CN105927378A - 由四冲程发动机改造而成的二冲程发动机及其工作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种由四冲程发动机改造而成的二冲程发动机，相较传统多冲程发动机，采用进气在外部压缩的方法，从而免去了发动机的压缩冲程，这样四冲程发动机就有了二冲程化的可能。该发动机较四冲程发动机少了两个冲程，因而动力性能更好，结构简单，体积小、重量轻；与传统发动机相比，没有压缩冲程，不需要提前点火，消除了爆震现象；取消了独立的燃烧室空间，排气彻底，燃烧效率大幅提高。

Description

由四冲程发动机改造而成的二冲程发动机及其工作方法
技术领域
本发明属于活塞式内燃机技术领域，具体涉及一种由四冲程发动机改造而成的二冲程发动机及其工作方法。
背景技术
按照完成一个工作循环所需的冲程数，发动机可分为四冲程发动机和二冲程发动机。在四冲程发动机中，曲轴每旋转两圈(720度)，活塞往复移动两次，发动机完成一个工作循环，即每个冲程完成一个工作循环。而在二冲程发动机中，曲轴每旋转一圈(360度)，活塞往复移动一次，发动机完成一个工作循环，即每两个冲程完成一个工作循环。
现有四冲程发动机有一个吸气冲程和压缩冲程，它的存在从根本上降低了发动机的工作效率，增加了负荷，爆发性难以得到有效提高。
现有二冲程发动机曲轴每旋转一圈，就有一个做功冲程，因此，在转速、进气条件等因素相同的条件下，理论上二冲程发动机所能产生的功率应该等于相同工作容积四冲程发动机产生功率的两倍。但因二冲程发动机废气排出不完全，且扫气口先于排气口关闭而产生额外排气，而且气压难以提高；实际上二冲程发动机的性能并不理想，而且有油未经燃烧就排了出去，造成浪废和污染。
克服现有多冲程发动机的缺陷、发挥二冲程发动机的优势即是本发明的切入点。
发明内容
本发明的目的是，尽量降低发动机的无功工作和无效负荷，极力提高发动机的工作效率和动力性能。本发明二冲程发动机中直接将高压空气引入气缸内，将发动机进气冲程和做功冲程合为一个冲程，第二冲程为排气冲程，这样两个冲程就完成了发动机的一个工作循环；从而达到提高工作效率，提升动力性能，增强爆发性的目的。
为了解决现有技术存在的上述问题，本发明提供了一种由四冲程发动机改造而成的二冲程发动机，气缸外部提供高压压缩气体，将进气和做功合并到一个冲程，再加上一个排气冲程，这样两个冲程就完成了发动机的一个工作循环。
进一步地，由四冲程发动机改造而成的二冲程发动机，包括气缸、所述气缸内设置有活塞，所述活塞能够沿所述气缸内壁做上下相对运动，所述活塞底部中心设置有连杆，所述连杆下端连接有曲轴，所述气缸顶部设置有进气门、排气门，还设置有喷嘴或火花塞；所述进气门设置于所述气缸顶部左侧，所述排气门设置于所述气缸顶部右侧，所述喷嘴或所述火花塞设置于所述气缸顶部的中心处；还包括压缩机，所述压缩机通过管路与所述进气门连通。
上述由四冲程发动机改造而成的二冲程发动机的工作方法，包括以下步骤：
S1，所述曲轴带动所述活塞从上止点向下止点运动，所述排气门关闭，所述进气门开启，与所述进气门连通的所述压缩机提供压缩空气，压缩空气直接进入所述气缸或压缩空气混合燃气后进入气缸；
S2，压缩空气或混合燃气进入所述气缸内，所述活塞下行至所述气缸A点位置时所述进气门关闭，所述喷嘴喷油，燃油与空气快速充分混合或所述火花塞产生电火花点燃混合气，并迅速燃烧；气体的温度、压力迅速升高，从而推动所述活塞继续向下止点运动，通过所述连杆使所述曲轴旋转做功，至所述活塞到达下止点时做功结束；
S3，在做功过程接近终了时，所述排气门打开，所述进气门关闭，所述曲轴通过所述连杆推动所述活塞从下止点向上止点运动。废气在自身剩余压力和在所述活塞推动下，被排出所述气缸，至所述活塞到达上止点时，所述排气门关闭，排气结束。
本发明的有益效果为：首先，二冲程发动机较四冲程发动机少了两个冲程，动力性能更好，效率更高，爆发力得到大幅度增强，且结构简单，体积小、重量轻；
其次，与传统二冲程发动机相比，没有压缩冲程，不需要提前点火，消除了爆震现象；有个单独的排气冲程，排气彻底，避免了不完全燃烧和污染，燃烧效率大幅度提高。
附图说明
图1是由四冲程发动机改造而成的二冲程发动机的结构示意图；
图2是由四冲程发动机改造而成的二冲程发动机的工作方法流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。
如图1所示，由四冲程发动机改造而成的二冲程发动机，气缸1外部提供高压压缩气体，将进气冲程和做功冲程合并到一个冲程，再加上一个排气冲程，这样两个冲程就完成了发动机的一个工作循环。
二冲程发动机较四冲程发动机少了两个冲程，动力性能更好，效率更高，爆发力得到大幅度增强，且结构简单，体积小、重量轻；与传统二冲程发动机相比，没有压缩冲程，不需要提前点火，消除了爆震现象；有个单独的排气冲程，排气彻底，避免了不完全燃烧和污染，燃烧效率大幅度提高。
由四冲程发动机改造而成的二冲程发动机，包括气缸1、气缸1内设置有活塞，活塞2能够沿气缸1内壁做上下相对运动，活塞2底部中心设置有连杆3，连杆3下端连接有曲轴4，气缸1顶部设置有进气门5、排气门6，还设置有喷嘴7或火花塞8；进气门5设置于气缸1顶部左侧，排气门6设置于气缸1顶部右侧，喷嘴7或火花塞8设置于气缸1顶部的中心处；还包括压缩机9，压缩机9通过管路与进气门5连通。
如图2所示，由四冲程发动机改造而成的二冲程发动机的工作方法，包括以下步骤：
S1，曲轴4带动所述活塞2从上止点向下止点运动，排气门6关闭，进气门5开启，与进气门5连通的压缩机9提供压缩空气，为发动机为柴油机时，压缩空气直接进入气缸1，而发动机为汽油机时，压缩空气混合燃气后进入气缸1；
S2，压缩空气或混合燃气进入所述气缸1内，活塞2下行至气缸1的A点位置时进气门5关闭，柴油机时，喷嘴7喷油，燃油与空气快速充分混合；汽油机时，火花塞8产生电火花点燃混合气，并迅速燃烧；随后气体的温度、压力迅速升高，从而推动活塞2继续向下止点运动，通过连杆3使曲轴4旋转做功，至活塞2到达下止点时做功结束；
A点位置是保证燃烧时有足够混合气工作，它让活塞和气缸组成的容积大概和普通四冲程发动机的燃烧室容积差不多。
S3，在做功过程接近终了时，排气门6打开，进气门5关闭，曲轴4通过连杆3推动活塞2从下止点向上止点运动。废气在自身剩余压力和在活塞2推动下，被排出气缸1，至活塞2到达上止点时，排气门6关闭，排气结束。
整个工作过程是这样实现的：气缸1的进气门5与空气压缩机9出口连通，空气压缩机9为二冲程发动机提供压缩空气，免去压缩冲程，活塞2开始从上止点向下止点活动时，排气门6关闭，进气门5打开，进入一定气量且活塞2下行至气缸1的A点位置时，当为柴油机时，喷嘴7喷油与压缩空气快速充分混合；汽油机时，火花塞8产生电火花点燃混合气，并迅速燃烧，随之气体的温度、压力迅速升高，从而推动活塞2继续向下止点运动，通过连杆3使曲轴4旋转做功，至活塞2到达下止点时做功结束；在第一冲程接近终了时，排气门6打开，进气门5关闭，曲轴4通过连杆3推动活塞2从下止点向上止点运动，废气在自身剩余压力和在活塞2推动下被排出气缸1，至活塞2到达上止点时，排气门6关闭，排气冲程结束。
最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种由四冲程发动机改造而成的二冲程发动机，其特征在于，外部提供高压压缩气体，将进气和做功合并到一个冲程，再加上一个排气冲程，这样两个冲程就完成了发动机的一个工作循环。
2.由四冲程发动机改造而成的二冲程发动机，包括气缸(1)、所述气缸(1)内设置有活塞(2)，所述活塞(2)能够沿所述气缸(1)内壁做上下相对运动，所述活塞(2)底部中心设置有连杆(3)，所述连杆(3)下端连接有曲轴(4)，其特征在于，所述气缸(1)顶部设置有进气门(5)、排气门(6)，还设置有喷嘴(7)或火花塞(8)；所述进气门(5)设置于所述气缸(1)顶部左侧，所述排气门(6)设置于所述气缸(1)顶部右侧，所述喷嘴(7)或所述火花塞(8)设置于所述气缸(1)顶部的中心处；还包括压缩机(9)，所述压缩机(9)通过管路与所述进气门(5)连通。
3.一种如权利要求1或2所述的由四冲程发动机改造而成的二冲程发动机的工作方法，包括以下步骤：
S1，所述曲轴(4)带动所述活塞(2)从上止点向下止点运动，所述排气门(6)关闭，所述进气门(5)开启，与所述进气门(5)连通的所述压缩机(9)提供压缩空气，压缩空气直接进入所述气缸(1)或压缩空气混合燃气后进入气缸(1)；
S2，压缩空气或混合燃气进入所述气缸(1)内，所述活塞(2)下行至所述气缸(1)A点位置时所述进气门(5)关闭，所述喷嘴(7)喷油，燃油与空气快速充分混合或所述火花塞(8)产生电火花点燃混合气，并迅速燃烧；气体的温度、压力迅速升高，从而推动所述活塞(2)继续向下止点运动，通过所述连杆(3)使所述曲轴(4)旋转做功，至所述活塞(2)到达下止点时做功结束；
S3，在做功过程接近终了时，所述排气门(6)打开，所述进气门(5)关闭，所述曲轴(4)通过所述连杆(3)推动所述活塞(2)从下止点向上止点运动。废气在自身剩余压力和在所述活塞(2)推动下，被排出所述气缸(1)，至所述活塞(2)到达上止点时，所述排气门(6)关闭，排气结束。
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