CN111305949B

CN111305949B - 一种直流分层扫气二冲程发动机

Info

Publication number: CN111305949B
Application number: CN202010261987.8A
Authority: CN
Inventors: 梁刚; 齐欣; 梁璋; 梁安图
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2019-05-24
Filing date: 2020-04-05
Publication date: 2021-11-02
Anticipated expiration: 2040-04-05
Also published as: CN111305949A; CN110159424A; WO2020238820A1

Abstract

本发明涉及一种直流分层扫气二冲程发动机,包括气缸体、活塞、主扫气通道管、副扫气通道管、副进气口簧片阀、储气螺旋盘管。主扫气通道管设在活塞顶部中央，垂直于活塞顶部，并穿过气缸体内部，上部端口位于副扫气通道管内，端口可在副扫气通道管内做往复运动，下端穿过活塞顶部，通过连接储气螺旋盘管与曲轴箱内的燃气连通；副扫气通道管位于气缸盖上，与主扫气通道管的轴线在一条直线上，下端穿过气缸盖进入燃烧室，进入燃烧室的部分环管道壁均匀分布多个扫气口；主副两个簧片阀分别吸入的燃料混合气体与空气则在活塞内部空间相遇、混合，形成有空气层，燃料混合气体稀释层和燃料混合气体。本发明把直流扫气与分层扫气相结合，进一步提升了二冲程发动机的扫气效率。

Description

一种直流分层扫气二冲程发动机

技术领域

本发明涉及一种直流分层扫气二冲程发动机，适用于内燃机技术领域。

背景技术

二冲程发动机直流扫气的特点是在缸盖上设置排气门以替代排气孔，使扫气气流沿气缸轴线运动，大大改善了换气质量。扫气孔沿切线排列，使得进入缸内的新鲜充量高速旋转，形成“气垫活塞”，既避免新鲜充量与废气的过多掺混，又向上加速推出废气，进一步改善换气质量。直流扫气的优点很多，但由于增设了排气门机构，使得换气系统复杂，发动机高度增加，故主要用于低速大功率二冲程柴油机。

而相对于均匀扫气方式而言分层扫气方式具有燃油短路损失小的优点,为了使分层扫气二冲程发动机更省油，废气排放更清洁，国内外在此领域采用的技术路线之一是设计和改进二冲程发动机的扫排气构造，以便提高可燃气的燃烧效率，减少可燃气的逃逸。

如果能把直流扫气与分层扫气相结合，就能进一步提高二冲程发动机的扫气效率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种直流扫气与分层扫气相结合的的二冲程发动机，以满足上述背景技术中的需求。

其技术方案是，一种直流分层扫气二冲程发动机,包括气缸体、曲轴箱、活塞、曲轴飞轮组、排气口、主进气口簧片阀、活塞销、火花塞、主扫气通道管、主扫气通道端口、扫气口、副扫气通道管、副进气口簧片阀、储气螺旋盘管、节气门。所述气缸体内部设有用于安装活塞组件的燃烧室；所述主扫气通道管设在活塞顶部中央，垂直于活塞顶部，并穿过气缸体内部，与气缸体的轴线重合或平行，上部端口位于副扫气通道管内，主扫气通道上部端口上设有活塞环或套筒（该套筒与主扫气通道上部端口固定连接，可在副扫气通道管内往复滑动），端口可在副扫气通道管内做往复运动，主扫气通道上部端口与副扫气通道管内壁间隙极小，下端穿过活塞顶部，通过连接储气螺旋盘管与曲轴箱内的燃气连通；主扫气通道管与活塞为硬性连接；所述副扫气通道管位于气缸盖上，与主扫气通道管的轴线在一条直线上，副扫气通道管上端设有副进气簧片阀、节气门，下端穿过气缸盖进入燃烧室，但不超过上止点，进入燃烧室的部分，环管道壁均匀分布多个扫气口；所述排气口环气缸套均匀分布；所述曲轴箱上设有主进气口簧片阀；所述扫气口可以设在副扫气通道管下端口，也可以设在主扫气通道管上端口处（此时活塞环或滑动轴套设在副扫气通道管下端口的内壁上）；所述储气螺旋盘管设在活塞顶内部与活塞销之间的活塞内部空间内，其横截面为矩形，内截面积与主扫气通道管内截面积相等，作用是储存一部分从副进气簧片阀进入的气体，防止其混合，还可以给活塞更好的降温；所述主进气通道簧片阀与副进气通道簧片阀都与曲轴箱连通，随曲轴箱内的压力变化同时进气或闭气，主副两个簧片阀吸入的燃料混合气体与空气则在活塞内部空间相遇、混合，形成空气层，燃料混合气体稀释层和燃料混合气体层。扫气时则先空气扫气，接着是燃料混合气体稀释层扫气，最后是燃料混合气体层扫气，并在汽缸内形成燃料混合气体的浓度梯度变化，离扫气口、火花塞越近，燃料混合气体的浓度越高。

