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一种二冲程直流扫气 发动机

阅读：904发布：2020-05-08

专利汇可以提供一种二冲程直流扫气发动机专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了一种二冲程直流扫气发动机，包括气缸体、气缸套、活塞和气缸盖，气缸体上设有进气道和进气口，气缸套的圆周方向对应进气道设有多个扫气口，气缸盖的中部垂直安装有直喷喷油器，直喷喷油器的下端伸入气缸套内，气缸盖上设有两个排气通道，两个排气通道相应的设有两个排气阀门，气缸盖上还设有辅助通道，辅助通道相应的设有辅助阀门。辅助阀门作为一个气体转换阀，可以在车辆减速或刹车时，通过在压缩冲程结束时打开该阀门，从而通过该辅助阀门输出压缩空气，压缩空气能够接入到增压器的入口，用于瞬间增压；辅助阀门在进气关闭后打开，导致有效压缩比降低，在高负荷工况下，能够最大程度的减少爆震。，下面是一种二冲程直流扫气发动机专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种二冲程直流扫气发动机，包括气缸体、设于所述气缸体内的气缸套、设于所述气缸套内的活塞和设于所述气缸体上方的气缸盖，其特征在于：所述气缸体上设有圆周方向上向外凸出的进气道，所述进气道上设有进气口，所述气缸套的圆周方向对应所述进气道设有多个扫气口，所述气缸盖的中部垂直安装有直喷喷油器，所述直喷喷油器的下端伸入所述气缸套内，所述气缸盖上设有两个排气通道，两个所述排气通道相应的设有两个排气阀门，所述气缸盖上还设有辅助通道，所述辅助通道相应的设有辅助阀门。
2.根据权利要求1所述的二冲程直流扫气发动机，其特征在于：两个所述排气通道前后并排的设于所述直喷喷油器的一侧，两个所述排气阀门相应的前后并排设置。
3.根据权利要求2所述的二冲程直流扫气发动机，其特征在于：所述辅助通道设于所述排气通道的相对侧，所述辅助阀门设于所述排气通道上。
4.根据权利要求1所述的二冲程直流扫气发动机，其特征在于：还包括两个火花塞，两个所述火花塞对称于所述直喷喷油器设置。
5.根据权利要求1所述的二冲程直流扫气发动机，其特征在于：所述活塞为碗状活塞。
6.根据权利要求3所述的二冲程直流扫气发动机，其特征在于：所述活塞的下端通过连杆与曲轴连接，所述曲轴与第一带轮同轴连接，所述第一带轮与第二带轮和第三带轮通过传动带连接，所述第二带轮与第一凸轮同轴连接，所述第一凸轮用于控制所述辅助阀门的启闭，所述第三带轮与第二凸轮和第三凸轮同轴连接，所述第二凸轮和第三凸轮分别控制两个所述排气阀门的启闭。
7.根据权利要求1所述的二冲程直流扫气发动机，其特征在于：所述辅助通道的孔径小于所述排气通道的孔径。

说明书全文

一种二冲程直流扫气发动机

技术领域

[0001] 本发明属于发动机技术领域，特别是涉及一种二冲程直流扫气发动机。

背景技术

[0002] 现有的二冲程发动机主要有三种不同形式的换气方案：横流扫气：扫气口及排气孔分别布置在气缸的两侧，扫气口打开时，新鲜充量会把废气挤出气缸，但是气缸内易留扫
气死角，扫气口和排气孔之间容易直通短路，而排气孔晚关使新鲜充量的逸出加大，同时，
缸壁两侧的热负荷和扫气压力不均匀，影响发动机性能。回流扫气：扫气空和排气孔均布置
在气缸同侧，扫气口的倾斜角使得扫气气流不仅纵向朝气缸顶部流动，横向也沿缸壁转弯
而形成回流；回流扫气的换气效果要优于横流扫气，但扫气空气流动路线仍然长而弯曲，留
阻损失大，新鲜充量与废气容易掺混，缸内存在扫气死角，残留废气较多。直流扫气：在气缸
盖上设置排气通道，使扫气气流沿气缸轴线运动，扫气口沿切线排列，使得进入缸内的新鲜
充量高速旋转，既避免新鲜充量与废气的过多掺混，又向上加速推出废气，进一步改善换气
质量。但是在压缩比较高，高负荷工况下，发动机的燃烧会变得不正常，压力曲线出现高频，
大幅度波动，此时火焰传播速度和火焰前锋形状发生急剧的改变，这种现象称为爆燃，爆震
是爆燃的外部反应。

