CN106014675B - 二冲程内燃机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种二冲程内燃机，包括气缸、活塞和排气门，还包括设置于所述气缸内部且用于控制活塞上所设扫气口开闭的封堵件以及与活塞和所述排气门连接且用于在活塞下行时控制排气门打开的联动装置。本发明的二冲程内燃机，通过设置控制排气门打开的联动装置与控制扫气口开闭的封堵件相配合，提高换气效果。

Description

二冲程内燃机

技术领域

本发明属于内燃机技术领域，具体地说，本发明涉及一种二冲程内燃机。

背景技术

目前，二冲程内燃机的扫气方式主要分为三种：横流扫气、回流扫气和直流扫气。但气体均是从气缸侧面进入工作腔，使得换气效果不好，不能充分发挥二冲程内燃机的优势。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提供一种二冲程内燃机，目的是提高换气效果。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：二冲程内燃机，包括气缸、活塞和排气门，还包括设置于所述气缸内部且用于控制活塞上所设扫气口开闭的封堵件以及与活塞和所述排气门连接且用于在活塞下行时控制排气门打开的联动装置。

所述扫气口为在所述活塞上沿与活塞的轴线相平行的方向贯穿设置，所述封堵件为可选择性的插入和脱出扫气口。

所述扫气口设置多个，所述封堵件的数量与扫气口的数量相等，各个封堵件分别用于控制一个扫气口的开闭。

所述联动装置包括套设于所述气缸上且为可旋转的旋转套、设置于所述活塞上且用于驱动旋转套旋转的驱动件、与旋转套和所述排气门连接的联动杆以及控制排气门打开的开启机构。

所述驱动件为横置于所述活塞上的推杆，所述旋转套上设有让驱动件嵌入且为倾斜延伸的导向槽，驱动件嵌入导向槽中驱动旋转套旋转。

所述旋转套上设有与所述导向槽连通且让所述驱动件嵌入的第一滑槽和第二滑槽，第一滑槽和第二滑槽为与活塞的轴线相平行的方向延伸设置，第一滑槽位于第二滑槽的上方。

所述开启机构包括设置于所述排气门的气门杆上的弹簧座和与弹簧座相接触且用于在排气门旋转时使弹簧座下压的限位块。

所述弹簧座具有与所述排气门的轴线相垂直的第一限位面和呈倾斜状态设置于第一限位面的一侧且与第一限位面之间具有大于90度的夹角的第二限位面，所述限位块可选择性的与第一限位面和第二限位面接触。

在所述排气门打开过程中，所述第一限位块先与所述第一限位面接触，后与所述第二限位面接触。

所述弹簧座还具有呈倾斜状态设置于第一限位面的一侧且与第一限位面之间具有大于90度的夹角的第三限位面，第三限位面位于所述第二限位面的上方，所述限位块可选择性的与第一限位面和第三限位面接触。

本发明的二冲程内燃机，通过设置控制排气门打开的联动装置与控制扫气口开闭的封堵件相配合，提高换气效果。

附图说明

本说明书包括以下附图，所示内容分别是：

图1是本发明二冲程内燃机的结构示意图；

图2是旋转套与联动杆的装配图；

图3是活塞的结构示意图；

图4是排气门与弹簧座的装配图；

图5是限位块与弹簧座的配合示意图；

图6是封堵件的结构示意图；

图7是限位块的结构示意图；

图中标记为：

1、排气门；2、联动装置；21、驱动件；22、联动杆；23、旋转套；24、弹簧座；25、限位块；26、第一限位面；27、第二限位面；28、第三限位面；29、导向槽；210、第一滑槽；211、第二滑槽；212、远端端部；213、近端端部；3、活塞；31、活塞头；32、活塞裙；33、扫气口；34、容置槽；35、延伸部；4、封堵件；5、曲轴；6、气缸；7、连杆；8、气门弹簧；9、连接块；10、转轴。

具体实施方式

下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，目的是帮助本领域的技术人员对本发明的构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解，并有助于其实施。

