一種圓形活塞的四衝程微型擺動式發動機的製作方法

2023-08-09 09:03:31 1

本發明屬於動力與傳動技術領域，具體涉及一種擺動式發動機，其技術既可用於常規發動機領域，又可作為一種新型的微型能源動力系統。

背景技術：

隨著現代先進技術的發展，各個領域的可攜式電子設備已經非常普及，提供持續長久的電能就成了關鍵性的問題。目前電子設備使用的電源大多數是以鋰電池為主導的可攜式化學儲能電池，這類電池續航時間短，蓄電量較少，充電時間長，能量密度較低。如果能夠研製一種能量密度高，運行時間長，補充能量方便的可攜式能源系統，將會擁有廣闊的市場前景。

液態碳氫燃料與普通電池相比具有很多優勢，它擁有很高的能量密度，如環烷烴類的能量密度就是普通商用電池的五十倍左右；而且與同等能量的化學儲能電池相比，液態碳氫燃料更加易於運輸和存儲，並且還有能量補充簡單快捷的優點。因此，目前對以液態碳氫燃料為能源的發動機的研究大為必要。

但若將發動機微型化，由於碳氫燃料能量密度高，發動機整體功率密度會大幅提升，加之燃料來源廣泛，構建以發動機為基礎的微型能源動力系統極具潛力。近年來，隨著微型機械技術的迅速發展，也為微動力系統帶來了廣闊的發展空間。當前，世界許多國家都加快了研製微型發動機的步伐，各種形式的微型發動機樣機相繼問世，如微型燃氣輪機、微型擺式發動機、基於Wankel轉子發動機的微型轉子發動機等。但上述微型能源動力系統的輸出功率和效率仍較低，均尚未形成成熟的產品。

技術實現要素：

本發明為了解決現有技術的問題，提供了一種體積小、重量輕、功重比高、輸出功率大的圓形活塞的四衝程微型擺動式發動機。

本發明公開了一種圓形活塞的四衝程微型擺動式發動機，包括一對相對布置的發動機缸蓋、中心擺以及中心軸；其中，所述發動機缸蓋內側的正中間為環形通孔，在環形通孔兩側缸蓋上設有兩個對稱的環形腔室，四個端角均設有螺絲孔；所述中心擺的中間為帶有通孔的環形連接件，兩端對稱設有與環形連接件相連接的圓形活塞；所述中心軸同時穿過兩個相對布置的發動機缸蓋上的環形通孔和設置在相對布置的發動機缸蓋之間的中心擺的環形連接件的通孔，使其相對布置的發動機缸蓋和中心擺組合成一體，並與由輸出電功的發電機相連。

進一步改進，所述的圓形活塞將兩個對稱的環形腔室分成四個對稱的燃燒腔室。

進一步改進，所述的每個燃燒腔室內均設有靠近環形腔室的端部並且分別相對布置的進氣口和排氣口。

進一步改進，所述的中心擺安裝在發動機缸蓋的環形燃燒腔室內。

進一步改進，所述的圓形活塞與環形腔室的壁面緊密接觸，並在圓形活塞上增加密封環。

本發明的工作原理在於：經過預混的燃氣通過帶有進氣口的發動機缸蓋進入燃燒腔；控制系統採集中心軸的相位，在擺臂壓縮燃氣終了時刻控制火花塞點火，點燃腔內燃氣，推動擺臂做功，與此同時對應的一側腔室打開排氣口，排出廢氣；四個燃燒室依次進行吸氣，壓縮，膨脹作功，排氣過程，中心軸與發電機相連，由發電機輸出電功。

本發明的有益效果在於：

1）本設計採用對稱的四個環形燃燒腔，同一缸體內，工作腔室多，輸出功率更大。

2）針對中心擺的形狀，採用圓形活塞和圓形腔室，圓形活塞與環形腔室的壁面貼合較好，並在圓形活塞上增加密封環，進一步減少洩漏，使得力矩特性更優，功率更大，保證了壓縮比，也同時大大提高了穩定性和效率。

附圖說明

圖1是微型發動機缸蓋的立體示意線框圖；

圖2是微型發動機缸蓋的主視圖；

圖3是微型發動機圓形擺臂的立體示意線框圖；

圖4是微型發動機圓形擺臂主視圖；

圖5是微型發動機裝配的立體分解示意線框圖；

圖6是微型發動機裝配的立體示意線框圖。

具體實施方式

如圖1-2所示，一種圓形活塞的四衝程微型擺動式發動機的發動機缸蓋1，該發動機缸蓋1內側的正中間為環形通孔11，在環形通孔兩側缸蓋上設有兩個對稱的環形腔室12，四個端角設有用於固定連接兩個對稱的環形腔室成一體的螺絲孔13；每個環形腔室內均設有靠近環形腔室的端部並且分別相對布置的進氣口14和排氣口15。

如圖3-4所示，一種圓形活塞的四衝程微型擺動式發動機的中心擺2，所述中心擺的中間為帶有通孔的環形連接件21，兩端為與連接件為一體結構的相互對稱的圓性活塞22。

如圖5-6所示，先將兩個發動機缸蓋相對布置，再在發動機缸蓋之間安放中心擺2，然後將中心軸3同時穿過兩個相對布置的發動機缸蓋1上的環形通孔11和設置在相對布置的發動機缸蓋之間的中心擺2的環形連接件21的通孔，再通過螺絲穿過兩個發動機缸蓋上的螺絲孔13進行緊固，使得中心軸、中心擺、發動機缸蓋組合成本發明所述的圓形活塞的四衝程微型擺動式發動機；其中，中心擺2安裝在發動機缸蓋的環形燃燒腔室內，中心擺的圓形活塞22將兩個對稱的環形腔室12分成四個對稱的燃燒腔室，四個對稱的燃燒腔室大小相等，工作方式相同，衝程順序不同；圓形活塞與環形腔室的壁面緊密接觸，並在圓形活塞上增加密封環，進一步減少洩漏，使得力矩特性更優，功率更大。組合完後，經過預混的燃氣通過帶有進氣口14的發動機缸蓋進入燃燒腔，控制系統採集中心軸的相位，在中心擺壓縮燃氣終了時刻控制火花塞點火，點燃腔內燃氣，推動擺臂做功，與此同時對應的一側腔室打開排氣口15，排出廢氣；四個燃燒室依次進行吸氣，壓縮，膨脹作功，排氣過程，中心軸與發電機相連，由發電機輸出電功。

本發明具體應用途徑很多，以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對於本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以作出若干改進，這些改進也應視為本發明的保護範圍。