具有空氣先導(dǎo)式掃氣系統(tǒng)的二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的制作方法
【專利說明】
[0001]技術(shù)領(lǐng)域:
[0002]本實(shí)用新型涉及一種二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)，更具體的是涉及一種二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)空氣先導(dǎo)式掃氣系統(tǒng)。
[0003]【背景技術(shù)】:
[0004]二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)因?yàn)楸旧淼膿Q氣特性，容易出現(xiàn)掃氣不完全，燃燒室內(nèi)新鮮混合氣濃度低，會(huì)使新鮮混合氣燃燒不完全，使廢氣中碳?xì)浠衔锏暮縿≡?；同時(shí)掃氣時(shí)有一部分新鮮混合氣隨廢氣一同排出，混合氣中的潤(rùn)滑機(jī)油燃燒不充分，也使排氣中的碳?xì)浠衔镌龆?，造成二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)存在油耗高、溫度高、污染大等缺點(diǎn)。
[0005]目前，國(guó)內(nèi)外關(guān)于二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)分層掃氣的技術(shù)研宄正在逐年增加，并成為改善小型二沖程汽油機(jī)的排放性能的關(guān)鍵技術(shù)。而研宄主要通過以下兩種方式來實(shí)現(xiàn)空氣預(yù)先掃氣，混合氣再掃氣的目的，以減少氣缸內(nèi)新鮮混合氣的逃逸及燃燒后的廢氣殘留。
[0006]一種是通過氣缸的進(jìn)氣通道利用活塞上凹槽與氣缸的掃氣通道聯(lián)通，利用活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，控制空氣的進(jìn)氣相位，從而控制空氣的進(jìn)氣時(shí)間及進(jìn)氣量。如專利US 7082910B2中描述的二沖發(fā)動(dòng)機(jī)，具有空氣道與混合氣道。掃氣空氣利用曲軸箱內(nèi)負(fù)壓經(jīng)過空氣道、活塞凹槽進(jìn)入掃氣通道，以達(dá)到從曲軸箱掃入燃燒室中的新鮮混合氣與在燃燒室中的通過排氣口流出的廢氣分離，降低掃氣損失的目的。
[0007]一種是氣缸的空氣進(jìn)氣通道與掃氣通道聯(lián)通，兩通道間設(shè)置有只允許空氣從進(jìn)氣通道流向掃氣通道的單向閥，利用曲軸箱內(nèi)的壓力變化控制從而控制空氣的進(jìn)氣時(shí)間及進(jìn)氣量，如專利CN104131881A中描述的層狀掃氣二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)，具有單獨(dú)緊湊的空氣通道，先行掃氣用空氣借助止回閥自空氣通道導(dǎo)入到掃氣通路，由此以達(dá)到從曲軸箱掃入燃燒室中的新鮮混合氣與在燃燒室中的通過排氣口流出的廢氣分離，降低掃氣損失的目的。
[0008]但是上述兩種方式，曲軸箱腔室均與掃氣通道聯(lián)通，在曲軸箱內(nèi)負(fù)壓時(shí)，新鮮空氣經(jīng)由空氣通道導(dǎo)入掃氣通道后，混合氣經(jīng)由混合氣通道導(dǎo)入曲軸箱內(nèi)，空氣與混合氣在整個(gè)進(jìn)氣周期內(nèi)出現(xiàn)了二次混合，在空氣層與混合氣層間存在一個(gè)過渡層，而這個(gè)過渡層的容積可能會(huì)影響到部分較稀的過渡層混合氣逃逸，或者不同濃度的混合氣進(jìn)入燃燒室后燃燒不穩(wěn)定，排放性能不穩(wěn)定甚至低速媳火的現(xiàn)象。
[0009]【實(shí)用新型內(nèi)容】:
[0010]為解決上述問題，本實(shí)用新型的目的是提供一種具有空氣先導(dǎo)式掃氣系統(tǒng)的二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，性能穩(wěn)定，最大程度消除空氣與混合氣的過渡層容積的優(yōu)點(diǎn)。
[0011]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的采用的技術(shù)方案如下:
