內(nèi)燃機的冷卻的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及內(nèi)燃機的冷卻，并且特別但不排他地涉及用于冷卻螺旋槳飛機內(nèi)的內(nèi)燃機的散熱器。
【背景技術(shù)】
[0002]內(nèi)燃機廣泛應(yīng)用于幾乎所有類型的動力交通工具中，包括汽車、摩托車、輪船和飛機。內(nèi)燃機的一個主要問題是廢熱的產(chǎn)生，所述廢熱必須從發(fā)動機有效地轉(zhuǎn)移到周圍環(huán)境中，以便避免熱相關(guān)的發(fā)動機故障，諸如破裂、翹曲或發(fā)動機潤滑油的降解。
[0003]有兩種常見的發(fā)動機冷卻技術(shù):空氣冷卻和液體冷卻。雖然空氣冷卻在內(nèi)燃機的初期是流行的，但它已不再被廣泛使用;液體冷卻現(xiàn)在是大多數(shù)內(nèi)燃機優(yōu)選的冷卻技術(shù)。
[0004]空氣冷卻包括通常以較高的速度圍繞發(fā)動機氣缸或缸體引導(dǎo)空氣。散熱片或其他構(gòu)造通常設(shè)置在氣缸或缸體的外表面上，以便增加表面積，從而增強熱傳遞。
[0005]在液體冷卻中，熱量從發(fā)動機經(jīng)由中間液體冷卻回路傳遞到環(huán)境。液體冷卻劑經(jīng)過限定在發(fā)動機氣缸或缸體內(nèi)或者周圍的流體通道，在內(nèi)部燃燒過程中產(chǎn)生的熱量因而傳遞到冷卻劑。冷卻劑然后被傳到具有暴露于環(huán)境的大的表面積的熱交換器(一般稱為散熱器)。隨著冷卻劑循環(huán)通過散熱器，熱量從液體冷卻劑傳遞到環(huán)境。冷的冷卻劑隨后離開散熱器并供給回到發(fā)動機氣缸或缸體以重復(fù)該過程?？蛇x地，在開放回路中，離開散熱器的冷卻液可以被處理掉，而新鮮的冷卻液被供給到發(fā)動機氣缸或缸體。
[0006]在一般情況下，液體冷卻裝置中使用的液體冷卻劑是水基的，但是可包括其他試劑，諸如防凍劑和/或腐蝕抑制劑。
[0007]還可以采用與發(fā)動機潤滑油相關(guān)的類似于上述液體冷卻的冷卻技術(shù)。發(fā)動機潤滑油的冷卻通常稱為“油冷卻”，并且包括將發(fā)動機油從發(fā)動機傳到其自身專用的散熱器，并且隨后將油返回到發(fā)動機。油冷卻通常與上述空氣冷卻和液體冷卻技術(shù)中的一個結(jié)合使用，即發(fā)動機油通常不是主要冷卻劑。
[0008]為了使液體冷卻和油冷卻構(gòu)成有效的發(fā)動機冷卻技術(shù)，必須有從散熱器到環(huán)境的有效熱傳遞。在實踐中，這是通過為散熱器設(shè)置一系列散熱片或其他構(gòu)造以增加其表面積，并且通過產(chǎn)生圍繞和/或通過散熱器的高流速空氣流來實現(xiàn)的。
[0009]—種用于產(chǎn)生圍繞或通過散熱器的空氣流的已知技術(shù)依賴于由所述交通工具的前進(jìn)運動提供的沖壓空氣壓力。在這樣的布置中，進(jìn)氣口設(shè)置在交通工具的前面，并且通過這些進(jìn)氣口接收的空氣被引導(dǎo)朝向散熱器。然而，這種布置的一個問題是，冷卻空氣流僅當(dāng)交通工具在運動中時才產(chǎn)生。在發(fā)動機運行但交通工具靜止時，例如當(dāng)飛機在地面上準(zhǔn)備起飛時，這可能會導(dǎo)致發(fā)動機的過熱。
[0010]經(jīng)由一個或多個風(fēng)扇引導(dǎo)空氣朝向散熱器也是已知的。然而，操作風(fēng)扇所需的動力必須通過發(fā)動機提供，從而增加了總的發(fā)動機負(fù)荷并因此貢獻(xiàn)于發(fā)動機的加熱?？紤]到設(shè)置風(fēng)扇的唯一目的是冷卻發(fā)動機的事實，加熱發(fā)動機的副作用代表了在基于風(fēng)扇的發(fā)動機冷卻布置中的顯著缺陷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]定義
