CN1101099A - 二冲程内燃机交叉环流扫气系统 - Google Patents

二冲程内燃机交叉环流扫气系统 Download PDF

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Abstract

本发明属于一种往复式二冲程内燃机交叉环流 扫气系统。该系统改变了现有扫气路线，有效防止了 废气逆向气流的产生及其所存在的问题。其要点在 于气缸前、后缸壁上对应的主扫气道应向排气口一侧 的半边缸呈倾斜、对称状态开设，倾斜角为θ：50°— 89°；活塞头部采用了与气缸盖相适应的，能导流的 凹形弧埂，凹形弧埂上开有一可与排气道相通的气沟 槽。
该系统可确保缸内废气流和扫气流有秩序的一 致性流动，扫气效果极佳。

Description

本发明涉及一种由一个活塞控制排气口和扫气口开关的往复式二冲程内燃机的扫气系统，是一种交叉环流扫气系统，它适用于各种往复式二冲程内燃机。
现有技术包括横流和回流二种扫气系统，回流扫气系统目前使用较多且具有代表性。回流扫气系统中的主扫气道是向未开排气口的那半边缸倾斜，其中心线在气缸径向截面的交点位于排气口对面的那边气缸内。扫气流流向那半边气缸即沿缸壁流向气缸盖，再转弯流向排气口一侧的半边气缸而后流向活塞。由于废气流动方向受排气口和排气道的影响所至，在扫气过程中，即会出现一个与扫气方向相反的废气逆向气流。废气逆流增大了扫气阻力，促使新鲜气体与废气对撞混合;逆流动能将部分新鲜气体带出排气口而造成短路损失;废气逆流容易产生涡流，形成扫气死区，使气缸盖附近的废气难以排出。逆流现象对回流扫气路线影响很大，尤其是对于排气与扫气提前时间极短，又是混合气扫气的二冲程汽油机影响极大。也是造成二冲程汽油机油耗高，排放污染严重的根本原因。
本发明针对上述存在的问题，为了消除废气逆流，提出一种新的扫气系统，实现新的扫气路线，确保气缸内废气流和扫气流有秩序的一致性流动，完成层状交叉环流扫气，以达到消除短路损失，减少扫气死区，降低二冲程内燃机油耗和减少排放污染的目的。
附图1、交叉环流扫气系统的结构原理图（主剖视图）
附图2、附图1的A-A剖视图
附图3、交叉环流扫气系统的结构原理图（左剖视图）
附图4、内燃机的示意图
附图5、多道口扫气系统的示意图
附图6、附图5的B-B剖视图
附图7、附图5的C-C剖视图
本发明的具体内容及实施例结合附图详细描述如下：
如附图1-3所示，该系统的构成涉及气缸（1），气缸体（2）、活塞（3）等。其要点在于：气缸体（2）前、后缸壁上对应的主扫气道（B）应向排气口（d）一侧的半边缸呈倾斜，对称状态开设（与现有技术正好反向倾斜，从而改变了扫气路线），对应的主扫气道（B）与水平面之间的夹角即倾斜角θ为50°-89°，对应的主扫气道（B）其中心线L1与L2的交点（F）位于排气口（d）所处半边气缸的上方区域（交点（F）在气缸径向截面上位于靠排气口（d）一侧的半边气缸，在气缸轴向截面上高于排气口（d））;排气口（d）对面缸壁上的成对副扫气道（C）与对应的主扫气道（B）呈倾斜、对称状态开设且其中心线L3与L4在缸内设有交点（径向截面上L3、L4分别偏向对称线同侧的主扫气口（b），轴向截面上偏向主扫气口（b）的上方;活塞（3）头部采用了与气缸盖（1）相适应的能导流的凹形弧埂（T），凹形弧埂（T）靠排气口（d）位置处开有一可与排气道（D）相通的气沟槽（七）。
该系统的扫气路线与众不同：主扫气道（B）使主扫气流流向排气口（d）一侧的半边气缸，两路主扫气流在高于排气口（d）的上方区域交会并流向气缸盖（1），到气缸盖（1）转弯流向排气口（d）对面的半边气缸再流向活塞（3）。当主扫气流流向排气口（d）上方时，在排气口（d）前、活塞（3）头凹形弧面上形成一个三角形扫气死区（A），扫气死区（A）的面积大于排气口（d），废气正好从扫气死区（A）中穿过，流出排气口（d）。如上所述：气缸内的气体从主扫气口（b）到排气口（d）流动轨迹正好形成了一个交叉环流，故称之为交叉环流扫气系统。副扫气道（C）的作用是使副扫气流扫向主扫气口（b）的上方（性能要求不高的小型内燃机可不设副扫气口）。
附图1-3显示了该系统的工况（活塞（3）处在下死点位置时），实线箭头表示扫气流方向，虚线箭头表示废气流方向。附图4中的（4）为曲轴箱，活塞（3）通过活塞销（5）与连杆（6）小头连接，连杆（6）大头与曲轴（7）连接，曲轴（7）安置在曲轴箱（4）上，火花塞（8）装在气缸盖（1）上，（2）是气缸体。
当内燃机（柴油机或汽油机）工作时，活塞（3）打开排气口（d），缸内气压与排气道（D）的气压差很大，废气急聚从排气口（d）排出。缸内气体受强烈的排气流影响，形成一个与排气道（D）相切的环流，这个环流对排气道（D）具有一定的正动压，利于废气流出排气口（d）。
本发明可使气缸内气体实现一致性的环流。废气在排气口（d）前弯度小。它能有效的利用缸内废气动能来促进换气过程，减少气缸的时面值，还能让扫气流尾随废气作层状环流扫气;此外本系统扫气路线长，只要控制扫气流环流到排气口（d）前，活塞（3）能关闭，扫气流就很难从排气口（d）逃逸;活塞（3）和气缸盖（1）均采用了有利于导流的凹弧面结构，它对环流阻力小，减少了扫气死区，并可获得紧凑的燃烧室和适当的挤气流使之实现高效燃烧。本发明无附加机构，具有结构简单，实施容易，扫气效果好等优点。
附图5-7为多道口扫气系统的情况（适用大缸径内燃机），即可采用多个排气口（d），多对主扫气口（b）多对副扫气口（C）的结构布局。多对对应的主扫气道（B）其中心线的交点（F）都仍处在排气口（d）一侧的半边气缸，多对副扫气道（C）其中心线还是偏向对称线同侧的主扫气口（b）且在缸内无交点出现。实际上多道口如同一个总道口，只不过是在它们中间加设了一隔条（9）而以。

