一种二冲程发动机

技术领域

本发明涉及发动机技术领域，具体为一种二冲程发动机，

背景技术

普通的二冲程发动机被构造成在扫气冲程中将新鲜的混合气体 引入燃烧室，以便从燃烧室的内部吸取热量，并且不经过燃烧冲程而 直接扫过汽缸的外部，这种窜气(捷径气)有助于降低气缸燃烧室的 温度和降低活塞的温度，但是大量的窜气直接导致废气的降解。因此， 为了减少窜缸气，配置了简化的二冲程发动机，因此，窜缸气的量越 小，燃烧室的温度越高，活塞的温度越高。

由于这个原因，由于燃烧室和活塞的温度升高，排气减少的两循 环发动机未能防止异常燃烧和磨合的发生，设计了一种风冷发动机， 以增加气缸的风冷翅片面积，增加风冷风扇的尺寸，以增加冷却空气 的量，但即使向风冷翅片提供更大数量的冷却空气，这种冷却也不太 能有效地降低气缸内部的温度，如燃烧室和活塞。

本发明的目的在于提供一种二冲程发动机，以解决上述背景技术 中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种二冲程发动机， 包括发动机和汽缸，所述汽缸其具有圆筒形的孔部分和燃烧室，所述 燃烧室在轴向上连续地连接到所述孔部分的一侧，所述汽缸设置在缸 膛表面中敞开的开口，所述开口构造成使孔段和曲柄腔连通的卡合通 道，及至开口的连通通道，所述开口在缸体表面中敞开，所述开口位 于另一侧的孔表面，配置为使孔段和扫气通道相互连通，其中，第二 开口在孔部的周向上位于与活塞的通孔相对应的位置，所述气缸和活 塞构造成使得通孔至少在扫气行程的间隔内与第二通道重叠以与通 道连通，所述开口在活塞一侧的孔表面中敞开，所述扫气通道通过通孔和连通通道与活塞的内部空间连通，所述扫气通道包括在吸气口部 的圆周方向上彼此远离地设置有吸气侧扫气通道，所述吸气口部的圆 周方向顶部设置有排气侧扫气通道，所述开口在孔部的周向上位于与 活塞的通孔相对应的位置，

优选的，所述连通通道的第二开口在轴向长度大于通孔，所述燃 烧室的表面开设有引导部a，所述燃烧室顶部一侧安装有火花塞。

优选的，所述发动机的两侧对称设置有扫气盒b，所述发动机的 顶部设置有汽缸主体a，所述汽缸的内部对称开设有排气侧扫气口， 所述排气侧扫气口相邻开设有吸气侧扫气口，所述通道的另一侧的一 端连接在与曲柄室a侧的端部。

优选的，所述汽缸的顶部设置有膛部，所述连通通道A的另一侧 的一端直接连接至所述通道的中心部分，所述活塞的一侧设置有冠部， 所述活塞冠部外侧套设有活塞环，所述活塞环嵌入在活塞表面开设的 槽中，所述活塞的一侧设置有凹部。

优选的，所述气缸具有被配置为通过所述缸孔部与所述曲柄室a 连通的吸气口，所述缸孔部相连通并相对设置有排气口，所述通道 使孔段与吸气侧扫气通道彼此连通。

优选的，所述发动机的内部安装有曲轴机构，所述曲轴机构的一 端安装有旋轴，所述曲轴机构远离旋轴的一端设置有曲柄销，所述曲 轴机构的内部连接有连杆。

优选的，所述汽缸，包括曲柄室a、燃烧室、孔段、周向侧壁和 开口，所述周壁部的开口与曲柄室a流体耦合，所述开口的底部设置 有下端a。

优选的，所述连通通道在扫气通道的端部一侧与所述扫气通道流 体连接，所述曲柄通道与曲轴箱的开口相邻。

优选的，所述连通通道开设在扫气通道的中央部分，所述连通通 道与扫气通道的端部之间的位置处与扫气通道流体连接。

优选的，所述侧扫气通路与所述孔部相邻一侧开设有开口，所述 排气侧扫气通道构造所述开口通过曲柄室与孔部分流体地耦合。

与现有技术相比，本发明提供了一种二冲程发动机，具备以下有 益效果：

该二冲程发动机，通过保持了用于引入新鲜混合气体的一对吸气 侧扫气通道、和用于引入EGR气体的一对排气侧扫气通道、的漏气的 减少效果，而不会降低吸气效率，因此，不会引起排放性能的降低， 活塞的冠部的冷却防止了异常燃烧和磨合的发生，吸气率是通过将已 引入燃料的重量除以燃烧室的重量而获得的值，

