專(zhuān)利名稱(chēng)：一種低排放二沖程汽油機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及汽油機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種小型通用二沖程汽油機(jī)。
背景技術(shù)：
二沖程汽油機(jī)由于具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、質(zhì)量輕、運(yùn)轉(zhuǎn)提速快等許多顯著優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、林業(yè)、園藝、家庭等許多產(chǎn)品領(lǐng)域。汽油機(jī)由缸體、曲軸連桿組件、運(yùn)動(dòng)部件、磁電機(jī)、化油器等零部件組成，在缸體的筒干部分設(shè)置了一個(gè)進(jìn)氣口、 一個(gè)排氣口、兩個(gè)掃氣口，這些氣口都是由活塞運(yùn)行來(lái)打開(kāi)或關(guān)閉。汽油機(jī)的一個(gè)工作循環(huán)是由活塞運(yùn)動(dòng)的兩個(gè)行程來(lái)完成的，沒(méi)有專(zhuān)門(mén)設(shè)置進(jìn)氣沖程和排氣沖程。
在活塞上升到將進(jìn)氣口、排氣口、掃氣口都關(guān)閉時(shí)，開(kāi)始?jí)嚎s工作混合氣，同時(shí)，在活塞下面的曲軸室內(nèi)形成真空度。當(dāng)活塞繼續(xù)上行時(shí)，進(jìn)氣口開(kāi)啟，在大氣壓力作用下，可燃混合氣從化油器進(jìn)入曲軸室。活塞接近上止點(diǎn)時(shí)，火花塞發(fā)出電火花，點(diǎn)燃被壓縮的混合氣。燃燒后的高溫高壓氣體膨脹迫使活塞向下移動(dòng)。進(jìn)氣口逐漸被關(guān)閉，流入曲軸室的可燃混合氣因活塞下移而被預(yù)先壓縮。當(dāng)活塞接近下止點(diǎn)時(shí)，排氣口開(kāi)啟，廢氣經(jīng)排氣口從消音器流入大氣中，受到壓縮的可燃混合氣從掃氣口流入汽缸內(nèi)，并驅(qū)除廢氣，也就是所謂的掃氣。但用來(lái)進(jìn)行掃氣的可燃混合氣則易于同燃燒廢氣混合在一起，這樣這部分可燃混合氣未經(jīng)過(guò)燃燒就排了出去，所以二沖程汽油機(jī)相對(duì)于四沖程汽油機(jī)不但燃
油經(jīng)濟(jì)性能較差，而且尾氣中含有大量的有害成分，例如HC和C0。因此盡管二沖程汽油機(jī)的排量并不大，但對(duì)大氣污染物中有害成分的影響卻是顯著的。此外現(xiàn)有的二沖程汽油機(jī)通常不能滿足行政機(jī)關(guān)制定的日趨嚴(yán)格的排放法規(guī)，尤其是尾氣中的HC (碳?xì)浠衔?指標(biāo)，超出排放法規(guī)的限值很多。目前，解決的方法通常是通過(guò)添加催化劑來(lái)降低尾氣中的HC含量，然而使
用催化劑不僅增加了額外成本，還因催化劑化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中產(chǎn)生大量熱能使機(jī)器產(chǎn)生過(guò)熱的問(wèn)題，因此降低尾氣中的原始排放是本領(lǐng)域技術(shù)人員一直試圖攻克但又尚未攻克的技術(shù)難題。
發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型目的是提供一種低排放二沖程汽油機(jī)，通過(guò)對(duì)缸體掃氣道結(jié)構(gòu)
