專(zhuān)利名稱(chēng)：采用氣流進(jìn)行分層空氣清掃的兩沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種兩沖程發(fā)動(dòng)機(jī)，尤其是涉及一種具有將新鮮空氣注入燃燒室的結(jié)構(gòu)的兩沖程發(fā)動(dòng)機(jī)。
背景技術(shù)：
采用分成空氣清掃的(SAS)兩沖程發(fā)動(dòng)機(jī)與可對(duì)比的容積式非SAS兩沖程發(fā)動(dòng)機(jī)相比，其產(chǎn)生的排放量比較少。因而，SAS兩沖程發(fā)動(dòng)機(jī)是非常有用的。
通常，兩沖程發(fā)動(dòng)機(jī)通過(guò)至少一個(gè)掃氣通道，直接將燃料混合物從發(fā)動(dòng)機(jī)的曲柄區(qū)送入汽缸體的燃燒室中。通過(guò)循環(huán)關(guān)閉/打開(kāi)位于汽缸壁中的至少一個(gè)掃氣孔，采用活塞自身來(lái)控制燃料混合物的流動(dòng)。但是，當(dāng)燃燒氣體從發(fā)動(dòng)機(jī)排出的時(shí)候，燃料混合物才被供給。在SAS結(jié)構(gòu)中，使用新鮮空氣以便減少或阻止沒(méi)有燃燒的混合物與燃燒后的廢氣一起被排出發(fā)動(dòng)機(jī)，再次通過(guò)循環(huán)地關(guān)閉/打開(kāi)在汽缸壁中的至少一個(gè)掃氣孔，采用活塞自身來(lái)控制新鮮空氣的流動(dòng)。
本發(fā)明的一個(gè)特點(diǎn)是，SAS發(fā)動(dòng)機(jī)的汽缸體由于空氣口和相關(guān)的新鮮空氣的出入口所需要的空間而趨于比較長(zhǎng)。在一個(gè)例子中，附加長(zhǎng)度是8厘米，而且附加長(zhǎng)度可改變。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明內(nèi)容下面是對(duì)本發(fā)明的一個(gè)簡(jiǎn)單的概述，旨在提供對(duì)本發(fā)明一些方面的基本理解，本概述并非是本發(fā)明的廣泛的描述，既不是用于區(qū)分本發(fā)明的主要或重要的元件，也不是用于限定本發(fā)明的范圍。該描述的所有目的是以一種簡(jiǎn)單的方式來(lái)描述本發(fā)明的一些概念，為后面更細(xì)節(jié)的描述做鋪墊。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，本發(fā)明提供了一種采用分層空氣進(jìn)行掃氣的兩沖程發(fā)動(dòng)機(jī)。發(fā)動(dòng)機(jī)的汽缸體具有由汽缸壁限定的汽缸筒，該側(cè)壁有一個(gè)為傳送燃料混合物的掃氣口，和為傳送新鮮空氣的空氣口。發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸箱與汽缸體相連并具有一曲柄區(qū)，并且汽缸筒延伸至曲柄區(qū)。發(fā)動(dòng)機(jī)的活塞位于汽缸筒內(nèi)?；钊哑淄驳娜紵遗c曲柄區(qū)分開(kāi)，并可在最接近曲柄區(qū)的第一個(gè)位置和第二個(gè)位置之間進(jìn)行工作運(yùn)動(dòng)?？諝饪诤突钊辉O(shè)置為，當(dāng)活塞在第一個(gè)位置的時(shí)候，空氣可以從空氣口流入汽缸筒的燃燒室內(nèi)。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，本發(fā)明提供了一種采用分層空氣進(jìn)行掃氣的兩沖程發(fā)動(dòng)機(jī)。發(fā)動(dòng)機(jī)的汽缸體具有由汽缸壁限定的汽缸筒，該側(cè)壁有一個(gè)為傳送燃料混合物的掃氣口，和為傳送新鮮空氣的空氣口。發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸箱與汽缸體相連并具有一曲柄區(qū)，并且汽缸筒延伸至曲柄區(qū)。發(fā)動(dòng)機(jī)的活塞位于汽缸筒內(nèi)?；钊哑淄驳娜紵遗c曲柄區(qū)分開(kāi)，并可在最接近曲柄區(qū)的第一個(gè)位置和第二個(gè)位置之間進(jìn)行工作運(yùn)動(dòng)。掃氣口和空氣口有隨著活塞的移動(dòng)選擇性地打開(kāi)的邊緣?？諝饪诎ㄒ粋€(gè)遠(yuǎn)離曲柄區(qū)的上邊緣，空氣口的上邊緣的外形使得，當(dāng)活塞在第二個(gè)位置的時(shí)候，僅僅上邊緣的部分被活塞露出。
