一種空氣先導式掃氣的二衝程發動機的製作方法

2023-06-02 20:09:21

專利名稱：一種空氣先導式掃氣的二衝程發動機的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及發動機技術領域，特別是一種空氣先導式進行掃氣的小型通用二衝程發動機。
背景技術：
二衝程發動機由於具有結構緊湊、體積小、質量輕、運轉提速快等許多顯著優點被廣泛應用於農業、林業、園藝、家庭等許多產品領域。二衝程發動機由缸體、活塞、曲軸連杆、 磁電機、化油器等零部件組成，在缸體的筒身部分設置了進氣口、排氣口和掃氣口，這些氣口都是由活塞運行來打開或關閉。發動機的一個工作循環是由活塞運動的兩個行程來完成的。在活塞上升時，開始壓縮工作混合氣，同時，在活塞下面的曲軸室內形成真空度，在大氣壓力作用下，可燃混合氣從化油器進入曲軸室。當活塞接近上止點時，火花塞發出電火花，點燃被壓縮的混合氣。 燃燒後的高溫高壓氣體膨脹迫使活塞向下移動，同時流入曲軸室的可燃混合氣因活塞下移而被預先壓縮，當活塞接近下止點時，排氣口開啟，然後掃氣口打開，受到壓縮的可燃混合氣從掃氣口流入氣缸內，對燃燒後的廢氣進行驅逐，廢氣經排氣口從消音器流入大氣中，也就是所謂的「掃氣」過程。但用來進行掃氣的新鮮可燃混合氣則易於同燃燒後的廢氣混合在一起，這樣這部分可燃混合氣未經過燃燒就排了出去，所以二衝程發動機相對於四衝程發動機不但燃油經濟性能較差，而且尾氣中含有大量的有害成分(例如HC和CO)。因此儘管二衝程發動機的排量並不大，但對大氣汙染物中有害成分的影響卻是顯著的，故各國都在嚴格控制尾氣(尤其是碳氫化合物)的排放。
發明內容常規小型二衝程發動機由於使用新鮮可燃混合氣來進行掃氣，該混合氣易於同燃燒後的廢氣混合在一起而未經過燃燒就排了出去，致使排出的尾氣中含有大量的HC、CO和 NOx等有害成分，本實用新型的目的是提供一種二衝程空氣先導式掃氣的二衝程發動機， 掃氣時缸體儲氣腔內新鮮空氣被預壓縮的可燃混合氣壓入缸體燃燒室先進行掃氣，然後可燃混合氣再進入燃燒室進行掃氣，這樣大大減少了未燃燒可燃混合氣的逃逸，從而達到降低尾氣中有害成分(HC+NOx)含量的目的，改善了尾氣排放，並有效降低發動機的燃油消耗率，提高其經濟性能。本實用新型採取的技術方案是一種空氣先導式掃氣的二衝程發動機，包括缸體、 前側蓋、後側蓋、活塞、前箱、後箱、單向閥組合、進氣管。在缸體上對稱設置有封閉式掃氣道，在缸體上進氣法蘭側設置空氣儲氣腔，在儲氣腔和進氣管之間放置一單向閥組合，在箱體上設置箱體掃氣道，該掃氣道通過主軸承滾珠之間的間隙將缸體掃氣道和曲軸室連接起來。缸體結構有一對閉式掃氣道，該閉式掃氣道結構由缸體和放置在兩側的前側蓋和後側蓋共同實現；缸體上的掃氣口在靠近進氣口側比靠近排氣口側更靠近燃燒室；在箱體上設置箱體掃氣道，混合氣通過箱體主軸承滾珠間隙進入缸體掃氣道；單向閥簧片和壓板固定到簧片墊板上，共同組成單向閥組合，該簧片需在一定負壓下開啟，須有較好的彈簧特性。根據本實用新型具有上述結構的發動機的工作過程如下同常規二衝程發動機一樣，發動機的一個工作循環是由活塞運動的兩個行程來完成的。當活塞上行時，壓縮上部工作混合氣，同時，在活塞下面的曲軸室內形成真空度，在大氣壓力作用下，可燃混合氣從化油器上的混合氣通道通過缸體進氣口被吸入曲軸室；不同於常規二衝程發動機，新鮮空氣也通過進氣管上空氣通道和單向閥組合進入缸體儲氣腔、缸體掃氣道，當活塞上行接近上止點時，火花塞發出電火花，點燃被壓縮的混合氣，燃燒後的高溫高壓氣體膨脹迫使活塞向下移動，進氣口逐漸被關閉，吸入曲軸室的可燃混合氣因活塞下移而被預先壓縮，當活塞接近下止點時，排氣口開啟，部分廢氣經排氣口從消音器流入大氣中，隨著活塞繼續下行，掃氣口打開，受到壓縮的可燃混合氣通過高速旋轉的主軸承滾珠間隙均勻混合後，沿箱體掃氣道將儲氣腔中的新鮮空氣從掃氣口壓入氣缸缸腔內，利用新鮮空氣驅除廢氣，之後可燃混合氣再進入缸體，排出廢氣，直至活塞上行關閉掃氣口為止，這就是所謂的空氣先導進行掃氣的工作過程。本實用新型的有益效果是，與傳統的二衝程發動機相比，由於使用空氣先導進行掃氣，在設定動力輸出的工況下，能有效的降低尾氣中有害成分的含量，特別是HC(碳氫化合物)的含量，其燃油消耗率也有較大幅度的降低。

