本发明专利技术公开了一种新型多模式变循环二冲程活塞发动机，用于轴功和燃气两种输出模式的航空复合动力系统，属于航空发动机技术领域。包括火花塞、气缸、扫气口、活塞、曲柄箱、曲柄箱排气口、曲柄箱排气电控单向阀、进气口、主排气口、补燃室、补燃剂入口、缸顶排气口及缸顶排气电控单向阀。其在传统二冲程发动机的基础上在气缸顶部和曲柄箱分别加开一装有电控单向阀的排气管。在轴功输出模式时关闭缸顶排气口和曲柄箱排气口，保留原有二冲程活塞发动机轴功输出工作模式及性能；在需要燃气输出时，电控单向阀打开所有排气口，当活塞上下运动过程中基本都有高压燃气排出，此时发动机变成了一个燃气发生器，可用于翼尖喷气动力或航空发动机的APU等。的APU等。的APU等。
【技术实现步骤摘要】
一种新型多模式变循环二冲程活塞发动机
[0001]本专利技术涉及航空发动机
，具体涉及一种新型多模式变循环二冲程活塞发动机。
技术介绍
[0002]航空活塞发动机具有低成本、低耗油率的突出优点，但也有功重比高的致命缺点，另外翼尖喷气旋翼等一些复合航空动力同时有燃气输出和轴功输出的综合需求，因此开展高功重比、低耗油率、多动力输出的航空活塞发动机研发需求迫切。
[0003]目前国际上在研的高功重比航空重油活塞发动机XRDi200cc的功重比为2，国内的航瑞
‑
云雀功重比为1.41，宗申C08/12H的功重比为1.42，北京航空航天大学团队的最新低油耗、高功重比的28kW小型重油活塞发动机的功重比为1.47，远远低于航空燃气轮机5左右的功重比（丁水汀，宋越，杜发荣，等．航空重油活塞发动机发展趋势及关键技术分析[J]．航空动力学报，2021，36（6）：1121
‑
1136）。
[0004]目前航空活塞发动机都只是单一的轴功输出，对于翼尖喷气、APU等需要燃气动力的场合就显得无能为力，有时不得已只能采用涡轮活塞组合发动机动力系统，但由于同时需要活塞发动机和涡轮机两套核心部件，显而易见，其功重比、成本就很不理想；也有尝试借助增加外部的压气增压系统来提高功重比并输出燃气，但效果微乎其微。
技术实现思路
[0005]为此，本专利技术提供一种新型多模式变循环二冲程活塞发动机，对传统航空活塞发动机开展结构原理突破性创新，提出一种具有轴功和燃气两种输出模式的高功重比低耗油率航空复合动力系统。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种新型多模式变循环二冲程活塞发动机，包括气缸和设置在所述气缸内顶部的火花塞，还包括曲柄箱、活塞、扫气口、进气口、主排气口、第一排气组件和第二排气组件；所述曲柄箱设置在所述气缸下部，所述曲柄箱传动连接设于所述气缸内的活塞，所述气缸一侧设置扫气口，所述气缸另一侧设置进气口和主排气口，所述气缸顶部设有第二排气组件，所述曲柄箱上设有第一排气组件，所述第一排气组件、第二排气组件均连通所述主排气口。
[0007]优选的，还包括补燃室和补燃剂入口，所述第一排气组件、第二排气组件和主排气口汇集连通补燃室，所述补燃室上设有补燃剂入口。
[0008]优选的，所述第一排气组件包括曲柄箱排气口、曲柄箱排气电控单向阀和第一排气管路，所述第一排气管路入口设有曲柄箱排气口，所述第一排气管路出口设有曲柄箱排气电控单向阀。
[0009]优选的，第二排气组件包括缸顶排气口、缸顶排气电控单向阀和第二排气管路，所述第二排气管路入口设有缸顶排气口，所述第二排气管路出口设有缸顶排气电控单向阀。
[0010]优选的，轴功输出工作模式时，所述曲柄箱排气口和缸顶排气口关闭，其工作模式及性能与典型二冲程活塞发动机相同，其热力循环就是典型的点燃式活塞发动机奥托循环。
[0011]优选的，燃气输出模式时，所述活塞对气缸内气体和曲轴箱内的气体进行双向的压缩，所述活塞上移到进气口上方后，所述进气口打开，新鲜空气进入所述曲柄箱，在所述活塞接近气缸顶端但尚未运动到闭合缸顶排气口时，开始点火燃烧，此时，缸顶排气口在缸顶排气电控单向阀的控制下排气，故该过程为定压燃烧；所述活塞在等压燃烧过程中继续上行至完全关闭所述缸顶排气口，所述活塞在顶部上止点停顿，其后所述气缸内的燃烧过程为定容燃烧，其热力循环是与萨巴特循环加热过程顺序相反的先定压加热后定容加热的类似萨巴特循环。
[0012]优选的，燃烧结束，所述活塞随后在高压燃气推动下下行，燃烧后的高温高压燃气在缸顶排气电控单向阀的控制下从所述缸顶排气口排出气缸；同时，所述活塞下行压缩曲柄箱内气体时，所述曲柄箱内气体在曲柄箱排气电控单向阀的控制下从曲柄箱排气口排出曲柄箱；当所述活塞下行至主排气口和扫气口下方时，所述气缸内的气体和部分扫气从主排气口和缸顶排气口排出，整个活塞下行过程中都有燃气或高压气体输出。
[0013]优选的，所述活塞从下止点开始上行时，曲柄箱内的高压气体在曲柄箱排气电控单向阀的控制下继续通过曲柄箱排气口排出，直至压力降低为负压开启进气口进气；随后活塞继续上行，缸内高压气可在缸顶排气电控单向阀的控制下通过缸顶排气口排出，直至活塞接近上止点关闭缸顶排气口，整个活塞在上行过程中都有高压气体或燃气输出。