[0012]—種具有空氣先導(dǎo)式掃氣系統(tǒng)二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)，包括氣缸、曲軸箱、活塞、曲軸連桿機(jī)構(gòu)，氣缸和曲軸箱連接構(gòu)成缸體，活塞設(shè)在缸體內(nèi)將缸體分為燃燒室和曲軸箱腔室，曲軸設(shè)在曲軸箱內(nèi)，曲軸與連桿連接，連桿與活塞相連，在缸體上設(shè)排氣通道、混合氣進(jìn)氣通道、掃氣通道以及空氣進(jìn)氣通道，其特征在于:掃氣通道連通燃燒室和曲軸箱腔室，掃氣通道的掃氣出口設(shè)在氣缸內(nèi)壁上，通過活塞控制與燃燒室的聯(lián)通與阻隔，掃氣通道的掃氣入口設(shè)在曲軸箱內(nèi)壁上，通過曲軸閥控制與曲軸箱腔室的聯(lián)通與阻隔，空氣進(jìn)氣通道和掃氣通道聯(lián)通，空氣在進(jìn)氣過程中進(jìn)入掃氣通道，而在掃氣過程中被首先掃入燃燒室內(nèi)。
[0013]本實(shí)用新型進(jìn)一步設(shè)置在于:
[0014]所述的曲軸上設(shè)有曲柄，曲柄上設(shè)置凸出塊，曲柄在曲軸箱內(nèi)繞軸承孔中心線旋轉(zhuǎn)，曲軸閥通過曲柄凸出塊在曲軸箱內(nèi)的旋轉(zhuǎn)角度控制掃氣入口與曲軸箱腔室的聯(lián)通和阻隔。
[0015]所述的曲柄凸出塊為圓弧形，曲柄凸出塊的上沿到下沿形成的面為曲軸閥閥芯面，曲軸箱內(nèi)壁為圓弧形，掃氣通道的掃氣入口設(shè)置在曲軸箱的圓弧形內(nèi)壁上，掃氣入口所在的曲軸箱內(nèi)壁為曲軸閥閥體面，曲軸閥閥芯面和曲軸閥閥體面相對(duì)于曲軸箱軸承孔中心線的回轉(zhuǎn)半徑相等，形成平穩(wěn)無摩擦的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
[0016]所述的混合氣進(jìn)氣通道的一端與化油器相連，化油器與空濾器相連，混合氣進(jìn)氣通道的另一端通過第一單向閥控制或者通過活塞控制與曲軸箱腔室相連。
[0017]所述的空氣進(jìn)氣通道設(shè)置在缸體一側(cè)，空氣進(jìn)氣通道一端通過第二單向閥與空濾器相連，空氣進(jìn)氣通道另一端與掃氣通道相連。
[0018]所述的空氣通道還包括設(shè)置在環(huán)氣缸上的至少一對(duì)對(duì)稱形式的空氣道，空氣道一端與缸體上的空氣進(jìn)氣通道相連，空氣道放另一端與掃氣通道相連，通過單向閥控制空氣進(jìn)氣通道與曲軸箱腔室的聯(lián)通和阻隔。
[0019]所述空氣道設(shè)置在氣缸本體上或者設(shè)置為與氣缸分離的管構(gòu)件。
[0020]所述的空氣進(jìn)氣通道還包括對(duì)稱設(shè)置于活塞上的凹槽，凹槽一端與缸體上的空氣進(jìn)氣通道相連，凹槽的另一端與掃氣通道相連，通過活塞控制空氣進(jìn)氣通道與曲軸箱腔室的聯(lián)通和阻隔。
[0021]所述的掃氣通道包括設(shè)置在氣缸上的至少一對(duì)對(duì)稱形式的掃氣通道和設(shè)置在曲軸箱上的掃氣通道。
[0022]所述的單向閥為至少具有一片止回彈簧片的簧片閥。
[0023]本實(shí)用新型所述的一種具有空氣先導(dǎo)式掃氣系統(tǒng)的二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的工作原理是:活塞在氣缸內(nèi)上行過程中曲軸箱腔室內(nèi)產(chǎn)生負(fù)壓，在負(fù)壓的驅(qū)動(dòng)下，一方面，空氣通過空濾器進(jìn)入空氣通道導(dǎo)入到掃氣通道內(nèi)將上循環(huán)殘留的混合氣壓回曲軸箱腔室，當(dāng)進(jìn)入的空氣量填充滿掃氣通道時(shí)，曲軸閥上沿關(guān)閉曲軸箱掃氣通道，空氣通道因?yàn)檫M(jìn)氣慣性的效應(yīng)繼續(xù)進(jìn)氣直至單向閥關(guān)閉，另一方面，油氣混合氣通過混合氣進(jìn)氣通道進(jìn)入曲軸箱腔室，聯(lián)通曲軸箱腔室的混合氣進(jìn)氣通道依據(jù)活塞位置或者曲軸箱腔室壓力值繼續(xù)進(jìn)氣直至進(jìn)氣停止。活塞繼續(xù)下行，曲軸箱腔室內(nèi)的混合氣繼續(xù)壓縮，曲軸閥下沿打開曲軸箱掃氣通道，曲軸箱腔室內(nèi)的混合氣壓入曲軸箱掃氣通道內(nèi)，活塞繼續(xù)下行至掃氣通道上沿與氣缸燃燒室聯(lián)通的入口上沿時(shí)，掃氣過程開始，掃氣道內(nèi)空氣首先掃入氣缸燃燒室，然后是混合氣，而聯(lián)通掃氣通道的部分空氣通道因掃氣過程中壓力的降低，使得空氣通道內(nèi)始終充滿著空氣，從而實(shí)現(xiàn)了混合氣與廢氣分離的目的。
[0024]本實(shí)用新型采用上述技術(shù)方案，具有以下有益效果:
[0025]1、本實(shí)用新型通過曲軸閥控制掃氣通道與曲軸箱腔室的開關(guān)，空氣由空氣進(jìn)氣道進(jìn)入掃氣道將上一行程中的混合氣壓入曲軸箱腔室，并使空氣充滿整個(gè)掃氣通道時(shí)，曲軸閥將掃氣道與曲軸箱腔室阻隔，可以減少空氣與混合氣的混合時(shí)間，從而減小過渡層的容積；
[0026]2、本實(shí)用新型通過采用低精度的曲軸閥，曲軸閥處于關(guān)閉狀態(tài)時(shí)，小間隙實(shí)現(xiàn)曲軸箱腔室與掃氣通道的壓力平衡，使曲軸閥開啟時(shí)，掃氣通道內(nèi)的壓力不至于出現(xiàn)范圍較大的波動(dòng)。
