本发明涉及摩托车的发动机技术领域，具体地讲涉及活塞往 复式二冲程发动机的改进。

现有的二冲程发动机主要有左、右曲轴及曲轴箱、化油器、 舌簧阀、曲柄连杆机构、密封圈、气缸体、活塞、气缸盖、火花 塞等零部件组成。左右曲轴箱经定位套定位后用螺栓固定，左右 曲轴箱内的密封圈孔内和轴承孔内分别装有密封圈和曲轴轴承； 在曲轴箱内的左右曲柄轴、连杆和连杆滚针轴承由曲柄销联结成 曲柄连杆机构；舌簧阀通过螺栓联接在曲轴箱进气口处，并在舌 簧阀的进气口处联结着化油器；在舌簧阀和化油器之间，或者在 化油器的的进气口或出气口处还联着润滑油泵的出油管。气缸体 的气缸孔的内壁设有排气口、主扫气孔和付扫气孔。在气缸盖的 中心部位铸有半球型的燃烧室，在其上方装有火花塞的螺孔，其 内装有火花塞。气缸盖上加工有4个通孔，4根长头螺栓把气缸盖、 气缸体固定在曲轴箱体的上方。活塞上有二道活塞环槽，槽内分 别装有活塞环、定位销形成活塞组件，用活塞销将活塞组件与曲 柄连杆机构的连杆小端连接在一起用活塞销卡环将其固定。现有 的二冲程发动机在工作时第一冲程，活塞由下止点运动到上止点， 活塞上行运动时在活塞下部的曲轴箱的容积不断的增大，压力减 小，使得曲轴箱内产生一负压，在此负压的作用下，燃油、空气 通过化油器混合成新鲜可燃混合气进行再压缩，在压缩将近终了 时，即活塞将要接近上止点时，火花塞极间跳火并发出强烈的电 火花，点燃被压缩的混合气，此时，发动机完成了进气和压缩过 程。第二冲程，活塞由上止点向下止点运动，在第一冲程即将结 束时，活塞上行接近上止点，当火花塞跳出火花后，在电极周围 局部的混合气形成高温，出现明亮的火焰中心，然后燃烧发光的 区域迅速扩展，混合气逐层燃烧发光，当火焰传播到整个燃烧室 时，缸内的混合气全部燃烧，即为明显燃烧期。此时缸内温度和 压力急剧升高产生的动力推动活塞向下运动，同时通过连杆将动 力传给曲轴，使曲轴旋转输出功率。由于活塞下移，曲轴箱内的 容积变小，压力升高，从而预压曲轴箱内的可燃混合气。活塞在 下行过程中，首先打开排气口。使高温、高压废气自动排出。气 缸内压力迅速下降。活塞继续下行，打开扫气口后，曲轴箱内被 压缩的可燃混合气流入气缸，同时驱出气缸内的残余废气，从而 完成膨胀作功、扫气、排气扩对曲轴箱的混合气进行预压。

二冲程发动机的上述二个冲程，周而复始的完成进气、压缩、 燃烧、膨胀、扫、排气四个工作过程，每循环一次发动机作一次 功，连续循环，发动机就连续循环输出功率。

从以上对现有二冲程发动机构造、工作原理的分析和现行的 实际使用情况，二冲程发动机存在着以下几点问题：

(1)由于化油器雾化后的可燃混合气存在着部分颗粒较大的燃 油滴，在发动机燃烧过程中，当明显燃烧期过后，尚有少量未被 燃烧的部分燃油在膨胀过程中继续燃烧，即所为的补燃期。在补 燃期间，气缸容积已明显扩大，燃烧放出的热量产生的压力比明 显燃烧期低得多，热量不能充分的转变为功，反而使排气温度上 升和通过缸壁上的散热片被冷却掉，补燃期越多，燃油的热利用 率就越低，油耗就越高，而发动机的功率反而越低；

(2)二冲程发动机的曲轴箱内所需要润滑零、部件的润滑，是 由发动机在吸气过程中吸入曲轴箱内的空气、燃油、润滑油组成 的混合气来实现的，由于燃油的加入，冲淡和污染了润滑油，使 其润滑性能下降，发动机的摩擦损失增大，摩擦热使得发动机的 温升增加，不利于发动机的工作和降低了发动机的使用寿命。

(3)二冲程发动机在排、扫气过程中，不可避免的有一部分可 燃混合气随废气被排出发动机体外，即所谓的燃油短路损失， 使得发动机的充气效率降低，有效功率下降，燃油消耗增加。同 时由于可燃混合气与高温、高压废气的接触而产生不完全燃烧， 产生大量的有害气体和物质，使发动机的排放指标恶化。

