CN103016136A - 一种高增压二冲程缸内直喷发动机及其换气方法 - Google Patents

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曾东建
韩志强
邓猛
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Abstract

本发明公开一种高增压二冲程缸内直喷发动机及其换气方法，该发动机包括气缸，气缸内安装有活塞，活塞通过连杆与曲轴连接；气缸顶壁中心处安装有喷油器，所述气缸顶壁上还设置有进气孔和排气孔，所述进气孔上安装有进气门，进气孔与进气道连通，进气道上安装有高压比增压器；所述排气孔上安装有排气门，排气孔与排气道连通。在一个循环中，根据曲轴的转动角度，排气门在下止点前开启，在下止点后关闭；进气门在下止点后开启，在上止点前关闭，进气门在排气门关闭后关闭。本发明所述发动机结构紧密，制造难度降低，进气和排气均可控，功率重量比大幅提高，并且可以实现与四冲程发动机接近的燃油经济性和排放水平。

Description

一种高增压二冲程缸内直喷发动机及其换气方法
技术领域
本发明属于发动机领域，具体涉及一种二冲程发动机。
背景技术
在发动机发展的百年史上，二冲程发动机一直具有其独特的优势，如结构简单，重量轻，体积小，成本低，运行平稳等优点。
二冲程汽油发动机结构和工作原理可知，它利用曲轴箱内的可燃混合气或者是曲轴箱内的新鲜空气对燃烧后的废气进行吹扫，因而不可避免地存在将可燃气体排出机外。同时，曲轴箱内的润滑油也不可避免地被混入到空气内进行燃烧，由此增大润滑油的消耗量，也不利于降低发动机的碳氢化合物HC排放量。由于二冲程发动机利用新鲜混合气扫气，使负荷愈高，新鲜混合气流失也愈多，并且在怠速和低荷时，由于残余废气的比率大，燃烧也不正常，使得排放中的HC浓度较高，加重了空气污染。
在节能减排的大环境下，虽然二冲程发动机与四冲程发动机相比有先天性的优势。但是其较高的燃烧消耗率和污染物排放量使其逐渐地被市场所抛弃。
为了充分利用二冲程发动机运行平稳、体积小、重量轻这些优势，降低其排放和燃油消耗量，本发明提出了一种新的二冲程发动机换气结构、换气方式和配气相位。
发明内容
鉴于此，本发明目的在于提供一种燃料消耗量率低、污染物排放量低的二冲程发动机。同时，提供一种该发动机的换气方法。
为解决以上技术问题，本发明提供的技术方案是，提供一种高增压二冲程缸内直喷发动机，包括气缸，气缸内安装有活塞，活塞通过连杆与曲轴连接；气缸顶壁中心处安装有喷油器，所述气缸顶壁上还设置有进气孔和排气孔，所述进气孔上安装有进气门，进气孔与进气道连通，进气道上安装有高压比增压器；所述排气孔上安装有排气门，排气孔与排气道连通。
优选地，所述喷油器位于进气孔和排气孔中间。
进一步地，所述进气道上还安装有空气滤清器，所述空气滤清器位于所述高压比增压器前。
进一步地，所述进气孔边缘设置有一导气屏，该导气屏位于排气孔一侧。
优选地，所述导气屏为弧形片状结构或者平板结构。
进一步地，所述排气道上安装有涡轮机。
本发明还提供了一种上述高增压二冲程缸内直喷发动机的换气方法，高压比增压器将新鲜空气增压到0.6MPa以上；当活塞完成上一循环的做功后，在下止点前排气门开启，发动机开始自由排气过程；活塞转过下止点后开始上行，发动机进入强制排气阶段，在下止点后的某一时刻进气门开启，进气道内的高压新鲜空气通过进气门后进入气缸，高压新鲜空气在导气屏的作用下往气缸底部流动，将气缸内的已燃气体置换掉，同时部分新鲜空气与已燃气体混合后被一起排出气缸；当气缸内的新鲜空气量和气压达到预设气压时，进气门和排气门先后关闭，发动机进入压缩行程；在上止点前，喷油器将燃料喷入气缸并形成可燃混合气，可燃混合气体燃烧，活塞越过上止点后发动机进入做功行程，由此发动机完成一个完整的二冲程循环过程。
优选地，在一个循环中，根据曲轴的转动角度，排气门在下止点前45°开启，在下止点后60°关闭；进气门在下止点后15°开启，在上止点前85°关闭。
与现有技术相比，本发明的有益效果具有以下几个方面：
1、采用了与四冲程发动机一样的气门结构，改善了原二冲程发动机所采用的气口，降低了加工精度要求，提高了发动机的换气装置的气密性，对气门机构可以使用可变机构以便增强对发动机换气过程的主动控制能力。
2、采用这种气门机构后可以用凸轮下型线来控制进、排气相位，而不依赖于进气口和扫气口的位置来决定进、排气相位。
3、导气屏有助于换气和扫气过程。
4、采用了利用高增压后的新鲜空气进行进气和扫气的方式，可以实现对进气和扫气过程的主动控制。
5、通过进气门与排气门的相互配合可以实现对缸内残余废气量和气压的主动控制。
6、进气不再经过曲轴箱，避免了对润滑油的消耗，降低了发动机的有害排放物。
