專利名稱：二沖程發(fā)動機的制作方法
ニ沖程發(fā)動機
技術領域：
本發(fā)明總體上與內燃機有關，尤其涉及ー種ニ沖程往復式內燃機，其具有阻止進氣與油混合的內部結構。
背景技木往復式內燃機由于相對于其大小和重量的輸出功率，燃料燃燒效率以及操作簡便的特點，其在相當長的一段時間內成為動カ機械設備的支柱。但是，這類發(fā)動機也有它們缺陷。例如，ニ沖程發(fā)動機在活塞的上行沖程中會排出廢氣并壓縮氣體，而在活塞的下行沖程中會做功并進氣，由于曲軸的每次旋轉的動カ沖程的效率，這類ニ沖程發(fā)動機可提供相對于其大小和重量來說較高的輸出功率。然而，如果就燃料消耗和排放量來說，從歷史上來看這類發(fā)動機還是相對效率低下的，這是由于這類發(fā)動機的一個循環(huán)的四個不同階段缺乏分離，從而使得每個階段都有自己的沖程，就像傳統(tǒng)的四沖程發(fā)動機(奧托循環(huán)，Otto cycle) 那樣。所述ニ沖程發(fā)動機的另ー個問題是這類傳統(tǒng)的發(fā)動機最初時將進氣引到曲軸箱中，然后在動カ行程中所述活塞的下行沖程將擠壓所述曲軸箱使所述進氣進入氣缸中以為下個動カ行程做準備。由于所述曲軸箱實質上一直充滿空氣，用于四沖程發(fā)動機的潤滑的傳統(tǒng)充油曲軸箱不可用于所述ニ沖程發(fā)動機的潤滑。相應的，在ニ沖程發(fā)動機中，在加燃料時所述曲軸箱內的油可能與燃料混合，或者在運行時所述曲軸箱內的油也可能被噴射入所述發(fā)動機內。由于所述油進入了所述發(fā)動機，燃燒產(chǎn)生了動力，并作為廢氣排出所述發(fā)動機，這就導致了空氣燃料混合物的油污染。雖然這類發(fā)動機相對于自身的重量來說可以提供較高的輸出功率，并且安裝有這類發(fā)動機的車輛的重量也可以相對降低，但即使如此，由于現(xiàn)今對發(fā)動機排放的要求，很多應用都不允許再使用這類工作原理的發(fā)動機。因此，希望提出一種ニ沖程發(fā)動機來克服上述問題。

發(fā)明內容ニ沖程發(fā)動機包含一個可將進氣與曲軸箱空間分離開來的系統(tǒng)，這樣可阻止曲軸箱內的潤滑油對進氣的污染。在曲軸箱和氣缸外提供有預壓縮室或進氣柱。在所述進氣柱的入口處設置有一個用于控制進入所述進氣柱的氣流的簧片閥。沿所述進氣柱延伸有ー個或多個額外的進氣通道，它們與所述發(fā)動機的曲軸箱內相應的曲軸箱傳送通道相通。所述曲軸箱傳送通道與活塞傳送通道相嵌套并相通，所述活塞傳送通道自所述活塞垂下。這樣， 所有進氣總是能完全與所述曲軸箱空間以及其內的油蒸汽分隔開來。在活塞頂上設置有一個同軸進氣提升閥。當這個活塞頂上的進氣閥打開時，來自所述進氣通道的進氣通過所述曲軸箱傳送通道以及所述活塞傳送通道流入燃燒室。由于燃料和油不會混入到將要傳送到發(fā)動機內的進氣中，因此可以使用傳統(tǒng)的燃料直接噴射 (direct fuel injection)方式直接將燃料注入燃燒室中?？蛇x擇的，也可以使用端ロ燃料噴射(port fuel injection)方式將燃料注入所述發(fā)動機的進氣ロ(intake port)。有一個或多個傳統(tǒng)式火花塞用于引燃燃料與空氣的混合物以產(chǎn)生能量。如果將發(fā)動機設計為壓燃點火方式，則當初始點火一旦發(fā)生，則所述發(fā)動機就會像柴油機那樣運轉。在氣缸蓋上設置有ー個排氣提升閥，以將動カ行程后產(chǎn)生的混合廢氣排出。就像在所屬領域內的傳統(tǒng)方式那樣，所述排氣閥由搖桿和推桿驅動，所述推桿由ー個曲軸旋轉帶動的凸輪驅動。如果需要，所述排氣閥的驅動也可以由曲軸的機械裝置驅動的上凸輪提
イノ、。附圖中的大部分描述的是單缸風冷發(fā)動機。然而，可以看出這里描述的運行原理也可以延伸至多缸水冷發(fā)動機，其屬于本發(fā)明的范圍。進ー步結合下面的附圖和說明書，本發(fā)明的這些以及其它特點將變的更為顯而易見。

