专利名称：二冲程发动机的制作方法
技术领域：
本发明涉及二冲程发动机。
在一种已知的二冲程发动机中，在气缸室内壁的周边部分设置了一对排气阀，而在气缸盖内壁的周边部分与排气阀相对的位置上设置了一对进气阀。位于排气阀一侧的进气阀的气门口被导流屏挡住，防止新鲜空气从位于排气阀一侧的各进气阀的气门口流出。从位于与排气阀相对一侧的各进气阀的未挡住的气门口流出的新鲜空气沿着在进气阀下面的气缸的内壁向下流动。随后，新鲜空气沿着活塞的顶面流动，再沿着在排气阀下面的气缸的内壁向上流动(参见日本公开的未审查的专利申请No.1-277619)。该二冲程发动机通过从进气阀流出的新鲜空气以环圈形沿着燃烧室周边流动而使它设计成能尽可能有效地清扫已燃气体。
但是，如果新鲜空气以环圈形沿着燃烧室的周边流动，在燃烧室周边存在的未燃气体可被新鲜空气充分地扫除，但是在燃烧室中部的未燃气体不能被新鲜空气清扫，而仍然留在燃烧室中。因此，就产生了不能充分扫清在燃烧室中的全部未燃气体的问题。
本发明的目的是解决现有技术的上述问题，提供一种能充分扫清在燃烧室中的全部未燃气体的二冲程发动机。
为了达到本发明的上述目的，本发明提供了一种二冲程发动机，它带有一活塞、一气缸盖、和在活塞及气缸盖之间形成的燃烧室，所述的发动机包括在气缸盖内壁的周边部分设置的至少一个排气阀;在气缸盖内壁的周边部分与所述的排气阀相对的位置上设置的至少一个进气阀;防止新鲜空气从位于排气阀一侧的进气阀的气门口流入燃烧室，但使新鲜空气从位于与所述的排气阀相对的位置的进气阀的气门口流入燃烧室，而使新鲜空气沿着燃烧室的周边流动的控制装置;和在气缸盖中部设置的用来把新鲜空气供入燃烧室中部的一个附加阀。
通过下面参照附图对本发明的实施例进行详细说明，可以更进一步地了解本发明，附图中
图1是示出气缸盖的内壁的视图;
图2是气缸盖的横截面的平面图;
图3是沿图2中Ⅲ-Ⅲ线截取的发动机的剖面的侧视图;
图4是沿图2中的Ⅳ-Ⅳ线截取的发动机的剖面的侧视图;
图5是示出排气阀及进气阀的打开时间的示意图;
图6是沿着图3的同样线截取的发动机的剖面的侧视图;
图7是沿着图4的同样线截取的发动机的剖面的侧视图;
图8是发动机的示意性透视图;
图9是示出另一实施例的气缸盖内壁的视图;
图10是图9所示气缸盖的横截面的平面图;
图11是沿图10中Ⅺ-Ⅺ线截取的发动机的剖面的侧视图;
图12是沿图10中Ⅻ-Ⅻ线截取的发动机的剖面的侧视图;
图13是沿与图12同样的线截取的发动机的剖面的侧视图;
图14是示出另一实施例气缸盖内壁的视图;
图15是图14所示气缸盖的横截面的平面图;
图16是沿图15中ⅩⅥ-ⅩⅥ线截取的发动机的剖面的侧视图;
图17是沿图15中ⅩⅦ-ⅩⅦ线截取的发动机的剖面的侧视图;
图18是沿与图17同样的线截取的发动机的剖面的侧视图。
图1到图4示出了本发明应用到二冲程柴油机的情况。但是，本发明也可应用于火花点燃式二冲程发动机。
参见图1到图4，标号1表示气缸体，标号2表示可在气缸体1中往复移动的活塞，标号3表示固定在气缸体1上的气缸盖，标号4表示在活塞的顶面和气缸盖3的内壁3a之间形成的主室，标号5表示在气缸盖3内，在气缸盖3的内壁3a的周边部分上面形成的辅助室，标号6表示辅助室5通往主室4的开口，标号7是把燃油喷入辅助室5的燃油喷嘴，标号8表示在辅助室5中设置的炽热塞。
在图1至图4所示的实施例中，如图1和2所示，在气缸盖3的内壁3a的周边部分设置了三个排气阀9，10，11，而在该周边部分与排气阀9，10，11相对的位置上设置了一对进气阀12，13。另外，在气缸盖3内壁3a的中部设置了一附加的进气阀14。如图1所示，排气阀9，10相对于通过气缸轴线的对称平面K-K对称地设置。还在气缸盖3的内壁3a的周边部分设置了一开口6，该部分被三个进气阀12，13，14所包围。并且排气阀11、进气阀14和开口6都设置在对称平面K-K上。因此，在图1至图4所示的实施例中，这种设置使三个排气阀9，10，11，一对进气阀12，13和开口6近似于等角度间隔地设置在气缸盖3的内壁3a的周边部分，而附加的进气阀设置在气缸盖3的内壁3a的中部。
