CN1015019B - 对两冲程内燃机的改进及其操纵方法 - Google Patents

Abstract

对二冲程内燃机的改进及其操纵方法：

该发动机按二冲程循环工作，并具有以下特点：进排气正时元件是气门(7，9)，其控制机构对诸如发动机转速，燃油消耗，增压值，进、排气压力差这样的参数作出反应，改变气门(7，9)打开和关闭的位置，以便在最不利的工况使工作室有充足的新鲜空气进入，特别是在工作室容积增加时，将进气门打开，使新鲜空气进入工作室。

Description

本发明涉及的是内燃机，该机至少包括一个由活塞限定的容积可变的工作室（燃烧室），并至少有一个进气口和一个排气口。该机按两冲程进行工作。

本发明涉及的发动机最好（但并不一定要求）是用涡轮增压器进行增加。增压器由两部分组成：一个由发动机排气驱动的涡轮和一个与之机械相连的压缩器，该压缩器的出口与各个工作室的进气口相通。

众所周知，一台内燃机由至少一个容积可变的燃烧室组成，即一个由一个活动物（如活塞）和一个固定件（如气缸）限定的燃烧室，该内燃机工作总有两个明显的阶段，即：

一个封闭阶段，在该阶段中由于正时机构使进、排气同时处于关闭状态，使燃烧室与进、排气***隔离。

一个换气的开放阶段，在该阶段，燃烧室与进气和/或排气***相通。

在所有这类发动机中，这个开放阶段都有一段除去在每个燃烧室中压力的阶段，这个排放期是在封闭阶段和膨胀冲程最后，仅将排气***由排气正时元件打开，使燃烧室与之相通。这个排放期在英语中常常被称作“排气冲击”或“排气脉冲”。由于由燃烧产生热气使得燃烧室内压力大大高于排气***内的压力（其比值在2或3之间），在这期间产生膨胀，开始时可达音速后来为亚音速，在此过程中燃烧室中的大部分气体都被送入排气***。

在四冲程发动机中，在排放期之后，至少有一部分剩余的燃气被活塞推到排气系中去，而新鲜空气则在以后的工作容积增加阶段被吸入。另一方面，在一台两冲程的发动机中，排气期过后残留在工作室中的废气则是在扫气阶段，即进排气元件同时打开时，被高速运动的新鲜空气逐出燃烧室。扫气的有效程度是两冲程发动机的效率和性能的一个决定因素。在这方面已经有各种推荐的扫气***，特别是在两冲程发动机中使用气门作为进、排气元件。

然而，要使扫气取得显著效果，工作室上游（即进气***）的压力总地来说无论何种发动机在扫气过程中都要高于下游一侧（即排气***）的压力。因此，时至今日所有两冲程发动机，在上述扫气过程中，都需要一种加压手段以保持这一压力差平均为正值。

这种产生压力的方法，或是采用移动的活塞作为双作用零件，例如与在其下部的空室相配合，或与主轴箱体相配合，并与合适的延时元件相连，以保证空气在进入工作室前的预压缩，或是采用一个 与主轴机械连接的辅助调压装置，比如叶轮或压缩器或ROOTS式压缩机，或不由主轴驱动而用电动。

从经济观点出发，采用这些产生压力的不同方法，增加发动机附件，影响发动机尺寸及能耗，因而都有缺点。

在增压两冲程发动机中，发动机在大功率工作状态下，扫气过程中扫气所必要的燃烧室上游和下游两端正压力差自然可以由涡轮增压器保证。的确，当压缩机以足够的压力比工作时，稳定驱动涡轮增压器所需的涡轮的膨胀比总是比较小，因为此时增压器的总效率和在工作室出口处的排气温度会较高。因此，对一个现代的涡轮增压器来说，如果其总效率为60%，其涡轮端进气温度为600℃，压力为4巴，增压器端则可将20℃的空气压力增至5个巴，这样工作室自然就得到1巴的正压力差。