本发明的目的就是为了解决和改善上述的现有二冲程以动机 存在的问题，降低其燃油消耗，提高发动机的使用寿命，降低废 气排放指标，降低机械摩擦损失，使其有较大的输出功率和较高 的燃油热利用率及使用寿命。

为了实现上述发明目的，本发明所提供的燃油混合喷射二冲 程发动机(以下简称混喷机)是通过以下的方案来实现：本发明 采用燃油和润滑油分离的手段，其是在原二冲程发动机的基础上 增设了付连杆、中曲柄、付活塞、付气缸及燃油喷射系统，使混 喷机形成了主要起进滑油混合气和扫气作用的曲轴箱空间、起燃 烧和排气作用的主气缸空间以及起进燃油混合气和燃油二次雾化 作用的付气缸空间的三个工作空间，二个进气系统(燃油混合气 和润油混合气)和一个燃油喷射系统。其主要由左右曲轴箱组成 的箱体、曲柄连杆机构、气缸组件、主付活塞、缸头总成等组成。 位于气缸组件上方的缸头总成位于气缸曲轴箱体上方的气缸组件 与箱体三者紧固联接在一起。箱体内装有左右曲轴轴承、密封圈 及曲柄连杆机构，曲柄连杆机构的主、付连杆上分别装有主付活 塞并被分别对应套装在气缸组件的主付气缸内。在箱体上有曲轴 箱(进气系统进空气和润滑油混合气)；在气缸组件的付气缸上 部设置有舌簧阀和化油器，形成了付气缸进气系统(进空气和燃 油混合气)；由主、付活塞的下部和曲轴箱空腔形成了第一工作 空间即曲轴箱空间；由主活塞上部、主气缸空腔和缸头部位的燃 烧室形成了第二工作空间即主气缸空间；付活塞上部和付气缸空 腔形成了第三工作空间即付气缸空间。设置在缸头体内的喷射系 统主要将燃油混合气定时定量喷入主气缸第二工作空间燃烧室内。

本发明所述的混喷机的曲轴箱体由左、右曲轴箱组成，左曲 轴箱的结构与原二冲程发动机的左曲轴箱的结构相同，右曲轴箱 则是在沿轴向加长的右曲轴箱并在与气缸下平面配合的结合面上 增设了一安装付气缸的孔。

本发明所述的曲柄连杆机构是主、付连杆、左、右曲柄轴、 中曲柄及滚针轴承组成。左右曲柄轴、主连杆、付连杆以及滚针 轴承在结构上与二冲程发动机的结构相同，不同之处在于：增设 了中曲柄和付连杆，左右曲柄由左右曲轴销连接成一体组成中曲 柄，左曲柄轴、主连杆和滚针轴承压装在中曲柄的左曲轴销上； 右曲柄轴、付连杆和滚针轴承压装在中曲柄的右曲轴销上。

主付活塞通过活塞销被其分别固定在主、付连杆的小端活塞 销孔上，主活塞的结构同原二冲程发动机活塞基本上相同，不同 之处只是活塞上只有一道活塞环槽，其单槽内安装有第一、第二 两道活塞环，付活塞设计成正圆形，其上也只有单活塞环槽，单 槽内也装有第一、第二两道活塞环。主、付活塞环的第一环的结 构和原活塞环矩形环相同，第二环开口加工成内、外圆环形。

本发明所述的气缸组件是由主气缸和付气缸组成，主气缸与 气缸体铸在一起，在主气缸上设有主、付扫气孔和排气孔，付气 缸以缸套的形式压装在气缸体内，在付气缸上设有进气孔并与气 缸体上的进气孔相通形成燃油进气孔。主付气缸的工作长度即行 程相同，工作容积这比为5∶1左右。主气缸的作用是与主活塞一 起对进入主气缸内的可燃气进行压缩、作功、排气和扫气。

付气缸的作用是吸入经化油器一次雾化后的燃油混合气，并 和喷射系统一起将燃油混合气喷入燃烧室内，使燃油二次雾化。

本发明所述的缸头总成是在原二冲程发动机的气缸缸盖的基 础上增设了燃油喷油孔、气门、气门顶杆、气门弹簧和摇臂组成， 为了使混喷机的结构紧凑，其燃烧室和喷射系统均设置在缸头总 成的缸头体内。缸头体的一侧设置着的燃烧室上设置有火花塞孔 及火花塞，另一侧设有气门座孔和气门顶杆套孔，并在孔内相应 压装入气门座和气门顶杆套、气门装在气门座里，其上有一密封 圈，气门弹簧被固定在气门的导杆上，在弹簧力的作用下，气门 将气门座分成上、下两个密封空腔。上腔与付气缸空间相通，下 腔通过喷油孔与燃烧室相通；所述的气门、气门顶杆与气门座、 气门顶杆套内孔成间隙配合；气门、气门顶杆的导杆上端设置有 一摇臂机构，由摇臂销将其固定在缸头体的摇臂座上。

