專利名稱：偏心輪滑塊起動(dòng)的直線發(fā)動(dòng)機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及發(fā)動(dòng)機(jī)，特別涉及一種偏心輪滑塊起動(dòng)的直線發(fā)動(dòng)機(jī)。
背景技術(shù)：
直線發(fā)動(dòng)機(jī)是一種新型的動(dòng)力系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)一般包括兩個(gè)軸向?qū)χ玫臍飧?、掃氣箱、活塞連桿組件，其中活塞連桿組件沿軸向做直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)。與傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)相比，直線發(fā)動(dòng)機(jī)取消了傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)的曲柄連桿機(jī)構(gòu)，將兩個(gè)活塞同軸直線連接，減少了曲軸與軸承之間產(chǎn)生的大量摩擦熱，且直線發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，活塞不會(huì)受到側(cè)向力的作用，摩擦損失大大減少，具有零件數(shù)量少、質(zhì)量輕、機(jī)械損失少、效率高等特點(diǎn)。而且直線發(fā)動(dòng)機(jī)中采用二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)，具有機(jī)械效率高、旋轉(zhuǎn)力矩小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單及體積小、質(zhì)量輕等優(yōu)勢(shì)。 由于取消了傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)的曲柄連桿機(jī)構(gòu)，現(xiàn)有直線發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)存在起動(dòng)困難、功率輸出困難的問(wèn)題，而且二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)普遍采用化油器式供油方式，該供油方式存在易氣阻、燃油系統(tǒng)容易結(jié)冰、加減速過(guò)渡響應(yīng)延遲、控制精度低等缺點(diǎn)。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于提供了一種提高直線發(fā)動(dòng)機(jī)效率的偏心輪滑塊起動(dòng)的直線發(fā)動(dòng)機(jī)，對(duì)原二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行了結(jié)構(gòu)改造，設(shè)計(jì)了相配套的電控噴油系統(tǒng)及數(shù)字式點(diǎn)火系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)直線發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)進(jìn)氣量、循環(huán)噴油量、點(diǎn)火位置及空燃比的精確控制。為了解決以上的技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型提供了一種偏心輪滑塊起動(dòng)的直線發(fā)動(dòng)機(jī)，包括氣缸、掃氣箱、活塞連桿機(jī)構(gòu)、供油系統(tǒng)、點(diǎn)火系統(tǒng)。所述氣缸為內(nèi)置燃燒室，米用兩個(gè)二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)水平對(duì)置放置；所述掃氣箱，在氣缸的氣缸壁上具有進(jìn)氣口、掃氣口及排氣口，進(jìn)氣口與排氣口分別布置于氣缸的兩端，掃氣口居于氣缸中部，該進(jìn)氣口、掃氣口及排氣口隨直線發(fā)動(dòng)機(jī)活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)而周期性開關(guān)，完成氣缸燃燒室與外界環(huán)境的氣體交換。所述活塞連桿機(jī)構(gòu)，在兩個(gè)氣缸之間將兩個(gè)活塞同軸直線連接，實(shí)現(xiàn)直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)。所述供油系統(tǒng)，采用發(fā)動(dòng)機(jī)控制器直接控制的噴油器。所述點(diǎn)火系統(tǒng)，采用發(fā)動(dòng)機(jī)控制器控制的數(shù)字式點(diǎn)火系統(tǒng)。發(fā)動(dòng)機(jī)控制器根據(jù)霍爾傳感器測(cè)得的活塞運(yùn)動(dòng)頻率及直線位移傳感器測(cè)得的活塞瞬時(shí)位移，控制直線發(fā)動(dòng)機(jī)的循環(huán)點(diǎn)火及噴油。