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一种二冲程内燃机及其工作方法

2021-04-25 20:22:24

一种二冲程内燃机及其工作方法

  技术领域

  本发明涉及内燃机领域,具体为一种二冲程内燃机及其工作方法。

  背景技术

  更高功率与更高效率一直是内燃机发展和前进的方向。传统四冲程内燃机在一次工作循环中转动两圈只做一次功,使得其功率性能不是太好。传统二冲程内燃机相比于四冲程内燃机,功率性能要好很多,但是传统二冲程内燃机排废气不充分,未燃烧的燃油容易从排气口排出,导致其效率不高而碳氢排放很高。另外,传统二冲程内燃机气缸侧壁有进气口和排气口,活塞环经过进气口和排气口的过程中,活塞环上的油膜会遭到破坏,造成磨损严重且机油消耗量大。

  为了应对日益严峻的环境和能源问题,油电混合动力是现代汽车发展的一个主要方向,混合动力系统中在电动机的辅助下,内燃机可以维持在一个相对稳定的转速下运行,有利于内燃机效率的提高。混合动力中电动系统的辅助,为内燃机的发展提供了新的空间,但目前存在的问题是,由于电池质量较大,安装传统四冲程内燃机会使得整车质量偏大;安装功率密度更大的二冲程内燃机有利于减轻整车的质量,但传统二冲程内燃机效率不高且排放严重的问题,限制了其应用。

  发明内容

  本发明的目的在于提供一种二冲程内燃机及其工作方法,其能够克服传统二冲程内燃机排废气不充分与活塞环会经过进气口和排气口的问题,并且做功行程大于压缩行程,能有效提高内燃机的效率。

  本发明的技术方案为:一种二冲程内燃机,其特征在于,包括曲轴、曲轴箱、活塞、活塞环、气缸、连杆、空气增压装置;曲轴位于曲轴箱内,活塞位于气缸内,活塞上有活塞环、活塞与曲轴通过连杆连接;气缸顶端有进气口,进气口有进气阀门,进气口通过进气管道与空气增压装置相连;气缸的侧壁上有排气口,排气口在侧壁上的位置处于上止点与下止点之间,排气口有排气阀门。

  优选的,所述二冲程内燃机的活塞的长度大于排气口到上止点的距离,活塞环到活塞上端的距离不小于排气口到上止点的距离,当活塞达到上止点时,活塞环的位置仍然低于排气口的位置,运行过程中活塞环不会经过排气口。

  优选的,所述进气管道上靠近进气口端有高压气囊,高压气囊用于缓存高压空气。

  优选的,所述二冲程内燃机为缸内直喷发动机,在气缸的顶部有喷油嘴。

  优选的,所述二冲程内燃机在进气管内有喷油器,燃油随高压空气进入气缸。

  优选的,所述二冲程内燃机为点燃式发动机,在气缸的顶部有火花塞。

  优选的,所述二冲程内燃机为压燃式发动机。

  优选的,所述空气增压装置为电动涡轮增压器、废气涡轮增压器或机械涡轮增压器,或它们的组合。

  本发明还公开一种二冲程内燃机的工作方法,所述二冲程内燃机的一个工作循环包括排气压缩冲程和做功冲程。排气压缩冲程分为排气和压缩两个阶段。排气阶段,排气阀门打开,活塞从下止点运行到上止点前的某一位置;排气阶段中,进气阀门打开,被加压的空气喷入气缸,同时将废气扫出。压缩阶段,排气阀门关闭,进气阀门关闭,活塞继续运行到上止点。做功冲程,进气阀门和排气阀门都关闭,活塞从上止点运行到下止点,做功冲程的末尾,排气阀门打开。燃油可以在压缩阶段通过喷油嘴直接喷入气缸,或随高压空气一起进入气缸。点火方式可以是通过火花塞在压缩冲程末端点燃或通过压缩冲程直接压燃。

  本发明的有益效果是:排气彻底,活塞环可不经过气缸侧壁排气口,活塞的做功行程大于压缩行程,能够减少内燃机的排放和提高内燃机的效率;一个循环只有两个冲程,功率性能好。

  附图说明

  附图1为本发明具体实施方式的一种二冲程内燃机结构的示意图。图中,1 曲轴箱、2 曲轴、3 连杆、4 活塞环、5 活塞、6 排气阀门、7 排气口、8 喷油嘴、9 火花塞、10 进气阀门、11 进气口、12 高压气囊、13 进气管道、14 空气增压装置、15 气缸。

  具体实施方式

  下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步说明,但本发明的保护范围并不限于此。

  如图所示一种二冲程内燃机,包括曲轴2、曲轴箱1、活塞5、活塞环4、气缸15、连杆3、空气增压装置14;曲轴2位于曲轴箱1内,活塞5位于气缸15内,活塞5上有活塞环4,活塞5与曲轴2通过连杆3连接;气缸15顶端有进气口11、火花塞9和喷油嘴8,进气口11处有进气阀门10;空气增压装置14通过进气管道13与进气口11相连,进气管道13上靠近进气口11端有高压气囊12;气缸15的侧壁有排气口7,排气口7有排气阀门6。

  本实施例中,活塞5的长度大于排气口7到上止点的距离,活塞环4到活塞5上端的距离不小于排气口7到上止点的距离,当活塞5达到上止点时,活塞环4的位置仍然低于排气口7的位置,运行过程中活塞环4不会经过排气口7。

  本实施例中二冲程内燃机的一个工作循环包括排气压缩冲程和做功冲程。排气压缩冲程分为排气和压缩两个阶段。排气阶段,排气阀门6打开,活塞5从下止点运行到排气口7位置附近,排气阶段中,进气阀门10在排气阀门6之后打开,高压空气喷入气缸15,同时气缸15内的废气扫出。压缩阶段,进气阀门10和排气阀门6关闭,活塞从排气口7位置附近运行到上止点。压缩阶段的末尾,燃油从喷油嘴8喷入气缸15,火花塞9点火。做功冲程,进气阀门10和排气阀门6都关闭,活塞5从上止点运行到下止点。做功冲程的末尾,排气阀6门打开。

  本实施例中,空气增压装置14为电力和废气双驱动涡轮增压器。发动机启动前,涡轮增压器依靠电力驱动提前一步启动。发动机在低转速区间,废气和电力共同驱动涡轮增压器;在中高转速区间,废气单独驱动涡轮增压器。

  所述实施例为本发明的一个优选实施例,不是对本发明实施方式的限制。凡是根据本发明的实质对以上技术方案进行任何修改、变型或替换,均仍属于本发明技术方案的保护范围。

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