Claims (1)

1、一种涉及气缸盖(1)，气缸体(2)、活塞(3)等而构成的往复式二冲程内燃机扫气系统，其特征在于气缸体(2)前后缸壁上对应的主扫气道(B)应向排气口(d)一侧的半边缸呈倾斜、对称状态开设，倾斜角θ为50°-89°，即对应的主扫气道(B)其中心线L1与L2的交点(F)位于排气口(d)所处半边缸的上方区域；排气口(d)对面缸壁上的副扫气道(C)与对应的主扫气道(B)呈倾斜、对称状态开设且其中心线L3与L4在缸内无交点；活塞(3)头部采用了与气缸盖(1)要相适应的凹形弧埂(T)，凹形弧埂(T)靠排气口(d)位置处开有一可与排气道(D)相通的气沟槽(七)。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100535406C (zh) * 2002-10-04 2009-09-02 创科实业有限公司 一种二冲程内燃机以及将扫气导入其气缸的方法
CN109184963A (zh) * 2018-11-05 2019-01-11 昆山江锦机械有限公司 无外界系统辅助的低速机氮氧化物净化方法
CN112523860A (zh) * 2020-11-30 2021-03-19 象限空间（天津）科技有限公司 一种附加脉冲排气的二冲程发动机

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WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication