CN1397720A - 曲轴箱排气的二冲程发动机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一个具有曲轴箱排气的二冲程内燃机，它具有一个由活塞和至少两个第一传递通道以及至少一个第二传递通道控制的排放通道，每一个都具有一个在汽缸室中的相应的传递窗和用于把汽缸室和曲轴箱连通的在曲轴箱侧上的窗，第一传递通道的传递窗由活塞的上边控制，而第二传递通道的曲轴箱侧的窗设置在由活塞的活塞裙部扫过的汽缸壁的区域内。汽缸壁包括至少一个凹槽，它靠近第二传递通道的传递窗设置并且与第二传递通道中的流体相通，其中一个狭窄的通道设置在凹槽和第二传递通道之间。

Description

曲轴箱排气的二冲程发动机

发明的背景

本发明涉及一种曲轴箱排气的二冲程发动机，它具有一个由活塞控制的排放通道和至少两个第一传递通道以及至少一个第二传递通道，每一个传递通道都具有一个在汽缸室中的传递窗和一个用于连通汽缸室与曲轴的在曲轴箱侧的窗，第一传递通道的传递窗由活塞的上边进行控制，并且第二传递通道的曲轴箱侧的窗设置在由活塞的活塞裙部扫过的汽缸壁的一个区域内，其中为了控制第二传递通道，活塞的活塞裙部在第二传递通道的曲轴箱侧的窗的区域内具有一个控制开口。

现有技术的描述

美国专利3881454描述了一种二冲程发动机的结构，它具有一对主排放通道和一对辅助排放通道，其中设置一个燃油喷射器。活塞往复运动以开启和关闭排放通道，至少在辅助排放窗不被活塞覆盖时，主排放通道和辅助排放通道的一端与曲轴箱相通。由于燃油喷射器设置在进入燃烧室的辅助排放通道的进口附近，所以喷嘴的温度变得很高，从而导致碳的沉积和高的磨损。

在奥地利专利399913B中描述了一个二冲程发动机，其中至少两个传递通道或排放通道比其它的通道开启时间早，从而获得理想的排放效果，即，当汽缸中的压力还大于曲轴箱中的压力的时候，以使排放的气体流入这些通道并且向后推入新鲜的进气而使其不进入曲轴箱本身。这些传递通道的定时由作为一个控制边的活塞的上边来实现。燃油借助一个化油器供入一个与曲轴箱相连的供给通道。

在奥地利专利397695B中，描述了一种内燃机，其中一个燃油喷射器设置在传递通道中，所喷射的燃油蒸汽被贯注在面对汽缸室的活塞顶的这侧。所喷射的燃油蒸汽的轴线与活塞轴线形成一个小于90°的夹角，以使燃油几乎碰撞到与排放窗相对的平的旋转对称的活塞顶的一半。此结构的缺点是在低速范围内有大的排放损失。另外，用于一个喷射循环的有效时间由排放窗的开启时间来限制。为了选择喷射器，这可能引出了一个动力学的问题，即，怠速值与全负荷值之比。因为喷射时间短，燃油喷射到活塞边和活塞环的上方，这对HC的排放有不利的影响并且导致汽缸壁湿润而且也洗刷掉了润滑油膜。

在德国专利19627040A1中，有一种具有燃油喷射的二冲程火花塞点火发动机，其中一个喷射器设置在临近汽缸室的汽缸壁中。这种安排以及围绕喷射器的空气循环的缺乏将导致喷嘴处的高温和碳的沉积增加。喷射燃油蒸汽的方向导致的其它不理想的结果将是汽缸壁的湿润和洗刷掉了润滑油膜。

美国专利5443045描述了另一个二冲程发动机。喷射器以一个朝下的角度面对排放窗，这将导致在低速的范围内大的排放损失。由于喷射器设置在压缩冲程期间扫过的汽缸壁的区域内，所以在喷射器的喷嘴处的高温和碳沉积的增加将由于空气循环的缺乏而产生。

发明的概述

本发明的目的是克服这些缺点并且提出一种上述类型的二冲程内燃机，其中在高、低速度和载荷状况下，燃油的损失和碳氢排放物都可以通过一个简单的方法达到最小。本发明的另一个目的是增加喷射器的使用寿命。