如图1至图3所示，在气缸盖3的内壁3a上还有一凹部15，而进气阀12就设置在凹部15的深处。凹部15位于排气阀一侧的内环形壁部分16有沿着进气阀12的外周边部分延伸的圆柱部分，而除了该圆柱形的内环形壁部分16外，凹部15的其余内环形壁部分17具有朝主室4发散的锥形。因此，进气阀12面向圆柱形的内环形壁部分16的气门口被该壁部分16挡住，因此，该圆柱形的内环形壁部分16形成挡住进气阀的气门口的导流屏，它位于排气阀一侧。在图1至图4所示的实施例中，当进气阀12处在最大的升起位置时，导流屏16朝主室4延伸到低于进气阀12的位置，因此，位于排气阀一侧的进气阀12的气门口在进气阀12打开的整段时间中都被导流屏16所挡住。但是，也可以稍微降低导流屏16的高度，使得只在进气阀12的提升量较小时挡住进气阀12的气门口。
另外，如图1所示，在气缸盖3的内壁3a上还有形状与凹部15相对于对称平面K-K对称的凹部18，而进气阀13设置在该凹部18的深处。该凹部18处在排气阀一侧的内环形壁部分19有沿着进气阀13的外周边延伸的圆柱形，而凹部18上除圆柱形内环形壁部分19外的其余内环形壁部分20有朝主室4发散的锥形。因此，面向圆柱形内环形壁部分19的进气阀13的气门口被壁部分19挡住，因而该圆柱形的内环形壁部分19形成挡住进气阀13的气门口的导流屏，它位于排气阀一侧。在图1至图4所示的实施例中，与导流屏16类似，当进气阀13处在最大提升位置时，导流屏19朝主室4延伸到低于进气阀13的位置，因此，位于排气阀一侧的进气阀13的气门口在进气阀13处在打开的整段时间中都被导流屏挡住。但是，也可以稍微降低导流屏19的高度，使得只在进气阀13的提升量较小时挡住进气阀13的气门口。
另外，如图1至图4所示，在气缸盖3的内壁3a上还有一凹部21，进气阀14就设置在该凹部21的深处。该凹部21处在排气阀一侧的内环形壁部分22有沿着进气阀14外周边延伸的圆柱形，而凹部21上除圆柱形内环形壁部分22外的其余内环形壁部分23有朝着主室4发散的锥形。因此，面向圆柱形内环形壁部分22的进气阀14的气门口被该壁部分22挡住，因而该圆柱形的内环形壁部分22形成挡住进气阀14的气门口的导流屏，它位于排气阀的一侧。在图1至图4所示的实施例中，与导流屏16、19类似，当进气阀14处在最大提升位置时，导流屏部分22朝主室4延伸到低于进气阀14的位置，因此，位于排气阀一侧的进气阀14的气门口在进气阀14处在打开的整段时间中都被导流屏挡住。但是，也可以稍微降低导流屏19的高度，使得只在进气阀14的提升量较小时挡住进气阀14的气门口。
而对于排气阀9、10、11并不设置导流屏。因此，当排气阀9、10、11打开时，排气阀9、10、11的气门口整体朝主室4的内部打开。
在图1至图4所示的实施例中，全部排气阀9、10、11由一公共凸轮轴25通过可滑动地插入气缸盖3中的相应的气门挺杆24驱动，而全部进气阀12、13、14由一公共凸轮轴27通过可滑动地插入气缸盖3中的相应的气门挺杆26驱动。也就是说，全部排气阀9、10、11都由位于排气阀9、10、11的轴线上的凸轮轴25直接驱动，而并不经过摇臂驱动。而全部进气阀12、13、14也都由位于进气阀12、13、14的轴线上的凸轮轴27直接驱动，也不经过摇臂驱动。
在气缸盖3内还设有对各排气阀9、10、11公用的，并延伸到排气阀9、10、11的一个排气口28，以及在辅助室5的各侧延伸到进气阀12、13的一对进气口29、30。另外，在气缸盖3内还形成有一对从相应的进气口29、30分岔开的进气支道31、32。这些进气支道31、32延伸到进气阀14，并在进气阀14的附近相互汇合在一起。因此，新鲜空气通过相应的进气口29、30从进气阀12、13供入，而从进气口29、30分配到进气支道31、32的新鲜空气从进气阀14供入。
