一种预压直喷式二冲程多缸发动机的制作方法

本实用新型涉及发动机领域，尤其是一种二冲程发动机。

背景技术：

燃油发动机已在车辆上得到普及，但传统的四冲程发动机需要进行吸气、压缩、做功、排气等四个工作行程，主轴每旋转两周仅做功一次，因此做功效能较低，现有一种二冲程发动机，其工作方式是在气缸上设有多个进气和排气口，利用活塞扫过各个气孔而进行气门的开闭控制，进入的可燃混合气被曲轴箱进行预压缩后进入气缸进行换气动作，但此结构上进气口和排气口均设在气缸的下端，在进行排气动作时即会导致气缸上端的空气不能完全排出，从而影响下一次吸气燃烧的工作效率，排气时需要利用曲轴箱内部的预压缩空气进行辅助换气，曲轴箱进行吸气时依靠活塞上行产生的负压将其吸入，而在活塞下行对曲轴箱内部的空气进行预压缩时由于有曲轴箱内部的体积对空气进行缓冲，因此气体压缩的压力较低，低压气体在发动机高速运行时在短时间内不能有效的进入气缸，因此辅助排气和换气的效能均受到限制，曲轴箱内部吸入的为可燃混合气，可燃混合气体在对气缸内部的废气进行辅助排气时有一部分混合气会随着废气排出发动机，因此燃油的直接排放对环境造成污染，活塞、气缸和曲轴等运动部件利用可燃混合气进行润滑，其润滑的效能较低，无法使发动机进行长时间工作，润滑油在气缸内进行燃烧后即会对空气进行污染，每组曲轴箱仅可对一组活塞进行预压缩换气，此换气方式无法在多缸发动机上得到应用，从而使传统的二冲程发动机仅可在油锯等需要小体积大动力的地方少量应用。

技术实现要素：

为解决现有二冲程发动机存在的不足，本实用新型提供了一种预压直喷式二冲程多缸发动机，该发动机由旋转叶片压缩机为多个缸体进行预压供气，气体由气缸下端的气缸进气口进入气缸，燃烧后的废气由气缸盖上的排气气门排出，曲轴箱内部的高压空气进入气缸对废气进行辅助排气，高压燃油采用电动喷油器进行缸内直喷点火燃烧的工作方式运行，发动机气缸盖上每组气缸的顶端设有排气气门、电控喷油器和点火器，气缸的下端设有气缸进气口，气缸进气口的下端连接曲轴箱，旋转叶片压缩机安装在发动机外部的主轴上，和发动机的曲轴保持同步转动，该发动机工作时由旋转叶片压缩机将空气进行压缩后进入曲轴箱内部，由于曲轴箱内部的空气保持一定的压力，当活塞下行至气缸进气口时曲轴箱内部的压缩气体由气缸进气口进入气缸，活塞上行将气缸进气口关闭，当活塞继续向上运行时对气缸内部的气体进行压缩，活塞接近上止点时电控喷油器将高压燃油以雾状喷入气缸，由点火器进行点火后燃油燃烧做功并推动活塞下行，当活塞下行至进气口的上端2毫米的位置时气缸顶部的排气气门在气门驱动系统的作用下开启，气缸内部燃烧后的高压废气由排气气门排出发动机，当活塞继续下行并露出气缸进气口时，曲轴箱内部的压缩空气由气缸进气口进入气缸将气缸内部的剩余废气推出气缸，此时气缸内部换入纯净的压缩空气，曲轴继续旋转时排气气门关闭，活塞上行将气缸进气口关闭，活塞继续上行对气缸内部的空气进行压缩，从而进行下一次喷油点火程序，