然而，当这些增压两冲程发动机在低功率工作时，工作室出口处的气体焓不足以保证增压涡轮达到使上述压力差为正的转速。结果是，如果没有辅助设备，由于这种反向的压力差会阻止新鲜空气进入工作室，而使发动机停止运转。同样，要想起动发动机也会极其困难。

这些辅助设备也许是上面提到的产生压力那类型，也许是一种能够独立于发动机的涡轮增压器，并能够以防止在工作室上游、下游两端产生反向压差的速度运转。例如，用一个旁通导管将增压器的出口与涡轮的进口连通，并与一个辅助燃烧室相连，再用一个调速器以防止涡轮增压器的转速掉到预定门限值之下。另一种选择，可以是把涡轮增压器附加一个涡轮，该涡轮可输入有压力的液体，比如一种Pelton式水力涡轮器。

然而，这些已知的辅助设备都较复杂，成本也高，而且当使用时，其结果是油耗增加。

因此本发明的一个目的就是提供一种使用涡轮增压器，而在起动时和低功率工作时不需要外部扫气装置的发动机。

本发明的另一个目的则是当没有上述附加设备二冲程发动机，特别但不仅仅是增压发动机在低功率工作和起动时保证新鲜空气以一种自然的方式进入两冲程发动机的每个工作室。

本发明的另一个目的是为了有利于吸入新鲜空气，利用或至少是部分利用在工作室出口处的气体能量。

本发明的另一个目的是，如使用涡轮增压器，当排气正时元件打开时增加在每个工作室出口处的气体能量，以促使涡轮增压器转子的加速。

本发明的另一个目的是改善发动机的扭矩特性曲线。本发明提出一种两冲程发动机，具有至少一个可变体积的工作室，其工作室体积是由位于一个无横向气口汽缸中的活塞限定的。该发动机最好是由（但不仅限于）涡轮增压器增压，该涡轮增压器废气涡轮进口与工作室的出口相连，其增压器的空气出口与工作室的进气口相通。增压器被废气涡轮机械驱动，发动机工作室的进气口和排气口均有与发动机曲轴转动同步动作的进、排气门。其特点是，上述进、排气门由控制装置驱动，控制装置能根据发动机工作中的至少一个参数的变化，而改变进排气门开启和关闭所对应的发动机曲轴转角位置，当启动时和低功率运转时，上述控制装置对上述发动机的工作参数变化作出反应，可使进气门相对于正常运转工况提前开启，同时保持进气门比排气门至少晚开启20°。保证充足的空气进入工作室。

按本发明，控制进、排气门的装置允许在很大曲轴转角范围内对其开始开启及关闭的角度位置进行调整。

本发明的领域因此不包括在大多数两冲程发动机中可见到的那种由设在固定气缸壁上并当活塞在运行过程中周期性地露出的气口组成的固定式正时元件。对固定式正时元件来说，气口相对于活塞运动位置打开或关闭的角度位置一但确定就不可改变，而且相对于对应工作室最大容积的活塞位置（被称为下止点）对称，上述进气口保证工作室与外部的沟通。

如气门按1976年1月15日在法国专利中所述方法布置，则更为优越。

在本发明中，发动机运转参数意思是一个与发动机运转相关而且至少可取两个值的可探测的参数。其中一个值对应于发动机的正常运转工况。在这个运转工况期间燃烧室上游即进气口侧与下游即排气口侧的压力差保持为正。足以保证一台常规两冲程发动机的正常运转。而另一个值则对应发动机的另一个工况，即在此时上述的压力差不够大或为 负值或根本不存在压力差，也就是发动机停止运转的情况。

该参数可以是：

增压两冲程发动机的增压压力值。

每循环进入工作室的燃油量。

发动机曲轴转速。

排气歧管中的温度

进、排气压力差的有效值，或最好是工作室上游侧和下游侧的直接压力差。

控制装置可以是各种形式，对由传感器测得的上述参数做出反应，而且控制进、排气门的动作。比如它们可以是机械式的，通过象凸轮轴等传动链直接由曲轴驱动，在这种情况下就需要提供机械或其它方式的调节装置，以便修正进排气门开启和关闭的曲轴转角位置。

