专利名称:二冲程发动机的排气控制系统的制作方法
本发明是关于如摩托车用二冲程发动机排气控制系统。
图1为现有技术的排气控制系统的纵剖面图;
图2为配有本发明的排气控制系统的二冲程发动机的纵剖面图;
图3为图2中沿Ⅲ-Ⅲ线的剖面图，表示出发动机低速运转时排气控制系统的工作情况;
图4为图2中沿Ⅲ-Ⅲ线的剖面图，表示出发动机高速运转时排气控制系统的工作情况;
图5为图2中沿Ⅴ-Ⅴ线的剖面图;
图6为图2中沿Ⅵ-Ⅵ线的剖面图;
图7为图3中沿箭头Ⅶ方向的气缸壁的展开图;
图8为配有本发明的另一个实施例的发动机气缸的展开图;
图9为图3中的另一个实施例的剖面图。
图1中看到，现有技术的二冲程发动机排气控制系统，在气缸壁内有一个辅助排气道2，通到主排气道1上方略高位置的燃烧室，该辅助排气道2的另一端通到主排气道1的中间部位，辅助排气道2内装有一个阀3，该阀3的回转位置是根据发动机的速度而改变，以便使辅助排气道获得最佳的孔口面积。因此，排气系统总面积由发动机速度变化时的主、辅排气道的面积来表示。
但是，这种排气控制系统，由于排气的波动，尤其是发动机低速运转时排气的波动使发动机的输出功率不能有效地提高。
为了解决这个问题，已建议采用的技术方案是将膨胀室与排气道接通。但是，在这种情况下，膨胀室意外地阻碍了排气的畅通流动，特别是在发动机高速运转的时候。
本发明的目的是提供一种在发动机的整个速度运转范围内能够提高发动机输出功率的排气控制系统。
为此目的，根据本发明提供的二冲程发动机排气控制系统包含与燃烧室相通的主排气道、与主排气道两侧的燃烧室相通并通向主排气道中间部位的辅助排气道、装在辅助排气道中且适于有选择性切断辅助排气道的控制阀，通过控制阀与主排气道相通的膨胀室和操作控制阀的阀控装置。发动机低速运转时，控制阀能切断辅助排气道的同时使膨胀室与主排气道相通;发动机速度增大时，控制阀在逐渐接通辅助排气道的同时逐渐切断膨胀室与主排气道的通路。
本发明上述的和其它的目的、特征和优点从下面对最佳实施例的说明会更加清楚明暸。
参照图2，二冲程发动机的气缸10，内有作往复运动的活塞12。气缸10的壁内有进气道13、扫气道14和主排气道15。进气道13有一个可根据活塞12的冲程而开启的簧片阀7，使燃烧室与曲轴室8接通，该曲轴室8是由曲轴箱11、活塞12和气缸10的一部分所限定。扫气道14的下端与曲轴室8接通，上端是根据活塞12的位置有选择性地与气缸10中的燃烧室接通。
参照图3，它是图2中沿Ⅲ-Ⅲ线的剖面图。在主排气道15园周侧的气缸10的壁内构成第一和第二辅助排气道16和17，各自与气缸中的燃烧室接通并通向主排气道15的中间部位。辅助排气道16和17分别由第一和第二控制阀所开启和关闭。
本发明的这种排气控制系统有一个由气缸壁和膨胀室罩20所限定的膨胀室21，膨胀室罩20固定在气缸壁上。第一膨胀通道23通向第一控制阀18，使膨胀室21有选择性地与取决于第一控制阀18位置的主排气道15接通。同样，第二膨胀通道24通向第二控制阀19，使膨胀室21也通过取决于第二控制阀19位置的第二膨胀通道24与主排气道15接通。
阀18和19为杆形结构，装在气缸10的阀座25上，可以转动。阀18和19各自有半园柱形通道26和27，其结构形式要能在辅助排气道16和17与主排气道不接通时使膨胀室21通过膨胀通道23和24经半园柱形通道26和27接通主排气道15。反之，在辅助排气道16和17接通主排气道时使膨胀室21与主排气道15切断。
阀18和19是通过齿条轴28与调速器30连接动作的(如图6所示)，使之发动机低速运转时能保持如图3所示的各通道相对位置。但是，随着发动机速度的增加，第一控制阀18和第二控制阀19各自又能沿箭头A和B所指的方向转动。
更详细的说明参照图5，控制阀18和19装在齿条轴28的相对的两侧，齿轮31和32与阀成整体结构且和齿条轴28上的齿啮合，齿条轴28由轴座35支承，可轴向自由移动，并伸进传动箱36内，齿条轴28伸进传动箱36内的部分装有一对调节板37，该调节板37夹住摇臂38一端的立销39，摇臂38又固定在回转立轴40上。
带有立销41的臂42固定在回转立轴40的底端部，销41借助滑块43上的一对环形调节板44夹紧，滑块43与调速器轴45配装，可逐向滑动。这种结构要使滑块43的轴向滑动能使通过调节板44、销41和臂42引起回转立轴40转动。
参照图6，它是图5中沿Ⅵ-Ⅵ线的剖面图。调速器30有一对碟形盘46和47，夹在两个碟形盘46和47之间的多个离心球48和调速器弹簧49。这种类型的调速器被称为离心球式调节器。滑块43是与其中的一个碟形盘47做成整体结构，调速器弹簧49装在调节板44和调速器驱动装置51之间是为了通过调节板44的中间体强使碟形盘47沿图5中箭头E相反的方向移动，驱动装置51固定到由轴承57支承的且和曲轴55上的曲轴齿轮啮合的调速器轴45上，轴座部件58支承回转立轴40，使回转立轴可以转动。
图7是气缸内园周表面部分的展开图，表示主排气道15、辅助排气道16、17和扫气道14的孔口形状和位置。主排气道15和辅助排气道16、17孔口的上边缘具有相同的水平位置，使得辅助排气道16、17不管是否开启或关闭而排气的时间都保持不变，辅助排气道16、17的高度或垂直长度不大于主排气道15的高度，扫气道14在低于辅助排气道16、17底部边缘的位置时开启。
