CN113107662A - 一种用于分层扫气二冲程发动机的汽缸活塞单元 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于分层扫气二冲程发动机的汽缸活塞单元，包括具有独立设置的汽缸空气存储室和汽缸混合气存储室的汽缸和具有独立的活塞空气存储室和活塞全闭式通道的活塞，活塞设置为置于汽缸的内部上下运动。本发明的一种用于分层扫气二冲程发动机的汽缸活塞单元，在汽缸缸体内有专属纯空气存储室和专属混合气存储室，隔绝纯空气和可燃混合气气体间相互参杂混合，并且最大限度的增加了在汽缸内空气存储室纯空气储存量，增加了纯空气在汽缸空气存储室储存量，在扫气时，大大提高了扫气质量、扫气效率、扫气利用率，降低可燃混合气随尾气排出的现象，从而大大降低尾气中HC、CO等有害化合物。

Description

一种用于分层扫气二冲程发动机的汽缸活塞单元
技术领域
本发明涉及发动机领域，尤其涉及一种用于分层扫气二冲程发动机的汽缸活塞单元。
背景技术
目前，分层扫气二冲程发动机的汽缸，都有采用在汽缸的左、右扫气道预储存一部分空气的方式，在活塞达到上止点后下行，随着排气口完全被打开后，汽缸两侧的扫气口也逐渐打开，与储存在扫气道的空气先行进入燃烧室率先扫气，减少未经燃烧混合气随废弃排除，进而减少废气中HC、CO等有害气体的排出。例如ZL201910211119.6，公开的一种分层扫气的二冲程汽油机缸体。此发明的二冲程汽油机缸体，主要包含缸体本体、侧盖一、侧盖二、 侧盖一和缸体本体配合后形成一纯空气储存室、侧盖二和缸体本体配合后形成另一纯空气储存室。活塞下行扫气时，混合气通过扫气限流孔将纯空气储存室的纯空气快速顶入燃烧室，更快的占有尾气中新鲜气体冲量，大大降低尾气中HC和CO等化合物的含量，达到节能减排的目的。经过试验表明机器在高速运行时，虽然该专利的汽缸体扫气时，结合扫气道内的限流孔可以一定程度上降低尾气中有害成分的排放，但是，空气和混合气共享相同扫气道，导致扫气道内存在空气和混合气气体间相互参杂混合，扫气时不仅有空气，也有未经燃烧的混合气参与尾气排出，结果，尾气中HC、CO等有害化合物净化不是很明显，不利于环境保护。
例如ZL201610350517.2，活塞设有的半闭式内通道预存空气，活塞在汽缸中上行时，空气由进气通道进入活塞的半闭式通道内，继而进入扫气道，随后混合气由混合气通道进入扫气道，扫气时，会有空气先行清扫，混合气再进行清扫，同时混合气通过非对称的扫气道，让混合气产生不同的流动性，进入燃烧室形成涡流，提高扫气效率，降低废气中HC、CO有害气体的排放。但是，试验表明机器在高速运行时，半闭式内通道内预存的空气只有少量的进入扫气道进行率先扫气，对燃烧室内的废气，清扫不完全，后段的混合气继续清扫废气，会有部分混合气随着废气流失；又因为活塞两侧的半闭式通道是相通的，扫气道内预储空气和混合气气体，经由活塞半闭式通道相通，导致气体间相互参杂混合，扫气时不仅有空气，也有未经燃烧的混合气参与尾气排出，结果，尾气中HC、CO等有害化合物净化不是很明显，不利于环境保护。
发明内容
有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是现有的汽缸和活塞单元空气和混合气共享扫气道，或活塞中开放式通道或半闭式通道造成空气和混合气的掺杂，从而造成未经燃烧的混合气参与尾气排出，不利于环境保护。本发明提供了一种用于分层扫气二冲程发动机的汽缸活塞单元，在汽缸缸体内有专属纯空气存储室和专属混合气存储室，隔绝纯空气和可燃混合气气体间相互参杂混合，并且最大限度的增加了在汽缸内空气存储室纯空气储存量，增加了纯空气在汽缸空气存储室储存量，在扫气时，大大提高了扫气质量、扫气效率、扫气利用率，降低可燃混合气随尾气排出的现象，从而大大降低尾气中HC、CO等有害化合物。
