[发明专利]飞机发动机的汽缸盖

说明书

技术领域

本发明涉及飞机发动机，且更具体地，涉及飞机发动机中的汽缸盖的改进设计。

背景技术

普通航空飞机中通用的飞机发动机主要以内燃、多缸、火花点火的构造提供，该构造设置用于燃烧高辛烷值航空汽油。这种发动机通常采用风冷，具有单独安装的汽缸，其在行业上通常称为汽缸“罐（jug）”。汽缸罐通常包括缸盖部和汽缸部。各个部分通常包括多个冷却法兰，以与经过汽缸的空气换热。各发动机配置成将进入的燃烧空气经过缸盖部输送至汽缸，并将流出汽缸的热废气经过缸盖部输送至排气集管或歧管。对进入汽缸的较冷燃烧空气和离开汽缸的热废气的控制，是通过以常规方式操作的进气阀和排气阀实现的。

目前普通航空飞机发动机设计中的汽缸盖包括用于进入气流的进口通道，和用于流出废气的出口通道，在大多数情况下每种通道都是几十年前设计的。通过优化进入空气的流动路径或流出的热废气的流动路径而优化发动机功率输出似乎很少受到关注。

在各种非航空发动机中，已做出一些尝试来提供对进气通道或排气通道的升级，以至少部分补偿差的汽缸盖组件的原始设计，并取得了不同程度的成功。关于进气通道，在1979年6月26日授权的标题为“发动机缸进气口”且转让给密歇根州底特律的通用汽车公司的美国专利第4159011号中说明了获得改进性能的尝试。在所述的装置中，成形的导流板在进气流动方面提供了某些改进；然而，该设计留下了相当大的改进空间。关于排气通道，在1985年8月27日授权的标题为“排气口”且转让给伊利诺伊州莫林的Deere&公司的美国专利第4537028号中说明了获得改进性能的尝试。在该设计中，围绕阀杆设置了分流器，其减小了流动分离和损失。然而，这类汽缸盖的构造相比典型的飞机发动机汽缸和汽缸盖，某种程度上允许更大的可调节范围。

因此，尽管现有技术尝试改善其他类型的内燃、多缸、火花点火发动机中的气流，然而仍然存在对于简单并有效地提高总的发动机功率输出的、改进的飞机发动机汽缸盖的尚未满足的需求。通过对当前用于飞机汽缸盖的设计的独特改进而提供这样的设计将会是有利的，使得相近（或其他）发动机组件可经很小或无修改而使用（除了如本文所述适应空气流量和功率输出改进可能是有利的或必须的以外）。重要的是，使用这类改进的汽缸盖设计将会从现有的飞机发动机提供增加的马力输出。当例如短跑道起飞和/或在高密度高度条件下需要最大发动机性能时，这类改进将会特别有用。替代性地，同样重要地，与使用现有汽缸盖设计的发动机中的燃料消耗率相比，使用本文所述的改进的汽缸盖设计的改进的发动机可用于在给定的马力输出下减小燃料消耗的运行方法中。因此，与现有技术的发动机设计相比，给定行程的燃料消耗将减小，且这种改进的性能也将扩展采用这类改进的汽缸盖设计的飞机的范围。

发明内容

本文公开的用于飞机发动机的新颖汽缸盖包括进气通道，通过最小化穿过进气通道的空气的压降（摩擦和流动湍流损失）而使进气通道优化以允许最大气流。同样地，通过最小化排出气体所经历的压降（包括摩擦和湍流损失），例如通过最小化高速热排气的输出通道的障碍，使热排气通道优化以允许最大排出气流。

本文所述的新颖汽缸盖的特别有利之处在于配置成允许发动机制造商将其安装在其他方面使用现有设计构造的新发动机上，因此允许增加马力输出而无需更改各种组件。而且，这种新颖汽缸盖可在现场，例如在飞机发动机“大修”期间进行更换，从而与现有汽缸和汽缸盖相比，类似地改善选定发动机的马力输出，和/或减小选定功率输出下的燃料消耗。可为大修提供这种新颖的汽缸盖，作为工厂提供的在现有发动机大修中使用的新汽缸套件的关键组件。

而且，在实施例中有利的是，与仅包括本文所述的新的、改进的进气通道和/或排气通道设计的汽缸设计相比，改进的进气阀构造和/或改进的排气阀构造可用于提供功率输出和燃料经济性的进一步提高。

有利地，如同当前在许多现有飞机汽缸盖设计中使用的那样，由本文所公开的设计提供的改进的汽缸盖可使用铝合金铸件制造。

随着以下结合附图进行的讨论，本文所述的用于飞机发动机的汽缸盖设计的这些和其他目的、优点、和新颖特征通过上述内容、所附权利要求和随后的详细说明，对于读者将是显然的。

本发明人现已开发出用于飞机发动机的改进的汽缸盖设计。该汽缸盖可容易并快速地安装在其他方面为现有设计的新发动机上，或可容易并快速地安装在已使用的发动机上，如在大修期间，当安装新的汽缸以及阀和汽缸盖等相关组件可能会有用时。