附图说明

图1为本发明的二冲程发动机的垂直截面图；

图2为本发明沿图1中的线II-II截取的剖视图；

图3为本发明的活塞两侧结构示意图；

图4为本发明的缸体剖视图；

图5A和图5B是第一实施方式的二冲程发动机的纵剖视图，图 5A是表示活塞位于上止点的状态的图，图5B是示出活塞位于下止 点中心的状态的图；

图6A至图6D是第一实施方式的二冲程发动机的沿图1中的线 A-A的剖视图，图2是表示活塞的往复运动的状态的图；

图7是第二实施方式的二冲程发动机的气缸的纵剖视图；

图8A和图8B是第二实施方式的二冲程发动机的纵剖视图，图 8A是示出活塞位于上止点的状态的图，图8B是示出活塞位于下止点 的状态的图；

图9A至图9D是第二实施方式的二冲程发动机的沿图8的A-A线 的剖视图，图2是表示活塞的往复运动的状态的图；

图10是根据第三实施例的二冲程发动机的气缸的垂直截面图；

图11A和图11B是第三实施方式的二冲程发动机的纵剖视图，图 11A是示出活塞位于上止点的状态的图，图11B是示出活塞位于下止 点的状态的图；

图12A至图12D是第三实施方式的二冲程发动机的沿图11中的 线A-A的剖视图，图2是表示活塞的往复运动的状态的图。

图中：1、发动机。11、燃烧室。12、吸气口。13、排气口。14、 吸气侧扫气通道。14a、引导部。16、排气侧扫气通道。18、火花塞。 2、汽缸。2b、扫气盒。2a、汽缸主体。21、排气侧扫气口。22、吸 气侧扫气口。3、膛部。30、冠部。31、周壁部。32、活塞环。33、 槽。34、凹部。36、通孔。4、活塞。401、连通通道A。40a、下端。 402、连通通道B。41、开口。6、曲轴箱。6a、曲柄室。7、曲轴机 构。8、旋轴。9、曲柄销。10、连杆，

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方 案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部 分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普 通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例， 都属于本发明保护的范围，

请参阅图1-12基于将缸主体2a直立设置以使缸2的孔部3在竖 直方向上延伸而要插入其中的活塞4的开口朝下的情况，在下面的描 述中使用“上下”，“上侧”对应于孔部分3的轴线L方向上的上侧， 而“下侧”对应于孔L3方向上的下侧。

如图1和图2所示，发动机(二冲程发动机)1是采用施内尔系 统作为扫气方法的二冲程发动机，并且例如安装在割草机，背负式动 力喷雾器等上，发动机1具有汽缸2，在汽缸2的膛部3内往复移 动的活塞4，与汽缸2的下侧连接的曲轴箱6，以及配置在曲轴箱6 的曲轴室6a内的曲轴机构7，布置在活塞4中的图8中的曲柄和布 置在曲轴箱6中的曲柄机构7的曲柄销9通过连杆10连接，活塞4 布置在孔部分3中，使得其可沿轴线L的方向往复运动，在燃烧室 11和曲柄之间的腔室6a之间，在汽缸2中形成有燃烧室11，连续地 连接到燃烧室11并构造成用于将活塞4插入其中的圆柱形孔部分3， 吸入口12(参见图4)和构造成与孔部3连通的排气口13，一对吸 入侧扫气通道14、14和一对排气侧扫气通道16、16，气缸2具有气缸主体2a和装在气缸主体2a下部的扫气盒2b，2b，清除盒2b， 2b装配在形成为在孔部3的径向上彼此相对的两个开口中，并固定 在那里，一对吸气侧扫气通道14、14和一对排气侧扫气通道16、 16由气缸主体2a和扫气盒2b，2b形成。

