本實用新型涉及二沖程活塞式發(fā)動機的技術領域，具體說是一種具有復合燃燒室實現(xiàn)分層燃燒的二沖程缸內(nèi)直噴活塞發(fā)動機。

背景技術：

二沖程汽油機自出現(xiàn)以來，由于其具有結構簡單、升功率高、成本低廉的優(yōu)點而廣泛應用于摩托車、無人機、舷外機和割草機等領域。傳統(tǒng)的非直噴式二沖程發(fā)動機在結構上存在固有缺陷：換氣時氣缸內(nèi)的廢氣不易排凈，同時一部分可燃混合氣會隨廢氣同時排出，從而難以滿足動力性和續(xù)航能力的要求。二沖程缸內(nèi)直噴活塞發(fā)動機只利用新鮮空氣進行掃氣，而將燃油直噴到燃燒室內(nèi)進行混合燃燒，在不同工況下采用不同的混合氣燃燒模式：中高負荷工況下采用均質(zhì)當量比混合氣燃燒模式，以滿足發(fā)動機負荷要求；在低負荷和冷啟動工況則采用分層稀燃混合氣燃燒模式，以提高該工況下的燃油經(jīng)濟性。二沖程發(fā)動機的缸內(nèi)直噴技術領域中以Orbital公司的SEFIS、PIAGGIO公司的ET2機械式二沖程燃油噴射系統(tǒng)和IFP開發(fā)的IAPAC系統(tǒng)為代表。

現(xiàn)有的二沖程缸內(nèi)直噴活塞發(fā)動機一般都包括缸體、氣缸蓋、活塞、噴油器、火花塞、進氣道、排氣道、掃氣道和曲軸箱，其中氣缸體和氣缸蓋相結合形成氣缸，活塞設置在氣缸內(nèi)部并連接曲軸，氣缸蓋與活塞之間形成燃燒室，噴油器和火花塞的前端插入設置在燃燒室內(nèi)，進氣道與排氣道設置在缸體上，掃氣道連通氣缸與曲軸箱。通常的氣缸蓋內(nèi)形成的燃燒室分為半球形、楔形、盆形等，其中半球形燃燒室的火焰?zhèn)鬏斁嚯x短但不易形成掃氣渦旋，楔形燃燒室的火焰?zhèn)鬏斁嚯x長爆燃傾向較大，盆形燃燒室的散熱損失大同時爆燃的傾向也較大，現(xiàn)有技術中傳統(tǒng)形狀的燃燒室都不易實現(xiàn)分層燃燒。

另外現(xiàn)有的二沖程汽油機都具有一個共同的缺點，即零件尤其是活塞部分的潤滑較差，傳統(tǒng)潤滑方式一種是將燃油與機油混合，由燃油供給系統(tǒng)加注機油，機油直接在燃燒過程中直接燒掉，此種方式的機油消耗量大，發(fā)動機高速運行時發(fā)動機缸套由于機油附著少而易發(fā)生潤滑不充分的拉缸現(xiàn)象；另一種是采用獨立的潤滑機構，采用獨立機油泵為各部件供給機油，機油泵的轉(zhuǎn)速與發(fā)動機轉(zhuǎn)速相關聯(lián)，其典型是鈴木特有的CCI潤滑技術，但采用水平對置多缸發(fā)動機時獨立潤滑機構的效率并不高。

技術實現(xiàn)要素：

本實用新型要解決的技術問題是提供具體說是一種實現(xiàn)梯度空燃比和分層混合氣體燃燒的二沖程缸內(nèi)直噴活塞發(fā)動機。

本實用新型為解決公知技術中存在的技術問題所采取的技術方案是:

本實用新型的二沖程缸內(nèi)直噴活塞發(fā)動機，包括缸體、氣缸蓋、活塞、噴油器、火花塞、進氣道、排氣道、掃氣道和曲軸箱，其中氣缸體和氣缸蓋相結合形成氣缸，活塞設置在氣缸內(nèi)部并連接曲軸，氣缸蓋與活塞之間形成燃燒室，噴油器和火花塞的前端安裝設置在燃燒室內(nèi)，進氣道與排氣道設置在缸體上，掃氣道連通氣缸與曲軸箱，燃燒室為復合結構，包括相互連通的主燃室、預燃室，以及頂部帶有凹坑的活塞；預燃室為半球狀結構，位于燃燒室的頂部，主燃室為倒置的碟形結構，位于燃燒室的底部；噴油器和火花塞的前端分別設置在預燃室內(nèi)。

