專利名稱：航空器柴油機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于輕型、高單位功率(high specific power)設 備的多缸發(fā)動機。更具體地說，本發(fā)明涉及一種用于航空器的臥式八 缸柴油機。
背景技術(shù)：
在本領(lǐng)域中臥式、活塞驅(qū)動發(fā)動機是公知的，其被廣泛地應用在 航空工業(yè)中。然而，在航空工業(yè)中存在著這樣的需求，即提供一種不 依賴于含有四乙基鉛的燃料的發(fā)動機，航空汽油中通常含有這種四乙 基鉛。
在過去，人們作了大量的努力來提高發(fā)動機的單位功率。特別地， 這些努力集中在用于軍事戰(zhàn)斗機和轟炸機的輕型、高功率活塞發(fā)動機 上。聯(lián)合的和軸向的動力單元(powers)的研究方向主要取決于兩種 特別的策略。第一種是開發(fā)空冷徑向發(fā)動機。這些發(fā)動機被設計為具 有盡可能最短的曲軸(單曲拐，主從桿)，其被設置為最大限度地利用 前方區(qū)域來有效地冷卻重要的發(fā)動機部件，如圖1和2所示。
所采用的另一個策略是利用Vee (或V)型構(gòu)造，通過使曲軸長 度最小化來減輕重量。曲軸長度的減小引起發(fā)動機排量和發(fā)動機重量 的減小。長度是如此的重要，以至于在極端的情況下，刀叉 (fork-and-knife )方法被用于使發(fā)動機汽缸列偏差最小化，并進一步 減小重量，如圖4所示。這些發(fā)動機的排量通常小于空冷發(fā)動機，這 些發(fā)動機包括具有理想平衡的直列構(gòu)型，并共用一個公共的曲軸?；?于這個原因，主要的液冷發(fā)動機是V-12型的，因為其是由兩個完美平
衡的六缸發(fā)動機構(gòu)成的。圖3是V-12發(fā)動機的一個例子。V-12也具 有一定的用于配對輔助設備等的冗余物。
在過去的幾年里，Schrich (本申請的受讓人)在柴油機用于航空 設備方面已經(jīng)取得了一些巨大的成就。其中一種發(fā)動機是如圖5所示 的空冷颶風(Hurricane )發(fā)動機，其采用的策略與二戰(zhàn)中的大型徑向、 汽油發(fā)動機類似。這種雙缸柴油發(fā)動機是空冷的，并與二戰(zhàn)中的發(fā)動 機具有許多共同的構(gòu)造，其在材料和應用方法方面具有優(yōu)勢。這種發(fā) 動機的顯著特點在于，對于600cc排量級的柴油機，達到了 1.151bs/hp 的安裝重量。
相應地，對于通用航空聯(lián)盟(下文簡稱"GA")來說需要一種更 可行的生產(chǎn)方式。當前的GA發(fā)動機具有二戰(zhàn)時期空冷發(fā)動機的基礎。 除了臥式發(fā)動機之外，它們在許多方面具有相同之處。在過去，這種 發(fā)動機構(gòu)型已經(jīng)被大眾和保時捷所采用，也被主要的航空發(fā)動機制造 商Lycoming和Continental所采用。圖6示出了這種類型的發(fā)動機。
盡管圖6的發(fā)動機構(gòu)型從重量方面考慮還不夠理想，但它為空冷 型的氣缸蓋提供了所需的冷卻空氣空間。在航空器設備的限制范圍內(nèi)， 它還允許更具流線型的構(gòu)型。但是，臥式發(fā)動機由于其曲軸設置本身 的原因，其不需要很長。在這種構(gòu)型中，每個曲軸的曲拐都用于單個 氣缸。
本行業(yè)的發(fā)動機還存在另一個需要，即不依賴于基于四乙基的鉛。 由于其防爆震性能，鉛添加劑現(xiàn)在對于航空燃料來說是極為重要的， 但是鉛添加劑對環(huán)境有很大的污染，并且現(xiàn)在只能以受限制的量生產(chǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明基本上滿足了本行業(yè)的上述需求。