如图1所示，本发明提供了一种二冲程内燃机，包括气缸、活塞和排气门1、设置于气缸内部且用于控制活塞上所设扫气口33开闭的封堵件4以及与活塞和排气门1连接且用于在活塞下行时控制排气门1打开的联动装置2。

具体地说，如图1所示，气缸的结构与现有技术中的二冲程发动机的气缸的结构基本相同，气缸主要是由气缸盖、气缸体和曲轴箱构成，气缸体上设有让燃料/空气混合物进入的进气口，气缸盖上设置有排气口，排气口中竖直设置有排气门1，排气门1用以选择性地关闭和打开排气口，排气门1的轴线与活塞的轴线相平行或同轴。

如图3所示，活塞包括活塞头31和与活塞头31连接且内部中空的活塞裙32，活塞裙32的上端与活塞头31为同轴固定连接，活塞裙32的下端具有让连杆伸出的开口。扫气口33为在活塞头31上沿与活塞的轴线相平行的方向贯穿设置的圆孔，扫气口33的轴线与活塞的轴线相平行，扫气口33在活塞的顶面上形成开口，也在活塞头31的底面上形成与活塞裙32内腔连通的开口。封堵件4为可选择性的插入和脱出扫气口33，在活塞向上移动时，封堵件4插入扫气口33中，使扫气口33关闭；当活塞向下移动时，封堵件4从扫气口33中脱出，使扫气口33打开。

封堵件4为可选择性的插入和脱出扫气口33的杆状构件，封堵件4的长度方向与扫气口33和活塞的轴线相平行，封堵件4与气缸壁固定连接，气缸壁为气缸内部包围活塞的圆柱形侧壁。如图6所示，作为优选的，封堵件4通过连接块9与气缸固定连接，连接块9的一侧与气缸壁固定连接，另一侧与封堵件4固定连接，连接块9的长度与封堵件4的长度方向相平行且两者长度大致相等。如图3所示，活塞的外圆面上设有让连接块9嵌入的容置槽34，该容置槽34为从活塞的顶面开始沿与活塞的轴线相平行的方向延伸至活塞的顶面上的长槽，容置槽34并与内侧的扫气口33连通且容置槽34与扫气口33处于活塞的同一径向线上。

作为优选的，封堵件4的长度小于活塞的行程，当活塞从上止点向下止点运动时，活塞的顶面移动至封堵件4的底面下方时，此时封堵件4从扫气口33中脱出，扫气口33被打开，曲轴箱内事先进入的油气混合物在活塞向下的压力作用下，可飞快的经扫气口33进入活塞上面的工作腔中。当活塞向上移动时，连接块9和封堵件4分别插入容置槽34和扫气口33中，将扫气口33关闭，同时连接块9也将容置槽34关闭。

如图3所示，扫气口33为在活塞头31上沿与活塞的轴线相平行的方向贯穿设置的圆孔，如图6所示，封堵件4为直径与扫气口33的直径大小相等的圆杆。作为优选的，扫气口33在活塞内部可以设置多个，相应的封堵件4也设置多个，封堵件4的数量与扫气口33的数量相等，且各个封堵件4分别用于控制一个扫气口33的开闭。在本实施例中，如图3所示，扫气口33和封堵件4分别设置两个，两个扫气口33为以活塞的轴线为中心线在活塞内呈周向均匀分布。

对于本发明的二冲程发动机，具有压缩和做功两个行程，进气和排气在做功行程末和压缩行程初完成。通过设置扫气口33和封堵件4，使得活塞由下止点向上止点运动到一定位置时，封堵件4将扫气口33关上，完成压缩过程；做功行程中，活塞由上向下运动到一定位置时，封堵件4使扫气口33打开，让曲轴箱内的气体经扫气口33进入活塞上方的工作腔，提高换气效果。