为实现上述目的，本发明提供了一种用于分层扫气二冲程发动机的汽缸活塞单元，包括具有独立设置的汽缸空气存储室和汽缸混合气存储室的汽缸和具有独立的活塞空气存储室和活塞全闭式通道的活塞，活塞设置为置于汽缸的内部上下运动。
进一步地，汽缸包括汽缸本体、汽缸空气存储室、汽缸混合气存储室、混合气扫气口、混合气道、空气扫气口、进气通道、排气通道；
其中，汽缸空气存储室设置在汽缸本体的外侧，汽缸混合气存储室设置在汽缸本体的外侧，且汽缸空气存储室在汽缸轴向上设置在汽缸混合气存储室的上方；
汽缸混合气存储室的一端与混合气扫气口连通，另一端与混合气道连通；空气存储室与空气扫气口连通，排气通道、进气通道设置为贯穿汽缸本体。
进一步地，活塞包括活塞本体，活塞本体的外缘设置有活塞空气存储室和活塞全闭式空气通道，活塞空气存储室在活塞的轴向上设置在活塞全闭式空气通道的上方。
进一步地，活塞全闭式空气通道设置为位于活塞裙部的进气侧。
进一步地，活塞全闭式空气通道设置为有一侧隧道口以最短不规则通道，相连通至另一侧隧道口。
进一步地，活塞空气存储室设置为2个，且均衡对称设置。
进一步地，活塞全闭式空气通道设置为2个，且均衡对称设置。
进一步地，活塞空气存储室设置在活塞全闭式空气通道的一侧隧道口的上方。
进一步地，汽缸空气存储室包括2个，且均衡对称设置；2个汽缸空气存储室的总容积范围设置为0.8~3.5cc。
进一步地，空气扫气口开启时间比排气通道的排气口开启时间在曲轴转角上晚α，α=2~12度 ；混合气扫气口开启时间比空气扫气口开启时间在曲轴转角上晚β，β=0.5~13度。
技术效果
本发明的用于分层扫气二冲程发动机的汽缸活塞单元，在汽缸缸体内有专属纯空气存储室和专属混合气存储室，隔绝纯空气和可燃混合气气体间相互参杂混合，并且最大限度的增加了在汽缸内空气存储室纯空气储存量，且汽缸缸体内有专属空气扫气口和专属混合气扫气口，在活塞上行过程,活塞全封闭空气通道、活塞的空气存储室，增加了纯空气在汽缸空气存储室储存量，在扫气时，汽缸两侧的空气储存室有大量的纯空气先行清扫废气，然后混合气再进行清扫，大大提高了扫气质量、扫气效率、扫气利用率，降低可燃混合气随尾气排出的现象，从而大大降低尾气中HC、CO等有害化合物。
以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。
附图说明
图1是本发明的一较佳实施例的一种用于分层扫气二冲程发动机的汽缸活塞单元的示意图；
图2是本发明的一较佳实施例的一种用于分层扫气二冲程发动机的汽缸活塞单元的左视图；
图3是本发明的一较佳实施例的一种用于分层扫气二冲程发动机的汽缸活塞单元的右视图；
图4是本发明的一较佳实施例的一种用于分层扫气二冲程发动机的汽缸活塞单元的汽缸剖视图；
图5是本发明的一较佳实施例的一种用于分层扫气二冲程发动机的汽缸活塞单元的活塞的右视图；
图6是本发明的一较佳实施例的一种用于分层扫气二冲程发动机的汽缸活塞单元的活塞的主视图；
图7是发明的一较佳实施例的一种用于分层扫气二冲程发动机的汽缸活塞单元的横截面示意图；
图8是本发明的一较佳实施例的一种用于分层扫气二冲程发动机的汽缸活塞单元的空气走向示意图；
图9是本发明的一较佳实施例的一种用于分层扫气二冲程发动机的汽缸活塞单元的空气走向示意图；
图10是本发明的一较佳实施例的一种用于分层扫气二冲程发动机的汽缸活塞单元的空气走向示意图。
具体实施方式
如图1-10所示，本发明提供了一种用于分层扫气二冲程发动机的汽缸活塞单元1，包括具有独立设置的汽缸空气存储室和汽缸混合气存储室的汽缸2和具有独立的活塞空气存储室和活塞全闭式通道的活塞23，活塞23设置为置于汽缸2的内部上下运动。
