CN107288748A - 一种扇形钟摆活塞式电控发动机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种扇形钟摆活塞式电控发动机,包括缸体、扇型活塞、连杆、曲轴、飞轮、机体、缸盖、缸壁、扇型活塞和气缸定子,所述缸体、缸盖与缸壁共同形成封闭的汽缸,所述缸体由气缸定子和外壁组成,缸体内部铸造有冷却水道,所述缸体一侧设置有机体,所述机体上设置有飞轮,所述缸壁与连杆一端通过扇型活塞销相连,连杆另一端与曲轴相连,曲轴支撑在机体上,曲轴一端安装有飞轮,所述扇型活塞和气缸定子将发动机分割为A工作腔、B工作腔、a储气腔和b储气腔,所述A工作腔外的缸盖上设置有第一火花塞,所述B工作腔外的缸盖上设置有第二火花塞。本发明采用左右工作腔的交替工作,使发动机的输出功率更大。
Description
技术领域
本发明涉及发动机技术领域,具体为一种扇形钟摆活塞式电控发动机。
背景技术
发动机是把某种形式的能转变为机械能的机器。能够将燃料中的化学能经过燃烧转变为热能,并通过一定的结构使之再转化为机械能的发动机也称为热机。汽车发动机采用内燃机是热机的一种,他区别于其他形式热机的特点,是燃料在机器内部燃烧,燃料燃烧时放出大量的热量,使燃烧后的气体膨胀推动机械做功。燃气是实现热能向机械能转化的媒介物质,这种媒介物质称为工作介质。目前主流形式的汽车发动机有:往复活塞式发动机和转子发动机。这二种发动机为汽车世界汽车工业的发展做出了巨大的贡献,同时,它们的不足之处也很明显,如往复活塞式发动机,有着升功率低、热效率不高等问题。转子发动机的升功率虽然高于往复活塞式发动机,但是制造成本高、油耗大、维修难也是它所面临的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种扇形钟摆活塞式电控发动机,以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:一种扇形钟摆活塞式电控发动机,包括缸体、扇型活塞、连杆、曲轴、飞轮、机体、缸盖、缸壁、扇型活塞、气缸定子和电子控制系统,电子控制系统由传感器、发动机控制电脑和执行元件组成,其特征在于:所述缸体、缸盖与缸壁共同形成封闭的气缸,所述缸体由气缸定子和外壁组成,缸体内部铸造有冷却水道,所述缸体一侧设置有机体,所述机体上设置有飞轮,所述缸壁与连杆一端通过扇型活塞销相连,连杆另一端与曲轴相连,曲轴支撑在机体上,曲轴一端安装有飞轮,所述扇型活塞和气缸定子将发动机分割为A工作腔、B工作腔、a储气腔和b储气腔,所述A工作腔外的缸盖上设置有第一火花塞,所述B工作腔外的缸盖上设置有第二火花塞,所述a储气腔对应的缸盖位置上设置有第一电控进气阀总成,所述b储气腔对应的缸盖位置上设置有第二电控进气阀总成,所述a储气腔对应的缸盖上装有第一电控喷油器,所述b储气腔对应的缸盖上装有第二电控喷油器,所述A工作腔和B工作腔之间的缸壁上设置有排气孔,所述缸盖内设置有进气口、第一储气腔进气通道和第二储气腔进气通道,所述扇型活塞上设置有第一工作腔进气通道和第二工作腔进气通道。
优选的,所述缸壁与扇型活塞连成一体,缸壁和扇型活塞与缸体之间通过密封环密封。
优选的,所述缸盖与缸体之间通过螺栓固定,缸盖与缸体之间设置有密封垫。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:本发明发动机的扇型活塞形状为对称的扇形,通过对称扇型活塞及气缸定子将内燃机缸体分割为四个腔,其中A、B两个腔分别为工作腔,另两个腔a、b分别为储气腔,为对应工作腔进气作预压缩准备;通过可燃混合气在A、B两个工作腔的交替燃烧,气体膨胀,压力升高来推动扇型活塞像钟摆一样来回摆动,并通过曲轴连杆机构,最终由飞轮实现动力输出;A、B两个工作腔曲轴转动一周的过程中,经历换气、压缩、点火、膨胀作功,形成一个工作循环;该发动机进气方式独特,在进入工作腔前,混合气便在对应的储气腔进行预压缩;采用电控进气门,开闭由微机控制电磁阀直接驱动,取消传统的凸轮驱动方式。排气采用了二冲程传统的扫气方式,不设排气阀门;在控制方式上,点火系统、燃料供给也都由微机来控制;采用的独特进气方式能有效提高经济性,动力性,并降低排放污染。通过扇形活塞与汽缸扇形定子将一个缸体分成四个腔,两个工作腔与对应的进气压缩腔。优点是A工作腔处于作功阶段时,对B工作腔内的混合气进行压缩。反之,B工作腔处于作功阶段时,对A工作腔内的混合气进行压缩。颠覆传统的四冲程、二冲程往复活塞式发动机靠飞轮来带动的特点。采用左右工作腔的交替工作,使发动机的输出功率更大。取消了传统的配气凸轮机构和节气门控制装置,采用电子气门。进气采用控制电磁阀直接驱动,排气采用扫气方式,不设排气阀门。吸取了二冲程发动机换气特点与四冲程发动机进排气特点而采取的优化方法。进气阀门的动作由微机控制系统根据传感器的信号,适时控制电磁阀,实现进气门的打开与关闭。可以适时地根据发动机的工作状况与驾驶人意图来控制进气。可以实现在不同转速、负荷下的进气门开度大小,持续时间。以达到燃油的经济性,并减少排放污染。进气采用预压缩独特的工作方式。相当于将普通发动机的压缩过程巧妙利用结构特点分成二次压缩,混合气在进入工作腔前,就在储气腔进行预压缩。可使得混合气混合均匀,混合气燃烧效果更好。相对传统二冲程发动机来说,换气效果更好。也使得工作腔的压缩比可适当减小,单位排量输出功率大,使发动机更紧凑。与四冲程汽油机相比,理论上相同排量的钟摆活塞式发动机的输出功率应该等于同排量四冲程发动机的二倍。若同等输出功率情况下,重量轻、体积小。相对普通二冲程发动机,钟摆活塞式发动机进气控制精确,换气效果更佳,排放低。相对转子发动机而言,构造较简单,密封、制造和维修都比较方便,排放低。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明气缸内部的结构示意图。
图3为本发明活塞处于左止点、A工作腔火花塞点火、B工作腔换气接近终了的结构示意图。
图4为本发明A工作腔作功、B工作腔压缩、a储气腔预压缩、b储气腔进气的结构示意图。
图5为本发明A工作腔换气、B工作腔压缩的结构示意图。
图6为本发明活塞处于右止点、A工作腔换气接近终了、B工作腔火花塞点火的结构示意图。
图7为本发明A工作腔压缩、B工作腔作功、a储气腔进气、b储气腔预压缩的结构示意图。
图8为本发明A工作腔压缩、B工作腔换气的结构示意图。
图9为本发明活塞处于左止点、A工作腔火花塞点火、B工作腔换气接近终了的结构示意图。
图中:1、气缸定子;2、第一火花塞;3、缸壁;4、排气孔;5、扇型活塞;6、缸盖;7、第二火花塞;8、中轴;9、第二电控进气阀总成;10、第二电控喷油器;11、第二储气腔进气通道;12、第二工作腔进气通道;13、进气口;14、第一储气腔进气通道;15第一电控喷油器;16、第一电控进气阀总成;17、第一工作腔进气通道;18、A工作腔;19、B工作腔;20、a储气腔;21、b储气腔;22、缸体;24、连杆;25、曲轴;26、飞轮;27、机体。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-9,本发明提供一种技术方案:一种扇形钟摆活塞式电控发动机,包括缸体22、扇型活塞5、连杆24、曲轴25、飞轮26、机体27、缸盖6、缸壁3、扇型活塞5、气缸定子1和电子控制系统,由电子控制系统来控制发动机的点火时间、喷油时刻和喷油量、进气门的开闭时刻和持续时间;整个系统由传感器、发动机控制电脑和执行元件组成。传感器主要有发动机转速传感器、曲轴位置传感器、空气流量传感器、进气温度传感器、冷却液温度传感器、氧传感器、加速踏板位置传感器等;它们接受来自发动机运行工作状态的各种信息,传递信号给微机控制单元;经过控制电脑处理后,发出指令,通过执行元件来完成相应的动作;执行元件主要喷油器、点火器、进气门电磁阀;点火控制:采用目前主流形式发动的点火控制方式,采用两工作腔独立点火的方式;喷油控制:采用缸外喷射,在进气门口附近喷射;进气门控制电磁阀控制:取消节气门,采用电子气门控制方式;两个进气门分别采用两个电磁阀来直接控制气门的开闭;根据发动机转速信号、曲轴位置信号及油门信号等,微机经过运算、比较、分析,最后控制电路来驱动电机动作实现进气门的开闭;缸体22、缸盖6与缸壁3共同形成封闭的气缸,缸体22由气缸定子和外壁组成,缸体22内部铸造有冷却水道,缸体22一侧设置有机体27,机体27上设置有飞轮26,缸壁3与连杆24一端通过扇型活塞销相连,连杆24另一端与曲轴25相连,曲轴25支撑在机体27上,曲轴25一端安装有飞轮26,扇型活塞5和气缸定子1将发动机分割为A工作腔18、B工作腔19、a储气腔20和b储气腔21,A工作腔18外的缸盖6上设置有第一火花塞2,B工作腔19外的缸盖6上设置有第二火花塞7,a储气腔20对应的缸盖6位置上设置有第一电控进气阀总成16,b储气腔21对应的缸盖6位置上设置有第二电控进气阀总成9,a储气腔20对应的缸盖6上装有第一电控喷油器15,b储气腔21对应的缸盖6上装有电第二控喷油器10,A工作腔18和B工作腔19之间的缸壁上设置有排气孔4,缸盖6内设置有进气口13、第一储气腔进气通道14和第二储气腔进气通道11,扇型活塞5上设置有第一工作腔进气通道17和第二工作腔进气通道11,缸壁3与扇型活塞5连成一体,缸壁3和扇型活塞5与缸体22之间通过密封环密封,缸盖6与缸体22之间通过螺栓固定,缸盖6与缸体22之间设置有密封垫。
工作原理:
1、第一行程:扇形活塞由左止点向右止点转动,曲轴旋转180°。
1)如图3所示:活塞处于左止点,A工作腔火花塞点火,B工作腔换气接近终了。a储气腔进气门开始关闭,b储气腔进气门开始打开。当扇形活塞逆时针转动至左止点时,可燃性混合气体已经被压缩在A工作腔内。此刻,微机控制火花塞点火,A工作腔内可燃混合气燃烧,燃烧气体的体积急剧膨胀,压力和温度迅速升高。在气体压力的作用下,扇形活塞由左止点向右止点顺时针转动,并通过连杆推动曲轴旋转作功。此时,a储气腔完成进气,A工作腔进气门16开始关闭。B工作腔与b储气腔仍保持贯通,B工作腔换气工作此时已经完成。B工作腔进气门9已开始打开,b储气腔准备进气。在进气门16完全关闭后,a储气腔内喷油器喷油。
2)图4所示:A工作腔作功、B工作腔压缩、a储气腔预压缩、b储气腔进气;A工作腔作功推动扇形活塞顺时针运转过一定角度之后,B工作腔与排气孔及b储气腔同时封闭,B工作腔气体被压缩。此状态时,进气门9完全打开,b储气腔进气。a储气腔内气体在储气腔a内开始被预压缩。a储气腔内喷油器继续喷油。
3)图5所示:A工作腔换气、B工作腔压缩、a储气腔进气门关闭、b储气腔进气门打开进气;为扇形活塞继续顺时针转动,此时A工作腔与排气孔相通,开始排气,进气门16保持关闭,a储气腔通过环形通道也同时与A工作腔相贯通,已被预压缩的混合气体则通过环形通道进入A工作腔。进排气过程几乎同时进行,利用A工作腔作功最后阶段的残余压力以及新气来扫除废气,实现A工作腔的换气过程。B工作腔封闭,腔内混合气体继续被压缩。进气门9继续打开,b储气腔继续进气。此过程直到扇形活塞顺时针转动到右止点结束。到右止点时,a储气腔内喷油器停止喷油。
2、第二行程:扇形活塞由右止点向左止点转动,曲轴旋转180°。
1)图6所示:活塞处于右止点,A工作腔换气接近终了,B工作腔火花塞点火,a储气腔进气门开始打开,b储气腔进气门开始关闭。当扇形活塞继续顺时针转动至右止点时如,B工作腔处于压缩终了(此时B工作腔为燃烧腔)。A工作腔与a储气腔仍保持贯通,A工作腔换气工作处于终了,已基本完成。进气门16开始打开,a储气腔准备进气。火花塞点火,B工作腔内被压缩的高温高压可燃混合气被点燃,气体压力和温度迅速升高。
2)图7所示:A工作腔压缩、B工作腔作功、a储气腔进气、b储气腔预压缩;工作腔B内被压缩的高温高压可燃混合气被点燃后,工作腔内气体压力和温度迅速升高,气体的体积急剧膨胀,推动活塞由右止点向左止点逆时针转动,并通过连杆推动曲轴旋转。此时进气门16完全开启,a储气腔持续进气。B工作腔混合气被压缩,进气门9完全关闭,第一行程阶段进入到b储气腔气体被预压缩。此时,b储气腔已完成充气,进气门9完全关闭,b储气腔内喷油器开始喷油。进入b储气腔气体被预压缩。
3)图8所示:A工作腔压缩、B工作腔换气、a储气腔进气门打开进气、b储气腔进气门关闭;扇形活塞继续逆时针转动,此时B工作腔与排气孔相通,开始排出废气,进气门9保持关闭,b储气腔通过环形通道也同时与B工作腔相贯通,已被预压缩的气体则通过环形通道进入B工作腔。进排气过程几乎同时进行,利用B工作腔作功最后阶段的残余压力以及新气来扫除废气,实现B工作腔的换气过程。A工作腔封闭,腔内混合气体继续被压缩。进气门16继续打开,储气腔a继续进气。此过程直到扇形活塞顺时针转动到左止点结束。到左止点时,b储气腔内喷油器停止喷油。
4)图9所示:活塞处于左止点,A工作腔火花塞点火,B工作腔换气接近终了。为扇形活塞逆时针转动至左止点时刻。由a储气腔预压缩后进入A工作腔的可燃性混合气体,再在A工作腔内进一步压缩,当扇形活塞逆时针转动至左止点时,为压缩终了(此时A工作腔容积为燃烧室容积)。压缩终了的气体压力和温度升高,火花塞点火。点燃可燃混合气。此时,a储气腔完成充气,进气门16开始关闭。B工作腔与b储气腔仍保持贯通,B工作腔换气工作接近尾声,已基本完成。进气门9已开始打开,b储气腔准备进气。至此,发动机完成一个工作循环。之而后按图3说明进行下一次工作循环。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例,对于本领域的普通技术人员而言,可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (7)
1.一种扇形钟摆活塞式电控发动机,包括缸体(22)、扇型活塞(5)、连杆(24)、曲轴(25)、飞轮(26)、机体(27)、缸盖(6)、缸壁(3)、扇型活塞(5)、气缸定子(1)和电子控制系统,电子控制系统由传感器、发动机控制电脑和执行元件组成,其特征在于:所述缸体(22)、缸盖(6)与缸壁(3)共同形成封闭的汽缸,所述缸体(22)由汽缸定子()和外壁组成,缸体(22)内部铸造有冷却水道,所述缸体(22)一侧设置有机体(27),所述机体(27)上设置有飞轮(26),所述缸壁(3)与连杆(24)一端通过扇型活塞销相连,连杆(24)另一端与曲轴(25)相连,曲轴(25)支撑在机体(27)上,曲轴(25)一端安装有飞轮(26),所述扇型活塞(5)和气缸定子(1)将发动机分割为A工作腔(18)、B工作腔(19)、a储气腔(20)和b储气腔(21);所述A工作腔(18)外的缸盖(6)上设置有第一火花塞(2),所述B工作腔(19)外的缸盖(6)上设置有第二火花塞(7),所述a储气腔(20)对应的缸盖(6)位置上设置有第一电控进气阀总成(16),所述b储气腔(21)对应的缸盖(6)位置上设置有第二电控进气阀总成(9),所述a储气腔(20)对应的缸盖(6)上装有第一电控喷油器(15),所述b储气腔(21)对应的缸盖(6)上装有第二电控喷油器(10)。
2.根据权利要求1所述的一种扇形钟摆活塞式电控发动机,其特征在于:所述A工作腔(18)和B工作腔(19)之间的缸壁上设置有排气孔(4)。
3.根据权利要求2所述的一种扇形钟摆活塞式电控发动机,其特征在于:述缸盖(6)内设置有进气口(13)、第一储气腔进气通道(14)和第二储气腔进气通道(11)。
4.根据权利要求3所述的一种扇形钟摆活塞式电控发动机,其特征在于:所述扇型活塞(5)上设置有第一工作腔进气通道(17)和第二工作腔进气通道(11)。
5.根据权利要求4所述的一种扇形钟摆活塞式电控发动机,其特征在于:所述缸壁(3)与扇型活塞(5)连成一体,缸壁(3)和扇型活塞(5)与缸体(22)之间通过密封环密封。
6.根据权利要求5所述的一种扇形钟摆活塞式电控发动机,其特征在于:所述缸盖(6)与缸体(22)之间通过螺栓固定。
7.根据权利要求6所述的一种扇形钟摆活塞式电控发动机,其特征在于:缸盖(6)与缸体(22)之间设置有密封垫。
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CN115163200A (zh) * | 2022-07-26 | 2022-10-11 | 聂再安 | 旋转活塞蒸汽机 |
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CN115163200A (zh) * | 2022-07-26 | 2022-10-11 | 聂再安 | 旋转活塞蒸汽机 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |
Application publication date: 20171024 |
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WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |