[发明专利]二冲程分层扫气发动机

说明书

技术领域

本发明涉及发动机技术领域，具体涉及二冲程分层扫气发动机。

背景技术

高速小排量二冲程发动机具有机械效率高、比功率大和成本低等优点，在农业、林业、建筑、园林植保和运动娱乐等领域占据着巨大的市场空间。但近年来，在能源和环境问题的双重压力下，各国政府分别出台了越来越严格的排放法规，二冲程汽油机由于受到经济性和排放性能较差等因素的影响，特别是HC+NO_x和CO的排放，造成严重的环境污染，其发展受到了一定的限制。造成二冲程汽油机排放差的主要原因是换气过程不彻底：一方面新鲜混合气直接流入排气道，造成短路损失；另一方面上一个循环的燃烧产物仍有部分残留在气缸内。换气过程不彻底不仅造成排放性能差，还会增加二冲程汽油机燃油消耗率。改善二冲程汽油机的排放性能主要有两条途径：（1）改善换气过程，减小短路损失。主要措施有发动机扫气过程优化、分层扫气和燃料喷射等技术；（2）排气后处理技术。主要指排气催化转化技术。扫气过程优化在原二冲程汽油机的基础上，以发动机排放性能为指标，对发动机扫气道结构参数、扫气口和排气口的开启时刻等进行优化，研究表明此类措施和化油器优化匹配和点火提前角优化等措施一样，均可以一定程度上改善二冲程汽油机的排放性能，但并不能从根本上解决换气过程不彻底的问题，对发动机的性能改善效果有限。

目前针对二冲程汽油机的燃料喷射技术主要有混合气喷射技术和燃油直喷技术。混合气喷射技术是指将事先形成的混合气在排气口关闭后再喷入气缸内，其混合气由独立的混合气形成装置（如化油器）提供。燃油直喷技术直接将液态的燃油直接喷入气缸内，主要可分为高压燃油喷射、低压燃油喷射和空气辅助燃油喷射三种类型。燃油喷射技术是降低二冲程发动机短路损失最为有效的措施之一，但在小型非道路汽油机中受到安装空间和成本的限制，其应用前景并不理想。

分层扫气技术使用空气代替新鲜混合气完成前期的扫气功能，使空气承担了主要的扫气损失，因而可以大幅地减少新鲜混合气的短路损失。相关研究表明，分层扫气技术可以大幅降低二冲程汽油机的有害排放，提高发动机的热效率，而且不增加发动机的结构复杂性和成本，是未来小型二冲程发动机上待开发和使用的最实用的技术之一。

发明内容

本发明的目的在于克服现有二冲程发动机技术中的不足，提供一种“二冲程分层扫气发动机”，本发明结构设计合理，低制造成本，是一种安装使用方便，大幅地减少新鲜混合气的短路损失，降低二冲程汽油机的有害排放，有效提高发动机热效率的二冲程分层扫气发动机。

为了实现上述目的，本发明是通过以下技术方案来实现的：一种二冲程分

层扫气发动机， 主要的技术方案是，包括：缸体2、机体4、曲轴箱5、活塞6、曲轴8，8’、空气扫气部件及混合气扫气部件，所述空气扫气部件主要由固定连接在机体4上的膜片9与机体4的内壁所构成的空气储气腔10及空气扫气通道15组成，所述空气扫气通道15两端分别与设置在缸体2一侧内壁的空气扫气口16和空气储气腔10相通。所述混合气扫气部件主要包括混合气扫气通道17，19，所述混合气扫气通道17，19为由活塞6外表面与在缸体2内壁所设置的凹槽共同构成的空腔通道，所述混合气扫气通道17，19的两端分别与设于气缸3 内的混合气扫气口18，20及曲轴箱5相通。

进一步的技术方案是，所述混合气扫气通道17，19至少设置一组，对称设置在缸体2的内壁上，空气扫气通道15至少设置一个，空气扫气通道15、混合气扫气通道17与混合气扫气通道19的空间位置可互换设置。

进一步的技术方案是，在空气储气腔10的外壁设有带有簧片阀12的空气进气口11，设置在空气储气腔10的上端位置，在缸体2的下端与活塞6上下行程相适配位置，设置有混合气进气口13。

进一步的技术方案是，在缸体2一侧的内壁上设置有排气口14，所述的排气口14的位置高度依次高于空气扫气口16、混合气扫气口18，20。

本发明另一主要的技术方案要是，在曲轴8’上设有凸轮，与弹簧21及推杆22共同构成凸轮结构, 所述弹簧21及推杆22置于曲轴8’的外端面与空气储气腔10的内壁之间。

进一步的技术方案是，所述推杆22的一端与膜片9固定连接，另一端与曲轴8’的外端面紧密接触，所述弹簧21卡设于膜片9与机体4的内壁之间，所述推杆22与所述弹簧21设于同一轴心线上，该轴心线垂直于曲轴8的切线方向。

在机体4的另一侧位置设有带有簧片阀12’的混合气进气口13’， 在机体4的底部位置设有与曲轴箱5相通的通风口23 。