[发明专利]用于对置活塞发动机的活塞冷却

说明书

相关申请

本申请包括与以下共同拥有的美国专利申请的主题有关的主题：2011年8月15日提交，2012年3月29日公开为US 2012/0073526的题为“Piston Constructions for Opposed-Piston Engines”(用于对置活塞发动机的活塞构造)的美国专利申请13/136,955；2013年2月25日提交，2014年8月28日公开为US 2014/0238360的题为“Rocking Journal Bearings for Two-Stroke Cycle Engines”(用于二冲程循环发动机的摇摆轴颈轴承)的美国专利申请13/776,656；2013年11月22日提交的题为“Lubricating Configuration For Maintaining Wristpin Oil Pressure In A Two-Stroke Cycle,Opposed-Piston Engine”(用于保持二冲程循环、对置活塞发动机的活塞销油压的润滑配置)的美国专利申请14/075,926；以及2014年3月6日提交的题为“Piston Cooling Configuration Utilizing Lubricating Oil From A Bearing Reservoir In An Opposed-Piston Engine”(利用来自对置活塞发动机中的轴承贮存器的润滑油的活塞冷却配置)的美国专利申请14/199,877。

技术领域

本公开的技术领域包括内燃发动机，尤其是二冲程对置活塞发动机。在一方面，该技术领域涉及冷却对置活塞发动机的活塞。

背景技术

相关的专利申请描述了二冲程对置活塞发动机，其中多对活塞反向移动以在它们的端表面之间形成成形的燃烧室。在压缩冲程期间，两个对置活塞在端口式汽缸的孔中的相应的上死点位置的方向上朝向彼此移动。当活塞靠近上死点位置时，在它们的端表面之间压缩充气空气，并且燃料通过汽缸的侧面被喷射到由端表面形成的燃烧室中。压缩空气的热点燃燃料并且燃烧发生。响应于燃烧，活塞在动力冲程中颠倒方向。在动力冲程期间，活塞远离彼此朝向孔中的下死点位置移动。当活塞在上死点和下死点位置之间往复运动时，活塞以控制充气空气流入汽缸中并且控制充气空气从气缸中排出的时间序列打开和关闭在汽缸的相应的进气和排气位置中形成的端口。

在用于二冲程对置活塞发动机的活塞构造的一些方面，可期望利用带有冠部的活塞，冠部具有波状外形的端表面，其与旋涡相互作用并且与来自燃烧室的外围的挤流相互作用以便产生复杂的、湍流的充气空气运动，这促进了空气与燃料的混合。然而，燃烧在活塞冠部上施加了大量的热负荷。波状外形的端表面产生非均一的热分布，该热分布不适合通过常规的强制冷却配置冷却，从而导致不均匀的热应力、磨损以及活塞冠部断裂。为了增加活塞耐用性并且有助于发动机的有效的热管理，因此可期望提供带有冷却此类活塞的波状外形的冠部的能力的活塞构造。

在一些情况下，用于对置活塞的活塞冷却构造包括每个活塞中的内环形冷却廊道(gallery)，液体冷却剂(例如，润滑油)通过该廊道循环。在这点上，参见公开为US 2012/0073526的相关的共同拥有的美国专利申请12/136,955。环形廊道沿着冠部的下表面顺着活塞的外围；除廊道底面中的分别准许液体冷却剂进入环形廊道中并且将液体冷却剂从环形廊道中排出的一个或多个开口以及一个或多个狭槽以外，环形廊道被关闭。活塞的纵向尺寸中的廊道的尺寸(廊道的高度)在廊道邻接冠部端表面上的突出的脊部的最大值和廊道邻接端表面上的槽口的最小值之间变化，燃料通过该槽口喷射到燃烧室中。廊道底面中的开口为通过活塞裙状件的开口端传送的液体冷却剂的射流提供入口。在一些情况下，这些开口被定位以便允许液体冷却剂的射流撞击位于邻接端表面上的脊部的冠部下表面的一部分，这是因为脊部在发动机操作期间承载大量的热负荷。在一些情况下，液体冷却剂在射流进入廊道的大约相同的水平处从环形廊道中排出。排出的液体冷却剂流入活塞裙状件的内部中并且然后流出开口端。

考虑到对置活塞中的每个活塞在发动机的高速操作期间的振荡以及通过中心廊道的次优排放，液体冷却剂能够聚集并且存在于脊部下面的环形廊道的折痕部分中，从而产生液体冷却剂的直立体。如果射流对准该部分，则液体冷却剂的直立体能够削弱射流的冲击效果并且损害液体在廊道内的循环。