具有空气先导式扫气系统的二冲程发动机的制作方法
【专利说明】
[0001]技术领域:
本发明涉及一种二冲程发动机，更具体的是涉及一种二冲程发动机空气先导式扫气系统。
[0002]【背景技术】:
二冲程发动机因为本身的换气特性，容易出现扫气不完全，燃烧室内新鲜混合气浓度低，会使新鲜混合气燃烧不完全，使废气中碳氢化合物的含量剧增；同时扫气时有一部分新鲜混合气随废气一同排出，混合气中的润滑机油燃烧不充分，也使排气中的碳氢化合物增多，造成二冲程发动机存在油耗高、温度高、污染大等缺点。
[0003]目前，国内外关于二冲程发动机分层扫气的技术研究正在逐年增加，并成为改善小型二冲程汽油机的排放性能的关键技术。而研究主要通过以下两种方式来实现空气预先扫气，混合气再扫气的目的，以减少气缸内新鲜混合气的逃逸及燃烧后的废气残留。
[0004]一种是通过气缸的进气通道利用活塞上凹槽与气缸的扫气通道联通，利用活塞的往复运动，控制空气的进气相位，从而控制空气的进气时间及进气量。如专利US 7082910B2中描述的二冲发动机，具有空气道与混合气道。扫气空气利用曲轴箱内负压经过空气道、活塞凹槽进入扫气通道，以达到从曲轴箱扫入燃烧室中的新鲜混合气与在燃烧室中的通过排气口流出的废气分离，降低扫气损失的目的。
[0005]一种是气缸的空气进气通道与扫气通道联通，两通道间设置有只允许空气从进气通道流向扫气通道的单向阀，利用曲轴箱内的压力变化控制从而控制空气的进气时间及进气量，如专利CN104131881A中描述的层状扫气二冲程发动机，具有单独紧凑的空气通道，先行扫气用空气借助止回阀自空气通道导入到扫气通路，由此以达到从曲轴箱扫入燃烧室中的新鲜混合气与在燃烧室中的通过排气口流出的废气分离，降低扫气损失的目的。
[0006]但是上述两种方式，曲轴箱腔室均与扫气通道联通，在曲轴箱内负压时，新鲜空气经由空气通道导入扫气通道后，混合气经由混合气通道导入曲轴箱内，空气与混合气在整个进气周期内出现了二次混合，在空气层与混合气层间存在一个过渡层，而这个过渡层的容积可能会影响到部分较稀的过渡层混合气逃逸，或者不同浓度的混合气进入燃烧室后燃烧不稳定，排放性能不稳定甚至低速熄火的现象。
[0007]
【发明内容】
:
为解决上述问题，本发明的目的是提供一种具有空气先导式扫气系统的二冲程发动机，具有结构简单紧凑，性能稳定，最大程度消除空气与混合气的过渡层容积的优点。
[0008]为实现上述目的，本发明的采用的技术方案如下:
一种具有空气先导式扫气系统二冲程发动机，包括气缸、曲轴箱、活塞、曲轴连杆机构，气缸和曲轴箱连接构成缸体，活塞设在缸体内将缸体分为燃烧室和曲轴箱腔室，曲轴设在曲轴箱内，曲轴与连杆连接，连杆与活塞相连，在缸体上设排气通道、混合气进气通道、扫气通道以及空气进气通道，其特征在于:扫气通道连通燃烧室和曲轴箱腔室，扫气通道的扫气出口设在气缸内壁上，通过活塞控制与燃烧室的联通与阻隔，扫气通道的扫气入口设在曲轴箱内壁上，通过曲轴阀控制与曲轴箱腔室的联通与阻隔，空气进气通道和扫气通道联通，空气在进气过程中进入扫气通道，而在扫气过程中被首先扫入燃烧室内。
[0009]本发明进一步设置在于:
所述的曲轴上设有曲柄，曲柄上设置凸出块，曲柄在曲轴箱内绕轴承孔中心线旋转，曲轴阀通过曲柄凸出块在曲轴箱内的旋转角度控制扫气入口与曲轴箱腔室的联通和阻隔。
[0010]所述的曲柄凸出块为圆弧形，曲柄凸出块的上沿到下沿形成的面为曲轴阀阀芯面，曲轴箱内壁为圆弧形，扫气通道的扫气入口设置在曲轴箱的圆弧形内壁上，扫气入口所在的曲轴箱内壁为曲轴阀阀体面，曲轴阀阀芯面和曲轴阀阀体面相对于曲轴箱轴承孔中心线的回转半径相等，形成平稳无摩擦的旋转运动。
[0011]所述的混合气进气通道的一端与化油器相连，化油器与空滤器相连，混合气进气通道的另一端通过第一单向阀控制或者通过活塞控制与曲轴箱腔室相连。
[0012]所述的空气进气通道设置在缸体一侧，空气进气通道一端通过第二单向阀与空滤器的相连，空气进气通道另一端与扫气通道相连。
[0013]所述的空气通道还包括设置在环气缸上的至少一对对称形式的空气道，空气道一端与缸体上的空气进气通道相连，空气道的另一端与扫气通道相连，通过单向阀控制空气进气通道与曲轴箱腔室的联通和阻隔。
[0014]所述空气道设置在气缸本体上或者设置为与气缸分离的管构件。
[0015]所述的空气进气通道还包括对称设置于活塞上的凹槽，凹槽一端与缸体上的空气进气通道相连，凹槽的另一端与扫气通道相连，通过活塞控制空气进气通道与曲轴箱腔室的联通和阻隔。
[0016]所述的扫气通道包括设置在气缸上的至少一对对称形式的扫气通道和设置在曲轴箱上的扫气通道。
[0017]所述的单向阀为至少具有一片止回弹簧片的簧片阀。
[0018]本发明所述的一种具有空气先导式扫气系统的二冲程发动机的工作原理是:活塞在气缸内上行过程中曲轴箱腔室内产生负压，在负压的驱动下，一方面，空气通过空滤器进入空气通道导入到扫气通道内将上循环残留的混合气压回曲轴箱腔室，当进入的空气量填充满扫气通道时，曲轴阀上沿关闭曲轴箱扫气通道，空气通道因为进气惯性的效应继续进气直至单向阀关闭，另一方面，油气混合气通过混合气进气通道进入曲轴箱腔室，联通曲轴箱腔室的混合气进气通道依据活塞位置或者曲轴箱腔室压力值继续进气直至进气停止。活塞继续下行，曲轴箱腔室内的混合气继续压缩，曲轴阀下沿打开曲轴箱扫气通道，曲轴箱腔室内的混合气压入曲轴箱扫气通道内，活塞继续下行至扫气通道上沿与气缸燃烧室联通的入口上沿时，扫气过程开始，扫气道内空气首先扫入气缸燃烧室，然后是混合气，而联通扫气通道的部分空气通道因扫气过程中压力的降低，使得空气通道内始终充满着空气，从而实现了混合气与废气分离的目的。
[0019]本发明采用上述技术方案，具有以下有益效果:
1、本发明通过曲轴阀控制扫气通道与曲轴箱腔室的开关，空气由空气进气道进入扫气道将上一行程中的混合气压入曲轴箱腔室，并使空气充满整个扫气通道时，曲轴阀将扫气道与曲轴箱腔室阻隔，可以减少空气与混合气的混合时间，从而减小过渡层的容积；
2、本发明通过采用低精度的曲轴阀，曲轴阀处于关闭状态时，小间隙实现曲轴箱腔室与扫气通道的压力平衡，使曲轴阀开启时，扫气通道内的压力不至于出现范围较大的波动。
[0020]3、本发明通过增加曲轴阀的形式控制扫气流，结构简单，在取得良好扫气效果的同时，最大程度的简化了结构，使得发动机的结构简单紧凑。
[0021]4、本发明采用的空气先导扫气系统最大程度消除空气与混合气的过渡层容积，实现增加排放性能稳定性的良好目标。
[0022]以下结合附图和【具体实施方式】对本发明做进一步说明。
【附图说明】
[0023]图1a为本发明实施例活塞位于上止点时的结构示意图；
图1b为本发明实施例曲轴阀打开时的结构示意图；
图1c为本发明实施例扫气开始时的结构示意图；
图1d为本发明实施例活塞位于下止点时的结构示意图；
图2为本发明实施例空进气通道与扫气通道的结构示意图；
图3为本发明实施例曲轴的结构示意图；
图4a为本发明另一实施例活塞位于上止点时的结构示意图；
图4b为本发明另一实施例活塞位于下止点时的结构示意图；
图4c为本发明另一实施例曲轴阀关闭时的结构示意图；
图4d为本发明另一实施例扫气开始时的结构示意图；
图5为本发明实施例活塞控制的空气先导二冲程发动机结构示意图；
图6为本发明实施例单向阀控制的空气先导二冲程发动机结构示意图；
附图标记:10-发动机，11-空滤器，12-化油器，13-第一单向阀，14-连杆，15-曲轴，16-曲轴箱，17-气缸，18-活塞，19-火花塞，20-第二单向阀，21-进气管路，22-空气进气通道，23-燃烧室，24-扫气出口，25-排气通道，26-扫气通道，27-曲轴箱腔室，28-混合气进气通道，29-扫气入口，32-凸出块一，33-凸出块二，34曲柄一，35-曲柄二。
[0024]【具体实施方式】:
实施例1:
如图la、图lb、图lc、图1d、图3所示，本发明的具有空气先导式扫气系统的二冲程发动机10，包括气缸17、曲轴箱16、活塞18、气缸17和曲轴箱16连接构成的缸体，活塞18在缸体内做往复直线运动，将缸体分为燃烧室23和曲轴箱腔室27，所述的曲轴箱腔室27由曲轴箱16内壁、气缸17内壁和活塞18底部构成，所述的曲轴15设在曲轴箱16内，曲轴15绕曲轴箱16轴承孔中心线153做旋转运动，曲轴15与连杆14相连，连杆14与活塞18相连，在缸体上设有供燃烧室23排除废气的排气通道25、为曲轴箱腔室27提供燃油和空气的混合气体的混合气进气通道28、用于存储空气及将曲