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一种二冲程发动机的活塞连杆机构

2021-02-07 17:10:16

一种二冲程发动机的活塞连杆机构

  技术领域

  本发明属于活塞式内燃机领域,特别是一种二冲程发动机的活塞连杆机构。

  背景技术

  二冲程发动机由于具有相对更高的功率密度而受到广泛关注,尤其是在摩托车用发动机和一些低速大缸径发动机上被大量使用,但是其独特的扫气口进排气方式导致其配气机构调整不灵活。

  二冲程发动机在其气缸壁面上加工有进气口和排气口,即是在圆柱面上加工两个口,由于进气、排气的存在使得气缸的结构更复杂,缸体强度受到影响。当活塞在气缸内运动时,活塞所扫过的摩擦面会经过进气口、排气口(全称扫气口),因此整个磨损面并不均匀,导致活塞和活塞环磨损不均匀。此外,二冲程发动机的换气机构的结构特征使其机油消耗量较大,甚至有些二冲程发动机直接燃用的是燃油与润滑油的混合燃料,导致二冲程发动机的排放也较差。

  发明内容

  本发明所要解决的技术问题是提供一种二冲程发动机的活塞连杆机构,克服二冲程发动机换气的固有缺陷,减少二冲程发动机活塞环的偏磨,提高发动机寿命。

  为解决上述技术问题,本发明采用的技术方案是:

  一种二冲程发动机的活塞连杆机构,包括活塞组件、气缸、曲柄连杆组件和压气腔;

  活塞组件包括活塞、进气门、进气门弹簧和锁夹;所述活塞为中空圆柱体,其封闭端为活塞头部,另一端为活塞尾部;在活塞外圆柱面上,活塞头部设有头部密封段,活塞尾部设有尾部密封段;活塞的头部密封段依次设有头部气环槽和头部油环槽;活塞的尾部密封段设有尾部油环槽和尾部气环槽;

  活塞的轴线上设置有垂直于活塞头部端面的连接杆,所述连接杆、连杆和曲轴依次相连;

  活塞头部端面设有两个圆形进气孔,圆形进气孔位于连接杆周围并对称分布,圆形进气孔内安装有进气门座圈;活塞内部设置有两个进气门安装座,每个进气门安装座上都开有一个圆形通孔和一个环形肓孔,所述圆形通孔、环形盲孔和圆形进气孔同轴,环形盲孔直径大于圆形通孔;圆形通孔用于安装进气门导管和进气门,环形盲孔用于安装进气门弹簧;

  所述进气门为菌阀气门,其尾部设有锁夹环槽,进气门穿过进气门导管,沿轴向运动;进气门弹簧一端安装在环形盲孔内,另一端安装在弹簧座内,弹簧座通过锁夹固定在进气门尾部的锁夹环槽内;

  气缸为中空圆柱形,活塞组件置于气缸中,活塞与气缸同轴;气缸上设置有第一单向进气阀和第二单向进气阀,气缸盖上设置有排气门,排气门与进气门相对,气缸盖上还设置有火花塞;

  压气腔由气缸、活塞组件和进气挡板形成,进气挡板与气缸同轴,进气挡板中心具有连接杆能够通过的圆孔;活塞组件、气缸和进气挡板安装好后,活塞组件与气缸之间形成密封,进气挡板与气缸形成密封,进气挡板的圆孔与连接杆形成密封;压气腔与第一单向进气阀、第二单向进气阀相通。

  进一步地,在活塞的头部密封段和尾部密度段之间设置有流通润滑油的冷却槽,在气缸上设置有相应的润滑油进油口和润滑油出油口,润滑油进油口和润滑油出油口与冷却槽位置对应且连通。

  进一步地,所述火花塞与排气门处于气缸上同一平面,且位于此平面的气缸中心位置。

  与现有技术相比,本发明的有益效果是:

  1)在活塞上开设进气门、在气缸盖上开设排气门,改善进气过程,气缸壁面上不再开设进气口、排气口,减少了二冲程发动机的进气口、排气口偏磨,提高发动机的寿命。同时也可以通过改善凸轮的方式,提高进排气的主动控制能力。

  2)采用单独的活塞冷却和润滑油路,解决了二冲程发动机烧机油的问题,改善发动机排放水平。

  3)本发明中活塞为圆柱体,比传统活塞式内燃机的椭圆形活塞制造更容易,加工精度更高,在工作过程中不变形。

  4)传统活塞式内燃机的活塞,在工作过程中由于曲柄连杆的原因,受较大侧向力,而本发明中活塞除重力外不受侧向力,工作更可靠,磨损更小,润滑要求更低。

  5)活塞增加了油冷,增加了换热,活塞不容易被烧蚀拉缸。

  6)传统活塞在上止点由于曲柄连杆的作用力方向改变而会与缸壁产生拍击作用,而本发明中活塞不会有侧向力的方向改变,因此无拍击作用。

  附图说明

  图1是本发明一种二冲程发动机的活塞连杆机构整体结构剖视图。

  图2是本发明一种二冲程发动机的活塞连杆机构中活塞组件立体图。

  图3是本发明一种二冲程发动机的活塞连杆机构中活塞剖视图。

  图4是本发明一种二冲程发动机的活塞连杆机构中弹簧座部位局部示意图。

  图5是本发明一种二冲程发动机的活塞连杆机构中进气门上的锁夹环槽放大示意图。

  图中:气缸壁1;第一单向进气阀2;润滑油进油口3;活塞4;进气门座圈5;排气门6;进气门7;火花塞8;连接杆9;进气门导管10;润滑油出油口11;进气门弹簧12;弹簧座13;锁夹14;第二单向进气阀15;进气挡板16;连杆17;曲轴18;气缸盖19;头部气环槽20;头部油环槽21;冷却槽22;尾部油环槽23;尾部气环槽24;锁夹环槽25;进气门安装座26。

  具体实施方式

  下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

  一种二冲程发动机的活塞连杆机构,其结构为:包括活塞组件、气缸、曲柄连杆组件和压气腔;活塞组件包括活塞4、进气门7、进气门弹簧12和锁夹14;所述活塞4为中空圆柱体,其封闭端为活塞4头部,另一端为活塞4尾部;在活塞4外圆柱面上,活塞4头部设有头部密封段,活塞4尾部设有尾部密封段;活塞4的头部密封段依次设有头部气环槽20和头部油环槽21;活塞4的尾部密封段设有尾部油环槽23和尾部气环槽24;

  活塞4的轴线上设置有垂直于活塞4头部端面的连接杆9,所述连接杆9、连杆17和曲轴18依次相连;连接杆9的作用是向外输出动力给连杆17;曲柄连杆组件包括曲轴18和连杆17,曲柄连杆组件安装在气缸内,其中,曲轴18垂直于气缸中心轴线,并且需要保证连杆17与活塞4上的连接杆9能正确安装;

  活塞4头部端面设有两个圆形进气孔,圆形进气孔位于连接杆9周围并对称分布,圆形进气孔内安装有进气门座圈5;活塞4内部设置有两个进气门安装座26,每个进气门安装座26上都开有一个圆形通孔和一个环形肓孔,所述圆形通孔、环形盲孔和圆形进气孔同轴,环形盲孔直径大于圆形通孔;圆形通孔用于安装进气门导管10和进气门7,环形盲孔用于安装进气门弹簧12;

  进气门7为菌阀气门,其尾部设有锁夹环槽25,进气门7穿过进气门导管10,沿轴向运动;进气门弹簧12一端安装在环形盲孔内,另一端安装在弹簧座13内,弹簧座13通过锁夹14固定在进气门7尾部的锁夹环槽25内;进气门7安装好后,进气门弹簧12呈预压缩状态,锁夹14与锁夹环槽25、弹簧座13和进气门弹簧12相配合,使进气门7头部最外面与活塞4头部端面齐平,且进气门7头部内面与进气门座圈5接触不漏气;

  气缸为中空圆柱形,活塞组件置于气缸中,活塞4与气缸同轴;气缸上设置有第一单向进气阀2和第二单向进气阀15,气缸盖19上设置有排气门6,排气门6与进气门7相对,气缸盖19上还设置有火花塞8;一般情况下,火花塞8与排气门6处于气缸上同一平面,且位于此平面的气缸中心位置;

  压气腔由气缸、活塞组件和进气挡板16形成,进气挡板16与气缸同轴,进气挡板16中心具有连接杆9能够通过的圆孔;活塞组件、气缸和进气挡板16安装好后,活塞组件与气缸之间形成密封,进气挡板16与气缸形成密封,进气挡板16的圆孔与连接杆9形成密封;压气腔与第一单向进气阀2、第二单向进气阀15相通,空气通过第一单向进气阀2、第二单向进气阀15进入压气腔内。

  为了增强本发明活塞连杆机构的散热效果,在活塞4的头部密封段和尾部密度段之间设置有流通润滑油的冷却槽22,在气缸上设置有相应的润滑油进油口3和润滑油出油口11,润滑油进油口3和润滑油出油口11与冷却槽22位置对应且连通;冷却槽22内有润滑油流过,起润滑作用和带走活塞4运动过程中产生的热量。

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