专利名称：强制换气式二冲程发动机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种内燃机，确切地说是一种强制换气式二冲程发动机。
现有二冲程发动机，换气需要扫气泵，换气过程品质不良，排气不净;活塞组件热负荷大，工作可靠性差，排气口开得较早，活塞下行做功的有效行程减小。
本发明的目的是，设计一种换气品质优良，活塞组件温度低，无需扫气泵，结构简单紧凑，在相同工作容积和转速下，发出的功率是四冲程发动机两倍的内燃发动机。
本发明是在原有二冲程发动机的活塞顶面加装一套换气阀式配气机构和T型机油缓冲机构，并作适当改进而实现的。
本发明所述的内燃发动机，它主要包括缸体(41)、缸套(40)、缸盖(35)、活塞(37)、连杆(42)、换气阀式配气机构和T型机油缓冲机构，其特征在于一、换气阀式配气机构包括换气阀装置、排气门装置和传动装置三部分，换气阀装置头部中央装有进气门(2)，换气阀装置头部与活塞(37)贴合的一面将活塞(37)与燃烧室隔开，换气阀装置头部另一面与缸盖(35)组成燃烧室，排气门装置装于换气阀杆身，且一同由缸盖(35)下平面插入导管(8)，并穿过缸盖(35)上平面，与固定在缸盖(35)上平面的传动装置相连结。换气阀装置是由换气阀本体(4)、装在换气阀本体头部中央的进气门座(3)、进气门(2)、铆在进气门(2)上的两个排气门推杆(36)、从换气阀本体杆身尾部装入的导杆(34)、装在导杆上的弹簧(6)、弹簧座(33)以及进气门卡簧(7)和装于换气阀本体(4)头部外圆的两道密封气环(38)组成。排气门装置是由装于换气阀本体(4)杆身的排气门(5)、镶于缸盖(35)的导管(8)以及装于排气门(5)杆身尾部的排气门卡簧(10)、塑料垫(11)和排气门弹簧(29)组成。传动装置是由缓冲弹簧(14)、卡在缓冲弹簧(14)和排气门弹簧(29)上的浮动弹簧座(13)、固定于缸盖上平面的弹簧限位套(15)、复位弹簧(17)、(25)、装于复位弹簧(17)、(25)之间的浮动弹簧座(27)以及装于换气阀本体杆身尾部的弹簧座(19)和锁片(18)组成。二、T型机油缓冲机构包括T型缓冲管(20)和支架(24)，T型缓冲管(20)的横管一端装有进油阀(22)，另一端装有出油阀(17)，钢求、弹簧组成进、出油阀，且横管两端分别与支架(24)连结，两支架(24)通过螺栓(31)固定于缸盖(35)上平面，T型缓冲管(20)的竖管上套有滑环(28)，滑环(28)下装有弹簧(12)，弹簧(12)下有卡簧(30)限位，且竖管插入换气阀本体(4)的杆身内。T形缓冲管(20)竖管头部开有V型口，中央开有补液孔B。三、缸套(40)为短湿式，其上半部与缸体(41)组成水套，其下半部外圆表面用来与缸体(41)经向定位，缸套(40)中部与缸体(41)水套下部紧密贴合的锥面，作为轴向定位。四、缸盖(35)燃烧室上的N孔，既可用作装火花塞，也可换装喷油嘴。
采用本发明结构的内燃机，不需要扫气泵;进入缸体的新鲜气体不直接与高温零件接触，气体膨胀量减小，提高了发动机的充量;实现了在排气与进气同步进行时，新鲜气体不与废气混合，提高了换气品质。换气阀装置将活塞组件与燃烧室隔开，且换气阀装置散热性好，从而降低了活塞组件温度，减小了活塞与缸套的配合间隙，提高了活塞组件的工作可靠性。在相同工作容积和转速下，该结构内燃发动机发出的功率是四冲程发动机的两倍。
下列附图描述了本发明的一个实施例。
图1为本发明内燃发动机的纵剖图。
图2为本发明换气阀装置剖视图。
图3为沿图2中Ⅰ-Ⅰ的剖视图。
图4为本发明排气门积炭储存沟K的局部放大图。
