CN1657353A - 具有二冲程发动机的摩托车 - Google Patents

Abstract

包括曲轴箱扫气型二冲程发动机的摩托车，该发动机包括可往复运动地安装在气缸(4)中的活塞(2)，该气缸壁具有形成于其中的排气口(15)和至少一个换气口(18)。该换气口通过换气通道(20)与曲轴箱(14)的内部连通。该换气口设置成在排气口关闭前打开，从而在使用时对气缸进行扫气。该发动机还包括一进气通道(28)和一设置成将燃料供给到进气通道中的化油器(30)。该进气通道分成两个通道，即浓混合气通道(36)和稀混合气通道(34)，浓混合气通道与曲轴箱的内部连通，稀混合气通道换气通道连通。该化油器包括一个节气门(38)并且设置成：当节气门关闭时燃料流入浓混合气通道和稀混合气通道两者中，而当节气门打开时基本上所有的燃料流入浓混合气通道且基本上只有空气流过稀混合气通道。

Description

具有二冲程发动机的摩托车

技术领域

本发明涉及具有二冲程发动机的摩托车，并特别地但并不仅涉及具有小发动机、即具有约100cc或更小排量发动机的这种摩托车，尽管本发明也可应用于具有比该发动机大的发动机的摩托车。本发明具体地涉及具有活塞控制气口的曲轴箱扫气型发动机的摩托车。

背景技术

活塞控制气口的曲轴箱扫气型二冲程发动机为这样一种发动机：其气缸包括一进气口(孔)、一排气口和一个换气口，这些气口由活塞打开和关闭并设置成该排气口在该换气口之前打开和在换气口之后关闭。换气口基本上为一个或多个换气通道，该换气通道连接气缸和曲轴箱并设置成使得在发动机循环期间活塞控制换气通道下游端的打开和关闭。这种类型的发动机具有一个通过该换气口与气缸连通和通过一进气通道与大气连通的气密曲轴箱。在活塞进行其气缸压缩行程时，通过该进气通道从大气将空气或空气/燃料混合气吸入曲轴箱，并在随后的工作行程中由活塞对该空气或空气/燃料混合气进行压缩。随着活塞继续移动，该活塞开启该换气口的下游端并迫使该空气或空气/燃料混合气进入气缸。

空气或空气/燃料混合气进入气缸的换气只有在曲轴箱和气缸之间存在一正的压力差时才发生。进入气缸的新鲜空气或空气/燃料混合气的充填使得残余废气通过排气口从气缸排出。在此气缸扫气过程中，一部分已进入该气缸的空气或空气/燃料混合气通过排气口流出该气缸。这种充气损失通常称为扫气损失。这种充气损失还可以发生在发动机循环中换气口关闭和排气口关闭之间的期间。这一期间称为截气期间(trapping period)，而相关的损失通常称为截气损失(trapping loss)。

安装在小型摩托车-本文中是指包括低座轻便小型摩托车(scooter)等以及具有两个甚至三个轮子的其它任何小型车辆-上的这种类型的二冲程发动机，通常具有一个设置成向进气通道内分配一与通过该通道的空气流量相关的量的燃料的化油器。这表明进入曲轴箱并随后进入气缸的所有空气/燃料混合气本身是一种空气和燃料的基本上均匀的混合气。这又表明流出排气口的扫气部分中也包含燃料。这导致这种发动机的未燃烧碳氢化合物的排放较高。

二冲程发动机正面临着更为严格的排放控制法规和耐久性要求。而且在不久的将来在许多国家可有更为严格的法规，该法规对这些小型发动机将尤为严格，并将不仅包括对未燃烧碳氢化合物(HC)和一氧化碳(CO)的限制，还包括对微粒排放的限制。在没有排放控制设备例如氧化型催化剂时，现有的小型发动机不能满足将在一些国家中引入的这些要求。然而，发动机生产者不愿使用催化剂和/或其它较贵的排放控制设备，而要求一种具有最小或零成本的解决问题的方案。如果在实施其它排放降低技术后仍需要一种催化剂，则由未燃烧碳氢化合物给予催化剂的负荷应当为最小，以降低催化剂的尺寸和成本，使得废气温度的任何增加最小化，并提高催化剂的耐久性。

对小型摩托车的实际运行的监控表明，在大部分时间内，它们都运行于节气门基本上关闭，即处于怠速或在接近怠速，或者运行于节气门充分地打开，即处于全功率或在接近全功率。在怠速下，流入的燃料/空气混合气中的燃料量总是较小，这表明实际上扫气损失也较小。然而，在全功率运行下，入口燃料/空气混合气包含很高比例的燃料，因此扫气损失也相应地较高，并且实际上达到一个由于环境方面的原因而在许多国家中日益变得不可接受的水平。