按照本發(fā)明采用的"成對曲拐"構(gòu)型使一階振動動量減少了約 300%。該值的減小允許4吏用相對輕型的一階動量(first order moment)平衡軸。該裝置有效地消除了所有一階擺動力偶。
在此需要指出的是，盡管在此示出的實施例是用于8缸發(fā)動機。 但是，同樣的策略也可用于6、 10和12個氣釭的發(fā)動機。該技術(shù)對于 航空器和其他對于緊密性和功率密度有很高要求的發(fā)動機來說極為有 用。同樣認為，本發(fā)明對于軍用車輛和船舶等也很有用。在軍用車輛 中，發(fā)動機可以被設置在車輛上非常低的位置，從而對坐在發(fā)動機上 方的乘員提供爆炸時的保護，同時由于重心低還提高了穩(wěn)定性。
在柴油機中，如同多數(shù)發(fā)動機一樣，有多個管路需要被冷卻以確 保內(nèi)部部件的可靠性，例如常規(guī)的發(fā)動機和滑油冷卻器。渦輪增壓的
柴油機需要一個附加的增壓空氣冷卻器(或中冷器)來獲得最佳的性 能。這種冷卻器的作用是提高充氣密度，從而提高進入發(fā)動機的空氣 質(zhì)量流量。
在這個發(fā)動機中，發(fā)動機液體元件的冷卻需要通過發(fā)動機上安裝 的散熱器來完成。油被水/油元件冷卻，以確保在寒冷氣候下對油的適 當預熱。通過平的V構(gòu)型安裝在發(fā)動機上。這也允許發(fā)動機安裝在傳 統(tǒng)的航空器外殼內(nèi)，而不需要航空器公司付出特別額外的設計工作。
發(fā)動機的平的V構(gòu)型允許發(fā)動機艙的整個寬度被壓縮，并被密封 到雙冷卻器矩陣中。這樣做的結(jié)果是使航空器的負荷被最小化，這對 于航空器速度和燃料經(jīng)濟性都有很大的好處。
由于不用遠程安裝乙二醇和水系統(tǒng)，整個發(fā)動機的安裝保持為輕 型化。這主要是基于這樣的事實，水和油的管道很重，而且對于降低 所含液體的熱量作用有限。而且，這樣給了我們一個通用的冷卻策略， 可以用于所有的空冷航空器設計中。因此，這種設計使得制造商可以 容易地把改進的發(fā)動機設備安裝到已有的航空器上。
空氣-空氣充氣的空冷器與壓力艙共用發(fā)動機冷卻器元件。兩者非 常靠近，這一點允許在機艙的限制內(nèi)進行非常緊湊的組裝。充氣空冷 器的安裝提供了統(tǒng)一的發(fā)動機冷卻策略。
本發(fā)明涉及一種發(fā)動機，其包括以平的、對置氣缸設置的兩個氣 缸排，以及具有多個成對曲拐的曲軸，每個成對曲拐中的兩個曲拐被 設置地互相鄰近并且共面。


圖l是現(xiàn)有技術(shù)中用于徑向航空發(fā)動機的曲軸的分解圖。
圖2是現(xiàn)有技術(shù)中空冷徑向航空發(fā)動機的透視圖。
圖3是現(xiàn)有技術(shù)中液冷V-12航空發(fā)動機的局部剖視圖。
圖4是現(xiàn)有技術(shù)中刀叉(fork-and-knife )連桿設置的透視圖。
圖5是現(xiàn)有技術(shù)中空冷柴油航空發(fā)動機的透視圖。
圖6是現(xiàn)有技術(shù)中空冷臥式空冷六缸航空發(fā)動機的透視圖。
圖7是現(xiàn)有技術(shù)中用于臥式空冷六缸航空發(fā)動機的曲軸的側(cè)視圖。
圖8是現(xiàn)有技術(shù)中內(nèi)燃機的示意圖。 圖9是現(xiàn)有技術(shù)中三種曲軸的側(cè)視圖。 圖IO是現(xiàn)有技術(shù)中兩種曲軸的側(cè)視圖。 圖11是現(xiàn)有技術(shù)中曲軸的振動向量示意圖。 圖12是現(xiàn)有技術(shù)中臥式空冷六缸航空發(fā)動機的側(cè)視圖。 圖13是本發(fā)明一個實施例的側(cè)視圖。 圖14是按照本發(fā)明曲軸的振動向量的示意圖。 圖15是示出本發(fā)明一些特點的分解透視圖。 圖16是本發(fā)明發(fā)動機本體的透視圖。 圖17是按照本發(fā)明組裝的曲軸的透視圖。 圖18是按照本發(fā)明的活塞及相關(guān)部件的分解圖。 圖19是本發(fā)明凸輪驅(qū)動機構(gòu)的一個實施例的分解透視圖。 圖20是本發(fā)明凸輪軸及相關(guān)部件的分解透視圖。 圖21是本發(fā)明氣缸蓋的一個實施例的透視圖。 圖22是本發(fā)明噴射系統(tǒng)的一個實施例的透視圖。 圖23是本發(fā)明冷卻系統(tǒng)的一個實施例的透視圖，其中為了清楚顯 示的原因去掉了一些部件。