上面提到的控制装置也可以是电机，液力或是气动式的，并且与发动机曲轴的转动同步，响应上述参数变化的调节装置也允许对进、排气门开启及关闭的曲轴转角位置进行修正。

因此，基于本发明，发动机可以各种已知形式的两种程发动机（可以是增压也可不是增压）在正常运转的范围内工作。同时，如果在正常运转范围外工作可对其运行进行调整以保证或代替扫气。

这是通过用对应的方式改变进排气门开启和关闭角度位置以主要利用每个工作室容积不断增大的进气行程而取得的。

为达此目的，至少进气门的开启在循环中要明显提前，例如，对应于活塞运动到工作室中间附近的时刻，并且对排气门的正时也要相应修正。

更进一步，排气在循环中的提前可增加以更高温度和压力形式出现的排气能量。在涡轮增压两冲程发动机中，驱动增压器的涡轮本身由废气驱动，在这种情况下，排气***在排气门与涡轮之间最好直接连接。现已发现在转速较低时，排气脉冲会使涡轮增压器产生低速转动，这不会产生发动机空气的增压，但却可引起工作室内空气流通。这对排出燃烧废气是足够了，而且可让新鲜空气取而代之。

用常规方法弯成排气管并通入排气歧管就可保证这种直连接。流通截面与高速、大流量相适应的排气歧管在歧管轴向对排气脉冲不产生任何阻力，歧管与涡轮相通，其中间没有分流器。

本发明的一个特定实施例中，把进排气门开闭的曲轴转角位置调整为使进排气门基本上不会同时处于同时开启的状态。

本发明另一个实施例中，进、排气门可以有同时开启状态，为了限速或防止排气***中的废气返流到工作室中去，就需要提供一种单向节流装置。

在本发明上述第二个实例中，可以在排气道中使用单向阀或其它机械式的止回阀。也可以利用废气从连接工作室出气口到排气歧管的管道中运动时气柱的惯性效应。或当有多个，最好三个以上工作室时，利用从一个工作室出来的废气脉冲对另一个在扫气阶段的工作室排气所产生的喷射效应。

当利用废气惯性时，在排气***中，特别是工作室排气口和排气歧管的连接管中，最好有单向流动的装置上述单向流动装置可由足够长的固定排气管组成，其出口最好和排气歧管中排气流动的方向同向布置。

也可利用由废气脉冲产生的喷射效应，特别是当工作室超过三个时。为了保证工作室的废气出口与排气歧管的连接，连接管的形状应是缩放管式，其出口应布置成与排气歧管中气流的流向相同，最好和歧管同心。

在后一个情形中，排气歧管可以有一个足够小的等截面通道，这样在正常运转的条件下，在上述排气管中下游端气流速度要超过0.4马赫数。排气歧管出口处与增压发动机的涡轮增压器的废气涡轮进口相连，通过一个扩散器将流速降到0.4马赫数以下，另一种选择，排气歧管的出口可以直接与涡轮增压器的涡轮进口相连，涡轮增压器的分流涡壳布置得使排气歧管出口处与涡轮转子进口处气体的速度不会降低。

本发明也提供了上面定义的两冲程发动机的操纵方法。

第一种操纵方法有下列特征：

a）当上面提过的参数值对应于发动机的正常或标称运转工况条件时，发动机就以下列已知的两种程方式运转：

当进、排气都关闭时的压缩-燃烧-膨胀阶段;

当只有排气门打开时，在膨胀末期的排气阶段;

进气门和排气门同时打开时的扫气期，在这期间，在每工作室各方正的压力差的作用下，至少有 一部分废气为新鲜空气所代替;

b）另一方面，当运转参数值表示发动机处于不能或不适于运转的工况条件时，要将气门开启的角度位置相对于各工作室达到最大容积的位置而提前，这样使发动机进气***与工作室在工作室容积增加的过程中，或基本上在此过程中互相连通。可以布置工作室和排气歧管之间的连接管道，特别是当有进、排气门同时打开的阶段时，以阻止从排气歧管方向向工作室大量反流的现象出现。

