具有消音器的二冲程发动机 |
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| 申请号 | CN201210062202.X | 申请日 | 2012-03-09 | 公开(公告)号 | CN102678380B | 公开(公告)日 | 2016-12-14 |
| 申请人 | 株式会社牧田; | 发明人 | 迈克尔·肖恩菲尔德; 克里斯汀·凯勒曼; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及具有消音器的二冲程 发动机 。一种二冲程发动机包括 气缸 和消音器，消音器包括消音器入口，流动通道借助于消音器入口附接于二冲程发动机的 燃烧室 的出口，流动通道在位于与消音器入口相反的 位置 的通道端部通往第一室，还设置有第二室，排放气体通过从流动通道分支的主出口流入第二室中，流动通道以有利于流动的方式形成在消音器入口和第一室之间，使得流入消音器入口中的排放气体由于 质量 惯性而主要流入第一室中并且在填充第一室之后再次流回，由此，形成沿朝向燃烧室的方向的背压，为了以二冲程发动机可以利用上面 指定 的类型的消音器而有利地操作的方式进一步发展二冲程发动机，建议 活塞 包括基本上被设计成封闭的 活塞裙 。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种二冲程发动机(100)，所述二冲程发动机(100)是手动操作动力工具用的发动机，或者是小型发动机摩托车用的发动机或船用发动机，其包括： |
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| 说明书全文 | 具有消音器的二冲程发动机技术领域[0001] 本发明涉及二冲程发动机，特别是诸如园艺护养工具等手动操作动力工具用的发动机，或者是小型发动机摩托车用的发动机、船用发动机等，其包括：气缸，在所述气缸中，活塞被冲程可移动地引导并且经由连杆连接于曲轴，用于形成曲柄传动，以及消音器，所述消音器包括消音器入口，流动通道与所述消音器入口相邻接，使得所述流动通道能够借助于所述消音器入口附接于所述二冲程发动机的燃烧室的出口，其中，所述流动通道在位于与所述消音器入口相反的位置的通道端部通往第一室，还设置有第二室，排放气体通过从所述流动通道分支的主出口流入所述第二室中，所述第一室示例性地被所述第二室包围，其中，所述流动通道以有利于流动的方式形成在所述消音器入口和所述第一室之间，使得流入所述消音器入口中的排放气体由于其质量惯性而主要流入所述第一室中并且在填充所述第一室之后再次流回，由此，形成沿朝向所述燃烧室的方向的背压。 背景技术[0002] DE 20 2008 005 168U1示出了具有这里所关心的类型的消音器的一般二冲程发动机。简化地表示二冲程发动机，消音器配置在二冲程发动机的出口，使得在二冲程发动机的燃烧室中燃烧的燃料空气混合物可以进入消音器。这里，排放气体借助于消音器入口进入消音器的流动通道，消音器借助于消音器入口附接于二冲程发动机的气缸。流动通道紧随消音器入口之后，该流动通道经由通道端部通往第一室。在消音器入口和通道端部之间，主出口配置在流动通道上，并且排放气体可以通过主出口从流动通道进入设计成比第一室大且包围第一室的第二室。 [0003] 流动通道实施成笔直的，使得经由消音器入口射入流动通道的排放气体首先至少主要地流入第一室中并且在第一室中产生正压。通过该正压，大部分排放气体在朝向消音器入口的方向上流回，并且形成防止充入到气缸的燃烧室中的燃料空气混合物以未燃烧的形式到达消音器的气体屏障。以产生排放气体在流动通道和第一室中的流动行为的方式确定流动通道和第一室的几何构造及相应的容积，该流动行为与活塞的冲程运动和燃烧室的出口在活塞的下止点的区域中的开放对应。