CN117307314A - 一种二冲程内燃发动机及车辆 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种二冲程内燃发动机及车辆，其中，二冲程内燃发动机包括气缸、活塞、曲轴、压缩气源和高压喷嘴；活塞位于气缸的内腔内，且活塞与内腔的顶端之间围合形成燃烧室，活塞能够在曲轴的作用下在内腔内往复运动，并调节燃烧室的大小，燃烧室设有进气口和排气口，进气口设有进气门，排气口设有排气门，压缩气源与进气口连通，并用于提供压缩空气，高压喷嘴用于向燃烧室内通入燃油；气缸远离燃烧室的一侧还设有用于安装曲轴的安装腔，安装腔与燃烧室相互独立。该二冲程内燃发动机能够保证内燃发动机的做功效率，并降低污染，同时保证部件的润滑效果、延长使用寿命。

Description

一种二冲程内燃发动机及车辆

技术领域

本申请涉及内燃发动机技术领域，具体涉及一种二冲程内燃发动机及车辆。

背景技术

内燃发动机是使用量大、使用范围广、热效率高的动力机械。四冲程内燃发动机的曲轴转两圈720°，可完成吸压爆排一次工作循环，二冲程内燃发动机的曲轴转一圈360°，可完成吸压爆排一次工作循环。二冲程内燃发动机每一回转点火一次，而四冲程内燃发动机每隔一次回转点火一次，显然，二冲程内燃发动机的做功效率要高于四冲程内燃发动机的做功效率。

但现有二冲程内燃发动机中，使用混合燃油润滑，将燃油和润滑油以预设比例混合后通入燃烧室内，润滑油用于对曲轴进行润滑，但是由于需要保证燃烧性能，润滑油量较少，不容易控制分布到需要润滑的曲轴处，润滑效果较差，并且由于润滑油燃烧不充分，容易产生污染物。

因此，如何保证内燃发动机的做功效率，并降低污染，同时保证部件的润滑效果、延长使用寿命，是本领域技术人员所需要解决的技术问题。

发明内容

本申请的目的是提供一种二冲程内燃发动机及车辆，能够保证内燃发动机的做功效率，并降低污染，同时保证部件的润滑效果、延长使用寿命。

为解决上述技术问题，本申请提供一种二冲程内燃发动机，包括气缸、活塞、曲轴、压缩气源和高压喷嘴；所述活塞位于所述气缸的内腔内，且所述活塞与所述内腔的顶端之间围合形成燃烧室，所述活塞能够在所述曲轴的作用下在所述内腔内往复运动，并调节所述燃烧室的大小，所述燃烧室设有进气口和排气口，所述进气口设有进气门，所述排气口设有排气门，所述压缩气源与所述进气口连通，并用于提供压缩空气，所述高压喷嘴用于向所述燃烧室内通入燃油；所述气缸远离所述燃烧室的一侧还设有用于安装所述曲轴的安装腔，所述安装腔与所述燃烧室相互独立。

本申请所提供的二冲程内燃发动机，是将排气冲程和进气冲程整合在一起，实现排气、进气和压缩在一个行程内完成，随着曲轴的转动，活塞是向第一止点的一侧移动，并压缩燃烧室的空间，排气、进气和压缩均发生在这一过程内，而当可燃混合油气燃烧做功并推动活塞向第二止点的一侧移动，燃烧室的空间增大。

也就是说，只有做功冲程和排气进气两个冲程即可实现该二冲程内燃发动机的一个工作循环。活塞在气缸内腔内往复一次就做功一次，曲轴转动360°即可完成一个工作循环，相较于四冲程内燃发动机来说，明显能够提高做功的效率。

用于安装曲轴的安装腔位于气缸远离燃烧室的一侧，安装腔与上述燃烧室相互独立。因此，高压喷嘴仅需用于向燃烧室内喷入燃油，而用于对曲轴进行润滑的润滑油则可直接通入安装腔内即可，无需将润滑油通入燃烧室内，进而能够保证通入燃烧室内的混合油气能够燃烧的更充分，减少由于润滑油未燃烧充分并在排出之后对环境造成污染，而润滑油可单独对曲轴进行润滑，可保证曲轴的润滑效果，进而保证曲轴的使用寿命，提高经济性。

