CN207934986U - 高功重比工业级无人机用活塞式发动机动力系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高功重比工业级无人机用活塞式发动机动力系统，包括发动机本体、离合器以及减速器，所述发动机本体包括第一汽缸体、第二汽缸体、曲轴箱、曲轴、机滤器、油底壳、机油泵以及水泵；所述机油泵与曲轴集成为一体，其包括主动轮、从动轮和泵壳，所述曲轴的一端与主动轮相连；在泵壳的下方，设有一进油室；在油底壳内设有一出油通道；在油底壳和曲轴箱的侧壁上设有导油通道；所述离合器与曲轴的另一端相连，在离合器的壳体外侧设有离合器保护壳，所述减速器的壳体通过数根支撑板与离合器保护壳相连。本实用新型结构更加紧凑，体积更小，重量更低，能够将功重比提高到1.37~1.8，功重比提高，从而大大提升发动机的性能。

Description

高功重比工业级无人机用活塞式发动机动力系统

技术领域

本实用新型涉及发动机技术领域，尤其涉及一种高功重比工业级无人机用活塞式发动机动力系统。

背景技术

对于气起飞重量在200~300公斤的无人机而言，大都使用涡轴式发动机，因其体积小、重量轻、工作平稳而广受欢迎，根据功率大小其功重比可达2~4千瓦/公斤，但其燃油消耗率与活塞式发动机相比要高出1~2倍，达900克/千瓦小时以上。而在寿命和价格方面，涡轴式发动机内部叶片抗震动能力差极易损坏、轴承寿命则成为致命性的问题：因转速高，大喷气式发动机使用空气轴承寿命可达几千小时，但小型涡轴机因成本问题只能使用接触式轴承，则寿命最多只能维持20~50小时；而目前进口发动机，虽然寿命较长，但价格却非常昂贵。

市场现有工业级小型活塞式航空发动机具有长寿命、高可靠性、高效低能耗的特点，油耗率约为380~400克/千瓦小时。但目前的发动机大多为2气门、单火花塞燃烧室结构，使其进气不充分、大缸径容易发生爆震等原因，则不得不采用较低压缩比，从而降低了燃烧热效率，最终非增压发动机的功重比只有0.8~0.96千瓦/公斤。同时，由于现有活塞式发动机在装配过程中，机油泵、水泵、离合器以及减速器等，都是采用成熟的产品进行组装，因此，在发动机的结构上，需要预留足够大的空间，从而造成整个发动机的体积较大；并且，也造成了整个发动机的重量较大，使得整个发动机的功重比较低。

实用新型内容

针对现有技术存在的上述不足，本实用新型的目的在于解决现有发动机体积大，重量大，功重比低，性能差，价格高的问题，提供一种高功重比工业级无人机用活塞式发动机动力系统，结构更加紧凑，体积更小，重量更低，能够将功重比提高到1.37~1.8，功重比提高，从而大大提升发动机的性能。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是这样的：一种高功重比工业级无人机用活塞式发动机动力系统，包括发动机本体、离合器以及减速器，所述发动机本体包括第一汽缸体、第二汽缸体、曲轴箱、曲轴、机滤器、油底壳、机油泵以及水泵；其中，所述第一汽缸体和第二汽缸体均为活塞式汽缸体，且两汽缸体呈V型分布；其特征在于：所述机油泵与曲轴集成为一体，其包括主动轮、从动轮和泵壳，所述曲轴靠近油底壳的一端穿过泵壳后与主动轮相连，并能够带动主动轮转动；

在油底壳内设置有数根支柱，所述泵壳通过连接螺栓与支柱相连；在泵壳的下方，对应进油口的位置，设有一进油室；所述进油室包括两侧板、一顶板和一滤网，其中，两侧板呈V形分布，其一端相连，并在两侧板的连接处成型有一上油道，所述滤网的两端与两侧板的另一端相连；所述顶板与两侧板相连，并将两侧板及滤网围成的空间的上侧封闭，且该顶板的上侧与泵壳的下侧紧贴；在顶板上，对应上油道的位置设有一过油孔，且该过油孔与泵壳的进油口相连通；在油底壳内设有一出油通道，所述出油通道的一端具有一下油道，该下油道的上端与泵壳的出油孔相连通；在油底壳和曲轴箱的侧壁上设有相连通的导油通道，该导油通道的上端与机滤器的进油端相连通；所述出油通道的另一端延伸至油底壳靠近机滤器的一侧，并与导油通道的下端相连通；

所述离合器与曲轴的另一端相，其中，所述离合器为离心式摩擦传动离合器，该离合器的离心式摩擦片总成与曲轴相连并能够随曲轴同步转动；离合器的壳体与减速器的输入轴相连，并能带动减速器的输入轴转动；在离合器的壳体外侧设有离合器保护壳，该离合器保护壳的一侧与曲轴箱成型为一体；所述减速器的壳体通过数根支撑板与离合器保护壳相连。

