專利名稱：一種具有偏心輪滑塊起動(dòng)機(jī)構(gòu)的直線發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及特種發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域，尤其是涉及一種具有偏心輪滑塊起動(dòng)機(jī)構(gòu)的直線發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)。
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，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，減少了曲軸與軸承所產(chǎn)生的大量摩擦熱，且直線發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)動(dòng)的過程中，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)，直線發(fā)動(dòng)機(jī)的起動(dòng)是一個(gè)主要的難點(diǎn)，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、加減速過渡響應(yīng)延遲、控制精度低等缺點(diǎn)。本發(fā)明基于直線發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)理念，利用自主搭建的偏心輪滑塊起動(dòng)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了直線發(fā)動(dòng)機(jī)的方便起動(dòng)及功率輸出，而且本發(fā)明對(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)，實(shí)現(xiàn)了直線發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)進(jìn)氣量、循環(huán)噴油量及空燃比的精確控制，進(jìn)一步提高了直線發(fā)動(dòng)機(jī)的效率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、質(zhì)量輕、能源利用效率高、使用方便的具有偏心輪滑塊起動(dòng)機(jī)構(gòu)的直線發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)。本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)一種具有偏心輪滑塊起動(dòng)機(jī)構(gòu)的直線發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括活塞連桿組件、掃氣箱、氣缸體、氣缸蓋、偏心輪滑塊機(jī)構(gòu)、飛輪、起動(dòng)電機(jī)、節(jié)氣門體、噴油器、火花塞及控制器，所述的活塞連桿組件的兩端由內(nèi)向外依次連接掃氣箱、氣缸體及氣缸蓋，所述的偏心輪滑塊機(jī)構(gòu)包括滑塊及與滑塊連接的偏心輪，所述的滑塊與活塞連桿組件的中部固定連接，所述的飛輪與偏心輪同軸連接，所述的起動(dòng)電機(jī)與飛輪通過齒圈連接，所述的節(jié)氣門體與掃氣箱固定連接，所述的噴油器設(shè)在節(jié)氣門體上，所述的火花塞設(shè)在氣缸蓋上，所述的控制器電氣連接噴油器及火花塞。所述的活塞連桿組件上設(shè)有直線位移傳感器及霍爾傳感器，所述的直線位移傳感器及霍爾傳感器電氣連接控制器，向控制器傳遞活塞的瞬時(shí)位移與運(yùn)動(dòng)頻率。所述的節(jié)氣門體上還設(shè)有節(jié)氣門位置傳感器及空氣流量傳感器，所述的節(jié)氣門位置傳感器及空氣流量傳感器均與控制器電氣連接，控制器控制著節(jié)氣門的開度。所述的掃氣箱連接排氣管，所述的排氣管上設(shè)有氧傳感器，所述的氧傳感器與控制器連接?？刂破魍ㄟ^氧傳感器、節(jié)氣門位置傳感器及空氣流量傳感器實(shí)現(xiàn)燃燒空燃比的精確控制，通過直線位移傳感器及霍爾傳感器實(shí)時(shí)控制直線發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)。所述的控制器連接直線發(fā)動(dòng)機(jī)控制界面。所述的偏心輪滑塊機(jī)構(gòu)不僅可以順利起動(dòng)直線發(fā)動(dòng)機(jī)，而且儲(chǔ)存能量使直線發(fā)動(dòng)機(jī)越過失火循環(huán)并對(duì)活塞進(jìn)行一定的限位，保證恰當(dāng)?shù)陌l(fā)動(dòng)機(jī)壓縮比。另外該機(jī)構(gòu)可以作為直線發(fā)動(dòng)機(jī)的功率輸出機(jī)構(gòu)，保證能量的傳輸。起動(dòng)電機(jī)帶動(dòng)輕量化的飛輪旋轉(zhuǎn)，飛輪的旋轉(zhuǎn)通過偏心輪滑塊機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)化為活塞連桿組件的直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，從而壓縮氣缸體內(nèi)的可燃混合氣，控制器控制火花塞點(diǎn)火，則直線發(fā)動(dòng)機(jī)順利起動(dòng)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、質(zhì)量輕，而且本發(fā)明采用二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)，取消了曲柄連桿機(jī)構(gòu)，降低了軸承及曲軸的摩擦損耗，取消了活塞與氣缸的側(cè)向力，進(jìn)一步減小了發(fā)動(dòng)機(jī)摩擦損失；本發(fā)明采用了偏心輪滑塊起動(dòng)機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了直線發(fā)動(dòng)機(jī)的順利起動(dòng)和功率輸出，并設(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)，開發(fā)了相應(yīng)的控制器，實(shí)現(xiàn)了燃燒空燃比的精確控制，因此與其他形式的發(fā)動(dòng)機(jī)相比，本發(fā)明在能源利用效率、輸出功率、機(jī)械結(jié)構(gòu)、使用的方便性等方面均具有明顯優(yōu)勢(shì)。