CN113047955A - 一种点燃式增压型二冲程直喷多燃发动机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种点燃式增压型二冲程直喷多燃发动机，包括发动机本体，发动机本体内有燃烧室、曲轴室，燃烧室内有活塞，曲轴室内曲轴上有曲轴轮，曲轴轮通过连杆与活塞连接，燃烧室室壁安装有火花塞、喷油嘴、进气嘴，曲轴一端从曲轴室穿出并与启动器传动连接，还包括夹气喷射装置、空气压缩机，夹气喷射装置的出口端连接于喷油嘴，夹气喷射装置的一路进口端连接油管，空气压缩机的动力轴与曲轴传动连接，空气压缩机的进口端与外部环境连通，空气压缩机的出口端一路气路管道连接进气嘴、另一路气路管道连接夹气喷射装置。本发明可提升发动机性能，减少损耗，并可实现不同油品环境下的充分燃烧。

Description

一种点燃式增压型二冲程直喷多燃发动机
技术领域
本发明涉及发动机领域，具体是一种点燃式增压型二冲程直喷多燃发动机。
背景技术
现有的二冲程发动机一般包括发动机缸体，发动机缸体内分为燃烧室和曲轴室，燃烧室内同轴滑动安装有活塞，曲轴室内转动安装有曲轴，曲轴上固定安装有曲轴轮，曲轴轮通过连杆与活塞连接，燃烧室室壁安装有火花塞，并且燃烧室室壁安装有喷油嘴、进气嘴，工作时喷油嘴向燃烧室内喷入油液，同时进气嘴向燃烧室内通入空气，油液和空气在燃烧室内混合后通过火花塞点火，从而推动活塞运动，进而使曲轴传动，通过曲轴向外传递运动状态，燃烧室的室壁还设有排气口，油气燃烧时产生的废气通过排气口向外排出。
现有技术的二冲程发动机存在以下问题：
1、通常为单一柴油类的燃油驱动，无法满足多方位燃油需求。
2、柴油多为压燃方式，因油气无法充分混合，导致油耗高、损耗大。
3、目前二冲程发动机常用的高压共轨技术的雾化粒子直径约10-15微米，燃油的不充分燃烧，也导致发动机性能降低，功率提升困难，成为当今无法解决的难题。
发明内容
本发明的目的是提供一种点燃式增压型二冲程直喷多燃发动机，以解决现有技术二冲程发动机存在的单一燃油驱动、油气无法充分混合、燃油不充分燃烧的问题。
为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：
一种点燃式增压型二冲程直喷多燃发动机，包括发动机本体，发动机本体内有燃烧室、曲轴室，其中燃烧室内同轴滑动安装有活塞，曲轴室内转动安装有曲轴，所述曲轴室内的曲轴上固定安装有曲轴轮，曲轴轮通过连杆与活塞连接，所述燃烧室的端面室壁安装有向燃烧室内点火的火花塞，燃烧室的端面室壁还安装有喷油嘴、进气嘴，所述喷油嘴、进气嘴各自一端分别通入至燃烧室内，其特征在于：所述曲轴一端从曲轴室穿出，曲轴室的室壁对应曲轴穿出位置安装有启动器，所述曲轴的穿出端与启动器传动连接，还包括夹气喷射装置、空气压缩机，所述夹气喷射装置具有一路出口端和两路进口端，夹气喷射装置的出口端连接于喷油嘴非通入燃烧室内的一端，夹气喷射装置的一路进口端连接油管，所述空气压缩机的动力轴与所述曲轴传动连接，所述空气压缩机的进口端与外部环境连通，空气压缩机的出口端连接有两路气路管道，其中一路气路管道连接于所述进气嘴非通入燃烧室内的一端，另一路气路管道连接于所述夹气喷射装置的另一路进口端。
所述的一种点燃式增压型二冲程直喷多燃发动机，其特征在于：所述夹气喷射装置包括锥形管，锥形管的直径最小端部作为出口端与所述喷油嘴非通入燃烧室内的一端连接，锥形管的直径最大端部两对称侧分别开口作为两路进口端，其中一路进口端供油管接入，另一路进口端供空气压缩机的另一路气路管道接入。
所述的一种点燃式增压型二冲程直喷多燃发动机，其特征在于：还包括与发动机本体集成为一体的油箱，所述夹气喷射装置一路进口端的油管连接所述油箱的出油口。
所述的一种点燃式增压型二冲程直喷多燃发动机，其特征在于：还包括与油箱集成为一体的油品转换器，所述油箱的出油口与油品转换器的进油口连通，所述夹气喷射装置一路进口端的油管连接所述油品转换器的出油口。
所述的一种点燃式增压型二冲程直喷多燃发动机，其特征在于：所述启动器为手拉启动器，所述曲轴的穿出端与手拉启动器内的中心转轮同轴固定连接，由此实现曲轴和启动器的传动连接。