因此，实现更好的排放值，特别地，与传统消音器相比，可以通过降低未燃烧燃料的排出而提高二冲程发动机的效率。 [0004] 消音器的本设计通过引入流动通道的特定构造特别是由于二冲程发动机的转动速度场(speed field)的作用，而产生排放气体的在消音器入口和第一室之间在朝向燃烧室的方向上的非常强的回流。取决于二冲程发动机运转的转动速度场的范围，可以发生：排放气体的回流至少部分地已经使在气缸中被冲程可移动地引导的活塞加载，该活塞离开下止点使燃烧室的出口再次关闭和因此使消音器入口再次关闭。如果排放气体在流动通道中的流动未与活塞的冲程运动准确地对应，则发生排放气体的对活塞的压力冲击。就这点而言，研究已经表明在活塞裙中具有穿透部(break-through)的活塞可能具有沉淀物和冲洗干净的区域。从这点可以推断，排放气体进入活塞，这甚至在曲柄箱中发生，使得甚至燃料空气混合物和排放气体的混合穿过可以发生。 发明内容[0005] 因此，本发明的目的在于以二冲程发动机可以利用上面指示的类型的消音器有利地运行的方式进一步地发展二冲程发动机。特别地，本发明的目的在于通过活塞的构造防止燃料空气混合物和排放气体的混合穿过。 [0006] 从二冲程发动机出发，以如下方案实现该目的。 [0007] 一种二冲程发动机，特别是诸如园艺护养工具等手动操作动力工具用的发动机，或者是小型发动机摩托车用的发动机、船用发动机等，其包括： [0008] 气缸，在所述气缸中，活塞被冲程可移动地引导并且经由连杆连接于曲轴，用于形成曲柄传动，以及 [0009] 消音器，其中， [0010] 所述消音器包括消音器入口，流动通道与所述消音器入口相邻接，使得[0011] 所述流动通道能够借助于所述消音器入口附接于所述二冲程发动机的燃烧室的出口， [0012] 其中，所述流动通道在位于与所述消音器入口相反的位置的通道端部通往第一室， [0013] 还设置有第二室， [0014] 排放气体通过从所述流动通道分支的主出口流入所述第二室中，[0015] 所述第一室优选地被所述第二室包围，其中， [0016] 所述流动通道以有利于流动的方式形成在所述消音器入口和所述第一室之间，使得流入所述消音器入口中的排放气体由于其质量惯性而主要流入所述第一室中并且在填充所述第一室之后再次流回，由此，形成沿朝向所述燃烧室的方向的背压，其中，所述活塞包括活塞裙，所述活塞裙基本上实施成封闭的。 [0017] 本发明包含如下技术示教：活塞包括活塞裙，该活塞裙基本上设计成封闭的。 [0018] 当使用具有基本上设计成封闭的活塞裙的活塞时，可以在具有以上指定的消音器的二冲程发动机的运行期间建立：不再在活塞上形成沉淀物和冲洗干净的区域。特别地，确定可以避免排放气体进入曲柄箱的曲柄室，并且特别地，可以避免燃料空气混合物自曲柄箱室另外排出。在理论上，这里出现的类型的二冲程发动机设计用于在活塞重量尽可能低的动力工具中使用。为此，经常设置成在活塞裙中引入窗口以减轻用于形成活塞的附加重量。特别地，穿透部设置在活塞销的区域中以使活塞重量进一步减轻，该穿透部起到使活塞铰接地连接于连杆的作用。所谓的开窗活塞通常用于本申请用的二冲程发动机的构造，根据本发明，省略该开窗活塞的使用，并且建议使用具有封闭活塞裙的活塞。 [0019] 下面阐述本发明的有利的进一步发展。 [0020] 为了活塞至连杆的铰接连接，通常设置活塞销，其中，根据有利的实施方式，活塞裙至少从其另一个活塞边缘到活塞销的下方实施成封闭的。具有封闭的活塞裙的活塞可以具有圆筒形基本形状，并且活塞边缘由活塞的顶部形成，该活塞的顶部径向地限制活塞面，该活塞的顶部进而可移动地限制二冲程发动机的燃烧室。因此，活塞边缘还形成通过活塞的冲程运动使燃烧室的朝向消音器的方向上的开口打开和关闭的边缘。甚至在活塞裙至少在从上边缘到活塞销的下方的区域中实施成封闭的时，使用封闭的活塞群的优点可以实现。这里，活塞销近似地位于活塞边缘和活塞的下侧终端缘之间的活塞的高度的一半处，该活塞的下侧终端缘朝向底部限制活塞，并且配置成位于与活塞的顶部的活塞边缘相反的位置。 [0021] 对于附加的优点，活塞可以包括设置在活塞裙中用于接收活塞销的开口，并且除了开口之外，活塞裙被设计成完全封闭的。为了组装活塞销，活塞裙中的开口是必要的，活塞销插入穿过开口，并且在组装连杆时附加地延伸穿过连杆的孔眼，使得在连杆的孔眼和活塞销之间产生铰接连接。之后，活塞销可以通过锁止环固定在活塞中的轴向位置，使得通过活塞销的配置，活塞裙中的开口再次封闭，并且在活塞裙中的开口和曲柄室之间不再存在任何连接，从而实现通过其它封闭的活塞裙保持的优点。 [0022] 根据进一步的有利措施，活塞可以在活塞裙中包括平直部，并且平直部特别地设置在活塞的彼此相反的两个区域中，该两个区域由在活塞裙中引入开口的区域形成。因此，可以形成所谓的箱形活塞，并且与具有圆裙的活塞相比，箱形活塞在裙区域中在销方向上缩回(set back)。因此，活塞可以具有上侧的用于气缸头部的圆形横截面并且在朝向底侧终端缘的方向上并入矩形横截面。在这里，矩形横截面具有与活塞销的延伸方向对应的用于气缸行进的长边。通过该措施，活塞可以实施有较低重量，其中，确定尽管使用以上指定的消音器，但是平直部的设置对实现避免活塞裙的表面中的沉淀物和冲洗干净的区域的积极效果没有任何消极影响。特别地，如果活塞裙在平直部的区域中设计成封闭的，则保持该积极效果，特别地，活塞裙可以实施成在平直部的区域中没有窗口。 [0023] 活塞裙可以具有底侧终端缘，该底侧终端缘被设计成具有旋转对称的圆周，并且底侧终端缘距活塞边缘的距离在活塞的圆周上保持相同。因此，活塞可以与气缸的基本形状对应，并且圆形终端缘设计成与使活塞裙的顶部终止的活塞边缘平行。可选地，终端缘可以具有凹陷，其中，优选地，凹陷的区域由在活塞裙中引入开口的区域形成。因此，形成在活塞的相反位置的凹陷的区域位于活塞销的延伸方向上。 [0024] 平直部以及活塞的底部的终端缘中的凹陷二者形成活塞的在二冲程发动机的气缸的出口的侧面且特别地还是入口的侧面的区域。活塞的使朝向消音器的方向上的出口打开和关闭的区域以及用于使燃料空气混合物通过气缸中的冲程运动而从曲柄箱的进入的入口由活塞的不具有平直部和活塞的终端缘中的凹陷的区域形成。然而，根据本发明，使得：还与活塞的通过冲程运动使气缸中的开口打开和关闭的区域相邻的区域实施成没有窗口。附图说明 [0025] 下面，借助于附图结合对本发明的优选示例性实施方式的描述更详细地示出改进本发明的进一步措施。附图中示出： [0026] 图1示出具有消音器和根据本发明的实施方式的活塞的二冲程发动机，[0027] 图2是根据现有技术的活塞的详细视图， [0028] 图3是具有本发明的特征的活塞的侧视图，以及 [0029] 图4是根据本发明的活塞的立体图。 [0030] 附图标记列表 [0031] 100二冲程发动机 [0032] 10消音器 [0033] 11消音器入口 [0034] 12流动通道 [0035] 13燃烧室 [0036] 14通道端部 [0037] 15第一室 [0038] 16第二室 [0039] 17主出口 [0040] 18气缸 [0041] 19出口 [0042] 20辅助出口 [0043] 21活塞 [0044] 22曲轴 [0045] 23连杆 [0046] 24曲柄箱 [0047] 25活塞裙 [0048] 26活塞销 [0049] 27活塞边缘 [0050] 28开口 [0051] 29平直部 [0052] 30窗口 [0053] 31终端缘 [0054] 32凹陷 [0055] 33环形凹槽 具体实施方式[0056] 图1以示意性横截面图示出二冲程发动机100，消音器10附接于二冲程发动机100。二冲程发动机100包括气缸18，燃烧室13形成在气缸18中。由活塞21可移动地限制燃烧室 13，活塞21经由连杆23连接于曲轴22，以形成曲柄传动，曲轴22安装在曲柄箱24中。