本发明所述的喷射系统的直径很小的喷油孔向上对着火花塞 在水平方向沿燃烧室的曲率圆切线方向，其喷油的压力很大，喷 入燃烧室的燃油混合气的流速也很大，并和主气缸内的空气再次 混合形成可燃混合气，并产生一涡流，在燃烧室可燃混合气的浓 度为不均匀分布状，在火花塞周围和燃烧室的上部为较浓的状态， 在远离火花塞的区域及燃烧室的下部为较稀的状态，燃烧室内的 可燃混合气形成了稀、浓分层和涡流。在火花塞周围的浓可燃气 可以保证火焰中心的形成，涡流的产生可提高和增大火焰的传播 速度和面积，稀浓分层可实现层状燃烧，从而达到了提高混喷机 功率的同时降低燃油消耗量的目的，而且由于燃烧完全，混喷机 的废气排放也将得到改善。

本发明由于采用了将燃油、润滑油分离的手段，使润滑油不 受燃油的稀释和污染，保证了润滑油的固有特性，充分发挥润滑 性能，由于润滑油被空气雾化成细小的油雾状，这样就使得混喷 机曲轴箱内需要润滑的各摩擦表面形成了均匀的润滑油膜，润油 的承载能力及润滑效果均有所增加，从而减小了发动机的机械摩 擦损失，提高了发动机的有效功率和使用寿命；由于混喷机在扫 气过程中的扫气气流不含燃油成份，从而避免了燃油和高温废气 接触而产生的不完全燃烧。本发明由于采用了燃油二次雾化技术， 实现了涡流和层状燃烧，使燃油燃烧更加充分，从而大幅度地降 低了废气排放中的有害成份；本发明所述的混喷机的主、付活塞 都对主气缸进行扫气；且付气缸的可燃混合气被强行压喷入主气 缸内，使得主气缸的充气效率同原二冲程机相比提高了15％左右， 而充气效率提高1％，功率将提高2％，故仅提高充气效率一项， 混喷机的功率就提高了30％左右，燃油的二次雾化、涡流层状燃 烧的实现和单槽双环活塞密封都可进一步提高混喷机的功率；由 于扫气气流不含有燃油成分，喷油孔的喷射是在排气口关闭后进 行的，避免了高温废气与燃油接触产生的不完全燃烧损失和扫、 排气过程中的可燃气短路损失，使得燃油消耗量大大降低，混喷 机功率的增加也使得燃油消耗下降，最主要的是由于燃油的二次 雾化喷射，使发动机燃烧室内的可燃气实现了涡流层状燃烧，进 一步提高混喷机的空燃比，所带来的经济效益也是相当可观的。

