CN1032025C

CN1032025C - 充气式二冲程内燃机

Info

Publication number: CN1032025C
Application number: CN 91105973
Authority: CN
Inventors: 郝成武
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1991-08-23
Filing date: 1991-08-23
Publication date: 1996-06-12
Anticipated expiration: 2006-08-23
Also published as: CN1064916A

Abstract

一种充气式二冲程内燃机是每个燃气缸配一个充气结构的二冲程内燃机。每个燃气活塞下行时充气缸向燃气缸内充气，燃气缸在燃气活塞下死点位置处设有排气口。曲轴每旋转一周，燃气活塞完成换气、压缩、燃烧膨胀一个工作循环。其特点是换气效率高，充气能力强。具有高效节能、排气污染低、结构简单、工作平衡和加速性好等优点。适宜设计为汽油机、柴油机及燃氢气等燃料机型。

Description

充气式二冲程内燃机

本发明属于机械工程原动机。

往复活塞二冲程内燃机在曲轴每转中气缸发火一次，与四冲程内燃机的曲轴每二转中气缸发火一次比较，零件少、结构简单、比重量小，占有一定的优势，应用广泛。但二冲程内燃机采用曲轴箱泵气，换气损失大、热效率低。二冲程柴油机采用罗茨泵泵气，噪音大、起动性和加速性差，排气污染严重。因此限制了大缸径、多气缸的大马力机型发展。目前应用在摩托车和林业机械上的单气缸二冲程汽油机较多，随着世界上能源紧张和技术竞争的情况下，在改善二冲程内燃机换气条件、提高效率和降低排气污染等方面，各国都在积极开发和研制高效、节能和低污染新机型。如法国专利说明书2459877号揭示了一种具有副活塞的两冲程发动机，这种发动机是把可燃混合气由副活塞压入燃烧室的一种机型。再如，国际专利组织的专利说明书第8502655号公开了一种多气缸内燃机，这种双缸发动机设有第一抽吸缸筒和第二工作缸筒和带有吸入部件及带有阀门的传递口、排气口的缸头组件、缸头组件将两缸筒相连，在第二工作缸筒内有火花塞，曲轴每转一周吸入的空气燃油混合物进第一缸筒，在第一缸筒内被压缩，然后再传递至第二缸筒点火，在下一周期排放出去。上述两种发动机仅实施于燃汽油的汽油机型。另外如美国专利局专利号US2551478揭示了一种带有辅助气缸的二冲程内燃机，辅助气缸能在主气缸活塞到上死点时给主气缸补充一定量的空气，但是，主气缸换气为横流扫气方式，其换气效率低，主气缸及辅助气缸又都分别是曲柄箱及凸轮箱压气的，机械损耗也大。再如专利号US3880126公开了一种分开的两气缸工作的二冲程内燃机，供气缸同燃气缸换气为顶置横流扫气方式，其换气效率低，排气门又为定时气门，不仅结构较复杂，换气损失也较大。

本发明的目的在于公开一种换气效率高、充气能力强，具有高效、节能、低污染、结构简单、工作平稳和加速性好等特点的可适宜设计为汽油机和柴油机及燃氢气、煤气、甲醇和乙醇等燃料机型，布局可以单置曲轴直列或V型双列的单燃气缸或多燃气缸的充气式二冲程内燃机。

本发明由曲轴箱、充气缸、充气活塞、燃气缸、燃气活塞、充气缸盖、燃气缸盖、连杆、曲轴及润滑、配电、配气、排气供油系统和起动装置组成。其特征在于每个燃气缸配有一个充气缸，充气缸盖中设有进气口和过气口及气门，燃气缸盖中设有喷油器或火花塞安装孔及气门，充气缸盖中的过气口和燃气缸盖中的气门相连，在燃气活塞处于下死点位置处燃气缸设有排气口，充气缸及燃气缸中的气门装有反作用弹簧，在充气缸及燃气缸内无负压时在弹簧作用下气门封闭在气门座上。有二种最佳机型。

第一种最佳机型要点在于组成单置曲轴直列气缸充气式二冲程内燃机。该机的充气缸盖同充气缸及燃气缸盖同燃气缸和装有曲轴的曲轴箱用螺丝组合在一起。从曲轴一端起奇数气缸是充气缸，偶数气缸是燃气缸，两相邻奇偶气缸相对应，在燃气活塞处于下死点位置处燃气缸设有排气口。充气缸内的充气活塞及燃气缸内的燃气活塞分别通过连杆与曲轴箱内的曲轴曲柄销连接，两个相对应曲柄销在互为180°之后充气活塞曲柄销在曲轴旋转方向迟后α转角，使其每个燃气活塞在处于下死点排气口开启时，相对应的充气活塞由α转角确定的处于上行某行程位置。充气缸盖设有进气口和过气口及气门，燃气缸盖设有喷油器或火花塞安装孔及气门，气门装有反作用弹簧，在充气缸和燃气缸内无负气压作用下气门封闭在气门座上。

