[发明专利]对置活塞发动机中的汽缸的冲击冷却

说明书

相关申请的交叉引用

本申请包含与以下未决美国专利申请的主题相关的主题：

2009年6月22日提交的标题为Two-Cycle,Opposed-Piston Internal Combustion Engine的US12/456,735，其在2009年12月3日被公布为US2009/0293820A1；

2010年2月12日提交的标题为Multi-Cylinder Opposed Piston Engines的US12/658,696，其在2010年8月26日被公布为US2010/0212613；

2010年2月12日提交的标题为Opposed Piston Engines with Controlled Provision of Lubricant for Lubrication and Cooling的US12/658,697，其在2010年8月26日被公布为US2010/0212638；以及，

2010年2月12日提交的标题为Cylinder and Piston Assemblies for Opposed Piston Engines的US12/658,695，其在2010年8月26日被公布为US2010/0212637。

技术领域

本发明的领域涉及用于对置活塞发动机的带气门汽缸。更具体地，本发明的领域涉及二冲程对置活塞发动机中的带气门汽缸的冲击冷却。

背景技术

在二冲程对置活塞发动机中，两个活塞以对置的方式被布置在细长汽缸的缸孔中。排气和进气端口被提供为通过靠近汽缸的各端的汽缸侧壁。当发动机运转时，活塞在汽缸孔中朝向彼此和远离彼此地滑动。当活塞一起滑动时，空气在其端面之间被压缩，并且在燃料被喷射到压缩空气内时发生燃烧。活塞端面在汽缸孔中的相对狭小的圆柱形空间中容纳燃烧，所述相对狭小的圆柱形空间的侧面由基本居中在排气和进气端口之间的汽缸侧壁的圆周部分限定。该圆周部分被称为汽缸的中心带。当活塞响应于燃烧而滑动远离中心带时，它们打开排气和进气端口，从而实现直流扫气，其中经由进气端口流入汽缸孔的加压空气迫使燃烧产物通过排气端口离开缸孔。

用于这种二冲程对置活塞发动机的冷却系统结构很大程度上不同于四冲程发动机的冷却系统结构。在对置活塞发动机中，燃烧将热负荷集中在中心带处，并且空气在扫气期间的单向流动导致热从中心带朝向汽缸的端部的不对称分布。也就是说，当中心带是汽缸的最热部分时，汽缸的排气端比进气端更热。这种不对称热负荷引起汽缸的纵向以及周向扭曲。汽缸的扭曲导致活塞与汽缸孔之间的摩擦增加、缸孔的划伤以及发动机耐久性的降低。

中心带中的高度集中的热引起对发动机使用寿命的另一威胁。当燃烧发生时，对置活塞（未示出）经过上止点（TDC）位置。在活塞TDC之后，它们反向，并且响应于燃烧的压力而开始远离彼此地移动。随着反向开始，燃烧引起中心带中压力的突然升高，其将每个活塞环牢固地抵靠在叠覆于中心带的缸孔表面区域（“顶环反向区域”）。环与缸孔之间的摩擦的峰值会引起缸孔表面磨损的增加。因此，对于发动机耐久性而言重要的是，顶环反向区域中润滑油膜被保持在由中心带承担的热负荷的面内。

用于二冲程对置活塞发动机的简单的冷却结构包括液体冷却剂在其内沿汽缸侧壁在轴向方向上从靠近进气端口的入口流至靠近排气端口的出口的套。例如，在US6,182,619中所描述的汽缸套冷却结构中，液体冷却剂在汽缸外壳的外表面之上沿从进气端到排气端的方向流动。然而，这种结构产生在汽缸外壳周围的纵向以及周向的不均衡冷却。

通过在中心带附近引入冷却剂并提供自中心带朝向汽缸的任一端输送冷却剂的装置，已经在用于对置活塞发动机的带气门汽缸中实现了改善的热响应。参见US20100212613的图3E，其中冷却剂流入到中心带中的汽缸侧壁的一部分的外表面上的周向凹槽内，以及朝向汽缸结构的进气和排气端流过在中心凹槽的任一侧上并且与中心凹槽流体连通的纵向凹槽。US2009/0293820的图11A和图11B示出了在汽缸衬套的侧壁中包括三组凹槽的汽缸冷却结构。一组凹槽沿汽缸衬套的中心圆周的方向延伸。分开的成组凹槽自中心一组凹槽的任一侧朝向各自的端口纵向延伸。被布置在中心带上的套筒为每组凹槽提供分开的输入口。