的改進(jìn)，使得尾氣中的有害成分(HC+N0x)含量能明顯地降低，從而達(dá)到降低原始排放的目的，同時(shí)能有效降低汽油機(jī)的燃油消耗率，提高其經(jīng)濟(jì)性能；本發(fā)明的另一個(gè)目的是出于工藝方面考慮，使得生產(chǎn)便于操作實(shí)現(xiàn)，降低制造成本。
本實(shí)用新型采取的技術(shù)方案是， 一種低排放二沖程汽油機(jī)，包括缸體、活塞、缸腔、前半曲軸箱、后半曲軸箱、由前后半曲軸箱組成的曲軸室，其特征在于在缸體上對(duì)稱(chēng)設(shè)置有將曲軸室與缸腔連通的掃氣道，所述掃氣道結(jié)構(gòu)為閉式結(jié)構(gòu)，該閉式結(jié)構(gòu)是通過(guò)在缸體的兩側(cè)對(duì)稱(chēng)設(shè)置端蓋來(lái)實(shí)現(xiàn)，并在掃氣道上設(shè)置有氣體分割壁，氣體分割壁將掃氣道分割成掃氣道一和掃氣道二，掃氣道被設(shè)計(jì)成a角度，同時(shí)在前半曲軸箱、后半曲軸箱的缸體結(jié)合面上設(shè)置有節(jié)氣孔。
所說(shuō)a角度取值范圍為120。 150°之間。
缸體的掃氣出口一在靠近排氣口的一側(cè)設(shè)置了一個(gè)節(jié)氣擋板，能明顯地減
少了掃氣出口一的開(kāi)口面積。
缸體上的掃氣道由上掃氣道和位于端蓋上的下掃氣道組成。在掃氣道上設(shè)置的節(jié)氣擋板弧長(zhǎng)約為整個(gè)掃氣道開(kāi)口弧長(zhǎng)的1/2。根據(jù)本實(shí)用新型具有上述結(jié)構(gòu)的低排放二沖程汽油機(jī)的工作過(guò)程如下在
活塞的上行沖程中，隨著曲軸室中的壓力降低，在大氣壓力的作用下，混合氣從化油器中吸入到曲軸室并保留在其中。當(dāng)活塞上方燃燒室中的混合氣被點(diǎn)燃而燃燒時(shí)，在燃燒氣體的推動(dòng)下，活塞下行，曲軸室和掃氣道中的混合氣被壓縮，在接近下止點(diǎn)時(shí)，首先是排氣口打開(kāi)，當(dāng)活塞繼續(xù)下行時(shí)，位于掃氣道下游端的掃氣口打開(kāi)。在掃氣出口開(kāi)啟的初始階段，曲軸室中壓縮的混合氣沖向掃氣道的下游端，并沖到缸腔中，從而作為掃氣氣流以一定的掃氣角度、從掃氣出口噴入缸體與排氣口正對(duì)的內(nèi)壁面上。掃氣氣流隨后沖擊到缸體內(nèi)壁面上，然后再?gòu)拇颂幏凑?，從而將燃燒后的廢氣從排氣口排出。本發(fā)明中的掃氣角度
a取值范圍在120。 150°之間，這既是多次試驗(yàn)結(jié)果的理想范圍，也是引導(dǎo)氣流朝理想方向發(fā)展的最佳角度。
本實(shí)用新型的有益效果是，與傳統(tǒng)的二沖程汽油機(jī)相比，由于設(shè)置在曲軸室上的節(jié)氣孔，使得曲軸室內(nèi)與各個(gè)掃氣道中節(jié)氣孔下游之間產(chǎn)生較大的壓差，這樣就造成混合氣是以很高的速度從該節(jié)氣孔射流噴出。相比于不對(duì)掃氣道的掃氣進(jìn)口附近進(jìn)行節(jié)氣的情況，設(shè)置了節(jié)氣孔可以增大掃氣氣流的壓力和速度。掃氣氣流在通過(guò)節(jié)氣孔后會(huì)急劇地膨脹，因而當(dāng)掃氣氣流通過(guò)掃氣道時(shí)，就會(huì)在氣流中形成湍流狀態(tài)，然后，湍流態(tài)的氣流從掃氣出口噴出而進(jìn)入燃燒室中。掃氣道的半封閉結(jié)構(gòu)，使進(jìn)入缸體掃氣時(shí)的出口截面小于掃氣道的截面積，這樣在進(jìn)行掃氣的過(guò)程中實(shí)施了二次節(jié)氣，進(jìn)一步增大從掃氣出口流入到燃燒室中的氣流速度。
在提高氣流速度的同時(shí)，也促進(jìn)了燃料的霧化，并能提高掃氣效率，提高了燃燒效率。這樣，可以用更少的燃料消耗來(lái)獲得設(shè)定的動(dòng)力輸出，并有效的降低了尾氣中有害成分的含量，特別是HC (碳?xì)浠衔?的含量。同時(shí)，其燃油消耗率也有較大幅度的降低。


圖1是根據(jù)本實(shí)用新型的二沖程汽油機(jī)的縱向剖面視圖圖2是沿圖1中的A-A線所作的剖面視圖
圖3是缸體掃氣道沿缸體裙部的示意圖
圖4是掃氣道與節(jié)氣孔部分所作的局部放大視圖
圖5是后半曲軸箱上的節(jié)氣孔示意圖
圖6是前半曲軸箱上的節(jié)氣孔示意圖
圖7是端蓋示意圖
圖8是本方案與現(xiàn)有技術(shù)二沖程汽油機(jī)尾氣中HC+N0x對(duì)比實(shí)驗(yàn)結(jié)果 圖9是本方案與現(xiàn)有技術(shù)二沖程汽油機(jī)燃油消耗率對(duì)比實(shí)驗(yàn)結(jié)果
附圖中序號(hào)說(shuō)明l.火花塞；2.燃燒室；3.缸體；4.散熱片；5.掃氣道一; 5a-掃氣出口一； 5b.節(jié)氣擋板；6.活塞；7.節(jié)氣孔；8.連桿；9.后半曲軸箱； IO.起動(dòng)撥盤(pán)；11.曲軸室；12.前半曲軸箱；13.曲軸；14.磁電機(jī)；15.排氣口； 16.進(jìn)氣口； 17.掃氣道二； 17&掃氣出口二； 18.氣體分割壁；19.螺紋孔；20. 缸腔；2L掃氣道；22.下掃氣道；23.上掃氣道；24.端蓋。
具體實(shí)施方式
如圖l、圖2、圖3、圖4所示，根據(jù)本實(shí)用新型的二沖程汽油機(jī)，包含缸 體3、缸腔20、由缸體3上的上掃氣道23和端蓋上的下掃氣道22組成的掃氣 道21、前半曲軸箱12和后半曲軸箱9組成的曲軸室組件、曲軸13連桿8活塞 6等組成的運(yùn)動(dòng)組件、磁電機(jī)14火花塞1等組成的點(diǎn)火系統(tǒng)、化油器(圖中未 示出)、起動(dòng)撥盤(pán)10等部件。
缸體的筒干部分上設(shè)計(jì)了進(jìn)氣口 16、排氣口 15、掃氣道21 (包括掃氣道一 5、掃氣道二17、掃氣出口一5a、掃氣出口二17a)，其中進(jìn)氣口16在豎直方向 上的位置低于排氣口 15和掃氣口 17a，(保證活塞6在上止點(diǎn)時(shí)，活塞6的裙部 下邊沿不能擋住進(jìn)氣口 16);掃氣出口一5a和掃氣出口二 17a的豎直高度是相 同的，且掃氣出口5a、 17a最上點(diǎn)處的垂直高度要低于排氣口 15的最高點(diǎn)一定距離，因而，當(dāng)活塞6下降時(shí)，兩對(duì)掃氣出口5a、 17a是在排氣口 15打開(kāi)之后 一段時(shí)間打開(kāi)的；缸體3的四周設(shè)置了許多散熱片4，可以帶走汽油機(jī)工作過(guò)程 中產(chǎn)生的熱量；缸體3的頂部有一個(gè)半球形的燃燒室2，火花塞1通過(guò)一螺紋孔 同燃燒室2相通。
在缸體的下方，是曲軸室結(jié)構(gòu)由前半曲軸箱12和后半曲軸箱9圍成曲軸 室ll，支撐著曲軸13，通過(guò)一連桿8使活塞6上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)。
在掃氣道一 5的上端，有一對(duì)掃氣出口一 5a通入到缸腔20中。同樣也有 一對(duì)掃氣出口二 17a通入到缸腔20中，掃氣出口一5a在靠近排氣口 15的一側(cè) 設(shè)置了一個(gè)節(jié)氣擋板5b，同緊鄰節(jié)氣擋板5b的上游部位處的橫截面相比，該節(jié) 氣擋板明顯的減少了掃氣道一5在端口處的開(kāi)口面積。同樣的，掃氣出口二17a 與掃氣道二17的外邊沿相比，也明顯的進(jìn)行了緊縮，同樣起到節(jié)氣的作用。
