CN2474736Y - 二冲程发动机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种二冲程发动机,原有作功泵的基础上,增加了一个压缩泵,二泵气路相连,曲轴连动。通过压缩泵强行进气,一方面可以提高压入工作气缸中混合气的压力,保证有效的工作行程,提高效率。另一方面,混合气的气流通道与曲轴箱完全分离,曲轴箱内就可存放一定量的润滑油,实现飞溅润滑,进一步提高效率;并且由于润滑油不进入气流通道燃烧,能保持排气管路的畅通,大大减小了废气的排放量。

Description

二冲程发动机

本实用新型涉及二冲程发动机，尤指汽车或者摩托车用二冲程发动机。

现有的二冲程发动机，包括气缸，所述气缸内设有活塞，所述活塞通过连杆与曲轴相连；所述气缸的顶部设有火花塞，在气缸内沿气流走向依次设有进气口、换气口和排气口。通常，进气口设置在气缸的中下部靠近曲轴箱处；排气口略高于换气口。其工作过程是：当活塞行至下止点时，由于曲轴箱内混合气受压，使进气阀关闭，混合气通过换气口进入气缸内，由于排气口完全打开，使得混合气驱除废气；当活塞继续上移，先后关闭换气口和排气口；活塞继续上移，曲轴箱内产生负压，使得进气阀打开，混合气吸入曲轴箱内，同时活塞上方混合气受压；当活塞行至上止点时，火花塞点火，开始作功行程；活塞下行，先将排气口打开，开始排气，再将换气口打开，此时，排气、换气同时进行；当活塞运行到下止点时，由于曲轴惯性，使活塞继续上行，进入下一个循环工作。这种结构的发动机，较之四冲程发动机具有构造简单，质量轻，制造费用低，维修方便等优点。但是也存在以下缺陷：

一、现有的二冲程发动机是利用燃烧润滑油方式润滑曲轴、气缸及活塞，因此，在工作过程中燃烧油会随混合气一起进入到气缸的上部腔室内燃烧，产生大量废气；并且很容易阻塞排气管。

二、由于二冲程发动机在换气时排气口还处在打开的状态，也即换气和排气是同时进行的，这样就使一部分混合气随废气一起排出，造成混合气的浪费。同时还减小了活塞在压缩行程中的压力，使废气无法排净。

三、换气过程减小了有效的工作行程。

本实用新型的目的是要提供一种改进型的二冲程发动机，旨在提高废气的排净度，降低燃油的消耗量。

本实用新型的另一个目的是要提供一种改进型的二冲程发动机，旨在减少废气的排放量。

本实用新型的再一个目的是要提供一种改进型的二冲程发动机，旨在提高有效工作行程，从而提高工作效率。

本实用新型的目的是这样实现的：二冲程发动机，包括作功泵，所述作功泵包括气缸，所述气缸内设有活塞，所述活塞与所述作功气缸壁气密封，并通过连杆与曲轴相连；所述气缸的顶部设有火花塞、进气门座和排气门座，所述进气门座和排气门座上分别设有进气门和排气门，所述排气门座上设有排气管路，所述的进气门和排气门通过配气机构与所述曲轴连动；

还设有一个压缩泵，所述压缩泵包括气缸，所述气缸内设有活塞，所述活塞与所述作功气缸壁气密封，并通过连杆与曲轴相连；所述气缸的顶部设有进气阀和出气阀，所述出气阀与所述作功泵的进气门座通过管路相连；