本實用新型還可以采用以下技術措施：

所述的預燃室與活塞上的凹坑同軸設置，主燃室與氣缸同軸設置，預燃室的內(nèi)壁與主燃室的內(nèi)壁間平滑過渡；主燃室和預燃室外設置冷卻水套。

所述的預燃室的中心軸相對于氣缸軸向掃氣道一側(cè)偏心，活塞上的凹坑相對于活塞中心軸為偏心凹坑。

所述的噴油器垂直安裝于預燃室中央位置，安裝在預燃室的火花塞成對設置，兩火花塞沿噴油器的軸向?qū)ΨQ設置。

所述的噴油器為低壓力壓縮空氣輔助直噴噴嘴，噴油器連接的壓縮空氣管外部設置溫度可控的加熱套件并嵌入缸體的冷卻水套。

所述的兩火花塞中至少一支火花塞下安裝溫度可控的加熱組件。

所述的發(fā)動機的曲軸箱處安裝溫度可控的加熱組件。

所述的曲軸箱入口處設置潤滑油噴射器，潤滑油噴射器的噴射方向朝向曲軸箱。

所述的發(fā)動機曲軸上安裝多齒目標飛輪，由在曲軸箱箱體上對稱安裝設置的傳感器檢出發(fā)動機轉(zhuǎn)速信號及上止點相位角位置。

所述的二沖程缸內(nèi)直噴活塞發(fā)動機為氣缸直列發(fā)動機或氣缸水平對置發(fā)動機。

本實用新型具有的優(yōu)點和積極效果是:

本實用新型的二沖程缸內(nèi)直噴活塞發(fā)動機中，燃燒室為復合結構，其包括相互連接的主燃室、預燃室，以及頂部帶有凹坑的活塞，工作時，噴油器首先在主燃燒室中預噴形成稀薄的混合氣，然后向預燃室中二次噴入燃油形成較濃的混合氣，火花塞在預燃室中點火，完全燃燒在主燃室中完成。本實用新型通過復合結構的燃燒室和兩次復合噴射控制策略，在主燃室和預燃室中形成分層空燃比組合的可燃混合氣，預燃室中的燃油濃度大于主燃室內(nèi)的燃油濃度，從而在燃燒室內(nèi)形成分層燃燒，提高了發(fā)動機的冷起動性能和高溫工作條件下的抗爆性能。另外，本實用新型通過改變潤滑結構提高了發(fā)動機的潤滑效率。

附圖說明

圖1是本實用新型的二沖程缸內(nèi)直噴活塞發(fā)動機的第一實施例中氣缸部分的截面示意圖；

圖2是本實用新型的二沖程缸內(nèi)直噴活塞發(fā)動機的第一實施例中氣缸蓋內(nèi)的燃燒室的示意圖；

圖3是本實用新型的二沖程缸內(nèi)直噴活塞發(fā)動機的氣缸部分的外部結構示意圖；

圖4是本實用新型的二沖程缸內(nèi)直噴活塞發(fā)動機的第二實施例中氣缸部分的截面示意圖；

圖5是本實用新型的二沖程缸內(nèi)直噴活塞發(fā)動機的第二實施例中氣缸蓋內(nèi)的燃燒室的示意圖；

圖6是本實用新型的二沖程缸內(nèi)直噴活塞發(fā)動機為水平對置結構時的示意圖。具體實施方式。

具體實施方式

以下依據(jù)附圖和具體實施例對本實用新型進行詳細的說明。

實施例一：

如圖1至圖3所示，本實用新型的二沖程缸內(nèi)直噴活塞發(fā)動機，包括缸體1、氣缸蓋2、活塞3、噴油器4、火花塞5、進氣道（未圖示）、排氣道（未圖示）、掃氣道6和曲軸箱，其中氣缸體和氣缸蓋相結合形成氣缸，活塞設置在氣缸內(nèi)部并連接曲軸，氣缸蓋與活塞之間形成燃燒室，噴油器和火花塞的前端安裝設置在燃燒室內(nèi)，進氣道與排氣道設置在缸體上，掃氣道連通氣缸與曲軸箱，燃燒室包括相互連通的主燃室7、預燃室8，以及頂部帶有凹坑9的活塞3；預燃室為半球狀結構，位于燃燒室的頂部，主燃室為倒置的碟形結構，位于燃燒室的底部；噴油器4和火花塞5的前端分別設置在預燃室內(nèi)。

預燃室、主燃室、氣缸、活塞與活塞上的凹坑同軸設置，預燃室的內(nèi)壁與主燃室的內(nèi)壁間平滑過渡，主燃室和預燃室之間不能形成尖角；主燃室和預燃室外設置冷卻水套10，為氣缸進行冷卻降溫。