圖1是本實用新型的二衝程發動機圖2是本實用新型沿A-A線所作的剖面視圖圖3是本實用新型缸體透視圖圖4是缸體前側蓋主視圖和左視圖圖5是缸體後側蓋主視圖和左視圖圖6是進氣管透視圖圖7是本實用新型實施例單向閥組合結構分解透視圖及裝配示意圖圖8是本實用新型發動機使用化油器主視圖圖9是本實用新型方案發動機與現有技術二衝程發動機尾氣中HC+NOx對比實驗結果圖10是本實用新型方案發動機與現有技術二衝程發動機燃油消耗率對比實驗結果附圖中序號說明1.缸體；2.燃燒室；3.後側蓋；4.缸體上掃氣道；5.缸體下掃氣道；6.曲軸連杆組；7.後箱；8.箱體掃氣道；9.主軸承；10.曲軸室；11.前箱；12.油封； 13.缸墊；14.磁電機飛輪；15.側蓋空氣通道；16.前側蓋；17.磁電機點火器；18.活塞； 19.火花塞；20.壓板；21.簧片；22.固定墊板；23.螺釘；24.密封材料；25.掃氣口 ；25a. 上掃氣口 ；25b.下掃氣口 ；26.儲氣腔；27.進氣管；28.排氣口 ；29.單向閥組合；30.密封墊；31.進氣管空氣通道；32.進氣管混合氣通道；33.消音器；34.化油器；35.化油器混合氣通道；36.化油器空氣通道；37.進氣膠管；38.阻風門；39.化油器節氣門；40.聯動裝置；41.進氣口。
具體實施方式
如圖1、圖2、圖3所示，根據本實用新型的空氣先導式掃氣的二衝程發動機，其構成由缸體1、活塞18、曲軸連杆組6、前箱11、後箱7、磁電機飛輪14、磁電機點火器17、化油器34、單向閥組合四、消音器33等零部件組成。在缸體1的四周設置了許多散熱片，可以帶走發動機工作過程中產生的熱量，在頂部設置了一個半球狀的燃燒室2，在缸蓋頂部的孔中旋入了一個火花塞19，在氣缸的筒身部分的一側設置了進氣口 41，另一側設置了排氣口 28，在缸體1的兩側對稱設置了兩個的掃氣口 25，且在靠近進氣口 41側的上掃氣口 25a比靠近排氣口 28側的下掃氣口 2 更靠近燃燒室2，這樣活塞18向下止點移動時靠近進氣側上掃氣口 2 首先被打開，空氣掃氣更徹底。缸體1上對稱設置了一對封閉式缸體上掃氣道4，該閉式結構是通過在缸體的兩側設置前側蓋16和後側蓋3來實現的。在缸體1的下方是曲軸箱組合，中間設置缸墊13防止在結合面上竄氣，曲軸箱組合由前箱11和後箱7圍成曲軸室10，箱體上主軸承9支撐著曲軸連杆6，並在曲軸兩端軸頸上設置2個油封12，用來密封曲軸室內混合氣。同時在箱體上設置箱體掃氣道8，該掃氣道通過曲軸箱主軸承9滾珠間隙將曲軸室10和缸體下掃氣道 5連通，當曲軸室內可燃混合氣經過高速旋轉的軸承9滾珠間隙時被充分混合，促進燃料霧化更徹底，燃燒更充分，並且更有效的降低了尾氣中的HC和CO等有害成分，改善了發動機的經濟性。前側蓋16、後側蓋3同缸體1內壁共同組成缸體上掃氣道4，在兩側蓋的底部有一空氣通道15，用來連接缸體儲氣腔沈和缸體上掃氣道4，掃氣時，掃氣氣流以α和β角度衝入氣缸燃燒室2。進氣管27由絕熱材料製成，其中包含空氣通道31和混合氣通道32。 進氣管空氣通道31 —端通過進氣膠管37連接化油器34上空氣通道36，另一端通過單向閥組合四上的空氣通道連接缸體1上儲氣腔沈，混合氣通道32 —端連接化油器34上混合氣通道35，另一端通過單向閥組合四上的混合氣通道連接缸體1上混合氣進氣口 41，在缸體1和單向閥組合四以及進氣管27之間放置密封墊30，單向閥組合四是由壓板20、簧片21、固定墊板22以及兩個螺釘23組成。當活塞18向上運動時，曲軸室內產生負壓，新鮮空氣通過簧片21被吸入缸體儲氣腔沈，此時簧片21產生彎曲變形，壓板20作用是限制簧片21的彎曲，從而確定簧片21的最大開度。