根据本发明，这是通过所述的汽缸壁包括至少一个凹槽以及至少一个喷射器在靠近所述的第二传递通道的所述传递窗设置的所述凹槽中开口来实现的，其中，一个狭窄的通道设置在所述凹槽和所述第二传递通道之间。由于在此区域中进行的空气循环提供冷却，所以在与第二传递通道相连的凹槽中设置喷射器将大幅度地减少碳的沉积，并且将增加化油作用。由于从第二传递通道流到凹槽中的狭窄通道的空气流将被加速并且因此改善了喷射器的孔的冷却。

在一个较佳的变形中，狭窄的通道由在汽缸壁中的至少一个槽形成。根据另一个实施例，凹槽也可以由一个从第二传递通道分支并且导入凹槽中的一个导管形成。如果凹槽设置在第二传递通道的传递窗的上方，即，设置在燃烧室的顶部这侧，那么槽可以沿汽缸轴线的方向设置。

根据本发明的另外一个实施例，狭窄的通道由一个横肋的隔离边形成，所述的隔离边把凹槽与所述第二传递通道的所述传递窗分开。隔离边与汽缸轴线之间的距离比汽缸壁和汽缸轴线之间的距离大。

根据本发明的再一个实施例，碳沉积的减少可能借助在第二传递窗的一个上边和一个下边之间的至少一个传递通道中设置的一个隔离边来实现。此隔离边把第二传递通道分为一个上部区域和一个下部区域，其中隔离边到汽缸轴线的距离比上边或下边到汽缸轴线的距离要大。如果活塞的边通过此隔离边，那么第二传递窗的下部区域将被关闭。在隔离边和活塞之间，有一个小的间隙，进气流通过它流入上部区域，绕着喷嘴流动并且冷却喷嘴。隔离边由一个横肋形成，它设置成与汽缸轴线垂直。

喷射器的轴线可以设置在相对汽缸轴线的角度α＝20-140°的一个宽的角度范围内或与汽缸轴线平行。另外，从喷射器喷出的燃油蒸汽的轴线的方向，即，喷射轴线，和喷射器轴线可能不同。在这种方式中，喷射器的喷射特性可以被调节用于相应的需求。

在本发明的一个较佳实施例中，至少两个第二传递通道设置在排放通道这侧并且，较佳的是，在至少一个凹槽或一个第二传递通道中开口的喷射器面对与排放通道相对的半个汽缸室。在这种方式中，排放损失可以保持非常的小。

在本发明的另一种变形中，提出的建议是至少一个第二传递通道设置在与排放通道相对的汽缸这侧。第二传递通道可以设置在包含排放通道的轴线和汽缸轴线的一个对称的平面内。

为了保持排放损失尽可能的小，也可以使至少两个第二传递通道设置在包含排放通道轴线和汽缸轴线的一个对称的平面外。在此文中，喷射器的喷射轴线——沿朝着汽缸轴线的方向看——最好应该对着一个最好是径向相对的传递通道的传递窗。

为了防止汽缸壁被燃油打湿，可以使喷射器的喷射轴线——沿汽缸轴线的方向看——对着排放通道的排放窗。

为了使第一和第二传递通道彼此独立定时，并且使最适宜的燃油喷射到汽缸室内，可以使第二传递通道的传递窗的上边到燃烧室顶部的距离比第一传递通道的传递窗的上边到燃烧室的距离小。此结构特别适用于具有旋转对称的、平的活塞顶。

在每个汽缸有几个喷射器的一种内燃机中，本发明可以使在第二传递通道中设置的喷射器的喷射轴线相对于彼此和/或相对于汽缸轴线有不同的角度或与汽缸轴线平行。在这种方式中，可以使用具有不同喷射特性的喷射器，以使化油作用被调节用于发动机的任何操作状态。例如，一个喷射器能够设定为全负荷喷射器而另一个则设定为部分负荷喷射器。

为了对相应需求的喷射过程作最适宜的调整，在本发明的另一个改进中可以把喷射器设置为一个多喷射单元，最好具有至少两个在燃油喷量和/或喷射定时上的设定有差异的燃油喷嘴。

