[發(fā)明專利]基于燃燒室負壓驅(qū)動進氣門進氣的活塞發(fā)動機及運動方法

在審

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• 申請日: 2023-01-06
• 公開（公告）號: CN115875102A
• 公開（公告）日: 2023-03-31
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 萬濤
• 申請（專利權(quán)）人: 云南優(yōu)航無人機科技有限公司
• 主分類號: F01L9/10
• 分類號: F01L9/10;F01L1/047;F01L1/46;F01L3/22
• 代理公司: 昆明今威專利商標代理有限公司 53115
• 代理人: 蘇杭

本發(fā)明公開了基于燃燒室負壓驅(qū)動進氣門進氣的活塞發(fā)動機及運動方法，本發(fā)動機的排氣門采用傳統(tǒng)的凸輪軸控制方式控制、進氣門位于活塞中部通過燃燒室負壓開啟從曲軸箱內(nèi)部進氣；采用了燃燒室頂部使用一個超大排氣門及活塞中部使用一個超大進氣門結(jié)構(gòu)，所以不必考慮進排氣門的尺寸限制問題盡可能的擴大進排氣效率提升發(fā)動機功率。且有效率的減小機構(gòu)的復(fù)雜程度、體積、重量及成本。使其結(jié)構(gòu)更為緊湊和一體化，實現(xiàn)了航空發(fā)動機的輕量化設(shè)計。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及發(fā)動機技術(shù)領(lǐng)域，具體為基于燃燒室負壓驅(qū)動進氣門進氣的活塞發(fā)動機及運動方法。

背景技術(shù)

目前，活塞式發(fā)動機是汽車、船舶、小型無人機、小型航空器中運用廣泛的一類發(fā)動機，其小型化、技術(shù)成熟、運行穩(wěn)定的條件是它的優(yōu)勢，但是，目前的這類發(fā)動機，要提升其輸出功率目前的辦法就是加大發(fā)動機的進排氣效率，目前加大進排氣效率唯一的辦法就是增加進排氣門的數(shù)量。而進排氣門本身具有特定的結(jié)構(gòu)設(shè)備，需要配置相關(guān)的安裝部件，配上其自身和部件的重量，其占用了發(fā)動機本身的空間和重量，并且還需要進行適配調(diào)整等增加調(diào)試工序。而對于無人機而言，其本身的設(shè)備重量，也是考量無人機的重要指標。目前的活塞發(fā)動機，進氣門和排氣門都設(shè)置在燃燒室頂部，而為了增加燃燒效率，則需要提高進氣量，通常都設(shè)置多個進排氣門，但是，排氣門的口徑設(shè)置的大、數(shù)量就得下降，而又要考慮排氣門的空間，往往導(dǎo)致進氣門的截面面積無法超過活塞氣缸截面的一半。

發(fā)明內(nèi)容

為克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足和缺陷，發(fā)明人經(jīng)過研發(fā)和設(shè)計，現(xiàn)提供了一種提高進出氣效率、且縮減了發(fā)動機的整體重量，使其結(jié)構(gòu)更為緊湊和一體化的活塞發(fā)動機，實現(xiàn)了航空發(fā)動機的輕量化設(shè)計。

具體的，本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的：

基于燃燒室負壓驅(qū)動進氣門進氣的活塞發(fā)動機，包括氣缸、燃燒室、活塞機構(gòu)、設(shè)置在氣缸頂部連通燃燒室的排氣口和排氣門，在曲軸箱上設(shè)置有連通至曲軸箱內(nèi)部的單向進氣口；在活塞主體的頂面上安裝有進氣門，進氣門通過進氣門復(fù)位彈簧安裝，進氣門能開閉曲軸箱內(nèi)部到燃燒室的氣路，排氣門通過排氣門復(fù)位彈簧安裝在氣缸頂部位于燃燒室上方，能在凸輪軸的控制下打開排氣門；其中：所述單向進氣口能在壓縮沖程和排氣沖程中因曲軸箱內(nèi)的負壓而從外部進氣；所述進氣門復(fù)位彈簧能在吸氣沖程中因燃燒室內(nèi)的負壓被吸起，以向燃燒室進氣。

進一步的，所述排氣門復(fù)位彈簧僅在排氣門被凸輪軸的作用下能被下壓、開啟排氣口。

進一步的，所述進氣門以可動的方式安裝在活塞頂部，當其閉合后，其表面與活塞頂部邊緣構(gòu)成一個活塞整體，當其向上升起時，打開連通至活塞內(nèi)部與曲軸箱內(nèi)部連通的氣路，向燃燒室進氣。

進一步的，活塞主體的頂部開設(shè)一條內(nèi)部進氣道，內(nèi)部進氣道的頂部連接氣門座圈，進氣門支架安裝在內(nèi)部進氣道內(nèi)，進氣門下方的門桿穿過所述進氣門支架，并在門桿底部安裝氣門連接件，氣門連接件與氣門座圈之間通過安裝所述進氣門復(fù)位彈簧。

進一步的，所述進氣門的面積超過活塞塞面面積的50％，且進氣門和排氣門不處于同一平面上，相互不擠占各自的空間。

進一步的，所述進氣門、排氣門為凡爾氣門結(jié)構(gòu)，缸內(nèi)正向壓力使其密閉更為緊密。

本發(fā)明的另一方面，提供了基于燃燒室負壓驅(qū)動進氣門進氣的活塞運動方法，包括以下步驟：

進氣門設(shè)置在活塞頂部，排氣門設(shè)置在燃燒室頂部，進氣門和排氣門不處于同一平面上，相互不擠占各自的空間，曲軸箱上設(shè)置有連通至曲軸箱內(nèi)部的單向進氣口；

吸氣沖程：活塞主體從上往下運動，單向進氣口、排氣門閉合，燃燒室形成負壓，曲軸箱內(nèi)部壓強遠大于燃燒室內(nèi)部壓強進氣門被向上推開打開進氣門，氣體從曲軸箱內(nèi)進入燃燒室；

壓縮沖程：活塞主體從下往上運動，曲軸箱內(nèi)部呈負壓狀態(tài)，進氣門和排氣門閉合，單向進氣口打開，空氣進入曲軸箱內(nèi)；