所述作功泵的曲轴与所述压缩泵的曲轴连动。

所述作功泵的排气管路上还依次设有废气储存室和风机。

所述的风机与所述作功泵的曲轴连动。

所述作功泵可以是单缸工作，也可以是二缸或多缸工作。当作功泵为多缸工作时，每缸的曲轴均与压缩泵的曲轴相连，并交替作功。

所述压缩泵和作功泵共用同一曲轴箱。

所述压缩泵和作功泵共用同一曲轴。

本实用新型的二冲程发动机，假设曲轴顺时针旋转，且作功泵曲轴与压缩泵曲轴相位差为90°，以作功泵曲轴0°位置为起始点，此时作功活塞运行到下止点，由于曲轴惯性，使活塞继续上移，此时排气门将关闭，进气门开始打开。同时压缩泵曲轴位于90°位置，压缩泵活塞上行的至中点位置，缸内气体被压缩，压力逐渐升高，并且进气阀和出气阀均为单向阀，促使进气阀关闭，出气阀打开，混合气经管路和作功泵进气门进入到作功缸内。由于排气门将要关闭，混合气的进入还可以驱除一部分废气。

当作功泵活塞上移到中点位置时，压缩泵活塞处于压缩上止点位置，此时压缩泵已将全部混合气压入工作缸内，此时工作缸的进气门完全关闭，并且，作功泵活塞上移使活塞上方的混合气被压缩。

当作功泵活塞继续上移到上止点，火花塞突然点火，使得缸内气体迅速膨胀，迫使活塞开始向下运动，产生作功行程。而此时压缩泵活塞正下移至中点位置，活塞上方压力减小，促使进气阀打开，出气阀关闭，化油器预先混合好的混合气通过进气吸入到压缩泵内。

当作功泵曲轴转过300°角度后，作功活塞还处于下行的作功行程中，排气门开始打开将废气排出。与此同时，压缩泵活塞处在上行压缩位置，此时因混合气受压缩已将进气阀关闭，出气阀打开，又因进气门尚未打开，压缩泵气缸内混合气的压力逐渐升高。

当作泵活塞运行到下止点后，又开始重复上述的工作过程。

本实用新型由于采用了压缩泵强行进气，一方面可以提高压入工作气缸中混合气的压力，使有效的工作行程得以保证，提高了发动机的工作效率。另一方面，这种结构使得混合气的气流通道与曲轴箱完全分离，曲轴箱内就可存放一定量的润滑油，从而实现飞溅润滑，可进一步提高工作效率；并且由于润滑油不再进入气流通道燃烧，能保持排气管路的畅通，大大地减小了废气的排放量，有利于环保。

在所述作功泵的排气管路上增设有废气储存室和风机，所述的风机与所述作功泵的曲轴连动。这种强制排气结构，有利于排净废气。

所述压缩泵和作功泵可以共用同一曲轴箱，压缩泵和作功泵曲轴相位差为90°，这样可使整机体积更小，结构更为紧凑。

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

图1是现有二冲程发动机的结构示意图。

图2～4是本实用新型二冲程发动机的活塞运行到不同位置时的结构示意图。

图5是本实用新型配气机构的工作相位图。

图1是现有二冲程发动机的结构示意图，前面已经说明。图中所示：21—火花塞，22—气缸，23—排气口，24—活塞，25—连杆，26—曲轴，27—进气阀，28—换气口，29—曲轴箱。

参照图2，我们可以看到，本实用新型在原有作功泵13的基础上，增加了一个压缩泵18，二泵的曲轴14、16连动，并且设置在同一曲轴箱33内，且相位差为90°。所述作功泵13包括气缸15，气缸15内设有活塞11，所述活塞11与所述作功气缸壁气密封，并通过连杆12与曲轴14相连；所述气缸15的顶部设有火花塞4、进气门座31和排气门座32，所述进气门座31和排气门座32上分别设有进气门10和排气门9，所述排气门座32上设有排气管路6，排气管路6上依次设有废气储存室8和与曲轴14连动的风机7。所述的进气门10和排气门9通过配气机构5与所述曲轴14连动，配气机构14为制式结构。

压缩泵18包括气缸17，气缸17内设有活塞20，所述活塞20与所述作功气缸壁气密封，并通过连杆19与曲轴16相连；所述气缸17的顶部设有进气阀1和出气阀2，所述出气阀2与所述作功泵的进气门座31通过管路3相连。