可选地，所示高压喷嘴与所述进气口连通。

可选地，还包括与所述进气口连通设置的进气道，所述压缩气源和所述高压喷嘴分别与所述进气道连通设置。

可选地，所述进气口和所述排气口分别设于所述燃烧室远离所述安装腔的一侧端部。

可选地，还包括设于所述燃烧室的火花塞，所述火花塞位于所述燃烧室远离所述安装腔的一侧端。

可选地，还包括驱动轮，所述驱动轮与所述曲轴同轴传动。

可选地，还包括凸轮轴，所述驱动轮的转动能够带动所述凸轮轴转动，并通过所述凸轮轴的转动作用于所述进气门和所述排气门开闭。

可选地，所述活塞在所述内腔内将所述内腔分隔形成所述燃烧室和所述安装腔。

本申请还提供了一种车辆，包括如上所述的二冲程内燃发动机。

具有上述二冲程内燃发动机的车辆，其技术效果与上述二冲程内燃发动机的技术效果类似，为节约篇幅，在此不再赘述。

附图说明

图1是本申请所提供的二冲程内燃发动机在排气状态下的结构示意图；

图2是二冲程内燃发动机在吹扫状态下的结构示意图；

图3是二冲程内燃发动机在进气状态下的结构示意图；

图4是二冲程内燃发动机在压缩状态下的结构示意图；

图5是二冲程内燃发动机在准备做功状态下的结构示意图。

附图1-图5中，附图标记说明如下：

1-气缸，11-燃烧室，12-安装腔，13-进气口，14-排气口，15-进气门，16-排气门，17-进气道；2-活塞；3-曲轴；4-连杆；5-压缩气源；6-高压喷嘴；7-火花塞；8-驱动轮；9-驱动轴。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本申请的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本申请作进一步的详细说明。

本申请实施例提供了一种二冲程内燃发动机，如图1-图5所示，该二冲程内燃发动机包括气缸1、活塞2、曲轴3、压缩气源5和高压喷嘴6，其中，活塞2设置在气缸1的内腔内，该活塞2与内腔的顶端之间围合形成燃烧室11，活塞2能够在曲轴3的作用下在内腔内做往复运动，并对燃烧室11的大小进行调节，该燃烧室11设有进气口13和排气口14，其中，进气口13设置有进气门15，用于开闭进气口13，排气口14设置有排气门16，用于开闭排气口14，压缩气源5与进气口13连通，用于向燃烧室11内通入空气，高压喷嘴6与燃烧室11连通，用于向燃烧室11内通入燃油。

详细的讲，曲轴3带动活塞2在气缸1内腔内做往复运动，相应的，内腔沿轴向设有与活塞2相适配的第一止点和第二止点，曲轴3位于第二止点远离第一止点的一侧，活塞2能够在第一止点和第二止点这两个止点之间做往复运动，以调节活塞2和第一止点之间的间距，进而调节燃烧室11的大小。

该二冲程内燃发动机的工作过程如下：

外力作用于曲轴3转动，曲轴3作用于活塞2在气缸1的内腔中移动至第二止点时，燃烧室11的空间最大，如图1所示二冲程内燃发动机处于排气状态，此时，排气门16打开，排气口14开启，此时，该燃烧室11能够通过排气口14与外部连通，燃烧室11内的废气能够由该排气口14排出。

曲轴3继续转动，并作用于活塞2向第一止点的一侧移动，进气门15打开，进气口13开启，同时，排气门16也处于打开状态，此时，如图2所示二冲程内燃发动机处于清扫状态，进气口13和排气口14均开启，压缩气源5通过进气口13向燃烧室11内通入压缩空气，同时，燃烧室11内的气体能够由排气口14排出，从而实现对燃烧室11内的废气进行吹扫，也就是说，在排气后，活塞2由第二止点向第一止点的一侧移动的最初阶段，进气口13和排气口14都处于打开状态，可在此短暂的时间段内对燃烧室11进行清扫。

曲轴3继续转动，并作用于活塞2继续向第一止点的一侧移动，排气门16关闭，此时，进气口13开启、排气口14关闭，如图3所示的二冲程内燃发动机处于进气状态，压缩气源5能够向进气口13内通入压缩空气，虽然随着活塞2的移动，燃烧室11的空间越来越小，但是压缩气源5提供的是压缩空气，仍然能够保证空气由进气口13进入燃烧室11内，而在进气的过程中，同时还通过高压喷嘴6向燃烧室11内通入燃油，燃油和空气在燃烧室11内混合以形成可燃混合油气。

曲轴3继续转动，进气门15关闭，此时，进气口13和排气口14均处于关闭状态，如图4所示的二冲程内燃发动机处于压缩状态，活塞2继续在曲轴3的作用下向第一止点的一侧移动，继续对燃烧室11的空间进行压缩，进而对燃烧室11内的混合油气进行压缩，使得燃烧室11内部混合油气的密度增大、温度升高。

