)是表示以往的回流扫气式二冲程发动机的一例的主要部分的水平剖视图(图4的X-X向视相当剖视图)。图2(A)是用于说明图1(A)所示的本发明实施例的扫气流动的俯视解析图，图2(B)是用于说明图1(B)所示的现有例的扫气流动的俯视解析图。图3(A)是用于说明图1(A)所示的本发明实施例的扫气流动的立体解析图，图3(B)是用于说明图1(B)所示的现有例的扫气流动的立体解析图。图4是表示以往的回流扫气式二冲程发动机的一例的主要部分的纵剖视图。
对于本发明实施例和现有例的发动机，对相对应的部分或同一功能部分标注同一附图标记。
以下，首先对现有例的发动机1′[图4及图1(B)、图2(B)图3(B)]进行说明，接着对与本发明实施例[图1(A)、图2(A)图3(A)]之间的区别部分进行说明。
现有例的回流扫气式二冲程发动机1′，是适用于携带型动力作业机等的四流扫气式的小型空冷式二冲程汽油发动机，具有供活塞20嵌插的气缸10，在该气缸10的下侧，一体地形成有构成曲柄箱12的上半部分的上部曲柄箱12A。在该上部曲柄箱12A的下侧，虽未图示，但通过例如四根贯穿螺栓而以密封状态紧固有下部曲柄箱。所述曲柄箱12，在所述气缸10的下方划分出曲柄室18，并经由主轴承将曲轴以旋转自如的方式支承，该曲轴经由连杆使活塞20往复升降。
在所述气缸10的外周部上，设有多个冷却翅片16。在其头部上，设有构成燃烧工作室15的扁穹(squish dome)形(半球形)的燃烧室部15a，在该燃烧室部15a上，形成有供火花塞(省略图示)安装的安装孔(内螺纹部)17。
另外，在气缸10的主体部的一侧设有排气口34，在主体部的另一侧，在比排气口34低的位置上设有进气口33(图2中描绘了排气口34和进气口33位于相同高度位置的情况)。
另外，在该现有例的二冲程发动机1′中，从所述气缸10到所述上部曲柄箱12A，设有采用回流扫气式(schnurle scavenging)的、位于所述排气口34侧的一对第一扫气通路(主扫气通路)31、31和位于所述排气口34的相反侧(进气口33侧)的一对第二扫气通路(副扫气通路)32、32。第一扫气通路31、31及第二扫气通路32、32，隔着将各进气口33及排气口34二等分的中央纵剖面F-F(与曲轴的旋转轴线正交的剖面，包含排气口34的开口中心线C)对称地设置。
所述第一及第二扫气通路31、31、32、32，其大半作为带有隔壁31k、31k、32k、32k的通路部，这些部分的下端在所述上部曲柄箱12A的主轴承支承面(半圆筒面)14上开口。
在所述扫气通路31、31、32、32的各自的隔壁31k、31k、32k、32k的下端部，形成有作为扫气入口的大致矩形形状的切缺开口31a、31a、32a、32a。这里，形成在位于进气口33侧的第二扫气通路32、32上的扫气入口(切缺开口)32a、32a的开口面积及高度，比形成在位于排气口34侧的第一扫气通路31、31上的扫气入口(切缺开口)31a、31a的开口面积及高度大。
另外，在第一扫气通路31、31及第二扫气通路32、32的上端(下游端)，设有向所述燃烧工作室15开口的矩形形状的第一扫气出口31b、31b及第二扫气出口32b、32b。这里，第一扫气出口31b、31b和第二扫气出口32b、32b的高度位置相同，它们的上端的高度位置与所述排气口34的上端相比仅低规定的距离。因此，第一扫气出口31b、31b和第二扫气出口32b、32b，在活塞20下降时，稍微迟于排气口34地、二对同时打开。
所述第一及第二扫气通路31、31、32、32的横截面形状，在其长度方向的大致整个区域内，气缸外周侧和气缸膛孔壁面10a侧相同或稍宽、呈带圆角的平行四边形，左右一对第一扫气通路31和31呈相同(横截面)形状，另外，左右一对第二扫气通路32和32也呈相同(横截面)形状。这里，划分出左侧的第一扫气通路31的进气口33侧的、引导壁面31c的向进气口33侧的延长线Ea和排气口中心线C的交叉角与划分出右侧的第一扫气通路31的进气口33侧的、引导壁面31c的向进气口33侧的延长线Ea和排气口中心线C的交叉角即水平扫气角都为相同角度θa(60度)，另外虽未图示，左右一对第二扫气通路32、32的水平扫气角也是相同角度。
在这样构成的现有例的二冲程发动机1′中，活塞20的上升行程中，伴随曲柄室18的压力降低，来自未图示的化油器等的混合气生成机构的混合气从所述进气口33被吸入曲柄室18并蓄留。
然后，若活塞20上方的燃烧工作室15内的混合气被点火并爆发燃烧，则活塞20被燃烧气体推下。在该活塞20的下降行程中，曲柄室18及扫气通路31、31、32、32内的混合气被活塞20压缩，并且，首先最初排气口34开放，若活塞20进一步下降，则扫气通路31、31、32、32下游端的扫气出口31b、31b、32b、32b同时开放。