所述的一种点燃式增压型二冲程直喷多燃发动机，其特征在于：所述曲轴的穿出段同轴固定安装有飞轮，所述空气压缩机的动力轴一端从空气压缩机中穿出，且动力轴的穿出端同轴固定安装有带轮，所述飞轮与带轮通过皮带传动连接，由此实现空气压缩机动力轴与曲轴的传动连接。
所述的一种点燃式增压型二冲程直喷多燃发动机，其特征在于：还包括集成于空气压缩机的进气过滤器、节气门，所述进气过滤器的进口端与外部环境连通，进气过滤器的出口端通过节气门与所述空气压缩机的进口端连接。
所述的一种点燃式增压型二冲程直喷多燃发动机，其特征在于：还包括集成于空气压缩机的空气分配器，空气分配器具有一个进气口和两个出气口，所述空气压缩机的出口端与空气分配器的进口端连接，两路气路管道各自一端一一对应连接空气分配器的两个出气口，两路气路管道各自另一端一一对应连接所述进气嘴非通入燃烧室内的一端、所述夹气喷射装置的另一路进口端。
所述的一种点燃式增压型二冲程直喷多燃发动机，其特征在于：还包括ECU、泄压阀、压力电磁阀传感器，以及连通安装于所述油管的油路电磁阀，所述ECU集成于发动机本体，所述泄压阀、压力电磁阀传感器分别安装于燃烧室的端面室壁并与燃烧室内连通，所述ECU的信号输入端与压力电磁阀传感器连接，ECU的信号输出端分别与所述泄压阀、油路电磁阀的控制端连接。
所述的一种点燃式增压型二冲程直喷多燃发动机，其特征在于：所述燃烧室的侧面室壁设有排气口，排气口处通过消音器与外部环境连通。
本发明的工作原理为：初始启动时，通过启动器向曲轴施加启动力矩，使曲轴转动，曲轴转动时带动活塞运动将燃烧室内空气从排气口排出，从而在燃烧室内形成负压，由此可将油箱内的油液在负压作用下抽入至油管，并通过油管进入夹气喷射装置。
曲轴转动的同时通过皮带带动空气压缩机的动力轴转动，空气压缩机将外部空气压缩后送入两路气路管道，一路气路管道中的空气通过进气嘴直接进入燃烧室内，另一路气路管道中的空气送入夹气喷射装置并与油液充分混合形成混合油雾化粒子。
夹气喷射装置由于是直径渐变的锥形管状，并且以直径最小的端部作为出口端连接喷油嘴，因此能够对混合油雾化粒子形成夹气喷射作用，使混合油雾化粒子经喷油嘴喷射至燃烧室内。
喷射至燃烧室内的混合油雾化粒子与空气再次混合后，经火花塞点火形成缸内直喷爆燃，从而推动活塞并带动曲轴转动，时间点燃式增压做功。
本发明中，为保证燃油的充分燃烧，在油箱处集成油品转换器，可适用于不同的燃油。
本发明中，启动器采用手动启动器，方便对曲轴施加初始启动力，无须另设动力装置。
本发明中，为保证进入燃烧室的空气纯净，在空气压缩机集成进气过滤器和节气门，以提高进入燃烧室的空气纯净度。
本发明中，在空气压缩机集成空气分配器，通过空气分配器可使两路气路管道的空气按空气分配器设定的比例分配。
本发明中，通过ECU实现气压与油压的控制，ECU通过压力电磁阀传感器检测燃烧室内压力信号，并通过控制泄压阀、连通安装于油管的油路电磁阀，实现对气压和油压的控制。
本发明中，在燃烧室排气口处安装消音器，以降低废气排出时的噪声。
与现有技术相比，本发明的优点为：
1、点燃式增压型直喷驱动，混合燃气可以充分燃烧，提升发动机性能，提高排放，提高功率，减少损耗。
2、空气辅助增压和夹气喷射技术，增压气体与混合油雾化粒子的完美结合，使燃油的混合粒子雾化更加彻底，可以达到5-8微米直径，实现不同油品环境下的充分燃烧，达到缸内直喷，实现点燃式增压做功，进而实现对汽油、煤油、柴油、酒精汽油等多燃油驱动。
3、通过空气压缩机实现进气增压，提高发动机性能。
附图说明
图1是本发明结构示意图。
图2是本发明空气压缩机工作时局部结构图。
图3是本发明空气分配器、夹气喷射装置、喷油嘴、进气嘴工作时局部结构图。
图4是本发明燃烧室工作时部分局部结构图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
