專利名稱：二沖程發動機的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種活塞排氣的二沖程發動機。
背景技術：
眾所周知，如今市場上的二沖程發動機依舊使用傳統的掃氣排氣機構，而這種排氣方式的弊端就是排氣不良，很多油氣未參與燃燒就被排出，燃油消耗大，污染環境。這也是二沖程發動機被絕大多數國家主流發動機市場淘汰的原因。除了一些講究功重比和一些特殊設備(如:船舶、飛機、坦克等)依舊使用外，車用發動機基本上都是使用四沖程發動機。當然，也有人試圖改進設計，不過大多是采用缸內直噴，增壓空氣排氣的方式。可這又增加了設備成本，技術難度和重量，喪失了二沖程發動機簡單、經久耐用的優勢，得不償失。
發明內容
本發明涉及的二沖程發動機是通過缸體內兩個活塞的相互作用，先排中凈兩個活塞之間燃燒室的廢氣，新鮮的空氣/燃料混合氣體再進入燃燒室，避免發生新鮮的空氣/燃料混合氣體與廢氣混合，造成廢氣難以排凈和新鮮的空氣/燃料混合氣體隨廢氣排出的后果。本發明涉及的二沖程發動機包括:缸體，其包括設置在其一個端部的曲軸箱；動力活塞，其設置在所述缸體內，以可旋轉的方式連接至可旋轉的支承在曲軸箱內的曲軸；排氣通道，其設置在所述缸體壁上；第一通道，其一端設置在所述曲軸箱內，另一端設置在所述缸體的另一個端部，所述第一通道設置有用于連通所述曲軸箱和所述缸體的另一端部的第一單向閥；輔助活塞，其以可相對所述缸體做往復運動的方式設置在所述缸體內，位于所述缸體的另一個端部與所述動力活塞之間，所述缸體的位于所述輔助活塞和所述動力活塞之間的部分構成燃燒室，所述輔助活塞上還設置有貫穿所述輔助活塞的第二通道，該第二通道上設置有用于連通所述缸體的位于所述缸體的另一個端部與所述輔助活塞之間的部分和位于所述輔助活塞和所述動力活塞之間的部分的第二單向閥；并且輔助活塞上加設有密封圈，以防止氣體在兩個腔體之間不通過單向閥而泄露。其中，發動機做功行程分為活塞上行沖程和活塞下行沖程，上行程時壓縮輔助活塞至缸頂之間的燃氣進兩活塞之間，同時完成進氣，此時，第一單向閥關，第二單向閥開，第三單向閥開；下行程時完成做功和排氣，點火做功，此時三個單向閥均處于關閉狀態，排氣
時，第一單向閥開，第二第三單向閥關。發動機工作過程:燃燒室內的空氣/燃料混合氣燃燒做功，推動動力活塞向下運動，當動力活塞運動到向下運動行程的終點時，露出排氣通道，廢氣排出，缸體內壓力下降，曲軸箱內新的空氣/燃料混合氣通過第一通道上的第一單向閥進入到輔助活塞和缸體一端部之間，新的空氣/燃料混合氣由于通過第一單向閥，使新的空氣/燃料混合氣能量消耗，無法通過第二單向閥進入到輔助活塞和動力活塞之間，新的空氣/燃料混合氣推動輔助活塞向下運動，到輔助活塞運動到與動力活塞相接觸時，燃燒室內的殘余廢氣通過排氣通道排除干凈，輔助活塞堵住排氣通道，排氣完成，動力活塞上行，同時推動輔助活塞上行，壓縮輔助活塞至缸體之間空間內的新的空氣/燃料混合氣，新的空氣/燃料混合氣在壓力的作用下，經輔助活塞上的第二單向閥進入動力活塞與輔助活塞之間的空間，同時，因為動力活塞上行，曲軸箱產生負壓，進氣通道中的混合氣體經第三單向閥進入曲軸箱。當動力活塞到達上行終點時，輔助活塞上第二單向閥關閉，壓縮完成，進入下一個循環。優選的是，所述的二沖程發動機還包括:進氣通道，其設置在所述曲軸箱壁上，所述進氣通道上設置有用于連通氣源和所述曲軸箱的第三單向閥。優選的是，所述動力活塞為凸形，中間凸起部分套設的橫截面為矩形的第二彈性構件。第二彈性構件能將輔助活塞與動力活塞接觸時相互做功的能量儲存緩釋，起到保護活塞的作用，第二彈性構件橫截面為矩形，以能均勻分散掉施力第二彈性構件上的力。優選的是，所述動力活塞套設的第二彈性構件上設置有金屬環，所述金屬環內外兩面各設有油封圈和氣封圈。油封圈和氣封圈的作用是對位于動力活塞和輔助活塞之間的空氣/燃料混合氣進行密封。