进一步地，所述水泵的壳体与曲轴箱成型为一体。

进一步地，两汽缸体的进气管远离汽缸体的一端相连后与进气总管相连通；两汽缸体的排气管远离汽缸体的一端相连后与排气总管相连通；其中，所述进气管和排气管的弯折处均圆弧过渡。

进一步地，第一汽缸体和第二汽缸体的活塞的轴心线之间的夹角为90°。

进一步地，所述第一汽缸体和第二汽缸体均具有两进气门和两排气门。

进一步地，所述第一汽缸体和第二汽缸体均具有两火花塞，其中，一个火花塞位于燃烧室顶的中部，另一个火花塞位于两排气门之间。

与现有技术相比，本实用新型具有如下优点：

1、以高集成度的原则将动力系统中多个部件进行了合理的集成，其中，机油泵集成在曲轴上、水泵壳集成在缸体内（曲轴箱上）、离合器集成在曲轴输出端、减速器集成在离合器保护壳上、动力输出则可以灵活地满足水平和垂直轴输出两种模式，从而减少了转向轴和螺旋伞齿等零件，简化了动力总成，大大缩小了发动机的体积，并且降低了重量和制造成本。

2、发动机功重比得到很大提高，可靠性更好，寿命更长，并且整体价格更低。

3、该发动机动力系统的曲轴可以水平摆放，当用于无人直升机时，可以直接输出驱动旋翼得主轴，无需增加动力输出转向系统。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为机油泵的装配结构示意图。

图3为油底壳的结构示意图。

图中：1—第一汽缸体，2—第二汽缸体，3—曲轴箱，4—曲轴，5—油底壳，6—机油泵，7—水泵，8—离合器保护壳，9—减速器，10—进油室，11—出油通道，12—导油通道，13—进气管。

具体实施方式

下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明。

实施例：参见图1、图2以及图3，一种高功重比工业级无人机用活塞式发动机动力系统，包括发动机本体、离合器以及减速器9，所述发动机本体包括第一汽缸体1、第二汽缸体2、曲轴箱3、曲轴4、机滤器、油底壳5、机油泵6以及水泵7。其中，所述第一汽缸体1和第二汽缸体2均为活塞式汽缸体，且两汽缸体呈V型分布；采用V型的双缸体，能够有效提高发动机的动力输出。所述水泵7的壳体与曲轴箱3成型为一体。实际加工过程中，第一汽缸体1和第二汽缸体2的活塞的轴心线之间的夹角为90°；从而能使发动机平衡性更好，以更好的减少震动。所述第一汽缸体1和第二汽缸体2均具有两进气门和两排气门。两汽缸体均采用水冷四冲程形式汽缸体，从而避免由于润滑不良造成的过热和拉缸损坏。

所述机油泵6与曲轴4集成为一体，其包括主动轮、从动轮和泵壳，所述曲轴4靠近油底壳5的一端穿过泵壳后与主动轮相连，并能够带动主动轮转动；将机油泵6与曲轴4集成在一起，不仅减少了机油泵6的组成，并且有效减少了传动部件，从而缩小了整体体积，也降低了整体重量。

在油底壳5内设置有数根支柱，所述泵壳通过连接螺栓与支柱相连。在泵壳的下方，对应进油口的位置，设有一进油室10；所述进油室10包括两侧板、一顶板和一滤网，其中，两侧板呈V形分布，其一端相连，并在两侧板的连接处成型有一上油道，所述滤网的两端与两侧板的另一端相连；所述顶板与两侧板相连，并将两侧板及滤网围成的空间的上侧封闭，且该顶板的上侧与泵壳的下侧紧贴。在顶板上，对应上油道的位置设有一过油孔，且该过油孔与泵壳的进油口相连通。在油底壳5内设有一出油通道11，所述出油通道11的一端具有一下油道，该下油道的上端与泵壳的出油孔相连通。在油底壳5和曲轴箱3的侧壁上设有相连通的导油通道12，该导油通道12的上端机滤器的进油端相连通；所述出油通道11的另一端延伸至油底壳5靠近机滤器的一侧，并与导油通道12的下端相连通。将机油泵6的进油室10、进出油通道11以及导油通道12集成在油底壳5和曲轴箱3上，从而进一步地降低了整个发动机的重量，并且整体结构稳定性更好，能够有效提高发动机的使用寿命。

所述离合器与曲轴4的另一端相连，其中，所述离合器为离心式摩擦传动离合器，该离合器的离心式摩擦片总成与曲轴4相连并能够随曲轴4同步转动；离合器的壳体与减速器9的输入轴相连，并能带动减速器9的输入轴转动；在离合器的壳体外侧设有离合器保护壳8，该离合器保护壳8的一侧与曲轴箱3成型为一体；所述减速器9的壳体通过数根支撑板与离合器保护壳8相连。