其中，汽缸2包括汽缸本体、汽缸空气存储室7和8、汽缸混合气存储室5和6、混合气扫气口9和10、混合气道13和14、空气扫气口11和12、进气通道、排气通道15；
其中，如图2和3所示，汽缸空气存储室7和8设置在汽缸本体2的外侧，汽缸混合气存储室5和6设置在汽缸本体的外侧，且汽缸空气存储室7和8在汽缸轴向上设置在汽缸混合气存储室5和6的上方；
汽缸混合气存储室的一端与混合气扫气口9、10通，另一端与混合气道13、14连通；汽缸空气存储室与空气扫气口连通，排气通道、进气通道设置为贯穿汽缸本体。
汽缸空气存储室由汽缸缸体外侧向内凹陷的空腔和覆盖于空腔的扫气盖组成，汽缸空气存储室通过空气扫气口与汽缸缸体的内腔连通。
进气通道分为上下两层，上层为汽缸空气进气通道20、21，下层为汽缸混合气进气通道，上层和下层之间设有分隔板。汽缸空气进气通道与汽缸缸体相交且贯通的部位叫做汽缸空气进气口，汽缸混合气进气通道与汽缸缸体相交且贯通的部位叫做汽缸混合气进气口。
汽缸空气存储室包括2个，且均衡对称设置；2个汽缸空气存储室的总容积范围设置为0.8~3.5cc。空气扫气口开启时间比排气通道的排气口开启时间在曲轴转角上晚α，α=2~12度；混合气扫气口开启时间比空气扫气口开启时间在曲轴转角上晚β，β=0.5~13度。
活塞23包括活塞本体，活塞本体的外缘设置有活塞空气存储室24、25和活塞全闭式空气通道26、27，活塞空气存储室24、25在活塞的轴向上设置在活塞全闭式空气通道26、27的上方。活塞全闭式空气通道26、27设置为位于活塞裙部的进气侧。活塞全闭式空气通道设置为有一侧隧道口以最短不规则通道，相连通至另一侧隧道口。
活塞空气存储室设置为2个，且均衡对称设置。活塞全闭式空气通道设置为2个，且均衡对称设置。活塞空气存储室设置在活塞全闭式空气通道的一侧隧道口的上方。
活塞的活塞空气存储室与汽缸的进气通道成同侧方向，且活塞的活塞空气存储室与汽缸的汽缸空气存储室呈接近垂直平分线夹角关系，本实施例中，活塞的活塞空气存储室与汽缸的汽缸空气存储室呈90°；活塞的活塞空气存储室与汽缸的混合气存储室呈接近垂直平分线夹角关系，且汽缸的混合气存储室与汽缸空气存储室成同侧方向，设置在汽缸空气存储室下方。
汽缸活塞单元中的活塞依序上行，纯空气通过汽缸空气进气通道、汽缸空气进气口首先进入活塞空气存储室内预存，活塞依序继续上行，到一个位置时，汽缸空气进气通道的纯空气和预存活塞储存室内的纯空气，经由活塞全闭式空气通道进气端被吸入活塞全闭式空气通道内，存储于汽缸空气存储室内；活塞依序继续再上行，直至汽缸混合气进气口打开，混合气经由曲轴室连通到达汽缸混合气通道、存储于汽缸混合气存储室内。
活塞上行时，纯空气进入活塞空气存储室上沿比进入活塞全闭式空气通道进气端上沿，时间在曲轴转角上提早α，α=12~34度 。活塞依序下行时，活塞上沿依序打开汽缸体内排气口、紧接打开汽缸空气扫气口，再打开汽缸混合气扫气口，达到分层空气先行清扫，混合气再进行清扫。
以下将说明本发明实施例的用于分层扫气二冲程发动机的汽缸活塞单元的具体实现方式：
当活塞依序上行，打开汽缸本体内空气进气口、空气进气通道20、21结合后，纯空气在大气压的作用下，被吸入活塞全闭式空气通道内，存储于汽缸本体内空气存储室7、8压缩储存。
当活塞依序继续上行，活塞下沿打开汽缸本体内混合气进气口、混合气进气通道结合后，可燃混合气体在大气压的作用下，进入曲轴室内。
当活塞依序再继续上行至接近于上止点时，火花塞发出电火花，点燃被压缩在汽缸本体内燃烧室17的混合气，燃烧后的高温高压气体迫使活塞向下下行，依次关闭汽缸本体内混合气进气口、空气进气口；在此时，吸入曲轴室可燃的混合气体因活塞向下下行而被预先压缩，曲轴室内形成正压，曲轴室内可燃混合气体被压缩进入到达混合气通道13、14，存储于汽缸本体内混合气存储室5、6压缩储存。