圖1是本發(fā)明中的ニ沖程發(fā)動機的左側視圖，其示出了所述發(fā)動機的基本結構。圖2是圖1中的發(fā)動機的俯視圖，其示出了可效仿的火花塞以及燃料噴射結構。圖3是沿圖1中的線3-3的剖視圖。圖4A是沿圖2中的線4A-4A的剖視圖，其中示出的發(fā)動機的活塞位于上止點。圖4B是沿圖2中的線4B-4B的剖視圖。圖5A是圖1中的發(fā)動機的剖面的右側視圖，此視圖與圖4A相似，但是其示出的曲軸從圖4A和4B所示的位置旋轉了 45°。圖5B是圖1中的發(fā)動機的剖面的后側視圖，此視圖與圖4B相似，但是其示出的曲軸從圖4A和4B所示的位置旋轉了 45°。圖6A是圖1中的發(fā)動機的剖面的右側視圖，此視圖與圖4A相似，但是其示出的曲軸從圖4A和4B所示的位置旋轉了 90°圖6B是圖1中的發(fā)動機的剖面的后側視圖，此視圖與圖4B相似，但是其示出的曲軸從圖4A和4B所示的位置旋轉了 90°。圖7A是圖1中的發(fā)動機的剖面的右側視圖，此視圖與圖4A相似，但是其示出的曲軸從圖4A和4B所示的位置旋轉了 135°。圖7B是圖1中的發(fā)動機的剖面的后側立視圖，此視圖與圖4B相似，但是其示出的曲軸從圖4A和4B所示的位置旋轉了 135°。圖8A是圖1中的發(fā)動機的剖面的右側視圖，此視圖與圖4A相似，但是其示出的曲軸從圖4A和4B所示的位置旋轉了 180°，即所述活塞位于下止點。圖8B是圖1中的發(fā)動機的剖面的后側立視圖，此視圖與圖4B相似，但是其示出的曲軸從圖4A和4B所示的位置旋轉了 180°，即所述活塞位于下止點。圖9A是圖1中的發(fā)動機的剖面的右側視圖，此視圖與圖4A相似，但是其示出的曲軸從圖4A和4B所示的位置旋轉了 225°。圖9B是圖1中的發(fā)動機的剖面的后側立視圖，此視圖與圖4B相似，但是其示出的曲軸從圖4A和4B所示的位置旋轉了 225°。圖IOA是圖1中的發(fā)動機的剖面的右側視圖，此視圖與圖4A相似，但是其示出的曲軸從圖4A和4B所示的位置旋轉了 270°。
圖IOB是圖1中的發(fā)動機的剖面的后側立視圖，此視圖與圖4B相似，但是其示出的曲軸從圖4A和4B所示的位置旋轉了 270°。圖IlA是圖1中的發(fā)動機的剖面的右側視圖，此視圖與圖4A相似，但是其示出的曲軸從圖4A和4B所示的位置旋轉了 315°。圖IlB是圖1中的發(fā)動機的剖面的后側立視圖，此視圖與圖4B相似，但是其示出的曲軸從圖4A和4B所示的位置旋轉了 315°。圖12是本發(fā)明的可選擇實施例中的多缸液冷ニ沖程發(fā)動機的右側立體圖。所有的附圖中同樣的附圖標記一直代表相應特征。
具體實施方式本發(fā)明中的ニ沖程發(fā)動機(two-stroke engine)具有將在曲軸箱(crankcase)內的空氣和油蒸汽(oil vapour)與進氣(intake air charge)隔離的內部結構，這樣與傳統(tǒng)的ニ沖程發(fā)動機相比其可以提供更清潔運行的發(fā)動機。圖1提供了本發(fā)明中的ニ沖程發(fā)動機的可效仿的風冷單缸實施例10的外部左側視圖，此外圖2至11提供了所述ニ沖程發(fā)動機10的另外的外部和內部視圖。所述發(fā)動機10包括曲軸箱12，所述曲軸箱12包括有設置于其內的曲軸 (crankshaft) 14。氣缸(cylinder) 16從所述曲軸箱12延伸。所述氣缸16包括位于其上的氣缸蓋18。所述氣缸蓋18上提供有至少ー個火花塞(spark plug) 20和燃料噴射器22 (直接或端ロ，direct or port)。如圖2所示，所述氣缸蓋18可能包括多個火花塞20。進氣柱M沿所述氣缸16的外部左側延伸。所述進氣柱M包括靠近所述氣缸蓋 18的進ロ端沈和與所述曲軸箱12連接的并與曲軸箱室或內部流體空間(internal fluid volume)30(如圖4A至IlB所示)相通的相對基座(opposite base)觀，所述進氣柱24 在其內界定了進氣空間(intake V0lume)32。