CN104791077A - 一种新型二冲程分层扫气发动机 - Google Patents

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袁守利
张超
尹自学
王本信
张鹏鹏
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Abstract

本发明公开了一种新型二冲程分层扫气发动机，它包括空滤、化油器以及相互连通的缸体和曲轴箱体；缸体的一侧通过进气管与化油器相互连通；进气管内设有空气进气道和混合气进气道；缸体的两侧分别对称设有扫气道；扫气道的上端通过扫气口与缸体内部的缸腔连通，下端与曲轴箱体连通；空气室通过空气道与扫气道上端的扫气口连通。当活塞下行，扫气口开启，空气室内的新鲜空气首先被压入缸体内，可燃的混合气体在空气之后被压入缸体内，形成新鲜空气在前可燃混合气体在后的扫气模式来排出废气，短路损失小、能耗低，直至活塞上行关闭扫气口为止；空气与混合气共用一个扫气口进行扫气，可使缸体内壁的气口数量明显减少，制作便利且成本低。

Description

一种新型二冲程分层扫气发动机
技术领域  本发明属于二冲程发动机技术领域，具体涉及一种新型二冲程分层扫气发动机。
背景技术  现有技术中，二冲程发动机具有结构简单、重量轻、升功率大等特点，因而被广泛应用于摩托车领域，同时在农业、林业、园艺等领域也被广泛应用；虽然二冲程发动机有诸多优点，但是由于与四冲程发动机的换气过程不同，二冲程发动机需要用新鲜可燃混合气进行扫气，这样容易造成部分可燃混合气随尾气一同排出，即通常所说的短路损失，从而造成油耗高、排气污染严重的问题，因此，随着近年来尾气排放规定的愈加严格以及人们对环保意识的逐步增强，二冲程发动机的应用与发展受到了限制；目前，已有的二冲程汽油机包括气缸体、活塞、曲轴箱等部件组成，气缸体的一端连接有化油器，其另一端连接有排气消声器，其工作原理是利用曲轴箱内的压力变化，使空气通过化油器与汽油形成混合气体进入曲轴箱，再通过气缸体上设置的扫气道进入燃烧室；这种传统二冲程汽油机扫气技术的缺点是：利用新鲜可燃混合气进行扫气，扫气口的开启与排气口的开启在时间上有重叠，使得部分进来的新鲜可燃混合气随燃烧废气一起排出，造成短路损失，所以二冲程发动机与四冲程发动机相比，不但燃油经济性能差，而且尾气中含有大量的有害成分如HC和CO；因此，尽管二冲程发动机的排量相对较小，但相对于四冲程汽油机的排放性能来说却相差很多，传统的二冲程发动机已经难以满足日趋严格的排放法规，尤其是尾气中的碳氢化合物排放指大大超出规定值。
公告号为CN203783745的专利公开了一种分层扫气二冲程汽油发动机缸体，可以解决混合可燃气体的短路损失，但是其缸体的结构复杂，在有限的缸体内壁上设有多个气口，制造复杂成本高，分层扫气时空气和混合气是通过不同的扫气口进行扫气；并且，扫气道上的节流板为固定结构，混合气的进气量受限，在扫气初期用来限制混合气进入量的效果比较好，但是在扫气后期需要大量混合气进入燃烧室参与燃烧的情况下，会限制混合气的进入量，会造成发动机功率下降等问题，特别是在冷机启动阶段，需要大量很浓的混合气进入才能保证缸体内正常的燃烧做功，因此，在这种情况下节流孔的存在会造成冷机启动性能的大幅下降；公告号为CN104500212、CN201826965和CN104314682的公开文献也都存在缸体气口多，制作过程复杂，成本高等不足。
发明目的 本发明的目的是解决现有技术存在短路损失多污染大、能耗高和结构复杂的技术问题，提供一种新型二冲程分层扫气发动机，以解决现有技术的不足。
为了实现上述目的，本发明一种新型二冲程分层扫气发动机，它包括空滤、化油器以及相互连通的缸体和曲轴箱体；所述缸体上设有火花塞和散热片；所述缸体的一侧通过进气管与化油器相互连通；其要点是所述进气管内设有空气进气道和混合气进气道；所述空气进气道的一端与空滤连通，另一端通过单向簧片阀与缸体内的空气室连通；所述混合气进气道的一端与化油器连通，另一端通过进气口与曲轴箱体连通；所述缸体的两侧分别对称设有扫气道；所述扫气道的上端通过扫气口与缸体内部的缸腔连通，下端与曲轴箱体连通；所述空气室通过空气道与扫气道上端的扫气口连通。
为了彻底排出尾气，所述扫气道上端扫气口的入射角度为151度。
所述单向簧片阀在压力为210Pa的负压下可开启。
本发明的结构合理、使用方便，当活塞做下行冲程时，最先开启的是排气口，燃烧后的尾气从排气口处排出，随着活塞继续下行，扫气口开启，空气室内的新鲜空气首先被压入缸体内，可燃的混合气体在空气之后被压入缸体内，形成新鲜空气在前可燃混合气体在后的扫气模式来排出废气，短路损失小、能耗低，直至活塞上行关闭扫气口为止；单向簧片阀在缸体为210Pa的负压下单向开启，可让新鲜空气进入空气室储存；扫气口位于排气口的下方，进气口的上方；空气与混合气共用一个扫气口进行扫气，可使缸体内壁的气口数量明显减少，制作便利且成本低。本发明解决了现有技术短路损失多污染大、能耗高和结构复杂的技术问题。
附图说明  图1是本发明结构示意主视图；
图2是图1中A-A向结构示意剖视图；
图3是图1中B-B向结构示意剖视图；