孔部分3具有圆柱形状的孔表面3a，并沿气缸2中的轴线L的 方向延伸，孔部分3在下止点侧(图1中的下侧)敞开以与曲轴箱 6a连通，在孔部3的上止点侧的端部形成有凹状的燃烧室11，在燃 烧室11的内部配置有火花塞18等放电电极，在燃烧室11上设有火 花塞安装孔，吸气口12和排气口13被构造成与孔部3连通，并且在 轴线L的方向上，排气口13位于比上止点稍靠近上止点的位置，吸 气口12和吸气口12在孔部3的圆周方向上彼此偏离约180°位置， 从而在孔部3的径向上彼此相对，吸气口12和排气口13被构造成与 孔部3连通，并且在轴线L的方向上，排气口13比吸气口12更靠近 上止点，吸气口12和排气口孔13在孔部3的圆周方向上彼此错开 大约180度地布置，从而在孔部3的径向上彼此相对，设置有吸气侧 扫气通道14、14，用于在扫气冲程中将含有燃料的新鲜混合气体(工 作气体)引入到缸膛部分3和燃烧室11中，并沿轴线L的方向在气 缸2的侧壁内延伸，混合气体是用于使发动机运转的燃料-空气混合 物，其由空气和汽油作为燃料的混合物组成，吸气侧扫气通道14,14 的上止点中央侧的端部分别构造成与进气口装置113大致连通，如图2所示，吸气侧扫气通道14，14的上止点侧的端部在轴线L方向上 位于与排气口13相同的位置，孔3是吸气侧扫气口(第一开口)21、 21，吸气侧扫气通道14、14在孔部3的周向上彼此远离地布置，进气通道14、14在径向方向上相对于第一通气口12和排气口13大致 成线对称设置，提供吸入侧扫气通道14、14以引导引入到进气口中 的新鲜混合气体，吸气侧扫气通道14，14的下止点侧的端部与上述 曲柄室6a连通，设置有排气侧扫气通道16、16，以在扫气冲程中将 燃烧后的EGR气体(非工作气体)以比工作气体低的燃料含量引入到 排气孔3和燃烧室11中，并沿该方向延伸，排气侧扫气通道16、16 的上止点中央侧的端部分别构造成在与排气口13的方向上与排气口 13大致相同的位置处与孔部3连通，在孔部3上开口的排气侧扫气 通道16、16的上止点侧的端部被定义为排气侧扫气口(第一开口) 22，22，排气侧扫气通道16、16在孔部3的周向上彼此远离地布置， 更具体地，排气侧扫气通道16、16相对于假想线大致线对称地布置， 在径向上连接吸入口12和排气口13，排气侧扫气通道16、16被设 置成引导被引入到孔中的EGR气体与排气侧扫气通道16、16的下止 点侧连通上述曲轴室6a。

为了进行分层扫气，要精确地确定吸气侧扫气通道14、14和排 气侧扫气通道16、16的方向和形状，吸气侧扫气通道14，14和排 气侧扫气通道16，16具有扫气通道作为扫气通道，在此处设置有用 于将新鲜混合气体引导到预定引入方向的引导件14a(参见图4)，吸气侧扫气通道14,14的上止点中心侧的每个端部，在上止点的每个端 部上设置有用于将EGR气体引导到预定的导入方向的引导件16a(参 照图4),排气侧扫气通道16，16的侧面。

参考图3描述活塞4，活塞4具有构成活塞4的顶部的圆柱状 的冠部30和从该冠部30的周缘连续设置的圆筒状的周壁部31，两 个活塞环32(参照图1)，为了在燃烧室11内保持气密性，将孔部3 固定在冠部30的外周，活塞环32安装在槽33中，活塞4布置成在 孔部分3中往复运动，冠部30与燃烧室11相对，并且周壁部分31 沿着孔部分3的孔表面3a延伸。

在周壁部31的下端形成有在从排气口13到周壁部31的外周的 排气侧扫气口22的范围内延伸的槽状的凹部34，各凹部34构成排 气口13和排气口13，当活塞4位于上止点中心附近时，排气侧扫气 通道16彼此连通，当活塞4位于上止点附近时，每个凹陷34使排气口13与排气侧扫气通道16连通，从而燃烧后的废气作为EGR气体从 排气口13进入排气侧扫气口，即，排气侧扫气口16的上部可以填充 EGR气体，并且可以在EGR气体下方填充新鲜的混合气体，在活塞4 下降的同时进行扫气时，EGR气体首先流入汽缸2，然后新鲜的混合 气体流入汽缸2，这种构造使得能够在发动机1中进行所谓的分层扫 气，在活塞4的外围壁部分31的上部，在与吸入侧扫气通道14对应 的位置上，在孔段3的圆周方向上设置了两个通孔36，通孔36在 外围壁部分31的径向方向穿透周围壁比例31，例如，通孔36呈矩 形形状，例如，通孔36在其上部(在燃烧室11侧)加宽，并在其 下部(在曲柄室6a侧)缩小)，通孔36位于两个活塞环32的下方，也 就是说，通孔36使活塞4的外部空间与活塞4的内部空间通信，活 塞4也是凸部30背面的空间。