優選的是，所述動力活塞上表面固定連接有限定板，所述限定板形狀與動力活塞截面形狀相同，沿所述缸體軸線相垂直方向，所述限定板寬度位于所述動力活塞上金屬環內外環之間。限定板限定金屬環的行程，因為限定板寬度不大于金屬環的外環，當輔助活塞和動力活塞接觸的時候，能將兩個活塞相互做功的能量傳遞到動力活塞上的第二彈性構件上，緩釋能量，保護活塞。優選的是，所述缸體壁上設置有火花塞，所述火花塞位于所述輔助活塞向所述缸體的另一個端部方向運動行程的終點下方。火花塞點火，位于輔助活塞和動力活塞之間的混合氣體燃燒做功。優選的是，所述輔助活塞裙部設置有凹形缺口，凹形缺口開口對著所述缸體上的火花塞。凹形缺口有空氣/燃料混合氣，這樣火花塞才能點燃燃燒室里的空氣/燃料混合氣。優選的是，所述火花塞與所述排氣通道設置在同一側，所述火花塞和所述排氣通道不在所述缸體的同一條平行于缸體軸線的直線上。輔助活塞向下運動排氣過程中，輔助活塞和動力活塞接觸時，輔助活塞凹形缺口不與排氣通道相對，輔助活塞可以堵住排氣通道，使氣體完全排出。
圖1為本發明所述的二沖程發動機的結構示意圖；圖2為本發明所述的二沖程發動機的第二單向閥的結構示意圖。
具體實施方式
下面結合附圖對本發明做進一步的詳細說明，以令本領域技術人員參照說明書文字能夠據以實施。如圖1所示，二沖程發動機機體包括橢圓形缸體21和連接在缸體21底的曲軸箱9，缸體內有兩個橢圓形活塞:輔助活塞4和動力活塞12，，輔助活塞4裙部有一凹形缺口，輔助活塞4上設置有第二單向閥18，動力活塞12通過連桿7與曲軸箱9中的曲軸8連接，且可以帶動曲軸8隨著動力活塞12上下運動。動力活塞12中間凸起部位的外圍纏繞有第二壓縮彈簧13，第二壓縮彈簧13上有一金屬環14，環的內外兩面(近心圓與遠心圓的面)各有油封圈和氣封圈15，金屬環14上設有一橢圓型限定板16，用螺絲釘將該板固定在動力活塞12上，燃燒室17置于兩個活塞之間，由輔助活塞4和動力活塞12上行至各自的向上運動終止點來限定，缸體21和曲軸箱9之間通過第一通道19實現氣體的流通，在缸體缸頂的第一通道19上設置有第一單向閥2，缸體21同一個側面設置有火花塞5和排氣通道6，火花塞5處于輔助活塞4位于向上運動終止點時，輔助活塞4凹形缺口下方，凹形缺口對著火花塞5,排氣通道6位于動力活塞12位于向下運動終止點時,動力活塞12的上方,火花塞5和動力活塞12不在同一條平行于缸體軸線的直線上，排氣通道10中設置有第三單向閥11。如圖1所示，二沖程發動機的工作過程:火花塞5點火，動力活塞12和輔助活塞4之間燃燒室17內的空氣/燃料混合氣體做功，推動動力活塞12，曲軸8旋轉，帶動通過連桿7連接的動力活塞12下行，同時動力活塞12壓縮曲軸箱9內的空氣/燃料混合氣體，當動力活塞12到達向下運動終止點時，露出排氣通道6，廢氣從排氣通道6排出，缸體21內壓力降低，曲軸箱9內的壓縮空氣/燃料混合氣體在氣體壓差作用下，由第一通道19經第一單向閥2進入缸體頂和輔助活塞4之間，此時空氣/燃料混合氣體的壓力不足以通過輔助活塞4上的第二單向閥18進入到燃燒室17內，因此進入到缸體頂和輔助活塞4之間的空氣/燃料混合氣體推動輔助活塞4向下運動，排除燃燒室17內的殘余廢氣，當輔助活塞4到達向下運動終止點時，輔助活塞4和動力活塞12相互接觸，輔助活塞4和動力活塞12之間的殘余廢氣被全部排出，輔助活塞壁堵住排氣通道6，排氣過程完成。曲軸8由于慣性作用推動動力活塞12上行，同時推動輔助活塞4，壓縮輔助活塞4至缸體頂之間的空氣/燃料混合氣體，空氣/燃料混合氣體在壓力的作用下，經輔助活塞4上的第二單向閥18進入動力活塞12與輔助活塞4之間的空間，同時因為動力活塞12上行，曲軸箱9內產生負壓，混合氣體通過進氣通道10的第三單向閥11進入曲軸箱9，當動力活塞12到達向上運動終止點時，輔助活塞4上的第二單向閥18關閉，壓縮完成，火花塞5點火做功，進入下一個循環。上行時第二單向閥18聯通，第三單向閥11聯通，第一單向閥2關閉；由于第二單向閥18聯通，輔助活塞上部至崗頂的氣體進入缸內；由于活塞上行，曲軸箱內壓強較小，第三單向閥11聯通，氣體進入缸內。