图5示出排气阀9、10、11和进气阀12、13、14的打开时间。如图5所示，排气阀9、10、11比进气阀12、13、14打开得更早及关闭得更早。
下面参照图6至图8说明图1至图4所示的二冲程柴油发动机的操作。
如上所述，排气阀9、10、11比进气阀12、13、14打开得更早。当排气阀9、10、11打开时，在主室4中的未燃气体突然排入排气口28中。也就是说，发生泄料。因此，在主室4中的压力突然降低。如果主室4中的压力降低，那么辅助室5中的未燃气体会通过开口6流入主室4中。
当进气阀12、13、14打开时，从由发动机机械驱动增压器(未示出)供入进气口29、30的新鲜空气，通过进气阀12、13、14供入主室4。这时，由于位于排气阀一侧的进气阀12、13、14的气门口被相应的导流屏16、19、22所挡住(如上所述)，新鲜空气通过位于排气阀9、10、11相对侧的进气阀12、13、14的气门口流入主室4。在这种情况下，由于两个进气阀12、13设置在气缸盖3的内壁3a的周边部分，从进气阀12、13供入的新鲜空气沿着进气阀12、13下面的气缸的内壁1a向下流动(如图6至图8中箭头X所示)。然后，新鲜空气再沿着活塞2的顶面流动，再沿着在排气阀9、10、下面的气缸的内壁1a往上流。也就是说，从进气阀12、13供入的新鲜空气以环圈的形式沿着主室4的周边流动，而在主室4中的未燃气体被以环圈形式流动的新鲜空气X从排气阀9、10、11排出。因此，主室4的周边被从进气阀12、13供入的新鲜空气X清扫干净。
相反地，由于进气阀14设置在气缸盖3的内壁3a的中部，所以从进气阀14供入的新鲜空气向下流入主室4的中部，如图7和图8中箭头Y所示。然后在活塞2的顶面，新鲜空气改变了它的流动方向，随后沿着在排气阀9、10、11下面的气缸的内壁1a向上流动。在主室4的中部存在的已燃气体由新鲜空气Y排入排气口28，因此，主阀4的中部被从进气阀14送入的新鲜空气Y所清扫。如上所述，由于主室4的周边部分被从进气阀12、13送入的新鲜空气所清扫，而中部被从进气阀14送入的新鲜空气所清扫，因此主室4的整个内部被从进气阀12、13、14送入的新鲜空气所清扫。
当排气阀9、10、11关闭且进气阀12、13、14也关闭时，由于活塞2向上运动，在主室4中的气体被强制通过开口6压入辅助室5中。如上所述，由于主室4的整个内部被充分地清扫，因此含有大量新鲜空气的气体被强制压入辅助室5中，因而由喷油嘴7喷射进辅助室5的燃油能适宜地燃烧。
如果进气阀12、13、14打开时主室4的压力较高，在主室4中的已燃气体回流到进气口29、30。但是如果发生这种回流，那么机械驱动的增压器必须做过量的功，使已回流的已燃气体返回到主室4中，然后把这部分已燃气体排入到排气口28，这样使发动机输出功率损耗增加，该损耗的量相当于增压器所做的过量的功。为了防止已燃气体回流到进气口29、30，在进气阀12、13、14打开时，在主室4中产生的压力必须降低。为此，在排气阀9、10、11打开时必须尽快地把已燃气体排入排气口28。
但是，在排气阀9、10、11和进气阀12、13、14的打开操作之间的时间间隔很短，为了在如此短的时间间隔中快速地把已燃气体排出，必须高速地打开排气阀9、10、11。在这种情况下，如果排气阀9、10、11通过摇臂驱动，由于摇臂的弹性变形等问题，会使排气阀9、10、11的打开速度变低。因此，在本发明的实施例中，排气阀9、10、11不通过摇臂而由凸轮轴27直接驱动，以使排气阀9、10、11的打开速度增大。
另外，由于辅助室5的温度相当高，因此与气缸盖内壁3a的其它部分相比，围绕开口6的气缸盖3的内壁3a部分的温度变得相当高，这样，该部分很容易产生开裂。但是，在本发明的实施例中，如图1所示，由于把开口6设置成被三个进气阀12、13、14所包围，所以气缸盖3的内壁3a就被从进气阀12、13、14所供入的新鲜空气冷却，这样可防止围绕开口6的气缸盖3的内壁3a部分的开裂。
图9至图13示出了另一个实施例。在该实施例中，排气阀9、10、11和排气口28的结构与图1至图4所示实施例中的结构一样。并且，进气阀12、13、14和进气口29、30及导流屏16、19的结构，以及辅助室5及开口6的结构也与图1至图4所示实施例中的结构一样。也就是说，进气阀12、13分别设置在气缸3的内壁3a中形成的凹部15和18中，而位于排气阀一侧的进气阀12、13的气门口被相应的导流屏16、19挡住。
但是，在该实施例中，没有如图4所示的为进气阀14设置的导流屏，而在进气阀14的气门头的后端面附近设有导流屏33，如图10和12所示。该导流屏33从位于排气阀11一侧的进气支道31、32的汇合部分的内壁延伸到包围进气阀14的阀杆的位置，而使导流屏33复盖住在排气阀11一侧的进气阀14的气门头的一半后端面。
在该实施例中，当进气阀14打开时，新鲜空气经导流屏33导向，并且主要从位于排气阀11的相对侧的进气阀14的气门口流入到主室4中。随后，新鲜空气在主室4的中部向下朝活塞2的顶面流动，如图13中箭头Y所示。这时，从其它进气阀12、13送入的新鲜空气沿着主室4的周边流动。因此，在该实施例中，主室4的整个内部也被从进气阀12、13、14送入的新鲜空气清扫。
图14至图18示出了另一实施例。在此实施例中，排气阀9、10、11和排气口28，以及进气阀12、13，进气口29、30及导流屏16、19的结构都与图1至图4所示实施例的结构一样。另外，辅助室5及开口6的结构也与图1至图4所示实施例的结构一样。也就是说，进气阀12、13分别设置在气缸盖3的内壁3a中形成的凹部15和18中，而位于排气阀一侧的进气阀12、13的气门口被相应的导流屏16、19挡住。
在此实施例中，进气阀14a的气门头的直径比图1至图4所示实施例中所用的进气阀14的气门头的直径要小得多，并且进气支道31a、32a的横截面积也比图1至4所示实施例中的进气支道31、32的横截面积要小得多。另外，在此实施例中，没有为进气阀14a设置导流屏。
在此实施例中，与图1至图4所示实施例相比，只有少量的新鲜空气通过进气阀14a送入主室4中，并且随后新鲜空气朝主室4的中部流动，如图18中箭头Ya所示。因此，在此实施例中，由于主室4的中部被从进气阀14a送入的新鲜空气清扫，而主室4的周边部分被从另外的进气阀12、13送入的新鲜空气清扫，因而主室4的整个内部被清扫了。
在此实施例中，由于没有为进气阀14a设置导流屏，因此从进气阀14a送入的新鲜空气一部分从排气口28逸出。这部分逸出的空气并不对清扫未燃气体的操作起作用，因此它是没有用的。但是，由于从进气阀14a送入的空气量较小，因此这部分没有用的空气的量也很小。
按照本发明，可以充分地对燃烧室的整个内部实施扫气。
虽然参照用来进行说明的实施例对本发明进行了说明，但是应该明白在本发明基本概念及范围内，本专业的技术人员可以作出很多的改型。
权利要求
1.一种二冲程发动机，带有一活塞、一气缸盖和在活塞及气缸盖之间形成的燃烧室，所述的发动机包括在气缸盖的内壁的周边部分设置的至少一个排气阀；在气缸盖的内壁的周边部分与所述的排气阀相对的位置上设置的至少一个进气阀；防止新鲜空气从位于排气阀一侧的进气阀的气门口流入燃烧室，但使新鲜空气从位于与所述的排气阀相对的位置的进气阀的气门口，流入燃烧室，而使新鲜空气沿着燃烧室的周边流动的控制装置；在气缸盖中部设置的用来把新鲜空气供入燃烧室中部的一个附加阀。
2.按照权利要求1的二冲程发动机，其特征在于所述的控制装置包括挡住位于排气阀一侧的进气阀的气门口的一个导流屏。
3.按照权利要求2的二冲程发动机，其特征在于所述的导流屏由一凹部的圆柱形内环形壁构成，该凹部形成在气缸盖的内壁上，用来安装所述的进气阀。
4.按照权利要求2的二冲程发动机，其特征在于所述的导流屏在所述进气阀打开的整段时间中挡住所述进气阀的气门口。
