CN102979612A - 风机二冲程发动机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种风机二冲程发动机，包括对置活塞二冲程发动机或直流扫气二冲程发动机，还包括电动风机，所述电动风机的出风口设在所述对置活塞二冲程发动机或所述直流扫气二冲程发动机的配气道中，所述出风口的气体喷出方向以所述配气道中气体流动方向为总体指向。本发明风机二冲程发动机省略了机械增压器，降低了发动机的能量消耗，减少了发动机的生产成本，并能实现所述对置活塞二冲程发动机或所述直流扫气二冲程发动机的正常启动。

Description

风机二冲程发动机

技术领域

本发明涉及热能与动力领域，尤其是一种二冲程发动机。

背景技术

传统的二冲程发动机，均需设置机械增压器才能实现发动机的启动，这就不可避免地使系统复杂、故障率高、成本高。因此，需要发明一种结构简单、不采用机械增压器就能启动的二冲程发动机。

发明内容

本发明针对上述现有技术的不足，提供一种风机二冲程发动机，在无需机械式空气增压器作用的情况下能完成发动机自启动。

为了解决上述问题，本发明提出如下技术方案：一种风机二冲程发动机，包括对置活塞二冲程发动机，还包括电动风机，所述电动风机的出风口设在所述对置活塞二冲程发动机的配气道中，所述出风口的气体喷出方向以所述配气道中气体流动方向为总体指向。

在所述对置活塞二冲程发动机的气缸套上设燃料喷嘴和火花塞。

一种风机二冲程发动机，包括直流扫气二冲程发动机，还包括电动风机，所述电动风机的出风口设在所述直流扫气二冲程发动机的配气道中，所述出风口的气体喷出方向以所述配气道中气体流动方向为总体指向。

在所述直流扫气二冲程发动机的气缸上设燃料喷嘴和火花塞。

在所述配气道中设射流泵，所述出风口与所述射流泵的动力气体喷射口连通，所述射流泵的气体出口方向以所述配气道内的气体流动方向为总体指向。

所述配气道设为进气道或排气道。

所述进气道与叶轮压气机连通。

所述排气道与动力涡轮连通。

所述配气道包括进气道和排气道，所述进气道与叶轮压气机连通，所述排气道与动力涡轮连通，所述动力涡轮对所述叶轮压气机输出动力。

在所述电动风机的主体和所述出风口之间的管道上设外置燃烧室和两个逆止阀，在所述外置燃烧室上设燃料入口和火花塞，两个所述逆止阀分别设在所述外置燃烧室的两侧通道上。

本发明的原理是：将所述电动风机的所述出风口设置在所述对置活塞二冲程发动机或所述直流扫气二冲程发动机的所述配气道（如所述进气道或所述排气道）中，由于所述出风口的气体喷出方向以所述配气道中气体流动方向为总体指向，因此经所述出风口喷出的气体产生射流作用带动其所在的所述配气道内气体加速流动，从而使所述对置活塞二冲程发动机或所述直流扫气二冲程发动机的所述气缸套内的气体产生置换，即扫气作用，从而实现发动机的启动；当所述对置活塞二冲程发动机或所述直流扫气二冲程发动机达到一定转速时，可关闭所述电动风机进入正常工作状态。

本发明中，所述电动风机作用过程为：1、在所述电动风机的所述出风口设置在所述进气道中的结构中，在发动机启动时，由所述出风口喷出的气体的压力虽然不是太高，但仍然可以有效地从所述进气道将新鲜空气压入所述对置活塞二冲程发动机或所述直流扫气二冲程发动机的所述气缸套内，产生扫气作用，使所述对置活塞二冲程发动机或所述直流扫气二冲程发动机发生燃烧做功作用（为了确保燃烧的发生，本发明中若所述对置活塞二冲程发动机或所述直流扫气二冲程发动机是柴油机，可以在启动时向所述气缸套内喷入非压燃燃料，如汽油、天然气等），达到启动的目的；