图5为本发明活塞从下向上运动至封住进气口时，换气阀复位图。
图6为本发明活塞从下向上运动至未到进气口时，换气阀复位图。
图7为本发明活塞从下向上运动超过进气口时，换气阀复位图。
标号名称(1)活塞销，(2)进气门，(3)进气门座，(4)换气阀本体，(5)排气门，(6)进气门弹簧，(7)进气门卡簧，(8)导管，(9)喷油器(或火花塞)，(10)排气门卡簧，(11)塑料垫，(12)弹簧，(13)浮动弹簧座，(14)缓冲弹簧，(15)弹簧限位套，(16)出油阀，(17)复位弹簧，(18)锁片，(19)弹簧座，(20)T型缓冲管，(21)O型密封圈，(22)进油阀，(23)防尘罩，(24)支架，(25)复位弹簧，(26)O型密封圈，(27)浮动弹簧座，(28)滑环，(29)排气门弹簧，(30)卡簧，(31)螺栓，(32)O型密封圈，(33)进气门弹簧座，(34)导杆，(35)缸盖，(36)排气门推杆，(37)活塞，(38)密封气环，(39)缸垫，(40)缸套，(41)缸体，(42)连杆，(43)曲轴。
A接进气管、B补液孔、C和D接油底壳、E接排气管、F通气槽、J进气口、H缓冲腔、K积炭储存沟、R燃烧室、G导流槽、N燃烧室上喷油器或火花塞孔，a换气阀简图，b活塞简图。
参照附图结合实施例说明如下由图2可见，换气阀本体(4)头部外圆装有两道密封气环，换气阀本体(4)头部中央镶有进气门座(3)，装有进气门(2)，进气门(2)上对称铆有两个排气门推杆(36)，导杆(34)从换气阀本体(4)的杆身尾部装入，并插入进气门(2)杆部中心导孔内，导杆(34)上有通气槽F，导杆(34)上部和换气阀本体(4)杆身内装有机油，起冷却、缓冲作用。导杆(34)上还装有进气门弹簧(6)、弹簧座(33)、进气门卡簧(7)。进气门(2)的轴向运动以导杆(34)为运动导向，换气阀本体(4)、进气门(2)和导杆(34)三者之间既可整体运动，又可相对运动。
由图1可见，排气门(5)装于换气阀本体(4)的杆身，为间隙配合，与排气门推杆(36)贴合，排气门(5)的杆身尾部装有排气门卡簧(10)、塑料垫(11)和排气门弹簧(29)。换气阀装置和排气门装置从缸盖(35)的下平面插入镶于缸盖(35)的导管(8)内。装上缓冲弹簧(14)后，压上浮动弹簧座(13)，并用弹簧限位套(15)限位。弹簧限位套(15)用四个螺钉固定在缸盖(35)上平面。复位弹簧(17)、(25)通过浮动弹簧座(27)串接，安装在浮动弹簧座(13)和弹簧座(19)之间，弹簧座(19)通过锁片(18)与换气阀本体杆身尾部相连。
活塞(37)通过活塞销(1)与连杆(42)小头连结，连杆(42)大头与曲轴(43)相连。
上述机构的工作过程是这样的当换气阀和活塞被燃烧室R内的高压气体推动下行至复位弹簧(17)、(25)接近并紧时，浮动弹簧座(13)离开弹簧限位套(15)一定距离，并压缩排气门弹簧(29)，从而强行推开排气门(5)，并使排气门(5)下移至最大升程。缸内气体在排气门打开后，压力迅速下降，但换气阀仍在较大的惯性力作用下继续下行并压缩缓冲弹簧(14)，当惯性力和弹簧弹力平衡时，换气阀立刻换向上行，而此时活塞(37)正好下行到进气口J附近并继续下行。急速上行的换气阀将未自动排完的废气强行从排气口E排出，同时又和活塞(37)一起将新鲜气体从进气口J吸入缸体，此时进气门(2)尚未打开，这就实现了在排气与进气同步进行时新鲜气体与废气不混合的目的，且吸入缸内的新鲜气体在吸气过程中不直接和高温零件接触，膨胀量减小，发动机充量提高。当换气阀上行接近活塞上止点时，强行将排气门(5)关闭至最小开度，使燃烧室R内的残存废气继续排出。