作为优选的，如图1所示，联动装置2包括套设于气缸上且为可旋转的旋转套23、设置于活塞上且用于驱动旋转套23旋转的驱动件21、与旋转套23和排气门1连接的联动杆22以及控制排气门1打开的开启机构。旋转套23为与气缸和活塞同轴的圆环形或圆弧形瓦片状构件，在气缸的侧壁上相应设有容纳旋转套23的圆环槽或弧度大于圆弧形瓦片状的旋转套23的弧形槽，确保旋转套23在圆环槽或弧形槽中能够绕气缸和活塞的轴线旋转。在活塞下行时，驱动件21驱动旋转套23旋转，旋转套23带动排气门1在排气口中同步旋转，同时在开启机构的作用下，排气门1会向下移动，将排气口打开。

如图1所示，驱动件21为横置于活塞上的推杆，推杆的长度方向与活塞的轴线相垂直。如图2所示，旋转套23上设有让驱动件21嵌入且为倾斜延伸的导向槽29，驱动件21嵌入导向槽29中驱动旋转套23旋转，导向槽29的长度方向与旋转套23和活塞的轴线之间具有小于90度的夹角，驱动件21与导向槽29构成凸轮机构。在活塞运动过程中，当活塞移动至使驱动件21嵌入导向槽29中后，随着活塞的继续上行或下行，驱动件21与导向槽29的内壁接触并会推动旋转套23旋转，进而旋转套23通过联动杆22能够带动排气门1同步旋转一定角度。

如图1和图2所示，作为优选的，旋转套23上设有与导向槽29连通且让驱动件21嵌入的第一滑槽210和第二滑槽211，第一滑槽210和第二滑槽211为沿与活塞的轴线相平行的方向延伸设置的长槽，第一滑槽210位于第二滑槽211的上方，第一滑槽210与导向槽29的上端开口连通，第二滑槽211与导向槽29的下端开口连通，且导向槽29的长度方向与第一滑槽210和第二滑槽211的长度方向之间的夹角大于90度。第一滑槽210位于第二滑槽211的一侧，两者不处于同一直线上，当驱动件21经导向槽29移动至第一滑槽210或第二滑槽211中后，由于第一滑槽210和第二滑槽211为与活塞的移动方向相平行的长槽，因此驱动件21不会驱动旋转套23旋转。

如图1所示，旋转套23相对于气缸仅能做旋转运动，旋转套23在轴向上位置保持不动。排气门1相对于联动杆22仅能做直线运动，联动杆22仅能带动排气门1同步旋转，而在排气门1打开和关闭过程中，排气门1相对于联动杆22要沿竖直方向做直线运动。如图2所示，联动杆22优选为L形结构，联动杆22的上端横置在气缸的上方且与排气门1连接，下端与旋转套23固定连接。联动杆22的端部设有让排气门1的气门杆插入的矩形孔，相应的气门杆上具有插入方形孔中且横截面为矩形的滑动部，气门杆通过滑动部插入联动杆22上的矩形孔中，既可以实现排气门1与联动杆22绕轴线的同步旋转，也可以实现排气门1相对于联动杆22做直线运动。

如图4和图5所示，作为优选的，开启机构包括固定设置于排气门1的气门杆上的弹簧座24和与弹簧座24相接触且用于在排气门1旋转时使弹簧座24下压的限位块25，弹簧座24位于联动杆22的下方。如图1所示，气门弹簧8套设于排气门1的气门杆上，且夹紧在气缸盖与弹簧座24之间，气门弹簧8用于对弹簧座24施加使其向上移动的弹性作用力，在限位块25未对弹簧座24施加使其向下移动的作用力时能够使弹簧座24及排气门1同步向上移动，将排气口关闭，同时气门弹簧8对弹簧座24施加的弹性作用力使弹簧座24与限位块25始终保持接触状态。

