CN86103240A - 回流扫气式二冲程内燃机的换气方法及实施该方法的内燃机 - Google Patents

Abstract

在回流扫气式多换气道二冲程内燃机换气时， 为了避免经由排气道的换气损失，使空气或稀混合 气与浓混合气大致同时经近排气道设置的换气道进 入。空气或稀混合气使浓混合气从排气道分开。此时 必需有特设的空气或稀混合气进口。本发明先在近 排气道的换气道充废气，在压力相反时再排除，在排 气口和流入的新鲜混合气之间形成一道废气屏障。 这有助于以结构简单的方式在不用附加进气口和进 气口控制元件的情况下避免新鲜混合气的损失。

Description

本发明涉及一种回流扫气式二冲程内燃机的换气方法，包括一个受活塞控制的排气道和至少二个在排气道的两侧设置的换气道，经换气道由曲轴箱泵将吸入的新鲜混合气送入气缸，以及实施该方法的一种二冲程内燃机。

美国专利说明书第4253433号揭示了应用上述方法的一种二冲程内燃机。这种内燃机具有两组连接构成曲轴箱泵的曲轴箱与气缸的换气道。一个进口直接在面对排气道设置的一个换气道上，燃料与空气的混合物通过该进口进入内燃机，进口开在换气道的大约正中，处于换气道进入气缸的进气口与其通到曲轴箱的一端之间。另一个进口通往曲轴箱，由此把空气供给内燃机。另两个换气道处在一个包含气缸轴线并且既与第一换气道也与排气道同心相切的平面的两侧。在内燃机运转时，由于活塞向下运动而使曲轴箱中的空气压缩，经由所有的换气道进入气缸，并把事前带入的混合气体从第一换气道中带走。同时从其它换气道溢出的空气使混合空气从排气口分开，故而减少了经排气道送气的直接损失。由此当可减少燃料消耗，并且由于与空气混合，当可改善燃烧效率。其不足之处是结构比较复杂，费用高，因为二个进气口要装阀门和二个受控的节流阀装置。

联邦德国公开说明书第2650834号公开了一种二冲程内燃机，该内燃机中，在排气道和构成蓄气室的换气道的进气口之间引入浓混合气，设置另外的换气道的进气口，带入稀混合气，稀混合气用作保护气体。在燃料冲程，活塞向下运动，稀的燃料与空气的混合气被预压缩，并且被带入换气道和已充满浓的燃料与空气混合气的蓄气室。一旦活塞使进气口露出，稀的燃料与空气混合气即从换气道中流出，而浓混合气从蓄气室中流出，一并流入气缸。稀混合气冲刷从气缸里出来的剩余气体，同时蓄气室中出来的浓混合气与稀混合气混合形成一种可点燃的燃料与空气混合气。通过在蓄气室的进口和排气道之间设置换气道的进气口，就可以阻止浓混合气进入排气道，这样对燃烧就不造成损失。这种内燃机的不足之处同样也在于结构复杂，费用高，需要附加一个辅助汽化器或者至少一个单独分开的空气进气口。

奥地利专利说明书第138.547号公开了一种交叉扫气式二冲程内燃机，这种内燃机为了防止在换气时新鲜气体通过排气道排出，依次使气缸以废气和新鲜气体换气。这由一个小室来达到，这个室在活塞达到死点之前膨胀冲程结束时与气缸室连通，以致使一部分燃烧气体进入该小室。之后，排气口开启，储存在该室中的燃烧气体使气缸预换气，据此，新鲜气体最终将通过进气口进入气缸。排气道上边缘低于所有换气道的上边缘。这样，在换气开始阶段出现的换气损失当能减少。然而，这种内燃机仍有不足之处即采取这些措施不能控制住在换气的进一步连续过程中出现的混合气损失。这种内燃机的结构复杂，费用也高于可比较的一般二冲程内燃机。

本发明的任务是提供一种二冲程内燃机换气方法，可以采用结构简单、成本低的装置，保证换气效果良好，与一般二冲程内燃机相比，能减少运转中有害物的排放量和改善经济性。

本发明的任务是这样完成的：在活塞向下运动时，当气缸中的压力仍高于曲轴箱中的压力时，邻近排气道两侧的至少两个第一换气道的进气口同时被开启，使废气进入这些换气道中并迫使没有进入曲轴箱中而仍在这些换气道中的新鲜混合气后退，并且将使至少两个第二换气道的进气口露出，该进气口也设置在排气道的两侧，且比第一换气道离得更远些，从而以吸入的新鲜混合气使气缸换气和充气，由于压力逆转，以前进入的废气又首先从第一换气道中退出，形成一个障碍，阻止吸入的新鲜混合气在排气口溢流，之后使吸入的新鲜混合气也通过第一换气道流出。这样，可实现废气一新鲜混合气一分层换气方法，而不需要附加辅助汽化器或者新鲜空气进口，在所有情况下都不需要附加必须相互调整的进气口控制元件。本发明的方法主要是结构较简单，费用低，又具有良好的换气性和进气性，此外废气屏障阻止了进气直接通过排气口的损失，保证了内燃机污染排放量少并经济地运转。

当与面对的排气口上的气缸壁相通的至少一个第三换气道同第二换气道大约同时开启或者闭关时，使用本发明的方法特别有效。由此可获得特别良好的换气效果，尤其是当应用两个或者三个通道，具体地说，通过自由选择进气角度可以产生有利的气体动力学效果。

应用本发明的方法的一种二冲程内燃机，其中邻近排气口并设置在包含气缸轴线且通过排气道的正中或者排气道部分正中的平面的两侧的至少两个第一换气道的进气口上边缘高于邻近第一换气道设置的至少两个第二换气道进口的上边缘，从而使废气进入第一换气道，而这些第一换气道具有的尺寸和（或）控制装置，足以阻止废气进入曲轴箱。这就确立了一种结构简单的可能性，在第一换气道被打开的时刻，虽然排气口也已被打开，但是气缸中压力仍然高于曲轴箱的压力，因此被用作保护气体的废气进入这些第一换气道。

应用本发明方法的二冲程内燃机的一种最佳改型是：在邻近排气道的第一换气道的范围内，活塞的控制边缘低于邻近第一换气道的第二换气道的范围内活塞的控制边缘，使废气进入第一换气道，而这些第一换气道具有的尺寸和（或）控制装置，足以阻止废气进入曲轴箱。这就提供了另一种可能性，即以废气充填第一换气道。在这两种形式中都必须防止废气进入曲轴箱，或者是通过规定的尺寸，第一换气道的长度和横截面与气缸的尺寸相配;或者在这些通道中采用控制装置。

本发明的一种型式提供了一种阻止废气进入曲轴箱的控制装置，它由曲轴夹板构成，为此提供一个与每一个第一换气道进入曲轴箱中的进口相配的间隙。这将阻止返入第一换气道中的废气过快或过于广泛地流向曲轴箱方向，因而保证在换气之前用废气充分地充填这些通道。

以下将结合附图对本发明作详细地叙述。

附图说明：

图1为本发明的二冲程内燃机的部分示意图，表示本发明的方法过程的状态1，沿图3中的Ⅰ-Ⅰ线部分截取;

图2为沿图1中Ⅱ-Ⅱ线的截面;

图3为沿图1中Ⅲ-Ⅲ线的截面;

图4、5、6为内燃机本身按上述相同的部位截取的截面，表示本发明方法过程的状态2;

图7、8、9为本发明方法过程的状态3;

图10、11、12为本发明方法过程的状态4;

图13、14为另一种二冲程内燃机状态1的示意图，截面相应于图1和图2;

图15、16、17为相应于图5、8、11的方法过程的状态2、3、4;

图18为曲轴角图。

相同部分用同一个数字表示。

图1-12所示的二冲程内燃机具有一个带有一个气缸盖2的气缸1和一个带有一根曲轴4的曲轴箱3。气缸1包含活塞6，活塞6通过连杆5与曲轴4连接。在气缸盖2中有一个安置火花塞（图中末画出）的孔径7。气缸1通过一组第一换气道8、一组第二换气道9以及一组第三换气道10与曲轴箱3连接，其中在气缸1中第一换气道组8有进气口12，第二换气道组9有进气口13，第三换气道组10有进气口14。第一和第二换气道组8和9包括平面E的两侧上的两个通道，平面E包含缸轴线15和通过排气道16的中间。两组在所说平面E的两侧上还可有更多的通道。在第一换气道8的范围11′内，活塞6的控制边缘11呈一下降趋势。第三换气道组10也有带进气口14的两个通道，该通道径向地与带有排气口17的排气道16相对。然而，该组也可有比两个通道10仅多一个或者多几个的通道。第一换气道8具有一个通向曲轴箱3的普通进口18。第二换气道9通入曲轴箱3的进口用19表示。通过换气道8的体积与气缸1的体积的匹配，在内燃机工作时，可阻止从气缸1出来的废气进入曲轴箱3。打点所示的新鲜混合气经汽化器23（其通过有逆止阀的引道24与曲轴箱3连接）引入。

二冲程内内燃机工作时，系按照图1-12所示的过程进行换气。在过程的状态1（图1-3），活塞6向下运动，或者其控制边缘11在范围11′内呈下降，这时进气口12、13、14以及排气口17尚末露出，由废气充填气缸1。曲轴4接箭头28所示的方向转动。同时，曲轴箱3中所包含的新鲜混合气被活塞6压缩，活塞盖住了换气道8、9、10。这时气缸1中只有废气。

在过程的状态2（图4-6），活塞6继续向下运动，现在不仅排气道16的排气口17露出，而且第一换气道8的进气口12通过下降到范围11′的活塞6的控制边缘也露出。这些通道早于第二换气道9开启，也即在气缸压力仍高于曲轴箱3和通道8中的换气压时开启，使废气流回该通道的上部21，把新鲜混合气推入下部22。换气道8要足够长，以便可靠地防止废气进入到曲轴箱3中。图4及图5分别清楚地表明废气沿箭头29及30的流动。图6也清楚地表明充填废气的换气道8的上部21。

在过程的状态3（图7-9），活塞6处于其下死点，换气道9开启，大约在同时也使为了提高换气效果而配备的换气道10开启，并以新鲜混合气给气缸1换气。同时，由于气缸1中压力降低通道8中即图7中的箭头31及图8中的箭头32的流向逆转，此时排气缸中的废气对于从通道9和10中流出的新鲜混合气起到屏障作用（保护气体），这样，就阻止了新鲜混合气直接进入排气道16而损失。仅在换气状态将近结束时，新鲜混合气才从换气道8出来。

过程状态4（图10-12）中换气结束时，在理想的情况下，气缸1充填新鲜混合气，没有任何经排气道16损失。完全充填在气缸1中的新鲜混合气将通过活塞6向上运动而被压缩。

通道8的进气口12的上边缘12′高于通道9的进气口13的上边缘13′，而活塞6的控制边缘11还未降到范围11′，或者上边缘12′、13′的不同高度与下降范围11′配合，都可达到对第一换气道组8和第二换气道组9不同的控制时间。

在图13-17中所示为上述二冲程内燃机的一种改型，它与前面的实施例不同之处是第一换气道8应用一种控制装置20。这种控制装置20借助于由通道8进入曲轴箱3的分离进口33和一个在每个曲轴夹板26圆周上与这些进口配合的间隙27，来防止废气漏入曲轴箱3。

在过程状态1（图13和14），所有的进气口12、13、14和排气口17以及曲轴箱3上的进口33均关闭，气缸1充填废气。

图15-17所示为过程状态3和4，通过曲轴4按箭头28方向旋转而形成，在活塞位置和气体交换方面这与前述实施例的图5、8和11是相同的。

图15所示为曲轴箱3上换气道8的进口33仍被曲轴夹板26盖住，这时，如箭头30所示，废气从气缸1出来进入换气道8，但不能够进入曲轴箱3。

当曲轴4按箭头28继续旋转到活塞6的下死点（图16）时，换气道9露出，从而使新鲜混合气进入气缸1。由于压力逆转通过空隙27使进口33露出，则作为保护气体的废气按箭头32方向经由换气道8进入气缸1并阻止新鲜混合气流入排气道16。换气过程将近结束时，新鲜混合气也通过换气道8进入气缸1。

过程状态4（图17）表明换气之后的内燃机。如图所示，控制装置20成功地阻止了废气前沿进入曲轴箱3，固定换气道8的尺寸更容易做到这一点。

图18为用于单个通道8、9、10、16以及用于控制装置20的两种实施类型的控制图的汇总图。其中上、下死点分别以OT及UT表示。控制装置20开启时的角度范围用S

-SS表示。曲轴转角图中其它符号的说明如下：

α₀-排气道开始开启角度，以°KWn.OT表示

α1-第一换气道组8的开始开启角度，以°KWn.OT表示

α2，3-第二和第三换气道组9、10的开始开启角度，以°KWn.OT表示

α4-控制装置20开始开启角度，以°KWn.OT表示

α5-控制装置20开启结束角度，以°KWn.OT表示

D₀-排气道开启时间，以°KW表示

D1-第一换气道组8开启时间，以°KW表示

D2，3-第二和第三换气道组9、10开启时间，以°KW表示

换气道和排气道按以下时间顺序控制：

排气道开始开启角度α₀，接着是换气道8开始开启角度α1，之后是换气道9和10开始开启角度α2、3，其开启时间D2，3最短，第一个被关闭。尔后，通道8关闭，其开启时间D₁中等，最后关闭的是排气道，其开启时间为D₀。

控制装置20的开始开启角度α4在排气道16的开始开启角度α₀和活塞的下死点（UT）之间，结束开启的角度α5大约在活塞下死点和排气关闭之间。

Claims (5)

1、一种回流扫气式二冲程内燃机的换气方法，包括以活塞控制的排气道、至少两个在排气道两侧设置的换气道，新鲜混合气借助于曲轴箱泵经换气道送入气缸，其特征在于当活塞向下运动时，当气缸中的压力仍高于曲轴箱中的压力时，邻近排气道两侧的至少两个第一换气道的进气口同时被开启，以致使废气进入这些换气道中，迫使没有进入曲轴箱而仍在这些换气道中的新鲜混合气后退，并且将使至少两个第二换气道的进气口露出，该进气口也设置在排气道两侧但比第一换气道离得更远些，由此以吸入的新鲜混合气为气缸换气和充气，此时，由于压力逆转，以前进入的废气又首先从第一换气道中退出，形成一个障碍阻止吸入的新鲜混合气在排气口溢流，之后使吸入的新鲜混合气也通过第一换气道流出。

2、根据权利要求1所述的一种方法，其特征在于与面对排气口的气缸壁相通的至少一个第三换气道同第二换气道大约同时开启或者关闭。

3、一种根据权利要求1或2方法实施的二冲程内燃机，其特征在于邻近排气道（16）且设置在包含气缸轴线（15）通过排气道（16）或者排气道部分正中的平面（E）的两侧上的至少两个第一换气道（8）的进气口（12）上边缘（12′）高于邻近第一换气道（8）设置的至少两个第二换气道（9）的进气口（13）上边缘（13′），从而使废气进入第一换气道（8），并且第一换气道具有的尺寸和（或）控制装置（20），足以阻止废气进入曲轴箱（3）。

4、一种根据权利要求1或2方法实施的或者根据权利要求3的二冲程内燃机，其特征在于在邻近排气道（16）的第一换气道（8）的范围（11′）内，活塞（6）的控制边缘（11）低于邻近第一换气道的第二换气道（9）的范围内活塞控制边缘，从而使废气进入第一换气道（8），并且第一换气道（8）具有的尺寸和（或）控皈制装置（20），足以阻止废气进入曲轴箱（3）。

5、一种根据权利要求3或4所述的二冲程内燃机，其特征在于所说的内燃机具有阻止废气进入曲轴箱（3）的控制装置（20），由曲轴夹板（26）构成，为此提供一个与每一个第一换气道（8）进入曲轴箱（3）中的进口（33）相配的间隙（27）。

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