2、在所述电动风机的所述出风口设置在所述排气道中的结构中，在发动机启动时，由所述出风口喷出的气体的压力虽然不是太高，但仍然可以有效地在所述排气道中产生一定的负压，将新鲜空气吸入所述对置活塞二冲程发动机或所述直流扫气二冲程发动机的所述气缸套内，产生扫气作用，使所述对置活塞二冲程发动机或所述直流扫气二冲程发动机发生燃烧做功作用（为了确保燃烧的发生，本发明中若所述对置活塞二冲程发动机或所述直流扫气二冲程发动机是柴油机，可以在启动时向所述气缸套内喷入非压燃燃料，如汽油、天然气等），达到启动的目的。

本发明中，在所述进气道或所述排气道中设置所述射流泵，且将所述出风口与所述射流泵的动力气体喷射口连通，所述射流泵的气体出口方向以所述配气道内的气体流动方向为总体指向，这样会增加所述射流泵所在的所述配气道中的气体流速，形成扫气作用。

本发明中，在“在所述电动风机的主体和所述出风口之间的管道上设所述外置燃烧室和所述逆止阀，在所述外置燃烧室上设所述燃料入口和所述火花塞”的结构中，所述电动风机向所述外置燃烧室送入空气，然后从所述燃料入口向所述外置燃烧室喷入燃料，由所述火花塞点火，所述外置燃烧室产生高压气体，在所述逆止阀的单向作用下，所述外置燃烧室内的高压气体只能单方向从所述出风口喷出，增加射流作用，进而增加扫气的作用。

本发明中，所谓的对置活塞二冲程发动机为传统的对置活塞二冲程发动机，包括气缸套、两个对置式的活塞和配气口（常规的为进气口和排气口），所述对置式的活塞设在所述气缸套内，所述配气口分别设在气缸套壁上；与所述配气口连通的通道为配气道（为进气道和排气道）。

本发明中，所谓的直流扫气二冲程发动机为传统的直流扫气二冲程发动机，包括气缸套、气缸盖、活塞和配气口（常规的为进气口和排气口），所述气缸套和所述气缸盖固定连接，所述活塞设在所述气缸套内，所述进气口和所述排气口分别设在气缸套壁和所述气缸盖上；与所述配气口连通的通道为配气道（为进气道和排气道）。

本发明中，所谓的直流扫气二冲程发动机的气缸是指固定连接的气缸套和气缸盖的结构。

本发明中，所谓的射流泵是指通过动力流体引射非动力流体，两流体相互作用从一个出口排出的装置，所谓的射流泵可以是气体射流泵（即喷射泵），也可以是液体射流泵；所谓的射流泵可以是传统射流泵，也可以是非传统射流泵。

本发明中，所谓的传统射流泵是指由两个套装设置的管（其中内管的一端设在外管中）构成的，向内管提供高压动力气体，内管高压动力气体在外管内喷射，在内管高压动力气体喷射和外管的共同作用下使内外管之间的其他气体（从外管进入的气体）沿内管高压动力气体的喷射方向产生运动的装置；所谓射流泵的外管可以有缩扩区，外管可以设为文丘里管，内管喷嘴可以设为拉瓦尔喷管，所谓的缩扩区是指外管内截面面积发生变化的区域；所述射流泵至少有三个接口或称通道，即动力气体喷射口（高压动力气体的入口）、低压气体入口（两管之间的空隙）和气体出口。

本发明中，所谓的非传统射流泵是指由两个或两个以上相互套装设置或相互并列设置的管构成的，其中至少一个管与动力气体源连通，并且动力气体源中的动力气体的流动能够引起其他管中的气体产生定向流动的装置；所谓射流泵的管可以有缩扩区，可以设为文丘里管，管的喷嘴可以设为拉瓦尔喷管，所谓的缩扩区是指管内截面面积发生变化的区域；所述射流泵至少有三个接口或称通道，即动力气体喷射口、低压气体入口和气体出口；所述射流泵可以包括多个动力气体喷射口，在包括多个动力气体喷射口的结构中，所述动力气体喷射口可以布置在所述低压气体入口的管道中心区，也可以布置在所述低压气体入口的管道壁附近，所述动力气体喷射口也可以是环绕所述低压气体入口管道壁的环形喷射口。

