[发明专利]分开循环飞行器发动机

说明书

技术领域

本发明涉及一种分开循环(split-cycle)发动机，本发明具体地涉及一 种分开循环飞行器发动机。

背景技术

在申请中所使用的术语分开循环发动机还没有被接受为发动机领域 的技术人员通常已知的固定意思。因此，为了清楚起见，应用到现有技术 中所公开的发动机和本申请中所涉及的术语“分开循环发动机”定义如下：

本文涉及的分开循环发动机包括：

曲轴，可以围绕曲轴轴线转动；

动力活塞，所述动力活塞可滑动地容纳在动力气缸内并且操作性地连 接到曲轴，从而所述动力活塞通过在所述曲轴的一个转动期间的动力(膨 胀)冲程和排气冲程而往复运动；

压缩活塞，所述压缩活塞可滑动地容纳在压缩气缸内并且操作性地连 接到曲轴，从而所述压缩活塞通过在所述曲轴的一个转动期间的进气冲程 和压缩冲程而往复运动；和

使动力气缸和压缩气缸相互连接的气体通道，所述气体通道包括在其 间限定压力室的进气阀与排气(隔断)阀。

全都受让于本发明的受让人的美国专利No.6,543,225、No.6,609,371和 No.6,952,923公开了本文所定义的分开循环内燃机的示例。这些专利包含 在这些专利的授权中引用为背景技术的很多美国和外国专利和公开物。因 为它们经过两个专用缸(一个气缸专用于高压压缩冲程，而另一个气缸专 用于高压动力冲程)确切地将传统压力/体积奥托(Otto)循环的四个冲程 (即，进气、压缩、动力和排气)分开，所以用于这些发动机的术语为“分 开循环(split-cycle)”。

使用星形发动机用于航空应用的飞行器发动机在本领域中是已知的。 例如，星形发动机通常用于二战时的飞行器和早期的模型商用飞行器中。 目前在一些螺旋桨驱动飞行器中仍旧使用星形发动机。

星形发动机不同于其它普通的内燃机，如在发动机气缸的布置中的直 列型或V型发动机。在星形发动机中，气缸和相应的活塞以圆形图案绕发 动机曲轴径向布置。

星形发动机用于飞行器应用中是有利的，因为它们可以产生大量动 力，它们具有相对较低的最大发动机速度(rpm)，这避免了对用于驱动螺 旋桨的减速齿轮的需要，并它们适于空气冷却，这消除了对水冷却系统的 需要。

虽然星形发动机已经是可靠的飞行器发动机，并且比其它类型的飞行 器发动机更便宜，但是已经基本上减少了在飞行器中对星形发动机的使 用。传统的星形发动机往往有噪音，并且比其它发动机更耗油。而且，传 统的星形发动机具有机械问题，如在不使用发动机期间油会漏到下面的气 缸内。在启动发动机之前必需通过手翻转发动机而从气缸将此油移除，这 对于飞行员或地勤人员来说是不方便的。

使用水平相对的发动机的飞行器发动机在本领域是已知的，并且被已 知为“拳师”型发动机，以驱动飞行器的螺旋桨。箱型发动机与其它内 燃机的不同在于发动机气缸以水平相对关系布置。

水平相对的发动机具有的优点是比其它发动机结构更紧凑并且具有 更低的重心。水平相对的发动机，如星形发动机潜在地可以被空气冷却， 这消除了对单独的发动机冷却系统的需要，从而减小了发动机的总体重 量。因此，水平相对的发动机适于飞行器应用。水平相对的发动机还被很 好的平衡，因为每一个活塞的动量被与其相对的活塞的运动平衡。这减少 或者甚至可以消除对曲轴上的平衡轴或平衡物的需要，从而进一步减小发 动机的总体重量。

然而，水平相对的发动机通常比其它发动机结构(如V型发动机和直 线型发动机)噪音更大。而且，水平相对的发动机更难于配合到发动机室， 因为水平相对的发动机往往比其它发动机结构更宽。

在航空学中还已知的是在飞行器中经常使用压缩空气。然而，传统的 飞行器缺少便利和有效的压缩空气源，从而使压缩空气的这些潜在使用不 可行。

发明内容

本发明提供了用于螺旋桨驱动飞行器的各种分开循环发动机装置，所 述分开循环发动机装置能够存储压缩空气，并将压缩空气输回到飞行器的 发动机或其它部件。