氣體分割壁18將掃氣道分割成掃氣道一 5和掃氣道二 17，同時(shí)起到增強(qiáng)缸 體3剛性，減少缸體內(nèi)孔形位公差的作用。
如圖5、圖6示，前半曲軸箱12和后半曲軸箱9通過(guò)螺紋孔19用螺釘連接 在缸體3上，在所示平面上，與掃氣道一 5、掃氣道二 17相對(duì)應(yīng)的位置設(shè)置節(jié) 氣孔7。節(jié)氣孔7的位置和尺寸是這樣確定的使節(jié)氣孔7相對(duì)于各個(gè)掃氣道的 截面中心位置適當(dāng)偏移，從而可在掃氣氣流中生成旋渦狀湍流；節(jié)氣孔7的大 小，應(yīng)保證截面積都小于掃氣道一 5、掃氣道二17的截面積。如圖4示，表示 活塞在上止點(diǎn)時(shí)掃氣示意圖，圖中掃氣出口一5a、掃氣出口二 17a的截面積用 Sd表示，掃氣道中間段的截面積用Sc表示，掃氣道開(kāi)始段的截面積用Sb表示， 前半曲軸箱12和后半曲軸箱9上的節(jié)氣孔的截面積用Sa表示，各個(gè)截面積的 選擇應(yīng)符合如下的關(guān)系Sa<Sd<Sc<Sb。
二沖程汽油機(jī)的工作過(guò)程如下
在活塞6的上行沖程中，隨著曲軸室ll中的壓力降低，在大氣壓力的作用 下，混合氣從化油器中吸入到曲軸室ll并保留在其中。當(dāng)活塞6上方燃燒室2中的混合氣被點(diǎn)燃而燃燒時(shí)，在燃燒氣體的推動(dòng)下，活塞6下行，曲軸室ll和掃氣道中的混合氣被壓縮，在接近下止點(diǎn)時(shí)，首先是排氣口15打開(kāi)，當(dāng)活塞6進(jìn)一步下行時(shí)，位于掃氣道下游端的掃氣口打開(kāi)。在掃氣出口開(kāi)啟的初始階段，曲軸室ll中壓縮的混合氣沖向掃氣道的下游端，并沖到燃燒室2中，從而作為掃氣氣流以一定的水平掃氣角度、從掃氣出口噴向缸體3與排氣口 15正對(duì)的內(nèi)壁面上。掃氣氣流隨后沖擊到缸體內(nèi)壁面上，然后再?gòu)拇颂幏凑郏瑥亩鴮⑷紵蟮膹U氣從排氣口 15排出。
與傳統(tǒng)的二沖程汽油機(jī)相比，由于設(shè)置在前半曲軸箱12和后半曲軸箱9上的節(jié)氣孔7，使得曲軸室11內(nèi)與掃氣道一 5、掃氣道二 17之間產(chǎn)生較大的壓差，這樣就造成混合氣是以很高的速度從該節(jié)氣孔7射流噴出。相比于不對(duì)掃氣道21的掃氣進(jìn)口附近進(jìn)行節(jié)氣的情況，設(shè)置了節(jié)氣孔7可以增大掃氣氣流的壓力和速度。掃氣氣流在通過(guò)節(jié)氣孔7后會(huì)急劇地膨脹，因而當(dāng)掃氣氣流通過(guò)掃氣道21時(shí)，就會(huì)在氣流中形成湍流狀態(tài)，然后，湍流態(tài)的氣流從掃氣出口噴出而進(jìn)入缸腔20中。掃氣道的半封閉結(jié)構(gòu)，使進(jìn)入缸體掃氣時(shí)的出口截面積Sd小于掃氣道的截面積Sb，這樣在進(jìn)行掃氣的過(guò)程中實(shí)施了二次節(jié)氣，進(jìn)一步增大從掃氣出口流入到燃燒室中的氣流速度。
根據(jù)上述發(fā)明設(shè)計(jì)的排量為42. 7CC的二沖程汽油機(jī)與現(xiàn)有技術(shù)設(shè)計(jì)的相同排量的二沖程汽油機(jī)各10臺(tái)在標(biāo)定工況下(油門(mén)全開(kāi)、轉(zhuǎn)速7000r/min)檢測(cè)，結(jié)果如圖8、圖9所示從圖中可以看出，其尾氣中HC+NOx含量較現(xiàn)有技術(shù)生產(chǎn)的二沖程汽油機(jī)減少60%，燃油消耗率較現(xiàn)有技術(shù)生產(chǎn)的二沖程汽油機(jī)減少30%。
權(quán)利要求1、一種低排放二沖程汽油機(jī)，包括缸體(3)、活塞(6)、缸腔(20)、前半曲軸箱(12)、后半曲軸箱(9)、由前后半曲軸箱組成的曲軸室(11)，其特征在于在缸體(3)上對(duì)稱(chēng)設(shè)置有將曲軸室(11)與缸腔(20)連通的掃氣道(21)，所述掃氣道(21)結(jié)構(gòu)為閉式結(jié)構(gòu)，該閉式結(jié)構(gòu)是通過(guò)在缸體(3)的兩側(cè)對(duì)稱(chēng)設(shè)置端蓋(24)來(lái)實(shí)現(xiàn)，并在掃氣道(21)上設(shè)置有氣體分割壁(18)，氣體分割壁(18)將掃氣道(21)分割成掃氣道一(5)和掃氣道二(17)，掃氣道(21)被設(shè)計(jì)成α角度，同時(shí)在前半曲軸箱(12)、后半曲軸箱(9)的缸體結(jié)合面上設(shè)置有節(jié)氣孔(7)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低排放二沖程汽油機(jī)，其特征在于所說(shuō)a 角度取值范圍為120° 150°之間。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低排放二沖程汽油機(jī)，其特征在于所說(shuō)缸 體(3)的掃氣出口一 (5a)在靠近排氣口 (15)的一側(cè)設(shè)置了一個(gè)節(jié)氣擋板(5b)，能 明顯地減少了掃氣出口 一 (5a)的開(kāi)口面積。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的一種低排放二沖程汽油機(jī)，其特征在于所 說(shuō)缸體(3)上的掃氣道(21)由上掃氣道(23)和位于端蓋(24)上的下掃氣道(22) 組成。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種低排放二沖程汽油機(jī)，包括缸體、活塞、缸腔、前半曲軸箱、后半曲軸箱、由前后半曲軸箱組成的曲軸室，其特征在于在缸體上對(duì)稱(chēng)設(shè)置有將曲軸室與缸腔連通的掃氣道，所述掃氣道結(jié)構(gòu)為閉式結(jié)構(gòu)，該閉式結(jié)構(gòu)是通過(guò)在缸體的兩側(cè)對(duì)稱(chēng)設(shè)置端蓋來(lái)實(shí)現(xiàn)，并在掃氣道上設(shè)置有氣體分割壁，氣體分割壁將掃氣道分割成掃氣道一和掃氣道二，掃氣道被設(shè)計(jì)成α角度，同時(shí)在前半曲軸箱、后半曲軸箱的缸體結(jié)合面上設(shè)置有節(jié)氣孔，該節(jié)氣孔使得下游掃氣道中的氣流變?yōu)橥牧?，這樣顯著地降低尾氣中有害成分(HC+NOx)的含量，從而改善原始排放，并能有效降低汽油機(jī)的燃油消耗率，提高經(jīng)濟(jì)性能。
文檔編號(hào)F02B25/20GK201306207SQ20082017688
公開(kāi)日2009年9月9日 申請(qǐng)日期2008年11月28日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月28日
發(fā)明者劉長(zhǎng)今, 孫宗濤, 李清礪, 李玲明, 政 趙, 金旺雄 申請(qǐng)人:山東華盛農(nóng)業(yè)藥械股份有限公司