附图说明

下面结合附图对本实用新型作进一步详细的解释，

图1为该设备的外形正面结构示意图，

图2为设备的外形背面结构示意图，

图3为设备的内部结构模拟示意图，

图4为气缸结构和进气行程运行示意图，

图5为气缸的压缩行程运行示意图，

图6为气缸的喷油、点火运行示意图，

图7为气缸的做功运行示意图，

图8为气缸的气门开启和排气运行示意图，

图9为气缸的辅助换气和进气运行示意图，

图10为旋转叶片压缩机结构示意图，

图11为增压风机结构示意图，

图12为节气门结构示意图。

具体实施方式

通过图1可以看出，该发动机的机体(1)上端设有气缸盖(2)，气缸盖上与内部气缸相应的位置上设有电控喷油器(3)和点火器(4)，电控喷油器和点火器分别用导线连接控制电脑(5)，多组电控喷油器连接高压油管(6)，发动机工作时由控制电脑控制电控喷油器的开闭将高压油管内部的燃油喷入气缸，由控制电脑控制点火器进行点火做功，控制电脑用导线连接蓄电池用于获得工作电源，发动机的主轴上设有启动齿轮(7)，启动齿轮的外侧设有皮带轮(8)和主轴正时轮(9)，皮带轮(8)利用传动皮带(10)连接发电机(11)和压缩机(12)等外置设备的皮带轮，主轴正时轮(9)利用正时皮带(13)连接气缸盖上气门驱动系统的气门正时轮(14)，主轴正时轮与气门正时轮的齿数比例为1∶1，启动马达(15)的传动齿与启动齿轮(7)接触，用于对发动机进行启动动作，润滑油泵(16)的传动齿轮与启动齿轮接触，当启动齿轮旋转时即可驱动润滑油泵工作，发动机机体的侧面设有启动加压风机(17)，风机的出风口进入曲轴箱，当发动机启动时用于增加曲轴箱内部空气的压力，发动机的尾部设有旋转叶片压缩机(18)，用于将空气进行压缩后输入曲轴箱。

通过图2可以看出，旋转叶片压缩机(18)安装在发动机的尾端，压缩机的内部由压缩机转子和叶片构成，压缩机转子的中心孔与发动机的动力输出轴(27)连通，当发动机工作时压缩机内部的转子和输出轴同步旋转，工作时用于对空气进行压缩，旋转叶片压缩机的进气管上设有节气门(19)，用于对进入压缩机的空气流量进行控制，节气门的进气端用气管连接空气滤清器(20)，旋转叶片压缩机(18)的排气端连接高压气管(21)，高压气管的另一端连接发动机的曲轴箱，节气门的进气管上设有空气流量计(22)，用于对输入发动机的空气流量进行探测，节气门上设有节气门位置传感器(23)，用于对节气门的开度进行探测，高压气管上设有进气温度和压力传感器(24)，用于对输入曲轴箱内部气体的压力和温度进行探测，曲轴箱的外侧设有气体压力控制开关(25)，用于对曲轴箱内部的气体压力进行控制，气体压力控制开关的进线端利用导线连接蓄电池，出线端利用导线连接启动加压风机(17)，用于对启动加压风机的工作电源进行开闭控制，当发动机启动时由气体压力控制开关(25)对曲轴箱内部的气体压力进行探测，当曲轴箱内气体的压力低于设定值时压力控制开关将被控制的启动加压风机的电源导通，由启动加压风机对曲轴箱内部的空气进行增加压力，高压油管(6)的尾端连接电动燃油泵(26)，电动燃油泵安装在燃油箱内部，用于对输入电控喷油器的燃油进行压缩，电控喷油器设有回油管，用于将多余的燃油回流入燃油箱，空气流量计(22)、节气门位置传感器(23)、进气温度和压力传感器(24)和电动燃油泵(26)分别用导线连接控制电脑(5)，由控制电脑对多个传感器输入的数据进行分析后对电控喷油器的喷油量和点火器的点火时间进行控制，控制电脑的控制程序和传统四冲程直喷式发动机的控制电脑的程序相同，利用控制电脑的检测器均可对各个程序或各个传感器的故障进行检测和调校，该二冲程发动机应用于柴油发动机时取消点火器和相应的点火程序，喷入气缸的柴油在压缩气体的高温下进行压燃，应用于柴油发动机时气缸的压缩比增加，用于使活塞到达上止点后气体达到压燃柴油的温度。