附圖簡(jiǎn)要說(shuō)明參見(jiàn)如下附圖，其中在多幅附圖中相同的元件采用相同的附圖標(biāo)記來(lái)標(biāo)記。


圖1是一個(gè)根據(jù)本發(fā)明的發(fā)動(dòng)機(jī)的剖視圖，并且顯示了發(fā)動(dòng)機(jī)的活塞相對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)的汽缸體位于第一個(gè)位置；圖2是圖1所示發(fā)動(dòng)機(jī)元件的部分外觀圖；圖3是發(fā)動(dòng)機(jī)的汽缸體的剖面視圖，其中活塞被拆除以便顯示出汽缸體中的空氣口；圖4是與圖3相似的剖面視圖，并且顯示本發(fā)明的汽缸體的第二實(shí)施例；圖5是與圖3相似的剖面視圖，并且顯示本發(fā)明的汽缸體的第三實(shí)施例。
圖6是與圖3相似的剖面視圖，并且顯示本發(fā)明的汽缸體的第四實(shí)施例。
具體實(shí)施例方式
下面參照各附圖來(lái)描述本發(fā)明，其中相同的附圖標(biāo)記指代相同的元件。各附圖片不是按照比例，也不是根據(jù)其特定的形狀來(lái)完成的，各組件的尺寸是為了易于閱讀圖片而隨意給出的。在下面的描述中，為了解釋方便，羅列了大量的特定的細(xì)節(jié)，這是為了對(duì)示例及本發(fā)明提供一個(gè)透徹的理解。但是，本發(fā)明在沒(méi)有這些特定的細(xì)節(jié)下也可能是可以實(shí)現(xiàn)的。
本發(fā)明涉及一種采用分層空氣進(jìn)行掃氣的兩沖程發(fā)動(dòng)機(jī)。發(fā)動(dòng)機(jī)可能有許多和各種與本發(fā)明沒(méi)有直接關(guān)系的元件和結(jié)構(gòu)。故而，這些元件和結(jié)構(gòu)不用在此描述。但是，本發(fā)明任何實(shí)施例都可具有這種其他的元件和結(jié)構(gòu)。
首先參照?qǐng)D1和圖2，剖視圖和外觀圖中的10為一個(gè)采用分層空氣進(jìn)行掃氣的兩沖程發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)例，該發(fā)動(dòng)機(jī)包括汽缸體12，該汽缸體12包括一個(gè)由圓形側(cè)壁16所限定的汽缸筒14，汽缸軸18貫穿汽缸筒14。
發(fā)動(dòng)機(jī)10的曲柄軸箱20與汽缸體12相連接，并且有一個(gè)曲柄區(qū)22，汽缸筒14延伸到該曲柄區(qū)22。至少一個(gè)掃氣通道(例如28)從曲柄區(qū)22延伸到位于汽缸筒14的掃氣口(例如32)。在所示的例子中，顯示了兩個(gè)掃氣通道28和30，及兩個(gè)相關(guān)的掃氣口32和34。掃氣通道28和30是用于將燃料混合物(例如汽油和空氣)從曲柄區(qū)22送入汽缸筒14。掃氣通道28和30和相關(guān)的掃氣口32和34可以與圖中所示的結(jié)構(gòu)和/或構(gòu)造不同。
在有關(guān)的部分，每一個(gè)掃氣口(例如32)有一個(gè)位于距離曲柄區(qū)22最遠(yuǎn)的出口處的邊緣(例如38)，該距離是沿著汽缸軸18測(cè)量的。通常該邊緣38和40稱(chēng)為計(jì)時(shí)邊緣(timing edge)。在下文，為了易于陳述，邊緣38和40稱(chēng)為上邊緣，該名稱(chēng)并不是為了說(shuō)明要求的方向。
發(fā)動(dòng)機(jī)10的活塞50位于汽缸筒14中，活塞50將汽缸筒14的燃燒室52與曲柄區(qū)22分開(kāi)，該活塞50可操作地(例如活塞銷(xiāo)，活塞桿，等等，沒(méi)有顯示)連接到在曲柄箱20的曲柄軸上(沒(méi)有顯示)，并且可在活塞距離該曲柄區(qū)最近的第一個(gè)位置(如圖1和2)和第二個(gè)位置之間沿著汽缸筒的軸向長(zhǎng)度可操作地移動(dòng)。通常，第一個(gè)位置稱(chēng)為下死點(diǎn)，但是，為了本文的行文方便，使用了第一個(gè)位置和第二個(gè)位置術(shù)語(yǔ)。
從曲柄區(qū)22沿著汽缸軸18測(cè)量，在活塞50上的最遠(yuǎn)端表面54面向燃燒室。在下文，為了使用方便，該最末梢的表面54稱(chēng)為上表面，該名稱(chēng)也并不是為了說(shuō)明所要求的方向。本領(lǐng)域的技術(shù)人員可知，燃燒室52的容積的受到上活塞表面54限制，當(dāng)活塞50移動(dòng)時(shí)燃燒室的容積也在變化。
同時(shí)，活塞50的移動(dòng)可相對(duì)于燃燒室52選擇性地關(guān)閉和打開(kāi)的掃氣口32和34。如圖1所示，當(dāng)活塞50在第一個(gè)位置或接近第一個(gè)位置的時(shí)候，燃料混合物被送到燃燒室52。特別是，對(duì)于每一個(gè)掃氣口(例如32)，當(dāng)移動(dòng)活塞50的上表面54的有關(guān)部分，移動(dòng)到距離曲柄區(qū)22比距離(該距離是沿汽缸軸18測(cè)量的)掃氣口的上邊緣(例如38)更接近的時(shí)候，燃料混合物可以發(fā)生流動(dòng)，因而打開(kāi)通向燃燒室52的掃氣口。相應(yīng)地，傳送燃燒混合物到燃燒室52與活塞的移動(dòng)相應(yīng)。當(dāng)然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可知道，當(dāng)活塞50在第二個(gè)位置或接近第二個(gè)位置的時(shí)候，燃料混合物被點(diǎn)燃(例如通過(guò)一個(gè)火花塞或類(lèi)似裝置，沒(méi)有顯示)，并且燃料混合物的點(diǎn)燃導(dǎo)致活塞向曲柄區(qū)22移動(dòng)。
汽缸體12包括一個(gè)新鮮空氣通道60(圖2)，該通道的末端為一個(gè)或多個(gè)位于汽缸壁16上空氣口(例如62)，該空氣口用于輸送新鮮空氣。在相關(guān)部分，所示的實(shí)例中有兩個(gè)空氣口62和64，這兩個(gè)空氣口所處的位置距離曲柄區(qū)22的距離(該距離沿著汽缸軸線進(jìn)行測(cè)量)比掃氣口32距離曲柄區(qū)的距離更近。當(dāng)然，可以使用不同數(shù)量(例如只有一個(gè))的空氣口。
在更廣泛意義上，至少配置一個(gè)空氣口(例如62)和活塞50(圖1)使得當(dāng)活塞在第一個(gè)位置的時(shí)候，空氣可從空氣口流入汽缸筒的燃燒室52。特別是，每個(gè)空氣口(例如62)有一個(gè)距離曲柄區(qū)22最遠(yuǎn)的空氣口延伸部分(例如66A)(該距離沿著汽缸軸線進(jìn)行測(cè)量)。下文，為了行文方便，邊緣66A和68A稱(chēng)為上邊緣，并不是為了說(shuō)明一個(gè)要求的方向?；钊?0的移動(dòng)導(dǎo)致活塞相對(duì)于燃燒室52選擇地關(guān)閉和打開(kāi)空氣口62和64。
由圖1可以看出，當(dāng)活塞在第一個(gè)位置/接近第一個(gè)位置的時(shí)候，新鮮空氣注入燃燒室52。具體來(lái)說(shuō)，當(dāng)活塞50的上表面54的相關(guān)部分移動(dòng)到距離曲柄區(qū)22的距離(沿著汽缸軸18測(cè)量)比空氣口的上邊緣(例如66A)距離曲柄區(qū)的距離更近的時(shí)候，每一個(gè)空氣口(例如62)都發(fā)生空氣流動(dòng)，因而，打開(kāi)通向燃燒室52的空氣口。因此，向燃燒室52傳送空氣與活塞的移動(dòng)相應(yīng)。