当参数超过一个预先定好的门限值时，进排气门动作的曲轴转角位置便突然得到修正，可以选则方式的是，设置多个接续性的门限值，以与气门位置的多个突变修正值相对应。

另一种选择是，上述角度位置按上面提到的参数的连续性或准连续性变化提前进行修正。该参数是按在最佳工况与最坏工况之间连续变化的。

请注意，现在已经知道也有这样的二冲程发动机，其中仅进气或排气是通过一个可调节正时的气门进行的，而其排气或进气则是通过活塞经过后所露出的固定式气口而获得的。

与此相反，本发明中进气门开启可提前，并在排气门打开之后随即开启，可以暂时获得由进气门开启引起的四冲程效应。对于带固定开启位置的进气口的发动机（如U、S、-A-2，097，883，除图6）这种效应就不可能了。而对于带有其进气的打开的确可以提前，但却不是跟随排气门开启进气口的发动机（如U、S-A-2，097，883，图6），这种效应也是不可能的。

更精确地说，根据本发明，在发动机正常运转条件下，发动机有用（压缩）冲程至少是每个活塞冲程的50%。在起动或小功率工况运转时，进气冲程至少是总冲程的50%。而压缩冲程可以是该冲程的100%，排、进气门开启错开角度为大于或等于20°（发动机曲轴转角）。

对于已有的带进气口和可变正时排气门的二冲程发动机，由于进气口是固定的，就不可能增加进气冲程。而且由于同样的原因，压缩冲程只可部分的增加，即不可能达到100%。

对于已有的有着排气口和可调正时的进气门的二冲程发动机，有可能增加进气冲程但却牺牲了进、排气开启间隔，因此排气就会排到进气道中去，结果使发动机熄火，进一步说，由于排气口固定，压缩冲程不可能达到100%。

更进一步，有人提出使发动机按两冲程和四冲程轮换工作，即在两种模式之间没有连续或逐渐的变化（见JP-A-58，152179）

本发明也涉及到起动这样一台发动机的方法，在该方法中，当起动时，发动机按上述过程之一运行，其特点是当发动机是增压型时，涡轮增压器在发动机起动之前便起动起来了。

本发明的其它优点及特性从下面的例示中将很明显，例示是用非限制性的，而且伴有参考图。这些图是：

图1表示根据本发明的两冲程发动机的工作室示意图;

图2表示本发动机两种程循环进、排气门开启及关闭的角度图。

图3表示根据本发明的一实例当发动机在低功率运转时的图解。

图4表示根据本发明的另一实例发动机在低功率运转时的图解。

图5表示一台为按图4工况运转而设计发动机的视图。

图6表示另一台为按图4工况运转而设计的发动机的视图。

首先看图1和图2;

本发明将涉及的发动机是一台有一个或多个工作室的发动机，如法国专利第2，338，385号中所述。图1所示该工作室由下列件组成：1运动部分，即滑动的活塞1和连杆2，和一个固定部分，即气缸3和在其上的缸盖4，后者有一个进气道5和一个排气道6，进气道由进气门7与气门座8配合而能开启和关闭，而排气侧则有排气门9和气门座10相配合。因此气缸3缸壁上没有气口，气门座8和10镶在缸盖4中。

发动机的其它零件，如曲轴，凸轮轴，摇臂将不再详细描述，因为它们都是常规件，气门升程及其尺寸也按最佳值布置，如上述法国专利第2，338，385号中一样，以便在正常运转条件下尽可能取得好性能。

图2表示该发动机的已知工况，该图为顺时针转动，其起点为下止点（BDC），角度位置如下：

排气门开（EO）-60°

排气门关（EC）+100°

进气门开（IO）-30°

进气门关（IC）+100°

这样可见，从上止点下行120°排气门打开而进气门仍关闭30°，在这30°内为排气期。在进气门打开后，排气期就变为随后而来的130°的扫气期，在此期间，燃气在工作室进气道5与排气道6两侧正压力差的空气动力作用下而更新。关闭阶段此后延续200°，而且在此例中按不对称方式分为对应容积压缩比为8/1的80°的压缩冲程和与容积膨胀比为12.9/1相符的120°的燃烧-膨胀冲程。