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)及信號(hào)傳輸示意圖；圖2為直線發(fā)動(dòng)機(jī)控制界面圖；圖3為本發(fā)明電控噴油及點(diǎn)火信號(hào)時(shí)序圖；圖4為起動(dòng)轉(zhuǎn)速及缸壓變化圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。實(shí)施例—種具有偏心輪滑塊起動(dòng)機(jī)構(gòu)的直線發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng),如圖1所示,該系統(tǒng)包括活塞連桿組件3、掃氣箱14、氣缸體7、氣缸蓋8、偏心輪滑塊機(jī)構(gòu)4、直線位移傳感器13、霍爾傳感器12、飛輪5、起動(dòng)電機(jī)6、節(jié)氣門體、噴油器9、空氣流量傳感器11、節(jié)氣門位置傳感器10、火花塞I及控制器，活塞連桿組件3的兩端由內(nèi)向外依次連接掃氣箱14、氣缸體7及氣缸蓋8，直線位移傳感器13及霍爾傳感器12均設(shè)在活塞連桿組件3上，直線位移傳感器13測(cè)量活塞的瞬時(shí)位移，霍爾傳感器12測(cè)量活塞的運(yùn)轉(zhuǎn)頻率，偏心輪滑塊機(jī)構(gòu)4包括滑塊及與滑塊連接的偏心輪，滑塊與活塞連桿組件3的中部固定連接，飛輪5與偏心輪同軸連接，起動(dòng)電機(jī)6與飛輪5通過齒圈連接，節(jié)氣門體與掃氣箱14固定連接，噴油器9、空氣流量傳感器11及節(jié)氣門位置傳感器10均設(shè)在節(jié)氣門體上，掃氣箱14連接排氣管，排氣管上設(shè)有氧傳感器2，氧傳感器2與控制器連接，火花塞I設(shè)在氣缸蓋8上，控制器電氣連接直線位移傳感器13、霍爾傳感器12、噴油器9、空氣流量傳感器11、節(jié)氣門位置傳感器10及火花塞I，控制器通過氧傳感器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)。偏心輪滑塊機(jī)構(gòu)4不僅可以順利起動(dòng)直線發(fā)動(dòng)機(jī)，而且儲(chǔ)存能量使直線發(fā)動(dòng)機(jī)越過失火循環(huán)并對(duì)活塞進(jìn)行一定的限位，保證恰當(dāng)?shù)陌l(fā)動(dòng)機(jī)壓縮比。另外該機(jī)構(gòu)可以作為直線發(fā)動(dòng)機(jī)的功率輸出機(jī)構(gòu)，保證能量的傳輸。控制器包括時(shí)鐘電路芯片、電源電路、仿真調(diào)試接口模塊、控制器芯片、信號(hào)處理模塊、串行通信接口模塊、噴油點(diǎn)火驅(qū)動(dòng)模塊、外圍電路電源及外部存儲(chǔ)器擴(kuò)展?？刂破鬟B接直線發(fā)動(dòng)機(jī)控制界面。直線發(fā)動(dòng)機(jī)控制界面如圖2所示。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)通過偏心輪滑塊機(jī)構(gòu)4轉(zhuǎn)化為活塞連桿組件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?？刂破骷虞d控制程序并運(yùn)行，串口通信接口模塊接收到直線發(fā)動(dòng)機(jī)控制界面設(shè)置的噴油點(diǎn)火初始化參數(shù)。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。活塞組件的運(yùn)動(dòng)頻率檢測(cè)是由霍爾傳感器12完成的。霍爾傳感器12的磁鋼片安裝在本發(fā)明的活塞連桿組件3上，隨活塞連桿組件3 —起運(yùn)動(dòng)，檢測(cè)觸頭安裝在本發(fā)明的基座上。當(dāng)磁鋼片運(yùn)動(dòng)經(jīng)過檢測(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)，通過信號(hào)處理模塊傳給控制器芯片，芯片計(jì)算方波跳變沿間的時(shí)間差，就能夠算得活塞組件的運(yùn)動(dòng)頻率?；钊M件的瞬時(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芯部設(shè)有滑桿，滑桿隨活塞連桿組件3 —起運(yùn)動(dòng)。直線位移傳感器13的信號(hào)通過控制器的信號(hào)處理模塊傳給芯片作A/D采樣，轉(zhuǎn)化為數(shù)字量，使得程序可以實(shí)時(shí)調(diào)用直線位移信號(hào)。綜合串口通信接口模塊的信號(hào)、霍爾傳感器12的信號(hào)和直線位移傳感器13的信號(hào)，程序就可以對(duì)本發(fā)明的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行判斷，然后通過噴油點(diǎn)火驅(qū)動(dòng)模塊實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的電控噴油點(diǎn)火，使本發(fā)明順利起動(dòng)。本發(fā)明的電控噴油及點(diǎn)火信號(hào)時(shí)序圖如圖3所示，試驗(yàn)測(cè)得本發(fā)明的起動(dòng)轉(zhuǎn)速及缸壓曲線如圖4所示。當(dāng)本發(fā)明起動(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?？刂破鞲鶕?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
1.一種具有偏心輪滑塊起動(dòng)機(jī)構(gòu)的直線發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括活塞連桿組件、掃氣箱、氣缸體、氣缸蓋、偏心輪滑塊機(jī)構(gòu)、飛輪、起動(dòng)電機(jī)、節(jié)氣門體、噴油器、火花塞及控制器，所述的活塞連桿組件的兩端由內(nèi)向外依次連接掃氣箱、氣缸體及氣缸蓋，所述的偏心輪滑塊機(jī)構(gòu)包括滑塊及與滑塊連接的偏心輪，所述的滑塊與活塞連桿組件的中部固定連接，所述的飛輪與偏心輪同軸連接，所述的起動(dòng)電機(jī)與飛輪通過齒圈連接，所述的節(jié)氣門體與掃氣箱固定連接，所述的噴油器設(shè)在節(jié)氣門體上，所述的火花塞設(shè)在氣缸蓋上，所述的控制器電氣連接噴油器及火花塞；起動(dòng)電機(jī)帶動(dòng)飛輪旋轉(zhuǎn)，飛輪的旋轉(zhuǎn)通過偏心輪滑塊機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)化為活塞連桿組件的直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，從而壓縮氣缸體內(nèi)的可燃混合氣，控制器控制火花塞點(diǎn)火，則直線發(fā)動(dòng)機(jī)順利起動(dòng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有偏心輪滑塊起動(dòng)機(jī)構(gòu)的直線發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，其特征在于，所述的活塞連桿組件上設(shè)有直線位移傳感器及霍爾傳感器，所述的直線位移傳感器及霍爾傳感器電氣連接控制器，向控制器傳遞活塞的瞬時(shí)位移與運(yùn)動(dòng)頻率。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有偏心輪滑塊起動(dòng)機(jī)構(gòu)的直線發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，其特征在于，所述的節(jié)氣門體上還設(shè)有節(jié)氣門位置傳感器及空氣流量傳感器，所述的節(jié)氣門位置傳感器及空氣流量傳感器均與控制器電氣連接，控制器控制著節(jié)氣門的開度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有偏心輪滑塊起動(dòng)機(jī)構(gòu)的直線發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，其特征在于，所述的掃氣箱連接排氣管，所述的排氣管上設(shè)有氧傳感器，所述的氧傳感器與控制器連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有偏心輪滑塊起動(dòng)機(jī)構(gòu)的直線發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，其特征在于，所述的控制器連接直線發(fā)動(dòng)機(jī)控制界面。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種具有偏心輪滑塊起動(dòng)機(jī)構(gòu)的直線發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，活塞連桿組件的兩端由內(nèi)向外依次連接掃氣箱、氣缸體及氣缸蓋，偏心輪滑塊機(jī)構(gòu)包括滑塊及與滑塊連接的偏心輪，滑塊與活塞連桿組件的中部固定連接，飛輪與偏心輪同軸連接，起動(dòng)電機(jī)與飛輪通過齒圈連接，節(jié)氣門體與掃氣箱固定連接，噴油器設(shè)在節(jié)氣門體上，火花塞設(shè)在氣缸蓋上，起動(dòng)電機(jī)帶動(dòng)飛輪旋轉(zhuǎn)，飛輪的旋轉(zhuǎn)通過偏心輪滑塊機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)化為活塞連桿組件的直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，從而壓縮氣缸體內(nèi)的可燃混合氣，控制器控制火花塞點(diǎn)火，則直線發(fā)動(dòng)機(jī)順利起動(dòng)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明在能源利用效率、輸出功率、機(jī)械結(jié)構(gòu)、使用的便利性等方面均具有明顯優(yōu)勢(shì)。
文檔編號(hào)F02N11/00GK103032163SQ20121025379
公開日2013年4月10日 申請(qǐng)日期2012年7月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月20日
發(fā)明者王哲, 尹兆雷, 吳虎威, 李惠聰, 鄧俊, 胡玉巖, 孫晨樂, 章桐 申請(qǐng)人:同濟(jì)大學(xué)