下面介紹每一個(gè)空氣口(例如62)和相關(guān)的上邊緣(例如66A)的詳細(xì)情況，空氣口的上邊緣的外形使得當(dāng)活塞在第一位置的時(shí)候，僅僅一個(gè)上邊緣的部分由活塞50露出。在圖1到3的例子中，上邊緣(例如66A)是圓的，因而上邊緣的中心遠(yuǎn)離曲柄區(qū)22。當(dāng)，該中心是活塞向曲柄區(qū)移動(dòng)時(shí)上邊緣的打開(kāi)的第一部分，隨著活塞向第一個(gè)位置移動(dòng)，上邊緣逐漸打開(kāi)得更多。
上邊緣(例如66A)打開(kāi)的數(shù)量和因此空氣口打開(kāi)的數(shù)量跟汽缸體12和活塞50之間的構(gòu)造、結(jié)構(gòu)和配合有關(guān)。注意到最初打開(kāi)上邊緣(例如66A)是在遠(yuǎn)離第一個(gè)位置的活塞位置發(fā)生的，當(dāng)活塞50向第一位置(即向曲柄區(qū)22)移動(dòng)時(shí)，上邊緣(例如66A)打開(kāi)的數(shù)量和空氣口的打開(kāi)增加。
空氣口(例如62)的上邊緣可以做成任意形狀的，使得當(dāng)活塞50向曲柄區(qū)22移動(dòng)時(shí)，起初僅僅打開(kāi)部分上邊緣。圖4的空氣口為62和64，上邊緣分別為66B和68B，其上邊緣的中心是最高點(diǎn)。上邊緣分布在中心最高點(diǎn)的兩側(cè)(例如68B)，相對(duì)于汽缸筒14的軸18傾斜。
圖5的示例中空氣口為62和64，其上邊緣為66C和68C，每個(gè)上邊緣的一側(cè)遠(yuǎn)離曲柄區(qū)22的方向，形成角度。而且每一個(gè)上邊緣(例如66C)在空氣口(例如62)的兩個(gè)面之間形成一個(gè)連續(xù)斜面。圖6所示的例子中有空氣口62和64，其上邊緣分別為66D和68D，每一個(gè)上邊緣都有一個(gè)凹口。在所示例中，凹口在一側(cè)，當(dāng)然，凹口可在上邊緣(例如66D)的任意位置。凹口也可以是階梯狀的，而且上邊緣也可以不止一個(gè)階梯，每個(gè)階梯可以是漸進(jìn)的。
空氣通道60和活塞50配置成，當(dāng)活塞50遠(yuǎn)離第一個(gè)位置的位置時(shí)候，空氣通道60可與掃氣通道28和30相通。當(dāng)活塞50遠(yuǎn)離第一個(gè)位置的時(shí)候，燃料混合物(即氣體和燃料)能夠直接從位于汽缸側(cè)壁16中的口72流入曲柄區(qū)22。典型的是，當(dāng)活塞50在或接近第二個(gè)位置的時(shí)候，產(chǎn)生該混合物的流動(dòng)。
本發(fā)明中可減少汽缸筒的總長(zhǎng)，因?yàn)楫?dāng)活塞向第一個(gè)位置移動(dòng)時(shí)，有至少一個(gè)空氣口(例如62)的汽缸體12和活塞50之間有配合。在一個(gè)例子中，通過(guò)本發(fā)明，可以達(dá)到減少發(fā)動(dòng)機(jī)的尺寸。并且，在另外一個(gè)例子中，通過(guò)本發(fā)明，可以增加功率并且減少碳輕化合物的排放。在一個(gè)特例中，跟不包括本發(fā)明的對(duì)比發(fā)動(dòng)機(jī)相比，可增加功率12％且減少15％的排放量。這種對(duì)比發(fā)動(dòng)機(jī)包含無(wú)輪廓的口(例如盒子形狀)。
本發(fā)明還有其他的優(yōu)點(diǎn)。例如，改善了在空氣口62和64上并位于環(huán)形溝80種的活塞環(huán)(沒(méi)有畫(huà)出)的移動(dòng)。對(duì)于外形是圓形的上邊緣，這種改善尤其明顯。上邊緣的外形跟減少入口處的噪音有關(guān)。
上文描述了本發(fā)明示范性的應(yīng)用，當(dāng)然，為了描述本發(fā)明，不可能描述每一個(gè)可能想到的組件或方法，但是，本領(lǐng)域的技術(shù)人員知道，本發(fā)明會(huì)有很多其他的排列組合方式，因而，本發(fā)明應(yīng)包括所有落入所附的權(quán)力要求書(shū)的要旨和范圍內(nèi)的所有改變，修改和變化。
權(quán)利要求