图2所示位置，作功泵曲轴14呈0°，作功活塞11运行到下止点，在曲轴惯性作用下，活塞11继续上移，排气门9将关闭，进气门10开始打开。同时压缩泵曲轴16位于90°位置，压缩泵活塞20上行至中点位置，缸内17气体被压缩，压力逐渐升高，并且进气阀1和出气阀2均为单向阀，促使进气阀1关闭，出气阀2打开，混合气经管路3和作功泵进气门10进入到作功缸15内。由于排气门9将要关闭，混合气的进入还可以驱除一部分废气。与此同时，曲轴14带动风机7旋转，可将作功缸内废气完全吸出。

假设曲轴顺时针旋转，当作功泵活塞11上移到中点位置时，压缩泵活塞20处于压缩上止点位置，此时压缩泵18已将全部混合气压入工作缸15内，此时工作缸的进气门10完全关闭，并且，作功泵活塞11上移使活塞上方的混合气被压缩。同时风机运转将废气储存室8内大部分废气排出。

参照图3，当作功泵活塞11继续上移到上止点，火花塞4突然点火，使得缸内气体迅速膨胀，迫使活塞11开始向下运动，产生作功行程。而此时压缩泵活塞20正下移至中点位置，活塞上方压力减小，促使进气阀1打开，出气阀2关闭，化油器将预先混合好的混合气通过进气阀1吸入到压缩泵气缸17内。同时高速运转的风机7还在抽取废气储存室8内的废气。

参照图4，当作功泵曲轴14转过300°角度后，作功活塞11还处于下行的作功行程中，排气门9开始打开。此时因风机7的高速运转，已将废气储存室8内的废气完全抽净，并使其形成真空。当排气门9一打开时，作功缸15内的废气在负压的作用下迅速流向储存室8。与此同时，压缩泵活塞20处在上行压缩位置，此时因混合气受压缩已将进气阀1关闭，出气阀2打开，又因进气门10尚未打开，压缩泵气缸17内混合气的压力逐渐升高。

当作功泵活塞11继续下移，就可循环上述工作过程。

二冲程发动机的曲轴旋转一圈，就必须作一次功，并且完成进排气，因此，就要求曲轴正时齿轮与凸轮轴正时齿轮的传动比为1比1，也即两齿轮的直径相同。而传统的二冲程发动机在作功约120°(曲轴转角)后排气口开始打开，而四冲程发动机在作功约120°时排气口开始打开，这说明在实际作功行程中，当作功120°以后，活塞由上到下所做的功几乎为零。因此，改进后的二冲程发动机的排气门也应该在此时开始打开。由于在作功行程中，缸内气压远远大于大气压力，利用此压力可以将废气自动排出。再由于旋转风机使废气储存室形成真空，当缸内压力与大气压力平衡时，还可以强制将残余废气吸出。

因此改进后的二冲程发动机进气为压缩泵强制进气，在进气过程中进排气门同时打开，可以去除残余废气。因此，排气门可在活塞运行至下止点后开始关闭，曲轴再转过20°时完全关闭。进气门在活塞运行至下止点时开始打开，曲轴再转过90°时完全关闭。配气机构的工作相位关系可参照图5，图中，C、D、E、F、G各点表示作功泵曲轴位置，其中C点为作功泵活塞运行到上止点位置时曲轴所对应的转角，作为一个工作循环的起始点；当作功泵曲轴转到D点时，排气门开始打开；当作功泵曲轴转到E点时，进气门开始打开；当作功泵曲轴转到F点时，排气门完全关闭；当作功泵曲轴转到G点时，进气门完全关闭。当作功泵曲轴再转到C点时，进入下一个工作循环。

上述实施例中的作功泵和压缩泵的曲轴箱是连通的。当然也可以采用二泵分离的结构，同样能达到以上的效果。

在以上实施例中我们还可以看到，一个压缩泵对应一个作功泵，因此，曲轴齿轮的传动比为1∶1。由于在进气过程中，进气门和排气门同时打开，可以去除残余废气，因此，排气门关闭可在活塞运行至下止点后，曲轴转过20°时完全关闭。进气门在活塞运行至下止点时开始打开，曲轴再运转90°后完全关闭(参照图5)。