第二种最佳机型要点在于组成单置曲轴V型双列气缸充气式二冲程内燃机。该机的充气缸盖同充气缸及燃气缸盖同燃气缸和装有曲轴的曲轴箱用螺丝组合在一起。充气缸和燃气缸是V型双列布局，在曲轴旋转方向前一排列的是燃气缸，后一排列的是充气缸，两排列气缸相互对应。在燃气活塞处于下死点位置处燃气缸设有排气口。充气活塞和燃气活塞通过连杆同曲轴箱内的曲轴曲柄销连接，并其每个对应的两连杆连接在同一个曲柄销上。充气缸和燃气缸的夹角，使其每个燃气活塞在处于下死点排气口开启时，相对应的充气活塞处于两气缸夹角确定的上行某行程位置。充气缸盖设有进气口和过气口及气门，燃气缸盖设有喷油器或火花塞安装孔及气门，气门装有反作用弹簧，在充气缸和燃气缸内无负气压时在弹簧作用下气门封闭在气门座上。

本发明工作原理；当燃气活塞在上一个工作循环的燃烧膨胀的气体的压力作用下，从上死点下行至下死点时，对应的充气缸内的充气活塞在曲轴驱动下，由于曲轴曲柄销α转角或两气缸夹角确定的处于上行某行程位置，将其上一个工作循环吸入的新鲜空气或混合气体在上行占有容积部分从充气缸盖的过气口及燃气缸盖在气压作用开启的气门充入到了燃气缸内，同时把燃气缸内燃烧后的气体从燃气缸下部开启的排气口扫出。燃气活塞由下死点上行至排气口关闭后初使压缩某阶段，充气活塞在完成由α转角或两气缸夹角确定的上行至上死点行程占有容积的气体又充入到了燃气缸内，使燃气缸获得了更多的充气量。当燃气活塞上行压缩至上死点，即完成了一个工作循环，开始了下一个燃烧(柴油机压燃、汽油机火花塞点火)膨胀工作，相应充气活塞处于上一个工作循环吸气位置。曲轴在燃气缸的一个工作循环作用下转了一转，即构成了充气式二冲程工作。

本发明燃气缸是通过大容积的充气缸充气方式进行换气的，特点是换气效率高，充气能力强(充气系数可实现大于1)。通过合理的确定充气缸的缸径和充气活塞行程所构成的充气容积及α转角或V型双列气缸的两气缸夹角和压缩比，对燃不同燃料的机型都可获得极佳的强化效果和热效率效果。本发明可实现大小不同功率的机型。其中单置曲轴直列充气式二冲程内燃机，机体宽度小，适宜设计为中等功率内燃机，可适用在中型客货汽车和拖拉机上。单置曲轴V型双列气缸充气式二冲程内燃机，布局紧凑，曲轴短刚性好强度高，适宜设计为大缸径、多气缸大马力内燃机，可适用在重型汽车、拖拉机、坦克、装甲车上。也可以设计为微型内燃机，应用在微型汽车、轿车或摩托车上。

本发明优点主要是换气效率高，充气能力强。随着绝热材料和高强度材料应用，对开发高速、大马力、风冷、高效节能和低污染内燃机确定了条件。另外本发明是传统二冲程内燃机最佳改型、结构简单，通用件多，产品开发快，制造成本低。

以下结合附图对本发明二个最佳实施例作进一步叙述：

附图1是单置曲轴直列气缸充气式二冲程内燃机的一个燃气缸和对应的一个充气缸剖面图。

附图2是单置曲轴直列气缸充气式二冲程内燃机的一个燃气缸和对应的一个充气缸的轴向示意图。

附图3是单置曲轴V型双列气缸充气式二冲程内燃机的一个燃气缸和对应的一个充气缸剖面图。

本发明有二个最佳实施例，见附图1到3所示。其中附图1和附图2特征在于组成单置曲轴直列气缸充气式二冲程内燃机。该机主体部分是由曲轴箱[1]、充气缸[2]、充气缸盖[3]、燃气缸[4]、燃气缸盖[5]、曲轴[6]、充气活塞[7]、连杆[8]、燃气活塞[9]、连杆[10]、气门[11]和气门[12]组成。图中A为吸气口，B为过气口，C为喷油器或火花塞安装孔，D为排气口。该机的充气缸盖[3]同充气缸[2]及燃气缸盖[5]同燃气缸[4]和装有曲轴[6]的曲轴箱[1]用螺丝组合在一起。充气缸[2]内的充气活塞[7]及燃气缸[4]内的燃气活塞[9]分别通过连杆[8]和[10]与曲轴箱[1]内的曲轴[6]曲柄销连接，每个燃气活塞[9]连接的曲轴曲柄销与对应的充气活塞[7]连接的曲柄销在互为180°之后，充气活塞[7]曲柄销在曲轴[6]旋转方向迟后α转角，使其每个燃气活塞[9]处于下死点排气口D开启时，相对应的充气活塞[7]由α转角确定的处于上行某行程位置。充气缸盖[3]和燃气缸盖[5]中的气门[11]和[12]装有反作用弹簧，在充气缸[2]和燃气缸[4]内在无负气压时在弹簧作用下封闭在气门座上。