发明内容

[0003] 为解决上述技术问题，本发明提供一种二冲程直流扫气发动机，能够在高负荷工况下，最大程度的减少爆震。

[0004] 一种二冲程直流扫气发动机，包括气缸体、设于所述气缸体内的气缸套、设于所述气缸套内的活塞和设于所述气缸体上方的气缸盖，所述气缸体上设有圆周方向上向外凸出
的进气道，所述进气道上设有进气口，所述气缸套的圆周方向对应所述进气道设有多个扫
气口，所述气缸盖的中部垂直安装有直喷喷油器，所述直喷喷油器的下端伸入所述气缸套
内，所述气缸盖上设有两个排气通道，两个所述排气通道相应的设有两个排气阀门，所述气
缸盖上还设有辅助通道，所述辅助通道相应的设有辅助阀门。

[0005] 以上技术方案优选的，两个所述排气通道前后并排的设于所述直喷喷油器的一侧，两个所述排气阀门相应的前后并排设置。

[0006] 以上技术方案优选的，所述辅助通道设于所述排气通道的相对侧，所述辅助阀门设于所述排气通道上。

[0007] 以上技术方案优选的，还包括两个火花塞，两个所述火花塞对称于所述直喷喷油器设置。

[0008] 以上技术方案优选的，所述活塞为碗状活塞。

[0009] 以上技术方案优选的，所述活塞的下端通过连杆与曲轴连接，所述曲轴与第一带轮同轴连接，所述第一带轮与第二带轮和第三带轮通过传动带连接，所述第二带轮与第一
 凸轮同轴连接，所述第一凸轮用于控制所述辅助阀门的启闭，所述第三带轮与第二凸轮和
第三凸轮同轴连接，所述第二凸轮和第三凸轮分别控制两个所述排气阀门的启闭。

[0010] 以上技术方案优选的，所述辅助通道的孔径小于所述排气通道的孔径。

[0011] 本发明具有的优点和积极效果是：本发明提供了一种二冲程直流扫气发动机，气体燃料在进气口关闭后，由直喷喷油器直喷入气缸套内，能够有效避免燃料短路现象，以使
发动机达到最大的进气效率；气缸盖上只设有两个排气通道，直喷喷油器在气缸盖上易于
设计和安装；能够延长排气持续期可以在发动机高转速下增加发动机功率输出；在部分负
荷下，缩短排气持续期或者提前关闭排气阀，可以在缸内存续更多的再循环废气，从而促生
自燃燃烧；辅助阀门作为一个气体转换阀，可以在车辆减速或刹车时，通过在压缩冲程结束
时打开该阀门，从而通过该辅助阀门输出压缩空气，压缩空气能够接入到增压器的入口，用
于瞬间增压；辅助阀门在进气关闭后打开，导致有效压缩比降低，在高负荷工况下，能够最
大程度的减少爆震。
附图说明

[0012] 图1是本发明一实施例所提供的二冲程直流扫气发动机的结构示意图；图2是本发明一实施例所提供的二冲程直流扫气发动机省略气缸体和气缸盖的结构示
意图；
图3是本发明一实施例所提供的气缸体的结构示意图；
图4是本发明一实施例所提供的气缸盖的结构示意图；
图5是本发明一实施例所提供的气缸盖的主视图；
图6是本发明一实施例所提供的气缸盖的俯视图；
图7是本发明一实施例所提供的气缸盖的仰视图。