所述霍爾傳感器的磁鋼片安裝于活塞連桿機(jī)構(gòu)，隨活塞連桿機(jī)構(gòu)一起運(yùn)動(dòng)，檢測(cè)觸頭安裝在基座上，當(dāng)磁鋼片運(yùn)動(dòng)經(jīng)過(guò)檢測(cè)觸頭時(shí)，霍爾傳感器的信號(hào)端就產(chǎn)生一個(gè)方波信號(hào)，該信號(hào)輸入到發(fā)動(dòng)機(jī)控制器。所述直線位移傳感器的運(yùn)動(dòng)端安裝在活塞連桿機(jī)構(gòu)上，隨活塞往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，測(cè)得活塞的瞬時(shí)位移信號(hào)，該信號(hào)輸入發(fā)動(dòng)機(jī)控制器，控制器根據(jù)設(shè)定的直線發(fā)動(dòng)機(jī)噴油脈寬、噴油位置及點(diǎn)火位置，捕獲相應(yīng)的活塞瞬時(shí)位移，驅(qū)動(dòng)噴油器噴油及火花塞點(diǎn)火。本實(shí)用新型的優(yōu)越功效在于I)減少了零件的數(shù)目，降低了質(zhì)量，使得結(jié)構(gòu)更加緊湊，起動(dòng)方便，同時(shí)比功率及效率提高，系統(tǒng)可靠性也得到增強(qiáng)；2)將兩個(gè)二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)水平對(duì)置，去除了傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)上的曲柄連桿機(jī)構(gòu)，避免了軸承及曲軸的摩擦損耗，同時(shí)大大降低了活塞與氣缸的側(cè)向力，進(jìn)一步減小了發(fā)動(dòng)機(jī)摩擦損失，提聞了系統(tǒng)的效率；3)設(shè)計(jì)了相應(yīng)的電控噴油系統(tǒng)及數(shù)字式點(diǎn)火系統(tǒng)，利用空氣流量傳感器、節(jié)氣門傳感器、直線位移傳感器及霍爾傳感器，實(shí)時(shí)測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)的循環(huán)進(jìn)氣量、節(jié)氣門開度、活塞瞬時(shí)位移及運(yùn)動(dòng)頻率，并開發(fā)了相應(yīng)的控制器，實(shí)現(xiàn)了對(duì)空燃比的精確控制，進(jìn)一步提高了系統(tǒng)的效率；4)采用基于偏心輪滑塊機(jī)構(gòu)的起動(dòng)及功率輸出系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了發(fā)動(dòng)機(jī)的順利起動(dòng)及功率輸出，因此與其它形式的發(fā)動(dòng)機(jī)相比，本實(shí)用新型在機(jī)械結(jié)構(gòu)、能源利用效率、輸出功率、使用的方便性等方面均具有明顯優(yōu)勢(shì)。

圖I是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實(shí)用新型試驗(yàn)測(cè)得的起動(dòng)轉(zhuǎn)速及缸壓信號(hào)；圖中標(biāo)號(hào)說(shuō)明I——火花塞；2——氧傳感器；3—活塞連桿機(jī)構(gòu)；4—偏心輪滑塊機(jī)構(gòu)；5——輕量化的飛輪；6——起動(dòng)電機(jī)；7——?dú)飧左w；8——?dú)飧咨w；9—噴油器；10—節(jié)氣門位置傳感器；11——空氣流量計(jì)；12——霍爾傳感器；13—直線位移傳感器；14—掃氣箱。
具體實(shí)施方式
下面根據(jù)附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說(shuō)明。如圖I所示，本實(shí)用新型提供了一種偏心輪滑塊起動(dòng)的直線發(fā)動(dòng)機(jī)，包括氣缸、掃氣箱、活塞連桿機(jī)構(gòu)、供油系統(tǒng)、點(diǎn)火系統(tǒng)，其中，氣缸為內(nèi)置燃燒室，采用兩個(gè)二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)水平對(duì)置；所述掃氣箱14，在氣缸的氣缸壁上具有進(jìn)氣口、掃氣口及排氣口，進(jìn)氣口與排氣口分別布置于氣缸的兩端，掃氣口居于氣缸中部，該進(jìn)氣口、掃氣口及排氣口隨直線發(fā)動(dòng)機(jī)活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)而周期性開關(guān)，完成氣缸燃燒室與外界環(huán)境的氣體交換。所述活塞連桿機(jī)構(gòu)3，在兩個(gè)氣缸之間將兩個(gè)活塞同軸直線連接，實(shí)現(xiàn)直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)。所述供油系統(tǒng)，采用發(fā)動(dòng)機(jī)控制器直接控制的噴油器。所述點(diǎn)火系統(tǒng)，采用發(fā)動(dòng)機(jī)控制器控制的數(shù)字式點(diǎn)火系統(tǒng)。[0034]發(fā)動(dòng)機(jī)控制器根據(jù)霍爾傳感器12測(cè)得的活塞運(yùn)動(dòng)頻率及直線位移傳感器13測(cè)得的活塞瞬時(shí)位移，控制直線發(fā)動(dòng)機(jī)的循環(huán)點(diǎn)火及噴油。所述霍爾傳感器12的磁鋼片安裝在活塞連桿機(jī)構(gòu)3，隨活塞連桿機(jī)構(gòu)3 —起運(yùn)動(dòng)，檢測(cè)觸頭安裝在基座上，當(dāng)磁鋼片運(yùn)動(dòng)經(jīng)過(guò)檢測(cè)觸頭時(shí)，霍爾傳感器12的信號(hào)端就產(chǎn)生一個(gè)方波信號(hào)，該信號(hào)輸入發(fā)動(dòng)機(jī)控制器。所述直線位移傳感器13的運(yùn)動(dòng)端安裝在活塞連桿機(jī)構(gòu)3上，隨活塞往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，測(cè)得活塞的瞬時(shí)位移信號(hào)，該信號(hào)輸入發(fā)動(dòng)機(jī)控制器，控制器根據(jù)設(shè)定的直線發(fā)動(dòng)機(jī)噴油脈寬、噴油位置及點(diǎn)火位置，捕獲相應(yīng)的活塞瞬時(shí)位移，驅(qū)動(dòng)噴油器噴油及火花塞點(diǎn)火。氣缸體7、氣缸蓋8及掃氣箱14通過(guò)缸蓋螺栓固定連接，氣缸蓋8上布置火花塞1，掃氣箱14與節(jié)氣門體固定連接，儲(chǔ)存及預(yù)壓縮可燃混合氣。節(jié)氣門體上布置噴油器9、節(jié)氣門位置傳感器10及空氣流量傳感器11，排氣管上布置有氧傳感器2，直線位移傳感器13 與活塞連桿機(jī)構(gòu)3固定連接，測(cè)量活塞的瞬時(shí)位移，霍爾傳感器12固定在基座上，測(cè)量活塞的運(yùn)轉(zhuǎn)頻率。直線位移傳感器13、霍爾傳感器12、空氣流量傳感器11、氧傳感器2及節(jié)氣門位置傳感器10的信號(hào)均與發(fā)動(dòng)機(jī)的控制器電氣連接，發(fā)動(dòng)機(jī)的控制器通過(guò)氧傳感器2、節(jié)氣門位置傳感器10及空氣流量傳感器11實(shí)現(xiàn)燃燒空燃比的精確控制，通過(guò)直線位移傳感器13及霍爾傳感器12實(shí)時(shí)控制直線發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)。本實(shí)用新型起動(dòng)時(shí)，起動(dòng)電機(jī)6帶動(dòng)飛輪5旋轉(zhuǎn)，飛輪5的旋轉(zhuǎn)通過(guò)偏心輪滑塊機(jī)構(gòu)4轉(zhuǎn)化為活塞連桿機(jī)構(gòu)3的直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，從而到達(dá)壓縮可燃混合氣的目的。發(fā)動(dòng)機(jī)的控制器加載控制程序并運(yùn)行，串口通信接口模塊接收到設(shè)置的噴油點(diǎn)火初始化參數(shù)。本實(shí)用新型起動(dòng)時(shí)，傳感器不斷采集信號(hào)并將信號(hào)輸入直線發(fā)動(dòng)機(jī)控制器進(jìn)行處理?；钊M的運(yùn)動(dòng)頻率檢測(cè)是由霍爾傳感器12完成的?；魻杺鞲衅?2的磁鋼片安裝在活塞連桿機(jī)構(gòu)3上，隨活塞連桿機(jī)構(gòu)3 —起運(yùn)動(dòng)，檢測(cè)觸頭安裝在基座上。當(dāng)磁鋼片運(yùn)動(dòng)經(jīng)過(guò)檢測(cè)觸頭時(shí)，霍爾傳感器12的信號(hào)端就產(chǎn)生一個(gè)方波信號(hào)，通過(guò)信號(hào)處理模塊傳給直線發(fā)動(dòng)機(jī)的控制器，控制器計(jì)算方波跳變沿間的時(shí)間差，就能夠算得活塞連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)頻率?；钊B桿機(jī)構(gòu)的瞬時(shí)位置檢測(cè)是由直線位移傳感器13完成的。直線位移傳感器13的滑桿隨活塞連桿機(jī)構(gòu)3 —起運(yùn)動(dòng)。直線位移傳感器13的信號(hào)通過(guò)信號(hào)處理模塊的傳給直線發(fā)動(dòng)機(jī)的控制器作A/D采樣，轉(zhuǎn)化為數(shù)字量，可以實(shí)時(shí)調(diào)用直線位移信號(hào)。綜合串口通信的信號(hào)、霍爾傳感器12的信號(hào)和直線位移傳感器13的信號(hào)，就可以對(duì)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行判斷，然后通過(guò)噴油點(diǎn)火模塊實(shí)現(xiàn)電控噴油點(diǎn)火，順利起動(dòng)，試驗(yàn)測(cè)得起動(dòng)轉(zhuǎn)速及缸壓曲線如圖2所示。當(dāng)起動(dòng)后，氧傳感器2、空氣流量傳感器11及節(jié)氣門位置傳感器10分別測(cè)得運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的空燃比、進(jìn)氣量及節(jié)氣門位置，并將信號(hào)輸入直線發(fā)動(dòng)機(jī)控制器。控制器根據(jù)理論空燃比及發(fā)動(dòng)機(jī)的循環(huán)轉(zhuǎn)速，計(jì)算得到合適的循環(huán)噴油脈寬及節(jié)氣門開度，精確控制直線發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒，實(shí)現(xiàn)直線發(fā)動(dòng)機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。