这个极不对称的循环可按已知的方法获得较高的比功率和高效率。

这类正时图可以用已知的方法得到实现，特别是在与曲轴机械连接的凸轮轴帮助下，凸轮轴直接或间接与气门及其回位装置配合。凸轮轴与气门的共同工作可以是机械式的（如推杆、摇臂等）也可用如液压传动的方式得到。

这也可以用其它易于改变角度位置的控制装置所取得，如用液压或气压开关或电磁开关。

根据本发明，这些控制装置都布置得可以在发动机运行过程中使进、排气门的角度位置得到较大的变化。

例如，凸轮轴与每个气门的连接可以包括可变调节装置（如间隙的液压调节，或摇臂轴线的移位）。

或者凸轮与凸轮轴，或者凸轮与发动机曲轴的连接也可以按已知的方法改变。

也可使用有两种型线的凸轮，而且能够在运转过程中通过改变凸轮轴将一种型线换成另一种型线。

在直接用液压、气压或电磁开关控制时，气门开关的角度位置可以用辅助装置改变，例如用发动机曲轴位置传感器。

现在看第3图，该图涉及实施本发明的第一种方法，描述如下：

根据本发明，例子中所说的发动机只要其运转的一个参数高于一定的门限值便按图2两冲程循环工作。该参数可以是曲轴的转速。当该转速降到门限值之下时，根据本发明，控制气门的装置立即会依照图3修正进、排气门开启和关闭的角度位置。在后者中，发动机曲轴转角如下：

排气门开（EO）：-120°

排气门关（EC）：-90°

进气门开（IO）：-90°

进气门关（IC）：+20°

这样，可见排气门开启向上止点方向提前了60°，而且只持续30°，在此期间，随排气门9开启后膨胀引起的排气期中，燃气以***的形式被部分排出。在这30°的最后，排气门9关闭。

在任何情况下，进气门开与排气门开的角度差（曲轴转角）是大于前面规定的20°的限值，在本例中角度差为30°。

因此，扫气过程被排气门9关闭同时出现的进气门开启的吸进新鲜空气过程所代替并被消除了，这个吸气过程持续110°，从容积上讲就满足了为最大工作室容积一半的条件，从质量上说达到了新鲜空气的比例为2/3，这足以使怠速工况供入的油燃烧。

进气门关闭后，就是压缩阶段，接近上止点时，燃烧，循环重新开始。

由于进、排气门决不会同时开启，排气歧管中的压力就不起作用了。按这种方法设计出的发动机，尽管不是增压型的，同样可以起动或在怠速条件下稳定运转。

再者，值得注意的是压缩冲程在下止点附近开始，结果是容积压缩比可达到15.6/1（而不是8/1），这样即便是象柴油机一样常压下进气也可保证油气混合气自燃。

在上述的第一个实例中，如果使用液力阀或电磁阀来直接控制气门，图3中的正时图就会很容易实现。的确，当曲轴的转速低于上述门限值时，也有可能获得气门，特别是排气门9的高角速度开启和关闭。当在气门和液压阀之间使用液压元件，这一开关的速度还可进一步提高。这些与已知的液压正时装置相连的连接件允许缩短或减少气门的升程。

如果使用常规的气门控制件（凸轮轴与弹性控制装置相配合），图3的正时图有时可能较难实现，特别是转速较高时，因为关闭气门的凸轮升降段就不得不设计的很陡。

在发动机有一根凸轮轴的情况，较好的实例可参见图4，下面参见图4进行解释。

在该实例中，当转速降到固定门限值之下时， 凸轮轴向后，即逆时针方向偏置60°，这样得到的正时图为：

排气门开（EO）：-120°

排气门关（EC）：+40°

进气门开（IO）：-90°

进气门关（IC）：+40°

在图3实例中，进、排气开启角度差为30°，然而与图3所示相反，排气阶段后就是进气门开启开始的混合期，在此期间进、排气门同时打开。

在活塞下行的期间，如果排气歧管内的压力高于进气压力，就会影响发动机稳定的怠速运行，为了避免从排气歧管而来的废气倒流，在本实例中，在连接工作室和排气歧管的排气门下流侧管道中都布置了诸如排气单向阀等装置。