当活塞依序下行，打开汽缸本体内排气口，部份尾气经排气通道15流入消音器内排出大气中。
当活塞继续下行，打开汽缸本体内空气扫气口11、12，于汽缸本体内空气存储室7、8预存纯空气，此时纯空气率先进入燃烧室17内先行清扫废气，紧接打开混合气扫气口9、10，于汽缸本体内混合气存储室5、6预存可燃混合气体进入燃烧室17再行扫气，由于在汽缸本体两侧呈对称专属空气存储室7、8和专属混合气存储室5、6均衡布置结构，隔绝纯空气和可燃混合气气体间相互参杂混合，可大大提高空气存储室7、8纯空气储存量，且在汽缸本体两侧呈对称专属空气扫气口11、12和专属混合气扫气口9、10均衡布置结构，大大提高良好扫气效率，降低未经完全燃烧混合气随尾气排出的现象，从而有效降低尾气中HC、CO等有害化合物。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种用于分层扫气二冲程发动机的汽缸活塞单元，其特征在于，包括具有独立设置的汽缸空气存储室和汽缸混合气存储室的汽缸和具有独立的活塞空气存储室和活塞全闭式通道的活塞，所述活塞设置为置于所述汽缸的内部上下运动。
2.如权利要求1所述的一种用于分层扫气二冲程发动机的汽缸活塞单元，其特征在于，所述汽缸包括汽缸本体、汽缸空气存储室、汽缸混合气存储室、混合气扫气口、混合气道、空气扫气口、进气通道、排气通道；
其中，所述汽缸空气存储室设置在所述汽缸本体的外侧，所述汽缸混合气存储室设置在所述汽缸本体的外侧，且所述汽缸空气存储室在所述汽缸轴向上设置在所述汽缸混合气存储室的上方；
所述汽缸混合气存储室的一端与所述混合气扫气口连通，另一端与所述混合气道连通；所述汽缸空气存储室与所述空气扫气口连通，所述排气通道、所述进气通道设置为贯穿所述汽缸本体。
3.如权利要求1所述的一种用于分层扫气二冲程发动机的汽缸活塞单元，其特征在于，所述活塞包括活塞本体，活塞本体的外缘设置有活塞空气存储室和活塞全闭式空气通道，所述活塞空气存储室在所述活塞的轴向上设置在所述活塞全闭式空气通道的上方。
4.如权利要求1所述的一种用于分层扫气二冲程发动机的汽缸活塞单元，其特征在于，所述活塞全闭式空气通道设置为位于所述活塞裙部的进气侧。
5.如权利要求4所述的一种用于分层扫气二冲程发动机的汽缸活塞单元，其特征在于，所述活塞全闭式空气通道设置为有一侧隧道口以最短不规则通道，相连通至另一侧隧道口。
6.如权利要求3所述的一种用于分层扫气二冲程发动机的汽缸活塞单元，其特征在于，所述活塞空气存储室设置为2个，且均衡对称设置。
7.如权利要求4所述的一种用于分层扫气二冲程发动机的汽缸活塞单元，其特征在于，所述活塞全闭式空气通道设置为2个，且均衡对称设置。
8.如权利要求5所述的一种用于分层扫气二冲程发动机的汽缸活塞单元，其特征在于，所述活塞空气存储室设置在所述活塞全闭式空气通道的一侧隧道口的上方。
9.如权利要求2所述的一种用于分层扫气二冲程发动机的汽缸活塞单元，其特征在于，所述汽缸空气存储室包括2个，且均衡对称设置；所述2个汽缸空气存储室的总容积范围设置为0.8~3.5cc。
10.如权利要求2所述的一种用于分层扫气二冲程发动机的汽缸活塞单元，其特征在于，所述空气扫气口开启时间比所述排气通道的排气口开启时间在曲轴转角上晚α，α=2~12度 ；所述混合气扫气口开启时间比所述空气扫气口开启时间在曲轴转角上晚β，β=0.5~13度。
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