至少ー個，最好兩個外部進氣通道(intake passage)(管道等)34a和34b沿所述氣缸16延伸并靠近所述進氣柱24。這兩個外部進氣通道3 和34b包括通過進氣送風裝置(intake plenum)或風箱36與所述進氣柱M的進 ロ端沈相通的進ロ端。所述外部進氣通道3 和34b的相對基座38a和38b延伸入所述曲軸箱12并分別與內部曲軸箱進氣通道(crankcase intake passage) 40a和40b相通。所述內部曲軸箱進氣通道40a和40b可以將其內的進氣空間4 和42b與所述曲軸箱12的曲軸箱室或內部空間30內的燃燒氣體、油或其它流體進行隔離。所述曲軸箱進氣通道40a 和40b分別從所述曲軸箱12的內部向上延伸至所述氣缸16的內部的下部，所述曲軸箱進氣通道40a和40b具有與所述氣缸16平行的上部。活塞44在氣缸16內做往復運動，并通過傳統(tǒng)的連接桿46與所述曲軸14的曲拐 (crank throw)機械相連?；钊?4包含至少ー個活塞進ロ通道(pistoninlet passage)，最好是有多個活塞進ロ通道48a和48b。這些活塞進ロ通道48a和48b分別對應于所述曲軸箱進氣通道40a和40b，當所述ニ沖程發(fā)動機10運轉吋，隨著所述活塞44在氣缸16中做往復動作，所述活塞進ロ通道48a和48b將嵌套在各自對應的曲軸箱進氣通道40a和40b中。 所述活塞進ロ通道48a和48b均是空心的，它們各自界定有進氣空間50a和50b，所述曲軸箱進氣通道40a，40b的進氣空間4h，42b與所述活塞進ロ通道48a，48b的進氣空間50a， 50b在發(fā)動機運轉時依然實質連續(xù)相通。這樣，可以看出，所述固定的曲軸箱進氣通道40a，40b和與其嵌套的活塞進ロ通道48a，48b將它們的進氣空間4h，42b和50a，50b與所述曲軸箱內部空間30密封隔離開，以防止在發(fā)動機運行時來自所述曲軸箱內部空間30的油蒸汽對所述進氣的污染。圖4A到IlB提供了運行中的發(fā)動機10的一系列不斷前進的視圖，每組附圖的A和 B顯示了在所述曲軸14每順時針旋轉45°吋，所述發(fā)動機10的內部結構。需要注意的是， 所述發(fā)動機也可以被設計為向相反方向旋轉，通過調整與所述曲軸14相關的凸輪62 (下文將進ー步討論)的時序以及相應調整點火時序可以使之逆時針旋轉。所述活塞44包括位于活塞頂M上的同軸進氣提升閥(poppet intake valve) 52，所述進氣閥52交替的開啟和關閉端ロ 56a和56b，所述端ロ 56a和56b延伸穿過所述活塞44并與對應的活塞進ロ通道 48a和48b相通。雖然可能根據(jù)需要在所述活塞44的進氣閥上安裝傳統(tǒng)的復位彈簧(未示出)，但是所述進氣閥52還是主要由發(fā)動機運轉時所述進氣空間4 , 42b，50a和50b與所述氣缸上部和燃燒室58之間的氣壓差來驅動的。由于所述進氣閥52的運轉是依賴于所述曲軸箱以及所述氣缸上部的氣壓差，因此并沒有為所述進氣閥52提供機械時序機制。因此，無論發(fā)動機的旋轉方向如何，所述進氣閥52都可以正常工作。在所述氣缸蓋18上同軸安裝有一個排氣提升閥(poppet exhaust valve) 60。所述排氣閥60由所述曲軸14上的凸輪62驅動，所述凸輪62周期性的驅動挺桿(tappet)64， 隨后所述挺桿64使推桿66往復運動。在發(fā)動機運轉吋，所述推桿66帶動所述氣缸蓋18 上的搖桿68，以使得所述排氣閥60根據(jù)需要周期性的往復運動。也可用其它機制來替代上述方式使得所述排氣閥60運轉，比如，一個由所述曲軸上的旋轉軸驅動的上凸輪，等等。此外，其它傳統(tǒng)方式(機械式，電子式，氣動式，等等)也可以用來根據(jù)發(fā)動機的速度和輸出功率來調整所述排氣閥60的時序。