出口配置在气缸18的壁中，消音器10借助于消音器入口11以未更详细地示出的方式凸缘安装于该出口。当活塞21位于下止点的区域中时，活塞21使燃烧室13的出口露出，并且排放气体可以通过消音器入口11从燃烧室13进入消音器10。 [0057] 消音器入口11之后是流动通道12，流动通道12的位于与消音器入口11相反的位置的通道端部14通往第一室15。此外，消音器10包括第二室16，第二室16被设计成大于第一室15，第二室16示例性地完全包围第一室15并且同样示例性地包围流动通道12的一部分。进入消音器入口11的排放气体可以首先至少绝大部分地进入第一室15，其中，主出口17配置在流动通道12上，并且排放气体可以通过主出口17从流动通道12进入第二室16。此外，第一室15包括辅助出口20，使得排放气体还可以从第一室15直接流动到第二室16中。排放气体可以通过在第二室16的壁中引入的出口19离开消音器10并进入开放大气中。 [0058] 流动通道12在第一室15和消音器入口11之间以笔直设计的方式延伸，因此，以流入消音器入口11中的排放气体由于其质量惯性主要地流入第一室15中而在第一室15中产生正压的方式形成为利于流动。在填充第一室15之后，排放气体可以在朝向消音器入口11的方向上再次流回，通过这样做而形成朝向燃烧室13的背压。因此，避免燃料空气混合物以未燃烧形式进入消音器10，或已经进入消音器10的燃料空气混合物被迫返回到燃烧室13中。仅在排放气体的朝向燃烧室13的出口的回流之后，排放气体才可以通过主出口17离开流动通道12或第一室15并且进入第二室16。排放气体最后通过在第二室16中引入的出口19离开消音器10，排放气体可以通过出口19进入开放大气中。 [0059] 二冲程发动机100的活塞21示出有根据本发明的活塞裙25，并且活塞裙25中的唯一剩余开口是起到接收活塞销26的作用的开口28。 [0060] 图2示出了根据现有技术的活塞21，活塞21用作用于在手持动力工具中使用的二冲程发动机的标准件。活塞21包括从活塞顶端缘(top piston edge)27延伸到底部的终端缘(termination edge)31的活塞裙25。大致在中间高度处，用于接收活塞销的开口28位于活塞裙25中。还示出与开口28相邻的、在活塞裙25中引入的窗口30，使得根据现有技术的该活塞21还被称为开窗活塞。这种活塞21用作用于紧凑设计的快速运行二冲程发动机100的标准件，并且活塞21的移动质量可以通过引入的窗口30而减小。 [0061] 图3以不同的半部示出具有本发明的特征的活塞21。除了用于接收活塞销26的开口28之外，活塞裙25实施成封闭的并且从活塞顶端缘27延伸到底部终端缘31。在活塞顶端缘27的微下方，活塞21包括用于接收活塞环的环形凹槽33。 [0062] 示出的活塞21的左半部分对应于示例性实施方式，其中，活塞21的底部的终端缘31包括用于减轻重量的凹陷32。尽管活塞裙25因此被实施成较短，但是不能确定存在消极影响，特别地，不确定来自消音器10的排放气体可以返回到二冲程发动机的曲柄箱24中。 [0063] 右半部分中的活塞21的示例性实施方式示出具有平直部(flat)29的箱形活塞(box piston)，平直部29引入到活塞21的用于接收活塞销26的开口28所在侧。该情况下的终端缘31实施成不具有凹陷32，并且平直部29的措施导致活塞21的重量的进一步减轻，而不消极地影响防止来自消音器10的排放气体进入二冲程发动机100的曲柄箱24的效果。 [0064] 图4示出了具有完全封闭的活塞裙25的活塞21，其中，仅用于接收活塞销的开口28保留在活塞裙中。活塞裙25因此以封闭且旋转对称的方式从活塞顶端缘27延伸到活塞21的底部的终端缘31，并且终端缘31实施成不具有凹陷32。 |
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