在该扫气出口31b、31b、32b、32b开放的扫气期间，在曲柄室18内被压缩的混合气从扫气入口31a、31a、32a、32a被推入扫气通路31、31、32、32内，并且，被吸引至燃烧工作室15侧，从扫气出口31b、31b、32b、32b作为扫气流以规定的水平扫气角向排气口34的相反侧(进气口33侧)的气缸膛孔壁面10a喷出。该情况下，由于左右的扫气通路31、31及32、32的横截面形状及水平扫气角是相同的，因此，喷出的扫气流如图2(B)及图3(B)所示那样，在排气口34的开口中心线C附近碰撞并回流(纵旋转)，通过该回流的扫气流，燃烧废气(废气)被推出至排气口34。
以上说明的现有例的发动机1′与本发明实施例的发动机1相比，左侧的第一扫气通路31(以下，将本实施例的左侧的第一扫气通路的标记定为31L，将右侧的第一扫气通路的标记定为31R)的横截面形状及水平扫气角不同，第一扫气通路31L、31R是非对称的。即，本实施例的左侧的第一扫气通路31L的横截面形状为，在其长度方向的大致整个区域内，气缸外周侧最窄而气缸膛孔壁面10a侧宽，与平行四边形相比为更接近三角形(带圆角的三角形)的形状，其实效通路面积小[图1(A)中现有例的结构由假想线表示]，另外，所述现有例及本实施例的右侧的第一扫气通路31R的水平扫气角被设定为θa(60度)，而本实施例的左侧的第一扫气通路31L的水平扫气角被设定为θb(40度)。
如上所述，通过使左侧的第一扫气通路31L和右侧的第一扫气通路31R的横截面形状及水平扫气角不同，如图2(A)、图3(A)的解析图所示，从左侧的第一扫气通路31L被喷出的扫气流的主流流到从右侧的第一扫气通路31R被喷出的扫气流的主流的上侧并回流(纵旋转)。换言之，从左侧的第一扫气通路31L被喷出的扫气流的主流和从右侧的第一扫气通路31R被喷出的扫气流的主流，不会象现有例那样在排气口34的开口中心线C附近碰撞，而是在从开口中心线C偏向左侧的部位上在俯视图中交叉，从右侧的第一扫气通路31R被喷出的扫气流沿左侧的膛孔壁面10a流动，从左侧的第一扫气通路31L被喷出的扫气流，与从右侧的第一扫气通路31R被喷出的扫气流相比边扩宽边流动。
这样，在本发明实施例的发动机1中，由于左右的第一扫气通路31L、31R的横截面形状及水平扫气角不同，因此，从左右的扫气通路31L、31R被喷出的扫气流的流速不同，并且，从左侧的扫气通路31L被喷出的扫气流的主流和从右侧的第一扫气通路31R被喷出的扫气流的主流，不会象现有例那样在排气口34的开口中心线C附近碰撞。由此，能够以比较简单的结构尤其对扫气初期的扫气(新气)的窜气进行抑制，并且，扫气(新气)到达排气口34的距离(时间)变长，由此，能够使产生窜气的时刻延迟，其结果是，尤其能够抑制扫气中期至后期的窜气。
此外，上述实施例中，对具有二对扫气通路的发动机进行了说明，但扫气通路既可以是一对也可以是三对以上。另外，上述实施例中，水平扫气角与其他不同的部位仅为一处，但也可以使其为多处，而且，扫气通路的横截面形状并不限于上述那样的带圆角的平行四边形或带圆角的三角形等，能够适宜地选定。
另外，上述实施例中，扫气通路隔着与曲轴的旋转轴线正交的中央纵剖面而配置在左右，但并不限于此，也可以使扫气通路隔着相对于所述中央纵剖面在俯视图中倾斜规定角度的倾斜纵剖面而配置在左右，另外，对于所述专利文献4等中记载的那样，进气口和/或排气口相对于所述中央纵剖面在俯视图中偏心地设置的结构，也能同样地适用本发明。

Claims (3)

1.一种回流扫气式二冲程发动机，设有左右一对或多对的扫气通路，该扫气通路以将形成在活塞的上方的燃烧工作室和曲柄室连通的方式采用回流扫气式，其特征在于，
使位于所述左右一对或多对的扫气通路中的一侧的扫气通路的至少一处的水平扫气角与位于另一侧的扫气通路的水平扫气角不同，从位于所述一侧的扫气通路被喷出的扫气流的主流和从位于所述另一侧的扫气通路被喷出的扫气流的主流，在从排气口的开口中心线向左右方向偏移的部位上，在俯视图中交叉或碰撞。
2.如权利要求1所述的回流扫气式二冲程发动机，其特征在于，
使由位于所述一侧的扫气通路中的位于进气口侧的引导壁面形成的水平扫气角和由位于所述另一侧的扫气通路中的位于进气口侧的引导壁面形成的水平扫气角不同。
3.如权利要求1或2所述的回流扫气式二冲程发动机，其特征在于，使位于所述一侧的扫气通路和位于所述另一侧的扫气通路的横截面形状或实效通路面积不同。
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