5.按照权利要求2的二冲程发动机，其特征在于所述的导流屏只在进气阀的气门提升量较小时挡住所述进气阀的气门口。
6.按照权利要求1的二冲程发动机，其特征在于它还包括另一个用来防止新鲜空气从位于排气阀一侧的所述附加阀的气门口进入燃烧室，而使新鲜空气朝燃烧室中部流动的控制装置。
7.按照权利要求6的二冲程发动机，其特征在于所述的另一个控制装置包括挡住位于排气阀一侧的进气阀的气门口的一个导流屏。
8.按照权利要求7的二冲程发动机，其特征在于所述的导流屏由一凹部的圆柱形的内环形壁构成，该凹部形成在气缸盖的内壁上用来安装所述的进气阀。
9.按照权利要求7的二冲程发动机，其特征在于所述的导流屏在所述的附加阀打开的整段时间中挡住所述的附加阀的气门口。
10.按照权利要求7的二冲程发动机，其特征在于所述的导流屏在所述的附加阀的气门提升量较小时挡住所述的附加阀的气门口。
11.按照权利要求6的二冲程发动机，其特征在于所述的另一个控制装置包括设置在所述的附加阀的进气通道内的部分挡住所述的附加阀的气门头的后端面的导流屏。
12.按照权利要求11的二冲程发动机，其特征在于所述的导流屏挡住位于排气阀一侧的所述的附加阀的一半后端面。
13.按照权利要求1的二冲程发动机，其特征在于所述的附加阀的气门头的直径比所述的进气阀的气门头的直径小。
14.按照权利要求1的二冲程发动机，其特征在于有三个排气阀，设置在气缸盖内壁的周边部分，还有两个进气阀，设置在气缸盖内壁的周边部分与所述的排气阀相对的位置上，和多个防止新鲜空气从位于排气阀一侧的进气阀的气门口流入燃烧室，但使新鲜空气从位于与所述的排气阀相对的位置的进气阀的气门口流入燃烧室，而使新鲜空气沿着燃烧室的周边流动的控制装置。
15.按照权利要求14的二冲程发动机，其特征在于它还包括一内部带有一燃油喷嘴的辅助室，所述的辅助室有一向燃烧室开的开口。
16.按照权利要求15的二冲程发动机，其特征在于所述的辅助室的所述的开口在位于所述进气阀之间的气缸盖的内壁的周边部分对燃烧室开口，而所述的辅助室的所述开口被所述进气阀和所述的附加阀包围。
17.按照权利要求16的二冲程发动机，其特征在于所述的三个排气阀、所述的两个进气阀和所述的辅助阀的所述的开口基本是等角间隔地绕着所述的附加阀设置在气缸盖内壁的周边部分上的。
18.按照权利要求15的二冲程发动机，其特征在于它还包括在所述的附助室的两侧设置的一对延伸到所述的相应的进气阀的进气口，和从所述的相应的进气口分贫开并延伸到所述的附加阀的一对进气支道。
19.按照权利要求18的二冲程发动机，其特征在于所述的进气支道在所述的辅助室的两侧延伸并在所述的附加阀的附近相互汇合。
20.按照权利要求19的二冲程发动机，其特征在于所述进气支道的横截面积小于所述的进气口的横截面积，所述的附加阀的气门的直径比所述进气阀的气门头的直径小。
21.按照权利要求14的二冲程发动机，其特征在地所述的三个排气阀由一公共的凸轮轴驱动，而所述的两个进气阀和所述的附加阀也由一公共的凸轮轴驱动。
22.按照权利要求21的二冲程发动机，其特征在于用来驱动所述的三个排气阀的所述的凸轮轴设置在所述三个排气阀的轴线上，而用来驱动所述的两个进气阀及所述的附加阀的凸轮轴设置在所述的两个进气阀和所述的附加阀的轴线上。
全文摘要
一种二冲程发动机，包括三个排气阀和两个进气阀。所述的排气阀和进气阀设置在气缸盖的内壁的周边部分。另有一附加阀设置在气缸盖内壁的中部。位于排气阀一侧的三个进气阀的气门口被导流屏挡住。燃烧室的中部用附加阀供入的新鲜空气扫气，而燃烧室的周边部分用从其它两个进气阀供入的新鲜空气扫气。
文档编号F02B75/02GK1072243SQ92112779
公开日1993年5月19日 申请日期1992年11月5日 优先权日1991年11月8日
发明者梅花豊一, 中村德彦, 福山正, 佐藤武, 中江公一 申请人:丰田自动车株式会社