新鲜混合气体的支流通道将参照图中所示的FIG.4.As来描述， 如图4所示，缸体2在吸入侧扫气通道14的吸入侧扫气口21的下方 设有槽状的连通路40，该连通路40向孔部3开口，具有预定宽度的 同时沿轴线L的方向，连通通道40的周向宽度小于吸力侧扫气开口21的周向宽度，并且大于通孔36的周向宽度，连通通道40具有矩 形开口(第二开口)41，该矩形开口41向第二开口41开口，开口部 41的吸气口12侧的端部位置与吸气侧扫气口21的吸气口12侧的端 侧位置在圆周方向上一致，开口41的排气口13侧的端侧比吸引侧扫 气口21的排气口13侧的端侧稍微靠近吸引口12侧，连通路40的上 端在该范围内终止，高度为吸入口所在的位置，提供了12个，连通 路40的下端40a在气缸主体2a的下端开口并膨胀，并且与曲柄室 6a和吸入侧扫气通道14的下端(曲柄室6a侧的端部)连通，换句 话说，连通通道40仅在吸入侧扫气通道14的下端与下侧连通，以这 种方式，连通通道40与孔部3和吸入侧扫气通道14连通。

如图5A和5B以及图6A至6D所示，开口41在轴线L方向上比 活塞4的通孔36长，如上所述，具有通信通道40的气缸主体2a可 通过一种著名的成型方法进行成型。

首先，随着活塞4从下止点向上止点的向上运动，吸气侧扫气口 21，排气侧扫气口22和排气口13为通过活塞4关闭，从而燃烧室 11中的新鲜混合气体被压缩，随着活塞4的进一步上升，吸入口12 通过孔部分3与曲柄室6a连通，由此将新鲜的混合气体引入曲柄室 6a中(参见图5A和图6D)。

当活塞4到达上止点附近时，混合物在燃烧室11中爆炸以使活 塞4朝下止点下降，当活塞4位于上止点的附近时，排气口13和排 气侧的卡合开口22通过活塞4的凹部34而连通(参照图5A)，燃 烧一周期后的废气之前作为EGR气体被填充到排气侧扫气口16中。

随着活塞的进一步下降，排气口13变为打开状态以排出燃烧气 体(参见图6A)，然后，从排气口13的打开时间稍有延迟之后，吸 气侧排气装置的上边缘就开始排气，接合开口21和排气侧扫气开口 22在孔部分3中暴露，以开始扫气冲程，此时，排气侧扫气通道16的内部填充有EGR气体，并且吸气侧扫气通道14的内部填充有新鲜 的混合气体，接下来，排气侧扫气口22打开，从而通过压力将EGR 气体引入到孔部分3中。

随着活塞的进一步下降，排气口13变为打开状态以排出燃烧气 体(参见图6A)，然后，从排气口13的打开时间稍有延迟之后，吸 气侧排气装置的上边缘会接合开口21和排气侧扫气开口22在孔部分 3中暴露，以开始扫气冲程，此时，排气侧扫气通道16的内部填充有EGR气体，并且吸气侧扫气通道14的内部填充有新鲜的混合气体， 接下来，排气侧扫气开口22打开，从而通过燃烧室11与腔室3和排 气侧扫气通道16之间的压力差将EGR气体引入到腔室3中，开口21 变得敞开，新鲜的混合气体通过燃烧室11与孔部分3以及吸力侧扫 气通道14之间的压力差被引入孔部分3中(参见图6B)。

当每个吸气侧扫气通道14的吸气侧扫气开口21向孔段3敞开时， 新鲜的混合气体从吸气侧扫气通道14的主流开始进入孔段3中，以 开始扫气行程(参见图6B)，随着活塞4的下降，新鲜的混合气体 通过吸气侧扫气通道14从吸气侧扫气开口21流入孔部分3，与此同时，每个排气侧扫气通道16打开，由此，EGR气体和新鲜的混合气 体从吸气侧扫气口22依次进入到腔室3中，这实现了所谓的分层扫 气。

此时，设置在活塞环32下方的活塞4的每个通孔36与气缸2中 设置的开口41重叠，从而使通孔36与连通通道40连通，从而形成 新鲜混合气体的支流，以便合并到吸气侧扫气通道的下端14，该 支流的连通定时与发动机1的性能要求必不可少的扫气定时不同，即，可以使通孔36和连通通道40在由通孔36的位置确定的任意定时彼 此连通。