本发明中，所述射流泵包括多级射流泵，多股射流泵和脉冲射流泵等。

本发明中，所谓的动力涡轮是指设置在排气道上的，利用排气能量输出动力的叶轮动力机构。

本发明中，所谓的“所述出风口的气体喷出方向以所述配气道中气体流动方向为总体指向”是指所述出风口的气体喷出方向与所述配气道中气体流动方向的夹角α大于等于0°、小于90°，所述夹角α的位置参见附图6，其中x方向代表所述配气道中气体流动方向，y方向代表所述出风口的气体喷出方向；同理，所谓的“所述射流泵的气体出口方向以所述配气道内的气体流动方向为总体指向”是指所述射流泵的气体出口方向与所述配气道内的气体流动方向的夹角β大于等于0°、小于90°。

本发明中，应根据热能与动力领域的公知技术，在必要的地方设置必要的部件、单元或系统等。

本发明的有益效果如下：

本发明所公开的风机二冲程发动机省略了机械增压器，降低了发动机的能量消耗，减少了发动机的生产成本，并能实现所述对置活塞二冲程发动机或所述直流扫气二冲程发动机的正常启动。

附图说明

图1是本发明实施例1的结构示意图；

图2是本发明实施例2的结构示意图；

图3是本发明实施例3的结构示意图；

图4是本发明实施例4的结构示意图；

图5是本发明实施例5的结构示意图；

图6是所述出风口的气体喷出方向与所述配气道中气体流动方向的夹角α的位置示意图；

图中：

1对置活塞二冲程发动机、2 叶轮压气机、3动力涡轮、4电动风机、5外置燃烧室、6逆止阀、7直流扫气二冲程发动机、11进气道、12排气道、13气缸套、131燃料喷嘴、132火花塞、41出风口、42射流泵、51燃料入口、52火花塞、71进气道、72排气道、73气缸、731燃料喷嘴、732火花塞。

具体实施方式

实施例1

如图1所示的风机二冲程发动机，包括对置活塞二冲程发动机1和电动风机4，所述电动风机4的出风口41设在所述对置活塞二冲程发动机1的进气道11中，所述出风口41的气体喷出方向与所述进气道11中气体流动方向相同，即所述出风口41的气体喷出方向与所述进气道11中气体流动方向的夹角α等于0°。

在发动机开始启动时，所述出风口41喷出的气体的压力虽然不是太高，但仍然可以有效地从所述进气道11将新鲜空气压入所述对置活塞二冲程发动机1的气缸套13内，产生扫气作用，使所述对置活塞二冲程发动机1发生燃烧做功作用，达到启动的目的。

所述对置活塞二冲程发动机1的所述气缸套13上设置的燃料喷嘴131和火花塞132，是为了确保燃烧的发生，本实施例发动机若是柴油机，可以在启动时向所述气缸套13内喷入非压燃燃料，如汽油、天然气等，使所述对置活塞二冲程发动机1发生燃烧做功作用，达到启动的目的。作为可以变换的实施方式，所述燃料喷嘴131和所述火花塞132可以不设。

作为可以变换的实施方式，所述出风口41的气体喷出方向与所述进气道11中气体流动方向的夹角α可以选择大于等于0°、小于90°的任何数值，比如45°，以满足所述出风口41的气体喷出方向以所述进气道11中气体流动方向为总体指向。为了获得更好的引射效果，所述出风口41的气体喷出方向与所述进气道11中气体流动方向的夹角α越小越好，比如在10°以下或者5°以下。

实施例2

如图2所示的风机二冲程发动机，其与实施例1的区别在于：在所述出风口41处连通一个射流泵42，所述出风口41连接在所述射流泵42的动力气体喷射口上，所述射流泵42的气体出口方向和所述进气道11内的气体流动方向相同，即所述射流泵42的气体出口方向与所述进气道11内的气体流动方向的夹角β等于0°，相应的所述进气道11中气流穿过所述射流泵42的低压气体入口，和所述电动风机4送入的气流一起穿出所述射流泵42的气体出口，进入所述气缸套13。

将所述进气道11与传统所述对置活塞二冲程发动机1上的叶轮压气机2连通，所述对置活塞二冲程发动机1的排气道12与传统所述对置活塞二冲程发动机1上的动力涡轮3连通，且所述叶轮压气机2与所述动力涡轮3同轴连接，所述动力涡轮3对所述叶轮压气机2做功。在本发动机启动后，可保证本发动机正常运行，作为可以变换的实施方式，在本实施例的结构下，所述动力涡轮3可以对外输出动力代替对所述叶轮压气机2输出动力，或者，所述叶轮压气机2和所述动力涡轮3可以不设或择一设置。

作为可以变换的实施方式，所述射流泵42的气体出口方向与所述进气道11中气体流动方向的夹角β可以选择大于等于0°、小于90°的任何数值，比如45°，以满足所述射流泵42的气体出口方向以所述进气道11内的气体流动方向为总体指向。为了获得更好的引射效果，所述射流泵42的气体出口方向与所述进气道11中气体流动方向的夹角β越小越好，比如在10°以下或者5°以下。

实施例3

如图3所示的风机二冲程发动机，其与实施例1的区别在于：在所述电动风机4的主体和所述出风口41之间的管道上设外置燃烧室5和两个逆止阀6，在所述外置燃烧室5上设燃料入口51和火花塞52，两个所述逆止阀6分别设在所述外置燃烧室5的两侧通道上。

另外，本实施例中，所述进气道11连通有叶轮压气机2，所述排气道12连通有动力涡轮3。作为可以变换的实施方式，所述动力涡轮3可以对外输出动力代替对所述叶轮压气机2输出动力，或者，所述叶轮压气机2和所述动力涡轮3可以不设或择一设置。

实施例4

如图4所示的风机二冲程发动机，其与实施例1的区别在于：所述出风口41设在所述排气道12中，所述出风口41的气体喷出方向与所述排气道12中气体流动方向相同，即所述出风口41的气体喷出方向与所述排气道12中气体流动方向的夹角α等于0°。所述电动风机4产生的气流从所述出风口41喷出，与所述排气道12形成射流泵结构，使得所述排气道12中与所述气缸套13连通部分的气体压力降低，从而吸出所述气缸套13中的废气。

另外，本实施例中，所述进气道11连通有叶轮压气机2，所述排气道12连通有动力涡轮3。作为可以变换的实施方式，在本实施例的结构下，所述动力涡轮3可以对外输出动力代替对所述叶轮压气机2输出动力，或者，所述叶轮压气机2和所述动力涡轮3可以不设或择一设置。

作为可以变换的实施方式，所述出风口41的气体喷出方向与所述排气道12中气体流动方向的夹角α可以选择大于等于0°、小于90°的任何数值，比如45°，以满足所述出风口41的气体喷出方向以所述排气道12中气体流动方向为总体指向。为了获得更好的引射效果，所述出风口41的气体喷出方向与所述进气道11中气体流动方向的夹角α越小越好，比如在10°以下或者5°以下。

同理，上述实施例2～3中设置的所述射流泵42、所述外置燃烧室5等结构，可分别对应地在所述排气道12中使用，达到吸出所述气缸套13中废气的目的。

实施例5

如图5所示的风机二冲程发动机，包括直流扫气二冲程发动机7和电动风机4，所述电动风机4的出风口41设在所述直流扫气二冲程发动机7的进气道71中，所述出风口41的气体喷出方向与所述进气道71中气体流动方向相同，即所述出风口41的气体喷出方向与所述进气道11中气体流动方向的夹角α等于0°。

在发动机开始启动时，所述出风口41喷出的气体的压力虽然不是太高，但仍然可以有效地从所述进气道71将新鲜空气压入所述直流扫气二冲程发动机7的气缸73内，产生扫气作用，使所述直流扫气二冲程发动机7发生燃烧做功作用，达到启动的目的。

所述直流扫气二冲程发动机7的所述气缸73上设置的燃料喷嘴731和火花塞732（图中所示设置在气缸盖上，也可选择地设在气缸套上），是为了确保燃烧的发生，本实施例发动机若是柴油机，可以在启动时向所述气缸73内喷入非压燃燃料，如汽油、天然气等，使所述直流扫气二冲程发动机7发生燃烧做功作用，达到启动的目的。作为可以变换的实施方式，所述燃料喷嘴731和所述火花塞732可以不设。