如图5所示，当活塞2在曲轴3的作用下移动至靠近第一止点的位置时，火花塞7产生电火花，并点燃燃烧室11内被压缩的可燃混合油气，而可燃混合油气在燃烧后，会释放出大量的热能，其压力和温度迅速增加，高温、高压的气体将会推动活塞2向远离第一止点的一侧移动并做功，同时通过连杆4作用于曲轴3旋转并输出机械能。

活塞2在高温高压气体的推动下移动至第二止点时，如图1所示，排气门16打开，排气口14与外部连通，燃烧后生成的废气在自身压力的作用下由排气口14排出，并进入下一个循环的排气行程。

根据上述工作过程可知，本实施例所提供的二冲程内燃发动机，是将排气冲程和进气冲程整合在一起，实现排气、进气和压缩在一个行程内完成，即图1-图4所示的各状态中，随着曲轴3的转动，活塞4是向第一止点的一侧移动，并压缩燃烧室11的空间，排气、进气和压缩均发生在这一过程内，如图5所示的状态中，可燃混合油气燃烧做功并推动活塞4向第二止点的一侧移动，燃烧室11的空间增大。

也就是说，只有做功冲程和排气进气两个冲程即可实现该二冲程内燃发动机的一个工作循环。活塞2在气缸1内腔内往复一次就做功一次，曲轴3转动360°即可完成一个工作循环，相较于四冲程内燃发动机来说，明显能够提高做功的效率。

如图1-图5所示，用于安装曲轴3的安装腔12位于气缸1远离燃烧室11的一侧，安装腔12与上述燃烧室11相互独立。因此，高压喷嘴6仅需用于向燃烧室11内喷入燃油，而用于对曲轴3进行润滑的润滑油则可直接通入安装腔12内即可，无需将润滑油通入燃烧室11内，进而能够保证通入燃烧室11内的混合油气能够燃烧的更充分，减少由于润滑油未燃烧充分并在排出之后对环境造成污染，而润滑油可单独对曲轴3进行润滑，可保证曲轴3的润滑效果，进而保证曲轴3的使用寿命，提高经济性。

本实施例种，对于压缩气源5不做具体限制，如该压缩气源5可以是压缩气罐，或者通过气泵形成压缩气体并为压缩气体提供动力使其能够由进气口13进入燃烧室11内均可。

并且，本实施例中，活塞2在内腔内能够沿内腔移动，该活塞2和内腔的内壁之间形成密封，从而将内腔分隔形成相互独立的燃烧室11和安装腔12。当然，也可以在气缸1远离燃烧室11的一侧另外设置用于安装曲轴3的安装腔12，而通过活塞2将气缸1内腔分隔形成燃烧室11和安装腔12时，能够简化整体结构和制作工艺。

高压喷嘴6用于向燃烧室11内喷入燃油，具体的，该高压喷嘴6与压缩气源5一样，都是与进气口13连通设置的，当然，该高压喷嘴6也可以是设于燃烧室11的侧壁，通过高压喷嘴6直接向燃烧室11内通入燃油即可。而将高压喷嘴6和高压气源同时与进气口13连通时，能够进一步提升二者的混合效果，并且可简化该气缸1的结构设置，进而简化加工工艺。

如图1-图5所示，进气口13处还设置有进气道17，该进气道17与进气口13连通，同时，压缩气源5和高压喷嘴6分别与该进气道17连通设置，进一步提升气体和燃油在通入燃烧室11的混合效果，进一步保证燃烧充分。

如图1-图5所示，进气口13和排气口14分别设于燃烧室11远离安装腔12的一侧端部，当然，该进气口13和排气口14也可以设置在燃烧室11的侧壁，而将进气口13和排气口14设置在燃烧室11的端部，活塞2在做往复移动的过程中，不会经过进气口13和排气口14，也就是说，活塞2移动所经过的燃烧室11的内壁均为光滑的表面，避免产生漏汽的情况，同时还能够避免活塞2卡死损坏甚至爆缸的情况。

燃烧室11的火花塞7也设置在燃烧室11远离安装腔12的一侧，便于在对压缩后的燃烧室11内的混合油气进行点燃操作。

该二冲程内燃发动机还包括驱动轮8，该驱动轮8能够与曲轴3同轴传动，如图1-图5所示，驱动轮8和曲轴3之间同轴连接有驱动轴9，在如图1-图4所示的曲轴3转动并带动活塞2向第一止点的一侧移动的过程中，外力通过驱动轮8、驱动轴9带动曲轴3转动，在做功过程中，高温高压气体推动曲轴3转动，同时通过驱动轴、驱动轮8对外做功。当然，本实施例中，对于如何驱动该曲轴3转动并不做限制。

