[发明专利]一种高增压二冲程缸内直喷发动机及其换气方法

说明书

技术领域

本发明属于发动机领域，具体涉及一种二冲程发动机。

背景技术

在发动机发展的百年史上，二冲程发动机一直具有其独特的优势，如结构简单，重量轻，体积小，成本低，运行平稳等优点。

二冲程汽油发动机结构和工作原理可知，它利用曲轴箱内的可燃混合气或者是曲轴箱内的新鲜空气对燃烧后的废气进行吹扫，因而不可避免地存在将可燃气体排出机外。同时，曲轴箱内的润滑油也不可避免地被混入到空气内进行燃烧，由此增大润滑油的消耗量，也不利于降低发动机的碳氢化合物HC排放量。由于二冲程发动机利用新鲜混合气扫气，使负荷愈高，新鲜混合气流失也愈多，并且在怠速和低荷时，由于残余废气的比率大，燃烧也不正常，使得排放中的HC浓度较高，加重了空气污染。

在节能减排的大环境下，虽然二冲程发动机与四冲程发动机相比有先天性的优势。但是其较高的燃烧消耗率和污染物排放量使其逐渐地被市场所抛弃。

为了充分利用二冲程发动机运行平稳、体积小、重量轻这些优势，降低其排放和燃油消耗量，本发明提出了一种新的二冲程发动机换气结构、换气方式和配气相位。

发明内容

鉴于此，本发明目的在于提供一种燃料消耗量率低、污染物排放量低的二冲程发动机。同时，提供一种该发动机的换气方法。

为解决以上技术问题，本发明提供的技术方案是，提供一种高增压二冲程缸内直喷发动机，包括气缸，气缸内安装有活塞，活塞通过连杆与曲轴连接；气缸顶壁中心处安装有喷油器，所述气缸顶壁上还设置有进气孔和排气孔，所述进气孔上安装有进气门，进气孔与进气道连通，进气道上安装有高压比增压器；所述排气孔上安装有排气门，排气孔与排气道连通。

优选地，所述喷油器位于进气孔和排气孔中间。

进一步地，所述进气道上还安装有空气滤清器，所述空气滤清器位于所述高压比增压器前。

进一步地，所述进气孔边缘设置有一导气屏，该导气屏位于排气孔一侧。

优选地，所述导气屏为弧形片状结构或者平板结构。

进一步地，所述排气道上安装有涡轮机。

本发明还提供了一种上述高增压二冲程缸内直喷发动机的换气方法，高压比增压器将新鲜空气增压到0.6MPa以上；当活塞完成上一循环的做功后，在下止点前排气门开启，发动机开始自由排气过程；活塞转过下止点后开始上行，发动机进入强制排气阶段，在下止点后的某一时刻进气门开启，进气道内的高压新鲜空气通过进气门后进入气缸，高压新鲜空气在导气屏的作用下往气缸底部流动，将气缸内的已燃气体置换掉，同时部分新鲜空气与已燃气体混合后被一起排出气缸；当气缸内的新鲜空气量和气压达到预设气压时，进气门和排气门先后关闭，发动机进入压缩行程；在上止点前，喷油器将燃料喷入气缸并形成可燃混合气，可燃混合气体燃烧，活塞越过上止点后发动机进入做功行程，由此发动机完成一个完整的二冲程循环过程。

优选地，在一个循环中，根据曲轴的转动角度，排气门在下止点前45°开启，在下止点后60°关闭；进气门在下止点后15°开启，在上止点前85°关闭。

与现有技术相比，本发明的有益效果具有以下几个方面：

1、采用了与四冲程发动机一样的气门结构，改善了原二冲程发动机所采用的气口，降低了加工精度要求，提高了发动机的换气装置的气密性，对气门机构可以使用可变机构以便增强对发动机换气过程的主动控制能力。

2、采用这种气门机构后可以用凸轮下型线来控制进、排气相位，而不依赖于进气口和扫气口的位置来决定进、排气相位。

3、导气屏有助于换气和扫气过程。

4、采用了利用高增压后的新鲜空气进行进气和扫气的方式，可以实现对进气和扫气过程的主动控制。

5、通过进气门与排气门的相互配合可以实现对缸内残余废气量和气压的主动控制。

6、进气不再经过曲轴箱，避免了对润滑油的消耗，降低了发动机的有害排放物。

7、由于整个结构和进气与四冲程发动机相似，因此可以实现与四冲程发动机接近的燃油经济性和排放水平。

8、采用缸内直喷燃油的方式，避免了利用可燃混合气来扫气。

9、提高了二冲程发动机的功率重量比。

附图说明

图1是本发明所述高增压二冲程缸内直喷发动机的结构示意图。

图2是本发明所述高增压二冲程缸内直喷发动机配气相位图。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施例进行说明。

实施例1