当活塞组件到达上止点时，主扫气通道管端口到达副扫气通道管最上端，此时被下缩的燃料混合气体空间包括燃烧室与主副扫气通道管间夹层，但夹层内的空间相比燃烧室的空间可忽略不计。此时曲轴箱吸气结束，主副两个进气簧片阀也处于关闭状态，主副两进气通管分别吸入的气体在活塞内部空间相混合，然后火花塞点火做功，燃烧只集中在燃烧室中，夹层中的混合燃料气体不参与，燃烧室气体开始膨胀，活塞下行，带动主扫气通道管端口跟随下行，两通道管夹层中的燃料混和气体也被推送到燃烧室继续燃烧，此时两个进气簧片阀关闭状态，活塞开始做功并压缩曲轴箱内的燃料混合气体。燃烧气体继续膨胀，当活塞先到达排气口，排气口打开，气缸进入自由排气阶段，气缸内的压力迅速下降，此时与活塞连动的主扫气通道管端口也到达扫气口，活塞继续下行，扫气口打开，曲轴箱内被压缩的燃料混合气体通过活塞内空间、储气螺旋盘管、主扫气通道管、扫气口，进入气缸开始扫气，这时曲轴箱分层扫气的次序先是纯空气进入扫气，连着是被空气稀释后的燃料混合气体，最后是燃料混合气体。当活塞到达下止点后，活塞开始上行，带动主扫气通道管端口上行，先行关闭扫气口，至此扫气过程结束，活塞继续上行，接着关闭排气口，进入压缩冲程，活塞继续上行，曲轴箱随之进入负压状态，主副进气簧片阀打开，曲轴箱开始吸气，当活塞组件到达上止点时，主扫气通道管端口到达副扫气通道管最上端，此时曲轴箱吸气结束，主副两个进气簧片阀也进入关闭状态，完成整个做功过程，如此周而复始。

另外，主进气簧片阀吸入可以是汽油等易于火花塞点燃的燃料混合气体；副进气簧片阀吸入的气体，可以是空气，也可以是其它燃料混合气体；形成以汽油引燃，其它燃料混合气体共同燃烧做功的双燃料发动机。

附图说明

附图1是本二冲程发动机的上止点示意图

附图2是本二冲程发动机的下止点示意图

附图3是活塞顶部的内部空间的储气螺旋盘管仰视图

附图中的标记:

1、气缸体，2、曲轴箱，3、活塞， 4、曲轴飞轮组，5、排气口，6、主进气口簧片阀，7、活塞销，8、火花塞，9、主扫气通道管，10、主扫气通道端口，11、扫气口，12、副扫气通道管，13、副进气口簧片阀，14、储气螺旋盘管，15、节气门。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的描述。

如附图1、附图2 、附图3所述的实施例中，二冲程发动机直流分层扫气结构，包括气缸体1、曲轴箱2、活塞3、曲轴飞轮组4、排气口5、主进气口簧片阀6、活塞销7、火花塞8、主扫气通道管9、主扫气通道端口10、扫气口11、副扫气通道管12、副进气口簧片阀13、储气螺旋盘管14、节气门15。气缸体1内部设有用于安装活塞3的燃烧室，主扫气通道管9设在活塞顶部中央，垂直于活塞顶部，处于气缸内部中心轴线上或与轴线平行，上部的主扫气通道管端口10位于副扫气通道管12内，主扫气通道管端口10上设有活塞环或套筒（该套筒与主扫气通道上部端口10固定连接，可在副扫气通道管12内往复滑动），可在副扫气通道管12内做往复运动，下端穿过活塞3顶部，通过连接储气螺旋盘管14与曲轴箱内的燃气连通，主扫气通道管9与活塞3为硬性连接；副扫气通道管12位于气缸盖上与主扫气通道管9的轴线在一条直线上，副扫气通道管12上端设有副进气簧片阀13、节气门15，下端穿过气缸盖进入燃烧室，但不超过上止点，进入燃烧室的部分，环管道壁均匀分布扫气口11；排气口5环气缸套均匀分布；曲轴箱2上设有主进气口簧片阀6；储气螺旋盘管14设在活塞3内部顶与活塞销7之间的空间内，主进气通道簧片阀6与副进气通道簧片阀13都与曲轴箱2连通，随曲轴箱2内的压力变化同时进气或闭气。