通过图3可以看出，曲轴箱(28)内部设有曲轴(29)，曲轴的两端利用曲轴轴承(30)和曲轴轴承座(31)安装固定在两侧的机体上，曲轴的前端延伸出发动机与发动机外部的启动齿轮(7)和主轴正时轮(9)连接，曲轴(29)的后端延伸出发动机形成动力输出轴(27)，旋转叶片压缩机(18)安装在动力输出轴上，动力输出轴(27)穿入压缩机内部压缩机转子(32)的中心孔，当曲轴(29)旋转时即可同步驱动压缩机内部的转子旋转，旋转叶片压缩机工作时将外部的气体进行压缩后利用高压气管输入曲轴箱(28)内部，使曲轴箱内部的气体保持设定的压力，曲轴的上端设有气缸(33)，气缸内部设有活塞(34)，活塞利用连杆(35)连接曲轴上的连杆套(36)，当曲轴(29)旋转时即可驱动气缸内部的活塞上下运行，气缸的下端设有气缸进气口(37)，气缸进气口与曲轴箱的内部空间连通，气缸的上端设有气缸盖(2)，气缸盖的内部设有排气气门(39)，排气气门和气门杆(40)配合，用于对排气气门进行开闭动作，气门杆的上端设有凸轮杆(41)，凸轮杆上设有凸轮(42)，凸轮杆与气门杆上端的位置上设有气门压杆(43)，气门压杆的一端接触凸轮，另一端接触气门杆，当凸轮杆联动凸轮旋转后使凸轮的位置发生改变时即可将气门压杆的一端升起，此时气门压杆的另一端下降后将气门杆向下压入气缸，此时气门处于开启状态，凸轮杆的两端利用轴承和轴承座安装固定在气缸盖上，凸轮杆的一侧延伸出气缸盖后连接气门正时轮(14)，正时皮带(13)将气门正时轮(14)和主轴正时轮(9)进行连接，当曲轴旋转时即可驱动凸轮旋转使排气气门实现开启和关闭，该发动机的曲轴和气缸可设置为2至8组，每组气缸的外侧设有冷却室(44)，多组气缸的冷却室进行连通，发动机一侧的冷却室上设有进水口(45)，另一侧的冷却室上设有出水口(46)，工作时冷却水由进水口进入冷却室后用于对气缸进行冷却，被气缸加热后的冷却水由出水口排出发动机，出水口的管道上设有水温传感器(47)，水温传感器利用导线连接控制电脑，用于对冷却室的水温进行检测，润滑油泵(16)的传动齿轮与发动机外部的启动齿轮接触，润滑油泵工作时将润滑油进行压缩后利用供油管道输送至气缸盖和其余需要进行润滑的部件上。