这些阀可以用任何相当的装置来代替，比如，在上述管道中设空气动力二极管。

本发明的另一个实例中，进、排气门正时图与图4一样，即在活塞下行时，它有这样一个进、排气门同时打开的阶段。

上述实例的第一选择为，利用连接工作室排气出口的排气歧管的排气道中处于运动状态气柱的惯性效应，或用在下行冲程末期排气门9开启产生的排气脉冲来避免倒流。

该效应，也就是众所周知的凯弟纳西（Kadenacy）效应，要求排气管（在直径和长度上）有特别的布置，达到最佳效果。

如果排气管11布置得使排气流出的方向与排气歧管12的方向是在一直线上（见图5），这样尽管在低速时，凯弟纳西效应不足，同样可以得到使排气以脉冲的形式自由地通过排气歧管12。在发动机的排气歧管后带有如图6所示的涡轮增压器28-29的涡轮29的情况下，如果没有诸如变管、集气环或分流器这样的阻碍物放置在涡轮前，则排气冲击足以按皮尔顿（Pelton）效应使涡轮增压器产生转动，这就保证在进气管27中的新鲜气进入工作室3，保证了发动机在最恶劣条件下特别是起动时可靠和灵活的运转。

从图5中见，根据本发明的发动机上下列件组成：在缸体13中有可转动的曲轴14，三个工作室或气缸3，它靠进气歧管15和进气***中的空气滤清器16进气。进气门17和排气门18由凸轮轴19、20通过控制装置21驱动。该发动机还包括：曲轴14转速传感器22，空气进气压力传感器23，燃料引入装置25，探测第一循环进入工作室3燃油量的传感器24，还可有排温传感器34。调节控制装置21的电子装置26接收传感器22，23，24和34所测得的简单或复杂的参数值，和控制装置21调节正常两冲程工况或按发明的修正工况的门限值进行比较，并据此作出反应。

本发明该实例的另一选择中：在扫气时利用从一个工作室或气缸3出来的气流脉冲产生的喷射效应来清除另一缸中废气。考虑到在此过程中角度持续的时间工作室的数量要大于3。

图6就是表示这样一始发动机，其中凡与图5相同的元件除特别指明外均标有相同的号。

所示发动机由五个工作室5构成。废气驱动增压器的涡轮29，空气由涡轮增压器中的压缩机28以一定压力送到进气歧管27，再被送进工作室，压缩空气首先被一个空气冷却器30冷却。排气***31使用了燃气喷射效应。

这种喷射效应可以从法国专利2378178，2415200，2478736所示的方法中得到。

图6所示的布置需要下列结构特点：

A-工作室出口到排气歧管31只有容积很小的极短连接管32，这些管32或是渐缩管或是缩放管，其出口与排气歧管的流向一致。

管32非常小的容积和通道截面的限制非常有助于恢复排气开始阶段在工作室内存在的能量。当排气门打开时排气道里的压力迅速提高，而且接近燃烧室内的压力，这样便可大大减少废气通过上述排气门时由于喉口作用生产的能量损失。