[0013] 其中：1、气缸体；2、气缸套；3、气缸盖；4、进气道；5、进气口；6、扫气口；7、直喷喷油器；8、排气通道；9、排气阀门；10、辅助通道；11、辅助阀门；12、喷油器安装孔；13、连杆；14、曲轴；15、第一带轮；16、第二带轮；17、第三带轮；18、传动带；19、第一凸轮；20、第二凸轮；21、第三凸轮；22、排气阀门安装孔；23、辅助阀门安装孔。

具体实施方式

[0014] 需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

[0015] 在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对
本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”
的含义是两个或两个以上。

[0016] 在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语
在本发明中的具体含义。

[0017] 下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

[0018] 本实施例提供一种二冲程直流扫气发动机，如图1-7所示，包括气缸体1、设于气缸体1内的气缸套2、设于气缸套2内的活塞和设于气缸体1上方的气缸盖3，可选地，活塞为碗
状活塞。本实施例为直流扫气模式，具体的，气缸体1上设有圆周方向上向外凸出的进气道
4，进气道上设有进气口5，气缸套2的圆周方向对应进气道4设有多个扫气口6，气缸盖3的中
部垂直安装有直喷喷油器7，直喷喷油器7的下端伸入气缸套2内，气缸盖3上设有两个排气
通道8，两个排气通道8相应的设有两个排气阀门9，气缸盖3上还设有辅助通道10，辅助通道
10相应的设有辅助阀门11。

[0019] 工作时发动机可以使用机械增压/废气涡轮增压技术，可燃气体燃料缸内直喷形式，在6000rpm的最高转速下可获得最大的输出性能；可以选择合适的排气相位使排气通道
8早于扫气口6关闭，以获得补充进气的效果。由于沿整个气缸套2周边都可以布置扫气口6，
在扫气总截面积不变的条件下，可以多开孔而减小气孔高度，从而减少了做功行程的损失；
此种方式还使扫气对活塞的冷却均匀，受力均衡；气体燃料在进气阀门关闭后，由直喷喷油
器7直喷入气缸内，这样可以有效避免燃料的短路现象发生，以使发动机达到最大的进气效
率。

[0020] 进一步的，两个排气通道8前后并排的设于直喷喷油器7的一侧，两个排气阀门9相应的前后并排设置。辅助通道10设于排气通道8的相对侧，辅助阀门11设于排气通道8上。具
体的，气缸盖3的中部设有喷油器安装孔12，直喷喷油器7安装在喷油器安装孔12内；两个排
气通道8和一个辅助通道10均呈L型，两个排气通道8和一个辅助通道10的一端均设置在气
缸盖3与气缸体1连接的端面上，两个排气通道8的另一端设于气缸盖3的侧面上，辅助通道
10的另一端设置在气缸盖3相对于前述的侧面对立侧面上。气缸盖3上排气通道8、辅助通道
10和用于安装直喷喷油器7的结构紧凑，易于安装。排气阀门9从气缸盖3的上方伸入排气通
道8内，能够控制排气通道8与气缸体1连接处开口的启闭；辅助阀门11从气缸盖3的上方伸
入辅助通道10内，能够控制辅助通道10与气缸体1连接处开口的启闭。气缸盖上相应的设有
排气阀门安装孔22和辅助阀门安装孔23。