7、由于整个结构和进气与四冲程发动机相似，因此可以实现与四冲程发动机接近的燃油经济性和排放水平。
8、采用缸内直喷燃油的方式，避免了利用可燃混合气来扫气。
9、提高了二冲程发动机的功率重量比。
附图说明
图1是本发明所述高增压二冲程缸内直喷发动机的结构示意图。
图2是本发明所述高增压二冲程缸内直喷发动机配气相位图。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施例进行说明。
实施例1
参见图1。本实施例所描述的高增压二冲程缸内直喷发动机，包括气缸5，气缸内安装有活塞6，活塞6通过连杆7与曲轴8连接。气缸5顶壁中心处安装有喷油器11，用于向气缸5内喷入燃料。气缸5顶壁上还设置有一个进气孔和一个排气孔，喷油器11位于进气孔和排气孔的连线中点。进气孔上安装有进气门4，进气孔与进气道3连通，进气道3上安装有空气滤清器1和高压比增压器2，空气滤清器1位于所述高压比增压器2之前。进气孔边缘设置有一导气屏13，该导气屏13位于排气孔一侧，导气屏13为弧形片状结构，也可以是平板结构，其新鲜空气流经的表面为柯恩达表面，众所周知，柯恩达表面对流体具有附壁作用，可以改变原流体的流动方向。确切地说，导气屏能够使新鲜空气在气缸内能够沿气缸5一侧的侧壁到达气缸的底部，便于将气缸5内的废气挤出。排气孔上安装有排气门9，排气孔与排气道10连通，排气道10上安装有涡轮机12。
新鲜空气进入进气道3，经空气滤清器1过滤后，再经高压比增压器2增压到0.6以上，一部分新鲜空气与已燃气体混合后被一起排出气缸，另一部分新鲜空气留在气缸内，这个过程相当于现有二冲程发动机的扫气过程。本发明所述高增压二冲程缸内直喷发动机取消了现有二冲程发动机的进气口，排气口和扫气口，进入气缸内的空气不再经过曲轴箱，避免了缸体内润滑油的消耗，降低了发动机的有害排放物。
实施例2
本实施例是对实施例1所述高增压二冲程缸内直喷发动机的换气方法进行说明。高压比增压器2将新鲜空气增压到0.6MPa以上，一是便于将气缸内的废气置换掉，另一方面是使气缸内部保持一个较高的初始压力。当活塞6完成上一循环的做功后，在本次循环的下止点前排气门9开启，发动机开始自由排气过程。活塞6转过下止点后开始上行，发动机进入强制排气阶段。在下止点后的某一时刻进气门4开启，进气道3内的高压新鲜空气通过进气门4后进入气缸5，高压新鲜空气在导气屏13的作用下往气缸底部流动，将气缸内的已燃气体置换掉，同时部分新鲜空气与已燃气体混合后被一起排出气缸5。当气缸5内的新鲜空气量和气压达到预设气压时，进气门4和排气门9先后关闭，发动机进入压缩行程。在活塞到达上止点前，喷油器11将燃料喷入气缸5并形成可燃混合气，可燃混合气体燃烧，活塞6越过上止点后发动机进入做功行程，由此发动机完成一个完整的二冲程循环过程。然后发动机继续运行，进行与前述相同的过程，由此保持发动机持续运转。该二冲程高增压缸内直喷发动机可用于燃烧汽油和柴油机，也可用于燃烧其他与汽油和柴油相似的燃料。
图2示出了一种高增压二冲程缸内直喷发动机配气相位，根据曲轴8的转动角度，排气门9在活塞到达下止点前45°开启，在绕过下止点后60°关闭；进气门4在活塞绕过下止点后15°开启，在到达上止点前85°关闭，如图2所示。图2中，A为上止点，B为下止点，a1为排气门开启，a2为排气门关闭，b1为进气门开启，b2为进气门关闭。根据不同的机型和不同的转速，高增压二冲程缸内直喷发动机的最佳配气相位可进行调整。
以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本发明的限制，本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种高增压二冲程缸内直喷发动机，包括气缸（5），气缸内安装有活塞（6），活塞（6）通过连杆（7）与曲轴（8）连接；其特征在于，气缸（5）顶壁中心处安装有喷油器（11），所述气缸（5）顶壁上还设置有进气孔和排气孔，所述进气孔上安装有进气门（4），进气孔与进气道（3）连通，进气道（3）上安装有高压比增压器（2）；所述排气孔上安装有排气门（9），排气孔与排气道（10）连通。
2.根据权利要求1所述的高增压二冲程缸内直喷发动机，其特征在于，所述喷油器（11）位于进气孔和排气孔中间。
3.根据权利要求1所述的高增压二冲程缸内直喷发动机，其特征在于，所述进气道（3）上还安装有空气滤清器（1），所述空气滤清器（1）位于所述高压比增压器（2）前。
4.根据权利要求1所述的高增压二冲程缸内直喷发动机，其特征在于，所述进气孔边缘设置有一导气屏（13），该导气屏（13）位于排气孔一侧。
5.根据权利要求4所述的高增压二冲程缸内直喷发动机，其特征在于，所述导气屏（13）为弧形片状结构或者平板结构。