这样，在膨胀结束时工作室内存在的有效能量可被保持到最大限度。

渐缩管32的气流加速作用和其顺排气管流向的布置使得该势能有效地转换为促进在上述歧管31中流动的气柱加速的动能。

B-在一个排气歧管31中汇合从几个工作室排出的废气，与活塞相比排气歧管直径较小（只有其一半大小）

歧管的尺寸可表示如下：

S_e＝（n·S_p）×V_p/V_e×P^e/P₅×α

其中：

S_e＝排气歧管的截面积

S_p＝每个活塞横向表面积

n＝活塞数

n·S_p＝与同一排气歧管相通的气缸中全部活塞的表面积。

V_p＝活塞平均速度

V_e＝在排气歧管下游端处的排气速度。

P′＝进气密度

P₅＝排气密度

a＝发动机的流量***（在0.5到1.2之间）

在排气歧管下游端处排气流速的马赫数为：

m＝V_eα/₅

其中a₅＝1.33×287×T₅

T₅＝排气温度°K

如果T₅＝873°K（600℃），a₅＝577m/s，

m＝0.3，而V_e＝177m/s

C-对与同一排气歧管相连各缸的点火顺序的调节，应使从各工作室出来的一定量的喷射顺序合适，并使之尽可能均匀，使一缸的排气不会干扰另一缸的排气。

D-在排气歧管下游端（沿排气流动方向）和涡轮29进口处之间的连接管33要尽可能的简短，以尽量避免由于阻力或通道的变化（弯管或截面突变）引起高速气流总压力下降。例如，在马赫数为0.7时，由流动阻力引起单位长度上的气流压力下降应为歧管直径1%。

E-选择***件：在排气歧管的下游端和涡轮进口之间加一个扩散器，将气流流速降到0.25马赫数。

但考虑到气流在进入涡轮之前会又被加速到马赫数1（通常在一个称为分气环的带喷嘴的固定环中），很明显最好可以取消在扩散器中减速又在分气环中加速，而用下列方法代替E：

E′-排气进入涡轮处的外壳设计，应保证在气流进入膨胀涡轮前，其速度基本保持不变。

应注意的是：当按本发明的发动机处于低功率工况时，排气门的提前开-如前面例子所述的提前60°，即在远离活塞的膨胀冲程结束的下止点前120°排气门开，-有下列许多优点：

由于排气门打开时工作室内的压力和温度以及排气的质量都较高，则排气冲击比较大：增压涡轮的驱动和加速将大大得到改善，特别是如果排气***是按本发明刚才描述的第二个实例布置的话。

同理，发动机小功率运转时，二冲程发动机的自扫气会得到改善。

对给定发动机输出轴功率，膨胀行程的减少意味着油耗增加，因此废气离开工作室时的温度也增加，这一因素也有利于增压涡轮驱动。

在最低转速时，在直线型排气歧管和涡轮29进口间的直通管33可以在喷射或惯性效应不足时利用排气冲击产生的脉冲，以保证由涡轮增压器产生的工作室的空气流通足以取得良好扫气。

本发明当然还可以有许多修改，前面说到的各种进、排气正时图主要已用举例的方式提到过，在本发明范围内，这些图还可有其它变化。

Claims (27)

1、一种两冲程发动机，具有至少一个可变体积的工作室(3)，其工作室体积是由位于一个无横向气口的气缸中的活塞限定的，工作室的进气和排气由与发动机曲轴转动同步动作的进气门(7)和排气门(9)控制，这种发动机的特征是：进排气门(7、9)由控制装置驱动，该控制装置能根据至少一个发动机运转参数的变化改变气门的开启及关闭所对应的发动机曲轴转角；上述控制装置对上述的发动机动转工况参数的变化作出反应，在起动和小功率运转时，将进气门相对正常工况提前打开，并保持其开启晚于排气门开启时刻，以便在各种工况下在各工作室获得充足的新鲜空气，以保证发动机起动和低速运转。

2、根据权利要求1的发动机，特点是在起动和低功率工作时，进气门开启点与排气门开启点的曲轴转角差至少是20°。

3、根据权利要求2的发动机，特点是：由涡轮增压器增压，其涡轮的进气口与工作室的排气***相连，由涡轮机械驱动的增压器的出口与工作到的进气口连接。

4、根据权利要求1的发动机，其中具有探测装置，以测量下列与发动机运转工况相关的参数：

增压二冲程发动机的增压压力;

或每循环进入工作室的燃油量;

或是发动机曲轴转速;

或是排气温度;

或是进、排气压力差的有效值。

5、根据权利要求1的发动机，特点是其中的控制装置是机械式的，通过传动装置由发动机曲轴直接驱动，还带有可调节气门（7、9）的开启和关闭曲轴转角位置的机械式调节装置。

