二冲程发动机和装备有二冲程发动机的动力工具 【技术领域】
本发明涉及二冲程发动机，特别是涉及适合与诸如剪草机、链锯或鼓风机等手持式动力工具使用的二冲程发动机。
背景技术
安装在动力工具上的发动机需要质量轻且结构紧凑，以便于操作人员在操作时便于携带该动力工具。因此，结构上小而质量轻的简单二冲程发动机，尤其是在日本未审查专利申请(KOKAI)No.H11-315722所披露的二冲程逆流式发动机通常被用作动力工具的发动机。
但是，近年来，要求发动机具有气体排放量低的特点。具有低排放特点的逆流式二冲程发动机是适当控制从扫气口到燃烧室的扫气流动的结果。为了控制扫气流动，在内部成形扫气道的方式是理想的。当扫气道伸到汽缸的外部时，会加大发动机的尺寸。当在铸造缸体内形成扫气道时，由于扫气道的形状复杂，也会增加发动机的制造成本。
【发明内容】
为解决上述问题，本发明的目的是提供一种实现小型化且设有复杂形状扫气道的二冲程发动机。
为解决上述问题，本发明第一方面的二冲程发动机包括：缸体；排气口，其形成在所述缸体的内壁上；进气口，其与所述排气口相对地形成于所述内壁上；曲轴，其是可旋转的；飞轮，其设置在所述曲轴上；至少一对扫气口，其在所述排气口和所述进气口之间形成于所述内壁上；一对扫气道盖，其安装在所述缸体上，用于提供将所述扫气口与曲轴室连接的一对扫气道，其中，当沿着汽缸的轴线方向看时，所述一对扫气道盖中最靠近所述飞轮的扫气道盖相对于所述曲轴位于所述排气口和所述进气口中之一所在的侧。
当沿着所述汽缸的轴线方向看时，所述扫气口相对于穿过排气口的中心和所述汽缸的轴线的平面基本对称地布置，并且朝向所述汽缸的与排气口相对侧的壁面。
当沿着所述汽缸的轴线方向看时，所述进气口从与所述曲轴的轴线垂直的平面朝接近所述飞轮的方向偏移，所述排气口从与所述曲轴的轴线垂直的平面朝远离所述飞轮的方向偏移。靠近所述飞轮的所述扫气道盖位于所述曲轴的轴线和与所述排气口连接的排气道之间。
当沿着所述汽缸的轴线方向看时，所述排气口从与所述曲轴的轴线垂直的平面朝接近所述飞轮的方向偏移，所述进气口从与所述曲轴的轴线垂直的平面朝远离所述飞轮的方向偏移。靠近所述飞轮的所述扫气道盖位于所述曲轴的轴线和与所述进气口连接的进气道之间。
优选的是，当沿着所述汽缸的轴线方向看时，所述排气道和所述进气道垂直于所述曲轴的轴线延伸。
优选的是，所述扫气道盖利用多个安装构件安装在所述缸体上，并且当沿着所述曲轴的轴线方向看时，沿着所述汽缸的轴线方向看靠近所述飞轮的所述安装构件位于所述飞轮的边缘之外。
优选的是，当沿着所述曲轴的轴线方向看时，靠近所述飞轮的所述扫气道盖位于沿着所述飞轮的转动方向比所述曲轴的轴线更靠近所述汽缸侧的区域内。
依据本发明第二方面的二冲程发动机包括：缸体；排气口，其形成在所述缸体的内壁上；进气口，其与所述排气口相对地形成于所述内壁上；曲轴，其是可旋转的；飞轮，其设置在所述曲轴上；至少一对扫气口，其在所述排气口和所述进气口之间形成于所述内壁上；一对扫气道盖，其利用紧固构件安装在所述缸体上，用于提供将所述扫气口与曲轴室连接的一对扫气道，其中，当沿着汽缸的轴线方向看时，所述缸体和所述扫气道盖的安装表面相对于所述曲轴的轴线倾斜，与所述曲轴的轴线垂直且穿过所述汽缸的轴线的平面到所述飞轮的面向所述缸体的平面的距离短于与所述安装表面平行且穿过所述汽缸的轴线的平面到最靠近所述飞轮的所述扫气道盖或所述紧固构件的最大距离。