噴油器4垂直安裝于預燃室中央位置，火花塞可以為單個也可成對設置，圖中安裝在預燃室的火花塞成對設置，兩火花塞沿噴油器的軸向?qū)ΨQ設置。

噴油器為低壓力壓縮空氣輔助直噴噴嘴，噴油器連接的壓縮空氣管11外部設置溫度可控的加熱套件12，缸體上也設置冷卻水套10，壓縮空氣管嵌入缸體1的冷卻水套。在冷起動時加熱套件對進入燃燒室的壓縮空氣進行預加熱，加熱套可以選用PTC加熱管、熱敏電阻加熱管等常用電加熱方式。當發(fā)動機正常工作，冷卻水套的溫度上升時，可以通過冷卻水套與壓縮空氣管內(nèi)空氣進行熱交換而進行加熱。

兩火花塞5中至少一支火花塞下安裝溫度可控的加熱組件13，以保證發(fā)動機處于低溫冷起動環(huán)境下的正常點火。根據(jù)實際情況可以在兩個火花塞下都安裝加熱組件，加熱組件為常用電加熱結構。

本實用新型的二沖程缸內(nèi)直噴活塞發(fā)動機在工作時，噴油器首先在主燃燒室中預噴形成稀薄的混合氣，然后向預燃室中二次噴入燃油形成較濃的混合氣，火花塞在預燃室中點火，完全燃燒在主燃室中完成。本實用新型通過復合結構的燃燒室和兩次復合噴射控制策略，在主燃室和預燃室中形成分層空燃比組合的可燃混合氣，預燃室中的燃油濃度大于主燃室內(nèi)的燃油濃度，從而在燃燒室內(nèi)形成分層燃燒，提高了發(fā)動機的冷起動性能和高溫工作條件下的抗爆性能。

二沖程缸內(nèi)直噴活塞發(fā)動機為可直列設置成為氣缸直列發(fā)動機，或者水平設置成為氣缸水平對置發(fā)動機，并可分別根據(jù)需要對應應用于單缸或多缸的不同應用場合。本發(fā)明的二沖程缸內(nèi)直噴發(fā)動機還可依具體應用需要設置為不同角度排列。

實施例二：

如圖4、圖5所示，本實用新型的二沖程缸內(nèi)直噴活塞發(fā)動機，包括缸體1、氣缸蓋2、活塞3、噴油器4、火花塞5、進氣道、排氣道、掃氣道6和曲軸箱，其中氣缸體和氣缸蓋相結合形成氣缸，活塞設置在氣缸內(nèi)部并連接曲軸，氣缸蓋與活塞之間形成燃燒室，噴油器和火花塞的前端安裝設置在燃燒室內(nèi)，進氣道與排氣道設置在缸體上，掃氣道連通氣缸與曲軸箱，燃燒室包括相互連通的主燃室7、預燃室8，以及頂部帶有凹坑9的活塞；預燃室為半球狀結構，位于燃燒室的頂部，主燃室為倒置的碟形結構，位于燃燒室的底部；噴油器和火花塞的前端分別設置在預燃室內(nèi)。

預燃室與活塞上的凹坑同軸設置，主燃室與氣缸同軸設置，預燃室的內(nèi)壁與主燃室的內(nèi)壁間平滑過渡主燃室和預燃室之間不能形成尖角；主燃室和預燃室外設置冷卻水套10，為氣缸進行冷卻降溫。

預燃室的中心軸相對于氣缸軸向掃氣道一側(cè)偏心，活塞上的凹坑相對于活塞中心軸為偏心凹坑，偏心凹坑與預燃室的中心軸仍為同軸設置。

噴油器4垂直安裝于預燃室8中央位置，火花塞可以為單個也可成對設置，圖中安裝在預燃室的火花塞5成對設置，兩火花塞沿噴油器的軸向?qū)ΨQ設置。

噴油器為低壓力壓縮空氣輔助直噴噴嘴，噴油器連接的壓縮空氣管11外部設置溫度可控的加熱套件并嵌入缸體的冷卻水套。在冷起動時加熱套件對進入燃燒室的壓縮空氣進行預加熱，加熱套可以選用PTC加熱管、熱敏電阻加熱管等常用電加熱方式。當發(fā)動機正常工作，冷卻水套的溫度上升時，可以通過冷卻水套與壓縮空氣管內(nèi)空氣進行熱交換而進行加熱。

兩火花塞中至少一支火花塞下安裝溫度可控的加熱組件13，以保證發(fā)動機處于低溫冷起動環(huán)境下的正常點火。根據(jù)實際情況可以在兩個火花塞下都安裝加熱組件，加熱組件為常用電加熱結構。

本實用新型的二沖程缸內(nèi)直噴活塞發(fā)動機在工作時，噴油器首先在主燃燒室中預噴形成稀薄的混合氣，然后向預燃室中二次噴入燃油形成較濃的混合氣，火花塞在預燃室中點火，完全燃燒在主燃室中完成。本實用新型通過復合結構的燃燒室和兩次復合噴射控制策略，在主燃室和預燃室中形成分層空燃比組合的可燃混合氣，預燃室中的燃油濃度大于主燃室內(nèi)的燃油濃度，從而在燃燒室內(nèi)形成分層燃燒，提高了發(fā)動機的冷起動性能和高溫工作條件下的抗爆性能。

