CN104747272A - 带燃料喷射的二冲程发动机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种带燃料喷射的二冲程发动机，该二冲程发动机包括：换气端口(43b)，该换气端口(43b)具有在气缸孔(3a)的侧壁中开口的开口端(42d)，并且该换气端口与曲柄室(2a)连通，所述开口端被构造成被所述活塞(22)关闭和打开；燃料喷射装置(71)安装在所述发动机主体上，从而经由所述换气端口的开口端或所述气缸孔的开口下端将燃料喷射到所述活塞的后侧和/或所述气缸孔的侧壁的位于所述活塞下面的部分上。沉积在所述活塞的表面和气缸内壁上的燃料促进了这些部分的冷却。

Description

带燃料喷射的二冲程发动机
技术领域
本发明涉及一种二冲程发动机，具体而言涉及一种带燃料喷射的二冲程发动机。
背景技术
在通用发动机领域中，二冲程发动机因为结构简单而经常优于四冲程发动机。二冲程发动机经常不设置任何润滑系统，所需的润滑是通过使用含有润滑油的混合燃料实现的。当燃料在被转送到燃烧室之前被供应到曲轴箱时，各种旋转部件和滑动表面被润滑。也已知润滑油在从各种运动部件去除热方面是有用的。然而，因为以这种方式供应的润滑油数量非常有限，所以与配备有润滑油再循环系统的四冲程发动机相比，在二冲程发动机中活塞和气缸的冷却是一个主要问题。
已经提出了在二冲程发动机中形成朝向活塞的后侧开口的通道以及通过该通道向着活塞的后侧吹送压缩空气。例如，参见JP04-237815A。还已经提出了在活塞的后侧设置相对于气缸轴线成角度地延伸的引导板，从而可以在活塞向下运动时将气体引导活塞的后侧以冷却活塞。例如，参见JP61-101655A。在JP61-101655A公开的二冲程发动机中，在活塞的裙部中形成开口，从而在活塞的下行冲程过程中与进气端口连通。与进气端口中的燃料混合的混合物被顺序地引导通过该进气端口、开口、活塞后侧的空间和曲柄室，以及该流动冷却活塞。根据又一个提议，在活塞的裙部中形成开口，使得可以将混合物引导通过曲柄室、活塞后侧的空间、换气端口和燃烧室。例如参见JP03-026820A。
然而，根据在JP04-237815A中公开的发明，除了泵之外，在发动机中还需要特殊的通道，结果不可避免地增加了发动机的复杂性和尺寸。对于在JP61-101655A和JP03-026820A中公开的发明，活塞需要具有一个其中形成有开口的裙部，结果削弱了兼容性，并且制造成本增加。
发明内容
鉴于现有技术的这些问题，本发明的主要目的是提供一种允许其活塞以有利方式进行冷却的二冲程发动机。
为了实现该目的，本发明提供了一种二冲程发动机，所述二冲程发动机包括：活塞，该活塞能滑动地接收在发动机主体中限定的气缸孔内；换气端口，该换气端口具有在所述气缸孔的侧壁中开口的开口端，并且该换气端口与曲柄室连通，所述开口端被构造成被所述活塞关闭和打开；和燃料喷射装置，该燃料喷射装置安装在所述发动机主体上并被构造成将燃料喷射到所述活塞的后侧和/或所述气缸孔的所述侧壁的位于所示活塞下面的部分上。
由于燃料沉积在活塞的后侧和/或气缸孔的内圆周表面上，因此将气缸和活塞有利地冷却。此外，由于与诸如活塞和气缸壁之类的高温表面接触，允许燃料蒸发和以其他方式有利地雾化。“位于活塞下面”的部分是基于气缸以正常竖直取向方式放置这样一种假设，但是应该解释为是指当气缸以任何其他取向放置时活塞的曲轴箱侧。
优选地，所述燃料喷射装置安装在所述发动机主体的限定所述换气端口的一部分的部分上。
由此，可以将燃料喷射到指定部分上，而不会受到曲轴的阻挡，并且由于燃料到达所述指定部分必须行进的距离较短，所以燃料能够被有效地输送至所述指定部分。
为了使得输送到所述指定部分的燃料的量最大化，所述燃料喷射装置可以被构造成在所述活塞位于所述活塞的上止点附近并且所述气缸孔的位于所述活塞下面的部分与所述换气端口连通时的时段喷射燃料。
为了允许将燃料喷射装置安装在发动机主体的相对宽阔的部分中同时确保有效地将燃料输送到所述指定部分，所述燃料喷射装置的燃料喷射轴线可以向上倾斜地指向，从而穿过所述换气端口的所述开口端。另选地，所述燃料喷射装置的所述燃料喷射轴线可以穿过所述气缸孔的开口下端。
所述燃料喷射装置被构造成喷射液体燃料，从而通过燃料的蒸发可以增强从所述活塞和气缸壁去除热。
为了提供所述气缸壁和活塞之间的有利润滑，所述液体燃料可以由柴油或具有润滑特性的任何其他燃料构成。
根据本发明的特别优选的实施方式，该发动机进一步包括：曲轴，该曲轴相对于所述气缸孔的轴线偏移地在所述发动机主体中延伸并设置有曲柄销；三角连杆，该三角连杆具有由所述曲柄销枢转地支撑的中间部分；连杆，该连杆具有枢转地连接至所述三角连杆的一端的第一端和枢转地连接至所述活塞的第二端；以及摆杆，该摆杆具有枢转地连接至所述三角连杆的另一端的第一端和枢转地连接至所述发动机主体的第二端，其中，所述燃料喷射装置安装在所述发动机主体的与所述曲柄室相邻的部分上从而将从所述燃料喷射装置喷射的燃料引导进所述气缸孔内，所述发动机主体的与所述曲柄室相邻的所述部分位于所述气缸孔的所述轴线的远离所述曲轴的轴线的一侧。
由此，从在曲柄室的所述侧的燃料喷射装置喷出的燃料能够被有效地输送到指定部分(诸如活塞的后侧和气缸壁的内圆周表面)，而不会被曲轴或相关的连杆构件阻挡。
附图说明
下面将参照附图描述本发明，其中：
图1是作为本发明的第一实施方式给出的发动机的竖直剖视图(沿着图2的线I-I截取)；
图2是沿着图1的线II-II截取的剖视图；
图3是沿着图2的线III-III截取的剖视图；
图4是示出了在发动机中使用的多连杆机构的操作模式的图；
图5是示出了第一实施方式的燃料喷射定时的图；
图6是类似于图1的视图，示出了本发明的第二实施方式；以及
图7是示出了第二实施方式的燃料喷射定时的图。
具体实施方式
将在下面参照图1至图5描述由单向流动类型的单缸二冲程发动机(发动机E1)构成的本发明的第一实施方式。
参照图1和图2，发动机E1的发动机主体1设置有在其中限定曲柄室2a的曲轴箱2、连接至曲轴箱2的上端并在其中限定气缸孔3a的气缸体3、连接至气缸体3的上端的气缸盖4和附装至气缸盖4的上端以与气缸盖4协作地限定上气门室6的气缸盖罩5。
如图2最佳所示，曲轴箱2由两个曲轴箱半部7构成，这两个曲轴箱半部7具有垂直于曲轴轴线8X延伸的分型平面并通过七个螺栓9相互结合(图1和图3)。每个曲轴箱半部7包括侧壁7S，该侧壁7S设置有开口，曲轴8的对应端通过该开口伸出，并且曲轴8的该对应端通过第一轴承B1由侧壁7S可旋转地支撑。因而，曲轴8在其两个端部处由曲轴箱2可旋转地支撑，并且具有接收在由曲轴箱2限定的曲柄室2中的曲柄半径。
曲轴8包括分别由第一轴承B1可旋转地支撑的一对轴颈11、从曲轴8的中间部分径向延伸的一对曲柄臂12、从曲轴8的轴线8X径向偏移并与该轴线8X平行且在两个臂12之间延伸的曲柄销13、以及从轴颈11的外端同轴延伸到曲轴箱2之外的一对延伸部分14。每个曲柄臂12都形成为圆盘，该圆盘限定了比曲柄销13的外轮廓大的半径，从而用作稳定曲轴8的旋转的飞轮。
曲轴8的每个延伸部分14经由形成在对应的曲轴箱半部7的侧壁7S中的通孔15而延伸到曲轴箱2之外。每个球轴承B1的外侧装配有密封件S1以确保曲柄室2a的气密密封。如图2和图3所示，右曲轴箱半部7的侧壁7S一体地形成有从其伸出的下气门壳体17，从而围绕曲轴8的右延伸部分14，如图2所示。
下气门壳体17为具有开放的外轴向端的圆柱形形状，并在内部限定了下气门室18。下气门壳体17的外端的开口由气门室盖19关闭。下气门壳体17的外轴向端设有环状密封凹槽17a，使得气门室盖19可以通过接收在密封凹槽17a中的第二密封构件S2以气密方式结合至下气门壳体17的开口。
如在图2中看到的，曲轴8的右端穿过形成在气门室盖19中的通孔19a，并向外进一步延伸。通孔19a的内圆周设置有用于确保下气门壳体17的气密状态并因此确保曲柄室2a的气密状态的第三密封构件S3。
如图1所示，曲轴8的中心轴线8X或轴颈11的轴心从气缸轴线3X向一侧(图1中的左侧)偏移。曲柄销13在曲轴8旋转时围绕曲轴8的中心轴线8X旋转，并通过三角连杆20的管状部分20a可旋转地支撑三角连杆20的中间点。第二轴承B2介于曲柄销13和管状部分20a之间。