圖24是本發(fā)明進氣系統(tǒng)的一個實施例的透視圖。
圖25是本發(fā)明排氣系統(tǒng)的一個實施例的透視圖。 圖26是本發(fā)明滑油系統(tǒng)的一個實施例的局部分解圖，其中為了清 楚顯示的原因示出了發(fā)動機本體和氣缸蓋。
圖27是本發(fā)明滑油系統(tǒng)的一個實施例的透視圖。
圖28是本發(fā)明一個實施例的透視圖。
圖29是本發(fā)明安裝在航空器上的一個實施例的透視圖。
具體實施例方式
如圖8所示，任何活塞發(fā)動機簡單來說都是壓力管道的集合，利 用曲柄搖桿(曲軸)機構(gòu)把氣體的膨脹功進行有用功的傳遞。 一直以 來對發(fā)動機設計者的挑戰(zhàn)是，開發(fā)一種簡潔的結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)利用最少 的材料來傳遞可靠的動力。最近隨著柴油機技術(shù)的發(fā)展，對發(fā)動機本 體和曲軸進行優(yōu)化設計的需要變得明顯。當代柴油機燃燒產(chǎn)生的氣體 壓力處于200巴峰值壓力的區(qū)域。這比通常的車用汽油機的壓力大兩 倍。發(fā)動機部件中重量最大的通常是發(fā)動機本體和曲軸組件。
盡管工程師們知道當代柴油機熱效率很高，但是還存在著一個挑 戰(zhàn)就是把柴油機集成為一個緊湊的、重量效率高的裝置。在設計航空 設備時沒有比這更重要的了。航空設備需要的發(fā)動機應當輕型、耐用、 高效并且動力強勁。為了同時獲得這些特點，工程師們必須進行徹底 的"尺寸，，研究，從而判斷多大的發(fā)動機排量才能足夠合適地完成工 作。
在如下方程中的BMEP或"P"用于比較各種發(fā)動機構(gòu)型的性能。 如果發(fā)動機作為恒壓裝置工作時，在一個循環(huán)周期上發(fā)動機獲得的壓 力是平均壓力。發(fā)動機功率的基本公式可以簡化為如下形式
Power=P x L x A x N
其中
P-活塞上的平均壓力； L--沖程長度；
A-活塞面積； N-每分鐘的點火脈沖。
因此，功率是BMEP、發(fā)動機幾何形狀和發(fā)動才幾轉(zhuǎn)速的函數(shù)。因 此很明顯的是，在給定了相同的功率目標時，對于發(fā)動機設計者來說 選擇就很有限了。同樣很明顯的是，提高四沖程發(fā)動機功率輸出的唯 一方式是
1. 提高排量(通過增大L和A的組合來提高發(fā)動機排量)
2. 提高發(fā)動機轉(zhuǎn)速(每單位時間的點火脈沖)
3. 提高P (每個循環(huán)上的平均壓力)
由于目標是獲得更大的單位功率，發(fā)動機設計者的任務是在提高 功率的同時不能相應地增大重量。這一點的意義在于，發(fā)動機排量的 增大將導致重量的增大。這就直接排除了上面的選項"1"。
提高發(fā)動機轉(zhuǎn)速當然會導致單位功率的提高。但是，這通常會與 發(fā)動機的耐久性成為矛盾。隨著發(fā)動機轉(zhuǎn)速的提高，像軸承負荷、活 塞速度和動力學振動之類的問題也隨之產(chǎn)生。當發(fā)動機扭矩能力不足 時，可以用齒輪減速機構(gòu)來提高扭矩放大。這樣做并非沒有代價，因 為設計者必須考慮發(fā)動機排量和齒輪減速機構(gòu)重量之間的權(quán)衡。另外 需要考慮的是齒輪減速機構(gòu)的傳動效率(噪聲特性)和扭矩性能。