在运行中，当发动机的速度足够低时，施于离心球48上的离心力是很小的，滑块43不会在箭头E的方向滑动。因此，控制阀18和19能使膨胀室21在切断辅助排气道16、17和主排气道之间的通路时通过膨胀通道23和24与主排气道15的中间部位接通。在这种情况下，排气通路的总截面恰好是主排气道15的截面，使之与发动机低速运转时的发动机特性相匹配。同时，排气压力的波动被吸收，使发动机的输出功率得以提高。
发动机速度的增大导致图6所示的调速器轴45的转速相应增大，从而使得施于球48上的离心力增大，致使球48径向外移，这就有助于碟形盘47和滑块43克服调速器弹簧49的弹力沿箭头E方向移动，滑块43的移动又导致回转立轴40通过如图5所示的销41和臂42的作用而转动。其结果是，齿条轴28通过臂38和销39的作用按箭头C的方向转动，使之第一和第二控制阀18和19能通过如图3所示的齿轮31和32按箭头A和B的方向转动，在逐渐增大辅助排气道16、17和主排气道15之间通路面积的同时逐渐减少主排气道15和膨胀通道23、24之间的通路面积。
因此，排气通路的总面积(主排气道15的截面积和辅助排气道开启面积之和)是以与发动机高速运行特性相匹配的方式逐渐增加的，从而使发动机的输出功率得到提高。另外，因膨胀室21和主排气道15之间的通路面积是逐渐增大的，所以象发动机速度效应那样因膨胀室21使排气波动变为严重的不良效果得以消除。尽管膨胀室21是逐渐地与主排道切断，但因为高速产生的排气压力的波动是随发动机速度的增加而逐渐受到抑制的，所以不会因此而有任何问题。
发动机在超速或全速运转过程中，辅助排气道是完全与主排气道15相通的，使得排气通路的总面积(主排气道15的截面积和辅助排气道16、17开启面积之和)达到最大值，该值是主排气道15和辅助排气道16、17面积之和，与发动机超速或最高速度相匹配。在这种情况下，因为膨胀室21完全与主排气道15切断，膨胀室21造成的排气紊流得以消除。同时，因为辅助排气道16和17完全开启，使发动机的输出功率有显著的提高。
在用的实施例中，控制阀18和19是配置在主排气道的两侧，可相反方向转动，这就能在膨胀室21和控制阀18及19之间设计出结构简单的膨胀通道23和24。
在已说明的实施例中，给出了一个单独的膨胀室并通过两个控制阀18和19使其与主排气道15接通。但这不是独一无二的解决方案。本发明的排气控制系统可以有两个独立的膨胀室，经各自的控制阀与主排气道接通。
虽然在用的实施例中，两个控制阀是通过单独的机构致动的，将两个控制阀通过一个连杆机构彼此连接动作是可能的。
也可以让两个控制阀按确定的时间差来动作，即根据发动机的技术要求，给出控制阀动作时间的预先规定的差值。
还要注意的是，实施例中采用的调速器式控制阀的致动器能用伺服马达来代替，该伺服马达根据脉冲发生器的输出脉冲给出不同的旋转角度;脉冲发生器是根据发动机速度传感器产生的速度信号输出而工作的。
用的实施例中，对辅助排气道16和17的上、下边缘的位置更改成与主排气道15相同的位置也是可能的。
此外，旋转式控制阀18和19也可以用套筒式滑阀来代替。
如上面已说明了的，本发明提供的二冲程发动机排气控制系统有一个膨胀室和多个辅助排气道。在发动机低速运转时，膨胀室与主排气道接通是使排气压力波动可由膨胀室所吸收以提高发动机的功率;在发动机高速运转时，开启所有的辅助排气道，给出较大的排气面积是使得有最佳的排气条件;而膨胀室与主排气道切断以消除呈紊流流动。其结果是使发动机在低速和高速运行时均能使发动机的效率得到显著的提高。
在用的实施例中，在主排气道两侧构成辅助排气道使排气通路的总面积的改变在主排气道两侧是对称的，且排气通路的总面积大到足以确保发动机平稳运转，即使在发动机超速或最高速度运转时也如此。
要进一步注意的是，不在如的实施例中所指出的主排气道两侧配置多个辅助排气道，而在主排气道一侧配置一个辅助排气道也是可采用的技术解决方案，如图9所示就具有本发明的基本优点。
权利要求
二冲程发动机的排气控制系统，其特征在于主排气道与燃烧室接通，在主排气道侧面至少有一个辅助排气道与燃烧室和主排气道的中间部位接通，在各辅助排气道中装有能选择性切断至少一个辅助排气道的控制阀，膨胀室通过控制阀与主排气道接通，操作控制阀的阀控装置在发动机低速运转时其控制阀至少切断一个辅助排气道的同时使膨胀室与主排气道接通，在发动机速度增大时其控制阀至少逐渐开启一个辅助排气道的同时使膨胀室与主排气道逐渐切断。
专利摘要
二冲程发动机的排气控制系统，有一个主排气道、与主排气道并列的辅助排气道和与主排气道相通的膨胀室。发动机低速运转时，辅助排气道在膨胀室与主排气道接通时切断，发动机高速运转时，辅助排气道开启而膨胀室关闭。
文档编号F02D35/00GK85103141SQ85103141
公开日1986年10月22日 申请日期1985年4月27日
发明者内西英三郎 申请人:川崎重工业株式会社导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan