CN201826965U - 一种二冲程分层扫气发动机 - Google Patents

Abstract

一种二冲程分层扫气发动机，包括缸体、活塞、缸腔、前半曲轴箱、后半曲轴箱、由前后半曲轴箱组成的曲轴室，其特征在于：在缸体上对称设置有将曲轴室与缸腔连通的扫气道，扫气道有第一扫气道和第二扫气道，其中第一扫气道与空滤器相通，单向阀、空滤器、第一扫气道用软管相通，第一扫气道与第二扫气道独立不相通。本发动机为二冲程分层扫气发动机，采用这种结构，能显著地降低尾气中有害成分(HC+NOx)的含量，从而改善其排放。

Description

一种二冲程分层扫气发动机

技术领域

本实用新型涉及发动机技术领域，特别是一种小型通用二冲程发动机。

背景技术

二冲程发动机由于具有结构紧凑、体积小、质量轻、运转提速快等许多显著优点被广泛应用于农业、林业、园艺、家庭等许多产品领域。发动机由缸体、曲轴连杆组件、运动部件、磁电机、化油器等零部件组成，在缸体的筒干部分设置了进气口、排气口和扫气口，这些气口的打开或关闭是由活塞运动来控制的。发动机的一个工作循环是由活塞运动的两个行程来完成的，不同于四冲程发动机那样，专门设置了进气冲程和排气冲程。

在活塞上升到将进气口、排气口、扫气口都关闭时，开始压缩工作混合气，同时在活塞下面的曲轴室内形成真空度。当活塞继续上行时，进气口开启，在大气压力作用下，可燃混合气从化油器进入曲轴室。活塞接近上止点时，火花塞发出电火花，点燃被压缩的混合气。燃烧后的高温高压气体膨胀迫使活塞向下移动。进气口逐渐被关闭，流入曲轴室的可燃混合气因活塞下移而被预先压缩。当活塞接近下止点时，排气口开启，废气经排气口从消音器流入大气中，受到压缩的可燃混合气从扫气口流入汽缸内，并驱除废气，也就是所谓的扫气。但用来进行扫气的可燃混合气则易于同燃烧废气混合在一起，这样这部分可燃混合气未经过燃烧就排了出去，所以二冲程发动机相对于四冲程发动机不但燃油经济性能较差，而且尾气中含有大量的有害成分，例如HC和CO。因此尽管二冲程发动机的排量并不大，但对大气污染物中有害成分的影响却是显著的。此外现有的二冲程发动机通常不能满足行政机关制定的日趋严格的排放法规，尤其是尾气中的HC(碳氢化合物)指标，超出排放法规的限值很多。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种二冲程分层扫气发动机，扫气时，空气先进行扫气，然后可燃混合气进入燃烧室，从而达到降低尾气中有害成分(HC+NOx)含量的目的，从而改善排放，并有效降低发动机的燃油消耗率，提高其经济性能；

本实用新型采取的技术方案是，一种二冲程分层扫气发动机，包括缸体、活塞、缸腔、前半曲轴箱、后半曲轴箱、由前后半曲轴箱组成的曲轴室，其特征在于：缸体上对称设置有将曲轴室与缸腔连通的扫气道，扫气道有第一扫气道和第二扫气道，其中第一扫气道与空滤器相通，单向阀、空滤器、第一扫气道用软管相通，第一扫气道、第二扫气道独立不相通。

第一扫气道为储存空气通道，第二扫气道为储存混合气通道，第一扫气道相位高于第二扫气道；空滤器与第一扫气道之间使用单向阀；单向阀需在200pa～2000pa的负压下开启；单向阀与第一扫气道、空滤器之间的空气通道(包括第一空气通道、第二空气通道)截面积小于25平方毫米且大于1平方毫米。

根据本实用新型具有上述结构的二冲程分层扫气发动机的工作过程如下：在活塞的上行冲程中，随着曲轴室中的压力降低，在大气压力的作用下，混合气从化油器中吸入到曲轴室并保留在其中，同时将空气吸入第一扫气道。当活塞上方燃烧室中的混合气被点燃而燃烧时，在燃烧气体的推动下，活塞下行，曲轴室和第二扫气道中的混合气及第一扫气道中的空气被压缩，首先是排气口打开，当活塞继续下行时，位于第一扫气道的扫气口打开。在扫气出口开启的初始阶段，第一扫气道中的空气冲到缸腔中，然后活塞继续下行时，第二扫气道中的混合气进入缸腔中，作为扫气气流以一定的扫气角度从扫气出口喷入缸体与排气口正对的内壁面上。扫气气流随后冲击到缸体内壁面上，然后再从此处反折，从而将燃烧后的废气从排气口排出。实现空气在前，混合气在后，从而降低(HC+NOx)含量。

本实用新型的有益效果是，与传统的二冲程发动机相比，由于使用空气扫气，大大减低(HC+NOx)含量。在设定动力输出的工况下，能有效的降低尾气中有害成分的含量，特别是HC(碳氢化合物)的含量，其燃油消耗率也有较大幅度的降低。

附图说明

图1是根据本实用新型的二冲程分层扫气发动机

图2是沿图1中的A-A线所作的剖面视图

图3是沿图1中的B-B线所作的剖面视图

图4是缸体扫气道沿缸体裙部的示意图

图5是沿图4中的C-C线线所作的剖面视图

图6是本实用新型方案与现有技术二冲程汽油机尾气中HC(碳氢化合物)对比实验结果

附图中序号说明：1.火花塞；2.化油器；3.空滤器；4.第一空气通道；5.单向阀；6.第二空气通道；7.第一扫气道；8.第二扫气道；9.缸体；10.燃烧室；11.活塞；12.曲轴连杆组；13.缸腔；14.前半曲轴箱；15.曲轴室；16.后半曲轴箱；17.排气口；18.第二扫气道出口；19.第一扫气道出口；20.进气口。

具体实施方式

如图1、图2、图3所示，根据本实用新型的二冲程分层扫气发动机，由缸体9、缸腔13、前半曲轴箱14和后半曲轴箱16组成的曲轴室组件、曲轴连杆组12、活塞11等组成的运动组件、磁电机火花塞1等组成的点火***、化油器2、单向阀5等组成。

缸体的筒干部分上设计了进气口20、排气口17、扫气道(包括第一扫气道7、第二扫气道8、第一扫气道出口19、第二扫气道出口18)，其中进气口20在竖直方向上的位置低于排气口17和扫气道出口，(保证活塞11在上止点时，活塞的裙部下边沿不能挡住进气口20)；第一扫气道出口19和第二扫气道出口18的竖直高度是不相同的，且扫气出口最上点处的垂直高度要低于排气口17的最高点一定距离，因而，当活塞11下降时，两对扫气道出口是在排气口17打开之后一段时间打开的；缸体的四周设置了许多散热片，可以带走发动机工作过程中产生的热量；缸体的顶部有一个半球形的燃烧室10，火花塞1通过螺纹孔同燃烧室10相通。在缸体9的下方，是由前半曲轴箱14和后半曲轴箱16围成的曲轴室15，支撑着曲轴连杆，并使活塞11上下往复运动。

二冲程分层扫气发动机的工作过程如下：在活塞11的上行冲程中，随着曲轴室15中的压力降低，在大气压力的作用下，混合气从化油器2中吸入到曲轴室15并保留在其中，同时空气通过空滤器3进入第一空气通道4，再经过单向阀5进入第二空气通道6，并储存于第一扫气道7中。当活塞11上方燃烧室10中的混合气被点燃而燃烧时，在燃烧气体的推动下，活塞11下行，曲轴室15和第二扫气道8中的混合气及第一扫气道7的空气被压缩，在接近下止点时，首先是排气口17打开，当活塞11进一步下行时，压缩曲轴室15及第一扫气道7、第二扫气道8的气体，使得第一扫气道7及第二扫气道8的气体压力大于燃烧室的压力，这时位于扫气道下游端的第一扫气道出口19打开。纯空气进入燃烧室10，进行扫气，活塞11继续下行，第二扫气道出口18打开，混合气进行扫气，这时空气在前，混合气在后，扫气气流以一定的水平扫气角度从扫气出口喷向缸体9与排气口17正对的内壁面上。扫气气流随后冲击到缸体9内壁面上，然后再从此处反折，从而将燃烧后的废气从排气口排出。通过空气在前进行扫气，混合气在后，防止过多混合气流失，对降低排放起到重要作用。

与传统的二冲程发动机相比，由于采用双扫气道，混合气与空气隔开扫气，且扫气时，空气先进行扫气，从而达到降低(HC+NOx)含量的目的。在设定动力输出的工况下，能有效的降低尾气中有害成分的含量，特别是HC(碳氢化合物)的含量，其燃油消耗率也有较大幅度的降低。

对根据本实用新型设计和现有技术设计排量均为32.6CC的二冲程发动机各10台，在标定工况下(油门全开、转速7000r/min)进行检测，检测结果如图6所示：从图中可以看出，其尾气中HC(碳氢化合物)含量较现有技术生产的二冲程发动机减少67％。

Claims (5)

1.一种二冲程分层扫气发动机，包括缸体(9)、活塞(11)、缸腔(13)、前半曲轴箱(14)、后半曲轴箱(16)、由前后半曲轴箱组成的曲轴室(15)，其特征在于：在缸体(9)上对称设置有将曲轴室(15)与缸腔(13)连通的扫气道，扫气道有第一扫气道(7)和第二扫气道(8)，其中第一扫气道(7)与空滤器(3)相通，单向阀(5)、空滤器(3)、第一扫气道(7)用软管相通，第一扫气道(7)与第二扫气道(8)独立不相通。

2.根据权利要求1所述的一种二冲程分层扫气发动机，其特征在于第一扫气道(7)为储存空气通道，第二扫气道(8)为储存混合气通道，第一扫气道(7)相位高于第二扫气道(8)。

3.根据权利要求1所述的一种二冲程分层扫气发动机，其特征在于空滤器(3)与第一扫气道(7)之间使用单向阀(5)。

4.根据权利要求1所述的一种二冲程分层扫气发动机，其特征在于单向阀(5)需在200pa～2000pa的负压下开启。

5.根据权利要求1所述的一种二冲程分层扫气发动机，其特征在于单向阀(5)与第一扫气道(7)、空滤器(3)之间的空气通道截面积小于25平方毫米且大于1平方毫米。 

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