1.一種采用分層空氣進(jìn)行掃氣的兩沖程發(fā)動(dòng)機(jī)，汽缸體，該汽缸體具有由汽缸側(cè)壁限定的汽缸筒，該側(cè)壁有一個(gè)為傳送燃料混合物的掃氣口，和為傳送新鮮空氣的空氣口；曲軸箱，該曲軸箱與汽缸體相連并具有一曲柄區(qū)，并且汽缸筒延伸至曲柄區(qū)；活塞位于汽缸筒內(nèi)的發(fā)動(dòng)機(jī)，該活塞把汽缸筒的燃燒室與曲柄區(qū)分開(kāi)，并可在最接近曲柄區(qū)的第一個(gè)位置和第二個(gè)位置之間進(jìn)行可操作運(yùn)動(dòng)；該空氣口和活塞被設(shè)置為，當(dāng)活塞在第一個(gè)位置的時(shí)候，空氣可以從空氣口流入汽缸的燃燒室內(nèi)。
2.如據(jù)權(quán)利要求1的發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，空氣口有一個(gè)遠(yuǎn)離曲柄區(qū)的一個(gè)邊緣，其形狀為當(dāng)活塞在第一個(gè)位置的時(shí)候，僅僅一部分邊緣被活塞露出。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，邊緣有一個(gè)凹口。
4.根據(jù)權(quán)利要求2的發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，邊緣有一個(gè)傾斜的部分。
5.根據(jù)權(quán)利要求2的發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，邊緣有一個(gè)階梯部分。
6.根據(jù)權(quán)利要求2的發(fā)動(dòng)機(jī)，其包括用于從曲柄區(qū)向掃氣口傳送燃料混合物的通道。
7.根據(jù)權(quán)利要求2的發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，空氣口和活塞設(shè)置成，當(dāng)活塞遠(yuǎn)離第一個(gè)位置的時(shí)候，空氣口與掃氣通道和曲柄區(qū)流體相連。
8.一種采用分層空氣進(jìn)行掃氣的兩沖程發(fā)動(dòng)機(jī)，包括汽缸體，該汽缸體具有由汽缸側(cè)壁限定的汽缸筒，該側(cè)壁有一個(gè)為傳送燃料混合物的掃氣口，和為傳送新鮮空氣的空氣口曲軸箱，該曲軸箱與汽缸體相連并具有一曲柄區(qū)，并且汽缸筒延伸至曲柄區(qū)；以及位于汽缸筒內(nèi)的活塞，該活塞把汽缸筒的燃燒室與曲柄區(qū)分開(kāi)，并可在最接近曲柄區(qū)的第一個(gè)位置和第二個(gè)位置之間進(jìn)行工作運(yùn)動(dòng)；其中，該掃氣口和空氣口有隨著活塞的移動(dòng)選擇性地打開(kāi)的邊緣，以及該空氣口包括一個(gè)遠(yuǎn)離曲柄區(qū)的上邊緣，空氣口的上邊緣的外形使得，當(dāng)活塞在第一個(gè)位置的時(shí)候，僅僅上邊緣的部分被活塞露出。
全文摘要
一個(gè)SAS雙循環(huán)的發(fā)動(dòng)機(jī)，該發(fā)動(dòng)機(jī)有一個(gè)汽缸體，該汽缸體有至少一個(gè)掃氣口和至少一個(gè)空氣口。內(nèi)腔延伸到曲柄軸箱。發(fā)動(dòng)機(jī)的活塞位于內(nèi)腔內(nèi)，并將內(nèi)腔的燃燒室和曲柄區(qū)分開(kāi)，其可在最接近曲柄區(qū)的第一個(gè)位置和第二個(gè)位置之間移動(dòng)?？諝饪诤突钊O(shè)置成，當(dāng)活塞在第一個(gè)位置的時(shí)候，空氣從空氣口流入汽缸的燃燒室內(nèi)。在一個(gè)例子中，掃氣口和空氣口有隨活塞移動(dòng)時(shí)選擇性地打開(kāi)的邊緣?？諝饪诎ㄒ粋€(gè)上邊緣，其外形為，當(dāng)活塞在第二個(gè)位置的時(shí)候，僅僅上邊緣的部分露出。
文檔編號(hào)F02B17/00GK1661213SQ200510007388
公開(kāi)日2005年8月31日 申請(qǐng)日期2005年2月22日 優(yōu)先權(quán)日2004年2月23日
發(fā)明者保羅·沃拂爾, 羅伊·M·佩里曼, 羅德尼·泰恩斯 申請(qǐng)人:伊萊克斯家用產(chǎn)品有限公司