附图3特征在于组成单置曲轴V型双列气缸充气式二冲程内燃机。该机主体部分是由曲轴箱[1]、充气缸[2]、充气缸盖[3]、燃气缸[4]、燃气缸盖[5]、曲轴[6]、充气活塞[7]、连杆[8]、燃气活塞[9]、连杆[10]、气门[11]和[12]组成。图中A为进气口，B为过气口，C为喷油器或火花塞安装孔，D为排气口。该机的充气缸盖[3]同充气缸[2]及燃气缸盖[5]同燃气缸[4]和装有曲轴[6]的曲轴箱[1]用螺丝组合在一起。充气缸[2]内充气活塞[7]及燃气缸[4]内的燃气活塞[9]分别通过连杆[8]和[10]与曲轴箱[1]内的曲轴[6]曲柄销连接，并其每个对应的连杆[8]和[10]连接在一个曲柄销上。充气缸[2]与燃气缸[4]的夹角，使其每个燃气活塞[9]在处于下死点排气口D开启时，相对应的充气活塞[7]处于由两气缸夹角确定的上行某行程位置。充气缸盖[3]和燃气缸盖[5]中的气门[11]和[12]装有反作用弹簧，在充气缸[2]和燃气缸[4]内无负气压时在弹簧作用下封闭在气门座上。

附图1到3所示，进气口A与汽化器(汽油机)或滤清器(柴油机)连接。排气口D与带有消声器的排气管连接。设计为柴油机，C口安装喷油器和配有高压输油系统。设计为汽油机，C孔安装火花塞和配有配电系统。起动装置及润滑系统与传统内燃机相同。

附图1到3所示，曲轴曲柄销分布角与燃气缸和对应的充气缸的缸数及曲轴每转发火次数(多燃气缸内燃机)有关并涉及活塞和连杆的惯性力平衡问题，曲轴曲柄销分布角应优先选择为180°和120°。充气缸[2]缸径和充气活塞[7]行程构成的充气工作容积及α转角或充气缸与燃气缸夹角可按强化成度要求和燃不同燃料机型确定。曲轴箱[1]、充气缸[2]、充气缸盖[3]、燃气缸[4]、燃气缸盖[5]、曲轴[6]、充气活塞[7]、燃气活塞[9]、连杆[8]和[10]、气门[11]和[12]的技术要求及选用材质和制造方法与已有技术基本相同，在此不作详述。

Claims

1、一种充气式二冲程内燃机，由曲轴箱[1]、充气缸[2]、充气缸盖[3]，燃气缸[4]、燃气缸盖[5]、充气活塞[7]、燃气活塞[9]、连杆[8]和[10]、曲轴及润滑、配电、配气、排气、供油系统和起动装置组成，充气缸盖[3]同充气缸[2]及燃气缸盖[5]同燃气缸[4]和装有曲轴的曲轴箱[1]用螺丝组合在一起，充气缸[2]内的充气活塞[7]及燃气缸[4]内的燃气活塞[9]分别通过连杆[8]和[10]与曲轴箱[1]内的曲轴连接，本发明特征在于每个燃气缸对应一个充气缸，充气缸盖[3]中设有进气口A和过气口B及气门[11]，燃气缸盖[5]中设有喷油器或火花塞安装孔C和气门[12]，过气口B和气门[12]相连，在燃气活塞[9]处于下死点位置处燃气缸[4]设有排气口D，气门[21]和[12]装有反作用弹簧，在充气缸[2]和燃气缸[4]内无负气压时在弹簧作用下气门[11]和[12]封闭在气门座上。

2、根据权利要求1所述的充气式二冲程内燃机，其特征在于充气缸与燃气缸为直列排列，从曲轴一端起奇数气缸是充气缸[2]，偶数气缸是燃气缸[4]，两相邻奇偶数气缸相对应，充气缸[2]内的充气活塞[7]和燃气缸[4]内的燃气活塞[9]分别通过连杆[8]和[10]与曲轴箱[1]内的曲轴[6]曲柄销连接，两个相对应的曲柄销在互为180°之后，充气活塞曲柄销在曲轴[6]旋转方向迟后α转角，使其每个燃气活塞[9]在处于下死点排气口D开启时，相对应的充气活塞[7]由α转角确定的处于上行某行程位置。

3、根据权利要求1所述的充气式二冲程内燃机，其特征在于充气缸[2]和燃气缸[4]是V型双列布局，在曲轴[6]旋转方向前一排列的是燃气缸[4]后一排列的是充气缸[2]，每个燃气缸对应一个充气缸，充气活塞[7]和燃气活塞[9]通过连杆[8]和[10]同曲轴箱[1]内的曲轴[6]曲柄销连接，并其每个对应的连杆[8]和[10]连接在一个曲柄销上，充气缸[2]和燃气缸[4]的夹角，使每个燃气活塞[9]在处于下死点排气口D开启时，相对应的充气活塞[7]处于由两气缸夹角确定的上行某行程位置。