同理，可将所述电动风机4的所述出风口41设在所述直流扫气二冲程发动机7的排气道72中，所述出风口41的气体喷出方向以所述排气道72中气体流动方向为总体指向。

另外，还可在上述所述进气道71或所述排气道72中加设如实施例2～3中所设置的所述射流泵42、所述外置燃烧室5等结构，能起到增强所述气缸73中的废气排出效果，利于发动机启动；设置所述射流泵42的结构中，所述射流泵42的气体出口方向与所述进气道71或所述排气道72中气体流动方向的夹角β可以选择大于等于0°、小于90°的任何数值，比如45°，以满足所述射流泵42的气体出口方向以所述进气道71或所述排气道72内的气体流动方向为总体指向。为了获得更好的引射效果，所述射流泵42的气体出口方向与所述进气道71或所述排气道72中气体流动方向的夹角β越小越好，比如在10°以下或者5°以下。

还有，所述进气道71与所述叶轮压气机2连通，以及所述排气道72与所述动力涡轮3连通；在发动机启动后，所述电动风机4关闭，发动机通过轴连接的所述叶轮压气机2和所述动力涡轮3能正常运行。作为可以变换的实施方式，在本实施例的结构下，所述动力涡轮3可以对外输出动力代替对所述叶轮压气机2输出动力，或者，所述叶轮压气机2和所述动力涡轮3可以不设或择一设置。

作为可以变换的实施方式，所述出风口41的气体喷出方向与所述进气道71或所述排气道72中气体流动方向的夹角α可以选择大于等于0°、小于90°的任何数值，比如45°，以满足所述出风口41的气体喷出方向以所述进气道71或所述排气道中气体流动方向为总体指向。为了获得更好的引射效果，所述出风口41的气体喷出方向与所述进气道71或所述排气道72中气体流动方向的夹角α越小越好，比如在10°以下或者5°以下。

显然，本发明不限于以上实施例，根据本领域的公知技术和本发明所公开的技术方案，可以推导出或联想出许多变型方案，所有这些变型方案，也应认为是本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种风机二冲程发动机，包括对置活塞二冲程发动机（1），其特征在于：还包括电动风机（4），所述电动风机（4）的出风口（41）设在所述对置活塞二冲程发动机（1）的配气道中，所述出风口（41）的气体喷出方向以所述配气道中气体流动方向为总体指向。

2.如权利要求1所述风机二冲程发动机，其特征在于：在所述对置活塞二冲程发动机（1）的气缸套（13）上设燃料喷嘴（131）和火花塞（132）。

3.一种风机二冲程发动机，包括直流扫气二冲程发动机（7），其特征在于：还包括电动风机（4），所述电动风机（4）的出风口（41）设在所述直流扫气二冲程发动机（7）的配气道中，所述出风口（41）的气体喷出方向以所述配气道中气体流动方向为总体指向。

4.如权利要求3所述风机二冲程发动机，其特征在于：在所述直流扫气二冲程发动机（7）的气缸（73）上设燃料喷嘴（731）和火花塞（732）。

5.如权利要求1至4中任一项所述风机二冲程发动机，其特征在于：在所述配气道中设射流泵（42），所述出风口（41）与所述射流泵（42）的动力气体喷射口连通，所述射流泵（42）的气体出口方向以所述配气道内的气体流动方向为总体指向。

6.如权利要求1至4中任一项所述风机二冲程发动机，其特征在于：所述配气道设为进气道或排气道。

7.如权利要求6所述风机二冲程发动机，其特征在于：所述进气道与叶轮压气机（2）连通。

8.如权利要求6所述风机二冲程发动机，其特征在于：所述排气道与动力涡轮（3）连通。

9.如权利要求1至4中任一项所述风机二冲程发动机，其特征在于：所述配气道包括进气道和排气道，所述进气道与叶轮压气机（2）连通，所述排气道与动力涡轮（3）连通，所述动力涡轮（3）对所述叶轮压气机（2）输出动力。

10.如权利要求1至4中任一项所述风机二冲程发动机，其特征在于：在所述电动风机（4）的主体和所述出风口（41）之间的管道上设外置燃烧室（5）和两个逆止阀（6），在所述外置燃烧室（5）上设燃料入口（51）和火花塞（52），两个所述逆止阀（6）分别设在所述外置燃烧室（5）的两侧通道上。

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