通过图4可以看出，曲轴箱(28)的内部设有曲轴(29)，曲轴箱的上端设有气缸(33)气缸内部设有活塞(34)，活塞利用连杆(35)连接曲轴上的连杆套(36)，当曲轴旋转时依靠连杆驱动活塞在气缸内上下运行，气缸的下端设有气缸进气口(37)，气缸进气口的下端与曲轴箱的内部空间连通，气缸进气口的下端设有挡油板(48)，用于防止润滑油进入气缸进气口内部，气缸的上端设有气缸盖(38)，气缸盖内部设有排气气门(39)，凸轮杆(41)上设有凸轮(42)，凸轮杆与气门杆(40)之间设有气门压杆(43)，气门压杆的前端处于气门杆(40)的上端，气门压杆的后端处于凸轮的上端，气门压杆的中部设有销孔，利用定位销穿入销孔将气门压杆安装在气缸盖的侧壁上，当凸轮杆旋转时凸轮将气门压杆抬起，气门压杆的前端下降后将气门杆压入气缸，由此实现气门的开启，凸轮与气门压杆分离后气门杆在气门弹簧(49)的作用下复位，此时气门关闭，排气气门的外侧连接排气口(50)，由排气口将气缸内部的废气排出发动机，气缸盖上排气气门的另一侧设有电控喷油器(3)，电控喷油器由控制电脑进行开闭控制，用于将高压油管输入的高压燃油喷入气缸内部，电控喷油器的一侧设有点火器(4)，点火器由控制电脑进行点火开闭控制，用于对气缸内部的高压燃油进行点火燃烧，电控喷油器和点火器的开闭时间由安装在曲轴箱内部侧面的曲轴位置传感器(51)进行探测，曲轴位置传感器利用导线连接控制电脑，当曲轴甩柄上的感应区与曲轴位置传感器重叠时控制电脑向电控喷油器发出喷油信号，待喷油程序完成后控制电脑随即向点火器发出点火信号，控制电脑的喷油点火程序与传统的四冲程直喷式发动机的电脑程序相同，两种发动机的控制电脑的控制程序均可实现兼容，气缸的外侧设有冷却室(44)，用于对气缸进行冷却，曲轴箱的外部设有启动加压风机(17)，用于对发动机启动时使曲轴箱内部的气体压力达到设定值，气体压力控制开关(25)安装在气缸进气口上，用于对启动加压风机的启动电源进行控制，当曲轴箱内部的气体压力低于气体压力控制开关的设定值时压力控制开关将输入启动加压风机的电源导通，当曲轴箱的气体压力达到设定值时将输入启动加压风机的电源断开，高压气管(21)连接发动机外部的旋转叶片压缩机，用于将压缩机产生的高压空气输入曲轴箱，曲轴箱的下端设有润滑油箱(52)，润滑油箱的一侧设有润滑油泵(16)，润滑油泵的出油口连接润滑油管(53)，用于将润滑油输送至气缸盖内部以及发动机外侧需要进行润滑的旋转部件上，气缸盖内部多余的润滑油利用回油管(54)流回润滑油箱，爆燃传感器(55)安装在气缸上，传感器利用导线连接控制电脑，用于对气缸内部发生的爆燃现象进行监测，发动机工作时活塞(34)在气缸(33)内下行至气缸进气口(37)时，排气气门(39)和气缸进气口(37)处于开启状态，由于曲轴箱内部的气体保持较大的压力状态，此时曲轴箱内部的高压气体即可由气缸进气口(37)进入气缸，并将气缸内燃烧后的废气从排气气门(39)推出发动机，使气缸内部充入纯净的高压空气。

通过图5可以看出，由气缸进气口进入的高压气体将气缸内部的废气推出气缸后排气气门(39)在凸轮(42)和气门压杆(43)的联动作用下关闭，活塞(34)上行后将气缸进气口(37)关闭，此时气缸(33)内部的空间处于密封状态，由曲轴(29)继续旋转时将推动活塞在气缸内上行对气缸内部的气体进行压缩，由旋转叶片压缩机输出的高压气体由高压气管(21)进入曲轴箱(28)，使曲轴箱内部的气体保持设定的压力。

通过图6可以看出，当曲轴(29)旋转时将气缸(33)内部的活塞(34)上行推到接近上止点时，曲轴位置传感器(51)与曲轴甩块上的感应块接触，曲轴位置传感器将数据输入控制电脑，由控制电脑向电控喷油器(3)输出喷油信号，电控喷油器启动后将高压油管内部的燃油喷入气缸，待喷油程序结束后控制电脑随即向点火器(4)输出点火信号，点火器依靠火花塞向气缸内部发出电火花将高压燃油混合气点燃，当点火器进行点火程序时活塞在气缸内到达上止点。

通过图7可以看出，气缸(33)内部的燃油混合气被火花塞点燃后气体的体积迅速膨胀，膨胀后的气体将活塞(34)推向下方，活塞向下运行时连杆(35)将推动曲轴(29)旋转，曲轴将气体作用于活塞的推力转化为旋转的动力，由此实现做功的行程。

通过图8可以看出，当活塞(34)向下运行至气缸进气口(37)上端2至5毫米(位置根据气缸和活塞的直径而改变)位置时，依靠凸轮(42)、气门压杆(43)和气门杆(40)的运行下排气气门(39)开启，气缸(33)内部混合气燃烧后产生的高压废气由排气气门冲出气缸，此时气缸内部废气气体的压力恢复常压值。