三角连杆20包括通过管状部分20a以相互平行关系结合的一对板件20d以及在两个板件20d之间固定地穿过的一对连接销(第一连接销20b和第二连接销20c)。这些连接销20b和20c以及曲柄销13形成了三个枢转点，所述三个枢转点相对于位于中间的曲柄销13以基本相同的间隔布置在一线上。
位于气缸轴线3X一侧的第一连接销20b通过第三轴承B3枢转地连接至连杆21的大端21a。连杆21的小端21b通过活塞销22a和第四轴承B4枢转地连接至能滑动地接收在气缸孔3a中的活塞22。
在远离第一连接销20b的一侧，枢转轴23固定地设置在曲轴箱2的下部中。枢转轴23的旋转中心线和三个枢转点(20a、20b和20c)都彼此平行。如图2所示，枢转轴23被压配合在分别形成在曲轴箱2的两个半部中的彼此相对的一对孔24内。摆杆25的基座端25a通过第五轴承B5枢转地连接至枢转轴23。摆杆25从其基座端25a基本向上延伸，而摆杆25的上端或自由端25b通过第六轴承B6由第二连接销20c(远离气缸轴线3X)枢转地支撑。
因此，发动机E1设有多连杆机构30，所述多连杆机构30除连杆21之外还包括三角连杆20和摆杆25。多连杆机构30将活塞22的线性往复运动转换成曲轴8的旋转运动。多连杆机构30的各种部件的尺寸和位置被选择和布置成使得可以实现针对具体燃料特性选择的规定压缩比。所述压缩比被选择成使得预先混合的混合物可以以适当方式自燃。可用于该发动机的燃料包括汽油、柴油、煤油、燃气(公用燃气、液化石油气等)等等。
由于使用多连杆机构30，对于发动机E1的给定尺寸来说，可以将活塞行程L最大化，使得可以将热能的更大部分转换成动能并且能够提高发动机E1的热效率。更具体地说，如图4的部分(A)所示，当活塞22位于上止点时，在三角连杆20的右端处连接至第一连接销20b的连杆21的大端21a位于比曲柄销13高第一距离D1的位置。此外，如图4的部分(B)所示，当活塞22位于下止点时，连杆21的大端21a位于比曲柄销13低第二距离D2的位置。因此，当与连杆21的大端21a直接连接至曲柄销13的传统发动机相比时，可以将活塞行程L延长这两个距离之和或延长D1+D2。因此，可以在不增加曲轴箱2的尺寸或发动机E1的总高度的情况下延长发动机E1的活塞行程L。
在该发动机E1中，连杆21的大端21a的轨迹T是竖直拉长的，而不是完全的圆形，如图4的部分(A)和(B)所示。换言之，与具有恒定曲柄半径R的更传统的往复发动机相比，连杆21的摆动角度减小。因此，即使在气缸孔3a相对较小时，也能够避免气缸的下端(或气缸套42的下端)与连杆21之间的干涉。此外，连杆21的摆动角度的减小有助于减小活塞22施加至气缸壁的两侧(推力侧和反推力侧)的推力载荷。
如图1所示，曲柄室2a在摆杆25的区域中侧向延伸，并在活塞22的正下面的区域中竖直延伸，使得经受合成旋转运动的三角连杆20、经受摆动运动的摆杆25和经受竖向拉长的圆形运动的连杆21不会彼此干涉。曲轴箱2与气缸孔3a的下端邻接的部分形成有圆柱形凹部31，该圆柱形凹部31具有与气缸孔3a基本同轴的圆形横截面(沿着水平平面截取)并围绕气缸套42的下端，从而围绕气缸套42的下端限定与曲柄室2a连通的环状空间。
进气端口32由曲轴箱2的管状延伸部分形成，该管状延伸部分与曲轴箱2的上部中的圆柱形凹部31相邻地倾斜向上延伸。进气端口32装配有簧片阀33，该簧片阀33允许空气从进气端口32流到曲柄室2a并禁止空气在相反方向上流动。簧片阀33包括：基座构件33a，该基座构件33a由楔形构件构成，该楔形构件具有指向内的尖端和限定在其两个倾斜侧上的一对开口；一对阀元件33b，所述一对阀元件33b安装在基座构件33a上，从而与其开口相配合；以及一对止动件33c，所述一对止动件33c放置在阀元件33b的后侧，从而将阀元件33b的打开运动限制在规定限度内。簧片阀33通常关闭，并且在活塞22向上运动并且曲柄室2a中的内压由此下降时打开。
进气端口32的外端连接有节气门体34，从而限定作为进气端口32的光滑延续部分而竖直延伸的进气通道34a。节气门34b枢转地安装在水平轴上，用于选择性地关闭和打开进气通道34a。节气门体34的上游端连接至L形进气管36，该L形进气管36包括连接至节气门体34的竖直区段和从气缸体3延伸开的水平区段。