如图1所示，一种点燃式增压型二冲程直喷多燃发动机，包括发动机本体1，发动机本体1内有燃烧室、曲轴室，燃烧室位于曲轴室上方，其中燃烧室内同轴滑动安装有活塞2，曲轴室内转动安装有曲轴3，曲轴3的轴向垂直于活塞2的运动方向，曲轴室内的曲轴3上固定安装有曲轴轮4，曲轴轮4通过连杆5与活塞2连接，并且连杆5分别与曲轴轮4、活塞2铰接，燃烧室的顶部端面室壁安装有向燃烧室内点火的火花塞6，燃烧室的顶部端面室壁还安装有喷油嘴7、进气嘴8，喷油嘴7、进气嘴8各自下端分别通入至燃烧室内。
燃烧室的右侧外壁安装有空气压缩机9、空气分配器10，空气压缩机9上集成有进气过滤器11、节气门12，进气过滤器11的进口端与外部环境连通，进气过滤器11的出口端通过节气门12与空气压缩机9的进口端连接。
空气分配器10具有一个进气口和两个出气口，空气压缩机9的出口端与空气分配器10的进口端连接，空气分配器10的两个出气口分别连接有气路管道，其中一路气路管道直接连接燃烧室顶部端面的进气嘴8非通入燃烧室内的上端。
燃烧室的顶部端面室壁安装有夹气喷射装置13，夹气喷射装置13包括锥形管，锥形管的直径从上至下逐渐减小，锥形管的直径最小端部即下端作为出口端与喷油嘴7非通入燃烧室内的上端连接，锥形管的直径最大端部两对称侧分别开口作为两路进口端，其中一路进口端连接有油管14，另一路进口端供空气分配器10的另一路气路管道接入。
发动机本体1的底部安装有油箱15、油品转换器16，油箱15的出油口与油品转换器16的进油口连通，油品转换器16的出油口供夹气喷射装置13一路进口端的油管14接入。
曲轴3右端从曲轴室右侧穿出，曲轴室的右侧室壁对应曲轴穿出位置安装有手拉启动器17，曲轴3的穿出端与手拉启动器17内的中心转轮同轴固定连接，由此实现曲轴3和手拉启动器17的传动连接。
曲轴3的穿出段同轴固定安装有飞轮18，空气压缩机9的动力轴一端从空气压缩机9中穿出，且动力轴的穿出端同轴固定安装有带轮，飞轮18与带轮通过皮带19传动连接，由此实现空气压缩机9动力轴与曲轴3的传动连接。
燃烧室的顶部端面室壁还安装有泄压阀20、压力电磁阀传感器21，泄压阀20、压力电磁阀传感器21分别与燃烧室内连通，发动机本体集成有ECU22，油管14中连通安装有油路电磁阀。ECU22的信号输入端与压力电磁阀传感器21连接，ECU22的信号输出端分别与泄压阀20、油路电磁阀的控制端连接。
燃烧室的左侧侧面室壁设有排气口23，排气口23处通过消音器24与外部环境连通。
如图1、图2所示，本发明中，通过手拉启动器17，带动曲轴3和飞轮18转动，使活塞2在燃烧室内往复运动，从而在燃烧室内形成负压，使油箱15内的燃油通过油品转换器16进入油管14，并通过油管14进入夹气喷射装置13。通过ECU22控制油管14中的油路电磁阀进而控制油液的流速。
与此同时，飞轮18的高速转动带动皮带19，皮带19牵动空气压缩机9的动力轴工作，促使空气通过进气过滤器11、节气门12进入空气压缩机9。
空气经空气压缩机9压缩后进入空气分配器10，并通过两路气路管道形成两路输出。如图3所示，一路气路管道连接进气嘴8，使该气路管道的压缩气体直接喷入燃烧室内部。另一路气路管道连接夹气喷射装置13的进口端，夹气喷射装置13中使油与压缩空气充分混合，并在夹气喷射装置13的锥形管形成的夹气喷射作用下，混合油粒子更加雾化，最后形成的混合油雾化粒子进入喷油嘴7，喷入燃烧室内部。
高压共轨技术的雾化粒子直径约10-15微米，而本发明通过空气辅助增压和夹气喷射技术，使混合粒子雾化更加彻底，可以达到5-8微米直径，对柴油这种低燃点燃料，更加容易点燃
如图4所示，燃烧室内部的压缩气体与混合油雾化粒子，可实现不同油品环境下的充分燃烧，最后通过火花塞6点火放电，形成缸内直喷爆燃，实现点燃式增压做功。
同时考虑多燃油需求，在混合轨上，增加了压力电磁阀传感器21和泄压阀20，并通ECU22基于压力电磁阀传感器21检测的信号，通过控制泄压阀20和油管14中的油路电磁阀，进而控制气压与油压的匹配。
在ECU22的控制下，可实现不同机型不同油品环境下的气压、油压及混合燃气压力的良好管控。
最后燃烧室内产生的废气经排气口23处的消音器24排出。
