CN109538348A - 一种轻型航空发动机排气和增压耦合装置 - Google Patents

一种轻型航空发动机排气和增压耦合装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种轻型航空发动机排气和增压耦合装置，包括曲轴增压叶轮、尾气输出箱、尾气排放叶轮、曲轴和旋转轴；所述曲轴增压叶轮通过键连接安装在曲轴上，曲轴增压叶轮设置在连接杆左右两侧位置，曲轴增压叶轮和曲轴安装在曲轴箱内，曲轴箱一侧设置有尾气输出箱，尾气输出箱内安装有旋转轴，旋转轴中间位置固定安装有尾气排放叶片；本发明通过对曲轴作用的放大，在不增加轻型航空发动机的嵌体下，通过安装曲轴增压叶轮和尾气排放叶轮增加换气口的压力，降低出气口外部的压力，并且增加流经发动机内部空气的速度，是燃烧室内的尾气排放完全。

Description

一种轻型航空发动机排气和增压耦合装置
技术领域
本发明涉及轻型航空发动机尾气排放技术领域，具体的是一种轻型航空发动机排气和增压耦合装置。
背景技术
轻型航空发动机采用二冲程的结构，二冲程发动机的曲轴旋转一圈完成一次做工，因此二冲程发动机的换气过程非常的短暂，但是由于二冲程的发动机具有良好的动力性能和结构的简单，得到大部分轻型航空的应用。
现有技术对轻型航空发动机的尾气排放采取增加气压的方式，使进入到曲轴箱的空气具有一定的压力，在换气口打开的时候在气压的作用下快速进入到燃烧室，增压过后排气口打开后再排放到外部空气中，这种虽然简单，但是增加了发动机外部额外的运行负担，使发动机部分动能需转化成电能供增压设备使用，并且在短暂的排气过程中不能使燃烧室的尾气完全排放到排气口外活塞即已经关闭了排气口。因此，如何改善轻型航空发动机，使增压机构和排气机构在发动机自身的动力作用下相互配合，通过换气口增大压强，排气口降低压强，并且使空气在燃烧室内外加速流动，达到排气和增压的耦合作用是本发明需要解决的问题。
发明内容
为了克服上述的技术问题，本发明的目的在于提供一种轻型航空发动机排气和增压耦合装置，改善轻型航空发动机，使增压机构和排气机构在发动机自身的动力作用下相互配合，通过换气口增大压强，排气口降低压强，并且使空气在燃烧室内外加速流动，达到排气和增压的耦合作用。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种轻型航空发动机排气和增压耦合装置，包括曲轴增压叶轮、尾气输出箱、尾气排放叶轮、曲轴和旋转轴；所述曲轴增压叶轮通过键连接安装在曲轴上，曲轴增压叶轮设置在连接杆左右两侧位置，曲轴增压叶轮和曲轴安装在曲轴箱内，曲轴箱一侧设置有尾气输出箱，尾气输出箱内安装有旋转轴，旋转轴中间位置固定安装有尾气排放叶片；
其中，所述曲轴增压叶轮上安装有八片曲轴增压叶片，曲轴增压叶片为圆心在转动方向上的弧形结构，曲轴增压叶轮内圆表面设置有键槽，键槽用于曲轴增压叶轮在曲轴箱内转动；
其中，所述尾气输出箱为圆筒形结构，尾气输出箱一侧安装有尾气传输管道，尾气输出箱另一侧与外部空气连接，尾气输出箱两端焊接安装有输出箱侧盖，输出箱侧盖中心位置设置有侧盖孔；
其中，所述尾气排放叶轮外表面设置有八个尾气排放叶片，尾气排放叶片为圆心在转动方向上的弧形结构，尾气排放叶轮中心通孔直径与旋转轴相同，尾气排放叶轮与旋转轴为过盈配合安装，旋转轴两端设置有旋转轴轴承，旋转轴轴承安装在侧盖孔内，旋转轴有一段伸出侧盖孔，旋转轴伸出端点处设置有用于安装传输链条的第二链条齿；
其中，所述曲轴一端伸出曲轴箱的端点位置设置有第一链条齿，所述第一链条齿用于安装传输链条，曲轴中间设置有连接杆，活塞安装在连接杆上。
作为本发明进一步的方案，所述曲轴箱包括活塞缸、进气口、换气口、出气口、燃烧室；所述活塞缸设置在曲轴箱的上方位置，进气口和出气口设置在同一侧，进气口在出气口的下方位置，换气口设置在出气口对称位置，燃烧室位于活塞缸的最上方。
作为本发明进一步的方案，所述曲轴箱为圆柱形结构，曲轴增压叶片与曲轴箱的内壁间距在1-3mm。
作为本发明进一步的方案，所述尾气输出箱内壁与尾气排放叶片之间的间距在0.5-2mm。
作为本发明进一步的方案，所述旋转轴通过传输链条与曲轴连接，曲轴的旋转作用通过传输链条传递至旋转轴。
作为本发明进一步的方案，所述曲轴连接杆对称位置设置有两个平衡块，平衡块用于曲轴受到活塞冲击作用旋转产生平衡作用，曲轴在两个曲轴增压叶轮的外侧设置有曲轴轴承，曲轴轴承安装在曲轴箱两侧壁上，曲轴轴承用于支撑曲轴的转动。
该轻型航空发动机排气和增压耦合装置的工作方式，具体包括以下步骤：
步骤一、将两个曲轴增压叶轮分别安装在两个平衡块的外侧，曲轴增压叶轮与平衡块的间距为0-2mm，曲轴增压叶轮外侧距离曲轴箱侧边的距离也在0-2mm，并且将曲轴轴承安装在两个曲轴增压轮的外侧；
步骤二、将第一链条齿安装在曲轴的伸出端，使用螺丝固定在曲轴上，将连杆下端通过轴瓦安装在连接杆上，连杆上端安装在活塞内，并且将曲轴安装在曲轴箱内，曲轴轴承安装在曲轴箱两侧的箱壁上；
步骤三、将尾气传输管道一端和一个输出箱侧盖焊接在尾气输出箱上，将尾气排放叶轮安装在旋转轴中间与尾气传输管道对齐位置，并且在尾气排放叶轮两边安装旋转轴轴承，将旋转轴和尾气排放叶轮放入到尾气输出箱内，封装另一个输出箱侧盖，使第一链条齿与第二链条齿在发动机的同一侧；
步骤四、将尾气传输管道另一端焊接安装在出气口上，并且将传输链条分别分别张紧安装在第一链条齿和第二链条齿上；
步骤五、启动该轻型航空发动机，燃油和空气在燃烧室内爆炸燃烧，使活塞将直线运动转换成曲轴的旋转运动，曲轴转动驱动两个曲轴增压叶轮的转动，曲轴增压叶轮在曲轴箱内的高速运转将曲轴箱内的空气加速形成一个有离心力的空气流，当换气口打开时空气流在压力作用和离心力作用下快速进入燃烧室，当出气口打开时，空气流的离心力加速燃烧室内的空气流出燃烧室，使燃烧室内的尾气和空气的混合气体快速流入到出气口；
步骤六、曲轴通过传输链条驱动旋转轴的高速运转，旋转轴的运转驱动尾气排放叶轮的高速旋转，尾气排放叶轮在尾气传输管道形成低压，当出气口打开时，尾气和空气快速进入到尾气传输管道内，再经过尾气排放叶轮的旋转加速作用，快速排放到发动机外，使燃烧室内无残留的尾气，燃烧室再次燃烧时与全新的空气混合燃烧，提高燃油的燃烧效率。
本发明的有益效果：
1、该轻型航空发动机排气和增压耦合装置通过在曲轴上安装两个曲轴增压叶轮，使曲轴在旋转时驱动曲轴增压叶轮转动，曲轴增压叶轮的转动增加曲轴箱内的空气快速流动，形成离心力和增加压力，在压力的作用下当换气口打开时空气快速进入到燃烧室与燃烧尾气形成混合气体，同时燃烧室内的压力变大。
2、尾气输出箱内尾气排放叶轮在传输链条的驱动下高速旋转，在出气口打开之前，在出气口外的尾气传输管道内形成低压，当出气口打开时在燃烧室内的高压和尾气传输管道内低压的耦合作用下，将燃烧室内的混合气体全部排放到尾气传输管道内，再经过尾气排放叶轮的高速旋转作用加速排放到外部空气中，使燃烧室在换气口和出气口关闭时内部充满新鲜的空气，燃烧室在二次燃烧时充分，并且没有尾气的残留。
3、本发明通过对曲轴作用的放大，在不增加轻型航空发动机的嵌体下，通过安装曲轴增压叶轮和尾气排放叶轮增加换气口的压力，降低出气口外部的压力，并且增加流经发动机内部空气的速度，是燃烧室内的尾气排放完全。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1是本发明整体结构示意图。
图2是本发明中曲轴上零部件安装结构示意图。
图3是本发明中曲轴侧面结构示意图。
图4是本发明中曲轴增压叶轮安装结构示意图。
图5是本发明中尾气排放叶轮结构示意图。
图6是本发明中旋转轴上零部件结构示意图。
图7是本发明中输出箱侧盖机构示意图。
附图说明：1、曲轴箱；11、活塞缸；12、进气口；13、换气口；14、出气口；15、燃烧室；2、曲轴增压叶轮；21、曲轴增压叶片；22、键槽；3、尾气输出箱；31、尾气传输管道；32、输出箱侧盖；33、侧盖孔；4、尾气排放叶轮；41、尾气排放叶片；5、活塞；51、连杆；6、曲轴；61、平衡块；62、连接杆；63、第一链条齿；64、传输链条；65、曲轴轴承；7、旋转轴；71、旋转轴轴承；72、第二链条齿。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-图7所示，本发明为一种轻型航空发动机排气和增压耦合装置，包括曲轴增压叶轮2、尾气输出箱3、尾气排放叶轮4、曲轴6和旋转轴7；所述曲轴增压叶轮2通过键连接安装在曲轴6上，曲轴增压叶轮2设置在连接杆62左右两侧位置，曲轴增压叶轮2和曲轴6安装在曲轴箱1内，曲轴箱1一侧设置有尾气输出箱3，尾气输出箱3内安装有旋转轴7，旋转轴7中间位置固定安装有尾气排放叶片41；
其中，所述曲轴增压叶轮2上安装有八片曲轴增压叶片21，曲轴增压叶片21为圆心在转动方向上的弧形结构，曲轴增压叶轮2内圆表面设置有键槽22，键槽22用于曲轴增压叶轮2在曲轴箱1内转动；
其中，所述尾气输出箱3为圆筒形结构，尾气输出箱3一侧安装有尾气传输管道31，尾气输出箱3另一侧与外部空气连接，尾气输出箱3两端焊接安装有输出箱侧盖32，输出箱侧盖32中心位置设置有侧盖孔33；
其中，所述尾气排放叶轮4外表面设置有八个尾气排放叶片41，尾气排放叶片41为圆心在转动方向上的弧形结构，尾气排放叶轮4中心通孔直径与旋转轴7相同，尾气排放叶轮4与旋转轴7为过盈配合安装，旋转轴7两端设置有旋转轴轴承71，旋转轴轴承71安装在侧盖孔33内，旋转轴7有一段伸出侧盖孔33，旋转轴7伸出端点处设置有用于安装传输链条64的第二链条齿72；
其中，所述曲轴6一端伸出曲轴箱1的端点位置设置有第一链条齿63，所述第一链条齿63用于安装传输链条64，曲轴6中间设置有连接杆62，活塞5安装在连接杆62上。
如图1所示，所述曲轴箱1包括活塞缸11、进气口12、换气口13、出气口14、燃烧室15；所述活塞缸11设置在曲轴箱1的上方位置，进气口12和出气口14设置在同一侧，进气口12在出气口14的下方位置，换气口13设置在出气口14对称位置，燃烧室15位于活塞缸11的最上方；当活塞5向最下方移动时，先打开换气口13使新鲜的空气快速进入到燃烧室15内，再打开出气口14，使燃烧室燃烧的尾气和空气一同排出到发动机外部，此时进气口13是被活塞5关闭的；当活塞5向上移动时，关闭换气口13和出气口14，打开进气口12，使曲轴箱1内注入新的空气。
如图1和图4所示，所述曲轴箱1为圆柱形结构，曲轴增压叶片21与曲轴箱1的内壁间距在1-3mm，增大曲轴箱1的压力。
如图1所示，所述尾气输出箱3内壁与尾气排放叶片41之间的间距在0.5-2mm，加快尾气排放的速度。
如图1和图6所示，所述旋转轴7通过传输链条64与曲轴6连接，曲轴6的旋转作用通过传输链条64传递至旋转轴7，使旋转轴7跟随曲轴6同步转动。
如图1所示，所述活塞5通过连杆51安装在曲轴6上，活塞5在活塞缸11内做直线运动，连杆51将燃烧室15产生的动力传递到曲轴6上，使活塞5的直线运动转换成旋转运动。
如图1、图2和图3所示，所述曲轴6连接杆62对称位置设置有两个平衡块61，平衡块61用于曲轴6受到活塞5冲击作用旋转产生平衡作用，曲轴6在两个曲轴增压叶轮2的外侧设置有曲轴轴承65，曲轴轴承65安装在曲轴箱1两侧壁上，曲轴轴承65用于支撑曲轴6的转动。
该轻型航空发动机排气和增压耦合装置的工作方式，具体包括以下步骤：
步骤一、将两个曲轴增压叶轮2分别安装在两个平衡块61的外侧，曲轴增压叶轮2与平衡块61的间距为0-2mm，曲轴增压叶轮2外侧距离曲轴箱1侧边的距离也在0-2mm，并且将曲轴轴承65安装在两个曲轴增压轮2的外侧；
步骤二、将第一链条齿63安装在曲轴6的伸出端，使用螺丝固定在曲轴6上，将连杆51下端通过轴瓦安装在连接杆62上，连杆51上端安装在活塞5内，并且将曲轴6安装在曲轴箱1内，曲轴轴承65安装在曲轴箱1两侧的箱壁上；
步骤三、将尾气传输管道31一端和一个输出箱侧盖32焊接在尾气输出箱3上，将尾气排放叶轮4安装在旋转轴7中间与尾气传输管道31对齐位置，并且在尾气排放叶轮4两边安装旋转轴轴承71，将旋转轴7和尾气排放叶轮4放入到尾气输出箱3内，封装另一个输出箱侧盖32，使第一链条齿63与第二链条齿72在发动机的同一侧；
步骤四、将尾气传输管道31另一端焊接安装在出气口14上，并且将传输链条64分别分别张紧安装在第一链条齿63和第二链条齿72上；
步骤五、启动该轻型航空发动机，燃油和空气在燃烧室15内爆炸燃烧，使活塞5将直线运动转换成曲轴6的旋转运动，曲轴6转动驱动两个曲轴增压叶轮2的转动，曲轴增压叶轮2在曲轴箱1内的高速运转将曲轴箱1内的空气加速形成一个有离心力的空气流，当换气口13打开时空气流在压力作用和离心力作用下快速进入燃烧室15，当出气口14打开时，空气流的离心力加速燃烧室15内的空气流出燃烧室15，使燃烧室15内的尾气和空气的混合气体快速流入到出气口14；
步骤六、曲轴6通过传输链条64驱动旋转轴7的高速运转，旋转轴7的运转驱动尾气排放叶轮4的高速旋转，尾气排放叶轮4在尾气传输管道31形成低压，当出气口14打开时，尾气和空气快速进入到尾气传输管道31内，再经过尾气排放叶轮4的旋转加速作用，快速排放到发动机外，使燃烧室15内无残留的尾气，燃烧室15再次燃烧时与全新的空气混合燃烧，提高燃油的燃烧效率。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种轻型航空发动机排气和增压耦合装置，包括曲轴增压叶轮(2)、尾气输出箱(3)、尾气排放叶轮(4)、曲轴(6)和旋转轴(7)，其特征在于，所述曲轴增压叶轮(2)通过键连接安装在曲轴(6)上，曲轴增压叶轮(2)设置在连接杆(62)左右两侧位置，曲轴增压叶轮(2)和曲轴(6)安装在曲轴箱(1)内，曲轴箱(1)一侧设置有尾气输出箱(3)，尾气输出箱(3)内安装有旋转轴(7)，旋转轴(7)中间位置固定安装有尾气排放叶片(41)；
其中，所述曲轴增压叶轮(2)上安装有八片曲轴增压叶片(21)，曲轴增压叶片(21)为圆心在转动方向上的弧形结构，曲轴增压叶轮(2)内圆表面设置有键槽(22)，键槽(22)用于曲轴增压叶轮(2)在曲轴箱(1)内转动；
其中，所述尾气输出箱(3)为圆筒形结构，尾气输出箱(3)一侧安装有尾气传输管道(31)，尾气输出箱(3)另一侧与外部空气连接，尾气输出箱(3)两端焊接安装有输出箱侧盖(32)，输出箱侧盖(32)中心位置设置有侧盖孔(33)；
其中，所述尾气排放叶轮(4)外表面设置有八个尾气排放叶片(41)，尾气排放叶片(41)为圆心在转动方向上的弧形结构，尾气排放叶轮(4)中心通孔直径与旋转轴(7)相同，尾气排放叶轮(4)与旋转轴(7)为过盈配合安装，旋转轴(7)两端设置有旋转轴轴承(71)，旋转轴轴承(71)安装在侧盖孔(33)内，旋转轴(7)有一段伸出侧盖孔(33)，旋转轴(7)伸出端点处设置有用于安装传输链条(64)的第二链条齿(72)；
其中，所述曲轴(6)一端伸出曲轴箱(1)的端点位置设置有第一链条齿(63)，所述第一链条齿(63)用于安装传输链条(64)，曲轴(6)中间设置有连接杆(62)，活塞(5)安装在连接杆(62)上。
2.根据权利要求1所述的一种轻型航空发动机排气和增压耦合装置,其特征在于，所述曲轴箱(1)包括活塞缸(11)、进气口(12)、换气口(13)、出气口(14)、燃烧室(15)；所述活塞缸(11)设置在曲轴箱(1)的上方位置，进气口(12)和出气口(14)设置在同一侧，进气口(12)在出气口(14)的下方位置，换气口(13)设置在出气口(14)对称位置，燃烧室(15)位于活塞缸(11)的最上方。
3.根据权利要求1所述的一种轻型航空发动机排气和增压耦合装置,其特征在于，所述曲轴箱(1)为圆柱形结构，曲轴增压叶片(21)与曲轴箱(1)的内壁间距在1-3mm。
4.根据权利要求1所述的一种轻型航空发动机排气和增压耦合装置,其特征在于，所述尾气输出箱(3)内壁与尾气排放叶片(41)之间的间距在0.5-2mm。
5.根据权利要求1所述的一种轻型航空发动机排气和增压耦合装置,其特征在于，所述旋转轴(7)通过传输链条(64)与曲轴(6)连接，曲轴(6)的旋转作用通过传输链条(64)传递至旋转轴(7)。
6.根据权利要求1所述的一种轻型航空发动机排气和增压耦合装置,其特征在于，所述曲轴(6)连接杆(62)对称位置设置有两个平衡块(61)，平衡块(61)用于曲轴(6)受到活塞(5)冲击作用旋转产生平衡作用，曲轴(6)在两个曲轴增压叶轮(2)的外侧设置有曲轴轴承(65)，曲轴轴承(65)安装在曲轴箱(1)两侧壁上，曲轴轴承(65)用于支撑曲轴(6)的转动。
7.根据权利要求1所述的一种轻型航空发动机排气和增压耦合装置,其特征在于，该轻型航空发动机排气和增压耦合装置的工作方式，具体包括以下步骤：
步骤一、将两个曲轴增压叶轮(2)分别安装在两个平衡块(61)的外侧，曲轴增压叶轮(2)与平衡块(61)的间距为0-2mm，曲轴增压叶轮(2)外侧距离曲轴箱(1)侧边的距离也在0-2mm，并且将曲轴轴承(65)安装在两个曲轴增压轮2的外侧；
步骤二、将第一链条齿(63)安装在曲轴(6)的伸出端，使用螺丝固定在曲轴(6)上，将连杆(51)下端通过轴瓦安装在连接杆(62)上，连杆(51)上端安装在活塞(5)内，并且将曲轴(6)安装在曲轴箱(1)内，曲轴轴承(65)安装在曲轴箱(1)两侧的箱壁上；
步骤三、将尾气传输管道(31)一端和一个输出箱侧盖(32)焊接在尾气输出箱(3)上，将尾气排放叶轮(4)安装在旋转轴(7)中间与尾气传输管道(31)对齐位置，并且在尾气排放叶轮(4)两边安装旋转轴轴承(71)，将旋转轴(7)和尾气排放叶轮(4)放入到尾气输出箱(3)内，封装另一个输出箱侧盖(32)，使第一链条齿(63)与第二链条齿(72)在发动机的同一侧；
步骤四、将尾气传输管道(31)另一端焊接安装在出气口(14)上，并且将传输链条(64)分别分别张紧安装在第一链条齿(63)和第二链条齿(72)上；
步骤五、启动该轻型航空发动机，燃油和空气在燃烧室(15)内爆炸燃烧，使活塞(5)将直线运动转换成曲轴(6)的旋转运动，曲轴(6)转动驱动两个曲轴增压叶轮(2)的转动，曲轴增压叶轮(2)在曲轴箱(1)内的高速运转将曲轴箱(1)内的空气加速形成一个有离心力的空气流，当换气口(13)打开时空气流在压力作用和离心力作用下快速进入燃烧室(15)，当出气口(14)打开时，空气流的离心力加速燃烧室(15)内的空气流出燃烧室(15)，使燃烧室(15)内的尾气和空气的混合气体快速流入到出气口(14)；
步骤六、曲轴(6)通过传输链条(64)驱动旋转轴(7)的高速运转，旋转轴(7)的运转驱动尾气排放叶轮(4)的高速旋转，尾气排放叶轮(4)在尾气传输管道(31)形成低压，当出气口(14)打开时，尾气和空气快速进入到尾气传输管道(31)内，再经过尾气排放叶轮(4)的旋转加速作用，快速排放到发动机外，使燃烧室(15)内无残留的尾气，燃烧室(15)再次燃烧时与全新的空气混合燃烧，提高燃油的燃烧效率。
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