點火，動力活塞下行時，輔助活塞與凹形缺口接連，當動力活賽下行超過排氣口，排氣道一定程度，輔助活塞下行，第一單向閥2打開，第二單向閥18連通以及第三單向閥11關閉。動力活塞和輔助活塞為中空碗型，其開口相向。第二單向閥18不接連上部凹形結構，當第二單向閥18聯通時，該閥上的彈簧處于壓縮狀態，當該閥關閉時，彈簧處于原狀。第二單向閥18如圖2所示。盡管本發明的實施方案已公開如上，但其并不僅僅限于說明書和實施方式中所列運用，它完全可以被適用于各種適合本發明的領域，對于熟悉本領域的人員而言，可容易地實現另外的修改，因此在不背離權利要求及等同范圍所限定的一般概念下，本發明并不限于特定的細節和這里示出與描述的圖例。
權利要求
1.一種二沖程發動機，其特征在于，所述二沖程發動機包括: 缸體，其包括設置在其一個端部的曲軸箱； 動力活塞，其設置在所述缸體內，以可沿著缸體內壁滑動的方式設置，且所述動力活塞的下端與設置在曲軸箱中的曲軸連接； 排氣通道，其設置在所述缸體壁上； 第一通道，其一端設置在所述曲軸箱內，另一端設置在所述缸體的另一個端部，所述第一通道設置有用于連通所述曲軸箱和所述缸體的另一端部的第一單向閥； 輔助活塞，其以可相對所述缸體做往復運動的方式設置在所述缸體內，位于所述缸體的另一個端部與所述動力活塞之間，所述缸體的位于所述輔助活塞和所述動力活塞之間的部分構成燃燒室，所述輔助活塞上還設置有貫穿所述輔助活塞的第二通道，該第二通道上設置有用于連通所述缸體的位于所述缸體的另一個端部與所述輔助活塞之間的部分和位于所述輔助活塞和所述動力活塞之間的部分的第二單向閥； 其中，發動機做功行程分為活塞上行沖程和活塞下行沖程，上行程時壓縮輔助活塞至缸頂之間的燃氣進兩活塞之間，同時完成進氣，此時，第一單向閥關，第二單向閥開，第三單向閥開；下行程時完成做功和排氣，點火做功，此時三個單向閥均處于關閉狀態，排氣時，第一單向閥開，第二第三單向閥關。
2.如權利要求1所述的二沖程發動機，其特征在于，還包括: 進氣通道，其設置在所述曲軸箱壁上，所述進氣通道上設置有用于連通氣源和所述曲軸箱的第三單向閥。
3.如權利要求1所述的二沖程發動機，其特征在于，所述動力活塞為凸形，中間凸起部分套設的橫截面為矩形的第二彈性構件。
4.如權利要求3所述的一種二沖程發動機，其特征在于，所述動力活塞套設的第二彈性構件上設置有金屬環，所述金屬環內外兩面各設有油封圈和氣封圈。
5.如權利要求4所述的二沖程發動機，其特征在于，所述動力活塞上表面固定連接有限定板，所述限定板形狀與動力活塞截面形狀相同，沿所述缸體軸線相垂直方向，所述限定板寬度位于所述動力活塞上金屬環內外環之間。
6.如權利要求1所述的二沖程發動機，其特征在于，所述缸體壁上設置有火花塞，所述火花塞位于所述輔助活塞向所述缸體的另一個端部方向運動行程的終點下方。
7.如權利要求6所述的二沖程發動機，其特征在于，所述輔助活塞裙部設置有凹形缺口，凹形缺口開口對著所述缸體上的火花塞。
8.如權利要求6所述的二沖程發動機，其特征在于，所述火花塞與所述排氣通道設置在同一側，所述火花塞和所述排氣通道不在所述缸體的同一條平行于缸體軸線的直線上。
全文摘要
本發明涉及一種二沖程發動機，所述二沖程發動機包括缸體和設置在缸體一個端部的曲軸箱，動力活塞和輔助活塞以可相對缸體做往復運動的方式設置在發動機缸體內，排氣通道位于缸體壁上，第一通道一端設置在曲軸箱內，另一端設置在缸體的另一個端部，所述第一通道設置有用于連通曲軸箱和缸體另一端部的第一單向閥。本發明涉及的二沖程發動機與傳統的二沖程發動機相比，降低了排放污染，提高了發動機對空氣/燃料混合氣的利用率。
文檔編號F02B25/20GK103174505SQ20131005469
公開日2013年6月26日 申請日期2013年2月20日 優先權日2013年2月20日
發明者邱文化 申請人:邱文化