本发明所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行的描述，并非对本发明构思和范围进行限定，在不脱离本发明设计思想的前提下，本领域中工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变型和改进，均应落入本发明的保护范围，本发明请求保护的技术内容，已经全部记载在权利要求书中。

Claims (10)

1.一种点燃式增压型二冲程直喷多燃发动机，包括发动机本体，发动机本体内有燃烧室、曲轴室，其中燃烧室内同轴滑动安装有活塞，曲轴室内转动安装有曲轴，所述曲轴室内的曲轴上固定安装有曲轴轮，曲轴轮通过连杆与活塞连接，所述燃烧室的端面室壁安装有向燃烧室内点火的火花塞，燃烧室的端面室壁还安装有喷油嘴、进气嘴，所述喷油嘴、进气嘴各自一端分别通入至燃烧室内，其特征在于：
所述曲轴一端从曲轴室穿出，曲轴室的室壁对应曲轴穿出位置安装有启动器，所述曲轴的穿出端与启动器传动连接，还包括夹气喷射装置、空气压缩机，所述夹气喷射装置具有一路出口端和两路进口端，夹气喷射装置的出口端连接于喷油嘴非通入燃烧室内的一端，夹气喷射装置的一路进口端连接油管，所述空气压缩机的动力轴与所述曲轴传动连接，所述空气压缩机的进口端与外部环境连通，空气压缩机的出口端连接有两路气路管道，其中一路气路管道连接于所述进气嘴非通入燃烧室内的一端，另一路气路管道连接于所述夹气喷射装置的另一路进口端。
2.根据权利要求1所述的一种点燃式增压型二冲程直喷多燃发动机，其特征在于：
所述夹气喷射装置包括锥形管，锥形管的直径最小端部作为出口端与所述喷油嘴非通入燃烧室内的一端连接，锥形管的直径最大端部两对称侧分别开口作为两路进口端，其中一路进口端供油管接入，另一路进口端供空气压缩机的另一路气路管道接入。
3.根据权利要求1所述的一种点燃式增压型二冲程直喷多燃发动机，其特征在于：还包括与发动机本体集成为一体的油箱，所述夹气喷射装置一路进口端的油管连接所述油箱的出油口。
4.根据权利要求3所述的一种点燃式增压型二冲程直喷多燃发动机，其特征在于：还包括与油箱集成为一体的油品转换器，所述油箱的出油口与油品转换器的进油口连通，所述夹气喷射装置一路进口端的油管连接所述油品转换器的出油口。
5.根据权利要求1所述的一种点燃式增压型二冲程直喷多燃发动机，其特征在于：所述启动器为手拉启动器，所述曲轴的穿出端与手拉启动器内的中心转轮同轴固定连接，由此实现曲轴和启动器的传动连接。
6.根据权利要求1所述的一种点燃式增压型二冲程直喷多燃发动机，其特征在于：所述曲轴的穿出段同轴固定安装有飞轮，所述空气压缩机的动力轴一端从空气压缩机中穿出，且动力轴的穿出端同轴固定安装有带轮，所述飞轮与带轮通过皮带传动连接，由此实现空气压缩机动力轴与曲轴的传动连接。
7.根据权利要求1所述的一种点燃式增压型二冲程直喷多燃发动机，其特征在于：还包括集成于空气压缩机的进气过滤器、节气门，所述进气过滤器的进口端与外部环境连通，进气过滤器的出口端通过节气门与所述空气压缩机的进口端连接。
8.根据权利要求1所述的一种点燃式增压型二冲程直喷多燃发动机，其特征在于：还包括集成于空气压缩机的空气分配器，空气分配器具有一个进气口和两个出气口，所述空气压缩机的出口端与空气分配器的进口端连接，两路气路管道各自一端一一对应连接空气分配器的两个出气口，两路气路管道各自另一端一一对应连接所述进气嘴非通入燃烧室内的一端、所述夹气喷射装置的另一路进口端。
9.根据权利要求1所述的一种点燃式增压型二冲程直喷多燃发动机，其特征在于：还包括ECU、泄压阀、压力电磁阀传感器，以及连通安装于所述油管的油路电磁阀，所述ECU集成于发动机本体，所述泄压阀、压力电磁阀传感器分别安装于燃烧室的端面室壁并与燃烧室内连通，所述ECU的信号输入端与压力电磁阀传感器连接，ECU的信号输出端分别与所述泄压阀、油路电磁阀的控制端连接。
10.根据权利要求1所述的一种点燃式增压型二冲程直喷多燃发动机，其特征在于：所述燃烧室的侧面室壁设有排气口，排气口处通过消音器与外部环境连通。
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