由本发明所提出的内燃机设计将确保第一和第二传递通道的传递窗和至少一个第二传递通道的曲轴箱侧的窗以及相应的控制开口设置成第一和第二传递通道将定时在活塞的不同冲程的位置上。传递通道明显地也能够被设置为以使第一和第二传递通道借助不同的控制边被同时大致地控制。

附图的描述

下面参照附图对本发明进行更详细的说明，其中

图1是本发明的一个第一实施例中的一种二冲程内燃机的一个纵剖面的示意图，和

图2显示了沿汽缸的轴线看到的平面图中的本发动机，

图3是所述第一实施例中的第二传递窗的一个部件图，

图4是本发明的一个第二实施例中的第二传递窗的一个部件图，

图5是沿第二传递通道的方向看到的，本发明的一个第三实施例中的传递通道的一个斜视图，

图6是沿排放通道的方向看到的，在所述第三实施例中的传递通道的一个斜视图，

图7是沿第二传递通道的方向看到的，在本发明的一个第四实施例中的传递通道的一个斜视图，

图8是沿第二传递通道的方向看到的，在本发明的所述第四实施例中的传递通道的一个斜视图，

图9是本发明的一个第五实施例中的传递通道的一个斜视图以及

图10是在所述的第五实施例中的传递通道的另一个斜视图。

最佳实施例的详细描述

图1显示了轴向图中的一个本发明的二冲程内燃机，其中，沿汽缸壁1b的几个第一传递通道2和至少一个第二传递通道2a在汽缸室1中开口，形成传递窗12，12a，另外还有具有一个排放窗13的一个排放通道。汽缸体由附图标记20表示，同时11表示在燃烧室顶部1a中的一个点火源。

从燃烧室顶部1a到第二传递窗12a的上边12a’的距离比到第一传递窗12的上边12’的距离要短。在曲轴箱侧，第二传递通道2a在汽缸壁1b中开口，曲轴箱侧的窗的方位的附图标记为22。第二传递通道2a的控制借助在活塞4的活塞裙部41中的一个控制开口来实现。

根据图1中所示的本发明的一个第一实施例，在第二传递通道2a中设置一个喷射器5，其中的燃油蒸汽或注入的喷射7通过传递窗12a进入汽缸室1。注入的喷射7的喷射轴线7’相对于汽缸轴线10有一个20°到140°的倾角α或与汽缸轴线10平行。由于第二传递通道2a的位置，在图1中的由角度β所示的范围内，在喷射器5的方向的选择上有很大的自由度。

通过在第一传递通道2的传递窗12上设置第二传递通道2a的传递窗12a，并且由于第二传递通道2a的控制不由活塞4的上边4a，而是借助一个单独的控制开口22来实现，其控制开口22的控制边的附图标记为22a，第一和第二传递通道2，2a的定时与由喷射器5进行的燃油喷射间的相互影响可能被消除，并且进气流量和喷射特性可能被调节用于相应的需要。结果，HC排放和燃油消耗可能在部分负荷和全负荷的情况下保持很低。由于在第二传递通道2a中布置喷射器5，所以喷射器喷嘴5b很好地避免了碳的沉积。喷射燃油蒸汽的方向被选择为避免燃油浸湿汽缸壁的方向。

在第二传递窗12a的一个上边12a’和一个下边12a”之间，隔离边12设置在第二传递通道2a中，把第二传递窗12a分成一个下部区域21a和一个上部区域21b。由一个横肋25形成的隔离边12a设置在与汽缸轴线10成一个恰当的角度上，如图1和3所示。

从汽缸轴线10到隔离边12a的距离比它到上边12a’和下边12a”的距离要大，并且在第二传递通道2a的上部区域21b和下部区域21a之间形成一个狭窄的通道28。如果活塞4的上边4a到达单独边12a附近的一个位置，那么，当活塞4正在到达一个图1中由虚线所示的一个位置时，第二传递窗12a的下部区域21a除了在单独边12a和活塞4之间的一个小间隙之外几乎被关闭。间隙27形成狭窄的通道28并且导致通过的进气流加速。通过间隙27的第二传递通道2a的进气流喷涌到上部区域21b并且冷却喷射器5的喷嘴5b。因此，能够避免喷射器5的喷嘴5b过热。上部区域21b的横截面可以比下部区域21a的横截面小。