进气门15用于开闭进气口13，排气门16用于开闭排气口14，具体的，本实施例中，对于进气门15和排气门16的开闭操作不做限制，如通过设置凸轮轴，通过驱动轮8的转动带动凸轮轴转动，进而作用于进气门15和排气门16以实现气门的开闭操作。而驱动轮8如何与凸轮轴作用，以作用于进气门15和排气门16，本实施例不做具体限制，如可通过齿结构啮合实现传动，或者也可以通过带轮或链轮的方式实现传动均可。也就是说，驱动轮8转动，同时能够带动曲轴3和凸轮轴转动，并实现活塞2、进气门14和排气门15的联动。

而具体如何设置曲轴3和凸轮轴，使得当曲轴3作用于活塞2使其移动至第二止点时，排气门16开启，当曲轴3作用于活塞2使其向第一止点移动的过程中，进气门15和排气门16的动作依次为，进气门15开启-排气门16关闭-进气门15关闭，对于本领域技术人员来说，已是熟知的现有技术，为节约篇幅，在此不再赘述。

不难理解，凸轮轴的数量有两个，并分别与进气门15和排气门16连接，以分别对进气门15和排气门16进行调节。

当然，本实施例中，也可以将进气门15和排气门16均设置为阀部件，通过控制阀部件的开闭实现进气门15和排气门16的开闭。而通过设置凸轮轴带动进气门15和排气门16开闭时，通过机械结构调节更为稳定，减少发生故障的频率，减少后期维修操作。

本申请实施例还提供了一种车辆，该车辆包括如上所述的二冲程内燃发动机，具体的，该车辆可以是汽车、摩托车等，在此不做具体限制。当然，本实施例所提供的的二冲程内燃发动机也不仅限于应用于车辆，还可以用于轮船等。

以上仅是本申请的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。

Claims (9)

1.一种二冲程内燃发动机，其特征在于，包括气缸(1)、活塞(2)、曲轴(3)、压缩气源(5)和高压喷嘴(6)；

所述活塞(2)位于所述气缸(1)的内腔内，且所述活塞(2)与所述内腔的顶端之间围合形成燃烧室(11)，所述活塞(2)能够在所述曲轴(3)的作用下在所述内腔内往复运动，并调节所述燃烧室(11)的大小，所述燃烧室(11)设有进气口(13)和排气口(14)，所述进气口(13)设有进气门(15)，所述排气口(14)设有排气门(16)，所述压缩气源(5)与所述进气口(13)连通，并用于提供压缩空气，所述高压喷嘴(6)用于向所述燃烧室(11)内通入燃油；

所述气缸(1)远离所述燃烧室(11)的一侧还设有用于安装所述曲轴(3)的安装腔(12)，所述安装腔(12)与所述燃烧室(11)相互独立。

2.根据权利要求1所述的二冲程内燃发动机，其特征在于，所示高压喷嘴(6)与所述进气口(13)连通。

3.根据权利要求2所述的二冲程内燃发动机，其特征在于，还包括与所述进气口(13)连通设置的进气道(17)，所述压缩气源(5)和所述高压喷嘴(6)分别与所述进气道(17)连通设置。

4.根据权利要求1-3任一项所述的二冲程内燃发动机，其特征在于，所述进气口(13)和所述排气口(14)分别设于所述燃烧室(11)远离所述安装腔(12)的一侧端部。

5.根据权利要求3所述的二冲程内燃发动机，其特征在于，还包括设于所述燃烧室(11)的火花塞(7)，所述火花塞(7)位于所述燃烧室(11)远离所述安装腔(12)的一侧端。

6.根据权利要求1-3任一项所述的二冲程内燃发动机，其特征在于，还包括驱动轮(8)，所述驱动轮(8)与所述曲轴(3)同轴传动。

7.根据权利要求6所述的二冲程内燃发动机，其特征在于，还包括凸轮轴，所述驱动轮(8)的转动能够带动所述凸轮轴转动，并通过所述凸轮轴的转动作用于所述进气门(15)和所述排气门(16)开闭。

8.根据权利要求1-3任一项所述的二冲程内燃发动机，其特征在于，所述活塞(2)在所述内腔内将所述内腔分隔形成所述燃烧室(11)和所述安装腔(12)。

9.一种车辆，其特征在于，包括如权利要求1-8任一项所述的二冲程内燃发动机。