作功泵可以是单缸工作，也可以是二缸或多缸工作，每缸的曲轴均与压缩泵的曲轴连动，并交替作功。举例说，作功泵为二缸(A、B)工作，二缸的点火时间相隔180°，二缸共用一个曲轴，压缩泵曲轴与作功泵曲轴之间的传动比为1∶2。当作功缸A活塞行至下止点时，压缩泵活塞也行至下止点，而作功缸B活塞则刚行至上止点。当作功缸曲轴转过90°后，此时，作功缸A完成进气，而压缩泵正好由下止点行至上止点，将混合气全部强制压入作功缸A。同时作功缸B正处于作功行程中(即作功90°)。当作功缸曲轴再转过90°后，此时，作功缸A活塞处于上止点位置，而压缩泵正好由上止点行至下止点，将化油器预先混合好的混合气全部吸入压缩泵。同时作功缸B活塞正处于下止点位置(即作功180°)。当作功缸曲轴再转过90°后，此时作功缸A活塞处于作功90°位置，而压缩泵又完成一个行程，将混合气全部压入作功缸B，同时作功缸B也正好完成了进气。当曲轴再转过90°后，作功曲A活塞处于下止点，而压缩泵也行至下止点，将混合气吸入压缩泵。同时作功缸B活塞正处于上止点位置。

这样就实现了作功缸曲轴在转动360°之内，压缩泵同时配合了二个缸工作。在实际应用时，压缩泵排量应比作功缸排量设计得稍大些，这样就可以提高对作功缸配气的混合气压力，同时也弥补了因进气管容积所限而造成的进气不充分的缺陷。

对于多缸工作的二冲程发动机的排气装置，可以分开设置，也可以做成一体，如果做成一体，只要相应地增加废气储存室的容量以及风机的功率即可，当然，可通过提高风机的转速来实现。

Claims (7)

1、二冲程发动机，包括作功泵(13)，所述作功泵(13)包括气缸(15)，所述气缸(15)内设有活塞(11)，所述活塞(11)与所述作功气缸壁气密封，并通过连杆(12)与曲轴(14)相连；所述气缸(15)的顶部设有火花塞(4)、进气门座(31)和排气门座(32)，所述进气门座(31)和排气门座(32)上分别设有进气门(10)和排气门(9)，所述排气门座(32)上设有排气管路(6)，其特征在于：

所述的进气门(10)和排气门(9)通过配气机构(5)与所述曲轴(14)连动；

还设有一个压缩泵(18)，所述压缩泵(18)包括气缸(17)，所述气缸(17)内设有活塞(20)，所述活塞(20)与所述作功气缸壁气密封，并通过连杆(19)与曲轴(16)相连；所述气缸(17)的顶部设有进气阀(1)和出气阀(2)，所述出气阀(2)与所述作功泵的进气门座(31)通过管路(3)相连；

所述作功泵的曲轴(16)与所述压缩泵的曲轴(14)连动。

2、如权利要求1所述的二冲程发动机，其特征在于所述作功泵的排气管路(6)上还依次设有废气储存室(8)和风机(7)。

3、如权利要求2所述的二冲程发动机，其特征在于所述的风机(7)与所述作功泵的曲轴(14)连动。

4、如权利要求1～3所述的二冲程发动机，其特征在于所述作功泵(13)是单缸工作。

5、如权利要求1～3所述的二冲程发动机，其特征在于所述作功泵(13)是二缸或多缸工作，每缸的曲轴均与压缩泵的曲轴(16)相连，并交替作功。

6、如权利要求4所述的二冲程发动机，其特征在于所述压缩泵(13)和作功泵(18)共用同一曲轴箱。

7、如权利要求6所述的二冲程发动机，其特征在于所述压缩泵(13)和作功泵(18)共用同一曲轴。

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