通过图9可以看出，由曲轴旋转时产生的惯性力量下曲轴继续旋转将活塞(34)下行至下止点，活塞将气缸下端的气缸进气口(37)露出，此时曲轴箱(28)内部的高压空气由气缸进气口进入气缸内部将燃烧后的剩余废气推出气缸，由此进行进气和换气的工作行程，待气缸内部全部进入纯净的空气后排气气门在凸轮的联动下关闭，活塞上行后将气缸进气口关闭后继续上行时将对气缸内部的气体进行压缩，凸轮在正时皮带和正时轮的联动下和曲轴同步旋转，从而实现发动机的换气、进气、压缩、做功的工作行程。

通过图10可以看出，旋转叶片压缩机由压缩室、压缩机转子和叶片组成，压缩室(56)为椭圆形容积，压缩室的下端设有压缩机转子(32)，转子上设有3组叶片槽，叶片槽内部设有叶片(58)，压缩室前端与压缩机转子的位置设有进气道(59)，压缩室后端与压缩机转子的位置设有排气道(60)，压缩机转子(32)中部设有轴孔，发动机的动力输出轴穿入压缩机转子中部的轴孔后延伸出压缩机，压缩机转子中部的轴孔与发动机的动力输出轴的接触方式为花键连接，旋转叶片压缩机工作时由发动机的动力输出轴驱动压缩机转子(32)旋转，压缩机转子旋转时叶片(58)在离心力下抛出叶片槽，当叶片滑过压缩室(56)时叶片的前端对压缩室内部的气体进行压缩，叶片的后端将压缩室外部的气体吸入，被压缩后的气体由排气道(60)排出压缩机，发动机内部气缸的进气容积为旋转叶片压缩机压气容积的5分之3，因此由旋转叶片压缩机输入曲轴箱内部的气体即可产生气压，由气缸对曲轴箱内部的气体进行消耗，由此使曲轴箱内部的气压达到设定值。

通过图11可以看出，启动加压风机由风机和弹簧压力阀组成，风机(61)的外壳上设有直流电机(62)，风机的内部设有压缩叶片，工作时由直流电机驱动风机内部的压缩叶片高速旋转而产生高压气流，风机的出风管的内部设有弹簧压力阀(63)，弹簧压力阀的后端连接发动机的曲轴箱，弹簧压力阀由气体密封片和弹簧构成，弹簧杆(64)与气体密封片(65)的中部连接，压力阀弹簧(66)将弹簧杆推向阀口的上方，依靠压力阀弹簧的弹力使气体密封片与阀口的下端保持密封，风机工作时出风管的内部即会产生气体压力，待气体的压力大于压力阀弹簧(66)的弹力时气体密封片(65)即会向阀口的下端移动，此时由风机产生的高压气体即可进入曲轴箱内部，由于弹簧压力阀具有单向输气的限制作用，气体仅可由风机的一侧将气体密封片推开而进入曲轴箱，当弹簧压力阀关闭时曲轴箱内部的气体不能由气体压力阀排出，风机用导线连接蓄电池用于获得12v工作电源，电源的正极由气体压力控制开关(25)进行控制，当曲轴箱内部的气体压力低于气体压力控制开关的设定值时压力开关将风机的电源导通，当曲轴箱内部气体的压力大于或达到设定值时将风机的电源断开。

通过图12可以看出，节气门的气体通道(67)上设有节气阀(68)，节气阀在阀管(69)内部可以滑动，当移动到阀管前端时气体通道(67)处于最大开启状态，当向后端移动时气体通道的气流容积逐渐降低，由此对输入旋转叶片压缩机的进气量进行限制，节气阀(68)的中部设有弹簧槽(70)，节气阀弹簧(71)设置在节气阀和阀管尾端之间，用于将节气阀推向气体通道一侧，传动钢丝(72)穿入阀管上的钢丝孔和节气阀弹簧(71)后固定在弹簧槽(70)的尾端，当传动钢丝向外部拉出时即可将节气阀(68)向左侧移动，由此对气体通道的输气体积进行控制，阀管上设有节气门位置传感器(23)，用于对节气门内部气体通道的开闭度进行探测，节气阀上端的气体通道上设有空气流量计(22)，用于对输入发动机的空气流量进行探测，传动钢丝的另一端连接转速控制机构(73)，通过调节转速控制机构上的调节螺栓即可改变节气阀的开度，从而对发动机的转速进行调节。