四个柱螺栓38以规则间隔固定至曲轴箱2的上侧并且围绕气缸孔3a向上延伸，如可从图1看到的。通过将柱螺栓38穿过气缸体3和气缸盖4并将盖帽式螺母39拧在柱螺栓38的上端而将气缸体3和气缸盖4固定至曲轴箱2。
如图1和图2所示，气缸体3设置有贯穿的孔41，孔41具有圆形横截面，气缸套42装配在该孔4内，且气缸套42的下端延伸到上面提到的圆柱形凹部31内。孔41设置有位于其上端的大直径区段，该大直径区段限定面向上的环状肩部41a，气缸套42设置有被构造成安置在该环状肩部41a上的径向凸缘42b。气缸套42的上端部分(或者气缸套42的位于径向凸缘42b上方的部分)与气缸体3的孔41的大直径区段协作而限定环状空间41b。
气缸套42除了其被倒角的下端外在其整个长度上设置有恒定内径，并且气缸孔3a由气缸套42的内圆周表面42a限定。气缸套42的外径除了其下端以及与其上端相邻的部分外在其整个长度上也是恒定的，气缸套42的下端在一定长度上直径减小，而气缸套42的与其上端相邻的部分设置有径向凸缘42b，该径向凸缘42b限定了环状肩部表面，该环状肩部表面靠在环状肩部41a上以确定气缸套42相对于气缸体3的轴向位置。气缸套42的上端与气缸体3的上端表面齐平，气缸套42设置有比气缸体3稍大的竖直尺寸，从而气缸套42的下端从气缸体3的下端伸出到曲轴箱2的圆柱形凹部31内。
气缸套42设置有横跨其厚度穿过的三个换气孔口42c和42d。在图示实施方式中，第一换气孔口42c设置在气缸套42的两个侧向侧从而彼此间隔开180度，第二换气孔口42d设置在气缸套42的前侧上。第一换气孔口42c的形状和尺寸彼此相同，第二换气孔口42d在气缸轴线3X的方向上比第一换气孔口42c略微拉长。第二换气孔口42d的上边缘位于与第二换气孔口42d的上边缘相同的高度处，但是第二换气孔口42d的下边缘比第一换气孔口42c的下边缘低。
气缸套42的下端在其前侧上形成有切口42e，该切口42e直接位于第二换气孔口42d下面。切口42e贯穿气缸套42的厚度(径向方向)并延伸至气缸套42的下边缘。
如图1所示，气缸体3与每个换气孔口42c、42d相对(包围气缸体3的孔41的下开口端)的部分形成由弯曲壁表面限定的凹部3b，凹部3b被构造成将混合物从曲柄室2a顺畅地引导到对应的换气孔口42c、42d。换言之，每个换气孔口42c、42d和对应的凹部3b联合形成了使曲柄室2a和气缸孔3a通过圆柱形凹部31彼此连通的换气端口43。具体地说，凹部3b形成在气缸体3的孔41的侧向侧和前侧上。每个凹部3b的上端延伸至对应的换气孔口42c、42d的上边缘，并且每个凹部3b的下端延伸至气缸体3的圆柱形凹部31。
为了便于描述，将换气端口43的由第一换气孔口42c和第二换气孔口42d限定的部分分别称为第一换气端口43a和第二换气端口43b。第一换气孔口42c和第二换气孔口42d分别限定第一换气端口43a和第二换气端口43b的位于气缸孔3a侧的开口端。每个凹部3b的上端由向内弯曲表面限定，该向内弯曲表面将混合物的向上流动顺畅地引导到对应的换气孔口42c和42d。
如图1和2所示，气缸盖4的下表面与气缸孔3a对应的部分以圆顶形状凹入(圆顶状凹部4a)，从而与活塞22的顶表面联合地限定燃烧室44。环状凹槽4b围绕圆顶状凹部4a(该圆顶状凹部4a与限定在气缸套42的上部和气缸体3的周围壁之间的环状凹部41b对齐)同心地形成在气缸盖4的下表面中，从而由环状凹部41b和环状凹槽4b联合地限定围绕气缸盖4的圆顶状凹部4a和气缸孔3a的上部的水套45。
气缸盖4还设置有在燃烧室44的顶端敞开的排气端口46以及用于在其中接收火花塞47的火花塞孔。在图示实施方式中，火花塞47通常仅在发动机起动时启动，以将燃烧室44中的混合物点燃。排气端口46设置有由提升阀构成的排气门48以选择性地关闭和打开排气端口46。排气门48包括由气缸盖4相对于气缸轴线3X成角度地滑动引导的气门杆，并且排气门48的气门杆端延伸到上气门室6内，上气门室6容纳用于通过排气门48的气门杆端致动排气门48的气门致动机构50的一部分。
气门致动机构50包括在关闭方向上(向上)弹性推动排气门48的气门弹簧51、由设置在气缸盖4上的块体52支撑的上摇杆轴53和由上摇杆轴53可旋转地支撑的上摇杆臂54。上摇杆轴53基本垂直于曲轴8延伸，上摇杆臂54基本平行于曲轴8延伸。上摇杆臂54的一端设置有与推杆55的上端55a接合的插口54a，上摇杆臂54的另一端设置有与排气门48的气门杆端接合的由螺钉构成的挺杆调节器54b。推杆55的上端55a被赋予半球形形状，摇杆臂54的插口54a以互补方式接收推杆55的上端55a，从而允许它们之间进行一定滑动运动。
如图2和3所示，推杆55沿着气缸体3的一侧基本竖直地延伸并被接收在管状杆壳体56中，该管状杆壳体56具有连接至气缸盖4的上端和连接至下气门壳体17的下端。在图示实施方式中，杆壳体56沿着气缸体3的内部延伸。
因为曲轴8从气缸轴线3X偏移(图1)，如图3中最佳所示，杆壳体56的下端连接至下气门壳体17的上壁的从曲轴8横向偏移的部分。下气门室18接收气门致动机构50的其余部分。下气门壳体17的下壁设置有通常由排油塞58关闭的排油孔57，该排油孔57用于将下气门室18中的润滑油排出。
气门致动机构50进一步包括由延伸到下气门室18内的曲轴8的部分承载的凸轮61、由曲轴箱2的侧壁7S和气门室盖19与曲轴8平行地支撑的下摇杆轴63以及由下摇杆轴63枢转地支撑以与凸轮61配合的下摇杆臂64。换言之，曲轴8的其中一个延伸部分14(曲轴8在图2中的右端)用作用于凸轮61的凸轮轴66。
如图3所示，下摇杆臂64包括由下摇杆轴63可旋转地支撑的管状部分64a、从管状部分64a朝向曲轴8延伸的第一臂64b、由第一臂64b的自由端枢转地支撑以与凸轮61进行滚动接触的辊子64c、从管状部分64a远离第一臂64b延伸的第二臂64d以及形成在第二臂64d的自由端中以支撑推杆55的下端55b的接收部分64e。推杆55的下端被赋予半球形形状，并且接收部分64e形成为与推杆55的半球形下端互补的凹部，从而以可相互滑动的方式接收推杆55的下端。
如图1所示，曲轴箱2与圆柱形凹部31相对的前上部分形成有穿过曲轴箱2的壁的喷射器孔70。喷射器孔70的内开口端与第二换气端口43b直接连通，并且与第二换气孔口42d相对。喷射器孔70的轴线在从外侧(前侧)看时倾斜向上延伸，并且穿过第二换气孔口42d的中央部分。
燃料喷射装置71被接收在喷射器孔70中。燃料喷射装置71由本身已知的燃料喷射装置构成，并包括内部燃料通道(在附图中没有示出)、设置在该装置的前端并与燃料通道连通的喷嘴72、被构造成将该燃料通道打开和关闭的阀元件(在附图中没有示出)、以及用于致动所述阀元件的致动器(在附图中没有示出)。致动器可以由螺线管、压电致动器等构成，并且被构造成根据由电控单元(在附图中没有示出)供应的电力致动所述阀元件。喷嘴72由管状构件构成并在其前端处限定燃料喷射孔口。喷嘴72以使位于前端的燃料喷射孔口指向第二换气端口43(圆柱形凹部31)的方式放置在喷射器孔70中。燃料喷射装置71通过保持构件74固定地紧固在喷射器孔70中，该保持构件74通过使用螺钉又被固定地紧固至曲轴箱2的外部。
燃料喷射装置71以规定角度或沿着喷射轴线71X从燃料喷射孔口喷射燃料，从而形成具有一定圆锥角的燃料圆锥。喷射轴线71X与喷射器孔70的轴线和喷嘴72的轴线同轴，并且当从发动机的前部向后部运动时具有向上倾斜，从而经过第二换气孔口42d。更具体地说，燃料喷射装置71通过圆柱形凹部31、凹部3b和第二换气孔口42d将燃料喷射到气缸套42的内圆周表面42a上。当活塞22的下端经过第二换气孔口42d的上边缘附近并且燃料喷射装置71的喷射轴线71X经过活塞22的后侧时，燃料喷射装置71通过圆柱形凹部31、凹部3b和第二换气孔口42d将燃料喷射到活塞22的后侧。
由燃料喷射装置71喷射的燃料可以由诸如汽油、柴油、煤油以及生物燃料之类的液体燃料或诸如城市燃气和液化石油气之类的气体燃料构成。液体燃料是优选的，因为蒸发时的潜热促进将热从活塞22和气缸套42去除。在各种液体燃料当中柴油因为良好的润滑特性而是优选。当燃料提供有润滑特性时，沉积在气缸套42的内圆周表面42a上的燃料为活塞22和气缸42之间的相对滑动运动提供了润滑。