如图4和图5所示，作为优选的，弹簧座24与排气门1为同轴固定连接，弹簧座24具有与排气门1的轴线相垂直的第一限位面26和呈倾斜状态设置于第一限位面26的一侧且与第一限位面26之间具有大于90度的夹角的第二限位面27，第一限位面26位于排气门1的轴线外侧，限位块25可选择性的与第一限位面26和第二限位面27接触。在排气门1处于关闭状态时，限位块25与下方的弹簧座24上的第一限位面26保持接触状态，第一限位面26为与排气门1的轴线相垂直的平面。在活塞下行时，旋转套23使排气门1发生旋转后，弹簧座24与排气门1同步旋转，限位块25会与第一限位面26脱离接触后，会逐渐与第二限位面27接触，随着排气门1和弹簧座24的继续旋转，弹簧座24相对于限位块25会逐渐向下移动，弹簧座24带动排气门1同步移动，从而逐渐将排气口打开。在扫气口33和排气口均打开后，这两个开启过程的组合完成二冲程内燃机的直流扫气过程。

如图4和图5所示，第二限位面27在弹簧座24上为沿倾斜方向从弹簧座24轴线一侧开始延伸至轴线另一侧的平面，第二限位面27具有一个最高点位置和最低点位置，最高点位置位于最低点位置的斜上方，最低点位置和最高点位置并分别位于弹簧座24的轴线的一侧，最低点位置与第一限位面26处于同一高度且相连接。

如图4和图5所示，作为优选的，弹簧座24还具有一个呈倾斜状态设置于第一限位面26的一侧且与第一限位面26之间具有大于90度的夹角的第三限位面28，第三限位面28位于第二限位面27的上方，第三限位面28与第一限位面26之间的夹角小于第二限位面27与第一限位面26之间的夹角，限位块25可选择性的与第一限位面26和第三限位面28接触。第三限位面28的设置方式与第二限位面27的设置方式类似，第三限位面28在弹簧座24上为沿倾斜方向从弹簧座24轴线一侧开始延伸至轴线另一侧的平面，第三限位面28也具有一个最高点位置和最低点位置，最高点位置位于最低点位置的斜上方，最低点位置和最高点位置并分别位于弹簧座24的轴线的一侧。第二限位面27的最高点位置位于第三限位面28的最高点位置的斜下方且两者均处于弹簧座24的轴线的同一侧，第二限位面27的最低点位置、第三限位面28的最低点位置与第一限位面26处于同一高度，且第三限位面28的最低点位置也第一限位面26相连接。

设置第三限位面28的作用是为了改变气门升程，第三限位面28的倾斜角度大，当限位块25与第三限位面28接触后，可以实现排气门1的早开和迟闭。因此根据需要需调节限位块25的位置，使其可选择性的与第二限位面27和第三限位面28接触，本发明的二冲程内燃机还包括用于对限位块25提供使其旋转的作用力的位置调节装置，如图5和图7所示，该位置调节装置主要包括与限位块25连接且为可旋转的设置于气缸上的转轴10和与转轴10连接且用于提供源动力的电动机(图中未示出)，转轴10的轴线与排气门1的轴线相平行。限位块25大致呈扇形结构，其一端与转轴10固定连接，另一端横置在弹簧座24的上方，且该端具有一个远端端部212和一个近端端部213，远端端部212为距离转轴10轴线最远的位置，近端端部213为距离转轴10轴线最近的位置，而且，远端端部212和近端端部213均能与第一限位面26接触。远端端部212是用于与第三限位面28相配合，近端端部213是用于与第二限位面27相配合。当限位块25的远端端部212与第一限位面26脱离接触且与第三限位面28接触后，弹簧座24可带动排气门1向下移动，将排气口逐渐打开；当电动机驱动转轴10旋转移动角度，使限位块25的近端端部213与第一限位面26保持接触，当限位块25的近端端部213与第一限位面26脱离接触且与第二限位面27接触后，弹簧座24可带动排气门1向下移动，将排气口逐渐打开。

另外，如图1和图3所示，由于驱动件21需穿过气缸的侧壁后与旋转套23相配合，因此，在气缸的侧壁上设有让驱动件21穿过的避让槽，相应在活塞上设有用于在活塞上行时封闭该避让槽的延伸部35，延伸部35的上端与活塞裙32的底面固定连接，且延伸部35与驱动件21处于与活塞的轴线相平行的同一直线上，延伸部35的宽度大于避让槽的槽宽，避让槽由延伸部35、活塞裙32和活塞头31处的外侧壁完成封闭。

以上结合附图对本发明进行了示例性描述。显然，本发明具体实现并不受上述方式的限制。只要是采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进；或未经改进，将本发明的上述构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.二冲程内燃机，包括气缸、活塞和排气门，其特征在于：还包括设置于所述气缸内部且用于控制活塞上所设扫气口开闭的封堵件以及与活塞和所述排气门连接且用于在活塞下行时控制排气门打开的联动装置；

所述联动装置包括套设于所述气缸上且为可旋转的旋转套、设置于所述活塞上且用于驱动旋转套旋转的驱动件、与旋转套和所述排气门连接的联动杆以及控制排气门打开的开启机构，旋转套为与气缸和活塞同轴的圆环形或圆弧形瓦片状构件；

所述驱动件为横置于所述活塞上的推杆，所述旋转套上设有让驱动件嵌入且为倾斜延伸的导向槽，驱动件嵌入导向槽中驱动旋转套旋转；

所述旋转套上设有与所述导向槽连通且让所述驱动件嵌入的第一滑槽和第二滑槽，第一滑槽和第二滑槽为与活塞的轴线相平行的方向延伸设置，第一滑槽位于第二滑槽的上方；

所述第一滑槽与导向槽的上端开口连通，第二滑槽与导向槽的下端开口连通，导向槽的长度方向与第一滑槽和第二滑槽的长度方向之间的夹角大于90度；

所述开启机构包括设置于所述排气门的气门杆上的弹簧座和与弹簧座相接触且用于在排气门旋转时使弹簧座下压的限位块。

2.根据权利要求1所述的二冲程内燃机，其特征在于：所述扫气口为在所述活塞上沿与活塞的轴线相平行的方向贯穿设置，所述封堵件为可选择性的插入和脱出扫气口。

3.根据权利要求1或2所述的二冲程内燃机，其特征在于：所述扫气口设置多个，所述封堵件的数量与扫气口的数量相等，各个封堵件分别用于控制一个扫气口的开闭。

4.根据权利要求1所述的二冲程内燃机，其特征在于：所述弹簧座位于联动杆的下方，气门弹簧套设于排气门的气门杆上且夹紧在气缸盖与弹簧座之间，气门弹簧对弹簧座施加的弹性作用力使弹簧座与限位块始终保持接触状态。

5.根据权利要求4所述的二冲程内燃机，其特征在于：所述弹簧座具有与所述排气门的轴线相垂直的第一限位面和呈倾斜状态设置于第一限位面的一侧且与第一限位面之间具有大于90度的夹角的第二限位面，所述限位块可选择性的与第一限位面和第二限位面接触。

6.根据权利要求5所述的二冲程内燃机，其特征在于：在所述排气门打开过程中，所述限位块先与所述第一限位面接触，后与所述第二限位面接触。

7.根据权利要求5或6所述的二冲程内燃机，其特征在于：所述第一限位面为与排气门的轴线相垂直的平面。

8.根据权利要求7所述的二冲程内燃机，其特征在于：所述第二限位面在弹簧座上为沿倾斜方向从弹簧座轴线一侧开始延伸至轴线另一侧的平面，第二限位面具有一个最高点位置和最低点位置，最高点位置位于最低点位置的斜上方，最低点位置和最高点位置并分别位于弹簧座的轴线的一侧，最低点位置与第一限位面处于同一高度。

9.根据权利要求5所述的二冲程内燃机，其特征在于：所述弹簧座还具有呈倾斜状态设置于第一限位面的一侧且与第一限位面之间具有大于90度的夹角的第三限位面，第三限位面位于所述第二限位面的上方，所述限位块可选择性的与第一限位面和第三限位面接触。

10.根据权利要求9所述的二冲程内燃机，其特征在于：所述第三限位面与第一限位面之间的夹角小于第二限位面与第一限位面之间的夹角，第三限位面在弹簧座上为沿倾斜方向从弹簧座轴线一侧开始延伸至轴线另一侧的平面。