6.根据权利要求1所述的高增压二冲程缸内直喷发动机，其特征在于，排气道（10）上安装有涡轮机（12）。
7.一种以上任一权利要求所述的高增压二冲程缸内直喷发动机的换气方法，其特征在于，高压比增压器（2）将新鲜空气增压到0.6MPa以上；当活塞（6）完成上一循环的做功后，在下止点前排气门（9）开启，发动机开始自由排气过程；活塞（6）转过下止点后开始上行，发动机进入强制排气阶段，在下止点后的某一时刻进气门（4）开启，进气道（3）内的高压新鲜空气通过进气门（4）后进入气缸（5），高压新鲜空气在导气屏（13）的作用下往气缸底部流动，将气缸内的已燃气体置换掉，同时部分新鲜空气与已燃气体混合后被一起排出气缸（5）；当气缸（5）内的新鲜空气量和气压达到预设气压时，进气门（4）和排气门（9）先后关闭，发动机进入压缩行程；在上止点前，喷油器（11）将燃料喷入气缸（5）并形成可燃混合气，可燃混合气体燃烧，活塞（6）越过上止点后发动机进入做功行程，由此发动机完成一个完整的二冲程循环过程。
8.根据权利要求7所述的高增压二冲程缸内直喷发动机，其特征在于，在一个循环中，根据曲轴（8）的转动角度，排气门（9）在下止点前45°开启，在下止点后60°关闭；进气门（4）在下止点后15°开启，在上止点前85°关闭。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108915850A (zh) * 2018-06-13 2018-11-30 中国北方发动机研究所(天津) 一种二冲程柴油机气阀式逆滚流换气系统
CN109083743A (zh) * 2018-07-30 2018-12-25 钱裕智 预增压主动进气排气换排气式发动机
CN109931158A (zh) * 2017-12-19 2019-06-25 冯明勋 二冲程发动机
CN113513424A (zh) * 2021-04-28 2021-10-19 广西玉柴机器股份有限公司 二冲程柴油机及其进气方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN87103277A (zh) * 1987-05-03 1988-11-23 让·弗莱德里克·梅尔希奥尔 对两冲程内燃机的改进及其操纵方法
JP2003507657A (ja) * 1999-08-19 2003-02-25 オービタル、エンジン、カンパニー（オーストラリア）、プロプライエタリ、リミテッド 燃料噴射装置の圧力調整方法
CN101636560A (zh) * 2007-03-08 2010-01-27 瓦特西拉芬兰有限公司 改进的二冲程发动机
CN201486607U (zh) * 2009-05-26 2010-05-26 靳宇男 阀体外开配气发动机
CN203009033U (zh) * 2012-12-14 2013-06-19 西华大学 一种高增压二冲程缸内直喷发动机

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN87103277A (zh) * 1987-05-03 1988-11-23 让·弗莱德里克·梅尔希奥尔 对两冲程内燃机的改进及其操纵方法
JP2003507657A (ja) * 1999-08-19 2003-02-25 オービタル、エンジン、カンパニー（オーストラリア）、プロプライエタリ、リミテッド 燃料噴射装置の圧力調整方法
CN101636560A (zh) * 2007-03-08 2010-01-27 瓦特西拉芬兰有限公司 改进的二冲程发动机
CN201486607U (zh) * 2009-05-26 2010-05-26 靳宇男 阀体外开配气发动机
CN203009033U (zh) * 2012-12-14 2013-06-19 西华大学 一种高增压二冲程缸内直喷发动机

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109931158A (zh) * 2017-12-19 2019-06-25 冯明勋 二冲程发动机
CN108915850A (zh) * 2018-06-13 2018-11-30 中国北方发动机研究所(天津) 一种二冲程柴油机气阀式逆滚流换气系统
CN109083743A (zh) * 2018-07-30 2018-12-25 钱裕智 预增压主动进气排气换排气式发动机
CN113513424A (zh) * 2021-04-28 2021-10-19 广西玉柴机器股份有限公司 二冲程柴油机及其进气方法

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