以上描述的发动机E1在启动时以如下所述的方式操作。参照图1，在活塞22的上行冲程中，由于曲柄室2a的减压，簧片阀33打开。结果，由节气门34b计量的新鲜空气经由簧片阀33和进气端口32被吸入到曲柄室2a内。燃料喷射装置71然后将燃料喷射到曲柄室2a内以与其中的新鲜空气混合。气缸孔3a中的混合物被活塞22压缩，并在活塞22接近上止点附近时被来自火花塞47的火花点燃。
活塞22于是经历下行冲程，并且因为簧片阀33此时关闭，因此防止曲柄室2a内的混合物回流到节气门34b，并且该混合物被压缩。在活塞22的下行冲程过程中，在活塞22将换气端口43打开之前，由气门致动机构50根据凸轮61的凸轮轮廓致动的排气门48将排气端口46打开。一旦活塞22将换气端口43打开，被压缩混合物经由换气端口43被引入气缸孔3a(燃烧室44)。燃烧室44中的燃烧气体被该混合物置换，并且从排气端口46排出，同时部分燃烧气体作为EGR气体留在燃烧室44内。排气门48的气门打开定时被确定成使得留在燃烧室44中的EGR气体的量足够使得混合物利用EGR气体的量的增加在压缩作用下由于燃烧室44中的混合物的温升而自燃。
当活塞22再次经历上行冲程时，活塞22将换气端口43关闭，之后由第一凸轮61致动的排气门48将排气端口46关闭。结果，气缸孔3a(燃烧室44)中的混合物被压缩，同时曲柄室2a减压，从而致使混合物经由簧片阀33吸入该曲柄室2a内。一旦发动机E1进入稳定操作，混合物在活塞22接近上止点时自燃，并且由得到的燃烧产生的燃烧气体向下推动活塞22。
发动机E1因而进行二冲程操作。具体地说，在启动时需要使用火花塞47进行火花点燃，但是一旦发动机开始以稳定方式操作，则进行基于均质压燃的二冲程操作。从换气端口43经由气缸孔3a到排气端口46的换气流动沿着相对笔直路径引导，或者能够实现所谓的“单向流动换气”。
图5示出了在第一实施方式的发动机E1中相对于活塞22的位置(或曲轴转度)由燃料喷射装置71进行的燃料喷射的定时。活塞22的上止点表示为0度，活塞22的下止点表示为180度。活塞22的下行冲程发生在0度到180度的角度范围内，活塞22的上行冲程发生在180度到360度的角度范围内。
当活塞位置位于0度(上止点)时，燃烧室44中的燃料燃烧，从而燃烧室44内的气体膨胀，由此从上止点向下推动活塞22。在活塞位置到达位置A1之前，活塞22的下端位于第二换气孔口42d的上边缘上方，并且第二换气孔口43b与气缸孔3a的位于活塞22下面的部分连通。一旦活塞位置到达位置A1，活塞22的下端与第二换气孔口42d的上边缘重合。在活塞位置位于位置A1和位置A2之间的时间段内，第二换气孔口42d被活塞22的下行冲程逐渐关闭。一旦活塞位置到达位置A2，活塞22的下端与第二换气孔口42d的下边缘重合，从而第二换气孔口43b与气缸孔3a位于活塞22下面的部分之间的连通被关闭。
活塞22继续向下运动，并且当活塞位置已经到达位置A3时，排气门48打开，从而燃烧气体开始排出。当已经到达活塞位置A4时，活塞22的上端与第二换气端口42d的上边缘42d重合，并且建立第二换气孔口43b与气缸孔3a位于活塞22上方的部分之间的连通。
在到达180度(下止点)的活塞位置时，活塞22开始向上运动，一旦到达活塞位置A5，活塞22的上端与第二换气孔口42d的上边缘重合，并且第二换气孔口43b与气缸孔3a位于活塞22上方的部分之间的连通被关闭。A4至A5的活塞位置范围对应于用于第一和第二换气端口43a和43b的打开时期。
当在活塞22的随后上行冲程之后活塞22到达位置A6时，排气门48关闭。A3至A6的活塞位置范围对应于用于排气端口46的打开时期。
当活塞22已经向上运动到位置A7时，活塞22的下端与第二换气端口43重合，并且这使得第二换气端口43与气缸孔3a位于活塞22下面的部分之间开始连通。当活塞22位于位置A7至A8的范围内时，活塞22的上行冲程使得第二换气孔口42d打开，并且一旦活塞位置到达A8，则活塞22的下端与第二换气孔口42d的上边缘重合，由此将第二换气孔口42d完全打开。