圖4A和4B所示為循環(huán)的開始，此時所述活塞44在上止點(top dead center)位置，即曲軸14的曲拐位于在其最大高度。在此位置，所述進氣閥52和所述排氣閥60都關閉，使所述燃燒室58中的氣壓達到最大值以實現(xiàn)高效運轉。由于所述活塞44已經(jīng)向上提升了所述活塞進ロ通道48a，48b，因此所述氣缸16中的活塞44的上升使得所述通道40a， 40b以及48a，48b中的進氣空間42a，42b，50a，和50b達到最大值。這也使得所述曲軸箱12中的流體空間30達到最大值，從而驅使空氣從所述進氣柱M的內部空間32向下流動。為了使所述進氣柱M中的空氣的周期運動最小，可以利用如圖4A、5A和6A等所示出的固體的空間限制填充物70來盡可能的填充所述曲軸箱12以使得所述曲軸箱12內的流體空間30最小。這個填充物70可以與所述發(fā)動機10的金屬曲軸箱12的材質不同，可以是根據(jù)需要的較輕塑料材質，只要可以限制所述曲軸箱12內的內部液體空間30即可，以此將由于所述曲軸箱12的內部空間30而導致的來自所述進氣柱M 的空氣的來回移動降到最低。只要為所述連接桿46的較低端在其曲柄行程中的偏轉和所述內部曲柄箱進氣通道40a和40b保留足夠空間就可以了。可以看到，在發(fā)動機運行的每個循環(huán)中，所述進氣柱M的內部空間32中的空氣來回脈動，在所述活塞44的下行沖程(downstroke)吋，所述曲軸箱空間30內的空氣被向上推入所述進氣柱對，之后在所述活塞44的上行沖程(upstroke)吋，所述空氣又被拉回到所述曲軸箱空間30內。由于所述發(fā)動機的循環(huán)運轉非?？?，所述曲軸箱中空氣或油氣與所述進氣柱中的進氣的實際混合是很少的。另外，在所述進氣柱M中安裝一個滑動的浮動柱塞或分離器72以將所述曲軸箱12中的內部空間30與所述進氣柱M的進氣部分隔離開，這樣將進ー步減少上述混合。在發(fā)動機10運轉的每個循環(huán)內，所述浮動分離器72在所述進氣柱 M中的上下滑動，以將所述進氣柱M中的上部(其通過進氣送風裝置(intake plenum) 36 與所述外部進氣通道3 和34b中的進入空氣相通)內的空氣與所述曲軸箱內的內部空間 30內的空氣分隔開來。如圖4B所示，所述活塞44位于其最高點，因此可將所述浮動分離器72向下拉到其在所述進氣柱M中的最低點。所述進氣柱M的上部空間32內的氣壓在此時刻暫時穩(wěn)定，然后隨著所述活塞44開始下降并將所述曲軸箱12中的空氣推回所述進氣柱M的下部(lower portion)，所述進氣柱M的上部空間32內的氣壓再開始上升。相應的，所述進氣送風裝置36中的入口閥74(例如碳素纖維彈性簧片型閥，等等)關閉。如圖4B到IlB所示，一個較薄的支架76延伸穿過所述進氣送風裝置36的喉部，以限制所述入口閥74在關閉的過程中過度運動。圖2的俯視圖中基本完整的展示了該支架76。圖5A和5B示出了所述曲軸14從圖4A和4B中的位置順時針旋轉45°后的發(fā)動機的運行狀態(tài)，其中由于所述氣缸16的頂部的燃燒氣壓，所述活塞已經(jīng)開始其下行行程。由于所述凸輪62的方向，所述排氣閥60在此位置會關閉，由于相比于所述曲軸箱空間30和所述進氣柱M的下部內的氣壓，所述燃燒室58以及所述氣缸16的上部具有較高的氣壓， 因此所述活塞頂M的進氣閥52也關閉。然而，可以看出，所述活塞44的下行也會減少所述曲軸箱12以及所述氣缸16的下部的內部空間30，并因此迫使所述曲軸箱12內的空氣回到所述進氣柱M的下部。這導致了所述進氣柱M中的浮動分離器72開始上升，所述進氣柱M的上部內的氣壓以及所述曲軸箱管道或通道40a，40b以及所述活塞管道或通道48a， 48b內的氣壓也升高，這使得所述進氣送風裝置36內的簧片閥74關閉以抵抗其外部環(huán)境氣壓。在圖6A和6B中，所述曲軸14自圖4A，4B中的初始上止點位置順時針轉過了 90°。 