[0014]优选的，燃气输出模式时，该二冲程活塞发动机变身为压气机及燃烧室，能够像燃气轮机一样连续输出燃气，同时活塞和曲轴不吸收机械功，只是维持自身的活塞运动，即活塞发动机此时变成了一个能连续排气的燃气发生器。
[0015]优选的，燃气输出模式时，三路排气管均汇集于气缸外补燃室，并通过向所述补燃室喷注如过氧化氢之类的补燃剂，通过过氧化氢等补燃剂的进一步汽化放热反应加大燃气发生量，同时对发动机排气中的未燃尽油气进行补充燃烧。
[0016]本专利技术具有如下优点：本专利技术对传统二冲程航空活塞发动机进行结构原理创新，使其在保留原有轴功输出功能的前提下，能够具有并可视需要切换为燃气输出功能，从而分别实现二冲程活塞发动机典型奥托循环和类似萨巴特循环的变循环工作，结构简单，功重比高，耗油率低，在翼尖喷气旋翼动力、APU动力及类似航空动力系统中有突出优势和广阔应用前景。
附图说明
[0017]为了更清楚地说明本专利技术的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。
[0018]本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供
熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本专利技术可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本专利技术所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本专利技术所揭示的
技术实现思路
得能涵盖的范围内。
[0019]图1为本专利技术的整体结构示意图；图2为本专利技术中活塞上行示意图；图3为本专利技术的等压燃烧示意图；图4为本专利技术的等容燃烧示意图；图5为本专利技术中活塞下行示意图；图6为本专利技术中扫气排气示意图；图7为本专利技术的变循环热力循环示意图；图中：1火花塞；2气缸；3扫气口；4活塞；5曲柄箱；6曲柄箱排气口；7进气口；8曲柄箱排气电控单向阀；9主排气口；10补燃室；11补燃剂入口；12缸顶排气电控单向阀；13缸顶排气口。
具体实施方式
[0020]以下由特定的具体实施例说明本专利技术的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0021]为了解决现有技术中存在的相关技术问题，本专利技术实施例提供了本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种新型多模式变循环二冲程活塞发动机，包括气缸（2）和设置在所述气缸（2）内顶部的火花塞（1），其特征在于，还包括曲柄箱（5）、活塞（4）、扫气口（3）、进气口（7）、主排气口（9）、第一排气组件和第二排气组件；所述曲柄箱（5）设置在所述气缸（2）下部，所述曲柄箱（5）传动连接设于所述气缸（2）内的活塞（4），所述气缸（2）一侧设置扫气口（3），所述气缸（2）另一侧设置进气口（7）和主排气口（9），所述气缸（2）顶部设有第二排气组件，所述曲柄箱（5）上设有第一排气组件，所述第一排气组件、第二排气组件均连通所述主排气口（9）。2.如权利要求1所述的新型多模式变循环二冲程活塞发动机，其特征在于，还包括补燃室（10）和补燃剂入口（11），所述第一排气组件、第二排气组件和主排气口（9）汇集连通补燃室（10），所述补燃室（10）上设有补燃剂入口（11）。3.如权利要求2所述的新型多模式变循环二冲程活塞发动机，其特征在于，所述第一排气组件包括曲柄箱排气口（6）、曲柄箱排气电控单向阀（8）和第一排气管路，所述第一排气管路入口设有曲柄箱排气口（6），所述第一排气管路出口设有曲柄箱排气电控单向阀（8）。4.如权利要求3所述的新型多模式变循环二冲程活塞发动机，其特征在于，第二排气组件包括缸顶排气口（13）、缸顶排气电控单向阀（12）和第二排气管路，所述第二排气管路入口设有缸顶排气口（13），所述第二排气管路出口设有缸顶排气电控单向阀（12）。5.如权利要求4所述的新型多模式变循环二冲程活塞发动机，其特征在于，轴功输出工作模式时，所述曲柄箱排气口（6）和缸顶排气口（13）关闭，其工作模式及性能与典型二冲程活塞发动机相同，其热力循环就是典型的点燃式活塞发动机奥托循环。6.如权利要求4所述的新型多模式变循环二冲程活塞发动机，其特征在于，燃气输出模式时，所述活塞（4）对气缸（2）内气体和曲轴箱（5）内的气体进行双向的压缩，所述活塞（4）上移到进气口（7）上方后，所述进气口（7）打开，新鲜空气进入所述曲柄箱（5），在所述活塞（4）接近气缸（2）顶端但尚未运动到闭合缸顶排气口（13）时，开始点火燃烧，此时，缸顶排气口...
【专利技术属性】
技术研发人员：王云，吴逸飞，吴锦武，
申请(专利权)人：南昌航空大学，
类型：发明
国别省市：
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