此外，已公知尽管这些发动机在所谓的层状(分层)充气，即，将不均匀混合的燃料和空气引入到发动机燃烧室中的全负荷状态下，以最大效率运行，但是它们在怠速下有可能并不能以分层充气适当地运行。

因此希望将摩托车发动机构造成在低负荷下以均匀充气运转，而在高负荷下以分层充气运转，并且特别希望将发动机构造成在高负荷状态下以分层充气的一稀混合气部分进行扫气，因为这将减小扫气损失。

WO 99/58829指出了与用于手持产品例如链锯的小型二冲程发动机有关的问题。该发动机的进气通道分成两个通道，即，一个稀混合气通道和一浓混合气通道，并与一个化油器连通，该化油器设置成在高负荷状态下将基本上全部燃料供给至浓混合气通道并将基本上纯净的空气供给至稀混合气通道中，而在低负荷状态下将一基本上均匀的空气/燃料混合气供给至该稀混合气通道和浓混合气通道两者中。该发动机的曲轴箱由一个或多个腹板分成两个或多个空间(体积)，即，分别与浓混合气通道和稀混合气通道相连接的一浓混合气空间和一稀混合气空间。该浓混合气空间与一浓混合气换气通道连通，而该浓混合气换气通道通过一个基本上位于排气口对面的气口与燃烧空间连通。该稀混合气空间与一稀混合气换气通道连通，而该稀混合气换气通道通过一个或多个较靠近排气口的气口与燃烧空间连通。在高负荷运转时，在活塞进行其压缩行程时，将燃料和空气被吸入曲轴箱，并且浓混合气空间充填较浓燃料/空气混合气而稀混合气空间充填基本上纯净的空气。当活塞沿相反方向在其作功行程上移动时，首先将排气口打开，然后将与该稀混合气换气通道连通的气口打开。如此用基本上纯净的空气对燃烧空间进行扫气。然后将与浓混合气换气通道连通的气口打开，空气/燃料混合气进入燃烧空间但不与纯净的空气充分混合，从而气缸中的充气被分层。

现有技术文献中所公开的发动机是极有效的，因为它有仅在低负荷下以均匀的充气和在高负荷下以分层的充气自动地运行，而且固有地造成以基本上纯净的空气进行扫气，这导致在扫气操作期间很少或没有未燃烧的燃料损失到大气中。然而，现有技术文献依赖于将曲轴箱的内部分成浓混合气空间和稀混合气空间，而这要求在曲轴箱内提供隔壁(隔板)和迷宫式密封。实际上这样做是既困难又昂贵的，并且在实践中还发现不能可靠地将这些空间彼此密封隔开，从而扫气事实上不是以纯净的空气进行的，而是以包含至少一部分未燃烧燃料的空气进行的，从而仍然会造成相当大的扫气损失。

本发明的目的在于提供一种具有一种二冲程发动机的摩托车，其中该发动机具有上述现有技术文献中所公开的发动机的所有优点而没有上述缺点。

发明内容

根据本发明，一种包括曲轴箱扫气型二冲程发动机的摩托车，该发动机包括一可往复运动地安装在气缸中的活塞，该气缸壁具有形成于其中的一个排气口和至少一个换气口，该换气口通过一个换气通道与曲轴箱的内部连通，该换气口设置成在排气口关闭前打开，从而在使用时对该气缸进行扫气；并包括一进气通道和一设置成将燃料供给到该进气通道中的化油器，该进气通道分成两个通道，即一浓混合气通道和一稀混合气通道，该浓混合气通道与曲轴箱的内部连通，该稀混合气通道与换气通道连通，该化油器包括一个节气门并且设置成：当该节气门关闭时燃料流入该浓混合气通道和稀混合气通道两者中，而当该节气门打开时基本上所有的燃料流入该浓混合气通道且基本上只有空气流过该稀混合气通道。

因此在根据本发明的摩托车的发动机中，该发动机基本上类似于上述现有技术文献所公开的发动机，并特别地，该化油器为在现有技术文献所公开的类型，并且也如同在现有技术文献所公开的那样，进气通道分成两个通道。然而，在现有技术文献所公开的发动机中，浓和稀混合气通道两者都与曲轴箱的内部连通，这样如上所述，该曲轴箱的内部必须通过隔离件分成浓和稀混合气室。然而，在根据本发明的摩托车的发动机中，只有浓混合气通道与曲轴箱的内部连通，这就意味着不再需要将曲轴箱的内部分成若干密封室。所述稀混合气通道则在发动机操作循环的进气阶段的至少一定期间内与一个或多个换气通道连通。从而，当将空气和燃料吸入曲轴箱的内部时，空气燃料混合气从浓混合气通道流入，并且在高负荷状态下，基本上纯净的空气从稀混合气通道通过换气通道流入，因此当进气过程完成时，曲轴箱的内部就充填有空气/燃料混合气而换气通道则充填有基本上纯净的空气。当扫气过程开始时，首先流进气缸中的气体是原来在换气通道中的气体，即基本上纯净的空气，因此扫气是利用该纯净的空气进行的，从而很少或没有燃料损失到大气中，所以在纯净的空气流入到气缸中并大部分地通过排气口损失到大气中时，此前位于曲轴箱中的空气/燃料混合气就也流入到气缸中。这样气缸的充气就实现了分层，从而使得根据本发明的摩托车的发动机可以一种制造简单而价廉的方式实现在现有技术文献中所公开的发动机的所有优点