提高發(fā)動機轉(zhuǎn)速時要考慮的另一個因素是，發(fā)動機的機加工部件 的尺寸精度必須提高，以確保發(fā)動機合適的動力學性能。這樣做的直 接后果就是提高了制造成本，在制造輕型、高速發(fā)動機時這當然也是 需要慮的。
發(fā)動機設計者所面臨的最基本選擇是必須考慮發(fā)動機在其運行環(huán) 境下的工作情況。這個特殊情況后的驅(qū)動力是在廣泛的應用范圍內(nèi)產(chǎn) 生當前GA發(fā)動機的替代品?，F(xiàn)在，基本上所有的發(fā)動機都是臥式、 空冷構(gòu)型的。從組裝的角度看，大部分正在量產(chǎn)的航空器以及所有正 在服役的航空器都圍繞著這種構(gòu)型而設計。這種構(gòu)型在兩人寬的航空 器的滑流內(nèi)很合適。它可以在機身的前方區(qū)域內(nèi)被封閉而冷卻發(fā)動機。
現(xiàn)在的GA發(fā)動機通常很長，從而合適的空氣冷卻氣缸蓋。通過
采用v構(gòu)型，發(fā)動機設計者可以有效地使發(fā)動機變短，同時保持相同 的前方形狀。圖9的上方示出了六缸GA發(fā)動機共用的曲軸，在下方 示出了用于縮短發(fā)動機長度的V-8 "共用銷曲軸"。盡管這種技術(shù)對于 汽車發(fā)動機設計者來說是公知的，但它還沒有被用在GA設備上。圖 10進一步示出了這種發(fā)動機設計策略的效果，圖中其上方是四缸GA 發(fā)動機的曲軸，下方是車用V-8柴油機的曲軸。
這種技術(shù)允許本發(fā)明的液冷柴油機10具有更多的氣缸數(shù)，并且能 在當前GA組裝長度限度內(nèi)進行組裝。圖12是普通六缸GA發(fā)動機的 側(cè)視圖，圖13是本發(fā)明一個八缸實施例的側(cè)視圖，示出了采用一個共 用銷曲軸時在長度方面的優(yōu)勢。
除了提供最優(yōu)安裝和組裝密度，從本發(fā)明的發(fā)動機開發(fā)過程的樣 機研究階段中，設計目標中發(fā)動機IO能利用"生產(chǎn)"V型發(fā)動機部件 是很有價值的。例如，歐洲乘用車的完整氣缸蓋可以不經(jīng)改造而用于 平的V概念上。其它的部件也是有用的，并且顯著地減少了用于開發(fā) 的時間和降低了這種設備的成本?？梢詮能囉肰-8發(fā)動機上"轉(zhuǎn)用" 的部件是
帶有冷卻通道的氣缸蓋
-燃燒系統(tǒng)；進氣和排氣口，活塞碗幾何形狀，噴射裝置 氣缸蓋墊圏 連桿 活塞
主軸承尺寸 凸輪驅(qū)動4幾構(gòu) 凸輪鏈系張緊元件 高壓燃料軌道 高壓燃料泵
盡管發(fā)動機的組裝很重要，但是使發(fā)動機達到適當?shù)钠胶?，對?發(fā)動機及其輔助系統(tǒng)的使用壽命來說可能更為重要。從本質(zhì)上說，航 空器的結(jié)構(gòu)通常是非常輕的，并極大地受到發(fā)動機振動特性的影響。
為了確定180度發(fā)動機作為一個措施是否有價值，首先研究圖ll 中所示通常使用的"十字形"曲軸。這種曲軸被廣泛地用在傳統(tǒng)的美 式V8發(fā)動機上。這對于顯著地減小車用設備(90度V-8發(fā)動機)的 振動很有用，并且適用于車用設備的環(huán)境。這種發(fā)動機通?？v向設置， 90度的V型給前懸掛留出了空隙，并給車輛排氣系統(tǒng)提供了無障礙通 道。
當V型的角度被"平展"為180度時， 一階振動向量被翻番，從 振動的角度看，使發(fā)動機處于運行不可靠的狀態(tài)。已經(jīng)認識到，盡管 可以通過以曲軸轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)的平衡軸來改變這種情況，但是平衡軸的重 量還是不可避免地使發(fā)動機更重。