燃料喷射阀71可以在从位置A7(在位置A7，活塞22的下端在活塞22的上行(压缩)冲程过程中与第二换气孔口42d的下边缘重合)到位置A2(在该位置A2，活塞22的下端在活塞22的下行(膨胀)冲程过程中与第二换气孔口42d的下边缘重合)的时期内喷射燃料。在该第一喷射启用时期(A7至A2)过程中，因为第二换气孔口42d与气缸孔3a位于活塞22下面的部分连通，所以燃料被喷射到气缸孔3a的位于活塞22下面的部分内，而不是喷射到燃烧室44内。
燃料喷射器71还可以在从位置A8(该位置A8，活塞22的下端在活塞22的上行(压缩)冲程过程中与第二换气孔口42d的上边缘重合)到位置A1(在该位置A1，活塞22的下端在活塞22的下行(膨胀)冲程过程中与第二换气孔口42d的上边缘重合)的时期内喷射燃料。在该第二喷射启用时期(A8至A1)过程中，因为第二换气孔口42d与位于气缸孔3a位于活塞22下面的部分重合，并且活塞22的下端位于第二换气孔口42d的上边缘上方，所以燃料被喷射到气缸孔3a位于活塞22下面的部分内，而不是喷射到燃烧室44或活塞22的外圆周表面。
当在第三喷射启用时期(由图5中粗箭头表示)过程(活塞22的下端位于第二换气孔口42d的上边缘附近)中，因为活塞22的后侧位于燃料喷射装置71的燃料喷射轴线71X上，所以燃料撞击在活塞22的后侧。第三燃料喷射启用时期可以限定为这样的时期，在该时期过程中，燃料喷射装置71的喷射轴线71X直接经过活塞22的后侧，而不会受到诸如活塞22的外圆周表面之类的任何物体的阻挡。
燃料喷射装置71至少可以在第一燃料喷射启用时期过程中，优选在第二燃料喷射启用时期过程中，并且更优选在第三燃料喷射启用时期过程中喷射燃料。
在发动机E1中，因为燃料喷射在活塞22的后侧以及气缸套42的内圆周表面42a位于活塞22下面的部分上，活塞22和气缸套42被喷射的燃料有利地冷却。具体地说，当燃料由液体燃料构成时，燃料蒸发给活塞22和气缸套42提供了甚至更有利的冷却。同时，燃料通过与温度相对较高的活塞22和气缸套42接触而被有利地蒸发，从而增强了燃料的蒸发和曲柄室2a中的混合物的均匀度。
喷射在活塞22的后侧和气缸套42的内圆周表面位于活塞22下面的部分上的燃料被活塞22的向下冲程向下挤压，并与曲柄室2a中的混合物有利地混合。
因为燃料喷射装置71将燃料从第二换气孔口42d喷射在活塞22的后侧和气缸套42的内圆周表面42a上，燃料可以不受曲轴8阻碍地到达这些部分。而且，因为燃料在到达这些部分之前必须行进的距离相对较短，所以燃料的大部分能够以高效方式输送到这些部分。
因为第二换气孔口42d比第一换气孔口42c在竖直方向上更拉长，因此经过第二换气孔口42d的燃料喷射装置71的燃料喷射轴线71X的向上倾斜能够被最大化。这进一步提高了将燃料输送到活塞22的后侧的效率。
下面参照图6和7描述本发明的第二实施方式。第二实施方式的发动机E2与第一实施方式的发动机E1的区别在于燃料喷射装置71在发动机主体1中的位置。在如下描述中，与之前的实施方式的部分对应的部分用相同的附图标记表示，而不必重复这些部分的描述。
如图6所示，在发动机E2中，喷射器孔80与圆柱形凹部31相邻地设置在曲轴箱2的前上部分中，并比气缸套42的下端低。喷射器孔80贯穿曲轴箱2的壁，并且喷射器孔80的内开口端通过圆柱形凹部31与第二换气端口43b连通。当从前部向后部移动时，喷射器孔80的轴线向上倾斜，并且喷射器孔80的轴线的延伸线穿过气缸套42的下开口或切口42e。
燃料喷射装置71被接收在喷射器孔80中，燃料喷射装置71的喷嘴72被放置在喷射器孔80中，从而位于前端的喷射孔口指向第二换气孔口42d(圆柱形凹部31)。
燃料喷射装置71的喷射轴线与喷射器孔80的轴线同轴地布置，并被赋予向上倾斜(当从前部向后部移动时)，从而穿过气缸套42的下开口端或切口42e。因此，燃料喷射装置71经由圆柱形凹部31和气缸套42的下开口端和切口42e将燃料喷射到气缸套42的内圆周表面42a上。当活塞22位于下止点附近时，燃料喷射装置71经由圆柱形凹部31以及气缸套42的下开口端和切口42e将燃料喷射到活塞22的后侧。