簧片21由彈性材料製成，該簧片只允許新鮮空氣通過簧片進入缸體上空氣儲氣腔沈，而阻止儲氣腔內的新鮮空氣流向進氣管27方向。 為保證簧片21和固定墊板22之間的密封，在簧片墊板上塗覆耐熱、柔軟的密封材料24 (比如橡膠等材料)。化油器包括一個空氣通道36和一個混合氣通道35，空氣通道36上設置一阻風門38，混合氣通道35上也設置了一節氣門39，該兩處節氣門通過聯動裝置40進行聯動控制。根據本實用新型、具有上述結構的二衝程發動機的工作過程如下當活塞18上行時，隨著曲軸室10內壓力下降，外界大氣壓力將可燃混合氣從化油器34上的混合氣通道35 通過缸體進氣口 41壓入曲軸室10，同時新鮮空氣也通過進氣管27上空氣通道31和單向閥組合四進入缸體儲氣腔沈，並儲存其中。當活塞18上方可燃氣體被點燃後，迫使活塞18 向下移動，曲軸室10內的混合氣而被壓縮，當活塞18接近下止點時，排氣口觀開啟，部分廢氣經排氣口從消音器33流入大氣中，隨著活塞18繼續下行，掃氣口 25打開，受到壓縮的可燃混合氣通過高速旋轉的主軸承9滾珠間隙均勻混合後，沿箱體掃氣道8將儲氣腔沈中的新鮮空氣從掃氣口 25以一定的掃氣角度壓入氣缸缸腔內，噴射到缸體1內壁上，利用新鮮空氣驅除廢氣，之後可燃混合氣再進入缸體燃燒室2，將燃燒後的廢氣從排氣口排出，直至活塞上行關閉掃氣口 25為止。這就是所謂的空氣先導進行掃氣的工作過程。通過採用空氣先導進行掃氣，混合氣在後進行掃氣的過程，能有效的降低尾氣中有害成分的含量，特別是HC(碳氫化合物)的含量，提高燃油經濟性。 根據上述實施例設計的排量為32. 6ml的二衝程發動機(本實用新型)與排量相同的現有技術的二衝程發動機各10臺，在標定工況下(油門全開、轉速8500r/min)進行了對比試驗，得到了圖9和圖10的試驗結果，從試驗數據上可以看出，相比於現有技術的二衝程發動機，根據本實用新型設計的空氣先導進行掃氣的二衝程發動機所排出尾氣中的 HC(碳氫化合物)含量較現有技術生產的二衝程發動機減少70%，同時燃油消耗率也較現有技術的二衝程發動機低30%左右。
權利要求1.一種空氣先導式掃氣的二衝程發動機，包括缸體、前側蓋、後側蓋、活塞、前箱、後箱、 單向閥組合、進氣管，其特徵在於在缸體上對稱設置有封閉式掃氣道，在缸體上進氣法蘭側設置有空氣儲氣腔，在儲氣腔和進氣管之間放置一單向閥組合，在箱體上設置箱體掃氣道，該掃氣道通過主軸承滾珠之間的間隙將缸體掃氣道和曲軸室連接起來。
2.根據權利要求1所述的空氣先導式掃氣的二衝程發動機，其特徵在於封閉式掃氣道由缸體和放置在兩側的前側蓋和後側蓋共同實現。
3.根據權利要求1所述的空氣先導式掃氣的二衝程發動機，其特徵在於所述缸體上的掃氣口在靠近進氣口側比靠近排氣口側更靠近燃燒室，以便在活塞向下止點移動時靠近進氣側的上掃氣口首先被打開。
4.根據權利要求1所述的空氣先導式掃氣的二衝程發動機，其特徵在於單向閥簧片和壓板固定到簧片墊板上，組成單向閥組合。
專利摘要本實用新型公開了一種採用先導空氣式掃氣的二衝程發動機，其特徵在於在缸體上對稱設置閉式結構掃氣道，該結構是通過在缸體的兩側對稱設置側蓋來實現，在缸體掃氣道的一側連接空氣儲氣腔，一單向閥組合位於儲氣腔與進氣管之間，化油器和進氣管上分別設置2個相對獨立的進氣通道，在箱體上設置箱體掃氣道，該掃氣道通過曲軸箱主軸承滾珠間隙將曲軸室和缸體掃氣道連通，當曲軸室內可燃混合氣經過高速旋轉的軸承孔滾珠時被充分混合，燃燒更充分，掃氣時儲氣室內新鮮空氣被預壓縮的可燃混合氣壓入缸體先進行掃氣。該實用新型會促進燃料霧化，提高燃燒效率，有效的降低了尾氣中的HC和CO等有害成分，改善了發動機的經濟性。
文檔編號F02B25/04GK202001099SQ20112001450
公開日2011年10月5日 申請日期2011年1月4日 優先權日2011年1月4日
發明者尤春明, 李德軍, 李玲明, 楊興全, 王廷高, 邢書彬, 邵逸群, 陳秀明 申請人:山東華盛農業藥械有限責任公司