[0012]術(shù)語“散熱器”在本文中用于包括任何形式的熱交換器，并且不局限于熱傳遞的特定形式或模式。例如，在已知的發(fā)動機冷卻系統(tǒng)中使用的熱交換器包含在術(shù)語“散熱器”的范圍內(nèi)，盡管事實上熱傳遞主要是通過對流和傳導(dǎo)，而不是輻射。
[0013]術(shù)語“孔”在本文中用于包括孔洞、狹槽、間隙、狹縫、凹口或任何其他形式的開口。
[0014]按照本發(fā)明，如從第一方面可看出，所提供的是一種用于飛機的發(fā)動機組件，該組件包括:
[0015]內(nèi)燃機；
[0016]驅(qū)動軸，其配置成由所述發(fā)動機驅(qū)動；
[0017]散熱器，其包括所述驅(qū)動軸被接收從中通過的孔，所述孔定位成使得所述散熱器大致沿周向圍繞所述驅(qū)動軸。
[0018]本發(fā)明的一個優(yōu)點是，與已知的發(fā)動機組件相比，散熱器與發(fā)動機之間的距離減小。因此，即使還需要發(fā)動機與散熱器之間的流體管路，這樣的管路是短并且直接的。這提供了降低成本、降低重量、簡化安裝并且減少泄漏風(fēng)險的優(yōu)點。
[0019]優(yōu)選地，散熱器沿周向圍繞驅(qū)動軸的至少70%。換句話說，從驅(qū)動軸的縱向軸線畫出的徑向線在可能的360度方位角的超過70%的角度范圍內(nèi)與散熱器相交。
[0020]更優(yōu)選地，所述散熱器沿周向圍繞驅(qū)動軸的至少90%。更加優(yōu)選地，所述散熱器沿周向圍繞驅(qū)動軸的100%。
[0021]散熱器可以布置用于冷卻在傳到散熱器之前已經(jīng)被發(fā)動機加熱的冷卻劑流體。在本實施例中，發(fā)動機組件可包括在發(fā)動機內(nèi)或靠近發(fā)動機的一個或多個流體通道，所述流體通道流體地連接到所述散熱器，使得冷卻劑流體從流體通道傳到散熱器。
[0022]可選地，散熱器可以布置成用于冷卻從發(fā)動機傳到散熱器的發(fā)動機潤滑油。
[0023]該孔優(yōu)選地包括位于散熱器內(nèi)部的孔洞，使得所述散熱器沿周向圍繞驅(qū)動軸。優(yōu)選地，散熱器大致是環(huán)形的，所述孔優(yōu)選地限定環(huán)形的中心。
[0024]可選地，孔可以包括從散熱器的外周緣延伸到散熱器內(nèi)部的不貫通的狹縫。優(yōu)選地，散熱器的橫截面基本上是圓形的，所述狹縫優(yōu)選地從散熱器的外周緣徑向延伸到散熱器的中心點。
[0025]可選地，孔可以包括從散熱器的外周緣延伸到散熱器的相對外周緣的間隙，使得所述孔將散熱器分成兩個分離的部分。優(yōu)選地，散熱器的每個部分的橫截面基本上是半圓形的。
[0026]驅(qū)動軸可聯(lián)接到發(fā)動機的曲軸。可選地，傳動軸可被接收在諸如汪克爾發(fā)動機(ffankel engine)的旋轉(zhuǎn)式發(fā)動機的轉(zhuǎn)子中。
[0027]驅(qū)動軸優(yōu)選地布置成用于轉(zhuǎn)動螺旋槳。優(yōu)選地，所述驅(qū)動軸的近端聯(lián)接到發(fā)動機，而驅(qū)動軸的遠(yuǎn)端聯(lián)接到螺旋槳。有利地，散熱器在發(fā)動機與螺旋槳之間的定位提供了緊湊并且輕質(zhì)的設(shè)施。此外，螺旋槳的旋轉(zhuǎn)動作協(xié)助圍繞和/或穿過散熱器的空氣流。本申請人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的是，通過螺旋槳的旋轉(zhuǎn)提供的空氣流比依靠由該空氣交通工具的向前運動提供的沖壓空氣壓力所實現(xiàn)的更大。此外，即使在發(fā)動機運轉(zhuǎn)而飛機靜止在地面上時，螺旋槳也能產(chǎn)生空氣流。
