?

輕量化多邊形發(fā)動機的設(shè)計與分析

目前發(fā)動機的設(shè)計趨向于高功率質(zhì)量比（功率系數(shù)）的汽油發(fā)動機。高功率系數(shù)發(fā)動機在許多方面比傳統(tǒng)發(fā)動機更有優(yōu)勢，如更輕的質(zhì)量、更小的尺寸、更低的摩擦和熱量消耗。最近開發(fā)的發(fā)動機功率系數(shù)將大于1.62kW/kg。例如，EcoMotor公司開發(fā)的發(fā)動機是一個雙循環(huán)對置活塞式發(fā)動機，功率系數(shù)可達1.78kW/kg,主要歸功于雙循環(huán)和對置活塞式發(fā)動機的應(yīng)用。事實上這種設(shè)計可追溯到20世紀。本文提供的發(fā)動機配置可以將產(chǎn)生功率的多個活塞安裝在小體積空間內(nèi)，并使功率質(zhì)量比達到約3.24kW/kg，這也是發(fā)動機生產(chǎn)史上的里程碑數(shù)據(jù)。介紹一個幾何壓縮比為15.0，實際壓縮比為8.8，活塞運動速度為17.8m/s，輕量化、2沖程、6邊、平面的多邊形發(fā)動機的分析和設(shè)計，以及輸出功率、運動學(xué)建模和質(zhì)量估算等。

輕量化多邊形發(fā)動機的優(yōu)勢應(yīng)歸功于一些關(guān)鍵的設(shè)計。圖1顯示出弧形發(fā)動機基本配置。活塞被安排在一個多邊形形狀里（本例為6邊形），空出的一邊安置曲軸?；钊鄬Ψ胖茫⒎窒砣紵?。5個活塞中有3個是雙向的。

圖2為多邊形發(fā)動機的內(nèi)部剖視圖（由于多邊形為打開的亦稱為弧形發(fā)動機）。3、4活塞的套筒有進氣和排氣口。1、3、5活塞的套筒只有進氣口，2、4活塞的套筒只有排氣口?；钊?、2是進氣和排氣再循環(huán)系統(tǒng)。

提出一個新的發(fā)動機配置，利用2沖程對置活塞設(shè)計優(yōu)勢和緊湊多邊形包裝結(jié)構(gòu)，功率系數(shù)約可達3.24kW/kg。具體為1個雙環(huán)、10個活塞的發(fā)動機視圖（圖3）。功率在11500r/min轉(zhuǎn)速下可達到720kW，且其質(zhì)量小于222kg。

Adam N.Clark et al. ASME 2013 Internal Combustion Engine Division Fall Technical Conference，USA, October 13-16, 2013.

編譯:李古建