依据本发明第三方面的二冲程发动机包括：缸体；排气口，其形成在所述缸体的内壁上；进气口，其与所述排气口相对地形成于所述内壁上；曲轴，其是可旋转的；飞轮，其设置在所述曲轴上；至少一对扫气口，其在所述排气口和所述进气口之间形成于所述内壁上；一对扫气道盖，其利用紧固构件安装在所述缸体上，用于提供将所述扫气口与曲轴室连接的一对扫气道，其中，当沿着汽缸的轴线方向看时，最靠近所述飞轮的所述扫气道盖或所述紧固构件的离穿过所述汽缸的轴线并与所述曲轴的轴线垂直的平面最远的一部分位于比所述飞轮的面向所述缸体的平面更远离所述缸体的一侧，并且，当沿着所述曲轴的轴线方向看时，最靠近所述飞轮的所述扫气道盖或所述紧固构件的离穿过所述汽缸的轴线并与所述曲轴的轴线垂直的平面最远的一部分位于所述飞轮的边缘之外。
依据本发明的另一方面的动力工具装备有所述二冲程发动机。
优选的是，所述动力工具为链锯，所述二冲程发动机设置为使所述曲轴和导杆的突出方向垂直。
根据本发明，当沿着汽缸的轴线方向看时，靠近飞轮的扫气道盖位于曲轴的轴线和与排气口连接的排气道或与进气口连接的进气道之间。因此可以缩短汽缸到飞轮之间的距离，减小发动机的曲轴轴线方向的尺寸，使发动机小型化。
【附图说明】
结合附图参考下面的详细描述可以对本发明有更全面的了解。在附图中：
图1为装备有本发明第一实施例的二冲程发动机的链锯的部分剖视侧视图；
图2为图1所示链锯的平面剖视图，为显示汽缸及其周围部件，选取汽缸轴线方向上不同高度的剖视图，以显示排气口和排气道的剖面以及进气口和进气道的剖面；
图3为图1所示链锯的发动机缸体部分的飞轮侧的侧视图；
图4为沿图3的VI-VI截取的剖视图；
图5为示出本发明第二实施例的发动机的缸体部分的飞轮侧的侧视图；以及
图6为沿图5的VI-VI截取的剖视图。
【具体实施方式】
下面结合附图描述对本发明的第一实施例。如图1所示，优选地安装有Schnurle型逆流式二冲程发动机2(下面简称为“发动机”)的链锯1优选地具有用于驱动受板状导杆4导向的锯链5的发动机2。发动机2优选地位于导杆4和后手柄10之间。在图1中，汽缸轴线31(发动机2的缸体3内的汽缸23的圆形端部的圆中心线)相对于与导杆4和锯链5的突出方向垂直的竖直轴线略微倾斜地延伸，从而沿顺时针方向与该竖直轴线形成小的角度。发动机2的曲轴6的轴线方向优选地垂直于导杆4和锯链5的突出方向。消音器7优选地布置在锯链5侧，化油器8优选地布置在后手柄10侧，缸体3位于消音器7与化油器8之间。化油器8优选地经由进气管14连接到发动机2。消音器7优选地经由排气管(未显示)连接到发动机2。化油器8优选地与空气过滤器15、油箱(未显示)和油门杆17连接，所述油箱供应燃料，所述油门杆设置在后手柄10处用于调节油门的开度，从而控制发动机的转速。
飞轮9优选地经由曲轴6安装在发动机2上。飞轮9面向发动机2的表面优选是平坦的。优选地，在飞轮9的与发动机2相反一侧的表面上形成有多个鳍片11。当飞轮9转动时，鳍片11优选地用作使冷却空气流通的扇叶。发动机2优选地使飞轮9和发动机罩21封闭起来。当飞轮9如图1所示朝逆时针方向转动时，鳍片11产生的风优选地沿发动机罩21向缸体3的方向流动，如图中箭头所示。于是，向缸体3的方向流动的风流经在缸体3上形成的冷却鳍片，从而冷却发动机2。优选地，在飞轮9上设置有一块磁铁(未显示)，并且优选地在飞轮9上方在缸体3的一侧安装点火线圈12。火花塞13优选地安装在缸体3的顶部。飞轮9转动产生的高压电流优选地使点火线圈12和磁铁相互吸引和排斥。优选地从点火线圈12向火花塞13提供高压电流。于是，火花塞13优选地点燃混合物。
如图2所示，优选地与缸体3的排气口24连接的排气道25和与进气口26连接的进气道27优选地与导杆4、锯链5和后手柄10的突出方向平行。排气道25优选地经由排气管(未显示)连接到消音器7。进气道27优选地经由进气管14连接到化油器8。构成两对扫气道的一部分的扫气道盖28、29相对于缸体3的汽缸23的圆周安装在进气道27和排气道25之间。
如图3所示，优选的是，优选地利用螺栓30(固定构件)将较靠近飞轮9的扫气道盖28固定在缸体3上。与扫气道盖28一样，离飞轮较远的扫气道盖29(未显示)也优选地利用螺栓30固定。参见图3，当沿着曲轴轴线33的方向看螺栓30a时，螺栓30a比螺栓30b、30c更靠近飞轮9(更靠近汽缸轴线31)，从而使扫气道盖28更靠近飞轮9，优选地使螺栓30a的位置靠近飞轮9的边缘32。
如图4所示，能通过活塞(未显示)打开和关闭的排气口24、进气口26(未显示)和一对扫气口(即第一扫气口35和第二扫气口36)优选地形成在汽缸23的内壁(侧壁)上，汽缸23位于该对扫气口之间。优选的是，当沿着汽缸轴线31的方向看时，沿着曲轴6的轴线33的方向，优选地将排气口24的圆周的一部分对称平分的中心点40(图4的上部)比汽缸轴线31更远离飞轮9。优选的是，优选地与排气口24的圆周的中心对称地对准的中心点40的位置偏离汽缸23的水平轴线，从而使得中心点40和汽缸轴线31的连线相对于与曲轴轴线33垂直的水平线沿顺时针方向偏转，从而形成例如40度的α角。于是，排气道25优选地与垂直于曲轴轴线33的水平面平行地延伸。
当沿着汽缸轴线31的方向看时，进气口26优选地以如下方式面向排气口24形成：进气口26的中心点将汽缸23的圆周的一部分对称地平分。此外，进气口26的对称地平分的中心点和中心点40优选地位于汽缸轴线31两侧，中心点40将汽缸23的圆周的一部分对称地平分。排气口24和进气口26的位置优选地距汽缸轴线31的距离不同。进气道27优选地从进气口26朝着与排气道25相反的方向延伸。进气道27也与垂直于曲轴轴线33的水平面平行。
当沿着汽缸轴线31的方向看时，排气口24的中心点40的位置和进气口26的中心点的位置相对于曲轴轴线33的方向是不同的，排气口24的中心点40为在汽缸23的圆周上对称平分排气口24的中点，进气口26的中心点为在汽缸23的圆周上对称平分进气口26的中点。当沿着曲轴轴线33的方向看时，排气口24的中心点40优选地比汽缸轴线31更远离飞轮9。当沿着曲轴轴线33的方向看时，进气口26的中心点优选地比汽缸轴线31更靠近飞轮9。当沿着汽缸轴线31的方向看，排气道25和进气道27优选地相互平行，并且彼此朝向不同的方向。
第一扫气口35和第二扫气口36优选地经由第一扫气道37和第二扫气道38穿过曲轴箱(未显示)内的曲轴室，第一扫气道37和第二扫气道38与汽缸轴线31的方向平行地延伸。第一扫气道37和第二扫气道38为形成在缸体3中的向外开口的沟槽通道，具有隔板44、排气侧壁45和进气侧壁46，大致平坦的扫气道盖28和29优选地具有嵌入开口路径处的隔板48。当沿着汽缸轴线31的方向看时，排气侧壁45的边缘47和进气侧壁46的边缘49优选地基本上位于同一平面内，并且与扫气道盖28和29的平坦部分基本上平行。排气侧壁45的边缘47和进气侧壁46的边缘49适于用作扫气道盖28和29的安装表面，所述安装表面相对于曲轴轴线33为倾斜的。
两个第一扫气口35优选地距穿过中心点40的平面大致等距地布置。当沿着汽缸轴线31的方向看时，两个第一扫气口35优选地布置在排气口24和汽缸轴线31的两侧，位于汽缸23的圆形端部的圆周附近。同样，两个第二扫气口36优选地距穿过中心点40的平面大致等距地布置。当从汽缸轴线31的方向看时，两个第二扫气口36优选地布置在排气口24和汽缸轴线31的两侧，位于汽缸23的圆周附近。第一扫气口35和第二扫气口36各自的开口方向优选地在汽缸轴线31两侧基本上朝向排气口24的相对两侧向外开口。如图4所示，缸体3的沟槽通路优选地形成为，使得位于飞轮9侧的扫气道盖28位于排气道25和曲轴轴线33之间，并且缸体3优选布置成使得位于飞轮9相对侧的扫气道盖29位于进气道27和曲轴轴线33之间。用于将扫气道盖28固定在飞轮9侧的螺栓30都优选地布置为不影响飞轮9的运行。这就是说，在图4中，最靠近飞轮9的螺栓30a突出得比飞轮9的面向缸体3的水平面50更远离缸体3。但是，如图3所示，螺栓30a优选地设置在靠近飞轮9的外边缘32的区域内。换句话说，螺栓30a不影响飞轮的运转。当沿着汽缸轴线31的方向看时，与曲轴轴线33垂直且穿过汽缸轴线31的水平面到飞轮9的面向缸体3的水平面50的距离短于与扫气道盖28的平坦部分(或扫气道盖28的安装表面)平行并且穿过汽缸轴线31的平面到扫气道盖28的平坦部分(或螺栓30a的端头)的最大距离。
采用上述构造的发动机2，从第一扫气口35和第二扫气口36流入汽缸23内的混合物沿着与排气口24相反的方向喷射，在汽缸23内转向，燃烧气体从排气口24流出。为了改善发动机2的低排放特性，重要的是防止从第一扫气口35和第二扫气口36流入的混合物从排气口24流出，而更多地排出燃烧气体。因此需要适当地构造第一扫气口35和第二扫气口36以及第一扫气道37和第二扫气道38的内部。
在上述发动机2中，第一扫气道37和第二扫气道38优选地由在缸体3中形成的槽型通路和扫气道盖28、29构成。缸体3中形成的槽型通路向缸体3的外部开口。因此，通过低成本铸造缸体3并在铸造后进行机械加工，可以容易地实现第一扫气口35和第二扫气口36的形状，以及第一扫气道37和第二扫气道38的内部形状，以适合汽缸23内的混合物和废气的流动。
此外，当沿着汽缸轴线31的方向看时，以如下方式设置排气口24：即，与汽缸23的圆周的一部分周向对称的中心点40设置在气缸23的沿曲轴轴线33的方向比汽缸轴线31更远离飞轮9的一部分上。当沿着汽缸轴线31的方向看时，进气口26以及第一扫气口35和第二扫气口36的位置距排气口24有一定距离，即沿着汽缸23的圆周方向偏移。因为使各个口偏离地布置，当沿着汽缸轴线31的方向看时，排气道25和进气道27沿着与曲轴轴线33垂直的方向彼此平行地延伸。飞轮9侧的扫气道盖28优选地位于排气道25和曲轴轴线33之间因为使排气道25沿远离飞轮9的方向偏移而产生的空间内。最远离飞轮9侧的扫气道盖29位于进气道27和曲轴轴线33之间因为使进气道27沿靠近飞轮9的方向偏移而产生的区域。用于固定扫气道盖28的全部螺栓30位于不影响飞轮9的位置。穿过汽缸轴线31且垂直于曲轴轴线33的水平面到飞轮9的面向缸体3的水平面50的距离优选地短于与扫气道盖28的平坦部分平行且穿过汽缸轴线31的平面到螺栓30a的最大距离。因此，通过在汽缸23和飞轮9之间避开在曲轴轴线33上布置诸如扫气道盖28等构件，能够缩短汽缸23和飞轮9之间的距离。因此能够缩短发动机2在曲轴轴线33的方向的尺寸，使发动机小型化。由于能缩小链锯1的宽度(沿着垂直于导杆方向的宽度)，因此可以提高链锯的便携性和易操作性。如图1、图2所示，更靠近飞轮9的扫气道盖28优选地在飞轮9产生的气流到达的区域内进一步沿飞轮9的转动方向(图1中的左侧)设置(优选比比曲轴6的轴线33更靠近汽缸23)。换句话说，优选更靠近飞轮9的扫气道盖28位于比汽缸轴线31进一步沿飞轮9的转动方向的一侧，即飞轮9与缸体3重叠的一侧。在缸体23的沿飞轮9的转动方向的前侧(转动方向的前侧，图中的右侧)，扫气道盖28不会阻挡冷却风到达飞轮9的鳍片11。因此，冷却风有效地流过缸体3和周围的构件，并且能够保持缸体3等良好的冷却性能。此外，用于将扫气道盖28固定在飞轮9侧的全部螺栓30(30a、30b、30c)不会影响飞轮9。因此可以容易地装拆螺栓30，便于发动机2的维护保养。
下面结合图5、图6描述第二实施例的发动机202。在前面披露的实施例的发动机2中，当沿着汽缸轴线31的方向看时，排气口24、第一扫气口35和第二扫气口36以及进气口26按预定的角度α顺时针转动地布置。对于第二实施例的发动机202，各个口按预定的角度β逆时针转动地布置。图5、图6为分别与图3、图4相对应的视图，与图1至图4中类似的一些部分使用相同的附图标记，但未作解释。
如图5、图6所示，当沿着汽缸轴线31的方向看时，沿曲轴轴线33的方向，排气口224的圆周部分上的中心点240优选地朝着比汽缸轴线31更靠近飞轮9的方向偏移。排气口224优选地以如下方式形成：汽缸23的圆周部分上的中心点240和汽缸轴线31的连线相对于与曲轴轴线33垂直的水平面沿圆周方向朝飞轮9逆时针偏转，从而形成例如40度的β角。
当沿着汽缸轴线31的方向看，进气口(未显示)优选地位于排气口224的对面，使进气口的圆周部分的中心与排气口224的圆周部分的中心240对称，对称轴为汽缸轴线31。排气口224相对于汽缸轴线31的位置与进气口相对于汽缸轴线31的位置不同。当沿着汽缸轴线31的方向看时，排气道225和进气道227沿着与曲轴轴线33垂直的方向相互平行地延伸。
第一扫气口235和第二扫气口236经由第一扫气道237和第二扫气道238与曲轴箱(未显示)内的曲轴室连接，第一扫气道237和第二扫气道238优选地与汽缸轴线31平行地延伸。第一扫气道237和第二扫气道238优选地由在缸体3中形成的向外开口的沟槽通道构成，所述沟槽通道包括隔板244、排气侧壁245和进气侧壁246。大致平坦的扫气道盖228、229优选地具有嵌在开口槽处的隔板248。当沿着汽缸轴线31的方向看时，排气侧壁245的边缘247和进气侧壁246的边缘249与扫气道盖228、229的平坦部分大致平行，并且与扫气道盖228和229的平坦部分基本上位于同一平面内。排气侧壁245的边缘247和进气侧壁246的边缘249优选地是用于安装扫气道盖228、229的安装表面，并且相对于曲轴轴线33倾斜。