燃燒氣壓持續(xù)將所述活塞44在所述氣缸16內向下壓，此吋，所述排氣閥60和所述進氣閥 52保持關閉狀態(tài)。所述活塞44的下行繼續(xù)將所述浮動分離器72推向所述進氣柱M的進氣ロ 26，同時所述曲軸箱12的內部空間30繼續(xù)減少。壓縮嵌套的曲軸箱管道或通道40a， 40b以及活塞管道或通道48a，48b內的空間的減少同樣會使所述進氣柱M的上部的氣壓上升，以使所述簧片閥74關閉，但所述曲軸箱12和所述浮動分離器72的下方的空間內的氣壓要比所述管道或通道40a，40b, 48a和48b中的空間內的氣壓要略大ー些，因此促使所述浮動分離器72在所述進氣柱M中有一定程度的上浮。圖7A和7B示出了所述發(fā)動機10在所述循環(huán)中的ー個位置，其中所述曲軸14自圖4A，4B中的初始上止點位置順時針轉過了 135°。由于所述凸輪62的凸角還未旋轉至可開始抬起挺桿64的位置，所述排氣閥60保持關閉狀態(tài)。即使由于所述活塞44繼續(xù)其下行沖程使所述氣缸16內的空間擴大，進而使所述氣缸16內的氣壓降低，但是所述氣缸內的氣壓還是比所述曲軸箱12內的氣壓和環(huán)境氣壓高ー些，因此所述進氣閥52仍然保持關閉。 隨著活塞44繼續(xù)其下行沖程，所述曲軸箱12內的空間30持續(xù)減少，所述曲軸箱12內的氣壓會進一步將所述進氣柱M中的浮動分離器72推高。這導致所述簧片閥74依然保持關閉狀態(tài)。圖8A和8B示出了當所述活塞44到達下止點(bottom dead center)，即所述曲軸 14自圖4A和4B中的上止點順時針轉過180°吋，所述發(fā)動機10的內部部件的位置。可以看到，所述凸輪62的凸角轉到了一個可以開始提升所述挺桿64的位置，因此帶動排氣閥門機構以打開所述排氣閥60并釋放所述氣缸16中的剩余壓力。在該位置，所述曲軸箱12中的內部空間30達到最小值，因此在所述曲軸箱12中產(chǎn)生了最大壓力。這會使所述浮動分離器72達到其在進氣柱M中的最高點，因此位于所述簧片閥74下方的進氣柱M的上部的空間將達到最小值。所述活塞44的行程的這個最低點也會導致與所述進氣柱M的內部空間的上部相通的壓縮嵌套通道40a，40b, 48a和48b內的空間達到最小值，這進ー步增加了這些通道中的壓力，從而使之高于所述氣缸16內的氣壓，尤其是此時所述排氣閥60已經(jīng)打開。所述排氣閥60的打開使得其內氣壓與環(huán)境氣壓幾乎相同，而所述進氣通道40a，40b， 48a和48b內的氣壓一直累積，因此兩者之間存在的氣壓差將所述活塞頂M的進氣閥52推開，允許新鮮進氣(fresh intake air)流入到所述氣缸16。延伸穿過所述活塞44的端ロ 56a, 56b最好不要位于穿過所述活塞44的直徑垂直平面上，而最好遠離所述活塞的中心以某一角度向上向內延伸。這樣，由于受到氣缸內壁的束縛，所述進氣會在所述氣缸16的內部形成漩渦或螺旋。所述進氣的漩渦或螺旋動作可能是順時針的，也可能是逆時針的，這取決于穿過所述活塞44的端ロ 56a，56b的方向。所述進氣進入所述氣缸16吋，所述排氣閥 60打開，所述進氣可以協(xié)助從所述氣缸16中排出所述廢氣，以為下ー循環(huán)的燃燒事件降低所述氣缸16中的有限進氣的參雜。圖9A和9B中，所述曲軸14自圖4A和4B中的初始上止點位置約旋轉過225°， 此時所述活塞44開始其在氣缸16中的上行行程。所述凸輪62的凸角的旋轉還不足夠以允許所述挺桿64下降，因此所述排氣閥60仍保持一定程度的開啟。所述曲軸箱進氣通道 40a, 40b和所述活塞進ロ通道48a，48b中的相對小的空間4加，4沘，50a和50b仍然將使這些通道中的氣壓相對較高，因此促使更多的氣體通過所述活塞頂M上打開的進氣閥52進入所述氣缸16。另ー方面，所述曲軸箱12中的較高氣壓向上驅動在所述進氣柱M中的浮動分離器72，使得所述進氣柱M的上部減小。