[发明专利]用于对置活塞式发动机的气缸

说明书

相关申请

本申请包含与共同拥有的美国申请13/136,402、共同拥有的美国申请13/942,515以及共同拥有的美国申请14/255,756的主题有关的主题，其中标题为“对置活塞式发动机的气缸的冲击冷却(Impingement Cooling of Cylinders Opposed-Piston Engines)”的美国申请13/136,402于2011年7月29日提交，并在2013年1月31日公开为US 2013/0025548 A1，现为2013年7月16日发布的美国专利8,485,147；标题为“对置活塞式发动机的气缸的冲击冷却(Impingement Cooling of Cylinders of Opposed-Piston Engines)”的美国申请13/942,515于2013年7月15日提交，并在2013年11月14日公开为US 2013/0298853 A1；以及标题为“对置活塞式发动机的气缸的衬套组件(Liner Component for a Cylinder of an Opposed-Piston Engines)”的美国申请14/255,756于2014年4月17日提交。

技术领域

本领域涉及用于对置活塞式发动机的气缸的结构。更确切地说，本领域是针对强化和冷却用于此类发动机的气缸衬套。

背景技术

对置活塞式发动机的气缸由衬套(有时称为“套管”)构成，所述衬套保持在形成于气缸体中的气缸道中。所述衬套包含镗孔、纵向移位的进气端口和排气端口，所述进气端口和排气端口在衬套中靠近衬套的相应端部处被机加工或形成。进气端口和排气端口中的每个包含开口的一个或更多个周向阵列，其中邻近开口由气缸壁的实心部分(也称为“桥”)隔开。在一些描述中，每个开口被称为“端口”；然而，此类“端口”的周向阵列的构造与本文中论述的端口构造没有不同。

两个活塞在对置活塞式发动机的气缸镗孔中相对安置。活塞在相应的上止点(TC)和下止点(BC)位置之间，在镗孔中沿着彼此相反的方向进行往复运动。气缸中处于进气端口和排气端口之间的中间部分界定燃烧室，所述燃烧室在活塞移动穿过它们的TC位置时界定于活塞的端部表面之间。此中间部分承受在发动机操作期间出现的最高水平的燃烧温度和压力，并且中间部分中的例如燃料喷射器、阀和/或传感器的装置存在开口减弱了中间部分的强度并使它容易开裂，特别是通过燃料和阀开口的开裂。

按照上文指出的相关美国申请的实践已经借助于压缩套管来强化和冷却气缸，所述压缩套管包围并加固衬套的中间部分。压缩套管包含冲击冷却构造，所述冲击冷却构造由围绕衬套径向布置的冷却液喷口构成。冷却液喷口通过穿过压缩套管钻出多个孔来形成。所述孔使液态冷却液加速，以使得它在最需要冷却的部位处撞击衬套。接着，冷却液流动穿过机加工的通道，所述机加工的通道切入衬套中且从中间部分离开，朝向气缸的两个端部。此构造有效地控制了衬套的中间部分的温度。

然而，尽管冷却效果很好，但冲击构造同样带来了挑战。例如，将液态冷却液输送到衬套的中间部分的冷却液路径直接分成两个单独的、方向相反的冷却液回流支路，各自包含从中间部分朝向衬套的相应端部延伸的多个细长通道。冷却液回流支路在衬套以外的某一部位处会聚，导致形成复杂的冷却液传送线路，并且常常导致在气缸体中形成复杂芯部。

针对冲击构造的另一反对意见是它极其重视气缸周围的发动机空间，特别是在其中必须存在用于冷却液喷口、燃料喷射器、阀以及可能出现的传感器的空间的衬套的中间部分。此外，由于具有压缩套管，中间部分通常具有气缸的最大直径，这导致在相邻气缸之间存在发动机空间竞争。这种竞争可使冷却液芯部形状和/或喷口之间的冷却液流动平衡受到破坏。

此外，冲击冷却构造的制造复杂且昂贵。穿过压缩套管钻出孔来产生喷口，并且气缸衬套经机加工以在衬套表面上形成界定冷却液回流通道的平台和沟槽。

发明内容

一种用于对置活塞式发动机的气缸包含衬套，所述衬套具有镗孔和靠近衬套的相应端部的纵向移位的进气端口和排气端口。衬套的位于排气端口和进气端口之间的中间部分包含燃烧室，所述燃烧室在相对安置于镗孔中的一对活塞的端部表面紧密相互接近时形成。压缩套管包围并加固衬套的中间部分。安置在中间部分与压缩套管之间的钉桩的环形栅抵靠压缩套管来支撑衬套，并界定沿着平行于衬套的纵向轴线的方向横跨中间部分延伸的湍流液体流动路径。