如圖14示意性地示出的那樣，釆用按照本發(fā)明曲軸50的"配對 拐"的構(gòu)型可以使一階振動動量減小約300%。該值的減小允許使用 相對輕型的一階力矩平衡軸，如圖17所示。該裝置有效地消除了所有 一階擺動力偶。
圖13、 14、 28和29中大體示出了本發(fā)明的發(fā)動機10。發(fā)動機10 的主要部件有發(fā)動機本體12、氣缸蓋14和16、噴射系統(tǒng)18、冷卻系 統(tǒng)20、進氣系統(tǒng)22、排氣系統(tǒng)23、滑油系統(tǒng)24和曲軸50。
參見圖15-17，發(fā)動機本體12包括兩個半部，即一個第一氣缸排 30a和一個第二氣缸排30b。氣缸排30a包括第一氣缸31、第二氣缸 32、第三氣缸33和第四氣缸34 (未示出)。氣缸排30b包括第五氣缸 35、第六氣缸36、第七氣缸37和第八氣缸38。在本發(fā)明的該實施例 中，發(fā)動機IO包括8個氣缸，但是，具有例如4、 6、 10或12個氣缸 的臥式發(fā)動機都屬于本發(fā)明的范圍內(nèi)。每個氣缸包括活塞40，其通過 活塞銷44可運轉(zhuǎn)地與連桿46的第一端連接，如圖18所示。每個活塞 40還包括一個或多個活塞環(huán)42。
曲軸50 (上面提到過)也包括在發(fā)動機10內(nèi)，該曲軸包括多個 支承軸頸表面52，用于把曲軸50固定到本體12上。曲軸50還包括 多個連桿支承軸頸54、 56、 58和60。如同本領(lǐng)域才支術(shù)人員知道的那 樣，曲軸中心線和連桿支承軸頸中心線之間的距離被叫做曲軸的"曲
拐"，該術(shù)語在此將被稱為"連桿支承軸頸"。每個曲拐可運轉(zhuǎn)地接受
兩個連桿46,每個連桿來自每個氣缸排30a和30b。更具體地說，氣 缸31的連桿和氣缸35的連桿可運轉(zhuǎn)地與曲拐54連接。類似地，氣缸 32的連桿和氣缸36的連桿可運轉(zhuǎn)地與曲拐56連接。類似地，氣缸33 的連桿和氣缸37的連桿可運轉(zhuǎn)地與曲拐58連接。類似地，氣缸34 的連桿和氣缸38的連桿可運轉(zhuǎn)地與曲拐60連接。曲拐54和56相鄰、 共面并大體相對。類似地，曲拐58和60相鄰、共面并大體相對。曲 拐54和56形成的平面與曲拐58和60形成的平面垂直正交。參見圖 14。平衡軸62可運轉(zhuǎn)地與曲軸50連接。平衡軸62優(yōu)選以發(fā)動機轉(zhuǎn)速 驅(qū)動。
按照本發(fā)明的這個實施例，氣缸的點火順序如下31， 37, 32， 38， 36， 34, 35, 33 (在圖14中是1， 7, 2， 8， 6， 4, 5， 3)。發(fā)動 機10的一個完整的點火循環(huán)包括曲軸的720度轉(zhuǎn)動，因此點火間隔是 曲軸50每轉(zhuǎn)動90度。
發(fā)動機IO還包括第一氣缸蓋41和第二氣缸蓋16。圖21示出了 發(fā)動機氣缸蓋的一個實施例。圖26示出的本體12具有安裝好的氣缸 蓋14和氣缸蓋16。氣缸蓋14與氣缸排30a連接，氣缸蓋16與氣缸 排30b連接。氣缸蓋14具有多個進氣口和多個排氣口，還包括進氣凸 輪軸72和排氣凸輪軸74，通過閥鏈73操作至少一個氣門78，如圖 20所示。每個凸輪軸^L固定在氣缸蓋14內(nèi)，并與凸輪驅(qū)動^/L構(gòu)76連 接，該凸輪驅(qū)動機構(gòu)與曲軸50可運轉(zhuǎn)地連接。
圖19示出了凸輪驅(qū)動機構(gòu)76的一個實施例，圖16示出了凸輪驅(qū) 動機構(gòu)76安裝在本體12上的一個實施例。進氣凸輪軸72和排氣凸輪 軸74致動多個氣門78，搖臂80和氣門彈簧82。氣缸蓋14包括至少 8個氣門78,搖臂80和氣門彈簧82，如圖20所示。在本發(fā)明的這個 實施例中，氣缸蓋14包括16個氣門78,搖臂80和氣門彈簧82。凸 輪驅(qū)動系統(tǒng)包括齒輪160、鏈條162、鏈輪164和張緊器166。氣缸蓋 14還包括氣門套70,如圖27所示。類似地，氣缸蓋16具有多個進氣 口和多個排氣口，還包括進氣凸輪軸72和排氣凸輪軸74。每個凸輪