所述進氣管道或通道40a，40b, 48a和48b的空間的減小，以及所述進氣柱M的上部的空間的減小，使得這些進氣通道40a，40b，48a和 48b中仍然保持有較高的氣壓，進而使得所述進氣簧片閥74仍然保持關閉狀態(tài)。圖IOA和IOB示出了所述發(fā)動機10的循環(huán)中的所述曲軸14自圖4A和4B中的初始上止點位置順時針轉過270°或四分之三的路程到達的位置。在所述循環(huán)的此位置，所述凸輪62的凸角已經(jīng)轉過了所述挺桿64，因此使得所述排氣閥60關閉。所述排氣閥60的關閉以及所述氣缸16中活塞44的上行行程，促使所述活塞頂M的進氣閥52關閉。為了下一個燃燒事件和動カ沖程(power stroke)，開始了在關閉的氣缸中的新充空氣(fresh air charge)的壓縮。所述活塞進ロ管道或通道48a和48b從對應的固定的曲軸箱進氣通道40a 和40b伸展出來，這樣增加了它們內的空間4h，42b和50a，50b。這導致了所述進氣閥M 的上部的氣壓的降低。由于所述活塞44的上升使所述曲軸箱12中的空間增加以及氣壓下降，因此所述進氣柱M中的浮動分離器72會被向下拉，從而進一歩的降低了所述進氣柱M 內的氣壓。結果是，所述進氣門M的上部的氣壓降低至低于環(huán)境氣壓的水平，這樣促使所述進氣簧片閥74打開，如圖IOB所示。最后，圖IlA和IlB顯示了當所述曲軸14自圖4A和4B中的上止點位置順時針旋轉315°時的發(fā)動機10的內部部件的位置情況。在該位置，所述排氣閥60和所述進氣閥 52都保持關閉狀態(tài)，因此可以進ー步壓縮所述氣缸16的頂部內的新充空氣以實現(xiàn)接下來的燃料噴射和引燃。所述曲軸箱12中的空間30正在増加，這樣使得所述進氣柱M中的浮動分離器72被向下拉動。這將增加進氣柱M的上部的空間，并相應的降低其氣壓。與此同吋，所述活塞進氣管道48a，48b進ー步從所述曲軸箱進氣管道40a，40b中拔出，這樣擴大了其內的空間42a，42b，50a以及50b，從而進一歩降低這些管道中的氣壓。所述管道或通道 40a, 40b, 48a和48b以及所述進氣柱M的上部的相對較低的氣壓使所述進氣簧片閥74進一步打開，如圖IlB所示。在該位置后不遠，最好在所述活塞44再次到達所述上止點稍前的位置，所述噴射器22噴射燃料，所述火花塞20(圖幻開始點火，從而重新開始所述ニ沖程循環(huán)的運行。相應的，可以看到，利用了相同或相似的將所述進氣與所述曲軸箱內的氣體分離開來的分離方式的ニ沖程發(fā)動機10以及其它發(fā)動機實施例，提供了一個內燃動カ設備，其可以基本消除在傳統(tǒng)ニ沖程發(fā)動機中發(fā)生的所述曲軸箱的油蒸汽對所述進氣的污染。上文描述的發(fā)動機10被描述為ー個單缸風冷發(fā)動機。然而，可以看出，此處描述的操作原理也可以適用于許多其它構造的發(fā)動機。例如，圖12示出了ー個具有單一曲軸箱112的多缸直列發(fā)動機(multi-cylinder inline engine)，其中每個氣缸116提供有一個環(huán)繞其周圍的水套以提供液體冷卻。風冷多氣缸發(fā)動機和水冷單缸發(fā)動機明顯也可以使用本發(fā)明中的進氣系統(tǒng)。盡管圖12所示的發(fā)動機110是ー個四缸直列發(fā)動機，但是可以體會的是其它氣缸排布結構，比如V字形的， 水平對置的以及星形的，也可以使用上文描述的進氣系統(tǒng)。將所述進氣與所述曲軸箱中的污染氣體隔離開來的系統(tǒng)的另ー個好處是，在此之前很難將其在多缸ニ沖程發(fā)動機實現(xiàn)。傳統(tǒng)的多缸ニ沖程發(fā)動機要求將所述曲軸箱內對應于每個氣缸的空間都分隔開來。這是因為當所述活塞在其動カ沖程的下行過程中，需要對所述曲軸箱中的進氣進行初始壓縮。由于ー個平衡發(fā)動機中的多個活塞在它們各自的循環(huán)中處于不同的位置，并且由于所述多個活塞在它們的氣缸中往復運動的時刻不同，位于所述多個活塞下的所述曲軸箱中的進氣將不再脈動或來回流動，因此所述曲軸箱中的單一空間將無法提供這樣的初始壓縮。