一.发动机概述
AE300航空发动机是一款水冷、直列四缸四冲程活塞发动机,采用双顶置凸轮轴,每缸四气门。最大功率为123.5kW(168hp)。截至2016年2月,全球总销量超过1500台,累计安全运行时间达到100万小时。图1是该型发动机的视图及其部附件介绍。
图1
二.发动机部件
1齿轮箱
AE300发动机装配有一个齿轮箱以降低发动机最大转速的3880RPM至螺旋桨的2300RPM。齿轮箱包含三个齿轮。调节器被固定在齿轮箱顶部,控制螺旋桨的桨距。齿轮箱的润滑主要通过内部的齿轮箱滑油泵实现。齿轮箱滑油是从发动机滑油中分离的。
2减震器-曲轴-连杆-活塞机构
扭振减震器 (TVD)扭振减震器是连接到发动机曲轴上的一个用来减少扭振的装置。每次气缸点火,扭矩传导给曲轴。曲轴在该扭矩下偏移,当扭矩释放时导致振动。
曲轴AE300发动机的曲轴由锻钢真空重塑所打造,其有5个主轴承。
活塞AE300发动机活塞是铸铝的,带有铸钢的卡箍。
3气门机构
气门AE300发动机上有16个气门,8进8出。每个气缸两个进气门,两个排气门。
凸轮轴发动机装配有两个安装在气缸头的凸轮轴。每根凸轮轴驱动每个气缸的一个进气门和一个排气门。一根凸轮轴被曲轴链直接驱动。另一根凸轮轴被直接传动齿轮驱动。凸轮轴驱动带有液压活门间隙补偿的滚轴杆作动气门,配合活塞往复运动完成对进排气的控制。
气缸曲轴箱AE300发动机曲轴箱是单独一块,挤压铸造部件。基于这样的设计,不需要单独的气缸。曲轴箱包含了气缸和冷却液通道。
气缸头气缸头由高强度铝合金制造。燃油喷嘴的位置在四个气门中间。紧接着喷嘴孔的是电热塞孔。剩下的气缸上的开口是冷却液通道。气缸的压缩比为17.5:1。
三.发动机系统
1.燃油系统
共轨共轨是一个提供燃油给喷嘴的高压储油器。燃油直接通过高压泵进入共轨。轨中实际燃油压力被轨压传感器测量。EECU会比较轨压和目标值,调整轨压控制活门以达到正确压力。
高压泵高压燃油泵给共轨提供提供压力高达1680bar(24366 psi)的燃油。此外,燃油温度传感器(FTS)和燃油压力传感器(FPS)也被直接安装在高压泵上。
燃油喷嘴燃油喷嘴是电磁作动单元。EECU提供电控制信号给喷嘴激活其线圈以控制喷油。
2.散热系统
恒温器AE300散热系统被一个恒温器控制。恒温器在80℃(176℉)打开,并在95℃(203℉)完全打开。它控制经过曲轴箱的冷却液是直接回到散热器亦或是走外部回路再次去冷却曲轴箱。冷却液温度传感器被安装在恒温器周围。
冷却液/滑油热交换器滑油冷却液热交换器被安装在核心机上的滑油滤壳体下。发动机滑油流过这里并被发动机冷却液冷却。
冷却液泵冷却液泵(水泵)是一个发动机内部的叶轮组,安装在后端且被V 型楔带驱动。
3.润滑系统
AE300的润滑系统主要提供了对曲轴箱,齿轮箱,涡轮增压器的润滑和对冷却液的降温。
滑油箱(收油池)滑油的主要存储部件。内部安装有滑油泵和滑油温度传感器。
滑油滤滑油滤安装在进气歧管旁发动机顶部壳体上。滑油滤壳体上安装了滑油压力传感器。
滑油泵滑油泵位于滑油箱后部,被曲轴靠链条直接驱动。
涡轮增压器润滑和回油外部回路被用于润滑涡轮增压器。经过曲轴箱的滑油被供给涡轮增压器用于润滑。之后滑油通过回油管直接流回收油池。图15是涡轮增压器的润滑和回油管路。
油气分离器曲轴箱出来的滑油被导向通过油气分离器。在通过油气分离器之后曲轴箱内的气体通过通气管被释放到环境中,滑油被回油管导向回发动机核心机。
4.起动和点火
起动机发动机装配有一个电磁作动的起动机。起动机电磁线圈集成在起动机上。当运转时,起动机牵引功率有2.5kW。在AE300发动机的EECS系统中起动机的基本功能被曲轴所使用。
电热塞控制单元电热塞控制单元(GPC)对冷起动系统是必要的,并且启动电热塞依赖于冷却液温度。GPC被28V汇流条供电。发动机装配有四个电热塞。
四.总结
一直以来,我国在航空发动机领域与世界先进水平有着巨大的差距。奥地利AUSTRO ENGINE公司和芜湖钻石航空发动机有限公司的合作给了我国技术人员能够近距离观察高端航空发动机的生产组装过程的机会。希望我国的技术人员能早日消化其中的技术细节,为我国的航空工业兴起打下基础。
参考文献
[1]徐刚,李梦,冉江. AE300发动机典型系统工作特性分析及维护建议.航天维修与工程,2019,5,20.
[2]张宇庆. 双质量飞轮在航空活塞发动机上的应用和维护. 现代制造技术与装备,2020,7,15.
[3]佚名.中电科芜湖钻石飞机制造有限公司. 电子机械工程,2017,10,15.