[0028]散熱器可以包括大致平坦的第一表面，其布置為在基本垂直于驅(qū)動軸的縱向軸線的一個平面中延伸，使得所述表面的法線基本平行于驅(qū)動軸的縱向軸線。散熱器還可以包括大致平坦的第二表面，其布置為在基本垂直于驅(qū)動軸的縱向軸線的一個平面中延伸。
[0029]當(dāng)驅(qū)動軸接收在散熱器的孔中時，第一表面優(yōu)選地接近螺旋槳，而第二表面優(yōu)選地接近發(fā)動機。
[0030]優(yōu)選地，第一和第二表面基本上是圓形的。
[0031]散熱器可以包括用于允許空氣從中穿過的附加孔。這種布置的一個優(yōu)點是，散熱器的表面積借助于孔而增加，從而提高了散熱器的冷卻效率。
[0032]散熱器可包括基本平坦的背襯構(gòu)件，其優(yōu)選地鄰接散熱器的第二表面。可以設(shè)想的是，平坦背襯構(gòu)件將特別適合于其中孔包括不貫通狹縫或間隙的實施例。在這些實施例中，所述背襯構(gòu)件優(yōu)選地至少定位在未被散熱器圍繞的圓周位置處。在某些實施例中，背襯構(gòu)件可以是細(xì)長的，并布置為覆蓋不貫通狹縫的外側(cè)部分，或覆蓋間隙的兩個外側(cè)部分，只留下驅(qū)動軸可通過其接收的中心孔洞。在可選實施例中，背襯構(gòu)件可以具有與散熱器的第二表面基本相同的外部尺寸，使得所述背襯構(gòu)件延伸至散熱器的外圍，該背襯構(gòu)件優(yōu)選包括位于背襯構(gòu)件內(nèi)部的孔洞，驅(qū)動軸被接收通過該孔洞。
[0033]附加孔可在第一與第二表面之間貫穿散熱器縱向延伸，每個孔從而限定一個細(xì)長的通道。細(xì)長通道可包括在大致縱向中心位置的限制部。設(shè)置限制部的一個優(yōu)點是，空氣的速度在所述部分增加，從而提高了散熱器的冷卻效率。當(dāng)散熱器位于螺旋槳葉片后面，并因此接收已經(jīng)由螺旋槳葉片的旋轉(zhuǎn)動作加速的空氣時，這種效果被認(rèn)為是特別盛行的。
[0034]在一個實施例中，散熱器由布置用于輸送冷卻流體的多個基本平行的細(xì)長管狀元件形成，空氣通道被限定在相鄰元件之間。
[0035]在對應(yīng)于設(shè)置在散熱器中的附加孔的位置的位置處，背襯構(gòu)件可包括孔，從而允許空氣穿過散熱器與背襯構(gòu)件這二者，因此提供散熱器的有效冷卻。
[0036]優(yōu)選地，所述散熱器包括護(hù)罩，所述護(hù)罩優(yōu)選地包括管狀側(cè)壁，其具有基本上平行于驅(qū)動軸的縱向軸線的縱向軸線。更優(yōu)選地，護(hù)罩的管狀側(cè)壁的縱向軸線與驅(qū)動軸的縱向軸線共線。護(hù)罩優(yōu)選地布置成沿周向圍繞驅(qū)動軸和散熱器的至少一個內(nèi)部部分。
[0037]護(hù)罩的管狀側(cè)壁優(yōu)選地是從散熱器的第一表面直立的。更優(yōu)選地，護(hù)罩的管狀側(cè)壁是從散熱器的第一表面的外周緣直立的。
[0038]護(hù)罩可以基本上是圓柱形的。可選地，護(hù)罩的管狀側(cè)壁可以向外張開，例如護(hù)罩可以是截頭圓錐形的。
[0039]用于發(fā)動機的進(jìn)氣口可鄰近散熱器的外周緣設(shè)置。
[0040]按照本發(fā)明，如從第二方面看出，所提供的是一種用于飛機的散熱器，散熱器包括:
[0041]用于接收驅(qū)動軸的孔，所述孔定位成使得當(dāng)驅(qū)動軸被接收在孔中時，所述散熱器基本上