所述多氣缸ニ沖程發(fā)動機110通過新穎的進氣系統(tǒng)將所述進氣與所述曲軸箱中的可變空間隔離開來以解決這個問題。另外，盡管圖1到IlB中所示的發(fā)動機具有多個火花塞，可以理解的是，如果需要， 所述發(fā)動機可以利用ニ沖程壓燃(狄賽爾，Diesel)原理進行運行。這種發(fā)動機只需要ー個用于啟動的點火塞(glow plug)，而不需要如圖2中的發(fā)動機10那樣需要多個火花塞。相應的，所述ニ沖程發(fā)動機10以及其他實施例可適合在多個不同領域和運行環(huán)境中進行普
遍應用?？梢岳斫獾氖潜景l(fā)明并不局限于上文描述的實施例，而是包括下面權利要求的范圍內的所有實施例。
權利要求
1.一個ニ沖程發(fā)動機，其包括 在其內界定有流體空間的曲軸箱； 設置于所述曲軸箱內的曲軸； 自所述曲軸箱延伸的至少ー個氣缸；設置于所述氣缸內的活塞，所述活塞與所述曲軸機械連接；設置于所述曲軸箱內的至少ー個進氣通道，所述進氣通道具有位于其內的進氣空間； 自所述活塞垂下的至少ー個活塞進ロ通道，所述活塞進ロ通道具有位于其內的進氣空間，所述活塞進ロ通道與所述進氣通道嵌套，所述進氣通道和所述活塞進ロ通道將它們內的進氣空間與所述曲柄箱內的空間隔離密封。
2.根據(jù)權利要求1所述的ニ沖程發(fā)動機，其進ー步包括設置于所述氣缸和所述曲軸箱外的進氣柱，所述進氣柱具有與所述曲軸箱相通的基座，與所述基座相對設置的進ロ端和位于其內的進氣空間；和設置于所述進氣柱內的自由浮動分離器，所述浮動分離器將所述進氣柱的進氣空間隔離為位于所述進ロ端和所述浮動分離器之間的第一部分和位于所述浮動分離器和所述曲軸箱之間的第二部分，所述浮動分離器阻止所述進氣柱的進氣空間的第一部分和第二部分的相互混合。
3.根據(jù)權利要求1所述的ニ沖程發(fā)動機，其中所述活塞具有活塞頂，所述ニ沖程發(fā)動機進ー步包括設置于所述氣缸頂上的氣缸蓋； 在所述活塞頂上同軸設置的進氣提升閥；和在所述氣缸蓋上同軸設置的排氣提升閥。
4.根據(jù)權利要求1所述的ニ沖程發(fā)動機，其進ー步包括設置于所述曲軸箱的部分空間內的固體的流體空間限制填充物。
5.根據(jù)權利要求1所述的ニ沖程發(fā)動機，其進ー步包括 設置于所述曲軸上的排氣凸輪；設置于所述氣缸頂上的氣缸蓋；延伸于所述排氣凸輪和所述氣缸蓋之間的推桿；設置于所述氣缸蓋上的搖桿，所述搖桿與所述推桿機械相連；和在所述氣缸蓋上同軸設置的排氣提升閥，所述排氣提升閥與所述搖桿機械相連。
6.根據(jù)權利要求1所述的ニ沖程發(fā)動機，其中從所述曲軸箱延伸出多個氣缸。
7.根據(jù)權利要求1所述的ニ沖程發(fā)動機，其進ー步包括在所述至少一個氣缸周圍設置的冷卻套。
8.—個ニ沖程發(fā)動機，其包括 在其內界定有流體空間的曲軸箱； 設置于所述曲軸箱內的曲軸； 自所述曲軸箱延伸的至少ー個氣缸；設置于所述氣缸內的活塞，所述活塞與所述曲軸機械連接；設置于所述氣缸和所述曲軸箱外的進氣柱，所述進氣柱具有與所述曲軸箱相通的基座，與所述基座相對設置的進ロ端和位于其內的進氣空間；和設置于所述進氣柱內的自由浮動分離器，所述浮動分離器將所述進氣柱的進氣空間隔離為位于所述進ロ端和所述浮動分離器之間的第一部分和位于所述浮動分離器和所述曲軸箱之間的第二部分，所述浮動分離器阻止所述進氣柱的進氣空間的第一部分和第二部分的相互混合。
9.根據(jù)權利要求8所述的ニ沖程發(fā)動機，其進ー步包括設置于所述曲軸箱內的至少ー個進氣通道，所述進氣通道具有位于其內的進氣空間； 自所述活塞垂下的至少ー個活塞進ロ通道，所述活塞進ロ通道具有位于其內的進氣空間，所述活塞進ロ通道與所述進氣通道嵌套，所述進氣通道和所述活塞進ロ通道將它們內的進氣空間與所述曲柄箱內的空間隔離密封。