下面结合附图通过实施例详细介绍本发明。

图1为混喷机的主剖图。

图2为混喷机主气缸的剖视图。

图3为混喷机付气缸的剖视图。

图4为混喷机的曲柄连杆机构图。

图5为混喷机的气缸组件图。

图6为混喷机的缸头总成图。

图7为混喷机的工作原理图。

如图1、2、3、4、5、6所示的为本发明所述的燃油混和喷射 二冲程发动机的一个实施例的主剖图、主气缸剖视图、付气缸剖 视图、曲柄连杆机构图、气缸组件图、缸头总成图，其是在玉河 500摩托车二冲程发动机的基础上增设了付连杆、中曲柄、付活 塞、付气缸、燃油喷射及控制装置等零部件。其主要有左、右曲 轴箱组成的箱体、气缸组件、缸头总成、主付活塞、曲柄连杆机 构、舌簧阀I、II、化油器、柱塞式节气门等组成。左曲轴箱19 和右曲轴箱18构成曲轴箱体，左曲轴箱19的结构与原机相同，右 曲轴箱18是在原右曲轴箱基础上沿曲轴的轴向方向延长，并在与 气缸下平面配合的结合面上加工了一个安装付气缸的孔，在曲轴 箱体上装有气缸组件b，最上方安装着缸头总成2，三者用螺栓紧 固在一起；在曲轴箱的进气口装有舌簧阀I、14和柱塞式节气门 13，并用相应的螺栓将舌簧阀I、14和柱塞式节气门13与曲轴箱 体固定在一起，舌簧阀I、14与润滑油泵出油管相连，从而形成 混喷机的滑油、空气进气系统；在曲轴箱体内设置着左、右曲轴 轴承孔，和密封圈孔，其内分别装有左、右曲轴轴承22、16和密 封圈20、15，由主、付连杆24、35、左、右曲柄轴31、36、中曲 柄33及滚针轴承32组成的曲柄连杆机构17也装在曲轴箱体内，与 原有的二冲程发动机相比，其增设了中曲柄33和付连杆35。左、 右曲柄轴31、36的结构同原有的基本相同，不同的只是右曲柄轴 固定磁电机的半圆键槽向后错48°—60°，主连杆34与原机相同， 在大、小端分别加工有曲轴销孔和活塞销孔。付连杆35的大端曲 轴销孔径与主连杆相同，小端活塞端孔径小于主连杆活塞销孔径， 主、付活塞销12、7将主、付活塞9、4连接在主、付连杆34、35 的小端，在主、付活塞9、4的单活塞环槽内分别装有第一、第二 主活塞环10和第一、第二付活塞环5，主付活塞环的第一、第二 两环相错180°，并由环槽内的定位销定位，主、付活塞9、4分 别装入气缸组件的主、付气缸41、42内并能自由滑动。主活塞9 的结构同原机基本相同，不同的只是原活塞的活塞环槽为双槽， 本发明为单槽，付活塞4设计成正圆形，并在其上部也加工有单 活塞环槽。加长的主、付曲轴销与左、右半曲柄的销孔成较大的 过盈配合将左、右半曲柄固定在一起形成中曲柄33，中曲柄33的 主曲轴销将中曲柄33和左曲柄轴压装在一起，在二者之间的主曲 轴销上安装着滚针轴承和主连杆，且滚针轴承的内、外圈与主曲 轴销外径、主连杆大端  孔内径的配合达到能自由地转动。中曲 柄33的付曲轴销与右曲柄轴36上的曲轴销孔以过盈装配方法将其 压装在一起，在二者之间的付曲销上安装着滚针轴承和付连杆， 且滚针轴承的内、外圈与付曲轴销外径、付连杆大端孔内径的 配合达到能自由地转动。本实施例的付曲轴销在工作相位上超前 主曲轴销40°～60°，故主、付连杆在工作相位上也相错40°～ 60°，主、付连杆工作行程相同。本实施例中曲柄33的主、付曲 轴箱对称与工作半径相交点上安装有一平衡销，此平衡销与左、 右半曲柄上的平衡销孔成过盈配合，既起平衡曲柄连机构的转动 惯量的作用，又起左、右半曲柄的连接固定作用。本实施例的气 缸组件8的主气缸与缸体42铸在一起，主气缸的孔径同原机相同， 设在主气缸上的两个主扫气孔61和一个付扫气孔64的垂直夹角、 水平夹角比原发动机有所增大，主扫气孔61的垂直夹角为一锐角， 约30°，水平夹角大于60°，小于75°，付扫气孔的垂直的夹角 大于70°，小于80°，付气缸41以缸套的形式用过盈装配的方法， 将其压入气缸体的安装付气缸的孔内，在付气缸一侧上部加工的 进气孔和气缸体上的进气孔相通，形成燃油进气孔67，并与舌簧 阀23和化油器24相连通，形成混喷机的燃油空气进气系统，主、 付气缸的工作长度相同，主气缸的排量和原机相同为50ml，付气 缸的排量为12al，主气缸的压缩比与原机相同为6.3，付气缸的 压缩比为50.4。位于气缸组件8上方的缸头总成2上。在缸头体51 上除加工有与原发动机相同的燃烧室62和火花塞螺纹孔外，还加 工有气门座孔、气门顶杆套孔和摇臂销孔。气门座52和气门顶杆 套53与其配合的孔成一较大的过盈配合，以一定的压力将其压装 在缸头体51上，气门座52和气门顶杆套53的内孔与气门58和气门 顶杆55成间隙配合，为了保证具有良好的密封性，本发明在气门 的导杆和气门座的外圆上装有一气门密封圈54，在缸头体的气门 顶杆套孔的装有气门顶杆密封圈511。在气门58和气门座52的结 合面形成一密封带，把气门座内孔分成上、下两个空腔，上腔与 付气缸空间相通，下腔通过下大上小的圆锥形喷油孔63与燃烧室 62相通，摇臂销56将摇臂机构57安装在气门导杆和气门顶杆上方 的摇臂座上，在摇臂上装设有一调整螺钉，调整此螺钉可使其下 端与气门的导杆和气门顶杆的上端的结合面有一很小的间隙，以 便使喷射控制装置灵活开启而不发生渗漏现象。本发明上述喷油 孔63的位置在垂直方向向上15°对准火花塞3，其水平方向沿燃 烧室62曲率圆的切线方向，使通过喷油孔喷入燃烧室的燃油混合 气产生涡流，形成上浓下稀的稀浓分层的可燃混合气。

58ml混喷机的工作过程：第一冲程：主活塞9由下止点向上 止点运动，同时通过曲轴连杆机构17带动付活塞4也向上运动， 随着曲轴箱空间的容积增大，压力减小，曲轴箱空间内产生负压， 空气和滑油组成的混合气经过进气口(65)被吸入曲轴箱空间内， 如图7中a所示，由于其混合气中不含有燃油成份，避免了燃油对 滑油稀释和污染，保证了润滑油的固有特性和润滑性能，且发动 机需润滑的大部分零、部件都集中在曲轴箱空间内，所以就使得 混喷机的润滑得到改善，降低了混喷机的机械摩擦损失，提高了 混喷机的有效功率和使用寿命。由于付活塞4在相位上超前于主 活塞5的40～60°；付气缸41的压缩比(50左右)运大于主气缸 42的压缩比(6.3)，在主气缸空间和付气缸空间就形成一压强 差，当主活塞9关闭排气口66后，付气缸空间已形成一较大的压 强，当此压强与气门顶杆下平面的作用力大于气门弹簧的弹力时， 气门顶杆向前运动通过摇臂机构57打开气门58，使付气缸空间里 的浓可燃混合气通过喷油孔63喷入主气缸空间燃烧室62内，如图 7中6所示，由于喷油孔63的喷射方向是向上对着火花塞3且在水 平方向有一夹角，这就使得喷入燃烧室内62的可燃气与从主、付 扫气口61、64进入主气缸空间的空气混合形成涡流，稀浓分层的 可燃混合气，火花塞3的周围和燃烧室62上部是浓可燃气，远离 火花塞3的区域和燃烧室62下部是稀可燃气。喷射时间为付活塞4 运动到上止点后停止。此后付活塞4开始下行，付气缸空间增大， 压力减小，在弹簧力的作用下气门58关闭。使主气缸空间形成一 封闭空腔。主活塞继续上行对主气缸空间内的可燃混合气进一步 压缩，当压缩将近终了时，即主活塞接近上止点时，火花塞极间 跳火放出强烈火花，点燃被压缩的可燃混合气，如图7中c所示。 由于可燃气的稀、浓分层和涡流的产生，使可燃气燃烧的更加迅 速和充分，以由于强行喷射和主、付活塞同时扫气，使得混喷机 的充气效率远大于现有的二冲程机，固混喷机的功率也要远大于 现有的二冲程发动机。

第二冲程：主活塞9由上止点向下止点运动，并同时带动付 活塞4也向下运动。由于气体在燃烧时膨胀，产生很大的压力， 迫使主活塞9带动付活塞4急速下行，并通过连杆带动曲轴旋转而 作功。主、付活塞9、4向下运动，使曲轴箱空间容积不断缩小， 对箱内的气体进行预压。当付活塞4下行到打开燃油进气孔67时， 由于付活塞4下行，付气缸空间容积增大，产生负压，通过舌簧 阀23吸入经化油器24一次雾化的可燃混合气，如图7中d所示，付 活塞4继续下行，完成整个吸气过程。主活塞9下行到排气口66打 开后，高温、高压废气大部分自行排出，如图7中e所示，主活塞 9下行到主、付扫气口61、64开启后，由曲轴箱空间经过预压的 不含燃油成份的气体从主、付扫气口61、64冲入主气缸空间，同 时驱出主气缸内的残余废气。如图7中f所示，由于扫气流中不含 燃油成份，避免了高温废气与燃油接触而产生的不完全燃烧和燃 油的短路损失，从而有效的控制了混喷机的废气排放，降低了燃 油消耗。

主、付活塞9、4再次由下止点向上止点运动，重复上述过程， 不断反复循环作功而产生动力，混喷机输出功率。

混喷机降低油消耗的最主要手段是解决了燃油的短路损失和 实现了可燃混合气的涡流和层状燃烧，从而可使混喷机的空燃比 提高到25—30左右，这样大幅度的降低二冲程发动机的油耗就不 是空想了。

由此可提出，混喷机和现有的二冲程发动机相比，具有油耗 低、功率大、废气排放指标低和发动机润滑性能好、使用寿命长 等四大优点。