为减小换气阀本体(4)与排气门(5)之间的撞击，排气门(5)上设有积炭储存沟K。(见图4)。当活塞(37)从下止点向上行至封住进气口J并压缩刚吸入的新鲜气体至一定压力后，进气门(2)才打开，排气门(5)关闭。被活塞(37)压入燃烧室R内的气体在经过换气阀上的导流槽G时(见图2、图3)产生旋转，形成强烈的挤气旋流。在活塞(37)接近上止点时，喷油器(或火花塞)开始喷油(或点火)。换气阀贴上活塞(37)的同时进气门(2)在进气门弹簧(6)和高压气体的共同作用下关闭。燃烧室R内被压燃(或被点燃)的气体的温度和压力急剧增高。在高温、高压气体的作用下，换气阀和活塞一起从上止点被推向下止点，并带动曲轴(43)旋转作功。复位弹簧(17)、(25)串接可降低发动机高度。
发动机起动时，活塞(37)被曲轴(43)带动向下运动，换气阀与活塞(37)之间产生真空，换气阀在真空吸力作用下压缩复位弹簧(17)、(25)下行使排气门(5)在排气门弹簧(29)的作用下下移至最大升程。换气阀上方由排气通道E向内填充气体。当活塞(37)向下运动至进气口J时，复位弹簧(17)、(25)迅速使换气阀上移，并与继续上行的活塞(37)共同将新鲜气体从进气口J吸入，同时将换气阀上方的气体泵出。如果一个循环发动机未着火，换气阀在燃烧室R内被压缩气体的压力作用下继续和活塞(37)一同下行，重复上述循环。
换气阀用弹簧复位的最大优点是结构简单，但它的复位速度不能随发动机转速的变化而相应变化。故本发明的弹簧复位速度设计的略高于发动机常用速度。由图5可见，当以此设计速度工作，活塞b从下止点向上运动至封住进气口时，换气阀a正好复位至上止点;由图6可见，当低于此设计速度，活塞b从下止点向上还没运动到进气口时，换气阀a已复位，这就出现了过后充气。由图7可见，当高于此设计速度，活塞b从下止点向上运动超过进气口时，换气阀a才复位，这就出现充气不足。
由图1还可见T型机油缓冲机构的结构。T型缓冲管(20)的横管一端装有进油阀(22)，另一端装有出油阀(17)，钢球、弹簧组成进出油阀，且横管两端分别与支架(24)连结，形成贯通的油道，两支架(24)通过螺栓(31)固定于缸盖(35)上平面，C为进油管口，D为出油管口，均接至油底壳，形成回路。为防止管道口漏油，在横管与支架连结处装有O型密封圈(22)，在支架与缸盖连结处装有O型密封圈(32)。T型缓冲管(20)的竖管上套有滑环(28)，滑(28)下装有弹簧(12)，弹簧(12)下有卡簧(30)限位，且竖管插入换气阀本体(4)的杆身内，为间隙配合。竖管中部开有补液孔B，补液孔B上部杆身处装有O型密封圈(26)。竖管头部开有V型口。
T型机油缓冲机构的工作过程是这样的当换气阀被高压燃气从上止点强推下行时，换气阀杆身内腔容积增大，产生吸力，机油从进油阀(22)被吸入，在换气阀下行刚开始时，缓冲腔H由于被T型缓冲管的竖管头部几乎密闭，不可能一下从竖杆头部的V型口补充很多机油，这时滑环(28)克服弹簧(12)的弹力下移，使滑环上方由B孔补充机油，待竖管的V型口全部让出后，滑环(28)复位。当换气阀从下急速上行接近上止点时，T型缓冲管(20)的竖管头部V型口被换气阀的杆身逐渐封小，缓冲腔H内的油压增高，油液从被封小的V型口挤出，待V型口接近被封住时，换气阀停止运动，起到了对换气阀复位的缓冲作用。在换气阀复位的同时由于换气阀杆身内腔容积减小。受热的机油从出油阀(16)挤出，这就起到了对换气阀机构的冷却作用。