[0027]3、本實(shí)用新型通過增加曲軸閥的形式控制掃氣流，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，在取得良好掃氣效果的同時(shí)，最大程度的簡(jiǎn)化了結(jié)構(gòu)，使得發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊。
[0028]4、本實(shí)用新型采用的空氣先導(dǎo)掃氣系統(tǒng)最大程度消除空氣與混合氣的過渡層容積，實(shí)現(xiàn)增加排放性能穩(wěn)定性的良好目標(biāo)。
[0029]以下結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步說明。
【附圖說明】
[0030]圖1a為本實(shí)用新型實(shí)施例活塞位于上止點(diǎn)時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031]圖1b為本實(shí)用新型實(shí)施例曲軸閥打開時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0032]圖1c為本實(shí)用新型實(shí)施例掃氣開始時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0033]圖1d為本實(shí)用新型實(shí)施例活塞位于下止點(diǎn)時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0034]圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例空進(jìn)氣通道與掃氣通道的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0035]圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例曲軸的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0036]圖4a為本實(shí)用新型另一實(shí)施例活塞位于上止點(diǎn)時(shí)的結(jié)構(gòu)不意圖；
[0037]圖4b為本實(shí)用新型另一實(shí)施例活塞位于下止點(diǎn)時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0038]圖4c為本實(shí)用新型另一實(shí)施例曲軸閥關(guān)閉時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0039]圖4d為本實(shí)用新型另一實(shí)施例掃氣開始時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0040]圖5為本實(shí)用新型實(shí)施例活塞控制的空氣先導(dǎo)二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0041]圖6為本實(shí)用新型實(shí)施例單向閥控制的空氣先導(dǎo)二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0042]附圖標(biāo)記:10_發(fā)動(dòng)機(jī)，11-空濾器，12-化油器，13-第一單向閥，14-連桿，15-曲軸，16-曲軸箱，17-氣缸，18-活塞，19-火花塞，20-第二單向閥，21-進(jìn)氣管路，22-空氣進(jìn)氣通道，23-燃燒室，24-掃氣出口，25-排氣通道，26-掃氣通道，27-曲軸箱腔室，28-混合氣進(jìn)氣通道，29-掃氣入口，32-凸出塊一，33-凸出塊二，34曲柄一，35-曲柄二。
[0043]【具體實(shí)施方式】:
[0044]實(shí)施例1:
[0045]如圖la、圖lb、圖lc、圖ld、圖3所示，本實(shí)用新型的具有空氣先導(dǎo)式掃氣系統(tǒng)的二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)10，包括氣缸17、曲軸箱16、活塞18、氣缸17和曲軸箱16連接構(gòu)成的缸體，活塞18在缸體內(nèi)做往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，將缸體分為燃燒室23和曲軸箱腔室27，所述的曲軸箱腔室27由曲軸箱16內(nèi)壁、氣缸17內(nèi)壁和活塞18底部構(gòu)成，所述的曲軸15設(shè)在曲軸箱16內(nèi)，曲軸15繞曲軸箱