接下来，由于在吸入侧扫气开口21向孔部3敞开的同时，伴随 着新鲜混合气体的主流开始流动，吸气侧扫气通路14与连通通路40 之间的压力差增大，因此，从通孔36和连通通道40形成的支流中， 在主流的吸入侧扫气通道14的下端形成新鲜混合气体的运动(图6C)， 此时，活塞4内部的新鲜混合气体，即在冠状部分30的背面移动， 并与之结合，将留在活塞4内的新鲜混合气体替换为另一种气体，以 冷却冠状部分30。

在发动机1中，在气缸2的内部实现了降低温度的效果，气缸2 的内部难以通过来自外部的空气吹来冷却而被冷却，此外，由于一部 分新鲜的混合气体会从冠部吸热，在引入孔部分3之前沿活塞30的 顶部30的后侧移动时，新鲜混合气体变得更容易燃烧，从而促进了 新鲜混合气体的蒸发，并且随着新鲜混合气体的温度升高，新鲜混合 气体变得更容易燃烧，当主流的吸入侧扫气通道14中的新鲜混合气 体与三叉流的连通通道40中的新鲜混合气体汇合时，吸入侧扫气通 道14会增大同时减少废气中所含的未燃气体成分(THC)。

气缸2所需的冷却空气量可以变小，因为气缸内温度的降低效应 与活塞4的温度降低相结合，这意味着气缸2的冷却翅片面积减小， 从而减少气缸的重量和冷却风扇的直径，从而最终降低发动机1的重 量。

连通通道40至孔部3的开口41在轴线L方向上比通孔36长， 由于通信通道40的开口41在轴L的方向上较长，因此内部之间的连 通状态在活塞4在下止点附近移动的时间段内，可以将活塞4和吸 气侧扫气通道14的活塞保持较长时间，因此，在产生上述压力差的情况下，能够使新鲜混合气体的流动的冷却时间变长，另一方面，活 塞4的周壁部31的贯通孔36只要在活塞4的外周具有一定的长度即 可，通过适当地设置通孔36的尺寸，调节支路扫气流量的大小也是 可行的。

此外，在发动机1中，相对于从曲柄室6a朝着孔部3引入的主 扫气流，支流扫气流是通过通孔36和通信通道40并入吸入侧扫气通 路14的流，因此，从连通通道40汇合的新鲜混合气体对由抽吸侧清 除通道14确定的原始清除方向，即对进入孔段3的引入方向几乎没有影响，特别是，由于连通通道40与在抽吸侧扫气通道14的下端， 支流扫气流的汇合位置与引导部分14a分开，引导部分14a是在孔部 分3侧的端部，用于确定新鲜混合气体向孔部分3的引入方向(参见 图6B和6C)，因此，从连通路40汇合的新鲜的混合气体不会影响新 鲜混合气体向孔部3的导入方向，另外，由于连通路40的下端40a 在缸主体2a的下端开口，因此模具可以在模制圆柱体2时将其向下 拉出，这不会带来需要额外加工和模具复杂化的问题，并且有利于模 制。

此外，在发动机1中，相对于从曲柄室6a朝着孔部3引入的主 扫气流，支流扫气流是通过通孔36和通信通道40并入吸入侧扫气通 路14的流，因此，从连通通道40汇合的新鲜混合气体对由抽吸侧清 除通道14确定的原始清除方向，即对进入孔段3的引入方向几乎没有影响，特别是，由于连通通道40与在抽吸侧扫气通道14的下端， 支流扫气流的汇合位置与引导部分14a分开，引导部分14a是在孔部 分3侧的端部，用于确定新鲜混合气体向孔部分3的引入方向(参见 图6B和6C)，因此，从连通路40汇合的新鲜的混合气体不会影响新 鲜混合气体向孔部3的导入方向，另外，由于连通路40的下端40a 在缸主体2a的下端开口，因此模具可以在模制圆柱体2时将其向下 拉出，这不会带来需要额外加工和模具复杂化的问题，并且有利于模 制。

如上所述，保持了用于引入新鲜混合气体的一对吸气侧扫气通道 14、14和用于引入EGR气体的一对排气侧扫气通道16、16的漏气的 减少效果，而不会降低吸气效率，因此，不会引起排放性能的降低， 活塞4的冠部30的冷却防止了异常燃烧和磨合的发生，吸气率是通 过将已引入燃料的重量除以燃烧室的重量而获得的值，图11中的时 间点是通过向发动机1供给燃料的重量而关闭排气口13的时间，运 转是指即使在发动机关闭以终止火花塞的点火之后发动机仍在运转 的现象。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术 人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这 些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权 利要求及其等同物限定。