10.根據(jù)權利要求8所述的ニ沖程發(fā)動機，其中所述活塞具有活塞頂，所述ニ沖程發(fā)動機進ー步包括設置于所述氣缸頂上的氣缸蓋； 在所述活塞頂上同軸設置的進氣提升閥；和在所述氣缸蓋上同軸設置的排氣提升閥。
11.根據(jù)權利要求8所述的ニ沖程發(fā)動機，其進ー步包括設置于所述曲軸箱的部分空間內的固體的流體空間限制填充物。
12.根據(jù)權利要求8所述的ニ沖程發(fā)動機，其進ー步包括 設置于所述曲軸上的排氣凸輪；設置于所述氣缸頂上的氣缸蓋；延伸于所述排氣凸輪和所述氣缸蓋之間的推桿；設置于所述氣缸蓋上的搖桿，所述搖桿與所述推桿機械相連；和在所述氣缸蓋上同軸設置的排氣提升閥，所述排氣提升閥與所述搖桿機械相連。
13.根據(jù)權利要求8所述的ニ沖程發(fā)動機，其中從所述曲軸箱延伸出多個氣缸。
14.根據(jù)權利要求8所述的ニ沖程發(fā)動機，其進ー步包括在所述至少一個氣缸周圍設置的冷卻套。
15.一個ニ沖程發(fā)動機，其包括 在其內界定有流體空間的曲軸箱； 設置于所述曲軸箱內的曲軸； 自所述曲軸箱延伸的至少ー個氣缸； 設置于所述氣缸頂上的氣缸蓋；設置于所述氣缸內的活塞，所述活塞與所述曲軸機械連接，所述活塞具有活塞頂； 在所述活塞頂上同軸設置的進氣提升閥；和在所述氣缸蓋上同軸設置的排氣提升閥。
16.根據(jù)權利要求15所述的ニ沖程發(fā)動機，其進ー步包括設置于所述曲軸箱內的至少ー個進氣通道，所述進氣通道具有位于其內的進氣空間； 自所述活塞垂下的至少ー個活塞進ロ通道，所述活塞進ロ通道具有位于其內的進氣空間，所述活塞進ロ通道與所述進氣通道嵌套，所述進氣通道和所述活塞進ロ通道將它們內的進氣空間與所述曲柄箱內的空間隔離密封。
17.根據(jù)權利要求15所述的ニ沖程發(fā)動機，其進ー步包括設置于所述氣缸和所述曲軸箱外的進氣柱，所述進氣柱具有與所述曲軸箱相通的基座，與所述基座相對設置的進ロ端和位于其內的進氣空間；和設置于所述進氣柱內的自由浮動分離器，所述浮動分離器將所述進氣柱的進氣空間隔離為位于所述進ロ端和所述浮動分離器之間的第一部分和位于所述浮動分離器和所述曲軸箱之間的第二部分，所述浮動分離器阻止所述進氣柱的進氣空間的第一部分和第二部分的相互混合。
18.根據(jù)權利要求15所述的ニ沖程發(fā)動機，其進ー步包括設置于所述曲軸箱的部分空間內的固體的流體空間限制填充物。
19.根據(jù)權利要求15所述的ニ沖程發(fā)動機，其進ー步包括 設置于所述曲軸上的排氣凸輪；設置于所述氣缸頂上的氣缸蓋；延伸于所述排氣凸輪和所述氣缸蓋之間的推桿；設置于所述氣缸蓋上的搖桿，所述搖桿與所述推桿機械相連；和在所述氣缸蓋上同軸設置的排氣提升閥，所述排氣提升閥與所述搖桿機械相連。
20.根據(jù)權利要求15所述的ニ沖程發(fā)動機，其進ー步包括 有多個氣缸自其延伸的單一曲軸箱；和圍繞所述多個氣缸設置的冷卻套。
全文摘要
二沖程發(fā)動機(10)具有穿過曲軸箱(12)的自外部進氣口延伸的多個進氣通道(40a，40b)，其將進氣與所述曲軸箱(12)中的空氣和油蒸汽分離開來?；钊?44)具有一個或多個對應的自其上垂下的進口管道(48a，48b)，其隨著活塞的往復運動與所述曲軸箱進氣通道(40a，40b)嵌套。所有進氣從這些通道(40a，40b)中穿過，并與所述曲軸箱的空間中的剩余物隔離開來。所述進氣穿過活塞頂(54)上的同軸提升閥(52)進入燃燒室(58)。采用傳統(tǒng)直接噴射或端口噴射的方式來提供燃料，采用一個或多個傳統(tǒng)的火花塞來引燃。廢氣通過氣缸蓋(18)上的提升閥(60)排出燃燒室(58)，該提升閥(60)由搖桿(68)和源于曲軸驅動凸輪(62)的推桿(66)驅動。
文檔編號F02F7/00GK102575570SQ201080045928
公開日2012年7月11日 申請日期2010年7月16日 優(yōu)先權日2009年8月17日
發(fā)明者馬休T˙瑞麗 申請人:葛瑞爾發(fā)動機科技有限公司, 馬休T˙瑞麗