当沿着汽缸轴线31的方向看时，两个第一扫气口235距穿过排气口224的圆周部分的中心点240和汽缸轴线31的平面等距离地布置。同样，当沿着汽缸轴线31的方向看时，两个第二扫气口236距穿过排气口224的圆周部分的中心点240和汽缸轴线31的平面等距离地布置。第一扫气口235和第二扫气口236各自的开口方向优选地在汽缸轴线31两侧大致面向排气口224的相对两侧。如图6所示，缸体3的沟槽通路优选地形成为，使位于更靠近飞轮9侧的扫气道盖228优选地位于进气道227和曲轴轴线33之间。位于离飞轮9较远侧的扫气道盖位229优选地位于排气道225和曲轴轴线33之间。扫气道盖228和位于飞轮9侧的固定扫气道盖228的螺栓30都优选地布置为避免影响飞轮9。也就是说，在图6中，扫气道盖228的边沿和离飞轮最近的螺栓30a都不影响飞轮9，这是因为它们安装在飞轮9的边缘32之外，如图5所示。
当沿着汽缸轴线31的方向看时，与曲轴轴线33垂直且穿过汽缸轴线31的水平面到飞轮9的面向缸体3的水平面50的距离短于与扫气道盖228的平坦部分(或扫气道盖228的安装表面)平行并且穿过汽缸轴线31的平面到扫气道盖228的平坦部分(或螺栓30a的端头)的最大距离。
使用本实施例的发动机202，如前面描述的实施例那样，因为在汽缸23和飞轮9之间避开在曲轴轴线33上布置诸如扫气道盖28等构件，因此能够缩短汽缸23和飞轮9之间的距离。因此，通过缩短发动机202在曲轴轴线33的方向的尺寸，使发动机202小型化。由于能缩小链锯1的宽度，因此可以提高链锯1的便携性和易操作性。此外，用于将扫气道盖228固定在飞轮9侧的全部螺栓30(30a、30b、30c)不会影响飞轮9。因此可以容易地装拆螺栓30，便于发动机2的维护保养。此外，第一扫气道237、第二扫气道238优选地限定在缸体3外部开口的沟槽通路和扫气道盖228、229。因此，容易实现第一扫气口235和第二扫气口236的形状，以及第一扫气道237和第二扫气道238的内部形状，以优化汽缸23的混合物和废气的流动。
无论如何，本发明不限于上述两个实施例。例如，无论如何，扫气口和扫气道的数目不限于每侧两个，可以每侧3个，总共6个扫气口和扫气道，或可以设置更多的扫气口和扫气道。此外，排气道和进气道不必偏移为朝相反的方向平行设置，只要维持排气道和进气道之间的角度，当沿着汽缸轴线的方向看时，排气道和进气道可以同轴地平行延伸。无论如何，本发明的发动机不限于安装在链锯上，而是可安装于剪草机或绿篱修剪机等。在该情况下也可以使设备整体小型化。
已经参照一个或多个优选实施例对本发明的原理进行了介绍和说明，应该明白，在不违背本发明披露的原理的基础上可以改变优选实施例的构造和细节，因此本发明包括在本发明披露的精神和范围内的所有修改和变更。
本发明要求2009年3月17日提交的日本专利申请No.2009-064756的优先权，该日本专利申请披露的全部内容以引用的方式并入本文。