權(quán)利要求1.一種偏心輪滑塊起動(dòng)的直線發(fā)動(dòng)機(jī),包括氣缸、掃氣箱、活塞連桿機(jī)構(gòu)、供油系統(tǒng)、點(diǎn)火系統(tǒng)，其特征在于 所述氣缸，為內(nèi)置燃燒室，采用兩個(gè)二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)水平對(duì)置； 所述掃氣箱，在氣缸的氣缸壁上具有進(jìn)氣口、掃氣口及排氣口，進(jìn)氣口與排氣口分別布置于氣缸的兩端，掃氣口居于氣缸中部，該進(jìn)氣口、掃氣口及排氣口隨直線發(fā)動(dòng)機(jī)活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)而周期性開關(guān)，完成氣缸燃燒室與外界環(huán)境的氣體交換； 所述活塞連桿機(jī)構(gòu)，在兩個(gè)氣缸之間將兩個(gè)活塞同軸連接，實(shí)現(xiàn)直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)； 所述供油系統(tǒng)，采用發(fā)動(dòng)機(jī)控制器直接控制的噴油器； 所述點(diǎn)火系統(tǒng)，采用發(fā)動(dòng)機(jī)控制器控制的數(shù)字式點(diǎn)火系統(tǒng)。
2.如權(quán)利要求I所述的偏心輪滑塊起動(dòng)的直線發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于發(fā)動(dòng)機(jī)控制器根據(jù)霍爾傳感器測(cè)得的活塞運(yùn)動(dòng)頻率及直線位移傳感器測(cè)得的活塞瞬時(shí)位移，控制直線發(fā)動(dòng)機(jī)的循環(huán)點(diǎn)火及噴油； 所述霍爾傳感器的磁鋼片安裝于活塞連桿機(jī)構(gòu)，隨活塞連桿機(jī)構(gòu)一起運(yùn)動(dòng)，檢測(cè)觸頭安裝在基座上，當(dāng)磁鋼片運(yùn)動(dòng)經(jīng)過(guò)檢測(cè)觸頭時(shí)，霍爾傳感器的信號(hào)端就產(chǎn)生一個(gè)方波信號(hào)，該信號(hào)輸入到發(fā)動(dòng)機(jī)控制器； 所述直線位移傳感器的運(yùn)動(dòng)端安裝在活塞連桿機(jī)構(gòu)上，隨活塞往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，測(cè)得活塞的瞬時(shí)位移信號(hào)，該信號(hào)輸入發(fā)動(dòng)機(jī)控制器，控制器根據(jù)設(shè)定的直線發(fā)動(dòng)機(jī)噴油脈寬、噴油位置及點(diǎn)火位置，捕獲相應(yīng)的活塞瞬時(shí)位移，驅(qū)動(dòng)噴油器噴油及火花塞點(diǎn)火。
專利摘要本實(shí)用新型公開一種偏心輪滑塊起動(dòng)的直線發(fā)動(dòng)機(jī)，包括氣缸、掃氣箱、活塞連桿機(jī)構(gòu)、供油系統(tǒng)、點(diǎn)火系統(tǒng)，氣缸為內(nèi)置燃燒室，采用兩個(gè)二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)水平對(duì)置；掃氣箱，在氣缸的氣缸壁上具有進(jìn)氣口、掃氣口及排氣口，進(jìn)氣口與排氣口分別布置于氣缸的兩端，掃氣口居于氣缸中部，該進(jìn)氣口、掃氣口及排氣口隨直線發(fā)動(dòng)機(jī)活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)而周期性開關(guān)，完成氣缸燃燒室與外界環(huán)境的氣體交換；活塞連桿機(jī)構(gòu)在兩個(gè)氣缸之間將兩個(gè)活塞同軸連接，實(shí)現(xiàn)直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是減少零件的數(shù)目，結(jié)構(gòu)緊湊；降低活塞與氣缸的側(cè)向力，減小發(fā)動(dòng)機(jī)摩擦損失，提高系統(tǒng)的效率。
文檔編號(hào)F02D43/00GK202732109SQ20122036208
公開日2013年2月13日 申請(qǐng)日期2012年7月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月25日
發(fā)明者王哲, 尹兆雷, 吳虎威, 李惠聰, 鄧俊, 胡玉巖, 孫晨樂(lè), 章桐 申請(qǐng)人:同濟(jì)大學(xué)