曲轴箱内的压力在进气阶段的低于大气压和在扫气阶段的高于大气压之间波动，因此为了防止在压力为高于大气压时气体从曲轴箱通过进气口—此时浓混合气通道通过该进气口与曲轴箱的内部连通—到浓混合气通道，需要提供某种止回阀(单向阀)并通常为此提供一种簧片阀。但是优选地，该进气口布置成由活塞在气缸内的往复运动打开和关闭。因此该活塞用作一阀元件，从而不必提供一单独的簧片阀等。在该优选的实施例中，该活塞的周边壁具有一个形成于其中的凹陷部，该凹陷部与进气口配合并与曲轴箱的内部连通，当活塞接近其上止点位置时，浓混合气通道通过该凹陷部与曲轴箱的内部连通。

相似地，如果稀混合气通道总是(始终)与换气通道连通，则气体将在曲轴箱中的压力高于大气压时通过该稀混合气通道排出。这又可以通过设置一种簧片阀等而防止，但在此优选实施例中，稀混合气通道通过在气缸壁中的一个扫气口和在活塞周边壁中的一个凹陷部与换气通道连通，该凹陷部的尺寸和位置设定成：当活塞接近其上止点位置时，该凹陷部与该换气口和该扫气口两者连通，以使得通过适当地布置和设定各气口的尺寸可以确保稀混合气通道仅在曲轴箱内的压力低于大气压时才与换气通道连接，并且期望空气应当通过该换气通道流入曲轴箱内，并且该连通在其它任何时间将由活塞自身阻断，所以在进气通道上就不需要设置单独的阀，因为这些阀的功能由活塞来执行。

为了进一步减小在扫气过程中任何燃料可能损失到大气中的风险，优选地使进气口基本上位于排气口的对面，即，绕气缸的周边与排气口间隔约180°。

尽管根据本发明的摩托车中的发动机可以只具有一单个换气通道和换气口，但是优选地是具有两个与各自的换气通道连通并彼此基本相对设置的换气口，优选地与换气口和进气口两者都偏移(错开)90°。

附图简介

本发明的进一步的特征和细节将从下述参照附图仅作为示例给出的对根据本发明的摩托车的一具体实施例的说明而明显可见，其中：-

图1是该摩托车发动机的示意性简图，示出了接近上止点位置的活塞；

图2是与图1类似的视图，其中示出了接近下止点位置的活塞；

图3是图1和2中所示发动机的示意性剖面俯视图；和

图4是其节气门处于低负荷或怠速位置的该发动机的化油器的示意性侧视图。

具体实施方式

该摩托车具有大体上传统结构，包括一支承驾驶员座位的车架，一转向前轮和一通过传动系(变速***)与通常为50-100cc排量的小型二冲程发动机的输出连接的驱动后轮。该传动系可包括一手动离合器和一手动齿轮箱，但优选地它包括一离心离合器和一无级变速器(CVT)，也即一种其速比根据要求而自动逐渐变化的变速***，这对摩托车而言是公知的。

该发动机包括一可往复运动地装在气缸4中的单个活塞2，该气缸4由一个在其中装有一个火花塞8的气缸盖6封闭。该活塞通过连杆10与曲轴12连接，曲轴12装在与气缸4成一体的曲轴箱14中。在气缸壁中形成有一个与排气通道16连通的排气口15和两个分别与相应的换气通道20连接的换气口18，该换气通道20通过相应的曲轴箱口22与曲轴箱14的内部连通。在活塞2的侧壁中形成有两个布置成在该活塞的一定位置上与换气口18连通的活塞口或凹陷部24。在该活塞侧壁一角度位置上还形成有另一个与曲轴箱14的内部连通的凹陷部或切口26。

该发动机通过一个总体上标记为28的进气通道与一总体上标记为30并在图4中更为详细地示出的化油器连接。该进气通道28由一个隔离件32纵向地分成两个通道，分别为一浓混合气通道34和一稀混合气通道36。该化油器30的具体结构和操作的细节可从WO 99/58829得知，但简单而言它包括一个安装成在图4所示的第一位置和第二位置之间转动的节气门38，在第一位置时该节气门基本上堵塞进气通道，而在第二位置时该节气门平行于该进气通道的长度延伸并基本上关闭一隔离件40中的圆形孔，该隔离件40形成为进气通道中的隔离件32的一延续部。该化油器包括一怠速量孔42、一中间量孔44和一全负荷量孔46。在怠速状态下，当该节气门38处于第一位置时，从怠速量孔42喷出的燃料48进入该浓混合气通道36和通过隔离件40中的孔进入稀混合气通道34。因此该浓和稀混合气通道两者都包括有稀空气/燃料混合气。然而，在全负荷状态下，当该节气门处于第二位置并关闭隔离件40中的孔时，从所有三个量孔42、44、46喷出的所有燃料流入浓混合气通道36，而该稀混合气通道基本上只包含纯净的空气。

现参照图3，浓混合气通道36终止于曲轴箱进气口50，当活塞接近上止点位置时，该进气口50通过活塞中的切口26与曲轴箱14的内部连通。稀混合气通道34与两个分别终止于气缸壁的相应扫气口54的侧部通道52连接。当活塞接近上止点位置时该扫气口54与活塞口24连通。

在全负荷状态运行时，随着活塞朝上止点位置向上移动，在曲轴箱内产生一个低于大气压的压力。活塞中的切口26移动到与进气口50对齐，从而允许来自进气通道中的浓混合气通道36的浓燃料/空气混合气流入曲轴箱的内部。基本上同时地，活塞口24移动到与扫气口54和换气口18对齐，然后来自稀混合气通道34的基本纯净的空气通过扫气口54、活塞口24、换气口18和换气通道20流入曲轴箱。此时曲轴箱充填空气/燃料混合气，而换气通道20充填基本纯净的空气。

随着发动机继续运转和活塞朝下止点位置移动，活塞关闭进气口50、扫气口54和换气口18，从而将曲轴箱的内部密封起来。随着活塞进一步地向下移动，在曲轴箱和换气通道中的气体受压缩。然后排气口打开，使得在该气缸中的大部分废气通过该排气通道16流出到大气中。活塞的进一步运动导致其打开换气口18，从而使得在换气通道和曲轴箱中的压缩气体流入气缸。这样流入的气体排出或扫除残余废气，该残余废气因此流出排气通道并实际上有一定量的扫气与它们一起流出。然而，因为扫气的初始流是在换气通道中的基本纯净空气，所以在废气流中只损失了纯净空气而没有损失燃料。

在低负荷状态下，浓和稀混合气通道36、34两者中都包括一稀燃料/空气混合气，从而可利用该混合气进行扫气。因此在扫气期间有一定量的燃料损失在大气中，但由于该混合气本身非常稀并且在这些条件下扫气利用系数(效率)很高，所以该损失量很小。

Claims (6)

1.一种包括曲轴箱扫气型二冲程发动机的摩托车，该发动机包括一可往复运动地安装在气缸中的活塞，该气缸壁具有形成于其中的一个排气口和至少一个换气口，该换气口通过一个换气通道与曲轴箱的内部连通，该换气口设置成在排气口关闭前打开，从而在使用时对该气缸进行扫气；并包括一进气通道和一设置成将燃料供给到该进气通道中的化油器，该进气通道分成两个通道，即一浓混合气通道和一稀混合气通道，该浓混合气通道与曲轴箱的内部连通，该稀混合气通道与换气通道连通，该化油器包括一个节气门并且设置成：当该节气门关闭时燃料流入该浓混合气通道和稀混合气通道两者中，而当该节气门打开时基本上所有的燃料流入该浓混合气通道且基本上只有空气流过该稀混合气通道。

2.一种根据权利要求1所述的摩托车，其特征在于，浓混合气通道通过一个设置成由活塞在气缸内的往复运动而打开和关闭的进气口与曲轴箱的内部连通。

3.一种根据权利要求2所述的摩托车，其特征在于，所述活塞的周边壁具有一个形成于其中的凹陷部，该凹陷部与所述进气口配合并与曲轴箱的内部连通，所述浓混合气通道在活塞接近其上止点位置时通过该凹陷部与曲轴箱的内部连通。

4.一种根据上述权利要求中任一项所述的摩托车，其特征在于，所述稀混合气通道通过该气缸壁中的一个扫气口和该活塞的周边壁中的一个凹陷部与换气通道连通，该凹陷部的尺寸和位置设定成当活塞接近其上止点位置时该凹陷部与该换气口和该扫气口两者连通。

5.一种根据上述权利要求中任一项所述的摩托车，其特征在于，所述进气口基本上位于排气口的对面。

6.一种根据权利要求5所述的摩托车，其特征在于，有两个分别与各自的换气通道连通并彼此相对设置的换气口。

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