代替横肋25或作为另外一个横肋25，喷射器5可以设置在第二传递通道2a的上部区域21b的一个凹槽26中。图4示出了一个具有在一个凹槽26中开口的喷射器5的本发明第二实施例。

图2给出了一个具有用于第二传递通道2a和喷射器5的可能的结构的内燃机的平面图。A表示一个第一结构，其中第二传递通道2a临近排放通道3设置，并且由喷射器5进行的燃油喷射7的喷射轴线7’趋向于沿第一传递通道2的传递窗12a的方向，传递窗12a与喷射器5径向相对。喷射轴线7’的方向可以不同于喷射器轴线5’的方向并且向上倾斜大约30°。B表示一个用于一个第二传递通道2a的第二结构，其中，没有在此详细显示的喷射器5的喷射轴线7’趋向于朝着一个横向设置的第二传递通道2a的传递窗12a。传递窗12a基本上与排放窗13相对设置。结构C不同于结构B，它的喷射器5的喷射轴线7’正朝着排放窗13。

变形A，B，C的共同的特性是第二传递通道2a不位于一个通过汽缸轴线10和排放通道3的轴线3a的对称的平面10a上。

在一个由D表示的第四结构中，包括喷射器5的第二传递通道2a设置在对称平面10a中。通过对喷射器5的喷射轴线7’和汽缸轴线10之间的倾角α的适当的选择或者是使两轴线相互平行，可以避免排气损失。可以认为变形A，B，C，D的结合是可能的，其中可以提供具有不同喷射特性的几个喷射器5。

还可以构成一个喷射器5作为一个多喷射单元，例如，一个双喷射的喷射器，其中喷射燃油的量以及单个燃油蒸汽的喷射的开始和/或结束可以不同。

图5和图6显示了本发明的一个第三实施例的一个二冲程内燃机的第一传递通道102，第二传递通道102a，排放通道103和辅助排放通道103a。与所述的第三实施例相似，图7和图8显示了一个本发明的第四实施例的斜视图。因为是显而易见的，所以汽缸，活塞，点火源和汽缸体在图5-图8中没有示出。

与在图1至图4中所示的第一和第二实施例类似，第一和第二传递通道102，102a在汽缸(图5和图6中未示出)中开口，形成传递窗112，112a，另外还有具有排放窗113，113a的排放通道103和辅助排放通道103a。

与第一和第二实施例不同，在第三和第四实施例中，至少有一个喷射器105在汽缸壁中形成的一个凹槽126中开口。凹槽126借助一个狭窄的通道128与第二传递通道102a中的流体相通，它由至少一个在汽缸壁中形成的槽127形成。如果活塞到达槽127附近的一个位置，那么除槽127之外，第二传递通道102a和凹槽126被分开。通过槽127的第二传递通道102a的进气流高速涌入凹槽126并且冷却喷射器105的喷嘴105b。

在图5和图6所示的第三实施例中，每一个喷射器105都有一个凹槽126，一个槽127。与图7和图8中所示的第四实施例中的所述的形成对比，两个喷射器105在同一个槽126中开口。图9和图10中没有显示活塞，排放通道和点火源。

图9和图10显示了本发明的第四实施例中的一个二冲程内燃机的第一传递通道202，第二传递通道202a和汽缸室201。由一个导管227形成狭窄的通道228，它从第二传递通道202a分支并且导入凹槽226。如果活塞到达覆盖第二传递通道202a的传递窗212a的一个位置，那么除导管227之外，第二传递通道202a和凹槽226被分开。通过导管227的第二传递通道202a的进气流高速涌入凹槽226并且冷却喷射器205的喷嘴205b。

Claims (39)