6、根据权利要求1的发动机，特点是气门（7、9）控制装置是电动、液压或气动型的，带有根据上述发动机运转参数作出反应的调节装置，以改变气门（7、9）的开启或关闭的曲轴转角位置。

7、根据权利要求1的发动机，特点在于：上述控制装置把排气门调整为使其在工作容积增大冲程的至少一部分行程中保持开启，以利于吸进空气。

8、根据权利要求7的发动机，特点是当使用上述控制装置时，压缩比与各活塞压缩冲程整体相符。

9、根据权利要求7的发动机，特点是进气门的开启位置是在每个活塞下行行程的中点附近。

10、根据权利要求9的发动机，特点是上述控制装置使得进、排气门（7、9）不同时处于开启状态。

11、根据权利要求11的发动机，特点是排气***中有单流向装置防止排气***的废气倒流，上述控制装置使进排气门（7、9）在发动机部分循环中处于同时开的状态。

12、根据权利要求11的发动机，特点是上述单流向装置包括足够长度的固定排气管以利用在排气管中运动废气柱的惯性效应。

13、根据权利要求11的发动机，特点是上述单流向装置包括足够长度的固定排气管中运动废气柱的惯性效应。

14、根据权利要求11的发动机，特点是发动机包括三个以上的多余室，及利用喷射效应的装置，可在扫气状态下利用从一个工作室出来的排气脉冲来排除另一工作室的废气。

15、根据权利要求14的发动机，特点是工作室出口与排气歧管之间连通的管道的形状为渐缩管形或为缩放管形，其出口与排气歧管气流流向一致。

16、根据权利要求12的发动机，特点是排气道出口的方向与排气歧管中气流方向一致，与其同心。

17、根据权利要求3的发动机，特点是其排气***在排气门（9）和增压涡轮（29）的转子之间直接连通，以在很低功率的工况下只靠排气冲击驱动涡轮增压器。

18、根据权利要求15的发动机，特点是排气歧管通道截面不变而且足够小，排气歧管下游端的排气流速在正常工况超过0.4个马赫数。

19、根据权利要求18的发动机，特点在于：排气歧管的下游出口与涡轮增压器的涡轮的进口通过一个扩散器相通，扩散器将流速降到0.4马赫数以下。

20、根据权利要求17的发动机，特点是排气歧管的下游出口直接与涡轮增压器的进口相通，后者的分流集气环布置得使排气歧管出口与涡轮转子间的气流速度没有明显降低。

21、一种两冲程发动机的操作方法，其特点为：

a）当参数具有与发动机正常工况相符的数值时，发动机便按冲程循环的方式工作。该循环包括：

-在进、排气门（7、9）处于关闭位置时的一个压缩-燃烧-膨胀阶段。

-一个只有排气门打开的膨胀末期的脉冲排气期，-一个扫气期，在此期间进气门（7）与排气门（9）同时打开，由于工作室两侧正压力差的作用至少有一部分已燃气体为新鲜空气所代替，

b）另一方面，当运转参数出现表示发动机不能转动或不适宜运行的值时，通过控制装置使气门（7、9）开启的角度位置相对于工作室最大容积的位置而提前，以使工作室与进气***至少在工作室容积增加的一部分过程中相连通。

22、根据权利要求21的方法，特点是将上述进、排气门的开启时刻提前以利用在吸气过程中工作室容积增加的一部分冲程。

23、根据权利要求22的方法，特点是在排气***中设置单流向装置，以防止排气***的废气向工作室倒流。

24、根据权利要求22的方法，特点是使排气门的关闭与进气打开的角度位置彼此错开避免进气门（7）与排气门（9）有同时打开的状态。

25、根据权利要求21所述的方法，特点是使进排气门的打开与关闭的所有位置通过凸轮轴的相位角的变换错开。

26、按照权利要求21所述的方法，其特点在于：使用不对称的进排气门开启与关闭正时图，其中进气门关闭和排气门关闭距下止点（BDC）的角度位置较上述进、排气门开启的角度位置更远。

27、按照权利要求1所述的发动机的起动方法，其特点为：对用涡轮增压器增压的发动机，在发动机起动之前，先行使涡轮增压器加速。