徐海军 杨聪楠 蔡 彤 高 雪

国防科技大学智能科学学院,长沙,410073

0 引言

发动机动力系统对无人装备的性能发挥有着重要影响。环形串联直缸发动机作为一款新构型发动机,具有高功率密度、低惯性力和纯扭矩输出等优良性能[1]。然而,环形串联直缸发动机独特的工作原理和结构设计使得其配气特性及需求与众不同。当前,传统发动机配气的实现多采用基于凸轮气门的配气系统[2],包括常规和可变的凸轮气门配气机构,以及利用电磁[3]、电液、电气等直接驱动气门的配气系统[4]。由于环形串联直缸发动机工作时两个转子气缸总是差速旋转的,传统静态的凸轮气门配气结构就不再适用,因此,本文介绍了一种基于气道复用的动态位置配气系统,并详细分析了该系统不同结构参数对发动机缸内工作压力的影响,为环形串联直缸发动机配气系统的优化设计提供了理论依据和技术指导,可推动新构型发动机工程样机的加工试验。

1 动态位置配气系统

如图1所示,串联直缸发动机总体结构主要由能量转换组件、功率传输组件和动态位置配气组件三大部分组成,其中能量转换组件由两组转子气缸串联形成做功容腔,功率传输组件包括差速传动机构和输出轴,动态位置配气组件包括中央配气轴和旋转配气阀。

图1 环形串联直缸发动机总体结构

环形串联直缸发动机采用机构适应燃烧的思想,巧妙地将传统往复活塞式发动机的基本结构和燃气涡轮发动机分布式燃烧的热力学工作特点结合起来[5],通过设计差速运动机构约束气缸和活塞的运动特性[6],发动机做功容积的变化能够更好地满足热力学循环过程,并提升发动机做功潜能。……