当活塞3到达上止点时，主扫气通道管端口10到达副扫气通道管12最上端，此时被压缩的燃料混合气体空间包括燃烧室与两个扫气通道管的夹层，但夹层内的空间相比燃烧室的空间可忽略不计。此时曲轴箱2吸气结束，主进气簧片阀6、副进气簧片阀13也处于关闭状态，主副两进气簧片阀分别吸入的气体在活塞3内部空间相混合，然后火花塞8点火做功，燃烧只集中在燃烧室内，夹层中的混合燃料气体不参与燃烧，燃烧室气体开始膨胀，活塞3下行，带动主扫气通道管端口10跟随下行，两扫气通道管夹层中的燃料混和气体也被推送到燃烧室参与燃烧，此时两个进气簧片阀关闭状态，活塞3开始做功并压缩曲轴箱2内的燃料混合气体。燃烧气体继续膨胀，当活塞3先到达排气口5，排气口5打开，气缸体1进入自由排气阶段，气缸1内的压力迅速下降，此时与活塞3连动的主扫气通道管端口10也到达扫气口11，活塞3继续下行，扫气口11打开，曲轴箱2内被压缩的燃料混合气体通过活塞3的内部空间、储气螺旋盘管14、主扫气通道管9、扫气口11，进入气缸体1开始扫气，这时曲轴箱2分层扫气的次序先是纯空气进入扫气，接着是被空气稀释后的燃料混合气体，最后是燃料混合气体。

当活塞3到达下止点后，活塞3开始上行，带动主扫气通道管端口10上行，先行关闭扫气口11，至此扫气过程结束，活塞3继续上行，接着关闭排气口5，进入压缩冲程，活塞3继续上行，曲轴箱2进入负压，主副进气簧片阀打开，曲轴箱2开始吸气，当活塞3到达上止点时，主扫气通道管端口10到达副扫气通道管12最上端，此时曲轴箱2吸气结束，主副两个进气簧片阀也处于关闭状态，完成整个做功过程，如此周而复始。

Claims

1.一种发动机，其特征在于，是一种直流扫气与分层扫气相结合的二冲程发动机；主扫气通道管（9）设在活塞（3）顶部中央，主扫气通道管（9）的轴线与气缸体（1）的轴线重合或平行；主进气口簧片阀（6）与副进气口簧片阀（13)都与曲轴箱（2）连通，主进气口簧片阀（6）与副进气口簧片阀（13)吸入的气体在活塞（3）内部空间相混合。

2.根据权利要求1所述的一种发动机，其特征在于，副扫气通道管（12）位于气缸盖上，所述副进气口簧片阀（13）设置于副扫气通道管（12）上端，曲轴箱（2）上设有主进气口簧片阀（6）；扫气口（11）位于主扫气通道管（9）或副扫气通道管（12）上，排气口（5）位于气缸套上。

3.根据权利要求2所述的一种发动机，其特征在于，主扫气通道管（9）下部穿过活塞（3）顶部，通过连接储气螺旋盘管（14）与曲轴箱（2）内的燃料混合气体连通；主扫气通道管（9）可在副扫气通道管（12）内做往复运动。

4.根据权利要求1所述的一种发动机，其特征在于：副进气口簧片阀（13）吸入的气体是空气或燃料混合气体，主进气口簧片阀（6）吸入的是燃料混合气体。

5.根据权利要求2所述的一种发动机，其特征在于，副扫气通道管（12）的下端口或主扫气通道管（9）上端的主扫气通道端口(10)处设有扫气口（11）。

6.根据权利要求3所述的一种发动机，其特征在于，所述储气螺旋盘管（14）设在活塞（3）的顶部与活塞销（7）之间的内部空间内，其作用是储存一部分从副进气口簧片阀（13）进入的气体，防止其混合，同时可以给活塞（3）更好的降温。

7.一种发动机活塞，其特征在于，主扫气通道管（9）设在活塞（3）顶部中央，主扫气通道管（9）的轴线与权利要求1所述的发动机中的气缸体（1）的轴线重合或平行，通过连接储气螺旋盘管（14）与曲轴箱（2）内的燃料混合气体连通；其作用是储存一部分从副进气口簧片阀进入的气体，防止其混合。