CN108625980A - 一种可变燃烧室二冲程汽油发动机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可变燃烧室二冲程汽油发动机，包括缸套、顶塞和顶塞盖；所述的缸套中心设有用于对应放置活塞的通孔，所述通孔下部孔壁两侧分别设有出气孔和进气孔，所述进气孔低于出气孔，所述缸套对应通孔的上部位置设有火花塞，所述通孔孔壁对应进气孔两侧分别设有一换气槽，所述换气槽槽顶设有连通至缸套顶部面的油气通道；本发明能将缸套内上部残留的废气排出缸套，从而能吸入更多的新鲜油气，有利于提升发动机的燃烧效率，减少耗油和废气排放量，能辅助对缸套内部进行润滑、清洁和散热，延长发动机使用寿命。

Description

一种可变燃烧室二冲程汽油发动机

技术领域

本发明涉及二冲程汽油发动机技术领域，尤其涉及一种可变燃烧室二冲程汽油发动机。

背景技术

目前在油锯等园林机械和轻型螺旋桨飞机上使用的二冲程汽油发动机是1900年由法国人科尔梅里发明的，与四冲程发动机相比，它的结构简单独特，成本低廉，有着油气润滑和高转速这两项目前四冲程发动机仍无法达到的优点；但它也有因换气不净造成的汽油无法迅速充分燃烧带来的费油、废气排放大的缺点，同时因油气相比液体机油润滑效果差，导致发动机摩擦损耗大、寿命低；造成二冲程发动机换气不净的原因是它的自身结构性能导致的，二冲程发动机的换气槽和排气口都在气缸的下部，在做功冲程末期，活塞下行到排气孔和换气槽这段时间，气缸内燃烧产生的废气因为压力比外边大气压力高，会靠自身压力使一部分废气通过排气口排出气缸；活塞继续下行露出换气槽后，曲轴箱内经过压缩压力较高的油气就进入压力较低的气缸，进入气缸的同时，把一部分废气挤出气缸；

由于换气槽和排气口都在下边，且高度相差不大；所以气缸下部的废气很容易通过排气口被挤压出气缸，气缸上部的大部分废气则无法被挤压出气缸，因为气缸上部没有排气口，所以，由曲轴箱进入的油气无法到达气缸上部，将上部的废气压出；另外，由于曲轴箱内需要安装曲轴、连杆等零件，内部空间较大，使得活塞上行产生的吸气效率降低，吸入曲轴箱并压入气缸的新鲜油气量少于气缸内存在并需要排出的废气量；造成二冲程发动机换气不净，从而使得发动机燃烧效率低，继而造成耗油和废气排放大，为此，我们提出了一种可变燃烧室二冲程汽油发动机来解决上述问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种可变燃烧室二冲程汽油发动机；

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种可变燃烧室二冲程汽油发动机，包括缸套、顶塞和顶塞盖，所述的缸套中心设有用于对应放置活塞的通孔，所述通孔下部孔壁两侧分别设有出气孔和进气孔，所述进气孔低于出气孔，所述缸套对应通孔的上部位置设有火花塞，所述通孔孔壁对应进气孔两侧分别设有一换气槽，所述换气槽槽顶设有连通至缸套顶部面的油气通道；所述通孔的上部内插有能够垂直上下往复移动的顶塞；所述缸套顶部面密封连接有顶塞盖，所述顶塞盖的下部面设有对应通孔的空腔结构，所述顶塞的顶帽对应位于空腔结构内，所述空腔结构内顶部设有用于使顶塞下移复位的复位装置；所述顶帽设有对应顶塞盖内壁的密封环Ⅰ，所述顶塞的顶杆设有对应通孔内壁的密封环Ⅱ。

进一步，所述的复位装置包含废气通道和圆球；所述废气通道的进气孔口位于出气孔与火花塞之间的通孔内壁，且连通至缸套的顶部面，所述废气通道的出气口内设有圆球，所述圆球与出气口内壁为非密封接触结构；所述顶塞盖的侧壁设有通道，所述通道的进口与废气通道的出气口对应连通，且进口边缘设有缺口，所述缺口的气体流速/时间大于气体流经圆球与废气通道出气口内壁间非密封接触结构的流速/时间，所述通道的出口与空腔结构内的顶部对应连通。