1.一种具有曲轴箱排气的二冲程发动机，它具有一个由一个活塞和至少两个第一传递通道以及至少一个第二传递通道控制的排放通道，每一个都具有一个在一个汽缸室中的传递窗和一个用于把此汽缸室和一个曲轴箱连通的曲轴箱侧的窗，第一传递通道的传递窗由活塞的上边控制，并且第二传递通道的曲轴箱侧的窗设置在由活塞的活塞裙部扫过的汽缸壁的一个区域内，其中为了控制第二传递通道，活塞的活塞裙部具有在第二传递通道的曲轴箱侧的窗的区域内的一个控制开口，其中所述汽缸壁包括至少一个凹槽，其中至少一个喷射器在靠近所述的第二传递通道的所述传递窗设置的所述凹槽中开口，并且其中一个狭窄的通道设置在所述的凹槽和所述的第二传递通道之间。

2.如权利要求1所述的二冲程内燃机，其特征在于，此狭窄的通道由在所述凹槽和在所述第二传递通道的所述传递窗之间的汽缸壁中的一个槽形成。

3.如权利要求1所述的二冲程内燃机，其特征在于，狭窄的通道设定为一个间隙，它由一个把此凹槽和所述的第二传递通道的所述传递窗分开的隔离边来形成。

4.如权利要求3所述的二冲程内燃机，其特征在于隔离边和汽缸轴线之间的距离大于汽缸壁和汽缸轴线之间的距离。

5.如权利要求3所述的二冲程内燃机，其特征在于，此隔离边设置成与汽缸轴线垂直。

6.如权利要求1所述的二冲程内燃机，其特征在于，此凹槽设置在一个燃烧室顶部这侧上的此第二传递通道的传递窗之上。

7.如权利要求1所述的二冲程内燃机，其特征在于，至少两个喷射器在一个凹槽中开口。

8.如权利要求1所述的二冲程内燃机，其特征在于，此狭窄的通道由至少一个在一个汽缸体中形成的导管形成。

9.如权利要求1所述的二冲程内燃机，其特征在于，此燃油喷射器的一个喷射轴线与一个汽缸轴线形成一个20°至140°的夹角。

10.如权利要求1所述的二冲程内燃机，其特征在于，此喷射轴线和此喷射器的轴线的方向不同。

11.如权利要求1所述的二冲程内燃机，其特征在于，至少两个第二传递通道设置在此排放通道这侧。

12.如权利要求1所述的二冲程内燃机，其特征在于，在至少一个凹槽中开口的此喷射器面对与此排放通道相对的半个汽缸室。

13.如权利要求1所述的二冲程内燃机，其特征在于，至少一个第二传递通道设置在与此排放通道相对的此汽缸这侧。

14.如权利要求1所述的二冲程内燃机，其特征在于，此第二传递通道设置在一个包含一个排放通道的轴线和此汽缸轴线的对称的平面内。

15.如权利要求1所述的二冲程内燃机，其特征在于，至少两个第二传递通道设置在包含此排放通道的轴线和此汽缸轴线的此对称平面的外面。

16.如权利要求1所述的二冲程内燃机，其特征在于，此喷射器的喷射轴线——沿朝着此汽缸轴线的方向看——对在此排放通道的一个排放窗上。

17.如权利要求1所述的二冲程内燃机，其特征在于，此喷射器的喷射轴线——沿朝着此汽缸轴线的方向看——与一个传递通道的传递窗的径向相对。

18.如权利要求1所述的二冲程内燃机，其特征在于，此第二传递通道的传递窗的一个上边至一个燃烧室顶部的距离比此第一传递通道的传递窗的上边到一个燃烧室的距离要短。

19.如权利要求1所述的每个汽缸具有几个喷射器的二冲程内燃机，其特征在于，在第二传递通道中设置的这些喷射器的喷射轴线之间的夹角不同。

20.如权利要求1所述的每个汽缸具有几个喷射器的二冲程内燃机，其特征在于，这些喷射器有不同的喷射特性，至少一个喷射器被设定为一个全负荷喷射器而至少另一个喷射器被设定为部分负荷喷射器。

21.如权利要求1所述的二冲程内燃机，其特征在于，这些第一和第二传递通道的传递窗和至少一个第二传递通道的曲轴箱侧的窗和相应的控制开口设置成这些第一和第二传递通道将在活塞的不同的冲程位置定时。