軸被固定在氣缸蓋16內(nèi)，并與凸輪驅(qū)動機構(gòu)76連接，該凸輪驅(qū)動才幾 構(gòu)與曲軸50可運轉(zhuǎn)地連接。進氣凸輪軸72和排氣凸輪軸74致動多個 氣門78，搖臂80和氣門彈簧82。氣缸蓋16包括至少8個氣門78， 搖臂80和氣門彈簧82。在本發(fā)明的這個實施例中，氣缸蓋16包括16 個氣門78，搖臂80和氣門彈簧82。氣缸蓋16還包括氣門套70，如 圖27所示。
發(fā)動機10還包括噴射系統(tǒng)18,如圖22所示。噴射系統(tǒng)18包括 高壓燃料泵80、燃料壓力調(diào)節(jié)器82、第一高壓燃料軌道84、第二高 壓燃料軌道85和多個噴射器86。在本發(fā)明的這個實施例中，噴射系 統(tǒng)18包括8個噴射器86。
已經(jīng)花費了大量的時間使有效振動特性處于發(fā)動機設計構(gòu)思的范 圍內(nèi)。這樣做有很多原因，這些原因都是為了使發(fā)動機的綜合設計通 過采用結(jié)構(gòu)性材料和減小重量而得到優(yōu)化。下面將會具體說明，這種 設計允許直接安裝非常輕的鋁冷卻元件，以及延長發(fā)動機安裝部件和 航空器結(jié)構(gòu)的使用壽命。
在柴油機10中，如同多數(shù)發(fā)動機一樣，有多個管路需要被冷卻以 確保內(nèi)部部件的可靠性，例如常規(guī)的發(fā)動機和滑油冷卻器。渦輪增壓 的柴油機10需要一個附加的增壓空氣冷卻器(或中冷器)來獲得最佳 的性能。這種冷卻器的作用是提高充氣密度，從而提高進入發(fā)動機的 空氣質(zhì)量流量。
在這個發(fā)動機10中，發(fā)動機液體元件的冷卻需要通過發(fā)動機上安 裝的散熱器來完成。油被水/油元件冷卻，以確保在寒冷氣候下對油的 適當預熱。通過平的V構(gòu)型安裝在發(fā)動機上。這也允許發(fā)動機安裝在 傳統(tǒng)的航空器外殼內(nèi)，而不需要航空器公司付出特別額外的設計工作。
發(fā)動機10的平的V構(gòu)型允許發(fā)動機艙的整個寬度被壓縮，并被 密封到雙冷卻器矩陣中。這樣做的結(jié)果是使航空器的負荷被最小化， 這對于航空器速度和燃料經(jīng)濟性都有很大的好處。
由于不用遠程安裝乙二醇和水系統(tǒng)，整個發(fā)動機IO的安裝保持為 輕型化。這主要是基于這樣的事實，水和油的管道很重，而且對于降
低所含液體的熱量作用有限。而且，這樣給了我們一個通用的冷卻策 略，可以用于所有的空冷航空器設計中。因此，我們使得制造商可以 容易地把改進的發(fā)動機設備安裝到已有的航空器上。
空氣-空氣充氣的空冷器與壓力艙共用發(fā)動機冷卻器元件。兩者非 ?？拷@一點允許在機艙的限制內(nèi)進行非常緊湊的組裝。充氣空冷 器的安裝提供了統(tǒng)一的發(fā)動機冷卻策略。
冷卻系統(tǒng)20也包括在發(fā)動機10內(nèi)。參照圖23,按照本發(fā)明發(fā)動 機10的這個實施例是液冷的，相應地，冷卻系統(tǒng)20包括安裝在發(fā)動 機10上的散熱器90。散熱器90與護罩92連接，該護軍具有第一空 氣入口 94和第二空氣入口 95。冷卻系統(tǒng)20還包括水泵96(未示出)， 油-水熱交換器98,如圖27所示。在冷的環(huán)境條件下，可以通過發(fā)動 機燃料驅(qū)動熱交換器以有效地在發(fā)動機啟動前對其進行加熱。
