一种点燃式超轻型柴油发动机

技术领域

本发明涉及柴油发动机技术领域，特别涉及一种点燃式超轻型柴油发动机。

背景技术

柴油发动机因柴油热物理特性，具有功率密度大、同功率输出情况下油耗较低、燃油热效率较高等优点，对比汽油机同比节省30%燃油，有更高的能量转化率与经济性，并且在同样储油量的前提下能够有更大的续航能力。而输出相同功率的前提下，柴油点燃式发动机模块的重量较轻，能够一定程度上提升同规格无人机的载重能力。柴油机更大的功率输出代表着同功率输出等情况下只需要更低的转速，极大地减少了工作行程次数，减少了活塞与气缸内壁之间的摩擦，机械部件磨损率下降，发动机整机故障率降低。随着柴油预裂解技术与尾气后处理技术愈发完善，新型柴油机的二氧化碳排放量平均比汽油机少30%，更加清洁环保。因此，通过将柴油机与汽油机两者的优点融合在一起，将柴油应用于小功率轻型点燃式发动机领域，研发一款集重量轻、输出功率比重大、安全性能高、续航力强、载重值大、清洁环保等优点的新概念轻型柴油航空发动机。

而由于柴油、重油发动机的燃烧特性和油料的粘稠度问题，需要采用压燃的方式进行点燃，因此柴油发动机需要有足够大尺寸和重量飞轮才能够将柴油点燃，这使得柴油发动机的尺寸体积较大。因此，传统柴油发动机难以实现轻量化小型化。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的缺陷和不足，提供一种点燃式超轻型柴油发动机。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

本发明所述的一种点燃式超轻型柴油发动机，它包括有油底壳和连通在油底壳的气缸；所述气缸内滑动连接有活塞；所述油底壳上转动连接有曲轴；所述活塞通过连杆连接在曲轴上；所述气缸的两侧分别连接有进气管和排气管；所述进气管上连接有进气门阀；所述排气管上连接有排气门阀；所述气缸的顶部设置有连接在气缸内腔的点火器定位孔；所述点火器定位孔上连接有等离子点火器；所述进气管上设置有裂解器安装孔；所述裂解器安装孔上连接有用于对柴油裂解的裂解器。

进一步地，所述排气管上连接有回热器。

进一步地，所述等离子点火器的侧表面上设置有凸肩；所述气缸的外侧表面设置有卡槽；所述等离子点火器与气缸外侧壁上设置有连接有卡件；所述卡件一端设置有插条；所述卡件的表面上设置有第一条形槽；所述凸肩的宽度大于第一条形槽的宽度；所述等离子点火器的顶部穿过第一条形槽后凸肩抵紧在卡件的内侧表面上；所述气缸外侧壁设置有将插条压入到卡槽内的卡头结构。

进一步地，所述卡头结构包括有转动连接在气缸表面的转轴；所述转轴与气缸之间连接有扭簧；所述转轴的顶表面设置有挡条；所述卡件的表面上开设有第二条形槽；第二条形槽的宽度等于转轴的直径；挡条的长度大于转轴的直径；第二条形槽的长度大于挡条的长度。

采用上述结构后，本发明有益效果为：本发明所述的一种点燃式超轻型柴油发动机，在使用本发明时，进气阶段，如图所示，进气门阀打开、排气门阀关闭，柴油从裂解器裂解后进入到进气管后，与空气一起进入到活塞内腔；点燃阶段，如图所示，进气门阀和排气门阀均关闭，等离子点火器将裂解后的柴油点燃；膨胀阶段，如图所示，进气门阀和排气门阀均关闭，柴油点燃后在气缸内膨胀，推动活塞运动使得曲轴具有动力；排气阶段，如图所示，进气门阀关闭和排气门阀打开，由于飞轮的惯性曲轴转动推动活塞将气缸内的空气从排气管排出；该结构中，通过裂解器将汽油裂解后再加上等离子点火器将柴油点燃，无需利用活塞的动力进行压燃，飞轮结构的无需做额外压燃的功，能够使得飞轮的尺寸和重力更小，发动机的总重量和体积更小更轻巧。

附图说明

图1是本发明的第一视角立体图；

图2是本发明的第二视角立体图；

图3是发动机在进气阶段的结构图；

图4是发动机在点燃阶段的结构图；

图5是发动机在膨胀阶段的结构图；

图6是发动机在排气阶段的结构图；

图7是等离子点火器与气缸连接的局部剖面图；

图8是转轴的结构图；

附图标记说明：

1、油底壳；2、曲轴；3、气缸；301、点火器定位孔；302、飞轮安装腔；

303、卡槽；4、进气管；401、裂解器安装孔；5、排气管；6、进气门阀；

7、等离子点火器；701、凸肩；8、回热器；9、排气门阀；10、活塞；

11、裂解器；12、卡件；1201、第一条形槽；1202、插条；

1203、第二条形槽；13、转轴；1301、挡条；14、扭簧。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

如图1至图8所示，本发明所述的一种点燃式超轻型柴油发动机，它包括有油底壳1和连通在油底壳1的气缸3；所述气缸3内滑动连接有活塞10；所述油底壳1上转动连接有曲轴2；所述活塞10通过连杆连接在曲轴2上；所述气缸3的两侧分别连接有进气管4和排气管5；所述进气管4上连接有进气门阀6；所述排气管5上连接有排气门阀9；所述气缸3的顶部设置有连接在气缸3内腔的点火器定位孔301；所述点火器定位孔301上连接有等离子点火器7；所述进气管4上设置有裂解器安装孔401；所述裂解器安装孔401上连接有用于对柴油裂解的裂解器11；气缸3为缸体结构，与现有技术无本质区别，故此不详说；

飞轮连接在曲轴2上，并且设置在飞轮安装腔302内；裂解器11与现有技术无本质区别，故此不详说；等离子点火器7与现有技术无本质区别，故此不详说；等离子点火器7为微波等离子体点火技术，是利用微波辐射的能量来拓展火焰边界；在其点火过程中，着火点会均匀分布在燃烧室内，与传统的火花塞点火方式相比，混合气的燃烧更迅速，具有缩短点火延迟时间、提高点火可靠性、稳定火焰、加速燃烧、提高燃烧效率、降低燃油消耗；

等离子点燃技术等离子点燃技术是采用直流空气等离子体作为点火源，利用很高的电压(约10~15kV)击穿电极间隙内的混合气，形成带正电的离子和带负电的自由电子，从而使空气失去绝缘性，发生“击穿”现象，期间产生温度可高达2000~3000°C，保证气缸内柴油裂解气与空气的预混到达着火界限点，确保了柴油裂解气的正常稳定燃烧。

进气阶段，如图3所示，进气门阀6打开、排气门阀9关闭，柴油从裂解器11裂解后进入到进气管4后，与空气一起进入到活塞10内腔；

点燃阶段，如图4所示，进气门阀6和排气门阀9均关闭，等离子点火器7将裂解后的柴油点燃；

膨胀阶段，如图5所示，进气门阀6和排气门阀9均关闭，柴油点燃后在气缸3内膨胀，推动活塞10运动使得曲轴2具有动力；

排气阶段，如图6所示，进气门阀6关闭和排气门阀9打开，由于飞轮的惯性曲轴转动推动活塞10将气缸3内的空气从排气管5排出；

柴油经过油路进入裂解器11，通过柴油催化裂解技术对柴油进行预先催化裂解气化，催化裂解柴油分子长链转变为短链，完成对柴油的裂解气化。持续对柴油预先进行裂解气化，有利于柴油在进入燃烧室前形成良好的预混合气。同时还对柴油裂解气进行搅拌，增加柴油预混合气均衡状态，降低柴油混合气着火所需能量，加快燃爆的传播速度，为点火工作稳定进行提供有力物理基础；

该结构中，通过裂解器11将汽油裂解后再加上等离子点火器将柴油点燃，无需利用活塞的动力进行压燃，飞轮结构的无需做额外压燃的功，能够使得飞轮的尺寸和重力更小，发动机的总重量和体积更小更轻巧。

作为本发明的一种优选方式，所述排气管5上连接有回热器8；回热器8与现有技术无本质区别，故此不详说，利用回热器8吸收排气管5剩余热量中的部分的热量为柴油预热增加能量，降低柴油粘度，协助下一步柴油热场裂解工作。

作为本发明的一种优选方式，所述等离子点火器7的侧表面上设置有凸肩701；所述气缸3的外侧表面设置有卡槽303；所述等离子点火器7与气缸3外侧壁上设置有连接有卡件12；所述卡件12一端设置有插条1202；所述卡件12的表面上设置有第一条形槽1201；所述凸肩701的宽度大于第一条形槽1201的宽度；所述等离子点火器7的顶部穿过第一条形槽1201后凸肩701抵紧在卡件12的内侧表面上；所述气缸3外侧壁设置有将插条1202压入到卡槽303内的卡头结构；在等离子点火器7安装前，先将密封垫套在等离子点火器7外，等离子点火器7上设置有凸型用于压紧在沉头孔的密封垫上；密封垫通过等离子点火器7压紧在气缸3表面的沉头孔内；等离子点火器7的点火头伸入到气缸3的内腔；等离子点火器7的顶部穿过第一条形槽1201插入到卡槽303内；在插条1202插入到卡槽303时，等离子点火器7在第一条形槽1201内滑动；最后通过卡头结构将卡件12定好位，使得插条1202不能够从卡槽303松出，该结构中等离子点火器7采用卡扣方式连接，安装时候无需旋转，使得连在等离子点火器7上的线缆方向标准化，且等离子点火器7的拆装无需插拔导线，简化检修等离子点火器7的步骤，提高检修效率。

作为本发明的一种优选方式，所述卡头结构包括有转动连接在气缸3表面的转轴13；所述转轴13与气缸3之间连接有扭簧14；所述转轴13的顶表面设置有挡条1301；所述卡件12的表面上开设有第二条形槽1203；第二条形槽1203的宽度等于转轴13的直径；挡条1301的长度大于转轴13的直径；第二条形槽1203的长度大于挡条1301的长度；

在卡件12安装前，将挡条1301的长度方向转动至与第二条形槽1203的长度方向平行，挡条1301穿过第二条形槽1203后，扭簧14带动转轴13复位，使得挡条1301的长度方向与第二条形槽1203的长度方向垂直；阻挡卡件12从转轴13松出，通过挡条1301压紧在卡件12上，使得卡件12定位，将插条1202压紧在到卡槽303；当需拆出卡件12和等离子点火器7时，转动转轴13使得挡条1301的长度方向与第二条形槽1203的长度方向平行，挡条1301就可以穿过第二条形槽1203，插条1202就从卡槽303拔出，等离子点火器7可以直接从点火器定位孔301拔出，等离子点火器7检修更加方便。

以上所述仅是本发明的较佳实施方式，故凡依本发明专利申请范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均包括于本发明专利申请范围内。