22.如权利要求1所述的二冲程内燃机，其特征在于，喷射器被设定为一个多喷射单元。

23.如权利要求1所述的二冲程内燃机，其特征在于，此喷射器被设定为一个多喷射单元，它具有至少两次在燃油喷量和喷射定时上有差异的燃油喷射。

24.一种具有曲轴箱排气的二冲程发动机，它具有一个由一个活塞和至少两个第一传递通道以及至少一个第二传递通道控制的排放通道，每一个都具有一个在一个汽缸室中的传递窗和一个用于把此汽缸室和一个曲轴箱连通的曲轴箱侧的窗，第一传递通道的传递窗由活塞的上边控制，并且第二传递通道的曲轴箱侧的窗设置在由活塞的活塞裙部扫过的汽缸壁的一个区域内，其中为了控制第二传递通道，活塞的活塞裙部具有在第二传递通道的曲轴箱侧的窗的区域内的一个控制开口，其中一个隔离边设置在所述的第二传递窗的一个上边和一个下边之间的至少一个第二传递通道内，所述的隔离边把此第二传递窗分成一个上部区域和一个下部区域，在隔离边和汽缸轴线之间的距离比上边和汽缸轴线之间的距离大，并且其中至少一个喷射器在至少一个第二传递通道的上部区域中开口，其中此隔离边由一个横肋形成，并且其中此隔离边设置成与此汽缸轴线垂直。

25.如权利要求24所述的二冲程内燃机，其特征在于，此燃油喷射器的一个喷射轴线与一个汽缸轴线形成一个20°至40°之间的角度。

26.如权利要求24所述的二冲程内燃机，其特征在于，此喷射轴线和此喷射器轴线的方向不同。

27.如权利要求24所述的二冲程内燃机，其特征在于，至少两个第二传递通道设置在此排放通道这侧。

28.如权利要求24所述的二冲程内燃机，其特征在于，在至少一个第二传递通道中开口的此喷射器面对与此排放通道相对的半个汽缸室。

29.如权利要求24所述的二冲程内燃机，其特征在于，至少一个第二传递通道设置在与此排放通道相对的此汽缸这侧。

30.如权利要求24所述的二冲程内燃机，其特征在于，此第二传递通道设置在一个包含一个排放通道的轴线和此汽缸轴线的对称平面中。

31.如权利要求24所述的二冲程内燃机，其特征在于，至少两个第二传递通道设置在包含此排放通道的轴线和此汽缸轴线的此对称平面的外面。

32.如权利要求24所述的二冲程内燃机，其特征在于，此喷射器的喷射轴线——沿朝着此汽缸轴线的方向看——对在此排放通道的一个排放窗上。

33.如权利要求24所述的二冲程内燃机，其特征在于，此喷射器的喷射轴线——沿朝着此汽缸轴线的方向看——与一个传递通道的传递窗径向相对。

34.如权利要求24所述的二冲程内燃机，其特征在于，此第二传递通道的传递窗的一个上边至一个燃烧室顶部的距离比此第一传递通道的传递窗的上边至一个燃烧室顶部的距离小。

35.如权利要求24所述的每个汽缸具有几个喷射器的二冲程内燃机，其特征在于，在第二传递通道中设置的这些喷射器的喷射轴线彼此之间的夹角不同。

36.如权利要求24所述的每个汽缸具有几个喷射器的二冲程内燃机，其特征在于，其中这些喷射器有不同的喷射特性，至少一个喷射器被设定为一个全负荷喷射器而至少另一个喷射器被设定为部分负荷喷射器。

37.如权利要求24所述的二冲程内燃机，其特征在于，这些第一和第二传递通道的传递窗和至少一个第二传递通道的曲轴箱侧的窗和相应的控制开口设置成这些第一和第二传递通道将在活塞的不同的冲程位置被定时。

38.如权利要求24所述的二冲程内燃机，其特征在于，此喷射器被设定为一个多喷射单元。

39.如权利要求24所述的二冲程内燃机，其特征在于，此喷射器被设定为一个多喷射单元它具有至少两次在燃油喷量和喷射定时上有差异的燃油喷射。

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