该发动机启动时，由气体压力控制开关(25)对曲轴箱(28)内部的气体压力进行检测，当压力低于设定值时压力控制开关将启动加压风机(17)的工作电源导通，启动加压风机工作后迅速将曲轴箱内部的气体压力增加到设定值，由启动马达(15)驱动曲轴旋转，旋转叶片压缩机(18)将空气压缩后由高压气管(21)输送至曲轴箱(28)，曲轴和连杆的联动下使活塞(34)下行至气缸的下止点位置，此时气缸进气口(37)导通，曲轴箱内部的高压气体由气缸进气口进入气缸内部，曲轴继续旋转后活塞上行将气缸进气口关闭，活塞进行上行对气缸内部的气体进行压缩，当活塞接近上止点时曲轴甩柄上的感应位置被曲轴位置传感器(51)探测，控制电脑向电控喷油器(3)输出喷油信号，电控喷油器启动后将高压油管内部的高压燃油以雾状喷入气缸，待喷油程序结束后控制电脑向点火器(4)输出点火信号，点火器启动后依靠火花塞产生电火花将气缸内部的燃油混合气点燃，混合气燃烧后气体的体积迅速增大后推动活塞下行做功，曲轴将活塞下行的力矩变换为旋转的力矩，当活塞下行至气缸进气口(37)上端2毫米位置时依靠凸轮(42)、气门压杆(43)和气门杆(40)的联动下排气气门(39)开启，气缸内部燃烧后的高压废气由排气气门冲出气缸，活塞继续下行将气缸进气口露出，曲轴箱内部纯净的高压气体由气缸进气口进入气缸后将气缸内部剩余的废气推出气缸，此时气缸内部换入纯净的空气，由此实现排气和换气的工作行程，曲轴依靠惯性力继续旋转使活塞上行将气缸进气口关闭，排气气门在凸轮和气门压杆的联动下关闭，此时气缸内部的空气处于密封状态，活塞继续上行后对空气进行压缩，由此重复喷油、点火、做功的工作行程，电动燃油泵(26)将燃油进行压缩后由高压油管输入电控喷油器以实现喷油动作，调节节气门的开度即可控制进入旋转叶片压缩机(18)的进气量从而使曲轴箱的气体压力发生改变，由气缸进气口进入气缸的气体压力降低时，结合多组传感器探测出的数据输入控制电脑后控制电脑即可降低喷油量，由此实现发动机的加速和减速动作。

该发动机由旋转叶片压缩机统一进行供气，气缸的工作行程只有压缩和做功，排气、换气的工作行程由曲轴箱内部的高压气体自动进行，因此曲轴每旋转一周发动机即可对外做功一次，而传统四冲程发动机需要进行吸气、压缩、做功、排气等四个工作行程，曲轴旋转两周发动机仅做功一次，因此该二冲程发动机相比传统四冲程发动机的输出功率增加二分之一，由于气缸的进气口和排气口为直线连通式，当气缸进行排气时从进气口进入的压缩空气即可将气缸内部的废气全部推出，使气缸内部换入全部的纯净空气，因此气体燃烧的热值即可增加，气缸进行换气时推动气缸内部废气的为纯净的空气，因此由排气气门排出的少量纯净气体没有污染源，发动机内部的运动部件由润滑油进行润滑，可使发动机能长时间运行，曲轴箱内部的气体保持一定的压力用于对气缸进行换气动作，因此气缸的数量不受限制，适用于多缸发动机的生产应用，由旋转叶片压缩机产生的压缩空气的体积大于气缸容积，因此进入气缸的纯净空气处于压力状态，进入气缸内部的空气体积大于传统四冲程发动机的吸气时吸入气缸的常压空气的体积，且发动机进行高速运行时避免了四冲程发动机气缸吸气产生的真空状态，由此实现传统四冲程发动机的涡轮增压的优点，因此该二冲程发动机具备传统四冲程发动机的运行稳定性和二冲程发动机的大功率输出的特性。

以上是对本实用新型的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做出种种的等同变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。