中冷器100被安裝在發(fā)動機10上，并與散熱器90相鄰，并且也 連接到護罩92上?？諝馔ㄟ^空氣入口 94和95被吸入，并通過護罩 92流經(jīng)散熱器90和中冷器100，同時水泵96驅(qū)動流經(jīng)散熱器90的發(fā) 動機冷卻劑的循環(huán)。通過使靠近發(fā)動機油的發(fā)動機冷卻劑循環(huán)，油-水熱交換器98給滑油系統(tǒng)24 (下面將詳細說明)提供冷卻。在另一 個實施例中，發(fā)動機10是空冷的。
發(fā)動機10還包括進氣系統(tǒng)22和排氣系統(tǒng)23,如圖24和25所示。 進氣系統(tǒng)22包括第一空氣進氣管IIO和第二空氣進氣管111，它們分 別通過第一進氣管114和第二進氣管115與空氣箱112連接?？諝庀?112優(yōu)選地被安裝在發(fā)動機上，并且可以包括空氣濾清器113?？諝庀?113提供了通過第一渦輪進氣管116 (未示出)進入第一渦輪增壓器 118的空氣，以及通過第二渦輪進氣管117進入第二渦輪增壓器119 的空氣。優(yōu)選地，渦輪增壓器118和119分別被靠近地安裝在氣缸蓋 14和16上。渦輪增壓器118和119通過第一中冷器管道120和第二 中冷器管道121可運轉(zhuǎn)地與中冷器100連接。中冷器100與第一進氣 增壓箱122和第二進氣增壓箱123連接。進氣歧管124把進氣增壓箱 122與氣缸蓋14的進氣口相連，類似地，進氣歧管125把進氣增壓箱123與氣缸蓋16的進氣口相連。在排氣系統(tǒng)23中，排氣歧管126的 第一端與氣缸蓋14的排氣口相連，同時排氣歧管126的第二端與渦輪 增壓器118相連。類似地，排氣歧管127的第一端與氣缸蓋16的排氣 口相連，同時排氣歧管127的第二端與渦輪增壓器119相連。渦輪增 壓器118和119還分別包括排氣管128和129。
參照圖26和27，滑油系統(tǒng)24也包括在發(fā)動才幾10內(nèi)?；拖到y(tǒng) 24包括上油盤部分140和下油盤部分141。上油盤部分140和下油盤 部分141相互連接，且上油盤部分140與發(fā)動才幾10連接。油泵142 通過取油器144從下油盤140 (與上下文不符)中吸取油。泵142把 油提供給油-水熱交換器98?；拖到y(tǒng)24通過氣門套70內(nèi)的供油管 146把油泵送供給氣缸排30a?；赜凸?48也被提供給氣缸排30a。類 似地，通過氣門套71內(nèi)的供油管147把油泵送供給氣缸排30b?；赜?管149被提供給氣缸排30b。
圖29示出了集成的發(fā)動機10安裝到航空器機艙170和機架172 及螺旋槳174上。
盡管通過各種改進和替代形式檢驗了本發(fā)明，還通過附圖中的例
子和說明書的細節(jié)進行了具體描述。但是，應當理解的是，本發(fā)明并
不限于所描述的具體實施例。相反，附屬的權(quán)利要求所限定所有改進、 等同物和替換物都落在本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種發(fā)動機，其包括以平的、對置氣缸設置的兩個氣缸排，每個氣缸排具有四個氣缸；具有四個曲拐的曲軸，第一對曲拐，其包括四個曲拐中的兩個，這兩個曲拐互相鄰近并且共面，第一對曲拐的平面相對于第二對曲拐的平面垂直設置，第二對曲拐包括四個曲拐中另外的兩個曲拐，第二對曲拐中的兩個曲拐互相鄰近并且共面。
2、 如權(quán)利要求1所述的發(fā)動機，其中點火間隔是8個間隔90度 (eight by ninety degrees )。
3、 如權(quán)利要求1所述的發(fā)動機，其中編號為1， 2， 3和4的氣缸 位于第一氣缸排，編號為5， 6， 7和8的氣缸位于第二氣缸排，氣缸 的點火順序是l， 7， 2， 8， 6， 4， 5和3。
4、 如權(quán)利要求1所述的發(fā)動機，其包括一個一階力矩平衡軸。