[0021] 可选地，本实施例中辅助通道10的孔径小于排气通道8的孔径，辅助阀门11为一个气体转换阀，可以在车辆减速或刹车时，通过在压缩冲程结束时打开辅助阀门11，从而从辅
助阀门11处流出压缩空气，压缩空气可以接入到增压器的入口，用于瞬间增压；辅助阀门11
在进气关闭后打开，使有效压缩比降低，能够在高负荷工况下，最大程度的减少爆震。可选
地，发动机可以被设计成高几何压缩比，几何压缩比是通过理论计算所得到的理想状态的
燃油利用比率，来实现低温自燃燃烧；能够获得更长的膨胀行程，从而获得更高的热效率；
通过辅助阀门11，提早的实现排气，增加排气温度，使发动机三元催化器快速的达到工作状
态，其中三元催化器是安装在汽车排气系统中最重要的机外净化装置，它可将汽车尾气排
出的CO、HC和NOx等有害气体通过氧化和还原作用转变为无害的二氧化碳、水和氮气，当高
温的汽车尾气通过净化装置时，三元催化器中的净化剂将增强CO、HC和NOx三种气体的活
性，促使其进行一定的氧化-还原化学反应，其中CO在高温下氧化成为无色、无毒的二氧化
碳气体；HC化合物在高温下氧化成水(H2O)和二氧化碳；NOx还原成氮气和氧气，三种有害气
体变成无害气体，使汽车尾气得以净化。

[0022] 进一步的，发动机可以由一个或几个火花塞进行点火，可以由直喷喷油器7直喷柴油或者DME（二甲醚）来引燃，还可以通过预燃室射流火花塞点火点燃。可选地，本实施例设
置两个火花塞，两个火花塞对称于直喷喷油器7设置。在火花点燃的结构中，两个火花塞对
称的分布在气缸上中置的直喷喷油器7两端，用于减短火焰传播距离和缩短燃烧持续期，从
而更多的实现稀薄燃烧，进而获得更高的燃烧效率。

[0023] 进一步的，活塞的下端通过连杆13与曲轴14连接，曲轴14与第一带轮15同轴连接，第一带轮15与第二带轮16和第三带轮17通过传动带18连接，第二带轮16与第一凸轮19同轴
连接，第一凸轮19用于控制辅助阀门11的启闭，第三带轮17与第二凸轮20和第三凸轮21同
轴连接，第二凸轮20和第三凸轮21分别控制两个排气阀门9的启闭。由于第二凸轮20和第三
凸轮21结构相同，且同轴设置，所以两个排气阀门9同时启闭，第一凸轮19的转动与第二凸
轮20和第三凸轮21不同步，传动会提前或滞后于第二凸轮20和第三凸轮21。曲轴14能够通
过带传动结构带动第一凸轮19、第二凸轮20和第三凸轮21转动，从而控制排气阀门9和辅助
阀门11的启闭。第一凸轮19通过第一转轴安装在气缸盖3的上部，第二带轮16通过第一转轴
安装在气缸盖3的外侧；第二凸轮20和第三凸轮21通过第二转轴安装在气缸盖3的上部，第
三带轮17通过第二转轴安装在气缸盖3的外侧。

[0024] 本实施例可以使用多种排气正时及排气持续期组合，以用来调整并优化二冲程的的扫气进程，从而使发动机根据转速和负荷获得最佳的性能和燃油经济性。控制方法如下：
延长排气持续期可以在发动机高转速下增加发动机功率输出；在部分负荷下，缩短排气持
续期或者提前关闭排气阀，可以再缸内存续更多的再循环废气（EGR），从而促生自燃燃烧。

[0025] 本发明具有的优点和积极效果是：本发明提供了一种二冲程直流扫气发动机，气体燃料在进气口5关闭后，由直喷喷油器7直喷入气缸套2内，能够有效避免燃料短路现象，
以使发动机达到最大的进气效率；气缸盖3上只设有两个排气通道8，直喷喷油器7在气缸盖
3上易于设计和安装；能够延长排气持续期可以在发动机高转速下增加发动机功率输出；在
部分负荷下，缩短排气持续期或者提前关闭排气阀，可以在缸内存续更多的再循环废气，从
而促生自燃燃烧；辅助阀门11作为一个气体转换阀，可以在车辆减速或刹车时，通过在压缩
冲程结束时打开该阀门，从而通过该辅助阀门11输出压缩空气，压缩空气能够接入到增压
器的入口，用于瞬间增压；辅助阀门11在进气关闭后打开，导致有效压缩比降低，在高负荷
工况下，能够最大程度的减少爆震。

[0026] 以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进
等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

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