进一步，所述复位装置为能使顶塞下移复位的凸轮机构。

进一步，所述通孔为台阶孔，且台阶面与火花塞的底部对应位于同一平面。

进一步，所述顶塞的顶杆与顶帽不同轴。

进一步，所述顶塞顶杆的下端设有豁口，且豁口对准火花塞，当活塞到达上止点后其顶部面与豁口以及顶塞底部面之间的空间共同构成燃烧室。

进一步，所述豁口为半月型结构或凹弧面结构。

进一步，所述顶塞的顶部面设有沉孔和至少一个连通至沉孔内部的气道凹槽。

进一步，所述顶塞的顶部面设有盲孔。

进一步，所述复位装置为连接有具备快进慢出功能阀门的外接管道，所述管道的进口贯穿缸套与通孔连通，且位于出气孔与火花塞之间的通孔内壁，所述管道的出口与顶塞盖内顶部连通。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、通过油气通道、废气通道和顶塞的配合或空腔结构内用于顶压顶塞的机械结构和顶塞的配合，能使顶塞垂直上下往复移动，当顶塞下移时，能够挤压排出燃烧室内对应量的废气，解决了缸套内废气残留过多的问题，从而能吸入更多油气；

2、通过进气孔、换气槽、废气通道和油气通道的配合，能将缸套内底部的油气运输到空腔结构内，通过油气的流动疏散热量，相应解决了发动机散热效果不好的问题，达到了对缸套进行润滑、清洁、散热的目的，有利于延长发动机使用寿命；

综上所述，本发明能将缸套内上部残留的废气排出缸套，从而能吸入更多油气，而且能对缸套进行润滑、清洁、散热，有利于延长发动机使用寿命。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的顶塞的立体结构示意图；

图3为本发明的第二种种结构示意图；

图4为本发明的第三种种结构示意图；图中：1、换气槽；2、进气孔；3、油气通道；4、缸套；5、火花塞；6、顶塞；7、顶塞盖；8.1、密封环Ⅰ；8.2、密封环Ⅱ；9、出气孔；10 、通孔；11、复位装置；12、空腔结构；13、活塞；14、顶帽；15、废气通道；16、圆球；17、通道；18、气道凹槽；19、豁口；20、外接管道。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，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；

参照图1-3，一种可变燃烧室二冲程汽油发动机，包括缸套4、顶塞6和顶塞盖7，所述的缸套4中心设有用于对应放置活塞13的通孔10，所述通孔10下部孔壁两侧分别设有出气孔9和进气孔2，所述进气孔2低于出气孔9，便于将新鲜油气充进缸套4内，且便于排出燃烧后的废气；所述缸套4对应通孔10的上部位置设有火花塞5，所述通孔10的上部内插有能够垂直上下往复移动的顶塞6，所述顶塞6的顶部面设有沉孔和至少一个连通至沉孔内部的气道凹槽18，所述顶塞6的顶部面设有用于减轻自身重量的盲孔，所述顶塞6顶杆的下端设有豁口19，根据需要所述豁口19能够为半月型结构或内弧面结构，且豁口19对准火花塞5，当活塞13到达上止点后，其顶部面与豁口19、顶塞6底部面以及对应的通孔10内壁面之间的空间共同构成燃烧室，根据需要顶塞6的顶杆与顶帽14为不同轴结构，防止顶塞6转动，保证豁口19始终对准火花塞5，当活塞到达上止点后其顶部面与豁口以及顶塞底部面之间的空间共同构成燃烧室；所述缸套4顶部面密封连接有顶塞盖7，所述顶塞盖7的下部面设有对应通孔10的空腔结构12，所述顶塞6的顶帽对应位于空腔结构12内，即顶塞盖7限制了顶塞6移动的行程，当活塞13上升时，将油气挤压至豁口19内，火花塞5点火，油气燃烧，推动活塞13下行做功，顶塞6受到燃烧产生的向上的气体压力，同时又受到顶塞盖7的限制而保持不动；所述通孔10孔壁对应进气孔2两侧分别设有换气槽1，即当活塞13下降露出换气槽1时，新鲜油气通过换气槽1进入活塞13的上端，且两个换气槽1均位于出气孔9的下端，此时缸套4内一部分废气被排出；

所述顶帽14设有对应顶塞盖7内壁的密封环Ⅰ8.1，所述顶塞6的顶杆设有对应通孔10内壁的密封环Ⅱ8.2，所述密封环Ⅰ8.1和密封环Ⅱ8.2均为活塞环，所述顶塞6的顶杆、顶帽14以及其对应的空腔结构12的内壁面共同形成一个环形空间；所述换气槽1槽顶设有连通至缸套4顶部面的油气通道3，所述环形空间的底部面为缸套4的顶部面，即油气通道3与所述环形空间连通；当顶塞6上移时，环形空间出现负压，能通过油气通道3从缸套4内吸入油气，以便于润滑顶塞6，当顶塞6下移时，环形空间出现正压，能通过油气通道3将油气压回缸套4内，形成循环；

所述空腔结构12内设有用于使顶塞6下移复位的复位装置11，所述复位装置11为能使顶塞6快速下降慢速上升的凸轮机构，或根据需要，所述的复位装置11包含废气通道和圆球；所述废气通道15的进气口位于出气孔2与火花塞5之间的通孔10的内壁，且连通至缸套4的顶部面，所述废气通道15的出气口内设有圆球16，所述圆球16与出气口内壁为非密封接触结构；所述顶塞盖7的侧壁设有通道17，所述通道17的进口与废气通道15的出气口对应连通，且进口边缘设有缺口，所述缺口的气体流速/时间大于气体流经圆球16与废气通道15出气口内壁间非密封接触结构的流速/时间，即燃烧室内的气体在经废气通道15上升时，圆球16在气流作用下上升抵住通道17的进口，此时气体由该进口边缘的缺口处流向顶塞盖7的空腔结构12，当空腔结构12内的废气回流时，圆球16在气流作用下抵住废气通道17的出气口，气体由圆球16与该出气口内壁间的非密封接触结构的间隙处流回燃烧室，这期间，废气在单位时间内流经缺口处的流速大于废气在单位时间内流经非密封接触结构间隙处流速；所述通道17的出口与空腔结构12内的顶部对应连通，即当活塞13下降露出出气孔9时，废气从出气孔9排出，缸套4内的废气减弱时，圆球16回落，位于顶塞6上方的废气通过圆球16与废气通道15的出气口内壁构成非密封接触结构排出，且废气从废气通道15进入通道17缺口时的流速/时间与废气逆流时从通道17进入废气通道15出气口的流速/时间之比为3～8:1，从而使其形成快进慢出结构；或根据需要，所述的复位装置11为连接有具备快进慢出功能阀门的外接管道20，所述外接管道20的进口贯穿缸套与通孔连通，且该外接管道20的进口位于出气孔9与火花塞5之间，所述外接管道20的出口与顶塞盖7内顶部连通；所述缸套4内的废气能快速的通过废气通道15和气道凹槽18或外接管道20到达顶塞6的上部，并聚集在顶塞6上部的沉孔或盲孔内，形成使顶塞6下移的压力，废气在从上述的快进慢出结构流出时，因圆球16与废气通道15出气口内壁之间非密封接触结构的间隙小于圆球16对应与通道17进口抵触时的缺口间隙，所以废气流动的速度会相对较慢，从而使顶塞6上部的压力能够保持一段时间，使顶塞6下移将缸套4通孔10内上部的废气向外排出，当燃烧室内的压力下降时，顶塞6上部和下部能产生一个压力差，顶塞6能在顶塞盖7的空腔结构12内顶部的高压废气作用下向下移动，进而把缸套4上部的废气通过出气孔9挤出，能有效减少缸套4内的废气，从而能吸入更多的新鲜油气，有利于提升发动机的燃烧效率，减少耗油和废气排放量，并且能起到清洁和散热的功能，有利于延长发动机使用寿命；

所述缸套4内的底部两侧均铰接有转动板，两个转动板之间共同铰接有连接杆，形成曲轴结构，有利于连接杆往复运动，连接杆的上端连接活塞13，且活塞13位于缸套4内，活塞13的下端设有转动孔，且连接杆的上端铰接在转动孔内，方便活塞13在缸套4内往复运动，从而能够提供动力；所述缸套4的下端可拆卸连接有壳体，所述缸套4的一侧设有输油装置，方便将汽油输进缸套4内，输油装置上设有储油器，储存汽油，储油器的上端另一侧螺合有封盖，进行密封，防止汽油挥发或泄露，储油器上设有连接装置，进行稳定连接，防止松动，保证发动机稳定工作；所述输油装置包括固定在缸套4一侧的化油器，能在发动机工作产生的真空状态下，将一定比例的汽油与空气混合，并利用负压将油气送进缸套4内，从而方便发动机运作；

本发明所述的发动机在使用时，发动机整体部件需与本发明结构对应匹配后方能投入使用；发动机启动，活塞13上行，将顶塞6顶起，顶塞6和活塞13都在最上端时，缸套4里的油气就被压缩在顶塞6下端豁口19与火花塞5相对应形成的燃烧室内，此时火花塞5点火，油气燃烧，推动活塞13下行做功，顶塞6受到燃烧产生的向上的气体压力，同时又受到顶塞盖7的限制而不能上移，即顶塞6仍在最上端不动，活塞13下行到废气通道15时，缸套4里的废气进入废气通道15，并将废气通道15上部圆球16吹起，露出圆球16与废气通道15之间的空隙，使缸套4里的废气通过废气通道15进入空腔结构12内，并位于顶帽14的上方，当活塞13继续向下移动，露出出气孔9时，通过出气孔9排出废气，缸套4内气压下降，顶塞盖7空腔结构12内对应顶塞6顶帽14上部空间的气压大于缸套4内的气压，顶帽14上部空间的废气产生的压力推动顶塞6下移，同时，活塞13继续下行，当活塞13下降露出换气槽1时，新鲜油气进入活塞13的上部，进而挤出相应部分的废气；当活塞13下行至最低点时，会在曲轴的带动作用下恢复上行，当活塞13上行时压缩油气，并推动顶塞6上移时，所述顶塞6的上方废气逆流，同时圆球16回落，所述顶塞6的上方废气通过圆球16与废气通道15出气口形成的非密封接触结构排出，此时排气速度较慢，但排气的时间较长，这样能够利于顶塞6在下降至最低点时将废气充分排出，同时，在下一循环过程中，活塞13上行推动顶塞6上移时，活塞13不会因受到过多气体压力产生的阻力，从而能轻易将顶塞6顶起；

所述顶塞6的顶杆、顶帽14以及相对应的空腔结构12的内壁面共同形成一个环形空间，当顶塞6上移时，所述环形空间出现负压，能通过油气通道3从缸套4内吸入油气，以便于润滑顶塞6，当顶塞6下移时，环形空间出现正压，能通过油气通道3将油气压回缸套4内，形成循环。

以上仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种可变燃烧室二冲程汽油发动机，其特征是，包括缸套（4）、顶塞（6）和顶塞盖（7），所述的缸套（4）中心设有用于对应放置活塞（13）的通孔（10），所述通孔（10）下部孔壁两侧分别设有出气孔（9）和进气孔（2），所述进气孔（2）低于出气孔（9），所述缸套（4）对应通孔（10）的上部位置设有火花塞（5），所述通孔（10）孔壁对应进气孔（2）两侧分别设有一换气槽（1），所述换气槽（1）槽顶设有连通至缸套（4）顶部面的油气通道（3）；所述通孔（10）的上部内插有能够垂直上下往复移动的顶塞（6）；所述缸套（4）顶部面密封连接有顶塞盖（7），所述顶塞盖（7）的下部面设有对应通孔（10）的空腔结构（12），所述顶塞（6）的顶帽（14）对应位于空腔结构（12）内，所述空腔结构（12）内顶部设有用于使顶塞（6）下移复位的复位装置（11）；所述顶帽（14）设有对应顶塞盖（7）内壁的密封环Ⅰ（8.1），所述顶塞（6）的顶杆设有对应通孔（10）内壁的密封环Ⅱ（8.2）。

2.根据权利要求1所述的一种可变燃烧室二冲程汽油发动机，其特征在于：所述的复位装置（11）包含废气通道和圆球；所述废气通道（15）的进气孔口位于出气孔（9）与火花塞（5）之间的通孔（10）侧壁面，且连通至缸套（4）的顶部面，所述废气通道（15）的出气口内设有圆球（16），所述圆球（16）与出气口内壁为非密封接触结构；所述顶塞盖（7）的侧壁设有通道（17），所述通道（17）的进口与废气通道（15）的出气口对应连通，且进口边缘设有缺口，所述缺口的气体流速/时间大于非密封接触结构间的气体流速/时间，所述通道（17）的出口与空腔结构（12）内的顶部对应连通。

3.根据权利要求1所述的一种可变燃烧室二冲程汽油发动机，其特征在于：所述复位装置（11）为能使顶塞（6）下移复位的凸轮机构。

4.根据权利要求1所述的一种可变燃烧室二冲程汽油发动机，其特征在于：所述通孔（10）为台阶孔，且台阶面与火花塞（5）的底部对应位于同一平面。

5.根据权利要求1所述的一种可变燃烧室二冲程汽油发动机，其特征在于：所述顶塞（6）的顶杆与顶帽（14）不同轴。

6.根据权利要求1所述的一种可变燃烧室二冲程汽油发动机，其特征在于，所述顶塞（6）顶杆的下端设有豁口（19），且豁口（19）对准火花塞（5），当活塞（13）到达上止点后其顶部面与豁口（19）以及顶塞（6）底部面之间的空间共同构成燃烧室。

7.根据权利要求1所述的一种可变燃烧室二冲程汽油发动机，其特征在于：所述豁口为半月型结构或凹弧面结构。

8.根据权利要求1所述的一种可变燃烧室二冲程汽油发动机，其特征在于：所述顶塞（6）的顶部面设有沉孔和至少一个连通至沉孔内部的气道凹槽（18）。

9.根据权利要求1所述的一种可变燃烧室二冲程汽油发动机，其特征在于：所述顶塞（6）的顶部面设有盲孔。

10.根据权利要求1所述的一种可变燃烧室二冲程汽油发动机，其特征在于：所述复位装置（11）为连接有具备快进慢出功能阀门的外接管道，所述管道的进口贯穿缸套（4）与通孔（10）连通，且位于出气孔（9）与火花塞（5）之间的通孔（10）内壁，所述管道的出口与顶塞盖（7）内顶部连通。