5、 如權(quán)利要求4所述的發(fā)動機，該平衡軸以發(fā)動機轉(zhuǎn)速被旋轉(zhuǎn)驅(qū)動。
6、 如權(quán)利要求1所述的發(fā)動機，該發(fā)動機是壓縮燃燒發(fā)動機。
7、 如權(quán)利要求1所述的發(fā)動機，該發(fā)動4幾是液冷的。
8、 如權(quán)利要求1所述的發(fā)動機，該發(fā)動機是渦輪增壓的。
9、 如權(quán)利要求1所述的發(fā)動機，該發(fā)動機被一對渦輪增壓器增壓， 各渦輪增壓器被各氣缸排的排氣所驅(qū)動。
10、 如權(quán)利要求3所述的發(fā)動機，每個氣缸與一個活塞相關(guān)聯(lián)， 且活塞被相應地編號，活塞1和5可運轉(zhuǎn)地連接到第一曲拐，活塞2 和6可運轉(zhuǎn)地連接到第二曲拐，活塞3和7可運轉(zhuǎn)地連接到第三曲拐， 活塞4和8可運轉(zhuǎn)地連接到第四曲拐。
11、 一種發(fā)動機，其包括以平的、對置氣缸設置的兩個氣缸排；以及 具有多個成對曲拐的曲軸，每個成對曲拐中的兩個曲拐被互相鄰 近并且彼此共面地設置。
12、 如權(quán)利要求11所述的發(fā)動機，所述曲軸具有四個曲拐，第一 對曲拐，其包括四個曲拐中的兩個，這兩個曲拐互相鄰近并且共面， 第一對曲拐的平面相對于第二對曲拐的平面垂直設置，第二對曲拐包 括四個曲拐中另外的兩個曲拐，第二對曲拐中的兩個曲拐互相鄰近并 且共面。
13、 如權(quán)利要求12所述的發(fā)動機，其中點火間隔是8個間隔90度。
14、 如權(quán)利要求12所述的發(fā)動機，其中編號為1， 2， 3和4的氣 缸位于第一氣缸排，編號為5， 6, 7和8的氣缸位于第二氣缸排，氣 缸的點火順序是l， 7， 2， 8， 6， 4， 5和3。
15、 如權(quán)利要求12所述的發(fā)動機，其包括一個一階力矩平衡軸。
16、 如權(quán)利要求15所述的發(fā)動機，該平衡軸以發(fā)動機轉(zhuǎn)速被旋轉(zhuǎn) 驅(qū)動。
17、 一種集成發(fā)動機，其包括 一個單一結(jié)構(gòu)至少包括以下部件以平的、對置氣缸設置的兩個氣缸排； 空氣充氣壓縮機和空氣充氣冷卻器組件； 發(fā)動機液體冷卻器組件，以及 液體油冷卻器組件。
18、 如權(quán)利要求17所述的發(fā)動機，所述曲軸具有四個曲拐，第一 對曲拐，包括四個曲拐中的兩個，這兩個曲拐互相鄰近并且共面，第 一對曲拐的平面相對于笫二對曲拐的平面垂直設置，第二對曲拐包括 四個曲拐中另外的兩個曲拐，第二對曲拐中的兩個曲拐互相鄰近并且 共面。
19、 如權(quán)利要求17所述的發(fā)動機，其中點火間隔是8個間隔90度。
20、 如權(quán)利要求17所述的發(fā)動機，其中編號為l， 2， 3和4的氣 缸位于第一氣缸排，編號為5， 6, 7和8的氣缸位于第二氣缸排，氣 缸的點火順序是l， 7， 2， 8， 6， 4， 5和3。
21、 如權(quán)利要求17所述的發(fā)動機，其包括一個一階力矩平衡軸。
22、 如權(quán)利要求21所述的發(fā)動機，該平衡軸以發(fā)動機轉(zhuǎn)速被旋轉(zhuǎn) 驅(qū)動。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種發(fā)動機，其包括以平的、對置氣缸設置的兩個氣缸排，以及具有多個成對曲拐的曲軸，每個成對曲拐中的兩個曲拐被設置地互相鄰近并且共面。
文檔編號F02B75/00GK101180458SQ200580048769
公開日2008年5月14日 申請日期2005年12月7日 優(yōu)先權(quán)日2005年1月11日
發(fā)明者M·J·富克斯, S·M·魏因齊爾 申請人:施里克公司