图4是扫气道在缸体裙部的结构示意图；
图5是图4中C-C向结构示意剖视图；
图6是图4中D-D向结构示意剖视图；
图7是活塞上行阶段各介质的分布状态参考图；
图8是活塞下行初始阶段各介质的分布状态参考图；
图9是活塞下行中间阶段各介质的分布状态参考图；
图10是活塞下行结束阶段各介质的分布状态参考图。
图中1、空滤  2、化油器  3、进气管  4、火花塞  5、缸体  6、燃烧室  7、活塞  8、缸腔  9、空气进气道  10、混合气进气道  11、曲轴箱体  12、进气口  13、单向簧片阀  14、扫气口  15、扫气道  16、排气口  17、空气室  18、空气道
具体实施方式  根据图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9和图10，本发明它包括空滤1、化油器2以及相互连通的缸体5和曲轴箱体11；所述缸体5上设有火花塞4和散热片；所述缸体5的一侧通过进气管3与化油器2相互连通；所述进气管3内设有空气进气道9和混合气进气道10；所述空气进气道9的一端与空滤1连通，另一端通过单向簧片阀13与缸体5内的空气室17连通；所述混合气进气道10的一端与化油器2连通，另一端通过进气口12与曲轴箱体11连通；所述缸体5的两侧分别对称设有扫气道15；所述扫气道15的上端通过扫气口14与缸体5内部的缸腔8连通，下端与曲轴箱体11连通；所述空气室17通过空气道18与扫气道15上端的扫气口14连通；所述扫气道15上端扫气口14的入射角度为151度；所述单向簧片阀13在压力为210Pa的负压下可开启。
工作原理：在活塞7上行冲程中，如图7所示，活塞7关闭排气口16之后开始压缩缸体5内部的新鲜可燃混合气体，同时活塞7下面的曲轴箱体11内的压力降低，在大气压力作用下，空气从空滤1进入空气进气道9，并通过单向簧片阀13进入缸体5上的空气室17，并保存在空气室17和空气道18中；同时，新鲜可燃混合气体从化油器2经过混合气进气道10和进气口12被吸入曲轴箱体11内，其中部分可燃混合气体会进入到扫气道15中；当活塞7上行接近上止点时，火花塞4点火，点燃缸体5燃烧室6内被压缩的新鲜可燃混合气体，活塞7在到达上止点之后，燃烧产生的高温高压气体膨胀推动活塞7向下移动进入下行冲程。
在下行冲程中，如图8所示，进气口12逐渐被关闭，被吸入曲轴箱体11内的新鲜可燃混合气体和空气道18内的纯净空气因活塞7下行而被压缩，当活塞7接近下止点时，排气口16逐渐被开启，部分废气由于自身压力大于外界气压而经排气口16排出；随着活塞7继续下行，如图9所示，排气口16被完全打开，扫气口14则刚刚打开，空气道18和空气室17内的纯净空气最先被压入缸体5内缸腔8进行扫气；如图10所示，扫气口14被完全开启，新鲜可燃混合气体在空气之后进入缸腔8，形成空气在前新鲜可燃混合气体在后的扫气模式来排出废气，直至活塞7上行关闭扫气口14为止；扫气时，扫气气流以151度的入射角度从扫气口14喷向缸体5与排气口16正对的内壁面上，扫气气流冲击到缸体5内壁面之后折返，从而将燃烧后的废气从排气口16处完全排出。
本发明中的扫气口14、排气口16和进气口12自上向下依次排序为排气口16、扫气口14和进气口12，在位置关系上排气口16与缸体5内的燃烧室6最近，进气口12与燃烧室6最远，以保证活塞7下行时，扫气口14是在排气口16之后打开的；缸体5的顶部有一近似半球形的燃烧室6，火花塞4从外部嵌入燃烧室6的顶端；缸体5的四周设置多片散热片，用以消散发动机工作过程中产生的热量。
本发明相对于使用传统技术的二冲程汽油机来说，由于采用空气在可燃混合气体之后的扫气模式进行扫气，减少了扫气过程中的短路损失，能有效的降低尾气中有害成分的含量，特别是碳氢化合物的排量，其燃油消耗率也大幅度降低；空气与混合气共用一个扫气口进行扫气，可使缸体内壁的气口数量明显减少，制作便利且成本低。
本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容中不做出创造性劳动而直接导出或联想到的所有变形，均应落在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种新型二冲程分层扫气发动机，它包括空滤、化油器以及相互连通的缸体和曲轴箱体；所述缸体上设有火花塞和散热片；所述缸体的一侧通过进气管与化油器相互连通；其特征是所述进气管内设有空气进气道和混合气进气道；所述空气进气道的一端与空滤连通，另一端通过单向簧片阀与缸体内的空气室连通；所述混合气进气道的一端与化油器连通，另一端通过进气口与曲轴箱体连通；所述缸体的两侧分别对称设有扫气道；所述扫气道的上端通过扫气口与缸体内部的缸腔连通，下端与曲轴箱体连通；所述空气室通过空气道与扫气道上端的扫气口连通。
2.根据权利要求1所述的一种新型二冲程分层扫气发动机，其特征是所述扫气道上端扫气口的入射角度为151度。
3.根据权利要求1所述的一种新型二冲程分层扫气发动机，其特征是所述单向簧片阀在压力为210Pa的负压下可开启。
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