技術領域

本發(fā)明涉及的是發(fā)動機技術領域，具體涉及一種即使幾何壓縮比高或低都能抑制啟動時的啟動扭矩的增加，并且能夠抑制消聲器內爆炸的四沖程水冷油氣兩用發(fā)電發(fā)動機。

背景技術：

目前，四沖程微型水冷油氣發(fā)電發(fā)動機，已經(jīng)廣泛應用于各種設備中，例；純電汽車用于移動充電裝置，車載發(fā)電設備，用于山區(qū)、海島發(fā)電設備，一般為了提高發(fā)動機的熱效率，提高燃燒室中的壓縮比(膨脹比)是有效的，但是，如果提高壓縮比，壓縮時的壓力就會增加，因此，發(fā)動機啟動時的啟動扭矩增加，在具有手、自雙啟動裝置的發(fā)電發(fā)動機的情況下，如果啟動時扭矩大，則操作者需要更大的力，要安裝減壓裝置，基于此，設計一種新型的單模式四沖程微型水冷油氣發(fā)電發(fā)動機還是很有必要的。

技術實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術上存在的不足，本發(fā)明目的是在于提供一種單模式四沖程微型水冷油氣發(fā)電發(fā)動機，結構設計合理，無論幾何壓縮比高或低都能抑制啟動時啟動扭矩的增加，并抑制消聲器內爆炸，并且低油、氣耗，低噪音、質量輕、體積小，排量小，易于推廣使用。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明是通過如下的技術方案來實現(xiàn)：單模式四沖程微型水冷油氣發(fā)電發(fā)動機，包括氣缸、燃燒室、曲軸室、潤滑油室、搖臂室和供電系統(tǒng)，氣缸的后部設置有燃燒室，氣缸的上部設置有搖臂室，氣缸的下部設置有曲軸室，曲軸室的下部為潤滑油室；所述氣缸包括有缸體以及安裝在缸體上端部的缸頭，缸頭上端部安裝有缸頭蓋，缸體的下部設置有曲軸室，缸體中安裝有能夠以往復方式運動的活塞，活塞下方設置有連桿，活塞通過連桿與曲軸室中設置的能將活塞的往復運動轉換成旋轉運動的曲軸相連接，所述供電系統(tǒng)用于自供啟動時的用電，又能向外供電，其包括有發(fā)電機，所述曲軸兩端分別連接有發(fā)電機，曲軸配置在水平方向，曲軸與凸輪軸聯(lián)動，曲軸與凸輪軸平行或大至平行地配置，曲軸上配置有曲柄臂及驅動齒輪，凸輪軸不與曲軸配置的曲柄臂干擾接觸配置，活塞與曲軸通過連軒連接，活塞的往復運動通過曲軸轉換成旋轉運動，曲軸通過驅動齒輪與凸輪軸上設置的被驅動齒輪嚙合，帶動被驅動齒輪旋轉；燃燒室的左端設置有缸內供給混合氣體的一個或兩個吸氣口以及開閉所述吸氣口的一個或兩個吸氣閥，燃燒室的右端設置有排氣口以及開閉所述排氣口的排氣閥；所述缸頭與缸體之間形成有將曲軸室內與缸頭蓋內的搖臂室連通的連通路，兩側連通路中均插接有推桿和設置于推桿的端部的挺桿，其中一側挺桿的前端部在曲軸室與凸輪軸的吸氣凸輪抵接，推桿的另一端與設置于搖臂室內一側的搖臂抵接，該側的搖臂通過閥簧與吸氣閥連接，利用搖臂驅動由閥簧向上方施力的吸氣閥，吸氣口利用吸氣閥關閉；另一側挺桿的前端部在曲軸室與凸輪軸的排氣凸輪抵接，推桿的另一端與設置于搖臂室內另一側的搖臂抵接，該側的搖臂通過閥簧與排氣閥連接，利用搖臂驅動由閥簧始終向上施力的排氣閥，排氣口利用排氣閥開閉。

作為優(yōu)選，所述的曲軸室內設置有平衡件，平衡件通過齒輪與曲軸嚙合，平衡件可減少振動。

作為優(yōu)選，所述缸體的兩邊周面設置有水道，缸體的內周面設置有缸套，缸體內的活塞能夠相對于缸套滑動。

作為優(yōu)選，所述的氣缸周圍設置有冷卻管道，發(fā)電機的進水口、出水口與水箱連接，形成有冷卻系統(tǒng)，通過冷卻系統(tǒng)防止內部溫度過高而使整個發(fā)電發(fā)動機溫度急劇上升防止活塞與缸抱死。

作為優(yōu)選，所述的潤滑油室中設置有霧化裝置，霧化裝置上安裝有量子環(huán)噴射頭，由量子噴射頭霧化噴射出轉化小方子的油，在曲軸室內直接噴射，觸碰到曲軸的凸輪軸、缸體、缸頭和缸頭蓋等部件，由此潤滑曲軸、凸輪軸、缸體和搖臂等部件；潤滑油室左側設置有加潤滑油口，使用潤滑油可以得到很好潤滑效果。

作為優(yōu)選，所述的吸氣口處設置有控制燃油和燃氣轉換的燃燒油管閥門、廢氣再循環(huán)系統(tǒng)閥門，燃燒油管閥門、廢氣再循環(huán)系統(tǒng)閥門與電控系統(tǒng)連接；電控系統(tǒng)控制曲軸后位置的傳感器，控制凸輪軸位置傳感器，控制水溫傳感器，控制節(jié)氣門位置傳感器，控制怠速控制閥，控制空氣流量計，控制氧傳感器，控制點火線圈，控制電噴油器。

作為優(yōu)選，所述發(fā)電發(fā)動機使用氣體燃料、生物燃料、液體燃料(汽油)，幾何壓縮比為8.3以上，為氣體燃料工作；幾何壓縮比為4.3以上；為汽油燃燒工作，通過吸氣口設置的閥門控制燃油和燃氣的轉換，總控制由電控系統(tǒng)來控制轉換。在幾何壓縮比為8.3以上，以氣體燃料工作，吸氣閥關閉至閥升程量為1.02mm的位置的時間點定義的吸氣閥的閉閥時刻設定在止點后至止點的范圍內；幾何壓縮比4.3以上，以汽油燃料工作，所述吸氣閥關閉至閥升程量為1.25mm的位置的時間點定義的吸氣閥的閉閥時刻設定在下止點后至上止點的范圍；所述氣體燃料工作時，吸氣閥的閉閥時刻按從下止點起的曲軸轉角設定在44°-75°的范圍內；汽油燃料工作時，吸氣閥的閉閥時刻俺從下止點起的曲軸轉角設定在45°-76°的范圍內。

本發(fā)明的有益效果：本發(fā)電發(fā)動機，其零部件少，體積小，質量減輕，排量小，便于攜帶，并且低油、氣耗，低噪音，便于攜帶無論幾何壓縮比高或低都能抑制啟動時啟動扭矩的增加，并抑制消聲器內爆炸。

附圖說明

下面結合附圖和具體實施方式來詳細說明本發(fā)明；

圖1為本發(fā)明發(fā)動機縱截面的結構示意圖；

圖2為本發(fā)明截斷缸頭蓋、缸頭、缸體和曲軸室時，發(fā)電機潤滑油室霧化裝置的結構示意圖；

圖3為本發(fā)明電控系統(tǒng)及冷卻系統(tǒng)的結構示意圖；

圖4為本發(fā)明混合氣體進燃氣室的結構示意圖；

圖5為本發(fā)明混合氣體出燃氣室的結構示意圖；

圖6為本發(fā)明吸氣閥的開關時刻的結構示意圖；

圖7為本發(fā)明吸氣閥和排氣閥升程量曲軸轉角的曲線圖；

圖8為本發(fā)明發(fā)電發(fā)動機轉速與吸入空氣量的關系曲線圖；

圖9為本發(fā)明發(fā)電發(fā)動機轉速與扭矩的關系曲線圖；

圖10為本發(fā)明發(fā)電發(fā)動機轉速與燃料的關系曲線圖。

具體實施方式

為使本發(fā)明實現(xiàn)的技術手段、創(chuàng)作特征、達成目的與功效易于明白了解，下面結合具體實施方式，進一步闡述本發(fā)明。

參照圖1-10，本具體實施方式采用以下技術方案：單模式四沖程微型水冷油氣發(fā)電發(fā)動機，包括氣缸、燃燒室1、曲軸室2、潤滑油室3、搖臂室4和供電系統(tǒng)，氣缸的后部設置有燃燒室1，氣缸的上部設置有搖臂室4，氣缸的下部設置有曲軸室2，曲軸室2的下部為潤滑油室3；所述氣缸包括有缸體6以及安裝在缸體6上端部的缸頭5，缸頭5上端部安裝有缸頭蓋11，缸體6的下部設置有曲軸室2，缸體6的兩邊周面設置有水道29，缸體6的內周面設置有缸套30，缸體6內的活塞7能夠相對于缸套30以往復方式運動，活塞7下方設置有連桿8，活塞7通過連桿8與曲軸室2中設置的能將活塞7的往復運動轉換成旋轉運動的曲軸9相連接，所述供電系統(tǒng)用于自供啟動時的用電，又能向外供電，其包括有發(fā)電機10，所述曲軸9兩端分別連接有發(fā)電機10，曲軸9配置在水平方向，曲軸9與凸輪軸12聯(lián)動，曲軸9與凸輪軸12平行或大至平行地配置，曲軸9上配置有曲柄臂13及驅動齒輪14，凸輪軸12不與曲軸9配置的曲柄臂13干擾接觸配置，活塞7與曲軸9通過連軒8連接，活塞7的往復運動通過曲軸9轉換成旋轉運動，曲軸9通過驅動齒輪14與凸輪軸12上設置的被驅動齒輪15嚙合，帶動被驅動齒輪15旋轉；燃燒室1的左端設置有缸內供給混合氣體的一個或兩個吸氣口21以及開閉所述吸氣口21的一個或兩個吸氣閥22，燃燒室1的右端設置有排氣口23以及開閉所述排氣口23的排氣閥24。

所述缸頭5與缸體6之間形成有將曲軸室2內與缸頭蓋11內的搖臂室4連通的連通路16，兩側連通路16中均插接有推桿17和設置于推桿17的端部的挺桿18，其中一側挺桿18的前端部在曲軸室2與凸輪軸12的吸氣凸輪19抵接，推桿17的另一端與設置于搖臂室4內一側的搖臂20抵接，該側的搖臂20通過閥簧25與吸氣閥22連接，利用搖臂20驅動由閥簧25向上方施力的吸氣閥22，吸氣口21利用吸氣閥22關閉；另一側挺桿18的前端部在曲軸室2與凸輪軸12的排氣凸輪26抵接，推桿17的另一端與設置于搖臂室4內另一側的搖臂20抵接，該側的搖臂20通過閥簧25與排氣閥24連接，利用搖臂20驅動由閥簧25始終向上施力的排氣閥24，排氣口23利用排氣閥24開閉。

值得注意的是，所述的曲軸室2內設置有平衡件27，平衡件27通過齒輪28與曲軸9嚙合，平衡件27可減少振動。

值得注意的是，所述的氣缸周圍設置有冷卻管道31，發(fā)動機上的水泵在其前側的水箱的進水口和出水口用橡膠管連接，用于冷卻發(fā)動機，溫度設置在60℃，水箱上有溫控開關，發(fā)電機的進水口、出水口也與水箱連接，形成有冷卻系統(tǒng)。

發(fā)動機的后方設置消聲器，來自發(fā)動機的排氣經(jīng)過消聲器向外排出，消聲器設置濾罐，燃料罐與空氣凈儀器經(jīng)由濾罐連接，來自燃料罐的汽油蒸汽被吸附在濾罐中，燃料罐中收納作為供給至發(fā)動機的燃料的汽油，安裝在支架上，在這種發(fā)電機中，打開鑰匙門，起動反沖起動器發(fā)電機旋轉發(fā)電同時、曲軸旋轉，發(fā)動機起動、則開始發(fā)電機的發(fā)電工作。

值得注意的是，所述的潤滑油室3中設置有霧化裝置32，霧化裝置32上安裝有量子環(huán)噴射頭33，由量子噴射頭22霧化噴射出轉化小方子的油，在曲軸室2內直接噴射，觸碰到曲軸9的凸輪軸12、缸體6、缸頭5和缸頭蓋11等部件，由此潤滑曲軸9、凸輪軸12、缸體6和搖臂20等部件；潤滑油室3左側設置有加潤滑油口34，使用潤滑油可以得到很好潤滑效果。

此外，所述的吸氣口21處設置有控制燃油和燃氣轉換的燃燒油管閥門35、廢氣再循環(huán)系統(tǒng)閥門36，燃燒油管閥門35、廢氣再循環(huán)系統(tǒng)閥門36與電控系統(tǒng)ECU連接；電控系統(tǒng)ECU控制曲軸后位置的傳感器，控制凸輪軸位置傳感器，控制水溫傳感器，控制節(jié)氣門位置傳感器，控制怠速控制閥，控制空氣流量計，控制氧傳感器，控制點火線圈，控制電噴油器。

本具體實施方式在使用時，氣缸里的活塞7來回往復運動，當活塞7向下運動時，吸氣組件打開，吸入混合氣體，關閉排氣組件，將活塞7往復運動到底部時吸氣組件關閉，當活塞7向上往復運動時，壓縮氣缸中的混合氣體，當活塞7運動到頂部時，燃燒室1在吸氣口21和排氣口23的配合下，氣體快速升溫迅速膨脹推動活塞7向下運動，如此往復運動的活塞7轉換成旋轉運動的曲軸9，曲軸9在運動過程中通過潤滑油室中霧化裝置32將潤滑油霧儀，從而將潤滑油轉換為更小的分子，量子噴射頭33將霧化的油分子分散到空間中從而進入到各個零部件中起到很好的潤滑效果，通過冷卻系統(tǒng)防止內部溫度過高而使整個發(fā)電發(fā)動機溫度急劇上升防止活塞與缸抱死；曲軸9帶動齒輪發(fā)電機旋轉推動推桿17帶動機器旋轉，進油閥門可以將潤滑油投入到潤滑油室中，及時補充以增加工作的效率，發(fā)動機在任何位置工作時潤滑系統(tǒng)都能使各個部件潤滑，而且對控制潤滑油流量的主要零部件曲軸室和曲軸的結構進行簡化，減輕了發(fā)動機質量。

本具體實施方式與多缸發(fā)動機相比，若相同排量則活塞與缸的滑動面積少，所以摩擦損失少，潤滑室中設置的霧化裝置將潤滑油霧化使?jié)櫥娃D換成更小的分子，量子噴射頭將霧化的油分子分散到空間中從而進入各個零部件中起到很好的潤滑效果，從而減少控制潤滑油流量的主要零部件，曲軸室和曲軸的結構進行了簡化，減輕發(fā)動機質量，提升發(fā)動機的熱效率，還有效抑制了啟動時扭矩的增加。

本具體實施方式既能使用氣體燃料，也能使用汽油等液體燃料，氣體燃料與汽油等液體燃料相比往往是低位發(fā)熱量小、相同排氣量下的輸出低，為了提高輸出、要求提高壓縮比但是與液體燃料發(fā)動機時同樣，容易發(fā)生爆震的異常燃燒，根據(jù)本發(fā)電發(fā)動機能夠抑制異常燃燒并能夠保持高輸出，所以本裝置既適合氣體燃料又適合汽油等液體燃料。

另外，本發(fā)電發(fā)動機用車載發(fā)電、移動充電中、發(fā)電發(fā)動機的發(fā)動機在發(fā)電時經(jīng)常在3000-3600rpm下使用，如果實際的壓縮比高則在直至常用的高旋轉域為止的低中旋轉域中、容易發(fā)生爆震，到目前為止，有這樣的技術比如在吸氣兩閥的發(fā)動機情況下使用可變動閥機構，根據(jù)發(fā)動機的轉速分別控制兩個吸氣閥的關閉閥時刻，調整壓縮比抑制爆震發(fā)生這種情況下控制變復雜零部件增多。對比本方案在使用吸氣閥的閉閥時刻為下止點，具有一個或兩個吸氣閥的發(fā)動機中混合氣體返回到吸氣閥的上游的量，因發(fā)動機轉速不同而不同，即發(fā)動機轉速越大混合氣體流速越大，所以對要返回到吸氣閥的上游的混合氣體的阻力增大，并且從活塞處于下止點的時間點至吸氣閥關閉的時間點的時間縮短，所以混合氣體難以返回到吸氣閥的上游。這意味著相比于高旋轉域而言能夠縮小低中旋轉域的實際壓縮比，并且高旋轉域的實際壓縮比并不降低，因此在將本裝置的具有一個或兩個吸氣閥的發(fā)電發(fā)動機用于發(fā)電的情況下能夠抑制制造成本，在低中的旋轉中能夠抑制爆震并在3000-5000rpm的高旋轉域中能夠獲得良好的熱效和輸出，并且潤滑室效果很好的情況下發(fā)電發(fā)動機有更良好的熱效和輸出，所以本裝置有良好的發(fā)電與輸出。

幾何壓縮比為8.3以上，為氣體燃料工作，幾何壓縮比為4.3以上；為汽油燃燒工作，通過吸氣口21設置的閥門控制燃油和燃氣的轉換，總控制由電控系統(tǒng)ECU來控制轉換。在幾何壓縮比為8.3以上，以氣體燃料工作，吸氣閥22關閉至閥升程量為1.02mm的位置的時間點定義的吸氣閥的閉閥時刻設定在止點后至止點的范圍內，以吸氣閥關閉至閥升程量為1.02mm的位置的時間點來定義吸氣閥的閉閥時刻，其原因在于閥升程量越接近0mm的位置，閥升程的變量越小，難以正確確定該位置的曲軸轉角；幾何壓縮比4.3以上，以汽油燃料工作，所述吸氣閥22關閉至閥升程量為1.25mm的位置的時間點定義的吸氣閥的閉閥時刻設定在下止點后至上止點的范圍。

吸氣閥在下止點以后也打開著，所以暫時被吸入缸的燃燒室內的混合氣體，返回到吸氣閥的上游，因此即使幾何壓縮比高達8.3以上，實際的壓縮比也要比幾何壓縮比低，于是實際的壓縮壓力不高，既能夠獲得高膨脹比，因此能夠提高發(fā)電發(fā)動機的熱效率，并且能夠抑制利用手、自雙啟動裝置啟動時扭矩的增加，另外混合氣體并非向排氣管側釋放，而是向吸氣管側釋放，所以能夠抑制消聲器內爆炸，發(fā)電發(fā)動機用氣體作燃料時工作狀態(tài)，所述用汽油作燃料時工作狀態(tài)，即使幾何壓縮比高達4.3以上，實際的壓縮比也比幾個壓縮比低，其所述內容與氣體作為燃料時的工作狀態(tài)相同。

吸氣閥開閉閥時刻如圖6所示那樣設定，吸氣閥在上止點的略微前面打開，在下止點關閉，將以吸氣閥關閉至閥升程量為1.02mm的位置的時間點定義的吸氣閥的閉時刻設定在下止點后至上止點的范圍內，即令從下止點起的曲軸轉角位0時，該閉閥時刻設定在0°＜0＜180°的范圍內，該閉閥時刻優(yōu)選設定在44°≤0≤75°(用氣體燃料)，升程量位1.25mm的位置的時間點定義的，閉閥時刻優(yōu)選設定在45°≤0≤76°(用液體汽油燃料)；如果吸氣閥的關閉閥時刻按從下止點起的曲軸轉角計在44°以上75°以下的范圍內，則能夠適當?shù)臏p少壓縮比，所以能夠提高發(fā)電發(fā)動機熱效率，并且能夠抑制起動時的扭矩的增加。

圖8表示替代燃料與空氣的混合氣體，當吸氣閥關閉時，吸入到缸內的空氣量的結果，發(fā)動機轉速越大空氣難以返回到吸氣閥的上游，因此吸入空氣量增多；另外比較吸入空氣量，則在發(fā)動機轉速的低中旋轉中與比較例相比，發(fā)動機較少在3200rpm反轉，在高轉速中與比較不利相比，發(fā)動機較多。

參照圖9比較發(fā)動機扭矩在發(fā)動機轉速低時與比較例相比，發(fā)動機較小，但以3000rpm反轉，在高轉速中與比較例相比發(fā)動機扭矩大。

參照圖10比較燃料消耗率，在從發(fā)動機轉速低至高轉速時，與比較例相比，發(fā)動機小，越到高轉速，兩者之間差越大，與比較例相比發(fā)動機的燃料性好，工作效率高，節(jié)能。

由以上的實驗結果可知，根據(jù)發(fā)動機，發(fā)動機轉速越大，混合氣體難以返回到吸氣閥，因此，在低轉速旋轉中能夠抑制爆震，并且在轉速旋轉中，能獲得良好的熱效率，節(jié)能和較大的輸出(扭矩)。

此外在上述實施方式中，對作為燃料使用汽油的情況進行的說明，但是燃料也可以是氣體(燃氣)等氣體燃料，本發(fā)電發(fā)動機既可以用氣體燃料，也可以用液體燃料(汽油)，同時提高壓縮比，都能夠抑制異常燃燒，并能夠保持高輸出，所以發(fā)電發(fā)動機，即適用于液體燃料(汽油)、適合氣體燃料的發(fā)電發(fā)動機。

以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點。本行業(yè)的技術人員應該了解，本發(fā)明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發(fā)明范圍內。本發(fā)明要求保護范圍由所附的權利要求書及其等效物界定。