防尘罩(23)用螺钉固定在缸盖(35)的上平面，缸盖分总成与缸体(41)之间装有衬垫(39)，缸盖(35)上装有喷油器(9)(或火花塞)。缸体(41)上装入缸套(40)，缸套(40)为短湿式，即缸套(40)上半部与缸体(41)组成水套，缸套(40)下半部外圆表面作为与缸体(41)的经向定位，缸套(40)中部与缸体(41)水套下部紧密贴合的锥面，作为轴向定位。此结构使缸体的刚度增强，缸套安装稳定。
权利要求
1.一种强制换气式二冲程内燃发动机，它主要包括缸体(41)、缸套(40)、缸盖(35)、活塞(37)、连杆(42)、换气阀式配气机构和T型机油缓冲机构，所述的换气阀式配气机构、T型机油缓冲机构和缸套(40)，其特征在于a、换气阀式配气机构由换气阀装置、排气门装置和传动装置组成，换气阀装置头部中央装有进气门(2)，换气阀装置头部与活塞(37)顶部贴合的一面将活塞(37)与燃烧室隔开，换气阀装置头部另一面与缸盖(35)组成燃烧室，排气门装置装于换气阀本体(4)的杆身，且一同由缸盖(35)下平面插入导管(8)，并穿过缸盖(35)上平面，与固定在缸盖(35)上平面的传动装置相连结；b、T型机油缓冲机构包括T型缓冲管(20)和支架(24)，T型缓冲管(20)的横管的一端装有进油阀(22)，另一端装有出油阀(17)，钢球、弹簧组成进、出油阀，且横管两端分别与支架(24)连结；T型缓冲管(20)的竖管上套有滑环(28)，滑环(28)下装有弹簧(12)，弹簧(12)下有起限位作用的卡簧(30)，且竖管插入换气阀本体(4)的杆身内，T型缓冲管(20)竖管头部开有V型口，中部开有补液孔B，两支架(24)通过螺栓(31)固定于缸盖(35)上平面；c、缸套(40)为短湿式，其上半部分与缸体(41)组成水套，其下半部分有与缸体(41)经向定位的外圆表面和与缸体(41)水套下部紧密贴合的轴向定位的锥面。
2.根据权利要求1所述的强制换气式二冲程发动机，其特征是换气阀装置是由换气阀本体(4)、装在换气阀本体头部中央的进气门座(3)、进气门(2)、铆在进气门(2)上的两个排气门推杆(36)、从换气阀本体杆身尾部装入的导杆(34)，装在导杆上的弹簧(6)、弹簧座(33)以及进气门卡簧(7)和装于换气阀本体(4)头部外圆的两道密封气环(38)组成。
3.根据权利要求1所述的强制换气式二冲程发动机，其特征是排气门装置是由装于换气阀本体(4)杆身的排气门(5)、镶于缸盖(35)的导管(8)以及装于排气门(5)杆身尾部的排气门卡簧(10)、塑料垫(11)和排气门弹簧(29)组成。
4.根据权利要求1所述的强制换气式二冲程发动机，其特征是传动装置是由缓冲弹簧(14)、卡在缓冲弹簧(14)和排气门弹簧(29)上的浮动弹簧座(13)、固定于缸盖上平面的弹簧限位套(15)、复位弹簧(17)、(25)、装在复位弹簧(17)、(25)之间的浮动弹簧座(27)，装于换气阀本体(4)杆身尾部的弹簧座(19)和锁片(18)组成。
5.根据权利要求1所述的强制换气式二冲程发动机，其特征是缸盖(35)燃烧室上的N孔，可装喷油器或火花塞。
全文摘要
一种强制换气式二冲程内燃发动机，是在原有二冲程发动机的活塞顶面加装一套换气阀式配气机构和T形机油缓冲机构。配气机构由换气阀装置、排气门装置和传动装置组成，其中换气阀装置头部与活塞贴合的一面将活塞与燃烧室隔开，另一面与缸盖组成燃烧室，使进入缸体的新鲜气体不直接与高温零件接触，膨胀量减小，提高了发动机充量；同时活塞组件温度降低，提高了工作可靠性。在相同工作容积和转速下，该发动机功率是四冲程发动机的两倍。
文档编号F02B75/02GK1066908SQ9210121
公开日1992年12月9日 申请日期1992年3月12日 优先权日1992年3月12日
发明者刘冶光 申请人:刘冶光