本实用新型将机油泵6集成在曲轴4上、水泵7壳集成在缸体内（曲轴箱3上）、离合器集成在曲轴4输出端、减速器9集成在离合器保护壳8上、动力输出则可以灵活地满足水平和垂直轴输出两种模式，从而减少了转向轴和螺旋伞齿等零件，简化了动力总成，大大缩小了发动机的体积，并且降低了重量和制造成本；同时，发动机功重比得到很大提高，可靠性更好，寿命更长，并且整体价格更低。

在具体实施过程中，两汽缸体的进气管13远离汽缸体的一端相连后与进气总管相连通；两汽缸体的排气管远离汽缸体的一端相连后与排气总管相连通；其中，所述进气管13和排气管的弯折处均圆弧过渡；将进排气管采用“中分”结构，从而能够防止两汽缸相互“抢气窜气”，且进排气管光滑过渡有效地避免了气流的沿程损失和局部损失。为提高发动机的效率，所述第一汽缸体1和第二汽缸体2均具有两火花塞，其中，一个火花塞位于燃烧室顶的中部，另一个火花塞位于两排气门之间。这样，通过点火时刻的分别控制，使得缸内分时形成两个火焰中心，中心火花塞为主火焰中心火焰从燃烧室中心向边缘推进，安装在两排气门之间的（副）火花塞点火，有效避免了末端气体自然控制了爆震的发生，双火花塞加快火焰传播而不发生爆震，并且有效提高做功效率。

为进一步降低整个发动机的重量和价格，在材料选用和工艺方法方面，在满足强度要求前提下选用物美价廉的轻质材料，如进气管13和回油管使用尼龙66或PA12、部分齿轮选用PA66即降低重量又减小噪声和冲击、盖板和支撑件则选用PA6等，整机重量得到了大幅度下降。

最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，那些对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (6)

1.一种高功重比工业级无人机用活塞式发动机动力系统，包括发动机本体、离合器以及减速器，所述发动机本体包括第一汽缸体、第二汽缸体、曲轴箱、曲轴、机滤器、油底壳、机油泵以及水泵；其中，所述第一汽缸体和第二汽缸体均为活塞式汽缸体，且两汽缸体呈V型分布；其特征在于：所述机油泵与曲轴集成为一体，其包括主动轮、从动轮和泵壳，所述曲轴靠近油底壳的一端穿过泵壳后与主动轮相连，并能够带动主动轮转动；

在油底壳内设置有数根支柱，所述泵壳通过连接螺栓与支柱相连；在泵壳的下方，对应进油口的位置，设有一进油室；所述进油室包括两侧板、一顶板和一滤网，其中，两侧板呈V形分布，其一端相连，并在两侧板的连接处成型有一上油道，所述滤网的两端与两侧板的另一端相连；所述顶板与两侧板相连，并将两侧板及滤网围成的空间的上侧封闭，且该顶板的上侧与泵壳的下侧紧贴；在顶板上，对应上油道的位置设有一过油孔，且该过油孔与泵壳的进油口相连通；在油底壳内设有一出油通道，所述出油通道的一端具有一下油道，该下油道的上端与泵壳的出油孔相连通；在油底壳和曲轴箱的侧壁上设有相连通的导油通道，该导油通道的上端与机滤器的进油端相连通；所述出油通道的另一端延伸至油底壳靠近机滤器的一侧，并与导油通道的下端相连通；

所述离合器与曲轴的另一端相连，其中，所述离合器为离心式摩擦传动离合器，该离合器的离心式摩擦片总成与曲轴相连并能够随曲轴同步转动；离合器的壳体与减速器的输入轴相连，并能带动减速器的输入轴转动；在离合器的壳体外侧设有离合器保护壳，该离合器保护壳的一侧与曲轴箱成型为一体；所述减速器的壳体通过数根支撑板与离合器保护壳相连。

2.根据权利要求1所述的高功重比工业级无人机用活塞式发动机动力系统，其特征在于：所述水泵的壳体与曲轴箱成型为一体。

3.根据权利要求1所述的高功重比工业级无人机用活塞式发动机动力系统，其特征在于：两汽缸体的进气管远离汽缸体的一端相连后与进气总管相连通；两汽缸体的排气管远离汽缸体的一端相连后与排气总管相连通；其中，所述进气管和排气管的弯折处均圆弧过渡。

4.根据权利要求1所述的高功重比工业级无人机用活塞式发动机动力系统，其特征在于：第一汽缸体和第二汽缸体的活塞的轴心线之间的夹角为90°。

5.根据权利要求1所述的高功重比工业级无人机用活塞式发动机动力系统，其特征在于：所述第一汽缸体和第二汽缸体均具有两进气门和两排气门。

6.根据权利要求5所述的高功重比工业级无人机用活塞式发动机动力系统，其特征在于：所述第一汽缸体和第二汽缸体均具有两火花塞，其中，一个火花塞位于燃烧室顶的中部，另一个火花塞位于两排气门之间。