二沖程缸內(nèi)直噴活塞發(fā)動機為可直列設置成為氣缸直列發(fā)動機，或者水平設置成為氣缸水平對置發(fā)動機，并可分別根據(jù)需要對應應用于單缸或多缸的不同應用場合。本發(fā)明的二沖程缸內(nèi)直噴發(fā)動機還可依具體應用需要設置為不同角度排列。

如圖6所示的氣缸水平對置的二沖程缸內(nèi)直噴活塞發(fā)動機中，兩個氣缸對置分列左右，分別包括缸體1、氣缸蓋2、活塞3、噴油器（遮擋未圖示）、火花塞5、進氣道、排氣道和掃氣道6，曲軸箱14為中置的共用機構，其中各氣缸體和氣缸蓋相結合形成氣缸，活塞設置在各氣缸內(nèi)部并通過連桿15連接曲軸16，氣缸蓋與活塞之間形成燃燒室，噴油器和火花塞5的前端安裝設置在燃燒室內(nèi)，進氣道與排氣道設置在缸體上，各氣缸的掃氣道位于水平對置的氣缸上端，連通氣缸與曲軸箱，燃燒室包括相互連通的主燃室7、預燃室8，以及頂部帶有凹坑9的活塞3；預燃室為半球狀結構，位于燃燒室的頂部，主燃室為倒置的碟形結構，位于燃燒室的底部；噴油器和火花塞的前端分別設置在預燃室內(nèi)；預燃室的中心軸相對于氣缸軸向掃氣道一側(cè)偏心，即向氣缸軸的正上方偏心，使噴油器偏向上方噴射燃油和機油的混合油，以提高氣缸缸套上機油的附著厚度，進而提升活塞與缸套間的潤滑程度，活塞上的凹坑相對于活塞中心軸為偏心凹坑，偏心凹坑與預燃室的中心軸為同軸設置。

預燃室與活塞上的凹坑同軸設置，主燃室與氣缸同軸設置，預燃室的內(nèi)壁與主燃室的內(nèi)壁間平滑過渡主燃室和預燃室之間不能形成尖角；主燃室和預燃室外設置冷卻水套10，為氣缸進行冷卻降溫。

噴油器垂直安裝于各預燃室中央位置，噴油器與預燃室和偏心凹坑同軸設置，火花塞可以為單個也可成對設置，圖中安裝在同一預燃室的火花塞成對設置，兩火花塞沿噴油器的軸向?qū)ΨQ設置。

同一預燃室中的兩火花塞中至少一支火花塞下安裝溫度可控的加熱組件，以保證發(fā)動機處于低溫冷起動環(huán)境下的正常點火。

發(fā)動機的曲軸箱14處安裝溫度可控的加熱組件13，以保證低溫狀況下發(fā)動機的正常運轉(zhuǎn)。加熱組件為常用電加熱結構。

曲軸箱入口處23設置潤滑油噴射器17，潤滑油噴射器的噴射方向朝向曲軸箱14，潤滑油噴射器與燃料油箱相連接，噴射燃油與機油的混合油，工作時，潤滑油噴射器將混合油直接噴入到曲軸箱內(nèi)，從而為發(fā)動機的曲軸等各個部件進行潤滑。

潤滑油噴射器17與油軌18相連接，油軌的兩端分別連接油壓調(diào)節(jié)器19和油泵20，油泵連接燃料油箱并供油，油壓調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)油軌中的油壓，從而調(diào)節(jié)潤滑油噴射器噴出的機油油壓，便于控制機油的霧化狀態(tài)。

發(fā)動機曲軸上安裝多齒目標飛輪21，目標飛輪與曲軸同步轉(zhuǎn)動，由在曲軸箱箱體上對稱安裝設置的傳感器22檢出發(fā)動機轉(zhuǎn)速信號及上止點相位角位置。傳感器為磁電傳感器或霍爾傳感器。

以上所述，僅是本實用新型的較佳實施例而已，并非對本實用新型作任何形式上的限制，雖然本實用新型已以較佳實施例公開如上，然而，并非用以限定本實用新型,任何熟悉本專業(yè)的技術人員，在不脫離本實用新型技術方案范圍內(nèi),當然會利用揭示的技術內(nèi)容作出些許更動或修飾，成為等同變化的等效實施例,但凡是未脫離本實用新型技術方案的內(nèi)容，依據(jù)本實用新型的技術實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均屬于本實用新型技術方案的范圍內(nèi)。