图7示出了在第二实施方式的发动机E2中相对于活塞22的位置(或曲轴转度)由燃料喷射装置71进行的燃料喷射的时刻。
在第二实施方式的发动机E2中，燃料喷射装置71经由总是与曲柄室2a连通并通过活塞22而与燃烧室44隔绝的气缸套42的下开口端将燃料喷射到活塞22和气缸套42上。因此，燃料喷射装置71可以在任何时刻喷射燃料。当在活塞22位于下止点(在图7中由实现箭头表示的区域)的同时喷射燃料时，因为活塞22的后侧位于燃料喷射装置71的燃料喷射轴线71X上，所以燃料可以被喷射在活塞22的后侧上。燃料可以通过燃料喷射装置71而喷射在活塞22的后侧上的范围可以限定为如下范围，在该范围内，燃料喷射装置71的燃料喷射轴线71X不受物体(诸如活塞22的内圆周表面)阻挡地穿过活塞22的后侧。
因为切口42e设置在气缸套42的下端中，可以增加定位燃料喷射装置71从而可以将燃料喷射在内圆周表面上或活塞的后侧的自由度。由于设置了切口42e，可以通过使燃料喷射轴线71X穿过切口42e而使得燃料喷射轴线71X相对于水平线的倾斜角度更小，并且可以使得燃料喷射装置71的位置比其他可能情况更接近气缸套42的下端。结果，可以距离曲轴8和三角连杆20相对较远放置燃料喷射装置71，由此避免燃料喷射装置71与曲轴8和三角连杆20干涉。
发动机E2包括多连杆机构30，该多连杆机构30包括三角连杆20，并且曲轴8被放置在从气缸孔3a向后偏移的位置。结果，使得放置在曲轴箱2的前部中的燃料喷射装置71相对于前后方向非常接近气缸套42，而不会与曲轴8干涉。
尽管就本发明的优选实施方式描述了本发明，但是对本领域技术人员明显的是，在不脱离本发明的范围的情况下，可以进行各种改变和修改。例如，燃料喷射装置71的轴线71X可以相对于喷嘴72的轴线成角度。由此，能够增加定位燃料喷射装置71的自由度。
通过参考将本申请所要求的巴黎公约优先权的原始日本专利申请的内容以及该申请中提到的现有技术参考的内容结合在本申请中。

Claims (8)

1.一种二冲程发动机，所述二冲程发动机包括：
活塞，该活塞能滑动地接收在发动机主体中限定的气缸孔内；
换气端口，该换气端口具有在所述气缸孔的侧壁中开口的开口端，并且所述换气端口与曲柄室连通，所述开口端被构造成被所述活塞关闭和打开；和
燃料喷射装置，该燃料喷射装置安装在所述发动机主体上并被构造成将燃料喷射到所述活塞的后侧和/或所述气缸孔的所述侧壁的位于所述活塞下面的部分上。
2.根据权利要求1所述的二冲程发动机，其中，所述燃料喷射装置安装在所述发动机主体的限定所述换气端口的一部分的部分上。
3.根据权利要求2所述的二冲程发动机，其中，所述燃料喷射装置被构造成在所述活塞位于所述活塞的上止点附近并且所述气缸孔的位于所述活塞下面的部分与所述换气端口连通的时段喷射燃料。
4.根据权利要求3所述的二冲程发动机，其中，所述燃料喷射装置的燃料喷射轴线向上倾斜地指向，并且穿过所述换气端口的所述开口端。
5.根据权利要求3所述的二冲程发动机，其中，所述燃料喷射装置的燃料喷射轴线向上倾斜地指向，并且穿过所述气缸孔的开口下端。
6.根据权利要求3所述的二冲程发动机，其中，所述燃料喷射装置被构造成喷射液体燃料。
7.根据权利要求6所述的二冲程发动机，其中，所述液体燃料具有润滑特性。
8.根据权利要求3所述的二冲程发动机，该二冲程发动机进一步包括：
曲轴，该曲轴相对于所述气缸孔的轴线偏移地在所述发动机主体中延伸，并且所述曲轴设置有曲柄销；
三角连杆，该三角连杆具有由所述曲柄销枢转地支撑的中间部分；
连杆，该连杆具有枢转地连接至所述三角连杆的一端的第一端和枢转地连接至所述活塞的第二端；以及
摆杆，该摆杆具有枢转地连接至所述三角连杆的另一端的第一端和枢转地连接至所述发动机主体的第二端，
其中，所述燃料喷射装置安装在所述发动机主体的与所述曲柄室相邻的部分上从而将从所述燃料喷射装置喷出的燃料引导进所述气缸孔内，所述发动机主体的与所述曲柄室相邻的所述部分位于所述气缸孔的所述轴线的远离所述曲轴的轴线的一侧。
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